KR20100012940A - A precise driving stage - Google Patents

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KR20100012940A
KR20100012940A KR1020080074387A KR20080074387A KR20100012940A KR 20100012940 A KR20100012940 A KR 20100012940A KR 1020080074387 A KR1020080074387 A KR 1020080074387A KR 20080074387 A KR20080074387 A KR 20080074387A KR 20100012940 A KR20100012940 A KR 20100012940A
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이길준
허정일
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(주)멘토티앤씨
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Abstract

PURPOSE: A precise driving stage is provided to minimize the interval of cross roller guides which are faced with each other by inserting a roller into a V-groove without cage. CONSTITUTION: An upper stage body(110) and a lower stage body(120) are provided. A pair of cross roller guides(130) is formed the upper and lower stage body respectively and is separated with each other while having V groove between them. A roller(140) is inserted into the V-groove of a pair of roller guides without a cage. A pair of cross roller guides is deformed with the upper and lower stage body. A roller stopper is arranged on both end part of the cross roller guide to prevent the roller from being separated from the V-groove.

Description

정밀구동 스테이지{A precise driving stage}A precise driving stage

본 발명은 정밀구동 스테이지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현미경으로 미세한 구조를 갖는 부품들을 검사할 때 피검사체를 재치하여 X, Y축 또는 사선방향과 같은 2차원적인 직선 방향으로 이동위치를 정밀하게 미세 조정하여 위치 결정을 제어하도록 하는 정밀구동 스테이지에 관한 것이다.The present invention relates to a precision driving stage, and more particularly, when a component having a fine structure is inspected under a microscope, the inspected object is placed to precisely move the movement position in a two-dimensional linear direction such as an X, Y axis or an oblique direction. It relates to a precision drive stage to fine-tune to control the positioning.

일반적으로 정밀구동 스테이지는 리드 프레임이나 마스크, 반도체 회로 등의 반도체 부품뿐만 아니라, 광학기기, 전기/전자기기, 각종 기계요소에 대해 틸팅각이나 이동위치를 정밀하게 미세 조정하여 위치 결정을 제어하는 장치이다. 특히 반도체의 고집적화 및 기기들의 소형화에 따라 관련되는 리드 프레임이나 마스크, 회도 또는 부품들이 점차 미세화되어 피검사체를 고배율로 확대하여 검사하는 현미경이 널리 사용되고 있다. 한편, 현미경의 고배율화에 따라 한번에 검사할 수 있는 시야가 보다 좁아짐에 따라 피검사체를 현미경의 초점에 맞추어서 자유롭게 이동시킬 필요가 있으며, 또한 피검사체는 매우 얇거나 미세한 패턴이 형성되어 있어 쉽게 손상될 수 있으므로 피검사체를 케리어 플레이트위에 적재시키고 이 케리어 플레이트를 정밀구동 스테이지 위에 올려 놓은 다음 노브를 조작하여 피검사체를 원 하는 위치로 정밀하게 이동시키고 있다. 이렇게 정밀구동 스테이지는 기구적 마찰에 의한 위치 오차를 최소화하고 미소한 위치이동을 가능하도록 하며, 주위의 환경변화에 관계없이 고정밀의 위치제어를 가능하게 해야 한다.In general, the precision driving stage is a device that controls positioning by precisely fine-adjusting the tilting angle or the moving position of not only semiconductor parts such as lead frames, masks, semiconductor circuits, but also optical devices, electric / electronic devices, and various mechanical elements. to be. In particular, as the integration of semiconductors and miniaturization of devices, lead frames, masks, circuits, or components, which are related to each other, are gradually miniaturized, and a microscope for inspecting an object under a high magnification is widely used. On the other hand, as the magnification of the microscope increases, the field of view that can be inspected at one time becomes narrower, and therefore, the subject needs to be freely moved in accordance with the focus of the microscope, and the subject is formed very thin or fine patterns, which can easily be damaged. Therefore, the test object is loaded on the carrier plate, the carrier plate is placed on the precision driving stage, and the knob is operated to precisely move the test object to the desired position. As such, the precision driving stage should minimize the positional error due to mechanical friction, enable small position movement, and enable high-precision position control regardless of the surrounding environment change.

한편, 정밀구동 스테이지 내부에는 스테이지의 면접촉에 따른 마모를 최대한 방지하여 수명을 연장하기 위한 가이드가 설치되는데, 가이드의 예로는 롤러를 사용하는 크로스 롤러 가이드(crosed-roller guide)와 볼을 사용하는 볼 리니어 가이드(ball-linear guidd)가 있다. 볼 리니어 가이드는 크로스 롤러 가이드에 비해 내구성이 떨어지는 단점이 있으므로, 크로스 롤러 가이드가 많이 사용되는 편이다. On the other hand, inside the precision driving stage, a guide is installed to extend the life by preventing the wear due to the surface contact of the stage as an example. As an example of the guide, a cross-roller guide using a roller and a ball are used. There is a ball-linear guidd. Since the ball linear guide has a disadvantage in that it is inferior in durability to the cross roller guide, the cross roller guide is often used.

도 1은 직선방향으로의 위치를 결정하는 일반적인 정밀구동 스테이지의 일 예를 나타낸 것으로서, 정밀구동 스테이지(10)는 하부 스테이지 몸체(12)와, 상부 스테이지 몸체(11)와, 하부 스테이지 몸체(12)를 상부 스테이지 몸체(11) 상에서 직선방향으로 이동시키기 위한 마이크로 미터(14)로 구성된다. 1 illustrates an example of a general precision driving stage for determining a position in a linear direction. The precision driving stage 10 includes a lower stage body 12, an upper stage body 11, and a lower stage body 12. ) Is composed of a micrometer 14 for moving in a linear direction on the upper stage body 11.

도 2a 및 도 2b를 참조하면 상부 및 하부 스테이지 몸체(11,12)에는 V자홈(22)을 갖는 직선형의 크로스 롤러 가이드(20)가 각각 구비되어 있고, 이 한 쌍의 크로스 롤러 가이드(20) 사이에는 롤러(26)가 장착된 케이지(24)가 설치된다. 크로스 롤러 가이드(20)는 정밀 롤러(26)를 상호 직교시켜서 조립한 케이지(24)를 레일에 가공된 V자홈(22)의 구름면에 조합시켜서 사용한다. 이 한 쌍의 크로스 롤러 가이드(20)는 교차방향으로 슬라이딩 이동할 때 롤러(26)의 구름동작에 의해 정밀한 위치이동을 가능하게 되며, 상기 크로스 롤러 가이드(20)에 의해 스테이지 몸체의 마모가 발생하지 않게 된다. 2A and 2B, the upper and lower stage bodies 11 and 12 are provided with straight cross roller guides 20 having a V-shaped groove 22, respectively, and a pair of cross roller guides 20 are provided. The cage 24 in which the roller 26 was mounted is provided in between. The cross roller guide 20 is used by combining the cage 24 assembled by orthogonalizing the precision rollers 26 to the rolling surface of the V-shaped grooves 22 processed on the rails. The pair of cross roller guides 20 can be precisely moved by the rolling motion of the rollers 26 when sliding in the cross direction, and wear of the stage body is not caused by the cross roller guides 20. Will not.

한편, 일반적인 크로스 롤러 가이드(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 조정 볼트(30)를 이용하여 상,하부 스테이지 몸체(11,12)에 체결한 후 케이지(24, 도2a 참조)를 삽입하여 체결을 완성하게 된다. 이와 같이 크로스 롤러 가이드(20)를 체결하는 방법에 있어서는 조정볼트(30)로 상,하부 스테이지 몸체(11,12)에 체결한 후 롤러가 고정된 케이지(24)를 양 크로스 롤러 가이드(20) 사이에 넣은 후 상기 조정볼트(30)를 이용하여 양 크로스 롤러 가이드의 폭을 정밀하게 조절하는데 이를 예압 조절 작업이라 한다. 그런데, 이와 같은 예압 조절 행위는 매우 수고스러우며, 또한 사후에 조정볼트가 풀릴 경우 하자가 발생하고 위치 조정에 오차가 생길 수 있는 문제가 있다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 크로스 롤러 가이드(20) 사이에 롤러(26)를 잡아주는 케이지(24)가 있어서 크로스 롤러 가이드(20) 사이의 간격이 넓어 먼지를 포함하는 각종 이물질이 삽입되어 구동 및 품질 신뢰성에 영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다.Meanwhile, the general cross roller guide 20 is fastened to the upper and lower stage bodies 11 and 12 by using the adjustment bolt 30 as shown in FIG. 3, and then inserts the cage 24 (see FIG. 2A). The fastening is completed. In this way, the cross roller guide 20 is fastened to the upper and lower stage bodies 11 and 12 with the adjusting bolt 30, and then the cage 24 on which the roller is fixed is fixed to both the cross roller guides 20. After inserting between the adjustment bolts 30 by using the precise control of the width of the cross roller guide, which is called a preload adjustment operation. However, this preload adjustment behavior is very troublesome, and there is a problem that a defect may occur and an error occurs in the position adjustment when the adjustment bolt is released after the fact. In addition, there is a cage 24 for holding the roller 26 between the pair of cross roller guide 20 as shown in Figure 2b has a wide interval between the cross roller guide 20 to include a variety of dust There is a problem that foreign matter may be inserted and affect driving and quality reliability.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 케이지가 없는 크로스 롤러 가이드를 채용하는 정밀구동 스테이지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 크로스 롤러 가이드와 스테이지 몸체를 일체로 형성시키도록 하는 정밀구동 스테이지를 제공하는데 또 다른 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a precision driving stage employing a cross roller guide without a cage. It is another object of the present invention to provide a precision driving stage for integrally forming the cross roller guide and the stage body.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정밀구동 스테이지는, 상부 스테이지 몸체 및 하부 스테이지 몸체; 상기 상부 및 하부 스테이지 몸체 각각에 형성되어 서로 일정 간격 이격되게 배치되며, V자 홈을 갖는 한 쌍의 크로스 롤러 가이드; 및, 케이지 없이 상기 한 쌍의 롤러 가이드의 V자 홈에 엇갈리도록 삽입되는 롤러;를 포함한다.Precision drive stage according to the present invention for achieving the above object, the upper stage body and the lower stage body; A pair of cross roller guides formed on each of the upper and lower stage bodies, spaced apart from each other, and having a V-shaped groove; And a roller inserted into the V-shaped grooves of the pair of roller guides without a cage.

한편, 상기 한 쌍의 크로스 롤러 가이드는 상기 상부 및 하부 스테이지 몸체에 일체로 성형되어 제조된다.On the other hand, the pair of cross roller guide is manufactured integrally molded to the upper and lower stage body.

또한, 상기 크로스 롤러 가이드의 양 단부에는 상기 롤러가 상기 V자홈으로부터 이탈되지 않도록 롤러 스토퍼가 설치된다.In addition, roller stoppers are installed at both ends of the cross roller guide so that the roller does not leave the V-groove.

본 발명에 의하면, 케이지 없이 롤러를 크로스 롤러 가이드의 V자홈에 삽입시켜 조립함으로써 대면하는 크로스 롤러 가이드 사이의 간격을 최소화시킬 수 있어, 먼지 등의 이물질이 삽입되는 것이 최소화되며 결국 스테이지의 구동 및 품질 의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 크로스 롤러 가이드를 상부 및 하부 스테이지 몸체에 일체로 성형시켜 제조함으로써 기존의 조립볼트에 의한 조립에 의해 하자가 발생할 수 있는 가능성이 거의 없게 되며, 또한 조립 공정이 생략되어 제조 원가가 절감되는 효과가 있다. According to the present invention, by inserting the roller into the V-shaped groove of the cross roller guide without a cage, the gap between the cross roller guides facing each other can be minimized, thereby minimizing the insertion of foreign substances such as dust, and eventually driving and quality of the stage. There is an effect of improving the reliability. In addition, since the cross roller guide is manufactured by integrally molding the upper and lower stage bodies, there is little possibility that defects may occur by assembling by the existing assembling bolts, and the assembly process is omitted, thereby reducing manufacturing costs. There is.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정밀구동 스테이지에 관해 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing the preferred embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a precision driving stage according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 설명의 편의를 위해 상부 스테이지 몸체(110)를 일부 절개한 상태의 사시도를 나타낸 것으로서 도 4를 참조하면, 정밀구동 스테이지(100)는 상부 스테이지 몸체(110)와, 상부 스테이지 몸체(110)의 하부에 상대 이동 가능하게 결합되는 하부 스테이지 몸체(120)와, 하부 스테이지 몸체(120)를 상부 스테이지 몸체(110) 상에서 직선방향으로 이동시키기 위한 마이크로 미터(150)로 구성된다. 마이크로 미터(150)는 스테핑모터와 수동핸들 등을 구비하여 이동위치를 정밀하게 조절할 수 있도록 구성된다.4 is a perspective view showing a state in which the upper stage body 110 is partially cut for convenience of description. Referring to FIG. 4, the precision driving stage 100 includes the upper stage body 110 and the upper stage body 110. Lower stage body 120 is coupled to the lower portion of the () and the lower stage body 120 is composed of a micrometer 150 for moving in a linear direction on the upper stage body (110). The micrometer 150 has a stepping motor, a manual handle, and the like, and is configured to precisely adjust the movement position.

상부 및 하부 스테이지 몸체(110,120)에는 V자홈(132)을 갖는 크로스 롤러 가이드(130)가 각각 구비되어 마주보도록 설치되고, 이 한 쌍의 크로스 롤러 가이드(130) 사이에는 다수의 롤러(140)가 삽입된다. (도 4는 설명의 편의를 의해 상부 스테이지 몸체(110)에 구비된 크로스 롤러 가이드를 삭제하여 도시하였다) 즉, 상 기 롤러(140)는 크로스 롤러 가이드(130)의 V자홈(132)의 구름면에 접촉하도록 삽입된다. 그리고, 크로스 롤러 가이드(130)의 양 단부에는 상기 롤러(140)가 V자홈(132)으로부터 이탈되지 않도록 롤러 스토퍼(134)가 설치되고, 이 롤러 스토퍼(134)는 도시된 바와 같이 볼트에 의해 크로스 롤러 가이드(130)에 체결된다. The upper and lower stage bodies 110 and 120 are provided so as to face each other with a cross roller guide 130 having a V-shaped groove 132, and a plurality of rollers 140 between the pair of cross roller guides 130. Is inserted. 4 is a view illustrating the cross roller guide provided in the upper stage body 110 for convenience of explanation. That is, the roller 140 is a cloud of the V-shaped groove 132 of the cross roller guide 130. It is inserted in contact with the face. In addition, roller stoppers 134 are installed at both ends of the cross roller guide 130 so that the rollers 140 are not separated from the V-shaped grooves 132, and the roller stoppers 134 are bolted as shown. It is fastened to the cross roller guide 130.

한편 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 크로스 롤러 가이드(130)는 상부 및 하부 스테이지 몸체(110,120)에 일체로 성형 되어 제조된다. 즉, 크로스 롤러 가이드(130)는 종래에 조립볼트에 의해 상부 및 하부 스테이지 몸체(110,120)에 체결되는 것과 달리(도3 참조), 상부 및 하부 스테이지 몸체(110,120) 제조시 정밀 가공 공정에 의해 일체로 성형되어 제조된다. 이렇게 크로스 롤러 가이드(130)를 상부 및 하부 스테이지 몸체(110,120)에 일체로 성형시킴으로써 기존의 조립볼트가 풀릴 경우 하자가 발생할 수 있는 가능성이 거의 없게 된다. 또한, 조립 공정이 생략되고 예압 공정이 생략되어 제조 원가가 절감되는 이점이 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 4 and 5, the cross roller guide 130 is manufactured by being integrally molded to the upper and lower stage bodies 110 and 120. That is, the cross roller guide 130 is integrated by a precision machining process in manufacturing the upper and lower stage bodies 110 and 120, unlike the conventional fastening to the upper and lower stage bodies 110 and 120 by assembly bolts (see FIG. 3). Molded and manufactured. By forming the cross roller guide 130 integrally with the upper and lower stage bodies 110 and 120, there is little possibility that defects may occur when the existing assembly bolt is loosened. In addition, the assembly process is omitted and the preloading process is omitted, there is an advantage that the manufacturing cost is reduced.

또한 도 4 및 도 6을 참조하면, 마주보는 크로스 롤러 가이드(130) 사이에는 기존의 롤러를 잡아주는 역할을 했던 케이지(도2a 및 도2b 참조)가 생략된다. 즉, 본 발명에 의하면 케이지 없이 롤러(140)가 크로스 롤러 가이드(130)의 V자홈(132)에 바로 삽입되게 된다. 그리고, 크로스 롤러 가이드(130)의 양 단부에는 롤러(140)가 V자홈(132)으로부터 이탈되지 않도록 롤러 스토퍼(134)를 조립한다. 이렇게 케이지가 생략됨으로써 양 크로스 롤러 가이드(130) 사이의 간격이 최소화되어 먼지 등의 이물질이 삽입되는 것을 최소화시킬 수 있고, 결국 스테이지의 구동 및 품질의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.4 and 6, cages (see FIGS. 2A and 2B) that serve to hold the existing rollers are omitted between the cross roller guides 130 facing each other. That is, according to the present invention, the roller 140 is inserted directly into the V-shaped groove 132 of the cross roller guide 130 without a cage. Then, roller stoppers 134 are assembled at both ends of the cross roller guide 130 so that the roller 140 is not separated from the V-shaped groove 132. As the cage is omitted, the distance between the two cross roller guides 130 is minimized, thereby minimizing the insertion of foreign substances such as dust, thereby improving the reliability of driving and quality of the stage.

이렇게 본 발명에 따른 정밀구동 스테이지의 큰 특징은 크로스 롤러 가이드(130)를 상부 및 하부 스테이지 몸체(110,120)에 조립볼트 등으로 결합하지 않고 몸체 제조시 일체로 성형시키고, 또한 롤러(140)를 크로스 롤러 가이드(130)에 조립함에 있어서 케이지 없이 롤러(140)를 크로스 롤러 가이드(130)의 V자홈에 삽입시키는 데 있다. 여기서 주의할 점은 이렇게 하기 위해서는 고도의 정밀 가공 기술이 요구된다는 점이다. 즉, 크로스 롤러 가이드(130) 가공시 양 크로스 롤러 가이드(130)의 폭을 정확히 하도록 성형하고, 또한 크로스 롤러 가이드(130)의 V자홈(132) 역시 롤러(140)의 크기에 맞게 정밀하게 가공하여 롤러(140)가 삽입된 후 롤러(140)가 정밀하게 구동하도록 한다. As such, a large feature of the precision driving stage according to the present invention is that the cross roller guide 130 is integrally molded at the time of manufacturing the body without combining the upper and lower stage bodies 110 and 120 with assembly bolts, and also crosses the roller 140. In assembling the roller guide 130, the roller 140 is inserted into the V-shaped groove of the cross roller guide 130 without a cage. It should be noted that this requires high precision machining techniques. That is, the cross roller guide 130 is formed so as to make the width of both cross roller guide 130 exactly, and the V-shaped groove 132 of the cross roller guide 130 is also precisely processed to match the size of the roller 140 After the roller 140 is inserted so that the roller 140 is driven precisely.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments. That is, those skilled in the art to which the present invention pertains can make many changes and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims, and all such appropriate changes and modifications are possible. Equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 정밀구동 스테이지의 사시도,1 is a perspective view of a general precision driving stage according to the prior art,

도 2a 및 도 2b는 도 1의 크로스 롤러 가이드의 사시도 및 단면도,2a and 2b are a perspective view and a cross-sectional view of the cross roller guide of FIG.

도 3은 도 1의 정밀구동 스테이지의 단면도,3 is a cross-sectional view of the precision driving stage of FIG.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정밀구동 스테이지의 사시도로서 일부가 절개된 상태를 나타낸 도면,4 is a perspective view of a precision driving stage according to an embodiment of the present invention showing a state in which a part is cut,

도 5는 도 4의 정밀구동 스테이지의 단면도,5 is a cross-sectional view of the precision driving stage of FIG.

도 6은 도 4의 크로스 롤러 가이드의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the cross roller guide of FIG. 4.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명 ><Description of Major Symbols in Drawing>

100. 정밀구동 스테이지 110. 상부 스테이지 몸체100. Precision Drive Stage 110. Upper Stage Body

120. 하부 스테이지 몸체 130. 크로스 롤러 가이드120. Lower stage body 130. Cross roller guide

132. V자홈 134. 롤러 스토퍼132. V-groove 134. Roller stopper

140. 롤러140. Roller

Claims (3)

상부 스테이지 몸체 및 하부 스테이지 몸체;An upper stage body and a lower stage body; 상기 상부 및 하부 스테이지 몸체 각각에 형성되어 서로 일정 간격 이격되게 배치되며, V자 홈을 갖는 한 쌍의 크로스 롤러 가이드;A pair of cross roller guides formed on each of the upper and lower stage bodies, spaced apart from each other, and having a V-shaped groove; 케이지 없이 상기 한 쌍의 롤러 가이드의 V자 홈에 엇갈리도록 삽입되는 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀구동 스테이지.And a roller inserted into the V-shaped grooves of the pair of roller guides without a cage. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 한 쌍의 크로스 롤러 가이드는 상기 상부 및 하부 스테이지 몸체에 일체로 성형되어 제조되는 것을 특징으로 하는 정밀구동 스테이지.The pair of cross roller guide is precision driving stage, characterized in that the molded integrally formed in the upper and lower stage body. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 크로스 롤러 가이드의 양 단부에는 상기 롤러가 상기 V자홈으로부터 이탈되지 않도록 롤러 스토퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 정밀구동 스테이지. Precision driving stages, characterized in that the roller stopper is installed at both ends of the cross roller guide so that the roller is not separated from the V-shaped groove.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101234343B1 (en) * 2012-05-22 2013-03-15 주식회사 재원 Tilt stage
KR101310809B1 (en) * 2011-07-19 2013-09-25 주식회사 탑 엔지니어링 A cross-roller guide assembly, and a scribing apparatus mounted with cross-roller guide
WO2014148669A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 주식회사 재원 Ultra slim positioning device

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