專(zhuān)利名稱(chēng)：一種調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)及采用該平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的掩模臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)及采用該平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的掩模臺(tái)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的光刻裝置，主要用于集成電路IC或其它微型器件的制造。通過(guò)光刻 裝置，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對(duì)準(zhǔn)下依次成像在涂覆有光刻膠的晶片上，例 如半導(dǎo)體晶片或LCD板。光刻裝置大體上分為兩類(lèi)，一類(lèi)是步進(jìn)光刻裝置，掩模圖案一次曝 光成像在晶片的一個(gè)曝光區(qū)域，隨后晶片相對(duì)于掩模移動(dòng)，將下一個(gè)曝光區(qū)域移動(dòng)到掩模 圖案和投影物鏡下方，再一次將掩模圖案曝光在晶片的另一曝光區(qū)域，重復(fù)這一過(guò)程直到 晶片上所有曝光區(qū)域都擁有掩模圖案的像。另一類(lèi)是步進(jìn)掃描光刻裝置，在上述過(guò)程中，掩 模圖案不是一次曝光成像，而是通過(guò)投影光場(chǎng)的掃描移動(dòng)成像。在掩模圖案成像過(guò)程中，掩 模與晶片同時(shí)相對(duì)于投影系統(tǒng)和投影光束移動(dòng)。在步進(jìn)光刻裝置中起非常重要作用的是掩模臺(tái)系統(tǒng)。目前，步進(jìn)光刻設(shè)備大多 所采用的掩模臺(tái)分系統(tǒng)的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，是通過(guò)三組凸輪機(jī)構(gòu)或者楔形滑塊機(jī)構(gòu)，分布在 三點(diǎn)上，三個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)上分別放置旋轉(zhuǎn)電機(jī)或壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng)單元，用簧片導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)垂向 Rx、Ry、Z向的精密調(diào)節(jié)。其中一種典型的現(xiàn)有技術(shù)如2008年11月12日中國(guó)公開(kāi)的“可切換工位的六自 由度精密定位臺(tái)”(公開(kāi)號(hào)CN101303532)，其技術(shù)方案是通過(guò)凸輪和滾輪組成的凸輪機(jī)構(gòu) 三角分布在底座下方，通過(guò)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)垂向調(diào)節(jié)。并提出修磨三組分布的墊片實(shí)現(xiàn) 垂向調(diào)節(jié)的實(shí)施例。這種現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是在步進(jìn)光刻裝置的曝光過(guò)程中，尤其是在后封 裝光刻機(jī)中，垂向不需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，只需在整機(jī)安裝時(shí)將掩模臺(tái)的物面距離和精度調(diào)整到 位即可。所以這種調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)在步進(jìn)光刻機(jī)裝置中顯得方案較為復(fù)雜，而且由于垂向調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)是放置在掩模臺(tái)底座下面的，限制了掩模臺(tái)與整機(jī)框架之間在高度方向上的安裝距 離。另外，雖然修磨墊片方案簡(jiǎn)單，高度方向占據(jù)的空間小，但這種方案Rx、Ry兩個(gè)方向未 解耦，而通過(guò)零件的變形來(lái)保證物面的安裝精度，容易導(dǎo)致零件疲勞損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是光刻機(jī)掩模臺(tái)分系統(tǒng)的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高 度方向上的安裝距離大或雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但Rx、Ry兩個(gè)方向未能解耦。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、Rx、Ry, Z三個(gè)方向精 密微調(diào)的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種采用上述平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的掩模臺(tái)?！N調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)和調(diào)平簧片，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu) 通過(guò)球頭與所述調(diào)平簧片的邊緣部分進(jìn)行球面連接，所述調(diào)平簧片的邊緣部分安裝在掩模 臺(tái)底座下方，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)與所述調(diào)平簧片的中間部分安裝在整機(jī)框架的上方， 所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)垂向調(diào)節(jié)，并且與所述調(diào)平簧片球面連接用以實(shí)現(xiàn)RX、Ry 兩個(gè)方向的解耦。
其中，所述調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括三個(gè)球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)，按三角形分布于所述調(diào)平 簧片邊緣。所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)可以是球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)，包括差動(dòng)螺母、緊固導(dǎo)向 座、球頭壓塊、消隙彈簧、導(dǎo)向銷(xiāo)釘，所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)緊固導(dǎo)向座剛性連接 在整機(jī)框架上，所述差動(dòng)螺母與所述緊固導(dǎo)向座通過(guò)螺紋咬合組成主螺紋傳動(dòng)副，所述差 動(dòng)螺母與所述球頭壓塊通過(guò)螺紋咬合組成副螺紋傳動(dòng)副，所述消隙彈簧連接所述球頭壓塊 和所述差動(dòng)螺母，消除所述兩個(gè)螺紋副之間的軸向間隙，所述導(dǎo)向銷(xiāo)釘一端連接在所述緊 固導(dǎo)向座上，另一端插入到球頭壓塊的導(dǎo)向槽中，限制所述球頭壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)還可以包括緊鎖螺釘和球墊，所述緊鎖螺釘穿 過(guò)所述差動(dòng)螺母固定到所述球頭壓塊內(nèi)，在垂向上固定所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述 球墊位于鎖緊螺釘與所述差動(dòng)螺母之間，實(shí)現(xiàn)所述鎖緊螺釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自 由度的解耦。
所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述差動(dòng)螺母進(jìn)行 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)還可以是球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，包括差動(dòng)螺桿、緊固導(dǎo) 向座、球頭壓塊、消隙彈簧、導(dǎo)向銷(xiāo)釘，所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)緊固導(dǎo)向座剛性連 接在整機(jī)框架上，所述差動(dòng)螺桿與所述緊固導(dǎo)向座通過(guò)螺紋咬合組成主螺紋傳動(dòng)副，所述 差動(dòng)螺桿與所述球頭壓塊通過(guò)螺紋咬合組成副螺紋傳動(dòng)副，所述消隙彈簧連接所述球頭壓 塊和所述差動(dòng)螺桿，消除所述兩個(gè)螺紋副之間的軸向間隙，所述導(dǎo)向銷(xiāo)釘一端連接在所述 緊固導(dǎo)向座上，另一端插入到球頭壓塊的導(dǎo)向槽中，限制所述球頭壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括緊鎖螺釘和球墊，所述緊鎖螺釘穿過(guò)所 述差動(dòng)螺桿固定到所述球頭壓塊內(nèi)，在垂向上固定所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述球墊 位于鎖緊螺釘與所述差動(dòng)螺桿之間，實(shí)現(xiàn)所述鎖緊螺釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自由度 的解耦。所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述差動(dòng)螺桿進(jìn)行 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。所述調(diào)平簧片由邊緣連接塊、柔性鉸鏈和中心連接塊依次由邊緣至中心連接而 成。所述調(diào)平簧片的邊緣連接塊帶有球面支撐孔，與所述球頭壓塊通過(guò)球面進(jìn)行連接。所述調(diào)平簧片包括三個(gè)邊緣連接塊，按三角分布在所述調(diào)平簧片邊緣，每個(gè)邊緣 連接塊通過(guò)柔性鉸鏈與中心連接塊相連。一種掩模臺(tái)，包括水平向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氣浮軸承、掩模臺(tái)底座、調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，該掩模 臺(tái)的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)和調(diào)平簧片，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)球頭 與所述調(diào)平簧片的邊緣部分進(jìn)行球面連接，所述調(diào)平簧片的邊緣部分安裝在掩模臺(tái)底座下 方，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)與所述調(diào)平簧片的中間部分安裝在整機(jī)框架的上方，所述球頭 差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)垂向調(diào)節(jié)，并且與所述調(diào)平簧片球面連接用以實(shí)現(xiàn)Rx、Ry兩個(gè)方向 的解耦。其中，所述調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括三個(gè)球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)，按三角形分布于所述調(diào)平 簧片邊緣。所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)可以是球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)，包括差動(dòng)螺母、緊固導(dǎo)向座、球頭壓塊、消隙彈簧、導(dǎo)向銷(xiāo)釘，所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)緊固導(dǎo)向座剛性連接 在整機(jī)框架上，所述差動(dòng)螺母與所述緊固導(dǎo)向座通過(guò)螺紋咬合組成主螺紋傳動(dòng)副，所述差 動(dòng)螺母與所述球頭壓塊通過(guò)螺紋咬合組成副螺紋傳動(dòng)副，所述消隙彈簧連接所述球頭壓塊 和所述差動(dòng)螺母，消除所述兩個(gè)螺紋副之間的軸向間隙，所述導(dǎo)向銷(xiāo)釘一端連接在所述緊 固導(dǎo)向座上，另一端插入到球頭壓塊的導(dǎo)向槽中，限制所述球頭壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)還可以包括緊鎖螺釘和球墊，所述緊鎖螺釘穿 過(guò)所述差動(dòng)螺母固定到所述球頭壓塊內(nèi)，在垂向上固定所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述 球墊位于鎖緊螺釘與所述差動(dòng)螺母之間，實(shí)現(xiàn)所述鎖緊螺釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自 由度的解耦。所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述差動(dòng)螺母進(jìn)行 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)還可以是球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，包括差動(dòng)螺桿、緊固導(dǎo) 向座、球頭壓塊、消隙彈簧、導(dǎo)向銷(xiāo)釘，所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)緊固導(dǎo)向座剛性連 接在整機(jī)框架上，所述差動(dòng)螺桿與所述緊固導(dǎo)向座通過(guò)螺紋咬合組成主螺紋傳動(dòng)副，所述 差動(dòng)螺桿與所述球頭壓塊通過(guò)螺紋咬合組成副螺紋傳動(dòng)副，所述消隙彈簧連接所述球頭壓 塊和所述差動(dòng)螺桿，消除所述兩個(gè)螺紋副之間的軸向間隙，所述導(dǎo)向銷(xiāo)釘一端連接在所述 緊固導(dǎo)向座上，另一端插入到球頭壓塊的導(dǎo)向槽中，限制所述球頭壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括緊鎖螺釘和球墊，所述緊鎖螺釘穿過(guò)所 述差動(dòng)螺桿固定到所述球頭壓塊內(nèi)，在垂向上固定所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述球墊 位于鎖緊螺釘與所述差動(dòng)螺桿之間，實(shí)現(xiàn)所述鎖緊螺釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自由度 的解耦。所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述差動(dòng)螺桿進(jìn)行 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。所述調(diào)平簧片由邊緣連接塊、柔性鉸鏈和中心連接塊依次由邊緣至中心連接而 成。所述調(diào)平簧片的邊緣連接塊帶有球面支撐孔，與所述球頭壓塊通過(guò)球面進(jìn)行連接。所述調(diào)平簧片包括三個(gè)邊緣連接塊，按三角分布在所述調(diào)平簧片邊緣，每個(gè)邊緣 連接塊通過(guò)柔性鉸鏈與中心連接塊相連。本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極 效果1、整個(gè)調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)只包括差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)和調(diào)平簧片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在高 度方向上減少了安裝空間；2、三組球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)在垂向位移的差動(dòng)調(diào)節(jié)為掩模臺(tái)提供垂向Rx、Ry, Z三 個(gè)自由度的精密微調(diào)；3、球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)與調(diào)平簧片的球面連接和柔性鉸鏈兩者結(jié)合為調(diào)平調(diào)焦機(jī) 構(gòu)提供導(dǎo)向和Rx、Ry兩個(gè)自由度的解耦；4、球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)利用差動(dòng)原理，可以提供微米級(jí)的調(diào)節(jié)精度，滿(mǎn)足后封裝光 刻機(jī)掩模臺(tái)分系統(tǒng)垂向調(diào)節(jié)的精度要求；5、球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)帶有鎖緊螺釘和球墊，可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)后鎖緊掩模臺(tái)的垂向位 置，并解決鎖緊螺釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自由度的解耦。


圖1是采用本發(fā)明的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的步進(jìn)光刻機(jī)掩模臺(tái)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的采用球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)沿剖切線(xiàn)A-A’的剖 面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的調(diào)平簧片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的差動(dòng)螺母的差動(dòng)原理示意圖。圖6是本發(fā)明的采用球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)沿剖切線(xiàn)A-A’剖面 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步 的詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖1，圖1為采用本發(fā)明的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的步進(jìn)光刻機(jī)掩模臺(tái)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 示意圖。該步進(jìn)光刻機(jī)掩模臺(tái)分系統(tǒng)從上而下包括水平向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)103、氣浮軸承104、掩 模臺(tái)底座105、調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)106。照明系統(tǒng)101為光刻裝置提供光源；掩模版102為光刻 裝置提供曝光所需的圖形；水平向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)103為掩模臺(tái)分系統(tǒng)提供X、Y、Rz三個(gè)自由度 方向上的調(diào)節(jié)；氣浮軸承104為掩模臺(tái)水平向調(diào)節(jié)提供垂向的解耦；掩模臺(tái)底座105為掩 模臺(tái)底座提供支撐；調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)106為掩模臺(tái)分系統(tǒng)提供Rx、Ry、Z三個(gè)自由度方向上的 調(diào)節(jié)；整機(jī)框架107是步進(jìn)光刻機(jī)的支撐框架，起到總體支撐作用。下面結(jié)合附圖和實(shí)例，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)106的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖2，圖2為調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，該調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)106 包括三組三角形分布的球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)201和一個(gè)調(diào)平簧片202。圖3為采用球頭差動(dòng) 螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)A-A’剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例中球頭差動(dòng)微 調(diào)機(jī)構(gòu)201采用球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)300。該差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300包括球頭壓塊 301，緊固導(dǎo)向座302，差動(dòng)螺母303，鎖緊螺釘304，球墊305，消隙彈簧306，導(dǎo)向銷(xiāo)釘307。 圖4為該調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的調(diào)平簧片結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本實(shí)施例中調(diào)平簧片202的 結(jié)構(gòu)主要包括由三個(gè)三角分布的邊緣連接塊404、柔性鉸鏈402和中心連接塊403依次由邊 緣至中心連接而成，其中邊緣連接塊404具有球面支撐孔401。結(jié)合圖2、圖3和圖4可知，本實(shí)施例中球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)201采用球頭差動(dòng)螺母 微調(diào)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)300。三組球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300通過(guò)緊固導(dǎo)向座302和整機(jī)框架107剛 性連接，并三角分布在整機(jī)框架107上。調(diào)平簧片202中間部分(即中間連接塊40 通過(guò) 螺釘與整機(jī)框架107剛性連接，調(diào)平簧片202邊緣部分(即邊緣連接塊404)與掩模臺(tái)底座 105剛性連接。調(diào)平簧片202的球面支撐孔401與球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300的球頭壓塊 301的球頭進(jìn)行球面連接，兩者的球面可通過(guò)配研提高球面的加工精度，進(jìn)而提高微調(diào)機(jī)構(gòu) 的調(diào)節(jié)精度。柔性鉸鏈402通過(guò)球面可以實(shí)現(xiàn)調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)106的Rx、Ry的解耦。需要指 出的是，由于球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300連接到邊緣連接塊404，所以球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī) 構(gòu)300與邊緣連接塊404兩者分布一致，都是三角分布。三球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300在垂向位移的差動(dòng)調(diào)節(jié)為掩模臺(tái)提供垂向Rx、Ry，Z三個(gè)自由度的精密微調(diào)；球頭差動(dòng)螺母微 調(diào)機(jī)構(gòu)300利用差動(dòng)原理，可以提供微米級(jí)的調(diào)節(jié)精度，滿(mǎn)足后封裝光刻機(jī)掩模臺(tái)分系統(tǒng) 垂向調(diào)節(jié)的精度要求；同時(shí)球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300與調(diào)平簧片202的球面連接和柔性 鉸鏈的配合作用，為調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)106提供導(dǎo)向和Rx、Ry兩個(gè)自由度的解耦；整個(gè)調(diào)平調(diào)焦 機(jī)構(gòu)106只是由差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)201和調(diào)平簧片202組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在高度方向 上減少了安裝空間。下面結(jié)合圖3和圖5詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例的球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300的結(jié)構(gòu)和差動(dòng)調(diào)節(jié)原理。參閱圖3，可以看出差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300球頭壓塊301，緊固導(dǎo)向座302，差動(dòng)螺 母303，鎖緊螺釘304，球墊305，消隙彈簧306，導(dǎo)向銷(xiāo)釘307。差動(dòng)螺母303與緊固導(dǎo)向座 302之間的螺紋組成主螺紋傳動(dòng)副，差動(dòng)螺母303與球頭壓塊301之間的螺紋組成副螺紋傳 動(dòng)副，該主螺紋傳動(dòng)副與副螺紋傳動(dòng)副的螺紋具有相同的旋向。轉(zhuǎn)動(dòng)差動(dòng)螺母303，通過(guò)該 主螺紋傳動(dòng)副與副螺紋傳動(dòng)副的螺距差值進(jìn)行差動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)300 的球頭壓塊301相對(duì)整機(jī)框架107垂向直線(xiàn)位移。消隙彈簧306連接球頭壓塊301與差動(dòng) 螺母303，消除該主螺紋傳動(dòng)副與副螺紋傳動(dòng)副之間的軸向間隙。緊固導(dǎo)向座302通過(guò)螺釘 與整機(jī)框架107剛性連接，并為球頭壓塊301提供軸向的導(dǎo)向。調(diào)平簧片202的球面支撐 孔401與球頭壓塊301的球頭通過(guò)球面進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)106在Rx、Ry方 向上的解耦。導(dǎo)向銷(xiāo)釘307螺紋連接在緊固導(dǎo)向座302上，并將圓柱端插入到球頭壓塊301 的導(dǎo)向槽中，限制球頭壓塊301的轉(zhuǎn)動(dòng)，使之只沿軸線(xiàn)方向作直線(xiàn)移動(dòng)。當(dāng)差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī) 構(gòu)300垂向調(diào)節(jié)完畢，通過(guò)擰緊鎖緊螺釘304，實(shí)現(xiàn)整個(gè)掩模臺(tái)在垂向上的固定，球墊305保 證了鎖緊螺釘304在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自由度的解耦。圖5為調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的差動(dòng)螺母差動(dòng)原理示意圖。參閱圖5，可發(fā)現(xiàn)差動(dòng)螺母303 內(nèi)外具有兩個(gè)旋向相同的螺紋，緊固導(dǎo)向座302與差動(dòng)螺母303之間的螺紋傳動(dòng)組成主螺 紋副501 (螺距為Pl)，差動(dòng)螺母303與球頭壓塊301之間的螺紋傳動(dòng)組成副傳動(dòng)副502 (螺 距為P2，且與Pl旋向相同，Pl > P2)。則可知道球頭壓塊301相對(duì)于整機(jī)框架107軸向位 移L與差動(dòng)螺母303轉(zhuǎn)角識(shí)的關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于，該調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)和調(diào)平簧 片，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)球頭與所述調(diào)平簧片的邊緣部分進(jìn)行球面連接，所述調(diào)平 簧片的邊緣部分安裝在掩模臺(tái)底座下方，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)與所述調(diào)平簧片的中間部 分安裝在整機(jī)框架的上方，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)垂向調(diào)節(jié)，并且與所述調(diào)平簧 片球面連接用以實(shí)現(xiàn)Rx、Ry兩個(gè)方向的解耦。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括三組球頭 差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)按三角形 分布于所述調(diào)平簧片邊緣。
4.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)是球頭差 動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)，包括差動(dòng)螺母、緊固導(dǎo)向座、球頭壓塊、消隙彈簧、導(dǎo)向銷(xiāo)釘，所述球頭差 動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)緊固導(dǎo)向座剛性連接在整機(jī)框架上，所述差動(dòng)螺母與所述緊固導(dǎo)向座 通過(guò)螺紋咬合組成主螺紋傳動(dòng)副，所述差動(dòng)螺母與所述球頭壓塊通過(guò)螺紋咬合組成副螺紋 傳動(dòng)副，所述消隙彈簧連接所述球頭壓塊和所述差動(dòng)螺母，消除所述兩個(gè)螺紋副之間的軸 向間隙，所述導(dǎo)向銷(xiāo)釘一端連接在所述緊固導(dǎo)向座上，另一端插入到球頭壓塊的導(dǎo)向槽中， 限制所述球頭壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)還包 括緊鎖螺釘和球墊，所述緊鎖螺釘穿過(guò)所述差動(dòng)螺母固定到所述球頭壓塊內(nèi)，在垂向上固 定所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述球墊位于鎖緊螺釘與所述差動(dòng)螺母之間，實(shí)現(xiàn)所述鎖 緊螺釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自由度的解耦。
6.如權(quán)利要求4所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)還包 括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述差動(dòng)螺母進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)是球頭差 動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，包括差動(dòng)螺桿、緊固導(dǎo)向座、球頭壓塊、消隙彈簧、導(dǎo)向銷(xiāo)釘，所述球頭差 動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)緊固導(dǎo)向座剛性連接在整機(jī)框架上，所述差動(dòng)螺桿與所述緊固導(dǎo)向座 通過(guò)螺紋咬合組成主螺紋傳動(dòng)副，所述差動(dòng)螺桿與所述球頭壓塊通過(guò)螺紋咬合組成副螺紋 傳動(dòng)副，所述消隙彈簧連接所述球頭壓塊和所述差動(dòng)螺桿，消除所述兩個(gè)螺紋副之間的軸 向間隙，所述導(dǎo)向銷(xiāo)釘一端連接在所述緊固導(dǎo)向座上，另一端插入到球頭壓塊的導(dǎo)向槽中， 限制所述球頭壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)還包 括緊鎖螺釘和球墊，所述緊鎖螺釘穿過(guò)所述差動(dòng)螺桿固定到所述球頭壓塊內(nèi)，在垂向上固 定所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述球墊位于鎖緊螺釘與所述差動(dòng)螺桿之間，實(shí)現(xiàn)所述鎖 緊螺釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自由度的解耦。
9.如權(quán)利要求7所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)還包 括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述差動(dòng)螺桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。
10.如權(quán)利要求1所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述調(diào)平簧片由邊緣連接塊、柔 性鉸鏈和中心連接塊依次由邊緣至中心連接而成。
11.如權(quán)利要求10所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述調(diào)平簧片包括三個(gè)邊緣連 接塊，按三角分布在所述調(diào)平簧片邊緣，每個(gè)邊緣連接塊通過(guò)柔性鉸鏈與中心連接塊相連。
12.如權(quán)利要求10所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述調(diào)平簧片的邊緣連接塊帶 有球面支撐孔。
13.如權(quán)利要求12所述的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于所述球面支撐孔與所述球頭壓 塊通過(guò)球面進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)Rx、Ry兩個(gè)方向的解耦。
14.一種掩模臺(tái)，包括水平向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氣浮軸承、掩模臺(tái)底座，其特征在于，該掩模臺(tái) 還包括調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)，該掩模臺(tái)的調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)和調(diào)平簧片，所述 球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)球頭與所述調(diào)平簧片的邊緣部分進(jìn)行球面連接，所述調(diào)平簧片的邊 緣部分安裝在掩模臺(tái)底座下方，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)與所述調(diào)平簧片的中間部分安裝在 整機(jī)框架的上方，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)垂向調(diào)節(jié)，并且與所述調(diào)平簧片球面連 接用以實(shí)現(xiàn)Rx、Ry兩個(gè)方向的解耦。
15.如權(quán)利要求14所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括三組球頭差動(dòng) 微調(diào)機(jī)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)按三角形分布 于所述調(diào)平簧片邊緣。
17.如權(quán)利要求14所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)是球頭差動(dòng)螺 母微調(diào)機(jī)構(gòu)，包括差動(dòng)螺母、緊固導(dǎo)向座、球頭壓塊、消隙彈簧、導(dǎo)向銷(xiāo)釘，所述球頭差動(dòng)螺 母微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)緊固導(dǎo)向座剛性連接在整機(jī)框架上，所述差動(dòng)螺母與所述緊固導(dǎo)向座通過(guò) 螺紋咬合組成主螺紋傳動(dòng)副，所述差動(dòng)螺母與所述球頭壓塊通過(guò)螺紋咬合組成副螺紋傳動(dòng) 副，所述消隙彈簧連接所述球頭壓塊和所述差動(dòng)螺母，消除所述兩個(gè)螺紋副之間的軸向間 隙，所述導(dǎo)向銷(xiāo)釘一端連接在所述緊固導(dǎo)向座上，另一端插入到球頭壓塊的導(dǎo)向槽中，限制 所述球頭壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)。
18.如權(quán)利要求17所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括緊 鎖螺釘和球墊，所述緊鎖螺釘穿過(guò)所述差動(dòng)螺母固定到所述球頭壓塊內(nèi)，在垂向上固定所 述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述球墊位于鎖緊螺釘與所述差動(dòng)螺母之間，實(shí)現(xiàn)所述鎖緊螺 釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自由度的解耦。
19.如權(quán)利要求17所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述球頭差動(dòng)螺母微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū) 動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述差動(dòng)螺母進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。
20.如權(quán)利要求14所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)是球頭差動(dòng)螺 桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，包括差動(dòng)螺桿、緊固導(dǎo)向座、球頭壓塊、消隙彈簧、導(dǎo)向銷(xiāo)釘，所述球頭差動(dòng)螺 桿微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)緊固導(dǎo)向座剛性連接在整機(jī)框架上，所述差動(dòng)螺桿與所述緊固導(dǎo)向座通過(guò) 螺紋咬合組成主螺紋傳動(dòng)副，所述差動(dòng)螺桿與所述球頭壓塊通過(guò)螺紋咬合組成副螺紋傳動(dòng) 副，所述消隙彈簧連接所述球頭壓塊和所述差動(dòng)螺桿，消除所述兩個(gè)螺紋副之間的軸向間 隙，所述導(dǎo)向銷(xiāo)釘一端連接在所述緊固導(dǎo)向座上，另一端插入到球頭壓塊的導(dǎo)向槽中，限制 所述球頭壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)。
21.如權(quán)利要求20所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括緊 鎖螺釘和球墊，所述緊鎖螺釘穿過(guò)所述差動(dòng)螺桿固定到所述球頭壓塊內(nèi)，在垂向上固定所 述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，所述球墊位于鎖緊螺釘與所述差動(dòng)螺桿之間，解決所述鎖緊螺 釘在鎖緊過(guò)程中其Rx、Ry兩個(gè)自由度的解耦。
22.如權(quán)利要求20所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述球頭差動(dòng)螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述差動(dòng)螺桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。
23.如權(quán)利要求14所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述調(diào)平簧片由邊緣連接塊、柔性鉸鏈 和中心連接塊依次由邊緣至中心連接而成。
24.如權(quán)利要求23所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述調(diào)平簧片包括三個(gè)邊緣連接塊，按 三角分布在所述調(diào)平簧片邊緣，每個(gè)邊緣連接塊通過(guò)柔性鉸鏈與中心連接塊相連。
25.如權(quán)利要求23所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述調(diào)平簧片的邊緣連接塊帶有球面 支撐孔。
26.如權(quán)利要求25所述的掩模臺(tái)，其特征在于所述球面支撐孔與所述球頭壓塊通過(guò) 球面進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)Rx、Ry兩個(gè)方向的解耦。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)及采用該平調(diào)焦機(jī)構(gòu)的掩模臺(tái)。該調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)和調(diào)平簧片，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)球頭與所述調(diào)平簧片的邊緣部分進(jìn)行球面連接，所述調(diào)平簧片的邊緣部分安裝在掩模臺(tái)底座下方，所述球頭差動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)與所述調(diào)平簧片的中間部分安裝在整機(jī)框架的上方。所述調(diào)平調(diào)焦機(jī)構(gòu)通過(guò)差動(dòng)螺紋提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、精度可達(dá)微米級(jí)的垂向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，并通過(guò)球面連接和柔性鉸鏈的組合，很好的解決了Rx、Ry方向的解耦問(wèn)題。本發(fā)明能在保證微米級(jí)調(diào)節(jié)精度的前提下，大幅度降低掩模臺(tái)分系統(tǒng)垂向調(diào)節(jié)方案的復(fù)雜性，并大大節(jié)省了掩模臺(tái)分系統(tǒng)與整機(jī)框架間的垂向安裝高度。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102043351SQ20091019701
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者李生強(qiáng), 江旭初, 齊芊楓 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司