KR100798305B1 - 선형이송기구 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형이송기구의 보정장치에 관한 것으로, 그 목적은 볼스크류로 이루어진 선형이송기구에 설치되어 선형이송기구의 오차를 보정함으로써 선형이송기구의 정밀도를 높일 수 있는 선형이송기구의 보정장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 볼스크류와 이에 결합되어 이동하는 슬라이더로 이루어진 선형이송기구에 있어서, 상기 슬라이더의 외주면을 감싸는 링-구조로 형성되고, 상기 슬라이더에 구비된 플랜지에 다수개의 볼트들에 의해 고정되며, 상기 선형이송기구에 의해 이동하는 스테이지에 설치된 브라켓과 연결되는 피에조 엑츄에이터로 이루어진 선형이송기구의 보정장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

선형이송기구, 보정장치, 피에조 엑츄에이터, 개구부, 볼스크류

Description

선형이송기구 보정장치{Error Compensation Unit for Linear Motion System}

도 1 은 종래의 스테이지 시스템의 구동개념을 나타낸 개념도,

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보정장치가 적용된 선형이송기구의 사시도,

도 3 은 도 2의 측면도,

도 4 는 도 2의 분해사시도,

도 5 는 본 발명의 보정장치의 구조를 나타낸 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(110) : 보정장치 (111) : 구멍

(112) : 개구부 (120) : 선형이송기구

(121) : 볼스크류 (122) : 슬라이더

(122-1) : 플랜지 (130) : 스테이지

(131) : 브라켓

본 발명은 볼스크류로 이루어진 선형이송기구에 설치되는 보정장치에 관한 것으로, 특히 기존 선형이송기구에 추가로 설치되어 선형이송기구의 정밀도를 향상시키는 선형이송기구의 보정장치에 관한 것이다.

일반적으로 나노미터 수준의 초정밀 계측기술 및 공정제어기술은 광학부품과 같은 고정도 부품의 형상을 단시간에 측정하거나, 초고집적화 반도체 공정에서 마스크 선폭을 측정하며, 레이저로 초정밀 치수의 형상을 미세가공하는 등의 다양한 분야에 걸쳐 점차 활용성이 증대되고 있다.

이러한 나노 소자기술에 관련되는 장치로는 집속 이온빔(FIB: Focused Ion Beam) 장치와 전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope) 장치 및 대상 소재의 위치를 미세하게 제어하기 위한 스테이지 시스템 등이 있다.

통상 상기 스테이지 시스템은 대상물이 놓여지는 스테이지와, 상기 스테이지를 X,Y축 방향으로 이동시키거나 틸팅 또는 회전시키는 구동부로 구성되며, 이때 상기 구동부로는 대부분 선형이송기구인 볼스크류와 LM가이드로 이루어져 큰 작업영역을 갖는 1차 구동기와, 압전소자등으로 이루어져 작업영역은 작으나 정밀한 분해능을 갖는 2차 구동기로 구성되어 있다.

도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 볼스크류를 이용한 1차 구동기(11)의 상부에 피에조 엑츄에이터를 이용한 2차 구동기(12)가 설치된 구성으로, 1차 구동기(11)와 2차 구동기(12)가 독립된 구동방식으로 되어 있으며, 독립된 각 구동기(11,12)의 변위를 측정하기 위해서는 각각의 스케일(13,14)이 구비되어야만 하였다.

그러나 2차 구동기(12)의 변위를 측정하는 스케일(14)의 설치를 위해서는 많은 공간이 요구됨과 더불어 설치구조가 복잡하므로, 2차 구동기의 변위를 측정하기 위한 시스템의 구축에 많은 시간과 비용이 소요되고, 또한 1차 구동기(11)와 2차 구동기(12) 사이에 전이 구간이 존재하여 응답속도의 한계 그리고 복잡한 제어로 인한 과대 제작비 및 스테이지 전체 영역에 대한 정밀한 미소변위이동의 구현이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 볼스크류로 이루어진 선형이송기구에 설치되어 선형이송기구의 오차를 보정함으로써 선형이송기구의 정밀도를 높일 수 있는 선형이송기구의 보정장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존 선형이송기구의 구조 변경없이 손쉽게 탈부착할 수 있는 선형이송기구의 보정장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 볼스크류와 이에 결합되어 이동하는 슬라이더로 이루어진 선형이 송기구에 있어서,

상기 슬라이더의 외주면을 감싸는 링-구조로써, 상기 볼스크류의 직경 보단 큰 폭을 갖고 슬라이더의 직경 또는 폭 보단 작은 폭을 갖는 개구부가 그의 내주면과 외주면을 연결하도록 형성되고, 상기 슬라이더에 구비된 플랜지에 다수개의 볼트들에 의해 고정되며, 상기 선형이송기구에 의해 이동하는 스테이지에 설치된 브라켓과 연결되는 피에조 엑츄에이터로 이루어진 선형이송기구의 보정장치를 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보정장치가 적용된 선형이송기구의 사시도를, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보정장치가 적용된 선형이송기구의 측면도를, 도 4 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보정장치가 적용된 선형이송기구의 분해사시도를 도시하고 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 보정장치(110)는 피에조 엑츄에이터로 구성되며, 이러한 보정장치(110)는 선형이송기구(120)의 슬라이더(122)와 스테이지(130)의 브라켓(131)을 연결하여 선형이송기구(120)에 의한 오차를 보정하도록 구성된다.

한편, 상기 선형이송기구(120)는 볼스크류(121)와, 볼스크류(121)에 결합되어 볼스크류(121)의 회전에 의해 이동하는 슬라이더(122)로 구성되며, 스테이지(130)에 구비된 브라켓(131)이 슬라이더(122)의 플랜지(122-1)로부터 체결되는 볼트(123)에 체결되어 선형이송기구(120) 및 보정장치(110)에 의해 스테이지(130)가 이동하는 구조로 되어 있다.

도 5는 상기 보정장치의 사시도를 도시하고 있다. 도 5를 참조하면, 상기 보정장치(110)는 슬라이더(122)가 삽입되어 결합되는 공간(S)이 중심부에 구비된 링-구조로 형성되며, 그의 양측면을 관통하는 다수개의 구멍(111)들이 구비되어 있다. 이때 상기 보정장치(110)는 사방이 밀폐된 도넛형의 링-구조로 형성될 수도 있으나, 바람직하게는 일부분이 개방되도록 내주면(110a)과 외주면(110b)을 연결하는 개구부(112)가 형성된다. 이때 상기 개구부(112)는 볼스크류(121)의 직경 보단 큰 폭(b)을 갖으며, 슬라이더(122)의 직경 또는 폭 보단 작은 폭을 갖도록 형성된다. 이는 사방이 밀폐된 구조로 보정장치(110)가 형성될 경우, 보정장치(110)의 설치를 위해서는 볼스크류(121) 일단의 결합을 분해하여 보정장치(110)의 중심부 공간(S)으로 볼스크류(121)가 삽입될 수 있는 공간을 마련해야 함으로써 조립상에 어려움이 따르는 반면, 상기와 같이 개구부(112)가 형성될 경우, 볼스크류(121)의 분해과정 없이 개구부(112)를 통해 볼스크류(121)가 삽입되도록 보정장치(110)를 위치시킨 후, 다시 보정장치(110)를 볼스크류(121)의 축방향으로 이동시켜 슬라이더(122)가 내부의 공간(S)에 끼워지게 함으로써 보다 용이하게 보정장치(110)를 설치할 수 있게 된다.

한편, 보정장치(110)의 양측면을 관통하도록 형성된 상기 구멍(111)들에는 슬라이더(122)의 플랜지(122-1)와 스테이지(130)의 브라켓(131)을 결합하는 볼트(123)들이 관통하게 된다. 즉 플랜지(122-1)의 일측면으로부터 삽입되는 볼 트(123)는 보정장치(110)에 형성된 구멍(111)을 관통하여 스테이지(130)에 체결되며, 이처럼 보정장치(110)를 사이에 둔 채로 플랜지(122-1)와 브라켓(131)이 볼트(123)에 의해 결합됨으로써 인장에 취약한 구조를 갖는 피에조 엑츄에이터의 단점을 보완할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 보정장치(110)는 앞서 설명된 바와 같이, 볼스크류(121)를 통해 삽입되어 슬라이더(122)를 감싸도록 배치되며, 슬라이더(122)의 일측면으로부터 체결되는 볼트(123)들에 의해 플랜지(122-1)와 브라켓(131)의 사이에 고정된다.

이와 같이 설치된 보정장치(110), 즉 피에조 엑츄에이터는 볼스크류(121)에 의해 슬라이더(122)의 이동시 함께 이동하며 스테이지(130)를 이동시키게 되며, 피드백 제어에 의한 스테이지(130)의 정밀한 위치 보정이 요구될 경우, 단독으로 작동하여 스테이지(130)의 위치를 나노단위로 보정함으로써 기존 스테이지(130) 시스템을 이용하여 보다 높은 정밀도를 갖는 스테이지(130) 시스템의 구현이 가능하게 된다.

또한, 상기 볼스크류(121)와 보정장치(110) 및 스테이지(130)가 순차적으로 연결된 직렬연결구조를 가짐으로, 하나의 스케일을 이용하여 볼스크류(121)에 의해 변위이동과 피에조 엑츄에이터에 의해 미소변위이동을 피드백 제어할 수 있게 되므로, 스테이지(130) 시스템의 구성 및 제어를 단순화시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 기존 볼스크류와 슬라이더로 이루어진 선형이송기구에 피에조 엑츄에이터를 추가로 설치하여 보정장치를 구성함으로써, 기존 장비의 정밀도를 높여 활용범위를 넓힐 수 있게 되었다. 더욱이 기존 장비의 구조 변경없이도 용이하게 설치할 수 있어 많은 비용을 들이지 않고도 기존 장비의 정밀도를 높일 수 있게 되었다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 볼스크류와 이에 결합되어 이동하는 슬라이더로 이루어진 선형이송기구에 있어서,

   상기 슬라이더의 외주면을 감싸는 링-구조로써, 상기 볼스크류의 직경 보단 큰 폭을 갖고 슬라이더의 직경 또는 폭 보단 작은 폭을 갖는 개구부가 그의 내주면과 외주면을 연결하도록 형성되고, 상기 슬라이더에 구비된 플랜지에 다수개의 볼트들에 의해 고정되며, 상기 선형이송기구에 의해 이동하는 스테이지에 설치된 브라켓과 연결되는 피에조 엑츄에이터로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형이송기구의 보정장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 피에조 엑츄에이터에는 양측면을 관통하는 다수개의 구멍들이 형성되고,

   상기 다수개의 볼트들은 상기 플랜지의 일측면을 통해 삽입되어 상기 피에조 엑츄에이터의 구멍을 관통한 후, 상기 브라켓에 체결되는 것을 특징으로 하는 선형이송기구의 보정장치.

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