KR20200001032A

KR20200001032A - 비접촉 광학 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20200001032A
Application number: KR1020180073461A
Authority: KR
Inventors: 임동섭; 홍민기
Original assignee: 케이맥(주)
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-01-06
Also published as: KR102121367B1

Abstract

본 발명은 두께가 얇은 소재(예: 글라스, 패널 등)의 광학 측정 시 계측 정밀도의 저하를 방지하도록 비접촉 방식으로 소재의 위치를 고정할 수 있는 비접촉 광학 측정 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르는 비접촉 광학 측정 장치는 소재의 적어도 일면에 마주하여 배치되며, 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정하는 비접촉 척 유닛과, 비접촉 척 유닛에 근접 배치되고, 비접촉 척 유닛에 고정된 소재를 측정하는 옵틱 유닛과, 비접촉 척 유닛을 승강시켜 옵틱 유닛을 기준으로 한 비접촉 척 유닛의 상대 높이를 조절하는 척 승강 유닛과, 옵틱 유닛을 수평 방향으로 이동시켜 옵틱 유닛의 수평 방향 위치를 조절하는 옵틱 구동 유닛과, 비접촉 척 유닛 및 옵틱 유닛을 동시에 승강시켜 비접촉 척 유닛 및 옵틱 유닛의 전체 높이를 조절하는 메인 승강 유닛을 포함한다.

Description

비접촉 광학 측정 장치 및 방법{NON―CONTACT OPTICAL MEASURING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 비접촉 광학 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

글라스, 패널 등과 같이 광학 측정 및 계측의 대상이 되는 소재(이를, '측정대상물'이라 함)는 고 청정 상태가 요구된다.

이에 따라, 측정대상물에 대해 최소한의 접촉만을 허용한 상태에서 측정 및 계측을 실시하는 것이 유리한데, 종래의 측정대상물 고정 방식은 대부분 접촉식 고정 방식이어서 소재의 측정 시 오염 및 손상을 줄 우려가 따랐다.

또한, 종래의 측정대상물 고정 방식은 모든 측정 개소에서 측정을 하는 동안 소재의 위치를 안정적으로 고정시키기 위하여 소재에 대한 접촉 및 접촉 해제를 반복적으로 실시해야 했는데, 이로 인해 측정 및 계측에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

반도체나 FPD(flat panel display) 공정에서 측정 및 계측의 대상이 되는 소재, 즉 측정대상물은 고 청정도 및 고 정밀도를 유지해야 한다. 이는 수율에 직접적인 영향을 끼치며, 각 공정마다 중요한 요건이 된다.

도 1은 종래의 광학 측정 장치의 고정 장치를 간략히 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 도시된 종래의 소재 고정 장치(10)는 측정대상물인 소재(S)의 하부 면을 진공으로 흡착 고정시켰다. 그리고 이러한 방식을 접촉식 고정 방식이라 하였다. 그런데, 종래의 소재 고정 장치(10)는 측정 정밀도를 유지하기에는 유리하지만 상부 광학계에 의해서만 측정 및 계측이 가능한 단점이 있었다.

도 2는 종래의 광학 측정 장치의 소재 고정 장치를 간략히 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 도시된 종래의 소재 고정 장치(20)는 다수의 바(21)를 이용하여 소재(S)를 안정적으로 지지하도록 구성되었다. 다만, 종래의 바 타입의 소재 고정 장치(20)의 경우 소재(S)는 물론 다수의 바(21)가 진동 및 자중에 의해 아래로 처질 수 있는데, 이 경우 측정 정밀도가 상대적으로 저하되는 단점이 있었다.

도 3은 종래의 광학 측정 장치의 소재 고정 장치를 간략히 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 도시된 종래의 소재 고정 장치(30)의 일측은 소재가 안착되는 영역(31)이며, 안착된 소재는 타측 영역(33)으로 이송되면서 이들 사이에 마련된 간격(35)을 통해 소재의 광학 측정이 이루어졌다. 이러한 구조를 는 스플릿(split) 타입이라 하였다.

하지만, 이러한 종래의 기술들에 따르면, 광학계의 광 축 정렬, 소재의 평탄도 유지, 진동 억제, 처짐 방지 등을 위하여 접촉식 척을 이용하였는데, 접촉식 척은 고 청정도 면에서 불리한 단점이 있었다.

따라서, 소재의 광학 측정에 있어서 고 정밀도와 고 청정도를 동시에 유지할 수 있으며, 소재의 고정 및 해제 작업을 반복적으로 실시하지 않아도 되어 측정시간을 단축시킬 수 있는 기술적 해결 방안이 필요하다.

본 발명과 관련된 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0988691호(2010.10.12. 공고일)에는 광학 측정장치가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 두께가 얇은 소재(예: 글라스, 패널 등)의 광학 측정 시 계측 정밀도의 저하를 방지하도록 비접촉 방식으로 소재의 위치를 고정할 수 있는 비접촉 광학 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 옵틱 유닛에 근접한 위치에서 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정할 수 있는 다수의 척을 이용한 비접촉 광학 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 광학 측정의 대상이 되는 소재의 위치가 비접촉 방식으로 구속되되, 높이 방향(예: Z 축 방향 등)에 구속되고 나머지 방향(예: X축 방향, Y축 방향 등)에 구속되지 않아 반복적인 접촉 및 접촉 해제 동작을 최소화할 수 있는 비접촉 광학 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 소재의 광학 측정 시 반복적으로 소재와 접촉되거나 접촉 해제되는 동작을 최소화시켜 소재의 광학 측정 작업을 보다 신속하게 수행해 낼 수 있는 비접촉 광학 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치는 소재의 적어도 일면에 마주하여 배치되며, 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정하는 비접촉 척 유닛; 상기 비접촉 척 유닛에 근접 배치되고, 상기 비접촉 척 유닛에 고정된 소재를 측정하는 옵틱 유닛; 상기 비접촉 척 유닛을 승강시켜 상기 옵틱 유닛을 기준으로 한 상기 비접촉 척 유닛의 상대 높이를 조절하는 척 승강 유닛; 상기 옵틱 유닛을 수평 방향으로 이동시켜 상기 옵틱 유닛의 수평 방향 위치를 조절하는 옵틱 구동 유닛; 및 상기 비접촉 척 유닛 및 상기 옵틱 유닛을 동시에 승강시켜 상기 비접촉 척 유닛 및 상기 옵틱 유닛의 전체 높이를 조절하는 메인 승강 유닛;을 포함한다.

이때, 상기 비접촉 척 유닛은, 상기 옵틱 유닛을 사이에 두고 일측에 이격 배치되어 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정하는 제1 비접촉 척; 및 상기 옵틱 유닛을 사이에 두고 상기 제1 비접촉 척의 반대 편 타측에 이격 배치되어 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정하는 제2 비접촉 척;을 포함한다.

또한, 상기 제1 비접촉 척과 상기 제2 비접촉 척은 서로 간의 이격 간격을 유지하며 마주보도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 비접촉 척 유닛은, 상기 제1 비접촉 척과 상기 제2 비접촉 척 사이를 연결하여 지지하는 지지부재를 더 포함하며, 상기 지지부재는, 내부가 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 중공 영역이 확보될 수 있다.

또한, 상기 옵틱 유닛은, 상기 지지부재의 내측 사각 중공 영역을 관통하여 수직 방향으로 돌출되며, 상기 옵틱 구동 유닛에 의해 상기 사각 중공 영역 내에서 수평 방향으로 위치 조절 가능하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 척 승강 유닛은, 상기 비접촉 척 유닛의 승강에 필요한 회전력을 발생시키는 척 승강모터; 및 상기 척 승강모터에서 발생된 회전력을 전달 받아 상기 비접촉 척 유닛을 설정높이 범위 내에서 상하로 직선 이동시키는 척 승강 모터스테이지;를 포함한다.

또한, 상기 비접촉 척 유닛이 설정높이 범위 내에서 상하로 직선 이동함에 따라 상기 비접촉 척 유닛에 비접촉 방식으로 고정된 소재와 상기 옵틱 유닛 간의 거리 조절이 이루어져, 상기 옵틱 유닛의 초점거리조절이 가능해질 수 있다.

또한, 상기 옵틱 구동 유닛은, 상기 옵틱 유닛을 제1 수평 방향으로 이동시키도록 회전력을 발생시키는 제1 옵틱 구동모터; 상기 옵틱 유닛을 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 이동시키도록 회전력을 발생시키는 제2 옵틱 구동모터; 및 상기 제1, 2 옵틱 구동모터 각각으로부터 발생된 회전력을 전달 받아 상기 옵틱 유닛을 상기 제1, 2 수평 방향으로 직선 이동시키는 옵틱 구동 모터스테이지;를 포함한다.

또한, 상기 메인 승강 유닛은, 상기 비접촉 척 유닛 및 상기 옵틱 유닛을 동시에 승강시키는데 필요한 회전력을 발생시키는 메인 승강모터; 및 상기 메인 승강모터에서 발생된 회전력을 전달 받아 상기 비접촉 척 유닛 및 상기 옵틱 유닛을 상하로 직선 이동시키는 메인 승강 모터스테이지;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 전술한 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 비접촉 광학 측정 방법으로서, 상기 비접촉 광학 측정 장치를 소재의 하부에 배치하고, 상기 비접촉 척 유닛의 상부에서 소재를 고정하고, 상기 옵틱 유닛을 이용하여 상기 고정된 소재를 측정하는 비접촉 광학 측정 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 전술한 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 비접촉 광학 측정 방법으로서, 상기 비접촉 광학 측정 장치를 소재의 상부에 배치하고, 상기 비접촉 척 유닛의 하부에서 소재를 고정하고, 상기 옵틱 유닛을 이용하여 상기 고정된 소재를 측정하는 비접촉 광학 측정 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 전술한 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 비접촉 광학 측정 방법으로서, 상기 비접촉 광학 측정 장치를 복수 개를 준비하되, 상기 복수 개의 비접촉 광학 측정 장치를 소재의 상, 하부에 서로 마주보도록 배치하고, 상기 복수 개의 비접촉 척 유닛 사이에 소재를 고정하고, 상기 복수 개의 옵틱 유닛을 이용하여 상기 고정된 소재를 측정하는 비접촉 광학 측정 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 두께가 얇은 소재(예: 글라스, 패널 등)의 광학 측정 시 비접촉 방식으로 소재의 위치를 고정할 수 있어 계측 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 옵틱 유닛에 근접한 위치에서 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정시킬 수 있어 계측 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 광학 측정의 대상이 되는 소재의 위치가 비접촉 방식으로 구속되되, 높이 방향(예: Z 축 방향 등)에 구속되고 나머지 방향(예: X축 방향, Y축 방향 등)에 구속되지 않을 수 있다. 그 결과 두께가 얇은 판상의 소재(예: 글라스, 패널 등)의 광학 측정 시 외부로부터의 진동 유입이 억제될 수 있어 계측 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 소재의 광학 측정 시 척과 소재 간의 반복적인 접촉 또는 접촉 해제 과정이 최소화됨에 따라 소재의 광학 측정 작업 시간을 대폭 단축시켜 신속하게 측정 작업을 마무리 할 수 있는 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1 내지 도 3은 종래의 광학 측정 장치의 소재 고정 장치를 간략히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치를 간략히 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치의 제1 구현 예를 나타낸 사용도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치의 제2 구현 예를 나타낸 사용도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치의 제3 구현 예를 나타낸 사용도이다.
도 8a, 도 8b, 도 8c는 도 5, 도 6, 도 7에 도시된 비접촉 광학 측정 장치의 다양한 구현 예에 따른 동작 원리를 설명하기 위해 도시한 개념도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.

도면에서, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치를 간략히 도시한 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치(1000)는 비접촉 척 유닛(100), 광학계를 의미하는 옵틱 유닛(200), 척 승강 유닛(300), 옵틱 구동 유닛(400), 메인 승강 유닛(500)을 포함한다.

비접촉 척 유닛(100)은 판상의 소재, 예를 들어 광학 측정의 대상이 되며 두께가 얇은 글라스, 패널 등의 소재를 비접촉 방식으로 높이 방향으로 구속시켜 소재의 위치를 고정시키는 장치를 말한다.

비접촉 척 유닛(100)은 이러한 소재(S, 도 5 참조)의 적어도 일면(예: 하부면, 상부면, 상, 하부면 등)에 마주하여 배치될 수 있다. 이로써, 비접촉 척 유닛(100)은 소재(S, 도 5 참조)의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 일 예로서 비접촉 척 유닛(100)은 제1 비접촉 척(110)과 제2 비접촉 척(120)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 비접촉 척(110)은 광학계를 의미하는 옵틱 유닛(200)(더 구체적으로는 옵틱 상부몸체(210)를 의미함)을 사이에 두고 일측 방향으로 소정의 거리를 두고 이격하여 배치될 수 있다.

제1 비접촉 척(110)은 옵틱 유닛(200)과 광학 측정대상이 되는 소재(S, 도 5 참조) 간의 거리를 일정하게 유지시켜주며, 비접촉 방식으로 소재(S, 도 5 참조)를 높이 방향(예: Z축 방향 등)으로만 구속시키는 장치로 구성될 수 있다.

예를 들면, 베르누이 척, 초음파 척, 에어 척 등이 이용 가능한데, 이 밖에도 소재를 비접촉 상태로 고정시키도록 척과 소재 사이에 척력과 인력이 동시에 작용될 수 있도록 구성된 비접촉 척 장치라면 제한 없이 이용 가능하다.

이와 같이 구성된 제1 비접촉 척(110)은 옵틱 유닛(200)의 일측에서 소재(S, 도 5 참조)를 비접촉 방식으로 고정시킬 수 있다.

제2 비접촉 척(120)은 옵틱 유닛(200)(더 구체적으로는 옵틱 상부몸체(210)를 의미함)을 사이에 두고 제1 비접촉 척(110)의 반대 편, 즉 타측 방향으로 소정의 거리를 두고 이격하여 배치될 수 있다.

그리고 제2 비접촉 척(120)은 앞서 설명한 제1 비접촉 척(110)과 동일한 방식으로 옵틱 유닛(200)과 광학 측정대상이 되는 소재(S, 도 5 참조) 간의 거리를 일정하게 유지시켜준다. 즉, 제2 비접촉 척(120) 역시 옵틱 유닛(200)의 타측에서 소재(S, 도 5 참조)를 비접촉 방식으로 고정시킬 수 있다.

제2 비접촉 척(120)은 제1 비접촉 척(110)과 동일하게 베르누이 척, 초음파 척, 에어 척 등을 이용하여 구성될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.

이와 같이 구성된 제2 비접촉 척(120)은 옵틱 유닛(200)의 타측에서 제1 비접촉 척(110)과 함께 소재(S, 도 5 참조)를 비접촉 방식으로 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 옵틱 유닛(200)의 광학 측정에 방해가 되지 않으면서 소재(S, 도 5 참조)의 위치를 안정적으로 고정시킬 수 있다.

한편, 제1 비접촉 척(110)과 제2 비접촉 척(120)은 서로 간의 이격 간격을 유지하며 서로 마주보는 위치 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 비접촉 척(110)과 제2 비접촉 척(120)은 소정의 거리를 두고 일렬로 나란하게 배치될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 비접촉 척 유닛(100)은 지지부재(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

지지부재(130)는 제1 비접촉 척(110)과 제2 비접촉 척(120) 사이를 연결하여 지지하는데, 이로써, 제1 비접촉 척(110)과 제2 비접촉 척(120) 사이에는 옵틱 유닛(200)이 주변 구조물의 간섭을 받지 않고 위치할 수 있다.

예를 들어, 지지부재(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 사각 중공 영역이 확보된 사각 틀 형상을 가질 수 있다.

다만, 도 4에는 지지부재(130)의 형상을 사각형으로 예시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 지지부재(130)는 옵틱 유닛(200)의 측정을 간섭하지 않도록 옵틱 유닛(200)과의 사이에 소정의 여유공간을 확보할 수 있는 형상이라면 다양한 형태로 변경되어 이용될 수 있다.

이러한 지지부재(130)의 구조에 따라, 옵틱 유닛(200)은 지지부재(130)의 내측 사각 중공 영역을 관통하여 수직 방향으로 돌출되는 형태로 설치될 수 있다. 그 결과, 옵틱 유닛(200)은 옵틱 구동 유닛(400)에 의해 지지부재(130)의 내측 사각 중공 영역 내에서 주변에 방해를 받지 않고 수평 방향, 즉 전후 및 좌우 방향(예: X축 및 Y축 방향 등)으로 위치 조절이 가능해 질 수 있다. 이로써, 옵틱 유닛(130)은 제1, 2 비접촉 척(110, 120)과 매우 근접하여 위치하면서도 주변 구조물의 방해 없이 안정적으로 위치 조절이 될 수 있어 측정시간을 대폭 단축시킬 수 있으며 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

옵틱 유닛(200)은 제1, 2 비접촉 척(110, 120)과 매우 근접한 위치 상에 배치되면서 제1, 2 비접촉 척(110, 120)을 연결 지지하는 지지부재(130)의 내측 사각 중공 영역 내에서 수평 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

옵틱 유닛(200)은 상기와 같은 설치 구조에 따라 제1, 2 비접촉 척(110, 120) 사이에서 안정적으로 소재의 광학 측정 작업을 수행할 수 있다.

예를 들어, 옵틱 유닛(200)은 옵틱 상부몸체(210)와 옵틱 하부몸체(230)가 상하로 결합된 구조를 가질 수 있다. 옵틱 상부몸체(210)는 제1, 2 비접촉 척(110, 120)을 연결 지지하는 지지부재(130)의 내측 사각 중공 영역 내부를 관통하여 상하로 세워져 설치될 수 있다. 옵틱 하부몸체(230)는 옵틱 상부몸체(210)를 선단에 삽입시키며 후술할 옵틱 구동 유닛(400)에 연결되어 옵틱 유닛(200)의 전후 및 좌우 방향 위치 조절을 가능하게 해준다. 다만, 옵틱 상부몸체(210) 및 옵틱 하부몸체(230)는 위치에 따라 구분하여 설명한 것으로 일체형 구조로 이루어져도 무방하다.

척 승강 유닛(300)은 비접촉 척 유닛(100)을 승강시켜 옵틱 유닛(200)을 기준으로 한 비접촉 척 유닛(100), 즉 제1, 2 비접촉 척(110, 120)의 상대 높이를 조절할 수 있다.

척 승강 유닛(300)은 척 승강모터(310)와 척 승강 모터스테이지(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

척 승강모터(310)는 비접촉 척 유닛(100)의 승강에 필요한 회전력을 발생시킨다. 그리고 척 승강 모터스테이지(330)는 척 승강모터(310)에서 회전력을 전달 받아 비접촉 척 유닛(110)을 설정높이 범위 내에서 상하로 직선 이동시킨다. 여기서 척 승강 모터스테이지(330)는 볼 스크류 등을 포함하여 구성되며 모터의 회전력을 직선 운동으로 전환시키는 관용의 모터스테이지 어셈블리를 말하는 것으로 구체적인 세부 구성에 관한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 구성됨에 따라, 척 승강모터(310)에서 출력된 회전력은 척 승강 모터스테이지(330)를 통해 비접촉 척 유닛(100)만을 높이 방향으로 이동시킬 수 있다.

이와 같이, 옵틱 유닛(200)은 그대로 위치한 상태에서 비접촉 척 유닛(100)만이 승강됨에 따라, 옵틱 유닛(200)을 기준으로 한 비접촉 척 유닛(100)의 상대 높이가 조절될 수 있다.

즉, 비접촉 척 유닛(100)이 설정높이 범위 내에서 높이 조절됨에 따라 제1, 2 비접촉 척(110, 120)에 고정된 소재(S, 도 5 참조)와 옵틱 유닛(200) 간의 거리(즉, 간격) 조절이 이루어질 수 있다. 그 결과 옵틱 유닛(200)의 AF(Auto Focusing) 조절이 가능해질 수 있다.

옵틱 구동 유닛(400)은 광학계를 의미하는 옵틱 유닛(200)을 수평 방향, 즉 전후 및 좌우 방향으로 이동시켜 옵틱 유닛(200)의 수평 방향 위치를 조절한다.

구체적으로 설명하면, 옵틱 구동 유닛(400)은 서로 다른 방향으로 옵틱 유닛(200)을 이동시키는데 필요한 회전력을 각각 발생시키는 제1, 2 옵틱 구동모터(410, 430)와, 옵틱 구동 모터스테이지(450)를 포함한다.

제1 옵틱 구동모터(410)는 옵틱 유닛(200)을 제1 수평 방향(예: X축 방향 등)으로 이동시키는데 필요한 회전력을 발생시킨다.

이와 달리, 제2 옵틱 구동모터(430)는 옵틱 유닛(200)을 제2 수평 방향(예: Y축 방향 등)으로 이동시키는데 필요한 회전력을 발생시킨다. 여기서, 제2 수평 방향은 제1 수평 방향에 교차하는 방향을 의미한다.

옵틱 구동 모터스테이지(450)는 상기의 제1, 2 옵틱 구동모터(410, 430) 각각으로부터 발생된 회전력을 전달 받아 제1, 2 수평 방향(예: X축 및 Y축 방향 등)으로 옵틱 유닛(200)을 직선 이동시킬 수 있다. 옵틱 구동 모터스테이지(450)는 볼 스크류 등을 포함하여 구성되는 관용의 모터스테이지를 이용할 수 있으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 구성되는 옵틱 구동 유닛(400)에 의해 옵틱 유닛(200)은 제1, 2 수평 방향으로 이동이 가능하여 수평 방향 위치 조절이 가능해질 수 있다.

메인 승강 유닛(500)은 장치의 베이스를 형성하는 수평 프레임(900)과 수평 프레임(900)의 상부에서 수직 상방으로 세워 설치되는 수직 프레임(800)을 통해 배치될 수 있는데, 비접촉 척 유닛(100)과 옵틱 유닛(200)을 동시에 승강시킨다.

예를 들어, 메인 승강 유닛(500)은 메인 승강모터(510)와 메인 승강 모터스테이지(530)를 포함한다.

메인 승강모터(510)는 도 4에 도시된 바와 같이 베이스를 형성하는 수평 프레임 상에 마련된 홀을 통해 관통하여 배치될 수 있으며 비접촉 척 유닛(100)과 옵틱 유닛(200) 모두를 승강시키는데 필요한 회전력을 발생시킨다.

메인 승강 모터스테이지(530)는 수직 프레임(800)을 사이에 두고 옵틱 구동 유닛(400)의 반대 편에 위치하며 메인 승강모터(510)에서 발생된 회전력을 전달 받아 비접촉 척 유닛(100)과 옵틱 유닛(200)을 동시에 상하로 직선 이동시킬 수 있다. 도 4에 도시된 메인 승강모터(510)와 메인 승강 모터스테이지(530)의 설치 위치는 예시적인 것으로, 이에 한정되지 않는다.

이와 같이 구성된 메인 승강 유닛(500)의 구동 메커니즘에 따라, 비접촉 척 유닛(100)과 옵틱 유닛(200)은 동시에 높이 방향(예: Z축 방향 등)으로 이동할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치(1000)에 의하면 종래와 달리 소재(S, 도 5 참조)의 위치 고정과 해제를 반복적으로 할 필요가 없으므로, 측정시간이 대폭 단축되는 장점이 있다. 특히, 제1, 2 비접촉 척(110, 120)은 소재의 측정 대상 면을 균일하게 만들고 안정된 위치 고정을 유지하기 위하여 소재를 높이 방향(예: Z축 방향 등)에서만 구속하고, 수평 방향, 즉 전후 및 좌우 방향(예: X축 및 Y축 방향 등)으로 구속하지 않는다. 이에 따라, 광학계를 의미하는 옵틱 유닛(200)의 구동 시 장치 자체와 별도의 기구와 간섭이 발생하지 않는 공간 내에서 반복적인 고정 해제 작업을 필요로 하지 않는다. 따라서, 측정시간이 대폭 단축되는 유리한 효과를 가져올 수 있다.

도 5, 도 6, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 광학 측정 장치의 제1, 2, 3 구현 예를 나타낸 것이며, 도 8a, 도 8b, 도 8c는 제1, 2, 3 구현 예에 따른 동작 원리를 설명하기 위해 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명인 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 제1 구현 예를 나타낸다.

비접촉 광학 측정 장치(1000)의 상부에 소재(S)를 배치하고, 비접촉 척 유닛(100), 즉 제1, 2 비접촉 척(110, 120)을 이용하여 상부에 안착된 소재(S)를 높이 방향(예: Z축 방향 등)으로 구속시킨다. 이어서, 옵틱 유닛(200)을 이용하여 비접촉 방식으로 고정된 소재(S)를 광학 측정할 수 있다.

이 경우, 제1, 2 비접촉 척(110, 120)과 소재(S) 사이에는 도 8a에 도시된 바와 같이 척력(F1)과 인력(F2)이 동시에 작용할 수 있다. 이때, 척력(F1)이 상대적으로 큰 힘으로 작용되고, 인력(F2)이 상대적으로 작은 힘으로 작용될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명인 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 제2 구현 예를 나타낸다.

비접촉 광학 측정 장치(1000)의 하부에 소재(S)를 배치하고, 비접촉 척 유닛(100), 즉 제1, 2 비접촉 척(110, 120)을 이용하여 이들의 하부에 위치하는 소재(S)를 높이 방향(예: Z축 방향 등)으로 구속시켜 비접촉 방식으로 고정한다. 이어서, 옵틱 유닛(200)을 이용하여 비접촉 방식으로 고정된 소재(S)를 광학 측정할 수 있다.

이 경우, 제1, 2 비접촉 척(110, 120)과 소재(S) 사이에는 도 8b에 도시된 바와 같이 척력(F1)과 인력(F2)이 동시에 작용할 수 있다. 이때, 척력(F1)이 상대적으로 작은 힘으로 작용되고 인력(F2)이 상대적으로 큰 힘으로 작용될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명인 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 제3 구현 예를 나타낸다.

복수 개의 비접촉 광학 측정 장치(1000, 1000′)가 상, 하로 서로 마주보는 자세로 배치될 수 있다. 그리고 복수 개의 비접촉 광학 측정 장치(1000, 1000′) 각각이 마주보는 공간을 통해 소재(S)가 수평을 이루어 배치될 수 있다. 그리고 복수 개의 비접촉 광학 측정 장치(1000, 1000′) 각각에 구비된 복수 개의 비접촉 척 유닛(100, 100′), 즉 제1, 2 비접촉 척(110, 120, 110′, 120′)을 이용하여 소재(S)를 높이 방향(예: Z축 방향 등)으로 구속시킬 수 있다. 이어서, 그리고 복수 개의 비접촉 광학 측정 장치(1000, 1000′) 각각에 구비된 복수 개의 옵틱 유닛(200, 200′)을 이용하여 이들 사이에 위치 고정된 소재(S)를 광학 측정할 수 있다.

이 경우, 제1, 2 비접촉 척(110, 120, 110′, 120′)과 소재(S) 사이에는 도 8c에 도시된 바와 같이 척력(F1)과 인력(F2)이 동시에 작용할 수 있다. 이때, 척력(F1)이 상대적으로 큰 힘으로 작용되고 인력(F2)이 상대적으로 작은 힘으로 작용될 수 있다. 또는, 이와 달리 인력(F2)이 작용되지 않고 척력(F1)만이 설정된 동일한 크기의 힘으로 작용될 수도 있다. 이로써, 비접촉 방식으로 소재의 높이 방향 구속이 가능해질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 광학 측정대상물(예: 글라스, 패널 등)의 위치를 비접촉식으로 고정함으로써 측정대상물의 측정 및 계측에 영향을 줄 수 있는 평탄도 및 진동 문제를 개선할 수 있다.

나아가, 측정대상물의 측정 및 계측 시 광학 장치에 근접된 위치에서 측정대상물을 비접촉식으로 구속하며 광학 장치와 함께 설정된 방향으로 측정대상물을 구동시킬 수 있다.

더 나아가, 측정대상물의 위치가 비접촉식으로 구속되되, 높이 방향(예: Z 축)에만 구속되고, 나머지 방향으로는 구속되지 않을 수 있어 기반의 진동 유입을 방지할 수 있다.

더 나아가, 측정 및 계측 시마다 반복적으로 측정대상물에 접촉 및 해제되는 동작 과정을 최소화하여, 측정 및 계측 작업을 신속하게 수행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

S: 소재
100: 비접촉 척 유닛
110: 제1 비접촉 척
120: 제2 비접촉 척
200: 옵틱 유닛
210: 옵틱 상부몸체
230: 옵틱 하부몸체
300: 척 승강 유닛
310: 척 승강모터
330: 척 승강 모터스테이지
400: 옵틱 구동 유닛
410: 제1 옵틱 구동모터
430: 제2 옵틱 구동모터
450: 옵틱 구동 모터스테이지
500: 메인 승강 유닛
510: 메인 승강모터
530: 메인 승강 모터스테이지
800: 수직 프레임
900: 수평 프레임

Claims

소재의 적어도 일면에 마주하여 배치되며, 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정하는 비접촉 척 유닛;
상기 비접촉 척 유닛에 근접 배치되고, 상기 비접촉 척 유닛에 고정된 소재를 측정하는 옵틱 유닛;
상기 비접촉 척 유닛을 승강시켜 상기 옵틱 유닛을 기준으로 한 상기 비접촉 척 유닛의 상대 높이를 조절하는 척 승강 유닛;
상기 옵틱 유닛을 수평 방향으로 이동시켜 상기 옵틱 유닛의 수평 방향 위치를 조절하는 옵틱 구동 유닛; 및
상기 비접촉 척 유닛 및 상기 옵틱 유닛을 동시에 승강시켜 상기 비접촉 척 유닛 및 상기 옵틱 유닛의 전체 높이를 조절하는 메인 승강 유닛;
을 포함하는 비접촉 광학 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 비접촉 척 유닛은,
상기 옵틱 유닛을 사이에 두고 일측에 이격 배치되어 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정하는 제1 비접촉 척; 및
상기 옵틱 유닛을 사이에 두고 상기 제1 비접촉 척의 반대 편 타측에 이격 배치되어 소재의 적어도 일면을 비접촉 방식으로 고정하는 제2 비접촉 척;
을 포함하는 비접촉 광학 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 비접촉 척과 상기 제2 비접촉 척은 서로 간의 이격 간격을 유지하며 마주보도록 배치되는
비접촉 광학 측정 장치.
제3항에 있어서,
상기 비접촉 척 유닛은,
상기 제1 비접촉 척과 상기 제2 비접촉 척 사이를 연결하여 지지하는 지지부재를 더 포함하며,
상기 지지부재는, 내부가 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 중공 영역이 확보되는 것을 특징으로 하는
비접촉 광학 측정 장치
제4항에 있어서,
상기 옵틱 유닛은,
상기 지지부재의 내측 사각 중공 영역을 관통하여 수직 방향으로 돌출되며,
상기 옵틱 구동 유닛에 의해 상기 사각 중공 영역 내에서 수평 방향으로 위치 조절 가능하게 형성되는
비접촉 광학 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 척 승강 유닛은,
상기 비접촉 척 유닛의 승강에 필요한 회전력을 발생시키는 척 승강모터; 및
상기 척 승강모터에서 발생된 회전력을 전달 받아 상기 비접촉 척 유닛을 설정높이 범위 내에서 상하로 직선 이동시키는 척 승강 모터스테이지;
를 포함하는 비접촉 광학 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 옵틱 구동 유닛은,
상기 옵틱 유닛을 제1 수평 방향으로 이동시키도록 회전력을 발생시키는 제1 옵틱 구동모터;
상기 옵틱 유닛을 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 이동시키도록 회전력을 발생시키는 제2 옵틱 구동모터; 및
상기 제1, 2 옵틱 구동모터 각각으로부터 발생된 회전력을 전달 받아 상기 옵틱 유닛을 상기 제1, 2 수평 방향으로 직선 이동시키는 옵틱 구동 모터스테이지;
를 포함하는 비접촉 광학 측정 장치.
제7항에 있어서,
상기 메인 승강 유닛은,
상기 비접촉 척 유닛 및 상기 옵틱 유닛을 동시에 승강시키는데 필요한 회전력을 발생시키는 메인 승강모터; 및
상기 메인 승강모터에서 발생된 회전력을 전달 받아 상기 비접촉 척 유닛 및 상기 옵틱 유닛을 상하로 직선 이동시키는 메인 승강 모터스테이지;
를 포함하는 비접촉 광학 측정 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 비접촉 광학 측정 방법으로서,
상기 비접촉 광학 측정 장치의 상부에 소재를 배치하고, 상기 비접촉 척 유닛을 이용하여 상부에 안착된 소재의 위치를 고정시킨 다음, 상기 옵틱 유닛을 이용하여 비접촉 방식으로 고정된 소재를 광학 측정하는 비접촉 광학 측정 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 비접촉 광학 측정 방법으로서,
상기 비접촉 광학 측정 장치의 하부에 소재를 배치하고, 상기 비접촉 척 유닛을 이용하여 하부에 배치된 소재의 위치를 고정시킨 다음, 상기 옵틱 유닛을 이용하여 비접촉 방식으로 고정된 소재를 광학 측정하는 비접촉 광학 측정 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 비접촉 광학 측정 장치를 이용한 비접촉 광학 측정 방법으로서,
상기 비접촉 광학 측정 장치를 복수 개를 준비하되, 상기 복수 개의 비접촉 광학 측정 장치 각각의 사이 공간으로 소재를 배치하고,
상기 복수 개의 비접촉 척 유닛을 이용하여 상기 복수 개의 비접촉 척 유닛 사이에 배치된 소재의 위치를 고정시킨 다음, 상기 복수 개의 옵틱 유닛을 이용하여 비접촉 방식으로 고정된 소재를 광학 측정하는 비접촉 광학 측정 방법.