KR101701213B1 - 평탄도 검사장치 - Google Patents

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Abstract

평탄도 검사장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 스테이지, 클램핑유닛, 복수개의 제1프로브, 복수개의 제2프로브, 이동유닛, 연산유닛, 판정유닛 및 제어유닛을 포함하되, 스테이지는, 평면상 직사각형 형태로 형성되어 일측 모서리 부위에 블로워블록이 배치되고, 블로워블록은, 스테이지의 일측 모서리를 따라 연장 형성되어 스테이지의 상면을 향해 압축공기를 분사하는 복수개의 분사홀을 구비하고, 스테이지의 일측 모서리에 착탈 가능하도록 형성되며, 내부에는 복수개의 분사홀과 연결되는 분사유로가 구비되어 분사유로를 통해 압축공기를 제공받도록 형성되고, 복수개의 분사홀은, 블로워블록의 일면에 배치되되, 블로워블록의 길이방향을 따라 이격 배치되며, 스테이지는, 상면에 복수개의 흡착홀을 구비하되, 복수개의 흡착홀은, 검사시편이 스테이지 상면에 안착되면, 검사시편 하면에 설정시간 동안 흡입압력을 제공하여 검사시편을 스테이지에 밀착시키도록 형성되며, 검사시편의 모서리 부위에 대응되도록 스테이지의 모서리로부터 내측으로 소정간격 이격되어 스테이지의 모서리를 따라 배치되고, 스테이지 내부에는, 복수개의 흡착홀과 연결되는 흡입유로가 구비되어 흡입유로를 통해 흡입압력을 제공받도록 형성되는 평탄도 검사장치가 제공된다.

Description

평탄도 검사장치 {DEVICE FOR TESTING FLATNESS}
본 발명은 평탄도 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평면 영역을 가지는 기판 등에 대해 표면의 평탄도를 측정 및 검사할 수 있는 평탄도 검사장치에 관한 것이다.
평면 영역을 가지는 유리기판, 반도체 기판, 디스플레이 기판, 평판 형태의 정밀 가공품 등은 표면 평탄도가 제품 품질에 큰 영향을 미치는 중요한 요소가 된다. 따라서 이와 같은 평판형의 기판은 일반적으로 가공 전 표면 평탄도를 측정 및 검사하게 된다.
평탄도 검사장치는 크게 접촉식과 비접촉식으로 분류될 수 있다. 접촉식 검사장치는 프로브를 기판 표면에 접촉시킨 상태로 수평 이동시켜 기판의 평탄도를 측정하게 된다. 다만, 이 방식은 프로브가 기판에 접촉된 상태로 이동되기 때문에 기판에 스크래치 등의 손상이 발생될 수 있다. 비접촉식 검사장치는 광을 기판 표면에 조사하여 반사된 광 신호값을 통해 기판의 평탄도를 측정한다. 따라서 비접촉식은 스크래치 등 물리적 접촉에 의한 기판 손상을 최소화할 수 있는 이점을 가진다. 다만, 사파이어 웨이퍼 등 광 투과율이 높은 기판의 경우, 광 투과로 인해 광량 변화가 작아 사용에 제한이 있다. 또한, 외부적 요인에 의한 광량 변화로 인해 검사 신뢰성이 상대적으로 낮은 문제도 존재한다.
상기와 같은 문제점들에 착안하여 접촉식 변위 센서를 이용한 방식의 평탄도 검사장치가 기 출원된 바 있다(등록실용신안공보 제20-0479564호). 상기의 평탄도 검사장치는 검사시편의 상, 하면에 각각 대응되며, 접촉식 변위 센서를 통해 구현된 제1, 2프로브를 구비하고, 복수 개소에서 기판(검사시편)의 높이 등을 측정하도록 하여 종래 접촉식 또는 비접촉식 검사장치의 단점을 보완하고 있다.
다만, 본 출원인의 반복된 사용 및 연구 결과 상기의 평탄도 검사장치는 몇 가지 문제점이 발생될 수 있는 것으로 확인되었다. 이는 주로 기판이 놓여지는 스테이지에 관한 것이다.
먼저, 스테이지 상에 이물질이 존재함으로 인해 측정이나 검사결과에 오차가 발생되는 문제점이 있다. 즉, 스테이지 상의 작은 이물질로 인해 기판이 스테이지 상면에 평평하게 안착되지 못하고, 이로 인해 측정결과에 오차를 일으키는 것이다. 평탄도 검사를 요하는 기판의 경우, 대부분 정밀 가공을 위한 것이기 때문에 이물질로 인한 작은 오차라 하더라도 제품 품질에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 또한, 스테이지 상의 이물질로 인한 오차는 사용자가 이를 쉽게 인지하지 못한다는 점에서 작업 효율성을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 대부분의 경우, 사용자는 이물질 등의 존재를 뒤늦게 인지하게 되며, 이로 인해 앞서 검사가 완료된 기판 등도 확인을 위해 다시 검사된다. 따라서 작업 효율성이 저하될 수 밖에 없다.
또 다른 문제점은 스테이지 상에 놓여진 기판의 들뜸 현상이다. 정확한 측정이나 검사 결과를 위하여는 기판이 스테이지 상에 이상적으로 안착 배치됨이 전제되어야 하는데, 경우에 따라 기판 모서리 등이 스테이지에 완전히 밀착되지 못하고 미세하게 들뜨는 현상이 발생하게 된다. 이와 같은 현상은 측정 결과에 오차를 발생시킬 수 있으며, 결과적으로 제품 품질에 나쁜 영향을 끼칠 수 있다.
본 출원인은 상기와 같은 문제점들에 착안하여 측정 오차를 최소화하고 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있는 평탄도 검사장치를 제공하고자 한다.
등록실용신안공보 제20-0479564호 (2016년 2월 3일 등록)
본 발명은 스테이지 상의 이물질로 인한 측정 및 검사 오차를 최소화하고, 검사대상인 기판이 스테이지 상에 이상적으로 안착 배치될 수 있는 평탄도 검사장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 검사시편이 안착 배치되는 스테이지; 상기 스테이지에 설치되어 상기 검사시편을 고정하는 클램핑유닛; 상기 스테이지 상측에 배치되며, 접촉식 변위센서를 이용하여 상기 검사시편의 상면에 대한 높이를 측정하는 복수의 제1프로브; 상기 스테이지 하측에 배치되며, 접촉식 변위센서를 이용하여 상기 검사시편의 하면에 대한 높이를 측정하는 복수의 제2프로브; 상기 복수의 제1프로브를 상기 검사시편에 대해 상하로 이동시키는 이동유닛; 마스터시편과 상기 검사시편의 높이 차를 이용하여 상기 검사시편의 높이를 연산하는 연산유닛; 상기 연산유닛을 통해 연산된 결과값을 기 설정된 공차값과 비교하여 상기 검사시편에 대한 평탄도 불량 여부를 판정하는 판정유닛; 및 상기 이동유닛의 동작을 제어하는 제어유닛;을 포함하되, 상기 스테이지는, 평면상 직사각형 형태로 형성되어 일측 모서리 부위에 블로워블록이 배치되고, 상기 블로워블록은, 상기 스테이지의 일측 모서리를 따라 연장 형성되어 상기 스테이지의 상면을 향해 압축공기를 분사하는 복수개의 분사홀을 구비하고, 상기 스테이지의 일측 모서리에 착탈 가능하도록 형성되며, 내부에는 상기 복수개의 분사홀과 연결되는 분사유로가 구비되어 상기 분사유로를 통해 압축공기를 제공받도록 형성되고, 상기 복수개의 분사홀은, 상기 블로워블록의 일면에 배치되되, 상기 블로워블록의 길이방향을 따라 이격 배치되며, 상기 스테이지는, 상면에 복수개의 흡착홀을 구비하되, 상기 복수개의 흡착홀은, 상기 검사시편이 상기 스테이지 상면에 안착되면, 상기 검사시편 하면에 설정시간 동안 흡입압력을 제공하여 상기 검사시편을 상기 스테이지에 밀착시키도록 형성되며, 상기 검사시편의 모서리 부위에 대응되도록 상기 스테이지의 모서리로부터 내측으로 소정간격 이격되어 상기 스테이지의 모서리를 따라 배치되고, 상기 스테이지 내부에는, 상기 복수개의 흡착홀과 연결되는 흡입유로가 구비되어 상기 흡입유로를 통해 흡입압력을 제공받도록 형성되는 평탄도 검사장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 평탄도 검사장치는 블로워블록으로 압축공기가 제공되어 검사시편의 제거 후 스테이지 상면으로 압축공기가 분사됨으로써, 먼지나 티끌 등 스테이지 상면의 이물질을 제거할 수 있다. 따라서 이물질로 인한 측정 및 검사의 오차가 최소화될 수 있으며, 이물질 미발견 등에 의한 작업 효율성 저하의 문제 또한 개선될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 평탄도 검사장치는 스테이지에 검사시편이 안착되면 흡착홀로 흡입압력이 제공되어 검사시편 하면이 스테이지 상면에 밀착 배치될 수 있도록 한다. 또한, 클램핑유닛은 검사시편의 각 꼭지점 부위에 대응되게 배치되어 검사시편 상면을 하방으로 압박 고정하게 된다. 따라서 검사시편의 모서리 부위 등이 들떠 측정 및 검사 오차가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 평탄도 검사장치는 제2프로브의 위치를 가이드할 수 있는 형태의 액세스홀을 구비함으로써, 제2프로브가 일정한 위치에 접근 및 접촉되도록 할 수 있으며, 이로 인해 측정 및 검사의 정확도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 평탄도 검사장치는 위치 조절 가능한 형태의 핀 세트를 통해 다양한 검사시편의 정렬을 적절히 수행할 수 있으며, 카운팅유닛에 의해 스테이지의 적정 교체시기가 알림 제공되어 스테이지의 마모 등에 의한 측정 및 검사 오차 또한 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치에 있어서 스테이지를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치에 있어서 클램핑유닛을 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치에 있어서 블로워블록 및 흡착홀을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치에 있어서 액세스홀을 보여주는 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치(100)의 정면도이다.
도 1을 참조하면, 평탄도 검사장치(100)는 스테이지(110)를 포함할 수 있다. 스테이지(110)는 소정넓이를 가지는 판, 블록 등의 형태로 형성될 수 있다. 스테이지(110)에는 검사대상인 기판(S, 검사시편)이 놓여진다. 스테이지(110)의 상세 구성은 도 2를 참조하여 후술한다.
평탄도 검사장치(100)는 클램핑유닛(120)을 포함할 수 있다. 클램핑유닛(120)은 스테이지(110)에 설치되어 검사시편(S)을 스테이지(110)에 고정시킨다. 클램핑유닛(120)의 상세 구성은 도3을 참조하여 후술한다.
평탄도 검사장치(100)는 제1프로브(130)를 포함할 수 있다. 제1프로브(130)는 스테이지(110) 상측에 배치될 수 있으며, 접촉식 변위센서를 이용하여 검사시편(S)의 상면 높이를 측정한다. 제1프로브(130)는 복수개로 이뤄질 수 있으며, 복수개의 제1프로브(130)는 검사시편(S) 상면의 복수 지점에 대한 각각의 높이를 측정한다. 상기의 높이는 검사시편(S) 상면의 특정 지점에서 하면까지의 깊이 또는 길이를 지칭한다.
평탄도 검사장치(100)는 제2프로브(140)를 포함할 수 있다. 제2프로브(140)는 스테이지(110) 하측에 배치될 수 있으며, 접촉식 변위센서를 이용하여 검사시편(S)의 하면 높이를 측정한다. 제2프로브(140)는 복수개로 이뤄질 수 있으며, 복수개의 제2프로브(140)는 검사시편(S) 하면의 복수 지점에 대한 각각의 높이를 측정한다. 상기의 높이는 검사시편(S) 하면의 특정 지점에서 상면까지의 깊이 또는 길이를 지칭한다.
평탄도 검사장치(100)는 이동유닛(150)을 포함할 수 있다. 이동유닛(150)은 제1프로브(130)를 검사시편(S)에 대해 상하방향으로 이동시킨다. 일 예로, 이동유닛(150)은 제1프로브(130)를 장착 지지하는 고정판과, 고정판을 상하방향 이동시키는 하나 이상의 실린더로 구성될 수 있다.
평탄도 검사장치(100)는 컨트롤박스(CB)를 포함할 수 있다. 컨트롤박스(CB)에는 연산유닛(160), 판정유닛(170) 및 제어유닛(180)이 구비될 수 있다.
연산유닛(160)은 마스터시편과의 높이 차를 이용하여 검사시편(S)의 높이를 연산한다. 일 예로, 단차가 없는 제1검사시편의 평탄도 검사 시, 연산유닛(160)은 해당 제1마스터시편의 어느 한 지점을 영점으로 설정하고, 제1프로브(130)를 통해 측정된 제1검사시편과 제1마스터시편 간의 높이 차를 이용하여, 제1검사시편의 높이를 연산할 수 있다. 다른 예로, 단차가 있는 제2검사시편의 평탄도 검사 시, 연산유닛(160)은 해당 제2마스터시편에서 단차를 이루는 두 지점을 각각 영점으로 설정하고, 제1프로브(130)를 통해 측정된 제2마스터시편의 상기 두 지점과 제2검사시편에서 단차를 이루는 두 지점 각각에 대한 높이 차를 이용하여, 제2검사시편의 단차 높이를 연산할 수 있다.
판정유닛(170)은 연산유닛(160)에서 산출된 결과값을 기 설정된 공차값과 비교하여 검사시편(S)에 대한 불량여부를 판정한다.
제어유닛(180)은 이동유닛(150) 등 장치의 전반적인 동작을 제어한다. 제어유닛(180)은 터치스크린을 구비할 수 있다. 터치스크린은 영점, 공차값 등 검사에 필요한 설정값을 입력받고, 검사시편(S)에 대한 측정 및 검사결과를 시각적으로 표시한다.
한편, 본 실시예에 따른 평탄도 검사장치(100)에 있어 상기의 제1, 2프로브(130, 140), 이동유닛(150) 및 컨트롤박스(CB)는 기 출원된 등록실용신안공보 제20-0479564호의 평탄도 검사장치과 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다. 따라서 이에 대한 상세한 구성이나 작동방법에 대하여는 등록실용신안공보 제20-0479564호의 명세서를 원용하기로 하며, 편의상 본 명세서에서는 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치(100)에 있어서 스테이지(110)를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 스테이지(110)는 직사각형의 평면 형상을 가질 수 있다. 스테이지(110)는 소정 두께를 가지고 판, 블록 등의 형상으로 형성될 수 있다. 도 2는 스테이지(110) 상면을 상측에서 내려다본 평면도로서 도시되지 않았으나 스테이지(110) 상면에는 검사시편(S)이 안착 배치된다. 따라서 스테이지(110) 상면은 평면으로 형성된다.
스테이지(110)는 검사시편(S)을 정렬 및 지지하기 위한 핀 세트(111)를 구비할 수 있다. 핀 세트(111)는 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 핀 세트(111)는 스테이지(110) 상면에 이격 배치될 수 있다. 바람직하게, 복수개의 핀 세트(111)는 검사시편(S)의 각 꼭지점 부위에 대응되도록 스테이지(110)의 각 꼭지점 부위에 인접하게 배치될 수 있다.
핀 세트(111)는 한 쌍의 핀(111a, 111b)으로 구성될 수 있다. 한 쌍의 핀(111a, 111b)은 스테이지(110)의 각 꼭지점 부위에서 상호 인접하게 배치될 수 있다. 각 핀(111a, 111b)은 스테이지(110) 상면으로 소정길이 돌출되어 검사시편(S)의 모서리 부위를 접촉 지지한다. 또한, 한 쌍의 핀(111a, 111b)은 검사시편(S)의 꼭지점을 중심으로 이격되어 검사시편(S)의 각 모서리 부위를 접촉 지지한다.
핀(111a, 111b)은 스테이지(110)에 형성된 슬롯(112)을 통해 스테이지(110)에 장착될 수 있다. 이때, 슬롯(112)은 스테이지(110) 상에 횡방향으로 소정길이 연장 형성될 수 있다. 따라서 핀(111a, 111b)은 슬롯(112)을 따라 소정정도 위치 조절될 수 있다. 이는 검사시편(S)의 크기에 따라 핀(111a, 111b) 위치를 셋팅하기 위함이다. 보다 바람직하게, 핀 세트(111)를 구성하는 한 쌍의 핀(111a, 111b)은 제1, 2핀(111a, 111b)을 포함할 수 있으며, 제1, 2핀(111a, 111b)은 상호 직교하는 방향으로 위치 조절되도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1핀(111a)은 제1방향(예컨대, 좌우방향)으로 연장된 제1슬롯(112a)에 장착되어 제1방향으로 위치 조절될 수 있다. 또한, 제2핀(111b)은 상기 제1방향에 직교하는 제2방향(예컨대, 전후방향)으로 연장된 제2슬롯(112b)에 장착되어 제2방향으로 위치 조절될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기와 같은 제1, 2슬롯(112a, 112b)이 연결되어 대략 'L'자형을 이루고 있는 경우를 도시하고 있다.
스테이지(110)에는 복수개의 클램핑유닛(120)이 설치될 수 있다. 클램핑유닛(120)은 전술한 핀 세트(111)와 함께 스테이지(110) 상에 안착된 검사시편(S)을 고정시킨다. 다만, 핀 세트(111)는 검사시편(S)의 모서리 측면 부위를 접촉 지지하는 반면, 클램핑유닛(120)은 검사시편(S)의 상면 부위를 압박 고정시킨다. 이와 같은 방식의 클램핑유닛(120)은 검사시편(S)이 스테이지(110) 상에서 들뜨는 것을 방지하는데 효과적이다. 보다 바람직하게, 복수개의 클램핑유닛(120)은 각 핀 세트(111)의 배치와 대응되도록 스테이지(110)의 각 꼭지점 부위에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치(100)에 있어서 클램핑유닛(120)을 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 3을 참조하면, 클램핑유닛(120)은 스테이지(110) 상측으로 연장 형성된 서포터(121)와, 서포터(121) 상단에 힌지(122a) 결합되는 클램퍼(122)와, 클램퍼(122)를 구동시키는 액츄에이터(123)로 구성될 수 있다.
클램퍼(122)는 일단이 스테이지(110) 상면에 놓여진 검사시편(S)에 다다를 수 있도록 횡방향으로 소정길이 연장 형성될 수 있다. 클램퍼(122) 일단에는 검사시편(S) 상면에 접촉되는 접촉단(122b)이 구비될 수 있다. 접촉단(122b)으로 인한 검사시편(S)의 손상 방지를 위해, 접촉단(122b)은 탄성재질로 형성될 수 있다. 클램퍼(122)의 중단 부위는 힌지(122a)를 통해 서포터(121) 상단에 체결될 수 있다. 따라서 클램퍼(122)는 힌지(122a)를 축으로 회동 동작될 수 있다. 접촉단(122b) 반대편에 배치된 클램퍼(122)의 타단 부위는 액츄에이터(123)에 의해 접촉 지지될 수 있다. 액츄에이터(123)에 의한 지지점은 힌지(122a)로부터 소정간격 이격 배치될 수 있다. 따라서 클램퍼(122)는 액츄에이터(123)의 작동로드가 상하 구동됨에 따라 힌지(122a)를 축으로 회동 작동될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 스테이지(110) 상면에는 복수개의 흡착홀(113)이 형성될 수 있다. 흡착홀(113)은 스테이지(110)에 놓여진 검사시편(S) 하면을 소정정도 빨아들여 검사시편(S)을 스테이지(110) 상면에 밀착시킨다. 흡착홀(113)은 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 흡착홀(113)은 스테이지(110) 상면에 이격 배치될 수 있다. 보다 바람직하게, 복수개의 흡착홀(113)은 검사시편(S)의 모서리 부위에 대응되도록 스테이지(110)의 모서리로부터 안쪽(스테이지(110) 중앙쪽)으로 소정간격 이격되어 스테이지(110)의 모서리를 따라 배치될 수 있다. 이는 많은 경우 검사시편(S)의 들뜸 현상은 검사시편(S)의 모서리 부위에서 발생됨을 고려한 것이다.
스테이지(110)의 일측 모서리 부위에는 블로워블록(114)이 배치될 수 있다. 블로워블록(114)은 스테이지(110)의 일측 모서리를 따라 연장 형성될 수 있다. 바람직하게, 블로워블록(114)은 스테이지(110) 일측 모서리 길이의 2/3 이상으로 연장 형성될 수 있다. 또한, 스테이지(110)가 직사각형의 평면 형상을 가지는 경우, 블로워블록(114)은 스테이지(110)의 긴 쪽 모서리 부위에 장착 배치될 수 있다. 이는 하나의 블로워블록(114)을 통해 스테이지(110) 상면의 전면적을 충분히 커버할 수 있도록 하기 위함이다.
블로워블록(114)은 압축공기를 분사하는 분사홀(114a)을 구비할 수 있다. 분사홀(114a)은 스테이지(110)를 향해 블로워블록(114) 일면에 배치될 수 있다. 분사홀(114a)은 복수개가 구비될 수 있으며, 복수개의 분사홀(114a)은 블로워블록(114)의 길이방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 복수개의 분사홀(114a)은 외부에서 제공되는 압축공기를 스테이지(110) 상면으로 분사하여 스테이지(110) 상면에 존재하는 먼지, 티끌 등의 이물질을 제거한다.
압축공기의 분사는 자동 또는 수동으로 이뤄질 수 있다. 바람직하게, 압축공기의 분사는 매 검사 시마다 제어유닛(180)에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 예컨대, 스테이지(110)에서 검사시편(S)이 제거되면, 스테이지(110)에 설치된 센서 등에 의해 제어유닛(180)에 신호가 송출되고, 블로워블록(114)에서 압축공기가 분사되도록 구성될 수 있다.
블로워블록(114)은 스테이지(110)에 일체로 구비되거나 스테이지(110)와 구분된 별도의 부품으로 구성될 수 있다. 바람직하게, 블로워블록(114)은 스테이지(110)와 별도의 부품으로 구성되어 적절한 체결수단 또는 구조를 통해 스테이지(110)에 조립 및 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 조립 및 분리 가능한 방식은 필요에 따라 스테이지(110) 또는 블로워블록(114)만을 선택적으로 교체할 수 있다는 점에서 비용이나 사용상의 이점을 가져온다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치(100)에 있어서 블로워블록(114) 및 흡착홀(113)을 보여주는 개략적인 단면도이다. 도 4는 도 2에 표시된 A-A선을 따라 취한 단면도를 개략적으로 도시한 것임을 알려둔다.
도 4를 참조하면, 블로워블록(114)은 스테이지(110)의 일측 모서리 부위에 배치되며, 스테이지(110) 상면을 향해 개구된 분사홀(114a)을 구비한다. 분사홀(114a)은 블로워블록(114) 내부에 마련된 분사유로(114b)와 연결되며, 분사유로(114b)는 단부(도면상, 하단)가 에어펌프와 연결되어 압축공기를 제공받는다. 도시되지 않았으나, 분사유로(114b)는 복수개의 분사홀(114a)로 각각 연결 설치되어 압축공기를 제공할 수 있다.
스테이지(110) 내부에는 흡입유로(113a)가 마련된다. 흡입유로(113a)는 스테이지(110) 상면에 배치된 각 흡착홀(113)와 연결된다. 흡입유로(113a)의 단부(도면상, 좌측단)는 진공펌프와 연결되어 흡입압력을 제공받는다.
다시 도 2를 참조하면, 스테이지(110)는 액세스홀(115)을 구비할 수 있다. 액세스홀(115)은 스테이지(110) 하부측의 제2프로브(140)가 검사시편(S) 하면으로 접근하는 통로를 제공한다. 액세스홀(115)은 스테이지(110)를 상하로 관통하도록 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 검사장치(100)에 있어서 액세스홀(115)을 보여주는 개략적인 단면도이다. 도 5는 도 2에 표시된 B-B선을 따라 취한 단면도를 개략적으로 도시한 것임을 알려둔다.
도 5를 참조하면, 액세스홀(115)은 스테이지(110)의 상면에서부터 하면으로 연장 형성된다. 이때, 액세스홀(115)의 하단 개구부(115a)는 상단 개구부(115b)보다 크게 형성될 수 있다. 바람직하게, 액세스홀(115)의 상단 개구부(115b)는 제2프로브(140)가 통과할 수 있는 최소한의 크기로 형성될 수 있으며, 하단 개구부(115a)는 상단 개구부(115b)보다 1.5 내지 2배 큰 크기로 형성될 수 있다. 또한, 액세스홀(115)은 스테이지(110) 상면을 향해 갈수록 개구부의 크기가 작아지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다. 이와 같은 액세스홀(115)의 형상은 제2프로브(140)의 검사시편(S) 하면으로의 접근을 가이드할 수 있다. 또한, 제2프로브(140)가 항상 일정한 위치에 접촉 내지 접근되도록 함으로써, 검사 및 측정의 신뢰도 향상에도 기여할 수 있다.
또한, 액세스홀(115)의 상단 개구부(115b)는 테두리가 모따기(115c) 가공될 수 있다. 이는 스테이지(110) 상면에 돌출된 버(bur)의 발생을 방지하고, 검사시편(S)의 들뜸을 방지한다.
이상과 같은 평탄도 검사장치(100)의 작동을 간략히 설명한다. 먼저, 검사 작업이 종료되고 검사시편(S)이 제거되면, 블로워블록(114)으로 압축공기가 제공되어 스테이지(110) 상면의 이물질이 제거된다. 이물질 제거는 자동 또는 수동으로 이뤄질 수 있으며, 매 검사 시마다 새로운 검사시편(S)의 설치에 앞서 이뤄짐이 바람직하다. 이와 같이 블로워블록(114)을 통해 스테이지(110) 상의 이물질이 제거됨으로써, 이물질로 인한 측정 및 검사의 오차가 최소화된다. 또한, 측정 오차 등에 따른 작업 효율성 저하의 문제도 미연에 방지된다.
이후 측정을 위한 새로운 검사시편(S)이 스테이지(110)에 안착된다. 검사시편(S)이 안착되면, 흡착홀(113)로 흡입압력이 제공되어 검사시편(S)을 스테이지(110) 상면에 밀착시킨다. 흡입압력의 제공은 자동 또는 수동으로 이뤄질 수 있으며, 바람직하게는, 검사시편(S)의 설치 후 자동으로 이뤄질 수 있다. 예컨대, 검사시편(S)이 스테이지(110) 상면에 안착되면, 스테이지(110)에 마련된 센서가 이를 감지하여 진공펌프로 작동신호를 보내고, 이에 의해 설정시간 동안 흡입압력이 제공될 수 있다.
흡입압력에 의해 검사시편(S) 하면이 스테이지(110) 상면에 밀착되면, 클램핑유닛(120)이 구동되어 검사시편(S)의 모서리 또는 꼭지점 부위를 고정시킨다. 특히, 본 실시예에 따른 클램핑프유닛(120)은 접촉단(122b)이 검사시편(S) 상면을 하측으로 눌러 고정시키는 방식으로 모서리 또는 꼭지점 부위의 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
상기와 같이 검사시편(S)의 설치가 완료되면, 제1, 2프로브(130, 140) 등을 통해 필요한 측정 및 검사가 수행된다. 특히, 검사시편(S) 하부측에 배치되는 제2프로브(140)는 위치 가이드 기능을 가지는 액세스홀(115)을 통해 검사시편(S) 하면에 접촉될 수 있다.
마모, 파손 등으로 인한 측정 오차를 줄이기 위해, 스테이지(110)는 주기적으로 교체될 수 있다. 필요에 따라, 스테이지(110)의 교체시기를 알려주기 위하여 전술한 컨트롤박스(CB)에는 카운팅유닛(190)이 더 포함할 수 있다. 카운팅유닛(190)은 해당 스테이지(110)에서 수행된 검사횟수를 카운팅하고, 설정된 횟수가 되면, 스테이지(110)의 교체시기임을 시청각적 수단을 통해 알림 제공할 수 있다. 검사횟수의 카운팅은 스테이지(110)에 설치된 센서를 통해 이뤄질 수 있다. 즉, 스테이지(110)에 설치된 센서가 검사시편(S)의 설치 및 제거를 감지하여 이를 카운팅유닛(190)으로 전송하면, 카운팅유닛(190)은 검사시편(S)이 설치 및 제거되는 한 사이클을 1회의 검사횟수로 카운팅할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 평탄도 검사장치 110: 스테이지
120: 클램핑유닛 130: 제1프로브
140: 제2프로브 150: 이동유닛
160: 연산유닛 170: 판정유닛
180: 제어유닛 190: 카운팅유닛
CB: 컨트롤박스

Claims (3)

  1. 검사시편이 안착 배치되는 스테이지(110);
    상기 스테이지(110)에 설치되어 상기 검사시편을 고정하는 클램핑유닛(120);
    상기 스테이지(110) 상측에 배치되며, 접촉식 변위센서를 이용하여 상기 검사시편의 상면에 대한 높이를 측정하는 복수개의 제1프로브(130);
    상기 스테이지(110) 하측에 배치되며, 접촉식 변위센서를 이용하여 상기 검사시편의 하면에 대한 높이를 측정하는 복수개의 제2프로브(140);
    상기 복수개의 제1프로브(130)를 상기 검사시편에 대해 상하로 이동시키는 이동유닛(150);
    마스터시편과 상기 검사시편의 높이 차를 이용하여 상기 검사시편의 높이를 연산하는 연산유닛(160);
    상기 연산유닛(160)을 통해 연산된 결과값을 기 설정된 공차값과 비교하여 상기 검사시편에 대한 평탄도 불량 여부를 판정하는 판정유닛(170); 및
    상기 이동유닛(150)의 동작을 제어하는 제어유닛(180);을 포함하되,
    상기 스테이지(110)는, 평면상 직사각형 형태로 형성되어 일측 모서리 부위에 블로워블록(114)이 배치되고,
    상기 블로워블록(114)은, 상기 스테이지(110)의 일측 모서리를 따라 연장 형성되어 상기 스테이지(110)의 상면을 향해 압축공기를 분사하는 복수개의 분사홀(114a)을 구비하고, 상기 스테이지(110)의 일측 모서리에 착탈 가능하도록 형성되며, 내부에는 상기 복수개의 분사홀(114a)과 연결되는 분사유로(114b)가 구비되어 상기 분사유로(114b)를 통해 압축공기를 제공받도록 형성되고,
    상기 복수개의 분사홀(114a)은, 상기 블로워블록(114)의 일면에 배치되되, 상기 블로워블록(114)의 길이방향을 따라 이격 배치되며,
    상기 스테이지(110)는, 상면에 복수개의 흡착홀(113)을 구비하되,
    상기 복수개의 흡착홀(113)은, 상기 검사시편이 상기 스테이지(110) 상면에 안착되면, 상기 검사시편 하면에 설정시간 동안 흡입압력을 제공하여 상기 검사시편을 상기 스테이지(110)에 밀착시키도록 형성되며, 상기 검사시편의 모서리 부위에 대응되도록 상기 스테이지(110)의 모서리로부터 내측으로 소정간격 이격되어 상기 스테이지(110)의 모서리를 따라 배치되고,
    상기 스테이지(110) 내부에는, 상기 복수개의 흡착홀(113)과 연결되는 흡입유로(113a)가 구비되어 상기 흡입유로(113a)를 통해 흡입압력을 제공받도록 형성되며,
    상기 스테이지(110)에는, 각 꼭지점 부위에 상기 검사시편을 정렬하기 위한 핀 세트(111)가 설치되되,
    상기 핀 세트(111)는,
    상기 스테이지(110)에 제1방향으로 연장 형성된 제1슬롯(112a)을 통해 상기 스테이지(110)에 장착되어, 상기 제1슬롯(112a)을 따라 위치 조절 가능하도록 형성된 제1핀(111a); 및
    상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 상기 스테이지(110)에 연장 형성된 제2슬롯(112b)을 통해 상기 스테이지(110)에 장착되어, 상기 제2슬롯(112b)을 따라 위치 조절 가능하도록 형성된 제2핀(111b);을 포함하며,
    상기 제1, 2핀(111a, 111b)는, 각각 상기 스테이지(110) 상면으로 돌출되어 상기 검사시편의 모서리 측면 부위를 접촉 지지하고,
    상기 클램핑유닛(120)은, 복수개가 구비되어 상기 핀 세트(111)와 대응되도록 상기 스테이지(110)의 각 꼭지점 부위에 배치되되,
    상기 클램핑유닛(120)은,
    상기 스테이지(110) 상면으로부터 상측으로 연장 형성된 서포터(121);
    횡방향으로 연장 형성되어 상기 서포터(121) 상단에 힌지(122a) 결합되며, 일단에 상기 검사시편 상면에 접촉되는 탄성재질의 접촉단(122b)이 마련되는 클램퍼(122); 및
    상기 힌지(122a)로부터 소정간격 이격되어 상기 클램퍼(122) 타단을 접촉 지지하고, 상기 클램퍼(122)를 상기 힌지(122a)를 축으로 회동시키는 액츄에이터(123);를 포함하고,
    상기 블로워블록(114)은, 상기 스테이지(110) 일측 모서리 길이의 2/3 이상으로 연장 형성되고, 상기 스테이지(110) 상에 구비된 센서에 의해 상기 검사시편의 제거가 감지되면, 설정시간 동안 압축공기를 분사하도록 형성되며,
    상기 스테이지(110)에는, 상기 각 제2프로브(140)가 상기 검사시편 하면으로 접근 가능하도록 하는 복수개의 액세스홀(115)이 상하로 관통 형성되되,
    상기 각 액세스홀(115)은, 하단 개구부(115a)가 상단 개구부(115b)보다 소정정도 크게 형성되어, 상기 하단 개구부(115a)에서 상기 상단 개구부(115b)를 향해 테이퍼지게 형성되고, 상기 상단 개구부(115b)의 테두리에 모따기(115c)가 형성되며,
    상기 연산유닛(160), 상기 판정유닛(170) 및 상기 제어유닛(180)과 함께 컨트롤박스(CB)에 구비되는 카운팅유닛(190);을 더 포함하되,
    상기 카운팅유닛(190)은, 상기 스테이지(110) 상에 구비된 센서를 통해 상기 스테이지(110)에서 수행된 검사횟수를 카운팅하고, 카운팅된 검사횟수가 기 설정된 횟수가 되면, 상기 스테이지(110)의 교체시기임을 시청각적 수단을 통해 알림 제공하는 평탄도 검사장치.
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