专利名称：微型平台装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及精密工作台制造技术，特别涉及集成电路制造中使用的高精度微型平台装置。
背景技术：
随着微电子技术集成度的提高，微位移技术直接影响到微电子技术等高精度工业的发展，与之相对应的工艺设备光刻机、电子束和x射线曝光机等， 其定位精度要求为亚微米甚至纳米级的精度，这就要求精密工作台具备相应的 技术水准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高精度、高稳定性的微型平台装置，以保 证运动传递的连续性、无返滞、无摩擦及高精度。
为了达到上述的目的，本发明提供一种微型平台装置，其包括底盘、微型 台面、设置于底盘和微型台面之间的三个柔性体机构、以及对称设置于底盘上 的精密螺旋测微器和精密数显表，其中，所述精密螺旋测微器通过一支架安装 到底盘上，所述精密数显表通过一角尺支架安装到底盘上。
在上述微型平台装置中，所述底盘的底面开有防吸透空槽；所述底盘的底 面开有三个均等的"O"型槽，每一个"0"型槽里设有四个螺栓孔；所述角尺 支架是"L"型支架，所述"L"型支架末端的一个螺栓孔开了一个通槽；所述 支架是"T"型支架，所述"T"型支架的底面开了四螺栓孔和两个定位孔；所 述微型台面内侧面具有三个加强筋，且开有螺栓孔，使所述微型台面形成被削 去一边的圆盘；所述^数型平台装置的各个部件之间采用内六角圓柱头螺钉相连。
在上述微型平台装置中，所述柔性体机构包括柔性支撑块、第一调节螺套、 第二调节螺套和双头螺杆，其中，所述柔性支撑块具有一中心孔，且所述双头 螺杆穿过柔性支撑块的中心孔，所述第一和第二调节螺套均穿过所述双头螺杆
安装到所述柔性支撑块的一侧。
进一步的，所述第一和第二调节螺套是被削去两边的螺套；所述双头螺杆 是具有左右旋的双头螺杆；所述柔性支撑块由一长方体结构两端分别连接开口 向内的"U"型结构而形成，该长方体结构的中间开有一圓孔，圆孔的两边各有 一个螺孔；所述圆孔和螺孔所在面的上下方向开设有多个矩形通孔；圆孔和螺 孔所在面的垂直面的中央开了一个凹槽，凹槽末端开有圆形孔，沿着凹槽面垂 直方向对称开有细小长型缺口，缺口末端开有圆形孔，在细小长型缺口方向开 有圆弧缺口，在圆弧缺口的外侧开有"U"型缺口，在"U"型缺口的外侧开有 矩形孔。
与现有技术相比，本发明的微型平台装置结构紧凑、体积小、重量轻。采 用无机械摩擦、无间隙的柔性支撑块来实现小范围内偏转的支承。整个装置具 有高分辨率、高精度和稳定性，即在3分的角度范围内，达到了 1000万分之一 度的稳定分辨率。柔性支撑块采用了圆弧切口结构，由柔性支撑块这种弹性导 轨可组成新型的微定位系统，利用其受力弯曲产生的有限角位移，可以达到精 密定位的目的。此外，柔性支撑块还可以设计成多种形式以进行绕轴的复杂角 运动或构成柔性系统形成直线运动。综上所述，本发明的^f敖型平台装置可以通 过调整获得很高的测量精度(纳米级)，且调整方便、快速。
图l是^:型平台装置轴测示意图2是图1中底盘的主视示意图3是图1中微型台面的主视示意图4是图1中柔性体机构的轴测示意图5是图4中柔性支撑块的轴测示意图6是柔性支撑块的主视示意图7是图6中的A-A剖i见图8是图6中的B-B剖视图9是孩支型平台装置的调整示意图IO是采用微型平台装置进行实验的主视示意图;
图ll是采用微型平台装置进行实验的俯视示意图。
具体实施例方式
本发明的微型平台装置为纳米级微进给平台，在结构动态设计和复合控制 技术的研究开发工作中可作为精密测量进给机构，对于研究微进给平台动力学 建模、动态误差建模和在线误差补偿方法具有重要意义，进而能有效地提高微 进给平台动力结构的加工精度。下面结合附图给出一较佳实施例，对本发明的 高分辨率、高精度微型平台装置作进一步的描述。
如图l所示，整个高分辨率、高精度微型平台装置包括底盘IO、微型台 面4、设置于底盘IO和微型台面4之间的多个柔性体机构5 (本实施例中为三 个)、通过支架2安装到底盘10上的精密螺旋测微器1、通过角尺支架8安装到 底盘10上的精密数显表7、以及设置在底盘IO上的把手11。其中，底盘10的 底面结构如图2所示，其底面上开有防吸透空槽，并开有三个均等的"0"型槽， 每一个"0"型槽里有四个螺栓孔；角尺支架8是一种L型的支架，且L型支 架末端的一个螺栓孔^皮开了一个通槽；支架2是一种T型支架，T型支架的底 面开了四螺栓孔和两个定位孔；微型台面4的内侧面三个加强筋开有螺栓孔， 构成一个被削去一边的圆盘(见图3);通过旋转精密螺旋测微器1可以使整个 微型平台装置在x、 y、 z三个方向上作微小的移动；精密数显表7可以精确显 示整个微型平台装置在x、 y方向上的位移。该微型平台装置的安装方法是把 手11利用螺钉9安装到底盘10上，三个柔性体机构5利用螺钉3安装到底盘 IO上，两个角尺支架8利用螺钉6分别安装到底盘IO上，两个精密数显表7利 用螺钉13分别安装到两个角尺支架8上，支架2利用螺4丁 12安装到底盘10上， 精密螺旋测微器1安装到支架2上，微型台面4利用螺钉3安装到三个柔性体 机构5上。于本实施例中，所述螺钉3、 6、 9、 12、 13均为内六角圆柱头螺钉。
参见图4,每个柔性体机构5进一步包括柔性支撑块14、第一调节螺套 15、第二调节螺套16和双头螺杆18,其中，柔性支撑块14的具体结构可参阅 图5至图8，该柔性支撑块14由一长方体结构两端分别连接开口向内的U型结 构而形成，该长方体结构的中间开了一个大的圆孔140，大圆孔的两边各开了一 个小螺孔141，圆孔140和螺孔141所在面的上下方向开了许多矩形通孔142(见 图6)，圆孔140和螺孔141所在面的垂直面(即图8所示的B-B剖面)的中央 开了一个凹槽143,凹槽143末端开有圆形孔，沿着凹槽面垂直方向开有细小长
型缺口 144,缺口末端开有圆形孔，在细小长型缺口 144方向上还开有圆弧缺口 145,在圆弧缺口 145的上方开了U型缺口 146,在U型缺口 146的上方开了一 个稍大的矩形孔147。上述所有结构都是左右对称和上下对称的。柔性支撑块 14的上端面和下端面开有两组螺孔，整个柔性支撑块14在微小力的作用下，就 会沿着一个方向作;微小的偏移。第一、第二调节螺套15、 16是被削去两边的螺 套，双头螺杆18是具有左右旋的双头螺杆。所述柔性体机构5的安装方法是 双头螺杆18穿过柔性支撑块14中心孔140，第二调节螺套16穿过双头螺杆18 安装到柔性支撑块14左面后，用内六角圆柱头螺钉17柠紧。第一调节螺套15 穿过双头螺杆18安装到柔性支撑块14左面后，用内六角圆柱头螺钉17狞紧。
如图9所示，整个微型平台装置安装完毕后，进行调整和检测把已经安 装好的高分辨率、高精度^t型平台装置放置到标准的大理石板1001上，用千分 表装置1002测量微型台面4的041面的平面度和平行度。若平行度和平面度不 满足要求，则调整内六角圆柱头螺钉17的松紧程度，以调整整个微型平台装置 的水平度和垂直度，直到达到规定的要求后，旋转精密螺旋测微器1使得精密 螺旋测微器的测头与樣i型台面4的侧面接触，调整精密数显表7使得精密数显 表的表头与微型台面4的侧面接触。用千分表装置1002再次测量微型台面4的 041面的平面度和平行度，若平行度和平面度不满足要求，则调整内六角圆柱头 螺钉17，满足要求后，使精密螺旋测微器1和精密数显表7归零。至此，高分 辨率、高精度微型平台装置的调整和检测工作完毕。
参见图10和图11，本发明的高分辨率、高精度微型平台装置的使用方法是
1、 在标准的大理石板1001上，首先对微型平台装置进行初始调整，将x、 y方向精密数显表7归"0"。
2、 旋转精密螺旋测微器1,进行微型台面4沿z方向平动刚度、绕x、 y方 向转动刚度以及固有频率试验测试，并利用结构力学理论推导出微型平台沿z 方向平动刚度、绕x、 y方向转动刚度以及前三阶固有频率解析式，采用解析方 法和有限元方法验证三维微型平台刚度及动力特性分析的正确性。
此外，在上述孩t型平台装置结构的Jj 出上，还可以增加电气PLC控制，这 样可以使操作更为方便快捷。
权利要求
1、一种微型平台装置，其特征在于，包括底盘、微型台面、设置于底盘和微型台面之间的三个柔性体机构、以及对称设置于底盘上的精密螺旋测微器和精密数显表，其中，所述精密螺旋测微器通过一支架安装到底盘上，所述精密数显表通过一角尺支架安装到底盘上。
2、 如权利要求1所述的微型平台装置，其特征在于所述底盘的底面开有 防吸透空槽；所述底盘的底面开有三个均等的"O"型槽，每一个"O"型槽里 设有四个螺栓孔。
3、 如权利要求l所述的微型平台装置，其特征在于所述角尺支架是"L" 型支架，所述"L"型支架末端的一个螺栓孔开了一个通槽。
4、 如权利要求1所述的微型平台装置，其特征在于所述支架是"T"型 支架，所述"T，，型支架的底面开了四螺栓孔和两个定位孔。
5、 如权利要求1所述的微型平台装置，其特征在于所述微型台面内侧面 具有三个加强筋，且开有螺栓孔，使所述微型台面形成被削去一边的圆盘。
6、 如权利要求l所述的微型平台装置，其特征在于所述微型平台装置的 各个部件之间采用内六角圆柱头螺钉相连。
7、 如权利要求l所述的微型平台装置，其特征在于所述柔性体机构包括 柔性支撑块、第一调节螺套、第二调节螺套和双头螺杆，其中，所述柔性支撑 块具有一中心孔，且所述双头螺杆穿过柔性支撑块的中心孔，所述第一和第二 调节螺套均穿过所述双头螺杆安装到所述柔性支撑块的 一侧。
8、 如权利要求7所述的微型平台装置，其特征在于所述第一和第二调节 螺套是被削去两边的螺套。
9、 如权利要求7所述的微型平台装置，其特征在于所述双头螺杆是具有 左右4t的双头螺杆。
10、 如权利要求7所述的微型平台装置，其特征在于所述柔性支撑块由 一长方体结构两端分别连接开口向内的"U"型结构而形成，该长方体结构的中 间开有一圆孔，圓孔的两边各有一个螺孔；所述圆孔和螺孔所在面的上下方向 开设有多个矩形通孔；圓孔和螺孔所在面的垂直面的中央开了一个凹槽，凹槽 末端开有圓形孔，沿着凹槽面垂直方向对称开有细小长型缺口，缺口末端开有圆形孔，在细小长型缺口方向开有圆弧缺口，在圓弧缺口的外侧开有"u"型缺口，在"u"型缺口的外侧开有矩形孔。
全文摘要
本发明提供了一种微型平台装置，该装置结构紧凑、体积小、重量轻。采用无机械摩擦、无间隙的柔性支撑块来实现小范围内偏转的支承。整个装置具有高分辨率、高精度和稳定性，即在3分的角度范围内，达到了1000万分之一度的稳定分辨率。柔性支撑块采用了圆弧切口结构，由柔性支撑块这种弹性导轨可组成新型的微定位系统，利用其受力弯曲产生的有限角位移，可以达到精密定位的目的。此外，柔性支撑块还可以设计成多种形式以进行绕轴的复杂角运动或构成柔性系统形成直线运动。本发明的微型平台装置可以通过调整获得很高的测量精度(纳米级)，且调整方便、快速。
文档编号G03F7/20GK101382739SQ20081020182
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者张国韦, 赵正龙 申请人:上海微电子装备有限公司