CN105806301A - 表面翘曲度测量装置及方法 - Google Patents

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姚力军
潘杰
相原俊夫
大岩彦
大岩一彦
王学泽
傅锦超
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Hefei Jiang Feng Electronic Materials Co., Ltd.
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Abstract

一种表面翘曲度测量装置及方法，其中表面翘曲度测量装置包括：基座；架设在基座上的移动机构；测量机构，包括：测量部和从测量部伸出的探针；测量部与移动机构连接，探针用于接触待测表面、并受待测表面的压力而朝测量部内移动，测量部用于测量探针的移动位移；测量机构和/或移动机构能够平行于待测表面作水平移动。本方案的表面翘曲度测量装置结构简单，操作方便，成本较低，且测量精确。

Description

表面翘曲度测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种表面翘曲度测量装置及方法。
背景技术
现有用于制造液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)的一体型靶材尺寸较大，且对其溅射表面翘曲度的要求极高，因此需要精确测量其表面翘曲度，以免出现较大误差而影响液晶显示器的显示效果。其中，翘曲度是指平面在空间上的弯曲程度，其数值用平面在高度方向上距离最远的两点之间的距离来表征。
现有的靶材表面翘曲度测量装置为三坐标测量机(CoordinateMeasuringMachining，CMM)，包括：移动机构；设于移动机构上的测头；控制机构，用于控制移动机构沿X、Y、Z的三维方向移动；数据处理机构。其工作原理为：通过控制机构控制移动机构移动，至测头与待测表面接触，测头探测到其接触到的待测表面采点坐标，坐标信号被传输至数据处理机构。通过沿三维方向移动测头至待测表面的多个位置，可获得多个坐标信号。数据处理机构对这若干坐标信号进行分析，通过比对坐标信号中沿Y轴方向的坐标值，可获得待测表面的翘曲度。
但是，CMM价格十分昂贵，对于检测靶材翘曲度而言有点大材小用，成本太高。对此，本发明提出一种结构简单、成本较低的新表面翘曲度测量装置。
发明内容
本发明解决的问题是，提出一种结构简单、成本较低的新表面翘曲度测量装置。
为解决上述问题，本发明提供一种表面翘曲度测量装置，该测量装置包括：
基座；
架设在所述基座上的移动机构；
测量机构，包括：测量部和从所述测量部伸出的探针；
所述测量部与移动机构连接，所述探针用于接触待测表面、并能够受待测表面的压力而朝测量部内移动，所述测量部用于测量探针的移动位移；
所述测量机构和/或移动机构能够平行于待测表面作水平移动。
可选地，所述移动机构包括：导轨、第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动导轨在基座上水平移动；
所述测量机构连接在导轨上。
可选地，所述测量部通过滑块连接在导轨上，所述滑块可沿所述导轨往复移动。
可选地，所述移动机构还包括：第二驱动机构，用于驱动所述滑块沿所述导轨移动。
可选地，所述测量部包括：
压力感应单元，用于感应并测量所述探针朝向测量部内移动时对其施加的压力信号；
处理单元，用于接收所述压力信号并转化为位移信号。
可选地，所述测量部还包括：显示单元，用于显示所述处理单元输出的位移。
可选地，用于测量靶材溅射表面翘曲度。
本发明还提供一种表面翘曲度测量方法，该测量方法包括：
控制探针接触待测表面；
控制接触了待测表面的探针沿所述待测表面作水平移动；
测量所述探针移动过程中碰到翘曲而发生的沿探针轴线方向的位移，作为翘曲度。
可选地，所述位移的测量方法包括：将所述探针水平移动过程中碰到翘曲而发生沿轴线方向的移动转化为压力信号；
将所述压力信号转化为位移信号输出。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本方案的表面翘曲度测量装置，通过探针沿待测表面作水平移动，当探针遭遇翘曲，翘曲对探针施加沿探针轴线的竖直方向的压力而使探针朝向测量部内移动，探针的移动位移为翘曲相对待测表面的高度，用于表征翘曲度。因此，通过测量探针的移动位移，可获得待测表面的翘曲度。
本方案的表面翘曲度测量装置结构简单，操作方便，成本较低，且测量精确。
附图说明
图1是本发明具体实施例的表面翘曲度测量装置平面视图；
图2是本发明具体实施例的表面翘曲度测量装置中，移动机构和测量机构的立体图；
图3～图4是使用本发明具体实施例的表面翘曲度测量装置，测量表面翘曲度过程的示意图；
图5是图2所示测量机构中，测量部的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1、图2，本实施例的表面翘曲度测量装置包括：
由两个分立的柱状件10组成的基座1；
架设在基座1上的移动机构2；
测量机构3，包括：测量部30、和从测量部30伸出的探针31；
其中测量部30与移动机构2连接，探针31用于接触待测表面、并能够受待测表面的压力而朝向测量部30内移动，测量部30用于测量探针31的移动位移；
测量机构3和/或移动机构2能够相对待测表面水平移动，其中所述水平移动为沿平行于待测表面方向移动。
本实施例的表面翘曲度测量装置可用于测量靶材，如一体型LCD靶材，其工作原理为：
结合参照图3，首先，表面翘曲度测量装置通过基座1被置于基准台板4，如大理石平台上。基准台板4的表面被认为翘曲度为0，绝对平坦，被认为是基准平面；
将靶材5被平放在基准台板4上，靶材5的待测表面50朝上，确保待测表面50为水平放置，减小测量误差；
移动探针31与靶材5的待测表面50接触，此时为初始状态。需要说明的是，在初始状态，可以是使探针31不会受到待测表面50沿轴线方向的压力而未朝测量部30内移动，还可以是使探针31受到待测表面50沿轴线方向的压力而朝向测量部30内移动了一定距离，这两种情形均不会影响翘曲度的测量方案。
结合参照图4，通过移动机构2控制探针31相对待测表面50作水平移动。
当探针31接触到待测表面50上的凸起51时，探针31受到凸起51施加的沿轴线的竖直方向的压力而朝向测量部30内移动，测量部30测得探针31的移动位移，该移动位移为凸起51相对于图4所示初始状态的待测表面50的高度，用于表征翘曲度。在图4中，虚线为探针31遭遇凸起51后，进入测量部30内的部分。
之后，沿待测表面50水平移动探针31至多个位置。当探针31越过凸起51后，探针31会沿轴向从测量部30内向外移动，至其接触待测表面。
如果在多个位置测得的待测表面翘曲度均在可允许范围内，则认为靶材待测表面合格；
如果在某个或某几个位置，测得的翘曲度超出了翘曲度所允许的范围，则认为该靶材待测表面不合格，靶材被淘汰掉。
需要说明的是，在使用方案表面翘曲度测量装置测量翘曲度时，在初始状态设置探针受到待测表面的压力而朝向测量部内移动一定距离，当探针水平移动时遇到待测表面的凹坑会朝向凹坑底部移动，此时测得的位移也表示翘曲度，只是方向与上述凸起相比为反向。
本实施例的表面翘曲度测量装置除用于测量靶材表面翘曲度外，还可用于测量其他装置表面翘曲度。本实施例的表面翘曲度测量装置结构简单，成本较低，且测量精确。
参照图1，移动机构2包括：导轨20、第一驱动机构21，导轨20为直线导轨，第一驱动机构21可设于一柱状件10上，用于驱动导轨20在基座1上沿垂直于导轨20轴线的方向A作水平移动。测量机构3通过测量部30连接在导轨20上。
具体地，第一驱动机构21可以是直线驱动电机，其输出端沿方向A与导轨20连接。结合参照图2，在导轨20上设有若干通孔200，相应地，在每个柱状件10上设有沿方向A相对的两支撑件(图中未示出)，导轨20可通过通孔200架设在两支撑件(图中未示出)之间，并能够在两支撑件之间往复移动。
在导轨20上设有滑块22，滑块22可沿导轨20往复移动。测量部30通过滑块22连接在导轨20上。在导轨20上设有第二驱动机构23，第二驱动机构23用于驱动滑块22沿导轨20往复移动。通过滑块22能够沿方向B移动，实现探针31沿方向B及其反方向移动，方向B平行于导轨20的轴线方向，与方向A相互垂直。
在本实施例中，借助于导轨20沿方向A移动和滑块22沿方向B移动，实现探针31沿二维方向的水平移动。在该方案中，由于导轨20本身是沿垂直于其轴线方向移动，因此导轨20无需太长，占用空间小。
在本实施例中，参照图2、图5，测量部30包括：
壳体32，壳体32通过支撑座33支撑在滑块22上；
位于壳体32内的压力感应单元301，可以是压力传感器，用于感应并测量探针31沿轴线朝向壳体32内的移动转化为压力信号：探针31在壳体32内移动时，其作用在压力感应单元301上的压力发生变化，压力感应单元301测量获得该压力变化，压力感应单元301接收该位移变化信号并转化为压力信号；其中，探针与压力传感器的压力感应区接触或者两者之间夹设其他部件，因此，当探针沿轴向方向移动后，会向压力感应施加压力，一个位移对应一个压力，所以可以通过压力感应单元感测探针的压力的方式来测量探针的位移；
位于壳体32内的处理单元302，用于接收该压力信号并转化为位移信号：压力信号引起电信号变化，处理单元302接收该电信号变化，并将电信号变化转化为探针31的轴向位移信号。例如，压力传感器的压力感应膜受压力作用而引起上、下极板间距变化，进而发生电容变化，处理单元302接收到该电容变化信号，计算得到上、下极板之间间距变化，探针31的轴向位移等于上、下极板之间间距变化值。
位于壳体32外表面的显示单元303，用于显示处理单元302处理后的位移，通过显示单元303可直接读出探针31的移动位移，非常方便。
本发明还提供一种表面翘曲度检测方法，包括：
控制探针接触待测表面；
控制接触了待测表面的探针沿所述待测表面作水平移动；
测量所述探针移动过程中碰到翘曲而发生的沿探针轴线方向的位移，作为翘曲度。
所述位移的测量方法包括：将所述探针水平移动过程中碰到翘曲而发生沿轴线方向的移动转化为压力信号；
将所述压力信号转化为位移信号输出。
实现该检测方法的装置可以为本发明中上述实施例中描述的检测装置，也可以为其他根据本方法的宗旨设计出的其他检测装置。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种表面翘曲度测量装置，其特征在于，包括：
基座；
架设在所述基座上的移动机构；
测量机构，包括：测量部和从所述测量部伸出的探针；
所述测量部与移动机构连接，所述探针用于接触待测表面、并能够受待测表面的压力而朝测量部内移动，所述测量部用于测量探针的移动位移；
所述测量机构和/或移动机构能够平行于待测表面作水平移动。
2.如权利要求1所述的表面翘曲度测量装置，其特征在于，所述移动机构包括：导轨、第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动导轨在基座上水平移动；
所述测量机构连接在导轨上。
3.如权利要求2所述的表面翘曲度测量装置，其特征在于，所述测量部通过滑块连接在导轨上，所述滑块可沿所述导轨往复移动。
4.如权利要求3所述的表面翘曲度测量装置，其特征在于，所述移动机构还包括：第二驱动机构，用于驱动所述滑块沿所述导轨移动。
5.如权利要求1所述的表面翘曲度测量装置，其特征在于，所述测量部包括：
压力感应单元，用于感应并测量所述探针朝向测量部内移动时对其施加的压力信号；
处理单元，用于接收所述压力信号并转化为位移信号。
6.如权利要求5所述的表面翘曲度测量装置，其特征在于，所述测量部还包括：显示单元，用于显示所述处理单元输出的位移。
7.如权利要求1～6任一项所述的表面翘曲度测量装置，其特征在于，用于测量靶材溅射表面翘曲度。
8.一种表面翘曲度测量方法，其特征在于，包括：
控制探针接触待测表面；
控制接触了待测表面的探针沿所述待测表面作水平移动；
测量所述探针移动过程中碰到翘曲而发生的沿探针轴线方向的位移，作为翘曲度。
9.如权利要求8所述的表面翘曲度测量方法，其特征在于，所述位移的测量方法包括：将所述探针水平移动过程中碰到翘曲而发生沿轴线方向的移动转化为压力信号；
将所述压力信号转化为位移信号输出。
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