KR20140140816A - 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법 - Google Patents

정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법 Download PDF

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Abstract

정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법이 개시된다. 플렉서블 플랫폼과 기판 사이에서 복수의 가이드 장치를 가지며, 정밀 얼라인먼트 스테이지의 플렉서블 플랫폼과 기판 사이에 적용되는 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법에 있어서, 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하기 위해 플렉서블 플랫폼과 기판의 대응 위치에 자기력을 발생시킬 수 있는 제어가능한 자기 인터페이스를 형성하는 단계 및 제어가능한 자기 인터페이스의 자기흡수의 온/오프 상태를 제어하고 변경하기 위한 제어 수단을 이용하는 단계를 포함하며, 이에 의하여 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하고, 부품 조립 틈과 누적 맞춤공차를 제거하고, 플렉서블 플랫폼에서 발생하는 횡력, 무게 중력, 압연 하중에 대한 효과적인 지지력과 저항력을 지속적으로 제공하며, 구조적 강도와 안정성을 증진시키기 위하여, 가이드 장치의 구동에 의해 정밀 얼라인먼트 스테이지의 플렉서블 플랫폼이 정렬될 때, 제어가능한 자기 인터페이스가 제어 수단에 의해 온 상태로 된다. 이에 의하여, 가이드 장치가 고정밀도에 대한 요구 및 품질에 대한 요구를 충족시킬 수 있게 되며, 이에 따라 공정 정밀도와 품질이 비약적으로 향상될 수 있다.

Description

정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법{A POSITIONING METHOD FOR PRECISION ALIGNMENT STAGES}
본 발명은 정밀 얼라인먼트 스테이지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기(磁氣) 수단을 통합한 정밀 얼라인먼트 스테이지의 획기적인 위치맞춤 방법에 관한 것이다.
첨단 기술 시대가 도래하면서 많은 제조공정과 처리방식이 나노 수준으로 도약했고, 다수의 정밀 상품들은 제조과정에서 한층 높고 엄격한 정밀도를 요구하게 되었다. 특히 광전자 제품이나 웨이퍼 제품에 있어서는 정밀 위치맞춤 기술(positioning technology)이 필수적으로 요구된다.
정밀 제조 공정에서 제조자들은 얼라인먼트 스테이지(얼라인먼트 슬라이드 테이블이라고도 함)를 널리 채용하고 있다. 전형적인 구조로서, 현재 알려진 얼라인먼트 스테이지는 보통 플렉서블 플랫폼(flexible flatform)과 기판(substrate) 사이에 복수의 X, Y스크류 가이드 장치(X and Y screw guiding device) 및 상기 기판상에 배치된 스크류 가이드 장치의 어셈블리 시트(assembly seat)를 구비하며, 슬라이딩 모드에서 플렉서블 엔드(flexible end)는 플렉서블 플랫폼(flexible platform)과 연결된다. 이러한 방식으로 하나 혹은 전체 스크류 가이드 장치의 움직임을 제어함으로써, 플렉서블 플랫폼은 공정상의 정밀도 조정을 위해 이동하거나 회전될 수 있다.
하지만 연구에 따르면, 상기 언급한 종래 얼라인먼트 스테이지가 실질적으로 정밀 조정 기능을 가질 수 있다 해도, 위치 맞춤 구성에 문제점이 존재한다. 그 이유는 종래 얼라인먼트 스테이지가 동작 상태에 있든 정지 상태에 있든, 플렉서블 플랫폼의 지지나 위치 맞춤이 전적으로 스크류 가이드 장치들 사이의 연결에 의존하기 때문이다. 하지만 슬라이딩 모드에서 스크류 가이드 장치들이 플렉서블 플랫폼과 연결되어 있기 때문에, 그 연결 지점에서 맞춤공차(fit tolerance)를 피할 수 없고, 맞춤공차가 누적되면 얼라인먼트 스테이지가 정지 상태에 있는 동안 엄격하고 안정적인 위치 맞춤 상태를 달성할 수 없는, 예를 들면 횡력(lateral force)에 대해 불충분한 지지력을 갖게 되는 문제점을 일으킬 수 있게 된다. 이러한 문제점은 특히 3축 얼라인먼트 스테이지(3-axis alignment stage)의 경우에 심각하며, 이는 플렉서블 플랫폼이 정지 상태에 있을 때 하나의 가이드 액슬(guiding axle)이 더 많은 자유도를 가지고 연결 상태에 있기 때문이다. 4축 얼라인먼트 스테이지(4-axis alignment stage)의 경우 위에서 언급한 3축 얼라인먼트 스테이지보다 횡력이 좋기는 하지만 상기 문제점은 제조비용을 상당히 증가시키며, 정렬 스테이지의 엄격하고 안정적인 위치 맞춤에 영향을 미치는 누적 맞춤공차의 문제점은 여전히 존재한다. 제조 공정이 진행되는 동안 종래의 플렉서블 플랫폼은 특정 크기의 힘이 가해지면 쉽게 충격을 받거나 움직이게 되는 경향이 있고, 공정 정밀도 혹은 공정을 마친 제품의 품질에 심각한 영향을 주게 될 것이다. 따라서 고정밀도를 위한 산업상의 요구를 충족시킬 수 없게 되며 이에 대한 개선이 요구된다.
상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 상당히 향상된 효율을 가진 개선된 구조를 제공할 수 있다면 이는 하나의 발전일 될 것이다. 이에 본 발명자는 관련 제품의 생산, 개발, 설계 등에서의 수년간의 경험에 기초하여 숙고, 설계와 평가를 거쳐 본 발명을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법은, 플렉서블 플랫폼과 기판 사이에서 복수의 가이드 장치(guiding devices)를 가지며, 정밀 얼라인먼트 스테이지의 상기 플렉서블 플랫폼과 상기 기판 사이에 적용되는 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법에 있어서, (a) 상기 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하기 위해 자기력을 발생시킬 수 있는 제어가능한 자기 인터페이스를 상기 플렉서블 플랫폼과 상기 기판의 대응 위치에 형성하는 단계; 및 (b) 상기 제어가능한 자기 인터페이스의 자기흡수(magnetic absorption)의 온(on)/오프(off) 상태를 조절하고 변경하기 위한 제어 수단을 이용하는 단계;를 포함하며, 상기 단계에 기초하여, 상기 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하고, 부품 조립 틈(component assembly gap)과 누적 맞춤공차(accumulated fit tolerance)를 제거하고, 상기 플렉서블 플랫폼에서 발생하는 횡력(lateral force), 무게 중력(weight force), 압연 하중(rolling force)에 대한 효과적인 지지력과 저항력을 지속적으로 제공하며, 구조적 강도와 안정성을 증진시키기 위하여, 상기 가이드 장치의 구동에 의해 상기 정밀 얼라인먼트 스테이지의 상기 플렉서블 플랫폼이 정렬될 때, 상기 제어가능한 자기 인터페이스가 상기 제어 수단에 의해 온(on) 상태로 된다.
그리고 상기 제어가능한 자기 인터페이스는 전자기 흡수 인터페이스(electromagnetic absorption interface)로, 이는 상기 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤 강화를 위해, 전력에 연결됨으로써 자기 흡수력을 발생할 수 있다.
또한 상기 제어가능한 자기 인터페이스는 기계적 자기 흡수 시트(mechanical magnetic absorption seat)로서, 이는 상기 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하기 위하여, 기계적 시프트(mechanical shifting)에 의하여 자기 흡수력을 발생할 수 있다.
그리고 상기 위치맞춤 방법은 부양 제어 수단(floatation controlling mean)을 더 포함하고, 이에 의하여 상기 인터페이스의 타이트(tight)한 접촉으로 인한 매끄럽지 않은 상대운동의 문제를 피하도록, 상기 제어가능한 자기 인터페이스가 에어갭(air gap)을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 위치맞춤 방법에 의하면, 가이드 장치가 고정밀도에 대한 요구 및 품질에 대한 요구를 충족시킬 수 있게 되며, 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있고 산업적 적용에 있어 월등한 경제적 가치를 가질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 방법을 나타내는 텍스트 블록도이다.
도 2는 본 발명의 구조의 일 실시예에 따른 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 구조의 일 실시예에 따른 조립 사시도이다.
도 4는 본 발명의 구조의 일 실시예에 따른 조립 단면도이다.
도 5는 본 발명의 전자기 흡수 시트의 내측 구조의 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명의 부양 제어 수단의 동작을 나타내는 상태도이다.
도 7은 처리 중 플렉서블 플랫폼에 생기는 횡력, 무게 중력에 대한 효과적인 지지 및 저항을 위한 본 발명의 기능을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법의 바람직한 실시예를 도시한다. 하지만 실시예는 설명을 위한 것일 뿐 본 출원의 권리범위를 한정하는 의도는 내포하고 있지 않다. 상기 위치맞춤 방법은, 플렉서블 플랫폼(flexible platform)(10)과 기판(substrate)(20) 사이에 복수의 가이드 장치(guiding device)(30)를 가지며, 정밀 얼라인먼트 스테이지(A)의 상기 플렉서블 플랫폼(10)과 상기 기판(20) 사이에 적용되며(도 1 참조),
(a) 상기 플렉서블 플랫폼(10)의 위치맞춤을 강화하도록 자기력을 생성할 수 있는 제어가능한 자기 인터페이스(40)를 상기 플렉서블 플랫폼(10)과 기판(20)의 대응 위치에 형성시키는 단계와,
(b) 상기 제어가능한 자기 인터페이스(40)의 자기흡수(magnetic absoprion)의 온(on)/오프(off) 상태를 조절하고 변경하기 위한 제어 수단을 이용하는 단계;를 포함한다.
상기 위치맞춤 방법에서, 상기 제어가능한 자기 인터페이스(40)는 전자기 흡수 인터페이스(electromagnetic absorption interface)일 수 있고, 이는 상기 플렉서블 플랫폼(10)의 위치맞춤을 강화하기 위하여 전기적 연결을 통해서 자기 흡수력(magnetic absorption force)을 발생시킬 수 있다. 상기 제어가능한 자기 인터페이스(40)에 대한 더욱 상세한 실시예는 도 2 내지 도 4에 도시되어 있다.
기판(20)의 기설정된 영역에 구비된 자기 영역(magnetic area)(41)과 복수의 코일 유닛(coil unit)(42)이 배치된 플렉서블 플랫폼(10)의 하부에 고정된 전자기 흡수 시트(electromagnetic absorption seat)(43)를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 전자기 흡수 시트(43)는 상기 코일 유닛(42)들이 전력과 연결될 때 전자기력을 생성할 수 있고, 이에 따라 전자기 흡수 시트(43)는 기판(20)의 자기 영역(41)에 대하여 자기 흡수력을 가할 수 있다. 자기 흡수력은 기판에 대한 플렉서블 플랫폼(10)의 견고하고 안정적인 위치맞춤 상태를 이룰 수 있게 하고, 상기 가이드 장치(30)들, 플렉서블 플랫폼(10)과 기판(20) 사이의 조립 맞춤공차(assembly fit tolerance)를 효과적으로 제거할 수 있게 되어, 플렉서블 플랫폼(10)과 기판(20)은 자기 흡수력을 통해 서로 흡수될 수 있고, 하나의 금속 블록(metal block)과 같이 매우 강경한 구조 상태를 이룰 수 있게 된다. 상기 제어 수단은 정밀 얼라인먼트 스테이지(A)의 제어 패널(control panel) 상에 스위치를 부가함으로써 구현될 수 있다(도면 생략).
여기서 제어가능한 자기 인터페이스는 기계적 자기 흡수 시트(mechanical magnetic absorption seat)일 수도 있고, 이는 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하기 위하여 기계적 시프트(mechanical shifting)에 의하여 자기 흡수력을 발생시킬 수 있다.(주:도면에서는 생략)
상술한 개선된 방법에 의하면, 정밀 얼라인먼트 스테이지(A)의 플렉서블 플랫폼(10)이 가이드 장치(30)들의 구동을 통하여 정렬이 이루어질 때, 제어가능한 자기 인터페이스(40)는 제어 수단에 의하여 온(on) 상태가 될 수 있고, 이는 플렉서블 플랫폼(10)의 위치맞춤을 강화하게 하며, 구조적 강성과 안정성을 증가시킨다. 정밀 얼라인먼트 스테이지(A)의 플렉서블 플랫폼(10)의 부하(load)를 증가시키기 위한 본 발명의 기능은 도 7에 의하여 더욱 자세히 설명된다. 플렉서블 플랫폼(10)이 정지 상태에 있을 때는, 자기 흡수력(F1)에 의하여 마치 하나의 금속 블록처럼 기판(20)에 흡수되기 때문에, 맞춤위치 상태에 있을 때 기판(20)에 대한 플렉서블 플랫폼(10)은 더욱 견고하고 안정적이게 되며, 가이드 장치(30)들, 플렉서블 플랫폼(10)과 기판(20) 사이의 조립 간격과 누적 맞춤공차가 제거될 수 있다. 따라서 처리 중(예를 들어 스탬핑(stamping) 중)에 플렉서블 플랫폼(10)에 생기는 횡력(F2), 무게 중력(F3) 및 압연 하중(F4)에 대하여 효과적으로 지지하고 저항할 수 있고, 계속하여 정밀 얼라인먼트 스테이지(A)의 처리 정밀도와 품질을 월등히 향상시킬 수 있게 된다. 본 발명에 따른 플렉서블 플랫폼(10)이 자기 흡수를 통해 엄격한 위치맞춤 상태를 달성하게 되면, 3축 구조를 채용하는 것만으로 가이드 장치(30)들은 고정밀도에 대한 요구 및 품질에 대한 요구를 충족시킬 수 있게 된다. 그 결과 본 발명은 제조비용을 절감할 수 있게 되며 산업상의 적용에 있어서 월등한 경제적 가치를 가질 수 있다.
나아가 본 위치맞춤 방법은 부양 제어 수단(floatation controlling means)을 더 포함할 수 있고, 이를 통하여 제어가능한 자기 인터페이스(40)는 에어갭(H)(도 6에만 도시)을 발생시킬 수 있고, 이는 타이트(tight)한 접촉 때문에 생기는 제어가능한 자기 인터페이스(40)의 매끄럽지 못한 상대 운동과 조정의 문제점을 피할 수 있도록 한다. 도 4 및 도 5는 여기 설명된 부양 제어 수단의 실시예를 도시하며, 여기서 복수의 수직 블로우홀(vertical blowhole)(50)들이 전자기 흡수 시트(43)의 바닥에 분포되어 있을 수 있고, 전자기 흡수 시트(43)는 외부로부터 상기 블로우홀(50)들에 공기압(air pressure)(W)를 도입하기 위한 공기 공급관(air supply conduit)(51)을 미리 마련할 수 있다(도 6 참조).
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본원 청구범위의 권리범위와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 이와 다른 다양한 변조나 변형이 가능할 수 있다.
A.................................정밀 얼라인먼트 스테이지
10................................플렉서블 플랫폼
20................................기판
30................................가이드 장치
40................................제어가능한 자기 인터페이스
41................................자기 영역
42................................코일 유닛
43................................자기 흡수 시트
50................................블로우홀

Claims (4)

  1. 플렉서블 플랫폼과 기판 사이에서 복수의 가이드 장치(guiding devices)를 가지며, 정밀 얼라인먼트 스테이지의 상기 플렉서블 플랫폼과 상기 기판 사이에 적용되는 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법에 있어서,
    (a) 상기 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하기 위해 자기력을 발생시킬 수 있는 제어가능한 자기 인터페이스를 상기 플렉서블 플랫폼과 상기 기판의 대응 위치에 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 제어가능한 자기 인터페이스의 자기흡수(magnetic absorption)의 온(on)/오프(off) 상태를 조절하고 변경하기 위한 제어 수단을 이용하는 단계;를 포함하며,
    상기 단계에 기초하여, 상기 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하고, 부품 조립 틈(component assembly gap)과 누적 맞춤공차(accumulated fit tolerance)를 제거하고, 상기 플렉서블 플랫폼에서 발생하는 횡력(lateral force), 무게 중력(weight force), 압연 하중(rolling force)에 대한 효과적인 지지력과 저항력을 지속적으로 제공하며, 구조적 강도와 안정성을 증진시키기 위하여, 상기 가이드 장치의 구동에 의해 상기 정밀 얼라인먼트 스테이지의 상기 플렉서블 플랫폼이 정렬될 때, 상기 제어가능한 자기 인터페이스가 상기 제어 수단에 의해 온(on) 상태로 되는 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어가능한 자기 인터페이스는 전자기 흡수 인터페이스(electromagnetic absorption interface)로, 이는 상기 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤 강화를 위해, 전력에 연결됨으로써 자기 흡수력을 발생할 수 있는 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어가능한 자기 인터페이스는 기계적 자기 흡수 시트(mechanical magnetic absorption seat)로서, 이는 상기 플렉서블 플랫폼의 위치맞춤을 강화하기 위하여, 기계적 시프트(mechanical shifting)에 의하여 자기 흡수력을 발생할 수 있는 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 위치맞춤 방법은 부양 제어 수단(floatation controlling mean)을 더 포함하고, 이에 의하여 상기 인터페이스의 타이트(tight)한 접촉으로 인한 매끄럽지 않은 상대운동의 문제를 피하도록, 상기 제어가능한 자기 인터페이스가 에어갭(air gap)을 발생시킬 수 있는 정밀 얼라인먼트 스테이지의 위치맞춤 방법.
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