CN103063140A - 一种高精度调整装置及高精度调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高精度调整装置，通过高精度的调整连接支架部件中三个导杆螺母的三个端面的平面度，从而可实现对待调整装置进行微米级的调整。该高精度调整装置的定位精度可调，调整装置可以通过调整获得微米级定位精度，且调整方便，快速。同时待调整装置的安装基准和调整基准之间的距离可以很大，当待调整装置的设计、加工、安装有所变化时本发明的高精度调整装置更能随待调整装置作相应的调整。本发明还提供一种高精度调整方法，采用三点确定一个平面的公理来测量一个基准相对于另一个原始基准的平行度，同时采用高精度装置作为原始基准对待调整装置进行测校。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造设备技术领域，特别涉及一种高精度调整装置及高精度调整方法。
背景技术
目前，在机械和半导体行业中，重要的零部件之间机械调整精度(微米级)及安装精度多采用调整装置来进行调整及定位。例如安装集成电路制造设备光刻机的零位传感器部件也采用调整装置来调整定位。现在，多数精密机械的安装都采用通用调整装置或专用调整装置来完成。现有技术的通用调整装置或专用调整装置可以比较容易实现对工件进行十微米及几十微米的调整及定位。但是，当工件安装需要一两个微米的调整及定位时现有技术的通用调整装置或专用调整装置就很难实现。
同时，当装置不是放置在零部件上而是悬挂在零部件上，或当工件的设计(如尺寸和形状有所变化时)、加工(加工误差)、安装(安装误差)有所变化时，需要调整装置能随工件作相应的变化，现有技术的通用调整装置和专用调整装置就不能同时满足这些要求。同时，有些通用调整装置和专用调整装置对工件进行微米级的定位时，要求装置上零件的尺寸精确程度的等级很高，从而造成很高的加工成本，甚至有些较高的尺寸精度无法通过机械加工来实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高精度调整装置及高精度调整方法，以解决现有技术的调整装置无法有效实现对装置进行高精度调整的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种高精度调整装置，包括：底板、调平台、方镜、连接支架部件；所述调平台固定于所述底板之上；所述方镜安装于所述调平台上，所述底板上固定有两个或两个以上所述连接支架部件；所述连接支架部件支撑待调整装置并调整所述被测装置的高度。
可选的，所述连接支架部件包括连接支架、导杆螺母、非标螺母、O型圈、螺杆、定位螺钉；
所述连接支架具有中心孔；
所述导杆螺母具有中心孔；
所述导杆螺母穿过所述连接支架的中心孔，其一端具有螺纹且突出于所述连接支架，另一端位于所述连接支架内且具有圆环形凸台；
所述O型圈安装在所述导杆螺母的圆环形凸台之上；
所述螺杆穿过所述导杆螺母的中心孔安装于所述连接支架内且其两端突出于所述连接支架，
所述螺杆的底端具有螺纹，中间设置有圆环形凸台，
所述导杆螺母圆环形凸台的下端面同所述螺杆圆环形凸台的上端面相接触；
所述非标螺母安装于所述导杆螺母上具有螺纹的位置处，第一螺钉安装于所述非标螺母上，对所述非标螺母位置进行固定；
所述定位螺钉穿过所述底板通过所述螺杆底端的螺纹固定于所述螺杆上。
可选的，所述连接支架部件还包括第二螺钉，所述第二螺钉穿过所述连接支架安装于所述底板上，将所述连接支架固定于所述底板上。
可选的，所述连接支架部件还包括内螺纹圆柱销，所述内螺纹圆柱销安装于连接支架顶部的销钉孔上。
可选的，所述连接支架部件还包括导向杆，所述导向杆安装于所述连接支架内且其顶端突出于所述连接支架。
可选的，所述调平台上互相垂直的两个侧面上固定有弹性定位座，所述底板上还固定有阶梯销和阶梯偏心销，所述阶梯销和所述阶梯偏心销位于所述调平台上另外两个相互垂直的侧面，通过所述阶梯销和所述阶梯偏心销固定所述方镜互相垂直的两个侧面的位置，同时通过所述弹性定位座固定所述方镜另外两个相互垂直的侧面的位置，固定所述方镜于所述调平台上。
可选的，所述连接支架部件的数量为三个且其位置呈三角分布于所述底板上。
可选的，所述连接支架具有的中心孔为阶梯形式中心孔，所述中心孔的下端面有螺纹。
可选的，所述连接支架的一侧面具有腰型孔，所述腰型孔的深度穿至所述中心孔；与所述腰型孔成一定角度的一侧面具有两个细长槽，所述细长槽的深度穿至所述腰型孔的一侧面；所述两个细长槽中间有两个或多个通孔，所述通孔的深度穿至所述腰型孔一侧面；每个所述通孔还对应设置一个螺纹孔，每个所述螺纹孔同与其对应的所述螺纹孔同心，所述螺纹孔的起始面是从腰型孔另一侧面开始。
本发明还提供一种使用上述的高精度调整装置的高精度调整方法，采用三点确定一个平面的公理来测量一个基准相对于另一个原始基准的平行度，同时采用高精度装置作为原始基准对待调整装置进行测校，包括以下步骤：
对所述高精度调整装置导杆螺母的上端面的平面度进行测量，如果平面度不满足要求则旋转所述非标螺母，调整所述导杆螺母的上端面的高度，直至所述导杆螺母的上端面的平面度误差达到微米级，拧紧所述第一螺钉使得所述非标螺母的位置得到固定；
将待调整装置固定于所述高精度调整装置的连接支架部件上，使得所述待调整装置的底面同所述导杆螺母的上端面处于同一平面内；
使用至少三个光源，使所述光源发出的光照射到所述方镜及所述待调整装置上，通过每个所述光源计算出所述待调整装置的下底面同所述方镜上端面之间的距离H，判断每个光源所对应得到的H值之间的差值是否达到规定值，若没有达到则调整所述待调整装置的位置，直至每个光源所对应得到的H值之间的差值达到规定值。
可选的，计算所述待调整装置的下底面与所述方镜上端面之间的距离H的方法为：首先，光源发出的光从光源照射到所述待调整装置的下底面，测量得到从光源至光在所述待调整装置下底面的入射点之间的距离HA；其次，光源发出的光经过反射照射到所述方镜上端面时，测量得到从光源至光在所述方镜上端面的入射点之间的距离HB；最后用HA减去HB即得到所述待调整装置的下底面与所述方镜上端面之间的距离H。
本发明提供的高精度调整装置通过高精度的调整连接支架部件中三个导杆螺母的三个端面的平面度，从而可实现对待调整装置进行微米级的调整。该高精度调整装置的定位精度可调，调整装置可以通过调整获得微米级定位精度，且调整方便，快速。同时待调整装置的安装基准和调整基准之间的距离可以很大，当待调整装置的设计、加工、安装有所变化时本发明的高精度调整装置更能随待调整装置作相应的调整。本发明的高精度调整装置的结构紧凑，体积小，重量轻，零件尺寸精确程度的等级不高，因此加工难度小，加工成本低。本发明提供的高精度调整方法，采用三点确定一个平面的公理来测量一个基准相对于另一个原始基准的平行度，同时采用高精度装置作为原始基准对待调整装置进行测校。
附图说明
图1为本发明的高精度调整装置的立体结构示意图；
图2为本发明的高精度调整装置的俯视结构示意图；
图3为本发明的高精度调整装置的侧视结构示意图；
图4为本发明的高精度调整装置中连接支架部件的剖面结构示意图；
图5为本发明的高精度调整装置中连接支架部件的主视结构示意图；
图6为本发明的高精度调整装置中连接支架部件的右视结构示意图；
图7为本发明的高精度调整装置中连接支架部件的俯视结构示意图。
图8为对本发明的高精度调整装置进行调整时的结构示意图。
图9为使用本发明的高精度调整装置对一待调整装置进行高精度调整的方法示意图。
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，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明所述的高精度调整装置及高精度调整方法可利用多种替换方式实现，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑涵盖在本发明的保护范围内。
请首先结合参看图1、图2和图3，图1为本发明的高精度调整装置的立体结构示意图；图2为本发明的高精度调整装置的俯视结构示意图；图3为本发明的高精度调整装置的侧视结构示意图。如图1、图2和图3所示，本发明的高精度调整装置包括：底板100、调平台110、方镜120、连接支架部件130，所述连接支架部件130支撑待调整装置并调整所述被测装置的高度。所述调平台110通过螺栓固定于所述底板100之上；所述调平台110上互相垂直的两个侧面上固定有弹性定位座111，所述底板100上还通过螺钉固定有阶梯销101和阶梯偏心销102，所述阶梯销101和所述阶梯偏心销102位于所述调平台110上另外两个相互垂直的侧面，所述方镜120安装于所述调平台110上，通过所述阶梯销101和所述阶梯偏心销102固定所述方镜120互相垂直的两个侧面的位置，同时通过所述弹性定位座111固定住所述方镜120另外两个相互垂直的侧面的位置，从而使得所述方镜120安装于所述调平台110上的位置得到固定；所述底板100上固定有三个所述连接支架部件130，且所述连接支架部件130的位置呈三角分布。
请参看图4，图4为本发明的高精度调整装置中连接支架部件的剖面结构示意图；图5为本发明的高精度调整装置中连接支架部件的主视结构示意图；图6为本发明的高精度调整装置中连接支架部件的右视结构示意图；图7为发明的高精度调整装置中连接支架部件的俯视结构示意图。如图4、图5、图6和图7所示，本发明的高精度调整装置中的连接支架部件130包括：连接支架131、导杆螺母132、非标螺母133、O型圈134、螺杆135、定位螺钉136、内螺纹圆柱销137、导向杆138。
所述连接支架131具有中心孔，所述中心孔为阶梯形式的中心孔，所述中心孔的下端面具有螺纹，所述中心孔的下端面还具有一凸台；所述连接支架131的一侧面具有腰型孔，所述腰型孔的深度穿至所述中心孔；与所述腰型孔成一定角度的一侧面具有两个细长槽，所述细长槽的深度穿至所述腰型孔的一侧面；所述两个细长槽中间有两个或多个通孔，所述通孔的深度穿至所述腰型孔一侧面；每个所述通孔还对应设置一个螺纹孔，每个所述螺纹孔同与其对应的所述螺纹孔同心，所述螺纹孔的起始面是从腰型孔另一侧面开始。螺栓拧入至所述螺纹孔中，使所述腰型孔变小，从而紧固所述导杆螺母132。
所述导杆螺母132具有中心孔，所述导杆螺母132穿过所述连接支架131的中心孔，一端具有螺纹且突出于所述连接支架131，另一端位于所述连接支架131内且具有圆环形凸台；所述O型圈134安装在所述导杆螺母132的圆环形凸台之上，所述O型圈134是一种360度或非360度圆环，其形状可以是圆形、椭圆形、菱形、六边形、五边形等规则或非规则形状，其材质采用具有一定柔软度的金属材质或非金属材质，金属材质中可以优选采用铜；所述螺杆135穿过所述导杆螺母132的中心孔安装于所述连接支架131内且其两端突出于所述连接支架131，所述螺杆135的底端具有螺纹，中间设置有圆环形凸台，所述导杆螺母132圆环形凸台的下端面同所述螺杆135圆环形凸台的上端面相接触；所述非标螺母133安装于所述导杆螺母132上具有螺纹的位置处，第一螺钉139A安装于所述非标螺母133上，起到固定所述非标螺母133位置的作用；所述定位螺钉136穿过所述底板100通过所述螺杆135底端的螺纹固定于所述螺杆135上；第二螺钉139B穿过所述连接支架131安装于所述底板100上，起到将所述连接支架131固定于所述底板100上的作用；所述内螺纹圆柱销137安装于连接支架131顶部的销钉孔上；所述导向杆138安装于所述连接支架131内且其顶端突出于所述连接支架131。如图2所示，所述内螺纹圆柱销137和所述导向杆138共同起到在X方向和Y方向对本发明的高精度调整装置的位置进行定位的作用。
本发明的高精度调整装置在安装完毕后，需对其进行进一步的调整。请参看图8，图8为对本发明的高精度调整装置进行调整时的结构示意图。如图8所示，首先，将本发明的高精度调整装置放置于标准大理石平板1002上，垫铁1001放置于大理石平板1002及高精度调整装置之间，通过所述垫铁1001将高精度调整装置垫起并固定。其次，采用三座标测量本发明的高精度调整装置的三个导杆螺母132的三个上端面132A的平面度，如果平面度不满足要求则旋转非标螺母133，分别调整三个导杆螺母132的三个上端面132A的高度。因导杆螺母132上的O型圈134的材质较软且可随着非标螺母133旋转，在所述导杆螺母132的挤压下O型圈134会有所收缩，使得所述导杆螺母132相对于所述连接支架131的高度有所变化。由于O型圈134收缩量一般是微米级或纳米级，因此三个导杆螺母132的上端面132A的高度的变化量也是微米级或纳米级的。调整完毕后再次采用三座标测量三个导杆螺母132的132A面的平面度，若误差达到微米级时，则拧紧第一螺钉139A使得非标螺母133的位置得到固定。最后，手工研磨导杆螺母132的三个上端面132A，进一步提高导杆螺母132的三个上端面132A的平面度。由于三个上端面132A本身的高度误差已经很小，因此研磨量也是很小，研磨完毕检测将会达到要求。在进行完上述调整过程后再将方镜120放置在于调平台110上调平固定。
请参看图9，图9为使用本发明的高精度调整装置对一待调整装置进行高精度调整的方法示意图。如图9所示，作为一种实施例，待调整装置为物镜1004，主基板1003固定于本发明的高精度调整装置的连接支架部件130上，用于固定物镜1004，主基板1003的底面同所述导杆螺母132的上端面132A相贴合，物镜1004固定于所述主基板1003上。采用三组检测仪探头作为三个光源1005，使其发出的光照射到方镜120及物镜1004上，通过测量入射光和反射光就可以计算出物镜的下底面10041与方镜上端面120A之间的距离H。
计算物镜的下底面10041与方镜上端面120A之间的距离H的具体方法为：首先，光源发出的光从光源照射到物镜下底面10041，测量得到从光源至光在物镜下底面10041的入射点之间的距离HA；其次，光源发出的光经过反射照射到方镜上端面120A时，测量得到从光源至光在方镜上端面120A的入射点之间的距离HB；最后用HA减去HB即可得到物镜的下底面10041与方镜上端面120A之间的距离H。
对于三组光源而言，可以分别得到H1，H2，H3，即：
H1＝HA1-HB1，
H2＝HA2-HB2，
H3＝HA3-HB3。
由三点确定一个平面的原理可知，若H1、H2、H3不等说明物镜1004安装没有达到水平，这样继续调整物镜，直到调整三个值H1、H2、H3之间的差值达到规定的范围即可。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种高精度调整装置，包括：底板、调平台、方镜、连接支架部件；所述调平台固定于所述底板之上；所述方镜安装于所述调平台上，其特征在于，所述底板上固定有两个或两个以上所述连接支架部件；所述连接支架部件支撑待调整装置并调整所述被测装置的高度。
2.如权利要求1所述的高精度调整装置，其特征在于，所述连接支架部件包括连接支架、导杆螺母、非标螺母、O型圈、螺杆、定位螺钉；
所述连接支架具有中心孔；
所述导杆螺母具有中心孔；
所述导杆螺母穿过所述连接支架的中心孔，其一端具有螺纹且突出于所述连接支架，另一端位于所述连接支架内且具有圆环形凸台；
所述O型圈安装在所述导杆螺母的圆环形凸台之上；
所述螺杆穿过所述导杆螺母的中心孔安装于所述连接支架内且其两端突出于所述连接支架，
所述螺杆的底端具有螺纹，中间设置有圆环形凸台，
所述导杆螺母圆环形凸台的下端面同所述螺杆圆环形凸台的上端面相接触：
所述非标螺母安装于所述导杆螺母上具有螺纹的位置处，第一螺钉安装于所述非标螺母上，对所述非标螺母位置进行固定；
所述定位螺钉穿过所述底板通过所述螺杆底端的螺纹固定于所述螺杆上。
3.如权利要求1或2所述的高精度调整装置，其特征在于，所述连接支架部件还包括第二螺钉，所述第二螺钉穿过所述连接支架安装于所述底板上，将所述连接支架固定于所述底板上。
4.如权利要求1或2所述的高精度调整装置，其特征在于，所述连接支架部件还包括内螺纹圆柱销，所述内螺纹圆柱销安装于连接支架顶部的销钉孔上。
5.如权利要求1或2所述的高精度调整装置，其特征在于，所述连接支架部件还包括导向杆，所述导向杆安装于所述连接支架内且其顶端突出于所述连接支架。
6.如权利要求1所述的高精度调整装置，其特征在于，所述调平台上互相垂直的两个侧面上固定有弹性定位座，所述底板上还固定有阶梯销和阶梯偏心销，所述阶梯销和所述阶梯偏心销位于所述调平台上另外两个相互垂直的侧面，通过所述阶梯销和所述阶梯偏心销固定所述方镜互相垂直的两个侧面的位置，同时通过所述弹性定位座固定所述方镜另外两个相互垂直的侧面的位置，固定所述方镜于所述调平台上。
7.如权利要求1所述的高精度调整装置，其特征在于，所述连接支架部件的数量为三个且其位置呈三角分布于所述底板上。
8.如权利要求2所述的高精度调整装置，其特征在于，所述连接支架具有的中心孔为阶梯形式中心孔，所述中心孔的下端面有螺纹。
9.如权利要求2或8所述的高精度调整装置，其特征在于，所述连接支架的一侧面具有腰型孔，所述腰型孔的深度穿至所述中心孔；与所述腰型孔成一定角度的一侧面具有两个细长槽，所述细长槽的深度穿至所述腰型孔的一侧面；所述两个细长槽中间有两个或多个通孔，所述通孔的深度穿至所述腰型孔一侧面；每个所述通孔还对应设置一个螺纹孔，每个所述螺纹孔同与其对应的所述螺纹孔同心，所述螺纹孔的起始面是从腰型孔另一侧面开始。
10.一种使用权利要求1所述的高精度调整装置的高精度调整方法，采用三点确定一个平面的公理来测量一个基准相对于另一个原始基准的平行度，同时采用高精度装置作为原始基准对待调整装置进行测校，包括以下步骤：
对所述高精度调整装置导杆螺母的上端面的平面度进行测量，如果平面度不满足要求则旋转所述非标螺母，调整所述导杆螺母的上端面的高度，直至所述导杆螺母的上端面的平面度误差达到微米级，拧紧所述第一螺钉使得所述非标螺母的位置得到固定；
将待调整装置固定于所述高精度调整装置的连接支架部件上，使得所述待调整装置的底面同所述导杆螺母的上端面处于同一平面内；
使用至少三个光源，使所述光源发出的光照射到所述方镜及所述待调整装置上，通过每个所述光源计算出所述待调整装置的下底面同所述方镜上端面之间的距离H，判断每个光源所对应得到的H值之间的差值是否达到规定值，若没有达到则调整所述待调整装置的位置，直至每个光源所对应得到的H值之间的差值达到规定值。
11.如权利要求10所述的高精度调整方法，其特征在于，计算所述待调整装置的下底面与所述方镜上端面之间的距离H的方法为：首先，光源发出的光从光源照射到所述待调整装置的下底面，测量得到从光源至光在所述待调整装置下底面的入射点之间的距离HA；其次，光源发出的光经过反射照射到所述方镜上端面时，测量得到从光源至光在所述方镜上端面的入射点之间的距离HB；最后用HA减去HB即得到所述待调整装置的下底面与所述方镜上端面之间的距离H。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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