JP2009537022A - 透明基板の欠陥の特性評価のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

透明基板（１２）を照明するために明視野光源及び暗視野光源を組み合せて同時に用いることによる、基板の欠陥を検出するための装置（１０）及び方法。装置は基板が移動している間に混入物及び表面欠陥のいずれをも同時に検出することができ、製造環境における基板の特性評価を簡略化することができる。

Description

関連出願の説明

本出願は、米国特許法第１１９条ｅ項の下に、２００６年５月１２日に出願された米国仮特許出願第６０/７９９８９９号の優先権の恩典を主張する。上記出願の明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。

本発明は透明基板の欠陥を測定する方法に関し、さらに詳しくは、基板の混入物及び表面欠陥を測定する方法に関する。

少数の例を挙げれば、コンピュータ、テレビ、電子手帳（ＰＤＡ）及び携帯電話用の、ディスプレイデバイスとしてのフラットパネルによる陰極線管の駆逐の進行は全く留まることのない状況になっている。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなフラットパネルディスプレイの主要コンポーネントの１つは、液晶材料がその間に挟み込まれる、ガラス基板である。そのようなガラス基板は、見る人が容易に認識できる可視欠陥が本質的に全くない、清澄でなければならない。多くの場合、多数のディスプレイデバイスが一枚の基板に形成され、その後、個々のディスプレイが基板から切り分けられる。したがってガラス基板シートは、受け入れられない基板にともなうコストを低減するため、ディスプレイの作成に使用する前に厳重に検査されなければならない。

透明基板の欠陥またはきずを検出するための従来の検査システムには、１つないしさらに多くの光源を用いて様々な角度で基板を照明し、長年の経験に基づいて、基板内の欠陥の大きさ及び位置について判断する作業者が含まれている。多くの場合、基板が合格か不合格かを判断するために、限界サンプルに対して欠陥が比較される。次いで、欠陥の検出に必要な光源の強度にしたがって欠陥が分類される。例えば、２００００ルクス（cd・sr・m^-2）欠陥は１００００ルクス欠陥より小さく（微かであり）、したがって検出にはより高強度の照明が必要である。明らかに、製品品質に対するそのような主観的手法は現今の製造運営において望ましいとはいえない。

本発明の課題は、透明基板の欠陥を検出及び評価するための、客観的かつ自動的な手法を提供することである。

本発明の一実施形態にしたがえば、透明基板の欠陥を検出する方法であって、走査型撮像システムに対して基板の一領域の暗視野照明を提供するように配置された少なくとも１つの光源でその領域を照明する工程、走査型撮像システムに対して同じ基板領域の明視野照明を提供するように配置された少なくとも１つの光源でその領域を照明する工程、走査型撮像システムに対して基板を平行移動させる工程及び、基板を平行移動させながら、走査型撮像システムによって基板の照明領域の少なくとも一部を走査することにより、少なくとも１つの暗視野光源からの散乱光及び少なくとも１つの明視野光源からの光を同時に検出する工程を有してなる方法が説明される。

別の実施形態において、透明基板の欠陥を検出するための装置であって、基板の一領域を照明するための少なくとも１つの明視野光源、基板の同じ領域を照明するための少なくとも１つの暗視野光源、少なくとも１つの暗視野光源からの散乱光及び少なくとも１つの明視野光源からの光を同時に受け取るための撮像システム、及び撮像システムに対して基板を平行移動させるための平行移動手段を備える装置が説明される。

背景照明及び像コントラストの調節を提供するため、光源は強度可変であることが好ましい。強度変更は照明システムに連結する画像処理システムによって自動的に制御することができる。

また別の実施形態において、透明基板の欠陥を検出するための装置であって、基板を走査するための走査型撮像システム、撮像システムの明視野において基板を照明するための少なくとも１つの白色光源、撮像システムの暗視野において基板を照明するための少なくとも１つのレーザ、及び走査型撮像システムが基板を走査している間に走査型撮像システムに対して基板を平行移動させるための平行移動手段を備える装置が考えられる。

決して限定は意味せずに与えられる以下の説明を、添付図面を参照して、読み進む内に、本発明は一層容易に理解されるであろうし、本発明のその他の目的、特徴、詳細及び利点は一層明解になるであろう。そのようなさらなるシステム、方法、特徴及び利点は全て、本明細書に含められ、本発明の範囲内にあり、添付される特許請求の範囲によって保護されるとされる。

本発明にしたがう一実施形態のブロック図である 走査型カメラに対する明視野光源及び暗視野光源の相対位置を示す、本発明の一実施形態にしたがう装置の略図である 線走査型カメラによって実施される複数の走査並びに混入物の一次像及び二次像を示す、測定されるべき基板の説明図である 混入物の一次像及び二次像の根源及び混入物についての近似的深さを決定するためのパラメータを示す、図３の基板の縦断面図である 走査型カメラに対する明視野光源及び暗視野光源の相対位置を示す、本発明の別の実施形態にしたがう装置の略図である 走査型カメラに対する暗視野光源の相対位置を示す、本発明のまた別の実施形態にしたがう装置の略図である

以下の詳細な説明においては、限定ではなく説明の目的のため、特定の詳細を開示する例示実施形態が本発明の完全な理解を提供するために述べられる。しかし、本開示の恩恵を得ている当業者には、本発明が本明細書に開示される特定の詳細に依存しない別の実施形態で実施され得ることが明らかであろう。さらに、周知のデバイス、方法及び材料の説明は本発明の説明を曖昧にしないために省略されることがある。最後に、適用可能であれば必ず、同様の参照数字は同様の要素を指す。

本発明にしたがう透明基板１２の欠陥を検出するための装置１０の一実施形態が図１のブロック図に示される。装置１０は、撮像システム１４，照明システム１６，画像処理システム１８及び、撮像システム１４及び照明システム１６に対して透明基板１２を平行移動させるための、搬送システム２０を備える。透明基板１２は、ガラス、プラスチックまたはその他いずれかの透明材料とすることができ、一般に、実質的に平行な面（表面）を有するシートの形態にある。

図２に示されるように、撮像システム１２は、センサ上に入射する光を検出して、その光を電気信号に変換するためのセンサ２２及び、光を集めて、その光をセンサ２２上に導くための、対物レンズ２４で代表される、１つないしさらに多くのレンズを備える。例えば、センサ２２及びレンズ２４は線走査型カメラ２６を構成することができる。しかし、撮像システム１４はポイントセンサまたは単一画像として大視野を捕捉するセンサを備えることができる。以降の議論のためであって、限定のためではなく、撮像システム１４は以降、線走査型カメラに関して説明されることになる。線走査型カメラは市場で容易に入手することができ、毎秒数１００ないし１０００もの走査速度で基板１２の挟幅領域を一度に１回走査するために用いることができる。センサ２２は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサまたは光を電気信号に変換できるその他いずれかのタイプのセンサとすることができる。撮像システム１４は、撮像システムがそれにわたって受光でき、主にレンズ２４によって制御され、また、カメラまたは撮像システムに備えられる、虹彩絞りのような、その他いずれかのアパーチャ制限コンポーネントによって制御される、受入角を定める開口数を有する。

図２に示されるように、線走査型カメラ２６は基板１２の第１の表面２８の近くに、第１の表面２８に対する法線３２（以降、表面法線３２）と線走査型カメラ２６の光軸３０が角αをなすように、配置される。基板１２の両面は実質的に平坦かつ平行であるとされ、表面法線３２はいずれの表面に対しても表面法線であるとされる。

照明システム１６は様々な方法によって基板１２を照明していくつかの欠陥種を同時に識別するためにはたらく。そのような欠陥は大きく表面欠陥と内部欠陥（すなわち混入物）に分類することができる。表面欠陥は基板の表面にある、例えば、掻き傷、染みまたは微粒子でありうる。混入物欠陥は、基板内部に完全に閉じ込められた、気泡、金属粒子またはケイ酸塩粒子のようなアーティファクトである。

以降の議論の目的のため、照明システム１６による基板１２の照明の特徴は以降明視野照明または暗視野照明とする。明視野照明は光源からの光が直接に対物レンズ２４に入る（すなわち、撮像システムの開口数内にある角度で入る）場合に生じる。明視野で照明された欠陥の像はセンサ２２上に形成される。逆に、暗視野照明は、透過したかまたは反射された、光源からの光が、欠陥による散乱がない状況において、対物レンズ２４に入らない場合に生じる。すなわち、反射角は、ガラスの表面（前面または背面）からの反射光が対物レンズ２４に入らないような角度である。いくつかの実施形態において、照明システム１６は少なくとも１つの明視野光源及び少なくとも１つの暗視野光源を備える。

図２に戻って参照すると、第１の光源３４が、線走査型カメラ２６に対してガラス基板１２の明視野照明を与えるように、配置される。図２の実施形態に示されるように、第１の光源３４はガラス基板１２の線走査型カメラ２６と同じ側に（基板の第１の表面２８の近くに）配置される。第１の光源３４からの光はレンズ３６により照明光軸３８に沿って基板１２上に集束される。第１の光源３４は白色光源のような、広いスペクトル範囲を有する多色光源であることが好ましい。第１の光源３４は基板１２の少なくとも一領域の実質的に一様な照明を生じることが好ましい。検出デバイスとして線走査型カメラが用いられる場合には、基板１２の挟幅領域すなわちストリップに沿う照明しか必要ではない。照明の大きさ（すなわち表面積）はセンサ／検出デバイスの選択及び基板の運動（例えば振動）に対する測定装置の感度に依存する。光源３４からの光の少なくとも一部が基板内表面すなわち基板背面４２から反射光軸３８'に沿って反射され、撮像システム１４（例えば線走査型カメラ２６）により集められてセンサ２２上に結合され、よって撮像システム１４に対する基板１２の反射経路を通る明視野照明を与える。しかし、混入物に遭遇する反射光は混入物によって阻止され、よって明視野内に陰影を形成する。光は基板の第１の表面２８からも反射されるが、線走査型カメラ２６の適切な位置合せによって基板表面２８からの反射光の可能な限り多くを排除するための努力が払われる。理想的には、照明光軸３８と表面法線３２の間の角βは、反射光が撮像システムによって集められてセンサ２２上に結合されるように、光軸３０と表面法線３２との間の角αに等しい。しかし、照明角βが撮像システム１４の受入角の範囲内にある限り、角βは角αと異なることができる。一実施形態において、角α及び角βは表面法線３２に対してそれぞれ２５°である。

再び図２に戻れば、第２の光源４０が、ガラス基板１２の線走査型カメラ２６とは逆の側で、基板１２の第２の表面４２の近くに配置され、基板１２の第１の光源３４によって照射される領域と同じ領域の明視野照明を与える。第２の光源４０は白色光源のような、広いスペクトル範囲を有する多色光源であることが好ましい。第２の光源４０は蛍光源とすることができる。例えば、基板１２のストリップ照明（基板の狭幅ストリップに沿う照明）を得るため、光源４０は直蛍光管とすることができる。第２の光源４０は照明光軸４４の方向で基板の第２の表面４２上に光を投射する。理想的には、第２の光源４０による基板１２の照明は実質的に一様であり、したがってそれぞれの走査中に走査型カメラ２６によって走査される基板１２の領域に対して均一強度の背景照明を生じさせることが好ましい。しかし、別の強度パターンも受容可能である。例えば、近似ランベルト型照明を生じさせるため、第２の光源４０と基板１２の間にディフューザー４５を配置することができる。基板の照明領域にわたる強度の落込みは、実質的に一様な視野内強度を生じさせるため、撮像システムソフトウエアまたはカメラエレクトロニクス内で規格化することができる。理想的には、照明光軸４４は、表面法線３２と照明光軸４４の間に形成される角θが表面法線３２と線走査型カメラの光軸３０の間の角αに等しくなるように、基板表面での屈折による、線走査型カメラ２６の少量の変位を加味して、光軸３０に一致する。基板１２上に投射される光の少なくとも一部は基板１２を透過して線走査型カメラ２６によって集められる。すなわち、第２の光源４０は対物レンズ２４に対して基板１２の一領域の明視野照明を与える。角θは、第２の光源４０からの光が第２の表面４２に入射して基板１２を透過する角度が線走査型カメラ２６の受入角の範囲内に、例えばカメラの明視野内にある角度である限り、角αと異なり得ることに注意すべきである。好ましくは、角θは上記条件の範囲内で可能な限り小さくすべきである。例えば、表面法線に対して１５°の角θが有効であることがわかっている。しかし、θは少なくとも３５°まで大きくすることができ、それでも受容できる結果を与えることが実験で示されている。

第１の光源３４で与えられる照明は第２の光源４０で与えられる照明の大きさとすくなくともほぼ等しい（すなわち１：１である）ことが望ましい。好ましくは、第１の光源３４で与えられる照明は第２の光源４０で与えられる照明より大きくすべきである。例えば、有用であることがわかっている、第１の光源３４と第２の光源４０の間の強度比は約１９：１である。本発明を広い範囲の欠陥タイプの検出に用いることができることはもちろんであり、第１の光源と第２の光源の間の強度比は選択の問題である。この目的には、いかなる基板欠陥と背景照明の間の適切なコントラストレベルも達成するために、必要に応じて、第１の光源３４及び第２の光源４０のいずれかに、またはいずれにも、調節を施すことができるように、第１の光源３４及び第２の光源の４０のいずれもが強度可変であることが好ましい。必要なコントラストレベルは、とりわけ、欠陥の大きさ及びタイプ、（目視検出が用いられる場合）周囲光レベル、センサ感度、画像化ソフトウエア能力等に依存する。

第３の光源４６が、基板１２の第１の表面２８及び／または第２の表面４２からの反射光が対物レンズ４２に直接に入らないように、すなわち線走査型カメラ２６の暗視野にあるように配置される。第３の光源４６は、第１の表面２８または第２の表面４２から反射される第３の光源４６からの光が線走査型カメラ２６の暗視野にあり、したがってカメラによって直接に検出されない限り、第１の表面２８または第２の表面４２に対してどの場所にも配置することができる。第３の光源４６は、図２において、ガラス基板１２の線走査型カメラ２６と同じ側に（基板の第１の表面２８の近くに）示され、表面法線３２に対して角φをなす照射光軸４８に沿って基板１２上に光を投射する。図２に示される構成において第３の光源４６からの光の少なくとも一部は、反射光が線走査型カメラ２６の暗視野にあるような角度φで、すなわち反射光軸４８'に沿って、第１の表面２８から反射される。すなわち、光を散乱する欠陥がない状況においては、反射光ビームが対物レンズ２４に直接に入ることはなく、したがって撮像システム１４によって集められることはない。第１の光源３４及び第２の光源４０と同様に、第３の光源４６は撮像システム１４によってつくられる画像のコントラストを調節するために強度を変えることができる光源であることが好ましい。別の実施形態において、反射光源または透過光源として複数の暗視野光源を用いることができる。すなわち、暗視野光源は基板１２のいずれの側にも配置することができる。

暗視野照明によれば、光を散乱する欠陥が存在し、暗視野光源で照明されると、光は欠陥から複数の方向に散乱される。この光の内のいくらかは線走査型カメラ２６，特に対物レンズ２４の方向に散乱される。散乱光がレンズの受入角の範囲内にあれば、散乱光はレンズによって集められてセンサ２２に導かれる。散乱光が第１及び第２の光源によってつくられる背景照明の強度レベルをこえて検出可能であることを保証するためには、第３の光源４６の強度が第１の光源３４及び／または第２の光源４０の強度よりかなり高いことが望ましい。例えば、第３の光源４６は第１または第２の光源の強度より少なくとも約１桁高い（例えば、少なくとも約１０倍の）強度を有することが好ましい。本発明の動作に必要ではないが、レーザからの光は一般に明視野照明に優って見えるに十分な強度を提供することができる。適するパワー、例えば約１０ワットより大きいパワーを有するレーザは、センサ２２の該当するピクセルを飽和させるに十分な散乱光パワーを生じさせて、明視野照明光源によってつくられる背景照明に対して明るい白色欠陥表示をつくりだすことができるから、有利である。レーザが第３の光源４６として用いられる場合、背景照明のおこり得る増強を防止するため、レーザと基板１２の間の光路に偏光子（図示せず）を挿入することが望ましいことがある。

上述したように、図１に示される実施形態の照明システム１６は、第１の光源３４，第２の光源４０及び第３の光源４６を備える。

撮像システム１４で得られる画像はビデオモニタ上に表示することができ、訓練された観察者が監視して基板の欠陥を見つけ出すことができる。これは大視野単画像カメラシステムの使用に適合された手法である。さらに自動化された手法によって、一貫性及び検出レベル（すなわち、極小及び／または極微の欠陥を検出できる能力）のいずれに関しても優れた結果を得ることができる。本実施形態の場合、線走査型カメラ２６から送られる複数の画像を収集し、格納し、組み合せるために、画像処理システム１８が用いられることが好ましい。画像処理システム１８は、撮像システム１４からデータを収集し、解析するために、データバッファ５０（メモリ５０）及びデータ処理ユニット５２（例えばコンピュータ）を備えることが好ましい。

装置１０は透明基板１２と撮像システム１４及び照明システム１６の間の相対運動をおこさせるための搬送システム２０をさらに備える。例えば、相対運動は基板１２を撮像システム１４及び照明システム１６に対して、矢印４７で示されるように、移動させることによっておこさせることができる。あるいは、相対運動は撮像システム１４及び／または照明システム１６を基板１２に対して移動させることによっておこさせることができる。ディスプレイ用途に用いるためのガラス基板は寸法が大きくなっていくから、光学系及び照明源を移動させる方がガラス基板を移動させるよりも魅力的になり得る。しかし、光学素子が移動しなければ、光学系のアライメントが容易になる。搬送システム２０は、例えば、直線ステージ、ステップモーター、コンベヤーベルト、トラック、キャリッジ、ニューマチックテーブル（空気ベアリング）、または基板、カメラ及び／または光源を搬送するその他の通常の方法を備えることができる。限定ではなく議論の目的のため、以降、撮像システム及び照明システムに対して基板が移動されるとする。搬送システム２０は、基板１２と撮像システム１５の間に一貫した距離を維持するため、表面法線３２の方向にも基板及び／または撮像システムを移動させ得ることが好ましい。さらに、搬送システム２０は、走査中に基板の照明領域を平坦に維持するため、平坦化機能も実施できる。平坦化は通常の態様で実施することができる。例えば、基板の一領域を平坦にするために空気圧（例えば空気ベアリング）を用いることができる。

装置１０の動作は以下の態様で進行し得る。基板１２が撮像システム１４を通り過ぎるときに、第１の光源３４からの光が照明光軸３８に沿って基板１２に当たり、光の一部が基板の第２の表面４２から反射され、反射光軸３８'に沿って線走査型カメラ２６に向かう。第１の光源と同時に、第２の光源４０からの光が照明光軸４４に沿い、表面法線３２に対して角θで基板１２に当たる。光源４０から基板１２に入射する光の少なくとも一部が基板を透過して、線走査型カメラ２６によって集められる。第２の光源４０からの透過光と第１の光源３４からの反射光の組合せにより、気泡（ぬか泡）及び固体粒子を含む、基板体内の混入物の検出が可能になる。

さらに、第３の光源４６からの光が照明光軸４８に沿い、反射光軸４８'に沿う基板の第１の表面２８で反射された光が撮像システム１４に捕捉されないことを保証する角φで基板１２に当たる（第３の光源４６からの光は基板を透過し、第２の表面４２にも当たって反射される）。光源４６で照明される光散乱欠陥は欠陥に当たる光を散乱し、散乱光の一部は撮像システム１４の受入角の範囲内に入る。暗視野光源を用いる欠陥検出は、光源からの光の欠陥に入射して欠陥で散乱される僅かな部分だけに依存しているから、第３の光源４６はレーザであることが好ましく、あるいは、少なくとも、第１の光源３４及び第２の光源４０に比較して高い輝度を有する光源であることが好ましい。すなわち、第３の光源からの欠陥で散乱されて撮像システムに捕捉される光は、第１及び第２の光源からの反射光及び透過光よりかなり高い強度を有し、したがって、第１及び第２の光源の明るい視野を背景にしても、撮像システムから明瞭に見える。

図３に示されるように、線走査型カメラ２６は基板１２の反復走査を行い、ここで、ｒ_０は時点ゼロにおける走査（第１走査）を表し、ｒ_ｎは時点ｎにおける走査（例えば最終走査）を表す。しかし、基板１２は線走査型カメラ２６の視野に対して（矢印４７で示される方向に）移動しているから、図３に示されるように、カメラは基板１２の挟幅領域すなわちストリップの連続走査を捕捉する。前述したように、線走査型カメラ２６は基板１２の毎秒１０００ないしさらに多くの走査を行うことができ、ここで基板１２の一走査は約２０μｍより狭い幅をカバーできる。例えば、測定されるべき基板の小部分をカバーするために線走査型カメラ２６が２０００００をこえる走査を行うことは、本発明にしたがえば例外的なことではない。それぞれの走査についてのデータはデータ回線５６を介して画像処理システム１８に転送され、バッファ（メモリ）５０に格納される。処理ユニット５２は格納されたデータを用いて基板１２の一領域の画像を構成し、基板欠陥の識別及び分類に必要な特性評価計算を行う。

望ましければ、画像処理システム１８によって背景照明を規格化することができる。例えば、８ビット撮像システムにおいて、システムのダイナミックレンジは最も明るい値２５５（例えば白）から最も暗い値０（黒）にわたる２５６グレイスケールで表される。背景データは、背景照明が約１２８±δのグレイ値で表されるように規格化することができる。ここでδはあらかじめ定められた閾値を表す。したがって、１２８±δより高いかまたは低いグレイ値は欠陥として処理することができる。δの値は適用される合格／不合格基準に依存し、ユーザ依存値である。

画像処理システム１８は、データ回線５５を介して、照明システム１６、例えば照明強度を自動制御するため、及びデータ回線５７を介して基板１２（または撮像システム１４）の移動速度を制御することによるように、搬送システム２０を制御するためにも、用いることができる。

基板の一領域の走査の一例が図４に示され、基板の画像を構成するために用いられる走査のそれぞれはｒ_０からｒ_ｎで表され、それぞれの走査は距離５９で表される幅を有する。図示されるように、欠陥の第１の像及び第２の、ゴースト像が、生成された基板画像内に表れる。図４にしたがえば、第１の光源３４からの光は基板の第１の表面２８に入射し、反射されて、初期に混入物５８によって阻止される。混入物５８によって阻止された第１の光源３４からの光は図３及び４に黒の一次像で表される。基板１２が図で右に（例えば矢印４７の方向に）移動すると、混入物５８は撮像システム１４に対して新しい位置に移動し、今度は第２の表面４２の裏（内面）から反射された第１の光源３４からの光が混入物の新しい位置によって阻止される。したがって、混入物のゴースト像、すなわち二次像が示される（図３及び４においてはグレイ像５８'で表される）。

混入物の近似深さを計算できることも有益である。近似深さは、例えば基板表面への欠陥の近接度を評価するために用いることができ、基板表面への混入物の近接度に基づいて、例えば、混入物が表面欠陥になる可能性を間接的に推定するために用いることができる。

図４を再び参照すれば、混入物５８の近似深さは、簡単な式（１）：

にしたがって決定することができる。ここで、Ｄは混入物の近似深さ、ｔは基板厚、ｓは一次混入物像と二次（ゴースト）混入物像の間隔、Ψは入試光と基板表面の法線３２の間の角、ｎは基板の屈折率である。望ましければ混入物についての寸法も評価することができ、測定された強度に基づいて既知の方法によって計算することができる。

先の実施形態のより簡単な実施形態（図示せず）においては、１つだけの明視野光源を、１つの暗視野光源とともに、用いることができる。例えば、第１の光源３４を取り外す（または消灯する）ことができ、あるいは第２の光源４０を取り外す（または消灯する）ことができる。一明視野／一暗視野実施形態の原理は先に論じた原理と同じである。暗視野光源はレーザであることが好ましい。レーザの強度は明視野光源の強度の少なくとも約１０倍であることが好ましい。

別の実施形態において、照明システム１６は複数の暗視野光源を備えることができる。先の実施形態と同様の第３の光源４６及び追加の第４の光源６０の、２つの暗視野光源を備える例示的構成が図５に示される。先の実施形態と同様に、暗視野光源４６，６０は明視野光源３４，４０の強度よりかなり高い強度を有する。図５に示される実施形態においては、暗視野光源４６が基板１２の線走査型カメラ２６と同じ（基板表面２８に近い）側にあり、第２の暗視野光源６０が基板１２の第２の（明視野）光源４０と同じ側にある。暗視野光源４０，６０はレーザであることが好ましい。図５に示されるように、第４の光源６０は表面法線３２に一致することが好ましい照明光軸６２を有する。第３の光源４０及び第４の光源６０は、これらの光源からの、（散乱がない状況で）基板から反射されるか、または基板を透過する、光が撮像システムの明視野で集められない限り、表面法線３２に対していかなる角度にも配置することができることに注意すべきである。すなわち、先に定義したような光源の暗視野特性が維持される。一般に、暗視野光源の照明角を表面法線に近づけるほど、より大きな照射角を有する照明光軸より位置誤差に鋭敏ではなくなることがわかっている。

前述したように、搬送システム２０が基板１２と撮像システム１４の間の相対運動をおこさせる。

また別の実施形態において、照明システム１６は暗視野照明だけを用いる。暗視野のみのシステムの例示図が図６に示される。図６に示されるように、線走査型カメラ２６は基板の第１の表面２８の近くに配置される。図示される実施形態において、光軸３０は表面法線３２に一致する。照明システム１６は４つの光源１１０，１１２，１１４及び１１６を備える。第１の光源１１０及び第２の光源１１２は基板１２の線走査型カメラ２６と同じ側に配置され、撮像システム１４（すなわち線走査型カメラ２６）に対して反射型暗視野光源として動作する。第３の光源１１４及び第４の光源１１６は基板の第２の表面４２の近くに配置され、線走査型カメラ２６に対して透過型暗視野光源として動作する。

第１の暗視野光源１１０及び第４の暗視野光源１１６は広いスペクトル幅を有する多色光源（例えば白色光源）であることが好ましく、いずれも、レンズ１１８及び１１９のそれぞれによって基板１２上に集束される。しかし、第１の暗視野光源及び第４の暗視野光源からの光のいずれかは、またはいずれも、集束光ではなく拡散光とすることができる。例えば、一方の白色光源からの光は集束させ、他方の白色光源からの光は拡散させることができる。第１の暗視野光源１１０及び第４の暗視野光源１１６はコントラスト調節を可能にするために強度可変であることが好ましい。

第２の暗視野光源１１２及び第３の暗視野光源１１４はレーザであることが好ましく、強度可変であることも好ましい。センサ２２がレーザ波長に適する感度をもつことを保証するために注意が払われるべきであることはもちろんである。背景照明を減光するために、望ましいかまたは必要であれば、偏光子（図示せず）を第２の暗視野光源１１２及び第３の暗視野光源１１４の前面に用いることができる。

図６に示されるように、第１の暗視野光源１１０及び第４の暗視野光源１１６は光軸３０の極く近くに配置される。第１の暗視野光源１１０は、表面法線３２に対して角γをなす照明光軸１２２に沿う光で基板１２を照明する。第２の表面４２から反射される第１の暗視野光源１１０からの光は軸１２２'に沿って同じ角γで表面から反射されるが、表面２８における屈折によって若干変位する。

第４の暗視野光源１１６からの光は表面法線３２に対して角νをなす照明光軸１２４に沿って基板１２を照明する。第４の暗視野光源１１６からの光の少なくとも一部は軸１２４'に沿って基板１２を透過する。第４の暗視野光源１１６からの光はレンズ１１９によって基板１２上に集束される。

基板１２はさらに、表面法線３２に対して角ξをなす照射光軸１２６に沿って第２の暗視野光源１１２により照射される。第２の暗視野光源１１２からの光の少なくとも一部が、同じく表面法線３２に対して角ξをなす、軸１２６'に沿って第１の表面２８から反射される。（散乱がない状況では）反射光が線走査型カメラ２６で集められることはない。

最後に、基板１２は表面法線３２に対して角ωをなす照射光軸１２８に沿って第３の暗視野光源１１４により照射される。第３の暗視野光源１１４からの光の少なくとも一部が軸１２８'に沿って基板１２を透過する。

図示される実施形態において、角γと角νは等しく、角ξと角ωは等しい。しかし、角γと角νが等しい必要はなく、角ξと角ωが等しい必要もない。さらに、図６は４つの暗視野光源を示しているが、これより多いかまたは少ない暗視野光源を用いることができる。例えば、基板１２のそれぞれの表面を１つずつで照明する、２つの暗視野光源を用いることができる。あるいは、図６に示される構成にさらに暗視野光源を追加することができる。一実施形態において、第２の暗視野光源１１２と基板１２の間にディフューザーを用いることができる。適するラインディフューザーは、例えば、OZ Opticsで製造されているモデルＦＯＬＭ-２３とすることができる。

上に開示した実施形態におけるように、搬送システム２０は基板１２を撮像システム１４に対して平行移動させるために用いられ、その間に走査型カメラ２６が基板の挟幅ストリップに沿って基板を走査して、個々の画像がデータバッファ５０に格納される。画像処理システム１８が個々の画像をまとめて一枚の基板画像に構成し、前述したように欠陥の存在に関して基板を特性評価する。

先の実施形態の場合におけるように、撮像システムに線走査型カメラが用いられる場合には、与えられたいかなる時点においても基板の挟幅領域すなわちストリップしか照明される必要はない。すなわち、基板１２の挟幅照明だけを生じさせるに適切に光源を適合させることができる。例えば、広帯域（白色）光源は蛍光灯管、または光ファイバで直線アレイに送られる白熱灯光とすることができる。この課題を達成するに適するデバイスは市場で容易に入手することができる。

本発明の上述した実施形態が、特にいかなる「好ましい」実施形態も、可能な実施形態の例でしかなく、本発明の原理の明解な理解のために述べられているに過ぎないことは強調されるべきである。本発明の精神及び原理を実質的に逸脱せずに、多くの変形及び改変が本発明の上述した実施形態になされ得る。例えば、ディスプレイ用ガラス基板のような、大寸基板に対しては、基板の実質的な領域の特性評価が行われることを保証するために本発明にしたがう装置を複数組み合せることができる。例えば、生産ラインにおいて基板全体を走査するため、いくつかの装置を縦列で、または互い違いに、配置することができる。そのような改変及び変形の全ては本開示の範囲内において本発明に含まれ、以下の特許請求の範囲によって保護されるとされる。

１０ 透明基板欠陥検出装置
１２ 透明基板
１４ 撮像システム
１６ 照明システム
１８ 画像処理システム
２０ 搬送システム
２２ センサ
２４ 対物レンズ
２６ 線走査型カメラ
２８，４２ ガラス基板表面
３０ 線走査型カメラ光軸
３２ 表面法線
３４，４０，４６ 光源
３６ レンズ
３８，４４，４８ 照明光軸
３８'，４８' 反射光軸
４５ ディフューザー
５０ データバッファ
５２ データ処理ユニット
５５，５６，５７ データ回線
５８ 混入物

Claims (10)

1. 透明基板（１２）の欠陥を検出する方法であって、
   前記基板（１２）の一領域を、走査型撮像システム（１４）に対して前記領域の暗視野照明を与えるために配置された、少なくとも１つの光源（４６）で照明する工程、
   前記基板領域を、前記走査型撮像システムに対して前記領域の明視野照明を与えるために配置された、少なくとも１つの光源（３４）で照明する工程、
   前記基板を前記走査型撮像システムに対して平行移動させる工程、および
   前記基板を平行移動させながら前記走査型撮像システム（１４）で前記基板の前記照明領域の少なくとも一部を走査することによって前記少なくとも１つの暗視野光源からの散乱光及び前記少なくとも１つの明視野光源からの光を同時に検出する工程、
   を有してなる方法。
2. 複数の暗視野光源で前記基板の前記領域を照明する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 複数の明視野光源で前記基板の前記領域を照明する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記明視野光源が白色光源であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記暗視野光源がレーザであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記明視野光源で前記基板を照明する工程に先立ち、前記明視野光源からの前記光を拡散させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの明視野光源及び前記少なくとも１つの暗視野光源の光強度が可変であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記基板が第１の表面及び第２の表面を有し、前記第１の表面及び前記第２の表面のいずれもが前記複数の明視野光源によって照明されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
9. 透明基板（１２）の欠陥を検出するための装置（１０）であって、
   前記基板の一領域を照明するための少なくとも１つの明視野光源（３４）、
   前記基板の前記領域を照明するための少なくとも１つの暗視野光源（４６）、
   前記少なくとも１つの暗視野光源（４６）からの散乱光及び前記少なくとも１つの明視野光源（３４）からの光を同時に受け取るための撮像システム（１４）、及び
   前記撮像システム（１４）に対して前記基板（１２）を平行移動させるための平行移動手段、
   を備えることを特徴とする装置、
10. 前記撮像システムが走査型撮像システムであることを特徴とする請求項９に記載の装置。

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