TWI320099B - - Google Patents

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1320099 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 . 本發明係關於一種光學測定方法及其裝置，利用雷射光 測定透明測定對象物之表面及背面之狀態。 " 【先前技術】 先前技術中有一種光學測定裝置，其為檢查於液晶顯示 用玻璃基板、平面顯示裝置用之附透明膜基板等之薄基板 之表面上附著之異物者。 鲁 例如，於顯示器月刊2001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 形感應器之組合’成功地在不檢測出附著於背面之異物之 情形下，以高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射光藉由成像光學 系，於線狀感應器之遙遠前方上，且從線狀感應器之等待 位置稍微偏離之位置上使其成像。因此，附著於背面之異 籲 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’故可靠性高，可安定地進行檢查。 又’於曰本專利第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、對玻 璃基板以第2入射角射入雷射光之第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 玻璃板之被檢查面之異物之機構。 因此，該裝置被認為可排除例如附著玻璃板背面之異物 867I4-980710.doc 1320099 之影響，而以高精度檢出附著於背面之異物。 於顯示器月刊2001年12月號別冊中被揭示之異物檢查裝 f中’由於光學系特性之關係’若附著於背面之異物在特 定大小以上的話，此散射光會稍微射入線狀感應器中，即 會連同附著於背面之異物一起檢測出。 例如，要於LCD用之u匪之玻璃基板上檢測出ΐμηι以 之異物，會同時檢測出背面上的2〇 以上的異物。於一 ，之LCD製造過程中，因幾乎無2G_左右之異物存在於 貫用上問題不大，但仍希望能完全不檢出附著於里 物。 八 理所當S ’於此方 < 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。 於日本專利第2 6 712 41號公報中所揭示之光學測定裝置 中’由於第1雷射光源之雷射光照射與第2雷射光源之雷射 光照射必須各自獨立進行，故有掃描時間變為2倍等問題發 又，由於將集光光學系所 到受光元件之飽和之影響， 物無法區分之界限，此種方 大小以上之異物一起檢測出 收集之光導入受光元件中，受 必然存在有表面異物與背面異 式亦會連同附著於背面之特定 ，故 一種 可提 再者’因只檢測出㈣於玻璃基板之表面上之異物 無法檢測出附著於背面之狀態。 本發明係鑑於上述之問題點而發明者’本發明提供 光學測定方法及其裝置，其無須讓掃描時間增大，即 86714-980710.doc 1320099 高透明體之測定對象面之測定精度，且不σ β主i 1八疋衣面，亦可 測定背面之狀態。 【發明内容】 本發明之光學測定方法係一種顯示方法，其對支持構件 倍支持之透明測定對象物之表面，從斜上方以特定角度照 射直線狀雷射光作為直線光束，使來自透明測定對象物表 面之散射光及來自背面的散射光通過對前述透明測定對象 灸 物之表面具有9 0度之受光角且焦點深度小於前述透明測定 對象物之厚度的單一成像光學系，其後導引至單一半反射 鏡，使-方之散射光穿透前述單一半反射鏡而成像於具有 直線狀受光部之-方檢測器之受光部’使另一方之散射光 由前述半反射鏡反射而成像於具有直線狀受光部之另一方 檢測器之受光部’根據兩檢測器所輸出之信號進行特定處 理選擇性地分配至對應於表面之信號與對應於背面之信 號之方並刀別表不對應於表面之分配信號與對應背面 > 之分配信號。 〜 因此’若使用本發明之光學収方法，因只需執行一次 雷射光之掃描，故無須增大掃描所需時間，且由於成像光 學系使來自透明對象物之矣…上 取诼尤 T泵物之表面、背面之散射光成像於盥之 對應之檢測器之受光部上，可提高測定對象面之敎精 度，且不只是表面，亦可測定背面之狀態。 本發明之光學測定# $ β人 、J疋裝置包含：雷射光照射機構，對支持 構件所支持之透明對象 、 对象物之表面，從斜上方以特定角度昭 射直線狀雷射光作兔 ‘、'、 作為直鍊先束；單一成像光學系及單一半 86714-980710.doc 1320099 反射鏡，使從透明對象物1之表面而來之散射光及背面而來 之散射光錢，該單-成像光學㈣前述透明測定對象物 之表面具有90度之受光角且焦點深度小於前述透明測定對 象物之職，該單-半反射鏡位於該單—成像光學李之下 游側；—對受光機構’具有分別對應於穿透前述單-成像 光學系且穿透前述單-半反射鏡之—方散射光之成像位置 與穿透前述單-成像光學系且由前述單一半反射鏡反射之 另-方散射光之成像位置而配置之直線狀受光部；處理機 構，根據從兩受光機構所輸出之信號執行特定之處理選 擇性地分配至對應於表面之信號或對應於背面之信號之- 方；顯示機構，分別表示對應於表面之分配信號與對應於 背面之分配信號。 因此’於採用本發明之光學測定裝置之情況，因只需執 行-次雷射光之掃描，無須增大掃描所需時間，因由於成 像光學系對應於從透明對象物之表面、背面而來之散射光 之檢測态之X光部上讓其成像之故’可提高測定對象面之 測疋精度且不，、疋表面、背面之狀態亦可被測定。 【實施方式】 以下參照添付圖詳細說明本發明之光學測定方法及此裝 置之實施形態。 圖1顯示本發明之光墨，·目丨丨今壯 元子測疋裝置之一實施形態之異物檢 查裝置之概略圖。 此光千測疋裝置具有：雷射光源2，其對未圖示之支持機 構所支持之透月測疋對象物丨之表面⑼如液晶顯示裝置用 86714-980710.doc -9- 1320099 之玻璃基板、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；成像光學系3，其使所照射之 . 直線光束在透明測定對象物1之表面、背面產生之表面散射 光及背面散射光成像；半反射鏡4，其設置於較成像位置較 上方側之特定位置；表面光用感應器5，其係使透過半反射 鏡4之表面光之成像位於受光面而配置；背面光用感應器 6，其使受光面位於半反射鏡4所反射之背面光之成像位置 φ 上而配置；表面用測定資料保持部7,其係輸入表面光用感 應器5之輸出信號及支持機構之動#資訊，生錢保持對應 透明測疋對象物1之表面之2次元光學測定資料；背面用測 疋資料保持口p 8，其係輸入背面光用感應器6之輸出信號及 支持機構之動作資訊，生成並保持對應透明測定對象物1之 表面之2-人元光學測定資料；表背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 背面用測疋貝料保持部8所保持之光學測定資料，執行表背 • 兩面判斷處理’生成並保持只對應於透明測定對象物1之表 ®之表面貝料及只對應於背面之背面資料；及顯示部（未 圖丁）其/、根據表面資料顯示或只根據背面資料顯示。 此外11係輸出顯不透明測㈣象物i之位置之信號之編 I态’ 12係口控制态，其輪入來自台動作控制部(於此實施 ::態下含表面用測定資料保持部7)之控制信號及來自編碼 斋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！之表面，以45。以 上、小於90。、較佳80。之入射角度照射直線光束。而後，從 86714-980710.doc •10- 1320099 雷射光源2射出之雷射光最好為s偏光，波長在4〇〇 nm〜 12〇〇nm之間，較佳8〇〇nm。又，直線光束之寬度設定成與 表面光用感應器5、背面光用感應器6之視野寬度相同即可。 月述之成像光學系3之焦點深度較透明測定對象物丨之厚 度為】即可。焦點深度在透明測定對象物1之厚度之1 /2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。 刖述之表面光用感應器5、背面光用感應器6之配置位置 考慮透明測定對象物1之折射率 '厚度、雷射光之入射角 度波長等決定位置之偏差值（差值），被設定與在透明測定 對象物1之表面及背面之成像位置之相同位置。 刖述之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之信號及 透明測定對象物1之移動資料，且於該當情況下考慮偏差 值，分別生成對應於透明測定對象物1之表面、背面之2次 元光學測定資料並保持之。 前述之表背兩面資料生成部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，根據對應同一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 背面資料而加以保持者。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 持部7之光學測定資料定為A，保持有背面用測定資料保持 867I4-9807l0.doc 132〇〇99 部8之光學測定資料定為B之情況下，得到之A、B輸出作號 雙方儘管於此時不知是附著於何者之異物而來之信號變為 放射光強度信號。基本上有異物愈大散射光強度亦愈大之 特性。因使用成像光學系與直線狀之受光部之故，若將此 輸出信號作為此異物像之總明亮度信號的話，隨異物之增 大而伴隨之輪出信號之增大剛開始極為陡峻（並非只由於 像之大小變化之影響，明亮度變化之影響亦大p又，伴隨 散射光強度之提高明亮度會飽和，在因明亮度變化之影響 幾乎消失之後，受到像大小之影響輸出信號緩慢提高。因 此，無需讓輸出信號之飽和發生，可得與異物大小相稱之 輸出信號。 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，^A>kB，只對應於透明測定對 象物1之表面之表面資料，即作為附著於表面之異物資料； 相反地右A$kB ’只對應於透明測定對象物1之背面之背面 貝料即作為附著於背面之異物資料。然而，k是指從透明 測定對象物1之表面之光與背面而來之光之強度比或依成 像光學系之光學成像特性、焦點深度求得之值。例如採用s 偏光作為雷射光，設定入射角為80。時，從背面而來之光強 度約變為表面而央夕 來之光強度之1/1。若要兼顧光學特性的 話，k之值會約大於2。 ;^述之輸出彳s號之提高在變為緩慢之前後，由 於分開使用此判斷式ιs > 巧斲式可貫施耿更高精度之判定。即此時之 判斷式變為較複雜之非線性判斷式。 86714-980710.doc -12· 1320099 上述構成之光學測定裝置之作用如下。 於從雷射光源2而來之透明測定對象物〗之表面上於特定 之角度照射直線光束的話，此直線光束根據“…法則行折 射而侵入透明測定對象物1之内部，從背面射出。因此，所 謂直線光束向著透明測定對象物！之表面之照射位置與從 背面而來之射出位置以成像光學系之光軸為基準相互不 同，於理想狀況下於透明測定對象物丨之表面之照射位置而 來之光（散射光等）之成像位置上被配置之感應器於從透明 測定對象物1之背面之射出位置而來之光（散射光等）上會變 為無法感應（此光由於從向著透明測定對象物丨之背面之照 射位置而來之光之成像位置上被配置知感應器而被受 光）。又，與向著正對透明測定對象物丨之表面之照射位置 之月面因未被直線光束照射，此部分於感應器上不受影響。 但是實際於雷射光之性質上，於與向透明測定對象物i 之表面之照射位置呈相對位置之背面亦有些許光線被照 射’因此有可能影響到感應器造成光學測定誤差之原因。 此實施形態係考慮如此之現實狀況，依實施以下之處理 可大幅抑制光學測定誤差。 再者說明其中原委。 由於從雷射光源2而來之線光源將透明測定對象物1若將 掃描的話’從透明測定對象物1之直線光束入射位置而來之 光依成像光學系3且通過半反射鏡4,於表面光學用感應器5 之受光面被成像。又’雖然光量大幅減少，於與直線光束 入射位置正對之背面而來之光依成像光學系3且通過半透 86714-980710.doc -13- 1320099 過鏡4被受光，但焦點深度較透明測定對象物1之厚度小， 會變為成像不實之狀態。 又，前述之直線先束根據Snell法則被導入透明測定對象 物1之背面，依原狀被射出。因此與直線光束之入射位置相 正對之背面位置，與被導入直線光束之背面位置相異。此 •結果從被導入直線光束之背面位置而來之光依成像光學系 3 ’且經由半反射鏡4被反射，於背面光用感應器6之受光面 被成像。 而後’將測定内容設為異物檢查之時，於此類情況下因 於受直線光束影響之場所若異物完全不存在，散射光等之 強度顯著下降，從表面光用感應器5、背面光用感應器6有 顯示異物不存在之信號被輸出。 相反地，於受直線光束影響之場所若異物存在因散射光 等之強度會提高，從表面光用感應器5、背面光用感應器6 被輸出顯示有異物之存在。 於此，表面光用感應器5、背面光用感應器6隨異物大小 之提面，輸出信號提高。而後，輸出信號之提高剛開始非 常陡峻（比較因像大小之變化之影響，由於明亮度之變化之 影響較大）。又，受到由於像大小之變化之影響，輸出信號 緩慢提高。因，不讓輸出信號飽和，可得與異物大小相 稱之輸出信號。其結果可使異物之存在與太小之判定呈良 好之狀態。 < 其次，將從表面光用感應器5、背面光用感應器6而來之 信號及透明敎對象物1之移動資料輸人，JL於該當情況考 86714.980710.doc -14· 1320099 慮位置之偏差值’前谦 資料保姓划〇 表面用測定資料保持部7、 貝科保持部8生成分別對應於透 月面用 面之2次元光學測定資料而加以保广。阳 表面、背 資料保持部7、背面用 〖此，於表面用測定 定資料,b 、科保持部8中分別對應之表面用μ 疋貧枓、背面用測定資料可被保存。 表面用謂 其後於表背兩面資料生成部” 定資料保持部7、昔而Β次 视保捋於表面用硎 月面用資料保持部8中並 之中分別對應之表面用測 /立對應於同—位置 疋貪科、月面用測定咨魁 採用何者光學資料，並 ν ，判定 測定對象物1之表面 子應於透明 料並加以保持。 <表面貧料及只對應於背面之背面資 之後’根據顯示部1〇’可執行僅根據 背面資料之顯示。 貝才叶之顯不與 於異物檢查裝置之悴 面之異物之有無從表面資料而來附著於表 皆 …' 、與大小，從背面資料可得附著於 背面之異物之有無、位置、與大小。 因此根據此類之gg ' .·"員不，不僅是透明測定對象物1之表面， 對於附者於背面之里私 — ，、物之有無、異物之密度等可簡單且確 握。又’例如於透明測定對象物1之洗淨前後，由於 订上述$之處理，可確認其洗淨效果。 又—由雷射光源2於執行1次掃描下，因可得只對應於透 月測疋對象物1之表面之表面資料與只對應於背面之背面 資料，可縮短所需之時間。 其-人，說明關於本發明之光學測定方法之其他實施形 86714-980710.doc -15· 1320099 悲。而，此方法適用於透明玻璃基板異物檢查，設置分 別對應透明玻璃基板之表面、背面之焦點之表檢查用照相 機、月檢查用之照相機，將依表檢查用照相機、背檢查用 之照相機所得之檢查結果分別以C、d表示。 首先设定是否要行表背兩面分離處理。具體而言，例如 於檢查對象為透明基板之情況，有行表背兩面分離處理之 必要，於檢查對象為不透明基板之情況，不需行表背兩面 分離處理。其後於後者之情況，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 即可（省略其詳細說明）。 而後，僅需被設定成有必要行表背兩面分離處理之情 況，保存其檢查結果c、D，分別讓其識別其具關聯物。具 體而言，例如設定顯示具關聯性之片段。 其後，補偵檢查結果C、D之偏差之偏離量。可預先準備 進行補償用之補償量，以便可隨時設定特定之值，再用此 φ 特定值補償其偏差。然而，此補償處理因係為習知者，於 此省略其詳細說明。 之後，根據二檢查之結果C、口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 異物視為相同。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，〇 86714-980710.doc •16· 1320099 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 C&D 不明 不明 D&C 不明 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 疋’ C之檢出值並非直接採用’而是採用已乘以特定係數让 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’進行如表2所示之異物之檢測。 表2 表面 . 背面 C&D kC > D 〇 C&D k ^ CD 一—— x(c表面=廢畢） D&C D ^ Kc 〇 D&C D > kC x(D表面：=廢棄） 86714-980710.doc -17· 1320099 因此，表背兩面之判定如下。 表面=(C-D) + {(C&D) & (kC>D)} 背面=(D-C) + { (D&C) & (D$ kC)} 又，於表檢查用照相機内見到之背面資料（c & D) & (kC $ D)、背檢查用照相機内見到之表面資料（D & c) &⑴ >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 表面附著異物輸出之結果之圖。 圖2左侧係異物標示圖，周圍表示玻璃基板之全面，白色 方形區域表示檢查區域，灰色之周圍部份表示未檢查區 域。且’小點表示異物之存在。 又圖2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8、]^、]1大小之異 物個數與總異物個數。由此可知，已檢測出約丨萬個異物。 圖3將特意散佈圓球粒子之玻璃基板其上下翻轉檢查，輸 出背面附著異物之結果。 圖3左側係異物標示圖，周圍表示玻璃基板之全面，白色 方形區域表示檢查區域，灰色之周圍部份表示未檢查區 域且，小點表不異物之存在。此標示圖類似將圖2之標示 圖上下翻轉之狀態。 86714-980710.doc • 18 - 1320099 又’圖3中右上側係頻率取線圖（度數分布），橫轴為異物 之大小，縱轴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 恨夕。此寻異物係散佈之粒子。 再者’於此圖2中之右下方顯示分類成3、]^、乙大小之異 物個數與總異物個數。由此可知，已檢測出約丨萬個異物。 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。 此外，以上雖已具體說明檢測透明基板之表背兩面之異 物之具體範例，此外除於檢測透明基板之表背兩面之傷 痕缺角等之缺陷之情況亦可適用之外，亦可用於檢查透 明基板之表背兩面之粗度。 再者，在測定被微小圖案化之透明基板之表背兩面之微 小圖案時，亦可用於檢查該圖案。但是，於此狀況下，只 要疋令許光透過之圖案（例如，透明基板上形成之極薄之金 屬之圖案）即可’不管有無圖案’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。 系員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 查作為背面附著物輸出之結果。 86714-980710.doc 19 1320099 【圖式代表符號說明】 1 透明測定對象物 2 雷射光源 3 成像光學系 4 分光鏡 5 表面光用感應器 6 背面光用感應器 7 表面用測定資料保持部

8 背面用測定資料保持部 9 表背資料生成保持部 10 顯不部 11 台控制器

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Claims (1)

1320099 拾 > 2. 申請專利範圍： 一種光學測定方法，其係對支持構件所支持之透明測定對 象物之表面，從斜上方以特定角度照射直線狀雷射光作 為直線光束’使來自透明測定對象物表面之散射光及來 自背面之散射光通過對前述透明測定對象物之表面具有 9〇度之X光角且焦點深度小於前述透明測定對象物之 度的單-成像光學系，其後導引至單一半反射鏡，使一 方之散射光穿透前述單-半反射鏡而成像於具有 受光部之-方檢測器之受光部，使另一方之散射光由前 述半反射鏡反射而成像於具有直線狀受光部之另一方檢 測器之受光部’根據兩檢測器所輸出之信號進行特定： 理’選擇性分配至對應於表自之錢與對應於背面之产 ，之-#，並分別顯示對應於表面之分配信號與對應^ 背面之分配信號。 一種光學測定裝置，其具有： 雷射光照射機構’對支持構件所支持之透明對象物之 表面’從斜上方以特定角度照射直線狀雷射光作為直線 光束； 早-成像光學系及單-半反射鏡，使來自透明對象物 =面之散射光及來自背面之散射光成像，該單—成像光 學系對前述透明測定對象物之表面具有90度之受光角且 焦點深度小於前述透明測定對象物之厚度，該單一半反 射鏡位於該單一成像光學系之下游側； ,對文光機構，具有分別對應於穿透前述單一成像光 學系且穿透前述單-半反射鏡之—方散射光之成像位置 867I4-9807J0.doc 1320099 與穿透前述單-成像光學系且由前述單—半反射鏡反射 之另—方散射光之成像位置而配置之直線狀受光部； 處理機構，根據從兩受光機構所輸出之信號進行特定 處理，選擇性地分配至對應於表面之信號或對應於背面 之信號之一方；及 顯示機構，分別顯示對應於表面之分配信號與對應於 背面之分配信號。 3_ ^申請專利額第2項之光學測定裝置，其巾前述透明測 定對象物為透明基板。 4.如申請專利||圍第3項之光學測定裝置，其中前述處理機 構對-方之受光機構所輸出之信號與另—方之受光機構 所輸出之信號，判定與由來自前述透明基板表面之光與 來自月面之光之強度比、前述成像光學系之光學成像特 性、焦點深度所定之值乘算之值的大小，並根據判定結 果選擇性地分配至對應於表面之信號與對應於背面之信 號之一方。 86714-980710.doc