KR20200036875A - 리퀴드 마이크로미터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 리퀴드 마이크로미터는, 액체 공급 수단(10)으로부터 토출 노즐(20)에 액체를 공급하는 액체 유로(30)와, 액체 유로(30)에 마련한 유량 센서(40)와, 액체 공급 수단(10)과 유량 센서(40) 사이의 액체 유로(30)에 마련한 제어 밸브(50)와, 유량 센서(40)에 의해 계측되는 유량이 설정값으로 되도록 제어 밸브(50)를 제어하는 제어부(60)와, 토출 노즐(20)로부터 분출되는 액체의 압력을 계측하는 압력 센서(70)와, 제어부에 의해 유량이 설정값으로 유지된 상태에서의 압력 센서(70)에 의해 계측되는 압력으로부터 워크(A)의 치수를 연산하는 연산부(80)를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

리퀴드 마이크로미터

본 발명은, 액체(液體)를 이용해서 워크의 치수를 측정하는 리퀴드(液) 마이크로미터에 관한 것이다.

간편한 조작으로, 높은 정밀도의 치수 측정을 행할 수 있는 에어 마이크로미터가 있다(특허문헌 1).

특허문헌 1은, 공기 유로의 상류측과 하류측이 다공질 부재에 의해 칸막이되어 구성된 측정부와, 측정부의 상류측 공기의 제1 압력을 검출해서 그 신호를 출력하는 제1 압력 센서와, 측정부의 하류측 공기의 제2 압력을 검출해서 그 신호를 출력하는 제2 압력 센서와, 측정부 내의 공기의 온도를 검출하고 신호를 출력하는 온도 센서를 구비하고 있다. 그리고, 제1 압력 센서와 제2 압력 센서로부터 출력되는 신호를 취입(take-in)하고, 제2 압력 센서의 제2 압력이 일정값으로 되도록, 공기 유로의 제어 밸브의 개방도(開度)를 제어하고, 제1 압력과 그 제2 압력의 압력차, 제2 압력, 및 공기의 온도에 근거해서, 측정 헤드의 분출구멍으로부터 분출하는 공기의 단위시간당의 질량 유량을 산출하고, 질량 유량에 근거해서, 워크의 치수를 산출한다.

일본공개특허공보 특개2012－58213호

그러나, 공기와 같은 기체는, 압축성 유체이기 때문에 측정 오차가 크다. 또, 온도의 영향을 받기 쉽고, 온도 변화에 의한 점도의 변화도 크다.

또한, 건조시키고 싶지 않은 워크인 경우에는 이용할 수가 없다.

그래서 본 발명은, 액체를 이용하는 리퀴드 마이크로미터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1 기재의 본 발명의 리퀴드 마이크로미터는, 액체 공급 수단으로부터 공급되는 액체를, 토출(吐出) 노즐로부터 워크를 향해 분출해서 상기 워크의 치수를 측정하는 리퀴드 마이크로미터로서, 상기 액체 공급 수단으로부터 상기 토출 노즐에 상기 액체를 공급하는 액체 유로와, 상기 액체 유로에 마련한 유량 센서와, 상기 액체 공급 수단과 상기 유량 센서 사이의 상기 액체 유로에 마련한 제어 밸브와, 상기 유량 센서에 의해 계측되는 유량이 설정값으로 되도록 상기 제어 밸브를 제어하는 제어부와, 상기 토출 노즐로부터 분출되는 상기 액체의 압력을 계측하는 압력 센서와, 상기 제어부에 의해 상기 유량이 상기 설정값으로 유지된 상태에서의 상기 압력 센서에 의해 계측되는 상기 압력으로부터 상기 워크의 상기 치수를 연산하는 연산부를 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 2 기재의 본 발명은, 청구항 1에 기재된 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 상기 액체 공급 수단과 상기 제어 밸브 사이의 상기 액체 유로로부터 분기하고, 상기 액체 공급 수단의 상류측 유로에 합류하는 순환 유로와, 상기 순환 유로에 마련한 순환 제어 밸브를 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 3 기재의 본 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 상기 유량 센서가 복수의 압력 센서에 의해서 구성되고, 상기 유량 센서를 구성하는 어느 하나의 상기 압력 센서를, 상기 토출 노즐로부터 분출되는 상기 액체의 상기 압력을 계측하는 상기 압력 센서로서 이용하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4 기재의 본 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 상기 액체 유로 및 상기 토출 노즐을, 금속, 합금강(合金鋼), 유리, 세라믹, 또는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5 기재의 본 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 상기 액체를, 동점도(動粘度)가 20mPa·s 미만인 저점도 액체로 한 것을 특징으로 한다.

청구항 6 기재의 본 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 상기 액체를, 실리콘 웨이퍼의 에칭액으로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기체와 비교해서, 압축성이 없고, 온도에 의한 영향이 작고, 온도 변화에 의한 점성 변화가 작은 액체를 이용함으로써, 측정 오차가 적고, 또 액체를 이용함으로써 건조 상태로 하는 일없이 워크의 치수 측정을 할 수 있으며, 액체를 이용함으로써 유량 일정 제어가 행하기 쉽고, 유량 일정 제어로 함으로써 압력 일정 제어와 비교해서 연산 부하를 작게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 리퀴드 마이크로미터를 도시하는 구성도.
도 2는 본 실시예에 의한 리퀴드 마이크로미터를 이용한 측정 시험 결과를 도시하는 그래프.

본 발명의 제1의 실시 형태에 의한 리퀴드 마이크로미터는, 액체 공급 수단으로부터 토출 노즐에 액체를 공급하는 액체 유로와, 액체 유로중에 마련한 유량 센서와, 액체 공급 수단과 유량 센서 사이의 액체 유로에 마련한 제어 밸브와, 유량 센서에 의해 계측되는 유량이 설정값으로 되도록 제어 밸브를 제어하는 제어부와, 토출 노즐로부터 분출되는 액체의 압력을 계측하는 압력 센서와, 제어부에 의해 유량이 설정값으로 유지된 상태에서의 압력 센서에 의해 계측되는 압력으로부터 워크의 치수를 연산하는 연산부를 가지는 것이다. 본 실시 형태에 의하면, 기체와 비교해서, 압축성이 없고, 온도에 의한 영향이 작고, 온도 변화에 의한 점성 변화가 작은 액체를 이용함으로써, 측정 오차가 적고, 또 액체를 이용함으로써 건조 상태로 하는 일없이 워크의 치수 측정을 할 수 있고, 액체를 이용함으로써 유량 일정 제어가 행하기 쉽고, 유량 일정 제어로 함으로써, 압력 일정 제어와 비교해서 연산 부하를 작게 할 수 있다.

본 발명의 제2의 실시 형태는, 제1의 실시 형태에 의한 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 액체 공급 수단과 제어 밸브 사이의 액체 유로로부터 분기하고, 액체 공급 수단의 상류측 유로에 합류하는 순환 유로와, 순환 유로에 마련한 순환 제어 밸브를 가지는 것이다. 본 실시 형태에 의하면, 유량 조정을 행하기 쉽다.

본 발명의 제3의 실시 형태는, 제1 또는 제2의 실시 형태에 의한 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 유량 센서가 복수의 압력 센서에 의해서 구성되고, 유량 센서를 구성하는 어느 하나의 압력 센서를, 토출 노즐로부터 분출되는 액체의 압력을 계측하는 압력 센서로서 이용하는 것이다. 본 실시 형태에 의하면, 유량 센서에 이용하는 압력 센서를 이용할 수 있다.

본 발명의 제4의 실시 형태는, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 실시 형태에 의한 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 액체 유로 및 토출 노즐을, 금속, 합금 강, 유리, 세라믹, 또는 엔지니어링 플라스틱으로 형성하는 것이다. 본 실시 형태에 의하면, 형상 변화에 의한 측정 오차를 없앨 수가 있다.

본 발명의 제5의 실시 형태는, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 실시 형태에 의한 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 액체를, 동점도가 20mPa·s 미만인 저점도 액체로 한 것이다. 본 실시 형태에 의하면, 점도 보정을 필요로 하지 않고, 연산 부하를 작게 할 수 있다.

본 발명의 제6의 실시 형태는, 제1 내지 제5 중 어느 하나의 실시 형태에 의한 리퀴드 마이크로미터에 있어서, 액체를, 실리콘 웨이퍼의 에칭액으로 한 것이다. 본 실시 형태에 의하면, 실리콘 웨이퍼를 에칭하면서 실리콘 웨이퍼의 두께를 측정할 수 있다.

[실시예]

이하에서 본 발명의 일 실시예를 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 리퀴드 마이크로미터를 도시하는 구성도이다.

본 실시예에 의한 리퀴드 마이크로미터는, 펌프(액체 공급 수단)(10)로부터 토출 노즐(20)에 액체를 공급하는 액체 유로(30)와, 액체 유로(30)에 마련한 유량 센서(40)와, 펌프(10)와 유량 센서(40) 사이의 액체 유로(30)에 마련한 제어 밸브(50)와, 유량 센서(40)에 의해 계측되는 유량이 설정값으로 되도록 제어 밸브(50)를 제어하는 제어부(60)와, 토출 노즐(20)로부터 분출되는 액체의 압력을 계측하는 압력 센서(70)와, 제어부(60)에 의해 유량이 설정값으로 유지된 상태에서의 압력 센서(70)에 의해 계측되는 압력으로부터 워크(A)의 치수를 연산하는 연산부(80)를 가지고, 펌프(10)로부터 공급되는 액체를, 토출 노즐(20)로부터 워크(A)를 향해 분출해서 워크(A)의 치수를 측정한다.

유량 센서(40)에는, 스로틀(絞) 기구(41)의 하류측에 하류측 압력 센서(42)를, 스로틀 기구(41)의 상류측에 상류측 압력 센서(43)를 가지고 있는 차압식 유량 센서를 이용하고 있다.

또, 본 실시예에 의한 리퀴드 마이크로미터는, 펌프(10)와 제어 밸브(50) 사이의 액체 유로(30)로부터 분기하고, 펌프(10)의 상류측 유로에 합류하는 순환 유로(90)와, 순환 유로(90)에 마련한 순환 제어 밸브(100)를 가진다.

본 실시예에 의하면, 기체와 비교해서, 압축성이 없고, 온도에 의한 영향이 작고, 온도 변화에 의한 점성 변화가 작은 액체를 이용함으로써, 측정 오차가 적고, 또 액체를 이용함으로써 건조 상태로 하는 일없이 워크(A)의 치수 측정을 할 수 있고, 액체를 이용함으로써 유량 일정 제어가 행하기 쉽고, 유량 일정 제어로 함으로써, 압력 일정 제어와 비교해서 연산 부하를 작게 할 수 있다.

또, 본 실시예에 의하면, 순환 유로(90)를 마련함으로써, 유량 조정을 행하기 쉽고, 유량을 일정하게 제어할 수 있다.

또한, 유량 센서(40)를 구성하는 하류측 압력 센서(42)를, 압력 센서(70) 대신에 이용할 수가 있다.

액체 유로(30) 및 토출 노즐(20)은, 금속, 합금강, 유리, 세라믹, 또는 엔지니어링 플라스틱으로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 액체 유로(30) 및 토출 노즐(20)을 강성이 높은 재료로 형성함으로써, 형상 변화에 의한 측정 오차를 없앨 수가 있다.

액체는, 동점도가 20mPa·s 미만인 저점도 액체로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 저점도 액체를 이용함으로써, 점도 보정을 필요로 하지 않고, 연산 부하를 작게 할 수 있다.

또, 액체를 실리콘 웨이퍼의 에칭액으로 함으로써, 실리콘 웨이퍼를 에칭하면서 실리콘 웨이퍼의 두께를 측정할 수 있다.

도 2는, 본 실시예에 의한 리퀴드 마이크로미터를 이용한 측정 시험 결과를 도시하는 그래프이다.

워크(A)의 판두께와 압력 센서(70)에 의해 계측된 압력의 관계를 나타내고 있다.

토출 노즐(20)로부터, 워크(A)를 재치(載置)하는 기준면까지를 1㎜로 했다.

통수(通水) 유량을 3L/min, 차압을 60kPa, 토출 노즐(20)의 직경을 3.6㎜로 했다. 토출 노즐(20)에는 SUS304를 이용했다.

[산업상 이용가능성]

본 발명은, 특히 웨트 상태에서의 워크의 측정에 적합하다.

10: 액체 공급 수단(펌프)
20: 토출 노즐
30: 액체 유로
40: 유량 센서
41: 스로틀 기구
42: 하류측 압력 센서
43: 상류측 압력 센서
50: 제어 밸브
60: 제어부
70: 압력 센서
80: 연산부
90: 순환 유로
100: 순환 제어 밸브
A: 워크

Claims (6)

1. 액체 공급 수단으로부터 공급되는 액체를, 토출(吐出) 노즐로부터 워크를 향해 분출해서 상기 워크의 치수를 측정하는 리퀴드(液) 마이크로미터로서,
   상기 액체 공급 수단으로부터 상기 토출 노즐에 상기 액체를 공급하는 액체 유로와,
   상기 액체 유로에 마련한 유량 센서와,
   상기 액체 공급 수단과 상기 유량 센서 사이의 상기 액체 유로에 마련한 제어 밸브와,
   상기 유량 센서에 의해 계측되는 유량이 설정값으로 되도록 상기 제어 밸브를 제어하는 제어부와,
   상기 토출 노즐로부터 분출되는 상기 액체의 압력을 계측하는 압력 센서와,
   상기 제어부에 의해 상기 유량이 상기 설정값으로 유지된 상태에서의 상기 압력 센서에 의해 계측되는 상기 압력으로부터 상기 워크의 상기 치수를 연산하는 연산부를 가지는 것을 특징으로 하는 리퀴드 마이크로미터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 액체 공급 수단과 상기 제어 밸브 사이의 상기 액체 유로로부터 분기하고, 상기 액체 공급 수단의 상류측 유로에 합류하는 순환 유로와,
   상기 순환 유로에 마련한 순환 제어 밸브를 가지는 것을 특징으로 하는 리퀴드 마이크로미터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 유량 센서가 복수의 압력 센서에 의해서 구성되고, 상기 유량 센서를 구성하는 어느 하나의 상기 압력 센서를, 상기 토출 노즐로부터 분출되는 상기 액체의 상기 압력을 계측하는 상기 압력 센서로서 이용하는 것을 특징으로 하는 리퀴드 마이크로미터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액체 유로 및 상기 토출 노즐을, 금속, 합금강, 유리, 세라믹, 또는 엔지니어링 플라스틱으로 형성하는 것을 특징으로 하는 리퀴드 마이크로미터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액체를, 동점도(動粘度)가 20mPa·s 미만인 저점도 액체로 한 것을 특징으로 하는 리퀴드 마이크로미터.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액체를, 실리콘 웨이퍼의 에칭액으로 한 것을 특징으로 하는 리퀴드 마이크로미터.

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