KR20240088091A - Alignment Stage, Tramsfer System and Method Using the Alignment Stage - Google Patents

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Abstract

얼라인먼트 스테이지, 그리고 이 얼라인먼트 스테이지를 이용한 공정라인의 이송시스템이 소개된다. 얼라인먼트 스테이지는 테이블의 Y,θ 방향 모션을 위한 드라이브 모듈을 구비한다. 드라이브 모듈은 이의 구동을 위한 모터를 갖지 않거나 또는 모터의 일부 요소만을 보유한다. 얼라인먼트 스테이지의 X 방향 정렬은 리니어 모션 시스템에 의해 수행된다.The alignment stage and the transport system of the process line using this alignment stage are introduced. The alignment stage is equipped with a drive module for motion in the Y and θ directions of the table. The drive module does not have a motor for its drive or only has some elements of a motor. Alignment of the alignment stage in the X direction is performed by a linear motion system.

Description

얼라인먼트 스테이지, 이를 이용한 이송시스템 및 얼라인 방법{Alignment Stage, Tramsfer System and Method Using the Alignment Stage}Alignment stage, transport system and method using the same {Alignment Stage, Tramsfer System and Method Using the Alignment Stage}

본 발명은 대표적인 예로서 UVW 스테이지가 알려져 있는 얼라인먼트 스테이지, 그리고 이 얼라인먼트 스테이지를 응용하여 구성된 공정라인의 이송시스템 및 얼라인 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an alignment stage, of which the UVW stage is a representative example, and a transfer system and alignment method for a process line constructed by applying this alignment stage.

얼라인먼트 스테이지는 평면상에서 X,Y,θ 방향, 어떤 경우는 Z방향을 포함하여 정밀한 위치 정렬을 수행하며, 반도체, PCB, LCD, OLED 등의 제조 및 검사에 필수적으로 사용된다. XY 스테이지에 θ축이 직렬로 연결된 구조를 갖는 XYθ 스테이지는 제작하기는 쉽지만, 스테이지의 두께 및 무게가 커지는 단점이 있다.The alignment stage performs precise position alignment on a plane, including the The XYθ stage, which has a structure in which the θ axis is connected in series to the XY stage, is easy to manufacture, but has the disadvantage of increasing the thickness and weight of the stage.

UVW 스테이지는 3개 구동축이 XY 평면에 병렬로 배치되어 스테이지의 두께가 얇게 구성될 수 있고, 큰 하중의 물체를 높은 정밀도로 위치 결정할 수 있다. UVW 스테이지는 견고한 구조, 유연한 이동, 고정밀도 등의 장점이 있어, 그 이용 범위가 넓어지고 있다. 한국정밀공학회지 제35권 제9호의 "고정밀 3축 UVW 스테이지의 기구학 및 정확도 비교분석" 논문 참고.The UVW stage has three drive axes arranged in parallel on the XY plane, so the stage can be configured to be thin, and objects with large loads can be positioned with high precision. The UVW stage has advantages such as sturdy structure, flexible movement, and high precision, and its range of use is expanding. Please refer to the paper “Comparative analysis of kinematics and accuracy of high-precision 3-axis UVW stage” in Volume 35, Issue 9 of the Journal of the Korean Society of Precision Engineering.

UVW 스테이지의 예가 한국특허공개 제2022-0076202호에 소개되어 있다. 이 특허에서 보듯이, UVW 스테이지는 3개의 드라이브 모듈을 이용하여 상부 테이블의 X,Y,θ 방향 모션을 구현한다. 드라이브 모듈은 서보 모터, Y방향 움직임을 제공하는 볼스크류, X방향 움직임을 제공하는 LM 가이드 및 회전조인트(θ방향 모션 제공)를 구비한다.An example of a UVW stage is introduced in Korean Patent Publication No. 2022-0076202. As shown in this patent, the UVW stage uses three drive modules to implement motion in the X, Y, and θ directions of the upper table. The drive module includes a servo motor, a ball screw providing Y-direction movement, an LM guide providing X-direction movement, and a rotary joint (providing θ-direction motion).

종래 UVW 스테이지들에서 드라이브 모듈마다 모터가 배치된다. 1개의 UVW 스테이지에 3개의 모터가 설치되므로, UVW 스테이지의 무게, 크기, 제조 비용 및 유지관리 측면에서 개선의 필요성이 있다. UVW 스테이지는 기본적으로 장비의 챔버 내에 고정적으로 설치된다. 외부로부터 챔버 내로의 기판 이송 및 스테이지 상에 로딩은 로봇이나 기타 이송장치에 의한다.In conventional UVW stages, a motor is arranged for each drive module. Since three motors are installed in one UVW stage, there is a need for improvement in terms of weight, size, manufacturing cost, and maintenance of the UVW stage. The UVW stage is basically fixedly installed within the equipment chamber. Substrate transfer from the outside into the chamber and loading onto the stage are performed by robots or other transfer devices.

본 발명은 종래기술들과 관련된 한계들 및 단점들을 해소하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to overcome the limitations and shortcomings associated with the prior art.

본 발명은 무게, 크기, 제조 비용 또는 유지관리 중 어느 한 측면 이상에서 종래 대비 개선사항을 갖는 얼라인먼트 스테이지를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide an alignment stage that has improvements over the prior art in one or more aspects of weight, size, manufacturing cost, or maintenance.

또한 본 발명은 공정에서 활용도가 높은 얼라인먼트 스테이지를 제공하고자 한다.Additionally, the present invention seeks to provide an alignment stage that is highly usable in the process.

또한 본 발명은 얼라인먼트 스테이지를 이용한 새롭고 개선된 이송시스템 및 얼라인방법을 제공하고자 한다.Additionally, the present invention seeks to provide a new and improved transfer system and alignment method using an alignment stage.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항들에 의해서도 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not necessarily limited to the matters mentioned above, and other problems not yet mentioned may also be understood by the matters described below.

위 목적들은 청구범위에 기재된 특징적인 발명들 및 구성들에 의해 달성된다.The above objects are achieved by the characteristic inventions and configurations described in the claims.

본 발명에 따른 얼라인먼트 스테이지는 하부의 베이스; 상부의 테이블; 및 베이스 상에 2 이상 설치된 드라이브 모듈을 갖는다. 드라이브 모듈은 구동 파트, 즉 모터를 갖지 않거나 또는 모터의 일부 요소를 보유한다. X-Y 평면상에서 테이블을 X,Y,θ 방향으로 움직이기 위한 구동력은 외부로부터 제공된다. 예로서 공정라인 상에 구동 파트가 배치되고, 필요에 따라 선택적으로 드라이브 모듈과 구동 파트 간의 컨넥션이 이루어질 수 있도록 구성된다.The alignment stage according to the present invention includes a lower base; table at the top; and two or more drive modules installed on the base. The drive module has no driving part, ie a motor, or has some elements of a motor. The driving force to move the table in the X, Y, and θ directions on the X-Y plane is provided from the outside. As an example, driving parts are placed on the process line, and the connection between the drive module and driving parts can be selectively made as needed.

본 발명에 따른 얼라인먼트 스테이지는 공정라인을 따라 이동 가능하게 구성된다. 이 얼라인먼트 스테이지를 이용한 이송시스템이 구성될 수 있다. 실시예에 의하면, 얼라인먼트 스테이지의 이동에 리니어모션 시스템(Linear Motion System: LMS)이 이용된다. 공정라인 상에 작업영역이 배치되며, 기판을 실은 얼라인먼트 스테이지가 공정라인을 이동하여 작업영역으로 진입한다. 작업영역에서 구동 파트와 드라이브 모듈이 연계되고, 구동 파트로부터 구동력을 전달받은 드라이브 모듈에 의해 테이블이 움직여 기판 정렬이 이루어진다. 얼라인먼트 스테이지는 기판 이송 및 위치 정렬 기능을 함께 갖는다.The alignment stage according to the present invention is configured to be movable along the process line. A transfer system using this alignment stage can be configured. According to the embodiment, a Linear Motion System (LMS) is used to move the alignment stage. A work area is placed on the process line, and the alignment stage carrying the substrate moves the process line and enters the work area. In the work area, the driving part and drive module are linked, and the table moves by the drive module that receives driving force from the driving part to align the substrate. The alignment stage has both substrate transfer and position alignment functions.

본 발명의 한 구체적인 예에 의하면, 얼라인먼트 스테이지는 대칭되게 병렬 배치된 2개의 드라이브 모듈을 구비한다. 2개의 드라이브 모듈이 테이블의 Y,θ 방향 정렬을 담당하고, X 방향 정렬은 LMS가 담당한다. 이 실시예에 의하면, 얼라인먼트 스테이지가 구조적으로 매우 간소해질 수 있고, 스테이지의 경량화, 소형화, 제조비용 및 유지관리비용의 절감도 충분히 달성될 수 있다.According to one specific example of the invention, the alignment stage has two drive modules arranged symmetrically in parallel. Two drive modules are responsible for aligning the table in the Y and θ directions, and the LMS is responsible for aligning the X direction. According to this embodiment, the alignment stage can be structurally greatly simplified, and the weight reduction and miniaturization of the stage, as well as reduction in manufacturing and maintenance costs, can be sufficiently achieved.

본 발명의 한 구체적인 예에 의하면, 드라이브 모듈에 제공되는 축회전 구동력의 발생에 축방향자속 모터가 이용된다. 공정라인 상에 축방향자속 모터의 스테이터가 배치되고, 드라이브 모듈에 로터가 배치된다. 다른 예로서, 공정라인 상에 모터, 예로서 방사형자속 모터가 배치되고, 이 모터에 의해 드라이브 모듈의 축이 회전된다. 이 경우, 예로서 모터에는 드라이브 모듈과 선택적으로 축연결/분리 가능하도록 하기 위한 액츄에이팅 모듈이 구비된다.According to one specific example of the present invention, an axial flux motor is used to generate axial rotation driving force provided to the drive module. The stator of the axial flux motor is placed on the process line, and the rotor is placed in the drive module. As another example, a motor, such as a radial magnetic flux motor, is disposed on the process line, and the axis of the drive module is rotated by this motor. In this case, for example, the motor is equipped with an actuating module to enable selective shaft connection/disconnection from the drive module.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 드라이브 모듈의 장착 개수 감소 및 모터 생략이 가능하므로 얼라인먼트 스테이지의 구조가 단순해진다.According to the present invention as described above, it is possible to reduce the number of drive modules and omit the motor, thereby simplifying the structure of the alignment stage.

또한 본 발명에 의하면, 얼라인먼트 스테이지의 경량화, 소형화, 제조비용 및 유지관리비용 절감이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the weight and size of the alignment stage, as well as reduce manufacturing and maintenance costs.

또한 본 발명에 따른 얼라인먼트 스테이지는 캐리어 기능을 가지므로, 여러 공정에 채용될 수 있고 활용도가 높다.Additionally, since the alignment stage according to the present invention has a carrier function, it can be employed in various processes and has high utilization.

또한 본 발명에 따른 얼라인먼트 스테이지를 이용하여 이송시스템을 구성할 수 있으며, 기판 이송, 위치 정렬, 기판 프로세싱 및 검사 등을 연속적으로 수행할 수 있으므로 생산성이 향상된다.Additionally, a transfer system can be configured using the alignment stage according to the present invention, and productivity is improved because substrate transfer, position alignment, substrate processing, and inspection can be performed continuously.

또한 본 발명에 의하면, 기판 정렬만을 위해 사용되는 고비용 고정밀 서버모터의 개수를 줄일 수 있고, 최근 공정라인에서 채용이 확대되고 있는 고정밀 LMS를 복합 활용하여 연속적인 기판 이송 및 프로세싱을 위한 기판의 정밀 위치 정렬 요구를 함께 달성할 수 있다.In addition, according to the present invention, the number of high-cost, high-precision server motors used only for substrate alignment can be reduced, and the high-precision LMS, which has recently been increasingly adopted in process lines, is utilized to accurately position the substrate for continuous substrate transfer and processing. Alignment requirements can be achieved together.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 얼라인먼트 스테이지를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이송시스템을 보여준다.
도 3은 도 2에 도시된 작업영역의 확대도이다.
도 4는 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 X,Y,θ 방향 얼라인 방법을 보여준다.
1 shows an alignment stage according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a transport system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an enlarged view of the work area shown in Figure 2.
Figures 4 to 6 show a method for aligning the X, Y, and θ directions according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 여러 특징적인 측면들을 이해할 수 있도록 실시예들을 들어 보다 구체적으로 살펴본다. 도면들에서 동일 또는 동등한 구성요소들은 동일한 부호로 표시될 수 있고, 도면들은 본 발명의 특징들에 대한 직관적인 이해를 위해 과장되거나 개략적으로 도시될 수 있다.Hereinafter, we will look at examples in more detail so that we can understand various characteristic aspects of the present invention. In the drawings, identical or equivalent components may be indicated by the same symbols, and the drawings may be exaggerated or schematically shown for intuitive understanding of the features of the present invention.

본 문서에서 별도 한정이 없거나 본질적으로 허용될 수 없는 것이 아닌 한, 두 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 표현들, 예로서 '상', '연결'과 같은 표현들은 두 요소가 서로 직접 접촉하는 것은 물론 제1 및 제2 요소의 요소 사이에 제3의 요소가 개재되는 것을 허용한다. 전후, 좌우 또는 상하 등의 방향 표시는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이다.Unless otherwise specified or inherently impermissible in this document, expressions to describe the relationship between two elements, such as 'phase' and 'connection', do not mean that the two elements are in direct contact with each other. Of course, a third element is allowed to be inserted between the first and second elements. Directional indications such as front and back, left and right, or up and down are only for convenience of explanation.

본 문서에서 'A 및/또는 B'의 표현은 'A', 'B' 또는 'A 및 B'를 포함하는 의미로 해석된다.In this document, the expression 'A and/or B' is interpreted to include 'A', 'B' or 'A and B'.

도 1은 실시예에 따른 얼라인먼트 스테이지(1)의 개략적인 평면도이다.1 is a schematic plan view of an alignment stage 1 according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 얼라인먼트 스테이지(1)는 XY 평면 상에서 X,Y,θ 방향 정렬이 가능하도록 구성되며, 하부의 베이스(2), 상부의 테이블(3) 및 드라이브 모듈(10a,10b:10)을 구비한다.Referring to FIG. 1, the alignment stage 1 is configured to enable alignment in the X, Y, and θ directions on the ) is provided.

베이스(2)는 스테이지를 구성하기 위한 메인프레임이다. 베이스(2) 상에 드라이브 모듈(10)이 장착되고, 드라이브 모듈(10) 상에 테이블(3)이 장착된다. 라이브 모듈(10)은 주요하게는 테이블(3)의 Y,θ 방향 정렬을 담당한다. 테이블(3)의 X 방향 정렬은 후술되는 리니어모션 시스템(LMS)이 이용된다. X는 종방향, Y는 횡방향, θ는 테이블(3)의 중심을 축으로 한 회전방향을 지시하기 위한 것이다.The base (2) is the main frame for constructing the stage. A drive module 10 is mounted on the base 2, and a table 3 is mounted on the drive module 10. The live module 10 is mainly responsible for aligning the table 3 in the Y and θ directions. The Linear Motion System (LMS), which will be described later, is used to align the table 3 in the X direction. X is to instruct the rotation direction with the axis of the center of the table 3, the end of the term.

드라이브 모듈(10)은 Y 방향으로 연장된 볼스크류(12,16), X 방향으로 연장된 LM 가이드(17,18), 그리고 회전조인트(19)를 갖는다. 테이블(3)에 대해, 볼스크류(12,16)는 횡방향 직진 움직임, LM 가이드(17,18)는 종방향 직진 움직임, 그리고 회전조인트(19)는 회전 움직임을 제공한다. 이들 움직임의 합성에 의해 테이블(3)의 모션 방향, 양 등이 결정된다.The drive module 10 has ballscrews 12 and 16 extending in the Y direction, LM guides 17 and 18 extending in the X direction, and a rotary joint 19. With respect to the table 3, the ballscrews 12 and 16 provide lateral straight movement, the LM guides 17 and 18 provide longitudinal straight movement, and the rotary joint 19 provides rotational movement. The direction and amount of motion of the table 3 are determined by combining these movements.

볼스크류(12,16)는 스크류 스핀들(12) 및 볼너트(16)로 구성된다. 스핀들(12)의 양단부에 스핀들(12)의 안정적인 회전을 보장하기 위한 베어링(15)이 설치된다. 스핀들(12)의 회전에 의해 볼너트(16)가 스핀들(12)을 따라 Y 방향 이동한다. 스핀들(12)의 좌우 양사이드에는 볼너트(16)의 안정적인 직진 이동을 보장하기 위한 가이드 레일(14)이 Y방향으로 배치된다. 볼너트(16)는 LM 가이드(17,18)의 장착을 위해 X 방향의 연장부(16a)를 갖는다.The ballscrews 12 and 16 are composed of a screw spindle 12 and a ball nut 16. Bearings 15 are installed at both ends of the spindle 12 to ensure stable rotation of the spindle 12. As the spindle 12 rotates, the ball nut 16 moves along the spindle 12 in the Y direction. Guide rails 14 are disposed on both left and right sides of the spindle 12 in the Y direction to ensure stable straight movement of the ball nut 16. The ball nut 16 has an extension portion 16a in the X direction for mounting the LM guides 17 and 18.

LM 가이드(17,18)는 볼너트(16) 상에 장착된 LM 레일(17) 및 LM 블록(18)을 구비한다. LM 레일(17)은 X 방향 배치되며, LM 레일(17)을 따라 LM 블록(18)이 좌우방향 이동 가능하다.The LM guides 17 and 18 have an LM rail 17 and an LM block 18 mounted on a ball nut 16. The LM rail (17) is arranged in the X direction, and the LM block (18) can move left and right along the LM rail (17).

LM 가이드(17,18)의 블록(18) 상에 테이블(3)이 안착되며, 블록(18)과 테이블(3)은 회전조인트(19)로 연결된다. 회전조인트(19)로는 예로서 크로스 롤러 베어링이 사용된다.The table 3 is seated on the block 18 of the LM guides 17 and 18, and the block 18 and the table 3 are connected by a rotary joint 19. As the rotary joint 19, a crossed roller bearing is used as an example.

드라이브 모듈(10)은 테이블(3)의 Y,θ 방향 정렬을 담당하는 2개의 모듈, 즉 제1 드라이브 모듈(10) 및 제2 드라이브 모듈(10)을 구비한다. 제1 및 제2 드라이브 모듈(10a,10b)은 베이스(2)의 좌우에 서로 대칭되게 병렬 배치된다. 제1 및 제2 드라이브 모듈(10a,10b)의 각 너트(16), 블록(18) 및 회전조인트(19)의 움직임 방향, 양(속도) 등에 따라 테이블(3)의 Y, θ 모션이 제어된다. 보다 복합적인 테이블(3)의 모션 구현을 위해 추가 드라이브 모듈의 도입이 고려될 수 있다. 실시예에 의하면, 테이블(3)의 X 방향 정렬에 LMS가 이용된다.The drive module 10 has two modules responsible for aligning the table 3 in the Y and θ directions, that is, a first drive module 10 and a second drive module 10. The first and second drive modules 10a and 10b are arranged symmetrically in parallel with each other on the left and right sides of the base 2. The Y and θ motions of the table 3 are controlled according to the movement direction and amount (speed) of each nut 16, block 18, and rotary joint 19 of the first and second drive modules 10a and 10b. do. To implement a more complex motion of the table 3, the introduction of an additional drive module may be considered. According to the embodiment, LMS is used to align the table 3 in the X direction.

실시예에 따른 얼라인먼트 스테이지(1)는 드라이브 모듈(10)의 작동, 구체적으로는 스크류 스핀들(12)의 회전을 위한 모터의 일부 요소를 구비하거나, 또는 모터의 일부 요소 조차 구비하지 않을 수 있다. 도 1의 예에서 드라이브 모듈(10)은 모터의 일부 요소를 구비한다.The alignment stage 1 according to the embodiment may be provided with some elements of a motor for operation of the drive module 10, specifically for rotation of the screw spindle 12, or may not even be provided with some elements of a motor. In the example of Figure 1 the drive module 10 has some elements of a motor.

모터는 자속 방향에 따라 방사형자속 모터(radial flux motor)와 축방향자속 모터(axial flux motor)로 구분된다. 방사형자속 모터는 흔히 알려지고 사용되는 모터 타입으로, 고정자에 대해 회전자가 방사방향에 배치된다. 축방향자속 모터는 고정자가 회전자의 축방향에 배치되고, 방사형자속 모터에 비해 중량이나 크기대비 토크 출력이 크고, 구조적인 잇점으로 인해 항공기, 전기자동차 등 여러 분야에서의 응용될 수 있다.Motors are divided into radial flux motors and axial flux motors depending on the magnetic flux direction. Radial flux motors are a commonly known and used motor type in which the rotor is arranged radially with respect to the stator. Axial flux motors have a stator located in the axial direction of the rotor, have greater torque output relative to weight and size than radial flux motors, and can be applied in various fields such as aircraft and electric vehicles due to their structural advantages.

도 1을 참조하면, 얼라인먼트 스테이지(1)는 축방향자속 모터를 이용하여 스핀들(12)을 구동하도록 구성된다. 스핀들(12)의 제1 엔드(12a) 측에 축방향자속 모터의 로터(11)가 배치된다. 로터(11)는 모터축(9)을 가지며, 커플러(13)를 이용하여 모터축(9)과 스핀들(12)의 제1 엔드(12a)가 연결된다. 외부전원에 연결된 축방향자속 모터의 스테이터(21, 도 2 참조)가 로터(11)에 접근하여 스핀들(12)을 회전시키게 된다.Referring to Figure 1, the alignment stage 1 is configured to drive the spindle 12 using an axial magnetic flux motor. The rotor 11 of the axial flux motor is disposed on the first end 12a of the spindle 12. The rotor 11 has a motor shaft 9, and the motor shaft 9 and the first end 12a of the spindle 12 are connected using a coupler 13. The stator 21 (see FIG. 2) of the axial flux motor connected to an external power source approaches the rotor 11 and rotates the spindle 12.

도 2 및 도 3은 실시예에 따른 이송시스템을 개략적으로 보여주는 평면도이다.Figures 2 and 3 are plan views schematically showing a transport system according to an embodiment.

최근 LMS를 이용한 자동화된 공장 및 물류의 구축이 활발하다. LMS는 코일 무빙 타입과 마그넷 무빙 타입으로 구분될 수 있다. 마그넷 무빙 타입은 라인을 따라 코일이 배열되고, 그 라인 상에 마그넷을 갖는 캐리어가 주행하도록 구성된다. 마그넷 무방 타입은 전원 케이블이 외부에 노출되지 않을 수 있고 케이블 없이 캐리어의 이동이 자유로워, 클린 공정라인의 구축에 유용하다.Recently, the construction of automated factories and logistics using LMS is active. LMS can be divided into coil moving type and magnet moving type. The magnet moving type is configured so that coils are arranged along a line, and a carrier with a magnet travels on the line. The magnet-free type is useful for building a clean process line because the power cable may not be exposed to the outside and the carrier can move freely without a cable.

도 2 및 도 3을 참조하면, 이송시스템은 이송 라인을 따라 연장된 레일(5), 레일(5)을 따라 이동하는 캐리어 및 작업영역(25)을 포함한다. 도 1에 도시된 얼라인먼트 스테이지(1)가 이 이송시스템에서 캐리어로 이용되며, 얼라인머트 스테이지(1)의 이동에 리니어 모션 시스템(LMS)가 이용된다.Referring to Figures 2 and 3, the transport system includes a rail 5 extending along the transport line, a carrier moving along the rail 5, and a work area 25. The alignment stage 1 shown in FIG. 1 is used as a carrier in this transfer system, and a linear motion system (LMS) is used to move the aligner stage 1.

얼라인먼트 스테이지(1)는 레일(5) 위에서 이송 라인을 따라 이동한다. 실시예에 의하면 이송시스템은 마그넷 무빙 타입으로 구성된다. 이송 라인의 바닥에 코일(6)이 배열되고, 얼라인먼트 스테이지(1)의 베이스(2)에 마그넷이 장착된다. LMS를 이용하여 얼라인먼트 스테이지(1)가 이송 라인을 따라 이동하며, 나아가 얼라인먼트 스테이지(1)의 X 방향 정렬에 LMS가 이용된다. 한편, 코일 무빙 타입의 이송시스템 또한 고려될 수 있다.The alignment stage (1) moves along the conveying line on the rail (5). According to the embodiment, the transfer system is configured as a magnet moving type. A coil 6 is arranged at the bottom of the transfer line, and a magnet is mounted on the base 2 of the alignment stage 1. The alignment stage 1 moves along the transfer line using the LMS, and the LMS is further used to align the alignment stage 1 in the X direction. Meanwhile, a coil moving type transport system can also be considered.

얼라인먼트 스테이지(1)의 테이블(3)은 기판의 안정적인 이송을 위해 정전척을 구비할 수 있다. 정전척은 유리, 웨이퍼 등의 기판을 홀딩하기 위해 사용되는 부품이다. 정전척은 물리적인 힘을 가하지 않고 기판을 홀딩할 수 있어 기판 오염이나 손상 위험이 적고, 반도체, 디스플레이 제조공정 등에서 사용되고 있다. 정전척은 전극 타입에 따라 모노폴라 타입과 바이폴라 타입 등으로 구분될 수 있고, 재료나 제조방법에 따라 세라믹 정전척, 폴리이미드 정전척, 용사코팅 정전척 등으로 구분될 수 있다. 하나의 예로서 테이블(3) 상에 바이폴라 전극을 갖는 폴리이미드 타입 또는 용사코팅 타입의 정전척이 마련된다.The table 3 of the alignment stage 1 may be equipped with an electrostatic chuck for stable transfer of the substrate. An electrostatic chuck is a component used to hold substrates such as glass and wafers. Electrostatic chucks can hold a substrate without applying physical force, reducing the risk of substrate contamination or damage, and are used in semiconductor and display manufacturing processes. Electrostatic chucks can be divided into monopolar and bipolar types depending on the electrode type, and can be classified into ceramic electrostatic chucks, polyimide electrostatic chucks, and thermal spray coating electrostatic chucks depending on materials and manufacturing methods. As an example, a polyimide type or thermal spray coating type electrostatic chuck having a bipolar electrode is provided on the table 3.

도 2를 참조하면, 얼라인먼트 스테이지(1)의 이송 라인 상에 작업영역(25)이 마련된다. 작업영역(25)은 예로서 테이블(3) 위의 기판에 증착, 레이저가공 등의 프로세싱이나, 기판 검사 등을 수행하기 위한 영역이다. 작업영역(25)은 밀페된 챔버로 구성되거나, 오픈되어 있을 수 있다. 예로서 얼라인먼트 스테이지(1)가 기판을 싣고 작업영역(25)에 진입하여 기판 검사가 완료된 후, 기판과 함께 얼라인먼트 스테이지(1)가 작업영역(25)을 떠난다. 이 작업영역(25)의 업스트림에 선 작업영역이 배치될 수 있다. 선 작업영역에서 수행된 프로세싱의 결과가, 이 작업영역(25)에서 검사된다. 기판에 대한 프로세싱 및 검사가 연속적으로 이루어질 수 있어, 생산성 향상을 기대할 수 있다.Referring to FIG. 2, a work area 25 is provided on the transfer line of the alignment stage 1. The work area 25 is, for example, an area for performing processing such as deposition or laser processing on the substrate on the table 3, or substrate inspection. The work area 25 may be comprised of a sealed chamber or may be open. For example, after the alignment stage 1 enters the work area 25 carrying a substrate and the substrate inspection is completed, the alignment stage 1 leaves the work area 25 together with the substrate. A line work area may be placed upstream of this work area 25. The results of the processing performed in the line work area are checked in this work area 25. Since processing and inspection of substrates can be performed continuously, productivity can be expected to improve.

도 3을 참조하면, 작업영역(25)에 축방향자속 모터의 스테이터(21)가 배치된다. 스테이터(21)의 코일은 와이어(20)로 모터 제어보드(미도시)에 연결되어 있다. 작업영역(25)에서 드라이브 모듈(10)의 로터(11)와 스테이터(21) 간의 연계가 이루어진다. 작업영역(25)에 진입한 얼라인먼트 스테이지(1)의 로터(11)가 스테이터(21)와 정렬되면, 스테이터(21)에 전력이 공급되어 로터(11)가 회전한다. 모터 구동에 의해, 모터축(9)에 커플링된 스핀들(12)이 회전하며, 볼너트(16)가 스핀들(12)을 따라 Y 방향 움직인다. 볼너트(16)의 횡방향 움직임, LM 블록(18)의 종방향 움직임 및 회전조인트(19)의 회전 움직임의 합성에 의해 테이블(3)의 Y, θ 방향 정렬이 이루어진다. 테이블(3)의 X 방향 정렬은 LMS에 의한다.Referring to FIG. 3, the stator 21 of the axial flux motor is disposed in the work area 25. The coil of the stator 21 is connected to a motor control board (not shown) with a wire 20. In the work area 25, a connection is made between the rotor 11 and the stator 21 of the drive module 10. When the rotor 11 of the alignment stage 1 entering the work area 25 is aligned with the stator 21, power is supplied to the stator 21 and the rotor 11 rotates. By driving the motor, the spindle 12 coupled to the motor shaft 9 rotates, and the ball nut 16 moves along the spindle 12 in the Y direction. The table 3 is aligned in the Y and θ directions by combining the lateral movement of the ball nut 16, the longitudinal movement of the LM block 18, and the rotational movement of the rotary joint 19. The alignment of the table 3 in the X direction is done by LMS.

또 하나의 실시예에 의하면, 얼라인먼트 스테이지(1)는 드라이브 모듈(10)의 작동을 위한 모터를 구비하지 않는다. 방사형자속 타입의 모터가 이송 라인 상의 작업영역(25)에 배치되며, 드라이브 모듈(10)은 모터의 구동축에 연결 가능하게 구성된다. 예로서, 커플러(13)를 이용하여 볼스크류(12,16)의 스핀들(12)과 모터의 구동축이 선택적으로 연결 가능하게 구성된다. 구동축과 스핀들(12) 간의 연결을 위해, 모터는 전진/후진 가능하게 구성된다. 예로서, 공압실린더를 이용하여 모터가 전진/후진 액츄에이팅된다. 커플러(13)에 전자석이 이용될 수 있다.According to another embodiment, the alignment stage 1 does not have a motor for operating the drive module 10. A radial magnetic flux type motor is placed in the work area 25 on the transfer line, and the drive module 10 is configured to be connectable to the drive shaft of the motor. For example, the spindle 12 of the ballscrews 12 and 16 and the drive shaft of the motor can be selectively connected using the coupler 13. For connection between the drive shaft and the spindle 12, the motor is configured to be capable of moving forward/backward. As an example, a motor is actuated forward/backward using a pneumatic cylinder. An electromagnet may be used in the coupler 13.

도 4 내지 6은 실시예에 따른 기판 얼라인 방법을 설명하기 위한 도면이다. 직관적인 이해를 위해, 도면들에서 드라이브 모듈(10)을 포함하여 얼라인먼트 스테이지(1)가 단순하게 모식적으로 도시되어 있다.4 to 6 are diagrams for explaining a substrate alignment method according to an embodiment. For intuitive understanding, the alignment stage 1 including the drive module 10 is shown simply schematically in the drawings.

도 4는 테이블(3)의 X 방향 정렬을 보여준다. LMS가 작동하여 얼라인먼트 스테이지(1)가 X 방향 이동한다. X 방향 조정량이 미세하며 θ 방향 조정이 필요하지 않은 경우, 드라이브 모듈(10)의 LM 가이드(17)를 이용한 X 방향 정렬이 고려될 수 있을 것이다.Figure 4 shows the X-direction alignment of the table 3. The LMS operates and the alignment stage (1) moves in the X direction. If the amount of adjustment in the X direction is small and adjustment in the θ direction is not necessary, alignment in the

도 5는 테이블(3)의 Y 방향 정렬을 보여준다. LM 블록(18)이 정지해 있고, 제1 드라이브 모듈(10a) 및 제2 드라이브 모듈(10b)의 각 볼너트(16)가 동일 방향 및 양(속도)로 이동하는 경우, 테이블(3)은 Y이 이동한다.Figure 5 shows the Y direction alignment of the table (3). When the LM block 18 is stationary and each ball nut 16 of the first drive module 10a and the second drive module 10b moves in the same direction and amount (speed), the table 3 Y moves.

도 6은 테이블(3)의 θ 방향 정렬을 보여준다. 제1 드라이브 모듈(10a)의 볼너트(16)가 +Y 방향 움직이고, LM 블록(18)이 -X 방향 움직인다. 제2 드라이브 모듈(10b)의 볼너트(16)는 -Y 방향 움직하고, LM 블록은 -X 방향 움직인다. 이들 움직임의 합성에 의해 회전조인트(19)에서 테이블(3)이 반시계 방향으로 회전한다.Figure 6 shows the θ direction alignment of the table 3. The ball nut 16 of the first drive module 10a moves in the +Y direction, and the LM block 18 moves in the -X direction. The ball nut 16 of the second drive module 10b moves in the -Y direction, and the LM block moves in the -X direction. By combining these movements, the table 3 rotates counterclockwise at the rotary joint 19.

도 2 및 도 3을 참조하여, 실시예에 따른 얼라인먼트 스테이지를 이용한 기판 얼라인 프로세스에 대해 살펴본다.With reference to FIGS. 2 and 3 , a substrate alignment process using an alignment stage according to an embodiment will be described.

기판을 실은 얼라인먼트 스테이지(1)가 이송 라인을 따라 이동하여 작업영역(25)으로 진입한다. 작업영역(25)에서 얼라인먼트 스테이지(1)가 이동하여 로터(11)와 스테이터(21)가 정렬된다. 작업영역(25)에 배치된 비전센서(7)에 의해 기판이 촬영되고, 기판의 현재 위치값이 얻어진다. 기판의 현재 위치값과 목표 위치값 간의 차이가 계산되고, 그 차이 보정을 위해 얼라인먼트 스테이지(1)에 대한 제어가 수행된다. 예로서, 스테이터(21)에 전력이 공급되어 테이블(3)의 Y, θ 방향 정렬이 수행되며, 그 후 얼라인먼트 스테이지(1)가 이동하여 X 방향 정렬이 수행된다. 정렬 후, 비전센서(7)에 의해 기판이 재촬영되고, 기판이 목표 위치값으로 정확히 정렬되었는지 확인된다. 기판 위치 측정에는 비전센서(7) 외에도 컨포컬센서, 홀센서 등의 센서들이 이용될 수 있다.The alignment stage 1 carrying the substrate moves along the transfer line and enters the work area 25. The alignment stage 1 moves in the work area 25 so that the rotor 11 and the stator 21 are aligned. The substrate is photographed by the vision sensor 7 disposed in the work area 25, and the current position value of the substrate is obtained. The difference between the current position value of the substrate and the target position value is calculated, and control of the alignment stage 1 is performed to correct the difference. As an example, power is supplied to the stator 21 to perform alignment in the Y and θ directions of the table 3, and then the alignment stage 1 is moved to perform alignment in the X direction. After alignment, the substrate is rephotographed by the vision sensor 7, and it is confirmed whether the substrate is accurately aligned to the target position value. In addition to the vision sensor 7, sensors such as confocal sensors and hall sensors can be used to measure the substrate position.

작업영역(25)에서 기판 검사가 수행되거나 또는 프로세싱이 수행될 수 있다. 또는 이 작업영역(25)에서 기판 정렬 후, 다운스트림의 다음 작업영역에서 프로세싱이 수행될 수 있다. 기판의 이송 과정 및/또는 작업영역(25)에서의 작업 과정에, 기판이 정전척에 의해 흡착될 수 있다. 정전척은 예로서 테이블(3) 상에 부착 또는 형성된 폴리이미드 타입 또는 용사타입일 수 있다.In work area 25, substrate inspection or processing may be performed. Alternatively, after substrate alignment in this work area 25, processing may be performed in the next work area downstream. During the process of transferring the substrate and/or working in the work area 25, the substrate may be adsorbed by an electrostatic chuck. The electrostatic chuck may be, for example, a polyimide type or a thermal spray type attached or formed on the table 3.

이상 본 발명의 실시예들이 설명되었고, 이들 실시예는 본 발명의 다양한 측면들과 특징들을 이해하는데 도움이 될 것이다. 이 실시예들에서 소개된 특징들 또는 요소들은 다양하게 그리고 선택적으로 서로 조합될 수 있고, 이러한 조합들에 의해 본 문서에서는 미처 설명되지 못한 또 다른 실시예들이 제시될 수 있다.Embodiments of the present invention have been described above, and these embodiments will be helpful in understanding various aspects and features of the present invention. The features or elements introduced in these embodiments may be variously and selectively combined with each other, and through these combinations, other embodiments not yet described in this document may be presented.

보호하고자 하는 발명의 범위가 청구항들에 기재된다. 청구항에 기재된 요소들은, 발명의 본질 또는 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 변경 및 수정되고 등가물로 대체될 수 있다. 청구항에 기재된 도면부호들은, 만일 기재되어 있다면, 청구된 발명들이나 그 요소들에 대한 쉽고 그리고 직관적인 이해를 돕기 위한 것일 뿐 청구된 발명들의 권리범위를 한정하지 않는다.The scope of the invention sought to be protected is set forth in the claims. The elements described in the claims may be variously changed, modified, and replaced with equivalents without departing from the essence or scope of the invention. The reference numerals in the claims, if provided, are only intended to facilitate easy and intuitive understanding of the claimed inventions or their elements and do not limit the scope of the claimed inventions.

1: 얼라인먼트 스테이지 2: 베이스
3: 테이블 5: 레일
6: LMS 코일 7: 비전센서
9: 모터축 10a,10b: 드라이브 모듈
11: 로터(마그넷) 12: 스크류 스핀들
13: 커플러 14: 가이드 레일
15: 베어링 16: 볼너트
17,18: LM 가이드 19: 회전조인트
21: 스테이터(코일) 22: 와이어
1: Alignment stage 2: Base
3: Table 5: Rail
6: LMS coil 7: Vision sensor
9: Motor shaft 10a, 10b: Drive module
11: Rotor (magnet) 12: Screw spindle
13: Coupler 14: Guide rail
15: Bearing 16: Ball nut
17,18: LM guide 19: Rotation joint
21: stator (coil) 22: wire

Claims (5)

하부의 베이스;
상부의 테이블; 및
상기 테이블에 Y,θ 방향의 모션 제공을 위해 베이스 상에 2 이상 설치되며, 구동을 위한 모터를 갖지 않거나 또는 모터의 일부 요소만을 보유하는 드라이브 모듈을 포함하며,
리니어 모션 시스템을 이용하여 이송 라인을 따라 이동할 수 있도록 베이스에 마그넷 또는 코일이 장착되며, 리니어 모션 시스템을 이용하여 X 방향 정렬이 수행되는 얼라인먼트 스테이지.
lower base;
table at the top; and
Two or more drive modules are installed on the base to provide motion in the Y and θ directions to the table, and do not have a motor for driving or have only some elements of the motor,
An alignment stage in which a magnet or coil is mounted on the base so that it can move along a transfer line using a linear motion system, and alignment in the X direction is performed using a linear motion system.
청구항 1에 있어서, 상기 드라이브 모듈은 축방향자속 모터에 의해 구동되며, 드라이브 모듈은 로터를 구비하며, 로터의 회전을 위한 스테이터는 이송 라인 상의 작업영역에 마련된 얼라인먼트 스테이지.The alignment stage according to claim 1, wherein the drive module is driven by an axial magnetic flux motor, the drive module includes a rotor, and a stator for rotating the rotor is provided in a work area on the transfer line. 청구항 1에 있어서, 상기 드라이브 모듈은 방사형자속 모터에 의해 구동되며, 이송 라인 상의 작업영역에 마련된 모터의 축에 선택적으로 연결되는 얼라인먼트 스테이지.The alignment stage according to claim 1, wherein the drive module is driven by a radial magnetic flux motor and is selectively connected to the axis of the motor provided in the work area on the transfer line. 이송 라인을 따라 연장된 레일;
상기 이송 라인을 따라 배열된 코일 또는 마그넷;
상기 이송 라인에 마련된 작업영역; 및
상기 이송 라인을 따라 이동하는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 얼라인먼트 스테이지를 포함하는 이송시스템.
a rail extending along the conveying line;
Coils or magnets arranged along the transfer line;
A work area provided in the transfer line; and
A transfer system comprising the alignment stage according to any one of claims 1 to 3, which moves along the transfer line.
청구항 4에 따른 이송시스템을 이용한 기판 얼라인 방법으로서,
기판을 실은 얼라인먼트 스테이지가 이송 라인을 따라 이동하여 작업영역 내에 위치되는 단계;
상기 드라이브 모듈에 외부로부터 구동력이 제공되고, 테이블의 Y,θ 방향 정렬이 수행되는 단계; 및
상기 얼라인먼트 스테이지가 이동하여 X 방향 정렬이 수행되는 단계를 포함하는 얼라인먼트 스테이지를 이용한 기판 얼라인 방법.
A substrate alignment method using the transfer system according to claim 4,
A step in which the alignment stage carrying the substrate moves along the transfer line and is positioned within the work area;
A driving force is provided from the outside to the drive module, and alignment of the table in the Y and θ directions is performed; and
A substrate alignment method using an alignment stage including the step of moving the alignment stage to perform X-direction alignment.
KR1020220173484A 2022-12-13 Alignment Stage, Tramsfer System and Method Using the Alignment Stage KR20240088091A (en)

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