JP4104924B2

JP4104924B2 - Optical measuring method and apparatus

Info

Publication number: JP4104924B2
Application number: JP2002198074A
Authority: JP
Inventors: 淳一松村; 睦林
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: WO2004005902A1; TW200409912A; CN100570342C; TWI320099B; KR100876257B1; KR20050035243A; JP2004037400A; CN1666100A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はレーザ光を用いて透明測定対象物の表面および裏面の状態を測定する光学的測定方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液晶表示装置用のガラス基板、フラットパネルディスプレイ装置用の透明膜付き基板などの薄い基板の表面に付着した異物の検査を行うための光学的測定装置が提案されている。
【０００３】
たとえば、月間ディスプレイ２００１年１２月号別冊に記載の発明者らの開発した異物検査装置では、結像検出方式とラインセンサを組み合わせた装置構成を巧みに利用して、裏面に付着した異物を検出する事無く、表面に付着した異物を精度良く検出することを実現している。
【０００４】
ガラス基板の裏面に付着した異物からの散乱光は、結像光学系を介してラインセンサのはるか前方で、しかもラインセンサが待ち構える位置からわずかに外れた位置に結像されるように構成されている。このため、裏面に付着した異物はほとんと検出されることが無い。この方式では、光学系の基本的な性質を利用したメカニズムを採用しているため、信頼性が高く、安定して検査できるというものである。
あるいは、特許第２６７１２４１号公報に記載された光学的測定装置は、ガラス板に対して第１の入射角度でレーザ光を入射させる第１のレーザ光源と、ガラス板に対して第２の入射角度でレーザ光を入射させる第２のレーザ光源と、各レーザ光に起因する光を集光する集光光学系と、集光された光を受光する受光素子と、受光素子からの信号に基づいて所定の処理を行ってガラス板の被検査面の異物を検出するものである。
【０００５】
したがって、例えば、ガラス板の裏面に付着した異物の影響を排除して表面に付着した異物を高精度に検出できると思われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
月間ディスプレイ２００１年１２月号別冊に記載された異物検査装置では、光学系の特性上、裏面に付着した異物も有る大きさ以上になると、わずかながらこの散乱光がラインセンサに入ってきてしまい、裏面に付着した異物を混在して検出してしまう事になる。
【０００７】
たとえは、ＬＣＤ用の１．１ｍｍのガラス基板を表面の１μｍ以上の異物を検出しようとすると、裏面の２０μｍ以上の異物を同時に検出してしまう事になる。通常のＬＣＤ工程内には、２０μｍ程度のごみはほとんと存在しないため、実用上の問題はそれほど大きくないが、裏面に付着した異物を完全に検出しないことが望ましい。
【０００８】
さらに当然の事ながら、この方式では、裏面に付着した異物を排除しようとしているだけで、裏面に付着した異物を検出することは出来なかった。
【０００９】
特許第２６７１２４１号公報に記載された光学的測定装置では、第１のレーザ光源によるレーザ光の照射と第２のレーザ光源によるレーザ光の照射とを互いに独立させて行わなければならないので、スキャン所要時間が２倍になってしまうという不都合がある。
【００１０】
また、集光光学系により集光された光を受光素子に導いているので、受光素子の飽和の影響を受けて、表の異物と裏の異物とを区別できなくなってしまう限界が必然的に存在し、この方式でも、ある大きさ以上の裏面に付着した異物を混在して検出してしまう。
【００１１】
さらに、ガラス板の表面に付着した異物のみを検出しているだけであるから、ガラス板の裏面に付着した異物を検出することはできない。具体的には、ガラス板の表面の状態を検出できるだけであって、裏面の状態を検出することはできなかった。
【００１２】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、スキャン所要時間を増大させることなく、測定対象面の測定精度を高めることができ、しかも、表面のみならず裏面の状態をも測定することができる光学的測定方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の光学的測定方法は、支持部材により支持された透明測定対象物の表面に斜め上方から所定角度でラインビームとしての直線状のレーザ光を照射し、透明測定対象物の表面からの散乱光および裏面からの散乱光を、前記透明測定対象物の表面に対して９０度の受光角を有し、かつ前記透明測定対象物の厚みよりも小さい焦点深度を有する単一の結像光学系を通過させ、その後に単一のハーフミラーに導き、一方の散乱光を前記単一のハーフミラーを透過させて直線状の受光部を有する、一方の検出器の受光部に結像させ、他方の散乱光を前記ハーフミラーにより反射させて直線状の受光部を有する、他方の検出器の受光部に結像させ、両検出器から出力された信号に基づく所定の処理を行って、選択的に表面に対応する信号、裏面に対応する信号の一方に割り当て、表面に対応する割り当て信号、裏面に対応する割り当て信号をそれぞれ表示する方法である。
【００１４】
請求項２の光学的測定装置は、支持部材により支持された透明測定対象物（１）の表面に斜め上方から所定角度でラインビームとしての直線状のレーザ光を照射するレーザ光照射手段（２）と、透明測定対象物（１）の表面からの散乱光および裏面からの散乱光を結像させる、前記透明測定対象物の表面に対して９０度の受光角を有し、かつ前記透明測定対象物の厚みよりも小さい焦点深度を有する単一の結像光学系（３）および該単一の結像光学系（３）の下流側に位置する、単一のハーフミラー（４）と、前記単一の結像光学系（３）を透過し、かつ前記単一のハーフミラー（４）を透過した一方の散乱光の結像位置、前記単一の結像光学系（３）を透過し、かつ前記単一のハーフミラー（４）により反射された他方の散乱光の結像位置のそれぞれに対応して配置された、直線状の受光部を有する、１対の受光手段（５）（６）と、両受光手段（５）（６）から出力された信号に基づく所定の処理を行って、選択的に表面に対応する信号、裏面に対応する信号の一方に割り当てる処理手段（７）（８）（９）と、表面に対応する割り当て信号、裏面に対応する割り当て信号をそれぞれ表示する表示手段とを含むものである。
請求項３の光学的測定装置は、前記透明測定対象物として透明基板を採用するものである。
請求項４の光学的測定装置は、前記処理手段として、一方の受光手段から出力された信号と、他方の受光手段から出力された信号に対して、前記透明基板の表面からの光と裏面からの光との強度比、前記結像光学系の光学的結像特性、焦点深度により定まる値を乗算した値との大小を判定し、判定結果に基づいて選択的に表面に対応する信号、裏面に対応する信号の一方に割り当てるものを採用している。
【００１５】
【作用】
請求項１の光学的測定方法であれば、支持部材により支持された透明測定対象物の表面に斜め上方から所定角度でラインビームとしての直線状のレーザ光を照射し、透明測定対象物の表面からの散乱光および裏面からの散乱光を、前記透明測定対象物の表面に対して９０度の受光角を有し、かつ前記透明測定対象物の厚みよりも小さい焦点深度を有する単一の結像光学系を通過させ、その後に単一のハーフミラーに導き、一方の散乱光を前記単一のハーフミラーを透過させて直線状の受光部を有する、一方の検出器の受光部に結像させ、他方の散乱光を前記ハーフミラーにより反射させて直線状の受光部を有する、他方の検出器の受光部に結像させ、両検出器から出力された信号に基づく所定の処理を行って、選択的に表面に対応する信号、裏面に対応する信号の一方に割り当て、表面に対応する割り当て信号、裏面に対応する割り当て信号をそれぞれ表示するのであるから、レーザ光によるスキャンを１回だけ行えばよいことに起因してスキャン所要時間を増大させる事なく、透明測定対象物の表面、裏面からの散乱光を結像光学系によって対応する検出器の受光部に結像させることに起因して測定対象面の測定精度を高めることができ、しかも、表面のみならず裏面の状態をも測定することができる。
【００１６】
請求項２の光学的測定装置であれば、支持部材により支持された透明測定対象物の表面に対してレーザ光照射手段により斜め上方から所定角度でラインビームとしての直線状のレーザ光を照射し、透明測定対象物の表面からの散乱光および裏面からの散乱光を、前記透明測定対象物の表面に対して９０度の受光角を有し、かつ前記透明測定対象物の厚みよりも小さい焦点深度を有する単一の結像光学系を通過させ、その後に単一のハーフミラーに導き、一方の散乱光を前記単一のハーフミラーを透過させて直線状の受光部を有する、一方の検出器の受光部に結像させ、他方の散乱光を前記ハーフミラーにより反射させて直線状の受光部を有する、他方の検出器の受光部に結像させる。そして、処理手段によって、両受光手段から出力された信号に基づく所定の処理を行って、選択的に表面に対応する信号、裏面に対応する信号の一方に割り当て、表示手段によって、表面に対応する割り当て信号、裏面に対応する割り当て信号をそれぞれ表示することができる。
【００１７】
したがって、レーザ光によるスキャンを１回だけ行えばよいことに起因してスキャン所要時間を増大させる事なく、透明測定対象物の表面、裏面からの散乱光を結像光学系によって対応する検出器の受光部に結像させることに起因して測定対象面の測定精度を高めることができ、しかも、表面のみならず裏面の状態をも測定することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明の光学的測定方法およびその装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１はこの発明の光学的測定装置の一実施形態である異物検査装置を示す概略図である。
【００２０】
この光学的測定装置は、図示しない支持機構により支持された透明測定対象物（例えば、液晶表示装置用のガラス基板、フラットパネルディスプレイ装置用の透明膜付き基板などの薄い基板）１の表面に対して、所定の入射角でラインビームを照射するレーザ光源２と、照射されたラインビームに起因して透明測定対象物１の表面、裏面から生じる表面散乱光、裏面散乱光を結像させる結像光学系３と、結像位置よりも上流側の所定位置に設けられたハーフミラー４と、ハーフミラー４を透過した表面光の結像位置に受光面が位置するように配置された表面光用センサ５と、ハーフミラー４により反射された裏面光の結像位置に受光面が位置するように配置された裏面光用センサ６と、表面光用センサ５からの出力信号および支持機構の動作情報を入力として透明測定対象物１の表面に対応する２次元の光学的測定データを生成して保持する表面用測定データ保持部７と、裏面光用センサ６からの出力信号および支持機構の動作情報を入力として透明測定対象物１の裏面に対応する２次元の光学的測定データを生成して保持する裏面用測定データ保持部８と、表面用測定データ保持部７に保持されている光学的測定データと裏面用測定データ保持部８に保持されている光学的測定データとを入力として表裏判定処理を行い、透明測定対象物１の表面のみに対応する表面データおよび裏面のみに対応する裏面データを生成して保持する表裏データ生成保持部９と、表面データのみに基づく表示および裏面データのみに基づく表示を行う表示部（図示せず）とを有している。
【００２１】
なお、１１は透明測定対象物１の位置を示す信号を出力するエンコーダ、１２はステージ動作制御部（この実施形態では表面用測定データ保持部７に含まれている）からの制御信号およびエンコーダ１１からの信号を入力として支持機構に対する動作指令を出力するステージコントローラである。
【００２２】
前記レーザ光源２は、透明測定対象物１の表面に対して、４５°以上、９０°未満の入射角度、好ましくは８０°の入射角度でラインビームを照射するものである。そして、レーザ光源２から出射されるレーザ光は、好ましくはＳ偏光で波長が４００〜１２００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍである。また、ラインビームの幅は、表面光用センサ５、裏面光用センサ６の視野幅と同等の幅に設定することが好ましい。
【００２３】
前記結像光学系３は焦点深度が透明測定対象物１の厚みよりも小さいものであればよく、焦点深度が透明測定対象物１の厚みの１２以下であることが好ましい。また、透明測定対象物１のうねりなどをこの焦点深度以下に納めることが好ましい。
【００２４】
前記表面光用センサ５、裏面光用センサ６の配置位置は、透明測定対象物１の屈折率、厚み、レーザ光の入射角度、波長などにより定まる位置オフセット値（ズレ量）を考慮して、透明測定対象物１の表面、裏面が結像される位置と等しい位置に設定される。
【００２５】
前記表面用測定データ保持部７、裏面用測定データ保持部８は、表面光用センサ５、裏面光用センサ６からの信号、および透明測定対象物１の移動データを入力とし、かつ該当する場合にはオフセット値を考慮して、透明測定対象物１の表面、裏面にそれぞれ対応する２次元の光学的測定データを生成して保持するものである。
【００２６】
前記表裏データ生成保持部９は、前記表面用測定データ保持部７、裏面用測定データ保持部８に保持されている２次元の光学的測定データのうち、同一位置に対応する光学的測定データどうしの関係に基づいて何れの光学的測定データを採用するかを判定し、この判定結果に基づいて透明測定対象物１の表面のみに対応する表面データおよび裏面のみに対応する裏面データを生成して保持するものである。具体的に異物検査装置の場合には、同一位置に対応させて表面用測定データ保持部７に保持されている光学的測定データをＡ、裏面用測定データ保持部８に保持されている光学的測定データをＢとした場合に、取り扱うＡ、Ｂの出力信号は双方とも、この時点では不明だが表面か裏面かどちらかに付着した異物からの散乱光強度信号になる。基本的に異物が大きくなれば散乱光強度も大きくなる特性がある。結像光学系と直線状の受光部すなわちラインセンサを用いているので、
この出力信号をその異物の像の総輝度信号とすると、異物の大きさの増加に伴うこの出力信号の増加は、当初はかなり急峻である（像の大きさの変化による影響だけでなく、輝度の変化による影響も大きい）また、散乱光強度が増加に伴って輝度が飽和して、輝度の変化による影響がほとんどなくなった後は、像の大ききの影響を受けて出力信号が緩やかに増加する。従って、出力信号の飽和を生じさせること無く、異物の大きさに見合った出力信号を得ることができる。
【００２７】
さらには、このＡ、Ｂそれそれの信号を比較して直線状の受光部すなわちラインセンサを用いているので、Ａ＞ｋＢならば透明測定対象物１の表面のみに対応する表面データすなわち表面に付着した異物のデータとし、逆に、Ａ≦ｋＢならば透明測定対象物１の裏面のみに対応する裏面データすなわち裏面に付着した異物のデータとする。なお、ｋは、透明測定対象物１の表面からの光と裏面からの光との強度比や結像光学系の光学的結像特性、焦点深度等により求まる値である。例えば、レーザ光としてＳ偏光を採用し、入射角度を８０°に設定した場合には、裏面からの光強度が表面からの光強度の約１／１になる。これに光学的特性をかね合わせるとｋはおよそ２よりも大きな値になる。
【００２８】
さらに、前述の出力信号の増加が緩やかになる前後で、この判定式を使い分けることで、より精度の高い判定を実施することができる。すなわち、この時判定式はより複雑な非線形の判定式になる。
【００２９】
上記の構成の光学的測定装置の作用は次のとおりである。
【００３０】
レーザ光源２から透明測定対象物１の表面に所定の入射角度でラインビームを照射すれば、このラインビームは、スネルの法則に基づく屈折を行って透明測定対象物１の内部に侵入し、裏面から出射する。したがって、ラインビームの透明測定対象物１の表面への照射位置と裏面からの出射位置とは、結像光学系３の光軸を基準として互いに異なり、理想的には、透明測定対象物１の表面への照射位置からの光（散乱光など）の結像位置に配置されたセンサは透明測定対象物１の裏面の出射位置からの光（散乱光など）には不感となる（この光は透明測定対象物１の裏面への照射位置からの光の結像位置に配置されたセンサにより受光される）。また、透明測定対象物１の表面への照射位置と正対する裏面にはラインビームが照射されないので、この部分もセンサには影響を及ぼさないことになる。
【００３１】
しかし、実際には、レーザー光の性質上、透明測定対象物１の表面への照射位置と正対する裏面にもわずかな光が照射されるので、センサに影響を及ぼす可能性があり、光学的測定誤差をもたらす原因となる。
【００３２】
この実施形態はこのような実状を考慮したものであり、以下の処理を行うことにより、光学的測定誤差を大幅に抑制することができる。
【００３３】
さらに説明する。
【００３４】
レーザ光源２からのラインビームにより透明測定対象物１をスキャンすれば、透明測定対象物１のラインビーム入射位置からの光が結像光学系３により、かつハーフミラー４を通して、表面光用センサ５の受光面に結像される。また、光量は大幅に減少するものの、ラインビーム入射位置に正対する裏面からの光が結像光学系３により、かつハーフミラー４を通して受光されるが、焦点深度が透明測定対象物１の厚みよりも小さいので、ピンボケ状態となる。
【００３５】
また、前記ラインビームは、スネルの法則にしたがって透明測定対象物１の裏面に導かれ、そのまま出射される。したがって、ラインビーム入射位置に正対する裏面位置と、ラインビームが導かれる裏面位置とは互いに異なる。この結果、ラインビームが導かれる裏面位置からの光が結像光学系３により、かつハーフミラー４により反射されて、裏面光用センサ６の受光面に結像される。
【００３６】
さて、測定内容を異物検査とした時、これらの場合において、ラインビームの影響を受ける場所に異物が全く存在していなければ散乱光などの強度が著しく低いので、表面光用センサ５、裏面光用センサ６からは異物が存在していないことを示す信号が出力される。
【００３７】
逆に、ラインビームの影響を受ける場所に異物が存在していれば散乱光などの強度が高くなるので、表面光用センサ５、裏面光用センサ６からは異物が存在していることを示す信号が出力される。
【００３８】
ここで、表面光用センサ５、裏面光用センサ６は、異物の大きさの増加に伴って出力信号が増加する。そして、出力信号の増加は、当初はかなり急峻である（像の大きさの変化による影響よりも輝度の変化による影響が大きい）。また、輝度の変化による影響が殆どなくなった後は、像の大きさの変化による影響を受けて出力信号が緩やかに増加する。したがって、出力信号の飽和を生じさせることなく、異物の大きさに見合った出力信号を得ることができる。この結果、異物の存在とその大きさ判定を良好にすることができる。
【００３９】
そして、表面光用センサ５、裏面光用センサ６からの信号、および透明測定対象物１の移動データを入力とし、かつ該当する場合には位置オフセット値を考慮して、前記表面用測定データ保持部７、裏面用測定データ保持部８は、透明測定対象物１の表面、裏面にそれぞれ対応する２次元の光学的測定データを生成して保持する。したがって、表面用測定データ保持部７、裏面用測定データ保持部８には、同じ位置に対応する表面用測定データ、裏面用測定データが保持される。
【００４０】
その後は、表裏データ生成保持部９において、表面用測定データ保持部７、裏面用測定データ保持部８に保持されている同じ位置に対応する表面用測定データ、裏面用測定データを比較して何れの光学的測定データを採用するかを判定し、この判定結果に基づいて透明測定対象物１の表面のみに対応する表面データおよび裏面のみに対応する裏面データを生成して保持する。
【００４１】
そして、表示部１０によって、表面データのみに基づく表示および裏面データのみに基づく表示を行うことができる。
【００４２】
異物検査装置の場合は表面データから表面に付着する異物の有無、位置、大きさを得ることができ、裏面データからは裏面に付着する異物の有無、位置、大ききを得ることができる。
【００４３】
したがって、これらの表示に基づいて、透明測定対象物１の表面のみならず、裏面に付着した異物の有無、異物の密度などを簡単に、かつ正確に把握することができる。また、例えば、透明測定対象物１の洗浄の前後に上記の一連の処理を行うことによって、洗浄の効果を確認することができる。
【００４４】
また、レーザ光源２により１回のスキャンを行うだけで透明測定対象物１の表面のみに対応する表面データおよび裏面のみに対応する裏面データを得ることができるので、所要時間を短縮することができる。
【００４５】
【発明の効果】
この発明は、レーザ光によるスキャンを１回だけ行えばよいことに起因してスキャン所要時間を増大することなく、透明測定対象物の表面、裏面からの散乱光を結像光学系によって対応する検出器の受光部に結像させることに起因して被検出面の異物検出精度を高めることができ、しかも、表面のみならず裏面の状態をも検出することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光学的測定装置の一実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１透明測定対象物２レーザ光源
３結像光学系５表面光用センサ
６裏面光用センサ７表面用測定データ保持部
８裏面用測定データ保持部９表裏データ生成保持部
１０表示部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical measurement method and apparatus for measuring the state of the front and back surfaces of a transparent measurement object using laser light.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an optical measuring device for inspecting foreign matters adhering to the surface of a thin substrate such as a glass substrate for a liquid crystal display device or a transparent film-coated substrate for a flat panel display device.
[0003]
For example, in the foreign substance inspection apparatus developed by the inventors described in the December 2001 issue of the monthly display, the foreign substance attached to the back surface is detected by skillfully utilizing the apparatus configuration that combines the imaging detection method and the line sensor. It is possible to detect the foreign matter adhering to the surface with high accuracy.
[0004]
Scattered light from foreign matter adhering to the back surface of the glass substrate is imaged in front of the line sensor via the imaging optical system and at a position slightly off the position where the line sensor is waiting. Yes. For this reason, the foreign material adhering to the back surface is hardly detected. This method employs a mechanism that utilizes the basic properties of the optical system, so it is highly reliable and can be inspected stably.
Alternatively, the optical measuring device described in Japanese Patent No. 2671241 includes a first laser light source that makes laser light incident on the glass plate at a first incident angle, and a second incident angle relative to the glass plate. Based on the second laser light source that makes the laser light incident on, a condensing optical system that condenses the light resulting from each laser light, a light receiving element that receives the collected light, and a signal from the light receiving element A predetermined process is performed to detect foreign matter on the surface to be inspected of the glass plate.
[0005]
Therefore, for example, it is considered that the foreign matter attached to the surface can be detected with high accuracy by eliminating the influence of the foreign matter attached to the back surface of the glass plate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the foreign matter inspection apparatus described in the December 2001 issue of the monthly display, when the size of the foreign matter attached to the back surface exceeds the size of the foreign matter, the scattered light slightly enters the line sensor. The foreign matter adhering to the back side will be mixed and detected.
[0007]
For example, if an attempt is made to detect foreign matter of 1 μm or more on the front surface of a 1.1 mm glass substrate for LCD, foreign matter of 20 μm or more on the back surface will be detected at the same time. Since there is almost no 20 μm dust in the normal LCD process, the practical problem is not so great, but it is desirable not to completely detect foreign matter adhering to the back surface.
[0008]
Further, as a matter of course, in this method, it was not possible to detect the foreign matter attached to the back surface only by trying to remove the foreign matter attached to the back surface.
[0009]
In the optical measuring device described in Japanese Patent No. 2671241, the laser beam irradiation by the first laser light source and the laser beam irradiation by the second laser light source must be performed independently of each other, and therefore scanning is required. There is an inconvenience that the time is doubled.
[0010]
In addition, since the light condensed by the condensing optical system is guided to the light receiving element, there is inevitably a limit that makes it impossible to distinguish the foreign substance on the front side from the foreign substance on the back due to the saturation of the light receiving element. Even in this method, foreign matter adhering to the back surface of a certain size or more is mixedly detected.
[0011]
Furthermore, since only foreign matter adhering to the surface of the glass plate is detected, foreign matter adhering to the back surface of the glass plate cannot be detected. Specifically, it was only possible to detect the state of the front surface of the glass plate, but not the state of the back surface.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and can increase the measurement accuracy of the measurement target surface without increasing the time required for scanning, and can measure not only the surface but also the state of the back surface. It is an object of the present invention to provide an optical measurement method and an apparatus for the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The optical measurement method according to claim 1 irradiates the surface of the transparent measurement object supported by the support member with a linear laser beam as a line beam at a predetermined angle obliquely from above, and from the surface of the transparent measurement object. Single imaging optics having scattered light and scattered light from the back surface having a light receiving angle of 90 degrees with respect to the surface of the transparent measurement object and a focal depth smaller than the thickness of the transparent measurement object Passing through the system, and then guiding it to a single half mirror, allowing one of the scattered light to pass through the single half mirror and having a linear light receiver, and image it on the light receiver of one detector, the other scattered light is reflected by the half mirror having a linear light receiving portion, is formed on the light receiving portion of the other of the detector, it performs a predetermined process based on a signal output from both detectors, selected Signal corresponding to the front side, on the back side Assigned to one of the response signals is allocated signal, a method of displaying each assignment signals corresponding to the back surface corresponding to the surface.
[0014]
The optical measuring apparatus according to claim 2 is a laser beam irradiation means (2) for irradiating the surface of the transparent measurement object (1) supported by the support member with a linear laser beam as a line beam at a predetermined angle from obliquely above. And a light receiving angle of 90 degrees with respect to the surface of the transparent measurement object, which forms an image of the scattered light from the surface of the transparent measurement object (1) and the scattered light from the back surface, and the transparent measurement A single imaging optical system (3) having a depth of focus smaller than the thickness of the object and a single half mirror (4) located downstream of the single imaging optical system (3) ; Imaging position of one scattered light that has passed through the single imaging optical system (3) and has passed through the single half mirror (4), and transmitted through the single imaging optical system (3) And the imaging position of the other scattered light reflected by the single half mirror (4) A pair of light receiving means (5) and (6) each having a linear light receiving portion arranged corresponding to each of the light receiving means and a predetermined process based on signals output from both light receiving means (5) and (6) And processing means (7) (8) (9) for selectively assigning to one of the signal corresponding to the front surface and the signal corresponding to the back surface, and the allocation signal corresponding to the front surface and the allocation signal corresponding to the back surface, respectively. Display means for displaying.
The optical measuring apparatus according to claim 3 employs a transparent substrate as the transparent measuring object.
The optical measurement apparatus according to claim 4 is configured such that, as the processing unit, a signal output from one light receiving unit and a signal output from the other light receiving unit are transmitted from the light and the back surface of the transparent substrate. A signal corresponding to the surface selectively on the basis of the determination result, and a back surface of the image forming optical system, the optical imaging characteristics of the imaging optical system, and the value obtained by multiplying the value determined by the depth of focus. The signal assigned to one of the signals corresponding to is adopted.
[0015]
[Action]
According to the optical measurement method of claim 1, the surface of the transparent measurement object is irradiated with a linear laser beam as a line beam at a predetermined angle obliquely from above to the surface of the transparent measurement object supported by the support member. Scattered light from the back surface and scattered light from the back surface have a light reception angle of 90 degrees with respect to the surface of the transparent measurement object and a single focus having a depth of focus smaller than the thickness of the transparent measurement object. Pass through the image optical system, then guide it to a single half mirror, pass one scattered light through the single half mirror, and form an image on the light receiving part of one detector having a linear light receiving part The other scattered light is reflected by the half mirror to form an image on the light receiving portion of the other detector having a linear light receiving portion, and predetermined processing based on signals output from both detectors is performed. Signal corresponding to the surface selectively, Since the assignment signal corresponding to the front surface and the assignment signal corresponding to the front surface and the assignment signal corresponding to the back surface are respectively displayed, the time required for scanning is obtained because the scan with the laser beam only needs to be performed once. Measurement accuracy of the measurement target surface can be improved by imaging the scattered light from the front and back surfaces of the transparent measurement object on the light receiving part of the corresponding detector by the imaging optical system without increasing Moreover, not only the front surface but also the back surface state can be measured.
[0016]
According to the optical measuring apparatus of claim 2, the surface of the transparent measurement object supported by the support member is irradiated with a linear laser beam as a line beam at a predetermined angle from a diagonally upper direction by a laser beam irradiation means. the scattered light from the scattered light and the back from the surface of the transparent measurement object, having a light receiving angle of 90 degrees with respect to the surface of the transparent measurement object, and smaller focal than the thickness of the transparent measurement object One detection having a linear light-receiving section through a single imaging optical system having a depth, then guided to a single half mirror, and passing one scattered light through the single half mirror An image is formed on the light receiving portion of the detector, and the other scattered light is reflected by the half mirror to form an image on the light receiving portion of the other detector having a linear light receiving portion . Then, the processing means performs a predetermined process based on the signals output from both light receiving means, and selectively assigns one of the signal corresponding to the front surface and the signal corresponding to the back surface, and corresponds to the front surface by the display means. The assignment signal and the assignment signal corresponding to the back surface can be displayed respectively.
[0017]
Therefore, the scattered light from the front and back surfaces of the transparent measurement object can be detected by the imaging optical system without increasing the time required for scanning due to the fact that the scanning with the laser light needs to be performed only once. It is possible to improve the measurement accuracy of the measurement target surface due to the image formation on the light receiving unit, and it is possible to measure not only the front surface but also the back surface state.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an optical measurement method and apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIG. 1 is a schematic view showing a foreign substance inspection apparatus which is an embodiment of the optical measurement apparatus of the present invention.
[0020]
This optical measuring device is applied to the surface of a transparent measuring object (for example, a thin substrate such as a glass substrate for a liquid crystal display device or a substrate with a transparent film for a flat panel display device) 1 supported by a support mechanism (not shown). Then, a laser light source 2 that irradiates a line beam at a predetermined incident angle, and an image that forms an image of the surface scattered light and the back scattered light generated from the front and back surfaces of the transparent measurement object 1 due to the irradiated line beam. An optical system 3, a half mirror 4 provided at a predetermined position upstream of the imaging position, and a surface light sensor 5 disposed so that the light receiving surface is positioned at the imaging position of the surface light transmitted through the half mirror 4. The back surface light sensor 6 disposed so that the light receiving surface is positioned at the imaging position of the back surface light reflected by the half mirror 4, the output signal from the front surface light sensor 5, and the operation of the support mechanism The measurement data holding unit 7 for the surface that generates and holds the two-dimensional optical measurement data corresponding to the surface of the transparent measurement object 1 using the information as input, the output signal from the back light sensor 6, and the operation of the support mechanism The measurement data holding unit 8 for back side that generates and holds two-dimensional optical measurement data corresponding to the back side of the transparent measurement object 1 by inputting information and the optical data held by the measurement data holding unit 7 for front side The front / back determination processing is performed using the measurement data and the optical measurement data held in the back-side measurement data holding unit 8 as inputs, and the front-side data corresponding to only the front surface of the transparent measurement object 1 and the back-side data corresponding to only the back surface. The front and back data generation / holding unit 9 generates and holds the data, and the display unit (not shown) that performs the display based only on the front surface data and the display based only on the back surface data.
[0021]
Reference numeral 11 denotes an encoder that outputs a signal indicating the position of the transparent measurement object 1, and reference numeral 12 denotes a control signal from the stage operation control unit (included in the surface measurement data holding unit 7 in this embodiment) and the encoder 11. It is a stage controller which outputs the operation command with respect to a support mechanism by using the signal from.
[0022]
The laser light source 2 irradiates the surface of the transparent measurement object 1 with a line beam at an incident angle of 45 ° or more and less than 90 °, preferably an incident angle of 80 °. The laser light emitted from the laser light source 2 is preferably S-polarized and has a wavelength of 400 to 1200 nm, preferably 800 nm. The width of the line beam is preferably set to a width equivalent to the visual field width of the front surface light sensor 5 and the back surface light sensor 6.
[0023]
The imaging optical system 3 only needs to have a focal depth smaller than the thickness of the transparent measurement object 1, and the focal depth is preferably 12 or less of the thickness of the transparent measurement object 1. Moreover, it is preferable to keep the wave | undulation etc. of the transparent measuring object 1 below this depth of focus.
[0024]
The arrangement positions of the front surface light sensor 5 and the back surface light sensor 6 are transparent in consideration of the position offset value (deviation amount) determined by the refractive index, thickness, laser light incident angle, wavelength, etc. of the transparent measurement object 1. It is set to a position equal to the position where the front and back surfaces of the measuring object 1 are imaged.
[0025]
The front-side measurement data holding unit 7 and the back-side measurement data holding unit 8 are input with the signals from the front-side light sensor 5, the back-side light sensor 6, and the movement data of the transparent measurement object 1 when applicable. In consideration of the offset value, two-dimensional optical measurement data corresponding to the front and back surfaces of the transparent measurement object 1 is generated and held.
[0026]
The front / back data generation / holding unit 9 includes optical measurement data corresponding to the same position among the two-dimensional optical measurement data held in the front-side measurement data holding unit 7 and the back-side measurement data holding unit 8. Based on this relationship, it is determined which optical measurement data is to be used, and based on the determination result, surface data corresponding only to the surface of the transparent measurement object 1 and back surface data corresponding only to the back surface are generated. It is to hold. Specifically, in the case of a foreign substance inspection apparatus, the optical measurement data held in the front-side measurement data holding unit 7 corresponding to the same position is A, and the optical measurement data held in the back-side measurement data holding unit 8 When the measurement data is B, the output signals of A and B to be handled are both scattered light intensity signals from foreign matters that are unknown at this time but are attached to either the front surface or the back surface. Basically, there is a characteristic that the intensity of scattered light increases as the size of foreign matter increases. Because it uses an imaging optical system and a linear light receiving part, that is, a line sensor,
If this output signal is the total luminance signal of the image of the foreign object, the increase in the output signal accompanying the increase in the size of the foreign object is initially quite steep (not only the influence of the change in the image size but also the luminance In addition, after the intensity of the scattered light is saturated and the influence of the change in brightness almost disappears, the output signal gradually increases due to the influence of the image size. To do. Therefore, an output signal commensurate with the size of the foreign matter can be obtained without causing saturation of the output signal.
[0027]
Furthermore, since the linear light receiving part, that is, the line sensor, is used by comparing the signals of A and B, if A> kB, the surface data corresponding to only the surface of the transparent measuring object 1, that is, the surface is obtained. On the contrary, if A ≦ kB, the back surface data corresponding to only the back surface of the transparent measuring object 1, that is, the data of the foreign material attached to the back surface is used. Note that k is a value obtained from the intensity ratio between the light from the front surface and the light from the back surface of the transparent measurement object 1, the optical imaging characteristics of the imaging optical system, the depth of focus, and the like. For example, when S-polarized light is used as the laser light and the incident angle is set to 80 °, the light intensity from the back surface is about 1/1 of the light intensity from the front surface. When this is combined with optical characteristics, k becomes a value larger than about 2.
[0028]
Furthermore, it is possible to carry out a more accurate determination by properly using this determination formula before and after the increase in the output signal becomes moderate. That is, at this time, the determination formula becomes a more complicated nonlinear determination formula.
[0029]
The operation of the optical measuring apparatus having the above-described configuration is as follows.
[0030]
When a line beam is irradiated from the laser light source 2 onto the surface of the transparent measurement object 1 at a predetermined incident angle, the line beam refracts based on Snell's law and enters the transparent measurement object 1 to enter the back surface. Exits from. Therefore, the irradiation position of the line beam on the surface of the transparent measurement object 1 and the emission position from the back surface are different from each other on the basis of the optical axis of the imaging optical system 3, and ideally, the transparent measurement object 1 The sensor arranged at the imaging position of the light (scattered light etc.) from the irradiation position on the surface is insensitive to the light (scattered light etc.) from the emission position on the back surface of the transparent measuring object 1 (this light is The light is received by a sensor disposed at the image forming position of light from the irradiation position on the back surface of the transparent measuring object 1). Further, since the line beam is not irradiated on the back surface directly opposite to the irradiation position on the surface of the transparent measuring object 1, this portion also does not affect the sensor.
[0031]
However, in actuality, because of the nature of the laser light, a slight amount of light is irradiated on the back surface directly opposite to the irradiation position on the surface of the transparent measuring object 1, which may affect the sensor, and the optical It causes measurement error.
[0032]
This embodiment considers such an actual situation, and optical measurement errors can be significantly suppressed by performing the following processing.
[0033]
Further explanation will be given.
[0034]
When the transparent measurement object 1 is scanned with the line beam from the laser light source 2, the light from the line beam incident position of the transparent measurement object 1 is passed through the imaging optical system 3 and through the half mirror 4 to the surface light sensor 5. An image is formed on the light receiving surface. Further, although the amount of light is greatly reduced, light from the back surface facing the line beam incident position is received by the imaging optical system 3 and through the half mirror 4, but the depth of focus is greater than the thickness of the transparent measuring object 1. Is too small to be out of focus.
[0035]
The line beam is guided to the back surface of the transparent measuring object 1 according to Snell's law and emitted as it is. Therefore, the back surface position facing the line beam incident position is different from the back surface position where the line beam is guided. As a result, the light from the back surface position where the line beam is guided is reflected by the imaging optical system 3 and by the half mirror 4 and imaged on the light receiving surface of the back light sensor 6.
[0036]
Now, when the measurement content is a foreign matter inspection, in these cases, if there is no foreign matter at the place affected by the line beam, the intensity of scattered light or the like is extremely low. A signal indicating that no foreign matter is present is output from the sensor 6.
[0037]
On the other hand, since the intensity of scattered light or the like is increased if a foreign object is present in a place affected by the line beam, a signal indicating that a foreign object is present from the front surface light sensor 5 and the rear surface light sensor 6. Is output.
[0038]
Here, the output signal of the front light sensor 5 and the back light sensor 6 increases as the size of the foreign matter increases. The increase in the output signal is considerably steep at the beginning (the influence due to the change in luminance is larger than the influence due to the change in image size). Further, after the influence of the luminance change is almost eliminated, the output signal gradually increases under the influence of the change in the image size. Therefore, an output signal commensurate with the size of the foreign matter can be obtained without causing saturation of the output signal. As a result, it is possible to improve the presence and size determination of foreign matter.
[0039]
The surface measurement data holding unit receives the signals from the front surface light sensor 5 and the back surface light sensor 6 and movement data of the transparent measurement object 1 and takes the position offset value into consideration when applicable. 7. The backside measurement data holding unit 8 generates and holds two-dimensional optical measurement data respectively corresponding to the front and back surfaces of the transparent measurement object 1. Therefore, the front-side measurement data holding unit 7 and the back-side measurement data holding unit 8 hold the front-side measurement data and the back-side measurement data corresponding to the same position.
[0040]
Thereafter, the front / back data generation / holding unit 9 compares the front-side measurement data and the back-side measurement data corresponding to the same position held in the front-side measurement data holding unit 7 and the back-side measurement data holding unit 8. Whether to use the optical measurement data is determined, and based on the determination result, surface data corresponding to only the surface of the transparent measurement object 1 and back data corresponding to only the back surface are generated and held.
[0041]
The display unit 10 can perform display based only on the front surface data and display based only on the back surface data.
[0042]
In the case of a foreign substance inspection apparatus, the presence / absence, position and size of a foreign substance adhering to the surface can be obtained from the surface data, and the presence / absence, position and size of the foreign substance adhering to the back side can be obtained from the back data.
[0043]
Therefore, based on these displays, it is possible to easily and accurately grasp the presence / absence of foreign matter attached to the rear surface as well as the surface of the transparent measurement object 1 and the density of the foreign matter. Further, for example, the cleaning effect can be confirmed by performing the above-described series of processes before and after the transparent measuring object 1 is cleaned.
[0044]
Further, the surface time corresponding to only the front surface of the transparent measurement object 1 and the back surface data corresponding to only the back surface can be obtained by performing only one scan with the laser light source 2, so that the required time can be shortened. .
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to detect scattered light from the front and back surfaces of a transparent measurement object by using an imaging optical system without increasing the time required for scanning because scanning with a laser beam needs to be performed only once. Due to the image formation on the light receiving part of the detector, the foreign matter detection accuracy of the detection surface can be improved, and the state of the back surface as well as the front surface can be detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of an optical measuring apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent measuring object 2 Laser light source 3 Imaging optical system 5 Sensor for surface light 6 Sensor for back light 7 Surface measurement data holding part 8 Back surface measurement data holding part 9 Front / back data generation holding part 10 Display part

Claims

The linear laser light from obliquely above to the surface of the supported transparent measurement object as a line beam at a predetermined angle irradiated by the supporting member, the scattered light from the scattered light and the back from the surface of the transparent object to be measured, A single imaging optical system having a light receiving angle of 90 degrees with respect to the surface of the transparent measurement object and having a depth of focus smaller than the thickness of the transparent measurement object is passed, The light is guided to a half mirror, and one scattered light is transmitted through the single half mirror to form an image on the light receiving part of one detector having a linear light receiving part, and the other scattered light is reflected by the half mirror. The image is formed on the light receiving portion of the other detector having a linear light receiving portion, and a predetermined process based on the signals output from both detectors is performed, and a signal corresponding to the front surface is selectively applied to the back surface. Assign to one of the corresponding signals Optical measuring method and displaying assignment signal corresponding to the surface, an assignment signal corresponding to the back surface, respectively.

A laser beam irradiation means (2) for irradiating the surface of the transparent measurement object (1) supported by the support member from a diagonally upper side with a linear laser beam as a line beam at a predetermined angle; and the transparent measurement object (1). A light receiving angle of 90 degrees with respect to the surface of the transparent measurement object for imaging scattered light from the front surface and scattered light from the back surface, and a depth of focus smaller than the thickness of the transparent measurement object. A single imaging optical system (3) having a single half mirror (4) positioned downstream of the single imaging optical system (3 ), and the single imaging optical system (3 ) And the imaging position of one scattered light that has passed through the single half mirror (4), the single imaging optical system (3), and the single half mirror ( It arranged corresponding to each of the imaging position of the reflected other scattered light by 4) And a pair of light receiving means (5) (6) having a linear light receiving portion, and a predetermined process based on signals output from both light receiving means (5) (6), and selectively applied to the surface Processing means (7) (8) (9) assigned to one of the corresponding signal and the signal corresponding to the back surface, and display means for displaying the assignment signal corresponding to the front surface and the assignment signal corresponding to the back surface, respectively. A characteristic optical measuring device.

The optical measurement apparatus according to claim 2, wherein the transparent measurement object (1) is a transparent substrate.

The processing means (7), (8), and (9) are arranged so that the transparent substrate (1) receives the signal output from one light receiving means (5) and the signal output from the other light receiving means (6). The intensity ratio of the light from the front surface and the light from the back surface, the optical imaging characteristics of the imaging optical system (3), and the value multiplied by the value determined by the focal depth are determined, and based on the determination result 4. The optical measuring device according to claim 3, wherein the optical measuring device is selectively assigned to one of a signal corresponding to the front surface and a signal corresponding to the rear surface.