JP4842422B2 - シート材料の検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシート材料の欠陥を検査するための検査システムに関し、特にガラス基板、例えば液晶ディスプレイ用ガラスの表面および本体の欠陥を検査するための検査システムに関するものである。本検査システムは、特に空気支持式テーブルを使用して検査作業中のガラス基板を安定させることにより、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度以上のかなり大型のガラス基板に適応できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、このような大型ガラスパネルの検査は主として手作業により行われている。したがって、このような手作業は出荷する検査製品に多大の変動をもたらす。周知の検査システムが遭遇する問題の中の或るものは、振動が最小限になるようにガラス基板を保持する問題である。更に、検査の読取りに一貫性を持たせるようにするため、ガラスシートを厳密な平面公差内に保つ点に問題があった。更に、ガラスシートの全面をそれを支持している構造物に干渉されずに直接検査することが困難であった。すなわち、公知の検査装置の殆どはガラスシートをそのエッジ部を水平方向または垂直方向のいずれかに保持する方法に頼っていたが、この方法では、ガラスシートが検査作業中に撓み且つ振動する問題を発生した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、検査時にガラスシートの表面に物理的に接触させることなく、且つガラスシートの振動を減衰させ、且つガラスシートの高速移動を可能にしながら、ガラスシートの全表面に対する均一な空気支持を利用することにより、上記の問題点を解決することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス基板の表面と内部の欠陥を検査する方法ならびに装置を提供するものである。このシステムは、種類の異なるガラスの欠陥を検知し、識別し、分級するために協働する二重の検知器走査システムおよび明視野／暗視野の映像システムとを備えている。ガラス基板は検査作業中空気テーブルにより垂直線から僅かに傾斜して支持され、特に５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度以上の大型のガラス基板に対し安定性を与える。
【０００５】
検査すべきガラスシートまたは基板は、垂直線に対し傾斜している３部分からなる空気テーブルの近くに配置される。ガラスシートまたは基板はほぼ垂直に配置されるが、傾斜した空気テーブルに平行な軸線に沿って配置される。二重の照明機構と二重の検知器とが、空気テーブルに形成された複数の空隙の近傍においてそれらを前記傾斜軸線に対し横方向の軸線に沿って水平に移動させることができるスライド機構上に配置されている。二重の光放出機構と二重の検知器とがガラスシートの一方のエッジから他方のエッジへ通過する間、ガラスシートは上記空隙の上に配置され且つ静止したまま保持される。次にガラスシートが割出しされ、この手順がガラスシート全面の検査終了まで繰り返される。
【０００６】
この最初の検査作業に続いて、前の走査作業中に検知された粒子または欠陥を再調査するために明視野／暗視野光学手段を配置することができる。スクラッチや粒子その他の欠陥は識別され、合格にされるかまたは不合格にされる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、検査システム１０の走査部分が概略的に示されている。上部セクション１２ａと中間セクション１２ｂと下部セクション１２ｃとからなる３セクションで構成された傾斜状空気テーブル１２は垂直線に対し斜めに配置されるのが好ましい。ガラスシートまたはガラス基板１４のような検査すべき試験片がその底縁１６において１対の溝付きフィンガーサポート１８により支持されている（図２、図３参照）。試験または検査すべきガラス試験片やガラス基板１４は空気テーブル１２から供給される空気クッションにより空気テーブル１２の傾斜面に平行に支持されている。後で詳細に説明するように、基板１４は空気テーブル１２の平面に平行で且つ真の垂直線に対し所望の鋭角をなす傾斜Ｙ軸線に沿って矢印Ｙで示すように昇降せしめられる。
【０００８】
図示のように、空気テーブル１２は中間セクション１２ａとその上下のセクション１２ｂ，１２ｃとの間にそれぞれ空隙２０ａ、２０ｃを有する。検査システム１０の走査機構２２は、ガラス基板１４の両側の空隙２０ａ、２０ｃの近くに配置されている。走査機構２２は第１、第２の照明装置２４、２６と、例えば第１検知器２８および第２検知器３０とを含む光軸が一致された二重カメラシステムのような整合された二重検知システムを有する。照明装置２４、２６は空気テーブル１２の片側に配置されており、二重検知システムの第１検知器２８および第２検知器３０は空気テーブル１２の反対側に配置されている。しかしながら、第１の照明装置２４と第１検知器２８とは空隙２０ａを通過する光学軸線ＯＰ−１に沿って整合されており、また第２の照明装置２６と第２検知器３０とは空隙２０ｃを通過する光学軸線ＯＰ−２に沿って整合されている。
【０００９】
走査機構２２は、下記に図４、図５について詳細に説明するように、ガラス基板１４を横方向に水平な軸線Ｘ（図４に矢印Ｘで示す）に沿って、およびＹ軸線に沿って同時に移動する。また、走査機構２２は、第３検知器３２、例えば二重検知システムにより最初に走査した後で最初の欠陥をさらに分類するために使用される明視野／暗視野光学手段を備えたカメラを備えている。第３検知器３２は第１検知器２８および第２検知器３０よりも高解像度を有することが好ましい。
【００１０】
図２、図３および図４を参照すると、溝付きフィンガーサポート１８は、案内レール３６により傾斜Ｙ軸線に沿って移動できるキャリジ板３４に固定されている。また一対の中心決め用パッド３８、４０もキャリジ板３４に固定されている。左側の中心決め用パッド３８は、大きさの異なるガラス基板１４に適応するように位置決め用パッドとして作用し、アクチュエータ例えば回転式空気アクチュエータにより希望の位置に配置される。
【００１１】
特に図４を参照すると、ガラス基板１４を空気テーブル１２に平行な斜めのＹ軸線に沿って昇降させるためのガラス基板搬送機構と、二重検知システムをＸ軸線に沿って水平に移動させるための走査機構２２との両者は、モータ例えばリニアモータ４２によりタイミングベルトとプーリとガイドアームとからなる駆動システムを通じて駆動される。フィンガーサポート１８とキャリジ板３４と案内レール３６と中心決め用パッド３８、４０とを含むガラス基板搬送装置が、駆動プーリ４６とキャリジ板３４のアーム４４に連結されたタイミングベルト４８とを通じてリニアモータ４２により駆動される。リニアモータ４２への電力の供給が断たれたきにキャリジ板３４がＹ軸線に沿って下降するのを防止するため、駆動プーリ４６にはブレーキ５０が連結されている。同様に、走査機構２２を操作するための駆動プーリ５２と駆動軸５２ａに別のリニアモータ（図示せず）が連結されている。
【００１２】
特に、図４、図５を参照すると、走査機構２２がガラス基板１４に対し横方向に水平移動することが分かる。走査機構２２は、ガラス基板搬送装置の両側に配置され、このガラス基板搬送装置がＹ軸線に沿ってほぼ垂直に移動する。第１検知器２８および第２検知器３０は検知器取付台５４に支持され、また第１照明装置２４と第２照明装置２６とは照明装置取付台５６に支持されている。両取付台５４、５６は、図４にカメラ取付台５４について示すように、レール５８上をＸ軸線に沿ってガラス基板１４を横切って摺動する。照明装置と検知器を一体的にＸ軸線に沿って移動させるため、一対のタイミングベルト６０、６２が検知器取付台５４および照明装置取付台５６にそれぞれ連結されている。カメラをＸ軸線に沿って移動させるためのリニアモータで作動する駆動プーリ５２およびタイミングベルト６０は、連結用駆動軸５２ａとタイミングベルト６２を作動する駆動プーリ５２ｂとを介して照明装置をもＸ軸線に沿って移動させる。タイミングベルト６０、６２の反対側の端にある一対のアイドラプーリ５３がタイミングベルトにテンションをかけている。
【００１３】
図６、図７を参照すると、空気テーブルの孔のパターンが詳細に示されている。空気テーブル１２の上部セクション１２ａ、中間セクション１２ｂ、下部セクション１２ｃおよび空隙２０ａ、２０ｃが図６に示され、また図７において給気孔６４と排気孔６６とが空気テーブル１２の一部に示されている。空気テーブル１２の孔のパターンは、ガラスシート１４をテーブルから希望どおり浮き上がらせ、同時にガラスシート１４の平面度を保持するよう特に設計されている。ガラスシート１４のエッジ部分はシートの中央部分よりも多くの空気を損失すなわち漏出させるので、ガラスシート１４の表面に均一な空気の流れを提供してこのシートの中央部が凹まないようにするために排気孔は中央部に設けられている。したがって、ガラスシートの背面全体にわたり均等な圧力を保つことができるように、給気孔と排気孔のパターン、排気孔のサイズ、それらのテーブル上の位置によって、ガラスシートの平面度が得られる。図６に特に示すように、各セクション１２ａ〜１２ｃの空隙２０ａおよび空隙２０ｃに臨む端縁に傾斜面６８が形成されている。各傾斜面６８は、空隙２０ａおよび２０ｃ近傍の圧力低下を補うための付加的な給気孔６４を提供する。
【００１４】
前述したように空気テーブル１２は斜めのＹ軸線に平行となるよう垂直線に対し傾斜している。の傾斜鋭角は垂直線に対し５度ないし１５度の間にあるのが好ましい。もしこの鋭角が垂直線に対し５度よりずっと小さい場合には、ガラスシートに強過ぎる圧力が加わるとガラスシートがテーブルから吹き飛ばされてしまうから、ガラスシートをテーブルから離れて浮動位置に保つために必要な圧力を非常に注意深く調整しなければならない。１５度以上の角度にするのがよいが、ガラスシートが実質的に水平になる９０度の角度に近づく程、撓みに関する問題が大きくなる。決して限定するつもりはないが、垂直線に対し７度半の角度が優れた結果をもたらす。
【００１５】
作業時には、ガラスシートまたはガラス基板１４はその底縁１６をキャリジ板３４上の溝付きフィンガーサポート１８内に入れた状態で配置される。ガラスシート１４をキャリジ板３４上に位置決めするため中心決め用パッド３８、４０が利用される。左側の中心決め用パッド３８は、使用するガラスシートの大きさに応じた一定の位置に位置決めするカム作用により操作され、右側の中心決め用パッド４０は、バネ作動されてガラスシートを中心決めする。ガラスシート１４を空気テーブル１２に平行な傾斜したＹ軸線に沿って支持するため、空気テーブル１２の給気孔６４に空気が供給される。ガラスシート１４を空気テーブル１２に平行なＹ軸線に沿って移動させるために、リニアモータ４２が駆動プーリ４６とタイミングベルト４８とを通じてキャリジ板３４をガイドレール３６に沿って移動させる。ガラスシート１４はＹ軸線に沿って一定距離移動された後、リニアモータによりその位置に保持される。
【００１６】
次に、走査機構２２がガラスシートを幅方向に横切って走査するようにＸ軸線のリニアモータが起動される。走査機構の走査が終了すると、ガラスシートはＹ軸線に沿って別の所定距離を移動させられ、その結果、走査機構２２の検知器と光学系とがガラスシートを横切る別の移動を行なうことができるようになる。この手順はガラスシート全体が走査されるまで繰り返される。ガラスシートは走査作業中上方向にも下方向にも移動でき、ガラスシートが上方位置に移動したときの実際の移動パターンが図８に示されている。走査パターンの痕跡７０は線で示されているが、カメラの実際の視野は平行な痕跡線の間の面積全体を占めている。市販されている光学系を用いれば、走査機構２２の各走査間のＹ軸線に沿う約１．５ｃｍの移動によりガラスシートの全体をカバーすることができる。Ｘ軸線およびＹ軸線に沿った運動は運動制御エレクトロニクスにより制御される。
【００１７】
ガラスシートの最初の走査に続いて、次に更に詳細な走査が行われる。最初の走査作業時に検知されたなんらかの粒子または欠陥をさらに再調査するため明視野／暗視野光学手段が配置されている。特定のＸ、Ｙ座標を定めるためガラスシートがＹ軸線に沿って距離Ｘだけ垂直に移動され、且つ検知器がＸ軸線に沿って距離Ｙだけ水平に移動される。第３検知器の光学系は最初の走査用検知器よりも高い倍率を有するので、検査システムは粒子が載っている表面とその寸法を見出すことができ、また粒子の像を一層特徴づけるように表示することができる。当業者により理解されるように、走査される材料シートの中の引っ掻き傷（スクラッチ）や粒子のような欠陥を確認し且つ特徴づけるため、公知のアルゴリズムを利用することができる。欠陥を合格とするかまたは不合格とするかの決定に使用されるアルゴリズムは、走査される材料により決定され、同じく特定使用に対する欠陥の許容可能寸法により決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した検査装置の概略的側面図
【図２】ガラス基板を受容して垂直に割出しする機構の正面図
【図３】ガラス基板の下縁を支持するＶ溝フィンガーを示す図２の３−３線に沿った部分的断面図
【図４】空気支持テーブルに平行な角度で垂直に割出しする機構と、照明機構およびカメラを水平方向に走査する機構とを示す概略正面図
【図５】照明装置とカメラとを一体的に水平移動させる機構の斜視図
【図６】空気テーブルの概略的正面図
【図７】空気孔のパターンを示す空気テーブルの拡大部分断面図
【図８】ガラスシート上における実際の走査パターンの概略図
【符号の説明】
１０ 検査システム
１２ 空気テーブル
１４ ガラス基板
１６ ガラス基板の底縁
１８ フィンガーサポート
２０ａ，２０ｃ 空隙
２２ 走査機構
２４，２６ 照明装置
２８ 第１検知器
３０ 第２検知器
３２ 第３検知器
３４ キャリジ板
３６ 案内レール
３８，４０ 中心決め用パッド
４２ リニアモータ
４４ アーム
４６，５２ 駆動プーリ
４８ タイミングベルト
５０ ブレーキ
５３ アイドラプーリ
５４，５６ 取付台
５８ レール
６０，６２ タイミングベルト
６４ 給気孔
６６ 排気孔

Claims (7)

1. 空気テーブルに設けられた空気圧手段から均一な空気の流れを検査すべきシート材料の表面に供給して、該シート材料を垂直線に対し５度から１５度の間の角度の傾斜軸線に沿って、該空気テーブルから浮かせた状態で支持すると共に、前記均一な空気の流れによって該シート材料の中央部が凹まないようにし、
   前記シート材料を、前記傾斜軸線に沿って所定の距離、上下に移動させ、
   前記シート材料の少なくとも一方の面を前記傾斜軸線に沿って走査し、これにより前記シート材料を前記空気テーブルから浮かせた状態で支持した状態に保ったままで、前記シート材料の欠陥を検査する
   各工程を包含することを特徴とするシート材料の検査方法。
2. 前記シート材料を単独に前記シート材料の下縁に沿って物理的に支持する工程を包含することを特徴とする請求項１に記載のシート材料の検査方法。
3. 前記空気テーブルが、少なくとも一部分を横切って延びる複数の空隙を備えた空気テーブルであって、該空気テーブルを前記傾斜軸線と平行に配置し、前記シート材料を前記空気テーブルに平行な前記傾斜軸線に沿って支持するために前記空気テーブルに空気圧を供給する各工程を包含することを特徴とする請求項１に記載のシート材料の検査方法。
4. 前記シート材料がガラスシートであって、前記空気テーブルの片側に少なくとも１個の光源を用意し、前記テーブルの反対側に少なくとも１個の検知器を用意し、前記少なくとも１個の光源と前記少なくとも１個の検知器とを前記空気テーブルの複数個の空隙の中の１個に整列させ、該整列した光源および検知器を、前記空気テーブルにより支持されている前記シートを横切って移動させ、これにより前記シートの欠陥を走査および検査する各工程を包含することを特徴とする請求項３に記載のシート材料の検査方法。
5. 走査に使用されるよりも高倍率の明視野／暗視野光学手段を用意し、走査中に発見された欠陥の位置を突き止め且つ識別する各工程を包含することを特徴とする請求項１に記載のシート材料の検査方法。
6. 検査すべきガラスシートを用意し、
   少なくとも一部分を横切って延びる少なくとも２個の平行な空隙を備えた空気テーブルを垂直線に対し５度から１５度の間の角度傾斜させて配置し、
   前記空気テーブルに空気圧を供給して前記ガラスシートの表面に均一な空気の流れを供給することにより、前記ガラスシートを前記空気テーブルと平行な傾斜軸線に沿って、該空気テーブルから浮かした状態で支持すると共に、前記均一な空気の流れによって該ガラスシートの中央部が凹まないようにし、
   前記ガラスシートを前記傾斜軸線に沿って上下に移動させ、
   前記空気テーブルの片側に一対の光源を、反対側に一対の検知器を用意し、
   一方の光源と検知器とが前記平行な空隙の中の一方と整列し、且つ他方の光源と検知器とが前記平行な空隙の中の他方と整列するように、各光源を検知器に整列させ、
   前記整列した光源と検知器の組を前記ガラスシートの移動の間に該ガラスシートを横切って移動させて、前記ガラスシートを前記空気テーブルから浮かした状態に保ったままで、前記ガラスシートの欠陥を検査する、
   各工程を包含することを特徴とする、ガラス基板を検査して表面および内部の欠陥の位置をつきとめる方法。
7. 前記ガラスシートの検査中に発見された欠陥を、明視野／暗視野光学手段を利用して識別する工程を包含することを特徴とする請求項６に記載のガラス基板の表面を検査して表面および内部の欠陥の位置をつきとめる方法。

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