JP2002228422A - 基板の厚さを測定するためのオンライン測定装置及びその測定方法 - Google Patents
基板の厚さを測定するためのオンライン測定装置及びその測定方法Info
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Abstract
インで正確に測定できる測定装置及びその方法に関す
る。 【解決手段】 本発明の基板は移送手段により製造工程
中に連続的に移送され、基板の開始点は基板検出センサ
ーにより検出される。第1画像検出手段は基板下端面の
高さの変化を検出し、第2画像検出手段は基板の厚さを
求めるために基板の下端面の画像を撮像し、昇降手段は
基板の下端部に対して直角に第2画像検出手段を昇降さ
せる。さらに、制御部は基板検出センサー、第1画像検
出手段、第2画像検出手段及び昇降手段の作動を制御
し、第2画像検出手段から検出された下部面の画像から
基板の厚さを算出する。本発明によると、基板の厚さを
正確に、且つ測定正確度や信頼性を向上させることがで
きる。この結果、極めて効率的な柔軟性生産システムを
運営することができる効果を奏する。
Description
置に関し、特に、製造工程中に基板の厚さをオンライン
で正確に測定できる測定装置及びその方法に関する。
発生することがあるため、欠陥の発生を防止するため
に、多様な段階の測定または検査が製作工程に追加され
る。すなわち、基板の厚さ、撓み、平坦度、透過率、気
泡、異物、擦傷などを製作工程中に選択的に測定または
検査することである。
使用して測定する。一般に、レーザー測定装置は、レー
ザー光源、レンズ、及び検出センサーを含むレーザー干
渉計である。レーザー光源、レンズ、及び検出センサー
は、それぞれ、基板に対して精密に配列される必要があ
り、このような配列は極めて難しい。更に、レーザー測
定装置の検出センサーは、通常、物理的振動に極めて敏
感である。従って、基板が測定中に移動又は振動する
と、レーザー測定装置はその厚さを正確に測定すること
ができず、測定自体が不可能になる場合もある。
測定しようとすると、まず測定しようとする基板を工程
ラインから搬出し、測定が終わった後に再度工程ライン
に投入し、次の段階を進行する必要がある。すなわち、
レーザー測定装置は、オフライン測定に用いられるが、
オンライン測定には用いられない。
ける人力や時間が極めて多くかかるため、高費用や低効
率の不都合が発生する。従って、オフライン測定よりオ
ンライン測定を望んでおり、柔軟生産システム(Flexib
le manufacturing system)を実現するために多様なオ
ンライン測定装置が開発されているが、従来のオンライ
ン測定装置では正確な測定が難しい。
題に着目してなされたものであり、本発明の主な目的
は、製作工程中に基板の厚さをオンラインで測定できる
厚さ測定装置及びその方法を提供することにある。
さの変動値を用いて基板の厚さを正確に測定できる厚さ
測定装置及びその方法を提供することにある。
定結果を実時間で提供し、柔軟性生産システムを効率良
く運営できる厚さ測定装置及びその方法を提供すること
にある。
めに、本発明の一態様によれば、移送中の基板の厚さを
測定するためのオンライン測定装置であって、前記基板
の下部面の高さの変化を検出する第1画像検出器と、2
つの向合うエッジを有する前記下部面の画像を撮像する
第2画像検出器と、前記第2画像検出器を前記下部面に
対して直角方向に動かす昇降手段であって、前記昇降手
段は前記下部面の高さの変化によって制御され、前記下
部面と前記第2画像検出器との間の垂直距離を一定に維
持する前記昇降手段と、前記下部面の画像を処理して前
記下部面の前記2つの向合うエッジ間の距離を計算する
ことにより、前記基板の厚さを求める制御部とを含むこ
とを特徴とするオンライン測定装置が提供される。
は、前記基板の前記下部面の高さの変化によって制御さ
れる昇降モータと、前記昇降モータによって回転するネ
ジ軸と、前記ネジ軸に結合され、前記第2画像検出器を
取付けるホルダーと、前記ホルダーが前記ネジ軸に沿っ
て直線運動をするように、前記ホルダーをガイドするガ
イドケースとを含むことを特徴とする請求項1に記載の
オンライン測定装置が提供される。
の好適な実施例によるオンライン厚さ測定装置100を
詳細に説明する。前記図面において、同一符号は同一部
品を示す。
画像検出器40、第2画像検出器50、及び昇降手段6
0を含み、基板1の厚さを測定する。前記基板1は透明
基板又は不透明基板である。特に、基板1は液晶表示装
置の上部基板或いは下部基板として使われる基板である
可能性がある。コンベヤー10を使用して前記基板1を
製作工程の前段階から現段階に移送する。
下部近傍に位置し、前記基板1の下部面2(図2を参
照)の高さの変化を検出するために下部の画像を撮像す
る。前記第2画像検出器50は、前記下部面2(図3を
参照)の下に位置し、前記基板1の厚さを検出するため
に前記下部面2(図3を参照)の画像を撮像する。昇降
手段60は、第2画像検出器50を基板1の下部面2に
対して垂直に移動させる。このとき、前記下部面2の高
さの変化によって前記昇降手段60を制御することによ
り、前記第2画像検出器50と前記下部面2との間の垂
直距離が一定に維持されるようにする。
なくとも1つのキャリジ14を含み、前記キャリジ14
は前記基板1を取付けたまま、矢視の方向に前記移送軸
12に沿って移動する。前記キャリジ14のうちの少な
くとも1つは、前記キャリジ14を駆動させるためのモ
ータ(図示せず)を有する。望ましくは、前記モータの
駆動軸(図示せず)にピニオンギア(図示せず)が結合
されており、前記移送軸12は前記ピニオンギアに対応
するラックギア(図示せず)を有する。
更に速度検出センサー20と基板検出センサー30を含
む。前記速度検出センサー20は、前記基板1の移送速
度を検出し、前記基板検出センサー30は、前記基板1
の開始点を検出する。基板検出センサー30が前記基板
1の開始点を検出した後、前記第1画像検出器40及び
第2画像検出器50は、撮像を開始する。前記第1及び
第2画像検出器40、50の撮像インターバル及び撮像
速度を前記基板1の移送速度によって持続的に調整する
ことにより、鮮明で、且つ正確な画像が撮像されるよう
にする。
キャリジ14から分離して示されており、前記速度検出
センサー20は少なくとも1つのキャリジ14に付着し
て、前記キャリジ14と共に動く。例えば、前記速度検
出センサー20は、前記モータ(図示せず)の前記駆動
軸(図示せず)に付着された回転速度計である可能性が
ある。この場合、前記回転速度計は、前記ピニオンギア
(図示せず)の回転速度を測定し、前記ピニオンの回転
速度は、キャリジ14の速度に容易に変換されるため、
前記キャリジ14又は基板1の移送速度を求めることが
できる。
の主表面の近傍に位置し、互いに対向する発光素子32
と受光素子34を含む。前記基板1が前記発光素子32
と受光素子34との間を通過するとき、前記基板1の開
始点が検出される。前記基板1が透明である場合、望ま
しくは、前記基板検出センサー30は、赤外線を利用し
て前記基板1の開始点を検出する。
検出器40、及び第2画像検出器50は、順に配列され
ており、前記順は前記基板1の移動方向と一致する。従
って、前記基板1が矢印方向に沿って前段階から現段階
に移送されるとき、前記基板1は、前記基板検出センサ
ー30、前記第1画像検出器40、及び第2画像検出器
50を順に通過することになる。
ネジ軸64、昇降モータ62、及びホルダー66を含
み、前記ホルダー66は、前記第2画像検出器50を取
付けている。前記第1画像検出器40は、第1光源42
と第1CCDカメラ44を含んでおり、前記第2画像検
出器50は、第2光源52と第2CCDカメラ54を含
む。望ましくは、前記第1及び第2CCDカメラ44、
54は、それぞれ、2次元CCDカメラまたは1次元C
CDカメラであるが、画像を撮像して画像信号に替えら
れるものであればいずれのものも前記第1及び第2CC
Dカメラ44、54として使用することができる。更
に、前記第1画像検出器40の代わりにハイト・センサ
ー(height sensor)を使用することができ、前記ハイ
ト・センサーは前記基板1の下部面2の高さの変化を精
密に検出することができるものである必要がある。
出器40、第2画像検出器50、及び昇降手段60の構
成及び作用を詳細に説明する。
検出器40の第1CCDカメラ44及び第1光源42
は、前記基板1の下部に位置し、前記基板1は下部面2
を有する。前記第1光源42と前記第1CCDカメラ4
4は向合っており、前記基板1は前記第1光源42と前
記第1CCDカメラ44との間を通過する。前記第1光
源42は前記基板1の下部の周辺に光を投射して、前記
下部面の位置により前記第1CCDカメラ44に入射す
る光の光量を変化させる。前記入射光の光量の変化を利
用して、前記第1CCDカメラ44は前記基板1の下部
の画像を撮像する。続いて、前記第1CCDカメラ44
は撮像した画像をエッジ画像信号に変換する。
52と前記第2CCDカメラ54は、前記基板1の下部
面2の下に位置する。前記第2光源52は、前記第2C
CDカメラ54に組み立てられており、前記第2CCD
カメラ54は、前記昇降手段60のホルダー66に付着
されている。前記第2光源52は、前記基板1の下部面
2の周辺に光を投射する。前記下部面2は前記投射光を
反射させて、その厚さおよび下部面の位置に応じて第2
CCDカメラ54に入射する光の光量を変化させる。前
記入射光の光量の変化を利用して、前記第2CCDカメ
ラ54は、前記下部面2の画像を撮像する。続いて、前
記第2CCDカメラ54は、撮像した画像を厚さ画像信
号に変換する。
ータ62は、ガイドケース68内に位置し、前記ホルダ
ー66は前記ガイドケース68を貫通し、ガイドケース
68によってガイドされる。前記ネジ軸64は、直接又
は間接に前記昇降モータ62の駆動軸(図示せず)に結
合され、よって、前記昇降モータ62は、前記ネジ軸6
4を回転させることできる。前記ホルダー66は、前記
ネジ軸64に対応するネジ孔(図示せず)を有し、前記
ガイドケース68の外側で前記第2画像検出器50を取
付ける。前記ホルダー66は、前記ネジ孔を介して前記
ネジ軸64と結合され、且つ前記ガイドケース68によ
ってガイドされるため、前記ネジ軸64が回転すると、
前記ホルダー66は前記ネジ軸64に沿って直線運動を
する。
00(図1)の制御ブロック図である。前記速度検出セ
ンサー20、基板検出センサー30、第1画像検出器4
0、第2画像検出器50、昇降手段60、及びスクリー
ン72は、制御部70と電気的に連結されている。ここ
で、前記スクリーン72は、画像表示装置である。前記
制御部70は、入力されているプログラムを通して前記
オンライン厚さ測定装置100を制御する。
の作用について詳細に説明する。
開始点を検出すると、前記制御部70は開始点検出信号
によって前記第1画像検出器40を作動させるための制
御信号を出力する。前記制御信号によって、前記第1光
源42が点灯され、前記第1CCDカメラ44は前記基
板1の下部の画像を撮像する。前記第1CCDカメラ4
4は、撮像した画像をエッジ画像信号に変換して、前記
制御部70に送信する。前記制御部70は、前記エッジ
画像信号をエッジ画像に処理すると共に、前記スクリー
ン72に前記エッジ画像を表示する。
界を有しているため、カメラから送信されるエッジ画像
信号は、前記基板1のエッジ画像の一部に対する情報の
みを有している。従って、前記制御部70は、順次撮像
された多数の部分エッジ画像を順に連結することによ
り、前記基板1の全エッジ画像を表示する。前記第1C
CDカメラ44が2次元CCDカメラである場合、それ
ぞれの部分エッジ画像は2次元平面上に表示される。こ
れに比較して、前記第1CCDカメラ44が1次元CC
Dカメラである場合、それぞれの部分エッジ画像は1次
元線上に表示され、このとき、前記1次元線は前記基板
1の移送方向に対して直角をなしている。
連結を示しており、前記第1CCDカメラ44(図2)
は2次元CCDカメラである。
「I1」と第2ライン「I2」が図5に示されているス
クリーン72上に表示されている。前記第1及び第2ラ
イン「I1、I2」は、それぞれ、前段階のエッジ画像
信号及び現段階のエッジ画像信号を順次処理して得られ
る。基板1(図1)の移送速度によってカメラの撮像イ
ンターバルを適切に調節すると、前記第1及び第2ライ
ン「I1、I2」は、それぞれ、互いに対応する重畳部
「A」を含む。前記第1及び第2ライン「I1、I2」
は、便宜上、間隔をおいて示されているが、前記重畳部
「A」において互いに一致する同一の形状を有する。
第1及び第2ライン「I1、I2」を前記重畳部Aで連
結させて、図6に示されているように、連続的な第3ラ
イン「I3」が前記スクリーン72上に表示されるよう
にする。前記第3ライン「I 3」は、下部面2(図2)
の実際の高さの変化によって変動する。前記第3ライン
「I3」の下に基準線が位置していると仮定すると、前
記第3ライン上に位置するそれぞれの点は前記基準線に
対して対応する高さを有する。
は、前記高さをエッジ画像信号から計算する。前記高さ
の計算値が対応する実際値と一致するように、前記エッ
ジ画像の高さ計算には較正(calibration)が適用され
ることが望ましい。ここで、前記実際値は、前記基板1
の下部面2と基準面との間の垂直距離を実測して得られ
る値であり、前記基準面は、前記第2画像検出器50が
位置した仮想面である。
0から出力される前記エッジ画像信号によって前記昇降
モータ62を駆動させて、前記昇降手段60が前記エッ
ジ画像の高さによって前記第2画像検出器50を上下に
移動させるようにする。ここで、前記基板1が前記第1
画像検出器40から前記第2画像検出器50に向かって
移動するため、前記第1画像検出器40の撮像時点及び
前記昇降手段60の動作時点を前記基板1の移送速度に
対して同期化させることが望ましい。従って、前記第2
画像検出器50と前記下部面2との間の垂直距離は一定
に維持される。前記第2CCDカメラ54が最適焦点を
示すように前記垂直距離を予め調整すると、前記下部面
2の高さの変化に関係なく前記第2CCDカメラ54は
常に最適焦点を維持することになる。
検出器50を作動させるための制御信号を出力する。前
記制御信号によって前記第2光源52が点灯され、前記
第2CCDカメラ54は、前記基板1の下部面2の画像
を撮像する。前記第2CCDカメラ54は、撮像した画
像を厚さ画像信号に変換して前記制御部70に送信す
る。前記制御部70は、前記厚さ画像信号を厚さ画像に
処理すると共に、前記スクリーン72を制御して前記厚
さ画像を表示する。
れた視界を有しているため、カメラから送信される厚さ
画像信号は前記基板1の厚さ画像の一部に対する情報の
みを有している。従って、前記制御部70は、順次撮像
された多数の部分厚さ画像を順に連結することにより、
前記基板1の全厚さ画像を表示する。
される第1及び第2厚さ画像の連結を示しており、この
とき、第2CCDカメラ54は2次元CCDカメラであ
る。前記第1厚さ画像は、第4ライン「I4」と第5ラ
イン「I5」を含み、前記第2厚さ画像は、第6ライン
「I6」と第7ライン「I7」を含む。前記第1及び第
2厚さ画像は部分厚さ画像であり、重畳部「B」におい
て互いに重なり合う。前記第4及び第6ライン「I4、
I6」または前記第5及び第7「I5、I7」は、便宜
上、互いに間隔をおいて示されているが、前記重畳部
「B」において同一形状で重なり合う。
第6ライン「I4、I6」を前記重畳部「B」で連結
し、連続的な第8ライン「I8」が前記スクリーン72
上に表示されるようにする。同時に、前記制御部70
は、前記第5及び第7ライン「I 5、I7」を前記重畳
部「B」で連結し、連続的な第9ライン「I9」が前記
スクリーン72上に表示されるようにする。前記第8及
び第9ライン「I8、I9」は、それぞれ、前記下部面
2(図3)の第1及び第2エッジを示す。よって、前記
第8及び第9ライン「I8、I9」間の垂直距離は、前
記基板1(図3)の厚さを示す。
は、前記厚さ画像信号から前記垂直距離を計算する。前
記垂直距離の計算値に対応する実際の厚さと一致するよ
うに、前記垂直距離の計算には較正が適用されることが
望ましい。前記基板1が移送されることにより、前記厚
さ画像だけでなく、前記厚さをも、実時間で連続的に前
記スクリーン72上に表示される。
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
及びその方法によれば、製造工程中に基板の厚さをオン
ラインで極めて簡便に測定することができる。また、基
板の移送速度や基板の高さの変化値を更に測定して基板
の厚さ撮像時に同期化することにより、測定の正確性や
信頼性を向上させることができる。また、基板厚さの測
定結果を実時間に提供することにより、測定結果の合格
の可否を迅速で、且つ正確に判定可能であるだけでな
く、基板の測定結果に異常がある場合にも製造現場で迅
速な措置を取ることができ、製造工程上の損失を最小化
することができる。この結果、極めて効率よく柔軟性生
産システムを運営することができる。
である。
の構成を示す図である。
の構成を示す正面図である。
図である。
部分エッジ画像の連結を説明するために示す画面であ
る。
す画面である。
分厚さの画像の連結を説明するために示す画面である。
す画面である。
Claims (13)
- 【請求項1】 移送中の基板の厚さを測定するためのオ
ンライン測定装置であって、 前記基板の下部面の高さの変化を検出する第1画像検出
器と、 2つの向合うエッジを有する前記下部面の画像を撮像す
る第2画像検出器と、 前記第2画像検出器を前記下部面に対して直角方向に動
かす昇降手段であって、前記昇降手段は前記下部面の高
さの変化によって制御され、前記下部面と前記第2画像
検出器との間の垂直距離を一定に維持する前記昇降手段
と、 前記下部面の画像を処理して前記下部面の前記2つの向
合うエッジ間の距離を計算することにより、前記基板の
厚さを求める制御部とを含むことを特徴とするオンライ
ン測定装置。 - 【請求項2】 更に前記基板の開始点を検出する基板検
出センサーを含むことを特徴とする請求項1に記載のオ
ンライン測定装置。 - 【請求項3】 更に前記基板の移送速度を検出する速度
検出センサーを含み、 前記第2画像検出器の撮像インターバル及び撮像速度が
前記基板の移送速度によって決定され、且つ前記昇降手
段の動作時点と前記高さの変化の検出時点を前記基板の
移送速度に対して同期化することを特徴とする請求項1
に記載のオンライン測定装置。 - 【請求項4】 前記第1画像検出器は第1光源と第1C
CDカメラとを含み、 前記第1光源は前記基板の下部に光を投射し、前記第1
CCDカメラは前記基板の前記下部面の高さの変化を検
出するために前記基板の下部を撮像することを特徴とす
る請求項1に記載のオンライン測定装置。 - 【請求項5】 前記第1CCDカメラは1次元CCDカ
メラであることを特徴とする請求項4に記載のオンライ
ン測定装置。 - 【請求項6】 前記第1CCDカメラは2次元CCDカ
メラであることを特徴とする請求項4に記載のオンライ
ン測定装置。 - 【請求項7】 前記第2画像検出器は第2光源と第2C
CDカメラとを含み、前記第2光源は前記基板の下部面
に光を投射し、前記第2CCDカメラは前記下部面の画
像を撮像することを特徴とする請求項1に記載のオンラ
イン測定装置。 - 【請求項8】 前記第2CCDカメラは1次元CCDカ
メラであることを特徴とする請求項7に記載のオンライ
ン測定装置。 - 【請求項9】 前記第2CCDカメラは2次元CCDカ
メラであることを特徴とする請求項7に記載のオンライ
ン測定装置。 - 【請求項10】 前記第1画像検出器はハイト・センサ
ーであることを特徴とする請求項1に記載のオンライン
測定装置。 - 【請求項11】 前記昇降手段は、 前記基板の前記下部面の高さの変化によって制御される
昇降モータと、 前記昇降モータによって回転するネジ軸と、 前記ネジ軸に結合され、前記第2画像検出器を取付ける
ホルダーと、 前記ホルダーが前記ネジ軸に沿って直線運動をするよう
に、前記ホルダーをガイドするガイドケースとを含むこ
とを特徴とする請求項1に記載のオンライン測定装置。 - 【請求項12】 更に前記基板の厚さを表示する画像表
示装置を含むことを特徴とする請求項1に記載のオンラ
イン測定装置。 - 【請求項13】 移送中の基板の厚さ測定方法であっ
て、 前記基板の移送速度を検出する段階と、 前記基板の下部面の高さの変化を検出する段階と、 前記基板の下部面の画像を撮像する段階と、ここで前記
画像撮像時の撮像インターバルと撮像速度が前記基板の
移送速度によって決定され、前記画像撮像時の撮像焦点
は2つの向合うエッジを有する前記下部面の高さの変化
によって決定される段階と、 前記画像を処理して前記下部面の向合うエッジ間の距離
を計算することにより、前記基板の厚さを求める段階と
を含むことを特徴とする厚さ測定方法。
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