KR20030045196A - 기판 표면의 분석 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판(2) 표면을 분석하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 상기 표면상에서 적어도 하나의 목표(1)의 반사 이미지를 제공하고, 디지털 처리에 의해 국부 위상을 2방향을 따라 검색하는 것이다. 본 발명은, 국부 위상에 기초한 디지털 처리에 의해, 그로부터 상기 표면의 굴곡 편차 또는 높이 편차를 추론하기 위한 국부 경사도 편차를 계산하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 표면의 분석 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR ANALYSING THE SURFACE OF A SUBSTRATE}

차량 제조업자에 의한 현재 규격은, 특히 단일 강화 유리창에 비해 감소된 두께의 유리로 된 2개의 창유리(pane)로 구성된 적층화된 측면 유리창(laminated side window)을 실현하는 것을 유리 업계에게 장려한다. 감소된 두께의 유리로 된 그러한 창유리의 실현은 세심한 주의가 필요하고, 표면 결함을 초래할 수 있다. 이러한 결함은, 유리의 제 2 창유리와의 연결로 인해 눈에 띠는 광학적 왜곡 현상 및 갈라지는(delamination) 문제를 초래하기 때문에, 적층화된 유리창을 형성하기 위한 조립 이후에 매우 곤란한 상태가 될 수 있다. 일반적으로, 그러한 광학적 결함의 존재는 용인될 수 없기 때문에, 유리창이 불량품처리되는 결과를 초래한다. 유리창이 이미 적층화되었다면, 상기 유리창은 재활용하기 어려워지고, 제조비는 받아들일 수 없을 정도가 된다.

그러므로, 특히 적층화된 유리창의 조립을 실현하기 전에 생산 체인(production chain)에서 가능한 한 일찍 그러한 결함을 계속해서 검출하는 것이 바람직하다.

통상적으로 사용되는 방법은, 생산 라인 외부에서 또한 적층화된 유리창의 조립 이후 및 시각적 관찰에 의해서와 같이, 표준화 방법에 따라 투과 또는 반사에 관해 적층화된 유리창을 관찰하는데 있다. 전술한 바와 같이, 그러한 검사는 시기적으로 너무 늦어서, 제조비에 악영향을 끼친다.

더욱이, 산업적 방법은 반사 표면을 검사하는데 있는데, 이를 통해 표면 결함은 정상적인 디자인의 반사에 대한 반사 측정에 의해 검출될 수 있다. 이러한 방법은 그 응용 및 그 결과의 신뢰도에 관해 제한되는 것으로 보여진다. 더욱이, 특히 곡선형 유리창의 경우에, 이러한 유형의 주사 방법은 특히 반사 측정에 대해 채택된 원리로 인한 약점을 나타낸다.

이러한 결함과 별도로, 유리창의 기하 구조(geometry)가 원하는 기하 구조에 따르거나, 적어도 허용오차의 고정된 엔벨로프 내에 있는지를 확인할 가치가 있다. 검사 방법은 기계적인데, 센서는 상기 기하 구조를 형판(template)의 기하 구조와 비교하기 위해 유휴 시간(idle time)에 시종일관된 어김없는 측정을 한다. 이제, 이러한 방법은, 특히 검사받을 각 새로운 유리창의 기하 구조와 관련하여 센서를 배치(positioning)하기 위한 노동비 뿐 아니라, 측정을 위한 공급품의 비용, 특히각 유리창의 기하 구조를 위한 별도의 형판에 대한 필요의 비용과, 감소하면 크게 환영받을 비용들로 구성된다.

이에 따라, 본 발명자는, 표면, 특히 반사 표면을 주사하는 방법을 설계하는 작업을 착수하였는데, 상기 방법은 전술한 방법의 결함을 갖지 않고, 특히 이를 통해 성형된 기판의 반사 표면은 정밀한 반복 방법으로 주사될 수 있고, 특히 생산 라인 상에서 유리창의 일관성을 검사하는 비용은 감소한다.

이러한 목적은 기판 표면의 주사 공정을 사용함으로써 본 발명에 따라 달성되는데, 상기 공정은 상기 표면상에서 적어도 하나의 시험 패턴의 적어도 하나의 반사된 이미지를 취하고, 디지털 처리에 의해 국부 위상(local phase)을 2방향으로 추출하는데 있으며, 국부 경사도의 편차가 상기 표면에 대한 곡률(curvature)의 편차 또는 높이의 편차를 추론하기 위해 디지털 처리에 의해 국부 위상으로부터 계산되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 제 1 유형의 표면 주사는 위상 추출로부터 국부 경사도의 편차의 결과적인 추론으로 이르게 하는데, 상기 편차는 미분(derivation)에 의한 계산에 의해 국부 곡률의 편차가 정의되도록 한다. 그러한 주사는 기판 표면상의 결함 존재 여부가 결정되도록 한다.

제 2 유형의 표면 주사는 위상 추출로부터 국부 경사도의 편차의 결과적인 추론으로 이르게 하는데, 상기 편차는 적분에 의한 계산에 의해 기판의 3차원 형상 전체의 편차를 수립하기 위해 고도 편차(altitude deviation)가 정의되도록 한다.

반사 표면상에서 반사된 이미지가 취해진다.

복수의 시험 패턴이 복잡한 표면의 경우에 사용될 수 있는 시험 패턴 또는 시험 패턴들이 기판 표면 전체에 걸쳐 반사되어야 한다는 점은 중요하다. 반사된 이미지는 순간적으로 취해지는 것이 바람직하다.

본 발명은 성형된 기판(shaped substrate)의 표면을 주사하는 공정 및 방법에 관한 것으로, 특히 상기 주사는 국부적인 결함을 검출하도록 하고, 반사 표면을 갖는 기판 형태에 대해 3차원 측정을 하도록 한다.

그러한 응용에 한정되지 않지만, 본 발명은 구체적으로 유리창 표면의 주사를 참조하여 설명되고, 더 구체적으로는 자동차 업계에서 사용되고 있는 곡선형(curved) 유리창의 주사에 대해 설명될 것이다.

도 1은 주사 원리를 도시한 도면.

도 2는 유리창을 끼우는 것을 검사하기 위한 본 발명의 응용을 나타내는 도면.

본 발명에 따른 주사 방법은 그 설계가 변형될 수 있는 시험 패턴의 채택을 구상하고, 이를 통해 만곡된 기판이 주사될 때 기판의 곡률로 인해 정상적인 시험 패턴의 이미지보다 실질적으로 덜 왜곡되는 상기 시험 패턴의 이미지가 얻어질 수 있다. 이에 따라 본 발명은 곡선형 유리창과 같은 만곡된 기판의 주사에 유리하게 적용될 수 있다. 일반적으로 주사가 그러한 곡선형 유리창의 볼록한 표면상에서 달성되면, 본 발명에 따른 공정은 시험 패턴의 사용을 구상하는데, 상기 시험 패턴의 크기는 유리창의 크기로 규정되며, 포착된 이미지가 볼록한 표면상의 시험 패턴의 이미지라는 점을 명심해야 한다.

본 발명의 일실시예에 따라, 실제 또는 물리적 시험 패턴이 구상되는데, 전술한 바와 같이 상기 시험 패턴의 크기는 기판의 크기, 더 구체적으로는 기판의 형상으로 규정된다. 그러한 시험 패턴은 더 구체적으로 반사 표면상에서 이미지를 취하는데 적합하다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 가상 시험 패턴이 사용되는데; 이것은, 이러한 경우에 예를 들어 기판 상에서 반사된 이미지를 취하는 것이 바람직한 돌출된 시험 패턴으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 그 설계가 변형되는 평평한 시험 패턴을 사용하는 데 있다. 다른 실시예는 만곡된 시험 패턴을 구상하는데; 이러한 만곡된 시험 패턴의 경우에, 시험 패턴이 평평한 경우 변형되지 않는 설계는 본 발명에 의해 구상된 것과 같이 다시 한번 변형된다. 더욱이, 시험 패턴이 평평한 경우 이미 변형된 설계를 포함하는 만곡된 시험 패턴을 실현함으로써 이러한 2가지 실시예의 조합을 구상하는 것이 가능하다.

본 발명의 제 1 실시예에 따라, 시험 패턴은 주사된 기판의 곡률을 엄밀하게 보상하도록 설계된다. 그러한 실시예는 동일한 기판을 주사하는 경우에 산업적으로 생각할 수 있다. 더 구체적으로, 자동차에 적합하게 의도된 곡선형 유리창의 경우에, 제품 시리즈(production series)는 한정된 수의 유리창에 관련되는 반면, 서로 달라서 상이한 곡률을 갖는 다수의 유리창은 매우 크다.

제 2 실시예에 따라, 이에 따라 본 발명자는 상이한 곡률을 갖는 몇몇 모델의 기판의 주사와 호환하는 시험 패턴의 설계에서의 변형을 구상한다. 시험은, 기판의 만곡(rounding)의 엄밀한 보상을 허용하지 않는 설계의 변형에 대한 선택이 정밀하고 신뢰가능한 주사 결과를 산출하였다는 것을 보여주고; 더욱이, 본 발명에 따른 시험 패턴의 설계에 대한 변형은 성형된 기판 상에서 취해진 이미지의 변형의 적어도 부분적인 보상을 허용하여, 이에 따라 굴곡 지역에서의 만족스러운 주사를 허용하고, 기판의 주변 지역의 주사를 더 낮게 허용한다.

본 발명의 유리한 실현은 동적 상태, 즉 움직이고 있는 상태 또는 변형 중에 기판의 주사를 구상한다.

이러한 실현에 대한 일실시예에 따라, 주사는 컨베이어 상에서 빠르게 이동하는 기판 상에서 달성된다. 기판이 고정되는 것을 필요로 하는 방법에 비해, 본 발명은 이동하는 기판을 주사하는데 사용될 수 있는 장점을 갖는다. 그러므로, 추가적으로 그러한 수행 속도로 인해 생산성 및 제조비에 관해 장점을 제공한다.

주사의 재생력(reproducibility)을 보장하기 위해, 컨베이어 상에서 이동하는 기판은 디지털 처리를 용이하게 하기 위해, 특히 시험 패턴의 반사된 이미지를 기준 시험 패턴과 비교하는 것을 최상으로 실현하기 위해 적합한 위치에 기계적 위치 지정 수단에 의해 유리하게 위치된다. 또한, 주사를 수행하기 전에, 통과하는 기판은 컨베이어로 형성된 면의 2 방향으로 동일하게 위치된다.

본 발명에 따른 이미지 처리는, 몇몇 단계, 특히 므와레(moire)를 얻기 위한 방식으로 시험 패턴의 반사된 이미지를 기준 시험 패턴 상에 겹쳐 놓는(superimposing) 단계와, 예를 들어 "위상 스테핑(phase stepping)" 방법에 따라 실현되는 위상 추출 단계를 포함한다. 이러한 방법은, 이브 서렐(Yves Surrel)에 의해 서명된, "위상 스테핑의 사용에 의한 위상 측정용 알고리즘의 설계(Design of algorithms for phase measurements by the use of phase stepping)"(1996, 1월 1일, 응용 광학 제 35권 1호)라는 논문에 기재되어 있다.

퓨리에 변환 유형의 다른 처리 방법에 비해, 본 발명에 따른 그러한 이미지 처리 동작은, 특히 기판 전체 표면에 대한 정밀하고 반복적인 주사 결과를 산출한다. 더욱이, 특히 퓨리에 변환을 사용하는 다른 이미지 처리 방법은 기판의 주변 지역에 대해 불충분한 결과를 초래한다.

국부 위상의 추출에 후속하는 단계는, 이들 위상을 기준 위상과 비교하고,그로부터 위상 편차를 추론하고, 국부 경사도의 편차를 계산하기 위해 관찰 조건 및 사용된 측정 도구에 크게 의존하는 민감도(sensitivity) 인자(s)의 사용을 통해 이러한 위상 편차를 보정하는 데 있다.

본 발명에 따라 이렇게 얻어지는 주사는, 특히 기판의 표면 상태에 대해 검사하도록 하고, 더욱이, 기판의 만곡, 즉 기판의 3차원 형태에서의 편차를 측정하도록 하는 전체 주사가 이루어지도록 한다.

본 발명에 따라 설명된 과정은 특히 곡선형 유리창의 생산성 및 제조비를 더욱 증가시키고; 더욱이, 자동차 업계 내에서 굴곡(curving)과 관련된 현재 필요조건은 엄격한 검사를 많이 요청하고 요구하고 있다. 일반적으로 현재 사용되는 방법은 오프-라인(off-line) 검사 장치를 요구한다. 상기 장치는 미적인 필요조건을 충족시키기 위해 필요한, 주변의 검사, 또는 좀 더 전체 표면의 검사를 허용한다. 그러므로, 필요한 장치는 얼마 안 되는 비용을 갖는 기계 센서, 또는 가장 많이 요구하는 경우인, 대리석을 이용하는 3차원 검사 기기 중 어느 하나이다. 상기 3차원 검사 기기의 경우에, 상기 장치는 단일 유형의 유리창에만 사용되는 것이고, 매우 상당한 비용이 들게 하고; 더욱이, 그 측정 시간은 매우 길다.

본 발명에 따른 과정이 비용 절감에서 만족스러운 결과를 초래하고, 훨씬 더 빠른 검사를 허용한다는 것은 명백하다. 이렇게 검사가 빠르다는 장점은, 결함 또는 필요한 만곡의 불이행이 명백해지면, 생산 공정에서의 빠른 개입(intervention)을 허용하기 때문에 중요하다. 그러한 개입은 한 편으로는, 결함 있는 제품의 양, 이에 따라 재료 손실을 한정시키고, 그 결과 생산율 및 생산성 모두에서 향상될 것이다.

기존의 방법에 비해, 만곡이 검사되도록 하는 본 발명에 따른 주사 과정은, 또한 주사될 표면의 사전 처리에 대해 어떠한 준비도 하지 않고 접촉도 없이 주사를 수행하는 장점을 갖는다. 이것은 얇은 유리, 즉 2.5mm 미만의 두께를 갖는 창유리의 생산에 특정한 장점을 야기한다. 더욱이, 그러한 유리로 된 창유리는 생산 단계 내내 접촉하는데 매우 민감하고, 접촉하게 되는 경우, 검사할 동안 만곡이 손상을 입게 된다는 것을 발견할 수 있다.

이러한 과정은 측면 유리창 또는 자동차 백라이트에 대해서와 같이 단일 강화 유리창에 대한 만곡을 검사하는 것에 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명은 얇은 유리로 된 창유리를 검사하는데 추가 장점을 갖고; 이러한 얇은 유리로 된 창유리는 예를 들어 측면 유리창을 형성하기 위해 자동차에 고정하고자 하는 것이다. 이러한 유형의 사용을 위해, 얇은 유리로 된 창유리는 예를 들어 적층화된 유리창을 형성하기 위해 폴리비니 뷰티럴(PVB: polyviny butyral)로 이루어진 플라스틱 막을 사용하여 쌍으로 구성된다. 유리로 된 창유리의 이미지를 얻는데 있는 본 발명에 따른 주사 과정은, 수학적 모델링, 및 특히 수치 계산을 사용하여 적층화된 유리창의 품질을 예측하도록 하고; 더욱이, 적층화된 유리창을 형성하기 위해 구성되고자 하는 유리로 된 2개의 창유리의 이미지의 과정에 따른 인식은 적층화된 유리창의 광학적 품질에 관한 정보를 산출할 것이다. 이에 따라 본 발명에 따른 과정은, 조립 이전에 광학적 품질에 관해 용인될 수 없는 적층화된 유리창이 검출되도록 한다. 다른 장점 중에서, 본 발명은 이에 따라 2가지 재료의 존재로부터 발생하는 모든 재활용 문제를 방지하고, 물론 그러한 적층화된 유리창에 대한 생산 과정의 생산성을 더 향상시킨다.

다른 동적 상태의 실시예에 따라, 본 발명에 따른 주사 과정은 변형 중에 기판 상에서 달성된다. 본 발명에 따른 공정의 그러한 응용에 따라, 변형 중에 기판의 만곡을 검사할 수 있다.

유리로 된 창유리가 굴곡될 때, 예를 들어 연속적으로 반복되는, 본 발명에 의해 허용된 유형의 순간적인 주사는 유리창의 변형이 검사되도록 할 것이다. 더 구체적으로, 복잡한 형태를 찾아내면, 그러한 주사는 사용된 과정이 최적화되도록 할 것이며; 더욱이 이러한 경우에, 사용되는 굴곡 과정은 몇몇 단계에서 실현될 수 있고, 그 공정 동안 유리창의 변형에 대한 인식은 이에 따라 하나의 단계로부터 다른 단계로의 통과 시기(moment of passage)를 최적화시킬 수 있다. 상기 변형의 인식은 하나의 단계 또는 다른 단계 동안 가열 수단의 개선된 사용을 추가로 허용할 수 있다.

여전히 기판의 만곡이 기판의 변형 중에 검사되는 경우에, 본 발명은, 특히 상기 기판이 변형 동안 기계적 도구에 의해 지지될 때, 예를 들어 유리창의 경우에서 프레임 또는 롤러에 의해 지지될 때, 이러한 검사가 기판의 오목면에 대해 수행된다는 점을 구상하는 것이 유리하다. 바람직하게는, 조건이 허용될 때, 본 발명에 따른 주사는 기판의 오목면 상에서 수행될 것이다.

이와 마찬가지로, 본 발명은 본 발명에 따른 공정을 실현하는 디바이스를 제안한다.

본 발명에 따른 디바이스는 적어도 하나의 카메라와, 플래시 형의 펄스 조명과, 디지털 이미지 처리 수단과, 적어도 하나의 시험 패턴을 포함하는데, 상기 시험 패턴의 돌출부는 기판의 전체 표면을 덮고, 시험 패턴의 설계는 적어도 한 방향으로 변형될 수 있다.

카메라는 디지털 카메라인 것이 유리하고; 그러한 카메라는 CCD 픽업(pick-up)의 레벨에서 디지털화가 이루어지도록 한다. 이것은, 어떠한 아날로그 신호도 손실을 입을 수 있는 케이블에 의해 전송되지 않고, 더욱이, 마찬가지로 아날로그/디지털 변환으로 인한 신호에서의 저하를 피하게 된다는 장점을 갖는다.

펄스형 조명이 구상되고, 이동 중에 또는 변형 중에 기판의 깨끗한 이미지를 얻는데 적합하고; 유리하게는, 레이저 또는 레이저 다이오드형 조명이 사용된다. 더욱이, 광도는 균일한 방식으로 시험 패턴의 전체 표면을 조명하도록 선택된다.

디지털 처리 수단은 므와레를 생성하는데 적합하고, 위상 추출 계산, 변환 계산, 및 미분 또는 적분 계산을 위한 알고리즘을 포함한다.

이동하는 기판의 주사에 관한 것일 때, 본 발명에 따른 디바이스는 유리하게도 컨베이어 위에서 사용된다. 이러한 컨베이어는 검은 표면을 제공하여, 카메라에 의해 포착된 이미지의 콘트라스트(contrast)를 향상시키도록 설계되는 것이 바람직하고; 컨베이어는, 예를 들어 칼라가 유리하게 검고 바람직하게는 흑색인 융단 형태의 벨트 컨베이어로 구성된다.

컨베이어는 측정될 기판을 위한 정밀한 지지면을 한정하기 위해 매우 정밀한 고유 평평도를 갖는다.

컨베이어 상에서 기판이 빠르게 이동하는 경우에 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 카메라는 시험 패턴 위에 위치한다.

또한 바람직하게도, 카메라 렌즈의 광축은, 단일 시험 패턴이 사용될 때 관찰측(field of observation)의 중심에서 기판 표면에 수직이고; 즉, 카메라의 관찰 방향은 관찰측의 중심에서 기판 표면에 수직이다. 그러한 실시예에 따라, 가상 시험 패턴의 경우에, 프로젝터의 광축은 카메라의 광축에 평행하고 근접해 있다.

주사 장소(scanning station) 앞에, 기계 위치 결정 수단은 컨베이어 상에 유리하게 제공되고, 상기 기판이 디지털 처리를 용이하게 하는데 적합한 위치에 컨베이어의 면으로 형성된 2개의 방향으로 위치되도록 한다. 이러한 수단은 당업자에게 알려져 있는 모든 수단, 예를 들어 제한 차단부(limit stops) 및/또는 유도 레일(guide rails)의 시스템이다.

변형 중에 기판의 주사에 관련될 때, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어 단지 온난 챔버(warm chamber)에서 실현된 유리창의 굴곡의 경우에 온난 챔버에 위치하는 것이 유리하다. 유리창의 굴곡을 위한 다른 공정에 따라, 상기 디바이스는 주변 온도에서 사용된다.

그러므로, 본 발명에 따라 전술한 디바이스는 기판 표면, 특히 반사 표면을 주사하는데 사용될 수 있는데, 상기 표면은 특히 형상화되고, 투명한 것이 바람직하다.

무엇보다도, 본 발명은 그러한 표면 상태를 검사하도록 하는데, 이에 따라 결함을 주사하도록 한다. 따라서 유리창의 경우에, 예를 들어 그러한 검사는 결함의 원인을 이해할 수 있게 하고, 이러한 결함에 대해 디바이스 또는 생산 또는 형성 공정에 따른 적절한 작동에 의해 해결할 수 있다.

더욱이, 적층화된 유리창이 실현되는 곳에서, 단일 유리창의 표면에 대한 주사는 적층화된 유리창의 광학적 품질을 예측할 수 있게 할 것이다. 이 동작은 이러한 경우에 얻어진 2개의 이미지에 기초한 수치 계산, 및 적절한 통계 처리에 해당한다.

본 발명은 전체적으로 3차원 형태를 이룬 기판에서의 편차 측정을 추가적으로 허용할 수 있다. 동적 상태에서 이루어질 수 있는 주사는, 주사가 변형 중에 이루어질 때 얻어진 기판의 형태를 검사하도록 하거나, 그 형태의 전개를 검사하도록 한다.

본 발명은 또한 기판의 고유 평평도를 측정하도록 할 수 있다. 더욱이, 기판 표면으로 이루어진 본 발명에 따른 주사의 인식은 결함을 드러내고 3차원 형태를 나타내는 평평한 기판의 응용에 대해 상기 기판의 고유 평평도를 검사하도록 한다. 고유 평평도에 대한 그러한 검사는 예를 들어 유리창 응용, 예를 들어 건축 분야에 유용하다. 고유 평평도의 이러한 검사는 유리창의 다른 응용, 특히 시각 디스플레이 스크린 분야에서 매우 중요하다. 더욱이, 이러한 유형의 응용에 대해, 고유 평평도는, 특히 스크린을 실현하기 위해 달성된 모든 처리 동안 유리창이 받는 조작(manipulation)을 충족시키기 위해 매우 엄격해야 하고; 유리창을 하나의 처리로부터 다른 처리로 이르게 하는 조작 동안 손상을 입는 것을 방지하기 위해, 상기 유리창은, 도구의 접촉 및 부딪힘(assault)을 유리 상에 한정시키는 흡입 디바이스에 의해 운송된다. 흡입기(suction)의 사용에 의한 이러한 유형의 조작은 운송된 유리창이 떨어질 수 있는 어떠한 위험도 방지하기 위해 유리창의 완전한 고유 평평도를 요청한다.

전술한 시각 디스플레이 스크린은 코팅 도포, 조각(engravings)과 같은 처리를 받아야 하는 모든 유형의 스크린인데, 예를 들어 플라즈마 스크린, 전계 발광 디스플레이(FED: field emission display), 마이크로포인트(micropoint) 스크린이다. 이와 유사하게, 유리창의 고유 평평도의 검사는 진공 유리창 또는 평면 램프의 실현하기 위해 추구될 수 있는데, 이를 위해 한정된 정상적인 공간이 2개의 유리로 된 창유리 사이에서 요구된다.

이러한 상이한 응용을 위해, 유리로 된 창유리 또는 유리창의 고유 평평도의 인식이, 실제로 최종 제품의 조립(make-up)에 사용되기 전에 결함 있는 제품을 불량품처리할 수 있어서, 이러한 제품의 최종 개발 단계에서 생산 수율을 향상시킴으로써 제조비에서 상당한 절감을 초래한다.

더욱이, 기판이 흡입기에 의해 운송되는 곳에서, 유리창의 낙하는 생산 라인을 봉쇄할 수 있고, 이 공정을 충족시킬 정도로 충분한 고유 평평도를 제공하지 않는 기판의 이전의 불량품처리는 향상된 생산성을 야기한다.

기판의 고유 평평도를 검사하기 위한 본 발명에 따른 주사 방법의 마지막 장점은, 이전 경우에서와 같이, 더욱이 예를 들어 컨베이어 상에 이동 중인 기판 상에서 빨리 수행될 수 있으므로, 생산율을 저하시키는 위험이 없어진다는 것이다.

본 발명의 다른 세부사항 및 유리한 특징은 이후에 도 1 및 2를 참조하여 본발명의 예시적인 실시예의 설명으로부터 드러날 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 측정 원리를 예시하는 디바이스를 도시하는데, 그 결과 순간적인 이미지는 기판(2) 상에서 반사된 시험 패턴(1)을 취하게 된다. 시험 패턴의 이미지는 전술한 바와 같이, 포착된 신호에 손실을 입히는 모든 위험을 피하기 위해 CCD 카메라(3)를 통해 유리하게 얻어진다. 사용된 시험 패턴(1)은 평평한 물리적 시험 패턴이 유리하고, 그 설계는 예를 들어 성형된 라인을 포함하는 점에서 변형될 수 있다.

순간적인 이미지는 플래시 유형의 조명 시스템(4)을 사용하여 유리하게 얻어지고; 이것은 예를 들어 레이저 다이오드로 구성된다.

특히 굴곡형 기판(2)이 주사되는 경우, 본 발명에 따른 시험 패턴(1)은, 상기 기판 상에서의 반사로 포착된 시험 패턴의 이미지가 준-평행(quasi-parallel) 라인을 디스플레이하도록 변형되는 설계를 갖는데, 이러한 라인은, 시험 패턴의 설계 변형이 기판의 만곡을 보상할 경우 엄격히 평행하다. 전술한 바와 같이, 시험 패턴 설계의 변형은 상이한 곡률을 갖는 기판의 범위에 대한 주사에 관해 만족스러운 결과를 발생시키도록 유리하게 선택된다.

더욱이, 특히 더 나은 콘트라스트를 얻기 위해 기판의 볼록면 상에서 측정이 실현되는 것이 바람직하고, 그 결과, 표면 전체를 주사할 수 있기 위해서 반사된 이미지가 기판 표면 전체를 덮도록 비교적 넓은 크기의 시험 패턴을 요청한다.

카메라(3)에 의해 포착된 이미지는 다수의 단계에서 디지털 처리 수단에 의해 처리되기 위해 컴퓨터(5)로 송신된다.

무엇보다도, 카메라가 찍은 반사된 시험 패턴의 이미지는 디지털화되고, 상기 이미지는 므와레를 형성하기 위해 기준 시험 패턴 상에 겹쳐지는데, 상기 기준 시험 패턴은 예를 들어 카메라의 픽셀로 구성될 수 있다. 기판 표면의 기본 영역(elementary area)은 디지털화된 이미지의 각 픽셀에 부착된다. 예를 들어 므와레에서 일어나고 "위상 스테핑" 방법에 따른 계산을 위한 알고리즘을 사용하여, 맵은 기판 표면의 기본 영역에 관련된 국부 위상에서 추출된다. 다음으로, 국부 위상은, 위상 편차를 전달하기 위해 기준 샘플 측정 또는 CAD(Computer-aided design: 캐드)에 의해 산출된 계산으로부터 얻어진 기억된 기준 위상과 비교된다. 위상 편차로부터, 경사도의 편차는 관찰 조건 및 사용된 측정 도구에 크게 의존하는 민감도 인자(s)에 의해 계산된다.

다음으로, 국부 경사도의 편차는, 표면 결함의 존재에 대한 인식이 엄밀히 2 방향으로 얻어지는 표면 결함(6, 7)의 존재를 각각 나타내거나, 기판의 3차원 형태에서의 편차를 측정하기 위해 미분 알고리즘에 의한 계산 또는 적분 알고리즘에 의한 계산에 사용된다.

평평한 기판의 경우에, 상기 기판 전체 표면의 고유 평평도를 검사하는 것이유사하게 가능하다.

도 2는 컨베이어(9) 상에서 이동하는 유리창(8)의 표면에 대해 본 발명에 따른 주사를 허용하는 장비(installation)의 도면을 나타낸다. 무엇보다도, 컨베이어 상에 도달하는 유리창(8)은 2개의 가이드(10, 11)를 통해 컨베이어(9) 상의 전진 방향에 수직 방향으로 방향 전환(reorientated)된다. 이러한 가이드(10, 11)는 유리창(8)이 원하는 방향으로 향하게 하는데, 이러한 원하는 방향은 유리창이 컨베이어 상에 놓일 때 가해진 근사 방위를 이미 포함하였다. 유리창(8)의 궤도는 암(arm)(13)에 의해 지지된 2개의 제한 차단부(12)에 의해 다음에 중단되는데, 암(13)의 위치는 수직 방향으로 변경될 수 있다. 유리창(8)이 제 1 제한 차단부(12)와 접촉하게 될 때, 유리창은 이 지점에서 차단되고, 컨베이어는 제 2 제한 차단부(12)와 접촉할 때까지 상기 유리창을 선회(pivot)시키고; 그 다음에 유리창은, 스크린 패턴의 반사된 이미지를 기준 스크린 패턴과 비교하는 것을 최상으로 달성하는데 적합한 미리 한정된 위치에서, 전진 방향으로 방향 전환된다. 암(13)을 들어 올리기 위한 디바이스가 그 다음에 작동되어, 제한 차단부(12)는 더 이상 유리창(8)의 통로를 막지 않으므로, 따라서 상기 유리창(8)은 컨베이어(9) 상에서 계속해서 이동한다. 더욱이, 제한 차단부(12)가 올라가는 것이 매우 빨리 일어나도록 설계되어, 이에 따라 위쪽으로 볼록 표면을 가지므로 제한 차단부(12)와 접촉한 에지보다 중심에서 더 높은 유리창(8)에 손상을 입힐 위험은 없어진다. 그 다음에, 적절히 위치한 유리창(8)은 예를 들어 광 검출기와 같은 검출기(14) 밑으로 통과하는데, 이것은 유리창(8)의 이미지 포착에 첨부된 플래시를트리거링(triggering)하는 시기를 결정할 것이다.

이러한 플래시의 트리거링은 유리창(8)이 시험 패턴(15) 아래에 위치하자마자 시작하여, 유리창에서 반사된 시험 패턴(15)의 카메라(16)에 의해 포착된 이미지는 상기 유리창(8)의 볼록 표면 전체를 덮는다.

포착된 신호는 다음에 컴퓨터로 송신되는데, 상기 컴퓨터는 "위상 스테핑"을 위한 알고리즘, 변환 및 미분 또는 적분 계산에 따라 처리된다.

따라서, 본 발명의 주사 방법은 유리창과 같은 m²넓이의 넓은 표면이 약 10㎛로 매우 양호한 분해능을 통해 동적 상태로 주사되도록 한다.

얻어진 결과는 가능한 결함 검출 또는 유리창의 만곡에 대한 인식을 초래한다. 그 다음에 이러한 정보는 유리창 생산 공정에서의 단계에 개입하고 결함을 해결하는데 사용될 수 있다. 다른 경우, 특히 적층화된 유리창의 실현에 대해, 상기 결과는 유리창의 품질을 미리 알 수 있게 하고, 광 특성이 만족스럽지 못한 경우 유리창이 제조되지 않도록 하는 것이 가능해진다.

유리창-굴곡 공정의 경우에, 곡선형 유리창의 실현 중에 본 발명에 따라 얻어진 결과는 상기 공정을 더 잘 감시할 수 있게 하고, 생산 수율을 개선시킬 것이다.

시각 디스플레이 스크린의 실현을 위해 의도된 유리창의 고유 평평도가 검사되는 곳에서, 본 발명에 따라 얻어진 결과는, 고유 평평도가 만족스럽지 않은 그러한 유리창이 이러한 스크린을 위한 생산 라인 상에서 발견하기 전에 불량품처리된다는 점에서, 상기 스크린의 향상된 생산율을 또한 초래할 것이다.

전술한 디바이스는 예로서 채택되었지만, 예를 들어 수대의 카메라 및 시험 패턴과 같이 사용된 도구는 특히 예를 들어 상이한 굴곡을 갖는 복잡한 형태를 주사하는 경우에 더 많아질 수 있다. 이러한 것은, 수대의 카메라에 의해 리코딩된 복수의 시험 패턴의 수 개의 반사된 이미지를 사용하여 검토될 것인데, 기판의 전체 표면은 반사된 시험 패턴으로 덮여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 성형된 기판의 표면을 주사하는 과정 및 방법 등에 이용되며, 특히 상기 주사는 국부적인 결함을 검출하고, 반사 표면을 갖는 기판 형태에 대해 3차원 측정을 하도록 한다.

Claims (27)

1. 기판(2) 표면 주사 방법으로서, 상기 표면상에서 적어도 하나의 시험 패턴(1)의 적어도 하나의 반사된 이미지를 취하고, 디지털 처리에 의해 국부 위상(local phases)을 2방향으로 추출하는, 기판 표면 주사 방법으로서,

   국부 경사도의 편차는, 상기 표면의 곡률의 편차 또는 높이의 편차를 추론하기 위해 디지털 처리에 의해 상기 국부 위상으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
2. 제 1항에 있어서, 반사 표면상에서 반사된 상기 이미지를 취하는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 처리는, 국부 위상의 추출이 실현되는 므와레(moire)를 얻기 위한 방식으로 상기 시험 패턴(1)의 반사된 이미지를 기준 시험 패턴 상에 겹치는(superimposing) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 국부 위상의 추출은 "위상 스테핑(phase stepping)" 방법에 따라 실현되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 처리시, 상기 국부 위상은 추출되고, 기준 위상과 비교되고, 위상 편차는 그로부터 추론되고, 이것은 국부 경사도의 편차를 형성하는 방식으로 민감도 인자(sensitivity factor)에 의해 변환되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 곡률의 편차는 상기 국부 경사도의 편차의 미분(derivation)을 수반하는 디지털 처리에서의 단계에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 높이의 편차는 상기 국부 경사도의 편차의 적분을 수반하는 디지털 처리에서의 단계에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판(2)은 상기 디지털 처리를 용이하게 하는데 적합한 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 기판(2)은 기계적 위치 결정(mechanical positioning) 수단에 의해 위치되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주사는 상기 기판의 이동 중에 달성되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
11. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주사는 변형(deformation) 중에 투명 기판 상에서 달성되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시험 패턴 또는 시험 패턴들은 상기 기판의 전체 표면에 걸쳐 반사되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사된 이미지는 순식간에 찍히는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
14. 한 항에 있어서, 상기 시험 패턴(1)의 설계는 적어도 한 방향으로 변형되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 형태를 이루고(shaped), 바람직하게는 투명한 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
16. 제 10항에 있어서, 상기 주사는 통과하는 기판 상에서 바람직하게는 컨베이어(conveyor) 상에서 달성되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 기판은 상기 컨베이어의 면을 형성하는 2 방향으로 집중되는 것을 특징으로 하는, 기판 표면 주사 방법.
18. 적어도 하나의 카메라와, 적어도 하나의 플래시 형(flash-type) 펄스 조명과, 적어도 하나의 시험 패턴과 디지털 이미지 처리 수단을 포함하며, 제 1항에 기재된 방법을 실현하기 위한 디바이스로서,

    상기 처리 수단은 므와레(moire)를 생성하는데 적합한 것을 특징으로 하는, 디바이스.
19. 제 18항에 있어서, 상기 처리 수단은 위상 추출 계산과, 변환 계산과, 미분 또는 적분 계산을 위한 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
20. 제 18항에 있어서, 상기 카메라는 컨베이어 위에 위치하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
21. 제 20항에 있어서, 기계 수단은 상기 컨베이어의 면을 형성하는 2 방향으로상기 기판을 집중시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
22. 제 18항에 있어서, 온난 챔버(warm chamber) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
23. 제 18항에 있어서, 상기 카메라 렌즈의 광축은, 단일 시험 패턴이 사용될 때 관찰측(field of observation)의 중심에서 상기 기판의 표면에 수직인 것을 특징으로 하는, 디바이스.
24. 제 18항에 기재된 디바이스의 용도로서,

    유리창의 결함을 주사하기 위한, 디바이스의 용도.
25. 제 18항에 기재된 디바이스의 용도로서,

    유리창의 전체 3차원 형태에서의 편차를 측정하기 위한, 디바이스의 용도.
26. 제 18항에 기재된 디바이스의 용도로서,

    유리창의 고유 평평도를 검사하기 위한, 디바이스의 용도.
27. 제 18항에 기재된 디바이스의 용도로서,

    시각 디스플레이 스크린을 실현하고자 하는 유리창을 검사하기 위한, 디바이스의 용도.