JPH0982224A

JPH0982224A - 露光装置用補正レンズの測定装置

Info

Publication number: JPH0982224A
Application number: JP22989495A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Sekino; 良彦関野; Yoshizumi Miyakoshi; 良純宮越; Atsushi Ohashi; 篤大橋; Hiromi Matsuda; 博美松田; Hiroshi Yoshioka; 洋吉岡
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Electronic Devices Co Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Electronic Devices Co Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】補正レンズのレンズ表面微小角度を非接触に
て測定する。【構成】補正レンズ７にレーザ発振器１５よりレーザ
光を投射し、その透過光をレーザオートコリメータ１６
で受光し、レーザオートコリメータ１６の受光点２１を
画像処理装置３０で画像処理して透過光屈折角度γを算
出し、この透過光屈折角度γを主制御プロセッサ３４で
処理して補正レンズ７の表面微小角度θを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラウン管の蛍光面パ
ターンを形成する露光装置に用いる補正レンズの測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】露光装置用の補正レンズは、レンズ表面
角度設計単位１mrad、厚さ設計単位１μｍと微小であ
る。このため、従来、補正レンズのレンズ表面角度と厚
さを非接触にて測定することは困難とされていた。接触
方式では、３次元測定器などもあるが、測定にかかる時
間が非常に多くなり、数百点の測定点数を有する補正レ
ンズの測定では実用性がない。

【０００３】また基準面に対して傾きが異なる複数個の
平面で構成される補正レンズは、材質がアクリルである
ため、接触方式で測定するとレンズ面を傷付ける恐れが
ある。現状の補正レンズの品質管理は、ブラウン管製造
ライン、塗布工程現場側にて、試作生産することで対処
しているため、補正レンズの加工具合を確認するには、
多くの時間を必要としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の課題
は、補正レンズのレンズ表面微小角度を非接触にて測定
することができる露光装置用補正レンズの測定装置を提
供することにある。

【０００５】本発明の第２の課題は、補正レンズの厚さ
を非接触にて測定することができる露光装置用補正レン
ズの測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るための第１の手段は、基準面に対して傾きが異なる複
数個の平面或いは曲面で構成されたブラウン管の露光装
置用補正レンズの測定装置において、補正レンズにレー
ザ発振器よりレーザ光を投射し、その透過光をレーザオ
ートコリメータで受光し、レーザオートコリメータの受
光点を画像処理装置で画像処理して透過光屈折角度を算
出し、この透過光屈折角度を主制御プロセッサで処理し
て補正レンズの表面微小角度を算出することを特徴とす
る。

【０００７】上記第２の課題を解決するための第２の手
段は、基準面に対して傾きが異なる複数個の平面或いは
曲面で構成されたブラウン管の露光装置用補正レンズの
測定装置において、補正レンズの両面に相対向して補正
レンズの設計値高さに検出作動距離を合わせてレーザ変
位センサを配設し、このレーザ変位センサによってレン
ズ設計位置とのずれ量を測定し、このずれ量を主制御プ
ロセッサで処理して補正レンズの厚さを算出することを
特徴とする。

【０００８】上記第１及び第２の課題を解決するための
第３の手段は、上記第１及び第２の手段を有することを
特徴とする。

【０００９】上記第１及び第２の課題を解決するための
第４の手段は、上記第２及び第３の手段において、補正
レンズの曲面側のレーザ変位センサは、上下駆動手段で
上下駆動されることを特徴とする。

【００１０】上記第１及び第２の課題を解決するための
第５の手段は、上記第３の手段において、補正レンズ
は、ＸＹテーブルに設けられた補正レンズ保持手段に位
置決め保持され、補正レンズの曲面側のレーザ変位セン
サは、上下駆動手段で上下駆動され、主制御プロセッサ
によって、前記ＸＹテーブル及び前記上下駆動手段の移
動機構を補正レンズ設計データから演算した制御量を用
いて制御して測定処理を行い、これを各測定点について
繰り返し行なって各測定結果を補正レンズの設計データ
と合わせて演算処理し、補正レンズの表面微小角度と厚
さの値及び設計値とのずれ量を算出することを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】上記第１の手段は、補正レンズにレーザ発振器
によりレーザ光を投射し、その透過光屈折角度をレーザ
オートコリメータで計測する。画像処理装置は、その受
光点の変位量と受光点の画像処理から透過光屈折角度を
算出する。主制御プロセッサは画像処理装置で算出され
た透過光屈折角度から補正レンズの表面微小角度θを算
出すると共に、表面微小角度の設計値とのずれ量を演算
する。

【００１２】上記第２の手段は、補正レンズ７の両面に
相対向して配設されたレーザ変位センサによって、補正
レンズの設計位置との差を測定する。このずれ量を主制
御プロセッサで処理して補正レンズの厚さを算出する。
また上記第４の手段によれば、補正レンズの曲面側のレ
ーザ変位センサは、上下駆動させて補正レンズの各測定
点の厚さに合わせるようにする。これにより、レーザ変
位センサを常に測定リニアリティの良好な領域で使用す
ることができる。

【００１３】上記第５の手段は、前記した補正レンズ
の表面微小角度の測定及び厚さ測定において、主制御プ
ロセッサによって、補正レンズ設計データからＸＹテー
ブル及び補正レンズの曲面側のレーザ変位センサのＸＹ
Ｚの各移動機構の制御量を演算し、最適測定状態へ補正
レンズ及びレーザ変位センサの移動制御を行なった後
に、測定処理を行なう。これを測定点の回数分繰り返し
て自動的に１枚の補正レンズの測定、評価を実施する。
測定、評価では、画像処理装置とレーザ変位センサ及び
磁気式位置検出センサの各測定結果を補正レンズ設計デ
ータと合わせて演算処理することで、最終的に補正レン
ズの表面微小角度と厚さの値及びこれらの設計値とのず
れ量を得る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６によ
り説明する。図１に示すように、除振台１上には門型ス
テー２が固定されており、門型ステー２内の除振台１上
には、図示しない駆動手段でＸＹ方向に移動させられる
ＸＹテーブル３が設置されている。ＸＹテーブル３の上
面プレート４上には、図２に示すように、レンズホルダ
５の隣接する２辺を位置決めする３本の位置決めピン６
が設けられている。レンズホルダ５は、補正レンズ７よ
り一回り大きく、後記するレーザ光を通過させるために
中抜きタイプとなっている。またレンズホルダ５は、水
平面基準となる上面プレート４と平行に設置できるよう
に、３本のアジャストボルト８が螺合されている。レン
ズホルダ５には、補正レンズ７の周縁を支持する３本の
基準ピン９が設けられ、また補正レンズ７の隣接する２
辺を位置決めする３本の位置決めピン１０が設けられて
いる。そこで、補正レンズ７を基準ピン９上に載置し、
図示しないバネ等で補正レンズ７を位置決めピン１０に
押し付けて位置決めすると共に、位置ずれが生じないよ
うにする。

【００１５】図１及び図３に示すように、上面プレート
４の下方及びレンズホルダ５の上方には、補正レンズ７
の表面微小角度θを測定するためのレーザ発振器１５及
びレーザオートコリメータ１６が相対向して配設されて
いる。レーザオートコリメータ１６は、コリメータレン
ズ１７とその焦点位置に置かれた受光素子１８より構成
されている。

【００１６】図１及び図６に示すように、レンズホルダ
５の下方及び上方には、補正レンズ７の厚さを測定する
ためのレーザ変位センサ２５、２６が相対向して配設さ
れている。上方側（補正レンズ７の曲面側）のレーザ変
位センサ２６は、Ｚ軸モータ２７により上下駆動され、
Ｚ軸モータ２７の停止精度の影響を受けないように、レ
ーザ変位センサ２６の移動量Ｓ３は磁気式位置検出セン
サ２８により確認するようになっている。前記した補正
レンズ７のＸＹ駆動手段、補正レンズ７の保持手段及び
測定機器等は、除振台１に配設することで振動系を１つ
のものとしている。

【００１７】図１に示すように、レーザオートコリメー
タ１６の画像は画像処理装置３０で処理される。ＸＹテ
ーブル３の図示しないＸ軸モータ、Ｙ軸モータ及びレー
ザ変位センサ２６を上下動させるＺ軸モータ２７はＸＹ
Ｚ軸コントローラ３１によって制御される。レーザ変位
センサ２５の上下位置は、レーザ変位センサコントロー
ラ３２によって制御される。また磁気式位置検出センサ
２８は磁気式位置検出センサコントローラ３３によって
制御される。またレーザ変位センサ２５、２６のＺ方向
移動とＸＹテーブル３の移動制御を管理すると共に、画
像処理装置３０とレーザ変位センサ２５、２６及び磁気
式位置検出センサ２８の測定結果から補正レンズ７の表
面微小角度θと厚さの値とこれらの設計値とのずれ量を
演算する主制御プロセッサ３４を有する。

【００１８】主制御プロセッサ３４とＸＹＺ軸コントロ
ーラ３１、レーザ変位センサコントローラ３２、磁気式
位置検出センサコントローラ３３間、主制御プロセッサ
３４とレーザ発振器１５、レーザオートコリメータ１
６、レーザ変位センサ２５、２６間の通信には、本装置
ではＲＳ−２３２Ｃを用いているが、他の通信手段でも
可能である。また主制御プロセッサ３４によるモータ直
接制御も可能である。これら駆動部の制御及び測定機器
の制御、データ処理を行なう装置は、制御装置部３５に
一括して設けられている。

【００１９】次に図３により、補正レンズ７の表面微小
角度θの測定方法について説明する。補正レンズ７にレ
ーザ発振器１５によりレーザ光１９を投射し、その透過
光屈折角度γをレーザオートコリメータ１６で計測す
る。レーザオートコリメータ１６は、受光素子１８の受
光点２０の変位ａとｂが受光角度γと比例関係あること
を利用したものである。画像処理装置３０は、その受光
点２０の変位量と受光点２０の画像処理から透過光屈折
角度γを算出する。主制御プロセッサ３４は画像処理装
置３０で算出された透過光屈折角度γから補正レンズ７
の表面微小角度θを算出すると共に、表面微小角度θの
設計値とのずれ量を演算する。この表面微小角度θの測
定は、ＸＹテーブル３を駆動させて補正レンズ７の各点
について行なう。

【００２０】図４は図３に示す補正レンズ７の表面微小
角度θの測定に先立ち、補正レンズ７側のＸＹ軸とレー
ザオートコリメータ１６側のＸ’Ｙ’軸を合わせる方法
を示したものである。レンズホルダ５の位置決めピン１
０で決定する補正レンズ７のＸ軸と平行垂直な面４０と
レーザ光透過穴４１を有する治具４２を位置決めピン１
０に位置決めする。この治具４２上に一側面に対しての
み５°以下の角度成分θ₀を持つ透過型ウェッジ基板４
３を乗せ、面４０と合わせる。そして、レーザ発振器１
５でレーザ光１９を投射し、レーザオートコリメータ１
６で透過光２１を受光する。受光点２１は１成分の変位
となるため、これを基準としてレーザオートコリメータ
１６側のＸ’Ｙ’軸をソフトウェア上に形成するように
する。この方法によって、補正レンズ７側とレーザオー
トコリメータ１６側のＸＹ軸を一致させることが可能と
なる。

【００２１】図５は図４の場合における屈折角度γを可
変とした場合を示す。図４に示す透過型ウェッジ基板４
３は、透明固体（ガラス等）で製作され、屈折角度γを
可変とすることは不可能である。本実施例は、屈折角度
γを可変としたものである。可変平行板４５と、レンズ
ホルダ５に位置決め載置されるベース平行板４６とを有
し、これら可変平行板４５及びベース平行板４６は光学
ガラスよりなっている。ベース平行板４６には図４に示
す面４０と同じ面４７を形成し、可変平行板４５の一側
面は面４７の角部を中心として回動するようにクサビ状
４８となっている。また可変平行板４５の他側面には取
手４９が設けられている。ベース平行板４６には調整ネ
ジ５０が回転自在に支承され、調整ネジ５０のネジ部に
はスライドブロック５１が螺合されている。ここで、ス
ライドブロック５１は回転不可能で、調整ネジ５０を回
すことにより上下動するようになっている。スライドブ
ロック５１は前記取手４９を挟持している。

【００２２】可変平行板４５とベース平行板４６間に水
５２を注入する。可変平行板４５の角度θ₀は５°以下
であるので、水５２は表面張力によって可変平行板４５
とベース平行板４６間に保持される。そこで、調整ネジ
５０を回転させると、スライドブロック５１が上下動し
て取手４９も上下動し、可変平行板４５は面４７の角部
を中心として回動する。これにより、可変平行板４５の
角度θ₀が変わる。従って、レーザ光１９の屈折角度γ
も変化する。このように、１つの装置で任意の屈折角度
γを得ることができる。このため、光学機器を使用する
検査装置などの調整時間の短縮が可能となる。また屈折
する媒体として水を使用している。水の屈折率は明確で
あるため、屈折角度データの信頼性が向上する。

【００２３】次に図６により、補正レンズ７の厚さ測定
方法について説明する。レーザ変位センサ２５の設置位
置は、レンズホルダ５の基準ピン９で形成される基準面
５５に合うようにする。レーザ変位センサ２６の設置位
置は、補正レンズ７の設計高さ５６に、レーザ変位セン
サ２６の検出作動距離Ｈを合わせるようにする。レーザ
変位センサ２５、２６は、検出作動距離中心位置の時、
０μｍと検出するようになっている。そこで、補正レン
ズ７の設計位置との差Ｓ１、Ｓ２を測定する。補正レン
ズ７の曲面側のレーザ変位センサ２６は、Ｚ軸モータ２
７により上下駆動させ、補正レンズ７の各測定点の厚さ
に合わせるようにする。これは、レーザ変位センサ２６
を常に測定リニアリティの良好な領域で使用するためで
ある。この時、Ｚ軸モータ２７の停止精度の影響を受け
ないように磁気式位置検出センサ２８により移動位置を
確認する。そこで、図１に示す主制御プロセッサ３４
は、レーザ変位センサ２５、２６と磁気式位置検出セン
サ２８により補正レンズ７の厚さを演算する。

【００２４】前記した補正レンズ７の表面微小角度θの
測定及び厚さ測定においては、主制御プロセッサ３４に
よって、補正レンズ設計データから前記ＸＹテーブル３
及びＺ軸モータ２７のＸＹＺの各移動機構の制御量を演
算し、最適測定状態へ補正レンズ及びレーザ変位センサ
２６の移動制御を行なった後に、測定処理を行なう。こ
れを測定点の回数分繰り返して自動的に１枚の補正レン
ズ７の測定、評価を実施する。測定、評価では、画像処
理装置３０とレーザ変位センサ２６及び磁気式位置検出
センサ２８の各測定結果を補正レンズ設計データと合わ
せて演算処理することで、最終的に補正レンズ７の表面
微小角度θと厚さの値及びこれらの設計値とのずれ量を
得る。前記した補正レンズ７の表面微小角度θ及び厚さ
の演算結果は、プリンタで印字すると共に、データファ
イルやＬＡＮＮ等を介して設計用ホストコンピュータに
伝達し、レンズ設計段階へのフィードバックを実施す
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、補正レンズにレーザ発
振器よりレーザ光を投射し、その透過光をレーザオート
コリメータで受光し、レーザオートコリメータの受光点
を画像処理装置で画像処理して透過光屈折角度を算出
し、この透過光屈折角度を主制御プロセッサで処理して
補正レンズの表面微小角度を算出するので、補正レンズ
のレンズ表面微小角度を非接触にて測定することができ
る。

【００２６】また本発明によれば、補正レンズの両面に
相対向して補正レンズの設計値高さに検出作動距離を合
わせてレーザ変位センサを配設し、このレーザ変位セン
サによってレンズ設計位置とのずれ量を測定し、このず
れ量を主制御プロセッサで処理して補正レンズの厚さを
算出するので、補正レンズの厚さを非接触にて測定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置用補正レンズの測定装置の一
実施例を示す概略構成図である。

【図２】補正レンズの保持手段を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は正面図である。

【図３】補正レンズの表面微小角度の測定方法を示す説
明図である。

【図４】補正レンズのＸＹ軸とレーザオートコリメータ
側のＸ’Ｙ’軸を合わせる方法の１例を示す斜視図であ
る。

【図５】補正レンズのＸＹ軸とレーザオートコリメータ
側のＸ’Ｙ’軸を合わせる方法の他の例を示す斜視図で
ある。

【図６】補正レンズの厚さ測定方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

３ＸＹテーブル４上面プレート５レンズホルダ６位置決めピン７補正レンズ９基準ピン１０位置決めピン１５レーザ発振器１６レーザオートコリメータ２０受光点２５、２６レーザ変位センサ２７Ｚ軸モータ２８磁気式位置検出センサ３０画像処理装置３４主制御プロセッサ３５制御装置部 θ 表面微小角度 γ 透過光屈折角度

フロントページの続き (72)発明者宮越良純千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内 (72)発明者大橋篤千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内 (72)発明者松田博美千葉県茂原市早野3350番地日立エレクトロニックデバイシズ株式会社内 (72)発明者吉岡洋千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準面に対して傾きが異なる複数個の平
面或いは曲面で構成されたブラウン管の露光装置用補正
レンズの測定装置において、補正レンズにレーザ発振器
よりレーザ光を投射し、その透過光をレーザオートコリ
メータで受光し、レーザオートコリメータの受光点を画
像処理装置で画像処理して透過光屈折角度を算出し、こ
の透過光屈折角度を主制御プロセッサで処理して補正レ
ンズの表面微小角度を算出することを特徴とする露光装
置用補正レンズの測定装置。
【請求項２】基準面に対して傾きが異なる複数個の平
面或いは曲面で構成されたブラウン管の露光装置用補正
レンズの測定装置において、補正レンズの両面に相対向
して補正レンズの設計値高さに検出作動距離を合わせて
レーザ変位センサを配設し、このレーザ変位センサによ
ってレンズ設計位置とのずれ量を測定し、このずれ量を
主制御プロセッサで処理して補正レンズの厚さを算出す
ることを特徴とする露光装置用補正レンズの測定装置。
【請求項３】基準面に対して傾きが異なる複数個の平
面或いは曲面で構成されたブラウン管の露光装置用補正
レンズの測定装置において、補正レンズにレーザ発振器
よりレーザ光を投射し、その透過光をレーザオートコリ
メータで受光し、レーザオートコリメータの受光点を画
像処理装置で画像処理して透過光屈折角度を算出し、こ
の透過光屈折角度を主制御プロセッサで処理して補正レ
ンズの表面微小角度を算出すると共に、補正レンズの両
面に相対向して補正レンズの設計値高さに検出作動距離
を合わせてレーザ変位センサを配設し、このレーザ変位
センサによってレンズ設計位置とのずれ量を測定し、こ
のずれ量を主制御プロセッサで処理して補正レンズの厚
さを算出することを特徴とする露光装置用補正レンズの
測定装置。
【請求項４】補正レンズの曲面側のレーザ変位センサ
は、上下駆動手段で上下駆動されることを特徴とする請
求項２又は３記載の露光装置用補正レンズの測定装置。
【請求項５】補正レンズは、ＸＹテーブルに設けられ
た補正レンズ保持手段に位置決め保持され、補正レンズ
の曲面側のレーザ変位センサは、上下駆動手段で上下駆
動され、主制御プロセッサによって、前記ＸＹテーブル
及び前記上下駆動手段の移動機構を補正レンズ設計デー
タから演算した制御量を用いて制御して測定処理を行
い、これを各測定点について繰り返し行なって各測定結
果を補正レンズの設計データと合わせて演算処理し、補
正レンズの表面微小角度と厚さの値及び設計値とのずれ
量を算出することを特徴とする請求項３記載の露光装置
用補正レンズの測定装置。