TWI285727B - Method and apparatus for measuring dimensional changes in transparent substrates - Google Patents

Description

1285727 九、發明說明： 【發明所辱之技術領域】 本發明一般係關於在透明基板中量測透明基板處理所 導致之尺寸變化。 【先前彳支#ί】 透明基板例如玻璃基板發現在需要傳送或感測光線之 中具有許多用途。這些裝置範例包含非限制之平板顯 示器，主動電子裝置，光電裝置，以及生物陣列。透明基板 處理為使用作為特定形式裝置而導致透明基板尺寸之變化 。该處理範例包含非限制性之切割透明基板以及力口熱透明 基板而高於室溫。玻璃基板之切割會導致玻璃基板變形， ，由於透明基板之内部應力所導致。加熱玻璃基板高於室 溫將導致玻璃基板之收縮或膨脹。扭曲，收縮，膨脹及其他 形式之尺寸變化在上述所列出裝置，特別是陣列裝置中，會 產生問題。製造商通常要求包含於陣列化裝置中透明基板 之尺寸、^化在預先決定之限制内。例如，10)(主動陣列 液晶顯示器)裝置製造商通常要求包含於狐③裝置中之玻 璃基板在處理後扭曲為小於數微米。當胤⑶技術及製造 不斷進步時，尺寸規定預期變為更加嚴格。 依據絕I統之量嶋統㈠她肝涉儀）目前 使用來量測細絲中尺寸變化。在絕對量測中，被量測 =透明絲標記一系列之參考標記。在處理基板前，參考 標記? X?位置地點預先標稀徵。在處理級後，絲再 ，量測統以及X-Y參考結構再標*特徵。尺寸變化藉 在處理參，構X-Y位置變化與在處理後參考結構X—Y f置之變化標不出。當量測面積變為較大時，絕對量測 統將具有較大量測誤差。 炎兩祕先刚之說明，在透明紐中量測尺寸變化之方法 為茜要的。能夠使用該量測來確定透日賴反之尺寸變化在 1285727 預先決定限制值内。亦能夠使用該量測來微細調整透明基 板之組成份以及在透明基板中導致尺寸變化之處理步驟。 當AMLCD業界趨向大尺寸之基板時，在大基板面積例如超過 2米長之量測尺寸變化的高解析度例如次微米方法亦為需 要的。 【發明内容】 本發明一項係關於在透明^板中量測尺寸變化之方法 ，其包含形成一個陣列之參考標記於參考板上，形成一個陣 ，之基板標記於透明基板上，堆疊參考板及透明基板使得 參考標記及反標記重疊，在處理透明基板之前及之後量 測相對於參考標記座標之基板標記座標，以及由處理透明 基板之前及之後量測基板標記相對座標間之差值決定出透 明^板之尺寸變化。 本發明另一項係關於在透明基板中量測尺寸變化之系 統，該透明基板包含參考板，對參考板提供強固支撐之平台 ，當堆疊靠在參考板時捕捉參考板上及透明基板上標記影 像之影像裝置，以及耦合至影像裝置之定位裝置以放置影 像裝置通過所需要之位置。 '、 ▲本發明其他特性及優點將由下列說明及申請專利範圍 變為清楚。 【實施方式】 二、本發明參考如附圖所顯示實施例詳細加以說明。在下 列說明中揭示出許多特別細節以提供完全了解本發明。不 過，熟知此技術者了解本發明能夠並不需要這些全部或部 份細節而實施。在其蹄财，人靖熟知之雛及/或處 理步驟並不需要詳、細說明而模糊了本發明。本發明之特性 及優，能夠參考下列附圖及說明而更加被人了解。 第一圖A為:¾程圖，其顯示出依據本發明一項實施 測透明基板例如玻璃基板尺寸變化之方法。該方法包含形 第6 頁 1285727 成一個陣列標記1於參考板&(100)。標記1作為固定局 部標尺靠在將被量測透明基板中尺寸變化。參考板&並不 進行任何會導致尺寸變化之處理步驟。該方法亦包含形成 一個陣列標記M2於透明基板S2(102)上。在透明基板&上 標記癒陣列相當或類似參考板Si上標記Μι陣列之標記分佈 及形狀。方法更進一步包含堆疊透明基板&及參考板Sl， 使得透明基板&上標記M2陣列及參考板&上標記Μι陣列重 疊(104)。該堆疊可包含放置透明基板S2於參考板&上方（ 或頂部)或放置參考板&於透明基板&上方(或頂部）。 方法更進一步包含使用適當影像系統1〇6得到重疊之 參考標記1及基板標記吣。該步驟係指第一量測讀取，以 及所得到影像係指第一量測影像。第一量測影像為單一影 像或影像陣列，例如假如參考標記Ml及基板標記吣依結點 為基準地捕捉。方法亦包含處理第一量測影像以決定出相 對於對應參考標記1(108)之每一基板標記吣的初始座標 。對應之一個參考標記1通常為最靠近之參考標記沁。第 一圖B顯示出第—量測影像之代表，其由參考及絲標記地

，M2所構成。第一圖C顯示出相對於參考標記此之基板標記 M2的座標。 參考圖1A，在得到第—量測影像後，透明絲&與參考 板&分離以及處理。該處理包含例如切割透明基板&及/ 或加熱細^反&至提冑溫度。在處理透明絲&後，透 明基板^2及參考板&加以堆疊，使得級標記％及參考標 記1重疊以及可由高於透日月紐&(112)位置看到。該方 f包含使S影像系、統(114)得到參考板Si及透日月勤反&上 芩考標記1及紐標記沁之影像。該步驟表示為第二量測 讀取，以曰及制影像係指第二量測影像。該方法亦包含處 ，一篁測影像以決定出相對於對應參考標記吣⑽)之 母一基板標記M2之最終座標(Xi，yi)。 第7 頁 1285727 〜該方進一步包含計算在透明基板如⑻上每一 0 it 示明基板&中由第一量測讀取得到之局部尺寸 Β日^化i在第一量測讀取過程中相對於參考板&之透 4 Ϊ反、4之曰向及位置與第二量測讀取過程中相對於參考 人0之指向及位置不同。在—項實施例中， ^ Ϊ正透日月基板&中尺寸變化量測之誤差，其由於 ί ί 量測讀取中相對於參考板Sl之透痛反&位 饭没透明基板&為堅硬的以及堅硬物體移練差大於 處理尺寸讀化，顺轉及平機差涵以鮮方式解出 顯不出相對於參考標記地之基板標記 及最終位置Rf曲線表示。 RHRi=RT + D + E ⑴ ^Rf為量測最·置，Ri為量測初始位t RT為剛性物體 移„，D為已知處理過程所產生之級尺寸變化，以及 E為里測&差。對於一個陣列標記· {Rf~Ri} = {RT} +{r} (2) ^表示陣列以及r表示殘餘值，例如尺寸變化。肢仿 ;σ的。RT及r能夠使用任何解聯立方程式的適當技術 ，如巧性回歸決定出。該剛性物體補償之意含為回到第一 置測讀取之初始位置作第二讀取量測。 參考圖1A，戶斤作1測之品質會受到參考板&平坦性影 響。平坦性係指參考板Si之變化。假如參考板&並不太平 ，，參考板Sl及透明絲^並非連續性地接觸，其在參考板 透明紐&之驗娜在线卿或餘。因而，優 士地參考板&由具有極良好平坦性之基板所構成。在一項 參考板Si之平坦性並不大於100微米以及在1〇及 ⑽赚找。該平坦性祕為树定_上通常為100 1285727 平方毫米面積。

優先地，參考板&並不傾向彎曲，該彎曲係由於者盥 明紐&接觸時透B月級&内部應力或熱應力所導為 了減小對溫度變化量測之錄性，參考板Si熱膨嚴係數優 咖級S2_嫌雜綱。#_絲&為皿D 玻璃時，能夠使用硼矽酸鹽材料或胤CD玻璃作為參考板& 。當參考板&放置於高於透明級&(或在頂部)，丄考板 &應該為透明的以允許由高於透明絲&上位置 明基板S2上標記M2。 曰其他選擇參考板&之標準至少部份地決定於使用來作 里測之感測器形式。通常，參考板&優先地對時間為穩定 的。當進行量測中使用光學透鏡之影像系統，優先地考 板&具有最小巨大及微細刮痕之光滑玻璃表面，因為該刮 痕會影響量測影像之品質。對於大尺寸量測，參考板&應 該充份剛性使得其在處理過程中並不會破裂。假如參考& S!由多片所構成，各片之機械及熱為長時間穩定性。除此， 特別是在相鄰邊緣需要符合平坦性之規定。 ’

夕A曰if形成於參考板&及透明^ S2上之標記Ml，吣能 夠具有廣泛不_幾何形狀或非幾何性形狀。圖2‘21)顯 j適合使用於本發明中標記之範例。在圖2A中，標記M為 線條。在® 2B中，標記Μ為圓形。在圖2C中標記M為十字形 :在圖2D中標記Μ為點狀。標記M均句地位於參考板及透明 絲上，即標記間之間距為均自的，或不規則舰置於參考 板及透明基板上，即標§己間之空間並非均勻的。例如，圖2α f中標記Μ均勻敝置，其中圖2D中標記規則繼置。 “己能夠使用任何適當的標記系統例如油墨標記系統，劃 線系統，光石版印刷法器具，或雷射標記系統放置於參考板 士透明絲上。在透明紐上之標記必需能夠在任何處理 v驟後保留下來，透明勤反在第—量測讀取及第二量測讀 第9頁 1285727 取間作一些處理。 參考圖1A，參考板&之位置能夠高於或低於透明基板 &。能夠放置參考板Sl及&使得標記Ml，吣在單一焦面中 或雙焦面中。在單一焦面構造中，參考及基板標記軋吣位 ^相同平面中，以及具有單一焦點之影像系統適合捕捉標 記之影像。在雙焦面構造中，參考及基板標記1，M2位於不 =的平面中。圖3A及3B顯示出參考及板標記瓜吣為單 : 焦面構造。在標記後，參考板Si或透明基板S2需要翻1轉 ^使標記位於相同的平面上。翻轉大的透明基板而沒有損 I 壞為一項挑戰。圖4A-4D顯示出參考及基板標記Ml，吣為雙 焦面構造。雙焦面構造能夠使被標記及量測之參考板及透 明基板並不需要在量測系統上操縱參考板或透明基板之指 向0 對於雙焦面構造，存在多種方式以捕捉不同平面上之 標§己。、一種方式包含捕捉相同深度焦點内之兩個平面。在 該方式中，量測基板之厚度影響焦點之深度。當焦點深度 增加時，由影像系統所收集光線之效率將降低。增加對比 一，可能的方式為藉由對每一量測影像實施較高積分時間 ί 杏種方式包含在兩個獨立時間架構中捕捉兩個平面。 ’實施第二方式之範例包含在影像系統之第一 Ζ位置捕捉兩 ，平面以及在影像系統之第二2位置捕捉兩個平面。實施 第二方式=另一範例包含在不同的時間使用不同的聚焦透 鏡=捕捉每一平面。捕捉不同平面上標記之第三方式包含 同時地使用具有兩個焦面之影像系統捕捉兩個平面。 圖5Α顯示出依據本發明在透明基板量測尺寸變化。系 統500包含支撐結構502,其剛性地支撐工作台5〇4。支撐結 構502優先地為隔離振動之工作台，其裝置變動及/或主動 振動隔離器以消除諧波及非諧波振動頻率。工作台5〇4提 供平台506,其剛性地支撐參考板5〇8及透明基板5〇9。平台 1285727 === 之及平:微平坦性並

作台504之侧邊。架構515支撐t定位曰5 :構亍5連接至J ===:；^其= 動態裝積 似時。工作台刚可由石墨材料及類 疋位褒置510可為xy载台或載 ;乍微C移動乂土:亡裝置510能夠在大面積例如超過2m 5ig料_，綱在每-ί定^="1 璃處理中接近一節點。作為列舉目 t 包含線性载台514支撐於架構515上。線 始可々者7方向移動。定位裝置510更進一步包含 im6:其具有端部支撐於線性載台514上。線性載 :沿ί ^方向移動。影像系統512可藉她合至線性 綠：/=0支^1。在另—實施辦，雜52G可利用 統52相對於可調整工作台504作Z方向定位。m 移動之線性載台可提供於線性載台516 ’ 系統優先地至少在結構愧含將參考板5〇8夹至 台504續制或方法，其中參考板5〇8與工作台5〇4接觸。央 住方法可包含使雌械裝置例如c_夾頭。不過，該夹頭合 干擾透明—509定位於參考板5〇8上。另一種方法為^用 1285727 真空夾頭。圖5C顯示出適合使用於本發明之真空夾頭系統 。在項實施例，線性溝槽522形成於工作台腿上。一個 或多個端埠524亦形成於連接至工作台5〇4側邊之架構姬 中。端谭524能夠連通線性溝槽522。參考板508能夠夾住 於工作台504,其藉*連接端埠524至真空源以及吸除空氣 賴線性溝槽522達成。參考板5G8亦可包含洞孔526，豆盥 架構中另-組端埠528連通。洞孔526能夠藉由端璋娜、連、 接至真空源使透明基板5〇9真空夾住至參考板5〇8。分離群 組洞孔526能夠獨立地連接至所形成真空源使得直空爽頭 能夠選擇性地提供於整個參考板5〇8。其為有用的，因為透 明基板509尺寸為可變化的以及可並不覆蓋參考板5〇8上全 部之洞孔。隔離群組洞孔526可使真空夾住區域與透明基 板尺寸相匹配。當需要由參考板508移除透明基板5〇9時， 空氣可經由端埠528泵運至洞孔526以釋除透明基板5〇9。 真空夾頭之替代物包含非限制性之靜電夾頭，其中透明基 板509及/或參考板508藉由不同的電荷固定。 參考圖5A，影像系統512通常包含攝影機534。在一項 實施例中，攝景娥534使用CCD(電荷耦合裝置)感測器作為 光線感測裔。不過，本發明並不受限於使用CQ)感測器作為 光線感測器。亦能夠使用CMOS感測器或其他固態感測器。 在光線感測裔為CCD感測裔實施例中，其包含一個陣列光敏 電池，稱為感光早元。這些感光早元通常由梦製造出以及 當光線投射至其上面時發射電子。每一感光單元具有色彩 相關之濾波器使CCD感測器感測色彩。影像系統5\2通^亦 包含光學系統536。光學系統536可包含一個或多個透鏡以 聚焦來自物體之光線例如參考板508或透明板509上標記於 攝影機534中光線感測器上。透鏡優先地具有低扭曲及像 差。影像系統512亦包含放大之功能，其能夠經由光學系統 536光學地或經由攝影機534數位地達成。影像系統512亦 第12 頁 1285727 隹其能夠控讎作以及處理由攝影機534中光學 資料成為影像檔案。處理器可支援各種影 存^象檔案。及JPEG。影像系統512亦包含記憶體以儲 ™ H00可包含一個或多個照明1 530以照明量測區域 敝H提供於高於或低於工作台504。兩個一般照明 ίΐ亮場綱。攝影機534依據*量測面積532 4丨> 二、、' 進行攝影。系統500亦包含計算機系統538以控 球動，使得參考板508及透明5〇9所需 =^夠使用影像系統512形成影像。計算機系統538通 540以及影像監視器542以及與系統相互作用 "二邊褎置(並未顯示出)例如鍵盤及滑鼠。這些週邊 f置在業界為人所熟知錢並不作更進-步綱。計算機 =538可接收來自影像系統512之影像檔案以及處理影像 祂，。例如處理器540可執行演算，其計算相對於參考標記 <基板標記的座標。處理器540可更進一步執行演算i依 據第-及第二量測讀取計算透明紐5〇9中尺寸變化^含 放置透明紐509相對於參考紐508所導致旋轉及平移誤 差。 、 由於里測對，皿度為靈敏的，優先地系統_包含溫度控 槽533 =包圍著量測系統532。作為範例，控制溫度槽533 月b夠保持穩定狀態空氣流動為所需要溫度在±〇· 〇1範圍 不過符合該溫度規格之費用將不適用於大基板。在該 情況中，溫度規格可緩和。例如，假如胤⑶玻璃使用作為 透明基板，大的表面積能夠使基板非常快速地適應於環境 之溫度。假如支撐結構為大體積，需要大的及延伸梯度溫 度以改變平台之尺寸。在該情況下，溫度規格能夠緩和。 能夠使用溫度模擬以決定適當溫度規格。 在操作中，參考板508放置於平台506上，以及標記系統 第〗3 頁 1285727 (圖5B中517)使用來形成一個陣列標記於參考板508上。對 透明基板509重複相同的處理過程。標記系統移動(圖5β中 517)可藉由計算機系統538加以控制。標記系統517可為油 墨標記系統或雷射標記系統或劃線系統或光石版印刷器具 或任何其他適當的標記系統。在標記後，透明基板5〇9以及 參考板508重疊於平台506上使用影像系統512使標記形成 影像於透明勤反509以及參考板508上。其次透明基板509 移除平台506,進行處理，以及再回到平台506作第二量測讀 取。 本發明一般提供下列優點。相對量測技術促使以高解 析度量測小的或大的透明基板尺寸之變化。本發明包含改 正i測誤差，其由於在處理透明基板之前及之後相對於參 考板放置透明基板所致。量測已減少對溫度變化之靈敏性 ，因為使用參考板之熱膨脹係數類似於量測透明基板熱膨 脹係數以及使用局部標尺標記，與通常應用於絕對座標量 測系統中例如依靠干涉儀一個全域參考點(〇, 〇, 〇)情況相 f。在延長量測週期存在良好的量測重現性。與絕對座標 量測作比較，標記位置相對座標量測能夠使定位裝置運行K 規格緩和，其導致量測系統之價格整體地減小。 一雖，本發明已對有限數目之實施例作說明，受益於所 揭不内容之業界熟知此技術者能夠設計&其他實施例而並 不會脫離本發明所揭示之内容。因而，本發明只受限於 列申請專利範圍。 、 【圖式簡單說明】 中尺A顯示出依據本發明一項實施例量測透明基板 第一圖B顯示出依據本發明一項實施例位於參考板頂 部上標記之透明^:反。 、 第一圖C顯示出相對於參考標記之基板標記的座標。 第14 頁 1285727 =圖D顯不出相對於參考標記之基板標記初始及最 終位置。 圖A-D適合使用於本發明之標記範例。 A及B顯示出依據本發明〆項實施例在單一焦面 Τ暴板及參考標記。 ，四圖A_F顯示出依據本發明另一項實施 中基板及參考標記。 本發明一項實施例在透明基板

第五圖A-C顯示出依據 中篁測尺寸變化之系統。 附圖元件數字符號說明： 參考板100;透明勤反102;陣列重疊1〇4;影像系統 106;參考標記108;處理絲11〇;透明級112;影像系 統114;參考標記116;透明基板丨丨8;量測系統·;支撑 結構502;工作台504;平台506;參考板508;透明基板 509;定位裝置51G;f彡像純512;f彡縣統512;線性載 台514;架構515;線性載台516;標記系統517;架構520 ，溝槽522;^埠524;洞孔526;端埠528;照明器530;量 測$積532;溫度控制槽533;攝影機534;g學I统5邪; 計异機系統538;處理器540;影像監視器542。

Claims (1)

1285727 I?6年/m日修(更)正替換頁 十、申請專利範圍： 1 1· 一種量測透明基板尺寸變化之方法，該方法包含 形成參考標記之陣列於參考板上； 形成基板標記之陣列於透明基板上； 堆疊參考板及透明基板使得參考標記及&反標記重疊； 在處理透明基板之前及之後相對於參考標記座標量測 基板標記座標；以及 由處理之前及之後量測基板標記之相對座標間的差值測 定出透明基板之尺寸變化。 2· k據申请專利範圍第1項之方法，其中堆叠參考板及透明 基才^在透明基板處理之前及之後發生，以及更進一步包含 補^!員尺^變化之誤差，其由於在透明基板處理之前及之後 相對於參考板定位透明基板中差異所導致。 3·依據申請專利範圍第1項之方法，其中堆疊參考板及透 明基板包含將參考標記偏移開基板標記，使得參考標記及 基板標記兩者為可看見的。 15申料利範圍第1項之方法，其中量測基板標記之座 才示包έ得到參考標記及基板標記之影像。 ㈣1項之枝，其中參考標記之陣列等 6· ▲種在透明基板中量測尺寸變化之系統，其包含： 參考板； ”、* 平台，對參考板提供剛性支撐； 象装置，當堆疊在參考板時捕捉參考板上及透明 土板上才示d己之影像；以及 二 8.依據申請專利範圍第6項之系統，財更進-步包含標記 1285727 ?W /月j /Bhf;更)正替換頁 --, wl f置，其在參考板及透明基板上所需要位置形成標記。 9:5據申料利細帛6項之系統，其中更進—步包含一種 將麥考板夾至平台之構件及/或將透明基板夾至參考板之 才籌4牛0 1 〇·依據申請專利範圍第6項之系統，其中更進一步包含一 個或多個照明器，其將照明參考板及透明基板上之標記。 第17 頁