KR20110086602A

KR20110086602A - 얼라이먼트 스테이지

Info

Publication number: KR20110086602A
Application number: KR1020117013431A
Authority: KR
Inventors: 히로시 사이토
Original assignee: 가부시키가이샤 아이에이치아이
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-07-28
Also published as: CN102264544A; US20110219990A1; TW201102273A; JP2010274429A; WO2010137320A1; SG171402A1

Abstract

이 얼라이먼트 스테이지는, 베이스(1)의 상방에, 이동 하중이 작용하는 워크를 보유지지하는 상부 테이블(4a)을 배치하고, 베이스(1)와 상부 테이블(4a) 사이에서, 하중 이동 방향(L)으로 지그재그 배치가 되는 상부 테이블(4a)의 중앙과 네 모서리부에 대응하는 개소에, X, Y, θ의 3자유도를 구비한 지지 유닛(13)과, 지지 유닛(13)과 마찬가지의 구성에 덧붙여 1축 방향의 볼 나사 직동 기구(9)를 가지는 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)을 장착한다. 한쪽과 다른 쪽의 대각 위치의 구동 유닛(14A, 14B와 14C, 14D)은 볼 나사 직동 기구(9)를 직교 배치시킨다. 워크를 개재하여 상부 테이블(4a)에 하중 이동 방향(L)으로 이동하면서 작용하는 이동 하중을 각 구동 유닛(14A, 14C), 지지 유닛(13), 각 구동 유닛(14B, 14D)에 연속적으로 받음으로써 상부 테이블(4a)의 변형을 억제시킨다.

Description

얼라이먼트 스테이지{Alignment stage}

본 발명은 얼라이먼트 스테이지에 관한 것으로, 특히 X, Y, θ의 3자유도를 구비하고, 이동 하중을 받는 워크의 얼라이먼트를 행하기 위해 이용하는 얼라이먼트 스테이지에 관한 것이다.

본원은 2009년 5월 26일에 일본 출원된 특허출원 2009-126034호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근 액정 디스플레이 등의 전극 패턴(도전 패턴)을 소요(所要)의 기판 상에 형성하는 수법으로서, 금속 증착막의 에칭 등에 의한 미세 가공에 대신하여 도전성 페이스트를 인쇄 잉크로서 이용한 인쇄 기술, 예를 들면 오목판 오프셋 인쇄 기술을 이용하여 기판 상에 전극 패턴을 인쇄하여 형성하는 수법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).

상기 전극 패턴과 같은 정밀한 인쇄 패턴을 상기 기판과 같은 평판형상의 인쇄 대상에 오프셋 인쇄하는 경우는 높은 인쇄 정밀도가 요구된다. 그 때문에, 높은 인쇄 정밀도의 오프셋 인쇄를 하는 경우의 오프셋 인쇄 장치로서는 인쇄 대상과 마찬가지의 평판형상의 판을 이용하는 형식의 평판 인쇄 장치가 유리해진다.

일반적으로 평판형상의 판과 인쇄 대상을 이용하여 오프셋 인쇄를 실시하는 경우는, 미리 잉킹한 판에 대해 회전시킨 블랭킷 롤을 소요 접촉 압력으로 눌러 대면서 그 판에 대해 상대 이동시킨다. 이에 의해, 상기 판으로부터 상기 블랭킷 롤의 표면에 잉크를 전사(수리(受理))한다. 다음에, 그 블랭킷 롤을 회전시킨 상태에서 상기 인쇄 대상에 소요 접촉 압력으로 눌러 대면서 인쇄 대상에 대해 상대 이동시킨다. 이에 의해, 상기 블랭킷 롤로부터 인쇄 대상의 표면에 잉크를 재전사(인쇄)하여 상기 판의 인쇄 패턴을 상기 인쇄 대상의 표면에 재현한다.

그런데, 인쇄 대상을 순차적으로 새로운 것으로 교환하여 인쇄 작업을 할 때에, 인쇄 대상마다 설치 위치의 위치 어긋남이 생기면 인쇄 위치의 재현성이 저하되는 문제가 생긴다.

또한, 판은 인쇄에 이용함으로써 서서히 마모(소모)된다. 이 때문에, 소요 인쇄 횟수나 인쇄 시간마다 교환할 필요가 있다. 또한, 겹쳐 찍기를 행할 때에는 판의 교환이 필요하다. 이러한 판의 교환에 따라, 교환 후의 판의 설치 위치가 교환 전의 판의 설치 위치에 대해 위치 어긋남을 발생시키면 인쇄 위치의 재현성이 저하되어 버린다.

상기한 바와 같은 인쇄 대상이나 판의 설치 위치의 위치 어긋남에 기인하는 인쇄 위치의 재현성의 저하가 생기면, 전극 패턴과 같은 정밀한 인쇄 패턴을 오프셋 인쇄하는 경우에 필요로 하는 높은 인쇄 정밀도를 만족할 수 없게 될 가능성이 있다.

상기 문제점을 회피하는 데는, 오프셋 인쇄에 이용하는 상기 판 및 인쇄 대상을 얼라이먼트 스테이지에 보유지지키고 판마다 및 인쇄 대상마다 인쇄 작업 개시 전에 얼라이먼트를 행하는 것을 생각할 수 있다. 그 얼라이먼트에 의해 판 및 인쇄 대상의 설치 위치의 위치 어긋남을 보정하여, 블랭킷 롤에 대한 판이나 인쇄 대상의 접촉 위치가 매회 동일하게 되도록 위치의 재현성을 높인다. 이에 의해, 판으로부터 블랭킷 롤을 개재하여 인쇄 대상에 인쇄시키는 인쇄 패턴의 위치의 재현성을 높이는 것이 가능하게 된다고 생각된다.

상기 문제점을 회피하기 위해, 또 얼라이먼트 스테이지를 이용하여 상기 판이나 인쇄 대상의 위치 보정을 하는 것을 생각할 수 있다. 얼라이먼트 스테이지를 이용하면, 설계 오차 등에 기인하는 현상, 예를 들면 회전하는 블랭킷 롤의 외주면의 이동 방향(블랭킷 롤의 축심에 직각인 방향)과 블랭킷 롤을 판이나 인쇄 대상에 눌러 대면서 상대 이동시킬 때의 상대 이동 방향으로 기울어짐이나 어긋남이 생기는 경우, 혹은 블랭킷 롤에 편심이 존재하고 있어 어떤 일정한 회전 속도로 회전시키는 블랭킷 롤의 주속(周速)에 변동이 생기는 경우에, 블랭킷 롤을 얼라이먼트 스테이지에 보유지지시킨 판이나 인쇄 대상에 대해 접촉시키면서 판이나 인쇄 대상을 블랭킷 롤의 외주면에서의 접촉 부분의 움직임에 추종시켜 이동시킬 수 있다.

그런데, 액정 디스플레이나 반도체의 제조 공정에서는 적층하는 부재나 층의 중합 정밀도를 확보할 필요가 있다. 이를 위해, 워크의 XY 직교 좌표 평면에서의 배치와 회전 각도(θ)의 얼라이먼트를 행하기 위한 얼라이먼트 스테이지로서, 예를 들면 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 얼라이먼트 스테이지가 사용되고 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 얼라이먼트 스테이지는, 고정측인 베이스(1)의 네 모서리부에 하나의 지지 유닛(2)과 3개의 구동 유닛(3A, 3B, 3C)이 각각 설치된다. 또한, 지지 유닛(2) 및 각 구동 유닛(3A, 3B, 3C)의 상측에 이동측이 되는 상부 테이블(4)의 네 모서리부를 올려놓고 장착된다.

지지 유닛(2)에는 직선형상의 가이드 레일(6a, 6b)과, 가이드 레일(6a, 6b)에 슬라이드 가능하게 장착한 가이드 블록(7a, 7b)으로 이루어지는 2개의 직동(直動) 가이드(5a, 5b)가, 직교하는 자세로 상하 2단으로 겹쳐 배치된다. 하단의 직동 가이드(5a)의 가이드 블록(7a)의 상측에 상단의 직동 가이드(5b)의 가이드 레일(6b)이 장착된다. 또, 상단의 직동 가이드(5b)의 가이드 블록(7b)의 상측에 수평면 내에서 선회 가능한 선회 베어링(8)이 장착된다. 이에 의해, 지지 유닛(2)의 하단부가 되는 하단 직동 가이드(5a)의 가이드 레일(6a)을 기준으로 하여, 지지 유닛(2)의 상단부가 되는 선회 베어링(8)의 꼭대기부에, X, Y, θ의 3자유도를 얻을 수 있다.

지지 유닛(2)에서는, 하단 직동 가이드(5a)의 가이드 레일(6a)이 베이스(1)의 대응하는 개소에 설치된다. 또한, 상기 선회 베어링(8)의 상측에 상기 상부 테이블(4)의 대응하는 개소가 장착된다.

각 구동 유닛(3A, 3B, 3C)은, 지지 유닛(2)과 마찬가지의 구성에 있어서 하단 직동 가이드(5a)의 가이드 레일(6a)과 평행으로, 서보 모터(10)와, 그 출력축에 연결한 나사축(11)과, 나사축(11)에 나사결합시킨 너트 부재(12)로 이루어지는 볼 나사 직동 기구(9)가 배치된다. 볼 나사 직동 기구(9)의 너트 부재(12)는 하단 직동 가이드(5a)의 가이드 블록(7a)에 연결된다. 이에 의해, 볼 나사 직동 기구(9)의 서보 모터(10)에 의한 상기 나사축(11)의 정역회전 구동에 의해, 상기 너트 부재(12)를 상기 나사축(11)의 축심 방향을 따라 이동시킴으로써, 그 너트 부재(12)와 일체로 상기 하단 직동 가이드(5a)의 가이드 블록(7a)을, 가이드 레일(6a)의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있다.

각 구동 유닛(3A, 3B, 3C)은, 베이스(1)의 각각 대응하는 개소에, 하단 직동 가이드(5a)의 가이드 레일(6a)과 볼 나사 직동 기구(9)가 된다. 또한, 선회 베어링(8)의 상측에, 상기 상부 테이블(4)의 대응하는 개소가 장착된다. 이 때, 각 구동 유닛(3A, 3B, 3C) 중에서 2개의 구동 유닛(3A, 3B)의 볼 나사 직동 기구(9)의 방향(구동 방향)이 X축 방향이 되고, 나머지 하나의 구동 유닛(3C)의 볼 나사 직동 기구(9)의 방향(구동 방향)이 Y축 방향이 되며, 각각의 구동 방향이 서로 직교하도록 배치된다.

이상의 얼라이먼트 스테이지에 의하면, 각 구동 유닛(3A, 3B 및 3C)이 구비하는 볼 나사 직동 기구(9)에 의한 하단 직동 가이드(5a)의 가이드 블록(7a)의 위치의 유지와 이동 및 그 가이드 블록(7a)의 이동 방향과 그 이동량을 적절히 조정함으로써, 상기 상부 테이블(4)의 X-Y 평면 내에서의 수평 변위와 회전 각도(θ)의 회전 변위를 조합하여 행할 수 있다. 이에 의해, 상기 상부 테이블(4) 상에 보유지지하는 얼라이먼트 대상의 도시하지 않은 워크에 대해 X, Y, θ의 3축 방향의 얼라이먼트를 행할 수 있다(예를 들면, 비특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본특허 제2797567호 공보 특허문헌 2: 일본특허 제3904433호 공보

비특허문헌 1: THK주식회사, 카탈로그 「얼라이먼트 스테이지 CMX」, 2007년 8월 3일, 카탈로그 번호 238-4

도 8 및 도 9에 도시된 종래의 얼라이먼트 스테이지는, 액정 디스플레이나 반도체의 제조 공정에서의 광 프로세스에 있어서 워크의 얼라이먼트를 행하는 것을 상정하고 있다. 이 때문에, 하중을 부하하는 것이 그다지 고려되어 있지 않다.

즉, 평판형상의 판이나 인쇄 대상을 이용한 오프셋 인쇄에 있어서, 판이나 인쇄 대상을 도 8 및 도 9에 도시된 얼라이먼트 스테이지에 보유지지시켜 얼라이먼트를 행하고, 판이나 인쇄 대상을 원하는 위치에 위치 보정을 한다. 다음에, 얼라이먼트 스테이지에 보유지지시킨 판이나 인쇄 대상에, 회전시킨 블랭킷 롤을 소요 접촉 압력으로 눌러 대면서 그 판이나 인쇄 대상에 대해 상대 이동시킨다. 그렇다면, 판이나 인쇄 대상을 보유지지하고 있는 얼라이먼트 스테이지에는, 판이나 인쇄 대상과 블랭킷 롤의 외주면과의 접촉 부분에 대응한 그 블랭킷 롤의 축심 방향으로 연장되는 가늘고 긴 띠형상의 영역에 하중이 작용한다. 이 하중이 작용하고 있는 가늘고 긴 띠형상의 영역은, 시간의 경과에 따라 판이나 인쇄 대상에 대한 블랭킷 롤의 상대 이동 방향을 따라 이동한다. 이로부터 얼라이먼트 스테이지에는 이동 하중이 작용한다.

도 8 및 도 9에 도시된 얼라이먼트 스테이지에서는, 상부 테이블(4)은 그 네 모서리를 지지 유닛(2)과 구동 유닛(3A, 3B, 3C)으로 지지받는다. 이 때문에, 예를 들면 Y축 방향을 따라 연장되는 가늘고 긴 영역에 작용하는 하중이 X축 방향으로 이동하는 이동 하중으로서 작용하는 경우는, 그 이동 하중이 상부 테이블(4)의 X축 방향의 중간부, 즉 지지 유닛(2)과 구동 유닛(3A, 3B, 3C) 중 어느 것에 의한 지지도 행해지지 않은 상부 테이블(4)의 X축 방향의 중간부에 작용하면, 상부 테이블(4)의 연직 방향의 지지 강성이 저하되는 것에 기인하여, 상부 테이블(4)이 휘어지도록 변형할 가능성이 있다. 이 변형에 의해, 상부 테이블(4) 상에 보유지지하는 판이나 인쇄 대상 등의 도시하지 않은 워크에 위치 어긋남이 생길 가능성이 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 얼라이먼트 스테이지에서는, 볼 나사 직동 기구(9)를 구비한 3개의 구동 유닛(3A, 3B, 3C)에 의해 상부 테이블(4)에 X-Y 평면 내에서의 수평 변위와 회전 각도(θ)의 회전을 조합하여 X, Y, θ의 3축의 얼라이먼트를 행한다. 여기서, X축 방향의 구동을 행하기 위한 구동 유닛(3A, 3B)의 볼 나사 직동 기구(9)의 수와 Y축 방향의 구동을 행하기 위한 구동 유닛(3C)의 볼 나사 직동 기구(9)의 수가 다르다. 이 때문에, X축 방향과 Y축 방향의 수평 방향 강성에 차이가 생긴다. 이를 위해, 예를 들면 오프셋 인쇄에서 블랭킷 롤을 접촉시킴으로써 판이나 인쇄 대상에 이동 하중이 작용하고 있는 상태에서 그 판이나 인쇄 대상의 위치 보정을 얼라이먼트 스테이지에 의해 행하고자 하면, 그 얼라이먼트 스테이지의 X축 방향과 Y축 방향의 수평 방향 강성의 차이에 기인하여, X축 방향으로의 이동과 Y축 방향으로의 이동의 용이함에 차이가 생긴다. 이에 의해, 상기 판이나 인쇄 대상에 원하는 위치 보정을 할 수 없게 될 가능성이 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 얼라이먼트 스테이지에서는, 각 구동 유닛(3A, 3B, 3C)의 각 볼 나사 직동 기구(9)의 각 서보 모터(10)에 내장된 인코더에 의해 각 볼 나사 직동 기구(9)의 구동량을 제어하여 상부 테이블(4)의 위치 제어를 행한다. 여기서, 이하의 각 경우, 예를 들면 상부 테이블(4)에 이동 하중이 작용하는 경우, 혹은 이동 하중이 작용하고 있는 상태에서 상부 테이블(4)을 수평 변위나 회전 변위시키고자 하는 경우에, 상기 하중이 외력으로서 작용하는 각 볼 나사 직동 기구(9)의 나사축(11)이나 너트 부재(12) 등의 추력 전달부에 휨이나 덜거덕거림 등이 생긴 경우는 그 오차 요소를 배제할 수 없다. 게다가 오차 요소의 존재 자체를 검지할 수 없다. 이 때문에, 상부 테이블(4)의 고정밀도의 위치 제어가 불가능하게 될 가능성이 있다.

또, 도 8 및 도 9에 도시된 얼라이먼트 스테이지에서는, 각 구동 유닛(3A, 3B, 3C)의 각 볼 나사 직동 기구(9)의 구동원인 각 서보 모터(10)를, 베이스(1) 상에서 상부 테이블(4)에 의해 덮이는 위치에 배치하고 있다. 이 때문에, 각 서보 모터(10)의 발열의 영향에 의해 상부 테이블(4)이나 베이스(1)에 열변형이 생기고, 이 상부 테이블(4)이나 베이스(1)의 열변형에 따라, 상부 테이블(4)에 보유지지시키는 도시하지 않은 워크에 위치 어긋남이 생길 가능성이 있다.

이와 같이, 도 8 및 도 9에 도시된 종래의 얼라이먼트 스테이지에서는, 이동 하중이 작용하는 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 결정을 행한 상태인 채로 보유지지하거나, 이동 하중이 작용하고 있는 상태에서 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 보정을 행하게 하는 것은 어렵다.

본 발명은, 이동 하중이 작용하는 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 결정을 행한 상태인 채로 보유지지할 수 있고, 또 하중이 작용하고 있는 상태에서도 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도로 변위시킬 수 있는 얼라이먼트 스테이지를 제공한다.

본 발명의 제1 태양에 의하면, 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지는 베이스와, 상기 베이스의 상방 위치에 배치되는, 이동 하중이 작용하는 워크를 보유지지하기 위한 상부 테이블과, 직교하는 2방향으로 슬라이드 가능한 가이드와, 상기 가이드 상에 설치된 선회 베어링으로 이루어지는, X, Y, θ의 3자유도를 구비한 소요수의 지지 유닛과, 그 지지 유닛에 1축 방향의 직동 기구를 구비하여 이루어진 적어도 3개의 구동 유닛을 구비하고, 상기 지지 유닛과 상기 구동 유닛은 상기 베이스와 상기 상부 테이블 사이에 상기 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상의 배치로 구비되며, 상기 각 구동 유닛 중에서 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향과 나머지 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향을 X-Y 평면 내에서 직교시킨다.

본 발명의 제2 태양에 의하면, 상기 지그재그 형상의 배치를, 상기 상부 테이블의 네 모서리부 및 중앙에 대응하는 개소로 한다.

본 발명의 제3 태양에 의하면, 상기 지그재그 형상의 배치를, 상기 상부 테이블의 네 모서리부 및 중앙에 대응하는 개소로 하고, 또한 상기 상부 테이블의 네 모서리부에 대응하는 개소에 각각 구동 유닛을 설치하며, 상기 상부 테이블의 중앙에 대응하는 개소에 상기 지지 유닛을 설치한다.

본 발명의 제4 태양에 의하면, 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지는 베이스와, 상기 베이스의 상방 위치에 배치되는, 이동 하중이 작용하는 워크를 보유지지하기 위한 상부 테이블과, 직교하는 2방향으로 슬라이드 가능한 가이드와, 상기 가이드 상에 설치된 선회 베어링으로 이루어지는, X, Y, θ의 3자유도를 구비함과 동시에 1축 방향의 직동 기구를 구비한 구동 유닛을 구비하고, 상기 구동 유닛은 상기 베이스와 상기 상부 테이블 사이에 상기 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상의 배치로 구비되며, 상기 각 구동 유닛 중에서 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향과 나머지 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향을 X-Y 평면 내에서 직교시킨다.

본 발명의 제5 태양에 의하면, 상기 지그재그 형상의 배치를, 상기 상부 테이블의 각 변의 중간 위치와 그 상부 테이블의 중앙을 연결하는 선 상에 대응하는 개소로 한다.

본 발명의 제6 태양에 의하면, 상기 직동 기구는 모터와, 그 모터의 출력축에 연결한 나사축과, 그 나사축에 나사결합시킨 너트 부재를 구비한 볼 나사 직동 기구로 구성되고, 상기 모터를 베이스의 바깥쪽으로 돌출시켜 배치한다.

본 발명의 제7 태양에 의하면, 상기 각 구동 유닛 근방의 베이스 상에, 그 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구에 의한 구동량을 검출하기 위한 리니어 스케일이 설치된다.

본 발명의 얼라이먼트 스테이지는 이하와 같은 우수한 효과를 발휘한다.

(1) 베이스의 상방 위치에 이동 하중이 작용하는 워크를 보유지지하기 위한 상부 테이블을 배치한다. 상기 베이스와 상부 테이블 사이에, 직교하는 2방향으로 슬라이드 가능한 가이드와, 상기 가이드 상에 설치한 선회 베어링으로 이루어지는, X, Y, θ의 3자유도를 구비한 소요수의 지지 유닛과, 그 지지 유닛에 1축 방향의 직동 기구를 구비하여 이루어진 3개 이상의 구동 유닛이 구비된다. 상기 지지 유닛과 상기 구동 유닛을, 상기 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상으로 배치한다. 상기 각 구동 유닛 중에서 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향과 나머지 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향을 X-Y 평면 내에서 직교시킨다. 이러한 구성에 관한 본 발명의 얼라이먼트 스테이지는, 상기 3개 이상 설치되어 있는 구동 유닛의 구동을 조합함으로써 상부 테이블의 X-Y 평면 내에서의 수평 이동과 회전 각도(θ)의 회전을 조합한 이동을 하게 할 수 있다. 이 때문에, 그 상부 테이블에 보유지지하는 워크에 대해 X, Y, θ의 3축 방향으로 위치 보정할 수 있다.

(2) 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지에 의하면, 상부 테이블에 보유지지하는 워크에 대해 이동 하중이 작용하더라도 그 워크를 개재하여 상기 상부 테이블에 작용하는 상기 이동 하중을, 그 이동 하중의 이동 방향을 따라 지그재그 배치되어 있는 각 구동 유닛 및 지지 유닛에 의해 연속적으로 받을 수 있다. 이 때문에, 상부 테이블의 연직 방향의 강성을 높일 수 있어 상기 이동 하중에 의해 상부 테이블이 변형할 우려를 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 그 상부 테이블의 변형에 기인하는 상기 워크의 위치 어긋남을 미연에 방지할 수 있다.

(3) 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지는, 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상의 배치를, 상부 테이블의 네 모서리부 및 중앙에 대응하는 개소로 한다. 이에 의해, 각 구동 유닛과 지지 유닛의 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상의 배치를 용이하게 행할 수 있다. 또, 상기 각 구동 유닛 및 지지 유닛에 의해 상기 상부 테이블을 전후 좌우 방향으로 균형 있게 지지할 수 있다.

(4) 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지는, 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상의 배치를, 상부 테이블의 네 모서리부 및 중앙에 대응하는 개소로 한다. 그리고, 상기 상부 테이블의 네 모서리부에 대응하는 개소에 각각 구동 유닛을 설치한다. 또, 상기 상부 테이블의 중앙에 대응하는 개소에 지지 유닛을 설치한다. 이러한 구성에 관한 본 발명의 얼라이먼트 스테이지는 상기 (3)과 마찬가지의 효과가 얻어진다. 덧붙여, 직동 기구를 구비한 구동 유닛을 직교하는 방향으로 2개씩 배치할 수 있어 상부 테이블의 X축 방향을 따르는 수평 방향 강성과 Y축 방향을 따르는 수평 방향 강성을 동등하게 할 수 있다. 따라서, 상기 상부 테이블에 보유지지한 워크에 이동 하중이 작용하고 있는 상태에서, 상기 상부 테이블을 움직여 상기 워크의 위치 보정을 행할 때에, X축 방향으로의 이동과 Y축 방향으로의 이동에 치우침이 생길 가능성을 저감할 수 있어 상기 워크에 원하는 위치 보정을 하는 것이 가능하게 된다.

(5) 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지는, 베이스의 상방 위치에 이동 하중이 작용하는 워크를 보유지지하기 위한 상부 테이블을 배치한다. 상기 베이스와 상부 테이블 사이에, 직교하는 2방향으로 슬라이드 가능한 가이드와 그 위에 설치한 선회 베어링으로 이루어지는, X, Y, θ의 3자유도를 구비함과 동시에 1축 방향의 직동 기구를 구비한 구성을 가지는 구동 유닛이 구비된다. 상기 구동 유닛은 상기 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상으로 배치된다. 상기 각 구동 유닛 중에서 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향과 나머지 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향을 X-Y 평면 내에서 직교시킨다. 이러한 구성에 관한 본 발명의 얼라이먼트 스테이지는 상기 (1)(2)(3)(4)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

(6) 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지는, 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상의 배치를, 상부 테이블의 각 변의 중간 위치와 그 상부 테이블의 중앙을 연결하는 선 상에 대응하는 개소로 한다. 이에 의해, 각 유닛을 보다 근접시켜 배치할 수 있다. 이 때문에, 평면 형상이 더욱 작은 크기의 얼라이먼트 스테이지에 적용하는 경우에 유리하다.

(7) 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지가 구비하는 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구는 모터와, 그 출력축에 연결한 나사축과, 그 나사축에 나사결합시킨 너트 부재를 구비한 볼 나사 직동 기구로 이루어진다. 각 볼 나사 직동 기구의 상기 모터는 베이스의 바깥쪽으로 돌출시켜 배치된다. 이러한 구성에 관한 본 발명의 얼라이먼트 스테이지는, 각 구동 유닛의 구동원이 되는 각 볼 나사 직동 기구의 각 서보 모터가 발하는 열을, 분위기 중으로 효율적으로 방산시킬 수 있다. 따라서, 상기 각 서보 모터의 발열에 기인하는 베이스나 상부 테이블의 열변형을 억제할 수 있다. 이 때문에, 상기 베이스나 상부 테이블의 열변형의 영향으로 상기 상부 테이블이 보유지지하는 워크에 위치 어긋남이 생길 가능성을 저감시킬 수 있다.

(8) 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지는, 각 구동 유닛 근방의 베이스 상에 그 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구에 의한 구동량을 검출하기 위한 리니어 스케일이 설치된다. 이에 의해, 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구를 그 각 구동 유닛의 외부에 설치한 리니어 스케일을 이용하여 스케일 피드백 제어할 수 있다. 따라서, 상기 상부 테이블에 보유지지한 워크에 작용하는 이동 하중이, 외력으로서 상기 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구에 작용하여 그 직동 기구에 기계적인 왜곡 등이 생겼어도 그 영향을 받는 일이 없다. 이 때문에, 각 구동 유닛의 고정밀도의 위치 제어를 행할 수 있다. 이에 의해, 상부 테이블에 보유지지하는 워크의 고정밀도의 위치 제어를 행할 수 있다.

(9) 이상, 본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지에 의하면, 이동 하중이 작용하는 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 결정을 행한 상태인 채로 보유지지할 수 있다. 또, 이동 하중이 작용하고 있는 상태에서 상기 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 보정을 하게 하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 얼라이먼트 스테이지의 일실시형태를 도시하는 일부 절단 개략 평면도이다.
도 2는 도 1의 얼라이먼트 스테이지의 개략 측면도이다.
도 3a는 도 1의 얼라이먼트 스테이지에서의 지지 유닛의 절단 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 A-A방향에서 본 도면이다.
도 3c는 도 3a의 B-B방향에서 본 도면이다.
도 4a는 도 1의 얼라이먼트 스테이지에서의 구동 유닛의 절단 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 C-C방향에서 본 도면이다.
도 4c는 도 4a의 D-D방향에서 본 도면이다.
도 5는 도 1의 얼라이먼트 스테이지에서의 하중 이동 방향에 관한 지지 유닛과 각 구동 유닛의 배치를 도시하는 개요도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태를 도시하는 개략 평면도이다.
도 7은 도 6의 실시형태의 응용예를 도시하는 개략 평면도이다.
도 8은 종래 제안되어 있는 얼라이먼트 스테이지의 일례의 개요를 도시하는 일부 절단 사시도이다.
도 9는 도 8의 얼라이먼트 스테이지에서의 구동 유닛을 확대하여 도시하는 사시도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 5에 본 발명의 얼라이먼트 스테이지의 일실시형태를 도시한다.

고정측이 되는 베이스(1)의 소요 치수 상방에 상부 테이블(4a)을 배치한다. 상부 테이블(4a)은 이동 하중이 작용하는 도시하지 않은 워크, 예를 들면 오프셋 인쇄시에 회전하는 블랭킷 롤을 눌러 대면서 상대 이동시킴으로써 이동 하중이 작용하는 판이나 인쇄 대상 등을 보유지지한다. 상기 베이스(1)와 상부 테이블(4a) 사이에 상기 도시하지 않은 워크에 작용하는 이동 하중의 이동 방향(이하, 단순히 하중 이동 방향이라고 하며, 도면 중에 화살표(L)로 나타냄. 도 6, 도 7에서도 마찬가지임)으로 지그재그 형상의 배치가 되는 소요 개소, 예를 들면 하중 이동 방향(L)의 상류측부터 차례대로 하중 이동 방향(L)과 직각 방향으로 2개소-1개소-2개소의 지그재그 배치가 되는 상기 상부 테이블(4a)의 중앙 및 네 모서리부에 각각 대응하는 5개소에 지지 유닛(13)과 4개의 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)을 각각 배치한다. 지지 유닛(13)은 직교하는 2방향 슬라이드 가능한 가이드와 그 상측의 선회 베어링(8)으로 구성되고, 하단부에 대해 상단부에 X, Y, θ의 3자유도를 구비한다. 4개의 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)은 그 지지 유닛(13)과 마찬가지의 구성에 덧붙여, 1축 방향의 직동 기구, 예를 들면 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 볼 나사 직동 기구(9)를 구비한다. 상기 4개의 각 구동 유닛(14) 중에서 2개의 구동 유닛(14A, 14B)의 볼 나사 직동 기구(9)의 방향과 나머지 2개의 구동 유닛(14C, 14D)의 볼 나사 직동 기구(9)의 방향이 서로 수평면 내에서 직교하도록 배치한다. 이 상태에서 상기 지지 유닛(13) 및 각 구동 유닛(14)의 하단부와 상단부를 각각 상기 베이스(1)와 상부 테이블(4a)의 대응하는 개소에 각각 장착하여 본 발명의 얼라이먼트 스테이지를 구성한다.

지지 유닛(13)에는, 도 3a, 도 3b, 도 3c에 도시된 바와 같이, 수평 방향으로 소요 치수 연장되는 하단 가이드 레일(15)에, 하단 가이드 블록(16a)과 상단 가이드 블록(16b)을 직교 배치한 상태로 배면 맞춤으로 일체화하여 이루어진 구성의 가이드 블록(16)에서의 상기 하단 가이드 블록(16a)이 슬라이드 가능하게 장착된다. 가이드 블록(16)의 상기 상단 가이드 블록(16b)의 상측에 상기 하단 가이드 레일(15)과 직교하는 수평 방향으로 소요 치수 연장되는 상단 가이드 레일(17)을 길이방향으로 슬라이드 가능하게 보유지지시킨다. 이와 같이, 상하 2단의 직동 가이드를 배면 맞춤으로 연결하여 직교하는 2방향으로 슬라이드 가능한 가이드를 형성한다. 또, 상기 상단 가이드 레일(17)의 상측에 선회 베어링(8)이 장착된다. 이에 의해, 상기 하단 가이드 레일(15)을 따르는 가이드 블록(16)의 하단 가이드 블록(16a)의 슬라이드와, 그 가이드 블록(16)의 상단 가이드 블록(16b)에 대한 상단 가이드 레일(17)의 길이방향으로의 슬라이드와, 상기 선회 베어링(8)의 선회에 의해 지지 유닛(13)의 하단부가 되는 상기 하단 가이드 레일(15)을 기준으로 그 지지 유닛(13)의 상단부가 되는 상기 선회 베어링(8)의 꼭대기부에 X, Y, θ의 3자유도를 얻을 수 있다.

각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)은, 도 4a, 도 4b, 도 4c에 도시된 바와 같이 도 3a, 도 3b, 도 3c에 도시된 지지 유닛(13)과 마찬가지의 하단 가이드 레일(15), 가이드 블록(16), 상단 가이드 레일(17) 및 선회 베어링(8)으로 이루어지는 구성에 덧붙여, 상기 하단 가이드 레일(15)과 평행으로 상기 볼 나사 직동 기구(9)가 배치된다. 또, 그 볼 나사 직동 기구(9)의 너트 부재(12)를, 상기 가이드 블록(16)의 하단 가이드 블록(16a)에 연결 부재(18)를 개재하여 연결한다. 이에 의해, 상기 볼 나사 직동 기구(9)에 의해 너트 부재(12)와 일체로 상기 가이드 블록(16)을 하단 가이드 레일(15)의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(1) 상에서의 상부 테이블(4a)의 중앙과 대응하는 개소에는 상기 지지 유닛(13)이, 그 하단 가이드 레일(15)이 X축 방향 또는 Y축 방향 중 어느 한쪽을 따르는 자세로 배치된다(도면에서는 X축 방향을 따르는 자세가 도시되어 있음). 하단 가이드 레일(15)은 베이스(1)의 대응하는 개소에 장착된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(1) 상에서의 상부 테이블(4a)의 네 모서리부와 대응하는 4개소 중에서 상부 테이블(4a)의 한쪽의 대각 위치와 대응하는 2개소에는, 상기 구동 유닛(14A, 14B)이, 그 볼 나사 직동 기구(9)를 Y축 방향을 따르는 자세로 배치된다. 상부 테이블(4a)의 다른 쪽의 대각 위치와 대응하는 2개소에는 상기 구동 유닛(14C, 14D)이 그 볼 나사 직동 기구(9)를 X축 방향을 따르는 자세로 하여 배치된다. 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)은, 각각의 볼 나사 직동 기구(9)에 장비되어 있는 서보 모터(10)가 모두 베이스(1)의 외주연으로부터 바깥쪽으로 돌출시킨 상태가 되도록 하단 가이드 레일(15)과 볼 나사 직동 기구(9)가 베이스(1)의 대응하는 개소에 장착된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기한 하중 이동 방향(L)을 따라 지그재그 배치가 되도록 차례대로 배치되어 있는 하중 이동 방향(L) 상류측의 2개의 구동 유닛(14A, 14C), 지지 유닛(13), 하중 이동 방향(L) 하류측의 2개의 구동 유닛(14D, 14B)은, 각각의 선회 베어링(8)의 상기 하중 이동 방향(L)으로 차지하는 영역(M)끼리가, 다소 오버랩하도록 배치된다. 도시하지 않았지만, 상기 하중 이동 방향(L)을 따라 지그재그 배치로 차례대로 배치되어 있는 구동 유닛(14A, 14C), 지지 유닛(13), 구동 유닛(14D, 14B) 각각의 선회 베어링(8)의 상기 하중 이동 방향(L)으로 차지하는 영역(M)끼리의 사이에, 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 도시하지 않은 워크에 작용시키는 이동 하중의 폭보다도 좁아지는 범위 내의 치수의 간극이 형성되도록 해도 된다. 이에 의해, 상기 지지 유닛(13)과 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 선회 베어링(8)의 상측에 장착되어 있는 상기 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 도시하지 않은 워크에 대해 하중 이동 방향(L)을 따라 이동 하중이 작용할 때에, 그 이동 하중을 상기 하중 이동 방향(L)을 따라 지그재그 배치로 차례대로 배치되어 있는 하중 이동 방향(L) 상류측의 2개의 구동 유닛(14A, 14C)으로부터 지지 유닛(13)을 거쳐 하중 이동 방향(L) 하류측의 2개의 구동 유닛(14D, 14B)까지 연속적으로 받을 수 있다. 이에 의해, 상기 상부 테이블(4a)에 상기 이동 하중이 작용하고 있는 동안에 연직 방향의 지지 강성이 저하될 가능성을 저감시킬 수 있다.

베이스(1) 상에서의 각 구동 유닛(14)의 하단 가이드 레일(15)을 따라, 하단 가이드 블록(16a)을 개재하여 이동하는 가이드 블록(16)의 근방이 되는 개소에는, 그 가이드 블록(16)의 하단 가이드 레일(15)을 따르는 이동 궤적에 따르게 하여 배치한 리니어 스케일(19)이 설치된다. 이에 의해, 상기 하단 가이드 레일(15)의 길이방향의 소요 개소, 예를 들면 길이방향의 중앙을 원점으로 상기 가이드 블록(16)의 변위량을 검출할 수 있다. 리니어 스케일(19)의 검출 신호를 기초로 도시하지 않은 제어기에 의해, 대응하는 구동 유닛(14)의 볼 나사 직동 기구(9)에 지령을 부여한다. 이에 의해, 하단 가이드 레일(15)의 길이방향을 따라 이동시키는 상기 가이드 블록(16)의 위치를 스케일 피드백 제어할 수 있다.

그 밖에, 도 8 및 도 9에 도시된 것과 동일한 구성 요소에는 동일 부호가 부여되어 있다.

이상의 구성을 구비하는 본 발명의 얼라이먼트 스테이지를 이용하는 경우는, X축 방향을 따르는 볼 나사 직동 기구(9)를 구비한 각 구동 유닛(14C, 14D)의 각 가이드 블록(16)의 X축 방향을 따르는 이동을 정지한 상태로, Y축 방향을 따르는 볼 나사 직동 기구(9)를 구비한 각 구동 유닛(14A, 14B)에서 각 볼 나사 직동 기구(9)의 구동에 의해 각 가이드 블록(16)을 Y축 방향을 따르는 동 방향으로 동기하여 이동시킨다. 이에 의해, 각 가이드 블록(16)의 이동 방향 및 이동량을 따르는 이동 방향 및 이동량으로 상부 테이블(4a)이 Y축 방향으로 이동한다.

또한, 각 구동 유닛(14A, 14B)의 각 가이드 블록(16)의 Y축 방향을 따르는 이동을 정지한 상태에서, 상기 각 구동 유닛(14C, 14D)에서 각 볼 나사 직동 기구(9)의 구동에 의해 각각의 가이드 블록(16)을 X축 방향을 따르는 동 방향으로 동기하여 이동시킨다. 그렇게 하면, 그 이동 방향 및 이동량을 따르는 이동 방향 및 이동량으로 상부 테이블(4a)이 X축 방향으로 이동한다.

따라서, 상기 각 구동 유닛(14A, 14B)의 각 가이드 블록(16)을 Y축 방향을 따르는 동 방향으로 동기하여 이동시킴과 동시에, 상기 각 구동 유닛(14C, 14D)의 각 가이드 블록(16)을 X축 방향을 따르는 동 방향으로 동기하여 이동시키면, 상기 상부 테이블(4a)은 상기 각 구동 유닛(14A, 14B)의 각 가이드 블록(16)의 Y축 방향의 이동 방향 및 이동량과, 상기 각 구동 유닛(14C, 14D)의 각 가이드 블록(16)의 X축 방향의 이동 방향 및 이동량이 합성된 벡터로 X-Y 평면 내를 비스듬히 이동한다.

또, 상기 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 각 가이드 블록(16)을, 각각의 볼 나사 직동 기구(9)에 의해 서보 모터(10)에 근접하는 방향 또는 서보 모터(10)로부터 이반(離反)하는 방향으로 동기하여 이동시키면, 상기 상부 테이블(4a)은 그 상부 테이블(4a)의 중앙을 회전 중심으로 하여, 평면에서 보아 반시계방향 또는 평면에서 보아 시계방향으로 회전한다.

또, 상기 상부 테이블(4a)을 X-Y 평면 내에서 이동시키는 경우, 즉 X축 방향으로 이동시키는 경우, Y축 방향으로 이동시키는 경우, X-Y 평면 내에서 비스듬히 이동시키는 경우에서의 상기 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 각 가이드 블록(16)의 이동과, 상부 테이블(4a)을 회전시키는 경우에서의 상기 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 각 가이드 블록(16)의 이동을 조합(합성)함으로써, 상기 상부 테이블(4a)을 X-Y 평면 내에서 수평 이동시키면서 회전시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 얼라이먼트 스테이지에 의하면, 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 판이나 인쇄 대상, 그 밖의 도시하지 않은 워크를 상부 테이블(4a)의 X-Y 평면 내에서의 수평 이동과 회전 각도(θ)의 회전을 조합하여 이동시킴으로써, 상기 워크에 대해 X, Y, θ의 3축 방향으로 위치 보정할 수 있다.

또, 상기 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 도시하지 않은 워크에 대해, 하중 이동 방향(L)을 따라 이동 하중이 작용하는 경우에도, 그 상부 테이블(4a)에 작용하는 상기 이동 하중을, 하중 이동 방향(L)을 따라 차례대로 지그재그 배치되어 있는 각 구동 유닛(14A, 14C), 지지 유닛(13), 각 구동 유닛(14D, 14B)에서 연속적으로 받을 수 있다. 이에 의해, 연직 방향의 강성을 높일 수 있어 상기 상부 테이블(4a)이 상기 이동 하중에 의해 휘어지게 변형하는 변형량을 저감할 수 있다. 따라서, 그 상부 테이블(4a)의 변형에 기인하는 상기 도시하지 않은 워크의 위치 어긋남이 생길 가능성을 저감할 수 있다.

또, 본 발명의 얼라이먼트 스테이지는, 상부 테이블(4a)을, Y축 방향을 따르는 볼 나사 직동 기구(9)를 구비한 2개의 구동 유닛(14A, 14B)과 X축 방향을 따르는 볼 나사 직동 기구(9)를 구비한 2개의 구동 유닛(14C, 14D)에 의해 이동시키도록 되어 있다. 이 때문에, X축 방향을 따르는 수평 방향 강성과 Y축 방향을 따르는 수평 방향 강성을 동등하게 할 수 있다.

따라서, 상기 상부 테이블(4a)에 보유지지한 도시하지 않은 워크에 이동 하중이 작용하고 있는 상태에서 상기 상부 테이블(4a)을 움직여 상기 도시하지 않은 워크의 위치 보정을 행할 때에, X축 방향으로의 이동과 Y축 방향으로의 이동에 치우침이 생길 가능성을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 도시하지 않은 워크에 원하는 위치 보정을 행할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 얼라이먼트 스테이지에서는, 상기 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)을, 그 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 외부에 설치한 리니어 스케일(19)을 이용하여 스케일 피드백 제어하고 있다. 이 때문에, 상기 상부 테이블에 보유지지한 도시하지 않은 워크에 작용하는 이동 하중이, 외력으로서 상기 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 각 볼 나사 직동 기구(9)에 작용함으로써, 그 각 볼 나사 기구(9)의 나사축(11)이나 너트 부재(12) 등의 추력 전달부에 휨이나 덜거덕거림 등이 생겼더라도 그 영향을 받지 않고 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 가이드 블록(16)을 상기 리니어 스케일(19)에서 검출되는 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 상부 테이블(4a)의 고정밀도의 위치 제어를 행할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 얼라이먼트 스테이지에서는, 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 각 볼 나사 직동 기구(9)의 구동원인 각 서보 모터(10)를, 전부 베이스(1)의 외주측으로 돌출시켜 배치하고 있다. 이 때문에, 그 각 서보 모터(10)가 발하는 열을, 분위기 중으로 효율적으로 방산시킬 수 있다. 따라서, 상기 각 서보 모터(10)의 발열에 기인하는 상기 베이스(1)나 상부 테이블(4a)의 열변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 상기 베이스(1)나 상부 테이블(4a)의 열변형의 영향으로 상기 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 도시하지 않은 워크에 위치 어긋남이 생길 가능성을 저감할 수 있다.

이상에 의해, 본 발명의 얼라이먼트 스테이지에 의하면, 이동 하중이 작용하는 도시하지 않은 워크를, X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 결정을 행한 상태인 채로 보유지지할 수 있다. 또, 이동 하중이 작용하고 있는 상태에서, 상기 도시하지 않은 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 보정을 행하게 하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 도 6에 본 발명의 다른 실시형태를 도시한다. 이 실시형태는, 도 1 내지 도 5에 도시된 실시형태에서의 베이스(1)와 상부 테이블(4a) 사이의 유닛의 배치를 변경한 것이다. 즉, 도 1 내지 도 5에 도시된 실시형태에서는, 베이스(1)와 상부 테이블(4a) 사이에 하중 이동 방향(L)과 직각방향으로 배열된 유닛 수가, 하중 이동 방향(L)의 상류측부터 차례대로 2개-1개-2개의 지그재그 배치가 되도록 상기 상부 테이블(4a)의 네 모서리부 및 중앙과 대응하는 위치에 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D) 및 지지 유닛(13)이 각각 배치된다. 도 6에 도시된 실시형태에서는, 이 배치에 대신하여 하중 이동 방향(L)과 직각방향으로 배열된 유닛 수가, 하중 이동 방향(L)의 상류측부터 차례대로 1개-2개-1개의 지그재그 배치가 되도록 상기 상부 테이블(4a)의 각 변의 중간 위치와 그 상부 테이블(4a)의 중앙을 연결하는 4개의 각 선 상에 4개의 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)이 각각 배치된다.

하중 이동 방향(L)을 따라 지그재그 배치가 되도록 차례대로 배치되어 있는 하중 이동 방향(L) 상류측의 하나의 구동 유닛(14A), 하중 이동 방향(L) 중간부의 2개의 구동 유닛(14C, 14D), 하중 이동 방향(L) 하류측의 하나의 구동 유닛(14B)은 각각의 선회 베어링(8)의 상기 하중 이동 방향(L)으로 차지하는 영역(M)끼리가 다소 오버랩하도록 배치된다. 또한, 도시하지 않았지만, 상기 하중 이동 방향(L)을 따라 지그재그 배치로 차례대로 배치되어 있는 구동 유닛(14A), 구동 유닛(14C, 14D), 구동 유닛(14B)의 각각의 선회 베어링(8)의 상기 하중 이동 방향(L)으로 차지하는 영역(M)끼리의 사이에, 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 도시하지 않은 워크에 작용시키는 이동 하중의 폭보다도 좁아지는 범위 내의 치수의 간극이 형성되도록 해도 된다.

그 밖에, 도 1 내지 도 5에 도시된 것과 동일한 구성 요건에는 동일 부호가 부여되어 있다.

본 실시형태에 의해서도 도 1 내지 도 5의 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 상기 4개의 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)끼리를 보다 근접시켜 배치할 수 있기 때문에, 평면 형상이 더욱 작은 크기의 얼라이먼트 스테이지에 적용하는 경우에 유리한 구성으로 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지의 범위 내에서 적절히 변경이 가능하다. 예를 들면, 도 1 내지 도 5의 실시형태에서는, 상부 테이블(4a)을 방형(方形)으로 하여 하나의 지지 유닛(13)과 4개의 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)을 상기 상부 테이블(4a)의 중앙을 중심으로 하는 4회 회전 대칭이 되는 위치에 배치하고 있다. 그러나, 지지 대상이 되는 도시하지 않은 워크의 평면 형상에 대응시켜 상기 상부 테이블(4a)의 평면 형상을 확대하거나 직사각형으로 해도 된다. 이 경우, 상기 상부 테이블(4a)의 네 모서리부의 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D) 사이에 배치하는 지지 유닛(13)의 수를 늘려도 된다. 즉, 예를 들면 상기 상부 테이블(4a)의 크기가 큰 경우는, 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)과 각 지지 유닛(13)의 하중 이동 방향(L)과 직각방향으로 배열된 유닛 수가, 하중 이동 방향(L)의 상류측부터 차례대로 3개-2개-3개-2개-3개 등이 되는 지그재그 배치가 되도록 해도 된다. 또한, 상기 상부 테이블(4a)이 하중 이동 방향(L)을 따라 긴 직사각형인 경우는, 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)과 지지 유닛(13)의 하중 이동 방향(L)과 직각방향으로 배열된 유닛 수가, 하중 이동 방향(L)의 상류측부터 차례대로 2개-1개-2개-1개-2개 등이 되는 지그재그 배치가 되도록 해도 된다. 또한, 상기 상부 테이블(4a)이 하중 이동 방향(L)과 직교하는 방향으로 긴 직사각형인 경우는, 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)과 지지 유닛(13)의 하중 이동 방향(L)과 직각방향으로 배열된 유닛 수가, 하중 이동 방향(L)의 상류측부터 차례대로 3개-2개-3개나 4개-3개-4개 등이 되는 지그재그 배치가 되도록 해도 된다.

또, 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스(1)와 상부 테이블(4a) 사이에 장착하는 4개의 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)을, 그 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 선회 베어링(8)을 연결하여 형성되는 사각형이 하중 이동 방향(L)에 대해 45도 미만의 소요 각도 기울어진 배치로 해도 된다. 이러한 배치로 함으로써, 상기 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)이 하중 이동 방향(L)에 대해 좌우 불균등한 지그재그 배치가 되도록 해도 된다. 상기 도 7에 도시된 바와 같은 배치로 하는 경우는, 상기 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D) 중에서 하중 이동 방향(L)을 따라 2번째와 3번째에 위치하는 구동 유닛(14C, 14D)의 각 선회 베어링(8)의 상기 하중 이동 방향(L)으로 차지하는 영역(M)끼리가 다소 오버랩하도록 배치하면 좋다. 혹은, 구동 유닛(14C, 14D)의 각 선회 베어링(8)의 상기 하중 이동 방향(L)으로 차지하는 영역(M)끼리의 사이에, 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 도시하지 않은 워크에 작용시키는 이동 하중의 폭보다도 좁은 치수의 간극이 형성되는 것과 같은 배치로 하면 된다.

지지 유닛(13) 및 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)에서의 직교하는 2방향 슬라이드 가능한 가이드를, 각각 도 8 및 도 9에 도시된 지지 유닛(2) 및 구동 유닛(3A, 3B, 3C)과 마찬가지로, 하단 직동 가이드(5a)의 가이드 블록(7a) 상에 상단 직동 가이드(5b)의 가이드 레일(6b)을 장착하는 구성으로 해도 된다.

상부 테이블(4a)에 보유지지하는 도시하지 않은 워크에 이동 하중이 작용할 때의 그 상부 테이블(4a)의 연직 방향의 강성을 높이는 것이 주요 목적으로, 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 상기 도시하지 않은 워크를 이동 하중이 작용한 상태로 위치 보정할 필요가 없고, 따라서 상기 상부 테이블(4a)에 대해 X축 방향과 Y축 방향의 수평 방향 강성에 차이가 있어도 문제가 생기지 않는 경우는, 상기 각 실시형태에서의 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D) 중 어느 하나를 지지 유닛(13)으로 치환해도 된다.

각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)에는 외부의 리니어 스케일(19)을 장착하여 하단 가이드 레일(15)을 따르는 가이드 블록(16)의 이동을 스케일 피드백 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 각 볼 나사 직동 기구(9)의 나사축(11)의 강성 등 그 각 볼 나사 직동 기구(9)의 기계적인 강성이 충분히 높아, 상기 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 도시하지 않은 워크에 작용시키는 이동 하중이, 외력으로서 상기 각 볼 나사 직동 기구(9)에 작용하더라도 그 각 볼 나사 직동 기구(9)의 추력 전달부에 휨이나 덜거덕거림이 쉽게 생기지 않으면, 그 각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 하단 가이드 레일(15)을 따르는 가이드 블록(16)의 이동을, 각 볼 나사 직동 기구(9)의 서보 모터(10)에 내장된 인코더의 신호를 기초로 제어하는 구성으로 해도 된다.

각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 각 볼 나사 직동 기구(9)의 구동원이 되는 각 서보 모터(10)는, 방열 관점에서 보면 베이스(1)의 외측에 돌출하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 그 각 서보 모터(10)의 발열량이 상기 베이스(1)나 상부 테이블(4a)이나 그 밖의 구성 부재의 열용량에 비해 충분히 작은 경우나, 각 서보 모터에 얼라이먼트 스테이지의 외부로 열을 방출하기 위한 방열 기구를 별도 구비하고 있는 것 등에 의해, 상기 각 볼 나사 직동 기구(9)의 서보 모터(10)의 발열의 영향에 의해, 상기 베이스(1)나 상부 테이블(4a)이나 그 밖의 구성 부재의 열변형에 의한 상기 상부 테이블(4a)에 보유지지하는 워크의 위치 어긋남이 생길 우려가 없는 경우는, 상기 각 볼 나사 직동 기구(9)의 서보 모터(10)를 베이스(1)와 상부 테이블(4a) 사이에 배치하도록 해도 된다.

각 구동 유닛(14A, 14B, 14C, 14D)의 각 가이드 블록(16)을 하단 가이드 블록(16a)을 개재하여 하단 가이드 레일(15)의 길이방향을 따라 이동시키기 위한 직동 기구는, 이하의 조건을 만족시키는 것이면 볼 나사 직동 기구(9) 이외의 어떠한 형식의 직동 기구를 채용해도 된다. 즉, 상부 테이블(4a)에 작용하는 이동 하중이, 외력으로서 그 직동 기구에 작용하더라도, 대응하는 가이드 블록(16)의 위치를 유지할 수 있다. 또, 필요에 따라 상기 상부 테이블(4a)에 작용하고 있는 이동 하중이 외력으로서 작용하고 있는 상태에서, 대응하는 가이드 블록(16)을 구동할 수 있다.

이동 하중이 작용하는 워크를 보유지지하여 그 얼라이먼트를 행하는 것이 필요하게 되는 것이면, 오프셋 인쇄 장치에서의 판이나 인쇄 대상을 보유지지하기 위한 얼라이먼트 스테이지 이외의 어떠한 기계, 장치의 얼라이먼트 스테이지로서 적용해도 된다.

그 밖에 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경을 가할 수 있음은 물론이다.

본 발명에 관한 얼라이먼트 스테이지에 의하면, 이동 하중이 작용하는 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 결정을 행한 상태인 채로 보유지지할 수 있다. 또, 이동 하중이 작용하고 있는 상태에서, 상기 워크를 X, Y, θ의 3축 방향으로 고정밀도의 위치 보정을 행하게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 이동 하중을 받는 워크의 얼라이먼트를 행하기 위해 이용하는 얼라이먼트 스테이지에 이용할 수 있다.

1 베이스
4a 상부 테이블
8 선회 베어링
9 볼 나사 직동 기구(직동 기구)
10 서보 모터(모터)
11 나사축
12 너트 부재
13 지지 유닛
14 구동 유닛
15 하단 가이드 레일(가이드)
16 가이드 블록(가이드)
17 상단 가이드 레일(가이드)
19 리니어 스케일

Claims

베이스와,
상기 베이스의 상방 위치에 배치되는, 이동 하중이 작용하는 워크를 보유지지하기 위한 상부 테이블과,
직교하는 2방향으로 슬라이드 가능한 가이드와, 상기 가이드 상에 설치된 선회 베어링으로 이루어지는, X, Y, θ의 3자유도를 구비한 소요수의 지지 유닛과,
그 지지 유닛에 1축 방향의 직동 기구를 구비하여 이루어진 적어도 3개의 구동 유닛을 구비하고,
상기 지지 유닛과 상기 구동 유닛은, 상기 베이스와 상기 상부 테이블 사이에 상기 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상의 배치로 구비되며,
상기 각 구동 유닛 중에서, 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향과 나머지 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향을 X-Y 평면 내에서 직교시키는 얼라이먼트 스테이지.
제1항에 있어서,
상기 지그재그 형상의 배치를, 상기 상부 테이블의 네 모서리부 및 중앙에 대응하는 개소로 한 얼라이먼트 스테이지.
제1항에 있어서,
상기 지그재그 형상의 배치를, 상기 상부 테이블의 네 모서리부 및 중앙에 대응하는 개소로 하고, 또한 상기 상부 테이블의 네 모서리부에 대응하는 개소에 각각 구동 유닛을 설치하며, 상기 상부 테이블의 중앙에 대응하는 개소에 상기 지지 유닛을 설치하는 얼라이먼트 스테이지.
베이스와,
상기 베이스의 상방 위치에 배치되는, 이동 하중이 작용하는 워크를 보유지지하기 위한 상부 테이블과,
직교하는 2방향으로 슬라이드 가능한 가이드와, 상기 가이드 상에 설치된 선회 베어링으로 이루어지는, X, Y, θ의 3자유도를 구비함과 동시에 1축 방향의 직동 기구를 구비한 구동 유닛을 구비하고,
상기 구동 유닛은, 상기 베이스와 상기 상부 테이블 사이에 상기 이동 하중의 이동 방향을 따르는 지그재그 형상의 배치로 구비되며,
상기 각 구동 유닛 중에서, 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향과 나머지 2개의 구동 유닛의 직동 기구에 의한 구동 방향을 X-Y 평면 내에서 직교시키는 얼라이먼트 스테이지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지그재그 형상의 배치를, 상기 상부 테이블의 각 변의 중간 위치와 그 상부 테이블의 중앙을 연결하는 선 상에 대응하는 개소로 한 얼라이먼트 스테이지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 직동 기구는 모터와, 그 모터의 출력축에 연결한 나사축과, 그 나사축에 나사결합시킨 너트 부재를 구비한 볼 나사 직동 기구로 구성되고, 상기 모터를 베이스의 바깥쪽으로 돌출시켜 배치하는 얼라이먼트 스테이지.
제5항에 있어서,
상기 직동 기구는 모터와, 그 모터의 출력축에 연결한 나사축과, 그 나사축에 나사결합시킨 너트 부재를 구비한 볼 나사 직동 기구로 구성되고, 상기 모터를 베이스의 바깥쪽으로 돌출시켜 배치하는 얼라이먼트 스테이지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 구동 유닛 근방의 베이스 상에 그 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구에 의한 구동량을 검출하기 위한 리니어 스케일을 설치하는 얼라이먼트 스테이지.
제5항에 있어서,
상기 각 구동 유닛 근방의 베이스 상에 그 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구에 의한 구동량을 검출하기 위한 리니어 스케일을 설치하는 얼라이먼트 스테이지.
제6항에 있어서,
상기 각 구동 유닛 근방의 베이스 상에 그 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구에 의한 구동량을 검출하기 위한 리니어 스케일을 설치하는 얼라이먼트 스테이지.
제7항에 있어서,
상기 각 구동 유닛 근방의 베이스 상에 그 각 구동 유닛의 1축 방향의 직동 기구에 의한 구동량을 검출하기 위한 리니어 스케일을 설치하는 얼라이먼트 스테이지.