TWI610062B - 平面度量測裝置 - Google Patents

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TWI610062B
TWI610062B TW105134752A TW105134752A TWI610062B TW I610062 B TWI610062 B TW I610062B TW 105134752 A TW105134752 A TW 105134752A TW 105134752 A TW105134752 A TW 105134752A TW I610062 B TWI610062 B TW I610062B
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Abstract

平面度量測裝置包括移動平台、標準件、第一平面度量測器、第二平面度量測器及處理器。移動平台用以驅動一待測件移動。標準件與移動平台協同移動。第一平面度量測器用以量測待測件移動時的第一平坦度資訊。第二平面度量測器用以量測標準件移動時的第二平坦度資訊。處理器用以將第一平坦度資訊扣除第二平坦度資訊而獲得待測件的平坦度資訊。

Description

平面度量測裝置
本發明是有關於一種平面度量測裝置，且特別是有關於一種具有平面度量測器的平面度量測裝置。
傳統的平面度量測裝置基於機械上的製造公差，在量測待測件的表面平坦度時，無可避免地產生Z軸向的移動誤差。此Z軸向的移動誤差會影響待測件的平面度量測值。因此，亟需提出一種新的技術去改善前述問題。
因此，本發明提出一種平面度量測裝置，可改善習知問題。
根據本發明之一實施例，提出一種平面度量測裝置。平面度量測裝置包括一移動平台、一標準件、一第一平面度量測器、一第二平面度量測器及一處理器。移動平台用以驅動一待測件移動。標準件與移動平台協同移動。第一平面度量測器用以量測待測件移動時的一第一平坦度資訊。第二平面度量測器用以量測標準件移動時的一第二平坦度資訊。處理器用以將第一平坦度資訊扣除第二平坦度資訊而獲得待測件的平坦度資訊。
根據本發明之另一實施例，提出一種平面度量測裝置。平面度量測裝置包括一移動平台、一標準件、一彩色共焦量測器及一處理器。移動平台用以驅動一待測件移動。標準件與移動平台協同移動。彩色共焦量測器用以量測待測件移動時的一第一平坦度資訊及標準件移動時的一第二平坦度資訊。處理器用以將第一平坦度資訊扣除第二平坦度資訊而獲得待測件的平坦度資訊。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧待測件
10s1‧‧‧第一面
10s2‧‧‧待測面
100、200、300‧‧‧平面度量測裝置
110‧‧‧基座
120‧‧‧移動平台
120a‧‧‧貫穿部
130‧‧‧標準件
130s1‧‧‧標準面
130s2‧‧‧第二面
140‧‧‧第一平面度量測器
340‧‧‧彩色共焦量測器
150‧‧‧第二平面度量測器
160‧‧‧處理器
d1‧‧‧間距
F1、F2‧‧‧焦點
L1‧‧‧第一波長光
L2‧‧‧第二波長光
R1‧‧‧對焦範圍
S1‧‧‧第一平坦度資訊
S2‧‧‧第二平坦度資訊
S3‧‧‧平坦度資訊
第1圖繪示依照本發明一實施例之平面度量測裝置的示意圖。
第2圖繪示第1圖之平面度量測裝置的量測結果圖。
第3圖繪示依照本發明另一實施例之平面度量測裝置的示意圖。
第4圖繪示依照本發明另一實施例之平面度量測裝置的示意圖。
第5圖繪示第4圖之量測光的波長及強度關係圖。
請參照第1及2圖，第1圖繪示依照本發明一實施例之平面度量測裝置100的示意圖，而第2圖繪示第1圖之平面 度量測裝置100的量測結果圖。
平面度量測裝置100包括基座110、移動平台120、標準件130、第一平面度量測器140、第二平面度量測器150及處理器160。
第一平面度量測器140及第二平面度量測器150相對基座110係固定，即第一平面度量測器140及第二平面度量測器150並不移動。在一實施例中，第一平面度量測器140為千分表、線性可變差動變壓(linear variable differential transformer,LVDT)位移感測器或其它可量測平面度資訊的機械式量測裝置或電子式量測裝置。
移動平台120可移動地配置於基座110上。待測件10及標準件130配置於移動平台120，其中移動平台120可驅動待測件10及標準件130協同移動，即，待測件10與標準件130之間無相對運動。
待測件10及標準件130位於第一平面度量測器140與第二平面度量測器150之間。在本實施例中，待測件10與標準件130彼此間隔，然亦可彼此接觸。
待測件10具有相對之第一面10s1與待測面10s2，而標準件130具有相對之標準面130s1與第二面130s2，其中待測件10的第一面10s1與標準件130的第二面130s2相面對，待測件10的待測面10s2面向第一平面度量測器140，而標準件130的標準面130s1面向第二平面度量測器150。
第一平面度量測器140用以量測待測件10移動時其待測面10s2的第一平坦度資訊S1，如第2圖所示。第二平面度量測器150用以量測標準件130移動時其標準面130s1的第二平坦度資訊S2，如第2圖所示。處理器160可將第一平坦度資訊S1扣除第二平坦度資訊S2而獲得待測件10的待測件10的待測面10s2的平坦度資訊S3。相較於習知的量測方式，由於平坦度資訊S3已扣除移動平台120移動時的誤差，因此平坦度資訊S3更接近待測面10s2真實或實際上的平坦度資訊，如平面度。
詳言之，如第2圖所示，基於機械設計及製造在先天上的誤差，移動平台120移動時會產生高度誤差，如Z軸向誤差。由於移動平台120與待測件10協同移動，因此所量得的第一平坦度資訊S1同時包含移動平台120移動時的高度誤差及待測件10的待測面10s2的平坦度資訊。由於標準件130的標準面130s1提供一理想或甚小的平坦度，因此第二平坦度資訊S2可視為僅包含移動平台移動時的高度誤差。如此，第一平坦度資訊S1在扣除第二平坦度資訊S2後的數值即為待測件10的待側面10s1本身的真實平坦度資訊S3。因此，無關於移動平台120移動時的高度誤差大小，本發明實施例的平面度量測裝置100都能夠量測待測件10的真實平坦度資訊S3。此外，在一實施例中，標準面130s1的平坦度例如是介於1微米(μm)與1毫米(mm)之間。
如第1圖所示，移動平台120具有貫穿部120a。本實施例之標準件130配置在貫穿部120a內，如配置在貫穿部120a 的側壁上，使第二平面度量測器150可透過貫穿部120a量測標準面130s1的第二平坦度資訊S2。在本實施例中，標準件130可以是透光標準件，然亦可為半透光或不透光的標準件。
請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施例之平面度量測裝置200的示意圖。平面度量測裝置200包括基座110、移動平台120、標準件130、第一平面度量測器140、第二平面度量測器150及處理器160。
本實施例的平面度量測裝置200具有與前述實施例之平面度量測裝置100類似的特徵，然不同的是，平面度量測裝置200的標準件130可配置在移動平台120的上表面120u，且待測件10與標準件130彼此接觸。雖然圖未繪示，然待測件10可透過卡合、鎖合等暫時性連接方式固定於移動平台120的上表面120u上。
請參照第4圖，其繪示依照本發明另一實施例之平面度量測裝置300的示意圖。平面度量測裝置300包括基座110、移動平台120、標準件130、彩色共焦(chromatic confocal)量測器340及處理器160。相較於前述平面度量測裝置100，本實施例之平面度量測裝置300的平面度量測器為彩色共焦量測器，因此數量可以是一個。
移動平台120可移動地配置於基座110。待測件10及標準件130配置於移動平台120，且移動平台120可驅動待測件10及標準件130協同移動，即，待測件10與標準件130之間 無相對運動。
標準件130位於待測件10與彩色共焦量測器340之間。待測件10具有相對之第一面10s1與待測面10s2，而標準件130具有相對之標準面130s1與第二面130s2，其中待測件10的待測面10s2及標準件130的標準面130s1相面對，標準件130的第二面130s2面向彩色共焦量測器340，使彩色共焦量測器340的量測光穿透第二面130s2後到達待測件10的待測面10s2及標準件130的標準面130s1，以量測待測面10s2的第一平坦度資訊S1及標準面130s1的第二平坦度資訊S2。
彩色共焦量測器340可發出包含數個波長的量測光。依據此些量測光的波長差異，量測光各自波長的焦點的深度距離也會不同。當量測光的焦點落於待測面10s2或標準面130s1時，量測光會反射回彩色共焦量測器340。處理器160再依據依些反射光計算待測物10的待測面10s2的第一平坦度資訊S1及標準件130的標準面130s1的第二平坦度資訊S2，然後再將第一平坦度資訊S1扣除第二平坦度資訊S2而獲得待測件10的待測件10本身的平坦度資訊S3。
舉例來說，量測光之中具有第一波長的第一波長光L1的焦點F1落於待測面10s2，使第一波長光L1從待測面10s2反射回彩色共焦量測器340，而量測光之中具有第二波長的第二波長光L2的焦點F2落於標準面130s1，使第二波長光L2從標準面130s1反射回彩色共焦量測器340，其中的第一波長光L1及第 二波長光L2例如是從量測光中分光出來的光線，而第一波長與第二波長係相異。此外，本揭露實施例不限制量測光中具有相異波長的波長光的數量。
彩色共焦量測器340或處理器160分別依據反射之第一波長光L1及第二波長光L2去計算第一平坦度資訊S1及第二平坦度資訊S2，然後處理器160再將第一平坦度資訊S1扣除第二平坦度資訊S2而獲得待測件10的待測面10s2本身的平坦度資訊S3。在一實施例中，處理器160可整合於彩色共焦量測器340內，然亦可獨立於彩色共焦量測器340配置。
如第4圖所示，在本實施例中，待測件10與標準件130彼此間隔一間距d1。彩色共焦量測器340的量測光的各波長的焦點的深度分布在一對焦範圍R1內。待測件10的待測面10s2與標準件130的標準面130s1位於對焦範圍R1內，即，待測面10s2與標準面130s1之間的間距d1小於對焦範圍R1且位於對焦範圍R1內。如此，量測光能夠量測到待測面10s2及標準面130s1的平坦度資訊。
請參照第5圖，其繪示第4圖之量測光的波長及強度關係圖。以量測光之中具有第一波長的第一波長光L1及量測光之中具有第二波長的第二波長光L2說，前述間距d1大於或實質上等於量測光之中第一波長光L1的第一波長λ1與第二波長光L2的第二波長λ2的差值，使反射後的第一波長光L1與第二波長光L2的訊號不會彼此過度干涉而影響平坦度的精確度。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧待測件
10s1‧‧‧第一面
10s2‧‧‧待測面
100‧‧‧平面度量測裝置
110‧‧‧基座
120‧‧‧移動平台
120a‧‧‧貫穿部
130‧‧‧標準件
130s1‧‧‧標準面
130s2‧‧‧第二面
140‧‧‧第一平面度量測器
150‧‧‧第二平面度量測器
160‧‧‧處理器
X、Y、Z‧‧‧座標軸

Claims (12)

  1. 一種平面度量測裝置，包括：一移動平台，用以驅動一待測件移動；一標準件，與該移動平台協同移動；一第一平面度量測器，用以量測該待測件移動時的一第一平坦度資訊；一第二平面度量測器，用以量測該標準件移動時的一第二平坦度資訊；以及一處理器，用以將該第一平坦度資訊扣除該第二平坦度資訊而獲得該待測件的平坦度資訊；其中，該待測物具有相對之一待測面與一第一面，該標準件具有相對之一標準面與一第二面，該第一面與該第二面相面對，該第一平面度量測器係用以量測該待測面的該第一平坦度資訊，該第二平面度量測器係用以量測該標準面的該第二平坦度資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之平面度量測裝置，其中該第一平面度量測器係千分表或線性可變差動變壓位移感測器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之平面度量測裝置，其中該待測件及該標準件位於該第一平面度量測器與該第二平面度量測器之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之平面度量測裝置，其中該待測件與該標準件彼此間隔。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之平面度量測裝置，其中該移動平台具有一貫穿部，該第二平面度量測器係透過該貫穿部量測該標準面的該第二平坦度資訊。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之平面度量測裝置，其中該標準件係透光標準件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之平面度量測裝置，其中該標準件係不透光標準件。
  8. 一種平面度量測裝置，包括：一移動平台，用以驅動一待測件移動；一標準件，與該移動平台協同移動；一彩色共焦量測器，用以量測該待測件移動時的一第一平坦度資訊及該標準件移動時的一第二平坦度資訊；以及一處理器，用以將該第一平坦度資訊扣除該第二平坦度資訊而獲得該待測件的平坦度資訊；其中，該待測物具有一待測面，該標準件具有相對之一標準 面與一第二面，該待測面與該標準面相面對，該第二面面向該彩色共焦量測器，該彩色共焦量測器的量測光係透過該第二面量測該待測面的該第一平坦度資訊及該標準面的該第二平坦度資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之平面度量測裝置，其中該標準件位於該彩色共焦量測器與該待測件之間。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之平面度量測裝置，其中該待測件與該標準件彼此間隔。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之平面度量測裝置，其中該彩色共焦量測器具有一對焦範圍，該待測面與該標準面位於該對焦範圍內。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之平面度量測裝置，其中該標準件係透光標準件。
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