一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置

1.一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置，其特征在于，包括凸台(2)、n组主柔性支撑结构单元(3)、n组辅助柔性支撑结构单元(4)和支撑盘(5)；
2n个所述凸台(2)圆周均布在光学元件(1)侧壁上，光学元件(1)侧壁上的2n个凸台(2)分别通过n组主柔性支撑结构单元(3)和n组辅助柔性支撑结构单元(4)与支撑盘(5)固定连接，所述n组主柔性支撑结构单元(3)和n组辅助柔性支撑结构单元(4)交错设置；所述主柔性支撑结构单元(3)提供竖直方向和沿光学元件(1)侧面切向方向的约束，所述辅助柔性支撑结构单元(4)提供沿光学元件(1)竖直方向的约束。
2.根据权利要求1所述的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置，其特征在于，所述主柔性支撑结构单元(3)提供竖直方向和沿光学元件(1)侧面切向方向的约束具体为：所述主柔性支撑结构单元(3)包括主支撑凸台压板(7)、主支撑球(8)、主支撑凸台紧固螺母(9)、主支撑柔性支撑主体结构(6)和主支撑固定螺母(10)，凸台(2)通过主支撑凸台压板(7)和主支撑凸台紧固螺母(9)压紧在主支撑柔性支撑主体结构(6)上，所述凸台(2)和主支撑柔性支撑主体结构(6)之间通过主支撑球(8)接触，主支撑柔性支撑主体结构(6)通过主支撑固定螺母(10)固定在所述支撑盘(5)上。
3.根据权利要求2所述的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置，其特征在于，所述主支撑柔性支撑主体结构(6)包括十字形柔性铰链结构和V槽型支撑；所述主支撑柔性支撑主体结构(6)包括一体式的上端水平部、中间竖直部和下端水平部；所述V槽型支撑设置在上端水平部的上端，V槽型支撑通过所述主支撑球(8)和所述凸台(2)接触，所述十字形柔性铰链结构是指中间竖直部上端和下端开有十字交叉的通槽结构，所述通槽结构包括两个对称设置的通槽，所述通槽包括竖直部分和水平部分，通槽的水平部分设置在中间竖直部和下端水平部连接处。
4.根据权利要求1所述的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置，其特征在于，所述辅助柔性支撑结构单元(4)提供沿光学元件(1)竖直方向的约束具体为：凸台(2)通过辅助支撑凸台压板(12)和辅助支撑凸台紧固螺母(15)压紧在辅助支撑柔性支撑主体结构(11)上，所述凸台(2)和辅助支撑柔性支撑主体结构(11)之间通过辅助支撑球(13)接触，辅助支撑位置调整螺母(16)将辅助支撑柔性支撑主体结构(11)压紧到支撑盘(5)上，辅助支撑柔性支撑主体结构(11)和支撑盘(5)之间设置有蝶形弹簧(14)。
5.根据权利要求4所述的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置，其特征在于，辅助支撑柔性支撑主体结构(11)包括并联片体性柔性结构和平面型支撑；所述的辅助支撑柔性支撑主体结构(11)包括一体式的上端水平部、中间水平部和下端水平部；所述平面型支撑设置在上端水平部的上端，平面型支撑通过所述辅助支撑球(13)和所述凸台(2)接触，所述并联片体性柔性结构是指中间水平部左侧和右侧开有通槽结构，所述通槽结构包括四个对称设置的通槽，所述通槽结构形成四个水平布置的柔性片体结构，片体结构的一端连接上端水平部，另一端连接下端水平部。
6.根据权利要求1所述的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置，其特征在于，所述主柔性支撑结构单元(3)和辅助柔性支撑结构单元(4)的数量n的取值为：n≥3。
7.根据权利要求6所述的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置，其特征在于，所述主柔性支撑结构单元(3)和辅助柔性支撑结构单元(4)的数量n的取值3。

一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置\n技术领域\n[0001] 本发明属于高精度光学元件精密支撑技术领域，具体涉及一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置。\n背景技术\n[0002] 随着高精度精密光学仪器的快速发展和应用，对光学系统成像质量要求也越来越高，尤其极紫外光刻技术EUVL应用，工作波长为13～14nm的波段，光学元件加工、检测、支撑装调等技术比传统的光学系统要求更高。极紫外光刻系统要达到衍射极限分辨率的要求，系统波前偏差要小于λ/14，对于六镜系统而言单个反射面面形要求达到0.20nmrms。在如此极端苛刻的面形要求下，装配过程中的干扰因素对面形影响变得十分严重，一般采用的解决方案是减小装配过程中接触面之间的摩擦系数，如接触副表面镀二硫化钼等润滑层，减小装配过程中引入的干扰力从而减小装配过程对最终面形的影响。但是即便是这样，摩擦系数的量级也很难满足超高精度面形要求。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于提出一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置，解决现有技术存在的装配过程中的干扰因素对面形影响严重，摩擦系数大，不能满足超高精度面形要求的问题。\n[0004] 为实现上述目的，本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置包括凸台、n组主柔性支撑结构单元、n组辅助柔性支撑结构单元和支撑盘；\n[0005] 2n个所述凸台圆周均布在光学元件侧壁上，光学元件侧壁上的2n个凸台分别通过n组主柔性支撑结构单元和n组辅助柔性支撑结构单元与支撑盘固定连接，所述n组主柔性支撑结构单元和n组辅助柔性支撑结构单元交错设置；所述主柔性支撑结构单元提供竖直方向和沿光学元件侧面切向方向的约束，所述辅助柔性支撑结构单元提供沿光学元件竖直方向的约束。\n[0006] 所述主柔性支撑结构单元提供竖直方向和沿光学元件侧面切向方向的约束具体为：所述主柔性支撑结构单元包括主支撑凸台压板、主支撑球、主支撑凸 台紧固螺母、主支撑柔性支撑主体结构和主支撑固定螺母，凸台通过主支撑凸台压板和主支撑凸台紧固螺母压紧在主支撑柔性支撑主体结构上，所述凸台和主支撑柔性支撑主体结构之间通过主支撑球接触，主支撑柔性支撑主体结构通过主支撑固定螺母固定在所述支撑盘上。\n[0007] 所述主支撑柔性支撑主体结构包括十字形柔性铰链结构和V槽型支撑；所述主支撑柔性支撑主体结构包括一体式的上端水平部、中间竖直部和下端水平部；所述V槽型支撑设置在上端水平部的上端，V槽型支撑通过所述主支撑球和所述凸台接触，所述十字形柔性铰链结构是指中间竖直部上端和下端开有十字交叉的通槽结构，所述通槽结构包括两个对称设置的通槽，所述通槽包括竖直部分和水平部分，通槽的水平部分设置在中间竖直部和下端水平部连接处。\n[0008] 所述辅助柔性支撑结构单元提供沿光学元件竖直方向的约束具体为：凸台通过辅助支撑凸台压板和辅助支撑凸台紧固螺母压紧在辅助支撑柔性支撑主体结构上，所述凸台和辅助支撑柔性支撑主体结构之间通过辅助支撑球接触，辅助支撑位置调整螺母将辅助支撑柔性支撑主体结构压紧到支撑盘上，辅助支撑柔性支撑主体结构和支撑盘之间设置有蝶形弹簧。\n[0009] 辅助支撑柔性支撑主体结构包括并联片体性柔性结构和平面型支撑；所述的辅助支撑柔性支撑主体结构包括一体式的上端水平部、中间水平部和下端水平部；所述平面型支撑设置在上端水平部的上端，平面型支撑通过所述主支撑球和所述凸台接触，所述并联片体性柔性结构是指中间水平部左侧和右侧开有通槽结构，所述通槽结构包括四个对称设置的通槽，所述通槽结构形成四个水平布置的柔性片体结构，并联片体性柔性结的一端连接上端水平部，另一端连接下端水平部。\n[0010] 所述主柔性支撑结构单元和辅助柔性支撑结构单元的数量n的取值为：n≥3。\n[0011] 所述主柔性支撑结构单元和辅助柔性支撑结构单元的数量n的取值3。\n[0012] 本发明的有益效果为：本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置在支架和光学元件间设有六个沿支撑镜面周向均匀分布的柔性支撑结构单元，其中包含三个主柔性支撑结构单元，三个辅助柔性支撑结构单元。主柔 性支撑结构单元采用十字形柔性铰链结构和V槽型支撑组合来实现基本支撑功能。该主柔性支撑结构单元的单个V槽结构与光学元件侧面单个凸台通过钢珠实现两处点接触配合，主柔性支撑结构单元提供竖直方向和沿光学元件侧面切向方向这两个方向的约束，十字形柔性铰链结构负责吸收三个转动方向的额外内应力，三个主柔性支撑结构单元实现光学元件的六自由度约束；辅助柔性支撑结构单元采用并联片体性柔性结构实现基本支撑功能。该辅助柔性支撑结构单元的顶部平面与光学元件侧面凸台通过钢珠实现单个点接触配合，辅助柔性支撑结构单元提供沿光学元件竖直方向的约束，并联片体性柔性结构负责吸收沿光学元件竖直方向平动自由度、沿光学元件切向方向转动自由度、沿光学元件沿径向转动自由度三个方向的元件内应力，多点分布支撑过约束的部分采用辅助柔性支撑结构单元位置调整功能进行补偿。\n[0013] 本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置能够实现与理想多点支撑结构一致的支撑效果；主柔性支撑结构单元能实现元件的精确定位，辅助柔性支撑结构单元结合柔性结构补偿和吸收相关自由度方向光学元件内应力，保证被支撑光学元件面形精度的实现；由于主支撑柔性支撑主体结构和辅助支撑柔性支撑主体结构采用了柔性结构，相关自由度方向光学元件热应力也可转化为了柔性结构变形应力，被支撑的光学元件受热因素影响小。\n附图说明\n[0014] 图1为理想多点支撑结构支撑状态示意图；\n[0015] 图2为光学元件和凸台位置结构示意图；\n[0016] 图3为本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置结构俯视图；\n[0017] 图4为本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置结构侧视图；\n[0018] 图5为本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置中主支撑点处的局部剖视图；\n[0019] 图6为本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置中辅助支撑点处的局部剖视图；\n[0020] 其中：1、光学元件，2、凸台，3、主柔性支撑结构单元，4、辅助柔性支撑结构单元，5、支撑盘，6、主支撑柔性支撑主体结构，7、主支撑凸台压板，8、主支撑球，9、主支撑凸台紧固螺母，10、主支撑固定螺母，11、辅助支撑柔性支撑主体结构，12、辅助支撑凸台压板，13、辅助支撑球，14、蝶形弹簧，15、辅助支撑凸台紧固螺母，16、辅助支撑位置调整螺母。\n具体实施方式\n[0021] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。\n[0022] 参见附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6，本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置包括凸台2、n组主柔性支撑结构单元3、n组辅助柔性支撑结构单元4和支撑盘5；\n[0023] 2n个所述凸台2圆周均布在光学元件1侧壁上，光学元件1侧壁上的2n个凸台2分别通过n组主柔性支撑结构单元3和n组辅助柔性支撑结构单元4与支撑盘5固定连接，所述n组主柔性支撑结构单元3和n组辅助柔性支撑结构单元4交错设置；所述主柔性支撑结构单元3提供竖直方向和沿光学元件1侧面切向方向的约束，所述辅助柔性支撑结构单元4提供沿光学元件1竖直方向的约束。\n[0024] 所述主柔性支撑结构单元3提供竖直方向和沿光学元件1侧面切向方向的约束具体为：所述主柔性支撑结构单元3包括主支撑凸台压板7、主支撑球8、主支撑凸台紧固螺母\n9、主支撑柔性支撑主体结构6和主支撑固定螺母10，凸台2通过主支撑凸台压板7和主支撑凸台紧固螺母9压紧在主支撑柔性支撑主体结构6上，所述凸台2和主支撑柔性支撑主体结构6之间通过主支撑球8接触，主支撑柔性支撑主体结构6通过主支撑固定螺母10固定在所述支撑盘5上。\n[0025] 所述主支撑柔性支撑主体结构6包括十字形柔性铰链结构和V槽型支撑；所述主支撑柔性支撑主体结构6包括一体式的上端水平部、中间竖直部和下端水平部；所述V槽型支撑设置在上端水平部的上端，V槽型支撑通过所述主支撑球8和所述凸台2接触，所述十字形柔性铰链结构是指中间竖直部上端和下端开有十字交叉的通槽结构，所述通槽结构包括两个对称设置的通槽，所述通槽包括竖直部分和水平部分，通槽的水平部分设置在中间竖直部和下端水平部 连接处。\n[0026] 所述辅助柔性支撑结构单元4提供沿光学元件1竖直方向的约束具体为：凸台2通过辅助支撑凸台压板12和辅助支撑凸台紧固螺母15压紧在辅助支撑柔性支撑主体结构11上，所述凸台2和辅助支撑柔性支撑主体结构11之间通过辅助支撑球13接触，辅助支撑位置调整螺母16将辅助支撑柔性支撑主体结构11压紧到支撑盘5上，辅助支撑柔性支撑主体结构11和支撑盘5之间设置有蝶形弹簧14。\n[0027] 辅助支撑柔性支撑主体结构11包括并联片体性柔性结构和平面型支撑；所述的辅助支撑柔性支撑主体结构11包括一体式的上端水平部、中间水平部和下端水平部；所述平面型支撑设置在上端水平部的上端，平面型支撑通过所述主支撑球13和所述凸台2接触，所述并联片体性柔性结构是指中间水平部左侧和右侧开有通槽结构，所述通槽结构包括四个对称设置的通槽，所述通槽结构形成四个水平布置的柔性片体结构，并联片体性柔性结的一端连接上端水平部，另一端连接下端水平部。\n[0028] 所述主柔性支撑结构单元3和辅助柔性支撑结构单元4的数量n的取值为：n≥3。\n[0029] 所述主柔性支撑结构单元3和辅助柔性支撑结构单元4的数量n的取值3。\n[0030] 本发明的一种可以实现主动面形调整的多点柔性支撑装置整体的自由度分析：由凸台2、主支撑凸台压板7、主支撑凸台紧固螺母9、主支撑球8、主支撑柔性支撑主体结构6、主支撑固定螺母10组成的每套主柔性支撑结构单元3分别提供竖直方向和沿镜面侧面切向方向上的约束，三套主柔性支撑结构单元3共限制六个自由度。\n[0031] 由凸台2、辅助支撑凸台压板12、辅助支撑凸台紧固螺母15、辅助支撑球13、辅助支撑柔性支撑主体结构11、蝶形弹簧14、辅助支撑位置调整螺母16组成的每套辅助柔性支撑结构单元4分别提供竖直方向一个自由度的约束，三套辅助柔性支撑结构单元4共限制三个自由度，因为三套主柔性支撑结构单元3已经限制完整的六个自由度，所以这三个自由度属于过约束的部分，该部分通过转动辅助支撑位置调整螺母16进行辅助柔性支撑结构单元4位置调整进行补偿。