一种六自由度调整装置的制作方法

本实用新型涉及光刻机领域，特别涉及一种六自由度调整装置。

背景技术：

在光刻设备中，对准装置等单元设备对定位精度有很高的要求，然而整个设备在进行模块化设计的过程中，很难通过零件的加工精度来保证上述各单元设备相对于其他部件的定位精度。加上装配过程中误差的累积，实际装调过程中会发现对准装置等单元设备会有较大的位置偏差，此时便需要对对准装置等单元设备进行多自由度、微量的位置调整，以保证各部件之间的相对位置精度要求。

传统的滑台多数是单轴、或叠加而成的两维或三维的机构，难以满足多轴调整的需要，且占用空间大，在结构紧凑的光刻设备中难以放置；行程小、高精度、薄型的滑台价格又较昂贵，并且外购的滑台往往接口尺寸不能和实际需要相匹配。

专利申请号为201320284565.8的中国专利公开了一种三维调整机构，采用标准滑台实现三方向调节(X、Y、Z方向)，但这三个方向调节的实现需要在三个方向执行调整操作，仅能在空间充足的范围内使用；专利申请号为201220171997.3的中国专利公开了一种四自由度精密调整机构，采用调整螺丝实现四自由度调节(X、Y、Rx、Ry)，这四自由度调节的实现需要在两个方向执行调整操作，在调整空间限制严格的情况下不能使用。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种六自由度调整装置，用以解决掩模版预对准照明组件的各单元设备进行位置调整时采用的调整装置不能同时满足定位精度高和调整装置占用空间小的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种六自由度调整装置，包括底座和调整机构，所述调整机构包括设置在所述底座上并可在所述底座上移动的的基板以及设置在所述基板上的X向调整结构、Y向调整结构和Z向调整结构，所述X向调整结构或所述Y向调整结构至少设有两个，所述Z向调整结构至少设有三个，调整对象设置在所述基板上，所述X向调整结构和所述Y向调整结构对所述调整对象进行X向和Y向平移调整以及Rz旋转调整，所述Z向调整结构对所述调整对象进行Z向平移调整，以及Rx和Ry旋转调整，对所述调整对象实现六自由度调整。

作为优选，所述调整机构还包括第一预紧弹簧，所述第一预紧弹簧设置在所述基板的下表面且与X向形成夹角，所述第一预紧弹簧一端连接所述基板，另一端连接所述底座，为所述基板提供X向和Y向的预紧力。

作为优选，所述X向调整结构包括X向第一定位销、X向调整模块和X向锁紧螺钉，所述X向第一定位销设置在所述底座上，所述X向调整模块设置在所述基板上，且在X方向上与所述X向第一定位销接触，所述X向调整模块以所述X向第一定位销为定位面进行调整，当所述X向调整结构同向运动时，实现所述调整对象的X向平移调整，当所述X向调整结构反向运动时，实现所述调整对象的Rz向旋转调整，所述X向调整模块调整过程中由于所述第一预紧弹簧的作用，所述X向调整模块与所述X向第一定位销始终接触，所述X向锁紧螺钉设置在所述X向调整模块上，在调整结束后锁紧定位所述X向调整结构。

作为优选，所述X向调整模块包括X向输入模块、与所述X向输入模块相连的X向输出模块和X向支撑板，所述X向输入模块通过所述X向支撑板固定在所述基板上，所述X向输出模块设置在所述基板上，且在X方向上与所述X向第一定位销接触，所述X向锁紧螺钉设置在所述X向输出模块上，在调整结 束后锁紧定位所述X向调整结构。

作为优选，所述X向输入模块包括X向调整螺丝和X向调整块，所述X向调整块上设有第一斜面槽，所述X向调整块设置在所述基板的下表面，且所述第一斜面槽沿X方向设置，所述X向调整螺丝沿负Z向依次穿过所述基板和所述X向调整块并旋转连接在所述X向支撑板上，所述X向调整块与所述X向调整螺丝旋转连接，所述X向支撑板刚性固定在所述基板的下表面，所述X向输入模块通过与所述第一斜面槽卡合连接所述X向输出模块。

作为优选，所述X向输出模块包括X向球头杆、X向第二定位销、X向拨杆，所述X向拨杆通过所述X向第二定位销设置在所述基板上，所述X向拨杆可围绕所述X向第二定位销旋转运动，所述X向拨杆设有X向弧形面，在X方向上所述X向弧形面与所述X向第一定位销接触，所述X向拨杆通过所述X向球头杆连接所述X向调整块，所述X向球头杆的尾部设置在所述X向拨杆上，球头部设置在所述第一斜面槽中滑动连接所述X向调整块，所述X向锁紧螺钉设置在所述X向拨杆上，在调整结束后锁紧定位所述X向调整结构。

作为优选，所述基板上设有放置所述X向输入模块和所述X向输出模块的X向凹槽。

作为优选，所述Y向调整结构包括Y向定位销和Y向调整模块，所述Y向定位销设置在所述底座上，所述Y向调整模块设置在所述基板上，且在Y方向上与所述Y向定位销接触，当所述Y向调整结构同向运动时，实现所述调整对象的Y向平移调整；当所述Y向调整结构反向运动时，实现所述调整对象的Rz向旋转调整，所述Y向调整模块以所述Y向定位销为定位面进行调整，所述Y向调整模块调整过程中由于所述第一预紧弹簧的作用，所述Y向调整模块与所述Y向定位销始终接触。

作为优选，所述Y向调整模块包括Y向输入模块、沿Y向设置并与所述Y向定位销接触的Y向输出模块和Y向支撑板，所述Y向输入模块与所述Y向输出模块相连，所述Y向支撑板将所述Y向输入模块与所述Y向输出模块固定在 所述基板上。

作为优选，所述Y向输入模块包括Y向调整螺丝和Y向调整块，所述Y向调整块上设有第二斜面槽，所述Y向调整块和所述Y向输出模块设置在所述基板的下表面，所述第二斜面槽沿着Y向设置，所述Y向输出模块通过所述第二斜面槽滑动连接所述Y向调整块，所述Y向调整螺丝沿负Z向依次穿过所述基板和所述Y向调整块并旋转连接在所述Y向支撑板上，所述Y向调整块与所述Y向调整螺丝旋转连接，所述Y向支撑板刚性固定在所述基板的下表面，将所述Y向输入模块和所述Y向输出模块固定在所述基板上并限制所述Y向调整螺丝只能进行Rz调整。

作为优选，所述Y向输出模块包括Y向球头杆和Y向执行块，所述Y向执行块沿Y向设置在所述Y向支撑板上，且在Y方向上与所述Y向定位销接触，接触面为Y向弧形面，所述Y向执行块通过所述Y向球头杆连接所述Y向调整块，所述Y向球头杆的尾部设置在所述Y向执行块上，球头部滑动连接所述第二斜面槽中，连接所述Y向输入模块。

作为优选，所述基板上设有通孔，所述Y向定位销穿过所述通孔设置在所述底座上。

作为优选，所述基板上设有放置所述Y向输入模块和所述Y向输出模块的Y向凹槽。

作为优选，所述X向调整螺丝和所述Y向调整螺丝的调整分辨率相同，所述X向调整块上第一斜面槽的倾斜角度和所述Y向调整块上第二斜面槽的倾斜角度相同。

作为优选，所述Z向调整结构包括Z向预紧螺丝、Z向调整螺丝和Z向锁紧弹簧，所述Z向调整螺丝沿负Z向穿过所述基板并旋转连接在所述底座上，所述Z向预紧螺丝沿负Z向旋转连接所述基板并与所述底座接触，所述Z向预紧螺丝具有预紧和支撑所述基板的作用，调节所述Z向调整螺丝，并结合所述Z向预紧螺丝施加的预紧力，可以实现所述基板沿Z向运动，所述Z向锁紧弹簧 沿负Z向穿过所述基板，且一端连接所述基板另一端连接所述底座，当调整结束后锁紧定位所述Z向调整结构，当同时调整所述Z向调整结构可以实现对所述调整对象进行Z向平移调整，当固定一个所述Z向调整结构不变，同时调整余下的所述Z向调整结构可以实现对所述调整对象进行Rx和Ry旋转调整。

作为优选，所述Z向预紧螺丝为球头螺丝。

作为优选，所述底座上设有设置所述基板的底座凹槽，所述基板包括安装部和调整部，所述调整部设置在所述底座凹槽中，所述X向调整结构、Y向调整结构和Z向调整结构设置在所述调整部上，所述调整对象设置在所述安装部上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型所述六自由度调整装置通过合理布局调整机构，实现调整对象的X向、Y向、Z向的平移调整以及Rx、Ry、Rz的旋转调整，即实现六自由度调整，提高了定位精度；

(2)本实用新型所述六自由度调整装置的所有调整操作均在一个方向执行，调节方便，使得所述六自由度调整装置占用空间小，尤其适合在调整空间受限时使用；

(3)本实用新型所述六自由度调整装置具有弹簧预紧装置，可实现调整对象X向、Y向、Z向三个方向的预紧，保证调整时调整结构无隙传动；

(4)本实用新型所述六自由度调整装置调整精度取决于调整螺丝的分辨率和调整机构的分布距离，计算公式简单，调整精度可根据需求调整，在光学和机械等领域均可使用，使用范围广。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施例的所述六自由度调整装置的结构示意图；

图2是本实用新型一具体实施例的所述调整机构的俯视图；

图3是本实用新型一具体实施例的所述调整机构的仰视图；

图4是本实用新型一具体实施例的所述底座的结构示意图；

图5是本实用新型一具体实施例的所述调整机构的剖面图；

图6是本实用新型一具体实施例的所述基板的结构示意图；

图7是本实用新型一具体实施例的所述X向调整结构的结构示意图；

图8是本实用新型一具体实施例的所述Y向调整结构的结构示意图；

图9是本实用新型一具体实施例的所述Z向调整结构的结构示意图；

图10是本实用新型一具体实施例的所述X向调整块的结构示意图；

图11是本实用新型一具体实施例的所述X向球头杆的结构示意图；

图12是本实用新型一具体实施例的所述X向拨杆的结构示意图；

图13是本实用新型一具体实施例的所述Y向执行块的结构示意图；

图14是本实用新型一具体实施例的所述X向调整结构之间的距离，Z向调整结构之间的距离的示意图；

图15是本实用新型一具体实施例的所述X向调整块上的第一斜面槽和所述Y向调整块的第二斜面槽的倾斜角度的示意图；

图16是本实用新型一具体实施例的所述X向调整结构输入和输出到所述X向第二定位销的距离的示意图。

图中所示：1-底座、11-底座凹槽、2-调整机构、3-调整对象、21-基板、211-X向凹槽、212-Y向凹槽、213-通孔、22-X向调整结构、23-Y向调整结构、24-Z向调整结构、25-第一预紧弹簧、221-X向第一定位销、222-X向调整螺丝、223-X向调整块、2231-第一斜面槽、2232-螺丝孔、224-X向球头杆、225-X向第二定位销、2251-球头部、2252-尾部、226-X向锁紧螺钉、227-X向拨杆、2271-X向弧形面、2272-销孔、228-X向支撑板、234-Y向执行块、2341-Y向弧形面、235-Y向支撑板、236-Y向定位销、241-Z向调整螺丝、242-Z向预紧螺丝、243-Z向锁紧弹簧。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本实用新型附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参考图1～3，一种六自由度调整装置，包括底座1和调整机构2，所述调整机构2包括基板21、两个X向调整结构22、一个Y向调整结构23、三个Z向调整结构24和第一预紧弹簧25，所述基板21包括安装部和调整部，所述调整部设置在所述底座1上，所述X向调整结构22、Y向调整结构23和Z向调整结构24设置在所述调整部上，调整对象3设置在所述安装部上，所述底座1上设有设置所述调整部的底座凹槽11，所述基板21设置在所述底座凹槽11中并能在所述底座凹槽11中移动，所述Y向调整结构23位于所述调整部的中心部位，所述X向调整结构22位于所述调整部边缘，所述Z向调整结构24在所述调整部上呈三角形分布，支撑所述基板21，所述第一预紧弹簧25设置在所述基板21的下表面且与X向形成45°夹角，所述第一预紧弹簧25一端连接所述基板21，另一端连接所述底座1，为所述基板21提供X向和Y向的预紧力。

请参考图4、图5和图7，所述X向调整结构22包括X向第一定位销221、X向调整模块和X向锁紧螺钉226，所述X向调整模块包括X向输入模块、与所述X向输入模块相连的X向输出模块和X向支撑板228，请参考图6，所述基板21上设有放置所述X向输入模块和所述X向输出模块的X向凹槽211，所述X向输入模块包括X向调整螺丝222和X向调整块223，所述X向输出模块包括X向球头杆224、X向第二定位销225和X向拨杆227，所述X向第一定位销221设置在所述底座凹槽11中，请参考图10，所述X向调整块223上设有第一斜面槽2231和与所述X向调整螺丝222匹配的螺丝孔2232，所述X向调整块223设置在所述X向凹槽211中，且所述第一斜面槽2231沿X向设置，所述X向调整螺丝222沿负Z向依次穿过所述基板21和所述X向调整块223 并旋转连接所述X向支撑板228，所述X向调整块223旋转连接所述X向调整螺丝222，所述X向支撑板228刚性固定在所述基板21上，将所述X向输入模块固定在所述基板21上，所述X向拨杆227通过所述X向第二定位销225固定在所述基板21上，所述X向拨杆227可以围绕所述X向第二定位销225旋转，请参考图11，所述X向拨杆227的头部设为X向弧形面2271，在X方向上所述X向弧形面2271与所述X向第一定位销221接触，所述X向拨杆227通过所述X向球头杆224滑动连接所述X向调整块223，请参考图10，所述X向球头杆224包括球头部2251和尾部2252，所述尾部2252设置在所述X向拨杆227上，所述球头部2251滑动连接在所述第一斜面槽2231中，所述X向锁紧螺钉226设置在所述X向拨杆227上。

请参考图4、图5和图8，所述Y向调整结构23包括Y向定位销236和Y向调整模块，所述Y向调整模块包括Y向输入模块、沿Y向设置并与所述Y向定位销236接触的Y向输出模块和Y向支撑板235，请参考图6，所述基板21上设有设置所述Y向输入模块和所述Y向输出模块的Y向凹槽212，所述Y向输入模块包括Y向调整螺丝和Y向调整块，所述Y向输出模块包括Y向球头杆和Y向执行块234，所述Y向定位销236设置在所述底座凹槽11，请参考图6，所述基板21上设有避位所述Y向定位销236的通孔213，本实施例采用与所述X向调整螺丝222相同的所述Y向调整螺丝，与所述X向调整块223相同的所述Y向调整块，以及与所述X向球头杆224相同的所述Y向球头杆，所述Y向调整块上设有第二斜面槽，所述Y向调整块和所述Y向执行块234设置在所述Y向凹槽212中，且所述第二斜面槽沿Y向设置，请参考图13，所述Y向执行块234设有Y向弧形面2341，所述Y向执行块234沿Y向设置，且在Y方向上所述Y向弧形面2341与所述Y向定位销236接触，所述Y向执行块234通过所述Y向球头杆连接所述Y向调整块，所述Y向球头杆的尾部设置在所述Y向执行块234上，球头部滑动连接在所述第二斜面槽中，所述Y向调整螺丝沿负Z向依次穿过所述基板21和所述Y向调整块并旋转连接在所述Y向支撑板 235上，所述Y向调整块旋转连接所述Y向调整螺丝，所述Y向支撑板235刚性固定在所述基板21上，将所述Y向输入模块和所述Y向输出模块固定在所述基板21上。

请参考图4、图5和图9，所述Z向调整结构24包括Z向调整螺丝241、Z向预紧螺丝242和Z向锁紧弹簧243，所述Z向预紧螺丝242为球头螺丝，所述Z向调整螺丝241沿负Z向穿过所述基板21并旋转连接在所述底座1上，所述Z向预紧螺丝242沿负Z向穿过所述基板21并与所述底座1接触，所述Z向预紧螺丝242旋转连接所述基板21，调节所述Z向调整螺丝241，并结合所述Z向预紧螺丝242施加预紧力，可以实现所述基板21沿Z向运动，所述Z向锁紧弹簧243负Z向穿过所述基板21，且一端连接所述基板21另一端连接所述底座1，当所述Z向调整结构24调整结束后锁紧定位。

本实用新型的具体操作方式如下：

本实施例中，请参考图14、图15和图16，当所述X向调整螺丝222和所述Y向调整螺丝的调整分辨率均为A，所述X向调整块223上第一斜面槽2231的倾斜角度和所述Y向调整块上第二斜面槽的倾斜角度均为θ，所述Z向调整螺丝241的调整分辨率为B，所述X向调整结构22输入和输出到所述X向第二定位销225的距离分别为L1、L2，两个所述X向调整结构22间距离为L3，三个所述Z向调整螺丝241的距离为L4、L5，所述六自由度调整装置的调整分辨率计算公式如下：

Dx＝(A×tanθ)×L1/L2；

Dy＝A×tanθ；

Dz＝B；

Rx＝B/L4；

Ry＝B/L5；

Rz＝Dx/L3＝(A×tanθ)×L1/(L2*L3)，

其中，Dx表示X方向的分辨率，Dy表示Y方向的分辨率，Dz表示Z方向 的分辨率，Rx表示X方向的调整分辨率，Ry表示Y方向的调整分辨率，Rz表示Z方向的调整分辨率。

以一个所述X向调整结构22为例：所述X向调整螺丝222进行Rz向旋转，带动所述X向调整块223上下运动，从而通过所述X向球头杆224带动所述X向拨杆227绕所述X向第二定位销225沿Rz向转动，实现所述基板21的X向调整，调整完毕后通过所述X向锁紧螺钉226锁紧所述X向拨杆227，当调整结束后，所述X向调整螺丝222锁紧定位所述X向调整结构22；

当两个所述X向调整结构22沿X向同向运动时，实现所述调整对象3的X向平移调整；当两个所述X向调整结构22沿X向反向运动时，实现所述调整对象3的Rz向旋转调整；

所述Y向调整螺丝进行Rz向旋转时，带动所述Y向调整块上下运动，从而通过所述Y向球头杆带动所述Y向执行块234沿Y向运动，实现所述基板21的Y向平移调整，即实现所述调整对象3的Y向平移调整。

所述Z向调整螺丝241进行Rz向旋转时，所述Z向预紧螺丝242向所述基板21施加预紧力，使所述基板21沿Z向运动，实现所述基板21的Z向平移调整，当调整结束后，所述Z向锁紧弹簧243锁紧定位所述Z向调整结构24；

当同时调整三个所述Z向调整结构24可以实现对所述调整对象3进行Z向平移调整，当固定一个所述Z向调整结构24不变，同时调整另外两个所述Z向调整结构24可以实现对所述调整对象3进行Rx和Ry旋转调整。

本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。