KR20010015420A - 정전용량형 센서, 정전용량형 센서부품 및 물체탑재체와그 장치 - Google Patents
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Abstract
정전용량형 센서는 정전용량 검출기, 출력단자와 역 입력단자 사이에 피드백 임피던스회로가 접속되는 연산증폭기, 상기 연산증폭기의 역 입력단자와 상기 정전용량 검출기 사이에 접속되는 신호선, 상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속되는 교류신호발전기, 및 상기 신호선 중 적어도 일부분을 차폐하며, 상기 연산증폭기의 상기 비역 입력단자와 상기 교류신호발전기에 접속되는 실드를 구비한다. 상기 정전용량 검출기는 검출전극과 실드전극을 구비한다. 상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비한다. 상기 실드전극은 상기 실드에 접속된다. 상기 전극도입부 검출전극 중 적어도 일부분은 상기 실드전극에 의해 차폐된다.
Description
본 발명은 정전용량형 센서, 정전용량형 센서부품 및 물체탑재체와 그 장치에 관한 것으로, 특히 정전용량에 다양하게 이용되는 근접물체 검출센서로서 FA(공장자동화)기기, 검열장치, 로봇, 반도체 제조장치 등에 이용될 수 있는 정전용량형 센서, 그 정전용량형 센서의 정전용량형 센서부품, 그 정전용량형 센서부품을 구비하는 물체탑재체, 및 그 정전용량형 센서를 가진 물체탑재장치에 관한 것이다.
도 15는 일본 특개평 제H7-29467호에 설명된 종래의 정전용량 근접물체 검출기의 센서와 증폭기 전단을 도시한다. 도 15에서, 센서(111)는 세 층의 인쇄기판(112)으로 구성된다. 상기 인쇄기판(112)의 한 면에 형성되는 제1층 패턴은 물체검출부 반대편에 배치되는 검출전극(112a)이다. 상기 인쇄기판(112)의 내부패턴은 상기 검출전극(112a)을 차폐하는 제2층 패턴, 즉, 동위상 실드패턴(112b)이다. 상기 인쇄기판(112)의 다른 면에 형성되는 제3층 패턴은 실드 접지패턴(112c)이다. 상기 실드 접지패턴(112c)은 상기 검출전극(112a)과 상기 동위상 실드패턴(112b)에 작용하는 외부로부터의 잡음의 영향을 감소시키는 패턴이다. 상기 패턴들은(112a, 112b)실드 케이블(113)의 코어선과 코팅선에 각각 접속되어, 주회로(114)의 한쪽에 접속된다. 상기 주회로(114)에서, 검출전극(112a)이 접속되는 상기 코어선은 버퍼회로(115)의 입력단자에 접속된다. 상기 버퍼회로(115)의 출력단자는 상기 실드 케이블(113)의 상기 코팅선에 접속되어, 슈미트 트리거회로(116)의 입력단자에 접속된다. 상기 슈미트 트리거회로(116)의 출력단자와 상기 버퍼회로(115)의 입력단자 사이에 피드백저항(R)(117)이 접속된다.
접지된 물체가 상기 검출전극(112a)에 접근하면, 그 사이의 정전용량(Cd)이 증가한다. 상기 버퍼회로(115)와 상기 슈미트 트리거회로(116)는 시정수 성분인 상기 정전용량(Cd)과 상기 피드백저항(R)에 의해 발진하는 발진회로(117)를 구성하고, 상기 발진회로(117)의 출력은 주기 카운터(118)에 접속된다. 상기 주기 카운터(118)는 상기 발진회로(117)의 발진주기를 측정하고, 상기 주기 카운터(118)의 출력은 선형기(119)에 인가된다. 상기 선형기(119)는 주기적인 변화를 선형화 하여 상기 물체의 거리에는 변화가 생기게 된다. 상기 선형기(119)의 출력은 디스플레이회로(120)와 비교회로(121)에 입력된다. 상기 비교회로(121)는 소정의 임계값에 대하여 입력신호를 구별하고, 출력회로(122)로부터 출력되는 물체가 존재하는지 안 하는지를 표시하는 판정신호가 출력된다.
상기 구조에 따르면, 상기 검출전극(112a) 및 상기 동위상 실드패턴(112b)은 상기 실드 케이블(113)을 통해 상기 버퍼회로(115)의 입력 및 출력단말에 접속되므로, 상기 검출전극(112a)과 상기 동위상 실드패턴(112b)은 항상 같은 위상과 같은 전압이 된다. 그러므로, 상기 검출전극(112a)은 상기 검출전극(112a)과 상기 동위상 실드패턴(112b) 사이의 정전용량의 영향을 받지 않는다. 따라서, 상기 검출전극과 전자회로부를 구비하는 센서부는 상기 실드 케이블(113)에 의해 서로 분리될 수 있다.
상기 설명한 것처럼, 일본 특개평 제H7-29476호에 따르면, 상기 센서는 물체를 검출하는 검출전극의 제1층 패턴(112a), 차폐를 위한 제2층 패턴(112b), 및 접지되는 제3층 전극패턴을 구비한다. 상기 증폭기 및 상기 검출전극은 실드 케이블(113)을 통해 접속되고, 개별적인 접지선이 제공된다. 상기 구조는 다음과 같은 문제를 갖고 있다.
(1) 상기 구조는 검출전극선, 실드선 및 접지선이 필요해, 구조가 복잡해지고 비용이 증가하게 된다.
(2) 상기 구조는 검출전극, 실드전극 및 접지전극이 필요해, 구조가 복잡해지고 비용이 증가하게 된다.
그러므로, 본 발명의 주목적은 간단한 구조의 정전용량형 센서, 그 정전용량형 센서의 정전용량형 센서부품, 그 정전용량형 센서부품을 구비하는 물체탑재체, 및 그 정전용량형 센서를 가진 물체탑재장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 정전용량형 센서가 제공되는데,
정전용량 검출기,
출력단자와 역 입력단자 사이에 피드백 임피던스회로가 접속되는 연산증폭기,
상기 연산증폭기의 역 입력단자와 상기 정전용량 검출기 사이에 접속된 신호선,
상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속되는 교류신호발전기, 및
상기 신호선 중 적어도 일부분을 차폐하며, 상기 연산증폭기의 상기 비역 입력단자와 상기 교류신호발전기에 접속되는 실드를 구비하며,
상기 정전용량 검출기는 검출전극과 실드전극을 구비하고,
상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비하며,
상기 실드전극은 상기 실드에 접속되고,
상기 전극도입부 검출전극 중 적어도 일부분은 상기 실드전극에 의해 차폐된다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 탑재될 물체를 탑재하는 물체탑재체가 제공되는데, 검출전극 및 실드전극을 구비하며,
상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비하고,
상기 검출전극 및 상기 실드전극은 평평한 극판형 전극으로 서로 다른 층이 되도록 적층되며,
상기 검출전극 및 상기 실드전극은 적층되는 방향에서 볼 때 상기 검출전극과 상기 실드전극은 포개지지 않고, 상기 전극도입부 검출전극과 상기 실드전극 중 적어도 일부분은 포개지도록 제공된다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 정전용량형 센서부품이 제공되는데,
검출전극 및 제1 실드전극을 갖는 정전용량 검출기와, 상기 검출전극과 서로 다른 층이 되도록 상기 검출전극으로 적층되는 평평한 극판형 제2 실드전극을 구비하며,
상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비하고,
상기 검출부 검출전극은 평평한 극판형 전극으로, 상기 검출전극과 제1실드전극은 상기 평평한 극판형 전극의 주 표면에 수직인 방향에서 볼 때 제1실드전극의 적어도 일부분이 상기 검출부 검출전극의 한쪽에 위치하도록 제공되고,
상기 검출전극 및 제2 실드전극은 적층된 방향에서 볼 때 상기 검출전극과 제2 실드전극은 포개지지 않고, 상기 전극도입부 검출전극과 제2 실드전극 중 적어도 일부분은 포개지도록 제공된다.
본 발명의 제4 관점에 따르면,
검출전극 및 제1 실드전극을 갖는 정전용량 검출기와, 상기 검출전극과 서로 다른 층이 되도록 상기 검출전극으로 적층되는 평평한 극판형 제2 실드전극을 구비하는 정전용량형 센서 부품이 제공되는데,
상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비하고,
상기 검출부 검출전극은 평평한 극판형 전극으로, 상기 검출전극과 제1실드전극은 상기 평평한 극판형 전극의 주 표면에 수직인 방향에서 볼 때 제1실드전극의 적어도 일부분이 상기 검출부 검출전극의 한쪽에 위치하도록 제공되고,
상기 검출전극 및 제2 실드전극은 상기 검출전극과 상기 실드전극의 적층되는 방향에서 볼 때 상기 검출부 검출전극과 상기 전극도입부 검출전극이 제2 실드전극 위에 포개지도록 제공된다.
본 발명의 제5 관점에 따르면, 물체탑재장치가 제공되는데,
물체를 탑재하기 위한 물체탑재체,
상기 물체탑재체에 탑재되는 적어도 두 개의 물체검출전극, 및
상기 적어도 두 개의 물체검출전극에 각각 접속되는 적어도 두 개의 검출회로를 구비하며,
상기 두 개의 검출회로의 각각은,
출력단자와 역 입력단자 사이에 피드백 임피던스회로가 접속되는 연산증폭기,
상기 연산증폭기의 역 입력단자와 상기 적어도 두 개의 물체검출전극 중 하나 사이에 접속된 신호선,
상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속되는 교류신호발전기, 및
상기 신호선 중 적어도 일부분을 차폐하며, 상기 연산증폭기의 상기 비역 입력단자와 상기 교류신호발전기에 접속되는 실드를 구비한다.
본 발명의 제6 관점에 따르면, 물체탑재장치가 제공되는데,
물체를 탑재하기 위한 물체탑재체,
상기 물체탑재체에 탑재되는 적어도 두 개의 물체검출전극,
출력단자와 역 입력단자 사이에 피드백 임피던스회로가 접속되는 연산증폭기,
상기 연산증폭기의 상기 역 입력단자에 접속되는 신호선,
상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속되는 교류신호발전기,
상기 신호선 중 적어도 일부분을 차폐하며, 상기 연산증폭기의 상기 비역 입력단자와 상기 교류신호발전기에 접속되는 실드, 및
상기 신호선과 상기 적어도 두 개의 물체검출전극 사이의 접속을 절환하고 상기 신호선을 상기 적어도 두 개의 물체검출전극 중 어느 하나에 접속할 수 있는 스위치를 구비한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검출기능을 갖는 이동암을 설명하는 개략적인 부분 횡단면도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검출기능을 갖는 이동암을 설명하는 개략적인 종단면도로, 도2a는 도 1의 AA'선을 따라 취한 개략적인 종단면도이고, 도 2b는 도 1의 BB'선을 따라 취한 개략적인 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검출기능을 갖는 이동암을 설명하는 개략적인 부분 횡단면도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검출기능을 갖는 이동암을 설명하는 개략적인 종단면도로, 도4a는 도 3의 CC'선을 따라 취한 개략적인 종단면도이고, 도 4b는 도 3의 DD'선을 따라 취한 개략적인 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검출기능을 갖는 이동암을 설명하는 개략적인 부분 횡단면도로서, 도 3의 확대도이다.
도 6a, 6b 및 6c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검출기능을 갖는 이동암에 의한 검출동작을 설명하는 개략적인 부분 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검출기능을 갖는 이동암을 설명하는 개략적인 부분 평면도이다.
도 8a, 8b, 8c, 8d 및 8e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검출기능을 갖는 이동암의 변형을 설명하는 개략적인 부분 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 임피던스-전압(Z/V) 변환장치의 제1예를 도시하는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 Z/V 변환장치에서 검출되는 임피던스가 용량성분이 되도록 구성되는 실험을 통해 얻어지는 Cx와 출력전압 Vo 사이의 관계의 일례를 도시하는 도표이다.
도 11은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 Z/V 변환장치의 제2예를 도시하는 회로도이다.
도 12a 및 12b는 제1예의 회로 및 제2예의 회로를 사용하는 실제의 기계실험에 의해 잡음에 의한 영향이 확인될 때 얻어진 실험결과를 도시하는 도표이다.
도 13은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 Z/V 변환장치의 제3예를 도시하는 회로도이다.
도 14는 제1예의 회로에서 정전용량이 검출되는 임피던스성분으로 사용되고, 저항이 피드백 임피던스회로로 사용될 때의 회로도이다.
도 15는 종래의 정전용량 근접물체 검출센서를 도시하는 도형이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 연산증폭기 2 : 출력단자
3 : 피드백 임피던스성분 4 : 교류신호발전기
5 : 신호선 6 : 임피던스성분
7 : 실드 62 : 전극
111 : 센서 112 : 인쇄기판
112a : 검출전극 112b : 동위상 실드패턴
112c : 실드 접지패턴 113 : 실드 케이블
114 : 주회로 115 : 버퍼회로
116 : 슈미트 트리거회로 117 : 발진회로
118 : 주기 카운터 119 : 선형기
120 : 디스플레이회로 121 : 비교회로
122 : 출력회로 10, 1010 : 이동암
11, 1011 : 절연체 12 - 16, 1014 - 1016 : 절연층
21, 31, 41, 1021, 1023, 1024 : 실드전극
32, 62, 1022, 1032, 1042, 1052, 1070 : 검출전극
211, 311, 411 : 전극도입부 실드전극
312, 1161 : 검출부 실드전극 321, 1072 : 전극도입부 검출전극
322, 412, 1222, 1071, 1131 : 검출부 검출전극
1020, 1030, 1040, 1050 : 센서전극
1060 : 반도체 실리콘웨이퍼 1073 : 개구부
1101, 1102, 1103, 1104 : C/V 변환장치
(제1 실시예)
도 1, 2a 및 2b를 참조하면, 웨이퍼검출기능을 갖는 이동암(10)은 절연체(11), 검출전극(32) 및 실드전극(21, 31, 41)으로 구성된다. 상기 절연체(11)는 절연층(12 - 16)들이 일체로 형성된다. 상기 각 절연층(12 - 16)의 두께는 0.5 mm이다. 절연층(12)에는 상기 실드전극(21)이 형성되고, 절연층(14)에는 상기 검출전극(32)과 상기 실드전극(31)이 형성되며, 상기 절연층(16)에는 상기 실드전극(41)이 형성된다. 상기 절연층(14)은 그 사이에 절연층(15)이 삽입되어 상기 절연층(16) 위에 적층되고, 상기 절연층(12)은 그 사이에 절연층(13)이 삽입되어 상기 절연층(14) 위에 적층된다.
상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(10)은 시트성형법으로 알루미나 기반 자기시트가 형성되어, 스크린인쇄법으로 상기 시트에 전극이 형성되고, 상기 시트들은 서로 위에 배치되고 적층되어, 암형으로 잘라지고, 동시에 소결되는 식으로 형성된다.
그 다음, 이와 같이 제조되는 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 이동암(10)의 상기 검출전극(32) 및 상기 실드전극(21, 31, 41)의 구조와 이 전극들간의 위치관계에 대해 설명한다.
상기 검출전극(32) 및 상기 실드전극(31)은 상기 절연층(15) 통해 상기 실드전극(41) 위에 형성되고, 상기 실드전극(21)은 상기 절연층(13)을 통해 상기 검출전극(32)과 상기 실드전극(31) 위에 형성된다.
상기 검출전극(32)은 검출될 물체(이하 "검출될 물체"라고 부른다)를 검출하는 원형 검출부 검출전극(322)과, 상기 검출부 검출전극(322)에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극(321)으로 구성된다. 상기 실드전극(31) 및 상기 검출전극(32)은 같은 층에 제공된다. 상기 실드전극(31)은 상기 검출전극(32)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출전극(32)을 둘러싼다. 상기 실드전극(31)은 검출부 실드전극(312)과 전극도입부 실드전극(311)으로 구성된다. 상기 검출부 실드전극(312)은 상기 검출전극(32)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출부 검출전극(322)을 둘러싼다. 상기 검출부 실드전극(312)과 상기 검출부 검출전극(322) 사이에는 절연체(11)가 존재한다. 상기 두 전극도입부 실드전극(311)은 상기 검출전극(32)의 주 표면에 병렬방향으로 평행하게 상기 전극도입부 검출전극(321)의 양측에 제공된다. 상기 전극도입부 실드전극(311)과 상기 전극도입부 검출전극(321) 사이에는 상기 절연체(11)가 존재한다.
상기 실드전극(21)은 전극도입부 실드전극(211)으로 구성된다. 상기 전극도입부 실드전극(211)은 상기 전극도입부 검출전극(321)과 그 전극도입부 실드전극(311)에 대향하도록 제공된다. 상기 전극도입부 실드전극(211)과, 상기 전극도입부 검출전극(321) 및 그 양측에 제공되는 상기 전극도입부 실드전극(311)의 다음 전극들 사이에는 상기 절연체(11)가 존재한다. 상기 실드전극(21)은 상기 검출부 검출전극(322) 반대편에 배치되지 않고, 상기 검출부 검출전극(322)은 상기 실드전극(21)으로부터 노출된다. 그러므로, 검출되는 물체는 상기 검출될 물체와 상기 검출부 검출전극(322) 사이에 형성되는 용량값을 측정함으로써 검출될 수 있다.
상기 실드전극(41)은 검출부 실드전극(412)과 전극도입부 실드전극(411)으로 구성된다. 상기 검출부 실드전극(412)은 상기 검출부 검출전극(321)과 상기 검출부 검출전극(321) 둘레에 위치하는 상기 검출부 실드전극(312)에 대향하도록 제공된다. 상기 전극도입부 실드전극(411)은 상기 전극도입부 검출전극(321)과 상기 전극도입부 검출전극(321) 양측에 위치하는 상기 전극도입부 실드전극(311)에 대향하도록 제공된다. 상기 실드전극(41)과, 상기 검출전극(32) 및 상기 실드전극(31)의 다음 전극들 사이에는 상기 절연체(11)가 존재한다.
본 실시예에서, 나중에 설명할 연산증폭기를 구비하는 Z/V 변환(임피던스-전압 변환)장치를 사용하여, 상기 검출전극(32)은 상기 연산증폭기의 역 입력단자에 접속되고, 상기 실드전극(21, 31, 41)들은 상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속된다. 상기 연산증폭기의 상기 두 입력단자(역 입력단자 및 비역 입력단자)는 허 단락상태가 되고, 상기 검출전극(32) 및 상기 실드전극(21, 31, 41)은 같은 전위가 된다. 그러므로, 상기 검출전극(32) 및 상기 실드전극(21, 31, 41) 사이에 형성되는 기생용량의 영향 없이 상기 검출부 검출전극(322)과 상기 검출될 물체에 의해 형성되는 임피던스성분의 값(본 실시예에서 용량값)에만 의존하여 전압을 얻을 수 있고, 상기 임피던스 값이 매우 크더라도, 즉, 용량값이 매우 작더라도 높은 정확도로 Z/V 변환이 가능하다.
그 결과, 상기 설명한 일본 특개평 제H-29467호에서 설명한 기술과 비교할 때, 접지선이 필요 없어 비용이 감소하고, 접지전극이 필요 없어 비용이 또 감소하게 된다.
또한, 상기 설명한 것처럼, 상기 검출부 검출전극(322)은 상기 검출전극(32)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출부 실드전극(312)에 둘러싸여 있어, 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(10)의 측 방향에 존재하는 물체가 검출되지 않고, 상기 암(10)의 검출성능이 강화된다.
상기 설명한 것처럼, 상기 검출부 실드전극(412)은 상기 검출부 검출전극(322) 바로 아래에 제공되므로, 상기 검출부 검출전극(322)의 검출기능은 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(10) 아래에 있는 검출될 물체에 영향을 받지 않아, 상기 암(10)의 검출성능이 강화된다. 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 다수의 이동암(10)이 수직방향으로 배치되더라도, 특정 이동암(10)은 상기 검출부 검출전극(322) 바로 위에 배치되는 물체만 검출하여, 상기 암(10)의 성능이 강화된다.
상기 설명한 것처럼, 본 실시예에서, 상기 검출전극(32) 및 상기 실드전극(21, 31, 41)은 전위가 같아, 상기 검출전극(32) 및 상기 실드전극(21, 31, 41) 사이에 형성되는 기생용량의 영향 없이 상기 검출부 검출전극(322)과 상기 검출될 물체에 의해 형성되는 임피던스성분의 값(본 실시예에서 용량값)에만 의존하여 전압을 얻을 수 있고, 상기 임피던스 값이 매우 크더라도, 즉, 용량값이 매우 작더라도 높은 정확도의 Z/V 변환이 가능하다. 상기 센서회로는 상기 정전용량을 높은 정확도로 검출할 수 있어, 상기 센서는 아주 민감하지 않아도 되므로, 상기 전극구조는 간단해질 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(10)은 상기 검출전극(32)에만 제공되어도 되고, 상기 실드전극(21, 31, 41)들 중 하나만 제공되더라도, 상기 암의 성능은 강화된다. 그러므로, 상기 암은 상기 암을 형성하는 하나의 자기기판 한 면에만 검출전극 및 실드전극을 제공함으로써 형성될 수 있고, 상기 암은 또한 하나의 자기기판 양면에 전극을 구워 형성될 수도 있다.
상기 설명한 본 실시예의 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 이동암(10)을 형성하였다. 도 1을 참조하면, 상기 전극도입부 실드전극(211)의 폭 "a"는 30 mm, 상기 실드전극(31)의 폭 "b"는 6 mm, 상기 전극도입부 검출전극(321)의 폭 "d"는 12 mm, 상기 전극도입부 실드전극(311)과 상기 전극도입부 검출전극(321) 사이의 간격 "c"는 4 mm, 상기 검출부 검출전극(322)의 직경 "f"는 50 mm, 상기 검출부 실드전극(312)의 외부직경 "g"는 70 mm, 상기 전극도입부 실드전극(411) "e"는 30 mm, 상기 검출부 실드전극(412)의 직경 "h"는 70 mm로 설정되었다.
이런 식으로 형성된 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 이동암(10)의 상기 검출전극(32)은 도 9에 도시한 Z/V 변환장치의 신호선(5)에 접속되어, 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(10)의 상기 실드전극(21, 31, 41)은 상기 실드(7)에 접속되었으며, 물체(이 경우에, 실리콘웨이퍼)가 검출되었다. 그 결과, 상기 웨이퍼가 상기 암(10)의 윗면에 접촉되었을 때 또는 상기 웨이퍼가 상기 암(10)의 윗면에 수 cm 내로 접근하였을 때 상기 회로의 출력전압에 충분히 인식할 수 있는 변화를 확인할 수 있었다(상기 웨이퍼가 차단되었을 때 상기 출력전압에서 수 mV(밀리볼트)의 변화가 확인되었고, 상기 웨이퍼가 접촉되었을 때 상기 출력전압에서 수백 mV의 변화가 확인되었다). 한편, 상기 웨이퍼가 상기 암(10)의 뒷면(상기 암(10)에서 상기 검출부 검출전극(322)이 차폐되는 쪽)에 접근하거나 접촉하였을 때는 어떤 변화도 확인되지 않았다. 상기 암(10)의 윗면 및 뒷면에 대한 상기 검출결과는 효과적인 검출효과를 증명하였다.
(제2 실시예)
도 3, 4a, 4b, 5, 6a, 6b 및 6c를 참조하면, 제2 실시예의 웨이퍼검출기능을 갖는 이동암(1010)은 절연체(1011)와 4개의 센서전극(1020, 1030, 1040, 1050)으로 구성된다. 절연층(1012 - 1016)들은 일체로 형성되어 상기 절연체(1011)를 구성한다. 상기 각 절연층(1012 - 1016)들의 두께는 0.5 mm이다. 상기 센서전극(1020)은 검출전극(1022) 및 실드전극(1021, 1023, 1024)으로 구성된다. 상기 센서전극(1030)은 검출전극(1032) 및 실드전극(1031, 1033, 1034)으로 구성된다. 상기 센서전극(1040)은 검출전극(1042) 및 실드전극(1041, 1043, 1044)으로 구성된다. 상기 센서전극(1050)은 검출전극(1052) 및 실드전극(1051, 1053, 1054)으로 구성된다. 상기 절연층(1012)에는 실드전극(1021, 1031, 1041, 1051)이 형성된다. 상기 절연층(1014)에는 검출전극(1022, 1032, 1042, 1052) 및 실드전극(1023, 1033, 1043, 1053)이 형성된다. 상기 절연층(1016)에는 실드전극(1024, 1034, 1044, 1054)이 형성된다. 상기 절연층(1014)은 그 사이에 절연층(1013)이 삽입되어 상기 절연층(1016) 위에 적층된다.
상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010)은 시트성형법으로 알루미나 기반 자기시트가 형성되어, 스크린인쇄법으로 상기 시트에 전극이 형성되고, 상기 시트들은 서로 위에 배치되고 적층되어, 암형으로 잘라지고, 동시에 소결되는 식으로 형성된다.
그 다음, 이와 같이 형성되는 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 이동암(10)의 상기 4개의 센서전극(1020, 1030, 1040, 1050)의 구조와 이 전극들간의 위치관계에 대해 설명한다.
상기 4개의 센서전극(1020, 1030, 1040, 1050)은 대체로 같은 구조를 가지며, 상기 센서전극(1020)의 경우에 대해 설명한다.
상기 검출전극(1022) 및 실드전극(1023)은 상기 절연층(1015)을 통하여 상기 실드전극(1024) 위에 형성되고, 상기 실드전극(1021)은 상기 절연층(1013)을 통하여 상기 검출전극(1022) 및 상기 실드전극(1023) 위에 형성된다.
상기 검출전극(1022)은 검출될 물체를 검출하는 원형 검출부 검출전극(1222)과, 상기 검출부 검출전극(1222)에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극(1221)으로 구성된다. 상기 실드전극(1023) 및 상기 검출전극(1022)은 같은 층에 제공된다. 상기 실드전극(1023)은 상기 검출전극(1022)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출전극(1022)을 둘러싼다. 상기 실드전극(1023)은 검출부 실드전극(1232)과 전극도입부 실드전극(1231)으로 구성된다. 상기 검출부 실드전극(1232)은 상기 검출전극(1022)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출부 검출전극(1222)을 둘러싼다. 상기 검출부 실드전극(1232)과 상기 검출부 검출전극(1222) 사이에는 상기 절연체(1011)가 존재한다. 상기 두 전극도입부 실드전극(1231)은 상기 검출전극(1022)의 주 표면에 병렬방향으로 평행하게 상기 전극도입부 검출전극(1221)의 양측에 제공된다. 상기 전극도입부 실드전극(1231)과 상기 전극도입부 검출전극(1221) 사이에는 상기 절연체(1011)가 존재한다.
상기 실드전극(1021)은 전극도입부 실드전극(1211)으로 구성된다. 상기 전극도입부 실드전극(1211)은 상기 전극도입부 검출전극(1221)의 양측에 제공되는 상기 전극도입부 검출전극(1221)과 상기 전극도입부 실드전극(1211)에 대향하도록 제공된다. 상기 전극도입부 실드전극(1211)과, 상기 전극도입부 검출전극(1221) 및 그 양측에 제공되는 상기 전극도입부 실드전극(1231)의 다음 전극들 사이에는 상기 절연체(1011)가 존재한다. 상기 실드전극(1021)은 상기 검출부 검출전극(1222) 반대편에 배치되지 않고, 상기 검출부 검출전극(1222)은 상기 실드전극(1021)으로부터 노출된다. 그러므로, 검출되는 물체는 상기 검출될 물체와 상기 검출부 검출전극(1222) 사이에 형성되는 용량값을 측정함으로써 검출될 수 있다.
상기 실드전극(1024)은 검출부 실드전극(1242)과 전극도입부 실드전극(1241)으로 구성된다. 상기 검출부 실드전극(1242)은 상기 검출부 검출전극(1222) 및 상기 검출부 검출전극(1222) 둘레에 위치하는 상기 검출부 실드전극(1232)에 대향하도록 제공된다. 상기 전극도입부 실드전극(1241)은 상기 전극도입부 검출전극(1221)과 상기 전극도입부 검출전극(1221) 양측에 위치하는 상기 전극도입부 검출전극(1231)에 대향하도록 제공된다. 상기 실드전극(1024)과, 상기 검출전극(1022) 및 상기 실드전극(1023)의 다음 전극들 사이에는 상기 절연체(1011)가 존재한다.
상기 센서전극(1030)은 검출전극(1032) 및 실드전극(1031, 1033, 1034)으로 구성된다. 상기 검출전극(1032)은 상기 검출될 물체를 검출하는 원형 검출부 검출전극(1322)과, 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극(1321)으로 구성된다. 상기 실드전극(1031)은 전극도입부 실드전극(1311)을 구비하고, 상기 실드전극(1033)은 검출부 실드전극(1332)과 전극도입부 실드전극(1331)을 구비한다. 상기 실드전극(1034)은 검출부 실드전극(1342) 및 전극도입부 실드전극(1341)을 구비한다.
상기 센서전극(1040)은 검출전극(1042) 및 실드전극(1041, 1043, 1044)으로 구성된다. 상기 검출전극(1042)은 상기 검출될 물체를 검출하는 원형 검출부 검출전극(1422)과, 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극(1421)으로 구성된다. 상기 실드전극(1041)은 전극도입부 실드전극(1411)을 구비하고, 상기 실드전극(1043)은 검출부 실드전극(1432)과 전극도입부 실드전극(1431)을 구비한다. 상기 실드전극(1044)은 검출부 실드전극(1442) 및 전극도입부 실드전극(1441)을 구비한다.
상기 센서전극(1050)은 검출전극(1052) 및 실드전극(1051, 1053, 1054)으로 구성된다. 상기 검출전극(1052)은 상기 검출될 물체를 검출하는 원형 검출부 검출전극(1522)과, 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극(1521)으로 구성된다. 상기 실드전극(1051)은 전극도입부 실드전극(1511)을 구비하고, 상기 실드전극(1053)은 검출부 실드전극(1532)과 전극도입부 실드전극(1531)을 구비한다. 상기 실드전극(1054)은 검출부 실드전극(1542) 및 전극도입부 실드전극(1541)을 구비한다.
상기 센서전극(1030, 1040, 1050)들은 상기 센서전극(1020)과 대체로 같은 구조를 가지므로, 그 설명은 생략한다.
본 실시예에서, C/V 변환(정전용량-전압 변환)장치로서 나중에 설명할 연산증폭기를 각각 구비하는 4개의 Z/V 변환(임피던스-전압 변환)장치가 사용된다. 상기 센서전극(1020)은 C/V 변환장치(1101)에 접속되고, 상기 센서전극(1030)은 C/V 변환장치(1102)에 접속되고, 상기 센서전극(1040)은 C/V 변환장치(1103)에 접속되며, 상기 센서전극(1050)은 C/V 변환장치(1104)에 접속된다. 즉, 상기 검출전극(1022)은 상기 C/V 변환장치(1101)의 연산증폭기의 역 입력단자에 접속되고, 상기 실드전극(1021, 1023, 1024)들은 상기 C/V 변환장치(1101)의 상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속된다. 또한, 상기 검출전극(1032)은 상기 C/V 변환장치(1102)의 연산증폭기의 역 입력단자에 접속되고, 상기 실드전극(1031, 1033, 1034)들은 상기 C/V 변환장치(1102)의 상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속된다. 또한, 상기 검출전극(1042)은 상기 C/V 변환장치(1103)의 연산증폭기의 역 입력단자에 접속되고, 상기 실드전극(1041, 1043, 1044)들은 상기 C/V 변환장치(1103)의 상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속된다. 또한, 상기 검출전극(1052)은 상기 C/V 변환장치(1104)의 연산증폭기의 역 입력단자에 접속되고, 상기 실드전극(1051, 1053, 1054)들은 상기 C/V 변환장치(1104)의 상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속된다.
상기 C/V 변환장치(1101 - 1104)들의 상기 연산증폭기 각각의 상기 두 입력단자(역 입력단자 및 비역 입력단자)는 허 단락상태가 되고, 상기 검출전극(1022) 및 상기 실드전극(1021, 1023, 1024)은 같은 전위가 되고, 상기 검출전극(1032) 및 상기 실드전극(1031, 1033, 1034)은 같은 전위가 되고, 상기 검출전극(1042) 및 상기 실드전극(1041, 1043, 1044)은 같은 전위가 되며, 상기 검출전극(1052) 및 상기 실드전극(1051, 1053, 1054)은 같은 전위가 된다. 그러므로, 상기 검출전극(1022, 1032, 1042, 1052) 및 상기 실드전극(1021, 1023, 1024, 1031, 1033, 1034, 1041, 1043, 1044, 1051, 1053, 1054) 사이에 형성되는 기생용량의 영향 없이 상기 검출부 검출전극(1222, 1322, 1422, 1522)과 상기 검출될 물체에 의해 형성되는 임피던스성분의 값(본 실시예에서 용량값)에만 의존하여 전압을 얻을 수 있고, 상기 임피던스 값이 매우 크더라도, 즉, 용량값이 매우 작더라도 높은 정확도로 Z/V 변환이 가능하다.
그 결과, 상기 설명한 일본 특개평 제H-29467호에서 설명한 기술과 비교할 때, 접지선이 필요 없어 비용이 감소하고, 접지전극이 필요 없어 비용이 또 감소하게 된다.
또한, 상기 설명한 것처럼, 상기 검출부 검출전극(1222)은 상기 검출전극(1022)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출부 실드전극(1232)에 둘러싸여 있고, 상기 검출부 검출전극(1322)은 상기 검출전극(1032)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출부 실드전극(1332)에 둘러싸여 있으며, 상기 검출부 검출전극(1422)은 상기 검출전극(1042)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출부 실드전극(1432)에 둘러싸여 있고, 상기 검출부 검출전극(1522)은 상기 검출전극(1052)의 주 표면에 병렬방향으로 상기 검출부 실드전극(1532)에 둘러싸여 있어, 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010)의 측 방향에 존재하는 물체가 검출되지 않고, 상기 암(1010)의 검출성능이 강화된다.
상기 설명한 것처럼, 상기 검출부 실드전극(1242)은 상기 검출부 검출전극(1222) 바로 아래에 제공되고, 상기 검출부 실드전극(1342)은 상기 검출부 검출전극(1322) 바로 아래에 제공되며, 상기 검출부 실드전극(1442)은 상기 검출부 검출전극(1422) 바로 아래에 제공되고, 상기 검출부 실드전극(1542)은 상기 검출부 검출전극(1522) 바로 아래에 제공되므로, 상기 검출부 검출전극(1222, 1322, 1422, 1522)의 검출기능은 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010) 아래에 있는 검출될 물체에 영향을 받지 않아, 상기 암(1010)의 검출성능이 강화된다. 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 다수의 이동암(1010)이 수직방향으로 배치되더라도, 특정 이동암(1010)은 상기 검출부 검출전극(1222, 1322, 1422, 1522) 바로 위에 배치되는 물체만 검출하여, 상기 암(1010)의 성능이 강화된다.
상기 설명한 것처럼, 본 실시예에서, 상기 검출전극(1022) 및 상기 실드전극(1021, 1023, 1024)은 전위가 같고, 상기 검출전극(1032) 및 상기 실드전극(1031, 1033, 1034)은 전위가 같으며, 상기 검출전극(1042) 및 상기 실드전극(1041, 1043, 1044)은 전위가 같고, 상기 검출전극(1052) 및 상기 실드전극(1051, 1053, 1054)은 전위가 같으므로, 상기 검출전극들 및 상기 실드전극들 사이에 형성되는 기생용량의 영향 없이 상기 각 검출부 검출전극(1222, 1322, 1422, 1522)과 각 검출될 물체에 의해 형성되는 임피던스성분의 값(본 실시예에서 용량값)에만 의존하여 전압을 얻을 수 있고, 상기 임피던스 값이 매우 크더라도, 즉, 용량값이 매우 작더라도 높은 정확도로 Z/V 변환이 가능하다.
본 실시예에 사용되는 상기 C/V 변환회로는 상기 정전용량을 높은 정확도로 검출할 수 있으므로, 상기 센서는 아주 민감하지 않아도 되고, 상기 센서전극의 범위는 작은 값으로 감소될 수 있다. 상기 센서전극이 비교적 더 작게 만들어진다면, 상기 검출될 물체의 편차가 검출될 때 상기 정전용량의 변화율은 더 커질 수 있으며, 편차의 검출감도가 높아진다.
본 실시예에서, 검출될 물체로서 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 사용되었다. 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 상기 웨이퍼 검출기능을 갖는 상기 이동암(1010)에 탑재되고 상기 반도체 실리콘웨이퍼(106)가 4로 똑같이 분할된 경우와 같이 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010) 위에 4개의 검출부 검출전극(1222, 1322, 1422, 1522)이 제공되어, 상기 분할된 영역에 상기 검출부 검출전극(1222, 1322, 1422, 1522)이 대응되었다. 상기 검출부 검출전극(1222, 1322, 1422, 1522)들은 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)의 바닥에 병렬로 배열된다.
이러한 구조로, 상기 센서전극(1020, 1030, 1040, 1050)에 각각 대응하는 출력전압으로부터 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 존재하는지 안 하는 지와, 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 상기 암(1010)의 올바른 위치에 배치되었는지, 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 비정상적인 위치로 빗나갔는지도 검출할 수 있다. 또한, 상기 다수의 출력전압의 평균으로부터 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)의 뒤틀림과 구부러짐도 검출할 수 있다. 또한 뒤틀림과 같은 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)의 기형은 상기 웨이퍼의 이동동작으로 동시에 검출될 수 있어 비용이 줄게 된다.
도 5를 참조하여, 본 실시예의 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010)의 구체적인 한 예를 상기 센서전극(1020)의 경우에 대해 설명한다. 상기 전극도입부 실드전극(1211)의 폭 "a"는 5 mm, 상기 실드전극(1023)의 폭 "b"는 1 mm, 상기 전극도입부 검출전극(1221)의 폭 "d"는 2 mm, 상기 전극도입부 실드전극(1231)과 상기 전극도입부 검출전극(1221) 사이의 간격 "c"는 0.5 mm, 상기 검출부 검출전극(1222)의 직경 "f"는 10 mm, 상기 검출부 실드전극(1232)의 외부직경 "g"는 14 mm, 상기 전극도입부 실드전극(1241)의 폭 "e"는 5 mm, 상기 검출부 실드전극(1242)의 직경 "h"는 14 mm로 설정되었다. 상기 센서전극(1030, 1040, 1050)에 해당하는 부분의 크기는 상기 센서전극(1020)에서의 크기와 같다. 상기 절연체(1012 - 1016)들의 각 두께는 0.5 mm이다.
상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 도 6a에 도시한 것처럼 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010)에 정상적으로 탑재될 때 C/V 변환장치(1101 - 1104)의 출력전압들은 대체로 같지만, 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)의 위치가 도 6b에 도시한 것처럼 빗나가는 경우, 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 상기 원형 검출부 검출전극(1222) 위에 위치하지 않는다면, 상기 출력전압은 대체로 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010) 위에 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 탑재되지 않을 때와 같다. 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 원형 검출부 검출전극(1522)의 일부분 위에만 있을 때, 상기 출력전압은 상기 두 출력전압 값의 중간이 된다.
상기 설명한 것처럼, 본 실시예에서 사용된 상기 C/V 변환장치(1101 - 1104)는 상기 정전용량을 높은 정확도로 검출할 수 있는 센서회로이므로, 상기 센서는 아주 민감하지 않아도 되며, 상기 전극구조는 간단해질 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010)에는 상기 검출전극(1022, 1032, 1042, 1052)이 제공될 수 있으며, 상기 실드전극(1021(1031, 1041), 1023(1033, 1043), 1024(1034, 1044))들 중 하나만 제공되더라도, 상기 암의 성능이 강화된다. 그러므로, 상기 암은 상기 암을 구성하는 단 하나의 자기기판의 한 면에 검출전극 및 실드전극을 제공함으로써 형성될 수 있고, 상기 암은 한 자기기판의 양면에 전극을 구워 형성될 수도 있다.
본 실시예에서, 상기 4개의 C/V 변환장치가 사용되는데, 상기 센서전극(1020)은 상기 C/V 변환장치(1101)에 접속되고, 상기 센서전극(1030)은 상기 C/V 변환장치(1102)에 접속되고, 상기 센서전극(1040)은 상기 C/V 변환장치(1103)에 접속되며, 상기 센서전극(1050)은 C/V 변환장치(1104)에 접속된다. 이러한 구조 대신, 하나의 C/V 변환장치가 사용될 수 있고, 상기 센서전극(1020, 1030, 1040, 1050)과의 접속은 멀티플렉서를 사용해 교환될 수 있다. 이와 같은 경우에, 상기 센서전극(1020, 1030, 1040, 1050)에 대한 모든 실드선은 상기 C/V 변환장치의 실드에 접속되거나, 상기 멀티플렉서를 사용해 교환될 수 있다.
본 실시예의 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암(1010)은 웨이퍼 이동장치 및 반도체 제조장치로 사용될 수 있다.
(제3 실시예)
도 7은 제3 실시예의 반도체 웨이퍼검출기능을 갖는 이동암을 설명하는 개략적인 부분 평면도이다. 도 8a, 8b, 8c, 8d 및 8e는 제3 실시예의 상기 반도체 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암의 변형을 설명하는 개략적인 부분 단면도이다.
제3 실시예에서, 알루미나 기반 자기로 만들어진 절연체(1011)는 그 위에 검출전극(1070)이 일체로 제공된다. 상기 검출전극(1070)은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극(1071)과, 상기 검출부 검출전극(1071)에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극(1072)으로 구성된다. 상기 검출부 검출전극(1071)은 그 안에 개구부(1073)를 구비하고 있으며, 상기 검출부 검출전극(1071)의 원호부 둘레는 반도체 실리콘웨이퍼(1060)의 둘레와 같다. 상기 검출부 검출전극(1071)의 전극 범위는 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060) 바닥의 범위의 1/10 이하이다. 상기 전극도입부 검출전극(1072)은 나중에 설명할 Z/V 변환장치(본 실시예에서 C/V 변환장치로 사용됨)의 연산증폭기의 역 입력단자에 접속된다.
상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 정상적인 탑재위치에서 벗어난다면, 상기 검출부 검출전극(1071)의 일부가 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)에서 노출되고 용량이 변하므로, 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060) 위치의 이탈을 검출할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 검출될 물체를 검출하는 상기 검출부 검출전극(1071)의 전극 범위는 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060) 바닥의 범위보다 충분히 작기 때문에, 높은 정확도로 상기 위치의 이탈을 검출할 수 있다.
상기 검출부 검출전극은 도 8a에 도시한 것처럼 나선형 검출부 검출전극(1081)이 되거나, 도 8b에 도시한 것처럼 다중 링형 검출부 검출전극(1091 - 1093)이 될 수 있다. 상기 검출부 검출전극(1081) 및 상기 검출부 검출전극(1091 - 1093)은 전극도입부 검출전극(1082) 및 전극도입부 검출전극(1094)을 통해 나중에 설명할 Z/V 변환장치(본 실시예에서 C/V 변환장치로 사용됨)의 연산증폭기의 역 입력단자에 각각 접속된다.
또한, 실드전극은 상기 검출부 검출전극 내부에 이를 수 있고 관통구 등을 통해 접속될 수 있다. 예를 들면, 도 8c에 도시한 것처럼 링형 검출부 검출전극(1131)에 원반형 실드전극(1133)이 제공되거나, 도 8d에 도시한 것처럼 링형 검출부 검출전극(1141)에 링형 실드전극(1143)이 제공될 수 있다. 상기 실드전극(1133, 1143)은 상기 절연체(1011)에 마련되는 관통구 등을 통해 나중에 설명할 Z/V 변환장치(본 실시예에서 C/V 변환장치로 사용됨)의 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속된다. 상기 검출부 검출전극(1131, 1141)은 전극도입부 검출전극(1132) 및 전극도입부 검출전극(1142)을 통해 나중에 설명할 Z/V 변환장치(본 실시예에서 C/V 변환장치로 사용됨)의 연산증폭기의 역 입력단자에 각각 접속된다.
또한, 검출부 실드전극(1161)은 도 8e에 도시한 것처럼 링형 검출부 검출전극(1151) 바깥쪽에 배치될 수 있다. 상기 검출부 검출전극(1151)은 전극도입부 검출전극(1152)을 통해 나중에 설명할 Z/V 변환장치(본 실시예에서 C/V 변환장치로 사용됨)의 연산증폭기의 역 입력단자에 접속된다. 상기 검출부 실드전극(1161)은 상기 전극도입부 검출전극(1152)의 양측에 배치되는 전극도입부 실드전극(1162)을 통해 나중에 설명할 Z/V 변환장치(본 실시예에서 C/V 변환장치로 사용됨)의 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속된다.
또한, 상기 전극도입부 검출전극(1072, 1082, 1094, 1132, 1142, 1152)을 차폐하고, 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)을 노출시키며, 나중에 설명할 Z/V 변환장치(본 실시예에서 C/V 변환장치로 사용됨)의 연산증폭기의 비역 입력단자에 각각 접속되는 실드전극들은 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)의 위층 또는 아래층에 제공될 수 있다. 또한, 상기 전극도입부 검출전극(1072, 1082, 1094, 1132, 1142, 1152)과 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)을 둘 다 차폐하고, 나중에 설명할 Z/V 변환장치(본 실시예에서 C/V 변환장치로 사용됨)의 연산증폭기의 비역 입력단자에 각각 접속되는 실드전극들은 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)의 위층 또는 아래층에 제공될 수 있다. 상기 두 종류의 실드전극들은 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)의 위층 또는 아래층에 각각 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141) 각각의 전극 범위는 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060) 범위의 1/10 이하가 되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)가 정상적으로 탑재될 때 상기 모든 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)은 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)로 각각 덮이거나, 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)의 충분히 큰 범위(전체 범위의 9/10 이상)가 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)로 덮이는 것이 바람직하다. 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)의 가장 바깥 둘레는 상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060) 둘레 이하가 되는 것이 바람직하다.
상기 반도체 실리콘웨이퍼(1060)의 바닥이 서로 같은 범위의 다수의 소구역으로 분할될 때, 상기 검출부 검출전극(1071, 1081, 1091 - 1093, 1131, 1141)은 상기 모든 다수의 소구역과 마주보도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 제조방법은 제2 실시예의 제조방법과 동일하다.
제1 실시예의 절연체(11)와 제2 및 제3 실시예의 절연체(1011)의 재료로서, 수지 및 자기와 같이 반도체제조공정에 사용되는 내열재가 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 실시예에서의 각 전극들은 수지 및 자기와 같은 절연층으로 덮이는 것이 바람직하다. 이런 이유로 고온 환경에서 상기 전극들의 질이 저하되는 것이 방지된다.
그 다음, 도 9 - 14를 참조하여, 제1 내지 제3 실시예에 사용되는 Z/V 변환장치(제1 내지 제3 실시예에서 C/V 변환장치로서 사용됨)의 구조를 상세히 설명한다.
도 9는 제1 내지 제3 실시예에 따른 Z/V 변환장치의 제1 예를 개략적으로 도시하는 회로도이다. 도 9에서, 연산증폭기(1)는 매우 큰 임피던스와 이득을 갖는다. 상기 연산증폭기(1)의 출력단자(2)와 역 입력단자(-) 사이에 피드백 임피던스성분(3)이 접속되어 상기 연산증폭기(1)에 마이너스 피드백루프를 형성한다. 교번전압을 발생시키는 교류신호발전기(4)가 상기 연산증폭기(1)의 비역 입력단자(+)에 접속되고, 신호선(5)의 한 끝은 상기 연산증폭기(1)의 역 입력단자(-)에 접속된다. 임피던스성분의 미지 값을 검출하는 검출전극(61)(제1 실시예의 검출전극(32), 제2 실시예의 검출전극(1022, 1032, 1042, 1052), 및 제3 실시예의 검출전극(1070) 및 검출부 검출전극(1081, 1091 - 1093, 1131, 1141, 1151)), 즉, 검출될 임피던스성분(물체)(6)은 상기 신호선(5)의 다른 한 끝에 접속된다. 상기 물체(6)의 다른 전극(62)은 접지되거나, 상수 DC 바이어스 전위로 고정되거나, 부동상태가 된다.
AC 바이어스는 다른 전극(62)에 인가될 수 있지만, 이런 경우에, 상기 연산증폭기(1) 출력전압의 수학적인 분석이 복잡해진다.
상기 신호선(5)은 실드(7)로 둘러싸여 상기 신호선(5)에 잡음과 같은 외부로부터의 불필요한 신호가 유도되는 것이 방지된다. 상기 실드(7)는 하나의 실드 층으로 구성되어, 접지되는 것이 아니라 상기 연산증폭기(1)의 비역 입력단자(+)에 접속된다. 제1 실시예에서 상기 실드전극(21, 31, 41)은 상기 실드(7)에 접속되고, 제2 실시예에서 실드전극(1021, 1023, 1024), 실드전극(1031, 1033, 1034), 실드전극(1041, 1043, 1044) 및 실드전극(1051, 1053, 1054)은 상기 C/V 변환장치(1101 - 1104) 각각의 실드(7)에 접속되며, 제3 실시예에서 상기 실드전극(1133, 1143 또는 1160)은 상기 실드(7)에 접속된다.
마이너스 피드백은 상기 피드백 임피던스성분(3)을 통해 상기 연산증폭기(1)에 인가되고, 상기 연산증폭기(1)는 매우 큰 임피던스 및 이득을 갖는다. 그러므로, 상기 연산증폭기(1)의 역 입력단자(-) 및 비역 입력단자(+)는 허 단락상태가 되고, 그 사이의 전위 차는 대체로 영이 된다. 따라서, 상기 신호선(5) 및 실드(7)는 같은 전위가 되며, 상기 신호선(5) 및 실드(7) 사이에 발생되는 스테이 정전용량이 상쇄될 수 있다. 이 사실은 상기 신호선(5)의 길이에 상관없이 증명된다. 그러므로, 상기 신호선(5)을 이동시키거나, 구부리거나, 접어 상기 신호선(5) 및 실드(7) 사이에 발생하는 스테이 정전용량이 변하더라도, 출력전압은 변하지 않는다.
상기 AC 신호발전기(4)의 AC 출력전압은 Vi, 검출되는 임피던스성분, 즉, 검출될 물체(6)의 임피던스 값은 Zx, 상기 물체(6)를 통해 흐르는 전류는 i1, 상기 피드백 임피던스성분(3)의 알고있는 임피던스 값은 Zf, 상기 피드백 임피던스성분(3)을 통해 흐르는 전류는 i2, 상기 연산증폭기(1) 역 입력단자(-)의 전압은 Vm, 및 상기 연산증폭기(1)의 출력전압은 Vo로 표시한다. 상기 연산증폭기(1)의 두 입력단자는 상기 설명한 것처럼 허 단락상태이므로, 상기 역 입력단자(-)의 전압(Vm)은 상기 AC 신호발전기(4)의 AC 신호출력전압(Vi)과 같은 전위가 된다. 즉, Vi=Vm이다.
또한, 다음 방정식이 증명된다:
i1=-Vm/Zx=-Vi/Zx
i2=(Vm-Vo)/Zf=(Vi=Vo)/Xf.
여기서, i1은 i2와 같으므로, 다음 방정식(1)에 의해 상기 연산증폭기(1)의 출력전압(Vo)을 얻는다:
Vo=Vi(1+Zf/Zx) (1).
상기 방정식(1)은 상기 연산증폭기(1)가 상기 임피던스 값(Zx)에 따른 변하는 AC 전압을 출력한다는 것을 보여준다.
상기 사실들로부터, 상기 신호선(5), 실드, AC 신호발전기(4), 연산증폭기(1) 및 피드백 임피던스성분(3)을 구비하는 부분(도 9의 쇄선으로 둘러싸인 블록(8))이 상기 신호선(5)의 다른 끝에 접속되는 상기 물체(6)의 임피던스(Zx)를 대응하는 전압(Vo)으로 변환하는 Z/V 변환장치를 구성한다는 것을 알 수 있다.
상기 연산증폭기(1)의 역 및 비역 입력단자는 허 단락상태이므로, 상기 신호선(5)과 실드(7) 사이에 발생되는 스테이 정전용량은 상기 연산증폭기(1)의 두 입력단자 사이에 나타나지 않는다는 것을 알아야 한다. 이런 이유로, 상기 연산증폭기(1)의 출력전압(Vo)은 상기 신호선(5)과 실드(7) 사이에 발생되는 스테이 정전용량과 관계되는 항을 전혀 구비하지 않으므로, 상기 물체(6)의 임피던스(Zx)가 매우 크더라도, 그 매우 큰 임피던스(Zx)에 대응하는 전압(Vo)만 상기 연산증폭기(1)로부터 출력된다.
상기 연산증폭기(1)의 출력전압은 상기 방정식(1)으로 표현되고, 상기 방정식(1)으로 상기 피드백 임피던스성분(3)의 임피던스(Zf)와 상기 AC 신호(Vi)의 주파수 및 진폭을 알 수 있다. 상기 연산증폭기(1) AC 출력전압(Vo)의 주파수는 AC 신호(Vi)에서와 같고, 진폭은 상기 연산증폭기(1) 출력의 피크 값을 검출함으로써 얻을 수 있다. 그러므로, 상기 방정식(1)을 거꾸로 계산하여 상기 임피던스 값(Zx)을 얻을 수 있다. 예를 들면, 상기 물체(6)의 임피던스(Zx)가 용량성분(Cx)이라면, Cx와 Vo 진폭과의 관계는 도 10에 도시한 도표와 같게 된다. 또한, Zx와 Vo와의 관계가 미리 저장된 함수표를 검색하여 상기 임피던스 값(Zx)을 얻을 수 있다.
또한, 상기 AC 출력전압(Vo)이 적절한 회로에 공급되어 상기 AC 출력전압에 대응하는 DC 전압(Vdd)을 발생시키고, 상기 회로에서 얻어지는 DC 전압(Vdd)을 기초로 상기 임피던스 값(Zx)을 얻을 수 있다. 상기 DC 전압(Vdd)을 발생시키는 회로로서, 정류평활회로와 같은 임의의 AC-DC 변환회로가 사용될 수 있다. 필요하면, 상기 출력전압(Vo)이 증폭된 위 AC-DC 변환이 실시될 수 있다.
도 9에서 쇄선으로 둘러싸인 블록(8)과 상기 연산증폭기(1)의 출력전압(Vo) 또는 상기 출력전압(Vo)에 대응하는 DC 전압(Vdd)으로부터 임피던스(Zx)를 얻는 처리회로를 조합하여, 상기 물체(6)의 임피던스 값(Zx)을 검출할 수 있다.
도 9에 도시한 제1예에서, 상기 실드(7)는 파이프형 실드가 될 수 있다. 또한, 상기 실드(7)는 신호선(5) 및 실드(7)로 구성된 탄력 있는 동축케이블을 제공하기 위해 얇은 금속조각을 얽어 맞추어 단일층 그물구조로 형성될 수 있다.
그러나, 상기 실드(7)가 단일층 그물구조로 형성될 때, 상기 AC 신호발전기(4)의 주파수가 고주파로 증가한다면, 고주파 신호가 상기 실드(7)의 미세구멍을 통해 상기 신호선(5)으로부터 누출되는 반대의 가능성이 있고, 이것은 상기 AC 출력전압(Vo)에 영향을 준다. 또한, 고주파의 방해잡음이 실드(7)에 의해 차단되지 않고 상기 신호선(5)으로 전송될 수 있으며, 이 경우 역시, 이것은 상기 AC 출력전압(Vo)에 영향을 준다. 그런 동축케이블을 손으로 만지면, 상기 연산증폭기(1)로부터의 출력전압(Vo)이 변할 수 있다.
도 11은 세 실시예 중 제1 실시예에 따른 Z/V 변환장치의 제2 예를 도시하는데, 상기 실드가 그물구조로 형성되어 탄력적으로 제공될 때도 Z/V 변환이 실행될 수 있다. 도 11에서, 도 9에 도시한 제1예와 같은 성분들은 동일한 참조번호로 나타낸다. 제2예는 실드가 내부실드(제1 실드층)(71) 및 외부실드(제2 실드층)(72)로 구성되어 둘 다 상기 연산증폭기(1)의 비역 입력단자에 접속되는 이층 그물구조로 형성된다는 점에서 제1예와 다르다.
제2예에서, 상기 실드는 이층 그물구조로 형성되므로, 상기 실드구멍의 직경은 상기 단일층 그물구조의 실드구멍에 비해 작다. 그러므로, 상기 AC 신호발전기(4)의 주파수가 높더라도, 상기 신호선(5)에서 실드(71, 72)로 누출되는 신호의 양은 감소하고, 외부로부터의 잡음의 영향도 줄어, 검출되는 임피던스(Zx)에 정확히 대응하는 출력전압(Vo)을 얻을 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 실시예에서, 상기 실드가 단일층 그물구조로 형성되고 정전용량이 약 1MHz 주파수에서 검출될 때, 동축케이블을 손으로 만진다면, 출력에 약 수백 ppm의 변화가 발생하지만, 상기 실드가 이층 그물구조로 형성된다면, 동축케이블을 손으로 만지더라도 거의 변화가 발생하지 않는다.
도 12a 및 12b는 수분계로서 제1 및 제2 예가 사용되어 단일구조의 실드 및 이중구조의 실드에 의해 발생되는 잡음의 영향이 증명될 때의 실험결과를 보여준다. 상기 실험에서, 상기 AC 신호발전기(4)에 의해 1 MHz의 AC 신호(Vi)가 발생되었고, 상기 동축케이블을 간헐적으로 손으로 만짐으로써 발생하는 출력전압(Vo)에 나타나는 영향이 검출되었다.
도 12a 및 12b로부터 분명하게, 상기 단일층 그물구조를 사용하는 제1예의 경우에 있어서, 손으로 동축케이블을 만지는 동안의 주기(T1, T2, T3)에 상기 출력전압(Vo)에 큰 잡음이 가해졌지만, 이층 그물구조를 사용하는 제2 예에서는 출력전압에 잡음이 가해지지 않았다. 그러므로, 상기 실드가 이층 그물구조로 형성될 때, 잡음의 영향을 거의 영으로 감소시킬 수 있다는 것이 증명되었다.
도 13은 제1 내지 제3 실시예에 따른 Z/V 변환장치의 제3예를 보여준다. 제3예는 제2예에서처럼 실드가 이층 구조로 형성되어 내부실드(71)는 상기 연산증폭기(1)의 비역 입력단자에 접속되지만, 외부실드(72)는 접지된다는 점에서 제2예와 다르다.
제3예에서와 같이 상기 외부실드(72)가 접지되면, 상기 내부실드(71)와 외부실드(72) 사이에 내부층 용량, 즉, 1000 pF/m 이상의 기생용량이 발생하고, 동축케이블(신호선(5)과 내부 및 외부실드(71, 72))의 길이가 늘어나면, 상기 기생용량이 증가하게 된다. 또한, AC 신호발전기(4)의 주파수가 증가하면, 기생용량의 임피던스가 감소하고, 신호의 누출량이 증가한다. 그러므로, 상기 검출전극(61)과 연산증폭기(1)가 서로 상대적으로 가까이 배치되고 동축케이블이 비교적 짧을 때와, 상기 AC 신호발전기(4)의 주파수가 비교적 낮을 때는 제3예를 사용하는 것이 바람직하다.
제1 내지 제3 실시예에 따른 제1 내지 제3예에서, 신호선(5)은 실드(7), 또는 내부 및 외부실드(71, 72)에 의해 전체적으로 차폐되는 것이 바람직하다. 그러나, 사용 상태에 따른 상기 신호선(5)의 일부(10% 이상)만 차폐될 수도 있다. 상기 신호선(5) 뿐만 아니라 검출전극(61)을 제외한 모든 장치를 차폐하는 것이 더 효과적이다.
제1 내지 제3 실시예에서, 검출될 물체(6)의 임피던스성분은 저항, 콘덴서 및 코일 등 어떤 종류의 임피던스성분도 가능하다.
검출되는 임피던스성분으로서 정전용량성분(Cx)이 사용될 때, 제1 내지 제3예의 변환장치는 정전용량-전압 변환장치이고, 정전용량형 센서가 구성된다. 이 경우에, 상기 정전용량성분(Cx)의 신호선(5)에 접속되지 않는 전극(62)(또는 거기에 대응하는 전극)은 접지되거나, 적당한 바이어스 전위로 설정되거나, 공간으로 방출된다.
측정물체의 검출되는 임피던스성분이 정전용량성분일 때는 피드백 임피던스성분(3)으로서 콘덴서를 사용하고, 상기물체의 임피던스성분이 저항성분일 때는 피드백 임피던스성분(3)으로서 저항이나 콘덴서를 사용하며, 상기 물체의 임피던스성분이 유도성분일 때는 피드백 임피던스성분(3)으로서 코일, 저항 및 콘덴서 중에서 S/N비가 가장 우수한 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 피드백 임피던스성분(3)과 상기 물체의 임피던스성분이 같은 특성을 가질 때, 많은 경우에 있어 잡음이 더 감소된다.
다른 특성들의 조합도 물론 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시한 것처럼, 상기 물체(6)가 정전용량성분(Cx)일 때, 피드백 임피던스성분(3)으로서 저항이 사용될 수 있다. 상기 저항은 피드백 임피던스성분이 사용되는 것처럼 사용되므로, 상기 연산증폭기와 피드백 저항을 하나의 칩으로 구성하는 것이 쉬워진다. 이 경우에, 상기 AC 신호발전기(4)의 출력의 각주파수는로 표시하고, 상기 피드백 임피던스성분(3)의 저항값은 Rf로 표시하며, 다음과 같이 방정식(1)으로부터 출력전압(Vo)을 표현할 수 있다:
Vo=Vi(1+jwRf X Cx) (2).
피드백 임피던스성분(3)으로서 저항 및 콘덴서 등의 병렬회로가 사용될 수 있다. 상기 피드백 임피던스성분(3)은 상기에만 한정하지 않으며, 임의의 조합도 가능하다.
상기 방정식(1)으로부터 분명하게, 상기 피드백 임피던스성분(3)과 상기 물체(6)의 접속위치는 교환될 수 있다. 즉, 검출될 물체는 상기 연산증폭기(1)의 역 입력단자와 출력단자 사이에 접속될 수 있고, 알려진 값의 임피던스성분 또는 회로는 상기 신호선(5)의 한 끝에 접속될 수 있다. 이 경우에, 상기 검출되는 임피던스성분의 두 검출전극과 상기 연산증폭기(1)의 역 입력단자 및 출력단자 사이를 각각 접속하는 두 선을 차폐할 필요가 있다.
또한, 상기 피드백 임피던스성분(3)은 알려지지 않은 임피던스 갑이 될 수도 있다. 이 경우에, 상기 방정식(1) 우변의 Zf 및 Zx 모두 미지수이므로, 출력전압(Vo)은 Zf대 Zx의 비(=Zf/Zx)에 해당하는 전압값이 된다.
한편, 도 14에 도시하는 Z/V 변환장치에서, 피드백 임피던스성분(3)도 미지의 저항성분이고 상기 물체(6)의 저항성분 및 정전용량성분 모두 변량(Y)(예를 들어, 압력 또는 온도 등)에 대해 선형으로 변할 때, 상기 임피던스 비 Zf/Zx=jwCxRf의 값은 상기 변량(Y)에 따른 변하고, 상기 변량(Y)과 관계하여 변하는 출력전압(Vo)(=Vi(1+Zf/Zx)=Vi(+jwCxRf))이 구해진다.
여기서, 상기 두 미지의 임피던스성분이 어떤 변량(Y)에 대해 선형으로 변하지 않더라도, 상기 변량(Y)에 대해 상기 출력전압(Vo)을 선형으로 변화시킬 수 있고, 반대로, 상기 두 임피던스성분 각각이 상기 변량(Y)에 대해 선형으로 변하더라도, 상기 출력전압(Vo)을 비선형으로 변화시킬 수 있다.
제1 내지 제3 실시예에 사용되는 Z/V 변환장치를 상기 설명한 대로 구성하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 물체의 검출되는 임피던스성분에 접속되는 신호선과 상기 신호선을 둘러싸는 실드는 연산증폭기의 두 입력단자의 허 단락에 의해 같은 전위가 되므로, 전압은 상기 신호선과 상기 실드 사이에 형성되는 기생용량의 영향을 받지 않고 검출되는 임피던스성분 값에만 의존하게 된다. 그러므로, 상기 임피던스 값이 매우 크더라도, 높은 정확도로 상기 Z/V 변환이 이루어질 수 있다.
(2) 검출되는 임피던스성분의 전극 중에 하나가 어떤 전위에서 바이어스 되더라도, 그 임피던스 값에 대응하는 전압을 얻을 수 있다.
(3) 상기 실드를 이중 그물구조로 형성함으로써, 신호선과 실드로 구성되는 동축케이블을 탄력적으로 제공할 수 있을 뿐 아니라, 상기 신호선으로부터의 신호 누출 및 외부로부터의 잡음의 회절도 줄일 수 있으므로, 더 높은 정확도로 Z/V 변환이 이루어질 수 있다.
(4) 피드백 임피던스회로로서 검출되는 임피던스성분이 사용될 때, 상기 신호선의 기생용량에 영향을 받지 않고 높은 정확도로 상기 검출되는 두 임피던스성분의 임피던스 비에 해당하는 출력전압을 얻을 수 있다.
(5) 상기 신호선의 길이가 늘어나더라도, 상기 신호선은 상기 신호선과 실드 사이에 형성되는 기생용량의 영향을 받지 않으므로, 높은 정확도로 매우 큰 임피던스를 측정할 수 있다.
웨이퍼검출기능을 갖는 이동암(10, 1010)에 상기 설명한 것처럼 우수한 특성을 갖는 Z/V 변환장치가 사용되므로, 제1 실시예에서 상기 웨이퍼검출기능을 갖는 상기 이동암의 구조가 간단하더라도, 반도체 웨이퍼를 높은 정확도로 검출할 수 있고, 제2 실시예에서 높은 정확도로 상기 반도체 웨이퍼의 이탈, 뒤틀림 및 구부러짐을 검출할 수 있으며, 제3 실시예에서 상기 반도체 웨이퍼의 이탈을 높은 정확도로 검출할 수 있다.
제1 내지 제3 실시예로 반도체 웨이퍼에 대해 웨이퍼검출기능을 갖는 이동암을 설명하였지만, 본 발명은 액정 디스플레이 부품을 형성하는 유리기판의 액정 디스플레이 부품 제조용 이동암, 또는 물체검출기능을 갖는 다른 이동암, 상기 물체검출기능을 갖는 상기 이동암을 가진 웨이퍼 이동장치, 상기 물체검출기능을 갖는 상기 이동암을 가진 반도체 제조장치, 상기 액정 디스플레이 부품을 형성하는 유리기판 등에 대한 물체검출기능을 갖춘 이동암을 가진 액정 디스플레이 부품 제조용 기판이동장치, 및 상기 액정 디스플레이 부품 제조를 위한 기판검출기능을 갖춘 이동암을 가진 액정 디스플레이 부품 제조장치에 바람직하게 적용될 수 있다.
여러 가지 전형적인 실시예와 예를 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 도시한 상기 실시예와 예로 한정하지 않는다. 그러므로, 본 발명의 범위는 다음 청구항의 범위로만 한정한다.
Claims (24)
- 정전용량형 센서에 있어서,정전용량 검출기,출력단자와 역 입력단자 사이에 피드백 임피던스회로가 접속되는 연산증폭기,상기 연산증폭기의 역 입력단자와 상기 정전용량 검출기 사이에 접속된 신호선,상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속되는 교류신호발전기, 및상기 신호선 중 적어도 일부분을 차폐하며, 상기 연산증폭기의 상기 비역 입력단자와 상기 교류신호발전기에 접속되는 실드를 구비하며,상기 정전용량 검출기는 검출전극과 실드전극을 구비하고,상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비하며,상기 실드전극은 상기 실드에 접속되고,상기 전극도입부 검출전극 중 적어도 일부분은 상기 실드전극에 의해 차폐되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 제1항에 있어서,상기 검출전극 및 상기 실드전극은 평평한 극판형 전극이고 서로 다른 층이 되도록 적층되며,상기 검출전극 및 상기 실드전극은 적층된 방향에서 볼 때 상기 전극도입부 검출전극과 상기 실드전극 중 적어도 일부분이 포개지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 제1항에 있어서,상기 검출부 검출전극 및 상기 전극도입부 검출전극은 상기 실드전극에 의해 차폐되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 제2항에 있어서,상기 정전용량 검출기는 제2 실드전극을 더 구비하고,제2 실드전극은 평평한 극판형 전극이고 상기 검출전극에 대하여 상기 실드전극의 반대측의 상기 검출전극이 적층되며,상기 검출전극, 상기 실드전극 및 제2 실드전극은 상기 검출전극과 상기 실드전극의 적층된 방향에서 볼 때, 상기 전극도입부 검출전극과 상기 실드전극 중 적어도 일부분은 포개지고, 상기 검출부 검출전극과 상기 실드전극은 포개지지 않고, 상기 검출부 검출전극, 상기 전극도입부 검출전극은 제2 실드전극 위에 포개지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 제1항에 있어서,상기 검출부 검출전극은 평평한 극판형 전극이고, 상기 검출전극과 상기 실드전극은 상기 평평한 극판형 전극의 주 표면에 수직인 방향에서 볼 때 상기 실드전극의 적어도 일부분이 상기 검출부 검출전극의 한쪽에 위치하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 제5항에 있어서,상기 검출전극 및 상기 실드전극은 상기 평평한 극판형 전극의 주 표면에 수직인 방향에서 볼 때 상기 실드전극이 상기 검출부 검출전극과 상기 전극도입부 검출전극 둘레에 위치하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 제5항에 있어서,상기 검출전극 및 상기 실드전극은 같은 층에 제공되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 제1항에 있어서,상기 정전용량 검출기가 상기 검출전극과 상기 실드전극을 구비할 때, 상기 검출전극 및 상기 실드전극은 탑재될 물체를 탑재할 수 있는 절연체로 일체로 형성되고,상기 정전용량 검출기가 상기 검출전극, 상기 실드전극 및 제2 실드전극을 구비할 때, 상기 검출전극, 상기 실드전극 및 제2 실드전극은 탑재될 물체를 탑재할 수 있는 절연체로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 제1항에 있어서,상기 정전용량 검출기가 상기 검출전극과 상기 실드전극을 구비할 때, 상기 검출전극 및 상기 실드전극이 절연층으로 덮이고,상기 정전용량 검출기가 상기 검출전극, 상기 실드전극 및 제2 실드전극을 구비할 때, 상기 검출전극, 상기 실드전극 및 제2 전극이 절연층으로 덮이는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 검출전극 및 실드전극을 구비하는, 탑재될 물체를 탑재하기 위한 물체탑재체에 있어서,상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비하고,상기 검출전극 및 상기 실드전극은 평평한 극판형 전극으로, 서로 다른 층이 되도록 적층되며,상기 검출전극 및 상기 실드전극은 상기 검출전극 및 상기 실드전극의 적층된 방향에서 볼 때 상기 검출전극과 상기 실드전극은 포개지지 않고, 상기 전극도입부 검출전극과 상기 실드전극 중 적어도 일부분은 포개지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 물체탑재체.
- 검출전극 및 제1 실드전극을 갖는 정전용량 검출기와, 상기 제2 실드전극과 상기 검출전극이 서로 다른 층이 되도록 상기 검출전극으로 적층되는 평평한 극판형 제2 실드전극을 구비하는 정전용량형 센서부품에 있어서,상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비하고,상기 검출부 검출전극은 평평한 극판형 전극으로, 상기 검출전극과 제1실드전극은 상기 평평한 극판형 전극의 주 표면에 수직인 방향에서 볼 때 제1실드전극의 적어도 일부분이 상기 검출부 검출전극의 한쪽에 위치하도록 제공되고,상기 검출전극 및 제2 실드전극은 적층된 방향에서 볼 때 상기 검출전극과 제2 실드전극은 포개지지 않고, 상기 전극도입부 검출전극과 제2 실드전극 중 적어도 일부분은 포개지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서부품.
- 검출전극 및 제1 실드전극을 갖는 정전용량 검출기와, 상기 제2 실드전극과 상기 검출전극이 서로 다른 층이 되도록 상기 검출전극으로 적층되는 평평한 극판형 제2 실드전극을 구비하는 정전용량형 센서부품에 있어서,상기 검출전극은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극과 상기 검출부 검출전극에 전극을 도입하는 전극도입부 검출전극을 구비하고,상기 검출부 검출전극은 평평한 극판형 전극으로, 상기 검출전극과 제1실드전극은 상기 평평한 극판형 전극의 주 표면에 수직인 방향에서 볼 때 제1실드전극의 적어도 일부분이 상기 검출부 검출전극의 한쪽에 위치하도록 제공되고,상기 검출전극 및 제2 실드전극은 상기 검출전극과 상기 실드전극의 적층되는 방향에서 볼 때 상기 검출부 검출전극과 상기 전극도입부 검출전극이 제2 실드전극 위에 포개지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서부품.
- 제2항에 있어서,상기 정전용량 검출기는 제3 실드전극을 더 구비하고,제3 실드전극은 평평한 극판형 전극이고 상기 검출전극에 대하여 상기 실드전극의 반대측의 상기 검출전극으로 적층되며,상기 검출전극 및 제3 실드전극은 상기 검출전극과 상기 실드전극의 적층된 방향에서 볼 때 상기 검출부 검출전극과 상기 전극도입부 검출전극이 제2 실드전극 위에 포개지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 센서.
- 물체탑재장치에 있어서,물체를 탑재하는 물체탑재체,상기 물체탑재체에 탑재되는 적어도 두 개의 물체검출전극, 및상기 적어도 두 개의 물체검출전극에 각각 접속되는 적어도 두 개의 검출회로를 구비하며,상기 두 개의 검출회로의 각각은,출력단자와 역 입력단자 사이에 피드백 임피던스회로가 접속되는 연산증폭기,상기 연산증폭기의 역 입력단자와 상기 적어도 두 개의 물체검출전극 중 하나 사이에 접속되는 신호선,상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속되는 교류신호발전기, 및상기 신호선 중 적어도 일부분을 차폐하며, 상기 연산증폭기의 상기 비역 입력단자와 상기 교류신호발전기에 접속되는 실드를 구비하는 것을 특징으로 하는 물체탑재장치.
- 물체탑재장치에 있어서,물체를 탑재하는 물체탑재체,상기 물체탑재체에 탑재되는 적어도 두 개의 물체검출전극,출력단자와 역 입력단자 사이에 피드백 임피던스회로가 접속되는 연산증폭기,상기 연산증폭기의 상기 역 입력단자에 접속되는 신호선,상기 연산증폭기의 비역 입력단자에 접속되는 교류신호발전기,상기 신호선 중 적어도 일부분을 차폐하며, 상기 연산증폭기의 상기 비역 입력단자와 상기 교류신호발전기에 접속되는 실드, 및상기 신호선과 상기 적어도 두 개의 물체검출전극 사이의 접속을 절환하고 상기 신호선을 상기 적어도 두 개의 물체검출전극 중 어느 하나에 접속할 수 있는 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 물체탑재장치.
- 제14항에 있어서,상기 물체탑재장치는 상기 물제탑재체에 탑재되는 적어도 두 개의 실드전극을 더 구비하는데, 상기 적어도 두 개의 실드전극은 상기 적어도 두 개의 물체검출전극의 적어도 일부분들을 각각 차폐하고 상기 적어도 두 개의 실드전극은 상기 적어도 두 개의 검출회로의 상기 실드에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 물체탑재장치.
- 제15항에 있어서,상기 물체탑재장치는 상기 물체탑재체에 탑재되는 적어도 두 개의 실드전극을 더 구비하는데, 상기 적어도 두 개의 실드전극은 상기 적어도 두 개의 물체검출전극의 적어도 일부분들을 각각 차폐하고 상기 적어도 두 개의 실드전극은 상기 실드에 또는 상기 스위치를 통해 상기 실드에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 물체탑재장치.
- 제16항에 있어서,상기 적어도 두 개의 물체검출전극의 각각은 검출될 물체를 검출하는 검출부 검출전극을 구비하고,상기 검출부 검출전극은 적어도 한 방향으로 상기 실드전극에 의해 차폐되는 것을 특징으로 하는 물체탑재장치.
- 제14항에 있어서,상기 물체는 평평한 극판형 물체이고,상기 적어도 두 개의 물체검출전극 중 상기 검출부 검출전극은 상기 물체가 상기 물체탑재체에 탑재될 때, 상기 검출부 검출전극의 배열이 상기 물체의 바닥과 평행하게 되는 것을 특징으로 하는 물체탑재장치.
- 제14항에 있어서,상기 물체는 평평한 극판형 물체이고,상기 물체가 상기 물체탑재체에 탑재될 때, 상기 물체탑재체에 상기 물체를 투사함으로써 얻어지는 투사면이 소구역의 면적이 서로 같은 그러한 적어도 두 개의 소구역으로 나누어진다면, 상기 적어도 두 개의 물체검출전극은 상기 적어도 두 개의 소구역에 각각 대응하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 물체탑재장치.
- 웨이퍼 이동장치에 있어서,상기 물체는 반도체 웨이퍼이고,상기 웨이퍼 이동장치는 청구항 14에 기술한 물체탑재장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이동장치.
- 액정 디스플레이 장치를 제조하는 기판이동장치에 있어서,상기 물체는 액정 디스플레이 장치를 제조하는 기판이고,상기 기판이동장치는 청구항 14에 기술한 물체탑재장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
- 청구항 1에 기술한 정전용량형 센서를 구비하는 반도체 제조장치.
- 청구항 1에 기술한 정전용량형 센서를 구비하는 액정 디스플레이 장치 제조장치.
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