KR100861001B1 - 대면적 초정밀 롤 노광 장치 - Google Patents

대면적 초정밀 롤 노광 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저빔 또는 전자빔을 이용하여 롤 표면에 직접 노광을 할 수 있고, 롤 회전축을 중심으로 정속 회전운동은 물론 회전축 방향으로 정속 직선운동을 할 수 있도록 한 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 수평방향으로 배치된 회전롤과; 상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과; 상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와; 상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와; 상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과; 상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체를 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치를 제공한다.
회전롤, 고정척, 자기부상, 미케니컬 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 레이저 간섭계, 리니어모터, 전자석, 영구자석, 로크 앤 롤 장치

Description

대면적 초정밀 롤 노광 장치{Wide area high-precision roll patterning machine}
도 1 에서 도 1f는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제1실시예를 나타내는 구성도이고,
도 2 에서 도 2g는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제2실시예를 나타내는 구성도이고,
도 3 에서 도 3d는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제3실시예를 나타내는 구성도이고,
도 4 에서 도 4b는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제4실시예를 나타내는 구성도이고,
도 5 에서 도 5f는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제5실시예를 나타내는 구성도이고,
도 6 에서 도 6d는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제6실시예를 나타내는 구성도이고,
도 7 에서 도 7f는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제7실시예를 나타내는 구성도이고,
도 8 에서 도 8b는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제8실시예를 나타내는 구성도이고,
도 9 에서 9h는 본 발명에 따른 수직형 롤 노광 장치의 제1실시예를 나타내는 구성도이고,
도 10은 본 발명에 따른 수평형 롤의 휨방지 마그네틱 베어링 장치의 실시예를 나타내는 구성도이고,
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 마그네틱 베어링의 제1 및 제2실시예를 나타내는 구성도이고,
도 12는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제9실시예를 나타내는 구성도이다.
도 13은 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제10실시예를 나타내는 구성도이고,
도 14는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제11실시예를 나타내는 구성도이고,
도 15는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제12실시예를 나타내는 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 회전롤 11 : 고정척
11a : 소직경부 11b : 대직경부
12 : 미케니컬 베어링 13 : 롤지지체
13a : 돌출부 14 : 롤회전 모터
15 : 리니어이동자 16 : 레이저간섭계
17 : 빔소스 18 : 진공챔버
19 : 볼스크류 20 : 회전모터
21a~21c : 영구자석 22a~22c : 코일
23 : 리니어고정자 24 : 리니어 가이드레일
25 : 스케일 26 : 엔코더
27 : 빔 28 : 리니어 베이스
29 : 레이디얼 마그네틱 베어링 30 : 레이디얼 센서
31 : 스러스트 마그네틱 베어링
32 : 스러스트 센서 33a : 구동측 영구자석
33b : 피동측 영구자석 34 : 구동모터
35 : 회전축 36 : 로워 마그네틱 베어링
37 : 사이드 마그네틱 베어링
38 : 하이드롤릭 실린더 240 : 비접촉식 가이드레일
40 : 로워센서 41 : 사이드센서
42 : 피에조모터
본 발명은 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저빔 또는 전자빔을 이용하여 롤 표면에 직접 노광을 할 수 있고, 롤 회전축을 중심으로 정속 회전운동은 물론 회전축 방향으로 정속 직선운동을 할 수 있도록 한 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스테이지(stage) 장치는 반도체의 웨이퍼 및 액정표시패널(LCD) 등의 정밀검사를 위한 스캐닝 장치와 반도체 가공기 및 정밀 가공기 등에 사용되는 것으로서, 웨이퍼와 같은 물품을 수백 밀리미터(mm)의 영역에서 나노미터(nm)급의 정밀도로 이송할 수 있는 선형구동 메커니즘이다.
예컨대, 반도체 공정 중 노광 공정에서 상기 스테이지 장치는 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼를 2차원(X축,Y축) 방향으로 수십 nm 간격으로 위치 이동시키는데 사용하고 있다.
이러한 스테이지 장치로는 웨이퍼가 올려지는 스테이지를 수십 nm 간격으로 평면 운동시키기 위해서 스테이지 하단에 공기를 주입하여 스테이지를 부상(浮上)시키는 공기부상방식이 널리 사용되고 있다.
한편, 종래의 자기베어링은 자기력에 의해 회전체를 완전비접촉으로 공중지지하기 때문에, 윤활문제가 없고 초고속운전이 가능한 특징이 있다.
그리고, 리니어모터는 공장자동화와 정보기기의 급속한 진보에 따라 소형장치의 영역으로 확대되어 FA,OA기기를 비롯한 정밀기기산업, 자동운송장치 및 자기부상열차 등의 구동원으로서 각광을 받고 있으며, 그 수요 또한 날로 증가되고 있 다.
또한 오늘날에는 광 디스크 재생장치의 광 픽업 포커스 모터, 비디오 카메라의 포커스 모터와 같은 초정밀기기에 사용되고 있다.
그러나, 기존의 자기베어링 기술의 경우에 회전축방향으로의 이송시 수 mm 이내의 이송은 가능하나, 대면적(수십 mm 이상) 및 초정밀 이송이 안되는 문제점이 있고, 기존의 자기부상 리니어모터 기술의 경우에 수백 urad 이내의 회전은 가능하나, 롤 회전과 같이 1회전 이상의 회전운동이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존의 자기베어링 기술과 자기부상 리니어모터 기술을 결합하여 상기 단점을 극복할 수 있고, 새로운 대면적 초정밀 자기부상방식의 롤 노광를 구현함으로써, 롤형태의 금형 표면에 수십 um에서 수백 nm의 선폭을 가진 임의 형태의 패턴을 형성할 수 있도록 한 대면적 초정밀 롤 노광 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
수평방향으로 배치된 회전롤과; 상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과; 상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지 지체와; 상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와; 상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과; 상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체를 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 롤지지체에는 상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위해 접촉식 또는 비접촉식 지지수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위한 접촉식 지지수단은 상기 롤지지체와 고정척 사이에 원주방향으로 설치된 미케니컬 베어링인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위한 비접촉식 지지수단은 회전롤 축방향의 수직으로 상기 고정척의 상하부에 일정갭을 두고 상기 롤지지체에 설치된 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서를 포함하고, 상기 레이디얼 센서는 고정척과 롤지지체의 간극을 측정하고, 상기 레이디얼 마그네틱 베어링은 상기 레이디얼 센서로부터 측정한 값을 이용하여 고정척을 자기력에 의해 지지하고 고정척과의 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤회전수단은 상기 고정척에 설치된 롤회전 모터이고, 상기 롤회전 모터는 상기 고정척의 소직경부 바깥표면에 부착된 영구자석과, 상기 영구자석의 바깥쪽에 일정갭을 두고 설치된 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 영구자석과 코일 사이의 갭에서 회전자계가 발생하고, 이 힘이 고정척에 전달되어 회전롤이 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정척의 바깥표면을 따라 스케일이 부착되고, 상기 스케일의 상부에 일정한 간격으로 엔코더가 설치되며, 상기 엔코더가 스케일을 감지하여 상기 회전롤의 회전수 및 회전위치를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리니어 이송부는 상기 롤지지체의 하부에 설치된 리니어 이동자와, 상기 리니어 이동자와 연결되어 상기 롤지지체를 축방향으로 이송시켜주는 볼스크류와, 상기 볼스크류의 일측단에 설치되어 볼스크류를 회전시켜주는 구동모터를 포함하고, 상기 볼스크류는 구동모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 상기 리니어 이동자를 이송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정척과 동일한 수평선 상에 위치하도록 상기 롤지지체의 우측에 레이저 간섭계가 설치되고, 상기 레이저 간섭계가 롤지지체의 우측에 있는 고정척 표면을 직접 측정하여 축방향의 절대위치를 측정하고, 상기 측정값을 이용하여 상기 리니어 이송부에 제어명령을 입력하여 상기 회전롤의 축방향 위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리니어 이송부는 상기 롤지지체의 하부에 설치된 리니어 이동자와, 상기 리니어 이동자의 안쪽 하면에 부착된 영구자석과, 상기 리니어 이동자의 하부에 설치된 리니어 고정자와, 상기 영구자석의 하부에 일정갭을 두고 상기 리니어 고정자의 상단에 부착된 코일과, 상기 리니어 고정자의 하부에 설치된 접촉식 가이드레일을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 코일과 영구자석 사이에 수평방향의 힘이 발생하여 리니어 이동자를 이송시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위한 비접촉식 지지수단은 회전롤 의 축방향으로 상기 고정척의 측면 바깥쪽에 일정갭을 두고 상기 롤지지체에 설치된 스러스트 마그네틱 베어링 및 스러스트 센서를 포함하고, 상기 스러스트 센서는 고정척과 롤지지체의 간극을 측정하고, 상기 스러스트 마그네틱 베어링은 상기 스러스트 센서로부터 측정한 값을 이용하여 고정척과의 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정척은 대직경부와 소직경부로 구성되고, 상기 롤회전수단은 상기 고정척의 소직경부의 외표면에 설치된 피구동측 영구자석과, 상기 피구동측 영구자석의 하부에 일정갭을 두고 설치된 구동측 영구자석과, 상기 구동측 영구자석에 회전축으로 연결되어 구동측 영구자석을 회전시키는 구동모터를 포함하고, 상기 구동모터가 회전하면 상기 회전축에 연결된 구동측 영구자석이 회전하고, 상기 구동측 및 피동측 영구자석 사이의 자기력에 의해 피구동측 영구자석이 회전하여 상기 회전롤이 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정척은 대직경부와 소직경부로 구성되고, 상기 롤회전수단은 상기 고정척의 대직경부 바깥표면에 부착된 영구자석과, 상기 영구자석의 바깥쪽에 일정갭을 두고 설치된 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 영구자석과 코일 사이의 갭에서 레이디얼 방향의 자기력과 회전방향의 자기력이 동시에 발생하고, 이 힘이 고정척에 전달되어 회전롤이 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 대직경부 사이에 소직경부를 갖는 "H" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 대직경부와 소직경부를 갖는 "ㅏ" 단면으로 형성되며, 상기 스러스트 마그네틱 베어링이 상기 제1고정척의 좌측 대직경부를 사이에 일정갭을 두고 롤지지체에 마주보게 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "∃" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "ㅌ" 단면으로 형성되고, 상기 롤지지체의 양단부는 상기 제1 및 제2고정척에 대응되게 형성되며, 상기 고정척의 상하방향으로 상기 롤지지체에 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "∃" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "ㅌ" 단면으로 형성되고, 상기 롤지지체의 양단부는 상기 제1 및 제2고정척에 대응되게 형성되며, 상기 고정척의 수평방향으로 상기 롤지지체에 스러스트 마그네틱 베어링이 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 대직경부에서 소직경부가 수평방향으로 길게 형성된 "ㅓ" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 대직경부에서 소직경부가 수평방향으로 길게 형성된 "ㅏ" 단면으로 형성되며, 상기 소직경부의 상하방향으로 일정갭을 두고 롤지지체에 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서가 설치되고, 상기 대직경부의 측면에 형성된 영구자석과, 상기 영구자석과 일정갭을 두고 상기 리니어이동자의 상단에 설치된 코일 사이에서 회전방향의 자기력이 발생되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리니어 이송부는 상기 롤지지체의 하단에 설치되고 "C" 단면을 갖는 리니어이동자와, 상기 리니어이동자의 하면에 설치된 영구자석과, 상기 리니어이동자의 하부에 일정갭을 두고 설치되고 "I" 단면을 갖는 비접촉식 리니어가이드레일과, 상기 리니어가이드레일 상단에 상기 영구자석과 일정갭을 두고 설치된 코어리스 코일과, 상기 리니어가이드레일의 상부에 리니어이동자의 하단방향으로 설치된 로워 마그네틱 베어링 및 로워센서을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 코일과 영구자석 사이에 자기력이 발생하여 상기 롤지지체를 자기부상 및 수평방향으로 이송시키며, 상기 로워센서가 리니어가이드레일과 리니어이동자의 수직방향 갭을 측정하여 상기 로워 마그네틱 베어링이 제어신호에 의해 리니어가이드레일과 리니어이동자의 수직방향 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리니어 이송부는 상기 리니어 가이드레일의 양측면에 상기 리니어 이동자의 내벽면과 일정갭을 두고 설치된 사이드 마그네틱 베어링 및 사이드센서를 더 포함하고, 상기 사이드센서가 리니어가이드레일과 리니어이동자의 측면방향 갭을 측정하여 상기 사이드 마그네틱 베어링이 리니어가이드레일과 리니어이동자의 측면방향 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤이 수직방향으로 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 소직경부와 대직경부를 갖는 "ㅗ" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 "ㅡ"단면으로 형성되고, 상기 롤지지체는 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "ㄷ" 단면으로 형성되며, 상기 롤지지체의 수용부에 제1고정척과 일정갭을 두고 다수의 스러스트 마그네틱 베어링 및 스러스트센서가 설치되어, 상기 스러스트센서가 제1고정척과 롤지지체의 갭을 측정하고, 상기 스러스트 마그네틱 베어링이 제어신호를 받아 상기 제1고정척과 롤지지체에의 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2고정척의 외표면에는 영구자석이 원주방향으로 설치되고, 상기 영구자석과 대응하여 일정갭을 두고 슬롯리스 코일이 설치되며, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 영구자석과 코일 사이의 갭에서 회전자계가 발생하고, 이 힘이 제2고정척에 전달되어 회전롤이 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1고정척의 소직경부 바깥표면을 따라 스케일이 부착되고, 상기 스케일의 외측에 일정한 간격으로 엔코더가 설치되며, 상기 엔코더가 스케일을 감지하여 상기 회전롤의 회전수 및 회전위치를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 중앙부에 일정갭을 두고 회전롤 휨방지 레이디얼 마그네틱 베어링과 레이디얼 센서가 설치되되, 빔소스를 가운데 두고 상하부에 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척에는 하이드롤릭 실린더가 설치되어 롤지지체를 상하방향으로 이송시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척과 동일한 수직선 상에 위치하도록 상기 제2고정척의 하측에 레이저 간섭계가 설치되고, 상기 레이저 간섭계가 상기 제2고정척 표면을 직접 측정하여 축방향의 절대위치를 측정하고, 상기 측정값을 이용하여 상기 하이드롤릭 실린더에 제어명령을 입력하여 상기 회전롤의 축방향 위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스러스트 마그네틱 베어링 및 스러스트 센서는 적어도 3개이상 상기 롤지지체의 수용부에 설치되어 3개 이상 수직방향의 자기력이 발생하고, 상기 자기력의 합성에 의해 회전롤의 자세를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤, 제1 및 제2고정척, 롤지지체, 빔소스, 롤회전수단 및 리니어 이송부는 진공챔버의 내부에 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤의 중앙부를 가운데 두고 일정갭으로 상기 진공챔버의 상하부에 설치된 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서를 포함하고, 상기 레이디얼 센서는 고정척과 레이디얼 마그네틱 베어링의 간극을 측정하고, 상기 레이디얼 마그네틱 베어링은 상기 레이디얼 센서로부터 측정한 값을 이용하여 회전롤의 중앙부를 자기력에 의해 지지하고 고정척과의 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위한 비접촉식 지지수단인 마그네틱 베어링은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "ㄷ" 단면으로 형성된 코어와, 상기 돌출부를 사이에 두고 돌출부의 양측면에 형성된 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 코어와, 고정척 및 회전롤(부상체) 사이에 수직방향으로 자기력이 발생되고, 상기 고정척 및 회전롤(부상체)는 코어방향으로 부상되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코어의 내부에는 영구자석이 삽입설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전롤, 고정척, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링 을 포함하는 롤지지체가 진공챔버의 상단에 고정되어 있고, 빔소스를 리니 어 이동자 상단에 위치시켜서 이송될 수 있도록 하여, 상기 회전롤을 고정위치에서 비접촉으로 회전시키면서, 하단의 빔소스를 좌우로 이송시켜 회전롤에 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리니어 이동자 상단에 피에조모터를 적용하여, 빔소스를 좌우로 이송하되, 영구자석과 코일로 구성된 정밀급 리니어 이송부에 의해 이송하면서, 동시에 상기 피에조모터를 이용하여 초정밀 위치제어를 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빔소스를 좌우로 이송하되, 상기 정밀급 리니어 이송부에 사이드 마그네틱 베어링 및 사이드 센서와 로우어 마그네틱 베어링 및 로우어 센서를 추가한 자기부상 스테이지를 구성하여 비접촉으로 빔소소를 초정밀 위치제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빔소스를 좌우로 이송하되, 영구자석과 코일만으로 자기부상 스테이지를 구성하여 비접촉으로 빔소소를 초정밀 위치제어 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제1실시예를 나타내는 구성도이다.
상기 회전롤(10)의 양단에는 회전롤(10)을 지지할 수 있는 고정척(11)(Chuck)이 설치되어 있고, 이 고정척(11)은 미케니컬 베어링(12)에 의해 롤지지체(13)와 연결되어 있다. 고정척(11)의 끝단에 롤회전 모터(14)가 설치되어 있다.
상기 롤지지체(13)는 리니어 이동자(15)의 상부에 연결되어 있고, 롤지지체(13)의 우측에 레이저 간섭계(16)(Laser Interferometer)가 설치되어 있다.
상기 회전롤(10)의 위쪽에 위치한 빔소스(17)는 진공챔버(18)에 부착되어 있다.
상기 우측에 있는 롤회전 모터(14)는 고정척(11)에 회전자계를 형성하여, 회전롤(10)을 회전시켜주며, 고정척(11) 외경에 부착된 스케일(25)과 그에 대응되는 엔코더(26)를 이용하여 회전위치 및 회전수를 측정하여 제어한다. 이때, 롤회전 모터(14)는 회전롤(10)의 좌측 또는 우측에 있는 고정척(11)에 설치할 수 있으며, 유도모터, 동기모터, 슬롯리스 모터 등이 적용될 수 있다.
본 발명은 롤지지체(13)를 축방향으로 이송하는 역할을 하는 볼스크류(19)를 제공한다. 볼 스크류(19) 우측에 연결되어 있는 볼 스크류 회전모터(20)에 의해 회전운동이 발생되면, 볼 스크류(19)에 의해 직선운동으로 변환되어 리니어 이동자(15)를 이송하게 된다.
이때 우측에 있는 레이저 간섭계(16)가 롤지지체(13)의 오른쪽에 있는 고정척(11) 표면을 직접 측정하여 절대위치를 측정하고, 이 측정값을 이용하여 리니어 이송부에 제어명령을 입력하여 회전롤(10)의 축방향 위치를 제어한다.
상기 빔소스(17)로부터 빔(27)이 출력되고, 회전롤(10)의 표면에 수직방향으로 입사된다. 이때, 빔(27)은 X-Ray, Laser, E-Beam, UV, EUV 등을 사용할 수 있다.
도 1a는 도 1에서 회전롤과 롤지지체에 대한 부분 실시예를 나타내는 구성 도이다. 상기 도1 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 1b는 도1에서 리니어 이송부에 대한 제2실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도1 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
상기 도 1에서 롤지지체(13)의 축방향 이송을 위해 볼 스크류(19)와 회전모터(20)를 적용한 제1실시예를 보였으나, 이를 대신하여 도 1b에서는 영구자석(21b)과 코일(22b)을 적용하여 롤지지체(13)를 축방향으로 이송하는 것을 특징으로 한다.
상기 롤지지체(13)를 이송하기 위해 리니어 이동자(15), 리니어 고정자(23), 영구자석(21b), 코일(22b), 접촉식 리니어 가이드레일(24), 리니어 베이스(28)로 구성된다.
리니어 고정자(23) 상단에 부착된 코일(22b)에 전류를 인가하면, 이 코일(22b)과 리니어 이동자(15) 하단에 있는 영구자석(21b) 사이에 수평방향 힘이 발생하여, 리니어 이동자(15)를 이송하게 된다.
도 1c는 도 1a에서 미케니컬 베어링의 단면 예를 나타내는 구성도이다.
도 1d는 도 1a에서 고정척의 단면 예를 나타내는 구성도이다.
도 1e는 도 1a에서 스케일과 엔코더의 단면 예를 나타내는 구성도이다.
상기 고정척(11)의 외경을 따라 둥글게 스케일(25)을 부착하고, 스케일(25) 상부방향으로 롤지지체(13)에 부착된 엔코더(26)가 스케일(25)을 감지하여, 회전롤(10)의 회전수 및 회전위치를 측정하게 된다.
도 1f는 도 1a에서 롤회전 모터(14)의 단면 예를 나타내는 구성도이다.
상기 고정척 소직경부(11a)의 외경을 따라 영구자석(21a)을 부착하고, 그 바깥쪽에 일정한 갭을 두고 코일(22a)을 배치한 구조이며, 코일(22a)에 전류를 인가하면, 영구자석(21a)과 코일(22a) 사이의 갭에서 회전자계가 발생되고, 이 힘이 고정척에 전달되어 회전롤(10)이 회전하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제2실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도 1의 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
상기 도 1에서 회전롤(10)의 회전축을 미케니컬 베어링(12)으로 지지하였으나, 기계적 가공오차 및 마찰 등으로 인해 고정밀 제어에 한계가 있다.
도 2에서는 미케니컬 베어링(12)의 기능을 레이디얼 마그네틱 베어링(29)으로 대체하는 것을 주요 특징으로 한다.
회전롤(10)의 회전을 위한 롤회전 모터(14)의 적용시 좌측이나 우측 중 어느 한쪽에만 적용하면, 고정척(11)의 외경으로부터 일정갭을 두고 레이디얼 마그네틱 베어링(29)이 설치되어 고정척(11)을 자기적인 힘에 의해 지지하고 있다.
이때, 레이디얼 마그네틱 베어링(29)과 인접하여 레이디얼 센서(30)가 설치되고, 고정척(11)의 외경과의 갭을 측정한다.
레이디얼 센서(30)로부터 측정한 값을 이용하여 레이디얼 마그네틱 베어링(29)과 고정척(11) 사이의 갭을 고정밀로 일정하게 유지한다.
상기 고정척(11)은 양단부가 "C"형의 롤지지체(13)에 삽입되어 있고, 회전롤(10)의 양단부를 지지하는 고정척(11)은 "ㅏ"자형 단면을 갖는다.
상기 롤지지체(13)의 양단부는 "ㅏ"자형 고정척(11)의 형상에 대응되도록 형성되고, 롤지지체(13)의 내측 끝단에 레이디얼 마그네틱 베어링(29), 레이디얼 센서(30) 및 스케일(25), 엔코더(26)가 설치되어 있다.
상기 회전롤(10)의 양단부에 장착된 고정척(11)은 대직경부(11b)와 소직경부(11a)로 나눌 수 있고, 소직경부(11a) 외경에서 일정갭을 두고 미케니컬 베어링(12)이 위치하고, 이 미케니컬 베어링(12)은 롤지지체(13)에 설치되어 있다. 이때, 미케니컬 베어링(12)은 소직경부(11a)와 접촉되도록 설치되지 않는다.
상기 회전롤(10) 우측에 있는 소직경부(11a)의 우측 끝단에 롤회전 모터(14)가 장착되어 있으며, 도1에 설명하였다.
상기 회전롤(10)의 양단부의 소직경(11a) 측면 가장자리에서 일정갭을 두고 스러스트 마그네틱 베어링(31)이 위치하고, 이 스러스트 마그네틱 베어링(31)은 롤지지체(13)에 설치된다. 이때, 스러스트 마그네틱 베어링(31) 내부에 코일이 위치한다.
상기 고정척(11)의 양 끝단 측면에 일정갭을 두고 스러스트 센서(32)가 위치하고, 이 스러스트 센서(32)는 롤지지체(13)에 설치된다. 이때 스러스트 센서(32)가 고정척(11)과의 갭을 측정하고, 제어명령을 스러스트 마그네틱 베어링(31)으로 인가하여, 그 갭을 고정밀로 제어하게 된다.
도 2a1은 도2에서 회전롤, 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 롤회전 모터에 대한 제1실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도 2 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 2a2는 도 2에서 회전롤, 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 롤회전 모터에 대한 제2실시예를 나타내는 구성도이다.
도2a1에서는 롤회전 모터(14)를 회전롤 한쪽에만 적용하였기에, 회전롤(10)에 불균형적인 힘이 작용할 수 있다. 도 2a.2에서는 회전롤(10)의 양쪽에 적용하였기에, 회전롤(10)에 균형적인 힘이 작용할 수 있다.
도 2b는 좌측에 있는 스러스트 센서의 단면을 나타내기 위한 구성도이다.
도 2c는 미케니컬 베어링의 단면을 나타내기 위한 구성도이다. 상기 고정척(11)의 소직경부(11a) 바깥쪽 표면에서 일정갭을 두고 미케니컬 베어링(12)이 위치하고, 이 미케니컬 베어링(12)은 롤지지체(13)에 설치되어 있고, 소직경부(11a)의 우측 끝단에 롤회전 모터(14)가 장착되어 있다. 이때, 미케니컬 베어링(12)은 소직경부(11a)와 접촉되도록 설치되지 않는다.
도 2d는 스러스트 마그네틱 베어링의 단면을 나태내기 위한 구성도이다.
상기 고정척(11) 양단부의 소직경부(11a) 외경에서 일정갭(G)을 두고 스러스트 마그네틱 베어링(31)이 위치하고, 이 스러스트 마그네틱 베어링(31)은 롤지지체(13)에 설치된다. 이때, 스러스트 마그네틱 베어링(31) 내부에 코일(22a)이 위치한다.
도 2e는 레이디얼 센서의 단면을 나타내기 위한 구성도이다.
상기 고정척(11)의 대직경부(11b) 외경에서 일정갭을 두고 레이디얼 센서(30)가 상,하,좌,우 4군데 위치하고, 이 레이디얼 센서(30)는 롤지지체(13)에 설치되어 대직경부(11b)와의 갭을 측정한다.
도 2f는 레이디얼 마그네틱 베어링의 단면을 나타내기 위한 구성도이다.
상기 고정척(11)의 대직경부(11b) 외경에서 일정갭을 두고 레이디얼 마그네틱 베어링(29)이 상,하,좌,우 4군데 위치하고, 이 레이디얼 마그네틱 베어링(29)은 롤지지체(13)에 설치되어 대직경부(11b)와의 사이에 자기력을 발생시킨다.
도 2g는 우측에 있는 스러스트 센서의 단면을 나타내기 위한 구성도이다.
미설명 도면부호 39는 레이저 간섭계용 홀이다.
도 3은 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제3실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도2 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
상기 도 2에서는 회전롤(10)을 회전시키기 위해 롤회전 모터(14)를 적용하였으나, 도 3에서는 구동측 영구자석(33a), 피구동측 영구자석(33b), 구동모터(34)의 조합에 의해 회전롤(10)을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
상기 고정척(11)의 소직경부(11a) 외경에 피구동측 영구자석(33b)을 설치하고, 일정갭을 두고 구동측 영구자석(33a)을 위치하고, 이 구동측 영구자석(33a)은 구동모터(34)의 회전축(35)에 설치한다. 회전축(35)은 미케니컬 베어링(12)에 의해 지지된다.
상기 구동모터(34)가 회전하면, 회전축에 연결된 구동측 영구자석(33a)도 함께 회전한다. 이때, 이 구동측 영구자석(33a)과 피구동측 영구자석(33b) 사이의 자기력에 의해 피구동측 영구자석(33b)이 회전하며, 이 피구동측 영구자석(33b)에 연결된 회전롤(10)도 회전하게 된다.
도 3a1은 도 3에서 회전롤, 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 구동측 영구자석, 피구동측 영구자석, 회전모터에 대한 제1일실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도3 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 3a2는 도 3에서 회전롤, 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 구동측 영구자석, 피구동측 영구자석, 회전모터에 대한 제2실시예를 나타내는 구성도이다.
도3a1에서는 구동측 영구자석(33a), 피구동측 영구자석(33b), 구동모터(34)를 회전롤(10) 한쪽에만 적용하였기에, 회전롤(10)에 불균형적인 힘이 작용될 수 있다. 도 3a2에서는 회전롤(10)의 양쪽에 적용하였기에, 회전롤(10)에 균형적인 힘이 작용될 수 있다.
도 3b는 구동측 영구자석, 피구동측 영구자석, 미케니컬 베어링의 단면을 나타내기 위한 구성도이다.
도 3c는 구동측 영구자석, 피구동측 영구자석의 단면을 나타내기 위한 구성도이다.
도 3d는 스러스트 센서, 회전모터의 단면을 나타내기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제4실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도2 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
상기 도2에서는 회전롤(10)을 회전시키기 위해, 고정척(11)의 소직경부(11a)에 롤회전 모터(14)를 적용하였으나, 도 4에서는 고정척(11)의 대직경부(11b)에 코 일(22a'), 영구자석(21a')을 적용하여 회전롤(10)을 회전시키는 것은 물론 레이디얼 방향으로 부상력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 레이디얼 마그네틱 베어링(29)에 전류를 인가하면, 레이디얼 방향으로 큰 크기의 자기력이 발생된다. 이때, 롤지지체(13)에 설치되어 있는 코일(22a')에 전류를 인가하면, 고정척(11)에 설치되어 있는 영구자석(21a') 사이에, 레이디얼 방향으로 작은 크기의 자기력과 회전방향의 자기력이 동시에 발생된다.
그러므로 큰 크기의 자기력으로 회전롤(10)을 지지하고, 작은 크기의 자기력으로 회전롤(10)의 갭을 고정밀로 제어할 수 있게 되며, 회전롤(10)을 회전시킬 수 있게 된다.
도 4a는 도 4에서 회전롤, 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 코일, 영구자석에 대한 실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도4 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 4b.1는 코일과 영구자석의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 4b.2는 코일과 영구자석 형상을 3D로 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제5실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도2 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
도 2에서는 고정척(11)의 양단부에 스러스트 마그네틱 베어링(31)을 적용하였으나, 도 5에서는 회전롤(10)의 일단부를 지지하는 고정척(110)은 "H"형의 단면을 갖고, 회전롤(10)의 타단부를 지지하는 고정척(11)은 "ㅏ"자형 단면을 갖는다. 즉, 스러스트 마그네틱 베어링(31)을 일단부에 집중 적용하는 것을 특징으로 한다.
상기 롤지지체(13)의 일단부는 "H"형 고정척(110)의 형상에 대응되도록 형성되고, 롤지지체(13)의 내측 끝단에 레이디얼 마그네틱 베어링(29)이 설치되어 있고, 롤지지체(13)의 내측에는 돌출부(13a)가 형성되고, 고정척(110)의 중간에 수직방향으로 오목하게 형성된 수용부(110a)에 돌출부(13a)가 삽입되어 있다.
이때, 상기 롤지지체(13)의 돌출부(13a)는 수용부(110a)의 바깥표면으로부터 일정갭을 두고 미케니컬 베어링(12)(Mechanical Bearing)이 위치하고 있으며, 이 미케니컬 베어링(12)은 롤지지체(13)에 설치되어 있다.
또한, 상기 돌출부(13a)의 일측면과 롤지지체(13)의 내측 수직벽면 상하부에는 스러스트 마그네틱 베어링(31)(thrust magnetic bearing)이 마주보게 설치되어 있다.
도 5a는 도 5에서 회전롤, 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 코일, 영구자석에 대한 실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도5 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 5b는 한쪽 스러스트 마그네틱 베어링의 단면을 나타내는 구성도이다.
미설명 도면부호 31a는 코일이다.
도 5c는 ‘H’형 고정척의 한쪽 단면을 나타내는 구성도이다.
도 5d는 ‘H’형 고정척의 다른쪽 단면을 나타내는 구성도이다.
도 5e는 다른쪽 스러스트 마그네틱 베어링의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 5f는 미케니컬 베어링의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제6실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도2 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
도 6에서 회전롤(10)의 일단부를 지지하는 고정척(210a)은 “∃”자형의 단면을 갖고, 회전롤(10)의 타단부를 지지하는 고정척(210b)은 "E"자형 단면을 갖는다.
상기 “E”자형 고정척(210b)에 대응되는 롤지지체(130)의 돌출부(130a) 바깥표면에 레이디얼 마그네틱 베어링(29)과 레이디얼 센서(30)를 설치하고, 돌출부(130a) 측면에 스러스트 마그네틱 베어링(31)을 설치한다.
레이디얼 마그네틱 베어링(29)에 의해 고정척(210a,210b)에 부상력을 발생시켜 수직방향으로 일정갭을 유지하고, 스러스트 마그네틱 베어링(31)에 의해 고정척(210a,210b)에 전자력을 발생시켜 축방향으로 일정갭을 유지한다.
도 6a는 도 6에서 회전롤, 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 코일, 영구자석에 대한 제일실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도6 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 6b는 도 6에서 회전롤, 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링, 코일, 영구자석에 대한 제이실시예를 나타내는 구성도이다.
도6a에서는 롤회전 모터(14)를 회전롤(10) 한쪽에만 적용하였기에, 회전롤(10)에 불균형적인 힘이 작용될 수 있다. 도 6a.2에서는 회전롤(10)의 양쪽에 적용하였기에, 회전롤(10)에 균형적인 힘이 작용될 수 있다.
도 6b는 레이디얼 마그네틱 베어링과 스러스트 마그네틱 베어링의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 6c는 엔코더, 스케일의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 6d는 코일, 영구자석, 레이디얼 센서의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제7실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도2 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
도7에서 " ㅏ"자형 단면을 갖는 회전롤(10)의 양단부를 지지하는 고정척(310)의 경우 도2에서의 고정척(11)에 비해 긴 것을 특징으로 한다.
회전롤(10) 양단부를 지지하는 고정척(310)의 소직경부(310a)에 레이디얼 마그네틱 베어링(29)과 레이디얼 센서(30)가 일정갭을 두고 상하좌우에 롤지지체(230)에 설치되어, 레이디얼 마그네틱 베어링(29)에 의해 레이디얼 마그네틱 베어링(29)과 고정척(310) 사이에 일정갭이 유지되도록 제어되고, 또한 그 안쪽에 미케니컬 베어링(12)이 일정갭을 두고 롤지지체(230)에 설치된다. 이때, 미케니컬 베어링과 고정척(310)은 접촉되어 있지 않는다.
회전롤(10) 양단부를 지지하는 고정척(310)의 대직경부(310b) 측면에 영구자석(21c)이 설치되고, 이와 대응하여 리니어이동자(15)의 양끝단에 코어리스 코일(22c) 및 그 위쪽에 스러스트 센서(32)가 설치되어, 영구자석(21c)과 코일(22c)에 의해 그사이에 일정갭을 유지함과 동시에 회전자계를 발생하여 고정척(310)을 회전시키게 된다.
고정척(310)의 대직경부(310b) 레이디얼 표면에 스케일(25)이 설치되고, 그 하부에 엔코더(26)가 설치된다.
레이저간섭계(16)가 우측의 롤지지체(230)에 설치되고, 고정척(310)의 대직경부(310b) 측면을 측정한다.
도 7a는 레이디얼 센서의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 7b는 레이디얼 마그네틱 베어링의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 7c는 코어리스 코일 및 스러스트 센서의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 7d는 고정척 대직경부 측면의 영구자석 단면을 나타내는 구성도이다.
도 7e는 고정척 대직경부 측면의 영구자석 및 로테이션 센서의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 7f는 레이저 간섭계 및 미케니컬 베어링의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제8실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도 2의 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
도 2에서는 롤지지체(13)의 축방향 이송을 위해 접촉식 리니어가이드레일(24)과 리니어모터를 사용하였으나, 도 8에서는 비접촉식 리니어가이드레일(240), 영구자석(21b), 코일(22b), 로워 마그네틱 베어링(36)(Lower Magnetic Bearing), 사이드 마그네틱 베어링(37)(Side Magnetic Bearing)을 사용하여 비접촉방식에 의해 롤지지체(13)를 축방향 이송하는 것을 특징으로 한다.
도 8에서 영구자석(21b) 및 코어리스 코일(22b)에 의해 자기부상 및 추진을 동시에 수행하도록 구성할 수도 있고, 영구자석(21b) 및 코일(22b)에 의해 추진만 수행하도록 구성할 수도 있다.
도 8a는 도 8에서 리니어이동자, 비접촉식 리니어가이드레일, 리니어모터, 로워 마그네틱 베어링, 사이드 마그네틱 베어링에 대한 실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도 8의 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 8b는 도 8a의 측면을 나타내는 구성도이다.
비접촉식 리니어가이드레일(240)의 상부에 리니어이동자(15)가 위치한다. 그러나 서로간에 일정갭을 두어 접촉은 발생하지 않도록 구성된다.
로워 마그네틱 베어링(36) 및 로워 센서(40)는 비접촉식 리니어가이드레일(240)의 돌출부(240a) 하단에 설치되고, 사이드 마그네틱 베어링(37) 및 사이드 센서(41)는 비접촉식 리니어가이드레일(240)의 돌출부(240a) 측단에 설치된다.
영구자석(21b)은 리니어이동자(15) 상부의 하단에 설치되고, 이와 대응하여 코어리스 코일(22b)은 비접촉식 리니어가이드레일(240)의 상단에 설치된다.
상기 로워 센서에 의해 리니어 이동자(15)와의 갭을 측정하여 제어기에 입력하고, 제어기의 출력명령을 로워 마그네틱 베어링(36)에 인가하면, 이때 발생되는 수직방향의 자기력에 의해 리니어이동자(15)와 일정한 갭을 유지하도록 제어된다.
사이드 센서에 의해 리니어 이동자(15)와의 갭을 측정하여 제어기에 입력하고, 제어기의 출력명령을 사이드 마그네틱 베어링(37)에 인가하면, 이때 발생되는 수평방향의 자기력에 의해 리니어이동자(15)와 일정한 갭을 유지하도록 제어된다.
상기 상태에서 코어리스 코일(22b)에 전류를 인가하면, 대응되는 영구자 석(21b)과의 사이에 수직 및 수평방향의 자기력이 동시에 발생되어 리니어이동자(15)를 수직방향은 물론 축방향으로 이송할 수 있게 된다.
상기 상태에서 코어리스 코일(22b) 대신에 일반적인 코일을 적용하였다면, 대응되는 영구자석(21b)과의 사이에 수평방향 자기력만 발생되어 리니어이동자(15)를 축방향으로 이송할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명에 따른 수직형 롤 노광 장치의 제1실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도2 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
상기 수평형 롤 노광의 실시예에 있어서,
회전롤(10)의 크기가 증가하면, 중력의 영향에 의해 회전롤(10)의 중앙이 처지는 현상이 발생되는데, 도9에서 회전롤(10)을 수직으로 세움으로서 이러한 현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
회전롤(10)의 상측에 “ㅏ”자형 고정척(411)이 설치되고, 하측에는 “ㅣ”자형 고정척(412)이 설치된다. 고정척(410)을 포함한 회전롤(10)은 상부에 위치한 롤지지체(330)에 삽입되는 구조를 가지며, 접촉되지는 않는다.
고정척 소직경부(411a) 상면에 일정갭을 두고 스러스트 마그네틱 베어링(31)과 스러스트 센서(32)가 위치하고, 롤지지체(330)에 설치된다.
롤지지체(330)는 다시 상부에 있는 하이드로릭 실린더(38)(Hydraulic Cylinder)에 연결되고, 하이드로릭 실린더(38)의 상하 운동에 따라 롤지지체(330)는 상하로 이송된다.
상단부 고정척(411)의 소직경부(411a)에 스케일(25)이 설치되고, 그와 대응하여 엔코더(26)가 롤지지체에 설치된다.
회전롤(10)의 중앙부에 일정갭을 두고 레이디얼 마그네틱 베어링(29)과 레이디얼 센서(30)가 빔소스(17)를 가운데 두고 상하로 양쪽에 위치하고, 진공챔버(18)에 설치된다.
빔소스(17)는 진공챔버(18)의 중앙부에 위치하고, 회전롤(10)의 측면에서 수직하게 빔(27)이 입사되도록 진공챔버(18)에 설치된다.
회전롤(10) 하단부 고정척(412)의 레이디얼 표면에 영구자석(210)이 설치되고, 그와 대응하여 일정갭을 두고 슬롯리스 코일(220)이 위치하고, 진공챔버(18)에 설치된다.
진공챔버(18) 하단부에 레이저간섭계(16)가 설치되고, 회전롤(10) 하단부 고정척(412)의 하면을 측정한다.
스러스트 센서(32)로 상단부 고정척(411)의 소직경부(411a) 상면과의 갭을 측정하여 제어기에 입력하고, 제어기 출력을 스러스트 마그네틱 베어링(31)에 인가한다. 이때 스러스트 마그네틱 베어링(31)과 고정척(411) 사이에 수직방향으로 자기력이 발생되어 일정갭이 유지되도록 제어된다.
레이디얼 센서(30)로 회전롤(10) 표면과의 갭을 측정하여 제어기에 입력하고, 제어기 출력을 레이디얼 마그네틱 베어링(29)에 인가한다. 이때 레이디얼 마그네틱 베어링(29)과 회전롤(10) 사이에 수평방향으로 자기력이 발생되어 일정갭이 유지되도록 제어된다.
슬롯리스 코일(220)에 전류를 인가하면, 영구자석(210)과의 사이에서 회전자계가 발생되어 회전롤(10)을 회전시키게 된다.
레이저간섭계(16)에 의해 하단부 고정척(412)의 하면과의 절대거리를 측정하여 제어기에 입력하고, 제어기의 출력을 하이드로릭 실린더(38)에 인가한다. 이때 하이드로릭 실린더(38)가 상하로 이송되어 회전롤(10)에 대한 절대위치 제어를 수행할 수 있게 된다.
도 9a는 도 9에서 하이드로릭 실린더, 롤지지체, 스러스트 마그네틱 베어링, 스러스트 센서, 로테이션 센서, 레이디얼 마그네틱 베어링, 레이디얼 센서에 대한 실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도9 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 9b1은 스러스트 마그네틱 베어링과 스러스트 센서의 단면을 나타내는 제1실시예의 구성도이다.
도 9b2는 스러스트 마그네틱 베어링과 스러스트 센서의 단면을 나타내는 제2실시예의 구성도이다.
도 9b1에서는 각각 1개의 스러스트 마그네틱 베어링(31)과 스러스트 센서(32)를 이용하므로, 회전롤(10)의 자세를 제어할 수 없지만, 도9b.2에서는 각각 3개의 스러스트 마그네틱 베어링(31)과 스러스트 센서(32)를 이용하여 3개의 수직방향 자기력이 발생되고, 이 자기력의 합성에 의해 회전롤(10)의 자세를 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 9b3는 스러스트 마그네틱 베어링과 스러스트 센서의 단면을 나타내는 제3실시예의 구성도이다.
도9b2와 달리 각각 4개의 스러스트 마그네틱 베어링(31)과 스러스트 센서(32)를 이용하여 4개의 수직방향 자기력이 발생되고, 이 자기력의 합성에 의해 회전롤(10)의 자세를 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 9c는 상단부 고정척 및 로테이션 센서의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 9d는 상단부 고정척의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 9e는 레이디얼 센서의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 9f는 레이디얼 마그네틱 베어링의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 9g는 도 9에서 롤지지체, 레이디얼 마그네틱 베어링, 레이디얼 센서, 빔소스, 코어리스 코일, 영구자석, 레이저간섭계에 대한 실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도9 설명과 중복되므로, 설명하지 않는다.
도 9h는 슬롯리스 코일과 영구자석의 단면을 나타내는 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서 장치에 대한 회전롤의 중앙부에 설치하는 실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도2 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
상기 수평형 롤 노광의 실시예에 있어서,
회전롤(10)의 크기가 증가하면, 중력의 영향에 의해 회전롤(10)의 중앙이 처지는 현상이 발생되는데, 회전롤(10)의 중앙부에 레이디얼 마그네틱 베어링(29)과 레이디얼 센서(30)를 추가로 설치하므로서 상기 현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
도 11a는 본 발명에 따른 마그네틱 베어링 구조의 제1실시예를 나타내는 구 성도이다.
코일(320)에 전류를 인가하면, 코어(321)와 부상체(322) 사이에 수직방향으로 자기력이 발생되고, 부상체(322)는 코어방향으로 부상된다.
상기 수평형 롤 노광 장치 및 수직형 롤 노광 장치에 사용되는 마그네틱 베어링에 적용될 수 있다.
도 11b는 본 발명에 따른 마그네틱 베어링 구조의 제2실시예를 나타내는 구성도이다.
도 11a에서는 부상체(322)를 부상시키기 위해 다소 큰 전류가 인가되나, 도11b에서는 코어(321) 내부에 영구자석(310)이 삽입되므로, 다소 작은 전류가 인가되어도 부상체(322)가 부상될 수 있고, 응답성도 빠른 것을 특징으로 한다.
도 12는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제9실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도 2의 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
도 2에서는 회전롤(10), 고정척(11), 레이디얼 마그네틱 베어링(29), 스러스트 마그네틱 베어링(31) 등을 포함하는 롤지지체(13)가 하단에 있는 리니어이동자(15) 및 리니어고정자(23) 등으로 구성된 리니어 이송부에 의해 이송될 수 있으나, 도 12에서는 롤지지체(13)가 진공챔버(18)의 상단에 고정되어 있다.
또한 도 2에서는 빔소스(17)가 진공챔버(18) 상단에 고정되어 있으나, 도 12에서는 빔소스(17)를 리니어 이동자(15) 상단에 위치시켜서 이송될 수 있도록 하였다.
즉, 회전롤(10)을 고정위치에서 비접촉으로 회전시키면서, 하단의 빔소스(17)를 좌우로 이송시켜 회전롤(10)에 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.
도 13은 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제10실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도 12의 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
도 12에서 빔소스를 좌우로 이송하는데 있어서, 리니어 이동자(15), 리니어고정자(23), 영구자석(21b), 코일(22b)로 구성된 리니어 이송부를 적용하였으나, 도 13에서는 빔소스를 좌우로 이송하는데 있어서, 리니어 이동자 상단에 피에조모터(42)를 적용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 빔소스(17)에 대하여 정밀급 리니어 이송부에 의해 이송하면서, 동시에 피에조모터(42)를 이용하여 초정밀 위치제어를 하는 것을 특징으로 한다.
도 14는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제11실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도 12의 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
도 12에서 빔소스(17)를 좌우로 이송하는데 있어서, 리니어 이동자(15), 리니어고정자(23), 영구자석(21b), 코일(22b)로 구성된 리니어 이송부를 적용하였으나, 도 14에서는 빔소스(17)를 좌우로 이송하는데 있어서, 도 12의 리니어 이송부에 사이드 마그네틱 베어링(37)과 로우어 마그네틱 베어링(36)을 추가한 자기부상 스테이지를 구성하여 비접촉으로 빔소소를 이송하는 것을 특징으로 한다.
즉, 빔소스(17)에 대하여 자기부상 스테이지를 적용하여 초정밀 위치제어를 하는 것을 특징으로 한다.
도 15는 본 발명에 따른 수평형 롤 노광 장치의 제12실시예를 나타내는 구성도이다. 상기 도 15의 설명에서 중복되는 부분은 생략하고, 그 차이점을 설명하면 다음과 같다.
도 12에서 빔소스(17)를 좌우로 이송하는데 있어서, 리니어 이동자(15), 리니어고정자(23), 영구자석(21b), 코일(22b)로 구성된 리니어 이송부를 적용하였으나, 도 15에서는 빔소스(17)를 좌우로 이송하는데 있어서, 영구자석(21b)과 코일(22b)만으로 자기부상 스테이지를 구성하여 비접촉으로 빔소소(17)를 이송하는 것을 특징으로 한다.
즉, 빔소스(17)에 대하여 자기부상 스테이지를 적용하여 초정밀 위치제어를 하는 것을 특징으로 한다.
상기 수평형 롤 노광 장치 및 수직형 롤 노광 장치에 사용되는 마그네틱 베어링에 적용될 수 있다.
이와 같은 작동상태에 의해 자기부상방식의 롤 노광 노광를 이용하여 초정밀(수십nm 이하) 선폭의 임의패턴을 가진 대면적(수백mm 이상) 롤 금형을 제작할 수 있으며, 이러한 금형을 나노 임프린팅 기술에 적용하여, 대면적이면서 고해상도인 LCD, PDP 및 OLED용 각종 기능성 필름을 제작할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야 에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 의하면, 자기부상방식의 롤 노광 스테이지를 이용하여 초정밀(수십nm 이하) 선폭의 임의패턴을 가진 대면적(수백mm 이상) 롤 금형을 제작할 수 있으며, 이러한 금형을 나노 임프린팅 기술에 적용하여, 대면적이면서 고해상도인 LCD, PDP 및 OLED용 각종 기능성 필름을 제작할 수 있다.

Claims (34)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성되되, 상기 롤지지체에는 상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위해 접촉식 또는 비접촉식 지지수단이 설치되는 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위한 접촉식 지지수단은 상기 롤지지체와 고정척 사이에 원주방향으로 설치된 미케니컬 베어링인 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  4. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성되되, 상기 롤지지체에는 상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위해 접촉식 또는 비접촉식 지지수단이 설치되는 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위한 비접촉식 지지수단은 회전롤 축방향의 수직으로 상기 고정척의 상하부에 일정갭을 두고 상기 롤지지체에 설치된 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서를 포함하고, 상기 레이디얼 센서는 고정척과 롤지지체의 간극을 측정하고, 상기 레이디얼 마그네틱 베어링은 상기 레이디얼 센서로부터 측정한 값을 이용하여 고정척을 자기력에 의해 지지하고 고정척과의 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  5. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성된 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 롤회전수단은 상기 고정척에 설치된 롤회전 모터이고, 상기 롤회전 모터는 상기 고정척의 소직경부 바깥표면에 부착된 영구자석과, 상기 영구자석의 바깥쪽에 일정갭을 두고 설치된 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 영구자석과 코일 사이의 갭에서 회전자계가 발생하고, 이 힘이 고정척에 전달되어 회전롤이 회전하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 고정척의 바깥표면을 따라 스케일이 부착되고, 상기 스케일의 상부에 일정한 간격으로 엔코더가 설치되며, 상기 엔코더가 스케일을 감지하여 상기 회전롤의 회전수 및 회전위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  7. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성된 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 리니어 이송부는 상기 롤지지체의 하부에 설치된 리니어 이동자와, 상기 리니어 이동자와 연결되어 상기 롤지지체를 축방향으로 이송시켜주는 볼스크류와, 상기 볼스크류의 일측단에 설치되어 볼스크류를 회전시켜주는 구동모터를 포함하고, 상기 볼스크류는 구동모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 상기 리니어 이동자를 이송하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 고정척과 동일한 수평선 상에 위치하도록 상기 롤지지체의 우측에 레이 저 간섭계가 설치되고, 상기 레이저 간섭계가 롤지지체의 우측에 있는 고정척 표면을 직접 측정하여 축방향의 절대위치를 측정하고, 상기 측정값을 이용하여 상기 리니어 이송부에 제어명령을 입력하여 상기 회전롤의 축방향 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  9. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성된 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 리니어 이송부는 상기 롤지지체의 하부에 설치된 리니어 이동자와, 상기 리니어 이동자의 안쪽 하면에 부착된 영구자석과, 상기 리니어 이동자의 하부에 설치된 리니어 고정자와, 상기 영구자석의 하부에 일정갭을 두고 상기 리니어 고정자의 상단에 부착된 코일과, 상기 리니어 고정자의 하부에 설치된 접촉식 가이드레일을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 코일과 영구자석 사이에 수평방향의 힘이 발생하여 리니어 이동자를 이송시키는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  10. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성되되, 상기 롤지지체에는 상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위해 접촉식 또는 비접촉식 지지수단이 설치되는 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위한 비접촉식 지지수단은 회전롤의 축방향으로 상기 고정척의 측면 바깥쪽에 일정갭을 두고 상기 롤지지체에 설치된 스러스트 마그네틱 베어링 및 스러스트 센서를 포함하고, 상기 스러스트 센서는 고정척과 롤지지체의 간극을 측정하고, 상기 스러스트 마그네틱 베어링은 상기 스러스트 센서로부터 측정한 값을 이용하여 고정척과의 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  11. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성된 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 고정척은 대직경부와 소직경부로 구성되고, 상기 롤회전수단은 상기 고정척의 소직경부의 외표면에 설치된 피구동측 영구자석과, 상기 피구동측 영구자석의 하부에 일정갭을 두고 설치된 구동측 영구자석과, 상기 구동측 영구자석에 회전축으로 연결되어 구동측 영구자석을 회전시키는 구동모터를 포함하고, 상기 구동모터가 회전하면 상기 회전축에 연결된 구동측 영구자석이 회전하고, 상기 구동측 및 피동측 영구자석 사이의 자기력에 의해 피구동측 영구자석이 회전하여 상기 회전롤이 회전하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  12. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성된 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 고정척은 대직경부와 소직경부로 구성되고, 상기 롤회전수단은 상기 고정척의 대직경부 바깥표면에 부착된 영구자석과, 상기 영구자석의 바깥쪽에 일정갭을 두고 설치된 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 영구자석과 코일 사이의 갭에서 고정척의 직경중심 방향의 자기력과 회전방향의 자기력이 동시에 발생하고, 이 힘이 고정척에 전달되어 회전롤이 부상을 하면서, 동시에 회전하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 대직경부 사이에 소직경부를 갖는 "H" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 대직경부와 소직경부를 갖는 "ㅏ" 단면으로 형성되며, 상기 스러스트 마그네틱 베어링이 상기 제1고정척의 좌측 대직경부를 사이에 일정갭을 두고 롤지지체에 마주보게 설치된 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  14. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "∃" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "ㅌ" 단면으로 형성되고, 상기 롤지지체의 양단부는 상기 제1 및 제2고정척에 대응되게 형성되며, 상기 고정척의 상하방향으로 상기 롤지지체에 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "∃" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "ㅌ" 단면으로 형성되고, 상기 롤지지체의 양단부는 상기 제1 및 제2고정척에 대응되게 형성되며, 상기 고정척의 수평방향으로 상기 롤지지체에 스러스트 마그네틱 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 대직경부에서 소직경부가 수평방향으로 길게 형성된 "ㅓ" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 대직경부에서 소직경부가 수평방향으로 길게 형성된 "ㅏ" 단면으로 형성되며, 상기 소직경부의 상하방향으로 일정갭을 두고 롤지지체에 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서가 설치되고, 상기 대직경부의 측면에 형성된 영구자석과, 상기 영구자석과 일정갭을 두고 롤지지체에 설치된 코일 사이에서 회전방향의 자기력이 발생되는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  17. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성된 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 리니어 이송부는 상기 롤지지체의 하단에 설치되고 "C" 단면을 갖는 리니어이동자와, 상기 리니어이동자의 하면에 설치된 영구자석과, 상기 리니어이동자의 하부에 일정갭을 두고 설치되고 "I" 단면을 갖는 비접촉식 리니어가이드레일과, 상기 리니어가이드레일 상단에 상기 영구자석과 일정갭을 두고 설치된 코어리스 코일과, 상기 리니어가이드레일의 상부에 리니어이동자의 하단방향으로 설치된 로워 마그네틱 베어링 및 로워센서을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 코일과 영구자석 사이에 자기력이 발생하여 상기 롤지지체를 자기부상 및 수평방향으로 이송시키며, 상기 로워센서가 리니어가이드레일과 리니어이동자의 수직방향 갭을 측정하여 상기 로워 마그네틱 베어링이 제어신호에 의해 리니어가이드레일과 리니어이동자의 수직방향 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 리니어 이송부는 상기 리니어 가이드레일의 양측면에 상기 리니어 이동자의 내벽면과 일정갭을 두고 설치된 사이드 마그네틱 베어링 및 사이드센서를 더 포함하고, 상기 사이드센서가 리니어가이드레일과 리니어이동자의 측면방향 갭을 측정하여 상기 사이드 마그네틱 베어링이 리니어가이드레일과 리니어이동자의 측면 방향 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  19. 삭제
  20. 회전롤이 수직방향으로 배치되는 되되, 상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척은 소직경부와 대직경부를 갖는 "ㅗ" 단면으로 형성되고, 상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척은 "ㅡ"단면으로 형성되고, 상기 롤지지체는 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "ㄷ" 단면으로 형성되며, 상기 롤지지체의 수용부에 제1고정척과 일정갭을 두고 다수의 스러스트 마그네틱 베어링 및 스러스트센서가 설치되어, 상기 스러스트센서가 제1고정척과 롤지지체의 갭을 측정하고, 상기 스러스트 마그네틱 베어링이 제어신호를 받아 상기 제1고정척과 롤지지체에의 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2고정척의 외표면에는 영구자석이 원주방향으로 설치되고, 상기 영구자석과 대응하여 일정갭을 두고 슬롯리스 코일이 설치되며, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 영구자석과 코일 사이의 갭에서 회전자계가 발생하고, 이 힘이 제2고정척에 전달되어 회전롤이 회전하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 제1고정척의 소직경부 바깥표면을 따라 스케일이 부착되고, 상기 스케일의 외측에 일정한 간격으로 엔코더가 설치되며, 상기 엔코더가 스케일을 감지하여 상기 회전롤의 회전수 및 회전위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 회전롤의 중앙부에 일정갭을 두고 레이디얼 마그네틱 베어링과 레이디얼 센서가 설치되되, 빔소스를 가운데 두고 상하부에 설치된 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  24. 청구항 20에 있어서,
    상기 회전롤의 일단부를 지지하는 제1고정척에는 하이드롤릭 실린더가 설치되어 롤지지체를 상하방향으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 회전롤의 타단부를 지지하는 제2고정척과 동일한 수직선 상에 위치하도록 상기 제2고정척의 하측에 레이저 간섭계가 설치되고, 상기 레이저 간섭계가 상기 제2고정척 표면을 직접 측정하여 축방향의 절대위치를 측정하고, 상기 측정값을 이용하여 상기 하이드롤릭 실린더에 제어명령을 입력하여 상기 회전롤의 축방향 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  26. 청구항 20에 있어서,
    상기 스러스트 마그네틱 베어링 및 스러스트 센서는 적어도 3개이상 상기 롤지지체의 수용부에 설치되어 3개 이상 수직방향의 자기력이 발생하고, 상기 자기력의 합성에 의해 회전롤의 자세를 제어하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  27. 수평방향으로 배치된 회전롤과;
    상기 회전롤을 사이에 두고 상기 회전롤의 양단부를 지지하는 제1 및 제2고정척과;
    상기 고정척 및 회전롤을 떠받쳐주는 롤지지체와;
    상기 회전롤에 수직방향으로 빔을 조사하는 빔소스와;
    상기 제1 및 제2고정척 중 어느 하나 또는 둘 다에 설치되어 상기 회전롤을 회전시켜주는 롤회전수단과;
    상기 롤지지체의 하단부를 지지하고, 상기 롤지지체에 의해 떠받쳐진 고정척 및 회전롤을 좌우로 직선이동시켜주는 리니어 이송부;
    를 포함하여 구성된 대면적 초정밀 롤 노광 장치에 있어서,
    상기 회전롤, 제1 및 제2고정척, 롤지지체, 빔소스, 롤회전수단 및 리니어 이송부는 진공챔버의 내부에 포함되는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 회전롤의 중앙부를 가운데 두고 일정갭으로 상기 진공챔버의 상하부에 설치된 레이디얼 마그네틱 베어링 및 레이디얼 센서를 포함하고, 상기 레이디얼 센서는 고정척과 레이디얼 마그네틱 베어링의 간극을 측정하고, 상기 레이디얼 마그네틱 베어링은 상기 레이디얼 센서로부터 측정한 값을 이용하여 회전롤의 중앙부를 자기력에 의해 지지하고 고정척과의 갭을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  29. 청구항 20에 있어서,
    상기 고정척 및 회전롤을 지지하기 위한 비접촉식 지지수단인 마그네틱 베어링은 돌출부 사이에 수용부를 갖는 "ㄷ" 단면으로 형성된 코어와, 상기 돌출부를 사이에 두고 돌출부의 양측면에 형성된 코일을 포함하고, 상기 코일에 전류를 인가하면 상기 코어와, 고정척 및 회전롤 사이에 수직방향으로 자기력이 발생되고, 상기 고정척 및 회전롤는 코어방향으로 부상되는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 코어의 내부에는 영구자석이 삽입설치된 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  31. 회전롤, 고정척, 레이디얼 마그네틱 베어링, 스러스트 마그네틱 베어링 을 포함하는 롤지지체가 진공챔버의 상단에 고정되어 있고, 빔소스를 리니어 이송부에 위치시켜서 이송될 수 있도록 하여, 상기 회전롤을 고정위치에서 비접촉으로 회전시키면서, 하단의 빔소스를 좌우로 이송시켜 회전롤에 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 리니어 이송부에 피에조모터를 적용하여, 빔소스를 좌우로 이송하되, 영구자석과 코일로 구성된 리니어 이송부에 의해 이송하면서, 동시에 상기 피에조모터를 이용하여 초정밀 위치제어를 하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  33. 청구항 31에 있어서,
    상기 빔소스를 좌우로 이송하되, 상기 리니어 이송부에 사이드 마그네틱 베어링 및 사이드 센서와 로우어 마그네틱 베어링 및 로우어 센서를 추가한 자기부상 스테이지를 구성하여 비접촉으로 빔소소를 초정밀 위치제어하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
  34. 청구항 31에 있어서,
    상기 빔소스를 좌우로 이송하되, 영구자석과 코일만으로 자기부상 스테이지를 구성하여 비접촉으로 빔소소를 초정밀 위치제어 하는 것을 특징으로 하는 대면적 초정밀 롤 노광 장치.
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