TWI479120B - Surface shape measuring device - Google Patents

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TWI479120B
TWI479120B TW096146305A TW96146305A TWI479120B TW I479120 B TWI479120 B TW I479120B TW 096146305 A TW096146305 A TW 096146305A TW 96146305 A TW96146305 A TW 96146305A TW I479120 B TWI479120 B TW I479120B
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Description

表面形狀測定裝置
本發明係關於以非接觸檢測針對在例如平板顯示(以下稱為FPD)用玻璃基板之彎曲等之細微形狀變動之表面形狀測定裝置。
近年來，針對在使用於LCD(Liquid Crystal Display)，PDP(Plasma Display Panel)等之FPD之玻璃基板等，為了以高生產性(產率，製造效率)形成高品質的顯示器，要求以微米級之加工精確度，因此，針對在如此之基板的形成工程，需要以非接觸，非破壞，高精確地以高速測定表面形狀，迅速地作為反饋者。
一般，作為非接觸，非破壞測定之方法，係可舉出雷射三角測量式，靜電容量式，雷射自動焦點式等，但，在使用如此之雷射等之非接觸測定方法之中，以高精確度測定為透明未具有導電性之玻璃基板之表面位移之情況係為困難，其情況，氣體掃描器(例如，參照專利文獻1)係專利文獻1)係如不使氣體通過的固體，可做為隔著氣體膜之非接觸測定，另外，可以高分解能進行高精確度測定。
另外，針對在延壓金屬帶鋼的領域，例如對於專利文獻2等，揭示有於延壓中，從設置於寬度方向之複數噴嘴噴射壓縮氣體，使用複數之非接觸位移感應器，算出寬度方向的張力分佈，形狀的技術。
因此，認為經由使用複數如上述之氣體掃描器之時，可針對在玻璃基板等，高精確度且高速地進行表面形狀測定者，但，針對在基板形成工程，為了高精確度地檢測彎曲等之不良狀況，迅速地作為反饋，係有必要高精確度地檢測表面形狀資料之同時，高速處理所檢測出之資料者，但，從複數之感應器輸入資料至PC，或對於其處理係速度上有界限的問題。
[專利文獻1]日本特許2788162號公報(圖1等)
[專利文獻2]日本特開平8-21716號公報(專利範圍第1項，圖6等)
本發明之目的係提供例如針對在FPD用玻璃基板等，以非接觸，非破壞，高精確地以高速測定表面形狀，並可檢測彎曲等之表面形狀測定裝置。
如根據本發明之一型態，提供：將具備為了載置被測定構件之載置台，和為了以非接觸測定被測定構件之表面位移的複數之氣體掃描器，和為了使氣體掃描器移動至特定的測定位置之驅動控制部，和對應於各複數之氣體掃描器，為了將在測定位置之測定資料各自進行演算處理之第1資料處理部，和為了合成處理以各第1資料處理部所演 算處理之測定資料的第2資料處理部之情況作為特徵之表面形狀測定裝置。
如根據本發明之一型態，例如針對在FPD用玻璃基板等，以非接觸，非破壞，高精確地以高速測定表面形狀，並可檢測彎曲等之表面形狀測定裝置。
 [為了實施發明之最佳型態]
關於以下本發明之實施型態，參照圖面進行說明。
於圖1表示本實施型態之表面形狀測定裝置的構成，而由為了測定表面形狀之測定部，和為了處理由測定部所得到之資料的資料處理部所構成。
為了測定表面形狀之測定部係由感應器與驅動機構所構成，例如載置FPD用之玻璃基板等之被測定構件1，並於為了作為保持之測定台2上，以特定的間隔設置為為了以非接觸測定被測定構件1之表面位移的感應器之複數之氣體掃描器3，例如經由保護罩4而作為一體被覆，而保持特定的間隔係指鄰接的氣體掃描器之氣體不會對於測定帶來干擾之距離，例如，1300mmx1300mm之被測定構件1可測定之情況，以200mm間距設置7個氣體掃描器3，然而，氣體掃描器3的樣式係例如間距移動量：0~數百mm，分辨度：1μm(重複再現性：±25μm)，測定範圍(厚度)： 0.1~10μm。
此等複數之氣體掃描器3係為了更佳地移動於特定之測定位置，連接為了移動於XY軸方向之AC伺服馬達及滾珠等之驅動源，和為了控制其位置等之例如由精密類比調整器所構成之控制器5，另外，測定台2係設置於具有自動位準調整可能之空氣彈起式除振機能之架台6上。
為了處理所測定之資料的資料處理部係將設置於各氣體掃描器3，為了各自演算處理在各測定位置之測定資料的第1資料處理部7，和與此連接，為了合成處理在第1資料處理部7所演算處理之測定資料的第2資料處理部8，作為主體所構成，更加地，第2資料處理部8，係連接為了輸入圖號，玻璃基板的尺寸，測定間距等之測定條件的按鍵(輸入部)9，為了顯示所合成處理之測定資料的顯示器(顯示部)10。
使用如此之表面形狀測定裝置，如以下作為而進行測定，如圖2所示之流程圖，首先，作為被測定構件，將基板用玻璃1載置於表面形狀測定裝置之測定台2上，經由按鍵9，輸入圖號，玻璃基板的尺寸，測定取樣間隔等之測定條件(步驟1)，而氣體掃描器3係經由控制器5控制位置移動的同時，於各由條件設定之取樣間隔所指定的測定點，輸入表面位移資料(步驟2)，例如，經由設置於測定台2下之驅動系搭載定盤11之AC伺服馬達及滾珠，掃描於Y軸方向之同時，例如以10ms的間隔，取樣資料、處理以測定取樣間隔所指定測定點前後之i處(i為自然料) 的資料。
氣體掃描器3係使用稱作非接觸氣動伺服機構之測長器的原理，如於圖3所表示之方塊圖，針對在n個氣體掃描器3，將各自設置於前端之氣體掃描噴嘴21所檢測出之微小尺寸變化，在第1資料處理部7進行之。
針對在第1資料處理部7，使用激磁振盪器22，經由A/E轉換器23，變換為電性信號，將其電信信號通過相位檢波器24，為了更提升精確度而針對在波形倍增25，將頻率數變換為14倍之後，由整流濾波器26進行濾波處理，更加地，經由低通濾波器27而去除高頻率成分，並且，針對在CPU28，將去除所輸入之i個(i為自然數)資料之中最大，最小資料之剩餘的資料，進行平均化處理(步驟3)，將其平均化處理之資料，作為所指定之測定點的表面位移資料，連續傳送於第2資料處理部8(步驟4)。
並且，如圖4所示，在掃描於Y軸方向之後，使氣體掃描器3上升，以特定的間距移動於X軸方向，再來於相反方向掃描於Y方向之同時，以同樣做為輸入資料於各測定點，經由第1資料處理部7處理之後，傳送至第2資料處理部8。
更加地，針對在第2資料處理部8，合成處理所傳送之表面位移資料，和其位置資料而生成表面形狀資料，將表面形狀資料，於顯示器10，作為呈圖15所示之3維圖表等而表示(步驟5)。
如此做為，依據做為3維圖表等所表示之表面形狀資 料，判定玻璃基板良否，此時，即使以目視判定，依據預先設定之臨界值，亦可自動地判定，並且，經由彎曲產生等而判定為NG之情況係於玻璃基板之形成工程，作為反饋，例如將冷卻條件等之製造條件，作為最佳化。
然而，於表面或內面有異物之情況，與經由彎曲之位移做比較，從表面形狀變動為極端之情況，則容易被檢測出，並且，在去除異物之後，經由再次測定表面形狀之情況，可檢測出彎曲，另外，經由表面之微小異物的變動係在平均化處理時而被刪除，為了抑制經由如此之異物的雜波，期望為例如於在特定清淨化環境所控制之淨化室內設置表面形狀測定裝置者。
如根據本發明，將複數之氣體掃描器設置於特定的間隔，經由作為可驅動於XY軸方向之情況，可高速地進行測定點之掃描，另外，將經由掃描所得到的資料，對於各氣體掃描器，進行在第1資料處理部平均化等之演算處理，再經由合成處理在第2資料處理部8所平均化之資料情況，可高速地進行資料處理，另外，針對在測定點之前後而將複數個之資料進行平均化，再經由作為測定點之資料情況，可得到高精確度之測定結果。
另外，經由將所得到之測定結果反映於製造條件，再將製造條件作為最佳化之情況，成為可形成更高加工精確度之玻璃基板，例如，如圖6所示，於玻璃基板31產生彎曲的情況，經由彎曲而形成於上層之薄膜32，33，34則產生裂化，但如圖7所示，針對在經由製造條件之最佳 化所形成之加工精確度高之玻璃基板31’，係可形成良好的薄膜32’，33’，34’，隨之，可謀求生產產率的提升，製造效率及所形成之製品的高品質化。
然而，針對在本實施型態，單將資料直接做為3維圖表而表示，更加地亦可作為花鍵函數，最小二乘法等之函數***處理之後，而表示。
另外，針對在一片的玻璃基板進行測定，但，經由於測定台上排列複數之被測定構件而載置之情況，亦可對於複數之被測定構件進行測定。
另外，雖適用於針對在玻璃基板之表面形狀測定，但並無特別限定被測定構件，不只LCD，PDP，而亦可適用於SED(Surface-conduction Electron-emitter Display)，有機EL用之玻璃基板，光罩用石英玻璃及石英晶圓，半導體晶圓等，並且，經由樣式的變更，亦可對應於顯示器之大型化，半導體晶圓之大口徑化者。
然而，本發明係並不侷限於上述之實施型態之構成，其他在不脫離宗旨範圍，可做各種變更而實施。
1‧‧‧被測定構件
2‧‧‧測定台
3‧‧‧氣體掃描器
4‧‧‧掃描器保護罩
5‧‧‧控制器
6‧‧‧架台
7‧‧‧第1資料處理部
8‧‧‧第2資料處理部
9‧‧‧輸入部
10‧‧‧顯示部
11‧‧‧驅動系搭載定盤
21‧‧‧氣體掃描噴嘴
22‧‧‧激磁振盪器
23‧‧‧A/E轉換器
24‧‧‧相位檢波器
25‧‧‧波形倍增
26‧‧‧整流濾波器
27‧‧‧低通濾波器
28‧‧‧CPU
31，31’‧‧‧玻璃基板
32，32’，33，33’，34，34’‧‧‧薄膜
[圖1]係為表示本發明之一形態之表面形狀測定裝置的圖。
[圖2]係為針對在本發明之一形態之表面形狀測定的流程圖。
[圖3]係為針對在本發明之一形態之表面形狀測定裝 置的方塊圖。
[圖4]係為表示針對在本發明之一形態之表面形狀測定裝置的掃描方向圖。
[圖5]係為針對在本發明之一形態的玻璃基板之表面形狀的3維圖表。
[圖6]係為表示玻璃基板具有彎曲情況之層積狀態模式圖。
[圖7]係為表示高加工精確度之玻璃基板上之層積狀態的模式圖。
1‧‧‧被測定構件
2‧‧‧測定台
3‧‧‧氣體掃描器
4‧‧‧掃描器保護罩
5‧‧‧控制器
6‧‧‧架台
7‧‧‧第1資料處理部
8‧‧‧第2資料處理部
9‧‧‧輸入部
10‧‧‧顯示部
11‧‧‧驅動系搭載定盤

Claims (4)

  1. 一種表面形狀測定裝置，其特徵乃具備：為了載置被測定構件之載置台，和沿前述載置台之X軸方向，以特定之間隔鄰接設置，以非接觸測定前述被測定構件之表面位移，做為測定資料各別加以輸出之複數之氣體掃描器，和為使前述複數氣體掃描器成為一體，沿前述載置台之Y軸方向，向一方向移動之後，向前述X軸方向移動，再沿前述Y軸方向，對於前述一方向而言，向反方向移動之驅動控制部，和對應於各個前述複數之氣體掃描器而設置，各別具有輸出從對應之前述氣體掃描器以特定之取樣間隔連續獲得之複數之前述測定資料加以平均化之表面位移資料之CPU的第1資料處理部，和供給前述複數之第1資料處理部之輸出之前述表面位移資料，合成此等之前述表面位移資料，以生成前述被測定構件之表面形狀資料的第2資料處理部。
  2. 如申請專利範圍第1項之表面形狀測定裝置，其中，前述第2資料處理部係將前述表面位移資料，與表示對應之前述氣體掃描器之測定位置之位置資料合成，生成前述表面形狀資料。
  3. 如申請專利範圍第2項之表面形狀測定裝置，其中，更具備將在於前述第2之資料處理部合成之前述表面形狀資料，做為3維圖表加以顯示的顯示部。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項之表面形狀測定裝置，其中，前述取樣間隔係為可變者。
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