TWI597474B - Measuring device - Google Patents

Description

測量裝置

本發明是有關於一種測量裝置，對平板顯示器（flat panel display）用玻璃（glass）基板、金屬薄板、矽晶圓（silicon wafer）及樹脂薄板等的背面尺寸、形狀進行測量。

以往，已知有固定於基台上的板玻璃的尺寸測量方法（例如參照專利文獻1）。根據該尺寸測量方法，藉由利用電荷耦合裝置（Charge Coupled Device，CCD）攝影機（camera）來拍攝板玻璃表面的圖像，從而可測量板玻璃的形狀。 現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2001-241921號公報

[發明所欲解決之課題]

然而，所述尺寸測量方法存在下述問題：儘管可測量板玻璃表面的形狀，但無法測量背面的形狀。因此，在對板玻璃背面的形狀進行測量時，需要使板玻璃反轉的作業。

本發明的目的在於提供一種測量裝置，可容易地對測量對象物背面的形狀進行測量。 [解決課題之手段]

本發明的測量裝置的特徵在於包括：平台部，載置平板狀的測量對象物；顯微鏡，具有物鏡及攝影部；以及角隅稜鏡（corner cube），配置於所述平台部的與所述測量對象物的背面側的測量位置對應的位置處，所述攝影部經由所述角隅稜鏡及所述物鏡，來拍攝所述測量對象物的背面側的測量位置的像。

而且，本發明的測量裝置的特徵在於，在所述平台部的與所述測量對象物的背面側的多個所述測量位置對應的各個位置，形成有配置所述角隅稜鏡的配置部，所述角隅稜鏡被分別配置於所述配置部，所述測量裝置更包括顯微鏡移動部，所述顯微鏡移動部使所述顯微鏡沿著所述測量對象物的緣部而移動，所述攝影部經由所述角隅稜鏡及所述物鏡，來依序拍攝所述測量對象物的背面側的多個測量位置的像。

而且，本發明的測量裝置的特徵在於包括：平台部，載置平板狀的測量對象物；顯微鏡，具有物鏡及攝影部；角隅稜鏡，位於所述測量對象物的背面側；角隅稜鏡移動部，使所述角隅稜鏡沿著所述測量對象物的緣部而移動；顯微鏡移動部，使所述顯微鏡沿著所述測量對象物的緣部而移動；以及控制部，使所述角隅稜鏡追隨於所述顯微鏡的移動而依序移動至所述測量對象物的背面側的測量位置，所述攝影部經由所述角隅稜鏡及所述物鏡，來依序拍攝所述測量對象物的背面側的多個測量位置的像。

而且，本發明的測量裝置的特徵在於，所述測量對象物在緣部具有倒角部分，所述攝影部經由所述物鏡及所述角隅稜鏡，來拍攝所述測量對象物的背面的所述倒角部分的像。

而且，本發明的測量裝置的特徵在於，所述測量對象物是平板顯示器用玻璃基板、金屬薄板、矽晶圓及樹脂薄板中的任一種。 [發明的效果]

根據本發明的測量裝置，可容易地對測量對象物背面的形狀進行測量。

以下，參照圖式，對於第1實施形態的測量裝置，以將平板顯示器用玻璃基板作為測量對象物（以下稱作工件）來測量的情況為例進行說明。圖1是第1實施形態的測量裝置的側面圖。如圖1所示，測量裝置2包括：平板矩形狀的平台部6，以平行於水平面的方式來載置工件4；以及顯微鏡8，用於對載置於平台部6的工件4進行測量。

在平台部6上，如圖2所示，在工件4被載置於平台部6時與工件4的緣部對應的位置6a處，形成有多個用於配置角隅稜鏡（corner cube）12的配置部14。配置部14是形成於平台部6表面的凹狀部分，在各配置部14配置有各角隅稜鏡12。

圖3是角隅稜鏡12的立體圖。如圖3所示，角隅稜鏡12是上部12x具有圓筒形狀且下部12y具有三棱錐形狀的構件。此處，在角隅稜鏡12的上端，形成有使光入射的圓形的入射面12a，在下部12y的內面，在三面形成有對光進行反射的反射面12b。

另外，角隅稜鏡12如圖4所示，以入射面12a的中心位於與工件4的緣部對應的位置6a的外側的方式，而配置在與工件4背面側的測量位置對應的位置。而且，各個角隅稜鏡12以入射面12a較平台部6的表面位置低0 mm～2 mm的方式而配置於配置部14內。

顯微鏡8如圖1所示，在鏡筒8a的下側端部具備以規定的倍率來觀察工件4的物鏡8b，在鏡筒8a的上側端部具備經由物鏡8b來拍攝工件4的像的CCD攝影機8c。而且，顯微鏡8在鏡筒8a的側方具備落射照明部8e。另外，顯微鏡8是由未圖示的框架（frame）予以支持，該框架可沿著工件4的表面而在水平面內二維地移動。

圖5是工件4的緣部的側面圖。如圖5所示，對工件4的緣部實施有倒角加工，在側面4a的上下分別形成有上傾斜面4b、下傾斜面4c。另外，圖5所示的上傾斜面4b的倒角尺寸L1及下傾斜面4c的倒角尺寸L2是測量裝置2的測量對象。

接下來，參照圖式，對於使用測量裝置2來測量工件4的背面形狀的處理，以使用對物5倍的物鏡8b以及外徑30 mm且高度22.7 mm的角隅稜鏡12的情況為例進行說明。另外，物鏡8b原本的作動距離（以下稱作工作距離（working distance））為64 mm。對於工作距離，將在後文進行詳細說明。

首先，測量裝置2的未圖示的控制部使未圖示的驅動部驅動，而使由框架所支持的顯微鏡8移動，從而如圖6所示，使顯微鏡8的位置對準角隅稜鏡12的正上方。接下來，調整物鏡8b的水平位置，以使物鏡8b的中心軸X的位置位於從角隅稜鏡12的入射面12a的中心Y的位置偏離規定距離的位置，並調整物鏡8b的鉛垂位置，以使從物鏡8b的射出面至角隅稜鏡12的入射面12a為止的距離A為34.132 mm。此處，從工件4的緣部至角隅稜鏡12的入射面12a的中心Y為止的距離F為4 mm。而且，從角隅稜鏡12的入射面12a至工件4的背面為止的距離G為2 mm。

接下來，控制部從落射照明部8e射出照明光。射出的照明光由鏡筒8a內的未圖示的二向分光鏡（dichroic mirror）予以反射後，經由物鏡8b而入射至角隅稜鏡12的入射面12a。入射至入射面12a的照明光由反射面12b反覆反射，對工件4背面的測量位置進行照射。

被工件4背面的測量位置所反射的反射光由反射面12b反覆反射，並經由入射面12a而入射至物鏡8b後，透過二向分光鏡而在未圖示的攝影元件上成像，在攝影元件上成像的像由CCD攝影機8c所拍攝。藉此，基於所拍攝的攝影資料來測量下傾斜面4c的倒角尺寸L2。

隨後，控制部反覆進行下述處理，直至拍攝了所有測量位置為止，所述處理是：一邊使顯微鏡8沿著工件4的緣部而移動，一邊依序從角隅稜鏡12的正上方拍攝測量位置的像。

接下來，對物鏡8b的工作距離進行說明。如上所述，對物5倍的物鏡8b原本的工作距離B為64 mm。而且，角隅稜鏡12內的光路長度是：將距離C（19.872 mm）、距離D（8.485 mm）、距離E（17.043 mm）合計所得的45.4 mm。

另外，因角隅稜鏡12的折射而延伸的光路長度可基於數式1而算出。在數式1中，t為角隅稜鏡12內的光路長度，n為角隅稜鏡12的折射率。

t（n-1）/n         …數式1 根據數式1，因折射而延伸的光路長度為45.4 mm×（1.52 mm-1 mm）/1.52 mm=15.532 mm。

當將角隅稜鏡12內的光路長度換算為空氣中的光路長度時，則將角隅稜鏡12內的光路長度（45.4 mm）減去因折射而延伸的光路長度（15.532 mm）。其結果，算出空氣中的光路長度為45.4 mm-15.532 mm=29.868 mm。

根據以上所述，將原本的工作距離B（64mm）減去29.868 mm所得的34.132 mm成為使用外徑30 mm且高度22.7 mm的角隅稜鏡12時的工作距離（距離A）。進而，將距離A（34.132 mm）減去從入射面12a至工件4的背面為止的距離G（2 mm）所得的32.132 mm，成為使用該角隅稜鏡12時的從物鏡8b的射出面至測量位置為止的實際的工作距離。

如此，藉由對物鏡8b的倍率、物鏡8b的位置、角隅稜鏡12的尺寸、角隅稜鏡12的位置進行適當組合，從而可確保適當的工作距離與光路長度，從而可測量工件4背面的形狀。

根據該第1實施形態的測量裝置2，藉由在平台部6上的與工件4的緣部對應的位置6a處配置角隅稜鏡12，從而可容易地測量工件4背面的形狀而無須使工件4反轉。

另外，亦可考慮：如圖7所示，在平台部6上，與和工件4的緣部對應的位置6a平行地配置一對反射鏡20，如圖8所示，利用反射鏡20來使光反射，藉此來測量工件4背面的形狀。此時，難以進行反射鏡20的角度調整，但根據第1實施形態的測量裝置2，無須調整反射鏡20的角度，便可容易地測量工件4背面的形狀。

接下來，對第2實施形態的測量裝置進行說明。該第2實施形態的測量裝置是代替如第1實施形態般在配置部14配置角隅稜鏡12，而在平台部6形成使角隅稜鏡12移動的狹縫（slit），以使角隅稜鏡12追隨於顯微鏡8而移動。因而，第2實施形態中，對與第1實施形態不同的部分進行詳細說明，而對重複的部分則適當省略說明。

圖9是第2實施形態的測量裝置的側面圖。如圖9所示，測量裝置28包括：平板矩形狀的平台部6，以平行於水平面的方式來載置工件4；以及顯微鏡8，用於對載置於平台部6的工件4進行測量。

此處，在平台部6上，沿著在工件4被載置於平台部6時與工件4的緣部對應的位置6a（參照圖2）而形成有狹縫30。而且，在平台部6的下部，具備搭載有角隅稜鏡12的滑件（slider）32、可沿狹縫30滑動地支持滑件32的導軌（guide rail）34、使滑件32沿導軌34移動的滾珠螺桿36、及使滾珠螺桿36驅動的馬達（motor）38。而且，顯微鏡8是由框架予以支持，該框架可沿著工件4的表面而在水平面內二維地移動。

接下來，參照圖式，對使用第2實施形態的測量裝置28來測量工件4背面的形狀時的處理進行說明。另外，以下，與第1實施形態同樣地，以使用對物5倍的物鏡8b及外徑30 mm且高度22.7 mm的角隅稜鏡12的情況為例進行說明。

首先，測量裝置28的未圖示的控制部使未圖示的驅動部驅動而使由框架所支持的顯微鏡8移動，從而如圖9所示，使顯微鏡8的位置對準角隅稜鏡12的正上方。接下來，控制部從物鏡8b的落射照明部8e射出照明光。射出的照明光由鏡筒8a內的未圖示的二向分光鏡予以反射後，經由物鏡8b而入射至角隅稜鏡12的入射面12a。入射至入射面12a的照明光由反射面12b反覆反射，對工件4背面的測量位置進行照射。

被工件4背面的測量位置所反射的反射光由反射面12b反覆反射，並經由入射面12a而入射至物鏡8b後，透過二向分光鏡而在未圖示的攝影元件上成像。

在該狀態下，控制部一邊驅動馬達38來使滾珠螺桿36旋轉，以使搭載有角隅稜鏡12的滑件32沿著導軌34依序移動，並且使由框架所支持的顯微鏡8沿著狹縫30依序移動，一邊藉由CCD攝影機8c來進行攝影。藉此，可連續地測量工件4的下傾斜面4c上的多個測量位置的倒角尺寸L2。

根據該第2實施形態的測量裝置28，在平台部6上形成使角隅稜鏡12移動的狹縫，且與顯微鏡8同步地使角隅稜鏡12移動，藉此可容易且連續地測量工件4背面的形狀。

另外，所述各實施形態中使用的工件4只要是薄的平板狀的測量對象物即可，除了平板顯示器用玻璃基板以外，亦可使用金屬薄板、矽晶圓、樹脂薄板等。

而且，所述各實施形態中，以使用外徑30 mm且高度22.7 mm的角隅稜鏡12的情況為例進行了說明，但亦可使用尺寸不同的角隅稜鏡。例如使用外徑20 mm且高度15.5 mm的角隅稜鏡。此時，角隅稜鏡內的光路長度為31 mm，圖6所示的距離C為12.672 mm，距離D為8.485 mm，距離E為9.843 mm。此時，調整物鏡8b的鉛垂位置以使距離A成為43.605 mm，藉此可確保適當的工作距離與光路長度，從而可測量工件4背面的形狀。

而且，當使用外徑18 mm且高度14 mm的角隅稜鏡時，角隅稜鏡內的光路長度為28 mm，圖6所示的距離C為11.172 mm，距離D為8.485 mm，距離E為8.343 mm。此時，調整物鏡8b的鉛垂位置以使距離A成為45.579 mm，藉此可確保適當的工作距離與光路長度，從而可測量工件4背面的形狀。

而且，所述各實施形態中，以使用對物5倍的物鏡8b的情況為例進行了說明，但亦可使用不同倍率的物鏡。例如使用對物10倍的物鏡。此時，原本的工作距離B為48 mm。此時，亦可藉由調整物鏡8b的鉛垂位置，確保適當的工作距離與光路長度，從而測量工件4背面的形狀。

而且，所述第2實施形態中，以將馬達38與滾珠螺桿36組合而成的驅動系統為例進行了說明，亦可藉由使用線性馬達（linear motor）來使角隅稜鏡12沿著狹縫30移動。

2、28‧‧‧測量裝置
4‧‧‧工件
4a‧‧‧側面
4b‧‧‧上傾斜面
4c‧‧‧下傾斜面
6‧‧‧平台部
6a‧‧‧位置
8‧‧‧顯微鏡
8a‧‧‧鏡筒
8b‧‧‧物鏡
8c‧‧‧CCD攝影機
8e‧‧‧落射照明部
12‧‧‧角隅稜鏡
12a‧‧‧入射面
12b‧‧‧反射面
12x‧‧‧上部
12y‧‧‧下部
14‧‧‧配置部
20‧‧‧反射鏡
30‧‧‧狹縫
32‧‧‧滑件
34‧‧‧導軌
36‧‧‧滾珠螺桿
38‧‧‧馬達
L1、L2‧‧‧倒角尺寸
A、C、D、E、F、G‧‧‧距離
B‧‧‧工作距離
X‧‧‧中心軸
Y‧‧‧中心

圖1是第1實施形態的測量裝置的側面圖。 圖2是第1實施形態的測量裝置的平台部的平面圖。 圖3是第1實施形態的角隅稜鏡的立體圖。 圖4是從上方觀察配置於第1實施形態的測量裝置的平台部上的角隅稜鏡的圖。 圖5是被載置於第1實施形態的測量裝置的平台部上的工件（work）的緣部的側面圖。 圖6是表示使用第1實施形態的測量裝置來測量工件背面的狀況的圖。 圖7是在使用反射鏡（mirror）來測量工件背面的情況下，從上方觀察配置於平台部下部的反射鏡的圖。 圖8是表示使用反射鏡來測量工件背面的狀況的圖。 圖9是第2實施形態的測量裝置的側面圖。

2‧‧‧測量裝置

4‧‧‧工件

6‧‧‧平台部

8‧‧‧顯微鏡

8a‧‧‧鏡筒

8b‧‧‧物鏡

8c‧‧‧CCD攝影機

8e‧‧‧落射照明部

12‧‧‧角隅稜鏡

14‧‧‧配置部

Claims (6)

1. 一種測量裝置，其特徵在於包括：平台部，載置平板狀的測量對象物；顯微鏡，具有物鏡及攝影部；以及角隅稜鏡，配置於所述平台部的與所述測量對象物的背面側的測量位置對應的位置處，所述攝影部經由所述角隅稜鏡及所述物鏡，來拍攝所述測量對象物的背面側的測量位置的像。
2. 如申請專利範圍第1項所述的測量裝置，其中在所述平台部的與所述測量對象物的背面側的多個所述測量位置對應的各個位置，形成有配置所述角隅稜鏡的配置部，所述角隅稜鏡被分別配置於所述配置部，所述測量裝置更包括顯微鏡移動部，所述顯微鏡移動部使所述顯微鏡沿著所述測量對象物的緣部而移動，所述攝影部經由所述角隅稜鏡及所述物鏡，來依序拍攝所述測量對象物的背面側的多個測量位置的像。
3. 一種測量裝置，其特徵在於包括：平台部，載置平板狀的測量對象物；顯微鏡，具有物鏡及攝影部；角隅稜鏡，位於所述測量對象物的背面側；角隅稜鏡移動部，使所述角隅稜鏡沿著所述測量對象物的緣部而移動； 顯微鏡移動部，使所述顯微鏡沿著所述測量對象物的緣部而移動；以及控制部，使所述角隅稜鏡追隨於所述顯微鏡的移動而依序移動至所述測量對象物的背面側的測量位置，所述攝影部經由所述角隅稜鏡及所述物鏡，來依序拍攝所述測量對象物的背面側的多個測量位置的像。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的測量裝置，其中所述測量對象物在緣部具有倒角部分，所述攝影部經由所述物鏡及所述角隅稜鏡，來拍攝所述測量對象物的背面的所述倒角部分的像。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的測量裝置，其中所述測量對象物是平板顯示器用玻璃基板、金屬薄板、矽晶圓及樹脂薄板中的任一種。
6. 如申請專利範圍第4項所述的測量裝置，其中所述測量對象物是平板顯示器用玻璃基板、金屬薄板、矽晶圓及樹脂薄板中的任一種。