CN116974157B - 一种双轴万向调节的运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轴万向调节的运动平台，包括第一线性组件和第二线性组件；所述第一线性组件调节所述第二线性组件的X轴或Z轴方位，所述第二线性组件升降调节万向调节机构的方位；一、多维度灵活调节：万向调节机构中的线性自由度的棱锥形布置使得光学台可以在多个方向上实现高精度的旋转和倾斜调整，从而适应复杂的多维度加工需求，增加了加工的灵活性和多样性。二、平稳和连续运动轨迹：滚珠丝杠的传动机制使得光学台的运动轨迹呈现自然的曲线形状，与光学台的倾斜角度相对应。这种曲线形状的运动路径使得光学台的倾斜动作更加平稳和连续，减少了运动过程中的冗余和误差，从而提高了加工的稳定性和质量。

Description

一种双轴万向调节的运动平台

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，特别涉及一种双轴万向调节的运动平台。

背景技术

光刻机的光学透镜系统通常由一个或多个光学透镜组成，用于聚焦和控制光束的传输。这些光学透镜需要精确的位置和角度调整，以确保在光刻过程中得到所需的图形投影。

传统光刻机的运动平台通常由多个自由度的运动模块组成。这些运动模块可以通过驱动装置实现对平台的运动和定位控制。运动平台与光学透镜系统的配合非常重要，因为它们允许调整光学透镜的位置和角度，从而实现光学系统的校准和优化。运动平台的精确控制对于光刻机的性能至关重要。通过微调运动平台上的运动模块，可以实现对光学透镜的微调，进而优化成像质量和投影精度。这对于在半导体制造等领域中要求非常高的微影技术非常重要，因为任何微小的误差都可能导致产品质量下降或产生不良的芯片。

光刻机的多维运动平台是一个关键的组件，它通过调整光学透镜的位置和角度，实现光学系统的校准和优化，从而确保高质量的图形投影和稳定的光刻过程。

但是发明人经长期工作与研究发现，传统承载光学透镜系统所驱动的运动平台存在着如下技术问题亟需解决：

（1）有限的精度和稳定性：伺服电缸的精度和稳定性相对较低。伺服电缸的运动存在间隙和摩擦，这些因素会对运动精度和稳定性产生影响。对于高精度光刻加工而言，这种不稳定性可能导致位置偏移或者震动，影响加工质量。

（2）速度和响应受限：伺服电缸的响应速度受到电机和传动系统的限制。由于螺杆传动的特性，伺服电缸在高速运动时存在振动和失速等问题，限制了其响应速度和加工效率。

（3）限制调节灵活性：伺服电缸通常只能实现单一方向的线性运动，其调节灵活性受到限制。尽管通过并联机构的设计，可以在某种程度上增加运动自由度，但调节灵活性仍然有一定局限。

为此，提出一种双轴万向调节的运动平台。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种双轴万向调节的运动平台，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，即有限的精度和稳定性、速度和响应受限和限制调节灵活性，并至少提供一种有益的选择；

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种双轴万向调节的运动平台，包括第一线性组件和第二线性组件；所述第一线性组件调节所述第二线性组件的X轴或Z轴方位，所述第二线性组件升降调节万向调节机构的方位；所述万向调节机构包括至少六个沿同一Y轴环形阵列式排布的线性自由度，所有所述线性自由度的行程方向相互之间呈棱锥形布置，所述线性自由度连接作用于光学台作万向角度调节。

在上述实施方式中，该双轴万向调节的运动平台由第一线性组件和第二线性组件组成。第一线性组件用于调节第二线性组件的X轴或Z轴方位，而第二线性组件用于升降调节万向调节机构的方位。万向调节机构包含至少六个沿同一Y轴环形阵列式排布的线性自由度。这些线性自由度的行程方向相互之间呈棱锥形布置，这些线性自由度与光学台相连，实现万向角度调节。

其中在一种实施方式中：所述万向调节机构包括架体和以所述架体的垂直中轴线为基准的环形阵列式排布的直线单元，所述直线单元驱动光学台作万向角度调节。

在上述实施方式中，万向调节机构由架体和环形阵列式排布的直线单元组成。架体是一个支撑结构，其垂直中轴线作为基准。环形阵列式排布的直线单元沿着这个垂直中轴线均匀分布。这些直线单元连接到光学台上，用于驱动光学台进行万向角度调节。

其中在一种实施方式中：所述直线单元的数量为六个，所述直线单元包括第二旋转执行器、第三线性模组和滑块；所述滑块垂直滑动配合于所述架体，所述第三线性模组驱动所述滑块升降调节，所述第三线性模组由所述第二旋转执行器驱动；第二铰臂的一端和另一端通过万向节联轴器铰接于第一铰臂的顶部和所述光学台的底部；用于输出所述线性自由度的所述第一铰臂的底部固设于所述滑块上。

在上述实施方式中，万向调节机构包含六个直线单元，每个直线单元由第二旋转执行器、第三线性模组和滑块组成。这六个直线单元均匀分布在架体上。滑块垂直滑动配合于架体，第三线性模组通过驱动滑块的升降运动，而第三线性模组则由第二旋转执行器驱动。第一铰臂通过万向节联轴器铰接在第二铰臂的一端，另一端则通过万向节联轴器铰接在光学台的底部。第一铰臂的底部固定在滑块上，用于输出线性自由度。

其中在一种实施方式中：所述第三线性模组优选为垂直布置的第二滚珠丝杠，所述第二旋转执行器优选为第二伺服电机，所述第二伺服电机固设于所述架体并驱动第二滚珠丝杠的螺纹杆转动，所述第二滚珠丝杠的螺纹杆的上下轴头均通过轴承铰接并支撑于所述架体的上表面和下表面，所述第二滚珠丝杠的移动螺母固定连接于所述滑块。

在上述实施方式中，第三线性模组采用垂直布置的第二滚珠丝杠，而第二旋转执行器采用第二伺服电机。通过这种实施方式，光刻机可以实现对光学台的高度和角度的精确调节，满足不同工艺和图形投影的要求。第二滚珠丝杠和第二伺服电机的结合设计，为光刻机的万向调节机构提供了可靠的运动控制和稳定性，从而确保光刻加工的高精度和高质量。

其中在一种实施方式中：所述第二线性组件包括第二机架及垂直滑动配合于所述第二机架的移动台，所述移动台由安装在所述第二机架上的第二线性模组驱动升降。

在上述实施方式中，第二线性组件由第二机架和垂直滑动的移动台组成。移动台垂直滑动配合于第二机架。移动台由安装在第二机架上的第二线性模组驱动升降。

其中在一种实施方式中：所述第二线性模组优选为伺服电缸，所述伺服电缸的缸体和活塞杆分别固设于所述第二机架和所述移动台。

在上述实施方式中，第二线性模组采用伺服电缸。伺服电缸的缸体固定在第二机架上，而活塞杆固定在移动台上。

其中在一种实施方式中：所述第一线性组件包括第一机架，所述第二机架及沿X轴或Z轴方位滑动配合于所述第一机架；所述第一机架和所述第二机架之间的滑动面设有第一线性模组，所述第一线性模组用于驱动所述第二机架滑动配合于所述第一机架，所述第一线性模组由第一旋转执行器驱动。

在上述实施方式中，第一线性组件由第一机架、第二机架以及沿X轴或Z轴方向滑动配合于第一机架的部分组成。第一机架和第二机架之间的滑动面设有第一线性模组，用于驱动第二机架在第一机架上滑动配合。第一线性模组由第一旋转执行器驱动。

其中在一种实施方式中：所述第一线性模组优选为X轴或Z轴布置的第一滚珠丝杠，所述第一旋转执行器优选为第一伺服电机，所述第一滚珠丝杠的螺纹杆的双端轴头通过轴承转动配合于所述第一机架的两端，所述第一伺服电机固设于所述第一机架并驱动第一滚珠丝杠的螺纹杆转动，所述第一滚珠丝杠的移动螺母与所述第二机架固定连接。

在上述实施方式中，第一线性模组采用X轴或Z轴布置的第一滚珠丝杠，而第一旋转执行器采用第一伺服电机。第一滚珠丝杠的螺纹杆的双端轴头通过轴承转动配合于第一机架的两端。第一伺服电机固定在第一机架上，并驱动第一滚珠丝杠的螺纹杆转动。第一滚珠丝杠的移动螺母与第二机架固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、多维度灵活调节：万向调节机构中的线性自由度的棱锥形布置使得光学台可以在多个方向上实现高精度的旋转和倾斜调整，从而适应复杂的多维度加工需求，增加了加工的灵活性和多样性。

二、平稳和连续运动轨迹：滚珠丝杠的传动机制使得光学台的运动轨迹呈现自然的曲线形状，与光学台的倾斜角度相对应。这种曲线形状的运动路径使得光学台的倾斜动作更加平稳和连续，减少了运动过程中的冗余和误差，从而提高了加工的稳定性和质量。

三、高精度和稳定性：采用第二滚珠丝杠作为驱动方式，滚珠丝杠具有较高的传动效率和刚性，使得光刻机的运动平台能够实现高精度和稳定的运动控制，从而提高光刻加工的精度和加工质量。

四、减少冗余度和提高效率：第二线性组件2用于预先的大体量升降调节，当光学台高度逼近误差阈值后，再由万向调节机构3进行精细的高度调节及万向角度调节。这种设计减少了冗余度，提高了调节效率，加快了加工过程。

五、可靠性和耐久性：采用滚珠丝杠等传动机构，减少了零部件的磨损和损坏，提高了设备的可靠性和耐久性，同时减少了维护成本和频率。

六、提高生产效率：高精度、稳定性和灵活性的结合使得光刻机能够更快速、高效地完成加工任务，提高了生产效率，降低了生产成本。

七、优化图形投影：多维度灵活调节和平稳运动轨迹使得光刻机能够更精确地投影复杂的图形，实现高质量的图案形成。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的第一、二线性组件立体结构示意图；

图3为本发明的万向调节机构立体结构示意图；

图4为本发明的万向调节机构去除了外部壳体后的立体结构示意图；

图5为本发明的万向调节机构去除了外部壳体后的主视角示意图；

附图标记：1、第一线性组件；101、第一机架；102、第一旋转执行器；103、第一线性模组；2、第二线性组件；201、第二机架；202、第二线性模组；203、移动台；3、万向调节机构；301、架体；302、第二旋转执行器；303、第三线性模组；304、滑块；305、第一铰臂；306、第二铰臂；4、光学台。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制；

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

传统光刻机中，光学透镜系统由一个或多个光学透镜组成，主要用于光束的聚焦和传输控制。这些光学透镜通常被安装在固定的光学支架或光学台上，并通过螺丝或夹具等方式进行固定，以确保光学透镜的位置稳定，从而保证稳定的操作和精确的成像效果。光刻机的运动平台通常包含多个自由度的运动模块，可以通过驱动装置实现对平台的运动和定位控制。运动平台与光学透镜系统的配合可以用于调节光学透镜的位置和角度，以进行光学系统的校准和优化。然而，传统模式下存在一些技术问题，主要体现在冗余和不连贯现象方面，可能导致运动轨迹不稳定，影响光刻加工的精度和效率；为此，请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案以解决上述技术问题：一种双轴万向调节的运动平台，包括第一线性组件1和第二线性组件2；第一线性组件1调节第二线性组件2的X轴或Z轴方位，第二线性组件2升降调节万向调节机构3的方位；万向调节机构3包括至少六个沿同一Y轴环形阵列式排布的线性自由度，所有线性自由度的行程方向相互之间呈棱锥形布置，线性自由度连接作用于光学台4作万向角度调节。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠市电进行供能；具体的，装置整体的电器元件与市电输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

进一步的，本装置整体的所有电器元件依靠光刻机的供电系统供电。

具体的，本装置的外部还设有一控制器，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。

进一步的，本装置整体的所有电器元件依靠光刻机的控制器控制。

进一步的，使用时，光学台4上设有光学透镜系统，基于万向调节机构3搭载光学台4作万向角度调节，依靠上述棱锥形布置的特征，使得每个线性自由度的运动轨迹呈现一种自然的曲线形状，与光学台4的倾斜角度相对应。这种曲线形状的运动路径有助于光学台4的倾斜动作更加平稳和连续，减少了运动过程中的冗余和误差。同时为了进一步减少冗余度，虽然第二线性组件2的结构特征足以满足光学台4的升降需求，但是设置第二线性组件2用于对其进行预先的大体量升降调节；当光学台4的高度参数逼近误差阈值后，再交由万向调节机构3驱动其精细的高度调节及万向角度调节。

在本方案中：该双轴万向调节的运动平台由第一线性组件1和第二线性组件2组成。第一线性组件1用于调节第二线性组件2的X轴或Z轴方位，而第二线性组件2用于升降调节万向调节机构3的方位。万向调节机构3包含至少六个沿同一Y轴环形阵列式排布的线性自由度。这些线性自由度的行程方向相互之间呈棱锥形布置，这些线性自由度与光学台4相连，实现万向角度调节。

具体的：在使用时，光学台4上设有光学透镜系统。基于万向调节机构3的支持，光学台4可以进行万向角度调节。由于线性自由度沿着棱锥形布置，每个自由度的运动轨迹呈现一种自然的曲线形状，与光学台4的倾斜角度相对应。这种曲线形状的运动路径使得光学台4的倾斜动作更加平稳和连续，从而减少了运动过程中的冗余和误差。

可以理解的是，在本具体实施方式中：该双轴万向调节的运动平台在光刻机中具有重要作用。借助万向调节机构3，光学台4可以在多个自由度上实现精确调节，以满足复杂光刻过程中的精度要求。通过棱锥形布置的特性，运动路径的曲线形状确保光学台4的倾斜角度调整更为平滑和连续，从而避免突变和震动。另外，在进行高度调节时，首先使用第二线性组件2进行大体量升降调节，以快速接近目标高度参数，然后由万向调节机构3驱动进行精细的高度调节和万向角度调节，从而进一步减少冗余度和提高运动精度。这种设计使得光刻机的光学透镜系统能够更加稳定地进行校准和优化，从而提高光刻加工的效率和品质。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2~4：万向调节机构3包括架体301和以架体301的垂直中轴线为基准的环形阵列式排布的直线单元，直线单元驱动光学台4作万向角度调节。

在本方案中：万向调节机构3由架体301和环形阵列式排布的直线单元组成。架体301是一个支撑结构，其垂直中轴线作为基准。环形阵列式排布的直线单元沿着这个垂直中轴线均匀分布。这些直线单元连接到光学台4上，用于驱动光学台4进行万向角度调节。

具体的：架体301作为万向调节机构的主要支撑结构，提供稳定的基准轴线。直线单元则在架体301的垂直中轴线上环形排列，这样可以覆盖多个角度方向。通过调整不同直线单元的运动状态，可以实现光学台4在不同角度的旋转调节。直线单元的驱动使得光学台4能够实现精确的万向角度调整，满足光刻过程中复杂图形投影的要求。

可以理解的是，在本具体实施方式中：万向调节机构3采用环形排布的直线单元，提供了高度灵活的角度调节能力。光学台4通过直线单元的驱动，可以在架体301的垂直中轴线上任意位置进行旋转，实现万向角度调节。这种设计使得光刻机可以在多个维度上对光学透镜进行高精度调整，以满足不同尺寸和形状的图形投影要求。通过架体301的稳定支撑，光学台4的旋转调节非常平稳和可靠。整个系统的设计和控制实现了光刻机运动平台的高精度、高稳定性和高效率运动调节，从而确保光刻加工的质量和生产效率。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2~4：直线单元的数量为六个，直线单元包括第二旋转执行器302、第三线性模组303和滑块304；滑块304垂直滑动配合于架体301，第三线性模组303驱动滑块304升降调节，第三线性模组303由第二旋转执行器302驱动；第二铰臂306的一端和另一端通过万向节联轴器铰接于第一铰臂305的顶部和光学台4的底部；用于输出线性自由度的第一铰臂305的底部固设于滑块304上。

在本方案中：万向调节机构3包含六个直线单元，每个直线单元由第二旋转执行器302、第三线性模组303和滑块304组成。这六个直线单元均匀分布在架体301上。滑块304垂直滑动配合于架体301，第三线性模组303通过驱动滑块304的升降运动，而第三线性模组303则由第二旋转执行器302驱动。第一铰臂305通过万向节联轴器铰接在第二铰臂306的一端，另一端则通过万向节联轴器铰接在光学台4的底部。第一铰臂305的底部固定在滑块304上，用于输出线性自由度。

具体的：在这种设计中，六个直线单元提供了光学台4的多维运动自由度。第二旋转执行器302和第三线性模组303的组合驱动滑块304在架体301上垂直滑动，实现了高度的升降调节。同时，第二旋转执行器302还通过第三线性模组303驱动光学台4的旋转调节。第一铰臂305和第二铰臂306的联轴器连接实现了万向调节，使得光学台4可以在多个方向上进行旋转和倾斜调整。

进一步的，请参阅图5：万向调节机构3搭载光学台4作为万向角度调节的原因在于利用棱锥形布置的特征，使得每个线性自由度的运动轨迹呈现一种自然的曲线形状，与光学台4的倾斜角度相对应。这种曲线形状的运动路径对光学台4的倾斜动作有很多优势，有助于使倾斜动作更加平稳和连续，并减少运动过程中的冗余和误差。由于线性自由度的行程方向相互之间呈棱锥形布置，使得光学台在运动时呈现自然曲线形状的运动轨迹。与传统的直线运动路径相比，曲线形状的运动更加平滑，减少了突然变化的情况，使得运动更加连续和平稳。光学台4的倾斜角度调节需要在多个方向上进行协调运动，而曲线形状的运动路径使得这些方向上的调节动作更加平稳和同步。这样，光学台在倾斜时避免了剧烈的变化，减少了晃动和震动，确保了倾斜动作的稳定性。由于运动轨迹更加连续，不再出现直线运动时的来回冗余，同时运动的速度和方向更加稳定，减少了运动过程中可能产生的误差和不稳定性。这有助于提高光刻机的定位精度和加工质量。

可以理解的是，六个直线单元相互之间产生自然的曲线形状的机制主要是基于它们的布置方式和相互之间的连动关系。在万向调节机构3中，这六个直线单元沿同一Y轴环形阵列式排布，并且它们的线性自由度行程方向相互之间呈棱锥形布置。这样的布置使得各个直线单元在调节过程中相互关联，产生协同作用，从而实现光学台4的倾斜角度调节时呈现自然的曲线形状的运动轨迹。当进行倾斜角度调节时，六个直线单元中的每一个都在不同方向上进行运动。它们的运动是相互关联的，而不是独立的。通过棱锥形布置的特点，当其中一个直线单元进行调节时，其余的直线单元也会随之产生一定的调节运动，这样整体上形成了一种协调的动态平衡状态。通过棱锥形布置的特点，当其中一个直线单元进行调节时，其余的直线单元也会随之产生一定的调节运动，这样整体上形成了一种协调的动态平衡状态，是由于它们之间的连动关系和几何布局。

因为在万向调节机构3中，六个直线单元沿同一Y轴环形阵列式排布，并且它们的线性自由度行程方向相互之间呈棱锥形布置。这意味着它们在Y轴方向上相互关联，并形成一个以Y轴为中心的棱锥状的结构。在这种布置下，每个直线单元的运动会影响其他相邻直线单元的运动，从而导致整个系统形成了一种连动的动态平衡状态。当其中一个直线单元进行调节时，由于它与其他直线单元相邻，其运动会传递到相邻的直线单元上，而这些直线单元又会将运动传递给其他相邻的直线单元，如此反复。这样的连动关系使得整个系统中的直线单元都在协调地运动，形成了一种平衡状态。

再进一步的：这种连动关系和平衡状态的形成是由于直线单元在棱锥形布置下的结构特点以及它们的连动机制所导致的。当其中一个直线单元进行调节时，由于它与其他直线单元相邻，并且它们沿同一Y轴环形阵列式排布，其运动会传递到相邻的直线单元上。这是因为它们之间存在着连接作用，直线单元之间通过架体、滑块、铰接等结构紧密耦合，当一个直线单元发生运动时，它会通过这些连接结构将运动传递给相邻的直线单元。这样的连动关系和平衡状态确保了光学台4在倾斜调节时的稳定性和协调性。即使其中一个直线单元有微小的调节，其他直线单元也会作出相应的调整，保持整体平衡。这种协调的运动状态使得光学台4的倾斜动作更加平稳、连续且减少了冗余，确保了光刻机的高精度加工和稳定性。

进一步的，请参阅图5：架体301优选为不规则六棱柱形，且其每个对边的长度相等，相邻的边长度不等；这种布置模式使得六个直线单元相互之间必须要呈棱锥形，而不能呈圆柱形；

进一步的，六个直线单元相互之间呈棱锥形布置的设计是为了实现光学台的多维运动和倾斜角度调节时的平稳连续性，而如果呈圆柱形排布，则无法满足这种需求：

（1）多维运动的需求：光学台在光刻机中需要实现多维的运动，包括在不同方向上的调节和倾斜角度的调节。棱锥形布置使得六个直线单元可以在X、Y、Z轴上以及倾斜方向上进行协调运动，实现多维运动的需求。相比之下，在圆柱形布置中，六个直线单元排列成圆柱状，可能沿着Y轴进行运动，但是在其他轴向（X、Z轴）或倾斜方向上的运动受到限制。由于圆柱形布置的特点，直线单元之间的运动传递受到约束，很难实现多维的协调运动。在这种布置下，光学台的倾斜调节可能会受限于空间布局，导致不能实现光学台在多个方向上的自由运动。

（2）均衡分布：六个直线单元呈棱锥形布置，使得它们在Y轴方向上均匀分布，避免了集中在一点或线上的情况。这种均衡分布有助于保持光学台的稳定性和均衡性，在倾斜角度调节时不会出现过于集中或倾斜不均匀的情况。相比之下，圆柱形布置的直线单元受限于圆柱的几何形状，直线单元之间的分布可能并不均匀。特别是在圆柱的顶端或底端，直线单元的密集度可能会较高，而在圆柱的侧面则可能出现较大的间隔。这种不均匀的分布会导致在Y轴方向上的光学台调节不够均衡，可能会出现光学台在某些位置运动过多或过少的情况，影响到光刻机的稳定性和加工质量。

综上所述，六个直线单元相互之间呈棱锥形布置是为了满足光学台的多维运动和倾斜角度调节的需求，确保光刻机的运动稳定性和加工精度。这种布置方式能够实现光学台的平稳连续运动，并保持整体的协调性和动态平衡。而如果采用圆柱形布置，将无法满足上述需求，因此棱锥形布置更为合适。

这种连动关系和几何布局使得六个直线单元之间产生了相互的耦合效应，使得它们的运动轨迹相互影响并呈现出自然的曲线形状。因此，通过棱锥形布置的特点，六个直线单元的调节运动相互协调，整体上形成了一种协调的动态平衡状态，从而实现了光学台4的倾斜角度调节时的平稳和连续运动。

这种协调的动态平衡状态导致六个直线单元的运动轨迹呈现出自然的曲线形状。在光学台4进行倾斜时，六个直线单元的运动路径相互影响，使得整个调节过程呈现出流畅的曲线，而不是直线运动的折线式路径。这种曲线形状的运动路径有助于使光学台4的倾斜动作更加平稳和连续。通过六个直线单元之间的棱锥形布置和连动关系，万向调节机构3实现了光学台4倾斜角度调节过程的协调和自然性，有效地减少了调节过程中的冗余和不连贯现象。同时，这种曲线形状的运动路径也有助于提高光刻机的稳定性和加工质量。

需要指出的是，直线单元的线性自由度的起发输出装置只能选用滚珠丝杠模式的第二滚珠丝杠，第二滚珠丝杠作为驱动装置具有高精度和高刚性的特点，它可以实现更精准的位置控制和更稳定的运动。在光刻机的高精度加工中，精准的位置控制至关重要，而滚珠丝杠的机械传动特性使得它在这方面具有优势。滚珠丝杠作为一种滚动轴承，能够承受较大的径向和轴向载荷。这使得直线单元在光刻机的运动过程中能够承受更大的负载，提高了光刻机的运行稳定性和可靠性。滚珠丝杠运动时，滚珠与螺纹杆之间滚动接触，相比于伺服电缸的滑动接触，摩擦损失较小。这降低了机械部件的磨损和能量损耗，有助于提高光刻机的效率和寿命。滚珠丝杠具有较快的响应速度，能够更快地实现位置调节。这对于光刻机的实时控制和快速调节非常重要，特别是在高速加工和快速反应要求下，滚珠丝杠的优势更加明显。直线单元选择第二滚珠丝杠作为驱动方式，能够提高光刻机的精度、刚性和承载能力，减少摩擦损失，提高响应速度。相较于传统的伺服电缸模式，滚珠丝杠具有更优越的性能，因此在光刻机的万向调节机构中是不可替代的。

可以理解的是，在本具体实施方式中：六个直线单元为光刻机提供了高度灵活的运动调节能力。通过第二旋转执行器302和第三线性模组303的联合控制，光学台4可以在Y轴方向上实现升降调节，同时通过第二旋转执行器302的驱动，光学台4可以在X轴方向上实现旋转调节。第一铰臂305和第二铰臂306的联轴器连接使得光学台4可以在Z轴方向上进行倾斜调整，实现多维度的角度调节。这种设计使得光刻机可以快速实现精确的角度和高度调整，从而适应不同工艺要求和图形投影的需求。通过这六个直线单元的合作运动，光学台4的角度调整更为平稳和连续，确保光刻加工的高质量和高效率。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2~4：第三线性模组303优选为垂直布置的第二滚珠丝杠，第二旋转执行器302优选为第二伺服电机，第二伺服电机固设于架体301并驱动第二滚珠丝杠的螺纹杆转动，第二滚珠丝杠的螺纹杆的上下轴头均通过轴承铰接并支撑于架体301的上表面和下表面，第二滚珠丝杠的移动螺母固定连接于滑块304。

在本方案中：第三线性模组303采用垂直布置的第二滚珠丝杠，而第二旋转执行器302采用第二伺服电机。通过这种实施方式，光刻机可以实现对光学台4的高度和角度的精确调节，满足不同工艺和图形投影的要求。第二滚珠丝杠和第二伺服电机的结合设计，为光刻机的万向调节机构提供了可靠的运动控制和稳定性，从而确保光刻加工的高精度和高质量。

具体的：第二伺服电机作为动力源，驱动第二滚珠丝杠的螺纹杆转动。第二滚珠丝杠的螺纹杆通过轴承铰接在架体301的上表面和下表面，从而实现垂直布置。移动螺母与滑块304固定连接，当第二滚珠丝杠的螺纹杆转动时，移动螺母会沿着滚珠丝杠的螺纹移动，从而实现滑块304的升降运动。

可以理解的是，在本具体实施方式中：采用第二滚珠丝杠作为第三线性模组和第二伺服电机作为第二旋转执行器，为光刻机的万向调节机构提供了高效且精确的运动控制。第二伺服电机的固定位置在架体301上，通过驱动第二滚珠丝杠的螺纹杆旋转，实现滑块304的垂直升降调节。第二滚珠丝杠的布置使得整个机构的结构紧凑，且在垂直方向上具有较高的稳定性。移动螺母的固定连接在滑块304上，确保滑块304与光学台4紧密连接，并在升降过程中保持稳定的运动。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2~4：第二线性组件2包括第二机架201及垂直滑动配合于第二机架201的移动台203，移动台203由安装在第二机架201上的第二线性模组202驱动升降。

在本方案中：第二线性组件2由第二机架201和垂直滑动的移动台203组成。移动台203垂直滑动配合于第二机架201。移动台203由安装在第二机架201上的第二线性模组202驱动升降。

具体的：第二机架201作为支撑结构，提供稳定的平台。移动台203垂直滑动配合于第二机架201，通过第二线性模组202的驱动来实现升降运动。第二线性模组202负责控制移动台203的升降位置，从而调整光学透镜系统的高度。

进一步的，万向调节机构3的结构特征本身足以满足光学台4的升降需求，可以用于实现光学台的高度调节。然而，为了进一步优化光刻机的调节过程，特意设置第二线性组件2用于预先进行大体量的升降调节。当光学台4的高度参数接近误差阈值时，再交由万向调节机构3驱动其精细的高度调节及万向角度调节。这意味着当光学台4接近所需的高度位置时，第二线性组件2的大体量调节功能会被停止，而万向调节机构3将接管进一步的高度调节和各个方向的角度调节。这种设计的目的在于保证在高度接近所需值时，采用更为精细的万向调节机构3来实现更准确、稳定和灵活的光学台位置和角度调节。通过这样的安排，光刻机的调节过程首先通过第二线性组件2快速进行初步的升降调节，然后再由万向调节机构3完成高精度和多维度的调节。这样的流程在一定程度上减轻了万向调节机构3的负担，使其在更接近所需高度时能够以更高的精度进行调节，同时保持了高效的调节速度。整个调节过程更加优化，有助于提高光刻机的性能和加工质量。

可以理解的是，在本具体实施方式中：第二线性组件2为光刻机提供了简单且有效的高度调节能力。第二机架201作为基础支撑结构，确保整个组件的稳定性。移动台203通过第二线性模组202的驱动在垂直方向上进行升降调节，使得光学透镜系统可以快速调整到所需的高度位置。这种设计使得光刻机可以在光学透镜系统高度上进行简便和精确的调整，以满足不同图形投影和工艺要求。第二线性组件2的结构简洁，为光刻机的运动平台提供了高效、稳定的高度调节功能，确保光刻加工的准确性和高质量。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2~4：第二线性模组202优选为伺服电缸，伺服电缸的缸体和活塞杆分别固设于第二机架201和移动台203。

在本方案中：第二线性模组202采用伺服电缸。伺服电缸的缸体固定在第二机架201上，而活塞杆固定在移动台203上。

具体的：伺服电缸是一种电动执行器，通过控制电动机的运动，驱动活塞杆在缸体内进行来回运动。在这个实施方式中，伺服电缸的缸体固定在第二机架201上，而活塞杆固定在移动台203上。当电动机启动时，活塞杆会随着电动机的旋转在缸体内上下运动，从而实现移动台203的升降调节。

可以理解的是，在本具体实施方式中：采用伺服电缸作为第二线性模组，为光刻机的第二线性组件提供了高效、可靠的升降调节能力。伺服电缸的特点在于可以通过控制电动机的运动，实现精确的位移控制。通过固定伺服电缸的缸体在第二机架201上，而将活塞杆固定在移动台203上，使得伺服电缸可以实现移动台203的升降调节。这种设计简单且紧凑，为光刻机提供了高度的灵活性和准确性，使得光学透镜系统可以快速调整到所需的高度位置。伺服电缸的稳定运动控制确保了光刻加工的精度和稳定性，同时降低了维护成本和故障率。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2~4：第一线性组件1包括第一机架101，第二机架201及沿X轴或Z轴方位滑动配合于第一机架101；第一机架101和第二机架201之间的滑动面设有第一线性模组103，第一线性模组103用于驱动第二机架201滑动配合于第一机架101，第一线性模组103由第一旋转执行器102驱动。

在本方案中：第一线性组件1由第一机架101、第二机架201以及沿X轴或Z轴方向滑动配合于第一机架101的部分组成。第一机架101和第二机架201之间的滑动面设有第一线性模组103，用于驱动第二机架201在第一机架101上滑动配合。第一线性模组103由第一旋转执行器102驱动。

具体的：第一线性组件1的设计旨在实现第二机架201在X轴或Z轴方向上的滑动运动。第一线性模组103位于第一机架101和第二机架201之间的滑动面，通过第一旋转执行器102的驱动，实现第二机架201在第一机架101上的滑动配合。第一旋转执行器102的转动运动转化为线性运动，从而驱动第一线性模组103的活动部分，使得第二机架201可以在X轴或Z轴方向上实现精确的滑动调节。

可以理解的是，在本具体实施方式中：第一线性组件1为光刻机提供了精确的X轴或Z轴方向上的滑动调节能力。通过第一旋转执行器102的驱动，第一线性模组103实现了第二机架201在第一机架101上的滑动配合。这种设计使得光刻机可以在X轴或Z轴方向上进行高效、灵活的位置调整，满足不同工艺和图形投影的要求。第一线性组件1的结构简单且紧凑，为光刻机的运动平台提供了可靠、稳定的滑动调节功能，从而确保光刻加工的高精度和高质量。通过第一旋转执行器102的转动控制，第一线性模组103实现了光刻机运动平台的精确调整，使得光学透镜系统可以快速调整到所需的位置，从而优化图形投影和加工效率。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2~4：第一线性模组103优选为X轴或Z轴布置的第一滚珠丝杠，第一旋转执行器102优选为第一伺服电机，第一滚珠丝杠的螺纹杆的双端轴头通过轴承转动配合于第一机架101的两端，第一伺服电机固设于第一机架101并驱动第一滚珠丝杠的螺纹杆转动，第一滚珠丝杠的移动螺母与第二机架201固定连接。

在本方案中：第一线性模组103采用X轴或Z轴布置的第一滚珠丝杠，而第一旋转执行器102采用第一伺服电机。第一滚珠丝杠的螺纹杆的双端轴头通过轴承转动配合于第一机架101的两端。第一伺服电机固定在第一机架101上，并驱动第一滚珠丝杠的螺纹杆转动。第一滚珠丝杠的移动螺母与第二机架201固定连接。

具体的：第一滚珠丝杠作为第一线性模组，负责实现第二机架201在X轴或Z轴方向上的滑动运动。第一伺服电机作为动力源，通过驱动第一滚珠丝杠的螺纹杆转动，实现第二机架201在第一机架101上的滑动调节。螺纹杆的双端轴头通过轴承转动配合于第一机架101的两端，确保滚珠丝杠的稳定性和平稳运动。

可以理解的是，在本具体实施方式中：采用第一滚珠丝杠作为第一线性模组，为光刻机的第一线性组件提供了高效、准确的X轴或Z轴方向上的滑动调节能力。第一伺服电机的固定位置在第一机架101上，通过驱动第一滚珠丝杠的螺纹杆转动，实现第二机架201在第一机架101上的滑动配合。螺纹杆的双端轴头通过轴承转动配合在第一机架101的两端，确保滚珠丝杠的平稳和可靠运动。第一滚珠丝杠的移动螺母与第二机架201固定连接，保证光学透镜系统的稳定支撑和准确位置调节。通过这种实施方式，光刻机可以实现对光学透镜系统的精确位置调整，从而优化图形投影和加工效率，提高光刻加工的质量和生产效率。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (6)

1.一种双轴万向调节的运动平台，其特征在于，包括第一线性组件（1）和第二线性组件（2）；

所述第一线性组件（1）调节所述第二线性组件（2）的 X 轴或 Z 轴方位，

所述第二线性组件（2）升降调节万向调节机构（3）的方位；

所述万向调节机构（3）包括至少六个沿同一 Y 轴环形阵列式排布的线性自由度，所有所述线性自由度的行程方向相互之间呈棱锥形布置，所述线性自由度连接作用于光学台（4）作万向角度调节；

所述万向调节机构（3）包括架体（301）和以所述架体（301）的垂直中轴线为基准的环形阵列式排布的直线单元，所述直线单元驱动光学台（4）作万向角度调节；

所述直线单元相互之间呈棱锥形布置，所述直线单元的数量为六个，所述直线单元包括第二旋转执行器（302）、第三线性模组（303）和滑块（304）；

所述滑块（304）垂直滑动配合于所述架体（301），所述第三线性模组（303）驱动所述滑块（304）升降调节，所述第三线性模组（303）由所述第二旋转执行器（302）驱动；第二铰臂（306）的一端和另一端通过万向节联轴器铰接于第一铰臂（305）的顶部和所述光学台（4）的底部；用于输出所述线性自由度的所述第一铰臂（305）的底部固设于所述滑块（304）上。

2.根据权利要求 1 所述的双轴万向调节的运动平台，其特征在于：所述第三线性模组（303）为垂直布置的第二滚珠丝杠，所述第二旋转执行器（302）为第二伺服电机，所述第二滚珠丝杠的移动螺母固定连接于所述滑块（304）。

3.根据权利要求 1 或 2 所述的双轴万向调节的运动平台，其特征在于：

所述第二线性组件（2）包括第二机架（201）及垂直滑动配合于所述第二机架（201）的移动台（203），所述移动台（203）由安装在所述第二机架（201）上的第二线性模组（202）驱动升降。

4.根据权利要求 3 所述的双轴万向调节的运动平台，其特征在于：所述第二线性模组（202）为伺服电缸，所述伺服电缸的缸体和活塞杆分别固设于所述第二机架（201）和所述移动台（203）。

5.根据权利要求 4 所述的双轴万向调节的运动平台，其特征在于：所述第一线性组件（1）包括第一机架（101），所述第二机架（201）及沿 X 轴或Z 轴方位滑动配合于所述第一机架（101）；

所述第一机架（101）和所述第二机架（201）之间的滑动面设有第一线性模组（103），所述第一线性模组（103）用于驱动所述第二机架（201）滑动配合于所述第一机架（101），所述第一线性模组（103）由第一旋转执行器（102）驱动。

6.根据权利要求 5 所述的双轴万向调节的运动平台，其特征在于：所述第一线性模组（103）为 X 轴或 Z 轴布置的第一滚珠丝杠，所述第一旋转执行器（102）为第一伺服电机，所述第一滚珠丝杠的移动螺母与所述第二机架（201）固定连接。