TWI335415B - - Google Patents

Description

1335415 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種微小尺寸測定機，其係將被測定物作為 被攝體進行攝影，對由該攝影所得到的影像進行處理，並 測定被測定物的微小尺寸。 【先前技術】

作為測定被測定物微小尺寸的機器，有例如將液晶監視 器形成的平面面板上面對各液晶監視器的空間作為移動 空間、使檢測器在三維方向移動、由檢測器測定各液晶監 視器上所形成的圖案的線寬等的機器。這種微小尺寸測定 機在檢測器上安裝攝影機等，用攝影機對各液晶監視器進 行攝影，通過對由該攝影得到的影像進行處理，可以測定 各液晶監視器上形成的圖案的線寬等。 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 但是，用1台檢測器對多個液晶監視器進行測定的結構 中，需要使檢測器向各液晶監視器的部位移動的時間，不 能縮短對平面面板的測定時間。為了縮短多個液晶監視器 形成的平面面板測定時間（t a c t t i m e )，可考慮採用準備 多台檢測器、使各檢測器同時移動到各液晶監視器的結 構。 例如，將平面面板對著測定機的X - Y座標（機械座標） 平行配置，在構成X軸的X轴框架上配置可自由滑動的多 個檢測器，通過Y軸驅動部使配置了多個檢測器的X軸框 6 326傳利說明書(補件)\94-〇4\94〗00609 1335415 測部時的狀態的立體圖。圖3係平面面板的平面圖，圖4 係測定圖案的放大平面圖，圖5係全閉路控制系統的結構 圖，圖6係顯示平面面板傾斜時的狀態的平面圖。

在該等圖中，微小尺寸測定機1 6，作為三維測定機， 其結構包括：構成X - Y座標（機械座標）的X軸的X轴用框 架18;構成Y軸的一對Y軸用框架20;基台22;固定在 基台2 2上的測定台2 4 ;在X軸用框架1 8上可非同步移 動地被配置的多個檢測部2 6、2 8 ;為使各檢測部2 6、2 8 可沿X軸方向移動的X軸驅動部30 ;為使各檢測部26、 2 8可沿Y軸方向移動的Y軸驅動部3 2;為使各檢測部2 6、 2 8沿可Z軸方向移動的Z軸驅動部3 4 ;為控制各驅動部 的驅動而進行運算的個人電腦（以下稱PC)36;顯示PC36 處理結果等的顯示裝置3 8 ;對P C 3 6輸入各種資訊的鍵 盤40 ;及顯示各驅動部的驅動方向等的控制箱42等。 在X軸框架18的軸方向兩端部形成滑動部（未圖示）， 各滑動部可沿著Y軸框架2 0滑動。X軸用框架1 8通過Y 軸驅動部32的驅動可以沿Y軸方向移動，Y轴驅動部32 係由具有多個Y軸線性馬達用磁鐵3 2 a和Y軸用線性馬達 用線圈32b的線.性馬達構成。當線性馬達的線圈32b通 電，由PC 36控制對線圈32b的通電量及通電方向時，X 軸框架1 8沿著Y軸方向（Y軸用框架2 0 )移動。即，通過 Y軸驅動部32的驅動，檢測部26、28整體可以隨著X軸 框架1 8的移動，而沿著Y軸方向移動。此時，Y軸驅動 部3 2構成使檢測部2 6、2 8沿Y軸方向移動的主驅動部。 326V® 利說明書(補件)\94-04\94100609 10 1335415 另外，在X軸用框架1 8上，配置有為使各檢測部2 6、 2 8沿X軸方向（X軸用框架1 8 )非同步移動的X軸驅動部 3 0。X軸驅動部3 0的結構包括：沿著X軸用框架1 8而配 置的多個X軸線性馬達用磁鐵3 0 a ;及搭載在各檢測部

2 6、2 8上的X軸線性馬達用線圈3 0 b。通過P C 3 6控制對 各線圈3 0 b的通電量及通電方向，由此可以使各檢測部 2 6、2 8沿著X軸方向非同步（獨立）移動。此時，由線性 馬達構成的X軸驅動部3 0，構成使各檢測部2 6、2 8沿X 軸方向非同步移動的X方向用輔助驅動部。 固定X軸用框架18和Y軸用框架20的基台22，由固 定在基座上的多個框體44支撐，在基台22上面，配置有 構成微小尺寸測定機1 6的機械座標的X - Y座標的測定台 24。測定台24兩端側由台框24a支撐，在測定台24上面， 如圖3中所示，搭載作為被測定物的平面面板4 6。在形 成大體為長方形形狀的平面面板46上，形成多個作為測 定物件的液晶監視器48。在平面面板46左端侧的上部和 下部，對準標記Μ 1、Μ 2。在各液晶監視器4 8上設定測定 點（管理點）Ρ卜Ρ 4，並且如圖4中所示，形成構成驅動電 路等的圖案ΡΤ1、ΡΤ2........ 至少將面對配置在平面面板46的被測定區域的液晶監 視器48的空間作為移動區域，在該移動區域中沿著三維 方向可移動配置檢測部2 6、2 8，各檢測部2 6、2 8具有檢 測部本體5 0。在各檢測部本體5 0的鏡筒5 2内，將平面 面板4 6上的液晶監視器4 8作為被攝體，作為對液晶監視 11 326傳利說明書(補件)\94-04\94100609 1335415

器48上的圖案進行攝影的攝影手段，安裝有物鏡54、CCD 攝影機56。物鏡54、CCD攝影機56具有電子顯微鏡的功 能，對液晶監視器4 8上的圖案進行放大攝影，將攝影的 有關影像的信號通過電纜（未圖示）傳輸給PC 3 6。另外， 各鏡筒5 2，為了攝影手段之聚焦，分別連接在作為Z方 向用輔助驅動部的Z軸伺服馬達5 8上，以便使攝影手段 可根據P C 3 6輸出的控制信號而沿著Z軸方向移動。此 時，一個Z軸伺服馬達58具有Z1軸伺服馬達的功能，另 一個Z軸伺服馬達58具有Z2軸伺服馬達的功能，一個鏡 筒5 2内的物鏡5 4和C C D攝影機5 6可以沿著Z 1軸往復移 動，另一鏡筒5 2内的物鏡5 4和C C D攝影機5 6可以沿著 Z2軸往復移動。 進而在各檢測部本體5 0上，還設置有作為Y方向用輔 助驅動部的Y軸伺服馬達60，以便對PC 36輸出的控制 信號進行應答，而使各檢測部2 6、2 8沿Y軸方向非同步 移動。一個Y軸伺服馬達6 0作為Y1S伺服馬達，可使一 個檢測部2 6沿著與Y軸用框架2 0平行的輔助用Y軸（Y 1 S 軸）往復移動。另一個Y軸伺服馬達6 0作為Y 2 S伺服馬 達，可使另一個檢測部28沿著與Y軸用框架20平行的輔 助用Y軸（Y 2 S軸）往復移動。 在此，為了在各檢測部26、28的X軸方向進行高精度 定位，在X軸驅動部30上，如圖5所示，構成全閉路（Full Closed L ο ο p )控制系統。 具体而言，與X軸（X軸框架18)平行配置多個磁鐵30a， 12 326傳利說明書(補件)\94-(M\94100609 1335415 ； 並且，與X軸平行配置有用於引導各檢測部本體5 0的移 動的線性導軌6 2和玻璃刻度盤6 4。而且，在各檢測部本 體5 0上搭載位置感測器（線性感測器）6 6，各位置感測器 6 6檢測玻璃刻度盤6 4的刻度，將檢測信號輸出給刻度計 數器6 8。刻度計數器6 8，響應位置感測器6 6的檢測信號， 對玻璃刻度盤（線性刻度盤）6 4上的刻度數進行計數，並 將計數值輸出給監視器驅動器7 0。監視器驅動器7 0對線 性馬達和P C 3 6輸出各檢測部本體5 0的位置資訊，P C 3 6 ·® 可以根據位置資訊，控制對各檢測部本體5 0上的線圈36b • 的通電量及通電方向，並且可以高精度控制各檢測部本體 50的X軸方向上的定位。 另外，在Y軸驅動部32中，與X軸驅動部30 —樣，通 過採用位置感測器6 6 a等而構成全閉路控制系統，可以在 各檢測部2 6、2 8的Y軸方向進行高精度定位。

採用根據上述結構的微小尺寸測定機1 6，測定在平面 面板46上形成的液晶監視器48的圖案時，如圖3所示， 為了檢測在測定台24上配置的平面面板46的對準標記 Μ 1、Μ 2的位置，例如將檢測部2 6配置在對應於對準標記 Μ1、Μ 2的位置，使X軸框架1 8沿著Υ軸方向移動，通過 檢測部26依次對對準標記ΜΙ、M2進行攝影，由PC 36處 理該攝影的影像，判斷平面面板4 6是否對X - Y座標平行 配置。當判斷為平面面板46對X-Y座標平行配置時，在 使檢測部2 6、2 8分別配置在X軸框架1 8的指定位置的狀 態，使X軸框架1 8沿著Y轴方向移動，首先定位在平面 13 326傳利說明書(補件)\94-04\94100609 1335415 . 面板4 6的左側上部所配置的液晶監視器4 8上。此時使檢 測部2 6、2 8分別沿著X軸框架1 8移動，將各檢測部2 6、 2 8定位在對應於測定點P1、P 2的位置。再通過Z軸伺服 馬達5 8的驅動，使各檢測部2 6、2 8分別在Z軸方向移動， 進行聚焦。在進行該聚焦時，用C C D攝影機5 6對各測定 點P1、P 2進行攝影，由P C 3 6處理該攝影的影像。此時， 對測量得到的圖案和預先註冊的註冊圖案進行圖案匹 配，判斷兩者之間是否有偏移。當兩者之間沒有偏移時， Φ 對由各檢測部2 6、2 8攝影的影像進行處理，如圖4所示， 對在測定點P卜P 2上的圖案P T 1、P T 2的線寬等進行測定。 此時，P C 3 6作為影像處理部對C C D攝影機5 6攝影的影像 進行處理，算出有關多個圖案的微小尺寸。P C 3 6對各液 晶監視器4 8上的測定點P1、P 2、P 3、P 4進行該等處理， 在測定各測定點P 1 ~ P 4時，分別用檢測部2 6、2 8同時測 定在測定點PI、P2和測定點P3、P4上的圖案PT1、PT2 的微小尺寸，可以縮短測定時間。

在圖案匹配中兩者之間有微小偏移時，可以通過Y軸伺 服馬達60的驅動，使在檢測部26、28中檢測出偏移的檢 測器2 4或2 6在Y軸（輔助Y軸）方向移動微小範圍來修正 偏移。 另一方面，如圖6所示，通過平面面板46上的對準標 記Ml、M2的測定，判斷為平面面板46對微小尺寸測定機 16的X-Y座標不是平行配置，而是對Y軸（Y軸用框架20) 傾斜狀態配置時，為了校正對Y軸的傾斜，根據平面面板 14 326傳利說明書(補件)\94-04\94100609 1335415 ; 4 6對Y軸方向的傾斜，驅動Y軸伺服馬達6 Ο，來修正各 檢測部2 6、2 8在Υ軸方向的偏移量。此時，由於檢測部 28在比檢測部26離Χ-Υ座標原點更遠的位置，所以定位 在比檢測部26在Υ軸方向少許移動的位置上。為了方便， Χ-Υ座標的原點設置在圖1的左下側，但也可以是ΧΥ的 移動中心。 在對各檢測部2 6、2 8的偏移量修正之後，各檢測部2 6 ' 2 8通過線性馬達的驅動，與X軸框架1 8 —起沿Υ軸方向 •Φ 移動，定位在液晶監視器48的測定點PI、Ρ2的上方。此 . 時通過Ζ軸伺服馬達58的驅動，檢測部28在Ζ軸方向移 動進行聚焦。在使檢測部2 6、2 8分別沿X軸平行移動時， 檢測部2 6、2 8在Υ軸方向的原點係檢測部前後移動的中 心。如果檢測部26、28在X軸上是平行的，則移動的任 何位置都可以作為原點。然後，當通過檢測部26、28的 C C D攝影機5 6對各測定點Ρ 1、Ρ 2進行攝影時，由P C 3 6 ^ 對該攝影的影像進行處理，並且對檢測的圖案和註冊圖案 進行圖案匹配。當通過該圖案匹配，判斷為兩者之間有微 小偏移時，對檢測出偏移的檢測部2 6或檢測部2 8，執行 修正偏移的處理。即，根據修正偏移的控制信號，驅動Υ 軸伺服馬達6 0，使檢測部2 6或檢測部2 8向Υ轴（輔助Υ 軸）方向移動，來修正偏移。此時以對準標記Μ 1、Μ 2為基 準，從機械座標系統進行座標變換。 然後，再次通過各檢測部2 6、2 8對測定點Ρ 1、Ρ 2進行 攝影，由P C 3 6處理該攝影所得到的影像，進行有關測定 15 326傳利說明書(補件)\94-(Μ\94100609

1335415 點PI、P2上的圖案PTl、PT2的微小線寬（CD)及重 的測定。即執行以次微米測量作為微小尺寸的圖黄 度、大小的處理。 測定結束之後，進行將由圓案匹配算出的偏移修 回到原來值的處理，轉移到為測定下個測定點P3 處理。在下一個測定點P3、P4上，也是根據平面 的傾斜，進行修正各檢測部2 6、2 8在Y軸方向修 處理，重複同樣的處理。 如此，根據本實施例，即使平面面板4 6對Y軸 或者液晶監視器48的圖案對註冊圖案有微小偏移 以通過各伺服馬達6 0的驅動，使檢測部2 6、2 8非 著Y軸（輔助用Y軸）方向移動，所以可以準確且同 量多個圖案，可以縮短測定時間。 本實施例中，由於可以通過Z軸伺服馬達的驅動 測部2 6、2 8沿著Z軸作非同步（獨立）移動，所以 準確進行聚焦，可更準確地測定多個圖案，可縮短 間。 另外，由於X軸驅動部30採用了線性馬達，所 使檢測部2 6 ' 2 8沿著X軸方向非同步地作大範圍 並可以實現結構的簡單化。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明一實施例的微小尺寸測定機ί 圊。 圖2係顯示本發明一實施例的微小尺寸測定機 326傳利說明書(補件)\94-(Μ\94100609 16 疊（OL) ^的寬 正量返 、Ρ4的 面板4 6 正量的 傾斜， ，也可 同步沿 時地測 使各檢 ，可以I 測定時 以可以 移動， 丨立體 丨立體 1335415 圖，且顯示省略檢測部時的狀態的立體 圖3係平面面板的平面圖。 圖4係測定圖案的放大平面圖。 圖5係全閉路控制系統的結構圖。 圖6係顯示平面面板傾斜時的狀態的 【主要元件符號說明】

16 微 小 尺 寸 測 定 機 18 X 軸 用 框 架 20 Y 軸 用 框 架 22 基 台 24 測 定 台 24a 台 框 26、28 檢 測 器 30 X 抽 驅 動 部 3 0a X 軸 線 性 馬 達 用 磁 鐵 30b X 轴 線 性 馬 達 用 線 圈 32 Y 軸 驅 動 部 32a Υ 軸 線 性 馬 達 用 磁 鐵 32b Υ 車由 線 性 馬 達 用 線 圈 34 ζ 抽 驅 動 部 36 PC 38 顯 示 裝 置 40 鍵 盤 42 控 制 JfAr 相 326傳利說明書(補件)\94-(M\94100609 17 1335415 44 框體 46 平面面板 48 液晶監視器 50 檢測部本體 5 2 鏡筒 5 4 物鏡 56 CCD攝影機 58 Z軸伺服馬達

6 0 Y軸伺服馬達 62 線性導軌 64 玻璃刻度盤（線性刻度盤） 6 6、6 6 a位置感測器（線性感測器） 68 刻度計數器 7 0 監視器驅動器

Ml ' M2 對準標記 P 1 ~ P4 測定點 326傳利說明書(補件)\94-04\94100609 18

Claims (1)

1335415

ft年左月6曰修(更)正替換頁 娜-6麵 替換本 十、申請專利範圍： 1. 一種微小尺寸測定機，其特徵在於，其包含： 多個檢測部，其對被測定物上的多個圖案分別攝影； 影像處理部，其對上述多個檢測部所攝影的影像進行處 理，並算出有關上述多個圖案的微小尺寸；及 驅動部，其至少將面對上述被測定物的被測定區域的空 間作為移動空間，使上述多個檢測部在上述移動空間中沿 著與上述被測定物的測定面呈平行、且相互正交之X軸及 Y軸之二維方向移動；其中 上述驅動部的結構包括： 主驅動部，其使上述多個檢測部整體沿著上述二維中γ 軸方向移動； 多個X方向用輔助驅動部，其使上述多個檢測部分別沿 著上述X軸方向非同步移動；及 多個Y方向用輔助驅動部，其使上述多個檢測部分別沿 著上述Y軸方向非同步移動。 2. —種微小尺寸測定機，其特徵在於，其包含： 多個檢測部，其對被測定物上的多個圖案分別攝影； 影像處理部，其對上述多個檢測部所攝影的影像進行處 理，並算出有關上述多個圖案的微小尺寸；及 驅動部，其至少將面對上述被測定物的被測定區域的空 間作為移動空間，使上述多個檢測部在上述移動空間中， 沿著與上述被測定物的測定面呈平行且相互正交之X軸 和Y軸、及與上述X軸和Y軸正交之Z軸等三維方向移動； 94100609 19 1335415 |?1钟月6日修(更)正替換頁 > _ 其中， ' — 上述驅動部的結構包括： 多個X方向用輔助驅動部，其使上述多個檢測部分別沿 著上述X軸方向非同步移動； 多個Y方向用輔助驅動部，其使上述多個檢測部分別沿 著上述Y軸方向非同步移動；及 多個Z方向用輔助驅動部，其使上述多個檢測部分別沿 著Z軸方向非同步移動。

3.如申請專利範圍第2項之微小尺寸測定機，其中，上 述多個X方向用輔助驅動部、上述多個Y方向用輔助驅動 部或上述多個Z方向用輔助驅動部中至少任一個，係由包 含磁鐵及線圈之線性馬達所構成，又，該磁鐵係沿著 X 軸、Y軸或Z軸方向中指定的方向配置而成，而該線圈係 配置在上述各檢測部。

20 94100609