TW200409912A - Optical measuring method and device therefor - Google Patents

Description

200409912 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 利用雷射光 本發明係關於-種光學測定方法及其裝置 測定透明測定對象物之表面及背面之狀態。 【先前技術】 用=!術中有一種光學測定裝置，其為檢查於液晶顯示 土板、平面顯示裝置用之附透明膜基板等之薄基板 <表面上附著之異物者。 例如，於親示器月刊則年12月號別冊中揭示之發明者 們開發之異物檢查裝置中，巧妙地利用成像檢出方式與線 :感應器之組合，成功地在不檢測出附著於背面之異物之 ^开> 下，以咼精度檢測出附著於表面之異物。 從附著於玻璃基板背面之異物產生散亂光藉由成像光學 系，於線狀感應器之遙遠前方±，域線狀感應器之等待 位置稍微偏離之位置上使其成像。因此，附著於背面之里 物幾乎不被檢出。此方式因採用利用光學系之基本性質之 機構，故可靠牲高，可安定地進行檢查。 又，於日本專利第2671241號公報所揭示之光學測定裝置 包含對玻璃基板以第1入射角射入雷射光之第丨光源、對破 璃基板以第2入射务射入雷射光之第2光源、將來自各雷射 光源之光集中之集光光學系、接受被集光之光之受光元 件、及根據來自受光元件之信號而進行特定之處理而檢出 坡璃板之被檢查面之異物之手段。 因此，該裝置被認為可排除例如附著玻璃板背面之異物 86714 )12 之影響’而以高精度檢出附著於背面之異物。 於顯示器月刊2〇〇1年12 H铋口丨m丄 月唬别冊中被揭示之異物檢查裝 置中，由於光學系特性之關你 ^ — ^ 们〈關係，若附著於背面之異物在特 2小以上的話’此散亂光會稍微射入線狀感應器中，即 s連同附著於背面之異物—起檢測出。 例如’要於LCD用之u贿之玻璃基板上檢測幻师以 異物，會同時檢測出背面上的20 _以上的異物。於一 身又之LCD製造過程中，因幾手 ^ LI成十雒20 μιη&右之異物存在，於 貝用上問題承-大，但仍希访处— · 布主牝凡王不檢出附著於背面之昱 物0 ’、 理所當然’於此方式中只要排除附著於背面之異物，便 不會檢測出附著於背面之異物。 万、日本㈣第2671241號公報中所揭示之光學測定裝置 ^由於第1雷射光源之雷射光照射與第2雷射光源之雷射 ^射必眉各自獨互進行，故有掃描時間變為2倍等問題發 1 : ’由於將-集光光學系所收集之光導入受光元件中，受 到：光元件之飽和之影響，必然存在有表面異物與背面異 物播法區分<界限，此種方式亦會連同附著於背面之特定 大小以上之異物一起檢測出。 者曰/、私測出附著於玻璃基板之表面上之異物，故 無法檢測出附著於背面之狀態。 “ 2發明係鑑於上述之問題點而發明者，本發明提供一種 …予"、彳定方法及其裝置，其無須讓掃描時間增大，即可提 86714 200409912 高透明體之測定對象面之測定精度 測定背面之狀態。 不，、疋表面’亦可 發明之簡要說明 件ί::明t先學測足方法係一種顯示方法，其對支持構件 =持n収對象物之表面，從斜上方以特定角度照 線狀雷射光，讓分別來自透明測定對象物之表面及背 的先精由成像光學系分別成像與之對應並具有直線狀受 了測器之受光部上，根據兩檢測器輪出之信號進行 /處理，轉性地分配錢—之錢與對應於背 號之—方’並分別表示對料表面之分配信號與對 應月面之分配信號。 干因此，若使用本發明之光學測定方法，因只需執行一次 田射先<掃描，故無須增大掃插所需時間，且由於成像光 學系使來自透明對象物之表面、背 ' θ田 < 先成像於與之對應 器之受光部上’可提高測定對象面之測定精度，且 不只是表面，亦可測定背面之狀態。 本發明之光㊉収裝置包含：支持構件，其支㈣㈣ 定對象物；雷射光照射手段，其將由於支持構件被支持之 透明對象物之表面上從斜上方開始依特定角度照射直線狀 雷射光；成像光學系·，讓從透明對象物i之表面及背面而來 之光成像；—對受光手段，其具依成像光學系分別對應於 各光之成像位置而被配置，具直線狀之受光部；處理手段， 其根據從兩受光手段被輸出之信號執行特定之處理，選擇 性地分配對應於表面之信號或對應於背面之信號之一方. 86714 200409912 顯示手段’其分別表示對應 面之分配信號。 於表面之分配信號與對應於背 因此’於採用本發明夕出 月炙先學測足裝置之情況， 兩 行一次雷射光之掃描，A 而執 钿幾須增大掃描所需時間，因由 像光學系對應於從透明對$胳、± 口由不成 处乃對象物《表面、背面而來 測器之受光部上讓其成僮少从 一 个心尤之払 成像故，可提高測定對象面之測定 精度，且不只是表面、昔 月面 < 狀怨亦可被測定。 【發明内容】 以下參照添:付圖詳細泠3日士 a n 、一 ·口七田5兄明本發明之光學測定方法及此裝 置之貫施形態。 實施形態之異物檢 圖1顯示本發明之光學測定裝置之 查裝置之概略圖。 此光學測疋裝置具有：雷射光源2,其對未圖示之支持機 構所支持之透明測定對象物1之表面(例如液晶顯示裝置用 〈玻瑪基板、平面顯示裝置用之附透明膜基板等之薄基板） 以特定入射角照射直線光束；成像光學其使所照射之 直線光束在透侧定對象W之表面、背面產生之表面㈣ 光及θ面散亂光成像；半反射鏡4，其設置於較成像位置較 上万側之特定位置；表面光用感應器5，其係使透過半反射 釦4之表面光之成像位於受光面而配置；背面光用感應器 6，其使文光面位於半反射鏡4所反射之背面光之成像位置 上而配置；表面用測定資料保持部7，其係輸入表面光用感 4為5之輸出信號及支持機構之動作資訊，生成並保持對應 k明測定對象物丨之表面之2次元光學測定資料；背面用測 86714 200409912 疋貪料保持部8，其係輸入背面光用感應器6之輸出信號及 支持機構之動作f訊，生成並保持對應透明測定對象^之 表面之2次元光學測定資料；表裏兩面資料生成保持部9, $輸入表面用測定資料保持部7所保持之光學測定資料及 背面用測定資料保持部8所保持之光學測定資料，執行表裏 “面判斷處理，生成並保持只對應於透明測定對象物1之表 面之表面資料及只對應於背面之背面資料；及顯示部1〇, 其只根據表面資料顯示或只根據背面資料顯示。 此外，11像，輸出顯示透明測定對象物丨之位置之信號之編 碼器；12係台控制器，其輸人來自台動作控制部（於此會施 :態下含表面用測定資料保持部7)之控制信號及來自編碼 态11之信號，對支持機構輸出動作指令。 上述之雷射光源2對於透明測定對象物i之表面，以45〇以 上、小於90。、較佳80。之入射角度照射直線光束。而後，從 雷射光源2射出之雷射光最好為s偏光，波長在4〇〇 〜 测賊之間，較佳_胆。又，直線光束之寬度設定成與 表面光甩感應器5、背面光用感應器6之視野寬度相同即可。 前述之結相光學系3之焦點深度較透明測定對象物丨之厚 度為小即可。焦點深度在透明測定對象物丨之厚度之12以下 為佳。又，透明測定對象物丨之彎曲起伏在此焦點深度以下 為佳。 月述之表面光用感應态5、背面光用感應器6之配置位置 考慮透明測定對象物丨之折射率、厚度、雷射光之入射角 度、波長等決足位置之偏差值（差值”被設定與在透明測定 86714 -11- 200409912 對象物1之表面及背面之成像位置之相同位置。 則述 < 表面用測定資料保持部7、背面用測定資料保持部 8係輸入來自表面光用感應器5、背面光用感應器6之俨號及 透明敎對象物1之移動資料，且於該當情況下考慮偏\ 值，分別生成對應於透明測定對象物丨之表面、背面之2^ 元光學測定資料並保持之。 則逑 < 表夏兩面資料生成部9係於前述之表面用測定資 料保持部7、背面用資料保持部8中被保持之2次元光學測定 資料之中，鋪對應同—位置之光學測定資料之相互之關 係，判定採用何者光學測定資料，根據此判定結果，生成 只對應於透明測定對象物1之表面資料與只對應於背面之 背面：料而加以保持者。具體上於異物檢查裝置之情況 下讓其對應於同一裝置，於將保持有表面用測定資料保 持P 光學測（資料定為A，保持有背面用測定資料保持 :8《光學測足資料定為6之情況下，得到之A、B輸出信號 ,万儘官於此時不知是附著於何者之異物而來之信號變為 :光?*度L唬。基本上有異物愈大散亂光強度亦愈大之 ‘ 、Q使用成像光學系與直線狀之受光部之故，若將此 知tu:號作為此異物像之總明亮度信號的話，隨異物之增 大而伴隨之輸出信號之增大剛開始極為陡峻(並非只由於 ，（大小交化又影響，明亮度變化之影響亦大）。又，伴隨 政亂光強度<提高明亮度會飽和，在因明亮度變化之影響 幾乎消失之德，A Ζ： Ϊ 、 又到像大小之影響輸出信號缓慢提高。因 此’無需讓輪出信號之飽和發生，可得與異物大小相稱之 86714 -12- 200409912 輪出信號。 再者，將此A、B分別與其信號相比較，因使用形狀之受 光部，即線狀感應器之故，若於A>Kb之情況，只對應於= 明測定對象物1之表面之表面資料，即作為附著於表面之豈 物資料；相反地若於A㈣之情況，只對應於透明測定= 象物i之背面之背面資料’即作為附著於背面之異物资料。 然而，k是指從透明測定對象^之表面之光與背面而來之 光之強度比或依成像光學系、之光學結像特性、焦點深度等 求得之值。例%如採用S偏光作為雷射光，設定入射角為=。· 時，從背面而來之光強度約變為表面而來之光強度之^。 若要兼顧光學特性的話，k之值會約大於2。 、再者’於前述之輸出信號之提高在變為緩慢之前後，由 於分開使用此判斷式可實施耿更高精度之判定。即此時之 判斷式變為較複雜之非線性判斷式。 ' 上述構成之光學測定裝置之作用如下。 於從雷射光源2而來之透明測定對象物丨之表面上於特定 之角度照射直線光束的話，此直線光束根據§祕法則行二 射而侵入透明測定對象物i之内部，從背面射出。因此，所 謂直線光束向著透明測定對象物r表面之照射位置與從 背面而來之射*位.置以成像光學系之光轴為基準相互不 同，於理想狀況下於透明測定對象物i之表面之照射位置而 來之光（散亂光等）之成像位置上被配置之感應器於從透明 測定對象物i之背面之射出位置而來之光（散亂光等）上會變 為無法感應（此％由於從向著透明測定對象物以冑面之照 86714 -13- 200409912 射位置而來之光之成像位置上被配置知感應器而被受 光）又，與向著正對透明測定對象物1之表面之照射位置 之背面因未被直線光束照射，此部分於感應器上不受影響。 仁是貞際於雷射光之性質上，於與向透明測定對象物丄 之表面之照射位置呈相對位置之背面亦有些許光線被照 射，因此有可能影響到感應器造成光學測定誤差之原因。 此貝知开;^怨係考慮如此之現實狀況，依實施以下之處理 可大幅抑制光學測定誤差。 再者說明其中原委。 【實施方式】 由於從雷射光源2而來之線光源將透明測定對象物1若將 掃描的話，從透明測定對象物1之直線光束入射位置而來之 光依成像光學系3且通過半反射鏡4，於表面光學用感應器5 之焚光面被成像。又，雖然光量大幅減少，於與直線光束 入射位置正對之背面而來之光依成像光學系3且通過半透 過鏡4被受光，但焦點深度較透明測定對象物1之厚度小， 會變為成像不嚐之狀態。 又’前述之直線光束根據Snell法則被導入透明測定對象 物1之背面，依原狀被射出。因此與直線光束之入射位置相 正對之背面位置，與被導入直線光束之背面位置相異。此 結果從被導入直線光束之背面位置而來之光依成像光學系 3，且經由半反射鏡4被反射，於背面光用感應器6之受光面 被成像。 而後，將測定内容設為異物檢查之時，於此類情況下因 86714 -14- 200409912 於文直線光束影響之場所若異物完全不存在，散亂光等之 強度顯著下降，從表面光用感應器5、背面光用感應器6有 顯示異物不存在之信號被輸出。 相反地’於受直線光束影響之場所若異物存在因散亂光 等 < 強度會提高，從表面光用感應器5、背面光用感應器6 被輸出顯示有異物之存在。 於此，表面光用感應器5、背面光用感應器6隨異物大小 之棱冋，知出k號提高。而後，輸出信號之提高剛開始非 常陡峻（比較涸像大小之變化之影響，由於明亮度之變化之 影響較大）。又，受到由於像大小之變化之影響，輸出信號 緩慢提高。因此，不讓輸出信號飽和，可得與異物大小相 稱之輸出信號。其結果可使異物之存在與大小之判定呈良 好之狀態。 其次，將從表面光用感應器5、背面光用感應器6而來之 信號及透明測定對象物丨之移動資料輸入，且於該當情況考 慮位置 < 偏差值，前述之表面用測定資料保持部7、背面用 貧料保持邵8生成分別對應於透明測定對象物丨之表面、背 面之2次元光學測定資料而加以保存。因此，於表面用測= 資料保持部7、背面用資料保持部8中分別對應之表面用測 定資料、背面用測定資料可被保存。 其後於表裏兩面資料生成部9中，比較被保持於表面用測 定資料保持部7、背面用資料保持部8中並對應於同_位置 (中分別對應（表面用測定資料、背面用測定資料，判定 採用何者光學資料，並根據此判定結果生成只對應於透明 86714 -15- 200409912 對應於背面之背面資 測定對象物1之表面之砉 叫 < 表面資料及只 料並加以保持。 可執行僅根據表面資料之顯示與 之後’根據顯示部1 Q， 背面資料之顯示。 於異物檢查裝置之 之異物之有無、位 面之異物之有無、 面 背 U /兄，可得從表面資料而來附著於表 置、與大小，從背面資料可得附著於 位置、與大小。 因此根據此類之顯示，/俅Θ、采m ^ 不僅疋透明測定對象物1之表面， 料附著於細之異物之有無、異物之密度等可簡單且確 =地把握。又’例如於透明敎對象物1之洗淨前後，由於 執行上述一連之處理，可確認其洗淨效果。 又，由雷射光源2於執行1汝播护π π 飒仃1 /人知描下，因可得只對應於透 明測定對象物1之表面令矣品次土丨t 、 ^ 衣面 < 表面資枓與只對應於背面之背面 資料，可縮短所需之時間。 其次，說明關於本發明之光學測定方法之其他會施形 態。然而，此方法適用於透明玻璃基板異物檢查，設置分 別對應透明玻讀基板之表面、背面之焦點之表檢查用昭相 機、裏檢查用之照相機，將依表檢查用照相機、裏檢查用 之照相機所得之檢查結果分別以C、d表示。 首先設足是否要行表裏兩面分離處理。具體而言，例如 於檢查對象為透明基板之情況，有行表裏兩面分離處理之 必要；於檢查對象為不透明基板之情況，^行表裏兩面 分離處理。其後減者之情況，因僅依表檢查用照相機之 檢查結果即具有意義之故’變成只需與過去行相同之處理 86714 -16- 200409912 即可（省略其詳細說明）。 而後，僅需被設定成有必要行表裏兩面分離處埋之情 況，保存其檢查結果C、D，分別讓其識別其具關聯物 體而言’例如設定顯示具關聯性之片段。 其後，補償檢查結果C、D之偏差之偏離量。可預先淮備 進行補償用之補償量，以便可隨時設定特定之佶 、、 τ又<1且再用此 特足值補償其偏差。然而，此補償處理因係為習知者 ' 此省略其詳細說明。 、 之後，根據二檢查之結果C、D說明演算處理之一例。 首先，以偏差值被補償之檢查結果C、D之位置座標作為 基準，識別於同一座標上之異物。於此，於同一座標之判 定設定容許誤差參數（0.01〜5.00 mm)，於此距離内存在之 兴物視為相同。又，於此距離内於存在複數異物之情況下， 只視較近者為相同。 如此於被視為相同之二檢查結果C、D之異物資料中，c 之異物資訊群以C & D表示，D之異物資訊群以D & C表示。 又，從C中除去C & D者以C-D表示；從D中除去d & C者 以D - C表示。 於此情況可進行如表1所示之異物之檢測。 表1 表面之異物 背面之異物 C-D 〇 D-C —— 〇 86714 -17- 200409912 C&D D&C 不明 ------ 不明 j-m 不明 又，關於於表1中被標示為不明之c & D及D & C，對於 被視為相同之分別之異物分別比較其檢出值之大小。但 是，C之檢出值並非直接採用，而是採用已乘以特定係數k 之值。於此，係數k係0·1〜10·0之範圍之值，例如只要根據 實測結果設定即可。再者，為使操作簡單化，較佳設定係 數k之預設值（例如2.0)。 於此情況广進行如表2所示之異物之檢測。 表2 表面 裏面 C&D kC > D 〇 C&D k $ CD x (C表面一廢棄） D&C D ^ Kc 〇 D&C D > kC X (D表面=廢查） 因此’表裏Ί%面之判定如下。 表面=(C-D) + {(C&D) & (kC> D)} 背面=(D-C) + { (D&C) & (Dg kC)} 又’於表檢查用照相機内見到之内面資料（c & D) & (kC $ D)、裊檢查用照相機内見到之内面資料（D &匸）& (d > kC)，作為此類並非被採用至異物檢出結果而被廢棄。 進行上述處理其檢測異物之結果如圖2、及圖3所示。 圖2係檢查特意將真球粒子散佈之玻璃基板散佈面，作為 86714 -18 - 表面附著異物輸出之結果之圖。 圖2左側係異物標示圖’周 * 、 方开j區域表7:17破璃基板之全面，白色 Λ衣π檢查區域，龙含、 ㈡巴 域。且，小％ _ π < 〈周圍邵份表示未檢查區 J點表不異物之存在。 u 圖2中右上侧係頻率取線圖八 之大小，縱軸顧示為此女丨、又刀布），檢軸為異物 線圖得#、人 大小〈異物個數。其後由此頻率取 L知於此玻璃基板表、+取 稂容^ 万、耘軸又中間偏右大小之昱物 很夕。此等異物係散佈之粒子。 /、物 再者’於I:圖2中之六 仏乂也 · 甲右下万頭7^分類成S、Μ、L·大小之里 物個數與總里你_/、 /、數。由此可知，已檢測出約1萬個異物。 圖3將特意散体圓球粒子之玻璃基板其上下翻轉檢查，輪 出同面附著異物之結果。 、圖3左側係異物標示目，周目表示玻璃基板之全面，白色 ^形區域表不檢查區域，灰色之周圍部份表示未檢查區 或且，小點表示異物之存在。此標示圖類似將圖2之標示 圖上下翻轉之狀態。 又’圖3中右上側係頻率取線圖（度數分布），橫軸為異物 之大小’縱軸顯’示為此大小之異物個數。其後由此頻率取 、線圖得知於此玻璃基板表面於橫軸之中間偏右大小之異物 很多。此等異物係散佈之粒子。 再者，於此圖2中之右下方顯示分類成S、M、L大小之異 物個數與總異物個數。由此可知，已檢測出約1萬個異物。 由圖2及圖3可知，已高精度地檢測出表面附著異物及背 面附著異物。 86714 -19- 200409912 此外，以上雖已具體說明檢測透明基板之表裏兩面

物之具體範例，此外除於檢測透明基板之表裏兩面J 痕缺角等〈缺陷〈情況亦可適用之外，亦可用於檢查透 明基板之表襄兩面之粗度。 再者’在測定被微小圖案化之透明基板之表裏兩面之微 圖木寺亦可用於檢查該圖案。但是，於此狀況下，只 要是容許光透過之圖案（例如，透明基板上形成之極薄之:

屬、圖术）即可’不τ有無圖案，光線均照射至透明基板的 背面。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明之光學測定裝置之一實施形態之概略 圖2係顯示檢查特意散佈圓球粒子之玻璃板之散佈面，作 為表面附著異物輸出之結果。 圖3係將特意散佈圓球粒子之圖2之玻璃板上下翻面檢 且’作為背面附著物輸出之結果。

【圖式代表符3虎說明】 透明測定對象物 雷射光源 成像光學系 分光鏡 表面光用感應器 内面光用感應器 表面用測定資料保持部 86714 *· 20 - 200409912 8 内面用測定資料保持部 9 表裏資料生成保持部 10 顯示部 11 台控制器 86714 -21 -

Claims (1)

1. 拾、申請專利範園： 1. 一種光學測定方法，其係 、子支持構件所支持之透明測定對 象物足表面，從斜卜士 m分乂特定角度照射直線狀雷射光， 成刀力丨J來自透明測定對 光學系分別… 表面及背面之光藉由成像 哭之 万；轉《對應並具有直線狀受光部之檢測 二：摆：亡’根據兩檢測器輸出之信號進行特定處 :擇性“己至對應於表面之信號與對應於背面之信 ::1刀力“員不對應於表面之分配信號與對應於 月面芡分竊信號。 、 利範圍第丨項之光學測定方法’其係根據對應於 —又7刀配仏號與對應於背面之分配信號進行特定之涫 ，’以生成表示透明測定對象物之表裏兩面之異物之： 5虎者。 口 =面〈分配信號與對應於背面之分配信號進行特定之涫 ，，以生成表示透明測定對象物之表裏兩面之異物之2 龙者0 ' Ό 4· 一種光學測定裝置，其具有： 支持構件，其支持透明測定對象物； 、雷射光照射手段，其對支持構件所支持之透明對象物 、表面，k斜上方以特定角度照射直線狀雷射光； 成像光學系，讓來自透明對象物之表面及背面 像，· 汔成 一對受光手段，其具有對應於成像光學系之各光之成 像包置配置之直線狀受光部； 86714 處理手段，其根據從两 處理，選擇性地分g己至對 信號進行特定 之信號之一方；及 於表面之信號或對應於背面 _示手段，其分別顯示 於此而、v 、 士尤於表面之分配信號與對肩 於3面 < 分配信號。 τ 4 5. 如申請㈣範®第崎之^測定裝置 學系包含半反射鏡。 其中前述成像光 如申请專利範圍第4或5項凌 乂貞艾先學測疋裝置，其另包含信 犰一、手哀’根據對應表面之分配信號與對應背面之分 配㈣進行料之演算，以生成表示透明測定對象物之 表裊兩面之缺陷之信號。 如申叫專利範圍第4或5項之光學測定裝置，其另包含信 號生成手段’根據對應於表面之分配信號與對應於背面 <刀配仏就進行特定之演算，以生成表示透明測定對象 物之表裏兩面之異物之信號。 86714