KR100432784B1 - Mask alignment apparatus in a vertical type exposure equipment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직형 대면적 노광 장비의 마스크 정렬 장치에 관한 것으로, 챔버의 벽이나 천정으로부터 분리되어 설치되고, 마스크를 6개의 자유도 즉, X, Y, Z, θX, θY, θZ방향으로 정렬할 수 있으며, 마스크와 정렬 프레임들의 수직 하중을 지지할 수 있도록 구성된다. 따라서 기판 이송 장치가 가지는 기능의 수를 감소시켜 무게와 부피 감소를 이루게 하므로써 기판의 이송이 더욱 빠르고 용이해지도록 하며 챔버의 변형에 의한 오정렬을 방지한다.The present invention relates to a mask alignment apparatus of a vertical large area exposure equipment, which is installed separately from a wall or a ceiling of a chamber, and that the mask has six degrees of freedom, that is, X, Y, Z, θ X , θ Y , θ Z Directionally oriented and configured to support the vertical load of the mask and the alignment frames. Therefore, by reducing the number of functions of the substrate transfer device to achieve a weight and volume reduction, the transfer of the substrate is faster and easier and prevents misalignment due to deformation of the chamber.

Description

수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치{Mask alignment apparatus in a vertical type exposure equipment}Mask alignment apparatus in a vertical type exposure equipment

본 발명은 평판 디스플레이 판넬의 제조 공정에서 마스크를 이용하여 기판 상에 소정의 층을 패터닝하는 데 사용되는 노광 장비에 관한 것으로, 특히 마스크와 대면적의 기판이 수직으로 위치되며, 마스크와 기판 간의 간격과 위치를 정렬하기 위한 마스크 정렬 장치와 기판 이송 장치를 구비하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to exposure equipment used for patterning a predetermined layer on a substrate using a mask in the manufacturing process of a flat panel display panel. In particular, a mask and a large-area substrate are vertically positioned, and a gap between the mask and the substrate. It relates to a mask alignment device of the vertical exposure equipment having a mask alignment device and a substrate transfer device for aligning the position.

일반적으로 플라즈마 디스플레이 판넬(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 인쇄회로기판(PCB), 컬러필터(Color filter), 쉐도우 마스크(Shadow mask), 반도체 소자 등의 제조 공정에서 기판 상에 소정의 패턴을 형성하기 위해 사진 및 식각 공정을 진행한다. 노광 및 현상으로 이루어지는 사진 공정에는 노광 장비와 현상 장비가 이용된다.In general, a predetermined pattern is formed on a substrate in a manufacturing process such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), a printed circuit board (PCB), a color filter, a shadow mask, and a semiconductor device. Photographs and etching processes are performed to form. Exposure equipment and developing equipment are used for the photo process which consists of exposure and image development.

광원부, 콜리메이션 미러, 마스크 정렬 장치와 기판 이송 장치, 챔버 등으로 구성되는 종래의 노광 장비는 마스크와 기판이 서로 평행하게 수평으로 위치되고, 마스크 위에서 자외선 평행광이 조사되도록 구성된다. 그러나 기판이 대형화됨에 따라 중력에 의해 마스크나 기판이 처지는 현상이 발생되어 마스크와 기판 사이의 간격이 불균일해지고, 이에 따른 노광 불량에 의해 제품의 정밀도와 신뢰도가저하된다. 그래서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 마스크와 기판을 수직으로 세워서 정렬하고 노광하는 수직형 노광 장비가 개발되었다.Conventional exposure equipment composed of a light source unit, a collimation mirror, a mask alignment device, a substrate transfer device, a chamber, and the like is configured such that the mask and the substrate are horizontally positioned parallel to each other, and ultraviolet parallel light is irradiated onto the mask. However, as the size of the substrate increases, the mask or the substrate sag due to gravity may occur, resulting in uneven spacing between the mask and the substrate, resulting in poor accuracy and reliability of the product. Therefore, in order to solve this problem, a vertical exposure apparatus for vertically aligning and exposing the mask and the substrate is developed.

도 1은 마스크 정렬 장치와 기판 정렬 장치를 구비하는 종래의 수직형 노광 장비를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a configuration diagram for explaining a conventional vertical exposure apparatus including a mask alignment device and a substrate alignment device.

대면적의 기판을 위한 종래 수직형 노광 장비의 개념은 대한민국 특허공개 제2001-46478호(2001. 6. 15. 공개)에 의해 도입되었다.The concept of a conventional vertical exposure apparatus for a large area substrate was introduced by Korean Patent Publication No. 2001-46478 (published on June 15, 2001).

챔버(30)의 전면에는 소정 크기의 개구부(30b)가 형성되고, 개구부(30b)를 통해 자외선 평행광이 챔버(30) 내부의 노광 공간부(30a)로 입사된다. 개구부(30b)가 형성된 챔버(30)의 일측벽 상부 및 하부에는 마스크 위치조정기구(12 및 13)가 설치되고, 마스크 위치조정기구(12 및 13)에 의해 마스크 홀더(11)가 상하, 좌우 이동 및 회전되어 마스크 홀더(11)에 수직으로 장착된 마스크(10)의 정렬을 이룬다.An opening 30b having a predetermined size is formed on the front surface of the chamber 30, and ultraviolet parallel light is incident to the exposure space 30a inside the chamber 30 through the opening 30b. Mask position adjusting mechanisms 12 and 13 are provided on upper and lower side walls of the chamber 30 in which the openings 30b are formed, and the mask holders 11 are moved up, down, left and right by the mask position adjusting mechanisms 12 and 13. It is moved and rotated to align the mask 10 mounted perpendicular to the mask holder 11.

또한, 노광 공간부(30a)에는 마스크(10)와 대향되도록 수직으로 기판(20)이 위치되는데, 기판(20)은 기판 플레이트(22)에 의해 위치가 조절되는 기판 홀더(21)에 의해 지지된다. 기판 플레이트(22)는 탄성부재(26)로 연결된 중간 플레이트(23)와 접촉되고, 중간 플레이트(23)는 기판 스테이지 프레임(24)의 상부 및 하부에 각각 설치된 제 1 간격 조정기구(25)와 접촉되며, 기판 스테이지 프레임(24)은 챔버(30)의 천정과 바닥에 장착된 직선운동 가이드(32)와 주행 구동수단(31)에 의해 이동된다.In addition, the substrate 20 is vertically positioned in the exposure space portion 30a so as to face the mask 10. The substrate 20 is supported by the substrate holder 21 whose position is adjusted by the substrate plate 22. do. The substrate plate 22 is in contact with the intermediate plate 23 connected by the elastic member 26, the intermediate plate 23 and the first spacing adjusting mechanism 25 is provided on the upper and lower portions of the substrate stage frame 24, respectively In contact with each other, the substrate stage frame 24 is moved by the linear motion guide 32 and the driving drive means 31 mounted on the ceiling and the bottom of the chamber 30.

이와 같이 구성된 노광 장비는 챔버(30)의 측벽에 고정된 마스크 위치조정기구(12 및 13)에 의해 마스크(10)가 평면상의 정렬 즉, X, Y, θZ방향의 정렬을 이루고, 기판 스테이지 프레임(24)에 고정된 제 1 간격 조정기구(25)와 챔버(30)의 측벽에 고정된 제 2 간격 조정기구(28)에 의해 Z, θX, θY방향의 정렬을 이룬다.In the exposure apparatus configured as described above, the mask 10 is arranged in a planar alignment, that is, in the X, Y, and θ Z directions by the mask positioning mechanisms 12 and 13 fixed to the sidewall of the chamber 30, and the substrate stage. The first interval adjustment mechanism 25 fixed to the frame 24 and the second interval adjustment mechanism 28 fixed to the side wall of the chamber 30 are aligned in the Z, θ X , and θ Y directions.

대한민국 특허공개 제2001-55187호(2001. 7. 4. 공개)는 상기와 같이 구성된 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치(11 내지 13)를 구체적으로 구현하여 제시하였다.Korean Patent Laid-Open No. 2001-55187 (published Jul. 4, 2001) has shown and implemented in detail the mask alignment apparatus 11 to 13 of the vertical exposure apparatus configured as described above.

마스크(10)를 수직으로 지지하는 마스크 홀더(11), 챔버(30)의 측면에 고정되어 마스크 홀더(11)의 변위를 조절하는 복수 개의 X축 및 Y축 정렬수단(13), 챔버(30)의 측면에 고정되며 마스크 홀더(11)를 탄성력 있게 지지하는 복수 개의 탄성 지지수단(12)으로 구성된다.A mask holder 11 for vertically supporting the mask 10, a plurality of X-axis and Y-axis alignment means 13, which are fixed to the side surfaces of the chamber 30 to control the displacement of the mask holder 11, and the chamber 30. It is fixed to the side and consists of a plurality of elastic support means 12 for elastically supporting the mask holder (11).

상기 X축 및 Y축 정렬수단(13)은 마스크 홀더(11)를 X축, Y축, θZ방향으로 이동시키는 직선운동 제공수단, 상기 마스크 홀더(11)에 설치되어 직선운동 제공수단의 이동력을 전달받는 종동수단, 상기 직선운동 제공수단에 설치되어 종동수단에 이동력을 전달하고 종동수단과의 접촉면이 수평 또는 수직을 이루도록 하는 직선형 지지수단을 포함한다.The X-axis and Y-axis alignment means 13 is a linear motion providing means for moving the mask holder 11 in the X-axis, Y-axis, θ Z direction, the mask holder 11 is installed in the movement of the linear motion providing means Follower means for receiving the force, the linear motion providing means is provided with a linear support means for transmitting a moving force to the follower means and the contact surface with the follower means to be horizontal or vertical.

대한민국 특허공개 제2001-55189호(2001. 7. 4. 공개)는 상기와 같이 구성된 수직형 노광 장비의 기판 정렬 장치(21 내지 27)와 간격 조정기구(28)를 사용하여 마스크(10)와 기판(20) 사이의 간격을 조정하는 방법을 구체적으로 제시하였다.Korean Patent Laid-Open No. 2001-55189 (published on July 4, 2001) discloses that the mask 10 and the mask are arranged using the substrate alignment apparatus 21 to 27 and the gap adjusting mechanism 28 of the vertical exposure apparatus configured as described above. A method of adjusting the spacing between the substrates 20 has been specifically described.

기판 정렬 장치(21 내지 27)에서 기판(20)은 기판 홀더(21)에 장착되고 기판 홀더(21)는 기판 플레이트(22)에 장착된다. 기판 플레이트(22)는 중간 플레이트(23)에 장착되고 중간 플레이트(23)는 기판 스테이지 프레임(24)에 장착된다. 기판 플레이트(22)는 탄성부재(26)에 의해 중간 플레이트(23)로부터 마스크(10) 쪽으로 미는 힘을 받는 상태가 된다. 중간 플레이트(23)가 제 1 간격 조정기구(25)에 의해 마스크(10) 방향으로 전진하면 챔버(30)에 고정된 제 2 간격 조정기구(28)의 끝단에 기판 플레이트(22)에 설치된 돌기형 스토퍼(27)가 닿게 되고, 좀더 전진하면 탄성부재(26)가 압축되면서 기판 플레이트(22)와 중간 플레이트(23) 사이의 간격이 좁혀진다. 이때 제 2 간격 조정기구(28)가 마스크(10) 쪽으로 후진하면 기판(20)과 마스크(10) 사이의 간격이 더 좁아지게 되고, 제 2 간격 조정기구(28)의 후진이 계속되면 기판(20)이 마스크(10)에 접촉하게 된다. 이때의 접촉력은 탄성부재(26)의 탄성력에 의해 결정된다. 따라서 마스크(10)와 기판(20)이 부드럽게 접촉되어 마스크의 손상이 방지되고 보다 신속한 노광 공정이 진행될 수 있다.In the substrate alignment apparatuses 21 to 27, the substrate 20 is mounted to the substrate holder 21 and the substrate holder 21 is mounted to the substrate plate 22. The substrate plate 22 is mounted to the intermediate plate 23 and the intermediate plate 23 is mounted to the substrate stage frame 24. The substrate plate 22 is in a state of being pushed by the elastic member 26 toward the mask 10 from the intermediate plate 23. When the intermediate plate 23 is advanced in the direction of the mask 10 by the first gap adjusting mechanism 25, the protrusion provided on the substrate plate 22 at the end of the second gap adjusting mechanism 28 fixed to the chamber 30 is fixed. The mold stopper 27 comes in contact with each other, and when it moves forward, the gap between the substrate plate 22 and the intermediate plate 23 is narrowed while the elastic member 26 is compressed. At this time, when the second gap adjusting mechanism 28 moves backward toward the mask 10, the gap between the substrate 20 and the mask 10 becomes narrower, and when the second gap adjusting mechanism 28 moves backward, the substrate ( 20 comes into contact with the mask 10. The contact force at this time is determined by the elastic force of the elastic member 26. Therefore, the mask 10 and the substrate 20 may be smoothly contacted to prevent damage to the mask and to perform a faster exposure process.

도 2는 종래 수직형 정렬 테이블의 구성도로서, 수직 지지벽(40), 수직 테이블(41), 직선운동 제공수단(42 및43) 및 종동수단(44)으로 구성된다.2 is a configuration diagram of a conventional vertical alignment table, which is composed of a vertical support wall 40, a vertical table 41, linear motion providing means 42 and 43 and driven means 44. As shown in FIG.

대한민국 특허공개 제2001-84827호(2001. 9. 6. 공개)는 마스크를 상하, 좌우 이동 및 회전시켜 정렬을 수행하는 수직형 정렬 테이블을 제시하였다.Korean Patent Laid-Open No. 2001-84827 (published Sep. 6, 2001) proposed a vertical alignment table for performing alignment by moving the mask up, down, left, and right.

도 1에 도시된 마스크 정렬 장치와는 직선운동 제공수단(42 및43)의 배치와 장착되는 위치가 다르다. 챔버가 아닌 수직으로 배치된 지지벽(40)에 각각 수직으로 설치된 직선운동 제공수단(42 및 43)이 수직 테이블(41)의 좌, 우측에 오도록하여 상하 이동과 회전이 이루어지도록 하고, 상기 지지벽(40)에 수평으로 설치된 직선운동 제공수단(42 및 43)이 수직 테이블(41)의 아래쪽에 오도록 하여 좌우 이동이 이루어지도록 한다. 따라서 직선운동 제공수단(42 및 43)이 수직 테이블(41)의 밖으로 돌출되지 않기 때문에 공간을 줄이면서 직선운동 제공수단(42 및 43)과 수직 테이블(41)에 연결된 종동수단(44)의 구조를 간단하게 할 수 있다.The arrangement and mounting positions of the linear motion providing means 42 and 43 are different from the mask alignment device shown in FIG. The linear motion providing means 42 and 43 installed vertically on the support wall 40 vertically disposed instead of the chamber are on the left and right sides of the vertical table 41 so that vertical movement and rotation are performed. The linear motion providing means 42 and 43 horizontally installed on the wall 40 are positioned below the vertical table 41 so that the left and right movements are made. Therefore, since the linear motion providing means 42 and 43 do not protrude out of the vertical table 41, the structure of the driven means 44 connected to the linear motion providing means 42 and 43 and the vertical table 41 while reducing the space. Can be simplified.

그러나 상기와 같은 종래의 수직형 노광 장비는 다음과 같은 문제점을 갖는다.However, the conventional vertical exposure equipment as described above has the following problems.

첫째, 노광 과정에서 이동량이 가장 많은 부분은 기판 이송 장치인데, 기판 이송 장치에 정렬기능을 부여함으로써 기판 홀더(21) 이외에 기판 플레이트(22)와 중간 플레이트(23) 등이 추가되어 기판 이송 장치의 무게와 부피가 증가되고, 이에 따라 기판 이송 장치의 이동시간을 줄이는 데 제약이 따른다.First, the portion of the most moving amount in the exposure process is a substrate transfer device, by providing an alignment function to the substrate transfer device, in addition to the substrate holder 21, the substrate plate 22 and the intermediate plate 23 is added to the substrate transfer device. The weight and volume are increased, which places constraints on reducing the travel time of the substrate transfer device.

둘째, 종래의 노광 장비에 대한 설명에서는 기판 정렬 장치(21 내지 27)가 기판 플레이트(22)나 중간 플레이트(23)의 수직 하중을 어떻게 지지하는 지에 대해 언급되어 있지 않다. 그러나 실제로 장비를 설계하는 과정에서 수직 하중을 지지하기 위한 수단을 구현함에 있어 많은 어려움을 겪게 된다.Secondly, the description of the conventional exposure equipment does not mention how the substrate alignment apparatuses 21 to 27 support the vertical load of the substrate plate 22 or the intermediate plate 23. However, in the process of designing the equipment, it is difficult to implement the means for supporting the vertical load.

셋째, 종래의 노광 장비는 기판 이송 장치(21 내지 27)와 마스크 정렬 장치(11 내지 13)가 모두 챔버(30)에 고정되어 있으므로 챔버(30)의 변형이 발생되는 경우 마스크와 기판 사이의 정렬이나 간격이 흐트러지게 된다. 그래서 챔버의 변형으로 인한 오정렬을 방지하기 위해서는 구조적 강성을 크게 하거나 외력에 의해 영향을 받지 않도록 챔버를 설계해야 한다.Third, in the conventional exposure apparatus, both the substrate transfer apparatuses 21 to 27 and the mask alignment apparatuses 11 to 13 are fixed to the chamber 30, so that when the deformation of the chamber 30 occurs, the alignment between the mask and the substrate is performed. Or the spacing is disturbed. Therefore, in order to prevent misalignment due to deformation of the chamber, it is necessary to design the chamber so that the structural rigidity is not large or is not affected by external force.

따라서 본 발명은 챔버의 벽이나 천정으로부터 분리되어 설치되며, 마스크를 6개의 자유도 즉, X, Y, Z, θX, θY, θZ방향으로 정렬할 수 있도록 하므로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 마스크 정렬 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is installed separately from the wall or ceiling of the chamber, and solves the above disadvantages by allowing the mask to be aligned in six degrees of freedom, that is, X, Y, Z, θ X , θ Y , θ Z direction. It is an object to provide a mask alignment apparatus that can be.

수직형 노광 장비에 적용되는 본 발명의 마스크 정렬 장치는 기판 이송 장치의 움직임을 위한 기능의 수를 감소시켜 상대적으로 이동량이 많은 기판 이송 장치의 무게와 부피를 감소시킬 수 있도록 하므로써 기판의 이송이 더욱 빠르고 용이해진다. 또한, 본 발명의 마스크 정렬 장치는 마스크와 정렬 프레임들의 수직 하중을 지지할 수 있도록 구성되며, 챔버의 벽면이나 천정으로부터 분리되어 설치되므로 챔버의 변형에 의한 오정렬이 방지된다.The mask alignment device of the present invention applied to the vertical exposure equipment reduces the number of functions for the movement of the substrate transfer device, thereby reducing the weight and volume of the substrate transfer device, which has a relatively large amount of movement. Quick and easy In addition, the mask alignment device of the present invention is configured to support the vertical load of the mask and the alignment frames, and is installed separately from the wall or ceiling of the chamber, thereby preventing misalignment due to deformation of the chamber.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치는 수평 베이스 상에 설치된 Z 방향 가이드 레일과, Z 방향 가이드 레일에 슬라이딩 가능하도록 결합된 Z 방향 이송부와, Z 방향 이송부 상에 설치된 Y 방향 정렬부와, Y 방향 정렬부 상에 장착되며, 상판, 하판 및 양 측벽으로 이루어진 프레임 박스와, 프레임 박스의 상판 및 하판 간에 결합되며, 상부 및 하부에 틸트 방향 정렬수단이 각각 설치된 메인 프레임과, 프레임 박스의 상판 및 하판에 각각 설치된 X 방향 직선운동기구와, X 방향 직선운동기구 간에 결합되며, 상단부에 프레임 걸이가 설치된 정렬 프레임과, 프레임 걸이에 걸리며 후면의 상부 및 하부가 정렬 프레임을 통해 돌출되는 틸트 방향 정렬수단에 접촉되는 마스크 장착 프레임과,마스크 장착 프레임의 전면에 고정되며, 마스크를 지지하기 위한 마스크 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.The mask alignment device of the vertical exposure apparatus according to the present invention for achieving the above object is a Z-direction guide rail installed on a horizontal base, a Z-direction feeder coupled to the Z-direction guide rail so as to be slidable, and on the Z-direction feeder. It is mounted on the Y-direction alignment unit, and mounted on the Y-direction alignment unit, the frame box consisting of the upper plate, the lower plate and both side walls, and coupled between the upper plate and the lower plate of the frame box, the tilt direction alignment means is installed on the upper and lower, respectively Aligned between the main frame, the linear motion mechanism in the X direction installed on the upper and lower plates of the frame box, and the linear motion mechanism in the X direction, and an alignment frame provided with a frame hanger at the upper end, and an upper and lower part of the rear side aligned with the frame hanger. A mask mounting frame in contact with the tilt alignment means protruding through the frame, and the front of the mask mounting frame It is fixed to, characterized in that it comprises a mask frame for supporting the mask.

상기 Y 방향 정렬부는 상기 Z 방향 이송부에 고정되며 상부면이 경사진 하부 블록과, 상기 하부 블록 상에 위치되며 하부면이 경사진 상부 블록으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The Y-direction alignment unit is fixed to the Z-direction transfer unit, characterized in that the upper surface is formed of the inclined lower block, and the upper block is located on the lower block and inclined lower surface.

상기 틸트 방향 정렬수단은 전면부로 돌출된 직선운동기구와, 상기 직선운동기구를 전, 후로 이동시키기 위한 구동장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.The tilt direction aligning means is characterized by consisting of a linear movement mechanism protruding to the front portion, and a drive device for moving the linear movement mechanism back and forth.

상기 X 방향 직선운동기구는 구동장치에 의해 X 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하며, 상기 X 방향 직선운동기구와 상기 정렬 프레임은 힌지에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.The X-direction linear motion mechanism is characterized in that it is moved in the X direction by a drive device, characterized in that the X-direction linear motion mechanism and the alignment frame is coupled by a hinge.

상기 마스크 프레임을 지지하기 위해 상기 프레임 박스의 하판에 설치된 지지용 탄성부재를 더 포함하며, 상기 마스크 프레임은 상부 및 하부에 형성된 홀에 삽입되는 고정부재에 의해 상기 마스크 장착 프레임에 고정되는 것을 특징으로 한다.And a support elastic member installed on the lower plate of the frame box to support the mask frame, wherein the mask frame is fixed to the mask mounting frame by fixing members inserted into holes formed in upper and lower portions thereof. do.

도 1은 종래의 수직형 노광 장비를 설명하기 위한 구성도.1 is a configuration diagram for explaining a conventional vertical exposure equipment.

도 2는 종래의 수직형 정렬 테이블을 설명하기 위한 구성도.2 is a configuration diagram for explaining a conventional vertical alignment table.

도 3은 본 발명에 따른 마스크 정렬 장치의 측면 구성도.3 is a side configuration diagram of a mask alignment device according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 마스크 정렬 장치의 정면 구성도.4 is a front configuration diagram of a mask alignment device according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 마스크 정렬 장치의 Y 방향 정렬예를 도시한 구성도.5 is a configuration diagram showing an Y-direction alignment example of the mask alignment device according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 마스크 정렬 장치의 X 방향 정렬예를 도시한 구성도.Fig. 6 is a configuration diagram showing an example of alignment in the X direction of the mask alignment device according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 마스크 정렬 장치의 θZ방향 정렬예를 도시한 구성도.7 is a configuration diagram showing an example of θ Z direction alignment of the mask alignment device according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 마스크 정렬 장치의 틸트 방향(θX방향) 정렬예를 도시한 구성도.8 is a configuration diagram showing an example of tilt direction (θ X direction) alignment of the mask alignment device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 및 100: 마스크 11: 마스크 홀더10 and 100: mask 11: mask holder

12 및 13: 마스크 위치조정기구12 and 13: Mask Positioning Mechanism

20: 기판 21: 기판 홀더20: substrate 21: substrate holder

22: 기판 플레이트 23: 중간 플레이트22: substrate plate 23: intermediate plate

24: 기판 스테이지 프레임 25: 제 1 간격 조정기구24: substrate stage frame 25: first gap adjusting mechanism

26: 탄성부재 27: 스토퍼26: elastic member 27: stopper

28: 제 2 간격 조정기구 30: 챔버28: second gap adjusting mechanism 30: chamber

30a: 노광 공간부 30b: 개구부30a: exposure space portion 30b: opening portion

31: 주행 구동수단 32: 직선운동 가이드31: driving drive means 32: linear motion guide

40: 지지벽 41: 수직 테이블40: support wall 41: vertical table

42 및 43: 직선운동 제공수단 44: 종동수단42 and 43: linear motion providing means 44: driven means

101: Z 방향 가이드 레일 102: Z 방향 이송부101: Z direction guide rail 102: Z direction transfer section

103: Z 방향 구동장치 200: Y 방향 정렬부103: Z direction drive device 200: Y direction alignment

201: 상부 블록 202: 하부 블록201: upper block 202: lower block

300: 프레임 박스 300a: 하판300: frame box 300a: lower plate

300b: 상판 300c 및 300d: 측벽300b: top plate 300c and 300d: side wall

301: 메인 프레임 302: 정렬 프레임301: main frame 302: alignment frame

303: 마스크 장착 프레임 304: 마스크 프레임303: mask mounting frame 304: mask frame

304a: 구멍 305: 지지용 탄성부재304a: hole 305: support elastic member

306: 고정부재 400: X 방향 정렬부306: fixing member 400: alignment in the X direction

401: X 방향 구동장치 402: X 방향 직선운동기구401: X direction drive device 402: X direction linear motion mechanism

403: 힌지 500: 틸트 방향 정렬수단403: hinge 500: tilt direction alignment means

501: 틸트 방향 직선운동기구 502: 틸트 방향 구동장치501: tilt direction linear motion mechanism 502: tilt direction drive device

503a: 프레임 고리 503b: 프레임 걸이503a: frame hook 503b: frame hanger

999: 수평 베이스999 horizontal base

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치를 설명하기 위한 측면 구성도이다.3 is a side view illustrating a mask alignment apparatus of the vertical exposure apparatus according to the present invention.

패턴이 형성된 마스크(100)를 수직으로 지지하며 기판과의 정렬작업을 수행하는 본 발명의 마스크 정렬 장치는 평편도가 보장된 수평 베이스(999) 상에 설치된다. 수평 베이스(999)에는 Z 방향 가이드 레일(101)이 설치되고, Z 방향 가이드 레일(101)에는 Z 방향 이송부(102)가 슬라이딩 가능하도록 결합된다. Z 방향 이송부(102) 상에는 하부 블록(202)과 상부 블록(201)으로 이루어진 Y 방향 정렬부(200)가 설치되는데, 상부면이 경사진 하부 블록(202)이 Z 방향 이송부(102)에 고정되고, 하부면이 경사진 상부 블록(201)이 하부 블록(202) 상에 위치되어 상부 블록(201)이 하부 블록(202)의 경사면을 따라 상, 하로 슬라이딩된다. 이때, 하부 블록(202)과 Z 방향 이송부(102)의 이동을 위해 수평 베이스(999) 상에 Z 방향 구동장치(103)가 설치된다. 상기 Y 방향 정렬부(200)는 한 개가 설치될 수도 있으나 도 4와 같이 복수개를 설치할 경우 무게를 증가시키지 않으며 원하는 경사각을 크게 할 수 있다.The mask alignment device of the present invention, which vertically supports the patterned mask 100 and performs alignment with the substrate, is installed on the horizontal base 999 where the flatness is guaranteed. The Z direction guide rail 101 is installed on the horizontal base 999, and the Z direction transfer part 102 is coupled to the Z direction guide rail 101 so as to be slidable. On the Z-direction conveying unit 102, a Y-direction alignment unit 200 including a lower block 202 and an upper block 201 is installed, and a lower block 202 having an inclined upper surface is fixed to the Z-direction conveying unit 102. An upper block 201 having an inclined lower surface is positioned on the lower block 202 so that the upper block 201 slides up and down along the inclined surface of the lower block 202. At this time, the Z direction driving device 103 is installed on the horizontal base 999 for the movement of the lower block 202 and the Z direction transfer part 102. One Y-direction alignment unit 200 may be installed, but when a plurality of them are installed as shown in FIG. 4, the weight may be increased without increasing weight.

상기 Y 방향 정렬부(200)의 상부 블록(201) 상에는 하판(300a), 상판(300b) 및 양측벽(300c 및 300d)으로 이루어진 프레임 박스(300)가 장착되고, 상기 프레임 박스(300)의 상판(300b) 및 하판(300a) 간에는 메인 프레임(301)이 결합된다. 메인 프레임(301)의 상부 및 하부에는 각각 틸트 방향 정렬수단(500)이 설치되는데, 틸트 방향 정렬수단(500)은 전면부로 돌출된 직선운동기구(501)가 구동장치(502)에 의해 전, 후로 이동하도록 구성된다.On the upper block 201 of the Y-direction alignment unit 200, a frame box 300 consisting of a lower plate 300a, an upper plate 300b, and both side walls 300c and 300d is mounted, and the frame box 300 of the frame box 300 The main frame 301 is coupled between the upper plate 300b and the lower plate 300a. Tilt direction alignment means 500 is installed on the upper and lower portions of the main frame 301, respectively. The tilt direction alignment means 500 includes a linear motion mechanism 501 protruding to the front portion by the driving device 502. Configured to move back.

상기 프레임 박스(300)의 상판(300b) 및 하판(300a)에는 구동장치(401)에 의해 이동되는 X 방향 직선운동기구(402)가 각각 설치되고, X 방향 직선운동기구(402) 간에는 정렬 프레임(302)이 설치되는데, X 방향직선운동기구(402)와 정렬 프레임(302)은 힌지(Hinge; 403)에 의해 결합되어 정렬 프레임(302)이 소정 각도로 회전될 수 있다. 이때, 정렬 프레임(302)의 상부 및 하부에는 구멍이 형성되어 그 구멍을 통해 직선운동기구(501)가 전면부로 돌출되고, 정렬 프레임(302)의 상단부에는 다수의 프레임 걸이(503b)가 설치된다.The upper plate 300b and the lower plate 300a of the frame box 300 are each provided with an X direction linear motion mechanism 402 which is moved by the driving device 401, and an alignment frame between the X direction linear motion mechanisms 402. 302 is installed, the X direction linear movement mechanism 402 and the alignment frame 302 is coupled by a hinge (403) so that the alignment frame 302 can be rotated at a predetermined angle. In this case, holes are formed in the upper and lower portions of the alignment frame 302 so that the linear motion mechanism 501 protrudes to the front portion through the holes, and a plurality of frame hooks 503b are installed at the upper end of the alignment frame 302. .

상기 정렬 프레임(302)의 전면부에는 마스크 장착 프레임(303)이 설치된다. 마스크 장착 프레임(303)은 상단부에 설치된 다수의 프레임 고리(503a)가 상기 프레임 걸이(503b)에 걸린 상태로 수직으로 지지되며, 후면의 상부 및 하부에는 상기 정렬 프레임(302)를 통해 돌출되는 틸트 방향 직선운동기구(501)가 접촉된다.A mask mounting frame 303 is installed on the front portion of the alignment frame 302. The mask mounting frame 303 is vertically supported with a plurality of frame hooks 503a installed at the upper end of the mask hanger 503b, and tilts protruding through the alignment frame 302 at the upper and lower portions of the rear surface. The directional linear motion mechanism 501 is in contact.

상기 마스크 장착 프레임(303)의 전면에는 마스크(100)를 지지하기 위한 마스크 프레임(304)이 고정되는데, 마스크 프레임(304)은 상부 및 하부의 구멍(304a)에 삽입된 고정부재(306)에 의해 마스크 장착 프레임(303)과 결합된다. 이때, 마스크 프레임(303)의 하부는 상기 프레임 박스(300)의 하판(300a)에 설치된 지지용 탄성부재(305)에 의해 지지된다.A mask frame 304 for supporting the mask 100 is fixed to the front surface of the mask mounting frame 303, and the mask frame 304 is attached to the fixing member 306 inserted into the upper and lower holes 304a. By the mask mounting frame 303. At this time, the lower portion of the mask frame 303 is supported by the support elastic member 305 installed on the lower plate 300a of the frame box 300.

그러면 상기와 같이 구성된 본 발명의 마스크 정렬 장치의 동작을 도 5 내지 도 8을 참고하여 설명하기로 한다.Then, the operation of the mask alignment device of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS.

상기 구동장치(103)는 Z 방향 이송부(102)를 기판 이송 장치로부터 멀어지거나 가까워지도록 하고, Y 방향 정렬부(200)의 상부 블록(201)을 하부 블록(202)의 경사면을 따라 상, 하로 슬라이딩시켜 상기 프레임 박스(300)를 정렬시킨다.The driving unit 103 moves the Z direction transfer unit 102 away from or close to the substrate transfer device, and moves the upper block 201 of the Y direction alignment unit 200 up and down along the inclined surface of the lower block 202. The frame box 300 is aligned by sliding.

상기 X 방향 구동장치(401)는 상부 및 하부의 X 방향 직선운동기구(402)를 좌, 우로 이동시켜 상기 정렬 프레임(302)을 정렬시키거나, 상부 및 하부의 X 방향직선운동기구(402)를 각기 다른 방향으로 이동시켜 상기 정렬 프레임(302)을 θZ방향으로 정렬시킨다.The X direction driving device 401 moves the upper and lower X direction linear motion mechanisms 402 to the left and right to align the alignment frame 302, or the upper and lower X direction linear motion mechanisms 402. Are moved in different directions to align the alignment frame 302 in the θ Z direction.

상기 틸트 방향 구동장치(502)는 마스크 장착 프레임(303) 후면의 상부 및 하부에 접촉되는 틸트 방향 직선운동기구(501)를 전, 후로 이동시켜 상기 마스크 장착 프레임(303)을 θX및 θY방향으로 정렬시킨다.The tilt direction drive device 502 by moving the tilt direction of the linear motion mechanism 501 that is in contact with the upper and lower portions of the rear mask mounting frame 303 before and after the mask mounting frame 303, θ X and θ Y In the direction.

도 5는 본 발명의 마스크 정렬 장치가 Y 방향의 정렬을 이룬 상태를 도시한다.5 shows a state in which the mask alignment device of the present invention is aligned in the Y direction.

상기 Y 방향 정렬부(200)의 상부 블록(201)이 하부 블록(202)의 경사면을 따라 좌측 상부로 슬라이딩되어 상승함에 따라 프레임 박스(300)가 좌측 상부로 이동된다. 이때, 상부 및 하부의 X 방향 직선운동기구(402)가 정렬 프레임(302)을 같은 양만큼 우측으로 이동시켜 Y 방향 정렬 시의 X 방향 움직임을 상쇄시킴으로써 상하 이동만 구현하고 좌우 이동은 없도록 한다.As the upper block 201 of the Y-direction alignment unit 200 slides upward along the inclined surface of the lower block 202, the frame box 300 moves to the upper left. At this time, the upper and lower X-direction linear movement mechanism 402 moves the alignment frame 302 to the right by the same amount to cancel the X-direction movement in the Y-direction alignment to implement only up and down movement, there is no left and right movement.

도 6은 본 발명의 마스크 정렬 장치가 X 방향의 정렬을 이룬 상태를 도시한다.Fig. 6 shows a state in which the mask alignment device of the present invention is aligned in the X direction.

상부 및 하부의 X 방향 직선운동기구(402)가 정렬 프레임(302)을 같은 양만큼 우측으로 이동시켜서 우측으로의 X 방향 정렬을 수행한다.The upper and lower X-direction linear motion mechanisms 402 move the alignment frame 302 to the right by the same amount to perform the X-direction alignment to the right.

도 7은 본 발명의 마스크 정렬 장치가 θZ방향의 정렬을 이룬 상태를 도시한다.7 shows a state in which the mask alignment device of the present invention is aligned in the θ Z direction.

상부 및 하부의 X 방향 직선운동기구(402)가 서로 다른 방향으로 또는 서로다른 양만큼 상기 정렬 프레임(302)을 이동시켜서 θZ방향으로의 정렬을 수행한다.The upper and lower X-direction linear motion mechanisms 402 move the alignment frame 302 in different directions or by different amounts to perform alignment in the θ Z direction.

도 8은 본 발명의 마스크 정렬 장치가 틸트 방향(θX방향)의 정렬을 이룬 상태를 도시한다.8 shows a state in which the mask alignment device of the present invention is aligned in the tilt direction (θ X direction).

상부에 위치하는 틸트 방향 직선운동기구(501)는 앞으로 전진하고, 하부에 위치하는 틸트 방향 직선운동기구(501)는 그대로 있거나 후진하여 틸트 방향(θX방향)의 정렬을 수행한다. 또는 상부 및 하부의 틸트 방향 직선운동기구(501)가 같은 방향으로 이동하여 기판(20)과의 간격 조정을 이루도록 하거나, 좌측의 틸트 방향 직선운동기구(501)와 우측의 틸트 방향 직선운동기구(501)를 서로 다른 방향 또는 서로 다른 양만큼 이동하게 하여 θY방향의 정렬을 수행한다.The tilt direction linear motion mechanism 501 located in the upper part is moved forward, and the tilt direction linear motion mechanism 501 located in the lower part is intact or reversed to perform alignment in the tilt direction (θ X direction). Alternatively, the upper and lower tilt direction linear motion mechanism 501 moves in the same direction to adjust the gap with the substrate 20, or the tilt direction linear motion mechanism 501 on the left side and the tilt direction linear motion mechanism on the right side ( 501) is moved in different directions or by different amounts to perform alignment in the θ Y direction.

상술한 바와 같이 본 발명은 마스크를 6개의 자유도 즉, X, Y, Z, θX, θY, θZ방향으로 정렬할 수 있도록 하여 기판 이송 장치가 가지는 기능의 수를 감소시키므로써 기판 이송 장치의 무게와 부피 감소에 의해 기판의 이송이 더욱 빠르고 용이해진다.As described above, the present invention allows the mask to be aligned in six degrees of freedom, that is, X, Y, Z, θ X , θ Y , θ Z directions, thereby reducing the number of functions of the substrate transfer device, thereby transferring the substrate. The reduced weight and volume of the device makes the transfer of the substrate faster and easier.

또한, 본 발명의 마스크 정렬 장치는 챔버의 벽이나 천정으로부터 분리되어 설치되며, 마스크와 정렬 프레임들의 수직 하중이 지지되도록 구성되므로써 챔버의 변형에 의해 정렬 작업이 방해받지 않으며, 마스크와 기판 간의 간격이 일정하게 유지된다.In addition, the mask alignment device of the present invention is installed separately from the wall or ceiling of the chamber, and is configured to support the vertical load of the mask and the alignment frames, so that the alignment operation is not disturbed by the deformation of the chamber, and the gap between the mask and the substrate Stays constant.

Claims (8)

수평 베이스 상에 설치된 Z 방향 가이드 레일과,A Z direction guide rail mounted on a horizontal base, 상기 Z 방향 가이드 레일에 슬라이딩 가능하도록 결합된 Z 방향 이송부와,A Z direction transfer part coupled to the Z direction guide rail so as to be slidable; 상기 Z 방향 이송부 상에 설치된 Y 방향 정렬부와,A Y direction alignment unit provided on the Z direction transfer unit; 상기 Y 방향 정렬부 상에 장착되며, 상판, 하판 및 양 측벽으로 이루어진 프레임 박스와,A frame box mounted on the Y-direction alignment unit, the frame box including an upper plate, a lower plate, and both sidewalls; 상기 프레임 박스의 상판 및 하판 간에 결합되며, 상부 및 하부에 틸트 방향 정렬수단이 각각 설치된 메인 프레임과,The main frame is coupled between the upper plate and the lower plate of the frame box, the tilt direction alignment means is installed on the upper and lower, respectively; 상기 프레임 박스의 상판 및 하판에 각각 설치된 X 방향 직선운동기구와,X-direction linear motion mechanisms respectively installed on the upper and lower plates of the frame box, 상기 X 방향 직선운동기구 간에 결합되며, 상단부에 프레임 걸이가 설치된 정렬 프레임과,An alignment frame coupled to the X direction linear movement mechanism and having a frame hook installed at an upper end thereof; 상기 프레임 걸이에 걸리며 후면의 상부 및 하부가 상기 정렬 프레임을 통해 돌출되는 상기 틸트 방향 정렬수단에 접촉되는 마스크 장착 프레임과,A mask mounting frame which is caught by the frame hanger and the upper and lower portions of the rear surface are in contact with the tilt direction alignment means protruding through the alignment frame; 상기 마스크 장착 프레임의 전면에 고정되며, 마스크를 지지하기 위한 마스크 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치.And a mask frame fixed to the front surface of the mask mounting frame and supporting the mask. 제 1 항에 있어서, 상기 Y 방향 정렬부는 상기 Z 방향 이송부에 고정되며 상부면이 경사진 하부 블록과,The lower block of claim 1, wherein the Y-direction alignment unit is fixed to the Z-direction transfer unit, and an upper surface of which is inclined; 상기 하부 블록 상에 위치되며 하부면이 경사진 상부 블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치.Mask alignment apparatus of the vertical type exposure equipment, characterized in that formed on the lower block and the lower surface is inclined upper block. 제 1 항에 있어서, 상기 틸트 방향 정렬수단은 전면부로 돌출된 직선운동기구와,According to claim 1, The tilt direction alignment means and a linear motion mechanism protruding to the front portion, 상기 직선운동기구를 전, 후로 이동시키기 위한 구동장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치.Mask alignment device of the vertical type exposure equipment, characterized in that the drive device for moving the linear movement mechanism forward, backward. 제 1 항에 있어서, 상기 틸트 방향 정렬수단은 상기 메인 프레임 하부의 양측에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치.The mask alignment apparatus of claim 1, wherein the tilt direction alignment means is installed at both sides of the lower portion of the main frame. 제 1 항에 있어서, 상기 X 방향 직선운동기구는 구동장치에 의해 X 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치.The mask alignment apparatus of claim 1, wherein the linear movement mechanism in the X direction is moved in the X direction by a driving device. 제 1 항에 있어서, 상기 X 방향 직선운동기구와 상기 정렬 프레임은 힌지에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치.The mask alignment apparatus of claim 1, wherein the linear movement mechanism and the alignment frame are coupled by a hinge. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크 프레임을 지지하기 위해 상기 프레임 박스의 하판에 설치된 지지용 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치.The mask alignment apparatus of claim 1, further comprising a support elastic member installed on a lower plate of the frame box to support the mask frame. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크 프레임은 상부 및 하부에 형성된 홀에 삽입되는 고정부재에 의해 상기 마스크 장착 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 수직형 노광 장비의 마스크 정렬 장치.The mask alignment apparatus of claim 1, wherein the mask frame is fixed to the mask mounting frame by fixing members inserted into holes formed in upper and lower portions thereof.
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