KR101410071B1 - 마스크 유지 기구 - Google Patents
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Abstract
마스크를 유지하는 마스크 유지부를 통합된 기구에 의해 X, Y, Z, 및 θ 방향으로 구동 가능하게 하여, 마스크 유지부의 구동 기구를 소형화, 또한 경량화하여 응답성을 향상시킬 수 있는 마스크 유지 기구를 제공한다.
마스크 유지부 (16) 를 X 방향 및 Z 방향으로 구동 가능한 제 1 구동부 (20) 와, 마스크 유지부 (16) 를 Y 방향으로 안내 가능한 제 1 안내부 (23) 를 갖는 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11), 및 마스크 유지부 (16) 를 Y 방향 및 Z 방향으로 구동 가능한 제 2 구동부 (5O) 와, 마스크 유지부 (16) 를 X 방향으로 안내 가능한 제 2 안내부 (53) 를 갖는 제 2 구동 기구 (12) 를 구비하고, 마스크 유지부 (16) 를 X, Y, θ 방향 구동, 및 틸트 구동 가능하게 지지한다.
마스크 유지부 (16) 를 X 방향 및 Z 방향으로 구동 가능한 제 1 구동부 (20) 와, 마스크 유지부 (16) 를 Y 방향으로 안내 가능한 제 1 안내부 (23) 를 갖는 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11), 및 마스크 유지부 (16) 를 Y 방향 및 Z 방향으로 구동 가능한 제 2 구동부 (5O) 와, 마스크 유지부 (16) 를 X 방향으로 안내 가능한 제 2 안내부 (53) 를 갖는 제 2 구동 기구 (12) 를 구비하고, 마스크 유지부 (16) 를 X, Y, θ 방향 구동, 및 틸트 구동 가능하게 지지한다.
Description
본 발명은, 마스크 유지 기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마스크와 기판의 위치 맞춤, 간극 조정, 및 기판으로부터의 마스크 퇴피 동작을 X, Y, Z, θ 방향의 구동을 통합한 유닛 기구에 의해 실시할 수 있도록 한 마스크 유지 기구에 관한 것이다.
종래의 노광 장치에 있어서, 마스크의 위치 조정을 실시하는 장치로는, 병렬로 배치된 2 개의 구동 장치로, 가동 스테이지를 회전시키지 않고 일방향으로 이동시키도록 한 것이 개시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1 에 기재된 스테이지 장치의 구동 방법 및 스테이지 장치에서는, 미리 구동 모터를 소정의 구동 전력으로 구동하여 이동 속도를 계측해 두고, 그 후에는 실제의 이동 속도가 목표 속도가 되도록 구동 모터에 대한 구동 전력을 보정한다.
노광 장치에서는, 노광시에 마스크와 기판의 위치 맞춤, 및 마스크와 기판의 갭 조정이 필수이다. 또, 마스크 교환 등의 메인터넌스시에는, 마스크를 유지하는 마스크 유지부를 기판으로부터 크게 이간시키는 퇴피 동작이 필요하게 된다. 특허문헌 1 에 기재된 스테이지 장치의 구동 방법 및 스테이지 장치에서는, 가동 스테이지를 수평면 내에서 이동시키는 것으로, 상하 방향 이동 (갭 조정, 퇴피 동작) 에 대해 기재되어 있지 않다.
종래의 일반적인 노광 장치에서의 마스크와 기판의 위치 맞춤, 갭 조정, 및 마스크 퇴피 동작은 X, Y, Z, 및 θ 방향으로 구동하기 위해서 각각 독립적으로 설치된 기구에 의해 실시되고 있다. 이 때문에, 구동 기구가 복잡해짐과 함께, 조정시에 이동하는 피구동체의 질량이 커진다. 그 결과, 각 구동 장치에 큰 출력이 요구되어 구동 장치가 대형이 되고, 응답성이 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 마스크를 유지하는 마스크 유지부를 통합한 기구에 의해 X, Y, Z, 및 θ 방향으로 구동 가능하게 하여, 마스크 유지부의 구동 기구를 소형화, 또한 경량화하여, 응답성을 향상시킬 수 있는 마스크 유지 기구를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 목적은 하기의 구성에 의해 달성된다.
(1) 마스크를 유지하는 마스크 유지부와,
그 마스크 유지부를 수평면 상의 일방향인 X 방향 및 연직 방향인 Z 방향으로 구동 가능한 제 1 구동부와, 그 마스크 유지부를 그 수평면 상의 그 X 방향에 대한 직교 방향인 Y 방향으로 안내 가능한 제 1 안내부를 갖는 한 쌍의 제 1 구동 기구와,
상기 마스크 유지부를 상기 Y 방향 및 Z 방향으로 구동 가능한 제 2 구동부와, 그 마스크 유지부를 상기 X 방향으로 안내 가능한 제 2 안내부를 갖는 제 2 구동 기구를 가지며,
상기 마스크 유지부를 상기 X 방향, 상기 Y 방향, 그 수평면에 직교하는 축 둘레의 θ 방향으로 구동 가능, 또한 틸트 구동 가능한 마스크 유지 기구로서,
상기 제 1 구동부에 의해 상기 마스크 유지부를 X 방향 또는 θ 방향으로 구동했을 때, 상기 제 2 안내부에 의해 상기 마스크 유지부의 이동량을 흡수하고,
상기 제 2 구동부에 의해 상기 마스크 유지부를 Y 방향으로 구동했을 때, 상기 제 1 안내부에 의해 상기 마스크 유지부의 이동량을 흡수하고,
상기 제 1 및 제 2 구동부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부를 틸트 구동했을 때, 상기 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 틸트에 의한 상기 제 1 및 제 2 구동 기구간의 상면에서 볼 때의 스팬 변화량을 흡수하는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구.
(2) 상기 마스크 유지부는 상기 제 1 및 제 2 구동부의 Z 방향 구동에 의해, 기판에 근접한 작동 위치와, 상기 기판으로부터 이간된 퇴피 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 상기 (1) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(3) 상기 제 1 구동부는 X 축 모터와, 그 X 축 모터가 부착되는 X 축 모터 기대 (基臺) 와, 그 X 축 모터의 구동에 의해 상기 X 축 모터 기대에 대해, X 방향에 대해 소정의 각도로 경사지는 제 1 경사 방향으로 구동되는 제 1 안내판과, 상기 X 축 모터 기대에 대해 상기 제 1 안내판을 상기 제 1 경사 방향으로 안내하는 제 3 안내부를 구비하고,
상기 제 2 구동부는 Y 축 모터와, 그 Y 축 모터가 부착되는 Y 축 모터 기대와, 그 Y 축 모터의 구동에 의해 상기 Y 축 모터 기대에 대해, Y 방향에 대해 소정의 각도로 경사지는 제 2 경사 방향으로 구동되는 제 2 안내판과, 상기 Y 축 모터 기대에 대해 상기 제 2 안내판을 상기 제 2 경사 방향으로 안내하는 제 4 안내부를 구비하고,
상기 X 축 모터에 의해 상기 제 1 안내판이 상기 제 1 경사 방향으로 구동되면, 상기 제 1 안내부에 의해 상기 제 1 안내판에 대해 Y 방향으로 상대 이동 가능하게 안내되는 상기 마스크 유지부는 X 방향으로 이동하고,
상기 Y 축 모터에 의해 상기 제 2 안내판이 상기 제 2 경사 방향으로 구동되면, 상기 제 2 안내부에 의해 상기 제 2 안내판에 대해 X 방향으로 상대 이동 가능하게 안내되는 상기 마스크 유지부는 Y 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(4) 상기 한 쌍의 제 1 구동 기구의 각각에 배열 설치된 상기 X 축 모터의 구동 방향은, 상기 한 쌍의 제 1 구동 기구간의 X 방향 중심선에 대해 선대칭인 것을 특징으로 하는 상기 (3) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(5) 상기 제 1 구동부는 제 1 Z 축 모터와, 그 제 1 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 1 Z 축 가동대와, 그 제 1 Z 축 가동대에 대해 상기 X 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 2 구동부는 제 2 Z 축 모터와, 그 제 2 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 2 Z 축 가동대와, 그 제 2 Z 축 가동대에 대해 상기 Y 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 1 및 제 2 Z 축 모터 중 적어도 하나에 의해 상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 구동되면, 상기 제 1 및 제 2 자재 조인트 중 적어도 하나를 작동시키면서 상기 마스크 유지부가 틸트 구동됨과 함께, 상기 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 틸트에 의한 상기 제 1 및 제 2 구동 기구간의 스팬 변화량을 흡수하는 것을 특징으로 하는 상기 (3) 또는 (4) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(6) 상기 제 2 구동 기구는, 상기 제 1 구동 기구가 지지하는 상기 마스크 유지부의 한 변과 대향하는 한 변을 지지하고, 상기 제 2 구동부로서 상기 마스크 유지부를 상기 Z 방향으로 구동 가능한 Z 축 구동 기구와, 상기 제 1 구동 기구가 지지하는 상기 마스크 유지부의 한 변과 직교하는 한 변을 지지하고, 상기 제 2 구동부로서 상기 마스크 유지부를 상기 Y 방향으로 구동 가능한 Y 축 구동 기구를 구비하고,
상기 제 2 안내부는, 상기 Z 축 구동 기구에 설치된 Z 축측 안내부와, 상기 Y 축 구동 기구에 설치된 Y 축측 안내부를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(7) 상기 Y 축 구동 기구는 Y 축 모터와, 그 Y 축 모터가 부착되는 Y 축 모터 기대와, 그 Y 축 모터의 구동에 의해 상기 Y 축 모터 기대에 대해, Y 방향에 대해 소정의 각도로 경사지는 제 2 경사 방향으로 구동되는 제 2 안내판과, 상기 Y 축 모터 기대에 대해 상기 제 2 안내판을 상기 제 2 경사 방향으로 안내하는 제 4 안내부를 구비하고,
상기 Y 축측 안내부의 고정부와 가동부의 일방은, 상기 제 2 안내판에 부착되고, 그 고정부와 가동부의 타방은 상대 부재에 설치되고,
상기 상대 부재와 상기 마스크 유지부의 사이에는, Y 축측 자재 조인트 및 상기 Z 방향으로 연장되는 안내 장치가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (6) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(8) 상기 Z 축 구동 기구는 제 2 Z 축 모터와, 그 제 2 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 2 Z 축 가동대와, 그 제 2 Z 축 가동대에 대해 상기 Z 축측 안내부의 고정부와 가동부의 일방이 부착되는 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 상기 제 2 자재 조인트와, 상기 Z 축측 안내부의 고정부와 가동부의 타방이 부착되는 다른 기대를 상기 마스크 유지부에 대해 회전 가능하게 지지하는 회전 지지 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (6) 또는 (7) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(9) 상기 제 1 구동부는 제 1 Z 축 모터와, 그 제 1 Z 축 모터가 부착되는 제 1 Z 축 모터 기대와, 상기 제 1 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 1 Z 축 가동대와, 상기 제 1 안내부에 의해 상기 제 1 안내판에 대해 Y 방향으로 이동 가능한 제 1 연결판과, 상기 제 1 연결판에 대해 상기 제 1 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 2 구동부는 제 2 Z 축 모터와, 그 제 2 Z 축 모터가 부착되는 제 2 Z 축 모터 기대와, 상기 제 2 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 2 Z 축 가동대와, 상기 제 2 안내부에 의해 상기 제 2 안내판에 대해 X 방향으로 이동 가능한 제 2 연결판과, 상기 제 2 연결판에 대해 상기 제 2 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 1 및 제 2 Z 축 모터 중 적어도 하나에 의해 상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 틸트 구동되면, 상기 제 1 및 제 2 자재 조인트 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 기울기를 허용함과 함께, 상기 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 틸트에 의한 상기 제 1 및 제 2 구동 기구간의 스팬 변화량을 흡수하는 것을 특징으로 하는 상기 (3) 또는 (4) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(10) 상기 제 1 구동부는, X 축 모터와, 그 X 축 모터가 부착되는 X 축 모터 기대와, 상기 X 축 모터의 구동에 의해 상기 X 축 모터 기대에 대해 X 방향으로 구동되는 제 1 안내판과, 상기 X 축 모터 기대에 대해 상기 제 1 안내판을 X 방향으로 안내하는 제 3 안내부를 구비하고,
상기 제 2 구동부는, Y 축 모터와, 그 Y 축 모터가 부착되는 Y 축 모터 기대와, 상기 Y 축 모터의 구동에 의해 상기 Y 축 모터 기대에 대해 Y 방향으로 구동되는 제 2 안내판과, 상기 Y 축 모터 기대에 대해 상기 제 2 안내판을 Y 방향으로 안내하는 제 4 안내부를 구비하고,
상기 X 축 모터에 의해 상기 제 1 안내판이 X 방향으로 구동되면, 상기 제 2 구동부의 제 2 안내부에 의해 X 방향으로 안내되는 상기 마스크 유지부는 X 방향으로 이동하고,
상기 Y 축 모터에 의해 상기 제 2 안내판이 Y 방향으로 구동되면, 상기 제 1 구동부의 제 1 안내부에 의해 Y 방향으로 안내되는 상기 마스크 유지부는 Y 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(11) 상기 제 1 구동부는, 제 1 Z 축 모터와, 그 제 1 Z 축 모터가 부착되는 제 1 Z 축 모터 기대와, 상기 제 1 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 1 Z 축 가동대와, 상기 제 1 안내부에 의해 상기 제 1 안내판에 대해 Y 방향으로 이동 가능한 제 1 연결판과, 상기 제 1 연결판에 대해 상기 제 1 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 2 구동부는, 제 2 Z 축 모터와, 그 제 2 Z 축 모터가 부착되는 제 2 Z 축 모터 기대와, 상기 제 2 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 2 Z 축 가동대와, 상기 제 2 안내부에 의해 상기 제 2 안내판에 대해 X 방향으로 이동 가능한 제 2 연결판과, 상기 제 2 연결판에 대해 상기 제 2 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 1 및 제 2 Z 축 모터 중 적어도 하나에 의해 상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 틸트 구동되면, 상기 제 1 및 제 2 자재 조인트 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 기울기를 허용함과 함께, 상기 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 틸트에 의한 상기 제 1 및 제 2 구동 기구간의 스팬 변화량을 흡수하는 것을 특징으로 하는 상기 (10) 에 기재된 마스크 유지 기구.
(12) 상기 X 축 모터 기대 및 상기 Y 축 모터 기대는 프레임의 상면에 배치되고,
상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대는 상기 마스크 유지부에 고정되는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 마스크 유지 기구.
본 발명의 마스크 유지 기구에 의하면, 제 1 구동부 및 제 1 안내부를 각각 갖는 한 쌍의 제 1 구동 기구와, 제 2 구동부 및 제 2 안내부를 갖는 제 2 구동 기구를 구비하고, 제 1 구동부에 의해 마스크 유지부를 X 방향 또는 θ 방향으로 구동했을 때, 제 2 안내부에 의해 마스크 유지부의 이동량을 흡수하고, 제 2 구동부 에 의해 Y 방향으로 구동했을 때, 제 1 안내부에 의해 마스크 유지부의 이동량을 흡수하고, 또한, 마스크 유지부를 틸트 구동했을 때, 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 마스크 유지부의 틸트에 의한 제 1 및 제 2 구동 기구간의 상면에서 볼 때의 스팬 변화량을 흡수하도록 했으므로, 마스크 유지부의 X, Y, Z, θ 방향 구동, 및 틸트 구동을 통합한 기구로 실시할 수 있다. 이로써, 마스크 유지부의 구동 기구를 소형화함과 함께, 경량화하여 응답성을 향상시킬 수 있다.
또, 마스크 유지부는 제 1 및 제 2 구동부의 Z 방향 구동에 의해, 기판에 근접한 작동 위치와, 기판으로부터 이간된 퇴피 위치 사이에서 이동 가능하게 했으므로, 마스크 교환 등의 메인터넌스 작업이 용이해져, 작업 효율이 높아진다.
또한, 제 1 구동부가 X 축 모터, 및 X 방향에 대해 소정의 각도로 경사지는 제 1 경사 방향으로 구동되는 제 1 안내판을 구비하고, 제 2 구동부가 Y 축 모터, 및 Y 방향에 대해 소정의 각도로 경사지는 제 2 경사 방향으로 구동되는 제 2 안내판을 구비하고, X 축 모터에 의해 제 1 안내판이 제 1 경사 방향으로 구동되면, 제 1 안내부의 작용에 의해 마스크 유지부가 X 방향으로 이동하고, Y 축 모터에 의해 제 2 안내판이 제 2 경사 방향으로 구동되면, 제 2 안내부의 작용에 의해 마스크 유지부가 Y 방향으로 이동하도록 했으므로, 제 1 및 제 2 안내판의 제 1 및 제 2 경사 방향으로의 이동량을, 각각 X 및 Y 방향으로의 마스크 유지부의 작은 이동량으로 변환하여 이동시킬 수 있고, 이로써 마스크 유지부의 X 및 Y 방향으로의 이동을 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 한 쌍의 제 1 구동 기구의 각각에 배열 설치된 X 축 모터의 구동 방향이, 한 쌍의 제 1 구동 기구간의 X 방향 중심선에 대해 선대칭이므로, 각 X 축 모터를 동기 회전시킴으로써, 마스크 유지부를 X 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 제 1 구동부는 제 1 Z 축 모터와, 제 1 Z 축 가동대에 대해 X 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고, 제 2 구동부는 제 2 Z 축 모터와, 제 2 Z 축 가동대에 대해 Y 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고, 제 1 및 제 2 Z 축 모터의 적어도 하나에 의해 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 구동되면, 제 1 및 제 2 자재 조인트 중 적어도 하나를 작동시키면서 마스크 유지부가 틸트 구동됨과 함께, 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 마스크 유지부의 틸트에 의한 제 1 및 제 2 구동 기구간의 상면에서 볼 때의 스팬 변화량을 흡수하도록 했으므로, 통합한 기구에서의 틸트 구동을 원활히 실시할 수 있다.
또, 제 2 구동 기구는 제 1 구동 기구가 지지하는 상기 마스크 유지부의 한 변과 대향하는 한 변을 지지하고, 제 2 구동부로서 마스크 유지부를 Z 방향으로 구동 가능한 Z 축 구동 기구와, 제 1 구동 기구가 지지하는 마스크 유지부의 한 변과 직교하는 한 변을 지지하고, 제 2 구동부로서 마스크 유지부를 상기 Y 방향으로 구동 가능한 Y 축 구동 기구를 구비하고, 제 2 안내부는 Z 축 구동 기구에 설치된 Z 축측 안내부와, Y 축 구동 기구에 설치된 Y 축측 안내부를 갖도록 했으므로, 대형, 또한 중량의 큰 마스크 유지부 (16) 를 변형을 일으키지 않고 Y 방향으로 구동할 수 있다.
또한, 제 1 구동부는 제 1 Z 축 모터와, 제 1 Z 축 모터 기대와, 제 1 Z 축 가동대와, 제 1 안내부에 의해 Y 방향으로 이동 가능한 제 1 연결판과, 제 1 연결판에 대해 제 1 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고, 제 2 구동부는 제 2 Z 축 모터와, 제 2 Z 축 모터 기대와, 제 2 Z 축 가동대와, 제 2 안내부에 의해 X 방향으로 이동 가능한 제 2 연결판과, 제 2 연결판에 대해 제 2 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고, 제 1 및 제 2 Z 축 모터에 의해 상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 틸트 구동되면, 제 1 및 제 2 자재 조인트에 의해 마스크 유지부의 기울기를 허용함과 함께, 제 1 및 제 2 안내부에 의해 마스크 유지부의 틸트에 의한 제 1 및 제 2 구동 기구간의 스팬 변화량을 흡수하도록 했으므로, 마스크 유지부의 X, Y, Z, θ 방향 구동, 및 틸트 구동을 통합한 기구로 실시할 수 있다. 이로써, 마스크 유지부의 구동 기구를 소형화함과 함께, 경량화하여 응답성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 구동부는 X 축 모터와, X 축 모터 기대와, X 축 모터의 구동에 의해 X 방향으로 구동되는 제 1 안내판과, 제 1 안내판을 X 방향으로 안내하는 제 3 안내부를 구비하고, 제 2 구동부는 Y 축 모터와, Y 축 모터 기대와, Y 축 모터의 구동에 의해 Y 방향으로 구동되는 제 2 안내판과, 제 2 안내판을 Y 방향으로 안내하는 제 4 안내부를 구비하고, X 축 모터에 의해 제 1 안내판이 X 방향으로 구동되면, 제 2 구동부의 제 2 안내부에 의해 X 방향으로 안내되는 마스크 유지부가 X 방향으로 이동하고, Y 축 모터에 의해 제 2 안내판이 Y 방향으로 구동되면, 제 1 구동부의 제 1 안내부에 의해 Y 방향으로 안내되는 마스크 유지부가 Y 방향으로 이동하므로, 통합한 기구에서의 X Y 구동을 원활히 실시할 수 있다.
또한, 제 1 구동부는 제 1 Z 축 모터와, 제 1 Z 축 모터 기대와, 제 1 Z 축 가동대와, 제 1 안내부에 의해 Y 방향으로 이동 가능한 제 1 연결판과, 제 1 연결판에 대해 제 1 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고, 제 2 구동부는 제 2 Z 축 모터와, 제 2 Z 축 모터 기대와, 제 2 Z 축 가동대와, 제 2 안내부에 의해 X 방향으로 이동 가능한 제 2 연결판과, 제 2 연결판에 대해 제 2 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고, 제 1 및 제 2 Z 축 모터에 의해 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 틸트 구동되면, 제 1 및 제 2 자재 조인트에 의해 마스크 유지부의 기울기를 허용함과 함께, 제 1 및 제 2 안내부에 의해 마스크 유지부의 틸트에 의한 제 1 및 제 2 구동 기구간의 스팬 변화량을 흡수하도록 했으므로, 마스크 유지부의 X, Y, Z, θ 방향 구동, 및 틸트 구동을 통합한 기구로 실시할 수 있다. 이로써, 마스크 유지부의 구동 기구를 소형화함과 함께, 경량화하여 응답성을 향상시킬 수 있다.
또, X 축 모터 기대 및 Y 축 모터 기대는 프레임의 상면에 배치되고, 제 1 및 제 2 Z 축 가동대는 마스크 유지부에 고정되므로, 마스크 유지 기구를 대형화하지 않고, 마스크 유지부 내의 스페이스를 확보함과 함께, 통합된 기구에서의 X, Y, Z, θ 방향 구동, 및 틸트 구동을 원활히 실시할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구가 배열 설치된 근접 스캔 노광 장치를, 조사부를 떼어낸 상태로 나타낸 평면도이다.
도 2 는 도 1 에서의 근접 스캔 노광 장치의 정면도이다.
도 3 은 도 1 에서의 마스크 유지 기구의 사시도이다.
도 4 는 도 1 에서의 마스크 유지 기구의 평면도이다.
도 5 는 도 4 에서의 V-V 단면도이다.
도 6 은 도 5 에서의 제 1 구동 기구의 확대도이다.
도 7 은 도 4 에서의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이다.
도 8 은 변형예의 마스크 유지 기구의 종단면도이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구의 사시도이다.
도 1O 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구의 사시도이다.
도 11 은 도 10 에서의 제 1 구동 기구의 확대 단면도이다.
도 12 의 (a) 및 (b) 는 각각 도 1O 에서의 타원 ⅩⅡ 및 ⅩⅡ' 로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 13 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구의 사시도이다.
도 14 는 도 13 에서의 마스크 유지 기구의 평면도이다.
도 15 는 도 13 에서의 마스크 유지 기구의 측면도이다.
도 16 은 도 13 에서의 마스크 유지 기구의 정면도이다.
도 17 의 (a) 는 도 13 에서의 구동 기구의 주요부 평면도, (b) 는 그 정면도, (c) 는 그 측면도이다.
도 2 는 도 1 에서의 근접 스캔 노광 장치의 정면도이다.
도 3 은 도 1 에서의 마스크 유지 기구의 사시도이다.
도 4 는 도 1 에서의 마스크 유지 기구의 평면도이다.
도 5 는 도 4 에서의 V-V 단면도이다.
도 6 은 도 5 에서의 제 1 구동 기구의 확대도이다.
도 7 은 도 4 에서의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이다.
도 8 은 변형예의 마스크 유지 기구의 종단면도이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구의 사시도이다.
도 1O 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구의 사시도이다.
도 11 은 도 10 에서의 제 1 구동 기구의 확대 단면도이다.
도 12 의 (a) 및 (b) 는 각각 도 1O 에서의 타원 ⅩⅡ 및 ⅩⅡ' 로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 13 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구의 사시도이다.
도 14 는 도 13 에서의 마스크 유지 기구의 평면도이다.
도 15 는 도 13 에서의 마스크 유지 기구의 측면도이다.
도 16 은 도 13 에서의 마스크 유지 기구의 정면도이다.
도 17 의 (a) 는 도 13 에서의 구동 기구의 주요부 평면도, (b) 는 그 정면도, (c) 는 그 측면도이다.
이하, 본 발명에 관련된 마스크 유지 기구의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판의 반송 방향을 수평면 상의 일방향인 X 방향으로 하고, X 방향과 직교하는 수평면 상의 방향을 Y 방향, X 방향 및 Y 방향과 직교하는 연직 방향을 Z 방향, X 방향 및 Y 방향에 직교하는 축 둘레 방향을 θ 방향으로 정의한다.
(제 1 실시형태)
도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 근접 노광 장치 (1) 는, 기판 (예를 들어, 액정 디스플레이용 기판으로서의 컬러 필터 기판)(W) 을 부상시켜 지지함과 함께, 소정 방향 (도 1 의 X 방향) 으로 반송하는 기판 반송 기구 (2) 와 복수의 마스크 (M) 를 각각 유지하고, 소정 방향과 교차하는 방향 (도 1 의 Y 방향) 을 따라 지그재그상으로 2 열 배치된 복수 (도 1 에 나타낸 실시형태에서, 좌우 각각 3 개) 의 마스크 유지 기구 (10) 와 복수의 마스크 유지부 (16) 의 상부에 각각 배치되어 노광용 광을 조사하는 복수의 조사부 (4)(도 2 참조) 와 스캔 노광 장치 (1) 의 각 작동 부분의 동작을 제어하는 제어부 (5) 를 주로 구비한다.
기판 반송 기구 (2) 는, 기판 (W) 을 X 방향으로 반송하는 영역에 설치된 부상 유닛 (80) 과 기판 (W) 의 Y 방향 일측 (도 1 에서 상변) 을 유지하여 X 방향으로 반송하는 기판 구동 유닛 (81) 을 구비한다. 부상 유닛 (80) 은 복수의 기대 (82) 상에 설치된 배기만, 혹은 배기와 흡기를 동시에 실시하는 복수의 에어 패드 (83) 를 구비한다. 또, 기판 구동 유닛 (81) 은 부상 유닛 (80) 에 의해 부상, 지지된 기판 (W) 의 일단을 유지하는 흡착 패드 (84) 를, 모터 (85) 를 구동함으로써, 볼나사 기구 (86) 에 의해 기판 (W) 을 X 방향으로 반송한다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, Y 방향을 따라 각각 직선상으로 배치된 상류측 및 하류측의 각 마스크 유지 기구 (10) 사이에는, 각 마스크 유지부 (16) 의 마스크 (M) 를 동시에 교환 가능한 마스크 체인저 (87) 가 배치되어 있고, 마스크 체인저 (87) 의 주위에는, 마스크 스톡커 (88) 및 마스크 로더 (89) 가 배치되어 있다.
도 2 에 나타낸 바와 같이 마스크 유지부 (16) 의 상부에 배치되는 조사부 (4) 는, 자외선을 포함한 노광용 광 (EL) 을 방사하는, 예를 들어, 초고압 수은 램프로 이루어지는 광원 (91) 과 오목면경 (92) 과 옵티컬 인티그레이터 (93) 와 광로의 방향을 변경하기 위한 평면 미러 (94) 및 구면 미러 (95) 와 조사 광로를 개폐 제어하는 셔터 (96) 를 구비한다.
각 마스크 유지부 (16) 의 하방에는, 기판 (W) 과 마스크 (M) 의 상대 위치를 검지하는 라인 카메라 (97) 가 배치되어 있다. 또, 각 마스크 (M) 의 유효 노광 에어리어에는, 마스크 (M) 와 기판 (W) 간의 갭을 측정하는 갭 센서 (도시 생략) 가 설치되어 있다.
도 3 ∼ 도 7 에 나타낸 바와 같이, 마스크 유지 기구 (10) 는 마스크 (M) 를 유지하는 대략 직사각형상의 마스크 유지부 (16) 와 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 와 제 2 구동 기구 (12) 를 구비한다. 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B), 및 제 2 구동 기구 (12) 는 근접 노광 장치 (1) 의 기대 (82) 에 고정된 대략 직사각형 틀 형상의 프레임 (13) 에 배열 설치되어 있다. 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 는 프레임 (13) 의 Y 방향을 따르는 한 변 (13a) 에, Y 방향으로 이간되어 고정되어 있고, 마스크 유지부 (16) 의 Y 방향으로 연장되는 한 변 (16a) 을, 그 한 변 (16a) 의 중간 위치로부터 등간격 떨어진 위치에서 각각 지지하고 있다. 제 2 구동 기구 (12) 는 프레임 (13) 의 Y 방향을 따르는 다른 한 변 (13b) 에 고정되어 있고, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 가 지지하는 마스크 유지부 (16) 의 한 변 (16a) 과 대향하는 한 변 (16b) 의 중간 위치를 지지하고 있다.
제 1 및 제 2 구동 기구 (11A, 11B, 12) 는, 하면에 마스크 (M) 가 유지되는 마스크 유지부 (16) 를 프레임 (13) 의 틀 내에서 X, Y, Z, θ 방향으로 이동 가능하게 유지한다. 또한, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 는 후술하는 X 축 모터 (22) 의 부착 방향이 상이한 것 이외에는, 동일 구조를 가지므로, 이하의 설명에서는 주로 제 1 구동 기구 (11A) 에 대해 설명한다.
도 6 도 참조하여, 제 1 구동 기구 (11A) 는 마스크 유지부 (16) 를 Z 방향으로 구동 가능한 제 1 Z 축 모터 (21) 및 X 방향으로 구동 가능한 X 축 모터 (22) 를 갖는 제 1 구동부 (20) 와, 마스크 유지부 (16) 를 Y 방향으로 안내하는 제 1 안내부인 한 쌍의 Y 방향의 리니어 가이드 (23) 를 구비한다. 제 1 Z 축 모터 (21) 는 프레임 (13) 의 한 변 (13a) 에 고정된 제 1 Z 축 모터 기대 (24) 에, 회전축 (25) 을 Z 방향 하방을 향하여 고정되어 있다. 회전축 (25) 에는, 제 1 Z 축 모터 기대 (24) 에 회전 가능하게 지지된 나사축 (28) 이 연결되어 있고, 나사축 (28) 에 나사 결합되는 너트 (27) 와 함께 볼나사 기구를 구성한다.
너트 (27) 에는, Z 축 방향의 리니어 가이드 (29) 에 안내되어 Z 방향으로 이동 가능하게 된 제 1 Z 축 가동대 (31) 가 고정되어 있다. 이로써, 제 1 Z 축 모터 (21) 가 회전하면, 제 1 Z 축 가동대 (31) 가 Z 방향으로 이동한다.
제 1 Z 축 가동대 (31) 의 상부로부터 프레임 (13) 의 내측 (X 방향) 을 향하여 뻗어나와 형성된 돌출부 (31a) 에는, 제 1 자재 조인트로서의 십자 조인트 (34) 의 일방의 コ 형상 부재 (32a) 가 고정되어 있다. 십자 조인트 (34) 는 양단에 설치된 축 지지부가, 서로 직교하는 방향으로 조합되어 배치된 한 쌍의 コ 형상 부재 (32a, 32b) 와, 각 축지지부에 자유롭게 회전 운동할 수 있게 끼워맞추는 십자 축 (33) 으로 구성된다. 이로써, 타방의 コ 형상 부재 (32b) 는 일방의 コ 형상 부재 (32a) 에 대해, XZ 면, 및 YZ 면 내에서 자유롭게 회전 운동할 수 있게 연결된다. 또한, 도 4 에서는, 십자 조인트 (34), 및 후술하는 십자 조인트 (64) 등을 생략하여 도시하고 있다.
십자 조인트 (34) 의 타방의 コ 형상 부재 (32b) 는, X 축 모터 기대 (35) 에 고정되어 있다. X 축 모터 기대 (35) 에는 X 축 모터 (22) 가, 제 1 경사 방향, 즉 수평면 내 (XY 면) 에서 X 방향에 대해 소정의 각도 α 만큼 기울어져 고정되어 있다 (도 4 참조). X 축 모터 (22) 의 회전축에 고정된 나사축 (36) 에는 너트 (37) 가 나사 결합하고, 이 너트 (37) 는 제 1 안내판 (38) 에 고정되어 있다. 또한, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 각 X 축 모터 (22) 는, 그 축심의 부착 각도 α 가 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 간의 X 방향 중심선 X (본 실시형태에서는, 마스크 유지부 (16) 의 중심 G 를 통과하는 X 방향 중심선) 에 대해 선대칭으로 배치되어 있다.
제 1 안내판 (38) 의 상면과 X 축 모터 기대 (35) 의 하면 사이에는, 가이드 레일 (39a) 및 슬라이더 (39b) 로 이루어지는 제 3 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (39) 가, 나사축 (36) 의 축심과 평행하게 배열 설치되어 있어, 제 1 안내판 (38) 을 제 1 경사 방향으로 안내한다.
또, 제 1 안내판 (38) 의 하면에는, Y 방향으로 연장되는 가이드 레일 (23a) 및 슬라이더 (23b) 로 이루어지는 제 1 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (23) 가 설치되어 있고, 한 쌍의 슬라이더 (23b) 에 고정된 회전대 (41) 를 Y 방향으로 안내한다. 회전대 (41) 에는 회전축 (41a) 이 부착되고, 그 회전축 (41a) 의 주위에 구름 베어링 (40) 을 배치하여, 마스크 유지부 (16) 를 수평면 내에서 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 회전 지지 기구 (42) 를 구성한다.
제 2 구동 기구 (12) 는 마스크 유지부 (16) 를 Z 방향으로 구동 가능한 제 2 Z 축 모터 (51) 및 Y 방향으로 구동 가능한 Y 축 모터 (52) 를 갖는 제 2 구동부 (50) 와 마스크 유지부 (16) 를 X 방향으로 안내하는 제 2 안내부인 X 방향의 리니가이드 (53) 를 구비한다.
제 2 Z 축 모터 (51) 는 프레임 (13) 의 한 변 (13b) 에 고정된 제 2 Z 축 모터 기대 (54) 에, 회전축 (55) 을 Z 방향 하방을 향하여 고정되어 있다. 회전축 (55) 에는 제 2 Z 축 모터 기대 (54) 에 회전 가능하게 지지된 나사축 (58) 이 연결되어 있고, 나사축 (58) 에 나사 결합하는 너트 (57) 와 함께 볼나사 기구를 구성한다.
너트 (57) 에는 Z 축 방향의 리니어 가이드 (59) 에 안내되어 Z 방향으로 이동 가능하게 된 제 2 Z 축 가동대 (61) 가 고정되어 있다. 이로써, 제 2 Z 축 모터 (51) 가 회전하면, 제 2 Z 축 가동대 (61) 가 Z 방향으로 이동한다.
Z 축 가동대 (61) 의 상부로부터 프레임 (13) 의 내측 (X 방향) 을 향하여 뻗어나와 형성된 돌출부 (61a) 에는, 제 2 자재 조인트인 십자 조인트 (64) 의 일방의 コ 형상 부재 (62a) 가 고정되어 있다. 십자 조인트 (64) 는 양단에 설치된 축 지지부가, 서로 직교하는 방향으로 조합되어 배치된 한 쌍의 コ 형상 부재 (62a, 62b) 와, 각 축 지지부에 자유롭게 회전 운동할 수 있게 끼워맞추는 십자 축 (63) 으로 구성된다. 이로써, 타방의 コ 형상 부재 (62b) 는 일방의 コ 형상 부재 (62a) 에 대해, XZ 면, 및 YZ 면 내에서 자유롭게 회전 운동할 수 있게 연결된다.
십자 조인트 (64) 의 타방의 コ 형상 부재 (62b) 는 Y 축 모터 기대 (65) 에 고정되어 있다. Y 축 모터 기대 (65) 에는 Y 축 모터 (52) 가 제 2 경사 방향, 즉 수평면 내 (XY 면) 에서 Y 방향에 대해 소정의 각도 β 만큼 기울어져 고정되어 있다 (도 4 참조). Y 축 모터 (52) 의 회전축에 고정된 나사축 (66) 에는 너트 (67) 가 나사 결합하고, 이 너트 (67) 는 제 2 안내판 (68) 에 고정되어 있다.
제 2 안내판 (68) 의 상면과 Y 축 모터 기대 (65) 의 하면 사이에는, 가이드 레일 (69a) 및 슬라이더 (69b) 로 이루어지는 제 4 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (69) 가, 나사축 (66) 의 축심과 평행하게 배열 설치되어 있어, 제 2 안내판 (68) 을 제 2 경사 방향으로 안내한다.
또, 제 2 안내판 (68) 의 하면에는 X 방향으로 연장되는 가이드 레일 (53a) 및 슬라이더 (53b) 로 이루어지는 제 2 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (53) 가 설치되어 있고, 한 쌍의 슬라이더 (53b) 에 고정된 회전대 (71) 를 X 방향으로 안내한다. 회전대 (71) 에는 회전축 (71a) 이 부착되고, 그 회전축 (71a) 의 주위에 구름 베어링 (70) 을 배치하여, 마스크 유지부 (16) 를 수평면 내에서 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 회전 지지 기구 (72) 를 구성한다.
상기한 바와 같이, 마스크 유지부 (16) 는 3 개의 십자 조인트 (34, 34, 64) 를 개재하여 Z 축 가동대 (31, 31, 61) 에 지지되어 있으므로, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 구동 기구 (12) 의 제 2 Z 축 모터 (51) 중 어느 것이 작동했을 때에 발생하는 Z 축 가동대 (31, 31, 61)(프레임 (13)) 와 마스크 유지부 (16) 의 상대적인 기울기가, 3 개의 십자 조인트 (34, 34, 64) 의 회전 운동에 의해 흡수된다.
또, 마스크 유지부 (16) 는 한 쌍의 제 1 구동 기구 (1lA, 11B) 의 구름 베어링 (40, 40), 및 제 2 구동 기구 (12) 의 구름 베어링 (70) 을 개재하여 Z 축 가동대 (31, 31, 61) 에 지지되어 있으므로, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 X 축 모터 (22, 22), 및 제 2 구동 기구 (12) 의 Y 축 모터 (52) 중 어느 것이 작동했을 때에 발생하는 프레임 (13) 과 마스크 유지부 (16) 의 상대적인 회전 (Z 축 둘레의 회전) θ 는, 3 개의 구름 베어링 (40, 40, 70) 에 의해 흡수된다.
이하, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (1O) 의 작용에 대해 설명한다. 한 쌍의 제 1 구동 기구 (1lA, 11B), 및 제 2 구동 기구 (12) 는, 라인 카메라 (97) 에 의해 촬상된 기판 (W) 의 패턴과 마스크 (M) 의 마크에 의거하여, 마스크 유지부 (16) 를 X, Y, θ 방향으로 구동하여 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 상대적인 위치 어긋남을 보정함과 함께, 도시 생략된 갭 센서에 의해 측정된 마스크 (M) 와 기판 (W) 간의 갭에 의거하여, 마스크 유지부 (16) 를 Z 방향으로 구동하여 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 간극이 소정의 균일 간극이 되도록 갭 조정을 실시한다. 그리고, 조사부 (4) 로부터의 노광용 광 (EL) 을 마스크 (M) 를 통하여 기판 (W) 에 조사하여, 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (W) 에 전사한다. 또, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (1lA, 11B), 및 제 2 구동 기구 (12) 는, 마스크 유지부 (16) 를 기판 (W) 에 근접한 작동 위치와 기판 (W) 으로부터 크게 이간된 퇴피 위치의 사이에서 이동시킨다.
(X 방향 이동)
마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동은, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 X 축 모터 (22, 22) 를 서로 반대 방향으로 동기 회전시킴으로써 실시된다. 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 2 개의 X 축 모터 (22, 22) 를 회전시켜, 나사축 (36) 에 나사 결합하는 너트 (37) 를 개재하여 제 1 안내판 (38) 을 X 축 모터 기대 (35) 의 한 쌍의 리니어 가이드 (39) 로 가이드하면서 제 1 경사 방향 (화살표 A 방향) 으로 이동시킨다.
한 쌍의 리니어 가이드 (39) 가 X 축에 대해 각도 α 경사져 있으므로, 제 1 안내판 (38) 의 제 1 경사 방향에 대한 이동량의 Y 방향 성분 (제 1 안내판 (38) 의 제 1 경사 방향 이동량 × sinα) 은, 제 1 안내부 (23) 의 가이드 레일 (23a) 과 슬라이더 (23b) 의 상대 이동에 의해 흡수된다. 따라서, 회전대 (41), 즉 마스크 유지부 (16) 가 Y 방향으로 이동하는 경우는 없다.
한편, 제 1 안내판 (38) 의 제 1 경사 방향에 대한 이동량의 X 방향 성분 (제 1 안내판 (38) 의 제 1 경사 방향 이동량 × cosα) 은, 제 1 안내부 (23) 의 안내 방향 (Y 방향) 과 직교하고 있으므로, 이동량의 X 방향 성분은 회전대 (41) 를 통하여 마스크 유지부 (16) 에 전달되어, 마스크 유지부 (16) 를 X 방향으로 이동시킨다. 이 때, 제 2 구동 기구 (12) 의 제 2 안내부 (53) 는 가이드 레일 (53a) 과 슬라이더 (53b) 가 상대 이동하여 마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동을 허용한다.
상기한 바와 같이, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 X 축 모터 (22, 22) 를, 2 개의 제 1 안내판 (38, 38) 의 제 1 경사 방향에 대한 이동량의 X 방향 성분이 동일한 길이가 되도록 동기 회전시킴으로써, 마스크 유지부 (16) 가 회전 (θ 방향) 하지 않고 X 방향으로 수평 이동한다.
또, 한 쌍의 리니어 가이드 (39) 가 X 축에 대해 각도 α 경사져 있으므로, 제 1 안내판 (38) 의 제 1 경사 방향에 대한 이동량의 cosα 가 마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동량이 되고, 이것은 제 1 안내판 (38) 의 제 1 경사 방향 이동량보다 작다. 즉, 제 1 경사 방향에 대한 제 1 안내판 (38) 의 큰 이동량은, 마스크 유지부 (16) 의 작은 X 방향 이동량으로 변환된다. 따라서, 제 1 안내판 (38) 을 X 축에 대해 각도 α 만큼 기울인 방향으로 구동함으로써, 제 1 안내부 (23) 가 변위 축소 기구로서 작용한다. 이로써, 마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동을 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.
(θ 방향 회전)
마스크 유지부 (16) 의 θ 방향 회전은, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 X 축 모터 (22, 22) 를 상이한 회전수로 회전시킴으로써 실시된다. 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 제 1 구동 기구 (11A) 의 X 축 모터 (22) 의 회전수가, 제 1 구동 기구 (11B) 의 X 축 모터 (22) 의 회전수보다 많이 회전하면, 제 1 구동 기구 (11A) 의 회전대 (41) 의 X 방향 이동량 (X1) 은, 제 1 구동 기구 (11B) 의 회전대 (41) 의 X 방향 이동량 (X2) 보다 커지고, 마스크 유지부 (16) 는 반시계 방향으로 회전 운동한다. 또, 제 1 구동 기구 (11A) 의 X 축 모터 (22) 의 회전수가, 제 1 구동 기구 (11B) 의 X 축 모터 (22) 의 회전수보다 적으면, 마스크 유지부 (16) 는 시계 방향으로 회전 운동한다.
이 때, 프레임 (13) 에 고정되어 있는 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 및 제 2 구동 기구 (12) 와 마스크 유지부 (16) 의 상대 회전 (θ) 은, 회전대 (41, 41, 71) 와 마스크 유지부 (16) 의 접합부에 배치되어 있는 회전 지지 기구 (42, 42, 72) 에 의해 흡수된다. 또, 마스크 유지부 (16) 의 θ 방향 회전에 의해, 마스크 유지부 (16) 가 프레임 (13) 에 대해 XY 방향으로 상대 이동하는 경우가 있는데 (마스크 유지부 (16) 가 θ 방향 회전하면서, XY 방향으로 이동), 이 XY 방향 이동은 제 1 안내부 (23) 및 제 2 안내부 (53) 에 의해 흡수된다.
(Y 방향 이동)
마스크 유지부 (16) 의 Y 방향 이동은, 제 2 구동 기구 (12) 의 Y 축 모터 (52) 를 회전시킴으로써 실시된다. 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, Y 축 모터 (52) 를 회전시켜, 나사축 (66) 에 나사 결합하는 너트 (67) 를 개재하여 제 2 안내판 (68) 을 Y 축 모터 기대 (65) 의 제 4 안내부 (69) 로 가이드하면서 제 2 경사 방향 (화살표 B 방향) 으로 이동시킨다.
제 4 안내부 (69) 는 Y 축에 대해 각도 β 경사져 있으므로, 제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향에 대한 이동량의 X 방향 성분 (제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향 이동량 × sinβ) 은, 리니어 가이드 (53) 의 가이드 레일 (53a) 과 슬라이더 (53b) 의 상대 이동에 의해 흡수된다. 따라서, 회전대 (71), 즉 마스크 유지부 (16) 가 X 방향으로 이동하는 경우는 없다.
한편, 제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향에 대한 이동량의 Y 방향 성분 ( 제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향 이동량 × cosβ) 은, 제 2 안내부 (53) 의 안내 방향 (X 방향) 과 직교하고 있으므로, 회전대 (71) 를 통하여 마스크 유지부 (16) 에 전달되어, 마스크 유지부 (16) 를 Y 방향으로 이동시킨다. 이 때, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 한 쌍의 리니어 가이드 (23) 는 가이드 레일 (23a) 과 슬라이더 (23b) 가 상대 이동하여 마스크 유지부 (16) 의 Y 방향 이동을 허용한다.
또, 제 4 안내부 (69) 가 Y 축에 대해 각도 β 경사져 있으므로, 제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향에 대한 이동량의 cosβ 가 마스크 유지부 (16) 의 Y 방향 이동량이 되고, 이것은 제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향 이동량보다 작다. 즉, 제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향에 대한 큰 이동량이, 마스크 유지부 (16) 의 작은 Y 방향 이동량으로 변환된다. 따라서, 제 2 안내판 (68) 을 Y 축에 대해 각도 β 만큼 기울인 방향으로 구동함으로써, 제 2 안내부 (53) 가 변위 축소 기구로서 작용한다. 이로써, 마스크 유지부 (16) 의 Y 방향 이동을 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.
(Z 방향 이동)
마스크 유지부 (16) 의 Z 방향 이동은, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 구동 기구 (12) 의 제 2 Z 축 모터 (51) 를 회전시킴으로써 실시된다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 를 회전시켜, 나사축 (28, 28, 58) 에 나사 결합하는 너트 (27, 27, 57) 를 개재하여 제 1 Z 축 가동대 (31, 31), 및 제 2 Z 축 가동대 (61) 를 Z 방향으로 이동시킨다. 이 Z 방향 이동은 십자 조인트 (34, 34, 64), 제 1 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (23, 23), 및 제 2 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (53), 회전 지지 기구 (42, 72) 를 통하여 마스크 유지부 (16) 에 전달되어 마스크 유지부 (16) 가 Z 방향으로 이동한다.
(마스크의 작동 위치와 퇴피 위치간의 이동)
제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 의 회전수를 많이 회전시킴으로써, 마스크 유지부 (16) 는 Z 방향으로 크게 이동하고, 기판 (W) 에 근접한 작동 위치와 기판 (W) 으로부터 이간된 퇴피 위치의 사이에서 이동이 가능해진다. 이 때, 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 를 동기 회전시킴으로써, 마스크 유지부 (16) 를 수평 상태로 유지한 상태에서 Z 방향으로 크게 이동시킬 수 있어 마스크 (M) 의 교환 등의 메인터넌스 작업이 용이해진다.
(마스크와 기판의 갭 조정)
마스크 (M) 와 기판 (W) 의 갭 조정은, 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 를 미소 회전시킴으로써 실시된다. 즉, 기판 (W) 과 마스크 (M) 가 이미 평행 상태에 있을 때에는, 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 를 동기시키면서 약간 회전시킴으로써, 마스크 유지부 (16) 를 수평 상태로 유지한 상태에서 기판 (W) 에 접근, 또는 이간시켜 소정의 간극이 되도록 갭 조정을 실시한다. 또한, 마스크 (M) 와 기판 (W) 간의 간극은, 도시 생략된 갭 센서에 의해 측정되고, 이 측정치에 의거하여 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 의 회전이 제어된다.
기판 (W) 과 마스크 (M) 가 평행이 아닌 경우, 제 1 Z 축 모터 (21, 21) 와 제 2 Z 축 모터 (51) 중, 임의의 모터를 다른 모터보다 많게, 또는 적게 회전시킴으로써, 마스크 유지부 (16) 의 기울기를 기판 (W) 과 평행이 되도록 조정한다 (틸트 보정). 이 때, XZ 및 YZ 면 내에서의 마스크 유지부 (16) 의 프레임 (13) 에 대한 기울기는 3 개의 십자 조인트 (34, 34, 64) 의 자유로운 회전 운동에 의해 허용된다.
또, 프레임 (13) 에 대한 마스크 유지부 (16) 의 기울기 (XZ 및 YZ 면 내) 가 변하면, 제 1 및 제 2 구동 기구 (11A, 11B, 12) 간의 상면에서 볼 때의 스팬 변화량이 변화한다. 예를 들어, 제 1 Z 축 모터 (21, 21) 에 의한 Z 방향 이동량에 대해, 제 2 Z 축 모터 (51) 에 의한 Z 방향 이동량 (도 5 에서 상방 이동) 이 많은 경우, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 마스크 유지부 (16) 는 XZ 평면 내에서 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 측 (엄밀하게는 십자 조인트 (34) 의 십자축 (33) 의 축심) 을 중심으로 하여 회전 운동하여, 각도 γ 만큼 경사진다. 이 때의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 와 제 2 구동 기구 (12) 사이의 상면에서 볼 때의 스팬은, 제 1 구동 기구 (1lA, 11B) 와 제 2 구동 기구 (12) 사이의 길이를 C 로 하면, C × cosγ 로 짧아진다. 마스크 유지부 (16) 가 경사지는 전후에서의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 와 제 2 구동 기구 (12) 사이의 스팬 변화량 (C(1 - cosγ)) 은, 제 2 안내부로서의 리니어 가이드 (53) 의 가이드 레일 (53a) 과 슬라이더 (53b) 가 X 방향으로 상대 이동함으로써 흡수된다.
마찬가지로, 마스크 유지부 (16) 가 YZ 평면 내에서 수평 상태로부터 각도 γ경사졌을 때 (도 7 참조), 예를 들어, 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 간의 상면에서 볼 때의 스팬은, 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 간의 길이를 D 로 하면, D × cosγ 로 짧아진다. 이 틸트에 의한 마스크 유지부 (16) 의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 간의 스팬 변화량 (D(1 - cosγ)) 은, 각 제 1 안내부로서의 리니어 가이드 (23) 의 가이드 레일 (23a) 과 슬라이더 (23b) 가 Y 방향으로 상대 이동함으로써 흡수된다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (1O) 에 의하면, X, Y, Z, 및 θ 방향 구동이 통합된 기구인 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B), 및 제 2 구동 기구 (12) 를 사용함으로써, 마스크 유지부 (16) 를 X, Y 및 θ 구동했을 때의 마스크 유지부 (16) 의 이동량, 및 틸트 구동했을 때의 각 구동 기구 (11A, 11B, 12) 간의 상면에서 볼 때의 스팬 변화량을 제 1 및 제 2 안내부로서의 리니어 가이드 (23, 53) 에 의해 흡수할 수 있다. 이로써, 마스크 유지부 (16) 의 구동 기구 (11A, 11B, 12) 를 소형화함과 함께, 경량화하여 응답성을 향상시킬 수 있다.
도 8 은 변형예의 마스크 유지 기구의 도 5 에 상당하는 단면도이다. 이 변형예에서는, 각 돌출부 (31a, 61a) 는 Z 축 가동대 (31, 61) 의 하부로부터 프레임 (13) 의 내측 (X 방향) 을 향해 뻗어나와 형성되어 있다. 그리고, 돌출부 (31a, 61a) 상에는, 하방으로부터 순서대로 십자 조인트 (34, 64), X 축 모터 기대 (35) 및 Y 축 모터 기대 (65), 제 3 및 제 4 안내부로서의 리니어 가이드 (39, 69), 제 1 및 제 2 안내판 (38, 68), 제 1 및 제 2 안내부로서의 리니어 가이드 (23, 53), 회전대 (41, 71) 가 배치되어 마스크 유지부 (16) 를 상방으로부터 지지하고 있다. 이로써, 도 5 에 나타낸 배치예와 비교하여, 마스크 유지 기구 (10) 의 높이 방향 치수를 작게 하여 콤팩트하게 할 수 있다.
(제 2 실시형태)
도 9 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구를 나타낸 사시도이다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 2 구동 기구가 제 1 실시형태의 것과 상이할 뿐이므로, 그 이외의 부분에 대해서는, 제 1 실시형태의 것과 동일 또는 상당 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 실시형태에서의 마스크 유지 기구 (1OA) 의 제 2 구동 기구 (12) 는, 제 2 구동부로서의, 마스크 유지부 (16) 를 Z 방향으로 구동 가능한 Z 축 구동 기구 (101) 와 마스크 유지부 (16) 를 Y 방향으로 구동 가능한 Y 축 구동 기구 (102) 가 분리되어 구성되어 있다. Z 축 구동 기구 (101) 는 프레임 (13) 의 한 변 (13b) 에 고정되고, 제 1 구동 기구 (1lA, 11B) 가 지지하는 마스크 유지부 (16) 의 한 변 (16a) 과 대향하는 한 변 (16b)(Y 방향으로 연장되는 한 변) 의 중간 위치를 지지한다. 또, Y 축 구동 기구 (102) 는 프레임 (13) 의 한 변 (13b) 과 직교하는 한 변 (13c) 에 고정되고, 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 가 지지하는 마스크 유지부의 한 변 (16a) 과 직교하는 한 변 (16c)(X 방향으로 연장되는 한 변) 의 중간 위치를 지지한다. 이 때문에, 제 2 안내부는 Z 축 구동 기구 (101) 에 설치된 Z 축측 안내부로서의 리니어 가이드 (53a) 와, Y 축 구동 기구 (102) 에 설치된 Y 축측 안내부로서의 리니어 가이드 (53b) 를 갖는다.
Z 축 구동 기구 (101) 는 제 2 Z 축 모터 (51) 가 프레임 (13) 의 한 변 (15) 에 설치된 제 2 Z 축 모터 기대 (54) 에 고정되어 있다. 제 2 Z 축 모터 (51) 는 제 1 실시형태의 마스크 유지 기구 (10) 와 동일한 볼나사 기구 (도시 생략) 를 구비하고, 그 볼나사 기구의 너트가 Z 축 가동대 (61) 에 연결된다. Z 축 가동대 (61) 는 제 2 자재 조인트인 십자 조인트 (64) 를 개재하여 리니어 가이드 (53a) 의 슬라이더 (53a1) 가 부착된 X 축 기대 (103) 에 연결되어 있고, X 축 기대 (103) 는 Z 축 가동대 (61) 에 대해 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지된다.
회전대 (71) 의 상면에는, 리니어 가이드 (53a) 의 가이드 레일 (53a2) 이 부착되고, X 축 기대 (103) 와 회전대 (71) 사이에, 회전대 (71) 를 X 방향으로 안내하는 리니어 가이드 (53a) 가 구성되어 있다. 또, 회전대 (71) 와 마스크 유지부 (16) 로부터 수평 방향으로 연장 설치된 L 형 블랭크 (106) 의 상면 사이에는, 마스크 유지부 (16) 의 회전을 허용하도록 구름 베어링 (도시 생략) 이 배치되어 제 1 실시형태와 동일한 회전 지지 기구 (도시 생략) 를 구성한다. 이로써, 제 2 Z 축 모터 (51) 가 회전하면, 마스크 유지부 (16) 는 Z 방향으로 이동한다. 또, 마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동은 리니어 가이드 (53a) 에 의해 흡수됨과 함께, 마스크 유지부 (16) 의 회전은 회전 지지 기구에 의해 흡수되어 마스크 유지부 (16) 의 틸트는 십자 조인트 (64) 에 의해 허용된다.
한편, Y 축 구동 기구 (1O2) 에서는, 프레임 (13) 의 한 변 (13c) 으로부터 프레임 (13) 의 내측을 향하여 연장 설치된 L 형 블랭크 (108) 에는, Y 축 모터 기대 (65) 가 부착되고, Y 축 모터 기대 (65) 에는 Y 축에 대해 각도 β 경사져서 Y 축 모터 (52) 가 고정되어 있다. Y 축 모터 (52) 에 의해 회전 구동되는 볼나사 기구의 나사축 (66) 에는, 제 2 안내판 (68) 에 고정된 너트 (67) 가 나사 결합한다. 제 2 안내판 (68) 에는 X 방향으로 안내하는 리니어 가이드 (53b) 를 통하여 상대 부재로서의 Y 축 가동대 (109) 가 배치되어 있다. Y 축 가동대 (109) 의 측면에 설치된 Y 축측 자재 조인트로서의 십자 조인트 (110) 는, Z 방향으로 연장되는 안내 장치로서의 리니어 가이드 (111) 를 통하여 마스크 유지부 (16) 의 한 변 (16c) 에 연결하는 Z 축 기대 (112) 에 고정되어 있다.
본 실시형태의 마스크 유지 기구 (1OA) 는, 제 2 구동 기구가 Z 축 구동 기구 (101) 및 Y 축 구동 기구 (102) 로 분할되어 있고, 도 3 에 나타낸 제 1 실시형태의 마스크 유지 기구 (10) 에서는, 마스크 유지부 (16) 의 Y 방향으로 연장되는 한 변 (16b) 을 Y 방향으로 구동하고 있는 것에 대해, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (10A) 는, 마스크 유지부 (16) 의 X 방향으로 연장되는 한 변 (16c) 을 Y 방향으로 구동한다. 이로써, 마스크 유지부 (16) 의 X 방향 중심 근방, 환언하면, 마스크 유지부 (16) 의 중심 G 의 연장선상에서 구동할 수 있다.
따라서, 대형, 또한 중량이 큰 마스크 유지부 (16) 의 경우, 마스크 유지부 (16) 의 중심 G 로부터 떨어져, Y 방향으로 연장되는 한 변을 Y 방향 구동하면 (도 3 참조), 마스크 유지부 (16) 가 변형될 (평행 사변형으로 변형) 가능성이 있는 것에 대해, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (1OA) 에 의하면, 마스크 유지부 (16) 에 변형을 발생시키지 않고 Y 방향으로 구동할 수 있다. 또, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 는 마스크 유지부의 X, Y, Z, θ 방향 구동, 및 틸트 구동을 통합한 기구로 실시할 수 있으므로, 마스크 유지부의 구동 기구를 소형화함과 함께, 경량화하여 응답성을 향상시킬 수 있다.
그 밖의 구성 및 작용은 제 1 실시형태의 마스크 유지 기구 (10) 와 동일하다.
(제 3 실시형태)
도 10 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구를 나타낸 사시도, 도 11 은 제 1 구동 기구의 확대 단면도이다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 1 구동 기구 및 제 2 구동 기구는, 제 1 실시형태와 동일한 기능을 갖는 각 구성 부품을 구비하는 한편, 각 구성 부품은 배치에 있어서 제 1 실시형태의 것과 상이하다. 이 때문에, 제 1 실시형태와 동일 또는 동등 부분에 대해서는, 동일 또는 상당 부호를 부여하여 설명을 간략화 또는 생략한다.
도 1O 및 도 11 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (1OB) 는, 마스크 (M) 를 유지하는 대략 직사각형상의 마스크 유지부 (16) 와, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 와 제 2 구동 기구 (12) 를 구비한다.
마스크 유지 기구 (1OB) 의 제 1 구동 기구 (11(11A, 11B)) 는, 마스크 유지부 (16) 를 Z 방향으로 구동 가능한 제 1 Z 축 모터 (21) 및 X 방향으로 구동 가능한 X 축 모터 (22) 를 갖는 제 1 구동부 (20) 와, 마스크 유지부 (16) 를 Y 방향으로 안내하는 제 1 안내부인 한 쌍의 Y 방향의 리니어 가이드 (23) 를 구비한다. 프레임 (13) 의 한 변 (13a) 의 상면에 고정된 X 축 모터 기대 (35) 에는, X 축 모터 (22) 가 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 1 경사 방향, 즉 수평면 내 (XY 면) 에 있어서 X 방향에 대해 소정의 각도 α 만큼 기울어져 고정되어 있다 (도 4 참조). X 축 모터 (22) 의 회전축에 고정된 나사축 (36) 에는 너트 (37) 가 나사 결합하고, 이 너트 (37) 는 제 1 안내판 (38) 에 고정되어 있다. 또한, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 각 X 축 모터 (22) 는, 그 축심의 부착 각도 α 가 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 간의 X 방향 중심선 X (본 실시형태에서는, 마스크 유지부 (16) 의 중심 G 를 통과하는 X 방향 중심선) 에 대해 선대칭으로 배치되어 있다 (도 4 참조).
제 1 안내판 (38) 의 하면과 X 축 모터 기대 (35) 의 상면 사이에는, 가이드 레일 (39a) 및 슬라이더 (39b) 로 이루어지는 제 3 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (39) 가, 나사축 (36) 의 축심과 평행하게 배열 설치되어 있어, 제 1 안내판 (38) 을 제 1 경사 방향으로 안내한다.
또, 제 1 안내판 (38) 의 상면에는, Y 방향으로 연장되는 가이드 레일 (23a) 및 슬라이더 (23b) 로 이루어지는 제 1 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (23) 가 설치되어 있어, 한 쌍의 슬라이더 (23b) 에 고정된 회전대 (41) 를 Y 방향으로 안내한다. 회전대 (41) 에는 회전축 (41a) 이 부착되고, 그 회전축 (41a) 의 주위에 배치된 구름 베어링 (40) 을 개재하여 제 1 연결판 (43) 을 수평면 내에서 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 회전 지지 기구 (42) 가 구성된다.
제 1 연결판 (43) 으로부터 프레임 (13) 의 내측 (X 방향) 을 향하여 뻗어나와 형성된 돌출부 (43a) 의 하면에는, 제 1 자재 조인트로서의 십자 조인트 (34) 의 일방의 コ 형상 부재 (32a) 가 고정되어 있다. 십자 조인트 (34) 는 양단에 설치된 축 지지부가 서로 직교하는 방향으로 조합되어 배치된 한 쌍의 コ 형상 부재 (32a, 32b) 와, 각 축 지지부에 자유롭게 회전 운동할 수 있게 끼워맞추는 십자 축 (33) 으로 구성된다. 이로써, 타방의 コ 형상 부재 (32b) 는, 일방의 コ 형상 부재 (32a) 에 대해 XZ 면, 및 YZ 면 내에서 자유롭게 회전 운동할 수 있게 연결된다. 십자 조인트 (34) 의 타방의 コ 형상 부재 (32b) 는, 제 1 Z 축 모터 기대 (24) 로부터 프레임 (13) 의 외측 (X 방향) 을 향하여 뻗어나와 형성된 돌출부 (24a) 에 고정되어 있다.
제 1 Z 축 모터 (21) 는 Z 축 모터 기대 (24) 에 회전축 (25) 을 Z 방향 하방을 향하여 고정되어 있다. 회전축 (25) 에는 Z 축 모터 기대 (24) 에 자유롭게 회전할 수 있게 지지된 나사축 (28) 이 연결되어 있고, 나사축 (28) 에 나사 결합하는 너트 (27) 와 함께 볼나사 기구를 구성한다.
너트 (27) 에는 Z 축 방향의 리니어 가이드 (29) 에 안내되어 Z 방향으로 이동 가능하게 된 제 1 Z 축 가동대 (31) 가 고정되어 있다. 이로써, 제 1 Z 축 모터 (21) 가 회전하면, 제 1 Z 축 가동대 (31) 가 Z 방향으로 이동한다.
제 2 구동 기구 (12) 는 마스크 유지부 (16) 를 Z 방향으로 구동 가능한 제 2 Z 축 모터 (51) 및 Y 방향으로 구동 가능한 Y 축 모터 (52) 를 갖는 제 2 구동부 (50) 와, 마스크 유지부 (16) 를 X 방향으로 안내하는 제 2 안내부인 한 쌍의 Y 방향의 리니어 가이드 (53) 를 구비한다. 프레임 (13) 의 한 변 (13b) 에 고정된 Y 축 모터 기대 (65) 에는, Y 축 모터 (52) 가 제 1 실시형태와 같이, 제 2 경사 방향, 즉 수평면 내 (XY 면) 에서 Y 방향에 대해 소정의 각도 β 만큼 기울어져 고정되어 있다 (도 4 참조). Y 축 모터 (52) 의 회전축에 고정된 나사축 (66) 에는 너트 (67) 가 나사 결합하고, 이 너트 (67) 는 제 2 안내판 (68) 에 고정되어 있다.
제 2 안내판 (68) 의 하면과 Y 축 모터 기대 (65) 의 상면 사이에는, 제 4 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (69) 가 나사축 (66) 의 축심과 평행하게 배열 설치되어 있어, 제 2 안내판 (68) 을 제 2 경사 방향으로 안내한다.
또, 제 2 안내판 (68) 의 상면에는, X 방향으로 연장되는 가이드 레일 (53a) 및 슬라이더 (53b) 로 이루어지는 제 2 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (53) 가 설치되어 있어, 한 쌍의 슬라이더 (53b) 에 고정된 회전대 (71) 를 X 방향으로 안내한다. 회전대 (71) 는 회전축 (71a), 구름 베어링 (70) 으로 이루어지는 회전 지지 기구 (72) 에 의해 제 2 연결판 (73) 을 수평면 내에서 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지한다.
제 2 연결판 (73) 으로부터 프레임 (13) 의 내측 (X 방향) 을 향하여 뻗어나와 형성된 돌출부 (73a) 의 하면에는, 제 2 자재 조인트로서의 십자 조인트 (64) 의 일단측이 고정되어 있다. 십자 조인트 (64) 의 타단측은, Z 축 모터 기대 (54) 로부터 프레임 (13) 의 외측 (X 방향) 을 향해 뻗어나와 형성된 돌출부 (54a) 에 고정되어 있다. 제 2 Z 축 모터 (51) 의 회전축 (55) 에는, 나사 결합하는 너트 (57) 와 함께 볼나사 기구를 구성하는 나사축 (58) 이 연결되어 있다.
너트 (57) 에는 Z 축 방향의 리니어 가이드 (59) 에 안내되어 Z 방향으로 이동 가능하게 된 제 2 Z 축 가동대 (61) 가 고정되어 있다. 이로써, 제 2 Z 축 모터 (51) 가 회전하면, 제 2 Z 축 가동대 (61) 가 Z 방향으로 이동한다.
또, 도 12 의 (a) 및 (b) 도 참조하여, 마스크 유지부 (16) 의 Y 방향으로 연장되는 한 변 (16b) 의 외측면 (프레임 (13) 에 대향하는 면) 의 양단에는, 각각 기준 블록 (44a, 44b) 이 고정되어 있다. 또, 프레임 (13) 의 내면에는, 기준 블록 (44a) 에 대향하여 변위계 (45a) 가 부착되고, 기준 블록 (44b) 에 대향하여 한 쌍의 변위계 (45b, 45c) 가 Z 방향으로 이간되어 부착되어 있다. 또, 마스크 유지부 (16) 의 X 방향으로 연장되는 한 변 (16c) 의 외측면의 일단에는, 기준 블록 (44c) 이 고정되어 있다. 프레임 (13) 의 내면에는, 기준 블록 (44c) 에 대향하여 한 쌍의 변위계 (45d, 45e) 가 Z 방향으로 이간되어 부착되어 있다.
변위계 (45a ∼ 45e) 는 기준 블록 (44a ∼ 44c) 의 위치 (거리) 를 검출하는 것으로, 예를 들어, 비접촉식 광학 변위계나 접촉식 광학 변위계 등으로 구성된다.
이하, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (1OB) 의 작용에 대해 설명한다. 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (W) 에 전사할 때, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 상대적인 위치 어긋남 보정, 및 갭 조정이 실시된다.
도 10 및 도 12 의 (a) 및 (b) 에 나타낸 바와 같이, 프레임 (13) 의 내면에 부착된 각 변위계 (45a ∼ 45e) 는, 각각 대향하여 마스크 유지부 (16) 에 고정되어 있는 기준 블록 (44a ∼ 44c) 의 위치를 측정하고, 측정된 위치 데이터를 제어 장치 (5)(도 1 참조) 에 전달한다. 제어 장치 (5) 의 기억부에는, 적정한 마스크 위치 (노광에 최적인 마스크 위치) 가 기억되어 있고, 제어 장치 (5) 는 각 변위계 (45a ∼ 45e) 로 측정된 마스크 위치와 기억된 적정한 마스크 위치를 비교하여 피드백 제어를 실시하고, 마스크 유지 기구 (1OB) 의 각 작동부 (X, Y, Z 축 모터) 를 작동시켜 마스크 유지부 (16) 를 적정 위치에 위치시켜, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 상대적인 위치 어긋남을 보정함과 함께, 갭 조정을 실시한다. 변위계 (45) 에 의해 3 점의 기준 블록 (44a ∼ 44c) 을 측정함으로써, 마스크 유지부 (16), 즉, 마스크 (M) 의 평면이 인식되고, 2 점의 기준 블록 (44a, 44b) 을 측정함으로써, 프레임 (13) 에 대한 마스크 유지부 (16) 의 각도 θ 가 인식된다.
또한, 이들의 기준 블록 (44a ∼ 44c) 및 변위계 (45a ∼ 45e) 는 다른 실시형태에도 적용 가능하다.
이하에, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (1OB) 의 작용에 대해 설명한다.
마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동은, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 X 축 모터 (22, 22) 를 서로 반대 방향으로 동기 회전시킴으로써 실시된다. 2 개의 X 축 모터 (22, 22) 를 회전시켜 제 1 안내판 (38) 을 한 쌍의 리니어 가이드 (39) 로 가이드하면서, 제 1 경사 방향으로 이동시키면, 제 1 안내판 (38) 의 제 1 경사 방향에 대한 이동량의 Y 방향 성분은, 제 1 안내부 (23) 의 상대 이동에 의해 흡수된다. 한편, 제 1 경사 방향에 대한 이동량의 X 방향 성분은, 회전대 (41) 를 통하여 제 1 연결판 (43) 에 전달되고, 십자 조인트 (34), Z 축 모터 기대 (24) 를 통하여 제 1 Z 축 모터 (21) 를 X 방향으로 이동시킨다. 이로써, 제 1 Z 축 모터 (21) 에 연결하는 마스크 유지부 (16) 가 X 방향으로 이동한다. 이 때, 제 2 구동 기구 (12) 의 제 2 안내부 (53) 는 마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동을 허용한다.
마스크 유지부 (16) 의 θ 방향 회전은, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 X 축 모터 (22, 22) 를 상이한 회전수로 회전시킴으로써 실시된다. 예를 들어, 제 1 구동 기구 (1lA) 의 X 축 모터 (22) 의 회전수가, 제 1 구동 기구 (11B) 의 X 축 모터 (22) 의 회전수보다 많이 회전하면, 제 1 구동 기구 (11A) 의 회전대 (41) 의 X 방향 이동량 (X1) 은 제 1 구동 기구 (11B) 의 회전대 (41) 의 X 방향 이동량 (X2) 보다 커지고, 마스크 유지부 (16) 는 반시계 방향으로 회전 운동한다.또, 제 1 구동 기구 (11A) 의 X 축 모터 (22) 의 회전수가, 제 1 구동 기구 (11B) 의 X 축 모터 (22) 의 회전수보다 적으면 마스크 유지부 (16) 는 시계 방향으로 회전 운동한다.
이 때, 프레임 (13) 에 고정되어 있는 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 및 제 2 구동 기구 (12) 와 마스크 유지부 (16) 의 상대 회전 (θ) 은 회전 지지 기구 (42, 42, 72) 에 의해 흡수된다. 또, 마스크 유지부 (16) 의 θ 방향 회전에 의해, 마스크 유지부 (16) 가 프레임 (13)에 대해 XY 방향으로 상대 이동하는 경우가 있는데, 이 XY 방향 이동은 제 1 안내부 (23) 및 제 2 안내부 (53) 에 의해 흡수된다.
마스크 유지부 (16) 의 Y 방향 이동은, 제 2 구동 기구 (12) 의 Y 축 모터 (52) 를 회전시킴으로써 실시된다. Y 축 모터 (52) 를 회전시켜 제 2 안내판 (68) 을 제 4 안내부 (69) 로 가이드하면서 제 2 경사 방향으로 이동시키면, 제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향에 대한 이동량의 X 방향 성분은 리니어 가이드 (53) 의 상대 이동에 의해 흡수된다. 한편, 제 2 안내판 (68) 의 제 2 경사 방향에 대한 이동량의 Y 방향 성분은, 회전대 (71) 를 통하여 제 2 연결판 (73) 에 전달되고, 십자 조인트 (64), Z 축 모터 기대 (54) 를 통하여 제 2 Z 축 모터 (51) 를 Y 방향으로 이동시킨다. 이로써, 제 2 Z 축 모터 (51) 에 연결하는 마스크 유지부 (16) 가 Y 방향으로 이동한다. 이 때, 제 1 구동 기구 (11) 의 제 1 안내부 (23) 는 마스크 유지부 (16) 의 Y 방향 이동을 허용한다.
마스크 유지부 (16) 의 Z 방향 이동은, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 구동 기구 (12) 의 제 2 Z 축 모터 (51) 를 회전시킴으로써 실시된다. 도 10 및 도 11 에 나타낸 바와 같이, 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 를 회전시켜, 나사축 (28, 28, 58) 에 나사 결합하는 너트 (27, 27, 57) 를 개재하여 제 1 Z 축 가동대 (31, 31), 및 제 2 Z 축 가동대 (61) 를 Z 방향으로 이동시킨다. 이로써, 제 1, 및 제 2 Z 축 가동대 (31, 31, 61) 에 고정되어 있는 마스크 유지부 (16) 가 Z 방향으로 이동한다.
마스크의 작동 위치와 퇴피 위치간의 이동은, 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 의 회전수를 많이 회전시킴으로써, 마스크 유지부 (16) 는 Z 방향으로 크게 이동하고, 기판 (W) 에 근접한 작동 위치와 기판 (W) 으로부터 이간된 퇴피 위치의 사이에서 이동시킴으로써 실시된다.
마스크 (M) 와 기판 (W) 의 갭 조정은, 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 를 미소 회전시킴으로써 실시된다. 즉, 기판 (W) 과 마스크 (M) 가 이미 평행 상태에 있을 때에는, 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 를 동기시키면서 약간 회전시켜 마스크 유지부 (16) 를 수평 상태로 유지한 상태에서 기판 (W) 에 접근, 또는 이간시켜 소정의 간극이 되도록 갭 조정을 실시한다. 또, 기판 (W) 과 마스크 (M) 가 평행이 아닌 경우에는, 제 1 Z 축 모터 (21, 21) 와 제 2 Z 축 모터 (51) 중, 임의의 모터를 다른 모터보다 많게, 또는 적게 회전시킴으로써, 마스크 유지부 (16) 의 기울기를 기판 (W) 과 평행이 되도록 조정한다 (틸트 보정).
이 때, XZ 및 YZ 면 내에서의 마스크 유지부 (16) 의 프레임 (13) 에 대한 기울기는, 3 개의 십자 조인트 (34, 34, 64) 의 자유로운 회전 운동에 의해 허용된다. 또, 프레임 (13) 에 대한 마스크 유지부 (16) 의 기울기 (XZ 및 YZ 면 내) 가 변경되는 것에 의한, 제 1 및 제 2 구동 기구 (11A, 1lB, 12) 간의 상면에서 볼 때의 스팬 변화량은, 각 제 1 안내부로서의 리니어 가이드 (23) 가 Y 방향으로 상대 이동함으로써, 또 제 2 안내부로서의 리니어 가이드 (53) 가 X 방향으로 상대 이동함으로써 흡수된다.
이와 같이, 본 실시형태에서도, 마스크 유지부 (16) 는 3 개의 십자 조인트 (34, 34, 64) 를 개재하여 제 1 및 제 2 연결판 (43, 73) 에 지지되어 있으므로, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 제 1 Z 축 모터 (21, 21), 및 제 2 구동 기구 (12) 의 제 2 Z 축 모터 (51) 중 어느 것이 작동했을 때에 생기는 프레임 (13) 과 마스크 유지부 (16) 의 상대적인 기울기가, 3 개의 십자 조인트 (34, 34, 64) 의 회전 운동에 의해 흡수된다.
또, 마스크 유지부 (16) 는 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 구름 베어링 (40, 40), 및 제 2 구동 기구 (12) 의 구름 베어링 (70) 을 개재하여 X 축 모터 기대 (35) 및 Y 축 모터 기대 (65) 에 지지되어 있으므로, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 X 축 모터 (22, 22), 및 제 2 구동 기구 (12) 의 Y 축 모터 (52) 중 어느 것이 작동했을 때에 생기는 프레임 (13) 과 마스크 유지부 (16) 의 상대적인 회전 (Z 축 둘레의 회전) θ 는, 3 개의 구름 베어링 (40, 40, 70) 에 의해 흡수된다.
또, 본 실시형태에 있어서는, X 축 모터 기대 (35), 제 1 안내판 (38), 회전대 (41), 회전 지지 기구 (42), 및 리니어 가이드 (23, 39) 또는, Y 축 모터 기대 (65), 제 2 안내판 (68), 회전대 (71), 회전 지지 기구 (72), 및 리니어 가이드 (53, 69) 가, 프레임 (13) 의 내측 (X 방향) 으로 돌출하지 않고 프레임 (13) 의 상면에 배열 설치되어 있다. 환언하면, 프레임 (13) 의 내측에는, 마스크 유지부 (16) 와 함께, 제 1 Z 축 모터 기대 (24), 제 1 Z 축 모터 (21), 및 제 1 Z 축 가동대 (31) 및, 제 2 Z 축 모터 기대 (54), 제 2 Z 축 모터 (51), 및 제 2 Z 축 가동대 (61) 만이 배치되어 있으므로, 마스크 유지 기구 (1OB) 를 대형화하지 않고, 마스크 유지부 (16) 내의 스페이스를 크게 확보할 수 있다.
그 밖의 구성 및 작용은 제 1 실시형태의 마스크 유지 기구 (10) 와 동일하다.
(제 4 실시형태)
도 13 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 마스크 유지 기구의 사시도, 도 14 는 마스크 유지 기구의 평면도, 도 15 는 마스크 유지 기구의 측면도, 도 16 은 마스크 유지 기구의 정면도, 도 17 의 (a) 는 도 13 에서의 구동 기구의 주요부 평면도, (b) 는 그 정면도, 및 (c) 는 그 측면도이다. 또한, 본 실시형태에서는, X 축 모터, 및 Y 축 모터의 구성이 제 3 실시형태의 것과 다를 뿐이므로, 제 3 실시형태와 동일 또는 동등 부분에 대해서는, 동일 또는 상당 부호를 부여하여 설명을 간략화 또는 생략한다.
도 13 내지 도 17 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (10C) 는, 마스크 (M) 를 유지하는 대략 직사각형상의 마스크 유지부 (16) 와 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 와 제 2 구동 기구 (12) 를 구비한다.
마스크 유지 기구 (1OC) 의 제 1 구동 기구 (11 (11A, 11B)) 는, 프레임 (13) 의 한 변 (13a) 의 상면에 고정된 X 축 모터 기대 (47)(도 17 참조) 를 구비하고, X 축 모터 기대 (47) 에는, X 방향으로 연장되는 가이드 레일 (46a) 및 슬라이더 (46b) 로 이루어지는 제 3 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (46) 가 설치되어 있다. 한 쌍의 리니어 가이드 (46) 의 슬라이더 (46b) 는, 제 1 안내판 (38) 의 하면에 고정되어 제 1 안내판 (38) 을 X 방향으로 안내한다.
도 17 에 나타낸 바와 같이, X 축 모터 기대 (47) 의 상면과 제 1 안내판 (38) 의 하면에는, 각각 대향하여 고정자 (48) 및 가동자 (49) 가 배열 설치되어 있고, 이로써 X 축 모터 (22A) 가 평면 모터로서 구성되어 있다. X 축 모터 (22A) 는 리니어 가이드 (46) 에 의해 X 방향으로 안내되는 제 1 안내판 (38) 을 X 방향으로 구동한다.
제 1 안내판 (38) 의 상면과 회전 지지 기구 (42) 에 의해 제 1 연결판 (43) 에 대해 자유롭게 회전 운동할 수 있게 연결된 회전대 (41)(도 11 참조) 의 하면 사이에는, 가이드 레일 (23a) 및 슬라이더 (23b) 로 이루어지는 제 1 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (23) 가 배열 설치되어 있어, 제 1 안내판 (38) 에 대해 회전대 (41), 즉, 제 1 연결판 (43) 을 Y 방향으로 안내한다. 또한, 리니어 가이드 (23) 와 리니어 가이드 (46) 의 배치 위치는 상하 반대여도 되고, 또, 고정자 (48) 와 가동자 (49) 가 반대로 배치되어도 된다.
마스크 유지 기구 (10C) 의 제 2 구동 기구 (12) 는, 프레임 (13) 의 한 변 (13b) 의 상면에 고정된 Y 축 모터 기대 (77) 를 구비하고, Y 축 모터 기대 (77) 에는, Y 방향으로 연장되는 가이드 레일 (76a) 및 슬라이더 (76b) 로 이루어지는 제 4 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (76) 가 설치되어 있다. 한 쌍의 리니어 가이드 (76) 의 슬라이더 (76b) 는 제 2 안내판 (68) 의 하면에 고정되어, 제 2 안내판 (68) 을 Y 방향으로 안내한다.
Y 축 모터 기대 (77) 의 상면과 제 2 안내판 (68) 의 하면에는, 각각 대향하여 고정자 (48) 및 가동자 (49) 가 배열 설치되어 있고, 이로써 Y 축 모터 (52A) 가 평면 모터로서 구성되어 있다. Y 축 모터 (52A) 는 리니어 가이드 (76) 에 의해 Y 방향으로 안내되는 제 2 안내판 (68) 을 Y 방향으로 구동한다.
제 2 안내판 (68) 의 상면과 회전 지지 기구 (72) 에 의해 제 2 연결판 (73) 에 대해 자유롭게 회전 운동할 수 있게 연결된 회전대 (71) 의 하면 사이에는, 가이드 레일 (53a) 및 슬라이더 (53b) 로 이루어지는 제 2 안내부로서의 한 쌍의 리니어 가이드 (53) 가 배열 설치되어 있어, 제 2 안내판 (68) 에 대해 회전대 (71), 즉, 제 2 연결판 (73) 을 X 방향으로 안내한다. 또한, 리니어 가이드 (53) 와 리니어 가이드 (76) 의 배치 위치는 상하 반대여도 되며, 그 경우에는, 리니어 가이드 (76) 가 배치되는 측에 Y 축 모터 (52A) 도 배치된다.
제 1 구동 기구 (11) 의 제 1 연결판 (43) 과 마스크 유지부 (16) 를 연결하는 구조, 및 제 2 구동 기구 (12) 의 제 2 연결판 (73) 과 마스크 유지부 (16) 를 연결하는 구조는, 제 3 실시형태의 마스크 유지 기구 (1OB) 와 동일하므로 설명을 생략한다.
또한, Y 축 모터 (52A) 는 제 1 구동 기구 (11) 의 제 1 안내판 (38) 의 상면과 회전대 (41) 의 하면에, 각각 대향하여 고정자 (48) 및 가동자 (49) 를 배열 설치함으로써, 제 1 구동 기구 (11) 측에 배치하도록 해도 된다.
마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동은 X 축 모터 (22A) 에 의해 실시된다. X 축 모터 (22A) 가 작동하면, 한 쌍의 리니어 가이드 (46) 에 의해 X 방향으로 안내되는 제 1 안내판 (38) 이 X 방향으로 이동하고, 이 동작은, 제 1 안내부 (23), 회전대 (41), 제 1 연결판 (43), 십자 조인트 (34), Z 축 모터 기대 (24) 및 제 1 Z 축 모터 (21) 를 통하여 마스크 유지부 (16) 에 전달되어, 마스크 유지부 (16) 가 X 방향으로 이동한다. 이 때, 제 2 구동 기구 (12) 의 제 2 안내부 (53) 는 마스크 유지부 (16) 의 X 방향 이동을 허용한다.
마스크 유지부 (16) 의 Y 방향 이동은 Y 축 모터 (52A) 에 의해 실시된다. Y 축 모터 (52A) 가 작동하면, 한 쌍의 리니어 가이드 (76) 에 의해 Y 방향으로 안내되는 제 2 안내판 (68) 이 Y 방향으로 이동하고, 이 동작은, 제 2 안내부 (53), 회전대 (71), 제 2 연결판 (73), 십자 조인트 (64), Z 축 모터 기대 (54), 및 제 2 Z 축 모터 (51) 를 통하여 마스크 유지부 (16) 에 전달되어, 마스크 유지부 (16) 가 Y 방향으로 이동한다. 이 때, 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 제 1 안내부 (23) 는 마스크 유지부 (16) 의 Y 방향 이동을 허용한다.
마스크 유지부 (16) 의 θ 방향 회전은, 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 의 X 축 모터 (22A, 22A) 를 상이한 회전수로 회전시켜, 한 쌍의 제 1 안내판 (38, 38) 을 상이한 이동 거리만큼 구동함으로써 실시된다. 예를 들어, 제 1 구동 기구 (11(11A, 11B)) 의 X 축 모터 (22A, 22A) 에 의해, 제 1 구동 기구 (11A) 의 제 1 안내판 (38) 의 X 방향 이동량을, 제 1 구동 기구 (11B) 의 제 1 안내판 (38) 의 X 방향 이동량보다 크게 구동하면, 마스크 유지부 (16) 는 반시계 방향으로 회전 운동한다.
이 때, 프레임 (13) 에 고정되어 있는 한 쌍의 제 1 구동 기구 (11A, 11B) 및 제 2 구동 기구 (12) 와 마스크 유지부 (16) 의 상대 회전 (θ) 은 회전 지지 기구 (42, 42, 72) 에 의해 흡수된다. 또, 마스크 유지부 (16) 의 θ 방향 회전에 의해, 마스크 유지부 (16) 가 프레임 (13) 에 대해 XY 방향으로 상대 이동하는 경우가 있는데, 이 XY 방향 이동은 각 평면 리니어 모터 (X 축 모터 (22A, 22A), Y 축 모터 (52A)) 의 위치 제어에 의해 흡수된다. 또, Z 방향 이동에 의해 생기는 XY 방향 이동은 각 평면 리니어 모터의 위치 제어에 의해 흡수된다.
마스크 유지부 (16) 의 Z 방향 이동, 마스크의 작동 위치와 퇴피 위치간의 이동, 및 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 갭 조정은 제 3 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태의 마스크 유지 기구 (1OC) 에 의하면, 제 1 구동부 (20) 가 X 축 모터 기대 (47) 에 대해 X 방향으로 구동되는 제 1 안내판 (38) 과 제 1 안내판 (38) 을 X 방향으로 안내하는 제 3 안내부 (46) 와, 제 1 안내부 (23) 에 의해 Y 방향으로 안내되는 제 1 연결판 (43) 을 구비하고, 제 2 구동부 (50) 는 Y 축 모터 기대 (77) 에 대해 Y 방향으로 구동되는 제 2 안내판 (68) 과, 제 2 안내판 (68) 을 Y 방향으로 안내하는 제 4 안내부 (76) 와, 제 2 안내부 (53) 에 의해 X 방향으로 안내되는 제 2 연결판 (73) 을 구비한다. 또한, 제 1 구동 기구 (11) 는 X 축 모터 기대 (47) 및 제 1 안내판 (38) 의 대향면에 대향 배치된 고정자 (48) 및 가동자 (49) 로 구성된 X 축 모터 (22A) 를 구비하고, 제 2 구동 기구 (12) 는 Y 축 모터 기대 (77) 및 제 2 안내판 (68) 의 대향면에 대향 배치된 고정자 (48) 및 가동자 (49) 로 구성된 Y 축 모터 (52A) 를 구비하므로, 마스크 유지부 (16) 의 구동 기구 (11A, 11B, 12) 를 소형화함과 함께, 경량화하여 응답성을 향상시킬 수 있다.
또, X 축 모터 기대 (47) 및 Y 축 모터 기대 (77) 는 프레임 (13) 의 상면에 배치되고, 제 1 및 제 2 Z 축 가동대 (31, 61) 가 마스크 유지부 (16) 에 고정되므로, 마스크 유지 기구 (10) 를 대형화하지 않고, 마스크 유지부 (16) 내의 스페이스를 확보함과 함께, 통합된 기구에서의 X, Y, Z, θ 방향 구동, 및 틸트 구동을 원활히 실시할 수 있다.
그 밖의 구성 및 작용은 제 3 실시형태의 마스크 유지 기구 (10B) 와 동일하다.
또한, 본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 적절히 변형, 개량 등이 가능하다. 상기의 설명에서는, 근접 스캔 노광 장치의 마스크 유지 기구에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 위치 맞춤, 갭 조정, 퇴피 동작 등이 필요하게 되는 각종 기구에도 동일하게 적용할 수 있고, 동일한 효과를 발휘한다.
본 발명의 마스크 유지부가 이동하는 X 방향은, 본 실시형태에서는 기판의 반송 방향을 따르고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 기판의 반송 방향과 직교하는 방향이어도 된다.
또, 본 발명의 마스크 유지 기구의 각 구동 기구는, 기판을 유지하는 기판 유지부를 X 방향, Y 방향, 수평면에 직교하는 축 둘레의 θ 방향으로 구동 가능, 또한 틸트 구동 가능한 기판 유지 기구로서 적용하는 것도 가능하다. 이 경우, 기판 유지 기구는 특허 청구의 범위에 기재된 마스크 유지부를 기판 유지부로 바꿔놓음과 함께, 마스크와 기판을 바꿔 넣음으로써 적용 가능하다.
즉, 상기 실시형태와 같은 기판을 반송하는 노광 방식이 아니고, 기판을 유지하는 기판 유지부를 구동 가능한 기판 유지 기구는, 기판 유지부를 수평면 상의 일방향인 X 방향 및 연직 방향인 Z 방향으로 구동 가능한 제 1 구동부와, 기판 유지부를 수평면 상의 X 방향에 대한 직교 방향인 Y 방향으로 안내 가능한 제 1 안내부를 갖는 한 쌍의 제 1 구동 기구와, 기판 유지부를 Y 방향 및 Z 방향으로 구동 가능한 제 2 구동부와, 기판 유지부를 X 방향으로 안내 가능한 제 2 안내부를 갖는 제 2 구동 기구를 가지며, 제 1 구동부에 의해 마스크 유지부를 X 방향 또는 θ 방향으로 구동했을 때, 제 2 안내부에 의해 기판 유지부의 이동량을 흡수하고, 제 2 구동부에 의해 기판 유지부를 Y 방향으로 구동했을 때, 상기 제 1 안내부에 의해 기판 유지부의 이동량을 흡수하고, 제 1 및 제 2 구동부 중 적어도 하나에 의해 기판 유지부를 틸트 구동했을 때, 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 기판 유지부의 틸트에 의한 제 1 및 제 2 구동 기구간의 상면에서 볼 때의 스팬 변화량을 흡수하도록 구성된다.
본 출원은 2009 년 11 월 9 일 출원된 일본 특허출원 2009-256209 에 의거한 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.
1O, 1OA, 10B, 1OC : 마스크 유지 기구 11A, 11B : 제 1 구동 기구
12 : 제 2 구동 기구 13 : 프레임
16 : 마스크 유지부 20 : 제 1 구동부
21 : 제 1 Z 축 모터 22, 22A : X 축 모터
23 : 리니어 가이드 (제 1 안내부) 24 : 제 1 Z 축 모터 기대
31 : 제 1 Z 축 가동대
34 : 십자 조인트 (제 1 자재 조인트)
35, 47 : X 축 모터 기대 38 : 제 1 안내판
39 : 리니어 가이드 (제 3 안내부)
42 : 제 1 회전 지지 기구 43 : 제 1 연결판
46 : 리니어 가이드 (제 3 안내부) 48 : 고정자
49 : 가동자 50 : 제 2 구동부
51 : 제 2 Z 축 모터 52, 52A : Y 축 모터
53, 53a, 53b : 리니어 가이드 (제 2 안내부)
54 : 제 2 Z 축 모터 기대 61 : 제 2 Z 축 가동대
64 : 십자 조인트 (제 2 자재 조인트)
65, 77 : Y 축 모터 기대 68 : 제 2 안내판
69 : 리니어 가이드 (제 4 안내부)
72 : 제 2 회전 지지 기구 73 : 제 2 연결판
76 : 리니어 가이드 (제 4 안내부)
M : 마스크 W : 기판
α : X 방향에 대한 소정의 각도 (제 1 경사 방향)
β : Y 방향에 대한 소정의 각도 (제 2 경사 방향)
12 : 제 2 구동 기구 13 : 프레임
16 : 마스크 유지부 20 : 제 1 구동부
21 : 제 1 Z 축 모터 22, 22A : X 축 모터
23 : 리니어 가이드 (제 1 안내부) 24 : 제 1 Z 축 모터 기대
31 : 제 1 Z 축 가동대
34 : 십자 조인트 (제 1 자재 조인트)
35, 47 : X 축 모터 기대 38 : 제 1 안내판
39 : 리니어 가이드 (제 3 안내부)
42 : 제 1 회전 지지 기구 43 : 제 1 연결판
46 : 리니어 가이드 (제 3 안내부) 48 : 고정자
49 : 가동자 50 : 제 2 구동부
51 : 제 2 Z 축 모터 52, 52A : Y 축 모터
53, 53a, 53b : 리니어 가이드 (제 2 안내부)
54 : 제 2 Z 축 모터 기대 61 : 제 2 Z 축 가동대
64 : 십자 조인트 (제 2 자재 조인트)
65, 77 : Y 축 모터 기대 68 : 제 2 안내판
69 : 리니어 가이드 (제 4 안내부)
72 : 제 2 회전 지지 기구 73 : 제 2 연결판
76 : 리니어 가이드 (제 4 안내부)
M : 마스크 W : 기판
α : X 방향에 대한 소정의 각도 (제 1 경사 방향)
β : Y 방향에 대한 소정의 각도 (제 2 경사 방향)
Claims (12)
- 마스크를 유지하는 마스크 유지부와,
상기 마스크 유지부를 수평면 상의 일방향인 X 방향 및 연직 방향인 Z 방향으로 구동 가능한 제 1 구동부와, 상기 마스크 유지부를 상기 수평면 상의 상기 X 방향에 대한 직교 방향인 Y 방향으로 안내 가능한 제 1 안내부를 갖는 한 쌍의 제 1 구동 기구와,
상기 마스크 유지부를 상기 Y 방향 및 Z 방향으로 구동 가능한 제 2 구동부와, 상기 마스크 유지부를 상기 X 방향으로 안내 가능한 제 2 안내부를 갖는 제 2 구동 기구를 가지며,
상기 마스크 유지부를 상기 X 방향, 상기 Y 방향, 상기 수평면에 직교하는 축 둘레의 θ 방향으로 구동 가능, 또한 틸트 구동 가능한 마스크 유지 기구로서,
상기 제 1 구동부에 의해 상기 마스크 유지부를 X 방향 또는 θ 방향으로 구동했을 때, 상기 제 2 안내부에 의해 상기 마스크 유지부의 이동량을 흡수하고,
상기 제 2 구동부에 의해 상기 마스크 유지부를 Y 방향으로 구동했을 때, 상기 제 1 안내부에 의해 상기 마스크 유지부의 이동량을 흡수하고,
상기 제 1 및 제 2 구동부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부를 틸트 구동했을 때, 상기 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 틸트에 의한 상기 제 1 및 제 2 구동 기구간의 상면에서 볼 때의 스팬 변화량을 흡수하는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 1 항에 있어서,
상기 마스크 유지부는 상기 제 1 및 제 2 구동부의 Z 방향 구동에 의해, 기판에 근접한 작동 위치와, 상기 기판으로부터 이간된 퇴피 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 구동부는 X 축 모터와, 상기 X 축 모터가 부착되는 X 축 모터 기대와, 상기 X 축 모터의 구동에 의해 상기 X 축 모터 기대에 대해, X 방향에 대해 소정의 각도로 경사지는 제 1 경사 방향으로 구동되는 제 1 안내판과, 상기 X 축 모터 기대에 대해 상기 제 1 안내판을 상기 제 1 경사 방향으로 안내하는 제 3 안내부를 구비하고,
상기 제 2 구동부는 Y 축 모터와, 상기 Y 축 모터가 부착되는 Y 축 모터 기대와, 상기 Y 축 모터의 구동에 의해 상기 Y 축 모터 기대에 대해, Y 방향에 대해 소정의 각도로 경사지는 제 2 경사 방향으로 구동되는 제 2 안내판과, 상기 Y 축 모터 기대에 대해 상기 제 2 안내판을 상기 제 2 경사 방향으로 안내하는 제 4 안내부를 구비하고,
상기 X 축 모터에 의해 상기 제 1 안내판이 상기 제 1 경사 방향으로 구동되면, 상기 제 1 안내부에 의해 상기 제 1 안내판에 대해 Y 방향으로 상대 이동 가능하게 안내되는 상기 마스크 유지부는 X 방향으로 이동하고,
상기 Y 축 모터에 의해 상기 제 2 안내판이 상기 제 2 경사 방향으로 구동되면, 상기 제 2 안내부에 의해 상기 제 2 안내판에 대해 X 방향으로 상대 이동 가능하게 안내되는 상기 마스크 유지부는 Y 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 3 항에 있어서,
상기 한 쌍의 제 1 구동 기구의 각각에 배열 설치된 상기 X 축 모터의 구동 방향은, 상기 한 쌍의 제 1 구동 기구간의 X 방향 중심선에 대해 선대칭인 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 구동부는 제 1 Z 축 모터와, 상기 제 1 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 1 Z 축 가동대와, 상기 제 1 Z 축 가동대에 대해 상기 X 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 2 구동부는 제 2 Z 축 모터와, 상기 제 2 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 2 Z 축 가동대와, 상기 제 2 Z 축 가동대에 대해 상기 Y 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 1 및 제 2 Z 축 모터 중 적어도 하나에 의해 상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 틸트 구동되면, 상기 제 1 및 제 2 자재 조인트 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 기울기를 허용함과 함께, 상기 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 틸트에 의한 상기 제 1 및 제 2 구동 기구간의 스팬 변화량을 흡수하는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 구동 기구는, 상기 제 1 구동 기구가 지지하는 상기 마스크 유지부의 한 변과 대향하는 한 변을 지지하고, 상기 제 2 구동부로서 상기 마스크 유지부를 상기 Z 방향으로 구동 가능한 Z 축 구동 기구와, 상기 제 1 구동 기구가 지지하는 상기 마스크 유지부의 한 변과 직교하는 한 변을 지지하고, 상기 제 2 구동부로서 상기 마스크 유지부를 상기 Y 방향으로 구동 가능한 Y 축 구동 기구를 구비하고,
상기 제 2 안내부는, 상기 Z 축 구동 기구에 설치된 Z 축측 안내부와, 상기 Y 축 구동 기구에 설치된 Y 축측 안내부를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 6 항에 있어서,
상기 Y 축 구동 기구는 Y 축 모터와, 상기 Y 축 모터가 부착되는 Y 축 모터 기대와, 상기 Y 축 모터의 구동에 의해 상기 Y 축 모터 기대에 대해, Y 방향에 대해 소정의 각도로 경사지는 제 2 경사 방향으로 구동되는 제 2 안내판과, 상기 Y 축 모터 기대에 대해 상기 제 2 안내판을 상기 제 2 경사 방향으로 안내하는 제 4 안내부를 구비하고,
상기 Y 축측 안내부의 고정부와 가동부의 일방은, 상기 제 2 안내판에 부착되고, 상기 고정부와 가동부의 타방은 상대 부재에 설치되고,
상기 상대 부재와 상기 마스크 유지부의 사이에는, Y 축측 자재 조인트 및 상기 Z 방향으로 연장되는 안내 장치가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 Z 축 구동 기구는 제 2 Z 축 모터와, 상기 제 2 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 2 Z 축 가동대와, 상기 제 2 Z 축 가동대에 대해 상기 Z 축측 안내부의 고정부와 가동부의 일방이 부착되는 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 상기 제 2 자재 조인트와, 상기 Z 축측 안내부의 고정부와 가동부의 타방이 부착되는 회전대를 상기 마스크 유지부에 대해 회전 가능하게 지지하는 회전 지지 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 구동부는 제 1 Z 축 모터와, 상기 제 1 Z 축 모터가 부착되는 제 1 Z 축 모터 기대와, 상기 제 1 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 1 Z 축 가동대와, 상기 제 1 안내부에 의해 상기 제 1 안내판에 대해 Y 방향으로 이동 가능한 제 1 연결판과, 상기 제 1 연결판에 대해 상기 제 1 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 2 구동부는 제 2 Z 축 모터와, 상기 제 2 Z 축 모터가 부착되는 제 2 Z 축 모터 기대와, 상기 제 2 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 2 Z 축 가동대와, 상기 제 2 안내부에 의해 상기 제 2 안내판에 대해 X 방향으로 이동 가능한 제 2 연결판과, 상기 제 2 연결판에 대해 상기 제 2 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 1 및 제 2 Z 축 모터 중 적어도 하나에 의해 상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 틸트 구동되면, 상기 제 1 및 제 2 자재 조인트 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 기울기를 허용함과 함께, 상기 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 틸트에 의한 상기 제 1 및 제 2 구동 기구간의 스팬 변화량을 흡수하는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 구동부는, X 축 모터와, 상기 X 축 모터가 부착되는 X 축 모터 기대와, 상기 X 축 모터의 구동에 의해 상기 X 축 모터 기대에 대해 X 방향으로 구동되는 제 1 안내판과, 상기 X 축 모터 기대에 대해 상기 제 1 안내판을 X 방향으로 안내하는 제 3 안내부를 구비하고,
상기 제 2 구동부는, Y 축 모터와, 상기 Y 축 모터가 부착되는 Y 축 모터 기대와, 상기 Y 축 모터의 구동에 의해 상기 Y 축 모터 기대에 대해 Y 방향으로 구동되는 제 2 안내판과, 상기 Y 축 모터 기대에 대해 상기 제 2 안내판을 Y 방향으로 안내하는 제 4 안내부를 구비하고,
상기 X 축 모터에 의해 상기 제 1 안내판이 X 방향으로 구동되면, 상기 제 2 구동부의 제 2 안내부에 의해 X 방향으로 안내되는 상기 마스크 유지부는 X 방향으로 이동하고,
상기 Y 축 모터에 의해 상기 제 2 안내판이 Y 방향으로 구동되면, 상기 제 1 구동부의 제 1 안내부에 의해 Y 방향으로 안내되는 상기 마스크 유지부는 Y 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 구동부는, 제 1 Z 축 모터와, 상기 제 1 Z 축 모터가 부착되는 제 1 Z 축 모터 기대와, 상기 제 1 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 1 Z 축 가동대와, 상기 제 1 안내부에 의해 상기 제 1 안내판에 대해 Y 방향으로 이동 가능한 제 1 연결판과, 상기 제 1 연결판에 대해 상기 제 1 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 1 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 2 구동부는, 제 2 Z 축 모터와, 상기 제 2 Z 축 모터가 부착되는 제 2 Z 축 모터 기대와, 상기 제 2 Z 축 모터에 의해 Z 방향으로 이동 가능한 제 2 Z 축 가동대와, 상기 제 2 안내부에 의해 상기 제 2 안내판에 대해 X 방향으로 이동 가능한 제 2 연결판과, 상기 제 2 연결판에 대해 상기 제 2 Z 축 모터 기대를 자유롭게 회전 운동할 수 있게 지지하는 제 2 자재 조인트를 추가로 구비하고,
상기 제 1 및 제 2 Z 축 모터 중 적어도 하나에 의해 상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대가 틸트 구동되면, 상기 제 1 및 제 2 자재 조인트 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 기울기를 허용함과 함께, 상기 제 1 및 제 2 안내부 중 적어도 하나에 의해 상기 마스크 유지부의 틸트에 의한 상기 제 1 및 제 2 구동 기구간의 스팬 변화량을 흡수하는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구. - 제 9 항에 있어서,
상기 X 축 모터 기대 및 상기 Y 축 모터 기대는 프레임의 상면에 배치되고,
상기 제 1 및 제 2 Z 축 가동대는 상기 마스크 유지부에 고정되는 것을 특징으로 하는 마스크 유지 기구.
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