TWI328673B - Optical measuring method and optical measuring device - Google Patents

Description

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f I 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於光學的測定方法及光學的測定裝置。更爲 詳細而言，是關於適用於玻璃基板等的檢查對象中存在起因 於其表面特性之雜訊且該雜訊之分布不一定的檢查對象的 光學的測定方法及光學的測定裝置。 【先前技術】 作爲一種光學的測定方法，如日本特開2002_8444號公 報之記載’具有使用指定臨限値的方法。藉由使用該方法， 可實現檢測出附著於液晶面板等所使用之玻璃基板上的灰 塵等的異物的異物檢測裝置。 第6圖爲使用習知光學測定方法的異物檢測裝置5的原 理圖，第7圖顯示第6圖所示異物IB造成的散射光的光強 度信號S1與臨限値TO的關係。第7圖上部顯示在玻璃基板

GL上存在包含異物IBa、IBb的4個異物的情況，第7圖下 部之曲線顯示第7圖上部之線L0的光強度信號si»如第6 圖所示，異物檢測裝置5具備，照射光於屬檢査對象之玻璃 基板G L上的照光手段5 1 ;接收藉由照光手段5 1照射之光 中在玻璃基板GL上散射的散射光，且最終可轉換爲2維散 射光的光強度信號S1的受光手段53;及將散射光的光強度 信號S 1與指定臨限値TO比較的比較手段63。 根據異物檢測裝置5，在異物IB附著於玻璃基板GL上 的情況，藉由照光手段5 1照射之光，被異物IB形成散射而 成爲散射光。一部分散射光係由受光手段53所接收，且轉 1328673 ·

換爲散射光的光強度信號S1而被輸出。散射光的光強度信 號s 1係由A/D轉換器61進行A/D轉換後，在比較部63中 與指定臨限値TO比較，如第7(A)圖所示，僅在較臨限値TO 大的情況輸出異物信號SB。該處理係在玻璃基板GL的2維 表面全面進行。藉此，可知在對應異物信號SB之畫素的玻 璃基板GL上的位置附著異物IB。另外，根據異物信號SB 之總強度，可知異物IB的大小。 〔專利文獻1〕日本特開2002-8444號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 但是，在屬檢査對象之玻璃基板GL表面，一般存在屬 檢測對象之異物IB的大小的1 /2至1 / 1 0程度或其以下的微 小傷痕、突起物、其他表面粗細等，此等表面特性均有引起 雜訊的情況。該種雜訊無論是在場所還是時間上，其大小均 不固定而隨時變動。在存在有此種變動的雜訊中，上述異物 檢測裝置5具有檢測精度不良的問題。

例如，如第7(A)圖所示，在依表面特性之雜訊SN小且 —定的情況，2個異物IB a、IBb引起的散射光的光強度信號 SBa、SBb，藉由光強度信號S1( = SB + SN)與指定臨限値T0 的比較，即可良好地進行檢測。但是，如第7(B)圖所示，在 具有不規則分布之雜訊的情況，藉由設定指定臨限値T0, 即使可檢測出左側的異物IB a，如右側之異物IB b般，在存 在較小雜訊的位置附著異物IB的情況，該散射光之光強度 信號Sl( = SBb + SN)未超過上述臨限値T0，所以無法檢測出 Ϊ328673 - 異物IBb。 更且，該雜訊分布係依屬檢查對象之玻璃基板GL面內 的場所而各異，而且’每一玻璃基板GL也不同，所以就連 要以共同値來設定指定臨限値TO也有困難。在平板面扳顯 示器用之玻璃基板’很多是以金屬膜等電鍍，尤其是在此種 情況’表面粗細度等引起雜訊，使得檢測精度顯著劣化。爲 此，迫切需要能不依賴檢查對象之表面特性而可達成良好檢 測精度的異物檢測裝置。

本發明係鑑於上述問題所完成者，其目的在於，提供一 種可避免從檢查對象之表面特性引起的雜訊產生的測定精 度劣化的光學的測定方法及光學的測定裝置。 (解決問題之手段） 爲解決上述課題，申請專利範圍第1項發明，如第1、2 圖所示，係用以光學測定檢査對象GL之表面狀態IB的光學 測定方法，其包括：照射光於檢查對象GL，接收從檢查對 象GL獲得之光，最終轉換爲2維之光強度信號S1，從上述 光強度信號S 1中分離出屬測定表面狀態IB時所需信號的注 目信號SB及屬測定表面狀態IB時不需要的信號的雜訊信號 SN，藉以僅僅抽出注目信號SB，並比較被抽出的注目信號 S B及指定臨限値T 1。 申請專利範圍第2項發明，如第2(B)、2(C)圖所示，抽 出屬存在注目信號SB的畫素的注目畫素40,並從抽出之注 目畫素40的光強度信號去除該注目畫素40的雜訊信號 SN，以抽出上述注目信號SB » 1328673 申請專利範圍第3項發明，如第3、4圖所示，將第1 參數P1及第2參數P2預先記憶於記億部31，依鄰接畫素 的光強度信號S1順序進行差量處理，根據該鄰接畫素間的 差量値與第1參數P1的大小比較，辨識注目畫素40 —端部 42的畫素’接著根據該鄰接畫素間的差量値與第2參數P2 的大小比較’辨識注目畫素40另一端部44的畫素，藉以辨 識注目畫素40的位置，從已辨識之注目畫素40的兩端部 42 ' 44的光強度信號內插雜訊信號Sn，並從各注目畫素40 的光強度信號扣除被內插的雜訊信號SN。 申請專利範圍第4項發明，係在辨識注目畫素40 —端 部42後，在無法辨識注目畫素40另一端部44的情況，可 實施將僅距離一端部42指定畫素寬度的位置強制性作爲另 一端部44’或是將一端部42視爲從一開始即未被辨識的任 一處理。 申請專利範圍第5項發明，係用以光學測定檢查對象 GL之表面狀態IB的光學測定裝置1，其具有：照射光於檢 查對象GL的照光手段Π;接收從檢査對象GL獲得之光， 最終可轉換爲2維之光強度信號的受光手段13;從上述光強 度信號S 1中分離出屬測定表面狀態IB時所需信號的注目信 號SB及屬測定表面狀態IB時不需要的信號的雜訊信號 SN，藉以僅僅抽出注目信號SB的注目信號抽出手段30;及 比較被抽出的注目信號SB及指定臨限値T1的比較手段23。 申請專利範圍第6項發明中，注目信號抽出手段30具 有：抽出屬存在注目信號SB的畫素的注目畫素40的注目畫 1328673 · 素抽出部32;及從抽出之注目畫素4〇的光強度信號去除該 注目畫素40的雜訊信號SN，以抽出上述注目信號SB的雜 訊減法部3 3。 $請專利範圍第7項發明中，具有預先記憶第1參數 P1及第2參數P2的記憶部3 1，注目畫素抽出部34係依受 13獲得之鄰接畫素的光強度信號S1順序進行差量處 S ’根據該鄰接畫素間的差量値與第1參數P1的大小比較， 識注目畫素40 —端部42的畫素，接著根據該鄰接畫素間 的差量値與第2參數P2的大小比較，辨識注目畫素40另一 @ $ 44的畫素，藉以辨識注目畫素40的位置，從已辨識之 注目畫素40的兩端部42、43的光強度信號插入雜訊信號 SN’而雜訊減法部33則從各注目畫素40的光強度信號S1 扣除被插入的雜訊信號SN。 申請專利範圍第8項發明中，注目畫素抽出部3 2係在 辨識注目畫素40 —端部42後，在無法辨識注目畫素40另

一端部44的情況，可實施將僅距離一端部42指定畫素寬度 的位置強制性作爲另一端部44，或是將一端部42視爲從一 開始即未被辨識的任一處理。 本發明中，照射光於檢查對象GL，接收從檢查對象GL 獲得之光，最終轉換爲2維之光強度信號S1。該光強度信 號S1包括雜訊信號SN及注目信號SB。雜訊信號SN係基 於檢査對象GL之表面特性的信號，爲測定異物存在等的表 面狀態IB時不需要的信號。注目信號SB係藉由表面狀態 IB散射的散射光的光強度信號，爲測定表面狀態IB時所需 1328673 信號。注目信號SB係載於雜訊信號SN之上。藉由從光強 度信號S1中分離注目信號SB及雜訊信號SN，僅僅抽出注 目信號SB，並比較被抽出之注目信號SB及指定臨限値T1。 此實質上如第5圖所示，成爲比較光強度信號S1及追隨雜 訊信號SN的臨限値T1’。因此可避免從檢查對象之表面特 性引起的雜訊產生的測定精度劣化。 (發明效果） 提供一種可避免從檢查對象之表面特性引起的雜訊產 生的測定精度的劣化的光學的測定方法及光學的測定裝置。 【實施方式】 第1圖爲本發明之異物檢測裝置1的原理圖，第2圖爲 運算處理裝置20之處理的說明圖，第3圖爲包含異物信號 SB之光強度信號S1的示意圖，第4圖爲異物畫素抽出部32 之處理的說明圖，第5圖爲光強度信號S1與實質上之臨限 値T 1 ’的關係的示意圖。 如第1圖所示，異物檢測裝置1具備照光手段11、光學 系統12、受光手段13、運算處理裝置20及顯示手段14。照 光手段1 1係配置爲從斜上方朝向屬檢查對象之玻璃基板GL 照射雷射光束。光學系統12係配置於玻璃基板GL與受光手 段13間，在受光手段13之受光面具備引導來自玻璃基板 GL表面的散射光的透鏡。受光手段13係接收該散射光並最 終可轉換爲2維之光強度信號S 1的陣列感測照相機。 運算處理裝置20具備A/D轉換部21、異物信號抽出部 30及比較部23。當然，A/D轉換部21也可配置於受光手段 -10- 1328673 1 3內。亦即，受光手段1 3可爲輸出數位信號之所謂數位感 測器。異物信號抽出部30具備記憶部3 1、異物畫素抽出部 32及雜訊減法部3 3。記憶部3 1係預先記億第1參數P1及 第2參數P2。也可記億參數AL、AR及W。有關此等各種參 數之功能如後述。異物畫素抽出部32係從光強度信號S1感 測異物信號SB的存在，如第2(B)圖所示，抽出存在該異物 信號SB的畫素或該區域（以下，稱爲異物畫素或異物區 域）40。又，異物信號SB相當於本發明之注目信號。另外， 異物畫素抽出部32相當於本發明之注目畫素抽出部。 如第2(B)及（C)圖所示，雜訊減法部33係藉由從被抽出 的異物畫素40的光強度信號S1除去該異物畫素40的雜訊 信號SN，僅僅抽出異物信號SB »如第2(D)圖所示，比較部 23係比較由異物信號抽出部30抽出的異物信號SB的値與 指定臨限値T1，僅在較臨限値T1大的情況予以輸出。顯示 手段14係具備CRT或液晶畫面等的顯示畫面的顯示裝置， 其根據從運算處理裝置20輸出的異物信號SB將異物IB的 I·資訊顯示於顯示畫面上》 其次，詳細說明如上述構成之異物檢測裝置1的異物檢 測功能。第1圖中，照光手段1 1將光照射於玻璃基板GL。 當異物IB附著於玻璃基板GL時，照射光接觸於異物IB進 行散射。該散射光之一部分係介由光學系12而被聚光並引 導至受光手段13。受光手段13係將上述散射光之一部分轉 換爲光強度信號S1。該光強度信號S1包含雜訊信號SN及 異物信號SB。 -11- 1328673 在此’在屬檢查對象之玻璃基板GL表面，一般存在屬 檢測對象之異物I B的大小的1 /2至1 /1 0程度或其以下的微 小傷痕、突起物、其他表面粗細等，此等表面特性均有引起 雜訊的情況。雜訊信號SN係根據此種玻璃基板GL之表面 特性的信號。異物信號SB係藉由異物IB散射的散射光的光 強度信號，其載於雜訊信號SN之上。

取入運算處理裝置20之類比光強度信號S1，係在A/D 轉換部21被轉換爲數位信號。在異物畫素抽出部32中，辨 識異物信號SB的兩端部，並將包夾此等之區域作爲異物畫 素40予以抽出。具體而言，針對如第3圖之光強度信號S1， 在鄰接畫素間進行順序差量處理，獲得如第4圖之差量値 △ S1的關係。參照第4圖，在具有將較第1參數P1大的差 量値作爲上升信號的畫素41的情況，將該畫素之位址作爲 異物IB之左端部候補。具有將較第丨參數pi大的差量値 作爲上升信號的畫素，在以鄰接的數個畫素繼續進行的情 況’則將最右側之畫素之位址作爲左端部候補。 將從左端部候補僅扣除參數AL、例如1〜5個畫素的位 址作爲異物IB 之左端部42。利用僅扣除參數AL，即可精 度更爲良好地辨識異物IB之端部。接著，在具有將較第2 參數P2小的差量値作爲下降信號的畫素43的情況，將該畫 素43之位址作爲異物IB之右端部候補。具有將較第2參 數P2小的差量値作爲下降信號的畫素，在以鄰接的數個畫 素繼續進行的情況，則將最左側之畫素作爲左端部候補。 然後’將從右端部候補僅加上參數ΔΙΙ、例如1〜5個畫 -12- 1328673 素的位址作爲異物IB之右端部44。利用僅加上參數, 即可精度更爲良好地辨識異物之端部。當然，可考慮對左端 部候補之辨識進行各種變更。例如，具有將較第1參數P1 大的差量値作爲上升信號的畫素，在以鄰接之數個畫素繼續 進行的情況，也可爲最左側的畫素，也可爲此等之中央値， 右端部候補也相同。 在此，第1參數P1最好爲與高頻雜訊的振幅相同程度 的値。第2參數P2最好爲與第1參數P1同位的値或較此小 的値，尤其以第1參數P1的1/2程度爲較佳。第1及第2 參數Ρ1、Ρ2，只要對應於欲除去之高頻雜訊、如膜面粗細 度而設即可。參數△ L、△ R，均最好爲作爲檢測對象的異物 ΙΒ的平均注目畫素的端部間距離、即異物區域40的1/3程 度的大小。例如，設定Pl = l〇、P2 = -5、AL = 3、= 如此 般構成後，辨識異物信號SB之左端部42與右端部44，並 將此等所夾區域作爲異物區域40予以抽出。 接著，執行從該異物區域40之光強度信號S1除去該異 物區域40的雜訊信號SN的處理。將左端部42之信號強度 作爲左端部42之雜訊信號，同樣將右端部44之信號強度作 爲左端部44之雜訊信號，該期間，如第3圖所示進行線形 內插入。如此即可求得異物區域40內之雜訊信號SN，可將 從該異物區域40內之光強度信號S1扣除該雜訊信號Sn的 値，作爲異物信號SB的信號強度予以求得。 又，在將某位址視爲異物IB的左端部42後，在找不到 可視爲異物IB的右端部44的信號的情況，可選擇強制地在 -13- 1328673 從左端部42至右側的指定畫素寬W(未特別圖示）處視爲具 有該異物的右端部，或是，視爲從一開始即未存在異物IB。 利用此構成，可避免找到左端部42但找不到右端部44的狀 態。或是，可避免在設定外的位置誤檢測出右端部44的情 況。該指定畫素寬W最好爲作爲檢測對象之異物IB的平均 注目畫素的端部間距離、即異物區域40的平均程度的値。 在視爲左端部42後，較右端部後補之前再度有左端部 後補出現時的處理，可根據其目.的，選擇無視新的左端部後 補，或是,將新的左端部後補重新視爲左端部。更且，因異物 接近存在而使兩個異物區域重疊時的處理，可根據其目的， 選擇將兩個異物區域分割的處理，或是將兩個異物區域連繫 成爲一個的處理。藉此，可進一步確實進行異物檢測。 比較部23係比較由異物信號抽出部30之處理所抽出的 異物信號S B的値與指定臨限値T 1，且僅僅在較臨限値T1 大的情況予以輸出。若該臨限値T 1越小則可檢測出更小的 異物IB，若越大則僅可檢測出更大的異物。亦即，稱爲決定 檢測感度的値。藉由針對玻璃基板GL表面全體進行以上的 處理，抽出對應於臨限値T1的異物信號SB。 如此，比較部23係將去除雜訊信號SN的異物信號SB 的値與指定大小的臨限値T 1比較。此實質上如第5圖所示， 成爲比較光強度信號S1及追隨雜訊信號SN的臨限値τι’。 因此即使爲在表面電鍍金屬膜的玻璃基板GL，仍不會受到 根據金屬膜之粗細度的雜訊信號不勻的影響，可精度良好地 檢測異物。 -14- 1328673 顯示手段1 4係將抽出之異物信號SB作爲顯示玻璃基板 GL上之附著位置的2維畫像顯示於顯示畫面上。當然，不 僅可顯示異物IB的大小，還可顯示每一大小的個數分布或 附著位置分布等。更且，與此完全相反，還可顯示雜訊的分 布。亦即’可知道玻璃基板GL的粗細分布。 上述實施形態中，異物檢測裝置1全體或各部構成、構 造及個數等暨運算處理裝置20之處理內容及順序等，可根 據本發明之主要思想適宜變更。上述運算處理裝置20中， 針對鄰接之畫素，進行差量處理等的上述處理，但也可不在 鄰接彼此之畫素間，而在跳過1或2個畫素的畫素彼此進行 上述處理。因此，本發明之「鄰接之畫素」還包含近旁之畫 素的意思。另外，當然也可取代差量處理，而改用更爲複雜 的低通濾波處理。另外，本發明不侷限於異物檢測裝置，還 可應用於其他用途的光學測定裝置。例如，可應用於缺陷檢

查裝置、突起高度測定裝置、3維形狀測定裝置、膜厚測定 裝置、粗細度量測裝置、圖案辨識裝置及寬度量測裝置等。 【圖式簡單說明】 第1圖爲本發明之異物檢測裝置的原理圖。 第2(A)〜（D)圖爲運算處理部之處理的說明圖。 第3圖爲包含異物信號之光強度信號的示意圖。 第4圖爲異物畫素抽出部之處理的說明圖。 第5圖爲光強度信號與實質上之臨限値的關係的示意 圖。 第6圖爲使用習知光學測定方法的異物檢測裝置的原理 -15- 1328673 圖。 第7(A)、（B)圖顯示第6圖所示異物造成的散射光的光 強度信號與臨限値的關係。 【元件符號說明】 IB、IBa、IBb 異物（表面狀態） SI 光強度信號 TO、ΤΙ、ΤΙ’ 臨限値 GL 玻璃基板（檢査對象） LO 線 SB 異物信號（注目信號） SBa、SBb 光強度信號 PI 第1參數 P2 第2參數 SN 雜訊信號 △ L、AR 及 W 參數 1、5 異物檢測裝置（光學測定裝置） 1 1、5 1 照光手段 12 光學系統 13 ' 5 3 受光手段 14 顯示手段 20 運算處理裝置 2 1 A/D轉換部 23 比較部（比較手段） 30 異物信號抽出部（注目信號抽出手段） -16- 記憶部 異物畫素抽出部（注目畫素抽出部） 雜訊減法部 異物畫素或異物區域（注目畫素） 左端部（一端部） 畫素 右端部（另一端部） A/D轉換器 比較手段 -17-

Claims (1)

1328673 * W年他曝(更}il替雜買； … 第94 1 2 1 363號「光學的測定方法及光學的測定裝置」專利案 (2010年4月2日修正） 十、申請專利範圍： 1. 一種光學測定方法，係以光學方式測定檢查對象之表面狀 態的光學測定方法，其特徵爲： 照射光於該檢查對象，接收從該檢査對象獲得之光，最 終轉換爲2維之光強度信號，從上述該光強度信號中分離 出屬測定該表面狀態時所需的注目信號及屬測定該表面 狀態時不需要的雜訊信號，藉以只抽出注目信號，並比較 被抽出的注目信號及指定臨限値， 抽出屬存在該注目信號的注目畫素，並從抽出之該注目 畫素的光強度信號去除該注目畫素的雜訊信號，以抽出該 注目信號。 2. 如申請專利範圍第1項之光學測定方法，其中將第1參數 及第2參數預先記憶於記憶部，依鄰接畫素的光強度信號 順序進行差量處理，根據該鄰接畫素間的差量値與第1參 數的大小比較，在辨識注目畫素一端部的畫素之後，接著 根據該鄰接畫素間的差量値與第2參數的大小比較，辨識 注目畫素另一端部的畫素， 有關從所抽出之該注目畫素的光強度信號去除該注目 畫素中的雜訊信號之方法，係從已辨識之注目畫素的兩端 部的光強度信號內插雜訊信號，並從各注目畫素的光強度 信號扣除被內插的雜訊信號。 3.如申請專利範圍第2項之光學測定方法，其中在辨識注目 1328673 - .‘ 0年¥月、日修(更)正替換頁 畫素一端部後’在無法辨識注目畫素另一端部的情況，可 實施將僅距離該一端部指定畫素寬度的位置強制性作爲 另一端部’或是將該一端部視爲從一開始即未被辨識的任 —處理。 4. 一種光學測定裝置’係以光學方式測定檢查對象之表面狀 態的光學測定裝置’其特徵爲具備： 照光手段，對該檢查對象照射光；受光手段，接收從該 檢査對象獲得之光’最終可轉換爲_2維之光強度信號；注 • 目信號抽出手段’從該光強度信號中分離出屬測定該表面 狀態時所需的注目信號及屬測定該表面狀態時不需要的 雜訊信號’藉以僅僅抽出注目信號；及比較手段，比較被 抽出的注目信號及指定臨限値，其中該注目信號抽出手段 具有：注目畫素抽出部，抽出屬存在該注目信號之注目畫 素；雜訊減法部，從抽出之該注目畫素的光強度信號去除 該注目畫素的雜訊信號，以抽出該注目信號。 5. 如申請專利範圍第4項之光學測定裝置，其中該注目信號 ® 抽出手段爲，用以抽出屬存在該注目信號的注目畫素之注 目畫素抽出部係具有預先記憶第1參數及第2參數的記憶 部，對該受光手段獲得之鄰接畫素的光強度信號依序進行 差量處理，根據該鄰接畫素間的差量値與第1參數的大小 比較，在辨識注目畫素一端部的畫素之後，接著根據鄰接 畫素間的差量値與第2參數的大小比較，辨識注目畫素另 一端部的畫素，藉以辨識注目畫素的位置，雜訊減法部係 從已辨識之注目畫素的兩端部的光強度信號內插雜訊信 1328673 _ W年v月&曰修(更)正替換頁 « 號，而從各注目畫素的光強度信號扣除被內插的雜訊信 號，其中該雜訊減法部係從抽出之該注目畫素的光強度信 號去除該注目畫素的雜訊信號以抽出該注目.信號。 6.如申請專利範圍第5項之光學測定裝置，其中該注目畫素 抽出部係在辨識注目畫素一端部後，在無法辨識注目畫素 另一端部的情況’可實施將僅距離該一端部指定畫素寬度 的位置強制性作爲另一端部，或是將該一端部視爲從一開 始即未被辨識的任一處理。