[发明专利]六自由度精密定位平台

说明书

技术领域

本发明有关于一种六自由度精密定位平台，且特别是有关于一种应用于光刻机系统的六自由度精密定位平台。

背景技术

精密定位平台(简称“平台”)是精密加工领域的重要工具，精度达到亚微米甚至纳米级。例如，光刻机在制造芯片的时候，就是把硅片和掩模分别固定在两个平台上，以便把掩模上的图形复制到硅片上。一套完整的平台包括运动台和基座。运动台能够做精密的位移，基座为运动台提供支撑、动力以及测量手段。

现有的光刻机工件台多采用长短程电机相结合形成平面3自由度的运动；加上垂向调平调焦机构，共同形成空间六自由度的调节。其长行程电机一般为伺服电机，短程电机为洛伦兹平面电机，垂向调焦调平机构多采用凸轮弹簧结构来实现。这种结构运行及反应速度较慢，运行精度也不高。

这种传统的硅片台结构已根本无法满足硅片处在高速和高加速度下的高精度定位问题，在很大程度上影响了半导体设备的制造精度，也因此而阻碍了半导体制造业的发展。

中国专利CN2782326Y提出了一种六自由度微动工作台，该微动台采用双层结构，下层采用三个驱动单元实现两个方向的平动和一个方向的转动。上层平台与下层平台的运动平台部分连接，采用三组等边三角形布置的驱动单元和球副、柔性铰链实现一个方向的平动和两个方向的转动，驱动单元采用压电陶瓷制动器，该微动台可以实现纳米级的定位精度。但其双层串联结构限制了它的响应速度，应用于光刻机时，会降低产率。

中国专利CN1473685提出了一种用于虚拟轴坐标测量机的并联机构，该机构由上动平台，下静平台和三条相同的连接腿组成；每个连接腿底部通过球副连接两个驱动器；六个驱动器共同作用实现上动平台的六自由度微动。但是这种结构需要六个执行器共同解耦控制，控制难度大，而且描述不够具体。

美国专利US6867534提出了一种结构紧凑的光刻机方案。该光刻机采用X，Y长程电机和六自由度短程电机相结合的方式来实现工件台六自由度的微动。其短程电机使用六个驱动器通过六个柱子驱动微动台，每个柱子底部有一个驱动器，驱动器可以是各种各样的形式。这种微动台行程受驱动器行程的限制，而且需要对六个执行器在六自由度上进行解耦控制，控制算法实现起来相当麻烦。

本发明的目的在于提供一种大行程、快响应、稳定性好、控制实现简单的六自由度精密定位平台，在用作光刻机工件台时可使硅片在工件台上同时具有六个自由度，实现硅片在工件台上的精确定位。

发明内容

本发明提出一种六自由度精密定位平台，包括：基座；X向长程电机，包括第一定子和第一动子；Y向长程电机，包括第二定子和第二动子；微动台，横跨于所述第一动子，包括动平台、三个支撑驱动杆、压电陶瓷驱动器。所述第一定子与所述第二动子固定连接，所述第二定子通过连接块固定在所述基座上；所述每个支撑驱动杆的一端分别通过一个第一连接机构与所述动平台连接，所述每个支撑驱动杆的另一端分别通过一个第二连接机构与所述压电陶瓷驱动器相连，且所述每个支撑驱动杆至多连接三个所述压电陶瓷驱动器；所述三个支撑驱动杆中至少有一个支撑驱动杆连接有三个所述压电陶瓷驱动器，且三个支撑驱动杆所连接的所述压电陶瓷驱动器的总数不小于六个。

可选的，本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述每个第一连接机构包括一个柔性连接机构。

可选的，本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述每个第一连接机构包括一个球副机构。

可选的，本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述每个第一连接机构包括一个万向节机构。

可选的，本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述每个第二连接机构包括一个球副机构和一个滑动副机构。

可选的，本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述每个第二连接机构包括一个滑动副机构和一个万向节机构。

本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述三个支撑驱动杆的第二连接机构的滑动副机构不在同一条直线上。

可选的，本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述三个支撑驱动杆分别连接所述压电陶瓷驱动器的个数分别为：3、3、3。

可选的，本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述三个支撑驱动杆分别连接所述压电陶瓷驱动器的个数分别为：3、3、1。

可选的，本发明提出的六自由度精密定位平台中，所述三个支撑驱动杆分别连接所述压电陶瓷驱动器的个数分别为：3、2、1。