KR100568206B1 - 스테이지장치 - Google Patents

스테이지장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100568206B1
KR100568206B1 KR1020040009733A KR20040009733A KR100568206B1 KR 100568206 B1 KR100568206 B1 KR 100568206B1 KR 1020040009733 A KR1020040009733 A KR 1020040009733A KR 20040009733 A KR20040009733 A KR 20040009733A KR 100568206 B1 KR100568206 B1 KR 100568206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stage
actuator
cutting
center
respect
Prior art date
Application number
KR1020040009733A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050081481A (ko
Inventor
이석원
안병일
강동우
김기현
권대갑
김동민
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020040009733A priority Critical patent/KR100568206B1/ko
Priority to US11/050,761 priority patent/US7240434B2/en
Priority to JP2005036926A priority patent/JP2005268760A/ja
Publication of KR20050081481A publication Critical patent/KR20050081481A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100568206B1 publication Critical patent/KR100568206B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0095—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing combined linear and rotary motion, e.g. multi-direction positioners
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S269/00—Work holders
    • Y10S269/903—Work holder for electrical circuit assemblages or wiring systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

본 발명은, 제1스테이지와, 상기 제1스테이지에 대해 이동가능하게 마련된 제2스테이지를 구비한 스테이지장치에 관한 것으로서, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지를 연결하는 적어도 하나의 플렉쳐힌지와; 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 사이에 마련되어 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지를 가압하며, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지의 중심에 대해 대칭을 이루도록 마련된 복수의 액추에이터와; 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 이동을 조절하도록 상기 복수의 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 초정밀의 위치제어가 가능하도록 위치오차를 용이하게 줄일 수 있다.

Description

스테이지장치{STAGE APPARATUS}
도 1은 종래 스테이지장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이지장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이지장치의 분해사시도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이지장치의 제2스테이지가 제1스테이지에 대해 X축으로 이동하는 작동평면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이지장치의 제2스테이지가 제1스테이지에 대해 θ방향으로 이동하는 작동평면도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이지장치의 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 스테이지장치 5 : 스테이지
10 : 제1스테이지 11 : 액추에이터수용부
13 : 체결부 15 : 가이드
16 : 제1절취가이드 17 : 제2절취가이드
20 : 제2스테이지 21 : 커팅부
23 : 액추에이터결합부 30 : 플렉쳐힌지
31 : 보조커팅부 40 : 액추에이터
41 : 스테이지결합부 43 : 접촉볼
45 : 케이블
본 발명은, 스테이지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스테이지를 정밀하게 제어하도록 구조를 개선한 스테이지장치에 관한 것이다.
일반적으로 초정밀용 스테이지장치는 반도체의 웨이퍼 및 액정표시패널(LCD) 등의 정밀검사를 위한 스캐닝장치, 반도체 가공기 및 초정밀 가공기 등에 사용된다.
그리고, 이러한 스테이지장치는 주로 반도체의 웨이퍼 등을 지지하는 프레임과 같은 스테이지와, 스테이지와 결합되어 스테이지를 이동시키도록 구동하는 액추에이터와, 이러한 액추에이터를 정밀하게 제어하기 위한 제어부 등을 포함한다.
이러한 종래의 초정밀용 스테이지장치는 미국특허 US4,667,415의 마이크로 리소그래픽 레티클 위치장치(micro lithographic reticle positioning system)에 개시되어 있다. 이러한 종래의 스테이지장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 등에 고정된 외부프레임(35,37)과, 외부프레임(35,37)의 내측에 외부프레임(35,37)에 대해 이동가능하게 사각형상으로 마련된 내부프레임(41,43,45,47)과, 베이스 등에 고정되어 내부프레임(41,43,45,47)을 가압하도록 구동하는 구동모터(61,62,63)와, 구동모터(61,62,63)의 구동력을 내부프레임(41,43,45,47)에 전달하도록 마련된 커넥팅로드(71,72,73)와, 구동모터(61,62,63)의 구동력에 의해 내부프레임(41,43,45,47)이 평면의 3자유도(X,Y,θ)를 갖도록 내부프레임(41,43,45,47) 및 외부프레임(35,37) 사이에 마련된 다수의 플렉쳐힌지(flexure hinge)(51,52,53,54,55,56,57,58)를 포함한다.
구동모터(61,62,63)는 사각형상의 프레임(33)의 외측에 3개로 마련된다. 즉, 제1구동모터(61) 및 제2구동모터(62)는 내부프레임(47)의 외측에 각각 좌우방향으로 편심되어 마련된다. 그리고, 제3구동모터(63)는 외부프레임(35,37)의 외측 중앙에 마련된다. 그리고, 제1구동모터(61) 및 제2구동모터(62)는 제1커넥팅로드(71) 및 제2커넥팅로드(72)를 구동시켜 내부프레임(47)의 좌측 및 우측을 각각 가압하게 된다. 그리고, 제3구동모터(63)는 제3커넥팅로드(73)를 구동시켜 내부프레임(43)의 중앙을 가압하게 된다. 그리고, 이러한 구동모터(61,62,63)는 갈바노미터일 수도 있다.
커넥팅로드(71,72,73)는 구동모터(61,62,63)에 대응하여 3개로 마련된다. 그리고, 커넥팅로드(71,72,73)의 일측은 크랭크(crank)(65,66,67)에 의해 구동모터(61,62,63)에 결합되며, 타측은 내부프레임(47,43)에 결합된다.
이러한 구성에 의해 종래의 스테이지장치의 작동과정은 다음과 같다.
제3구동모터(63)의 구동에 의해 내부프레임(41,43,45,47)은 X축의 전후방향으로 이동가능하게 되며, 제1구동모터(61) 및 제2구동모터(62)의 동일한 구동에 의해 내부프레임(41,43,45,47)은 Y축의 전후방향으로 이동가능하게 된다. 그리고, 제1구동모터(61) 및 제2구동모터(63)의 구동을 달리 함으로써 내부프레임(41,43,45,47)은 내부프레임(41,43,45,47)의 중심에 대해 θ방향으로 정회전 및 역회전가능하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 스테이지장치는 구동력을 발생하는 구동모터들이 프레임에 대해 비대칭적인 구조로 배치되는데, 초정밀의 위치제어가 요구되는 경우 이러한 비대칭적인 구조에 의해 위치오차를 줄이기 어려운 문제점이 있다.
그리고, 이러한 종래의 스테이지장치는 프레임을 이동시키기 위해 구동모터를 사용하는데, 이러한 구동모터로는 수십 나노미터(nano meter)의 위치오차를 갖는 초정밀의 위치제어를 구현하기 어려우며, 구동시 발생되는 열에 의해 프레임에 열적변형을 야기할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 초정밀의 위치제어가 가능하도록 위치오차를 용이하게 줄일 수 있는 스테이지장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1스테이지와, 상기 제1스테이지에 대해 이동가능하게 마련된 제2스테이지를 구비한 스테이지장치에 있어서, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지를 연결하는 적어도 하나의 플렉쳐힌지와; 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 사이에 마련되어 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지를 가압하며, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지의 중심에 대해 등각도를 이루도록 이격 배치된 복수의 액추에이터와; 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 이동을 조절하도록 상기 복수의 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 적어도 하나에는 상기 액추에이터의 가압력을 가압방향으로 집중시키는 적어도 하나의 가이드가 마련되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 적어도 하나에는 상기 액추에이터의 가압력을 가압방향으로 집중시키는 적어도 하나의 가이드가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 가이드는 상기 액추에이터와 근접한 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 적어도 하나에 상기 액추에이터의 가압방향을 따라 상호 이격되게 절취된 한 쌍의 제1절취가이드와, 상기 각 제1절취가이드에서 상기 다른 제1절취가이드를 향해 상호 이격되게 절취된 적어도 한 쌍의 제2절취가이드를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제2스테이지는 상기 제1스테이지의 외측에 마련되며, 상기 제1스테이지에는 상기 액추에이터를 수용하도록 복수의 액추에이터수용부가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 가이드는 상기 각 액추에이터수용부에 인접하게 상기 제1스테이지에 복수개 마련되는 것이 바람직하다.
상기 제1스테이지와 결합되는 베이스를 더 포함하며, 상기 제1스테이지에는 상기 베이스와 결합하는 복수의 체결부가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 제1스테이지는 정육각형의 판형상으로 마련되며, 상기 제1스테이지에는 상기 액추에이터수용부가 상기 제1스테이지의 중심에 대해 등각도를 이루도록 이격 배치된 3개가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 플렉쳐힌지는 상기 제1스테이지의 각 변에 대응하여 상기 제1스테이지의 중심에 대해 점대칭되도록 6개가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 어느 하나에 대해 다른 하나가 상기 제1 및 제2스테이지에 의해 이루어진 판면에서 3자유도로 이동하도록 상기 복수의 액추에이터를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 위치오차는 ±20nm(nano meter)정도 인 것이 바람직하다.
상기 플렉쳐힌지는 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 사이에 형성된 다수의 커팅부에 의해 형성되며, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 복수개로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 플렉쳐힌지는 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지를 소정의 폭으로 연결하도록 형성된 보조커팅부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보조커팅부는 T자 형상으로 절취되는 것이 바람직하다.
상기 액추에이터는 압전소자가 마련된 압전구동기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 액추에이터의 상기 제1스테이지를 가압하는 단부에는 접촉볼이 마련된 것이 바람직하다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이지장치(1)는 제1스테이지(10) 및 제1스테이지(10)에 대해 상대 이동가능하게 마련된 제2스테이지(20)를 갖는 스테이지(5)와, 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)를 연결하는 적어도 하나의 플렉쳐힌지(30)와, 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 사이에 마련되어 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)를 가압하는 액추에이터(40)와, 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 이동을 조절하도록 복수의 액추에이터(40)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다. 그리고, 제1스테이지(10) 또는 제2스테이지(20)를 고정하도록 마련된 베이스(3)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
스테이지(5)는 초정밀의 위치제어가 요구되는 반도체의 웨이퍼 및 액정표시패널(LCD) 등의 정밀검사를 위한 스캐닝장치, 반도체 가공기 및 초정밀 가공기 등에 사용되어 검사 또는 가공하고자 하는 웨이퍼 등을 지지하게 된다. 그리고, 스테이지(5)는 본 발명의 제1실시예에 따라 정육각형의 판형상으로 마련되나, 원형의 판형상이나 정육각형이 아닌 삼각형이나 사각형 및 팔각형과 같은 다른 다각형의 판형상으로 마련될 수도 있다. 그러나, 스테이지(5)는 그 중심에 대해 점대칭을 이루도록 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 스테이지(5)는 후술할 커팅부(21)에 의해 전술한 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)와, 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)를 연결하는 전술한 복수의 플렉쳐힌지(30)가 형성된다. 그리고, 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 중 적어도 하나에는 액추에이터(40)의 가압력을 가압방향으로 집중시키는 적어도 하나의 가이드(15)가 마련되는 것이 바람직하다.
베이스(3)는 제1실시예에 따라 스테이지(5)의 하측에 마련되어 후술할 제1스테이지(10)의 체결부(13)와 스크루에 의해 결합되어 제1스테이지(10)를 고정하는 역할을 한다. 그러나, 베이스(3)는 제2스테이지(20)와 결합되어 제1스테이지(10)를 제2스테이지(20)에 대해 이동가능하게 할 수도 있음은 물론이다.
제1스테이지(10)는 제2스테이지(20)의 내측에 정육각형 형상으로 마련된다. 그리고, 제1스테이지(10)에는 복수의 액추에이터(40)를 각각 수용하며 제1스테이지(10)의 중심에 대해 등각도를 이루도록 이격 배치된 복수의 액추에이터수용부(11)가 마련된다. 그리고, 이러한 액추에이터수용부(11)는 3개로 마련되는 것이 바람직하나, 제1스테이지(10)의 중심에 대해 등각도를 이루도록 이격 배치된 6개 등으로 마련될 수도 있음은 물론이다. 그리고, 이러한 액추에이터수용부(11)는 제1스테이지(10)의 형상에 따라 달라 질 수도 있다. 즉, 제1스테이지(10)의 형상이 정사각형의 판형상이라면 액추에이터수용부(11)는 제1스테이지(10)의 중심에 대해 등각도를 이루도록 이격 배치된 4개로 마련될 수도 있음은 물론이다. 그리고, 제1스테이지(10)에는 베이스(3)와 결합하는 복수의 체결부(13)가 마련된다. 그리고, 체결부(13)는 3개로 마련되는 것이 바람직하나, 2개 혹은 4개 이상으로 마련될 수도 있음은 물론이다. 그러나, 이러한 체결부(13)는 액추에이터(40)의 수와 동일하게 마련되는 것이 바람직하며, 제1스테이지(10)의 중심에 대해 대칭을 이루도록 마련되는 것이 바람직하다.
제2스테이지(20)는 제1스테이지(10)와 복수의 플렉쳐힌지(30)에 의해 연결되어 액추에이터(40)의 구동에 의해 제1스테이지(10)에 대해 이동가능하게 된다. 그리고, 제2스테이지(20)는 제1스테이지(10)의 외측에 마련되어 정밀하게 제어되는 웨이퍼 등과 같은 물품을 지지하여 이송하게 된다. 그리고, 제2스테이지(20)에는 후술할 액추에이터(40)에 마련된 스테이지결합부(41)를 수용하여 결합하도록 액추에이터결합부(23)가 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 제2스테이지(20)는 그 상측에 웨이퍼 등을 안착시킬 수 있는 별도의 지지부를 가질 수도 있음은 물론이다.
가이드(15)는 액추에이터(40)와 근접한 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 중 적어도 하나에 액추에이터(40)의 가압방향을 따라 상호 이격되게 절취된 한 쌍의 제1절취가이드(16)와, 각 제1절취가이드(16)에서 다른 제1절취가이드(16)를 향해 상호 이격되게 절취된 적어도 한 쌍의 제2절취가이드(17)를 포함한다. 그리고, 가이드(15)는 각 액추에이터수용부(11)에 인접하게 제1스테이지(10)에 복수개 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 가이드(15)는 액추에이터수용부(11)에 수용된 액추에이터(40)의 가압력이 제1스테이지(10)에 분산되는 것을 방지하여 액추에이터(40)의 가압력을 가압방향으로 집중시킴으로서 액추에이터(40)의 가압력을 용이하게 제어할 수 있게 된다.
제1절취가이드(16)는 제1스테이지(10)의 액추에이터수용부(11)와 연통되도록 절취되는 것이 바람직하다. 그러나, 제1절취가이드(16)는 액추에이터수용부(11)에 근접하게 마련될 수도 있음은 물론이다.
제2절취가이드(17)는 한 쌍의 제1절취가이드(16)로부터 내측으로 절취되어 한 쌍으로 마련된다. 그리고, 이러한 제2절취가이드(17)는 액추에이터(40)의 가압방향으로 이격되어 두 쌍으로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 제2절취가이드(17)가 두 쌍으로 마련됨으로써 더욱 효과적으로 액추에이터(40)의 가압력이 제1스테이 지(10)에 분산되는 것을 방지하여 액추에이터(40)의 가압력을 가압방향으로 집중시킴으로서 액추에이터(40)의 가압력을 더욱 용이하게 제어할 수 있게 된다.
액추에이터(40)는 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)의 중심에 대해 등각도를 이루도록 이격 배치된 복수개로 마련된다. 그리고, 본 발명의 제1실시예에서 액추에이터(40)는 제1스테이지(10)의 액추에이터수용부(11)에 각각 수용되도록 3개로 마련된다. 즉, 액추에이터(40)는 제1스테이지(10)의 중심에 대해 120°등각도로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 각 액추에이터(40)는 액추에이터(40)의 가압방향이 제1스테이지(10)의 중심에 대해 편심되도록 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 액추에이터(40)의 가압방향이 액추에이터(40)의 길이방향으로 작용한다면, 액추에이터(40)의 길이방향의 중심축선이 제1스테이지(10)의 중심에 대해 편심되도록 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 각 액추에이터(40)는 압전소자로 형성된 압전구동기인 것이 바람직하다. 즉, 액추에이터(40)는 작동시 복수의 압전소자에 의해 그 길이방향으로 신축가능하게 마련되며, 이러한 길이의 신축을 이용하여 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)를 가압하게 된다. 그리고, 이러한 액추에이터(40)는 제어부(미도시)와 연결되어 제어부에 의해 그 길이의 신축량이 제어된다. 그리고, 액추에이터(40)의 일측은 제2스테이지(20)와 접촉가능하게 마련되며, 그 일측 단부에는 제2스테이지(20)의 액추에이터결합부(23)에 삽입되어 결합되는 스테이지결합부(41)가 마련된다. 그리고, 액추에이터(40)의 타측에는 제1스테이지(10)와 접촉하여 제1스테이지(10)를 가압하도록 접촉볼(43)이 마련된다.
스테이지결합부(41)는 제2스테이지(20)의 액추에이터결합부(23)에 삽입되어 스크루 등에 의해 결합되는 것이 바람직하다. 그리고, 스테이지결합부(41)의 단부에는 제어부와 연결되는 케이블(45)이 마련된다.
접촉볼(43)은 가이드(15)가 형성된 제1스테이지(10)와 점 접촉하여 제1스테이지(10)를 가압하게 된다. 즉, 접촉볼(43)이 제1스테이지(10)에 점 접촉함으로써 액추에이터(40)의 가압력이 제1스테이지(10)에 정확하게 전달되어 제1스테이지(10) 또는 제2스테이지(20)의 이동이 스테이지(5)가 이루는 평면상으로만 제한가능하게 된다.
플렉쳐힌지(30)는 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 사이에 형성된 복수의 커팅부(21)에 의해 형성되며, 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 복수개로 마련된다. 그리고, 플렉쳐힌지(30)는 제1스테이지(10)에 대해 제2스테이지(20)가 스테이지(5)의 판면상에서 이동가능하게 무마찰의 탄성력을 가지며, 이러한 플렉쳐힌지(30)를 무마찰탄성베이링이라고 칭하기도 한다. 그리고, 플렉쳐힌지(30)에는 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)를 소정의 폭으로 연결하도록 보조커팅부(31)가 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 플렉쳐힌지(30)는 본 발명의 제1실시예에 제1스테이지(10)의 각 변에 대응하여 제1스테이지(10)의 중심에 대칭되도록 6개가 마련된다.
커팅부(21)는 6개의 플렉쳐힌지(30)를 구성하도록 6개가 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 커팅부(21)는 와이어커팅에 의해 가공되는 것이 바람직하나, 레이져와 같은 다른 가공방법으로 가공될 수도 있음은 물론이다. 그리고, 전술한 액 추에이터수용부(11) 및 가이드(15)도 역시 와이어커팅에 의해 가공되는 것이 바람직하다.
보조커팅부(31)는 커팅부(21)에 의해 형성된 플렉쳐힌지(30)의 탄성력을 더욱 미세하게 제어하도록 마련된다. 그리고, 보조커팅부(31)는 T자 형상으로 절취되는 것이 바람직하다.
제어부(미도시)는 각 액추에이터(40)와 케이블(45)에 의해 연결된다. 그리고, 제어부는 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 중 어느 하나에 대해 다른 하나가 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20)에 의해 이루어진 평면상에서 3자유도로 이동하도록 복수의 액추에이터(40)를 제어한다. 그리고, 제1실시예에서 제어부는 베이스에 고정된 제1스테이지(10)에 대해 제2스테이지(20)를 평면상에서 3자유도(X,Y,θ)로 이동하도록 액추에이터(40)를 제어하게 된다. 그리고, 이러한 제어부는 제2스테이지(20)가 제1스테이지(10)에 대해 초정밀의 위치오차를 가지며 이동하도록 액추에이터(40)를 제어하게 된다. 즉, 제어부는 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 위치오차가 ±20nm(nano meter)정도 인 것이 바람직하다. 그리고, 제어부는 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 위치오차가 ±10nm(nano meter)정도 인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 제1스테이지(10) 및 제2스테이지(20) 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 최대이동거리는 10 ~ 20㎛(micro meter)정도인 것이 바람직하나, 50㎛(micro meter)정도까지 가능함은 물론이다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이지장치의 작동과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
우선, 제2스테이지(20)가 제1스테이지(10)에 대해 스테이지(5)의 판면상에서 X축으로 이동하는 과정은 도 4에 도시된 바와 같다. 즉, 제어부가 3개의 액추에이터(40) 중 X축으로 가압력이 작동하는 액추에이터(40)를 구동시킨다. 그러면, 제1스테이지(10)는 베이스에 고정되므로 제2스테이지(20)가 제1스테이지(10)에 대해 X축으로 이동하게 된다. 그리고, 제2스테이지(20)를 X축의 반대방향으로 이동시키기 위해서는 제어부가 3개의 액추에이터(40) 중 X축으로 가압력이 작동하는 액추에이터(40)를 제외한 나머지 2개를 적절히 구동시키면 된다. 그러나, 제어부가 제2스테이지(20)를 제1스테이지(10)에 대해 X축 방향 또는 X축의 반대방향으로 이동시키기 위해 3개의 액추에이터(40)를 적절히 구동시킬 수도 있음은 물론이다.
그리고, 제2스테이지(20)가 제1스테이지(10)에 대해 스테이지(5)의 판면상에서 Y축으로 이동하는 과정 및 θ방향으로 회전시키는 과정(도 5참조)역시 제어부가 3개의 액추에이터(40)를 적절히 구동시키면 된다.
이에, 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이지장치는 스테이지의 중심에 대해 복수의 액추에이터를 대칭적으로 배치함으로써, 초정밀의 위치제어가 가능하도록 위치오차를 용이하게 줄일 수 있다.
그리고, 액추에이터로 압전소자를 이용한 압전구동기를 사용함으로써 종래의 모터와 같은 액추에이터에 비해 위치오차를 더욱 줄일 수 있으며, 더욱이 스테이지의 위치오차를 ±10nm(nano meter)정도까지 낮출 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 사시도들이다. 즉, 도 6은 본 발 명의 제2실시예에 따른 스테이지장치(1a)의 사시도이다. 제2실시예에 따른 스테이지장치(1a)는 제1스테이지(10a) 및 제2스테이지(20a)로 구성된 스테이지(5a)가 사각형상으로 마련되어 있으며, 제1실시예와 같은 액추에이터(40), 플렉쳐힌지(30) 및 가이드(15)가 스테이지(5a)의 중심에 대해 대칭이 되도록 각각 4개로 마련된다. 그리고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이지장치의 사시도이다. 제3실시예에 따른 스테이지장치(1b)는 제1스테이지(10b) 및 제2스테이지(20b)로 구성된 스테이지(5b)가 삼각형상으로 마련되어 있으며, 제1실시예의 액추에이터(40), 플렉쳐힌지(30) 및 가이드(15)가 스테이지(5)의 중심에 대해 대칭이 되도록 각각 3개로 마련된다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제2 및 제3실시예에 따른 스테이지장치의 작동과정은 전술한 제1실시예와 거의 유사하므로 생략한다.
이에, 본 발명의 제2 및 제3실시예에 따른 구성으로도 초정밀의 위치제어가 가능하도록 위치오차를 용이하게 줄일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 초정밀의 위치제어가 가능하도록 위치오차를 용이하게 줄일 수 있다.
그리고, 액추에이터로 압전소자를 이용한 압전구동기를 사용함으로써 위치오차를 더욱 줄일 수 있으며, 더욱이 스테이지의 위치오차를 ±10nm(nano meter)정도 까지 낮출 수 있다.

Claims (15)

  1. 제1스테이지와, 상기 제1스테이지에 대해 이동가능하게 마련된 제2스테이지를 구비한 스테이지장치에 있어서,
    상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지를 연결하는 적어도 하나의 플렉쳐힌지와;
    상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 사이에 마련되어 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지를 가압하며, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지의 중심에 대해 등각도를 이루도록 이격 배치된 복수의 액추에이터와;
    상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 이동을 조절하도록 상기 복수의 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 적어도 하나에는 상기 액추에이터의 가압력을 가압방향으로 집중시키는 적어도 하나의 가이드가 마련되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 액추에이터와 근접한 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 적어도 하나에 상기 액추에이터의 가압방향을 따라 상호 이격되게 절취된 한 쌍의 제1절취가이드와, 상기 각 제1절취가이드에서 상기 다른 제1절취가이드를 향해 상호 이격되게 절취된 적어도 한 쌍의 제2절취가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2스테이지는 상기 제1스테이지의 외측에 마련되며,
    상기 제1스테이지에는 상기 액추에이터를 수용하도록 복수의 액추에이터수용부가 마련되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 각 액추에이터수용부에 인접하게 상기 제1스테이지에 복수개 마련되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1스테이지와 결합되는 베이스를 더 포함하며,
    상기 제1스테이지에는 상기 베이스와 결합하는 복수의 체결부가 마련되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1스테이지는 정육각형의 판형상으로 마련되며, 상기 제1스테이지에는 상기 액추에이터수용부가 상기 제1스테이지의 중심에 대해 등각도를 이루도록 이격 배치된 3개가 마련되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플렉쳐힌지는 상기 제1스테이지의 각 변에 대응하여 상기 제1스테이지의 중심에 점대칭되도록 6개가 마련되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 어느 하나에 대해 다른 하나가 상기 제1 및 제2스테이지에 의해 이루어진 판면에서 3자유도로 이동하도록 상기 복수의 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 위치오차가 ±20nm(nano meter)범위가 되도록 상기 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  11. 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉쳐힌지는 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지 사이에 형성된 다수의 커팅부에 의해 형성되며, 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지의 중심에 대해 점대칭을 이루도록 복수개로 마련되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 플렉쳐힌지는 상기 제1스테이지 및 상기 제2스테이지를 소정의 폭으로 연결하도록 형성된 보조커팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보조커팅부는 T자 형상으로 절취되는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 압전소자가 마련된 압전구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 액추에이터의 상기 제1스테이지를 가압하는 단부에는 접촉볼이 마련된 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
KR1020040009733A 2004-02-13 2004-02-13 스테이지장치 KR100568206B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040009733A KR100568206B1 (ko) 2004-02-13 2004-02-13 스테이지장치
US11/050,761 US7240434B2 (en) 2004-02-13 2005-02-07 Stage apparatus
JP2005036926A JP2005268760A (ja) 2004-02-13 2005-02-14 ステージ装置｛ｓｔａｇｅａｐｐａｒａｔｕｓ｝

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040009733A KR100568206B1 (ko) 2004-02-13 2004-02-13 스테이지장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050081481A KR20050081481A (ko) 2005-08-19
KR100568206B1 true KR100568206B1 (ko) 2006-04-05

Family

ID=34918688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040009733A KR100568206B1 (ko) 2004-02-13 2004-02-13 스테이지장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7240434B2 (ko)
JP (1) JP2005268760A (ko)
KR (1) KR100568206B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100712591B1 (ko) 2005-11-15 2007-04-30 한국과학기술연구원 전방향성 초음파 압전 액츄에이터 시스템

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1519144A1 (en) * 2003-09-29 2005-03-30 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Free-form optical surface measuring apparatus and method
JP2005268608A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Sumitomo Heavy Ind Ltd ステージ装置
US7107693B2 (en) * 2005-01-14 2006-09-19 Illinois Institute Of Technology Apparatus and method for precise angular positioning
KR100682957B1 (ko) * 2006-01-09 2007-02-15 삼성전자주식회사 Ｘｙ스테이지 모듈과 이를 채용한 정보저장기기 및ｘｙ스테이지 모듈의 제조방법
US7239107B1 (en) * 2006-02-24 2007-07-03 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Flexure stage
DE102007005293A1 (de) 2007-01-29 2008-08-07 Technische Universität Ilmenau Vorrichtung und Verfahren zum mikromechanischen Positionieren und Manipulieren eines Objektes
US8825137B2 (en) * 2007-03-09 2014-09-02 Xiaodong Wu Repositionable gynecological applicator for image-guided radiosurgery (IGRS) and image-guided radiation therapy (IGRT) for localized treatment of gynecological tumors
TWI347469B (en) * 2007-04-27 2011-08-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Fixation device and method for controlling thereof
US8310128B2 (en) * 2008-05-07 2012-11-13 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois High precision silicon-on-insulator MEMS parallel kinematic stages
US8584445B2 (en) * 2009-02-04 2013-11-19 GM Global Technology Operations LLC Method and system for controlling an electrically heated particulate filter
US20100275717A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Benoit Poyet Precision positioning device
KR100979539B1 (ko) * 2010-01-29 2010-09-02 아주대학교산학협력단 평면 3자유도 스테이지
WO2012054814A2 (en) * 2010-10-21 2012-04-26 Thorlabs, Inc. Parallellism conservation mechanism for nanopositioner
TWI487593B (zh) * 2013-12-30 2015-06-11 中原大學 三軸共平面斜向驅動式平台
NL1040702B1 (en) * 2014-03-04 2015-10-27 Janssen Prec Eng Cryo hexapod positioning system.
CN104184362B (zh) * 2014-08-18 2016-08-03 上海交通大学 叠片式辐射型混联柔顺驱动器
KR101647598B1 (ko) * 2015-04-24 2016-08-11 한양대학교 에리카산학협력단 3차원 프린터를 이용한 복합재료로 구성된 다자유도 정밀 스테이지 제조
CN109564398B (zh) * 2016-08-04 2021-06-01 Asml荷兰有限公司 定位系统、用于定位的方法、光刻设备及器件制造方法
CN107833594B (zh) * 2017-09-13 2020-02-21 南京航空航天大学 一种用于高精度定位和测量的二维三自由度微动平台结构
JP2021067925A (ja) 2019-10-21 2021-04-30 キヤノン株式会社 支持装置、投影光学系、露光装置、支持装置の調整方法および物品製造方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4575942A (en) * 1982-10-18 1986-03-18 Hitachi, Ltd. Ultra-precision two-dimensional moving apparatus
US4559717A (en) * 1984-02-21 1985-12-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Flexure hinge
US4667415A (en) * 1985-11-29 1987-05-26 Gca Corporation Microlithographic reticle positioning system
EP0264147B1 (en) * 1986-09-09 1994-01-12 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Fine positioning device and displacement controller therefor
JPH0727042B2 (ja) * 1986-12-02 1995-03-29 キヤノン株式会社 ステ−ジ装置
US5281884A (en) * 1992-06-03 1994-01-25 At&T Bell Laboratories Adjustable X-Y stage
US5352249A (en) * 1992-08-28 1994-10-04 Hughes Aircraft Company Apparatus for providing consistent, non-jamming registration of semiconductor wafers
JPH0894780A (ja) 1994-09-29 1996-04-12 Fukushima Pref Gov ｘ−ｙ−θ微動ステージ
JPH10236036A (ja) 1997-02-27 1998-09-08 Kobayashi Kirokushi Co Ltd 配送伝票
KR100280870B1 (ko) 1998-06-24 2001-03-02 조장연 원자간력 현미경용 초정밀 3축 스테이지
US6346710B1 (en) * 1998-08-31 2002-02-12 Olympus Optical Co., Ltd. Stage apparatus including displacement amplifying mechanism
US6252705B1 (en) * 1999-05-25 2001-06-26 Schlumberger Technologies, Inc. Stage for charged particle microscopy system
US6467761B1 (en) * 1999-06-21 2002-10-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Positioning stage
KR100302179B1 (ko) 1999-08-05 2001-09-13 전봉욱 3축 운동 스테이지 장치
US6688183B2 (en) * 2001-01-19 2004-02-10 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus having motion with pre-determined degrees of freedom
KR100381975B1 (ko) 2001-03-26 2003-05-09 주식회사 실리콘 테크 무마찰탄성베어링을 이용한 다축스테이지 제어장치
KR100381974B1 (ko) 2001-03-26 2003-05-09 주식회사 실리콘 테크 무마찰탄성베어링과 액튜에이터의 차동구동을 이용한3축스테이지 제어장치
US6806991B1 (en) * 2001-08-16 2004-10-19 Zyvex Corporation Fully released MEMs XYZ flexure stage with integrated capacitive feedback
US7015066B2 (en) * 2001-09-05 2006-03-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for stress reduction in flip chip bump during flip chip mounting and underfill process steps of making a microelectronic assembly
JP4642294B2 (ja) 2001-09-20 2011-03-02 オリンパス株式会社 微動機構
KR100483954B1 (ko) 2001-11-12 2005-04-18 한국과학기술원 솔레노이드와 영구자석을 갖는 선형구동기를 이용한 3축스테이지 구동장치
KR100462388B1 (ko) * 2002-01-12 2004-12-17 한국과학기술원 Ｖｃｍ을 이용한 ｘ-ｙ 정밀구동 스테이지 장치
JP2006510923A (ja) * 2002-11-08 2006-03-30 ナノリン インク． 動的マイクロポジショナーとアライナー
KR100497729B1 (ko) * 2003-02-21 2005-06-28 한국과학기술원 유연기구 메커니즘을 이용한 3축 직선운동 스테이지
JP3792675B2 (ja) * 2003-06-05 2006-07-05 ファナック株式会社 微細位置決め装置及び工具補正方法
JP4647273B2 (ja) * 2004-09-24 2011-03-09 Ｈｏｙａ株式会社 ステージ駆動機構

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100712591B1 (ko) 2005-11-15 2007-04-30 한국과학기술연구원 전방향성 초음파 압전 액츄에이터 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US7240434B2 (en) 2007-07-10
JP2005268760A (ja) 2005-09-29
US20050198844A1 (en) 2005-09-15
KR20050081481A (ko) 2005-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100568206B1 (ko) 스테이지장치
US5089740A (en) Displacement generating apparatus
KR100621957B1 (ko) 미세 구조물용 제조 시스템
KR20110090953A (ko) Ｘ-ｙ 방향의 병진운동을 조정가능한 광 장착부
US6920696B2 (en) Microscopic positioning device and tool position/orientation compensating method
GB2573669A (en) Drive Device, Optical Instrument and Imaging Apparatus
JP4674490B2 (ja) 移動ステージ装置
JPH07218749A (ja) 多軸微動ステージ
KR20130022253A (ko) 초정밀 이송 시스템
KR100904720B1 (ko) 4개의 미세 이송 기구를 이용한 과구동 3자유도 초정밀 스테이지
US8638026B2 (en) Stage drive device
KR101103174B1 (ko) 스테이지장치
US9163664B2 (en) Guidance for target processing tool
JPH10186198A (ja) 平行・真直微動装置およびこれを用いたレンズ鏡筒の微小移動装置
JP4220505B2 (ja) ステージ装置（ｓｔａｇｅａｐｐａｒａｔｕｓ）
KR101021750B1 (ko) 대형 기판 스테이지
JPH0355136A (ja) アクチュエータユニットおよびそれを用いたレベル調整のできるステージ装置
KR102149410B1 (ko) 미세 이송기구 및 이를 포함하는 초정밀 포지셔닝 장치
JP3899265B2 (ja) 大変位走査機構
KR100534140B1 (ko) 스테이지장치
KR102149408B1 (ko) 미세 이송기구 및 이를 포함하는 초정밀 포지셔닝 장치
KR102149381B1 (ko) 미세 이송기구 및 이를 포함하는 초정밀 포지셔닝 장치
JP7190298B2 (ja) 位置決め装置および露光装置
Yao et al. Development of a novel piezo-driven parallel-kinematics single crystal silicon micropositioning XY stage
JP2773781B2 (ja) 精密微動ステージ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130228

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140228

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150302

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160229

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170228

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180228

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190228

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200228

Year of fee payment: 15