KR19990061279A - 공압을 이용한 거리측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공압을 이용한 거리측정장치에 관한 것으로서, 본 발명은 노즐을 통해 거리측정대상물에 공기를 분사하면서 거리측정대상물을 상기 노즐을 향해 일정속도로 이동시키고 이때 공기공급원으로부터 상기 노즐에 공급되는 공기의 압력이 설정압력에 도달되면 압력스위치가 이를 감지하여 설정압력도달신호를 제어부에 인가하며 이 제어부가 상기 설정압력도달신호의 입력에 따라 설정거리도달신호를 출력하도록 구성된 것으로, 거리측정대상물과의 거리가 설정거리에 도달되었는지의 여부만을 감지하도록 되어 있는 거리측정장치에 있어서 종래기술에서와 같이 공기의 압력변화를 지속적으로 감지하여 그에 상응하는 공압신호를 출력하도록 이루어져 그 복잡하고 민감한 구조에 의해 고장발생이 빈번하고 고가인 거리측정센서를 사용하는 것이 불필요하다는 점에 착안하여 상기 거리측정센서를 사용하지 않고 단순한 구조에 저가인 압력스위치를 채용하여 거리측정장치를 구성함으로써, 고장발생률을 감소시키고 제조원가를 절감시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

공압을 이용한 거리측정장치

본 발명은 공압을 이용한 거리측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공압을 이용하여 거리측정대상물과의 거리가 설정거리에 도달되었는지의 여부만을 감지할 수 있도록 단순하게 구성된 공압을 이용한 거리측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체제조공정에 의해 제조된 웨이퍼(Wafer)의 검사과정에는 웨이퍼와 검사장치와의 거리를 일정간격으로 유지하거나 상기 검사장치를 웨이퍼의 중심위치에 맞추기 위하여 상기 검사장치와 상기 웨이퍼와의 거리를 측정하기 위한 장비가 사용되며 이와 같은 거리측정장비에는 주로 공기의 압력변화를 이용하여 피물체와의 거리를 측정하도록 된 거리측정장치가 사용되고 있다.

상기한 바와 같이 공기압력(이하, 공압이라 한다)을 이용한 거리측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼이동장치(1)와, 이 웨이퍼이동장치(1)의 상단에 장착된 선반부재(2), 노즐(3)과, 노즐이동장치(4), 거리측정센서(5) 및, 제어부(1)로 구성된다.

도 1에 있어서, 웨이퍼이동장치(1)는 제어부(6)의 제어에 따라 모터(M)를 동작시켜 선반부재(2)의 상측면에 놓인 웨이퍼(W)를 상하방향으로 이동시키도록 되어 있는 한편, 자체적으로 전후좌우의 방향으로 평면이동하도록 된 것이다.

그리고, 노즐(3)은 소정의 공기공급원으로부터 거리측정센서(5)를 통해 공급되는 공기를 선반부재(Chuck; 2)에 놓인 웨이퍼(W)를 향해 분사하도록 된 것이고, 노즐이동장치(4)는 제어부(6)의 제어에 따라 노즐(3)을 상하방향으로 이동시키도록된 것이다.

또한, 거리측정센서(5)는 상기 공기공급원으로부터 노즐(3)에 공급되는 공기의 압력을 감지하여 그에 상응하는 공압신호를 제어부(6)에 인가하도록 된 것이고, 제어부(6)는 외부로부터 입력되는 동작신호에 따라 웨이퍼이동장치(1) 및 노즐이동장치(4)를 제어하여 웨이퍼이동장치(1)의 선반부재(2)에 놓인 웨이퍼(W)와 노즐(3)과의 거리를 측정하기 위한 거리측정동작을 수행하고 거리측정센서(5)로부터 인가되는 공압신호를 그에 상응하는 거리측정값으로 변환하여 외부의 기기(예를 들면, 반도체검사장치의 주제어장치)에 인가하도록 된 것이다.

이와 같이 이루어진 종래 공압을 이용한 거리측정장치의 동작과정은 하기와 같다.

먼저, 소정의 공기공급원으로부터 거리측정센서(5)를 통해 노즐(3)에 공기가 공급되어 노즐(3)로부터 웨이퍼이동장치(1)의 선반부재(2)에 놓인 웨이퍼(W)를 향해 공기가 공급되고 있는 상태에서, 제어부(6)가 노즐이동장치(4)를 제어하여 노즐(3)을 A지점의 높이까지 하향이동시킨 다음, 제어부(6)가 웨이퍼이동장치(1)를 제어하여 선반부재(2)를 일정속도로 상향이동시킨다.

여기서, 노즐(3)과 웨이퍼이동장치(1)의 선반부재(2)에 놓인 웨이퍼(W)와의 거리가 가까워질수록 상기 공기공급원으로부터 노즐(3)로 공급되는 공기의 압력이 증가되고 이를 제어부(6)가 거리측정센서(5)를 통해 감지하면서 감지되는 공기의 압력을 그에 상응하는 거리측정값으로 변환하여 출력한다.

이때, 거리측정센서(5)를 통해 감지되는 공압에 상응하는 거리측정값이 도시생략된 웨이퍼검사장치가 웨이퍼(W)를 검사하기에 최적인 설정거리에 도달하면 웨이퍼이동장치(1)의 동작을 정지시켜 선반부재(2)에 놓인 웨이퍼(W)의 상향이동을 정지시킨다.

그 다음, 제어부(6)가 웨이퍼이동장치(1)를 소정거리만큼 전후방향으로 왕복이동시킨 다음, 좌우방향으로 왕복이동시켜 이때 거리측정센서(5)를 통해 감지되는 공기의 압력변화에 상응하는 거리측정값을 출력하고, 이때의 거리측정값의 변화를 이용하여 웨이퍼(W)의 중심단을 도시생략된 웨이퍼검사장치와 일치시킨다.

여기서, 웨이퍼(W)의 중심단의 위치를 판별하는 원리는 노즐(3)의 위치가 웨이퍼(W)의 표면과 일치하면 거리측정센서(5)를 통해 감지되는 공기의 압력이 동일하다가 노즐(3)의 위치가 웨이퍼(W)의 끝단을 벗어나면 공기의 압력이 감소되는 점을 이용하여 웨이퍼이동장치(1)를 전후좌우의 방향으로 평면이동시켰을 때 공기의 압력이 감소되는 3군데의 지점간의 평면거리를 계산하여 그 중심점을 찾아내는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 공압을 이용한 거리측정장치는 그 거리를 측정하기 위한 대상이 설정거리에 도달되었는지의 여부와 웨이퍼(W)를 전후좌우의 방향으로 평면이동시켰을 때 측정거리의 변화만을 감지하기 위한 목적으로 주로 사용되는 것에 비하여, 노즐(3)과 웨이퍼(W)와의 거리변화에 따라 지속적으로 공기의 압력을 측정하여 그에 상응하는 감지신호를 출력하도록 된 거리측정센서(5)를 채용하였던 바, 이 거리측정센서(5)의 내부구성이 복잡하고 민감하여 고장발생이 빈번하였고 고가임에 따라 불필요하게 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 단순하고 저가인 압력스위치를 이용해 거리측정대상물이 설정거리에 도달되었는지를 감지함으로써, 거리측정센서를 사용함에 따른 빈번한 고장발생을 방지하고 제조원가를 절감시킬 수 있는 공압을 이용한 거리측정장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공압을 이용한 거리측정장치는, 거리측정대상물을 상하방향과 전후좌우방향으로 이동시키도록 된 거리측정대상물이동수단과, 상기 거리측정대상물이동수단의 상측에 설치되어 상기 거리측정대상물에 대해 공기를 분사시키도록 된 노즐과, 상기 노즐을 상하방향으로 이동시키도록 된 노즐이동수단과, 소정의 공기공급원으로부터 공기를 상기 노즐로 공급시키도록 된 공기공급수단과, 설정공압을 입력하기 위한 설정버튼을 포함하여 이루어지고 상기 공기공급원으로부터 상기 노즐로 공급되는 공기의 압력이 상기 설정버튼을 조작하여 입력한 설정공압의 이상이면 설정압력도달신호를 출력하도록 된 압력스위치 및, 외부로부터 동작신호가 입력되면 상기 공기공급수단을 제어하여 상기 노즐에 공기를 공급하고 상기 노즐이동수단을 제어하여 상기 노즐을 설정높이로 이동시킨 다음, 상기 거리측정대상물이동수단을 제어하여 상기 거리측정대상물을 상측방향으로 이동시키다가 상기 압력스위치로부터 설정압력도달신호가 입력되면 상기 거리측정대상물이동수단의 동작을 정지시킴과 동시에 설정거리도달신호를 외부로 출력시키도록 된 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 공압을 이용한 거리측정장치를 도시한 개략도,

도 2는 본 발명의 공압을 이용한 거리측정장치를 도시한 개략도,

도 3은 도 2에 도시된 거리측정장치의 구동을 제어하도록된 구동제어장치의 개략적인 블록구성도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 웨이퍼이동장치 20: 노즐

30: 공압실린더 40: 솔레노이드밸브

50; 공기분할부재 60: 압력스위치

100: 제어부 200: 솔레노이드구동부

300: 공압실린더구동부

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 공압을 이용한 거리측정장치에 대한 개략도로서, 본 발명의 공압을 이용한 거리측정장치는, 웨이퍼이동장치와(10), 이 웨이퍼이동장치(10)의 상단에 장착된 선반부재(11), 노즐(20)과, 공압실린더(30), 솔레노이드밸브(40)와, 공기분할부재(50) 및, 압력스위치(60)로 구성된다.

도 1에 있어서, 웨이퍼이동장치(10)는 모터(M)를 동작시켜 선반부재(11)의 상측면에 놓인 웨이퍼(W)를 상하방향으로 이동시키도록 되어 있는 한편, 자체적으로 전후좌우의 방향으로 평면이동하도록 된 것이다.

그리고, 노즐(20)은 소정의 공기공급원으로부터 솔레노이드밸브(40)를 통해 공급되는 공기를 선반부재(11)에 놓인 웨이퍼(W)를 향해 분사하도록 된 것이며, 공압실린더(30)는 노즐(20)이 삽입된 브라켓(21)의 측부에 설치된 상하이동부재(31)를 포함하여 이루어지고 공압을 이용하여 상기 상하이동부재(31)를 상하이동시킴으로써 노즐(20)을 상하방향으로 이동시키도록 된 것이다.

또한, 솔레노이드밸브(40)는 상기 공기공급원으로부터 공기를 상기 노즐(20)에 공급시키도록 된 것이고, 공기분할부재(50)는 솔레노이드밸브(40)를 통해 공급되는 공기를 분기시켜 압력스위치(60)로 공급하도록 된 것이다.

그리고, 압력스위치(60)는 설정압력을 입력하기 위한 설정버튼(61)을 포함하여 구성되며, 공기분할부재(50)에서 분기되어 공급되는 공기의 압력이 상기 설정버튼(61)을 조작하여 입력한 설정압력에 도달하면 설정압력도달신호를 후술될 제어부(100)에 인가하도록 된 것이다.

상기한 바와 같이 이루어진 공압을 이용한 거리측정장치의 구동을 제어하기 위한 구동제어장치는, 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(100)와, 솔레노이드구동부(200), 공압실린더(300)와, 상술한 웨이퍼이동장치(10) 및, 압력스위치(60)로 이루어진다.

도 3에 있어서, 제어부(100)는 외부로부터 입력되는 동작신호에 따라 웨이퍼이동장치(10)와 솔레노이드구동부(200) 및 공압실린더구동부(300)를 제어하여 웨이퍼이동장치(10)의 선반부재(11)에 놓인 웨이퍼(W)와 노즐(20)과의 거리를 측정하기 위한 거리측정동작을 수행하고 압력스위치(60)로부터 설정압력도달신호가 입력되면 그에 상응하는 설정거리도달신호를 출력하도록 된 것이다.

그리고, 솔레노이드구동부(200)는 제어부(100)의 제어에 따라 솔레노이드밸브(40)를 동작시켜 상기 공기공급원으로부터의 공기를 노즐(20)에 공급하도록 된 것이고, 공압실린더구동부(300)는 제어부(100)의 제어에 따라 공압실린더(30)를 동작시켜 노즐(20)를 상하방향으로 이동시키도록 된 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 동작예를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 압력스위치(60)의 설정버튼(61)을 조작하여 설정압력을 입력한 상태에서, 외부로부터 동작신호가 입력되면 제어부(10)가 솔레노이드밸브(40)를 개방시키기 위한 제어신호를 솔레노이드밸브구동부(200)에 인가한다.

이로서, 솔레노이드구동부(200)가 제어부(100)로부터 인가되는 제어신호에 따라 솔레노이드밸브(40)를 개방시켜 소정의 공기공급원으로부터 공급되는 공기를 노즐(20)에 공급하고, 이와 같이 공급되는 공기가 노즐(20)을 통해 웨이퍼이동장치(10)의 선반부재(11)에 놓인 웨이퍼(W)를 향해 분사된다.

그 다음, 제어부(100)가 노즐(20)을 A지점의 높이까지 하향이동시키기 위한 제어신호를 공압실린더구동부(300)에 인가한다.

이로서, 공압실린더구동부(30)가 제어부(100)로부터 인가되는 제어신호에 따라 공압을 이용하여 상하이동부재(31)를 하향이동시킴으로써 노즐(20)을 A지점의 높이까지 하향이동시킨다.

이후, 제어부(100)가 웨이퍼이동장치(10)의 선반부재(11)에 놓인 웨이퍼(W)를 상향이동시키기 위한 제어신호를 웨이퍼이동장치(10)에 인가한다.

이로서, 웨이퍼이동장치(10)가 모터(M)를 동작시켜 선반부재(11)를 일정속도로 상향이동시킨다.

여기서, 노즐(20)과 웨이퍼이동장치(10)의 선반부재(11)에 놓인 웨이퍼(W)와의 거리가 가까워질수록 상기 공기공급원으로부터 솔레노이드밸브(40)를 통해 노즐(20)로 공급되는 공기의 압력이 증가되고 이에 따라 공기분할부재(50)에서 분기되어 압력스위치(60)로 공급되는 공기의 압력이 증가된다.

이때, 노즐(20)과 웨이퍼이동장치(10)의 선반부재(11)에 놓인 웨이퍼(W)와의 거리가 도시생략된 웨이퍼검사장치가 웨이퍼(W)를 검사하기에 최적인 설정거리에 도달하면 공기분할부재(50)에서 분기되어 압력스위치(60)로 공급되는 공기의 압력이 초기상태에서 설정버튼(61)을 조작하여 입력한 설정압력에 도달하게 되고, 이에 따라 압력스위치(60)가 설정압력도달신호를 제어부(100)에 인가한다.

이로서, 제어부(100)가 선반부재(11)의 상향이동을 정지시키기 위한 제어신호를 웨이퍼이동장치(10)에 인가하고, 웨이퍼이동장치(10)가 제어부(100)로부터 인가되는 제어신호에 따라 선반부재(11)의 상향이동을 정지시킨다.

그 다음, 제어부(100)가 웨이퍼이동장치(10)를 평면상에서 전후좌우의 방향으로 이동시키기 위한 제어신호를 웨이퍼이동장치(10)에 인가한다.

이로서, 웨이퍼이동장치(10)가 제어부(100)로부터 인가되는 제어신호에 따라 평면상에서 전후좌우의 방향으로 일정거리만큼 왕복이동한 다음, 정지한다.

여기서, 웨이퍼이동장치(10)가 전후좌우의 방향으로 이동할 때 노즐(20)의 위치가 웨이퍼이동장치(10)의 선반부재(11)에 놓인 웨이퍼(W)의 표면과 일치하지 않는 지점 즉, 노즐(20)의 위치가 웨이퍼(W)의 종단을 벗어나는 지점에서는, 상기 공기공급원으로부터 노즐(20)에 공급되는 공기의 압력이 낮아지게 되고, 이에 따라 공기분할부재(50에서 분기되어 압력스위치(60)에 공급되는 공기의 압력이 상기 설정압력의 미만으로 낮아짐에 따라 압력스위치(60)가 설정압력도달신호의 출력을 중단하게 되고 이로 인하여 제어부(100)로부터 설정거리도달신호의 출력이 중단된다.

이후, 제어부(100)는 상기와 같이 웨이퍼이동장치(10)를 평면상에서 전후좌우의 방향으로 이동시켰을 때 압력스위치(60)의 출력신호변화를 이용하여 웨이퍼이동장치(10)의 선반부재(11)에 놓인 웨이퍼(W)의 중심단위치를 판단한다.

여기서, 웨이퍼(W)의 중심단위치는 웨이퍼이동장치(10)를 평면상에서 전후좌우방향으로 이동시켰을 때 압력스위치(60)로부터 설정압력도달신호가 입력되다가 그 입력이 중단된 시점의 전후 및 좌우방향 중 3지점간의 평면거리를 계산하여 그 중심점을 판단하는 것이다.

그 다음, 제어부(100)가 판단된 웨이퍼(W)의 중심단에 도시생략된 웨이퍼검사장치가 위치되도록 웨이퍼이동장치(10)를 이동시키기 위한 제어신호를 웨이퍼이동장치(10)에 인가하고, 웨이퍼이동장치(10)가 제어부(100)로부터 인가되는 제어신호에 따라 웨이퍼(W)의 중심단에 도시생략된 웨이퍼검사장치가 위치될 수 있는 지점으로 평면이동한다.

한편, 본 발명의 동작예에서는 반도체검사과정중에 웨이퍼의 거리를 측정하는 경우만을 예로 들어 설명하였으나 이 기술분야의 숙련자는 본 발명이 반도체이외에 다른 대상물과의 거리를 측정하는 것에도 용이하게 이용될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 단순하고 저가인 압력스위치를 이용해 거리측정대상물이 설정거리에 도달되었는지를 감지함으로써, 종래기술에서와 같이 거리측정센서를 사용함에 따른 빈번한 고장을 방지하고 제조원가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 공압을 이용하여 거리를 측정하도록 된 거리측정장치에 있어서,

   거리측정대상물을 상하방향과 전후좌우방향으로 이동시키도록 된 거리측정대상물이동수단과,

   상기 거리측정대상물이동수단의 상측에 설치되어 상기 거리측정대상물에 대해 공기를 분사시키도록 된 노즐과,

   상기 노즐을 상하방향으로 이동시키도록 된 노즐이동수단과,

   소정의 공기공급원으로부터 공기를 상기 노즐로 공급시키도록 된 공기공급수단과,

   설정공압을 입력하기 위한 설정버튼을 포함하여 이루어지고 상기 공기공급원으로부터 상기 노즐로 공급되는 공기의 압력이 상기 설정버튼을 조작하여 입력한 설정공압의 이상이면 설정압력도달신호를 출력하도록 된 압력스위치 및,

   외부로부터 동작신호가 입력되면 상기 공기공급수단을 제어하여 상기 노즐에 공기를 공급하고 상기 노즐이동수단을 제어하여 상기 노즐을 설정높이로 이동시킨 다음, 상기 거리측정대상물이동수단을 제어하여 상기 거리측정대상물을 상측방향으로 이동시키다가 상기 압력스위치로부터 설정압력도달신호가 입력되면 상기 거리측정대상물이동수단의 동작을 정지시킴과 동시에 설정거리도달신호를 외부로 출력시키도록 된 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공압을 이용한 거리측정장치.