KR20130101460A - 스테이지장치 - Google Patents

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KR20130101460A
KR20130101460A KR1020130020272A KR20130020272A KR20130101460A KR 20130101460 A KR20130101460 A KR 20130101460A KR 1020130020272 A KR1020130020272 A KR 1020130020272A KR 20130020272 A KR20130020272 A KR 20130020272A KR 20130101460 A KR20130101460 A KR 20130101460A
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axis
rotation
restraining
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KR1020130020272A
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다츠야 고하라
츠요시 노모토
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

θ테이블의 회전위치를 정확하게 제어할 수 있는 스테이지장치를 제공한다.
수평방향으로 이동 가능한 X축 스테이지(21)와, X축 스테이지(21)와 함께 이동하여 X축 스테이지(21) 상에서 회전 가능한 θ테이블(31)과, X축 스테이지(21)에 대해서 θ테이블(31)을 회전 가능하게 지지하는 회전베어링(34)과, θ테이블(31)을 회전구동하는 θ축 리니어모터(35)와, X축 스테이지(21)를 수평방향으로 구동하는 수평구동수단과, θ테이블(31)의 회전중심을 사이에 두는 대칭위치에 각각 설치되어, θ테이블(31)의 이동량을 검출하는 한 쌍의 리니어센서(38)와, 각 리니어센서(38)가 검출한 이동량을 가산 또는 감산한 값을 이용하여 θ축 리니어모터(35)를 제어하고 θ테이블(31)의 위치를 제어하는 제어수단을 설치하여, X축 스테이지(21)의 이동에 의하여 발생하는 θ테이블(31)의 변형에 기인한 영향을 제거하여, θ테이블(31)의 이동량을 정확하게 검출한다.

Description

스테이지장치{Stage apparatus}
본 출원은, 2012년 3월 5일에 출원된 일본 특허출원 제2012-048332호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 예컨대, 플랫패널 디스플레이(FPD)나 반도체 기판 등의 판형상의 작업대상물의 제조나 검사에 이용되는 스테이지장치에 관한 것이다.
종래, 스테이지장치로서, 정반(定盤) 위를 이동하는 스테이지와, 스테이지 상에 재치(載置; 올려놓음)된 θ테이블을 가지는 스테이지장치가 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 이 스테이지장치에 있어서, θ테이블은 연직축의 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 이 스테이지장치에 있어서는, θ테이블이 회전한 이동량을 검출하기 위해, 센서가 설치되어 있다.
일본 특허공개공보 2009-246238호
그러나, 상기의 스테이지장치에 있어서는, 스테이지가 정반 위를 이동하였을 때에, θ테이블에 변형이 발생하고, 그 결과, θ테이블이 실제로는 회전하고 있지 않음에도 불구하고, 센서는, θ테이블이 회전하였다고 잘못 검출해 버리는 경우가 있고, 잘못된 검출결과에 근거하여 θ테이블의 회전위치의 제어가 행해지는 결과, θ테이블의 회전위치를 정확하게 제어할 수 없는 경우가 있다.
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, θ테이블의 회전위치를 정확하게 제어할 수 있는 스테이지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 스테이지장치는, 수평방향으로 이동 가능한 스테이지와, 스테이지와 함께 이동하여 스테이지 상에서 회전 가능한 θ테이블과, 스테이지에 대해서 θ테이블을 회전 가능하게 지지하는 회전베어링과, θ테이블을 회전구동하는 회전구동수단과, 스테이지를 수평방향으로 구동하는 수평구동수단과, θ테이블의 회전중심을 사이에 두는 대칭위치에 각각 설치되어, θ테이블의 이동량을 검출하는 한 쌍의 센서와, 각 센서가 검출한 이동량을 가산 또는 감산한 값을 이용하여 회전구동수단을 제어함으로써 θ테이블의 위치를 제어하는 제어수단을 구비한다.
이 스테이지장치에 의하면, θ테이블의 이동량을, θ테이블의 회전중심을 사이에 두는 대칭위치에 각각 설치된 한 쌍의 센서에 의하여 검출하고, 각 센서에 의하여 검출한 이동량을 가산 또는 감산한 값을 이용하여 회전구동수단을 제어함으로써 θ테이블의 위치를 제어한다. 이때, 센서 각각이, θ테이블을 평면에서 보아 시계방향의 회전을 하였을 때 플러스의 값을 검출하는 경우에는, 스테이지의 이동에 의하여 발생하는 θ테이블의 변형에 기인한 센서 각각의 검출치는, 절대치가 동일하고, 또한, 일방이 플러스의 값이고, 타방이 마이너스의 값이 된다. 이로 인하여, 센서 각각이 검출한 이동량을 가산함으로써, 스테이지의 이동에 의한 θ테이블의 변형의 영향을 캔슬할 수 있고, 그 결과, θ테이블의 이동량을 정확하게 검출할 수 있으며, 정확한 θ테이블의 이동량에 근거하여 θ테이블의 위치를 제어할 수 있다. 또한, 센서 각각이, θ테이블이 스테이지에 대해서 어떤 방향으로 병진이동하였을 때 플러스의 값을 검출하는 경우에는, 스테이지의 이동에 의하여 발생하는 θ테이블의 변형에 기인한 센서 각각의 검출치는, 절대치가 동일하고, 또한, 동일한 플러스 마이너스 부호를 가진다. 이로 인하여, 센서 각각이 검출한 이동량을 감산함으로써, 스테이지의 이동에 의한 θ테이블의 변형의 영향을 캔슬할 수 있고, 그 결과, θ테이블의 이동량을 정확하게 검출할 수 있으며, 정확한 θ테이블의 이동량에 근거하여 θ테이블의 위치를 제어할 수 있다. 이와 같이 하여, 센서가 검출하는 값의 플러스 마이너스 부호가 어떤 경우이더라도, θ테이블의 회전위치를 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 수평구동수단은, 스테이지를 제1 방향으로 구동하는 제1 구동수단과, 스테이지를 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 구동하는 제2 구동수단을 가지고, 한 쌍의 센서는, 한 쌍의 센서를 잇는 직선이 제1 방향 및 제2 방향 중 어느 것에 대해서도 교차하도록 배치되어 있는 것이 적합하다. 이 경우, 스테이지가 제1 방향 및 제2 방향 중 어느 곳으로 이동하였을 경우에도, 스테이지의 이동에 의하여 발생하는 θ테이블의 변형에 기인한 한 쌍의 센서의 검출치가 변화하므로, 한 쌍의 센서에 의하여, 각 센서의 검출치의 오차를 없앨 수 있어, θ테이블의 회전위치를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 정반과, 스테이지 및 θ테이블을 정반 상에 지지하는 지지수단을 더욱 구비하고, 회전베어링은, 크로스롤러베어링을 가지는 것이 적합하다. 이 경우, 회전베어링이 크로스롤러베어링을 가지기 때문에, 반경방향, 축방향 등의 하중을 받아도 원활한 회전이 가능해진다.
또한, θ테이블에 대한 스테이지의 연직방향의 운동을 허용하면서 θ테이블의 회전을 구속하는 제1 구속수단을 구비하는 것이 적합하다. 이 경우, θ테이블에 대한 스테이지의 연직방향의 운동이 허용되기 때문에, 스테이지가 수평방향으로 이동하여 스테이지에 연직방향의 진동이 발생한 경우의 θ테이블에 있어서의 연직방향의 진동을 완충하면서, 제1 구속수단에 의하여 θ테이블의 회전을 구속함으로써, θ테이블의 회전위치를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
또한, θ테이블의 회전을 제1 구속수단보다 강하게 구속하는 제2 구속수단을 구비하는 것이 적합하다. 이 경우, 제2 구속수단에 의하여 θ테이블의 회전을 더욱 강하게 구속할 수 있기 때문에, θ테이블의 회전위치를 더욱 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 제2 구속수단은, 제1 구속수단을 가압함으로써, θ테이블의 회전을 구속하는 것이 적합하다. 이 경우, 제2 구속수단은 제1 구속수단을 가압함으로써 θ테이블의 회전을 구속하기 때문에, 제1 구속수단이 θ테이블의 스테이지에 대한 연직방향의 운동을 완충하면서, 이 제1 구속수단을 통하여 θ테이블을 제2 구속수단에 의하여 구속할 수 있어, θ테이블의 회전위치를 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 회전구동수단은, 모터와, 모터에 의하여 구동되는 볼나사와, 볼나사의 너트부에 장착되고, θ테이블의 일부에 접촉하여, 상기 θ테이블을 수평방향으로 회전시키도록 누르는 롤러와, 스테이지와 θ테이블을 접속하여, 일부가 롤러에 가압되도록 바이어스하는 스프링을 구비하는 것이 적합하다. 이 경우, 볼나사의 너트부가 일방향으로 이동하면, θ테이블의 일부가 너트부에 장착된 롤러에 눌림으로써, θ테이블이 수평방향으로 예컨대 정회전하고, 또한, 스테이지에 대해서 연직방향으로 이동할 수 있고, 또한, 너트부가 역방향으로 이동하면, θ테이블의 일부가 스프링에 의하여 바이어스되어 롤러에 가압되어, θ테이블이 역전하고, 또한, 스테이지에 대해서 연직방향으로 이동할 수 있기 때문에, θ테이블의 회전위치를 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명에 관한 스테이지장치에 의하면, θ테이블의 회전위치를 정확하게 제어할 수 있다.
도 1은, 제1 실시형태에 관한 스테이지장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 제1 실시형태에 관한 스테이지장치를 나타내는 정면도이다.
도 3은, 제1 실시형태에 관한 스테이지장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는, 도 1의 IV-IV선을 따른 단면도이다.
도 5는, 제2 실시형태에 관한 스테이지장치의 θ테이블과 X축 스테이지의 연결부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 제3 실시형태에 관한 스테이지장치의 θ테이블과 X축 스테이지의 연결부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 제4 실시형태에 관한 스테이지장치의 θ테이블과 X축 스테이지의 연결부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 제5 실시형태에 관한 스테이지장치의 회전구동수단을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 스테이지장치의 적합한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, X축 및 Y축은 수평면 상에서 서로 90도를 이루고, 연직방향을 Z축방향이라고 정하며, 이하 필요한 경우에 X축, Y축, Z축을 이용한다.
(제1 실시형태)
도 1~도 3을 참조하여, 제1 실시형태에 관한 스테이지장치(1)에 대하여 설명한다. 도 1은, 스테이지장치(1)를 나타내는 사시도이고, 도 2는, 스테이지장치(1)를 나타내는 정면도이며, 도 3은, 스테이지장치(1)를 나타내는 평면도이다.
스테이지장치(1)는, 수평면에 평행으로 설치되는 정반(11)과, 정반(11)에 탑재되어, Y축방향으로 이동 가능한 Y축 스테이지(12)와, Y축 스테이지(12)에 탑재되어 X축방향으로 이동 가능한 X축 스테이지(스테이지)(21)와, X축 스테이지(21)의 상방에 설치되어, Z축 둘레로 회전 가능한 θ테이블(31)을 구비하여 구성되어 있다.
정반(11)은, 그 상면에 평면가공이 이루어져 있다. 이로써, X축 스테이지(21)의 하방에 설치되어 X축 스테이지(21)를 정압(靜壓) 부상시키는 에어패드(26)나, θ테이블(31)의 하방에 설치되어 θ테이블(31)을 정압 부상시키는 에어패드(32)가 정반(11)의 상면에서 활주 가능하게 되어 있다. 또한, 정반(11)의 X축방향의 양단에는, Y축방향으로 뻗는 한 쌍의 Y축 가이드(11a, 11a)가 형성되어 있다.
정반(11) 상을 활주하는 Y축 스테이지(12)는, Y축 가이드(11a, 11a)에 가이드되면서 각각 Y축방향으로 이동하는 한 쌍의 Y축 슬라이더(16, 16) 사이에 걸치도록 설치되어 있다. Y축 슬라이더(16)는, Y축 가이드(11a)에 대해서 공기압에 의하여 정압 부상하여, Y축 슬라이더(16)와 Y축 가이드(11a)의 대향하는 면이 각각 접촉하지 않도록 구성되어 있다.
Y축 스테이지(12)는, 한 쌍의 Y축 리니어모터(제1 구동수단)(13, 13)에 의하여 Y축방향으로 구동된다. 이 Y축 리니어모터(13)는, X축방향으로 뻗는 Y축 이동자(14)와, Y축방향으로 뻗는 Y축 레일(15)을 구비하여 구성되어 있다. 이 Y축 레일(15)은, Y축방향으로부터 보아 대략 ㄷ자 형상을 가지고 있고, 그 내벽의 상하면이 대향하고 있다. Y축 레일(15)의 내벽의 상하면에는 복수의 영구자석이 병설되어 있다. Y축 이동자(14)는, Y축 슬라이더(16)로부터 X축의 외측방향으로 뻗도록 Y축 슬라이더(16)에 고정되어 있고, Y축 레일(15)의 내벽의 상하면에 설치된 영구자석의 사이에 삽입되어 있다. Y축 이동자(14)는, 복수의 코일을 Y축방향으로 연결하여 구성되어 있다. 이 Y축 이동자(14)의 코일에 통전을 행하면, Y축 레일(15)의 영구자석이 발생되는 자계에 의하여 Y축 이동자(14)의 코일이 Y축방향의 추력을 받는다. 이 결과, Y축 스테이지(12)는, Y축 이동자(14)가 고정된 Y축 슬라이더(16)를 통하여 Y축방향의 추력을 받아 Y축방향으로 구동된다.
다음으로, 도 4를 참조하여 X축 스테이지(21)의 구성을 설명한다. 도 4는, 도 1의 IV-IV선을 따른 단면도이다. X축 스테이지(21)는, 사각통형상을 이루고, Y축 스테이지(12)를 주위로부터 둘러싸도록 하여 설치되며, X축방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. X축 스테이지(21)의 내부에는, X축방향으로 Y축 스테이지(12)가 삽입통과하고 있고, X축 스테이지(21)는 Y축 스테이지(12)에 가이드되어 X축방향으로 이동한다. 이, X축 스테이지(21)의 네 모서리로부터는 그 하방으로 지주(25)가 뻗어 있고, 각 지주(25)의 하단에는 각각 상술한 에어패드(26)가 설치되어 있다. 에어패드(26)는 공기압에 의하여 정반(11)에 대해서 정압 부상하고 있다.
또한, X축 스테이지(21)는, X축 스테이지(21)를 삽입통과하고 있는 X축 리니어모터(제2 구동수단)(22)에 의하여 구동된다. X축 리니어모터(22)는, X축 이동자(23)와, X축방향으로 뻗는 X축 레일(24)을 구비하여 구성되어 있다. X축 이동자(23)는 X축 스테이지(21)의 상면의 내벽에 고정되어 있다. X축 레일(24)은, X축방향에 직교하는 평면으로 절단한 단면형상이 대략 ㄷ자 형상으로 되어 있고, 그 내벽의 상하면이 대향하고 있다. X축 레일(24)의 내벽의 상하면에는 복수의 영구자석이 병설되어 있다. X축 이동자(23)는, X축 스테이지(21)의 내벽의 하면에 고정되어 있으며, X축 레일(24)의 내벽의 상하면에 설치된 영구자석의 사이에 삽입되어 있다. X축 이동자(23)는, 복수의 코일을 X축방향으로 연결하여 구성되어 있다. 이 X축 이동자(23)의 코일에 통전을 행하면, X축 레일(24)의 영구자석이 발생하는 자계에 의하여 X축 이동자(23)의 코일이 X축방향의 추력을 받는다. 이 결과, X축 스테이지(21)는, X축 이동자(23)를 통하여 X축방향의 추력을 받아 X축방향으로 구동된다. 다만, Y축 리니어모터(13) 및 X축 리니어모터(22)는, X축 스테이지(21)를 수평방향으로 구동하는 수평구동수단으로서 기능한다.
또한, X축 스테이지(21)의 상면에는 피봇축(27)이 세워 설치되어 있다. 피봇축(27)은, θ테이블(31)을 축지지하기 위한 축이다. 피봇축(27)의 상단에는 회전베어링(34)이 설치되어 있고, 회전베어링(34)은, X축 스테이지(21)의 상방에 설치되는 θ테이블(31)을 축지지한다. 이 회전베어링(34)은, 예컨대 크로스롤러베어링을 가지고 구성되어 있다. 회전베어링(34)의 내주에는 피봇축(27)의 상단이 삽입되고, 또한, 회전베어링(34)은, θ테이블(31)의 하면에 설치된 오목부에 수용되어 있다.
θ테이블(31)은, 피봇축(27)을 회전중심으로 하여 회전하는 테이블이다. 그 하면의 네 모서리로부터는 각각 지주(33)가 아래로 뻗어 있으며, 그 하단에는 상술한 에어패드(32)가 설치되어 있다. 에어패드(32)는, 공기압에 의하여 정반(11)에 대해서 부상하고, 또한, 정반(11)에 대해서 활주 가능하게 되어 있다. 다만, 이들 에어패드(32) 및 지주(33)와, 먼저 설명한 X축 스테이지(21)의 지주(25) 및 에어패드(26)가, 본 발명의 지지수단으로서 기능한다.
θ테이블(31)은, 한 세트의 θ축 리니어모터(회전구동수단)(35, 35)에 의하여 피봇축(27)을 회전중심으로 하여 회전구동된다. θ축 리니어모터(35)는, θ방향 이동자(36)와 θ방향 레일(37)을 구비하여 구성되어 있다. θ방향 레일(37)은, Y축방향으로 뻗고, X축 스테이지(21)의 상면에 고정되어 있다. θ방향 이동자(36)는, θ테이블(31)의 하면에 고정되어 있다. θ방향 레일(37)은, X축 스테이지(21)의 상면에 대해서 직립하는 2면을 가지고 구성되어 있으며, 그 2면의 사이에 θ방향 이동자(36)가 삽입되어 있다. θ방향 이동자(36)는, θ방향 레일(37)의 대향하는 2면의 사이를 Y축방향으로 이동하고, 이로써 θ테이블(31)이 피봇축(27)의 둘레로 회전구동된다.
또한, θ테이블(31)의 하부에는 한 쌍의 리니어센서(센서)(38, 38)가 설치되어 있다. 이 한 쌍의 리니어센서(38, 38)는, θ테이블(31)의 회전중심을 사이에 둔 대칭위치에 각각 설치되어 있다. 또한, 한 쌍의 리니어센서(38, 38)는, 그들을 잇는 직선이 X축방향 및 Y축방향 중 어느 것에 대해서도 교차하도록 배치되어 있다.
리니어센서(38)는, 센서이동자(39)와 센서고정자(40)로 구성된다. 센서이동자(39)는, θ테이블(31)의 하면에 고정되고, X축 스테이지(21)에 대해서 피봇축(27)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다. 센서고정자(40)는, X축 스테이지(21)의 상면에 고정되어 있다. 그리고, 리니어센서(38)는, 센서이동자(39)의 센서고정자(40)에 대한 상대적인 이동량을 검출함으로써, θ테이블(31)의 이동량을 검출한다. 구체적인 측정방식으로서는, 예컨대 광전식, 전자유도식 등의 공지의 수법을 이용할 수 있다.
다음으로, 스테이지장치(1)가 구비하는 제어수단(도시하지 않음)이 θ테이블(31)의 회전위치를 어떻게 제어하는지에 대하여 설명한다. 여기에서는, 리니어센서(38)가, 평면에서 보아 θ테이블(31)이 시계방향으로 회전하였을 경우에 플러스의 값을 검출하는 것으로 하여 설명한다.
예로서, θ테이블(31)을 시계방향으로 100밀리도(milli度)만큼 회전시키는 제어를 행하는 경우를 생각한다. 이때, X축 스테이지(21)가 정반(11) 상을 이동한 것에 의한 θ테이블(31)의 변형이 없으면, 한 쌍의 리니어센서(38, 38)의 검출치는 모두, 목표치대로의 +100밀리도가 된다. 그러나, X축 스테이지(21)가 정반(11) 위를 이동한 것에 의한 θ테이블(31)의 변형이 있으면, 한 쌍의 리니어센서(38, 38)의 검출치는 모두, +100밀리도가 되지 않고, 오차를 포함한 값이 된다.
여기서, 한 쌍의 리니어센서(38, 38)를 θ테이블(31)의 회전중심을 사이에 두는 대칭위치에 설치하고 있기 때문에, 이 오차는, 플러스 마이너스 부호가 상이하고 절대치가 동일한 값이 된다. 예컨대, X축 스테이지(21)의 이동에 의하여 발생하는 θ테이블(31)의 변형의 영향이 10밀리도 만큼의 회전에 상당했을 경우, 일방의 리니어센서(38)의 검출치는 +110밀리도, 다른 일방의 리니어센서(38)의 검출치는 +90밀리도가 된다. 따라서, 이들 값을 가산하여 2로 제산함으로써, 실제 θ테이블의 이동량인 +100밀리도를 산출할 수 있다. 이로써, θ테이블(31)이, 목표대로 100밀리도만큼 회전되어 있다고 판정하고, 이 정확한 이동량에 근거하여 θ테이블의 제어를 행한다.
다만, 이상의 설명에서는, 리니어센서(38)가, 평면에서 보아 θ테이블(31)이 시계방향으로 회전하였을 경우에 플러스의 값을 검출하는 것으로 하여 설명했지만, θ테이블이 변형되어 있는 방향으로 병진이동하였을 때 플러스의 값을 검출하는 경우에 대해서도 대략 동일한 제어가 가능하다. 즉, X축 스테이지(21)가 정반(11) 위를 이동한 것에 의한 θ테이블(31)의 변형이 있으면, 한 쌍의 리니어센서(38, 38)의 검출치에는, 절대치가 같고, 또한, 동일한 플러스 마이너스 부호를 가지는 오차가 포함되게 된다. 이 경우에는 한 쌍의 리니어센서(38, 38)의 검출치를 감산하여 2로 제산함으로써, 실제 θ테이블의 이동량을 산출할 수 있다.
이상과 같이 구성되는 스테이지장치(1)에 의하면, θ테이블(31)의 이동량을, θ테이블(31)의 회전중심을 사이에 두는 대칭위치에 각각 설치된 한 쌍의 리니어센서(38)에 의하여 검출하고, 각 리니어센서(38)에 의하여 검출된 이동량을 가산 또는 감산한 값을 이용하여 θ축 리니어모터(35)를 제어함으로써 θ테이블(31)의 위치를 제어한다. 이때, 리니어센서(38) 각각이, θ테이블(31)을 평면에서 보아 시계방향의 회전을 하였을 때 플러스의 값을 검출하는 경우에는, 스테이지의 이동에 의하여 발생하는 θ테이블(31)의 변형에 기인한 리니어센서(38) 각각의 검출치는, 절대치가 동일하고, 또한, 일방이 플러스의 값이고, 타방이 마이너스의 값이 된다. 이로 인하여, 리니어센서(38) 각각이 검출한 이동량을 가산함으로써, X축 스테이지(21)의 이동에 의한 θ테이블(31)의 변형의 영향을 캔슬할 수 있고, 그 결과, θ테이블(31)의 이동량을 정확하게 검출할 수 있으며, 정확한 θ테이블(31)의 이동량에 근거하여 θ테이블(31)의 위치를 제어할 수 있다. 또한, 센서 각각이, θ테이블(31)이 X축 스테이지(21)에 대해서 어느 방향으로 병진이동하였을 때 플러스의 값을 검출하는 경우에는, X축 스테이지(21)의 이동에 의하여 발생하는 θ테이블(31)의 변형에 기인한 리니어센서(38) 각각의 검출치는, 절대치가 같고, 또한, 동일한 플러스 마이너스 부호를 가진다. 이로 인하여, 리니어센서(38) 각각이 검출한 이동량을 감산함으로써, X축 스테이지(21)의 이동에 의한 θ테이블(31)의 변형의 영향을 캔슬할 수 있고, 그 결과, θ테이블(31)의 이동량을 정확하게 검출할 수 있으며, 정확한 θ테이블(31)의 이동량에 근거하여 θ테이블(31)의 위치를 제어할 수 있다. 이와 같이 하여, 리니어센서(38)가 검출하는 값의 플러스 마이너스 부호가 어떤 경우이더라도, θ테이블(31)의 회전위치를 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 한 쌍의 리니어센서(38, 38)가, 그들을 잇는 직선이 X축방향 및 Y축방향 중 어느 것에 대해서도 교차하도록 배치되어 있기 때문에, X축 스테이지(21)가 X축방향 및 Y축방향 중 어느 곳으로 이동하였을 경우에도, X축 스테이지(21)의 이동에 의하여 발생하는 θ테이블(31)의 변형에 기인한 한 쌍의 리니어센서(38)의 검출치가 변화한다. 이로 인하여, 한 쌍의 리니어센서(38)에 의하여, 각 리니어센서(38)의 검출치의 오차를 없앨 수 있어, θ테이블(31)의 회전위치를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 회전베어링(34)이 크로스롤러베어링을 가지기 때문에, 반경방향, 축방향 등의 하중을 받아도 원활히 회전할 수 있다.
(제2 실시형태)
다음으로, 도 5를 참조하여, 제2 실시형태에 관한 스테이지장치(2)에 대하여 설명한다. 도 5는, 스테이지장치(2)의 θ테이블(31)과 X축 스테이지(21)의 연결부를 모식적으로 나타내는 도면이고, 도 4와 마찬가지로, YZ평면에 평행한 면으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
스테이지장치(2)가 스테이지장치(1)와 상이한 점은, θ테이블(31)의 지지구성이다. 이 스테이지장치(2)에 있어서는, X축 스테이지(21)의 상면에 베어링 받침대(21a)가 설치되어 있고, 베어링 받침대(21a)의 상면에 오목부가 형성되며, 그 오목부에 회전베어링(34)이 수용되어 있다. 이 회전베어링(34)의 내주에는 축체(軸體)(51)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 축체(51)는, 판스프링(제1 구속수단)(52)을 통하여 θ테이블(31)에 접속되어 있다.
구체적으로는, 판스프링(52)은, 수평면에 평행으로 설치되고, 평면에서 보아 원환형상으로 되어 있다. 판스프링(52)의 내주측은, 예컨대 볼트 등으로 축체(51)에 고정되어 있다. 또한, 판스프링(52)의 외주측은, 예컨대 볼트 등으로 원환형상의 블록체(55)에 고정되고, 이 블록체(55)가 θ테이블(31)의 하면을 가압하도록 되어 있다. 따라서, 판스프링(52)은, θ테이블(31)에 대한 X축 스테이지(21)의 연직방향의 운동을 허용하면서, θ테이블(31)의 연직축 둘레의 회전을 구속한다.
이상과 같이 구성되는 스테이지장치(2)에 의하면, 제1 실시형태에 관한 스테이지장치(1)의 효과에 더해, X축 스테이지(21)가 수평방향으로 이동하였을 때에 X축 스테이지(21)에 연직방향의 진동이 발생한 경우의 θ테이블(31)에 대한 연직방향의 진동을 완충하면서, 판스프링(52)에 의하여 θ테이블(31)의 회전을 구속함으로써, θ테이블(31)의 회전위치를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
(제3 실시형태)
다음으로, 도 6을 참조하여, 제3 실시형태에 관한 스테이지장치(3)에 대하여 설명한다. 도 6은, 스테이지장치(3)의 θ테이블(31)과 X축 스테이지(21)의 연결부를 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 5에 대응하는 도면이다.
스테이지장치(3)가 스테이지장치(2)와 상이한 점은, 실린더(53)와 실린더(53) 내에 설치되는 피스톤, 및 피스톤에 연결되는 가압패드(54)를 구비하는 점이다. 다만, 이 실린더(53)와 피스톤, 및 가압패드(54)가 제2 구속수단을 구성하고 있다.
실린더(53)는, X축 스테이지(21)의 외주측에 복수 세워 설치되어 있다. 실린더(53) 내에는 피스톤이 설치되어 있고, 그 피스톤에는 가압패드(54)가 연결되어 있다. 그리고, 가압패드(54)는, θ테이블(31)의 하면에 대향하고 있다.
실린더(53)에 있어서, 예컨대 유압이나 공기압에 의하여 피스톤이 압출됨으로써, 피스톤에 연결되는 가압패드(54)는 θ테이블(31)의 하면에 대해서 상방으로 가압한다. 이로써, 가압패드(54)의 상면과 θ테이블(31)의 하면 사이에 마찰력이 작용하여, θ테이블(31)의 회전이, 판스프링(52)에 의한 구속보다 강하게 구속된다.
이상과 같이 구성되는 스테이지장치(3)에 의해서도, 스테이지장치(2)에 의한 경우에 더해, 또한, 실린더(53) 및 가압패드(54)에 의하여 θ테이블(31)의 회전을 더욱 강하게 구속할 수 있기 때문에, θ테이블(31)의 회전위치를 더욱 정확하게 제어할 수 있다.
(제4 실시형태)
다음으로, 도 7을 참조하여, 제4 실시형태에 관한 스테이지장치(4)에 대하여 설명한다. 도 7은, 스테이지장치(4)의 θ테이블(31)과 X축 스테이지(21)의 연결부를 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 5에 대응하는 도면이다.
스테이지장치(4)가 스테이지장치(3)와 상이한 점은, 실린더(53)와 실린더(53) 내에 설치되는 피스톤, 및 피스톤에 연결되는 가압패드(54)의 위치가, 판스프링(52)을 가압하도록 설치되어 있는 점이다.
이상과 같이 구성되는 스테이지장치(4)에 의하면, 실린더(53) 및 가압패드(54)가 판스프링(52)를 가압함으로써 θ테이블(31)의 회전을 구속하기 때문에, 판스프링(52)이 θ테이블(31)에 대한 X축 스테이지(21)의 연직방향의 운동을 완충하면서, 이 판스프링(52)를 통하여 θ테이블(31)을 실린더(53) 및 가압패드(54)에 의하여 구속할 수 있어, θ테이블(31)의 회전위치를 정확하게 제어할 수 있다.
(제5 실시형태)
다음으로, 도 8을 참조하여, 제5 실시형태에 관한 스테이지장치(5)에 대하여 설명한다. 도 8은, 스테이지장치(5)의 회전구동수단을 모식적으로 나타내는 도면이다.
스테이지장치(5)가 스테이지장치(1)와 상이한 점은, θ테이블(31)을 피봇축(27)의 주위에 회전구동하는 기구이다. 즉, 스테이지장치(1)에 있어서는, θ축 리니어모터(35)가 θ테이블(31)을 회전구동하는 회전구동수단이었지만, 스테이지장치(5)에 있어서는, 모터(64)와 볼나사(61)가, θ테이블(31)을 회전구동하는 회전구동수단이 된다. 이하, 상세하게 설명한다.
볼나사(61)는, X축 스테이지(21)와 θ테이블(31) 사이에 배치되어 있다. 볼나사(61)는, Y축방향으로 뻗는 나사축(62)과, 나사축(62)에 나사결합하여 나사축(62)을 따라 전후이동 가능한 너트부(63)에 의하여 구성되어 있다. 나사축(62)은, 모터(64)의 회전축에 접속되어 있다. 또한, 모터(64)는, X축 스테이지(21)에 세워 설치된 모터 지지벽(65)에 의하여 지지되어 있다.
너트부(63)는, 나사축(62)에 접속된 모터(64)가 회전함으로써, 나사축(62)을 따라 전후이동한다. 또한, 너트부(63)에는 롤러(67)가 연결되어 있다. 이 롤러(67)는, X축 둘레로 회전 가능하게 되어 있다. 또한, θ테이블(31)의 하면에는, 롤러받이부(일부)(66)가, 롤러(67)에 대응하는 위치에 늘어뜨려지도록 설치되어 있다. 따라서, 롤러(67)가 롤러받이부(66)와 접하는 상태에 있어서는, θ테이블(31)이 X축 스테이지(21)에 대해서 상대적으로 연직방향으로 운동하는 경우가 있어도, 롤러(67)가 회전함으로써, 롤러받이부(66)와 롤러(67) 사이의 연직방향의 운동은 허용된다. 이로 인하여, 롤러(67)와 볼나사(61)를 통하여 접속되는 X축 스테이지(21)와, 롤러받이부(66)가 설치된 θ테이블(31) 사이의 연직방향의 운동이 허용된다.
한편, X축 스테이지(21)의 상면에는 스테이지측 스프링 장착면(69)이 세워 설치되어 있고, θ테이블(31)의 하면에는 θ테이블측 스프링 장착면(68)이 늘어뜨려져 있다. 그리고, θ테이블측 스프링 장착면(68)과 스테이지측 스프링 장착면(69) 사이에는 인장스프링(스프링)(70)이 설치되어 있고, 인장스프링(70)의 일단이 θ테이블측 스프링장착면(68)에 고정되고, 인장스프링(70)의 타단이 스테이지측 스프링 장착면(69)에 고정되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 스테이지장치(5)에 있어서, θ테이블(31)의 회전위치를 어떻게 구동하는지를 설명한다.
먼저, θ테이블(31)을 평면에서 보아 반시계방향(도시 Y축 정방향)으로 회전시키는 경우, 모터(64)를 회전시켜 너트부(63)를 Y축 플러스방향으로 이동시킨다. 이로써, 너트부(63)에 연결된 롤러(67)가 롤러받이부(66)를 밀어, 롤러받이부(66)를 통하여 θ테이블(31)을 평면에서 보아 반시계방향으로 회전시킨다. 이때, 롤러(67)가 회전함으로써, θ테이블(31)에 대해서 X축 스테이지(21)가 연직방향으로 이동할 수 있다.
또한, θ테이블(31)을 평면에서 보아 시계방향(도시 Y축 부방향)으로 회전시키는 경우, 모터(64)를 역전시켜 너트부(63)를 Y축 마이너스방향으로 이동시킨다. 이때, 인장스프링(70)에 인장력이 작용하여, θ테이블측 스프링 장착면(68)과 스테이지측 스프링 장착면(69)을 접근시키는 힘이 발생한다. 인장스프링(70)은, 이 인장력에 의하여, 롤러받이부(66)를 롤러(67)에 가압하도록 바이어스하고, 인장스프링(70)의 인장력과, 롤러(67)와 롤러받이부(66)의 사이에 발생하는 힘이 균형을 이룬 위치에서 θ테이블(31)은 정지한다. 이때, 롤러(67)가 회전함으로써, θ테이블(31)에 대해서 X축 스테이지(21)가 연직방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 스테이지장치(5)에 의해서도, 스테이지장치(1)에 의한 경우와 마찬가지로 θ테이블(31)의 위치를 정확하게 제어할 수 있다.
다만, 본 발명의 실시형태는, 상기의 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1~제4 실시형태에 관한 스테이지장치(1~4)에 있어서, θ테이블(31)의 구동수단으로서, θ축 리니어모터(35) 대신에, 제5 실시형태에서 설명한 볼나사(61)를 이용해도 된다.
1, 2, 3, 4, 5 스테이지장치
13 Y축 리니어모터(수평구동수단, 제1 구동수단)
21 X축 스테이지(스테이지)
22 X축 리니어모터(수평구동수단, 제2 구동수단)
25 지주(지지수단)
26 에어패드(지지수단)
32 에어패드(지지수단)
33 지주(지지수단)
34 회전베어링
35 θ축 리니어모터(회전구동수단)
38 리니어센서(센서)
52 판스프링(제1 구속수단)
53 실린더(제2 구속수단)
54 가압패드(제2 구속수단)
61 볼나사
63 너트부
66 롤러받이부(일부)
67 롤러
70 인장스프링

Claims (7)

  1. 수평방향으로 이동 가능한 스테이지와,
    상기 스테이지와 함께 이동하여 상기 스테이지 상에서 회전 가능한 θ테이블과,
    상기 스테이지에 대해서 상기 θ테이블을 회전 가능하게 지지하는 회전베어링과,
    상기 θ테이블을 회전구동하는 회전구동수단과,
    상기 스테이지를 수평방향으로 구동하는 수평구동수단과,
    상기 θ테이블의 회전중심을 사이에 두는 대칭위치에 각각 설치되어, 상기 θ테이블의 이동량을 검출하는 한 쌍의 센서와,
    상기 각 센서가 검출한 이동량을 가산 또는 감산한 값을 이용하여 상기 회전구동수단을 제어함으로써 상기 θ테이블의 위치를 제어하는 제어수단
    을 구비하는 스테이지장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평구동수단은, 상기 스테이지를 제1 방향으로 구동하는 제1 구동수단과, 상기 스테이지를 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 구동하는 제2 구동수단을 가지고,
    상기 한 쌍의 센서는, 상기 한 쌍의 센서를 잇는 직선이 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 어느 것에 대해서도 교차하도록 배치되어 있는 스테이지장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    정반과, 상기 스테이지 및 상기 θ테이블을 상기 정반 상에 지지하는 지지수단을 구비하고,
    상기 회전베어링은, 크로스롤러베어링을 가지는 스테이지장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 θ테이블의 상기 스테이지에 대한 연직방향의 운동을 허용하면서 상기 θ테이블의 회전을 구속하는 제1 구속수단을 구비하는 스테이지장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 θ테이블의 회전을 상기 제1 구속수단보다 강하게 구속하는 제2 구속수단을 구비하는 스테이지장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 구속수단은, 상기 제1 구속수단을 가압함으로써, 상기 θ테이블의 회전을 구속하는 스테이지장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전구동수단은,
    모터와,
    상기 모터에 의하여 구동되는 볼나사와,
    상기 볼나사의 너트부에 장착되어, 상기 θ테이블의 일부에 접촉하고, 상기 θ테이블을 수평방향으로 회전시키도록 미는 롤러와,
    상기 스테이지와 상기 θ테이블을 접속하고, 상기 일부가 상기 롤러에 가압되도록 바이어스하는 스프링을 구비하는 스테이지장치.
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3940277B2 (ja) * 2001-07-13 2007-07-04 住友重機械工業株式会社 ステージ装置
JP4697658B2 (ja) * 2005-04-21 2011-06-08 日本精工株式会社 位置決めテーブル装置
JP2007053244A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Yaskawa Electric Corp ステージ装置およびその露光装置
JP4545697B2 (ja) * 2006-02-17 2010-09-15 住友重機械工業株式会社 ステージ装置
JP4782710B2 (ja) * 2006-03-02 2011-09-28 住友重機械工業株式会社 ステージ装置
WO2008077048A2 (en) * 2006-12-18 2008-06-26 Kla-Tencor Corporation Substrate processing apparatus and method
JP5047859B2 (ja) * 2008-03-31 2012-10-10 住友重機械工業株式会社 リフトピンユニット及びそれを具備したｘｙステージ装置
JP5276467B2 (ja) * 2009-02-24 2013-08-28 キヤノン株式会社 ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101993152B1 (ko) * 2019-02-28 2019-06-26 주식회사 엠오티 회전 가능형 워크테이블 장치

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