KR20160117693A

KR20160117693A - 플레이트 평탄도 측정 장치

Info

Publication number: KR20160117693A
Application number: KR1020150044360A
Authority: KR
Inventors: 한정원
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-10-11
Also published as: KR102420524B1; US9739590B2; US20160290777A1

Abstract

본 발명은 중앙에 관통구가 형성된 중앙 영역과 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하고, 저면에 돌기가 형성된 플레이트가 안착되는 지지 프레임 및 지지 프레임에 설치되되, 적어도 일부가 지지 프레임의 상부로 돌출되어 돌기와 접촉되도록 구성된 센서 모듈을 포함하는 플레이트 평탄도 측정 장치를 제공한다.

Description

플레이트 평탄도 측정 장치 {DEVICE FOR MEASURING FLATNESS OF PLATE}

본 발명은 플레이트 평탄도 측정 장치에 관한 것으로, 반도체, 디스플레이 등 전자 산업 전반에 걸쳐 사용되는 식각 장치, 증착 장치 등에 장착되는 쿨링 플레이트의 평탄도를 측정하는 장치에 관한 것이다.

현대, 반도체, 디스플레이 등의 전자 산업이 발달함에 따라, 보다 정교한 전자 제품이 생산되고 있다. 이와 같은 정교한 전자 제품을 생산하기 위해서는 수많은 공정 단계를 거쳐야 하는데, 예를 들어 기판에 유기 박막을 증착하기 위한 박막 증착 장치의 경우 기판에 유기물 패턴을 균일하게 증착하기 위해서는 증착 공정 중에 마스크와 기판이 긴밀한 밀착한 상태로 유지되도록 하는 것이 중요하다.

다만, 유기 박막 증착 공정에서 비교적 고온인 유기물 증기에 장시간 노출되는 마스크와 기판은 열에 의하여 형태가 변형될 수 있고, 이에 따라 마스크와 기판에 이격이 발생할 수 있다.

만약, 마스크와 기판이 이격된 상태에서 증착 공정이 이루어지는 경우에는, 박막 증착 패턴이 마스크 내의 슬릿과 동일한 형상으로 형성되지 않고 슬릿 형상보다 크게 형성되는 등 불규칙한 형상으로 형성되는 등 증착 불량이 발생한다.

이와 같이 증착 공정 중 마스크와 기판의 이격 현상을 해결하기 위해, 증착 공정 시 생성되는 기판의 열을 제거하고자 기판의 상부에 쿨링 플레이트(cooling plate)를 배치시키고, 증착 공정 중에 기판을 위에서부터 마스크를 향해 가압하여 기판 및 마스크의 열 변형을 최소화 하는 방법이 사용되고 있다.

하지만 이와 같이 쿨링 플레이트를 이용하여 기판을 가압할 경우, 기판 상부에 위치하는 쿨링 플레이트가 중력의 영향에 의해 중앙 부분이 외곽 부분에 비해 중력 방향으로 쳐지게 되는 현상이 발생한다. 이에 따라 쿨링 플레이트 처짐 현상에 의한 증착 불량 효과를 개선시키기 위해 쿨링 플레이트의 평탄도를 측정하기 위한 수단의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자, 쿨링 플레이트의 평탄도를 측정할 수 있는 쿨링 플레이트 평탄도 측정 장치를 제공하여 쿨링 플레이트 처짐 현상을 사전에 감지함으로써, 이에 따른 증착 불량 현상을 미연에 방지하고자 함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 중앙에 관통구가 형성된 중앙 영역과 상기 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하고, 저면에 돌기가 형성된 플레이트가 안착되는 지지 프레임 및 상기 지지 프레임에 설치되되, 적어도 일부가 상기 지지 프레임의 상부로 돌출되어 상기 돌기와 접촉되도록 구성된 센서 모듈을 포함하는 플레이트 평탄도 측정 장치가 제공된다.

상기 센서 모듈은 상기 중앙 영역 상에 관통구의 주변을 따라 배열될 수 있다.

상기 중앙 영역의 높이는 상기 주변 영역의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.

상기 지지 프레임은 상기 중앙 영역에 형성되되, 상기 센서 모듈이 삽입되는 삽입홈을 포함할 수 있다.

상기 삽입홈은 2 이상이 상기 관통구를 둘러싸도록 배치될 수 있다.

상기 관통구는 단면이 사각 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 센서 모듈은 센서; 상기 센서가 안착되는 제1판; 상기 제1판 상측에 위치하여 적어도 하나 이상의 상기 돌기와 접촉하는 접촉판; 및 상기 접촉판이 상하 이동 가능하도록 상기 제1판과 상기 접촉판을 결합시키는 상하이동부재를 포함할 수 있다.

상기 센서 모듈은 상기 제1판의 하측에 위치하는 제2판 및 상기 제1판과 상기 제2판의 간격을 조절 가능하도록 상기 제1판과 상기 제2판을 결합시키는 간격조절부재를 포함할 수 있다.

상기 접촉판은 상기 돌기의 단면적보다 큰 단면적을 가질 수 있다.

상기 센서는 광학 센서, 접촉 센서, 자기 센서, 정전용량형 센서, 와전류 센서, 초음파 센서를 포함하는 변위 센서일 수 있다.

상기 센서 모듈은 2 이상이 각각 상기 지지 프레임에 설치될 수 있다.

상기 센서 모듈은 2 이상이 상기 관통구를 기준으로 대향되는 위치에 서로 대응되도록 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치는 플레이트 하부 돌기와 접촉하는 다수의 센서 모듈을 배치하여 측정 기준 대비 각 구간별 센서 모듈의 변위를 측정하는 것만으로도 플레이트 하부면의 변형 정도를 알아낼 수 있으므로, 복잡한 측정, 분석 장치 없이도 플레이트의 평탄도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 자른 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치의 센서 모듈의 오차도를 평가한 그래프로, 각각 도 4는 센서 모듈 상승 시, 도 5는 센서 모듈 하강 시의 오차도를 평가한 결과를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치의 측정 기준이 설정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치에 플레이트가 안착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 평탄도 측정 결과를 3회 시행한 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 발명에 있어서 "~상에"라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

본 발명에서 플레이트(plate)라 함은 다양한 소재, 형상으로 형성된 판형 부재를 의미하는 것으로, 본 발명에서는 플레이트(plate)의 일례로 박막 증착 장치에 설치되어 반도체, 디스플레이 등의 박막 증착 공정 중 기판의 변형을 방지하기 위해 기판을 냉각시켜 주는 쿨링 플레이트(cooling plate)를 기준으로 하여 설명하나, 본 발명의 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치의 구성을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치의 평면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 자른 단면도이다.

본 발명에서 플레이트(20)는 반도체, 디스플레이 등의 박막 증착 공정 중 기판의 변형을 방지하기 위해 기판을 냉각시켜 주는 쿨링 플레이트(cooling plate)로서, 열 전도성이 높되, 열팽창계수가 낮아 잘 변형되지 않는 금속, 예컨대 티타늄 합금, 스테인리스 합금, 인바(invar) 합금 등으로 이루어진 금속 플레이트일 수 있다. 플레이트(20)는 열에 의한 변형을 최소화 할 수 있도록 소정의 두께를 갖도록 형성된다.

플레이트(20)는 박막 증착 공정 중에 기판 상부와 서로 평행하게 접촉되어야 하므로, 두께 방향이 중력 방향과 같도록 박막 증착 장치에 설치된다. 이에 따라 최초 설치 시 평평(flat)하던 플레이트(20)는 평평한 상태를 유지하지만, 장기간 방치하게 되면 상기와 같은 중력의 영향에 의해 주로 중심부로부터 중력방향을 향해 쳐진 포물선(parabola) 형상으로 변형이 주로 일어난다.

또한, 플레이트(20)는 박막 증착 공정 중에 반복적으로 기판과 접촉함으로써 가열된 기판으로부터 열이 전도되며, 이와 같은 반복적인 열 변화에 따라 기판 표면에 굴곡이 형성된다.

이와 같이 여러 변형 요인에 의해 변형이 예상되므로, 플레이트(20)의 일면에는 도 1에 도시된 바와 같이 2 이상의 돌기(21)가 형성된다. 이러한 돌기(21)는 서로 동일한 높이로 돌출 형성되어, 플레이트(20)의 평탄도 측정 시 측정 기준이 된다. 돌기는 플레이트(20)의 중심을 둘러싸는 형상으로 배열되되, 쿨링 플레이트 고유의 기능을 방해하지 않도록 구체적으로는 기판과 플레이트(20)가 접촉하는 영역의 외곽에 위치한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치(10)는 상기와 같이 돌기(21)가 형성된 면이 하부에 위치하도록 플레이트(20)를 배치 및 안착시켜, 플레이트(20)의 평탄도를 측정할 수 있는 구성이다.

플레이트 평탄도 측정 장치(10)는 안착되는 플레이트(20)의 하부면을 지지하기 위한 지지 프레임(100)과, 적어도 일부가 지지 프레임(100) 상부로 돌출되어, 안착된 플레이트(20)의 하부면과의 접촉을 통해 플레이트(20)의 평탄도를 측정하기 위한 센서 모듈(200)를 포함한다.

지지 프레임(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 플레이트(20)의 하부를 지지할 수 있는 구성이다. 지지 프레임(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 중앙 영역(CA)과 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역(PA)으로 정의될 수 있다.

지지 프레임(100)의 중앙 영역(CA)에는 도 1 기준 상하 방향으로 관통구(110)가 형성되고, 중앙 영역(CA)의 높이가 주변 영역(PA)의 높이보다 더 낮도록 형성된다. 이와 같이 주변으로부터 중앙에 달하는 지지 프레임(100)의 높이를 서로 달리 구성하게 됨으로써, 입체적으로 심하게 변형된 플레이트(20)의 경우에도 지지 프레임(100) 상에 용이하게 수용 가능하다.

예컨대 일반적인 플레이트(20)는 주로 중력에 의해 주로 중앙 부분이 두드러지게 만곡되는 형태이므로, 관통구(110)가 없다면 플레이트(20)가 지지 프레임(100) 상부에 고르게 안착되지 않고 불안정한 상태로 위치할 것이다. 이에 따라 플레이트(20)의 중앙부분과 지지 프레임(100)이 서로 접촉하지 않도록 관통구(110)를 형성함으로써, 플레이트(20)의 중앙 부분을 제외한 나머지 부분이 지지 프레임(100)에 고르게 안착될 수 있다.

지지 프레임(100)과 관통구(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 각각 사각 형상 및 이에 상응하는 사각 형상의 개구 형상을 가질 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니고, 측정 대상 플레이트(20)의 형상, 돌기(21)의 수량, 배열 등에 따라 달리 설계될 수 있다.

삽입홈(120)은 지지 프레임(100)의 중앙 영역(CA)에 형성되고, 이를 통해 안착된 플레이트(20)의 평탄도 측정을 수행하는 센서 모듈(200)이 삽입될 수 있다. 삽입홈(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 2 이상이 관통구(110)를 둘러싸도록 배치될 수 있는데, 이러한 삽입홈(120)의 배치에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 삽입홈(120)마다 센서 모듈(200)이 하나씩 삽입될 수도 있고, 삽입홈(120) 중 어느 하나 이상에 선택적으로 삽입될 수도 있다.

본 발명에서 삽입홈(120)은 도 3에 도시된 바와 같이 주변 영역과 인접한 중앙 영역의 경계 상에 배치되고, 센서 모듈(200)은 지지 프레임(100) 상부로 일부 돌출되도록 삽입홈(120)에 삽입된다. 즉, 도 3과 같이 센서 모듈(200), 주변 영역(PA), 중앙 영역(CA) 순으로 높이가 점점 작아진다. 이와 같이 센서 모듈(200)과 주변 영역(PA) 및 중앙 영역(CA)간의 단차를 서로 달리 부여함으로써, 하방으로 쳐진 U 자형 단면을 갖는 플레이트(20)가 용이하게 돌출된 센서 모듈(200)과 접촉하는 동시에 지지 프레임(100) 상부에 안착될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈(200)은 2 이상이 중앙 영역(CA) 상에 관통구(110)의 주변을 따라 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 센서 모듈(200)이 관통구(110)의 사각 형상에 상응하도록 관통구(110)의 주변을 따라 사각 형상으로 배열되었으나, 반드시 이러한 형상으로 제한되는 것은 아니다.

또한, 센서 모듈(200)은 삽입홈(120)에 선택적으로 삽입될 수 있다. 즉, 센서 모듈(200)이 삽입되지 않은 삽입홈(120)도 존재할 수 있으며, 한편으로 센서 모듈(200)이 관통구(110)를 기준으로 대향되는 위치에 서로 대응되도록 배치될 수도 있다.

상부가 지지 프레임(100)에 안착된 플레이트(20) 중, 돌기(21) 부분과 접촉할 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 센서(210), 제1판(220), 접촉판(230), 상하이동부재(240), 제2판(250) 및 간격조절부재(260)를 포함한다.

본 실시예에서 센서(210)는 센서 모듈(200) 상부와 돌기(21)간의 접촉 자체를 감지할 수 있는 접촉 센서일 수도 있고, 센서 모듈(200) 상부와 돌기(21)간 접촉을 통해 센서 모듈(200)의 변위가 발생하면 센서 모듈(200)의 변위를 물리적, 자기 또는 정전기적 인력, 광 또는 초음파 반사나 와류 신호 정류 및 분석을 통해 측정하는 변위 센서일 수도 있다.

즉, 본 실시예에서 변위 센서는 광학 센서, 접촉 센서, 자기 센서, 정전용량형 센서, 와전류 센서, 초음파 센서 등을 모두 포함할 수 있으며, 이와 같은 센서(210)의 종류는 센서 모듈(200)의 측정 방식에 따라 얼마든지 달리 설계할 수 있다.

제1판(220)은 상기의 센서(210)가 안착되도록 센서(210) 하부를 지지하며, 접촉판(230)은 제1판(220)의 상부에 위치하여, 지지 프레임(100)에 안착된 플레이트(20)의 적어도 하나 이상의 돌기(21)와 접촉할 수 있다. 제1판(220)과 접촉판(230)은 도 1에 도시된 바와 같이 상하이동부재(240)에 의해 서로 결합될 수 있는데, 상하이동부재(240)는 접촉판(230)이 돌기(21)와 접촉할 경우, 접촉판(230)을 제1판(220)과 센서(210)를 향해 하강할 수 있도록 가이드한다.

제1판(220)과 접촉판(230)은 센서(210)의 측정 및 이격 거리 계산이 용이하도록 서로 평행하게 이격될 수 있다.

본 실시예에서 상하이동부재(240)는 제1판(220)의 네 모서리에 각각 접촉판(230)의 변위 유발을 위한 스프링(241)과 상하 이동 방향을 가이드 하기 위한 샤프트(242)가 설치된다.

즉, 각각의 스프링(241)은 돌기(21)와 접촉한 상하이동부재(240)가 플레이트(20)의 하중에 의해 탄성 변형됨으로써 접촉판(230)에 변위를 발생시키며, 샤프트(242)는 각각의 스프링(241) 사이를 통과하여 제1판(220)과 접촉판(230)을 수직체결함으로써 접촉판(230)이 샤프트(242)의 길이방향을 따라 원활히 상하 이동할 수 있도록 가이드한다.

다만, 본 발명의 상하이동부재(240)는 상기와 같은 구성으로 반드시 제한되는 것은 아니며, 돌기(21)와 접촉하여 변위를 유발할 수 있도록 다양한 구성들을 포함하여 형성될 수 있는 것이다.

한편, 제2판(250)은 제1판(220)의 하측에 위치하여 센서(210), 제1판(220) 및 접촉판(230)의 하중을 지지한다. 제2판(250)은 센서 모듈(200)이 지지 프레임(100)에 설치되는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 삽입홈(120) 상부에 위치하게 된다.

간격조절부재(260)는 제1판(220)과 제2판(250)을 서로 결합시키되, 제1판(220)과 제2판(250)의 상하 간격을 조절할 수 있는 부재이다. 이를 통해 도 3에 도시된 바와 같이 접촉판(230)이 지지 프레임(100)의 상부로 돌출될 수 있도록 조절할 수 있다.

중량체 플레이트(20)가 중량체일 경우 센서 모듈(200)의 돌출 정도에 따라 주변 영역(PA) 일부와도 접촉할 수 있어, 하중이 상하이동부재(240)뿐만이 아니라 지지 프레임(100)으로도 분산되어 정밀한 평탄도 측정이 어려울 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 간격조절부재(260)를 통해 제1판(220)과 제2판(250)의 상하 간격을 조절하여 접촉판(230)의 최초 위치를 조절할 수 있어, 보다 정밀한 평탄도 측정이 가능하다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이 2 이상의 센서 모듈(200)이 설치될 경우, 각각의 지지 프레임(100) 상부 돌출 정도가 모두 동일하도록 각각의 간격조절부재(260)를 통해 접촉판(230)의 돌출 정도를 조절할 수 있어, 평탄도 측정을 위한 기준 조절이 용이하다.

한편, 본 실시예에서는 간격조절부재(260)로 나사산이 형성된 볼트를 사용하였으나, 본 발명의 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 예컨대 실린더나 샤프트가 결합된 스프링 등과 같은 다양한 구성을 포함하여 형성될 수 있다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치의 실험예로서, 센서 모듈의 정밀성 측정 결과를 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치의 센서 모듈의 오차도를 평가한 그래프로, 각각 도 4는 센서 모듈 상승 시, 도 5는 센서 모듈 하강 시의 오차도를 평가한 결과를 나타낸다.

본 실험예에서 센서 모듈(200)은 센서(210)로 정전용량형 변위 센서를 사용하였고, 제1판(220)과 제2판(250)으로 알루미늄판을, 접촉판(230)으로 티타늄판을 사용하였으며, 샤프트(242) 및 간격조절부재(260)로 각각 스테인리스부재를 사용하여 제작하였다.

제작된 센서 모듈(200)을 마이크로미터(micrometer)에 체결한 후, 0 내지 2000μm 측정범위 내에서 각각 10μm, 50μm, 100μm 간격으로 접촉판(230)을 상승(도 4) 또는 하강(도 5)시키며 그 결과를 측정하였다.

접촉판(230)을 점진적으로 상승시킨 결과는 하기 표 1 및 도 4와 같았다.

상승 횟수	간격 조절량(㎛)			차이(㎛)
상승 횟수	10㎛	50㎛	100㎛	10㎛	50㎛	100㎛
1	9.2	48.7	96.8	-	-	-
2	19.2	96.6	194	10.0	47.9	97.2
3	29.7	144.1	293.4	10.5	47.5	99.4
4	40.7	192.1	391	11.0	48.0	97.6
5	49.6	239.7	491	8.9	47.6	100
6	59.8	287.9	591	10.2	48.2	100
7	69.6	336.6	689	9.8	48.7	98
8	79.5	386.7	791	9.9	50.1	102
9	89.5	435.5	-	10.0	48.8	-
10	98.8	484.5	-	9.3	49	-

표 1 에 따르면 10μm, 50μm, 100μm 간격으로 접촉판(230)을 점진적으로 상승시킨 결과, 각 구간별로 용인할 만한 오차 범위 내의 결과 값을 얻을 수 있었으며, 이와 같은 결과는 도 4와 같이 각각 기울기가 일정한 우상향 형태의 선형 그래프로 나타남을 확인할 수 있었다.

한편, 접촉판(230)을 점진적으로 하강시킨 결과는 하기 표 2 및 도 5와 같았다.

하강 횟수	간격 조절량(㎛)			차이(㎛)
하강 횟수	10㎛	50㎛	100㎛	10㎛	50㎛	100㎛
1	97.6	487.9	780.1	-	-	-
2	87.4	438.6	681.7	10.2	49.3	98.4
3	77.7	389.0	586.5	9.7	49.6	95.2
4	68.2	342.7	489.5	9.5	46.3	97
5	58.8	293.8	393.4	9.4	48.9	96.1
6	49.7	243.0	292.9	9.1	50.8	100.5
7	40.0	195.5	193.8	9.7	47.5	99.1
8	29.5	145.7	97.1	10.5	49.8	96.7
9	19.6	96.6	-	9.9	49.1	-
10	9.2	47.8	-	10.4	48.8	-

표 2 에 따르면 10μm, 50μm, 100μm 간격으로 접촉판(230)을 점진적으로 하강시킨 결과 또한 각 구간별로 용인할 만한 오차 범위 내의 결과 값을 얻을 수 있었으며, 이와 같은 결과는 도 4와 같이 각각 기울기가 일정한 우하향 형태의 선형 그래프로 나타남을 확인할 수 있었다.

한편, 이하에서는 도 6 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치를 이용한 플레이트 평탄도 측정 방법을 설명한다. 이하에서 플레이트 평탄도 측정 방법을 설명함에 있어, 전술한 플레이트 평탄도 측정 장치의 구체적인 구성은 설명을 생략한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치의 측정 기준이 설정된 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치에 플레이트가 안착된 상태를 나타낸 도면이며, 도 8은 도 7의 평탄도 측정 결과를 3회 시행한 결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 방법은 플레이트(20)를 준비하는 단계와, 센서 모듈(200)의 측정 기준을 설정하는 단계, 지지 프레임(100)에 플레이트(20)를 안착시키는 단계 및 안착된 플레이트(20)의 평탄도를 측정하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.

플레이트 준비 단계에서는 우선 하부면에 2 이상의 돌기(21)가 형성된 플레이트(20)를 준비한다. 본 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 일부가 변형된 플레이트(20)를 준비한다. 다만, 플레이트(20)의 변형된 형상이 반드시 도 6에 도시된 바와 같은 U자 형상에 제한되는 것은 아니고, 도 7에 도시된 바와 같이 연속적인 절곡에 의해 표면에 2 이상의 절곡된 부분이 형성되도록 변형되는 형상으로 형성될 수도 있다.

이후, 측정 기준 설정 단계에서는 우선 도 6에 도시된 바와 같이 지지 프레임(100)에 설치된 제1 내지 제8 센서 모듈(module 1 ~ module 8)이 지지 프레임(100)으로부터 서로 같은 임의의 높이로 돌출되도록 전술한 상하이동부재(240)를 이용하여 각각의 돌출 길이를 조절한다. 이때, 조절된 제1 내지 제8 센서 모듈(module 1 ~ module 8)의 돌출 길이는 측정 기준(Measuring Standard, MS) 길이로 설정된다.

이후, 플레이트 안착 단계에서는 도 7에 도시된 바와 같이 플레이트(20)를 지지 프레임(100)을 향해 하강시켜 돌기(21)들이 제1 내지 제8 센서 모듈(module 1 ~ module 8)에 각각 접촉시킨다. 각각의 센서 모듈의 접촉판 면적은 돌기(21)보다 넓게 형성되므로, 접촉판 하나당 이웃하는 다수의 돌기들과 접촉할 수 있다. 이때, 각 센서 모듈은 실제로는 도 7에 도시된 바와 같이 이웃하는 다수의 돌기들 중 가장 하부로 쳐진 돌기와 접촉하게 된다.

이후, 평탄도 측정 단계에서는 도 7에 도시된 바와 같이 제1 내지 제8 센서 모듈(module 1 ~ module 8)마다 측정 기준(MS) 대비 변위를 각각 측정하여 플레이트(20)와 제1 내지 제8 센서 모듈(module 1 ~ module 8)간 접촉 구역의 평탄도를 개략적으로 산출해낼 수 있다.

즉, 본 실시예의 평탄도 측정 방법은 일정 지점 별로 소정의 센서 모듈을 이격 배치하고, 해당 지점의 이웃하는 다수의 돌기들 중 가장 변형이 심한 부분의 돌기의 변형량을 측정함으로써, 모든 돌기들마다 센서 모듈을 배치하지 않고도 개략적인 플레이트(20)의 변형 정도를 용이하게 파악할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 7의 플레이트(20)에 대한 평탄도 측정을 3회 시행한 결과는 하기 표 3 및 도 8과 같이 나타났다.

센서 모듈	변위(㎛)
센서 모듈	1 회	2 회	3 회
1	784	784	784
2	782	783	783
3	858	858	858
4	861	860	861
5	908	909	909
6	865	866	866
7	893	893	893
8	889	899	899

표 3 및 도 8을 참고하면, 제8 센서 모듈(module 8)부분에 소정의 오차가 발생한 것을 제외하고는 각각의 센서 모듈의 변위가 고르게 나타났음을 확인할 수 있었다. 이와 같이 플레이트(20)의 각 지점별로 센서 모듈들과의 접촉에 의한 변위를 측정함으로써, 궁극적으로 해당 플레이트(20)의 개략적인 변형 정도를 파악할 수 있는 장점이 있다.

한편, 표 3 및 도 8은 일 실험예로서 각 구간별로 총 8 개의 센서 모듈을 배치하였으나, 돌기(21) 하나당 센서 모듈(200) 하나와 대응하도록 각 센서 모듈들을 보다 조밀하게 배치한다면, 보다 정밀한 플레이트(20)의 평탄도를 산출해낼 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 평탄도 측정 장치 및 그 방법은 플레이트 하부 돌기와 접촉하는 다수의 센서 모듈(200)을 배치하여 측정 기준(MS) 대비 각 구간별 센서 모듈(200)의 변위를 측정하는 것만으로도 플레이트(20) 하부면의 변형 정도를 알아낼 수 있으므로, 복잡한 측정, 분석 장치 없이도 플레이트의 평탄도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10: 평탄도 측정 장치 20: 플레이트
21: 돌기 100: 지지 프레임
110: 관통구 120: 삽입홈
200: 센서 모듈 210: 센서
220: 제1판 230: 접촉판
240: 상하이동부재 241: 스프링
242: 샤프트 250: 제2판
260: 간격조절부재

Claims

중앙에 관통구가 형성된 중앙 영역과 상기 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하고, 저면에 돌기가 형성된 플레이트가 안착되는 지지 프레임; 및
상기 지지 프레임에 설치되되, 적어도 일부가 상기 지지 프레임의 상부로 돌출되어 상기 돌기와 접촉되도록 구성된 센서 모듈을 포함하는 플레이트 평탄도 측정 장치.
제1항에서,
상기 센서 모듈은 2 이상이 상기 중앙 영역 상에 관통구의 주변을 따라 배열되는 플레이트 평탄도 측정 장치.
제1항에서,
상기 중앙 영역의 높이는 상기 주변 영역의 높이보다 낮게 형성되는 플레이트 평탄도 측정 장치.
제1항에서,
상기 지지 프레임은 상기 중앙 영역에 형성되되, 상기 센서 모듈이 삽입되는 삽입홈을 포함하는 플레이트 평탄도 측정 장치.
제4항에서,
상기 삽입홈은 2 이상이 상기 관통구를 둘러싸도록 배치되는 플레이트 평탄도 측정 장치.
제4항에서,
상기 관통구는 단면이 사각 형상으로 이루어지는 플레이트 평탄도 측정 장치.
제1항에서,
상기 센서 모듈은
센서;
상기 센서가 안착되는 제1판;
상기 제1판 상측에 위치하여 적어도 하나 이상의 상기 돌기와 접촉하는 접촉판 및
상기 접촉판이 상하 이동 가능하도록 상기 제1판과 상기 접촉판을 결합시키는 상하이동부재를 포함하는 평탄도 측정 장치.
제7항에서,
상기 센서 모듈은
상기 제1판의 하측에 위치하는 제2판 및
상기 제1판과 상기 제2판의 간격을 조절 가능하도록 상기 제1판과 상기 제2판을 결합시키는 간격조절부재를 포함하는 플레이트 평탄도 측정 장치.
제7항에서,
상기 접촉판은 상기 돌기의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 플레이트 평탄도 측정 장치.
제7항에서,
상기 센서는 광학 센서, 접촉 센서, 자기 센서, 정전용량형 센서, 와전류 센서, 초음파 센서를 포함하는 변위 센서인 플레이트 평탄도 측정 장치.
제1항에서,
상기 센서 모듈은 2 이상이 상기 관통구를 기준으로 대향되는 위치에 서로 대응되도록 배치되는 플레이트 평탄도 측정 장치.