KR20150107991A - 광학계 고정유닛 및 이를 구비하는 광학 설비 - Google Patents

광학계 고정유닛 및 이를 구비하는 광학 설비 Download PDF

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Abstract

광학설비용 고정유닛 및 이를 구비하는 광학설비가 개시된다. 고정유닛은 광학 설비에 결합되고 중앙부에 제1 관통공간을 구비하는 고리형 평판 및 고리형 평판의 하면으로부터 돌출되는 돌기부를 구비하는 결합부, 고리형 평판의 하부에 배치되며 경화성 수지(resin)를 수용하는 수용공간을 구비하고 돌기부가 경화성 수지에 고정되도록 결합부와 연결되는 제1 고정부, 및 제1 고정부와 결합되고 제1 관통공간과 연결되는 제2 관통공간을 구비하여 제1 및 제2 관통공간을 관통하는 광학계와 결합하는 제2 고정부를 포함한다. 광학계의 서로 다른 두 지점에서 동시에 광학계를 고정하고 고정모드에서의 광학계 정렬불량을 방지한다.

Description

광학계 고정유닛 및 이를 구비하는 광학 설비{Fixing unit for fixing an optical system to an optical equipment and an optical equipment including the same}
본 발명은 광학계 고정유닛 및 이를 구비하는 광학설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2점 고정용(two-point fix type) 광학계 고정유닛 및 이를 구비하는 반도체 소자 제조용 광학 설비에 관한 것이다.
노광기 또는 검사기와 같이 반도체 소자용 광학 설비에 사용되는 광학계는 광학계의 민감도와 자체 강성을 고려하여 설비에 요구되는 초점거리(focusing distance)를 갖도록 광학 설비 내에서 광학계를 정렬시키는 정렬모드와 정렬된 상기 광학계를 광학설비에 고정하는 고정모드를 통하여 광학 설비에 설치된다.
상기 정렬모드는 광학 설비에 요구되는 광학특성을 갖도록 상기 광학계의 최적 위치(optimal position)를 탐색하는 동작 모드로서 정렬 구동부에 의해 광학계를 평행이동 및 수직이동 시키거나 회전 또는 틸팅시켜 당해 광학설비에 최적화된 광학계의 설치 좌표(installation coordinates)를 3차원 공간에서 결정한다. 정렬 모드가 완료되면 정렬 구동부에 의해 광학계의 제1 위치는 광학 설비에 임시로 고정된다.
상기 고정모드는 정렬모드에서 결정된 설치좌표로부터 광학계가 이탈(deviation)되는 것을 방지하도록 광학계를 광학설비에 고정한다. 1점 고정 방식 (one-point fix type) 광학계는 광학설비에 임시로 고정된 과학계의 제1 포인트를 광학설비에 완전히 고정한다. 그러나, 광학 설비의 구동 중에 발생하는 진동으로부터 광학계의 특성이 손상되는 것을 방지하도록 별도의 고정유닛을 이용하여 광학계의 제2 포인트를 광학설비에 고정하는 2점 고정방식의 광학계가 높은 정밀도를 요구하는 반도체 제조공정에서는 일반적으로 이용되고 있다. 2점 고정 방식의 광학계는 정렬모드가 완료된 후 별도의 고정유닛을 이용하여 제2 포인트를 광학설비에 고정하면서 동시에 임시로 고정된 광학계의 제1 포인트도 광학 설비에 완전히 고정하는 고정모드를 더 수행한다.
따라서, 2점 고정 방식의 광학계는 정렬모드 및 고정모드를 통하여 광학계의 제1 및 제2 포인트의 두 지점에서 광학설비에 고정된다. 예를 들면, 실린더 형태를 갖도록 조립되는 반도체 제조용 노광기의 광학계는 광학계 실린더의 상부 및 하부에서 각각 노광기 몸체에 고정된다.
그러나, 정렬모드에 의해 결정된 최적 위치에 광학계가 정렬되었다 할지라도 고정모드가 수행되는 동안 볼트 체결력과 같은 외력이 인가됨으로써 광학계가 최적 위치로부터 벗어나는 정렬불량(misalignment)이 빈번하게 발생하고 있다. 정렬불량이 발생하면, 광학계에 대해 다시 정렬모드를 수행하여 최적위치를 탐색하고 탐색된 최적위치에서 광학계의 변위를 최대한 억제하면서 고정모드를 다시 수행한다. 이에 따라, 광학설비에 광학계를 설치는 정렬 모드와 고정 모드의 반복적 수행을 요구함으로써 광학계의 설치에 많은 시간과 비용이 소요되고 있다.
특히, 고정모드는 작업자에 의해 수동으로 수행되고 광학계 제1 및 제2 포인트의 광학설비에의 고정은 정렬 모드가 아니라 고정모드에서 동시에 이루어지므로, 최적 위치로의 광학계 고정은 최종적으로 고정 모드에서 수동으로 수행된다. 이에 따라, 광학계를 최적 위치에 고정하는 과정을 자동화 하는 것이 어려운 문제점이 있다.
또한, 볼트와 같은 체결 구조물을 이용하는 종래의 고정유닛은 광학계와 광학설비의 열팽창계수의 차이에 기인하는 열응력을 광학계에 인가하여 고온 환경에서 광학설비를 구동하는 경우 광학계의 광학 특성을 손상시킨다.
이에 따라, 작업자에 의한 고정모드 수행 이전에 광학계를 자동으로 최적 위치에 고정함으로써 고정모드에서 광학계의 정렬불량을 차단하고 열응력이 광학계에 인가되는 것을 억제할 수 있는 새로운 광학계 고정유닛 및 이를 이용한 광학계 설치방법이 요구된다.
본 발명의 실시예들은 경화제를 이용하여 정렬모드에서 탐색된 최적 위치에 광학계를 고정하는 2점 고정용 광학계 고정유닛을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예들은 상술한 바와 같은 광학계 고정유닛을 구비하는 광학 설비를 제공한다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의한 광학계 고정유닛은 광학 설비에 결합되고 중앙부에 제1 관통공간을 구비하는 고리형 평판 및 상기 고리형 평판의 하면으로부터 돌출되는 돌기부를 구비하는 결합부, 상기 고리형 평판의 하부에 배치되며 경화성 수지(resin)를 수용하는 수용공간을 구비하고 상기 돌기부가 상기 경화성 수지에 고정되도록 상기 결합부와 연결되는 제1 고정부, 및 상기 제1 고정부와 결합되고 상기 제1 관통공간과 연결되는 제2 관통공간을 구비하고 상기 제1 및 제2 관통공간을 관통하도록 배치되는 상기 광학계와 결합하는 제2 고정부를 포함한다.
일실시예로서, 상기 경화성 수지는 상온에서 경화하는 상온 열경화성 수지 및 상기 정렬모드 동작에 소요되는 시간보다 큰 경화시간을 갖도록 경화속도를 조절하는 경화제를 포함하여, 상기 최적 위치를 탐색하기 위한 정렬모드 동작이 수행되는 동안 상기 경화성 수지는 점성이 작은 유동 상태를 갖는다.
일실시예로서, 상기 경화성 수지는 페놀수지, 요소수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 및 폴리에스터 수지 중의 어느 하나를 포함한다.
일실시예로서, 상기 수용공간의 내부에서 경화된 상기 경화성 수지의 상면은 상기 제1 고정부의 상면으로부터 낮게 배치되고, 상기 돌기부는 상기 제1 고정부의 바닥면으로부터 이격되어 배치된다.
일실시예로서, 상기 제1 고정부는 상기 고리형 평판을 따라 연장하고 일면이 개방되고 내부에 상기 수용공간이 제공되는 박스 형상의 수지 저장 링을 포함하여, 상기 돌기부가 상기 수용공간의 내부에서 상기 경화성 수지에 삽입되도록 상기 제1 고정부와 상기 결합부가 고정된다.
일실시예로서, 상기 제2 고정부는, 상기 제1 고정부와 결합하고 제1 관통 개구를 구비하도록 링 형상을 갖고 반경방향을 따라 관통하는 개방부가 구비되어 상기 개방부의 하부에 상대적으로 얇은 두께를 갖는 유연부를 구비하는 제1 클램프, 상기 제1 클램프의 하부에 배치되고 상기 제1 관통개구와 연통하여 상기 제2 관통공간으로 제공되는 제2 관통개구를 구비하여 상기 제1 및 제2 관통공간을 관통하는 광학계를 둘러싸도록 고정하는 링 형상의 제2 클램프, 및 상기 제1 및 제2 클램프에 연결되고, 상기 결합부, 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부 사이의 상대적 변형을 상기 유연부로 집중시켜 상기 상대적 변형으로 인한 응력이 상기 광학계로 인가되는 것을 방지하는 변형 매개부를 구비한다.
일실시예로서, 상기 제1 및 제2 클램프는 각각 제1 절편 및 제2 절편으로 분할되고, 상기 고정부는 상기 제1 및 제2 절편을 체결 및 분리하는 체결수단 및 상기 제2 클램프를 제어하여 상기 광학계에 상기 제2 클램프를 고정하는 고정력을 조절하는 가압 조절기를 더 구비한다.
일실시예로서, 상기 제1 고정부는 상기 제1 클램프와 일체로 배치되어 상기 제1 클램프에 대응하여 분할되어 배치되고 상기 결합부는 상기 제1 고정부에 대응하도록 분할되어 배치된다.
일실시예로서, 상기 제1 클램프는 반경방향을 따라 관통하는 개방부가 구비되어 상대적으로 높은 유연성을 갖는 유연부를 포함하고 상기 변형 매개부는 상기 유연부의 하부로에 배치되고 상기 제1 클램프의 반경방향을 따라 연장하는 세장부재(slender member)를 포함한다.
일실시예로서, 상기 변형 매개부는 상기 제2 관통공간의 중심축에 대하여 120ㅀ의 중심각으로 배치되어 상기 제1 및 제2 클램프의 주변부를 따라 동일한 간격으로 이격되어 배치된다.
일실시예로서, 상기 광학설비에 고정되고 상기 결합부와 체결되어 상기 결합부를 상기 광학설비에 고정하기 위한 고정 가이드를 더 포함한다.
일실시예로서, 상기 제1 고정부는 정렬모드 동작을 통하여 탐색된 최적 위치에 광학계를 고정한다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의한 광학설비는 노광대상 기판이 고정되는 지지부가 배치되는 베이스, 상기 지지부를 둘러싸도록 상기 베이스 상에 배치되어 노광공간을 한정하고 외부와 연통하는 개구를 구비하는 몸체, 상기 몸체를 관통하여 상기 기판의 상부에 배치되어 노광공정용 빔을 상기 기판으로 조사하는 광학계, 최적한 광학특성을 갖도록 상기 광학계에 대한 정렬모드 동작을 수행하여 최적위치를 탐색하는 정렬 구동부, 및 상기 광학계를 상기 최적위치에 고정하는 광학계 고정유닛을 포함한다. 이때, 상기 광학계 고정유닛은 상기 개구에 대응하여 상기 몸체에 결합되고 중앙부에 제1 관통공간을 구비하는 고리형 평판 및 상기 고리형 평판의 하면으로부터 돌출되는 돌기부를 구비하는 결합부, 상기 고리형 평판의 하부에 배치되며 경화성 수지(resin)를 수용하는 수용공간을 구비하고 상기 돌기부가 상기 경화성 수지에 고정되도록 상기 결합부와 연결되는 제1 고정부, 및 상기 제1 고정부와 결합되고 상기 제1 관통공간과 연결되는 제2 관통공간을 구비하며 상기 제1 및 제2 관통공간을 관통하는 상기 광학계와 결합하는 제2 고정부를 구비한다.
일실시예로서, 상기 정렬 구동부는 상기 개구의 주변부를 따라 상기 몸체의 외측부에 배치되고 상기 고정유닛은 상기 개구의 주변부를 따라 상기 몸체의 내측부에 배치되어, 상기 광학계는 상기 정렬 구동부, 상기 개구 및 상기 고정유닛을 관통하고 상기 몸체의 내측부에서 상기 제1 및 제2 고정부를 통하여 상기 몸체에 고정된다.
일실시예로서, 상기 지지부의 하부에 배치되어 상기 기판에 대한 상기 광학특성을 검사하는 광학특성 검출 유닛을 더 포함한다.
일실시예로서, 상기 광학특성 검출유닛과 연결되어 상기 광학특성이 허용오차 범위에 포함되도록 자동으로 상기 정렬모드 동작을 반복하고, 상기 광학특성이 허용오차 범위에 포함되는 경우 상기 광학계의 3차원 공간에서의 설치 좌표를 상기 최적 위치로 저장하도록 상기 정렬 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 고정부와 결합된 광학계에 대하여 정렬모드를 수행하여 최적위치를 결정하고 경화성 수지의 경화에 의해 광학계와 몸체에 고정함으로써 정렬모드 완료 후 제2 고정부를 광학계에 고정하는 과정에서 발생하는 정렬불량을 방지할 수 있다. 이에 따라, 광학설비에 광학계를 설치하는 작업의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 시행 착오법에 의해 최적위치를 검출하도록 정렬모드를 자동적으로 반복 수행함으로써 최적위치의 검출과정의 효율성과 정밀도를 높일 수 있다. 나아가, 상기 고정부에 열팽창을 흡수하는 유연부와 열변형 매개부를 배치함으로써 상기 광학계 고정유닛의 열변형에 의해 광학계의 광학특성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 광학계 고정유닛을 나타내는 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 광학계 고정유닛의 고정부를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 2b에 도시된 고정부를 나타내는 평면도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 제2 고정부를 부분적으로 확대하여 분해한 확대 분해 사시도이다.
도 3b는 도 3a를 III-III' 방향을 따라 절단한 후 전개한 단면도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 광학계 고정유닛을 I-I' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 4b는 도 1에 도시된 광학계 고정유닛을 II-II' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 광학계 고정유닛을 구비하는 광학설비를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 광학계 고정유닛을 이용하여 도 5에 도시된 광학설비에 광학계를 설치하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 광학계에 제1 및 제2 고정부를 고정하는 단계를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
광학계 고정유닛
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 광학계 고정유닛을 나타내는 사시도이다. 도 2a는 도 1에 도시된 광학계 고정유닛의 고정부를 상세하게 나타내는 사시도이며 도 2b에 도시된 고정부를 나타내는 평면도이다. 도 3a는 도 1에 도시된 제2 고정부를 부분적으로 확대하여 분해한 확대 분해 사시도이며 도 3b는 도 3a를 III-III' 방향을 따라 절단한 후 전개한 단면도이다. 도 4a는 도 1에 도시된 광학계 고정유닛을 I-I' 방향으로 절단한 단면도이며, 도 4b는 도 1에 도시된 광학계 고정유닛을 II-II' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 광학계 고정유닛(500)은 광학 설비(미도시)에 결합되는 결합부(100), 상기 결합부(100)와 연결되어 정렬모드 동작을 통하여 결정된 최적 위치에 광학계(미도시)를 고정하는 제1 고정부(200) 및 상기 제1 고정부(200)와 결합되고 상기 광학계에 고정되어 상기 광학계의 진동을 방지하는 제2 고정부(300)를 포함한다. 선택적으로, 상기 결합부(100)를 광학설비에 고정하기 위한 보조부재인 고정 가이드(400)를 더 포함할 수 있다.
일실시예로서, 상기 결합부(100)는 광학 설비에 직접 체결되거나 상기 고정 가이드(400)를 매개하여 간접적으로 체결될 수 있다. 이에 따라, 상기 고정유닛(500)은 광학설비의 몸체에 직접 고정된다.
예를 들면, 상기 결합부(100)는 중앙부에 제1 관통 공간(S1)을 구비하는 고리형 평판(110) 및 상기 고리형 평판(110)의 하면으로부터 돌출되는 돌기부(120)를 구비한다.
상기 평판(110)은 광학 설비의 광학계가 배치되는 부위의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들면, 광학 설비의 몸체에 서로 대응하도록 요철부를 구비하는 경우 표면에는 대응하는 리세스와 돌출부를 반복적으로 구비할 수 있으며 볼트와 같은 체결부재를 통하여 결합되는 경우에는 평탄한 면을 갖도록 제공된다. 본 실시예의 경우 광학계는 광학설비의 몸체를 관통하여 배치되는 실린더 형상을 갖고 상기 평판(110)은 중앙부에 상기 실린더형 광학계가 관통하는 제1 관통 공간(S1)을 갖는 고리형 평판으로 제공된다. 또한, 상기 평판(110)의 주변부에는 볼트 체결을 위한 다수의 볼트 구멍(101)이 고리의 원주를 따라 균일하게 제공된다.
본 실시예의 경우, 상기 광학계는 원형 단면을 갖는 실린더 형상을 갖고 이에 따라 상기 제1 관통 공간(S1)도 원형을 갖는 것을 개시하고 있다. 그러나, 광학계의 단면형상에 맞추어 상기 제1 관통 공간(S1)의 형상도 다양하게 변형할 수 있음은 자명하다. 그러나, 제1 관통 공간(S1)을 관통하는 광학계가 상기 평판(110)과 접촉하지 않는 경우에는 제1 관통 공간(S1)의 형상은 광학계의 단면과는 무관하게 제공될 수도 있다.
상기 돌기부(120)는 상기 평판(110)의 하면으로부터 하방으로 일정 길이만큼 돌출되며 상기 평판(110)과 일체로 제공된다. 후술하는 바와 같이 상기 돌기부(120)는 상기 제1 고정부(200)에 구비된 경화성 수지(도 3a의 210)에 고정되어 하부에 위치하는 제2 고정부(300)를 광학설비의 몸체에 결합시키는 매개체 역할을 한다.
상기 돌기부(120)는 액상의 경화성 수지(210)에 부분적으로 침잠되어 상기 최적위치를 탐색하기 위한 정렬모드가 수행되는 동안에는 경화성 수지를 휘저으면서 자유롭게 이동한다. 그러나, 상기 최적위치가 결정되어 정렬모드 동작이 정지되고 설정된 경화시간이 경과하면 상기 수지(210)의 경화에 따라 상기 돌기부(120)도 최적위치에서 상기 수지(210)의 내부에 고정된다. 이에 따라, 상기 결합부(100)와 제1 고정부(200)는 상기 수지(210)에 의해 서로 단단히 고정된다.
상기 정렬모드 동작은 광학계에 제2 고정부(300)를 고정하는 고정모드 동작 후에 수행되므로 고정모드를 동작 중에 인가되는 외력에 의해 상기 광학계가 최적위치로부터 이탈하는 정렬불량이 원천적으로 발생하지 않는다. 즉, 정렬모드 동작은 광학계와 제2 고정부(300)의 조립체에 대하여 수행된다. 이에 따라, 상기 결합부(100)는 정렬모드에서는 액상의 경화성 수지(210) 내부에서 광학계와 제2 고정부(300) 조립체를 이동시키고 정렬모드 완료 후에는 경화된 수지에 의해 광학계와 제2 고정부(300) 조립체를 충분히 지지할 수 있을 정도의 고정력으로 광학설비의 몸체에 고정된다.
본 실시예의 경우, 상기 돌기부(120)는 상기 수용 공간(RS) 내부로 배치되어 경화성 수지의 내부에 잠길 수 있다면 다양한 형상으로 제공될 수 있으며 경화성 수지(210)로의 삽입 깊이를 고려하여 정렬 모드에서 충분한 강도를 갖도록 제공한다.
상기 돌기부(120)의 단면적이 큰 경우에는 상기 수지 수용 공간(RS)의 내부에서 돌기부(120)와 상기 제1 고정부(200) 사이의 내측 이격거리(d1) 및 외측 이격거리(d2)가 줄어들게 된다.
후술하는 바와 같이 상기 내측 및 외측 이격거리(d1, d2)는 광학계를 최적위치로 정렬하는 정렬모드가 수행되는 동안 광학계 및 제2 고정부(300) 조립체가 이동할 수 있는 최대 변위로 기능한다. 따라서, 상기 내측 및 외측 이격거리(d1, d2)의 축소는 최적 위치를 탐색하기 위한 정렬모드의 동작 범위를 축소함으로써 광학계의 설치과정에서 초기 정렬오차를 높인다. 이에 따라 상기 광학계의 설치에 비용과 시간을 증가시키는 결과를 초래한다. 따라서, 상기 내측 및 외측 이격거리(d1,d2)를 충분히 확보하고 상기 돌기부(120)의 강도도 충분히 유지할 수 있도록 돌기부(120)의 사이즈가 결정된다.
본 실시예의 경우, 상기 돌기부(120)는 상기 평판(110)과 일체로 제공되는 것을 개시하고 있다. 그러나, 상기 평판(110)과 돌기부(120)를 별개로 제작하고 광학설비에 설치하는 과정에서 평판(110)과 돌기부(120)를 결합하여 상기 결합부(100)를 완성할 수도 있음은 자명하다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 고정부(200)는 수지 수용공간(RS)을 갖는 박스형 수지 저장 링(220)으로 제공되고 상기 돌기부(120)의 폭(w1)은 상기 수지 저장 링(220) 폭(w2)의 약 1/3 내지 1/4의 크기를 갖는다. 또한, 상기 돌기부(120)의 단부는 수지 저장 링(220)의 바닥으로부터 일정한 거리만큼 이격되도록 배치된다. 돌기부(120)의 단부가 수지 저장 링(220)의 바닥면과 접촉하는 경우, 고온 환경에 의한 돌기부(120)의 열팽창은 상기 제1 및 제2 고정부(200,300)를 통하여 광학계에 열응력을 야기하고 이는 광학계의 광학특성을 악화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 돌기부(120)의 허용 가능한 최대 열 팽창량을 고려하여 이보다 큰 이격거리로 수지저장 링(220)의 바닥면으로부터 이격되도록 배치된다. 또한, 상기 돌기부(120)는 상기 결합부(100)와 제1 고정부(200)가 수직방향을 따라 최대 허용거리만큼 이격된 경우에도 경화성 수지(210)의 내부로 충분히 잠길 수 있을 정도의 길이를 갖는다.
일실시예로서, 상기 제1 고정부(200)는 상기 고리형 평판(110)의 하부에 배치되며 경화성 수지(resin, 210)를 수용하는 수용 공간(resin space, RS)을 구비하고 하부는 상기 제2 고정부(300)에 결합된다. 상기 돌기부(120)가 상기 경화성 수지(210)에 고정됨으로써 제1 고정부(200)는 결합부(100)에 고정된다. 이에 따라, 정렬 모드를 통하여 탐색된 최적 위치에 광학계가 고정된다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 고정부(200)는 상기 고리형 평판(110)을 따라 연장하고 일면이 개방되고 내부에 수지를 저장하는 수지 수용공간(RS)이 제공되는 박스 형상의 수지 저장 링(220)과 상기 수용공간(RS)에 수용된 경화성 수지(210)를 포함한다.
예를 들면, 상기 경화성 수지(210)는 상온에서 경화하는 상온 열경화성 수지 및 상기 정렬모드 동작에 소요되는 시간보다 큰 경화시간을 갖도록 경화속도를 조절하는 경화제를 포함한다. 따라서, 상기 광학계 및 제2 고정부(300)의 조립체가 광학설비에 최적화된 최적 위치를 탐색하기 위한 정렬모드에서 상기 경화성 수지는 점성이 작은 유동 상태를 갖는다.
상기 상온 열경화성 수지는 가열되지 않더라도 상온에서 경화하는 수지로서 다양한 충전제를 이용하여 내열성, 기계적 성질이나 내약품성과 같은 경화성 수지의 물성을 조절할 수 있다. 상기 경화제는 경화성 수지에 첨가하여 경화성 수지의 경화속도를 조절하는 물질로서 경화성 수지의 종류와 요구되는 경화시간에 따라 다양한 종류의 경화제가 이용된다. 예를 들면, 페놀 수지에는 헥사메틸렌테트라민을 경화제로 이용할 수 있고, 에폭시수지에는 아민류나 폴리아마이드를 경화제로 이용할 수 있다.
본 실시예의 경우, 광학설비에 광학계를 설치하는 작업이 상온에서 수행되므로 상온 열경화성 수지를 상기 경화성 수지로 이용한다. 따라서, 광학계 설치 작업이 고온 공정에서 수행된다면 가열 경화성 수지를 상기 경화성 수지로 이용할 수 있음은 자명하다. 또한, 가열 경화성 수지라 할지라도 경화 촉진제와 함께 이용함으로써 가열 경화성 수지를 상온 경화성 수지로 이용할 수도 있다. 본 실시예의 경우, 상기 경화성 수지는 페놀수지, 요소수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 및 폴리에스터 수지 중의 어느 하나를 포함한다.
예를 들면, 상기 수지 저장 링(220)은 상기 고리형 평판(110)의 하부에 배치되어 평판(110)의 폭에 대응하는 폭을 갖고 상기 돌기부(120)의 돌출길이보다 큰 높이를 갖는 박스 형상을 갖는다. 이에 따라, 상기 수용공간(RS)은 박스 형상의 내부 공간에 대응하고 상기 박스 형상의 높이에 대응하는 깊이를 구비한다. 상기 결합부(100)와 제1 고정부(200)가 조립되는 경우 상기 돌기부(120)는 상기 수용 공간(RS)의 내부를 향하도록 배치된다. 상기 수지 저장 링(220)의 폭은 정렬모드의 동작범위와 상기 돌기부(120)의 폭을 고려하여 결정되고 상기 수지 저장 링(220)의 높이는 돌기부(120)의 돌출길이를 고려하여 돌기부(120)와 수지 저장 링(220)의 바닥면이 접촉하지 않도록 결정된다.
제1 고정부(200)는 하부에 배치되는 제2 고정부(300)와 결합되고 상기 제2 고정부(300)는 광학특성을 최적화시키는 광학계의 최적 위치를 탐색하는 정렬모드 동작이 수행되는 동안 광학계에 고정되어 상기 광학계와 제2 고정부(300)는 일체로 움직인다. 이에 따라, 상기 제1 고정부(200)도 제2 고정부(300)와 함께 움직이게 된다.
광학계를 광학설비에 설치하면 상기 돌기부(120)가 액상의 경화성 수지(210)에 잠기도록 결합부(100)와 제1 고정부(200)가 결합되고 정렬모드 동작이 진행되는 동안 상기 경화성 수지(210)는 액상을 유지한다. 경화성 수지(210)에 포함되는 경화제를 조절하여 정렬모드에 소요되는 정렬시간이 지난 후 경화가 일어나도록 경화시간을 조절할 수 있다.
따라서, 상기 광학계를 정렬하는 동안 광학계에 고정된 제2 고정부(300) 및 제2 고정부(300)에 연결된 제1 고정부(200)도 동시에 이동하고, 정렬모드가 수행되는 동안 제1 고정부(200)의 경화성 수지(210)는 액상을 유지하므로 돌기부(120)가 수지(210)에 잠겨있다 할지라도 제1 고정부(200)의 이동을 방해하지 않는다. 즉, 광학계에 대하여 정렬모드 동작을 수행하는 동안에는 상기 경화성 수지(210)가 점성이 작고 유동성이 큰 액상 또는 졸 상태를 유지하여 상기 돌기부(120)가 경화성 수지(210)에 잠겨 있다 할지라도 상기 제1 고정부(200)의 운동이 제한되지 않는다.
이에 따라, 정렬모드에서 제1 고정부(200)는 결합부(100)에 의해 운동이 구속되지 않으므로, 상기 광학계 및 상기 광학계에 고정된 제1 및 제2 고정부(200,300)는 3차원 공간에서 운동 자유도의 제한 없이 정렬모드 동작을 수행하고 광학계가 광학설비에 최적화된 광학특성을 갖도록 최적 위치를 탐색 할 수 있다.
상기 경화시간은 경화성 수지의 종류와 상기 경화성 수지에 첨가되는 경화제의 종류와 양에 따라 조절된다. 따라서, 광학설비에 요구되는 광학계의 정렬시간을 고려하여 경화시간을 결정하고 상기 경화시간을 확보할 수 있는 경화 속도를 갖도록 경화제의 종류와 양을 결정한다.
특히, 경화된 수지(210)의 상면은 상기 수용 공간(RS)의 내부에서 상기 수지 저장 링(220)의 상면보다 낮게 배치되며, 초기에 수용 공간(RS)으로 공급되는 액상 수지의 상면은 경화된 수지의 상면보다 낮거나 같게 되도록 조절한다. 이에 따라, 액상 수지가 경화되면서 부피가 팽창되더라도 상기 돌기부(120)의 수직방향 이동을 최소화 할 수 있다.
정렬모드에 의해 광학계의 최적 위치가 결정되면, 광학계의 동작은 중지되고 광학계에 연결된 제1 고정부(200)도 동작을 중지하고 이에 따라 경화성 수지(210)를 구비하는 수지 저장 링(220)도 액상의 수지에 잠긴 돌기부(120)에 대한 상대운동을 중지한다. 즉, 정렬모드에서 결정된 최적 위치에서 광학계와 제1 및 제2 고정부(200,300)의 운동이 중지된다.
경화시간이 경과하면 경화성 수지(210)는 경화되고 이에 따라 상기 돌기부(120)는 경화성 수지(210)에 고정된다. 상기 돌기부(120)는 광학설비의 몸체에 고정되므로, 광학계와 광학계에 결합된 제1 및 제2 고정부(200,300)도 최적위치에서 몸체에 고정된다.
따라서, 광학계 및 광학계에 연결된 제1 및 제2 고정부(200,300)는 최적위치를 유지하고 있는 상태에서 광학계에 인가되는 외력없이 액상 수지의 경화에 의해서만 몸체에 고정되므로, 광학계를 고정하는 동안 광학계가 최적위치로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광학계의 고정모드 동작에서 발생하는 정렬불량을 방지할 수 있다.
일실시예로서, 상기 제2 고정부(300)는 상기 제1 고정부(200)와 결합되고 상기 제1 관통공간(S1)과 연결되는 제2 관통공간(S2)을 구비하여 상기 제1 및 제2 관통공간(S1,S2)을 관통하도록 배치되는 상기 광학계에 고정된다. 이에 따라, 상기 광학설비가 구동되는 동안 상기 광학계로 전달되는 진동을 방지하여 광학계의 광학특성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 고정부(300)는 제1 고정부(200)와 결합되고 상기 제1 관통 공간(S1)과 연결되는 제2 관통 공간(S2)을 구비하여 상기 제1 및 제2 관통 공간(S1,S2)을 관통하도록 배치되는 광학계에 고정된다. 이에 따라, 광학계의 진동을 방지할 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 고정부(300)는 상기 제1 고정부(200)의 수지 저장 링(220)과 결합하고 제1 관통 개구(penetration opening, PO1)를 구비하는 제1 클램프(310), 상기 제1 클램프(310)의 하부에 배치되고 상기 제1 관통개구(PO1)와 연통하여 상기 제2 관통 공간(S2)으로 제공되는 제2 관통개구(PO2)를 구비하여 상기 광학계를 둘러싸도록 고정하는 링 형상의 제2 클램프(320) 및 상기 제1 및 제2 클램프(310,320) 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 클램프(310,320))를 연결하고 상기 제1 및 제2 클램프(310,320) 사이의 상대적인 변위를 상기 제1 클램프(310)의 유연성 힌지 구조물로 전달하는 변형 매개부(330)를 구비한다. 상기 변형 매개부(330)에 의해 제1 및 제2 고정부(200,300)의 변형이 광학계로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 클램프(310) 및 제2 클램프(320)는 상기 변형 매개부(330)를 매개로 서로 대면하도록 배치되고 제1 클램프(310)의 상면에 상기 제1 고정부(200)가 배치된다.
제1 및 제2 클램프(310,320)는 각각 중앙부가 개방되어 상기 제1 및 제2 관통개구(PO1, PO2)를 구비하고 광학계는 제1 및 제2 관통개구(PO1, PO2)를 관통하여 하방으로 연장되어 제1 및 제2 관통개구(PO1, PO2)에 의해 둘러싸이도록 배치된다.
제1 클램프(310)의 상면에는 상기 제1 고정부(200)가 고정되고, 상기 제2 클램프(320)는 상기 제1 클램프(310)에 체결되어 결합된다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 및 제2 클램프(310,320)는 각각 제1 절편(311,321) 및 제2 절편(312,322)으로 분할되도록 구성된다. 따라서, 제1 클램프(310)의 제1 절편(311)은 제1 및 제2 분할면(cutting surface, CS111, CS112)을 구비하고 제2 절편(312)은 제1 및 제2 분할면(cutting surface, CS111, CS112)에 대응하는 제3 및 제4 분할면(CS121,CS122)을 구비한다. 마찬가지로, 제2 클램프(320)의 제1 절편(321)은 제5 및 제6 분할면(cutting surface, CS211, CS212)을 구비하고 제2 절편(322)은 제5 및 제6 분할면(cutting surface, CS211, CS212)에 대응하는 제7 및 제8 분할면(CS221,CS222)을 구비한다. 따라서, 제1 및 제2 분할면(CS111, CS112)의 하부에 제5 및 제6 분할면(CS211, CS212)이 각각 배치되고 제3 및 제4 분할면(CS121,CS122)의 하부에 제7 및 제8 분할면(CS221,CS222)이 각각 배치된다.
이때, 제1 및 제3 분할면(CS111, CS121)과 제5 및 제7 분할면(CS211, CS221)을 관통하는 체결수단(340)이 배치되어 제1 클램프(310)의 제1 및 제2 절편(311.312) 및 제2 클램프(320)의 제1 및 제2 절편(321,322)을 필요에 따라 체결 및 분리할 수 있다. 즉, 각 절편으로부터 상기 제1 및 제2 클램프(310,320)를 각각 체결하고 동시에 제1 및 제2 클램프(310,320)를 서로 체결하여 상기 제2 고정부(300)를 조립한다.
예를 들면, 상기 체결수단(340)은 제1 및 제3 분할면(CS111, CS121)을 관통하는 제1 수평 볼트(미도시)와 제5 및 제7 분할면(CS211, CS221)을 관통하는 제2 수평 볼트(미도시)를 포함한다. 그러나, 볼트뿐만 아니라 체결 및 분리가 용이하여 상기 절편들과 제1 및 제2 클램프의 조립을 용이하게 수행할 수 있다면 다양한 체결구조물들이 상기 체결수단으로 이용될 수 있음은 자명하다.
상기 제2 고정부(300)는 상기 제1 및/또는 제2 클램프(310,320)를 제어하여 상기 광학계에 인가되는 압착력을 조절하는 가압 조절기(350)를 구비한다.
예를 들면, 제2 및 제4 분할면(CS112,CS122)을 관통하는 제1 조절기(미도시)와 제6 및 제8 분할면(CS211,CS222)을 관통하는 제2 조절기(미도시)를 더 배치하여 상기 제1 클램프(310) 및 제2 클램프(320)에 인가되는 죔력을 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 조절기는 암나사와 수나사의 쌍을 구비하여 수나사의 진행정도를 조절하여 상기 광학계에 인가되는 죔력을 조절할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 및 제2 클램프(310,320)는 상기 제1 및 제2 관통개구(PO1,PO2)가 서로 다른 직경을 갖도록 구성된다. 상기 제1 관통개구(PO1)가 제2 관통개구(PO2)보다 큰 직경을 갖는 경우, 상기 광학계는 제1 클램프(310)와는 접촉하지 않고 제2 클램프(320)에서만 접촉한다. 이때, 상기 제1 조절기는 상기 제1 클램프(310)의 체결부재로 기능하고 제2 조절기만 광학계에 인가되는 죔력을 조절한다.
특히, 상기 제1 클램프(310)와 상기 제1 고정부(200)가 일체로 형성되는 경우, 상기 제1 고정부(200)도 상기 제1 클램프의 상기 제1 절편(311)과 일체로 배치되는 제1 분할 고정부(291) 및 상기 제2 절편(312)과 일체로 배치되는 제 2 분할 고정부(292)로 분할되어 배치될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 제1 고정부(200)에 고정되는 상기 결합부(100)도 상기 제1 분할 고정부(291)의 상부에 배치되는 제1 결합 절편(191) 및 상기 제2 분할 고정부(292)의 하부에 배치되는 제2 결합 절편(192)으로 분할될 수 있다. 그러나, 상기 제2 고정부(300)가 다수의 절편으로 분할되는 경우에도 상기 고정유닛(500)의 조립 및 해체의 편의성을 해하지 않는다면 상기 제1 고정부(200) 및 결합부(100)는 일체형 구조로 제공될 수도 있음은 자명하다.
따라서, 제1 클램프(310)의 제1 절편(311)과 제2 클램프(320)의 제1 절편(321)을 결합하고 제1 클램프(310)의 제2 절편(312)과 제2 클램프(320)의 제2 절편(322)을 결합하여 각각 제1 및 제2 절편 결합체(미도시)로 조립하고 상기 제1 및 제2 절편 결합체를 상기 체결수단(340) 및 가압 조절기(350)를 이용하여 광학계를 둘러싸도록 결합함으로써 상기 제2 고정부(300)를 완성한다. 이때, 상기 가압 조절기(350)를 통하여 광학계를 고정하는 마찰력의 크기를 조절할 수 있다.
이때, 제1 분할 고정부(291)가 제1 클램프(310)의 제1 절편(311)과 일체로 배치되고, 제2 분할 고정부(292)가 제1 클램프(310)의 제2 절편(312)과 일체로 배치되는 경우에는 제2 고정부(300)의 조립과 동시에 제1 고정부(200)도 광학계에 조립된다.
이와 달리, 상기 제1 및 제2 클램프(310,320)를 일체로 형성할 수도 있다. 후술하는 바와 같이 변형 매개부(330)와 제1 및 제2 클램프(310,320)를 일체로 제공하고, 상기 체결부재(340) 및 가압 조절기(350)를 통하여 분리된 절편을 서로 결합함으로써 상기 제2 고정부(300)를 형성할 수도 있다.
상기 변형 매개부(330)는 상기 제1 및 제2 클램프(310,320) 사이에 위치하여 제1 및 제2 클램프(310,320) 사이의 상대적 변형, 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300) 사이의 상대적 변형 및 결합부(100)와 제1 고정부(200) 사이의 상대적 변형을 상기 제1 클램프(310)의 유연부(352)로 흡수시킴으로써 상기 고정유닛(500)의 상대적 변형으로 인하여 광학계로 응력이 인가되는 것을 방지한다. 상기 변형 매개부(330)의 탄성이 제1 및 제2 클램프(310,320)의 탄성과 상이할 경우 제1 및 제2 클램프(310,320) 사이의 상대적 변형, 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300) 사이의 상대적 변형 및 결합부(100)와 제1 고정부(200) 사이의 상대적 변형은 상기 변형 매개부(330) 자체에 부분적으로 흡수될 수도 있다.
예를 들면, 광학 설비의 환경이 고온 환경으로 변화되어 광학계와 제2 클램프(320) 사이의 열팽창율의 차이에 의해 상대적 변형이 발생하는 경우, 상기 열변형은 변형 매개부(330)를 통하여 상기 유연부(352)에 집중됨으로써 상대적 변형에 의한 열응력이 광학계에 인가되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 광학설비의 구동 중에 열응력에 의해 광학계의 광학특성이 손상되는 것을 방지함으로서 광학계의 정밀도를 유지할 수 있다.
제1 클램프(310)는 반경방향(r)을 따라 관통하는 개방부(351)가 배치되어 개방부(351)의 하부는 제1 클램프(310)의 다른 영역과 비교하여 축소된 두께를 갖는다. 예를 들면, 상기 개방부(351)는 상기 제1 클램프(310)의 몸체를 관통하는 슬롯(slot)을 포함한다. 따라서, 상기 개방부(351)의 하부는 제1 클램프(310)의 다른 부분과 비교하여 상대적으로 높은 유연성을 갖는 유연부(352)로 기능한다.
본 실시예의 경우, 상기 개방부(351)는 제1 클램프(310)의 원주방향을 따라 일정한 간격으로 다수 배치된다. 이에 따라, 상기 제1 클램프(310)는 상기 개방부(351)에서 부분적으로 탄성이 증가하여 유연성 힌지(flexible hinge) 구조물로 기능할 수 있다. 즉, 상기 유연부(352)로 응력이 인가되는 경우 제1 클램프(310)의 다른 영역과 비교하여 더 큰 탄성 변형을 수행할 수 있다.
상기 변형 매개부(330)는 상기 유연부(352)의 하부로부터 연장하여 상기 제2 클램프(320)의 상면과 연결되는 세장부재(slender member)를 포함한다. 예를 들면, 제1 클램프(310)의 하면 및 제2 클램프(320)의 상면과 접촉하고 반경방향을 따라 연장하고 상기 개방부(351)의 중앙부와 접촉하는 막대(bar) 형상으로 제공될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 유연부(352)의 두께(t)는 약 0.6mm 내지 약 1.0mm의 범위를 갖도록 형성하고 상기 변형 매개부(330)는 약 5.5mm 내지 6.5mm의 폭(W3)을 갖는 세장부재로 형성한다. 이때, 상기 변형 매개부(330)와 제1 및 제2 클램프(310,320)는 서로 동일한 물질로 형성된다. 따라서, 제1 및 제2 클램프(310,320)에 변형을 발생시키는 응력은 변형 매개부(330)에도 동일한 변형을 생성시킨다.
제1 및 제2 클램프(310,320) 및 상기 변형 매개부(330)가 동일한 물질을 이용하여 서로 일체로 제공되는 경우, 상기 제2 클램프(320)의 변형은 제2 클램프(320)와 접촉하는 광학계로 전달되기보다 상기 변형 매개부를 통하여 연결되고 상대적으로 큰 탄성을 갖는 제1 클램프(310)의 유연부(352)로 흡수된다. 이에 따라, 광학계에 고정된 제2 고정부(300)에 변형이 발생하더라도 상기 변형 매개부(330) 및 유연부(352)로 흡수됨으로써 광학계가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
상기 고정유닛(500)이 고정되는 광학설비의 몸체가 그라나이트(granite)로 이루어지고 상기 제1 및 제2 고정부(200,300)가 알루미늄으로 이루어진 경우, 온도변화에 따른 열팽창률의 차이로 상기 제2 고정부(300)에는 외부응력이 인가된다. 그러나, 상기 외부응력에 대응하여 상기 변형 매개부(330) 및 유연부(352)가 변형됨으로써 광학계가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 개방부(351)의 높이와 길이 및 상기 변형 매개부(330)의 두께와 형상을 적절하게 조절함으로써 유연부(352) 및 변형 매개부(330)의 탄성계수를 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 외부응력에 대응하는 변형의 범위를 변형 매개부(330) 및 유연부(352)의 탄성범위 내에서 조절할 수 있다.
상기 변형 매개부(330)는 제1 클램프(310)와 일체로 제공되어 제2 클램프에 결합된다. 그러나, 제1 및 제2 클램프(310,320)와 일체로 제공될 수도 있다. 단일한 실린더 몸체를 원주방향을 따라 부분적으로 제거하여 홈을 형성하면 변형 매개부(330)에 의해 연결되는 제1 및 제2 클램프(310,320)로 분할할 수 있다. 이어서, 반경방향을 따라 제1 클램프(310)의 몸체를 관통하고 상기 변형 매개부(330)의 상부에 배치되는 개방부(351)를 형성함으로써 일체형 제2 고정부(300)를 완성할 수 있다.
이에 따라, 변형에 의한 외력이 제2 고정부(300)에 인가되는 경우에도 반경방향(r)으로의 변위는 충분히 억제하면서 축 방향(z)의 변위나 반경(r)-원주(θ) 평면상에서의 틸팅은 상기 변형 매개부(330) 및 상기 유연부(352)에 의해 충분히 흡수될 수 있다. 즉, 상기 제2 고정부(300)는 상기 광학계에 대하여 유연성 힌지(flexible hinge) 구조물로 기능하게 된다.
본 실시예의 경우, 3개의 변형 매개부(330)가 광학계가 관통하는 제2 관통공간(S2)의 중심축에 대하여 120ㅀ의 중심각으로 배치된다. 이에 따라, 광학계와 제2 고정부(300)에 외부 응력이 인가되는 경우 상기 외부 응력에 대응하는 변형을 제2 고정부(300)의 각 변형 매개부(330)에 균일하게 분산시킬 수 있다.
선택적으로, 상기 광학설비에 고정되고 상기 결합부(100)와 체결되어 상기 결합부(100)를 상기 광학설비에 고정하기 위한 고정 가이드(400)를 더 제공한다.
광학설비에 결합부(100)에 대응하는 별도의 체결 구조물 또는 체결부가 제공되는 경우에는 상기 고정 가이드(400)가 없더라도 결합부(100)는 광학설비에 고정될 수 있지만, 상기 체결 구조물이나 체결부가 제공되지 않는 경우에는 상기 고정 가이드(400)를 광학설비에 먼저 설치하고 상기 결합부(100)를 상기 고정 가이드(400)에 고정함으로써 광학설비에 설치할 수 있다.
상기 고정 가이드(400)는 상기 결합부(100)와 결합되는 링 타입의 가이드 평판(410)과 상기 가이드 평판(410)으로부터 상부로 돌출되어 실린더 형상을 갖는 수직 가이드(420)를 포함한다. 상기 수직 가이드(420)는 광학설비의 광학계 설치용 개구에 고정되고 상기 가이드 평판(410)은 상기 결합부(100)를 고정한다.
상술한 바와 같은 광학계 고정유닛에 의하면, 제1 및 제2 고정부(200,300)를 광학계에 고정한 상태에서 수행되는 광학계의 정렬모드 동작 중에는 제1 고정부(200)에 구비된 경화성 수지가 유동성이 충분한 유체상태로 제공되어 경화성 수지에 잠긴 결합부(100)의 돌기부(120)의 변위가 방해를 받지 않는다. 광학계의 최적위치가 결정되고 정렬모드 동작을 완료하면, 최적위치에 광학계를 유지하면서 상기 돌기부(120)가 침잠된 경화성 수지를 충분히 경화시킴으로써 상기 결합부(100)와 제1 고정부(200)를 결합한다. 이에 따라, 상기 결합부(100)는 광학설비의 몸체에 고정되고 광학계(1400)도 광학설비의 몸체에 고정된다. 이에 따라, 광학계를 광학설비에 고정하는 단계에서 최적위치로부터 벗어나는 정렬불량을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 고정부(300)에 변형 매개부(330)를 배치하여 상기 고정유닛(500)의 열팽창과 같은 변형에 의해 광학계의 광학특성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
광학설비
도 5는 도 1에 도시된 광학계 고정유닛을 구비하는 광학설비를 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서는 반도체 소자를 제조하기 위한 노광설비를 개시하고 있지만, 이는 예시적인 것이며 광학계의 설치가 999필요한 다양한 광학설비에 본 발명에 의한 광학계 고정유닛이 이용될 수 있음은 자명하다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 광학설비(2000)는 노광대상 기판(w)이 고정되는 지지부(1200)가 배치되는 베이스(1100), 상기 지지부(1200)를 둘러싸도록 상기 베이스(1100) 상에 배치되어 노광공간을 한정하고 외부와 연통하는 개구(1310)를 구비하는 몸체(1300), 상기 몸체(1300)를 관통하여 상기 기판(w)의 상부에 배치되고 노광공정용 빔을 상기 기판(w)으로 조사하는 광학계(1400), 상기 개구(1310)와 인접하는 상기 몸체(1300)의 외측부에 고정되어 상기 광학계(1400)의 제1 지점(P1)을 지지하고 최적한 광학특성을 갖도록 상기 광학계(1400)에 대하여 정렬모드 동작을 수행하여 상기 광학계(1400)의 최적 위치를 결정하는 정렬 구동부(1500), 및 상기 개구(1310)와 인접하는 상기 몸체(1300)의 내측부에 고정되어 상기 정렬모드 동작에 의해 결정된 상기 최적 위치를 고정하여 상기 제1 지점(P1)에서 상기 광학계를 고정하고 동시에 상기 광학계의 제2 지점(P2)을 고정하여 상기 광학계(1400)의 서로 다른 두 지점에서 상기 광학계(1400)를 고정하는 고정유닛(500)을 포함한다.
이때, 상기 고정유닛(500)은 도 1에 도시된 광학계 고정유닛(500)과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 도 1에 도시된 고정유닛(500)과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호로 표시한다. 이에 따라, 상기 결합부(100)는 상기 개구(1310)의 주변부를 따라 상기 몸체(1300)에 결합되고 중앙부에 제1 관통 공간(S1)을 구비하는 고리형 평판(110) 및 상기 고리형 평판(110)의 하면으로부터 돌출되는 돌기부(120)를 구비한다.
상기 돌기부(120)는 하부에 배치되는 제1 고정부(200)의 경화성 수지(210)에 삽입되어 고정되고 상기 제1 고정부(200)는 하부에 배치되는 제2 고정부(300)와 연결된다. 상기 제2 고정부(300)는 중앙부에 상기 광학계(1400)가 관통하는 제2 관통 공간(S2)을 구비하여 상기 광학계(1400)를 감싸도록 배치된다. 광학계(1400)는 제2 고정부(300)의 내측면과 접촉하고 가압 조절기(350)에 의해 압착되어 제2 고정부(300)에 밀착되어 고정된다.
따라서, 상기 광학계(1400)는 제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)의 두 곳에서 상기 몸체(1300)에 고정되어 상기 광학설비의 구동 중에 발생하는 진동으로부터 광학계(1400)의 광학특성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 정렬 구동부(1500)는 상기 개구(1310)를 덮도록 상기 몸체(1300)의 외측부에 배치되고 상기 광학계(1400)는 상기 정렬 구동부(1500)를 관통하여 상기 개구(1310)에 삽입된다. 따라서, 상기 광학계(1400)는 상기 정렬 구동부(1500)에 의해 제1 위치(P1)에서 몸체(1300)와 고정된다.
상기 정렬 구동부(1500)는 상기 광학계(1400)를 정렬하여 상기 광학설비(2000)에서 최적한 광학특성을 갖도록 광학계의 최적 설치위치를 결정한다(정렬모드 동작).
상기 광학계(1400)의 내부에는 다수의 렌즈 조합들과 상기 렌즈들을 구동하기 위한 구동 유닛을 구비하고 공정대상 기판의 종류와 특성에 따라 적절한 초점거리를 설정할 수 있다. 따라서, 상기 광학계의 최적위치는 광학계의 특성과 광학설비의 공정특성을 고려하여 광학설비의 내부에서 기판(w)까지의 초점거리를 최적하게 유지할 수 있는 위치이며 상기 정렬 구동부(1500)에 의해 구동되는 상기 정렬모드 동작에 의해 광학설비 내부의 3차원 공간상에서 상기 광학계의 설치좌표로 제공된다.
정렬모드 동작이 수행되는 동안, 상기 광학계는 제1 위치(P1)에서 상기 몸체(1300)에 고정되고 제2 위치에서 상기 고정유닛(500)의 제1 및 제2 고정부(200,300)와 고정된다. 그러나, 제1 고정부(200)의 경화성 수지는 액상을 유지하므로 정렬모드에서 제1 고정부(200)와 결합부(100)는 고정되지 않고 이에 따라 상기 광학계(1400)는 1점 고정(one-point fix) 상태가 유지된다.
정렬모드 동작이 완료되면, 광학계(1400)는 최적 위치에서 이동이 정지되고 액상의 경화성 수지가 고상으로 경화되면서 결합부(100)와 제1 고정부(200)가 고정된다. 이에 따라, 제1 및 제2 고정부(200,300)에 고정된 광학계는 제2 위치(P2)에서 상기 결합부(100)를 통하여 몸체(1300)에 고정된다(고정모드). 이에 따라, 상기 광학계(1400)는 제1 및 제2 위치(P1,P2)에서 몸체(1300)에 고정됨으로써 2점 고정(two-point fix) 상태를 유지하게 된다. 상기 고정모드가 경화성 수지의 경화과정을 이용하여 수행되므로 고정모드에서 광학계가 최적위치로부터 이탈하는 정렬불량을 방지할 수 있다.
상기 정렬 구동부(1500)는 정렬모드에서 상기 광학계(1400)를 3차원 공간에서 수평이동과 회전이동, 광학계의 축방향을 따른 수직이동 및 광학계 축의 틸팅(tilting)을 반복적으로 수행하여 최적 위치를 결정한다.
본 실시예의 경우, 상기 지지부(1200)의 하부에는 상기 기판(w)에 대한 상기 광학특성을 검사하는 광학특성 검출 유닛(1700)이 배치되고 상기 광학특성 검출유닛(1700)은 상기 정렬 구동기(1500)의 동작을 제어하는 제어부(1600)와 전기적으로 연결된다.
따라서, 정렬모드가 진행되는 동안 상기 광학특성 검출유닛(1700)을 통하여 광학설비(2000)에서 요구하는 광학특성이 충족되는지 여부를 실시간으로 검사한다. 광학특성이 충족되면 상기 제어부(1600)는 정열 구동부(1500)의 동작을 중지하고 광학특성이 만족되는 광학계(1400)의 3차원 공간에서의 좌표를 상기 광학계(1400)의 최적 위치로 저장한다. 최적 광학특성 조건이 충족되지 않으면 상기 광학계(1400)의 광학특성이 최적 광학특성의 허용 오차범위 내에 포함될 때까지 정렬 구동기(1500)는 정렬모드 동작을 반복적으로 수행한다.
특히, 제1 및 제2 고정부(200,300)와 광학계(1400)가 서로 고정된 상태에서 상기 정렬모드가 수행되므로, 상기 검출유닛(1700)에 의해 검출된 광학계의 위치가 허용범위에 포함되지 않으면 광학계의 정렬 동작을 재수행함으로써 간단하게 정렬모드를 반복할 수 있다. 종래의 광학계 고정유닛에 의하면 정렬모드가 완료된 후 외력을 인가하여 광학계와 고정유닛을 고정하므로, 정렬모드를 재수행하기 위해서는 광학계로부터 고정유닛을 분리할 필요가 있으므로 정렬모드의 반복이 용이하지 않고 작업자의 수작업에 의해 수행되어 광학계 설치공정의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명에 의하면, 제1 및 제2 고정부(200,300)가 광학계(1400)에 고정된 상태에서 정렬모드가 수행되므로 정렬모드의 반복을 위하여 제1 및 제2 고정부(200,300)와 광학계(1400)를 분리할 필요가 없다. 이에 따라, 상기 정렬 구동기(1500)에 의한 정렬모드의 동작을 자동화할 수 있다. 특히, 상기 정렬 구동기(1500)의 동작을 검출유닛(1700)에 의한 광학계(1400)의 위치와 연동시킴으로써 상기 광학계(1400)가 최적위치에 위치할 때까지 자동으로 정렬모드를 반복할 수 있다.
상술한 바와 같은 광학설비에 의하면, 제1 및 제2 고정부(200,300)가 고정된 광학계(1400)를 정렬하여 최적위치를 탐색하고 경화성 수지의 경화에 의해 광학계(1400)와 몸체(1300)를 고정함으로써 고정모드에서의 정렬 불량없이 광학계(1400)를 몸체(1300)에 고정할 수 있다. 특히, 최적위치를 결정하기 위한 정렬모드의 동작을 자동화시켜 최적위치가 검색될 때까지 반복함으로써 광학계 설치과정의 정확도와 효율을 현저하게 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 광학설비의 구동 중에 발생하는 고정유닛의 열팽창에 의해 변위가 발생하더라도, 변형 매개부(330)에 의해 충분히 흡수됨으로써 광학계(1400)에 응력이 인가되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 광학설비의 작동환경이 변화하더라도 광학계(1400)의 광학 특성이 악화되는 것을 방지할 수 있다.
광학계 설치방법.
도 6은 도 1에 도시된 광학계 고정유닛을 이용하여 도 5에 도시된 광학설비에 광학계를 설치하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 광학설비(2000)의 몸체(1300)에 돌기부(110)가 구비된 결합부(100)를 결합한다(단계S100).
상기 몸체(1300)는 광학계(1400)를 설치할 개구(1310)를 포함하고, 정렬 구동부(1500)는 상기 개구(1310)를 덮도록 몸체(1300)의 외측면에 배치되고 상기 결합부(100)는 개구(1310)의 주변부를 둘러싸도록 몸체(1300)의 내측면에 결합된다. 결합부(100)는 고리형 평판(110)과 평판(110)의 하부로 하방으로 돌출하는 돌기부(120)가 구비된다.
상기 개구(1310)에 고리형 평판(110)을 결합할 수 있는 부재가 구비되어 있다면 상기 결합부(100)를 광학설비의 몸체(1300)에 결합한다. 이와 달리, 결합부(100)와 몸체(1300)가 직접 결합할 수 없는 경우에는 상기 고정 가이드(400)를 몸체(1300)에 먼저 고정하고 상기 고리형 평판(110)은 고정 가이드(400)에 결합함으로써 결합부(100)와 몸체(1300)를 결합할 수 있다. 예를 들면, 상기 결합부(100)는 상기 몸체(1300)의 내측에서 광학계가 관통하는 개구(1310)의 주변부를 따라 결함된다.
이어서, 상기 몸체(1300)와 결합부(100)를 관통하도록 광학계(1400)를 배치한다(단계 S200).
상기 광학계(1400)는 몸체(1300)의 외측 표면에 배치된 정렬 구동부(1500)를 관통하여 상기 개구(1310)의 내부로 삽입된다. 이때, 상기 광학계(1400)는 제1 위치(P1)에서 몸체(1300)의 외측 표면에 지지된다. 즉, 상기 정렬 구동부(1500)는 개구(1310)와 인접하는 몸체(1300)의 외측 표면에 상기 광학계(1400)를 임시로 고정한다.
이어서, 상기 돌기부(120)가 제1 고정부에 구비된 액상 경화성 수지의 내부에 잠기도록 제1 및 제2 고정부를 광학계에 고정한다(S300).
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 광학계에 제1 및 제2 고정부를 고정하는 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 먼저 수지 저장 링(210)으로 경화성 수지(220)를 유입(flow in)시켜 제1 고정부(200)에 경화성 수지를 공급한다(단계 S310). 예를 들면, 액상이나 점성이 작은 유동성 수지를 수지 저장 링(210)의 수용공간(RS)으로 유입시켜 일정한 높이로 충진한다. 이때, 상기 수지의 내부에는 상온에서 경화속도를 조절하여 정렬모드가 완료될 때 까지 경화제의 경화를 지연시킬 수 있다.
이어서, 경화성 수지가 구비된 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)의 제1 클램프(310)를 결합한다(S320). 예를 들면, 제1 고정부의 하면와 제1 클램프(310)의 상면을 접착시키거나 체결부재를 이용하여 체결할 수 있다. 이와 달리, 제1 고정부(200)와 상기 제1 클램프(310)를 일체로 제공함으로써 제1 고정부(200)와 제1 클램프(310)의 결합단계를 생략할 수도 있음은 자명하다.
이어서, 제1 고정부(200)와 결합된 제1 클램프(310)와 제2 고정부(300)의 제2 클램프(320)를 실린더 형상의 광학계(1400)를 둘러싸도록 조립하여 제1 및 제2 고정부(200,300)의 조립체를 광학계(1400)에 이동가능하게 임시로 고정한다(단계 S330).
본 실시예에서는 제1 및 제2 고정부(200,300)가 한 쌍의 절편으로 분리되어 있으므로 상기 제1 및 제2 조립체(200,300)도 한 쌍의 절편 조립체로 분리되어 제공된다. 따라서, 상기 한 쌍의 절편 조립체가 광학계(1400)를 둘러싸도록 배치한 후 체결부재(340)를 이용하여 결합하여 제1 및 제2 고정부(200,300)의 조립체로 형성한다. 이어서, 상기 가압 조절기(350)를 조절하여 상기 조립체가 실린더 형상을 갖는 광학계(1400)를 따라 이동 가능하게 고정한다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 고정부(200,300) 조립체의 하중에 의해서는 광학계(1400)로부터 분리되지 않지만 외력에 의해서는 광학계를 따라 이동가능하게 고정한다.
이때, 상기 제1 및 제2 클램프(310,320)를 조립하기 전에 제1 클램프(310)의 측면을 부분적으로 제거하여 상기 개방부(351)를 형성함으로써 상기 제1 클램프(310)의 몸체에 부분적으로 축소된 두께를 갖는 유연부(352)를 형성한다. 상기 유연부(352)의 하부에 변형 매개부(330)를 형성한다. 따라서, 상기 고정유닛(500)에 발생하는 변형은 상기 변형 매개부(330)를 경유하여 상기 제1 클램프(310)의 유연부(352)로 흡수된다. 상기 변형 매개부(330)와 제1 클램프(310)를 조립한 후, 상기 변형 매개부(330)와 제2 클램프(320)를 조립한다.
상기 제1 클램프(310)와 변형 매개부(330)는 별개로 형성되어 조립될 수도 있지만, 서로 일체로 형성될 수도 있다. 뿐만 아니라, 상기 제1 클램프(310), 변형 매개부(330) 및 제2 클램프(320)가 모두 일체로 형성될 수도 있다. 즉, 제1 및 제2 클램프(310,320)와 그 사이에 배치되는 변형 매개부(330)를 일체로 제공하고 실린더형 광학계를 둘러싸면서 고정하기 위한 분할 조립체로 제공될 수도 있다. 상기 분할 조립체는 체결부재(340)와 가압 조절기(350)를 통하여 광학계(1400)에 고정된다.
이어서, 제1 및 제2 고정부(310,320)의 조립체를 광학계(1400)를 따라 이동시켜 상기 돌기부(120)가 수지 저장 링(220)의 내부에 배치되도록 정렬한다(단계 S340).
상기 광학계(1400)의 단부에서 제1 및 제2 고정부(310,320) 및 그 사이에 배치되는 변형 매개부(330)를 임시로 고정하고 외력을 가하여 상기 조립체를 광학계(1400)를 따라 이동시켜 돌기부(120)가 수지 저장 링(220)에 구비된 경화성 수지(210)로 잠기도록 정렬한다.
이때, 상기 돌기부(120)는 수지 저장 링(220)의 바닥면으로부터 일정거리만큼 이격되도록 조정하여 경화과정 및 광학계 설치 이후의 돌기부(120) 변형에 의해 수지 저장 링(220)으로 응력이 인가되는 것을 방지한다.
돌기부(120)가 경화성 수지(210) 속으로 일정거리만큼 잠기면 제1 및 제2 고정부(310,320)의 조립체와 광학계(1400)를 일체로 고정한다(단계 S350.
예를 들면, 상기 가압 조절기(350)에 충분한 죔력을 인가하여 링 형상을 갖는 제1 및 제2 클램프(310,320)를 실린더형 광학계(1400)의 표면에 단단히 고정한다. 이에 따라, 제1 및 제2 고정부(200,300)는 광학계(1400)에 고정된다.
이때, 상기 광학계(1400)는 정렬 구동부(1500)에 의해 제1 위치(P1)에서 몸체(1300)의 상면에서 지지되고 제2 위치(P2)에서 제2 고정부(300)와 결합한다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 정렬 구동부(1500)는 제1 위치(P1)에서 몸체(1300)에 지지되어 있는 광학계(1400)를 구동시켜 광학설비(2000)에서의 광학특성을 최적화 할 수 있는 최적 위치를 반복적으로 탐색하고 결정한다(단계 S400).
예를 들면, 상기 정렬 구동부(1500)는 상기 제1 및 제2 고정부(200,300)와 결합된 광학계(1400)를 상기 제1 및 제2 관통공간(S1,S2)의 내부에서 수평이동과 회전이동, 광학계의 축방향을 따른 수직이동 및 광학계 축의 틸팅을 반복적으로 수행하여 상기 최적 위치를 결정한다.
상기 제어부(1600)에 미리 저장된 정렬 프로그램에 따라 정렬 구동부(1500)를 구동시키고 이에 따라 정렬되는 광학계(1400)의 3차원 공간 좌표를 광학계의 위치로 설정한다. 설정된 위치에서 상기 광학계(1400)의 광학특성을 검출유닛(1700)을 통하여 검출하고 허용오차 범위 내에 포함되는지 여부를 검사한다.
상기 제어부(1600)는 검출된 광학특성이 미리 설정된 최적 광학특성의 허용오차 범위 내에 포함되는 경우에는 설정된 광학계의 위치를 최적 위치로 결정하고 허용오차 범위를 벗어나는 경우에는 상기 정렬 구동부(1500)를 다시 구동하여 검출된 광학특성이 최적 광학특성의 허용오차 범위에 포함될 때 까지 광학계(1400)에 대한 정렬동작을 자동으로 반복한다.
광학계(1400)와 상기 제1 및 ?? 고정부(200,300)는 서로 연결되어 있고 경화성 수지(210)는 유동성이 큰 유체상태로 수용 공간(RS)에 존재하므로, 광학계(1400)에 대한 정렬모드 동작이 수행되는 동안 상기 제1 고정부(200)는 상기 수용공간(RS)의 내측 및 외측 이격거리(d1, d2) 범위 내에서 광학계(1400)와 함께 이동한다.
최적위치가 결정되면 광학계(1400)를 최적위치에 유지한 채 경화성 수지(210)를 경화시켜 돌기부(120)를 고정함으로써 상기 결합부(100)와 제1 고정부(200)를 결합한다(단계 S500).
최적위치가 결정되면, 상기 정렬 구동부(1500)의 동작은 정지되고 광학계(1400)의 동작도 정지되어 최적위치를 유지하게 된다. 이에 따라, 상기 광학계(1400)와 결합된 제1 고정부(200)의 동작도 정지되고 제1 고정부의 경화성 수지(210)에 잠긴 돌기부(120)의 동작도 정지되어 제1 고정부(200)와 결합부(100)의 상대운동도 정지된다.
제1 고정부(200)와 결합부(100)의 상대운동이 정지된 상태에서, 상기 경화성 수지(210)의 경화시간이 경과하면 경화성 수지가 경화되면서 상기 돌기부(120)도 경화성 수지(210)에 고정된다. 이에 따라, 광학계(1400)가 최적위치에 고정된 상태에서, 제1 고정부(200)는 상기 몸체(1300)에 고정된 결합부(100)에 고정되고 제1 고정부(200)와 결합된 광학계(1400)도 상기 몸체(1300)에 고정된다. 따라서, 상기 경화성 수지(210)의 경화에 의해 상기 광학계(1400)는 제1 및 제2 지점(P1,P2)의 두 지점에서 상기 몸체(1300)와 동시에 고정된다.
따라서, 제1 및 제2 고정부(200,300)를 광학계(1400)에 고정한 상태에서 정렬 모드를 수행하고 정렬모드에서는 결합부와 제1 고정부는 고정되지 않고 유동성을 갖는 경화성 수지에 의해 광학계의 운동이 방해를 받지 않는다. 광학계의 최적위치가 결정되고 정렬모드 동작을 완료하면, 최적위치에 광학계를 유지하면서 상기 돌기부(120)가 침잠된 경화성 수지를 경화시킴으로써 결합부(100)와 제1 고정부(200)를 결합시키고 그 결과로서 광학계(1400)를 몸체(1300)에 고정시킨다. 이에 따라, 최적위치로부터 광학계(1400)가 이탈하는 정렬불량 없이 광학계를 광학설비에 설치할 수 있다. 또한, 상기 제2 고정부(300)에 변형 매개부(330) 및 상기 변형 매개부(330)와 연결되는 유연부(352)를 배치하여 상기 고정유닛(500)의 열팽창과 같은 변형에 의해 광학계의 광학특성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 의한 광학계 고정유닛 및 이를 구비하는 광학설비에 의하면, 경화성 수지의 경화에 의해 정렬모드에 의해 결정된 최적위치를 유지한 채 서로 다른 두 지점(two points)에서 동시에 광학설비의 몸체에 고정될 수 있도록 광학계를 설치할 수 있다. 경화성 수지를 이용하여 광학계를 최적 위치에 고정시킴으로써 상부의 제1 지점에서 몸체와 고정시키고 하부의 제2 지점에서 고정부와 결합시킴으로써 광학계의 진동을 방지한다. 이때, 광학계의 제2 지점에서 제1 및 제2 고정부에 고정 된 후 정렬모드 동작이 수행되므로 결정된 최적위치로부터 광학계가 이탈하는 정렬불량을 방지할 수 있다.
본 발명은 노광기나 광학 검사장비와 같은 반도체 제조공정용 광학설비뿐만 아니라 발생된 광을 집광하고 대상물로 조사하는 광학계를 구비한다면 다른 산업계의 다양한 광학설비에 이용될 수 있다. 예를 들면, 레이저 용접장치의 레이저 조사유닛을 고정하기 위한 고정유닛이나 카메라 모듈용 광학계나 조명장치용 광학계의 고정유닛에 널리 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 광학 설비에 결합되고 중앙부에 제1 관통공간을 구비하는 고리형 평판 및 상기 고리형 평판의 하면으로부터 돌출되는 돌기부를 구비하는 결합부;
    상기 고리형 평판의 하부에 배치되며 경화성 수지(resin)를 수용하는 수용공간을 구비하고 상기 돌기부가 상기 경화성 수지에 고정되도록 상기 결합부와 연결되는 제1 고정부; 및
    상기 제1 고정부와 결합되고 상기 제1 관통공간과 연결되는 제2 관통공간을 구비하고 상기 제1 및 제2 관통공간을 관통하는 상기 광학계와 결합하는 제2 고정부를 포함하는 광학계 고정유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경화성 수지는 상온에서 경화하는 상온 열경화성 수지 및 상기 광학계의 정렬에 소요되는 시간보다 큰 경화시간을 갖도록 경화속도를 조절하는 경화제를 포함하여, 상기 광학계를 정렬하는 정렬모드 동작이 수행되는 동안 상기 경화성 수지는 점성이 작은 유동 상태를 갖는 광학계 고정유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 고정부는 상기 고리형 평판을 따라 연장하고 일면이 개방되고 내부에 상기 수용공간이 제공되는 박스 형상의 수지 저장 링을 포함하여, 상기 돌기부가 상기 수용공간의 내부에서 상기 경화성 수지에 삽입되도록 상기 제1 고정부와 상기 결합부가 고정되는 광학계 고정유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 고정부는,
    상기 제1 고정부와 결합하고 제1 관통 개구를 구비하도록 링 형상을 갖고, 반경방향을 따라 관통하는 개방부가 구비되어 상기 개방부의 하부에 상대적으로 얇은 두께를 갖는 유연부를 구비하는 제1 클램프;
    상기 제1 클램프의 하부에 배치되고 상기 제1 관통개구와 연통하여 상기 제2 관통공간으로 제공되는 제2 관통개구를 구비하여 상기 제1 및 제2 관통공간을 관통하는 광학계를 둘러싸도록 고정하는 링 형상의 제2 클램프; 및
    상기 제1 및 제2 클램프에 연결되고, 상기 결합부, 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부 사이의 상대적 변형을 상기 유연부로 집중시켜 상기 상대적 변형으로 인한 응력이 상기 광학계로 인가되는 것을 방지하는 변형 매개부를 구비하는 광학계 고정유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 클램프는 각각 제1 절편 및 제2 절편으로 분할되고, 상기 제2 고정부는 상기 제1 및 제2 절편을 체결 및 분리하는 체결수단 및 상기 제2 클램프를 제어하여 상기 광학계에 상기 제2 클램프를 고정하는 고정력을 조절하는 가압 조절기를 더 구비하는 광학계 고정유닛.
  6. 제4항에 있어서, 상기 변형 매개부는 상기 제2 관통공간의 중심축에 대하여 120ㅀ의 중심각으로 배치되어 상기 제1 및 제2 클램프의 주변부를 따라 동일한 간격으로 이격되어 배치되는 광학계 고정유닛.
  7. 노광대상 기판이 고정되는 지지부가 배치되는 베이스;
    상기 지지부를 둘러싸도록 상기 베이스 상에 배치되어 노광공간을 한정하고 외부와 연통하는 개구를 구비하는 몸체;
    상기 몸체를 관통하여 상기 기판의 상부에 배치되어 노광공정용 빔을 상기 기판으로 조사하는 광학계;
    최적한 광학특성을 갖도록 상기 광학계에 대한 정렬모드 동작을 수행하여 최적위치를 탐색하는 정렬 구동부; 및
    상기 광학계를 상기 최적위치에 고정하는 광학계 고정유닛을 포함하고,
    상기 광학계 고정유닛은, 상기 개구에 대응하여 상기 몸체에 결합되고 중앙부에 제1 관통공간을 구비하는 고리형 평판 및 상기 고리형 평판의 하면으로부터 돌출되는 돌기부를 구비하는 결합부, 상기 고리형 평판의 하부에 배치되며 경화성 수지(resin)를 수용하는 수용공간을 구비하고 상기 돌기부가 상기 경화성 수지에 고정되도록 상기 결합부와 연결되는 제1 고정부, 및 상기 제1 고정부와 결합되고 상기 제1 관통공간과 연결되는 제2 관통공간을 구비하며 상기 제1 및 제2 관통공간을 관통하는 상기 광학계와 결합하는 제2 고정부를 구비하는 광학 설비.
  8. 제7항에 있어서, 상기 정렬 구동부는 상기 개구의 주변부를 따라 상기 몸체의 외측부에 배치되고 상기 고정유닛은 상기 개구의 주변부를 따라 상기 몸체의 내측부에 배치되어, 상기 광학계는 상기 정렬 구동부, 상기 개구 및 상기 고정유닛을 관통하고 상기 몸체의 내측에서 상기 제1 및 제2 고정부를 통하여 상기 몸체에 고정되는 광학 설비.
  9. 제7항에 있어서, 상기 지지부의 하부에 배치되어 상기 기판에 대한 상기 광학특성을 검사하는 광학특성 검출 유닛을 더 포함하는 광학 설비.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광학특성 검출유닛과 연결되어 상기 광학특성이 허용오차 범위에 포함되도록 자동으로 상기 정렬모드 동작을 반복하고, 상기 광학특성이 허용오차 범위에 포함되는 경우 상기 광학계의 3차원 공간에서의 설치 좌표를 상기 최적 위치로 저장하도록 상기 정렬 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 광학 설비.
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