[发明专利]光学材料应力量测系统

说明书

本发明提供一种光学材料应力量测系统，前述光学材料应力量测系统包含待测试片、起偏镜、检偏镜、光源、取像设备及运算装置。运算装置运用四步相位移运算及等色线强化运算可以对应修正低应力下难以侦测的问题及提升量测效果，本发明的光学材料应力量测系统以更简化的硬件系统完成穿透式或反射式的精确全场量测作业。

技术领域

本发明是关于一种光学应力量测系统，特别是关于一种可以更简化的硬件系统、达成较精确结果及有效全场量测作业的光学材料应力量测系统。

背景技术

显示器产业与半导体产业一直为台湾的重要产业群组，而在显示器产业与微机电半导体制造产业中，玻璃平板等光学板状元件皆扮演着重要的角色，因光学板状元件必须作为于制程中重要的基板或载具。例如：在显示器面板制程中的薄膜晶体管阵列与彩色滤波片，两者都必须制作于玻璃基板上，如此一来，若是玻璃基板本身有残余应力或面板制程中对其造成的外力影响，将来都可能导致在显示器面板上的薄膜晶体管阵列(TFT Array)与彩色滤光片(CF)产生变形损坏，也可能造成液晶层产生变形损坏或液晶层产生不均匀的间隙，进而造成显示器面板显示上的缺陷，而前述缺陷为显示器面板品质的重要判断指标。

另外，在现今微机电半导体制程中，光微影技术(Photolithography)必须将微影的图案(Pattern)镀于一片玻璃平板上来制成光罩(Mask)，因此，玻璃平板本身的残余应力与光罩制程对玻璃平板所造成的外力都可能导致玻璃平板翘曲，进而影响微影图案的平整度、图形与尺寸大小，最终将导致微机电系统(MEMS)制造的精准度下降；因此现今产业经常出现制作的晶片效能不如预期或产品无法作动等缺陷。由上可知，光学板状元件(例如：玻璃平板)内的应力将可能导致显示器产业与微机电半导体制造产业的产品严重缺陷，若欲解决并改善前述缺陷，首先必须对光学板状元件本身的残余应力进行量测，并对产品制程中的光学板状元件做线上即时的应力检测，因此，针对光学板状元件快速全场应力量测的系统与方法是迫切需要被发展的新方向。

一种光弹法为量测透明且具暂态双折射(Temporal Birefringent)性质的物体其内部应力的有效方法，例如：硅晶圆即可使用红外光来量测。然而，玻璃材料属于低暂态双折射性材料，且玻璃平板厚度随技术进步而日趋越薄；尤其至今软性显示器(FlexibleDisplay)为显示器产业发展的重点方向之一，可挠性玻璃平板(Flexible Glass Plate)的厚度已发展到可薄至50μm，此导致玻璃平板内残余应力的量测非常困难，过去的光弹法技术与商业化光弹仪器因量测解析度与准确度不足，故无法量测到过薄玻璃平板内的低阶残余应力。而美国HINDS Instruments所开发的低阶应力量测仪器仅能做单点量测，若要执行全场应力量测，则必须透过点对点扫描量测来建立全场的应力信息，故其空间解析度较低，且因其进行点对点扫描量测需耗费大量的量测时间，故较不适合应用在快速线上检测，且此低阶应力量测仪器需要较多的光学元件、光电设备与讯号撷取设备进行搭配，故此习用技术架设成本较高。

此外，在现今面板制程中，玻璃平板后表面必定会镀上薄膜晶体管阵列(TFTArray)与彩色滤光片(CF)，而在光罩微影图案制程中，玻璃平板后表面必定会镀上所需的图案与反射金属薄膜，因此，玻璃基板后表面可以存在完全无镀膜、可部分穿透部分反射膜层与不可穿透仅可反射膜层三种情形。举例而言，若玻璃平板待测试片后表面具有反射膜层或反射物时，反射式光弹法是有效的应力量测方法。但过去的反射式光弹法与商业化反射式光弹仪有限制存在，两者皆仅能针对玻璃平板待测试片后表面具有不可穿透仅可反射膜层或可反射物体(如反射镜)的区域进行量测。故若要对玻璃平板待测试片其余区域进行量测(如无镀膜层区域)，则必须另配合穿透式光弹仪使用，部分穿透部分反射的膜层区域则又必须依照不同的穿透率与反射率去细分出不同子区域，方能对各子区域个别进行一次校正程序并对各子区域进行个别应力分析。因此，以往应力量测程序繁复且必须涉及到庞大复杂的影像处理技术与辨识运算，且系统架设成本也较高，应用上非但不切实际，也难以应用在快速线上即时检测的应用。