KR101350760B1

KR101350760B1 - Manufacturing-process equipment

Info

Publication number: KR101350760B1
Application number: KR1020110064248A
Authority: KR
Inventors: 웬-여 지웨; 징-충 쉔; 치아-훙 우
Original assignee: 내셔널 포모사 유니버시티
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2014-01-13
Also published as: KR20130003153A

Abstract

제조 공정 장비는 플랫폼 어셈블리, 측정 피드백 어셈블리, 및 레이저 작업 어셈블리를 구비한다. 플랫폼 어셈블리는 베이스 및 하이브리드 이동 플랫폼을 구비한다. 베이스는 설치 프레임을 구비한다. 하이브리드 이동 플랫폼은 베이스 상에 설치되며, 롱 스트로크 이동 스테이지와 피에조 구동식 마이크로 스테이지를 구비한다. 롱 스트로크 이동 스테이지는 벤치마크 세트와 구동 장치를 구비한다. 측정 피드백 어셈블리는 플랫폼 어셈블리 상에 고정적으로 설치되며, 레이저 간섭계, 반사 장치, 및 신호 수신 장치를 구비한다. 레이저 작업 어셈블리는 플랫폼 어셈블리 상에 설치되며, 측정 피드백 어셈블리에 전기적으로 연결되고, 레이저 다이렉트 라이팅 헤드, 제어 인터페이스 장치, 및 포지셔닝 인터페이스 장치를 구비한다. The manufacturing process equipment includes a platform assembly, a measurement feedback assembly, and a laser work assembly. The platform assembly has a base and a hybrid moving platform. The base has a mounting frame. The hybrid moving platform is installed on the base and has a long stroke moving stage and a piezo driven micro stage. The long stroke moving stage has a benchmark set and a drive device. The measurement feedback assembly is fixedly mounted on the platform assembly and includes a laser interferometer, a reflecting device, and a signal receiving device. The laser working assembly is installed on the platform assembly, is electrically connected to the measurement feedback assembly, and includes a laser direct writing head, a control interface device, and a positioning interface device.

Description

Manufacturing process equipment {MANUFACTURING-PROCESS EQUIPMENT}

본 발명은 워크피스(workpiece)를 위한 제조 공정 장비에 관한 것으로서, 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 워크피스에 대하여 나노미터 구조 패턴(nanometer structure pattern)을 정확하고 신속하게 형성하는 데에 사용될 수 있는 제조 공정 장비에 관한 것이다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to manufacturing process equipment for a workpiece, and more particularly, the present invention can be used to accurately and quickly form a nanometer structure pattern for a workpiece. It relates to a manufacturing process equipment.

일반적으로, 워크피스에 나노미터 구조 패턴 또는 나노미터 홀(nanometer hole)을 형성하기 위해 사용되는 종래의 리소그래피(lithography) 기술에는, 포토리소그래피 공정, 전자빔 리소그래피 기술, 레이저 간섭 리소그래피 기술, 및 레이저 노광 리소그래피 기술 등이 있다. Generally, conventional lithography techniques used to form nanometer structural patterns or nanometer holes in a workpiece include photolithography processes, electron beam lithography techniques, laser interference lithography techniques, and laser exposure lithography. Technology.

그러나, 상기 언급한 종래의 리소그래피 기술은 작업 속도가 느리고, 종래의 리소그래피 기술에 사용되는 장비는 고가이다. 또한, 플랫폼(platform)의 설계, 플랫폼의 위치의 정밀도, 광학 포지셔닝 시스템, 및 온도 제어 장치는 종래의 리소그래피 기술의 작업 정확도에 영향을 미칠 수 있다. However, the above-mentioned conventional lithography technique is slow in operation, and the equipment used in the conventional lithography technique is expensive. In addition, the design of the platform, the precision of the position of the platform, the optical positioning system, and the temperature control device can affect the working accuracy of conventional lithography techniques.

게다가, 종래의 레이저 노광 리소그래피(laser exposure lithography) 기술의 로케이션 플랫폼(location platform)은 워크피스를 운반하는 데에 사용되며, 롱 스트로크 이동 스테이지(long-stroke moving stage)와 다축의 단거리 이동 플랫폼(multi-axle short-travel moving platform)을 포함한다. 종래의 로케이션 플랫폼의 롱 스트로크 이동 스테이지는, 볼 스크류(ball screw)를 가진 서보모터, 선형 모터 또는 보이스 코일 모터를 구동 소스로서 사용하고, 롱 스트로크 이동 스테이지의 위치를 검출하기 위해 광학 눈금자(optics ruler)와 광학 판독 헤드를 사용한다. 광학 눈금자의 길이가 1미터보다 길면, 작업 오류가 증가할 것이며, 이것은 검출 결과에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 종래의 롱 스트로크 이동 스테이지의 정밀도는 나노미터 수준에는 도달하지 못한다. 종래의 다축 단거리 이동 플랫폼은 일반적으로 압전 재료로 이루어진 가요성(flexible) 구조를 갖는다. 이러한 종래의 다축 단거리 이동 플랫폼의 이동은 대략 백 마이크로미터이며, 이에 의하면 워크피스에 더 큰 범위의 나노미터 구조 패턴이나 나노미터 홀을 형성할 수 없다. In addition, a location platform of conventional laser exposure lithography technology is used to transport the workpiece, a long-stroke moving stage and a multi-axis short-range moving platform. -axle short-travel moving platform). The long stroke moving stage of a conventional location platform uses a servo motor with a ball screw, a linear motor or a voice coil motor as a drive source, and uses an optical ruler to detect the position of the long stroke moving stage. ) And an optical read head. If the length of the optical ruler is longer than 1 meter, the operation error will increase, which may affect the detection result. Thus, the precision of conventional long stroke moving stages does not reach the nanometer level. Conventional multi-axis short-range moving platforms generally have a flexible structure made of piezoelectric material. The movement of this conventional multi-axis short-range moving platform is approximately one hundred micrometers, which makes it impossible to form a larger range of nanometer structural patterns or nanometer holes in the workpiece.

이러한 단점을 극복하기 위해, 본 발명은 상기 언급한 문제점을 경감 또는 제거할 수 있는 제조 공정 장비를 제공한다. In order to overcome this disadvantage, the present invention provides a manufacturing process equipment which can alleviate or eliminate the above mentioned problems.

본 발명의 주요 목적은 제조 공정 장비를 제공하는 것으로서, 더 구체적으로는 워크피스에 대하여 나노미터 구조 패턴을 정확하고 신속하게 형성하는 데에 사용될 수 있는 제조 공정 장비를 제공하는 것이다. It is a primary object of the present invention to provide manufacturing process equipment, and more particularly, to provide manufacturing process equipment that can be used to accurately and quickly form nanometer structural patterns for a workpiece.

본 발명에 따른 제조 공정 장비는, 플랫폼 어셈블리, 측정 피드백 어셈블리, 및 레이저 작업 어셈블리를 포함한다. 플랫폼 어셈블리(platform assembly)는 베이스 및 하이브리드 이동 플랫폼을 포함한다. 하이브리드 이동 플랫폼(hybrid-moving platform)은 베이스 위에 설치되며, 롱 스트로크 이동 스테이지와 피에조 구동식 마이크로 스테이지를 구비한다. 롱 스트로크 이동 스테이지(long-stroke moving stage)는 벤치마크 세트 및 구동 장치를 갖는다. 피에조 구동식 마이크로 스테이지(piezo-driven micro-stage)는 롱 스트로크 이동 스테이지에 연결되고, 작업 플랫폼(working platform)을 구비한다. 측정 피드백 어셈블리(measurement feedback assembly)는 플랫폼 어셈블리 상에 고정적으로 설치되고, 레이저 간섭계(laser interferometer), 반사 장치(reflecting device), 및 신호 수신 장치를 포함한다. 레이저 작업 어셈블리(laser-working assembly)는 플랫폼 어셈블리 상에 설치되고, 측정 피드백 어셈블리에 전기적으로 연결되며, 다이렉트 라이팅 헤드(direct-writing head), 제어 인터페이스 장치(controlling interface device), 및 포지셔닝 인터페이스 장치(positioning interface device)를 구비한다. Manufacturing process equipment according to the present invention includes a platform assembly, a measurement feedback assembly, and a laser working assembly. The platform assembly includes a base and a hybrid mobile platform. The hybrid-moving platform is mounted on the base and has a long stroke moving stage and a piezo driven micro stage. The long-stroke moving stage has a benchmark set and drive. A piezo-driven micro-stage is connected to the long stroke moving stage and has a working platform. The measurement feedback assembly is fixedly installed on the platform assembly and includes a laser interferometer, a reflecting device, and a signal receiving device. The laser-working assembly is installed on the platform assembly, electrically connected to the measurement feedback assembly, and includes a direct-writing head, a control interface device, and a positioning interface device. positioning interface device).

본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징에 대해서는, 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다. Other objects, advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 제조 공정 장비의 사시도이다.
도 2는 도 1의 제조 공정 장비의 측면도이다.
도 3은 도 1의 제조 공정 장비의 플랫폼 어셈블리의 하이브리드 이동 플랫폼의 확대 사시도이다.
도 4는 도 1의 제조 공정 장비에서, 작업 플랫폼이 없는, 플랫폼 어셈블리의 하이브리드 이동 플랫폼을 확대한 사시도이다.
도 5는 도 1의 제조 공정 장비의 측정 피드백 어셈블리의 확대 사시도이다.
도 6은 도 1의 제조 공정 장비의 레이저 작업 어셈블리의 레이저 다이렉트 라이팅 헤드를 확대한 사시도이다. 1 is a perspective view of a manufacturing process equipment according to the present invention.
2 is a side view of the manufacturing process equipment of FIG. 1.
3 is an enlarged perspective view of a hybrid moving platform of the platform assembly of the manufacturing process equipment of FIG. 1.
4 is an enlarged perspective view of a hybrid moving platform of the platform assembly without a working platform in the manufacturing process equipment of FIG. 1.
5 is an enlarged perspective view of a measurement feedback assembly of the manufacturing process equipment of FIG. 1.
6 is an enlarged perspective view of a laser direct writing head of the laser working assembly of the manufacturing process equipment of FIG. 1.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 제조 공정 장비는 플랫폼 어셈블리(10), 측정 피드백 어셈블리(20), 및 레이저 작업 어셈블리(30)를 포함한다. 1-4, the manufacturing process equipment according to the present invention includes a platform assembly 10, a measurement feedback assembly 20, and a laser working assembly 30.

플랫폼 어셈블리(platform assembly)(10)는 베이스(11) 및 하이브리드 이동 플랫폼을 구비한다. 베이스(base)(11)는 상부와 설치 프레임(mounting frame)(111)을 구비한다. 설치 프레임(111)은 거꾸로 된 U자형의 형태가 될 수 있으며, 베이스(11)의 상부에서 중간 부분에 설치되고, 상부와 바닥부를 포함한다. The platform assembly 10 has a base 11 and a hybrid moving platform. The base 11 has an upper portion and a mounting frame 111. The installation frame 111 may be in the form of an inverted U-shape, is installed in the middle portion at the top of the base 11, and includes a top and a bottom portion.

하이브리드 이동 플랫폼(hybrid-moving platform)은 설치 프레임(111)의 아래에서 베이스(11)의 상부에 설치되며, 롱 스트로크 이동 스테이지(12)와 피에조 구동식 마이크로 스테이지(13)를 구비한다. The hybrid-moving platform is installed above the base 11 under the installation frame 111 and has a long stroke moving stage 12 and a piezo-driven micro stage 13.

롱 스트로크 이동 스테이지(long-stroke moving stage)(12)는 설치 프레임(111) 아래에서 베이스(11)의 상부에 설치되며, 벤치마크 세트(benchmark set)(14)와 구동 장치(driving device)(15)를 구비한다. 벤치마크 세트(14)는 H자형이며, 베이스(11)의 상부에 고정적으로 설치되고, 화강암(granite)으로 이루어질 수 있다. 화강암의 열 팽창 계수는 낮으며, 연마 정밀도(grinding precision)는 미터당 2 마이크로미터가 될 수 있다. 구동 장치(15)는 벤치마크 세트(14) 상에 설치되고, 다수의 선형 모터(linear motor)(151)를 구비한다. 각각의 선형 모터(151)는 벤치마크 세트(14) 상에 설치되며, 상면, 하면, 다수의 스테이터(152), 액티브 셀(active cell)(153), 및 연결 보드(connecting board)(154)를 구비한다. 스테이터(stator)(152)는 자기 리딩 레일(magnetic leading rail)을 형성하기 위해 선형 모터(151)의 측면 상에 일정 간격을 두고 고정적으로 설치된다. 자기 리딩 레일의 선형 정밀도(linear precision)는 200 밀리미터당 0.4 마이크로미터가 될 수 있다. 액티브 셀(153)은 선형 모터(151)의 측면 상에 설치된 스테이터(152) 사이에 위치한 선형 모터(151)의 자기 리딩 에지에 이동 가능하게 설치되며, 선형 모터(151)의 외측으로 연장된 외측 단부(outer end)를 구비한다. 연결 보드(154)는 액티브 셀(153)의 외측 단부에 연결되고, 액티브 셀(153)의 반대쪽에 연결 면(connecting side)을 포함한다. The long-stroke moving stage 12 is installed above the base 11 under the installation frame 111, and includes a benchmark set 14 and a driving device ( 15). Benchmark set 14 is H-shaped, fixedly installed on top of base 11, and may be made of granite. The coefficient of thermal expansion of granite is low, and the grinding precision can be 2 micrometers per meter. The drive device 15 is installed on the benchmark set 14 and has a plurality of linear motors 151. Each linear motor 151 is installed on a benchmark set 14 and has a top, bottom, multiple stators 152, an active cell 153, and a connecting board 154. It is provided. The stator 152 is fixedly installed at regular intervals on the side of the linear motor 151 to form a magnetic leading rail. The linear precision of the magnetic reading rail can be 0.4 micrometers per 200 millimeters. The active cell 153 is movably installed on the magnetic leading edge of the linear motor 151 located between the stators 152 installed on the side of the linear motor 151 and extends outward of the linear motor 151. It has an outer end. The connection board 154 is connected to an outer end of the active cell 153 and includes a connecting side opposite the active cell 153.

피에조 구동식 마이크로 스테이지(piezo-driven micro-stage)(13)는 롱 스트로크 이동 스테이지(12)에 연결되고, 로딩 프레임(loading frame)(16), 마이크로 조절가능 장치(micro-adjustable device)(17), 다수의 크로싱 롤러 베어링 장치(crossing-roller bearing device)(18), 및 작업 플랫폼(working platform)(19)을 구비한다. A piezo-driven micro-stage 13 is connected to the long stroke moving stage 12 and includes a loading frame 16, a micro-adjustable device 17 ), A plurality of crossing-roller bearing devices 18, and a working platform 19.

로딩 프레임(16)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 구동 장치(15)의 연결 보드(154)에 연결되고, 베이스(11)에 대하여 롱 스트로크 이동 스테이지(12)에 의해 X 방향 또는 Y 방향을 따라 이동할 수 있게 되어 있으며, 상부를 포함한다. 마이크로 조절가능 장치(17)는 로딩 프레임(16)의 상부 상에 설치되며, 가요성 시트(flexible seat)(171)와 다수의 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)(172)를 구비한다. 가요성 시트(171)는 로딩 프레임(16)의 상부 상에 설치되며, 바깥 면(periphery)을 갖는다. 압전 액추에이터(172)는 로딩 프레임(16)의 상부에 고정적으로 설치되고, 가요성 시트(171)의 바깥 면에 맞닿는다. 도 4를 참조하면, 가요성 시트(171)의 위치가 조절될 수 있거나, 가요성 시트(171)가 압전 액추에이터(172)의 가압력(pushing force)에 의해 약간 변형될 수 있다. The loading frame 16 is connected to the connecting board 154 of the drive device 15 as shown in FIGS. 3 and 4, and is X or Y direction by the long stroke moving stage 12 with respect to the base 11. It can be moved along and includes an upper portion. The micro adjustable device 17 is installed on top of the loading frame 16 and has a flexible seat 171 and a plurality of piezoelectric actuators 172. The flexible sheet 171 is installed on top of the loading frame 16 and has a periphery. The piezoelectric actuator 172 is fixedly installed on the upper portion of the loading frame 16 and abuts on the outer surface of the flexible sheet 171. Referring to FIG. 4, the position of the flexible sheet 171 may be adjusted, or the flexible sheet 171 may be slightly deformed by the pushing force of the piezoelectric actuator 172.

크로싱 롤러 베어링 장치(18)는 마이크로 조절가능 장치(17)의 옆에서 로딩 프레임(16)의 상부에 고정적으로 설치되며, 각각의 크로싱 롤러 베어링 장치(18)는 X 방향 및 Y 방향을 따라 이동할 수 있으며, 상부 단부(top end)를 구비한다. 작업 플랫폼(19)은 가요성 시트(171) 상에 그리고 로딩 프레임(16) 위의 크로싱 롤러 베어링 장치(18)의 상부 단부에 고정적으로 설치되며, 상부 면을 갖는다. The crossing roller bearing device 18 is fixedly installed on top of the loading frame 16 beside the microadjustable device 17, and each crossing roller bearing device 18 can move along the X direction and the Y direction. It has a top end. The working platform 19 is fixedly installed at the upper end of the crossing roller bearing device 18 on the flexible seat 171 and above the loading frame 16 and has an upper surface.

도 1과 도 5를 참조하면, 측정 피드백 어셈블리(20)는 플랫폼 어셈블리(10) 상에 고정적으로 설치되며, 레이저 간섭계(21), 반사 장치(22), 및 신호 수신 장치(23)를 구비한다. 1 and 5, the measurement feedback assembly 20 is fixedly mounted on the platform assembly 10 and includes a laser interferometer 21, a reflector 22, and a signal receiver 23. .

레이저 간섭계(21)는 베이스(11)의 상부 상에 고정적으로 설치되며, 레이저 빔(211), 제1 빔 스플리터(212), 제2 빔 스플리터(213), 90도 반사 미러(214), 제1 간섭 미러(215), 제2 간섭 미러(216), 및 제3 간섭 미러(217)를 구비한다. 레이저 빔(211)은 레이저 간섭계(21)로부터 방사된다. 빔 스플리터(212, 213)는 베이스(11)의 상부 상에 간격을 두고 고정적으로 설치되며, 레이저 빔(211)의 방사 경로 상에 설치된다. 바람직하게는, 제1 빔 스플리터(212)는 33%-67%의 스펙트럼 비(spectral-ratio)를 갖는 빔 스플리터이고, 제2 빔 스플리터(213)는 50%-50%의 스펙트럼 비를 갖는 빔 스플리터이다. The laser interferometer 21 is fixedly installed on the upper part of the base 11, and the laser beam 211, the first beam splitter 212, the second beam splitter 213, the 90 degree reflective mirror 214, A first interference mirror 215, a second interference mirror 216, and a third interference mirror 217. The laser beam 211 is emitted from the laser interferometer 21. The beam splitters 212 and 213 are fixedly installed at intervals on the top of the base 11 and are installed on the radiation path of the laser beam 211. Preferably, the first beam splitter 212 is a beam splitter having a spectral-ratio of 33% -67% and the second beam splitter 213 is a beam having a spectral ratio of 50% -50%. It's a splitter.

90도 반사 미러(90-degree reflecting mirror)(214)는 베이스(11)의 상부 상에 고정적으로 설치되며, 빔 스플리터(212, 213)와 정렬(align)되어 레이저 빔(211)의 방사 방향을 직각으로 변경하는 데에 사용된다. 간섭 미러(interference mirror)(215, 216, 217)는 베이스(11)의 상부 상에 설치되며, 빔 스플리터(212, 213)에 의해 분리되고 90도 반사 미러(214)에 의해 반사된 레이저 빔(211)을 수신하는 데에 사용된다. 바람직하게는, 제1 간섭 미러(215)는 제1 빔 스플리터(212)에 의해 분리된 레이저 빔(211)을 수신하는 데에 사용되고, 제2 간섭 미러(216)는 제2 빔 스플리터(213)에 의해 분리된 레이저 빔(211)을 수신하는 데에 사용되며, 제3 간섭 미러(217)는 90도 반사 미러(214)에 의해 반사된 레이저 빔(211)을 수신하는 데에 사용된다. A 90-degree reflecting mirror 214 is fixedly mounted on top of the base 11 and aligned with the beam splitters 212 and 213 to direct the radiation direction of the laser beam 211. Used to change at right angles. Interference mirrors 215, 216, 217 are installed on top of the base 11 and are separated by beam splitters 212, 213 and reflected by a 90 degree reflective mirror 214. 211). Preferably, the first interference mirror 215 is used to receive the laser beam 211 separated by the first beam splitter 212, and the second interference mirror 216 is the second beam splitter 213. A third interference mirror 217 is used to receive the laser beam 211 reflected by the 90 degree reflective mirror 214.

반사 장치(22)는 작업 플랫폼(19) 상에 설치되며, 제1 반사 미러(221)와 제2 반사 미러(222)를 구비한다. 반사 미러(221, 222)는 작업 플랫폼(19)의 상부 면상에서 직각이 되도록 고정적으로 설치되며, 간섭 미러(215, 216, 217)를 통과하는 레이저 빔(211)을 반사하는 데에 사용된다. 바람직하게는, 제1 반사 미러(221)는 제1 간섭 미러(215) 및 제2 간섭 미러(216)를 통과하는 레이저 빔(211)을 반사하는 데에 사용되며, 제2 반사 미러(222)는 제3 간섭 미러(217)를 통과하는 레이저 빔(211)을 반사하는 데에 사용된다. The reflecting device 22 is installed on the working platform 19 and includes a first reflecting mirror 221 and a second reflecting mirror 222. Reflective mirrors 221, 222 are fixedly installed at right angles on the upper surface of the working platform 19 and are used to reflect the laser beam 211 passing through the interference mirrors 215, 216, 217. Preferably, the first reflection mirror 221 is used to reflect the laser beam 211 passing through the first interference mirror 215 and the second interference mirror 216, and the second reflection mirror 222 Is used to reflect the laser beam 211 passing through the third interference mirror 217.

신호 수신 장치(23)는 베이스(11)의 상부 상에 고정적으로 설치되고, 제1 수신기(231), 제2 수신기(232), 및 제3 수신기(233)를 구비한다. 이들 수신기(231, 232, 233)는 반사 장치(22)의 반사 미러(221, 222)에 의해 반사되는 레이저 빔(2111)을 수신하는 데에 사용된다. 바람직하게는, 제1 수신기(231)는 작업 플랫폼(19)의 X축 이동을 검출하기 위해 제1 간섭 미러(215)로부터 제1 반사 미러(221)에 의해 반사된 레이저 빔(211)을 수신하는 데에 사용된다. 제2 수신기(232)는 작업 플랫폼(19)의 X축 이동을 검출하기 위해 제2 간섭 미러(216)로부터 제1 반사 미러(221)에 의해 반사된 레이저 빔(211)을 수신하는 데에 사용된다. 제3 수신기(233)는 작업 플랫폼(19)의 Y축 이동을 검출하기 위하여 제3 간섭 미러(217)로부터 제2 반사 미러(222)에 의해 반사된 레이저 빔(211)을 수신하는 데에 사용된다. 또한, 제1 수신기(231)와 제2 수신기(232)에 의해 검출된 X축 이동은 작업 플랫폼(19)의 회전 각도(Θz)의 오차를 계산하는 데에 사용될 수 있다. The signal receiving device 23 is fixedly installed on the top of the base 11, and includes a first receiver 231, a second receiver 232, and a third receiver 233. These receivers 231, 232, 233 are used to receive the laser beam 2111 reflected by the reflecting mirrors 221, 222 of the reflecting device 22. Preferably, the first receiver 231 receives the laser beam 211 reflected by the first reflection mirror 221 from the first interference mirror 215 to detect the X-axis movement of the working platform 19. Used to. The second receiver 232 is used to receive the laser beam 211 reflected by the first reflection mirror 221 from the second interference mirror 216 to detect the X-axis movement of the working platform 19. do. The third receiver 233 is used to receive the laser beam 211 reflected by the second reflection mirror 222 from the third interference mirror 217 to detect the Y axis movement of the working platform 19. do. In addition, the X-axis movement detected by the first receiver 231 and the second receiver 232 can be used to calculate the error of the rotation angle Θz of the working platform 19.

도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 레이저 작업 어셈블리(30)는 플랫폼 어셈블리(10) 상에 설치되고, 측정 피드백 어셈블리(20)에 전기적으로 연결되며, 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31), 제어 인터페이스 장치(32), 및 포지셔닝 인터페이스 장치(33)를 구비한다. 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)는 작업 플랫폼(19)의 위에서 베이스(11)의 설치 프레임(111) 상에 고정적으로 설치된다. 워크피스는 작업 플랫폼(19) 상에 설치됨으로써, 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)에 의해 워크피스에 나노미터 구조 패턴을 형성할 수 있다. 제어 인터페이스 장치(32)는 설치 프레임(11)의 바닥에 고정적으로 설치되며, 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)에 전기적으로 연결되어, 작업 파워를 제어하고, 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)의 자동 초점(auto-focusing) 제어를 위한 소프트웨어를 구비한다. 포지셔닝 인터페이스 장치(33)는 제어 인터페이스 장치(32) 위의 설치 프레임(111)의 상부에 설치되며, 측정 피드백 어셈블리(20) 및 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)에 전기적으로 연결되고, 측정 피드백 어셈블리(20)에 의해 검출되는 플랫폼 어셈블리(10)의 이동 신호를 수신하는 데에 사용된다. 바람직하게는, 포지셔닝 인터페이스 장치(33)는 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)의 바람직한 위치와 측정 피드백 어셈블리(20)에 의해 검출된 이동 신호를 비교하기 위해 디지털 집적 회로 칩을 구비한다. 1, 2 and 6, the laser working assembly 30 is installed on the platform assembly 10, electrically connected to the measurement feedback assembly 20, the laser direct writing head 31, control An interface device 32 and a positioning interface device 33. The laser direct writing head 31 is fixedly mounted on the mounting frame 111 of the base 11 above the working platform 19. The workpiece can be installed on the work platform 19 to form nanometer structural patterns on the workpiece by the laser direct writing head 31. The control interface device 32 is fixedly installed on the bottom of the installation frame 11 and is electrically connected to the laser direct lighting head 31 to control the work power and to auto-focus the laser direct lighting head 31. software for auto-focusing control. The positioning interface device 33 is installed on top of the mounting frame 111 above the control interface device 32, is electrically connected to the measurement feedback assembly 20 and the laser direct writing head 31, and the measurement feedback assembly ( It is used to receive the movement signal of the platform assembly 10 detected by 20). Preferably, the positioning interface device 33 comprises a digital integrated circuit chip for comparing the desired position of the laser direct writing head 31 with the movement signal detected by the measurement feedback assembly 20.

본 발명에 의한 제조 공정 장비가 워크피스에 나노미터 구조 패턴이나 나노미터 홀을 형성하는 데에 사용되는 경우, 워크피스는 작업 플랫폼(19)의 상부 면상에 위치된다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 플랫폼 어셈블리(10)의 하이브리드 이동 플랫폼은 두 단계에 의해 이동하는데, 제1 단계는 롱 스트로크 이동 스테이지(12)를 구동 장치(15)의 선형 모터(151)에 의해 긴 거리를 이동시키는 것이다. 본 발명에서, 롱 스트로크 이동 스테이지(12)의 이동 범위는 200 밀리미터×200 밀리미터(X, Y)이다. 또한, 선형 모터(151)의 자기 리딩 레일은 액티브 셀(153)과 스테이터(152) 사이의 자기력에 의해 스테이터(152)와 액티브 셀(153) 사이의 마찰 저항력을 감소시킬 수 있으며, 이에 의해 롱 스트로크 이동 스테이지(12)의 이동 속도와 민감도(sensitivity)를 향상시킬 수 있으며, 롱 스트로크 이동 스테이지(12)의 사용 수명을 증가시킬 수 있다. When the fabrication process equipment according to the invention is used to form nanometer structural patterns or nanometer holes in a workpiece, the workpiece is located on the upper surface of the work platform 19. 3 and 4, the hybrid movement platform of the platform assembly 10 moves in two stages, the first stage of which moves the long stroke movement stage 12 to the linear motor 151 of the drive device 15. By moving a long distance. In the present invention, the moving range of the long stroke moving stage 12 is 200 millimeters x 200 millimeters (X, Y). In addition, the magnetic reading rail of the linear motor 151 may reduce the frictional resistance between the stator 152 and the active cell 153 by the magnetic force between the active cell 153 and the stator 152, thereby long The movement speed and sensitivity of the stroke movement stage 12 can be improved, and the service life of the long stroke movement stage 12 can be increased.

제1 단계 이후에, 하이브리드 이동 플랫폼의 제2 단계에서는 가요성 시트(171)를 밀거나 당겨서 X축 방향을 따라 이동하도록 또는 압전 액추에이터(172)에 의해 Z축 방향을 중심으로 회전하도록 된다. 또한, 크로싱 롤러 베어링 장치(18)는 Z축 방향을 중심으로 상방 또는 하방으로 회전하고, 가요성 시트(171)와 함께 X 방향 및 Y 방향을 따라 이동하도록 구동될 수 있다. 이어서, 피에조 구동식 마이크로 스테이지(13)의 마이크로 조정가능 장치(17)와 다수의 크로싱 롤러 베어링 장치(18)는 작업 플랫폼(19)이 X축을 따라 최소 거리로 정확하게 이동하고 z축을 따라 최소 각도로 정확하게 회전하도록 한다. 피에조 구동식 마이크로 스테이지(13)의 마이크로 조정가능 장치(17)와 다수의 크로싱 롤러 베어링 장치(18)에 의해 플랫폼 어셈블리(10)의 작업 플랫폼(19)의 위치를 조정한 후에, 도 5를 참조하면, 레이저 빔(211)은 레이저 간섭계(21)로부터 방사된다. 레이저 빔(211)이 제1 빔 스플리터(212)로 방사되면, 레이저 빔(211)의 세기는 33%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔(L1)과 67%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔으로 분할된다. 33%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔(L1)은 제1 간섭 미러(215)와 제1 반사 미러(221)로 직접 방사되고, 제1 반사 미러(221)에 의해 제1 간섭 미러(215)로 다시 반사된 후에, 제1 수신기(231)에 의해 수신되어, 작업 플랫폼(19)의 X축 이동을 얻게 된다. 67%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔은 제2 빔 스플리터(213)로 방사되고, 67%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔의 세기는 50%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔(L2)과 50%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔(L3)으로 분할된다. 50%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔(L2)은 90도 반사 미러(214)와 제3 간섭 미러(217)로 방사되고 이들에 의해 반사된 후, 제2 반사 미러(222)에 의해 제3 간섭 미러(217)로 다시 반사되며, 제3 수신기(233)에 의해 수신되어, 작업 플랫폼(19)의 Y축 이동을 얻을 수 있다. 50%의 스펙트럼 비를 가진 레이저 빔(L3)은 제2 간섭 미러(216)와 제1 반사 미러(221)로 방사되고, 제1 반사 미러(221)에 의해 제2 간섭 미러(216)로 다시 반사된 후, 제2 수신기(232)에 의해 수신되어, 작업 플랫폼(19)의 X축 이동을 얻을 수 있다. 제1 수신기(231)와 제2 수신기(232)에 의해 수신되는, 작업 플랫폼(19)의 X축 이동은 작업 플랫폼(19)의 회전 각도(Θz)의 오차를 계산하는 데에 사용될 수 있다. 레이저 간섭계(21)의 레이저 빔(211)은 긴 거리를 바람직한 빔으로 유지할 수 있으며, 분산되지 않을 것이며, 높은 휘도, 안정성 및 정확성을 가진 파장을 제공할 수 있다. 간섭 현상은 레이저 간섭계(21)에 의해 용이하게 관찰될 수 있다. 따라서, 측정 피드백 어셈블리(20)는 X축 이동, Y축 이동, 및 작업 플랫폼(19)의 회전 각도(Θz)의 오차를 정확하게 검출할 수 있다. After the first step, in the second step of the hybrid moving platform, the flexible sheet 171 is pushed or pulled to move along the X-axis direction or rotated about the Z-axis direction by the piezoelectric actuator 172. In addition, the crossing roller bearing device 18 can be driven to rotate upward or downward about the Z-axis direction and move along the X direction and the Y direction together with the flexible sheet 171. Subsequently, the micro-adjustable device 17 and the plurality of crossing roller bearing devices 18 of the piezo-driven micro stage 13 move the working platform 19 precisely at a minimum distance along the X axis and at a minimum angle along the z axis. Make sure to rotate correctly. After adjusting the position of the working platform 19 of the platform assembly 10 by the micro adjustable device 17 of the piezo-driven micro stage 13 and the plurality of crossing roller bearing devices 18, see FIG. 5. The laser beam 211 is emitted from the laser interferometer 21. When the laser beam 211 is emitted to the first beam splitter 212, the intensity of the laser beam 211 is divided into a laser beam L1 having a spectral ratio of 33% and a laser beam having a spectral ratio of 67%. . A laser beam L1 having a spectral ratio of 33% is radiated directly to the first interference mirror 215 and the first reflection mirror 221, and to the first interference mirror 215 by the first reflection mirror 221. After being reflected again, it is received by the first receiver 231 to obtain the X-axis movement of the working platform 19. A laser beam having a spectral ratio of 67% is emitted to the second beam splitter 213, and the intensity of the laser beam having a spectral ratio of 67% is the laser beam L2 having a spectral ratio of 50% and a spectrum of 50%. The laser beam L3 is divided into ratios. The laser beam L2 having a spectral ratio of 50% is emitted to and reflected by the 90 degree reflective mirror 214 and the third interference mirror 217, and then the third interference by the second reflective mirror 222. Reflected back to the mirror 217 and received by the third receiver 233, it is possible to obtain the Y axis movement of the working platform 19. The laser beam L3 having a spectral ratio of 50% is radiated to the second interference mirror 216 and the first reflection mirror 221, and back to the second interference mirror 216 by the first reflection mirror 221. After being reflected, it can be received by the second receiver 232 to obtain the X-axis movement of the working platform 19. The X-axis movement of the work platform 19, received by the first receiver 231 and the second receiver 232, can be used to calculate the error of the rotation angle Θ z of the work platform 19. The laser beam 211 of the laser interferometer 21 can maintain a long distance as the desired beam, will not be scattered, and can provide wavelengths with high brightness, stability and accuracy. The interference phenomenon can be easily observed by the laser interferometer 21. Therefore, the measurement feedback assembly 20 can accurately detect the X-axis movement, the Y-axis movement, and the error of the rotation angle Θz of the working platform 19.

작업 플랫폼(19)의 위치가 측정 피드백 어셈블리(20)에 의해 확정되면, 포지셔닝 인터페이스 장치(33)의 디지털 집적 회로 칩은 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)의 소망하는 위치와, 측정 피드백 어셈블리(20)에 의해 검출된 작업 플랫폼(19)의 실제 위치를 비교하는 데에 사용될 수 있다. 이어서, 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)는 워크피스에 넓은 범위의 나노미터 구조 패턴 또는 나노미터 홀을 신속하고 정확하게 형성할 수 있다. Once the position of the working platform 19 is determined by the measurement feedback assembly 20, the digital integrated circuit chip of the positioning interface device 33 is connected to the desired position of the laser direct writing head 31 and the measurement feedback assembly 20. It can be used to compare the actual position of the working platform 19 detected by. The laser direct writing head 31 can then quickly and accurately form a wide range of nanometer structural patterns or nanometer holes in the workpiece.

본 발명에 의한 제조 공정 장비는 작업 플랫폼(19)에 대한 롱 스트로크 및 나노미터 거리 효과를 달성하기 위해 플랫폼 어셈블리(10)의 2 단계 동작을 사용한다. 제1 단계에서는, H자형 롱 스트로크 이동 스테이지(12)에 의해 작업 플랫폼(19)이 200 밀리미터×200 밀리미터(X, Y)만큼 이동하게 되고, 레이저 작업 어셈블리(30)가 작업 플랫폼(19)에 있는 워크피스에 넓은 범위의 나노미터 구조 패턴 또는 나노미터 홀을 형성할 수 있다. 제2 단계에서는, 피에조 구동식 마이크로 스테이지(13)에 의해, 작업 플랫폼(19)이 최소 거리를 이동하여 작업 플랫폼(19)의 실제 위치를 수정하고, 플랫폼 어셈블리(10)의 위치 정밀도를 나노 레벨로 달성할 수 있으며, 본 발명에 의한 제조 공정 장비에 의해 워크피스에서의 나노미터 구조 패턴 또는 나노미터 홀을 신속하고 정확하게 형성할 수 있게 된다. The manufacturing process equipment according to the present invention uses a two stage operation of the platform assembly 10 to achieve long stroke and nanometer distance effects on the work platform 19. In the first step, the H-shaped long stroke moving stage 12 causes the work platform 19 to move by 200 millimeters by 200 millimeters (X, Y), and the laser work assembly 30 is moved to the work platform 19. A wide range of nanometer structural patterns or nanometer holes can be formed in a workpiece. In the second step, the piezo-driven micro stage 13 allows the work platform 19 to move the minimum distance to modify the actual position of the work platform 19 and to adjust the positional accuracy of the platform assembly 10 to the nano level. It is possible to quickly and accurately form nanometer structural patterns or nanometer holes in a workpiece by the manufacturing process equipment according to the present invention.

또한, 측정 피드백 어셈블리(20)의 레이저 빔(211)은 긴 거리를 바람직한 빔으로 유지할 수 있으며, 분산되지 않으며, 이에 의해 높은 휘도, 안정성 및 정확성을 가진 파장을 제공할 수 있다. 간섭 현상은 레이저 간섭계(21)에 의해 용이하게 관찰될 수 있다. 따라서, 측정 피드백 어셈블리(20)는 X축 이동, Y축 이동, 및 작업 플랫폼(19)의 회전 각도(Θz)의 오차를 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 레이저 작업 어셈블리(30)의 포지셔닝 인터페이스 장치(33)는 레이저 다이렉트 라이팅 헤드(31)의 소망하는 위치와, 측정 피드백 어셈블리(20)에 의해 검출된 작업 플랫폼(19)의 실제 위치를 비교하는 데에 사용될 수 있다. In addition, the laser beam 211 of the measurement feedback assembly 20 can maintain a long distance as the desired beam and is not dispersed, thereby providing a wavelength with high brightness, stability and accuracy. The interference phenomenon can be easily observed by the laser interferometer 21. Therefore, the measurement feedback assembly 20 can accurately detect the X-axis movement, the Y-axis movement, and the error of the rotation angle Θz of the working platform 19. In addition, the positioning interface device 33 of the laser working assembly 30 compares the desired position of the laser direct writing head 31 with the actual position of the working platform 19 detected by the measuring feedback assembly 20. Can be used.

따라서, 본 발명에 의한 제조 공정 장비는 워크피스에 넓은 범위의 나노미터 구조 패턴 또는 나노미터 홀을 신속하고 정확하게 형성할 수 있으며, 워크피스에 나노미터 구조 패턴을 형성하는 비용을 절감하여 경쟁력을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 공정 장비의 플랫폼 어셈블리(10), 측정 피드백 어셈블리(20), 및 레이저 작업 어셈블리(30)는 모듈식으로 조립되어, 제조 공정 장비를 제조하는 시간을 감소시킬 수 있다. Therefore, the manufacturing process equipment according to the present invention can quickly and accurately form a wide range of nanometer structural patterns or nanometer holes on a workpiece, and increase the competitiveness by reducing the cost of forming nanometer structural patterns on the workpiece. Can be. In addition, the platform assembly 10, the measurement feedback assembly 20, and the laser working assembly 30 of the manufacturing process equipment of the present invention can be modularly assembled, reducing the time to manufacture the manufacturing process equipment.

이상으로 본 발명의 많은 특징과 장점에 대하여 본 발명의 구조 및 특성의 개시와 함께 설명하였지만, 이러한 설명은 예시에 불과하다. 특히, 형태, 사이즈 및 부품 배치에 대하여 본 발명의 원리 내에서 청구범위가 나타내는 용어의 넓은 일반적인 의미로 지시되는 완전한 범위까지 변경이 가능하다. While many features and advantages of the present invention have been described above with the disclosure of the structure and properties of the present invention, these descriptions are merely illustrative. In particular, changes may be made in form, size and component placement to the full extent indicated by the broad general meaning of the terms indicated by the claims within the principles of the invention.

Claims

In the manufacturing process equipment,
Platform assembly;
A measurement feedback assembly fixedly mounted on the platform assembly; And
A laser-working assembly installed on the platform assembly and electrically connected to the measurement feedback assembly,
The platform assembly
Base; And
Includes a hybrid-moving platform,
The base includes:
Top; And
A mounting frame installed on an upper portion of the base,
The installation frame
Top; And
Including the bottom,
The hybrid moving platform is installed on the upper portion of the base,
A long-stroke moving stage installed above the base under the installation frame; And
A piezo-driven micro-stage connected to the long stroke moving stage and having a work platform having a top surface;
The long stroke moving stage,
A benchmark set having an H shape and fixedly installed on an upper portion of the base; And
A driving device installed on the benchmark set, the driving device having a plurality of linear motors installed on the benchmark set,
The linear motors,
Upper side;
Lower side;
A plurality of stators spaced and fixedly spaced to form a magnetic leading rail on the side of the linear motor;
An active cell movably installed on a magnetic reading rail of the linear motor between stators provided on the side of the linear motor, the active cell having an outer end extending outwardly from the linear motor; And
A connecting board connected to an outer end of the active cell and having a connecting side opposite to the active cell,
The measurement feedback assembly,
A laser interferometer fixedly mounted on top of the base to emit a laser beam;
A reflecting apparatus installed on an upper surface of the working platform; And
A signal-receiving device fixedly installed on an upper surface of the base and receiving a laser beam reflected by the reflecting device,
The laser work assembly,
A laser direct-writing head fixedly mounted on the mounting frame of the base above the work platform;
It is fixedly installed on the bottom of the mounting frame and electrically connected to the laser direct lighting head to control working power and to perform auto-focusing control of the laser direct lighting head. A controlling interface device; And
A moving signal of the platform assembly, which is installed on top of the mounting frame above the control interface device and electrically connected to the measurement feedback assembly and the laser direct writing head, detected by the measurement feedback assembly. And a positioning interface device for receiving and comparing a desired position of the laser direct writing head with a movement signal detected by the measurement feedback assembly.

delete

The method of claim 1,
The piezo-driven micro stage,
A loading frame connected to a connection board of the driving device and having a top portion;
A micro-adjustable device mounted on top of the loading frame; And
A plurality of cross-roller bearing devices fixedly installed on top of the loading frame next to the micro adjustable device, each having a top end,
The micro adjustable device,
A flexible seat installed on an upper portion of the loading frame and having a periphery; And
A plurality of piezoelectric actuators fixedly mounted on top of the loading frame and adapted to contact an outer surface of the flexible sheet,
And said working platform is fixedly mounted on said flexible seat and on the upper end of said crossing roller bearing device above said loading frame.

The method according to claim 1 or 3,
The laser interferometer,
A first beam splitter fixedly installed on an upper portion of the base and installed on an emitting path of the laser beam;
A second beam splitter fixedly installed on an upper portion of the base in the vicinity of the first beam splitter and installed on a radiation path of a laser beam;
A 90 degree reflective mirror fixedly mounted on top of the base and aligned with the first and second beam splitters to change the radial direction of the laser beam at right angles;
A first interference mirror mounted above the base to receive the laser beam separated by the first beam splitter;
A second interference mirror mounted above the base to receive the laser beam separated by the second beam splitter; And
And a third interference mirror mounted above the base to receive the laser beam reflected by the 90 degree reflection mirror.

5. The method of claim 4,
The reflector,
A first reflection mirror fixedly mounted on an upper surface of the working platform to reflect a laser beam emitted by the first interference mirror and the second interference mirror; And
A second reflection mirror fixedly installed on an upper surface of the working platform to be perpendicular to the first reflection mirror, and reflecting a laser beam emitted by the third interference mirror;
The signal receiving device,
A first receiver fixedly installed on an upper portion of the base to receive a laser beam reflected from the first interference mirror by the first reflection mirror;
A second receiver fixedly installed on an upper portion of the base to receive a laser beam reflected from the second interference mirror by the first reflection mirror; And
And a third receiver fixedly mounted on top of the base to receive a laser beam reflected from the third interference mirror by the second reflection mirror.