KR102649529B1 - 갠트리 타입의 위치 결정 장치 - Google Patents

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Abstract

베이스(G) 상에서 서로 평행하게 배치되며, 제1 크로스 부재(FY1)와 제2 크로스 부재(FY2)를 제1 방향(X)으로 이동 가능하게 지지하는 두 개의 선형 가이드(FX1, FX2)를 포함하는 갠트리 타입의 위치 결정 장치에 있어서, 상기 제1 크로스 부재(FY1)에는 기능적 요소(T)를 포함하는 Y-캐리지(LY)가 제2 방향(Y)으로 이동 가능하게 지지되며, 상기 제2 크로스 부재(FY2) 및 상기 Y-캐리지(LY)에는 제2 크로스 부재(FY2)에 대한 상기 Y-캐리지(LY)의 위치를 검출하는 위치 측정 장치(Mxy, Mz, AKz2, Mxy1, AKxy1)가 배치되는 위치 결정 장치가 개시된다. 상기 기능적 요소(T)는 상기 Y-캐리지(LY)에 대하여 Z-캐리지(LZ)에 의해 제3 방향(Z)으로 이동 가능하게 지지되고, 상기 Y-캐리지(LZ)와 상기 기능적 요소(T)에는 Y-캐리지(LY)에 대한 상기 기능적 요소(T)의 위치를 검출하는 다른 위치 측정 장치(AKxy2, Mxy2, Mxy2')가 배치된다.

Description

갠트리 타입의 위치 결정 장치{GANTRY TYPE POSITIONING APPARATUS}
본 발명은 갠트리 타입의 위치 결정 장치로서, 제1 방향으로 평행하게 주행하는 두 개의 종동 선형 축 및 상기 선형 축을 따라 이동 가능하며 기능적 요소를 제2 방향으로 이동 가능하도록 지지하는 크로스 부재를 포함하는 갠트리 타입의 위치 결정 장치로서, 이에 따라 상기 기능적 요소는 평행한 두 개의 선형 축 사이의 평면 내에 또는 그에 평행하게 위치가 결정될 수 있는, 갠트리 타입의 위치 결정 장치게 관한 것이다. 또한, 상기 위치 결정 유닛은 기능적 요소를 상기 평면에 대하여 수직으로 변위시킬 수 있는 종동 선형 축을 포함하여 보드 등에 구성부품을 장착하거나 배선을 설치한다.
이러한 위치 결정 장치는 갠트리 드라이브 또는 X-Y 갠트리라는 명칭으로 불리기도 하며 다양한 기술 분야에서 이용된다. 웨이퍼 또는 보드와 같은 평평한 기판을 처리하는 작업이 이러한 갠트리 드라이브 장치가 전형적으로 사용되는 예이다. 소형화가 발전하면서 이 분야에서도 더욱 정확한 위치 결정이 요구되고 있다.
EP 2066996 B1호에는 더욱 정확한 위치 결정을 위하여 선형 가이드를 따르는 실제의 측정 방향에서의 위치에 더하여, 측정 방향에 대한 가로 방향에서의 위치에 대한 작은 편차(즉, 예를 들어, 안내 오차(guiding errors)를 검출할 수 있는 위치 측정계가 사용되는 갠트리 타입의 위치 결정 장치가 기술된다. 이를 위해, 측정 방향에서의 실제의 측정 트랙 외에 이른바 직진성 트랙을 포함하는 스케일이 이용되며, 이러한 직진성 트랙으로부터 측정 방향을 가로지르는 방향의 작은 편차가 판독될 수 있다. 이러한 스케일은 1Dplus-스케일이라고도 하는데, 그 이유는 하나의 측정 방향(1D)의 검출에 더하여, 다른 방향에서의 편차가 아주 작더라도 상기 다른 방향에서의 측정을 가능하게 하기 때문이다. 이러한 스케일 및 이에 상응하는 위치 측정계는 회사 문헌, 즉 "HEIDENHAIN INFO, Electronics, Volume 1, 2009"에 더욱 상세하게 기술되어 있다. 갠트리 타입의 위치 결정 장치에서의 이러한 스케일의 이용에 대해서도 기술되어 있다.
일반적인 1Dplus-스케일은 실제의 측정 방향에 대하여 증분적 트랙(incremental track) 또는 더욱 일반적으로 측정 방향을 가로질러 배치되는 정교하고 짧은 라인으로 구성될 수 있는 측정 트랙을 포함하며, 상기한 라인들은 예를 들어 상기 스케일에 대하여 이동 가능한 스캐닝 헤드에 의해서 광학적으로 스캐닝 될 수 있다. 직진성 트랙은 적은 수의 길이가 긴 라인으로 구성되며, 이는 증분적 트랙 옆에 실제의 측정 방향(및 그에 따라 안내 오차의 방향의 횡방향)에 평행하게 배치된다. 이러한 직진성 트랙도 스캐닝 헤드에 의해 스캐닝된다. 스케일 트랙을 스캐닝함으로써 스케일과 스캐닝 헤드 사이의 상대 운동 시 주기적인 신호가 생성된다. 주기를 계산하고, 개별적인 주기를 세분화(보간)함으로써 이동의 정도를 결정하고 그에 따라 위치가 결정될 수 있다. 즉, 하나의 1Dplus 스케일로부터 서로 독립적인 두 방향에서의 위치값들을 읽어낼 수 있다.
종래 기술에는 이른바 듀얼-갠트리 시스템이 공지되어 있으며, 이는 두 개의 선형 가이드 사이에 제1 방향으로 이동 가능한 두 개의 크로스 부재가 배치된다. WO 02/067648 A1호는 인쇄 회로를 포함하는 보드 가공용 머신 툴(machine tool)을 기술한다. 상기 머신 툴은 생산성 향상을 위해 추가적인 가공 툴을 포함하는 제2 크로스 부재를 포함한다.
본 발명이 기초하고 있는 US2015/0280529 A1에는, 베이스 상에 서로 평행하게 배치되며 제1 크로스 부재 및 제2 크로스 부재를 제1 방향으로 이동 가능하게 지지하는 두 개의 선형 가이드를 포함하는 갠트리 타입의 위치 결정 장치가 공지되어 있다. 제1 크로스 부재에는 기능적 요소를 포함하는 Y-캐리지가 제2 방향으로 이동 가능하게 지지된다. 상기 Y-캐리지 및 제2 크로스 부재에는 제2 크로스 부재에 대한 Y-캐리지의 위치를 측정하는 위치 측정계가 배치된다. 기계적으로도, 열적으로도 영향을 받지 않는, 즉 Y-캐리지를 포함하는 상기 제1 크로스 부재보다 훨씬 치수 안정적인 제2 크로스 부재에 대한 상기 Y-캐리지의 위치가 측정됨으로써, Y-캐리지의 공간 상의 위치가 더욱 정확하게 검출될 수 있다. 이에 따라, Y-캐리지와 기능적 요소 사이에서 작용하는, 정밀한 위치 결정을 위한 추가적인 드라이브에 의해서 상기 기능적 요소의 위치를 제1 크로스 부재의 변형과 상관없이 모든 자유도에서 더욱 정확하게 결정할 수 있다.
그러나 이러한 위치 결정 장치에서는 다른 종동 선형 가이드에 의해 실행되는, 베이스에 대하여 수직으로 수행되는 기능적 요소의 위치 결정을 모니터링할 수 없다. 기능적 요소가 수직으로 이동할 때 발생하는, 베이스의 평면에 평행하게 발생하는, 상기 기능적 요소의 작용점(툴 센터 포인트(tool center point): TCP)의 변위의 검출이 불가능하고 그에 따라 변위가 보정될 수도 없다.
따라서, 본 발명의 과제는 기능적 요소의 위치를 더욱 정확하게 검출하여 그에 따라 정확하게 위치를 결정하도록 하는 갠트리 타입의 위치 결정 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제는 청구항 1항에 따른 장치에 의해 달성된다. 이러한 장치의 바람직한 세부사항은 청구항 1항의 종속항들에 기술된다.
베이스 상에서 서로 평행하게 배치되며, 제1 크로스 부재와 제2 크로스 부재를 제1 방향으로 이동 가능하게 지지하는 두 개의 선형 가이드를 포함하는, 갠트리 타입의 위치 결정 장치에 있어서, 상기 제1 크로스 부재에는 기능적 요소를 포함하는 Y-캐리지가 제2 방향으로 이동 가능하게 지지되며, 상기 제2 크로스 부재 및 상기 Y-캐리지에는 상기 제2 크로스 부재에 대한 상기 Y-캐리지의 위치를 검출하는 위치 측정 장치가 배치되는 위치 결정 장치가 개시된다. 상기 기능적 요소는 상기 Y-캐리지에 대하여 Z-캐리지에 의해 제3 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 상기 Y-캐리지와 상기 기능적 요소에는 Y-캐리지에 대한 상기 기능적 요소의 위치를 검출하는 다른 위치 측정 장치가 배치된다.
이때 상기 다른 위치 측정 장치에 의해 제1 및 제2 방향에서의 Y-캐리지에 대한 기능적 요소의 이동의 검출이 가능하다.
이에 따라, 작용력과 상관없이 자유롭게 지지되고 정확한 위치 측정을 가능하게 하는 이동된 좌표계에 관한 증명된 개념은 다른 측정 장치로 확대된다. 제2 크로스 부재에 대한 자체 드라이브를 사용하지 않음으로써 종래 기술에 비해 구조가 심지어 더 단순화될 수 있고 이에 따라 듀얼 갠트리 시스템이 가능할 정도로 콤팩트하게 실시될 수 있다.
본 발명의 기타 이점 및 세부사항은 도면을 참조하여 기술된 다양한 실시예에 대한 하기의 설명에 나와 있다.
도 1은 종래의 갠트리 타입의 위치 결정 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 제1의 갠트리 타입의 위치 결정 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 위치 결정 장치의 제1 도면이다.
도 4는 상기한 본 발명에 따른 다른 위치 결정 장치의 제2 도면이다.
도 5는 상기한 본 발명에 따른 다른 위치 결정 장치의 상세도이다.
도 1은 종래 기술에 공지된 갠트리 타입의 위치 결정 장치를 도시한다. 예를 들어 그라나이트 블록(granite block)으로 구현된 베이스(G) 상에는 두 개의 평행한 선형 가이드(FX1, FX2)가 배치되며, 두 선형 가이드는 크로스 부재(FY1)를 X-방향으로 이동 가능하게 지지한다. 크로스 부재(FY1)를 이동시키는데 두 개의 선형 모터(LMX1, LMX2)가 이용되며, 두 선형 모터는 선형 가이드(FX1, FX2)에 평행하거나 또는 선형 가이드 내에 통합된다. 크로스 부재(FY1)에서는 다른 선형 모터(LMY)에 의해 Y-캐리지(LY)가 Y-방향으로 이동 가능하게 안내된다.
Y-캐리지(LY)는, 위치 결정 장치 상부에서 고정적인 위치에 배치되는 툴에 의해 가공 또는 검사될 수 있는 웨이퍼가 위치될 수 있는 테이블(T)을 기능적 요소의 예로서 포함한다.
X-방향 및 Y-방향에서의 선형 축들의 위치의 결정은 각각의 가이드(FX1, FX2, FY1)를 따라 스캐닝 헤드(미도시)에 의해 스캐닝되는 스케일(MX1, MX2, MY)을 참조하여 이루어지며, 이를 통해 모든 축의 현재 위치 각각이 산출된다. 이동 가능한 모든 축들은 종래의 위치 제어기에 의해 각각의 위치의 설정값으로 조절되므로, 이에 따라 테이블(T)은 X-Y 평면 내에 위치된다.
상기 Y-캐리지(LY)는 상기 크로스 부재(FY)에 대하여 특히 Y-방향으로 이동하지만, 다양한 부품에서의 안내 오차 및 탄성력으로 인해, 자유도 내에서 X- 및 Y-방향에 대한 회전 이동 및 Z-방향으로의 선형 이동을 할 수도 있다.
또한, 제2 크로스 부재(FY2)가 구비된다. 제2 크로스 부재(FY2)는 X-방향에 대한 자체의 드라이브를 가지므로, 제1 크로스 부재(FY1)와 별개로 위치될 수 있다. 그러나 상기 제2 크로스 부재의 위치 제어기에 의해 상기 제2 크로스 부재는 제1 크로스 부재(FY1)에 대해 고정된 간격으로 유지된다. 이러한 간격은 후술하는 제2 크로스 부재(FY2)에 대한 Y-캐리지(LY)의 위치를 검출하는 위치 측정 장치가 신뢰성 있게 평가될 수 있도록 정확하게 유지되어야 한다. 일반적으로, 평가가 여전히 가능한 위치 측정 장치의 간격 공차는 대략 200 마이크로미터이다.
Y-캐리지(LY)에는 Y-캐리지(LY)의 스캐닝 운동 중 테이블(T)의 정밀한 위치 결정을 가능하게 하는 드라이브가 수용된다. 이와 같은 정밀한 위치 결정은 적어도 X-축 및 Y-축 및 Z-방향에 대한 회전에 대하여 가능해야 한다. 또한, X 및 Y 에서의 위치 보정 및 Z-축에 대한 회전은 갠트리 타입의 위치 결정 장치의 드라이브를 이용하여 수행될 수 있다. 이에 따라 원하는 스캐닝 운동의 편차는 6개의 모든 자유도에서 보정될 수 있으며, 이는 그러나 이러한 목적을 위하여 측정되어야 한다.
이때 이러한 위치 측정용 좌표계로서 상기 제2 크로스 부재(FY2)가 이용되며, 이 때문에 본원에서는 이동형 좌표계라고도 칭한다. 이러한 해결 방법의 장점은, Y-캐리지(LY)의 스캐닝 운동으로 인하여 제2 크로스 부재(FY2) 상에 힘이 가해지지 않고, 또한 제1 크로스 부재(FY1)의 드라이브가 제2 크로스 부재(FY2)에 열을 전달하지 않는다는 점이다.
제1 및 제2 크로스 부재(FY1, FY2)의 각각의 위치 변경(스태핑 운동) 후에 소정 시간 대기하여 제2 크로스 부재(FY2)의 진동이 줄어들면, 상기 제2 크로스 부재는 위치가 고정된 것으로 간주될 수 있다. 상기 제2 크로스 부재(FY2)는 Y-캐리지를 포함하지 않기 때문에, 제2 크로스 부재는 매우 경량으로 구현될 수 있으며, 이에 따라 제2 크로스 부재의 공진 주파수가 특히 높으면서 진동은 신속하게 줄어든다.
베이스(G)에 대하여 제2 크로스 부재(FY2)의 정확한 위치가 결정되면(이와 관련하여 가능한 측정 시스템의 구성이 도입부에서 언급한 US 2015/0280529 A1에 기술되어 있다), 상기 제2 크로스 부재는 Y-캐리지(LY) 내지 테이블(T)의 스캐닝 운동 동안 모든 자유도에서 Y-캐리지(LY)의 위치 측정을 위한 좌표계로서 적합해진다. 즉, Y-캐리지(LY)의 위치를 제2 크로스 부재(FY2)에 대하여 직접적으로 모든 자유도에서 측정하면, 제1 크로스 부재(FY1)의 변형(예를 들어, 가속력, Y-캐리지의 무게, 온도 영향, 진동 등으로 인한 변형)이 확인될 수 있고 제공되는 드라이브(갠트리 타입의 위치 결정 장치의 축들 및/또는 테이블(T)의 정밀한 위치 결정)에 의해 조정될 수 있다.
제2 크로스 부재(FY2)에 대한 제1 크로스 부재(FY1)의 모든 반작용을 실제로 배제하기 위해서는 베이스(G)의 진동이 능동적으로 댐핑됨으로써 외부로부터의 진동이 차단될 뿐만 아니라, 제1 크로스 부재(FY1)와 제2 크로스 부재(FY2)의 작용력에 의해 베이스(G) 내로 도입되는 진동 역시 차단되어야 한다.
제2 크로스 부재(FY2)에 대한 Y-캐리지(LY)의 위치를 결정하기 위하여, 제2 크로스 부재에는 스케일(Mxy, Mz)이 구비되고, Y-캐리지에는 스캐닝 헤드(Akz2)가 구비된다. 본 도면에는 스케일 및 스캐닝 헤드가 더 도시되지 않았지만, 더 많은 수의 스케일 및 스캐닝 헤드에 대한 구성 방법은 상기에서 언급한 US 2015/0280529 A1 에 개시되어 있다. 이에 따라, 제2 크로스 부재(FY2)에 대한 Y-캐리지(LY)의 위치를 6개의 모든 자유도에서 산출할 수 있다.
그러나 이러한 구성에서 추가적으로 기능적 요소(T)의 위치가 제3의 방향(Z)으로도 결정되어야 하는 경우 문제가 발생한다. 도 2는 이러한 문제 및 그 해결 방법을 본 발명에 따른 단순화된 제1 실시예를 통해서 설명한다. Y-캐리지(LY) 및 Y-캐리지에 Z-방향으로 안내되는 Z-캐리지(LZ)가 도시된다. 상기 Z-캐리지(LZ)에는 상기 기능적 요소(T)가 가능한 한 견고하게 고정된다. 이에 따라 선형 드라이브에 의해 제3 방향(Z)에서도 상기 기능적 요소(T)의 위치가 결정될 수 있다.
이러한 기능적 요소(T)는 예를 들어 그라나이트(G)에 위치하는 도전판 상에 배치된 구성요소의 위치를 결정하는 요소일 수 있다. 이러한 Z-축 역시 안내 오차가 있으며, Y-캐리지(LY)는 물론 상기 기능적 요소(T) 및 기능적 요소의 고정 역시 완전히 견고하지는 않다. 이러한 모든 이유로 기능적 요소(T)의 X- 및 Y-방향으로의 변위가 야기될 수 있으며, 상기 변위는 기능성 요소의 Z-방향에서의 위치에 따라 달라질 수 있다.
도 2에는 제2 크로스 부재(FY2)에 배치된 1Dplus-스케일(Mxy1)이, 견고한 연결부(V)에 의해 Y-캐리지(LY)와 연결되는 스캐닝 헤드(AKxy1)에 의해 스캐닝되는 것이 개략적으로 표시된다. Y-방향으로 앞뒤로 배치되는 이러한 두 개의 스캐닝 헤드(AKxy1)에 의해서 Y-캐리지(LY)의 위치가 제2 크로스 부재(FY2)에 대하여 결정될 수 있는데, 즉, X- 및 Y-방향에 대하여 결정될 수 있고, 또한 Z-방향에 대한 회전에 대하여 결정될 수 있다. 이러한 Y-캐리지(LY)와 제2 크로스 부재(FY2) 사이의 상대적 위치의 측정은 도 1에 도시된 종래 기술에 대응된다.
추가적으로, 지금까지 알려지지 않은 기능적 요소(T)의 X-방향 및 Y-방향으로의 이동을 검출할 수 있기 위하여, Y-캐리지(LY)에 연결된 상기 견고한 연결부(V)에는 두 개의 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')가 더 배치되며, 도 2에는 이들 중 하나만 도시되어 있다. 상기 제2 스캐닝 헤드(AKxy2')는 Y-방향으로 제1 스캐닝 헤드 뒤에 배치된다. 상기 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')는, Y-방향으로 앞뒤로 배치되고 상기 기능적 요소(T)에 측방향으로 장착되는 두 개의 1Dplus-스케일(Mxy2, Mxy2')을 스캔한다. 다른 위치 측정 장치를 형성하는 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')와 1Dplus-스케일(Mxy2, Mxy2')의 이러한 조합을 통해서, Y-캐리지(LY)에 대한 기능적 요소(T)의 변위를 Z-방향으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 적절하게 서로 오프셋되는 상기 1Dplus 스케일(Mxy2, Mxy2')의 두 수평 측정이 두 방향(X, Y)에서의 구성요소들을 각각 검출하는 경우, X- 및 Y-방향으로도 측정할 수 있다. 또한 한편으로는 종래 기술에서 공지된 바와 같이 Y-캐리지(LY)와 제2 크로스 부재(FY2) 사이의 상대적인 위치가 공지되어 있고, 다른 한편으로는 기능적 요소(T)와 Y-캐리지(LY) 사이의 상대적 위치가 공지되어 있으므로, 제2 크로스 부재(FY2)에 대한 기능적 요소(T)의 위치도 계산될 수 있다. 베이스(G)에 대한 상기 제2 크로스 부재(FY2)의 위치는 매우 정확하게 검출될 수 있으며, 이에 따라 제2 크로스 부재(FY2)에 대한 위치 정보 역시 베이스(G)에 기반한 좌표계로 변환될 수 있다. 이때 기본적으로 전제되는 것은 매우 견고한 연결부(V)이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른, 구체적인 실시예를 도시한다. 여기서 상기 베이스(G)는 제외되었고 본 발명의 세부사항 및 도 1의 시스템과의 차이를 더 잘 나타내기 위하여 부재번호로만 표시하였다.
도면을 참조하면, 제2 크로스 부재(FY2)는 자체적인 드라이브를 포함하는 대신 고정 요소(B1, B2)에 의해 X-캐리지(LX1, LX2)에 고정됨으로써 상기 X-캐리지(LX1, LX2)를 따라 이동된다. 상기 X-캐리지(LX1, LX2)가 제1 크로스 부재(FY1)도 이동시키므로 상기한 두 크로스 부재(FY1, FY2) 사이에는 대략적으로 일정한 간격이 보장된다.
상기 제2 크로스 부재(FY2)는 휘어지지 않아 함께 이동되는 좌표계로서의 역할을 구현할 수 있도록 가능한 한 힘의 영향을 받지 않도록 유지되어야 한다. 따라서, 상기 고정 요소(B1, B2)는 제2 크로스 부재의 무게를 지지하고 제1 방향(X)에서의 제2 크로스 부재(FY2)의 이동을 보장할 수 있지만, 제2 크로스 부재(FY2)에 휨력을 가하지 않는 플렉서블한 요소를 포함해야 한다. 예를 들어 상기 제1 고정 요소는 Z-방향에서의 회전 이외의 모든 자유도를 차단하는 휨 연결부(bending joint)일 수 있다. 이 경우 상기 제2 고정 요소(B2)는 Y-방향에서의 이동 및 Z-방향에서의 회전 이외의 모든 자유도를 차단해야 한다. 이는 예를 들어 휨 연결부를 SCARA 로보트 형태의 접힘 연결부와 결합하여 얻어질 수 있다.
처리량 증대를 위해 시스템을 서로 가까이 접근할 수 있는 두 개의 제1 크로스 부재(FY1) 및 두 개의 기능적 요소(T)로 구성할 수 있기 위하여, 상기 제2 크로스 부재(FY2)는 제3의 방향(Z)에 대하여 상기 베이스(G) 및 크로스 부재(FY1), Y-캐리지(LY), Z-캐리지(LZ) 및 기능적 요소(T)의 결합체의 사이에서 상기 결합체 하부에 배치된다. 즉, 상기 제2 크로스 부재는 제1 방향(X)에서는 추가적인 형성 공간이 필요하지 않다. 상기 견고한 연결부(V)는 상기 베이스(G)와 제2 크로스 부재(FY2) 사이에서 신장한다. 이러한 바람직한 구조는 도 2에도 명확히 도시된다. 이 경우 이러한 듀얼 갠트리 시스템은 두 개의 제1 크로스 부재(FY1) 및 이에 할당되는 각각 하나의 제2 크로스 부재(FY2)를 포함한다. 일반적으로 기능적 요소(T)는 이러한 시스템에서 서로 대향하여 배치된다. 제2 크로스 부재(FY2)의 특수한 구조로 인하여 상기 두 기능적 요소(T)는 거의 원하는 만큼 가까이 접근할 수 있다.
도 3 및 도 4에는 도면에 도시되지 않은 베이스(G)에 견고하게 연결되는 스케일(M1, M2)이 도시된다. 고정 요소(B1, B2)에 인접한 스캐닝 헤드(AK1, AK2)는 베이스(G)에 대한 제2 크로스 부재(FY2)의 위치를 결정하는 역할을 한다.
즉, 상기 베이스(G)는 서로 분리되는 두 개의 크로스 부재(FY1, FY2)를 포함한다: 제1 크로스 부재(FY1)는 모든 작용력을 수용하고 휘어질 수 있지만, 결정적인 위치 측정은 (직접적으로 또는 기능적 요소(T)의 X-Y 변위의 경우 간접적으로) 상기 제2 크로스 부재(FY2)에 대하여 실시된다. 베이스(G)에 대한 제2 크로스 부재의 위치를 잘 알 수 있고 상기 제2 크로스 부재(FY2)가 작용력의 존재 하에서도 휘어지지 않으므로, 베이스(G)에 대한 상기 기능적 요소(T)의 최종적으로 결정되는 위치가 결정될 수 있다. 이는 위치에 따라 달라지는 Z-캐리지(LZ)의 안내 오차 또는 상기 기능적 요소(T)에 가해지는 힘에 의해 발생하고 종래 기술에서는 검출될 수 없었던 위치 편차에도 적용된다.
이에 따라, 베이스(G) 상에 위치하는 물체의 처리가 상기 기능적 요소(T)에 의해 실시될 수 있으며, 구체적으로는, 물체 상의 매우 정확하게 정의되는 위치에서 실시될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된, 베이스(G)에 견고하게 연결되고 제2 크로스 부재(FY2)의 위치를 파악하는 스케일(M1, M2)의 구조 변경에 따라, 이러한 스케일(M1, M2)은 베이스(G) 상에 배치된, 그 자체가 견고하거나 온도가 안정적이지 않아도 되는 구조물 상에도 장착될 수 있다. 이러한 구조물은 예를 들어 웨이퍼 또는 보드와 같은 물체용 처리 시스템일 수 있다. 상기 스케일(M1, M2)이 상기 구조물에서 물체들의 평면에 고정되면, 여전히 물체를 정확하게 처리할 수 있다. 왜냐하면 FY2의 위치가 구조물의 변형 시 물체와 함께 이동하는 스케일(M1, M2)에 대하여 결정될 수 있기 때문이다.
도 5는 고정 요소(B1, B2) 및 견고한 연결부(V)를 포함하는 제2 크로스 부재(FY2)의 상세도이며, 상기 연결부는 여기서 도시하지 않은 Y-캐리지(LY)에서부터 상기 제2 크로스 부재(FY2)를 에워 싼다. 상기 견고한 연결부(V)의 선단부에는 두 개의 장착면(S1, S2)이 구비되어 제1 및 제2 방향(X, Y)에 대하여 각각 45도 각도로 정렬되고, 서로에 대하여 90도 각도로 배치된다. 이러한 장착면(S1, S2)에는 상기 기능적 요소(T)에서 제3 방향(Z)에 대한 회전에 대하여 90도로 변위되어 장착되는 두 1 Dplus-스케일(Mxy2, Mxy2')을 스캐닝하는 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')가 장착된다. 이때 상기 두 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2') 역시 90도 각도로 배치되고 제3 방향(Z)에서의 상기 Y-캐리지(LY)에 대한 기능적 요소(T)의 위치 및 X- 및 Y- 변위의 혼합된 형태를 제공한다. 이러한 혼합은 단순한 삼각 변형에 의해서 Y-캐리지(LY)에 대한 기능적 요소(T)의 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에서의 변위로 환산될 수 있다. 이러한 변형은 스케일(Mxy2, Mxy2') 및 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')의 기하학적 배치 구조에 의해 결정된다.

Claims (13)

  1. 베이스(G) 상에서 서로 평행하게 배치되며, 제1 크로스 부재(FY1)와 제2 크로스 부재(FY2)를 제1 방향(X)으로 이동 가능하게 지지하는 두 개의 선형 가이드(FX1, FX2)를 포함하는 갠트리 타입의 위치 결정 장치로서, 상기 제1 크로스 부재(FY1)에는 기능적 요소(T)를 포함하는 Y-캐리지(LY)가 제2 방향(Y)으로 이동 가능하게 지지되며, 상기 제2 크로스 부재(FY2) 및 상기 Y-캐리지(LY)에는 상기 제2 크로스 부재(FY2)에 대한 상기 Y-캐리지(LY)의 위치를 검출하는 위치 측정 장치(Mxy, Mz, AKz2, Mxy1, AKxy1)가 배치되는 위치 결정 장치에 있어서,
    상기 기능적 요소(T)는 상기 Y-캐리지(LY)에 대하여 Z-캐리지(LZ)에 의해 제3 방향(Z)으로 이동 가능하게 지지되고, 상기 Y-캐리지(LY)와 상기 기능적 요소(T)에는 Y-캐리지(LY)에 대한 상기 기능적 요소(T)의 위치를 검출하는 다른 위치 측정 장치(AKxy2, AKxy2', Mxy2, Mxy2')가 배치되고,
    상기 다른 위치 측정 장치(AKxy2, AKxy2', Mxy2, Mxy2')에 의해 Y-캐리지(LY)에 대한 기능적 요소(T)의 제1 및 제2 방향(X, Y)에서의 이동을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다른 위치 측정 장치(AKxy2, AKxy2', Mxy2, Mxy2')는 두 개의 1Dplus-스케일(Mxy2, Mxy2')을 포함하고, 각각 제3 방향(Z)에 대한 측정 트랙, 및 제1 방향 및 제2 방향(X, Y) 중 하나 또는 양자에 대한 직진형 트랙을 포함하며, 상기 1Dplus-스케일(Mxy2, Mxy2')에 대하여 각각 하나의 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')가 정렬되는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기능적 요소(T)의 이동은 2개의 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')의 위치값의 계산에 의해 산출 가능한 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')는 연결부(V)에 의해서 상기 Y-캐리지(LY)에 연결되고, 상기 1Dplus-스케일(Mxy2, Mxy2')은 상기 기능적 요소(T)에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결부(V)는, 제2 크로스 부재(FY2)에 대한 Y-캐리지(LY)의 위치를 검출하는 위치 측정 장치(Mxy1, AKxy1)의 다른 스캐닝 헤드(AKxy1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연결부(V)는 상기 스캐닝 헤드(AKxy2, AKxy2')용 장착면(S1, S2)을 포함하고, 상기 장착면(S1, S2)은 서로에 대하여 90도 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 1Dplus-스케일(Mxy2, Mxy2')은 상기 기능적 요소(T)에 상기 제3 방향(Z)에 대하여 90도로 서로 회전되어 배치되는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  9. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 크로스 부재(FY2)는 두 개의 고정 요소(B1, B2)에 의해 두 개의 X-캐리지(LX1, LX2)에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고정 요소(B1, B2)는 상기 제2 크로스 부재(FY2)의 무게를 지지하고 제1 방향(X)으로의 제2 크로스 부재(FY2)의 이동을 보장하지만, 제2 크로스 부재(FY2)에 휨력을 가하지 않는 플렉서블한 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  11. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 크로스 부재(FY2)는 상기 제3 방향(Z)에 대하여 상기 제1 크로스 부재(FY1), Y-캐리지(LY), Z-캐리지(LZ) 및 기능적 요소(T)로 구성된 결합체의 하부 및 상기 베이스(G)의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 연결부(V)는 상기 베이스(G) 및 제2 크로스 부재(FY2) 사이에서 신장하는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
  13. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    위치 측정 장치에 의해 이동형 좌표계에 대한 제2 크로스 부재(FY2)의 위치를 검출할 수 있으며, 이에 따라 상기 제2 크로스 부재(FY2)가 상기 이동형 좌표계에 대한 Y-캐리지(LY)의 공간 상의 위치를 결정할 때 이동 가능한 좌표계 역할을 하는 것을 특징으로 하는,
    위치 결정 장치.
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