KR100422721B1 - 마스크와작업편의간극설정장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 중량이 큰 작업편/작업편 스테이지에도 적용가능한 마스크와 작업편의 간극설정장치를 제공하는 것.

[해결수단] 에어 서스펜션(15)내부에 일정압력의 기체를 충전하여 상부를 향한 일정한 힘을 작용시켜서, 작업편 스테이지(12), 작업편(W)의 하중을 일부 상쇄한다. 이 상태에서, 베이스 이동부(14a)에 의해 베이스(14), 작업편 스테이지(12)를 상승시켜서 작업편(W)을 마스크(M)에 접촉시킨 후, 작업편(W)을 더욱 상승시킨다. 간극설정기구(13)의 압축코일 스프링(29)은 각각 독립하여 변위하고, 마스크 (M)의 전면이 작업편(W)과 접촉한다. 이 시점에서 각 간극설정기구(13)의 변위상태를 지지시켜서, 베이스(14) 및 작업편 스테이지(12)를 소정량 하강시킨다. 이에 따라, 마스크(M)와 작업편(W)은 평행하게 또한 그 간극이 일정하게 설정된다. 계속해서, 마스크(M)에 편행광을 조사하여, 작업편(W)을 노광한다.

Description

마스크와 작업편의 간극설정장치

본 발명은 마스크를 통과한 광을 작업편에 조사하여 노광하는 프록시미티 노광장치에 있어서의 간극설정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하중이 큰 대형 작업편/작업편 스테이지를 지지하는 것이 가능한 간극설정장치에 관한 것이다.

반도체소자나 액정화면, 잉크젯방식의 프린터 헤드, 혹은 1매의 기관상에 다종다수의 전기소자를 제작하여 하나의 모듈로 하는 멀티칩·모듈등 미크론 사이즈의 가공이 필요한 다양한 전기부품의 제작공정에 노장공정이 이용되고 있다.

상기 노광공정에 있어서의 노광방식은 마스크의 상을 투영렌즈 또는 미러에 의해 작업편상에 결상시키는 투영노광방식, 마스크와 작업편을 밀착시킨 상태에서 평행광을 조사하는 밀착노장방식, 마스크와 작업편 사이에 작은 간극을 형성한 상태에서 평행광을 조사하는 프록시미티 노광방식으로 대별된다.

밀착노광방식과 프록시미티 노광방식은 값비싼 투영렌즈를 사용하지 않기 때문에, 노장장치가 값싸다는 이점을 가진다. 또한, 프록시미티 노광방식은 밀착노광방식에 비해서 마스크와 작업편이 접촉하지 않기 때문에, 마스크에 오염물이 부착하기 어려워, 마스크가 장수명이라고 하는 이점이 있다.

도6은 종래의 프록시미티 노장장치의 구성의 일례를 도시한 도면이다.

동 도면에 있어서, 11은 마스크 스테이지, M은 마스크로서, 마스크 스테이지 (11)에는 관로(11a)가 설치되어, 이 관로(11a)를 통해서 공급되는 진공압에 의해 마스크(M)가 흡착고정된다.

12는 작업편 스테이지, W는 작업편으로서, 작업편 스테이지(12)에는 관로 (12a)가 설치되고, 이 관로(12a)를 통해서 공급되는 진공압에 의해 작업편(W)이 흡착고정된다.

13은 후술하는 간극설정기구, 14는 베이스로서, 베이스(14)는 도시하지 않는 작업편 스테이지 구동기구에 의해 XYZθ(X는 도6의 좌우방향, Y는 동 도면의 전후방향, Z는 동 도면의 상하방향, θ는 작업편 스테이지면에 수직인 축을 중심으로 한 회전)로 이동가능하게 구성되어 있다.

또한, 간극설정기구(13)로서는 본 출원인이 앞서 제안한 일본국 특개평7-74096호 공보에 개시된 것을 사용할 수 있어, 이하 상기 공보에 개시된 간극설정기구에 대해서 설명한다.

도7은 도6에 도시한 마스크 스테이지에의 간극설정기구의 부착양태의 일례를 도시한 도면으로서, 동 도면에 있어서 M은 마스크, 12는 작업편 스테이지, W는 작업편, 13은 간극설정기구, 14는 베이스로서, 간극설정기구(13)는 동 도면에 도시한 바와 같이 베이스(11)에 수직으로 3개 입설되어 있다. 또한, 작업편 스테이지(12)의 위치를 확립하려면 동 도면에 도시한 바와 같이 적어도 3개의 간극설정기구가 필요하게 되는데, 예를 들면 작업편(W)의 형상이 네모형인 경우에는 간극설정기구를 4모서리에 설치할 수도 있다. 또, 이 경우에는 3모서리에 간극설정기구를 설치하고, 다른 1개는 스프링등을 내장한 신축가능한 지지체로 할 수도 있다.

도8은 간극설정기구의 구조의 일례를 도시한 분해사시도로서, 동 도면에 의해 상기 간극설정기구에 대해서 설명한다. 또한, 동작의 상세한 것에 대해서 상기 공보를 참조한다.

동 도면에 있어서, 12는 작업편 스테이지, 21은 V자 수용부로서, V자 수용부 (21)는 작업편 스테이지(12)의 하부면에 매설되어, 볼(22)을 통해서 볼 수용부(25)와 연결된다. 이 볼 수용부(25)의 중앙부에는 상기 볼(22)에 대응한 원추형상의 오목부(24)가 형성되어 있다.

또, 작업편 스테이지(12)와 볼 수용부(25)는 인장스프링(23)에 의해 서로 끌어당기고 있고, 작업편 스테이지(12)를 베이스(14)방향으로 지지하고 있다.

볼 수용부(25)의 하부에는 샤프트(26)가 연결되고, 이 샤프트(26)는 가이드부재인 스풀라인(27)을 통해서 케이싱(28)에 이르러, 케이싱(28)을 관통한 후 판형상의 탄성체인 판 스프링(30)에 연결되어 있다.

샤프트(26)는 스풀라인(27)내를 접동하여, 스풀라인(27)에 의해 샤프트(26)의 움직임을 상하방향으로만 규제한다.

케이싱(28) 내부의 샤프트(26)의 주위에는 샤프트(26)에 힘을 미치는 압축코일 스프링(29)이 설치되어 있다.

판 스프링(30)은 유지수단인 흡착 블록(31)에 끼워져 있고, 그 일부에 볼록부(32)가 형성되어 있다. 그리고, 흡착 블록(31)에는 이 볼록부(32)의 위치를 검출하는 센서(33)가 설치되어 있다. 센서(33)는 예를 들면 발광부와 수광부로 구성되는 광학센서로서, 볼록부(32)에 의한 광의 차단을 검출하여 출력을 발생한다.

또, 상기 흡착블록(31)에는 후술하는 바와 같이 판 스프링(30)을 흡착하여 지지하는 진공흡착기구가 설치되어 있다.

간극설정기구(13)은 상기 구성을 구비하고 있고, 베이스(14)를 상승시켜서 작업편(W)을 마스크(M)에 접촉시킨 후, 작업편(W)을 더욱 상승시켜서 작업편(W)과 마스크(M)가 실질적으로 그 이상 상대적으로 이동할 수 없는 위치까지 오면, 그 구동력을 흡착하도록 압축코일 스프링(29)이 압축을 시작한다.

이 압축에 의해, 판 스프링(30)의 흡착 블록(31)에 대한 상대위치가 변화하고, 판 스프링(45)에 설치된 볼록부(32)도 이동하여, 센서(33)에 의해 이 이동이 검출된다. 즉, 볼록부(32)와 센서(33)의 위치관계에 의해 판 스프링(30)에 연결된 작업편 스테이지(12)가 소망량만큼 변위한 것을 검출할 수 있다.

상기한 바와 같이, 마스크(M)가 상승함으로써 작업편 스테이지(12)에 설치된 각 간극설정기구(13)가 변위하면, 센서(33)가 출력을 발생하고, 이 출력은 도시하지 않는 제어부에 보내진다. 그리고, 모든 간극설정기구의 센서(33)가 출력을 발생하면, 상기 제어부는 베이스(14)의 Z방향의 이동을 정지시키고, 각 간극설정기구 (13)의 흡착블록(31)에 설치된 진공흡착기구를 작동시켜서, 간극설정기구(13)의 압축코일(29)의 압축상태를 유지시킨다.

이에 따라, 마스크(M)와 작업편(W)은 평행상태로 세트되기 때문에, 이 상태로 작업편 스테이지(15)를 하강시키면 마스크(M)와 작업편(W)을 평행하게 또 그 간극을 일정하게 할 수 있다.

도6으로 되돌아가서, 동 도면에 있어서 작업편(W)의 노광은 다음과 같이 행해진다.

우선, 마스크(M)를 마스크 스테이지(11)의 소정 위치에 세트하고, 관로(11a)로부터 공급되는 진공압에 의해 유지시킨다.

다음에, 도시하지 않는 베이스 이동부에 의해 베이스(14) 및 간극설정기구 (13)를 통해서 접속되어 있는 작업편 스테이지(12)를 하강시켜서, 작업편(W)을 작업편 스테이지(12)에 재치하여 관로(12a)로부터 공급되는 진공압에 의해 유지시킨다.

이어서, 베이스(14) 및 간극설정기구(13)를 통해서 접속되어 있는 작업편 스테이지(12)를 상승시켜서, 작업편(W)을 마스크(M)에 접촉시킨 후, 작업편(W)을 더욱 상승시킨다.

이에 의해, 상기한 바와 같이 간극설정기구(13)의 압축코일 스프링(29)은 각각 독립하여 변위해서, 마스크(M)의 전면이 작업편(W)과 접촉하여, 마스크(M)와 작업편(W)의 기울기는 일치한다.

이 시점에서, 각 간극설정기구(13)의 변위상태를 유지시켜서, 베이스(14) 및 작업편 스테이지(12)를 소정량 하강시킨다. 이에 의해, 마스크(M)와 작업편(W)은 평행하게 또 그 간극이 일정하게 설정된다.

상기한 바와 같이 간극설정기구(13)를 설치함으로써, 작업편 스테이지(12)에 작업편(W)을 재치했을 때에 작업편(W)이 마스크(M)와 평행한 상태에 있지 않는 경우라도, 작업편(W)과 마스크(M)를 평행하게 또 그 간극을 일정하게 설정할 수 있다.

작업편(W)과 마스크(M)의 간극이 일정값으로 설정되면, 도시하지 않는 베이스 이동부에 의해 작업편 스테이지(12)를 XYθ방향으로 이동시켜서, 마스크(M)상에 표시된 얼라인먼트·마크와 작업편(W)상에 표시된 얼라이먼트·마크를 일치시킨다.

마스크(M)와 작업편(W)의 얼라이먼트·마크가 일치하면, 도시하지 않는 광조사부로부터 평행광을 마스크(M)상에 조사하여, 작업편(W)을 노광한다.

그런데, 근년 액정기판등의 대형화에 의해 작업편이 대형화되고, 그에 따라서 작업편 및 작업편 스테이지의 중량이 커지고, 이 때문에 다음과 같은 문제가 발생하였다.

도9, 도10은 작업편(W)/작업편 스테이지(12)의 하중과 간극설정기구(13)의 변위량의 관계를 설명하는 도면으로서, 도6에 도시한 것과 동일한 것에는 동일 부호가 붙여져 있고, 도9는 마스크(M)와 작업편(W)의 비접촉시의 상태를 도시하고, 도10은 마스크(M)와 작업편(W)의 접촉시의 상태를 도시하고 있다.

마스크(M)와 작업편(W)의 비접촉시에는 도9에 도시한 바와 같이, 작업편(W)/작업편 스테이지(12)는 압축코일 스프링(29)에 의해 상부로 밀어올려지고, 작업편 (W)/작업편 스테이지(12)의 조정가능 변위량은 d이다. 이 때 다음의 (1)식이 성립한다.

여기에서, 작업편(W)의 하중을 α0, 작업편 스테이지(12)의 하중을 W0, 압축코일 스프링(29)의 자연길이를 L1, 작업편(W)/작업편 스테이지(12)의 하중에 의해 압축코일 스프링(29)이 줄었을 때의 길이를 L0, 압축코일 스프링(29)의 갯수를 n, 압축코일 스프링(29)의 스프링 정수를 k라고 한다.

다음에, 마스크(M)와 작업편(W)을 접촉시켜서, 센서(33)가 온할때까지 베이스(14)를 상승시켰다고 하면, 마스크(M)와 작업편(W)의 접촉력(Fo)은 다음의 (2)식으로 표시된다. 또한, ΔL0은 마스크(M)와 작업편(W)의 접촉시의 압축코일 스프링(29)의 변위량이다.

여기에서, 상기 접촉력(Fo)은 통상 0.6∼3kgf로 설정된다. 또, 스프링 정수 (k)가 크면, 각 스프링(30)의 편차 또는 센서(33)의 설정위치에 의해 작업편(W)과 마스크(M)의 접촉면에 압력으로 인해 편차가 발생하고, 해상력에 얼룩이 나타나는 일이 있다. 이 때문에, 스프링 정수(k)는 70∼130g/mm정도의 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

이 때문에, 작업편(W)/작업편 스테이지(12)의 하중이 커지면, 다음과 같은 문제가 발생한다.

(1) 작업편(W)과 마스크(M)의 비접촉시에 있어서의 압축코일 스프링(29)의 변위량이 커져서, 조정가능 변위량(d)이 작아진다.

또한, 작업편(W)/작업편 스테이지(12)의 하중이 커지면, 조정가능 변위량(d)이 제로가 되어, 간극을 설정하는 것이 불가능해진다.

(2) 상기 조정가능 변위량(d)을 확보할 수 있다고 하더라도, 조정가능 변위량(d)이 작아짐에 따라서 ΔL0도 작아지기 때문에, 접촉력(Fo)이 작아겨서 Fo(= nkΔL0)<0.6kgf로 되어 버린다.

(3) 조정가능 변위량(d)을 어느 정도 확보하기 위해, 스프링 정수(k)를 크게 하면, 상기한 바와 같이 작업편(W)과 마스크(M)의 접촉면에 압력에 따른 편차가 생김과 동시에, 변위량(ΔL0)이 약간 변화하더라도 접촉력(Fo)이 크게 변화하게 되어, 접촉력(Fo)을 제어하는 것이 곤란해진다.

또한, 스프링 정수(k)를 크게 하면, 흡착블록(31)에 설치된 진공흡착기구의 흡착력보다 압축코일 스프링(29)의 탄성력 쪽이 커져서 샤프트(26)를 지지하는 것이 불가능해진다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 중량이 큰 작업편/작업편 스테이지에도 적용가능한 마스크와 작업편의 간극설정장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 다음과 같이 하여 상기 과제를 해결한다.

본 발명의 청구항1의 발명은 작업편 스테이지와 베이스 사이의 간극설정기구에 둘러싸이는 위치에 하중조정 스테이지를 배치하고, 상기 하중조정 스테이지에 의해 작업편과 작업편 스테이지의 하중과 반대방향으로 미리 정해진 일정한 힘을 항상 작업편 스테이지에 대해서 작용시키도록 구성한 것이다.

상기 구성으로 함으로써, 작업편, 작업편 스테이지가 대형화되어 하중이 중대하더라도, 상기한 조정가능 변위량(d)을 충분히 취할 수 있고, 또 접촉력(Fo)을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 상기한 압축코일 스프링의 스프링 정수(k)를 작게 할 수 있기 때문에, 작업편(W)과 마스크(M)의 접촉면에 압력에 따른 편차가 생기는 일이 없어, 접촉력(Fo)을 용이하게 제어할 수 있다.

또한, 상기 스프링 정수(k)를 작게 할 수 있기 때문에, 간극설정기구의 지지수단이 지지하는 힘이 상기 압력코일 스프링의 탄성력보다 커져서, 상기 지지수단에 의해 간극설정기구의 변위를 지지하는 것이 가능해진다.

본 발명의 청구항2의 발명은 하중조정 스테이지를 내부에 기체가 공급/배기됨으로써 수직방향으로만 신축가능한 기체실과, 상기 기체실내로부터 기체를 배기하는 배기수단과, 상기 기체실내에 충전하는 기체공급수단과, 상기 기체실내의 압력을 일정하게 제어하는 제어부로 구성하여, 상기 기체실내의 압력을 일정하게 유지하여 일정한 힘을 작업편 스테이지에 대해서 작용시키도록 한 것이다.

상기 구성으로 함으로써, 비교적 간단한 구성으로 일정한 힘을 작업편 스테이지에 대해서 작용시킬 수 있다.

본 발명의 청구항3의 발명은 작업편 스테이지의 하중조정 스테이지 부착면측에 오목부 또는 V자 홈을 형성한 수용부재를 설치하고, 상기 수용부재에 의해 상기 하중조정 스테이지의 작업편 스테이지면에 대한 평행방향의 이동을 제한하고, 또한 상기 하중조정 스테이지를 작업편 스테이지에 대해서 경사가능하게 계합시키도록 한 것이다.

상기 구성으로 함으로써, 기체실의 신장시, 기체실이 지그재그로 형성되더라도 기체실의 작업편 스테이지면에 대한 수평방향의 이동이 제한되어, 상기 지그재그형상에 의해 작업편 스테이지가 간극설정기구로부터 벗어나 버리는 일은 없다.

본 발명의 청구항4의 발명은 기체실로의 공기의 공급/배기속도를 조정하는 기체이동 속도조정기구를 설치한 것이다.

상기 구성으로 함으로써, 제어부의 기동시 또는 하중조정 스테이지에 가해지는 하중이 변화했을 때 등의 과도시에 작업편 스테이지가 Z방향으로 이동하여 마스크와 작업편이 충돌하거나, 작업편의 위치가 어긋난다고 하는 문제를 회피할 수 있다.

[발명의 실시형태]

도1은 본 발명의 실시예를 도시한 도면이다. 동 도면에 있어서 도6에 도시한 것과 동일한 것에는 동일부호가 붙여져 있고, 11은 마스크 스테이지, M은 마스크, 12는 작업편 스테이지, W는 작업편으로서, 마스크 스테이지(11), 작업편 스테이지 12)에는 관로(11a, 12a)가 설치되고, 이 관로(11a, 12a)를 통해서 공급되는 진공압에 의해 마스크(M), 작업편(W)이 흡착고정된다.

13은 상기한 간극설정기구, 14는 베이스로서, 베이스(14)는 베이스 이동부 14a)에 의해 XYZθ방향으로 이동가능하게 구성되어 있다.

또, 15는 하중조정 스테이지로서 기능하는 벨로우즈로 형성되는 에어 서스펜션, 15a는 작업편 스테이지(12)의 하부면에 형성된 볼 수용부, 15b는 에어 서스펜션(15)의 상부면에 형성된 오목부에 감입하는 볼로서, 에어서스펜션(15)의 내부에는 에어공급구(15c)에 의해 에어가 공급되고, 에어의 압력에 의해 에어 서스펜션 (15)이 작업편(W)과 작업편 스테이지(12) 하중의 일부를 지지한다.

에어 공급구(15c)에 접속된 에어 공급관(15d)은 디지탈 압력표시계기(16)를 통해서 정밀감압밸브(17)가 접속되어 있다. 정밀감압밸브(17)는 에어 서스펜션(15)의 내부압력을 일정하게 제어하기 위해서 설치된 것으로서, 에어 서스펜션(15)의 내부압력이 상승했을 때 릴리프밸브(17b)를 통해서 에어를 대기로 방출하고, 에어 서스펜션(15)의 내부압력이 하강했을 때 공급용 밸브(17a)를 통해서 에어를 에어 서스펜션(15)내에 도입한다. 이에 따라, 에어 서스펜션(15)의 내부압력은 설정값으로 유지된다. 이 설정값은 조정가능 변위량(d)을 적정량 확보할 수 있도록, 작업편 (W)과 작업편 스테이지(12)의 합계하중에 따라서 설정되는 것이다. 또, 에어 서스펜션(15)의 내부압력은 디지탈 압력표시량(16)에 표시된다.

상기와 같이 에어 서스펜션(15)의 내부압력이 일정하게 제어되기 때문에, 에어 서스펜션(15)은 작업편 스테이지(12)의 변위량에 상관없이 항상 일정한 힘을 작업편 스테이지(12)에 미친다(탄성체와 같이 변위량에 따라서 힘이 변위하지 않는다.)

도2는 상기 에어 셔스펜션(15)에 의한 작업편 스테이지(12)의 지지구조와 그 동작을 도시한 도면이다.

동 도면(a)에 도시한 바와 같이, 작업편 스테이지(12)의 하부면에는 볼 수용부(15a)가 설치되고, 또 에어 서스펜션(15)의 상부면에는 V자 홈(15e)이 형성되어 있다. 그리고, 볼(15b)이 상기 V자 홈(15e)과 볼 수용부(15a)에 형성된 오목부에 감합하고 있다.

에어 서스펜션(15)의 벨로우즈느 구조적으로 상승할 때 지그재그 형성되지만, 상기와 같은 지지구조로 함으로써 도2(b)에 도시한 바와 같이 에어 서스펜션 (15)이 지그재그로 형성되더라도 에어 서스펜션(15)의 작업편 스테이지면에 대한 수평방향의 이동이 제한되어, 상기 지그재그로 형성된 것에 의해 작업편 스테이지 (12)가 간극설정기구(13)로부터 벗어나 버리는 일은 없다.

도3은 상기한 바와 같이 수용부(15a)를 설치하지 않을 경우의 에어 서스펜션 (15)의 상승시의 동작을 도시한 도면으로서, 동 도면(a)에 도시한 바와 같이 작업편 스테이지(12)의 하부면이 평탄하면, 에어 서스펜션(15)의 신장시 동 도면(b)에 도시한 바와 같이 작업편 스테이지(12)의 발란스가 깨져서 볼(15b)이 점점 옆으로 미끄러진다.

간극설정기구(19)와 작업편 스테이지(12) 사이에 인장 스프링(23)이 설치되어 있으나, 에어 서스펜션(15)의 상승력은 크기 때문에, 상기와 같이 볼(15b)이 옆으로 미끄러지면, 인장 스프링(23)의 인장력을 초과하여, 최후에는 도3(b)에 도시한 바와 같이 작업편 스테이지(12)가 간극설정기구(13)로부터 벗어나 버린다.

이에 대해서, 도2에 도시한 바와 같이 작업편 스테이지(12)의 하부면에 볼 수용부(15a)를 형성함으로써, 볼(15b)이 옆으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있어, 도3과 같이 작업편 스테이지(12)가 간극설정기구(13)로부터 벗어나는 일이 없다.

또한, 도2에서는 작업편 스테이지(12)의 하부면에 오목부가 평면형상으로 형성된 볼 수용부(15a)를 형성하는 예를 도시하고 있으나, 볼 수용부(15a)의 오목부를 V자 홈으로 하더하도 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 볼(15b)에 추가하여, 에어 서스펜션(15)에 돌기부를 형성해도 된다.

다음에, 도4에 의해 작업편(W)과 작업편 스테이지(12)의 하중이 클 경우의 본 실시예에 있어서의 에어 서스펜션(15)에 의한 작업편 스테이지의 지지동작에 대해서 설명한다.

도4에 있어서, 하중조정 스테이지(18)는 도1에 도시한 에어 서스펜션(15) 및 그 내부압력을 일정하게 제어하는 정밀감압밸브(17)에 상당하고, 에어 서스펜션 (15)의 내부압력을 정밀감압밸브(17)에 의해 일정하게 제어함으로써, 작업편 스테이지(12)의 변위량에 상관없이 하중조정 스테이지(18)는 항상 상부를 향해 일정한 힘(P)을 발생한다. 그리고, 이 힘(P)에 의해 작업편(W)(하중α1)과 작업편 스테이지(12)(하중W1)의 하중(α1+W1)의 일부를 상쇄한다.

즉, 마스크(M)와 작업편(W)의 접촉시에는 다음의 (3)의 관계가 성립한다.

여기에서, 압축코일 스프링(29)의 자연길이를 L1, 작업편(W)/작업편 스테이지(12)의 하중에 의해 압축코일 스프링(29)이 줄었을 때의 길이를 L2, 압축코일 스프링(29)의 갯수를 n, 압축코일 스프링(29)의 스프링 정수를 k라고 한다.

다음에, 마스크(M)와 작업편(W)을 접촉시켜서 센서(33)가 온할때까지 베이스 (14)를 상승시켰다고 하면, 마스크(M)와 작업편(W)의 접촉력(F1)은 다음의 (4)식으로 표시된다. 또한, ΔL2는 마스크(M)와 작업편(W)의 접촉시의 압축코일 스프링 (29)의 변위량이다.

즉, 하중조정 스테이지(18)를 설치하여, 항상 상부를 향한 일정한 힘(P)을 발생시킴으로써, 스프링 정수(k)를 크게 하지 않고 조정가능 변위량을 확보할 수 있음과 동시에, ΔL2를 적절한 값을 설정할 수 있어, 접촉력(F1)을 0.6≤F1≤3.0kgf의 범위내로 할 수 있다. 또, 스프링 정수가 커지지 않기 때문에, 변위량(ΔL2)이 약간 변화하더라도 접촉력(F1)이 크게 변화하는 일은 없다. 또한, 흡착블록(31)에 설치된 진공흡착기의 흡착력보다 압축코일 스프링(29)의 탄성력 쪽이 커져서 샤프트(26)를 지지하는 것이 불가능해지는 일도 없다.

도5는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면으로서, 본 실시예는 제1 실시예에 있어서, 정밀감압밸브의 에어 도입구측 또는 제어출력측에 스피드 콘트롤러를 설치하는 실시예를 도시하고 있다.

통상, 정밀감압밸브에 에어를 도입하여 기동할 때, 감압밸브가 정상동작에 들어가기 전에 감압밸브는 완전개방되고, 그 제어출력측의 압력은 크게 변동한다.

또, 에어 서스펜션(15)에 부가되는 힘이 변동하여 그 내부압력이 급격히 변화하는 과도시에도 정밀감압밸브의 압력은 크게 변동하는 일이 있다. 본 실시예는 상기와 같은 급격한 압력변동에 의해 작업편 스테이지(12)가 Z방향으로 이동하여, 작업편과 마스크가 부딪히거나 또는 작업편 위치가 어긋나는 것을 방지하는 것이다.

도5에 있어서, 도1에 도시한 것과 동일한 것에는 동일한 부호가 붙여져 있으며, 동 도면에서는 마스크 스테이지, 작업편 스테이지등의 기재가 일부 생략되어 있다.

동 도면에 있어서, 17c, 17d는 스피드 콘트롤러이고, 스피드 콘트롤러(17c, 17d)는 동 도면에 도시한 바와 같이, 조리개와 역지밸브를 병렬로 접속한 구조를 구비하여, 에어가 동 도면의 화살표방향으로 흐를 경우에는 에어의 유속을 제한하고, 에어가 화살표와 반대방향으로 흐를 경우에는 에어의 유속을 제한하지 않는다.

동 도면에 도시한 바와 같이, 스피드 콘트롤러(17c)를 정밀감압밸브(17)로의 에어 공급측에 동 도면에 도시한 방향으로 설치한 경우에는 정밀감압밸브(17)로의 에어 공급속도를 제한할 수 있다.

이 때문에, 정밀감압밸브(17)의 기동시, 정밀감압밸브가 완전개방되더라도 에어가 에어 서스펜션(15)측으로 급격히 유입되어, 에어 서스펜션이 급격히 작업편 스테이지(12)를 밀어올리는 것을 방지할 수 있다.

또, 스피드 콘트롤러(17d)를 정밀감압밸브(17)의 제어출력측에 동 도면에 도시한 방향으로 설치한 경우에는, 과도시에 에어 서스펜션(15)으로부터 급격히 에어가 배출되어 에어 서스펜션(15)이 급격히 하강하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 스피드 콘트롤러는 도5에 도시한 바와 같이 정밀감압밸브(17)의 에어 공급측 및 제어 출력측의 양방에 설치해도 되고, 또 어느 한쪽에 설치할 수도 있다.

이상과 같이 본 실시예에 있어서는, 스피드 콘트롤러를 정밀감압밸브(17)의 에어공급측 및/또는 제어출력측에 설치했기 때문에, 과도시에 작업편 스테이지(12)가 Z방향으로 이동하여 마스크와 작업편이 충돌하거나, 작업편의 위치가 어긋난다고 하는 문제를 회피할 수 있다.

또한, 상기 실시예에 있어서는 하중조정 스테이지로서 에어 서스펜션을 이용하는 경우에 대해서 설명했으나, 하중조정 스테이지는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 액압기구를 이용하거나 또는 전기적인 기계를 이용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 있어서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 작업편 스테이지와 베이스 사이에 하중조정 스테이지를 배치하고, 하중조정 스테이지에 의해 작업편과 작업편 스테이지의 하중과 반대방향으로 미리 정해진 일정한 힘을 항상 작업편 스테이지에 대하여 작용시키도록 구성했기 때문에, 작업편, 작업편 스테이지가 대형화되어 하중이 증대하더라도 조정가능 변위량을 충분히 취할 수 있고, 또 마스크와 작업편의 접촉력을 충분히 확보할 수 있다.

또한, 상기한 압축코일 스프링의 스프링 정수(k)를 작게 할 수 있기 때문에, 작업편과 마스크의 접촉면에 압력에 따라 편차를 일으키지 않고, 상기 접촉력을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 스프링 정수(k)를 작게 할 수 있기 때문에, 간극설정수단에 설치된 지지수단이 지지하는 힘이 상기 압축코일 스프링의 탄성력보다 커져서, 상기 지지수단에 의해 간극설정기구의 변위를 지지하는 것이 가능해진다.

(2) 하중조정 스테이지를 내부에 기체가 공급/배기됨으로써 수직방향으로만 신축가능한 기체실과, 상기 기체실로부터 기체를 배기하는 배기수단과, 상기 기체실내에 충전하는 기체공급수단과, 상기 기체실내의 압력을 일정하게 제어하는 제어부로 구성됨으로써, 비교적 간단한 구조로 일정한 힘을 작업편 스테이지에 대해서 작용시킬 수 있다.

(3) 작업편 스테이지의 하중조정 스테이지 부착면측에 오목부 또는 V자 홈을 형성한 수용부재를 설치하고, 상기 수용부재에 의해 상기 하중조정 스테이지의 작업편 스테이지면에 대한 평행방향의 이동을 제한하고, 또한 상기 하중조정 스테이지를 작업편 스테이지에 대해서 경사가능하게 계합시키도록 함으로써, 기체실의 신장시 기체실의 지그재그형상에 의해 작업편 스테이지가 간극설정기구로부터 벗어나 버리는 일은 없다.

(4) 기체실로의 기체의 공급/배기속도를 조정하는 기체이동 속도조정기구를 설치함으로써, 제어부의 기동시 또는 하중조정 스테이지에 부가되는 하중이 변화했을 때 등의 과도시에 작업편 스테이지가 Z방향으로 이동하여, 마스크와 작업편이 충돌하거나 작업편의 위치가 어긋난다고 하는 문제를 회피할 수 있다.

[도1] 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면이다.

[도2] 작업편 스테이지의 지지구조와 그 동작을 도시한 도면이다.

[도3] 도2에 도시한 볼 수용부를 설치하지 않을 경우의 동작을 도시한 도면이다.

[도4] 도1에 도시한 실시예와 동작을 설명하는 도면이다.

[도5] 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면이다.

[도6] 종래의 프록시미티 노광장치의 구성의 일례를 도시한 도면이다.

[도7] 마스크 스테이지에의 간극설정기구의 부착양태의 일례를 도시한 도면이다.

[도8] 간극설정기구의 구조의 일례를 도시한 분해사시도이다.

[도9] 하중과 간극설정기구의 변위량의 관계를 설명하는 도면이다.

[도10] 하중과 간극설정기구의 변위량의 관계를 설명하는 도면이다.

[부호의 설명]

11…마스크 스테이지 12…작업편 스테이지

11a,12a…관로 13…간극설정기구

14…베이스 14a…베이스 이동부

15…에어 서스펜션 15a…볼 수용부

15b…볼 15c…에어 공급구

15d…에어 공급관 15e…V자 홈

16…디지탈 압력표시계 17…정밀감압밸브

17a…에어 공급용 밸브 17b…릴리프밸브

17c, 17d…스피드 콘트롤러 18…하중조정 스테이지

21…V자 수용부 25…볼 수용부

24…오목부 23…인장 스프링

26…샤프트 27…스풀라인

28…케이싱 29…압축코일 스프링

30…판 스프링 31…흡착블록

32…볼록부 33…센서

M…마스크 W…작업편

Claims (4)

1. 마스크와, 이 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와, 작업편과, 이 작업편을 상기 마스크에 대향시켜서 지지하는 작업편 스테이지와, 베이스와, 이 베이스를 수직방향 이동, 좌우방향 이동, 전후방향 이동 및 작업편 스테이지면에 수직인 축을 중심으로 한 회전이동 중 전부 또는 일부가 가능하되 적어도 수직방향으로 이동시키는 베이스 이동부와, 상기 작업편 스테이지와 상기 베이스를 접속하는 3개 이상의 간극설정기구를 구비하고, 상기 간극설정기구는 이 간극설정기구가 소망량만큼 변위한 것을 검출하는 검출수단과, 그 때의 변위상태를 지지하는 지지수단을 포함하고, 상기 베이스 이동부를 마스크와 작업편이 접촉하는 방향으로 이동시켰을 때, 작업편과 마스크가 접촉하여 그 이상으로 당해 상대적 이동이 불가능해진 시점으로부터, 상기 베이스 이동부로부터의 구동력을 흡수하여 변위하기 시작해서, 각 간극설정기구에 설치된 모든 상기 검출수단이 출력을 발생시켰을 때, 상기 지지수단에 의해 그 때의 변위량을 유지하는 기능을 구비하고 있고, 상기 마스크와 작업편을 접촉시킨 후, 각 간극설정기구의 변위량을 유지시킨 채로 마스크와 작업편을 이간시킴으로써, 마스크와 작업편의 간극을 일정하게 설정하는 마스크와 작업편의 간극설정기구에 있어서, 작업편 스테이지와 베이스 사이의 상기 간극설정기구에 둘러싸이는 위치에 하중조정 스테이지를 배치하고, 상기 하중조정 스테이지가 상기 작업편과 상기 작업편 스테이지의 하중과 반대방향으로 항상 미리 정해진 일정한 힘을 상기 작업편 스테이지에 대해서 작용시키는 것을 특징으로 하는 마스크와 작업편의 간극설정장치.
2. 제1항에 있어서, 하중조정 스테이지를 내부에 기체가 공급/배기됨으로써 수직방향으로만 신축가능한 기체실과, 상기 기체실내로부터 기체를 배기하는 배기수단과, 상기 기체실내에 충전하는 기체공급수단과, 상기 기체실내의 압력을 일정하게 제어하는 제어부로 구성되고, 상기 기체실내의 압력을 일정하게 유지하여 일정한 힘을 상기 작업편 스테이지에 대해서 작용시키는 것을 특징으로 하는 마스크와 작업편의 간극설정장치.
3. 제2항에 있어서, 작업편 스테이지의 하중조정 스테이지 부착면측에 오목부 혹은 V자 홈을 형성한 수용부재를 설치하고, 상기 수용부재에 의해 상기 하중조정 스테이지의 작업편 스테이지면에 대한 평행방향의 이동을 제한하고, 또한 상기 하중조정 스테이지를 작업편 스테이지에 대해서 경사가능하게 계합시키는 것을 특징으로 하는 마스크와 작업편의 간극설정장치.
4. 제3항에 있어서, 기체실에의 공기의 공급/배기속도를 조정하는 기체이동 속도조정기구를 구비한 것을 특징으로 하는 마스크와 작업편의 간극설정장치.