直接像の技術を使用した平面の媒質の光学検査
本発明は１枚のガラスなど、透明な媒質内の欠陥を検出する方法およびシステムに関する。その方法は、光源から透明な媒質に向かって光を送出するステップと、次いで光が透明な媒質で反射されまたは透明な媒質を透過するとき、光を走査することによって透明な媒質内の欠陥を検出するステップとを含む。その方法およびシステムは、暗視野モード、走査向け明視野モード、または検査向け明視野モードのいずれか１つで動作してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、ガラス、合成箔、および被覆／未被覆板などの平面のパターンなしの媒質の自動光学検査（ＡＯＩ）の分野に関する。本発明は具体的には、フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）の製造のために使用されるガラス基板の自動光学検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の高性能フラット・パネル・ディスプレイは主として液晶（ＬＣ）技術に基づいており、しばしば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と呼ばれる。フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）およびＬＣＤはガラスを基板として使用すると共にカバー・シートとしても使用し、薄いＬＣ層がこれら２枚のガラス板の間に封入される。ＦＰＤの製造で使用されるガラス板は以下の表で示すようにかなり大きい（ガラスの寸法はｍｍ単位である）。
【０００３】
【表１】
【０００４】
具体的には、ＴＶおよびコンピュータのＦＰＤ画面は多数の画像素子すなわち画素を含み、コンピュータ画面のＦＰＤに関する典型的な画素サイズは８０×２４０μｍである。画素は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）パターンによって形成され、薄膜トランジスタ・パターンは複数のフォト・リソグラフィ・ステップで基板に付着される。ガラス基板内の１５×１５μｍの小さい欠陥、具体的にはピットは、ＴＦＴ付着プロセスを妨げて、欠陥画素または欠陥ＴＦＴアレイをもたらす。基板内またはカバー・ガラス内のこれらのガラス欠陥は、完成ＦＰＤを通る光の透過に悪影響を及ぼして許容不可能なＦＰＤ製品をもたらし、そしてＴＦＴパターニング・プロセスに悪影響を及ぼして短絡の、開回路のまたは電気的不良の薄膜トランジスタをもたらす可能性がある。
【０００５】
ガラス欠陥のいくつかの例には、ガラス内の小さいくぼみであるピットと、白金、ステンレス鋼、シリカまたは気泡などの混入物または埋め込まれた異物と、ガラス表面と融着して洗浄で除去できないガラス片などの付着片と、かき傷と、縁部片とが含まれ、あるいは望ましくないレンズと同様の影響を基板に対してもたらす局部的な屈折率の不均一性または平坦さ／厚さの局部的誤差などの歪みが含まれる。これらの欠陥は、形状が様々であり、サイズが約１５×１５μｍから数百ミクロンまでに及ぶ可能性がある。
【０００６】
不良ＦＰＤを製造する材料費および人件費が高いため、ＦＰＤパネルの最終検査で欠陥を発見することは厄介である。したがって、ガラス製造業者がガラスをＦＰＤ製作工場に出荷する前にガラスを検査することは有益であろう。
【０００７】
大きい平面のパターンなし媒質を検査する既知の方法は、典型的に２つの主な種類に分類される。（ａ）検査の解像度（物体面の解像度）によって必要とされるよりも小さいサイズの画素を有する電荷結合素子またはＣＣＤなどの撮像素子と、カメラの画素サイズを所望の物体面の解像度に合わせるように光学倍率をもたらす結像レンズとを使用する撮像システム、あるいは（ｂ）所望の物体面解像度に対応するスポット・サイズにまで集束されるレーザ光線と、単一の検出器とを使用するレーザ・スキャナ。
【０００８】
撮像方法の種類に関する従来技術には、「Ｄａｒｋ Ｖｉｅｗ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｍｅｄｉａ」という名称の米国特許第６，６３３，３７７号と、「Ｇｌａｓｓ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｂｒｉｇｈｔ Ｆｉｅｌｄ ａｎｄ Ｄａｒｋ Ｆｉｅｌｄ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」という名称の米国特許第６，４３７，３５７号と、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｑｕａｌｉｔｙ」という名称の米国特許第６，２０８，４１２号と、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ Ｍｏｖｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ」という名称の米国特許第５，６４２，１９８号と、「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｄｅｆｅｃｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第５，４９３，１２３号とが含まれる。典型的には、ウェブ検査では７μｍ〜１３μｍの範囲のカメラの画素サイズを有する線走査のＣＣＤカメラが使用される。７μｍの画素サイズおよび８ｋｉｌｏ−ｐｉｘｅｌｓ（８１９２）の解像度を有するカメラは市販されている。所望の欠陥検出精度１５×１５μｍを実現するために、撮像システムの物体面の解像度は少なくとも２０×２０μｍにして、２０μｍ／７μｍ＝２．８５のレンズ倍率を得るべきである。物体面のサイズが２，０００ｍｍである場合、物体面での画素の総数は２，０００ｍｍ／２０μｍ＝１００，０００であり、したがってカメラの必要数は１００，０００／８ｋｐｉｘｅｌｓ＝１３である。１３台の８ｋのＣＣＤカメラの費用を考慮するとき、線走査カメラに基づく検査システムの総費用は非常に高い。
【０００９】
さらに、カメラの画素解像度を限定しないレンズ、特に０．００７ｍｍ×８，１９２＝５７．４ｍｍの大きいＣＣＤセンサ・サイズ向けのレンズを有するＣＣＤカメラ・システムを提供することは困難で、高価である。理想的な回折限界レンズが８ｋカメラと共に使用される場合、必要なＦ値は３．３であり、それは５７．４ｍｍの像面サイズ、３．３のＦ値、および視野全体にわたって７μｍの光学系の点像分布関数（ＰＳＦ）を有するレンズを設計する実用性（単色光の用途向けでさえ）の限界であろう。実際には、レンズのＰＳＦは、結果として生じる光学的解像度を限定することによって撮像システムの性能を限定する。逆に言えば、１３μｍの画素サイズのカメラに適用しようとする場合、理想的レンズにとって必要なＦ値は５であり、それは要求より小さいであろう。シリコン・ダイ・サイズの制限により、これらのタイプのカメラは、典型的に２ｋ（２０２４）画素の解像度を有するもののみが入手できる。この場合、２，０００ｍｍの物体面をカバーするために５０台のカメラが必要であり、それは検査システムを法外に高くするであろう。したがって、小さいＣＣＤ画素サイズを使用するときは光学系が結果的な撮像システムの解像度を限定し、大きいＣＣＤ画素サイズを使用するときは結果的にカメラの個数が極度に多くなる。
【００１０】
レーザ走査方法に関する従来技術には、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｓｈｅｅｔ ａｓ Ｓｈｅｅｔ Ｇｌａｓｓ」という名称の米国特許第５，４５２，０７９号が含まれる。典型的なＣＣＤベースの光学的撮像システムの性能コスト積を限定することは、光学式スキャナを使用することによって克服することができる。
【００１１】
ＬＣＤガラス検査向けの光学式スキャナを使用することの１つの欠点は、スキャナの機構によって課せられる走査速度の制限である。他の欠点は、１００ｍｍ／ｓのウェブ速度を維持するために複数のスキャナが必要とされることである。さらに、単一の光学式スキャナは２０００ｍｍのガラス幅をカバーすることができない。したがって、複数のスキャナが必要とされ、それが検査システムの費用を増大する。
【００１２】
したがって、平面の媒質を検査するための新しい方法および装置を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、以前の媒質の検査方法の少なくとも１つの欠点をなくすまたは緩和することである。典型的には、検査される物体は均一の光学的特性を示し、そして透明性、不透明性、反射（正反射）型、または拡散型であってもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点では、透明な物体内の欠陥を検出する方法が提供される。この方法は、暗視野走査モード、反射型媒質を検査するための明視野走査モード、および透明な媒質の表面を検査するための明視野モードの少なくとも２つを選択するステップと、密着型イメージ・センサを使用する少なくとも２つの選択された走査モードを使用して透明な物体を走査するステップと、上面のかき傷、ピット歪み、混入物、付着片および上面の塵の少なくとも１つの写像をもたらすために、少なくとも２つの走査の結果を結合するステップとを含む。本発明の実施形態では、透明な物体を走査するステップは、少なくとも２つの選択された走査モードのそれぞれを使用して物体を順次走査することを含む。
【００１５】
本発明の１つの観点では、２メートル超の程度の大きさの視野にわたって顕微鏡的レベル（１５μｍ）の欠陥検出精度を提供する。
【００１６】
他の観点では、ガラス上にひき寄せられる無害の浮遊粒子と真の欠陥を識別するより信頼性のある手段を提供する。
【００１７】
さらに他の観点では、従来技術の検査システムよりも信頼性のある欠陥サイズ評価法を提供する。
【００１８】
他の観点では、ガラスがコンベヤ上で移動中、好ましくは１００ｍｍ／ｓの速度で移動中にガラスの検査をする手段を提供する。
【００１９】
本発明の他の観点は、上述の方法を実行するためのシステムを提供し、そのシステムはＧＲＩＮレンズ・アレイ、ＬＥＤ照射アレイ、およびＣＭＯＳフォトダイオード・アレイを備える。
【００２０】
さらに他の観点では、透明な媒質内の欠陥を検出するための装置を提供し、その装置は前記透明な媒質に視準光を供給する照射手段と、前記光が前記透明な媒質から反射しまたは前記透明な媒質を透過するとき、前記透明な媒質を走査し、前記走査に関連する像、好ましくは欠陥部分のみに関連する像を記憶および表示する手段とを備える。
【００２１】
他の観点では、透明な媒質内の欠陥を検出する方法を提供し、その方法は光源から前記透明な媒質に視準光を送出するステップと、前記視準光が前記透明な媒質から反射しまたは前記透明な媒質を透過するとき、前記透明な媒質を走査するステップと、前記走査ステップの結果を記憶するステップと、前記透明な媒質の写像として前記結果を表示するステップとを含む。
【００２２】
本発明の他の観点および特徴は、添付図面と共に本発明の具体的な実施形態の下記の説明を検討すると当業者にとって明らかになろう。
【００２３】
本発明の実施形態は、添付図面を参照して単に例としてここで説明されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
概して、本発明はガラス基板の自動光学検査の方法およびシステムを提供する。光学分野の技術者に知られているように、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ・アレイは、物体面から像面に倍率が１で画像転送することができる。ＧＲＩＮレンズ・アレイによって生成される像は正立しており、非常に高忠実度で再生され、像の周辺で歪みがなく、均一な解像度および均一の輝度を有する。高性能ＧＲＩＮレンズ・アレイは、２０μｍのレベルで点像分布関数によって典型的に特徴付けられる。ＧＲＩＮレンズ・アレイは典型的には、大きい視野が必要で、結像が高い解像度で実行されなければならないドキュメント・スキャナによって使用される。ＧＲＩＮレンズ・アレイ、ＬＥＤ照射アレイ、およびＣＭＯＳフォトダイオードを結合した組立体は市販されており、しばしば密着型イメージ・センサ（ＣＩＳ）と呼ばれる。ＣＩＳは、低価格で高解像度（最高で１インチ当たり２４００ドット）の光学式ドキュメント・スキャナの重要な構成部品である。
【００２５】
典型的なＣＩＳを図１に概略的に示す。ＣＩＳ１０は、視準光学系を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ１４と、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）フォトダイオード・アレイ１６と、ＧＲＩＮ小型レンズ・アレイ１９とを収納するＣＩＳ筐体１２を備える。筐体１２は、筐体１２の底部に配置された保護ガラス窓１８も備える。走査されるべき物体２０が筐体１２の真下に配置され、好ましくは保護ガラス窓１８と平行に位置合せされ、その結果、ＬＥＤアレイ１４からの光はガラス窓１８を透過し、そして走査されるべき物体２０から散乱されることがある。
【００２６】
動作中、矢印２２により示されるように、光はＬＥＤアレイ１４から保護ガラス窓１８およびＧＲＩＮレンズ・アレイ１９を通り走査されるべき物体２０に送出される。矢印２４により示されるように、光は走査されるべき物体２０から保護ガラス窓１８およびＧＲＩＮレンズ・アレイ１９に戻るように散乱する。散乱された光は筐体１０の中に戻り、ＧＲＩＮレンズ・アレイ１９を透過した後にＣＭＯＳフォトダイオード・アレイ１６上に像を生成し、次いでＣＭＯＳフォトダイオード・アレイ１６はこの像を、デジタル形式で像を記録し、必要ならばソフトウェアで処理するのに適した電気的表現に変換する。ＣＩＳは、光が走査されるべき物体２０の各部分から散乱されるように、概して矢印２８の方向に均一に移動して、走査された像全体がＣＭＯＳアレイ１６によって線単位に取得されるようにする。その不変の光学的設定でＣＩＳ１０は不透明な拡散型の平面の媒質の検査向けに使用されてもよい。しかし、ほとんどの市販のＣＩＳ１０は５〜１０ｍｍ／ｓの速度で走査するだけなので、走査速度を増大することが望ましい。ＣＩＳ走査の速度は、ＣＭＯＳフォトダイオード・アレイの多数の小さいセグメントを並列に読み取ることによって実質的に改善することができる。当業者はこれらのセグメントをフォトダイオード・アレイ・タップと呼ぶ。１２００ｄｐｉの解像度および３ＭＨｚの画素クロックを有する典型的なＣＩＳセンサの場合、そのセンサを１００ｍｍ／ｓで走査可能にするためには１５個のタップが必要である。
【００２７】
密着型イメージ・センサは平面の媒質の検査に適応可能である。密着型イメージ・センサは、ＬＣＤガラスのような反射型媒質を検査するための暗視野モード、ＬＣＤガラスのような透明な媒質を検査するための明視野モード、またはＬＣＤガラスのような透明な媒質の表面のみを検査するための明視野モードなどの様々なモードで動作させることができる。
【００２８】
図２を参照すると、本発明の実施形態の概略図が示されている。この実施形態では、暗視野モードでの平面の媒質の光学検査向け装置が示されている。装置５０は、フォトダイオード・アレイ（好ましくはＣＭＯＳ線形フォトダイオード・アレイ）５６とＧＲＩＮレンズ・アレイ５８と共に、視準光学系を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ５４を収納する筐体５２を備える。装置５０は平面の媒質（この実施形態では好ましくは１枚のＬＣＤガラス６０、パターンなしの不透明な材料など）を検査するために使用されて、平面の媒質６０の上面内に欠陥があるか否かを判定する。光源５４はＬＣＤガラス板６０などの走査すべき物体に対して傾斜角を成して配置されることが好ましい。
【００２９】
筐体５０は５つの不透明な壁６２と、好ましくはガラス窓の形で透明な６番目の壁６４とを備えることが好ましい。
【００３０】
動作中、板状の視準光（矢印６６により示される）が、ＬＥＤアレイ５４からガラス窓６４を通ってＬＣＤガラス板６０に向かって送出される。ガラス板６０に対する光源５４の位置により、ＬＣＤガラスが欠陥のない場合、板状の視準光は次いで、光線（矢印６８として参照）によって示されるように、ＬＣＤガラス６０から反射してＧＲＩＮレンズ・アレイの入口孔から離れていく。この方法では、像はフォトダイオード・アレイ５６上に形成されず、像は暗いままである。しかし、検査されている媒質６０の表面上に欠陥が存在する場合、その欠陥は入射光６６を散乱し、したがって破線７０により概略的に示すように、ＧＲＩＮレンズ・アレイ５８の入口孔に向かって入射光の向きを変える。レンズ・アレイ５８に光が存在することによって、明像がフォトダイオード・アレイ５６上に形成されて、欠陥の存在を示す。この検査は線単位ベースで行われるので、ＬＣＤガラス板６０上の欠陥の存在のみならず位置も容易に判定することができる。欠陥は裸眼で見ることができない可能性があるので、その位置の特定は重要である。
【００３１】
暗視野動作モードでは、装置５０はレンズ・アレイの被写界深度内の欠陥を捕らえることができ、レンズ・アレイの被写界深度は通常、５０μｍ以下（１２００ｄｐｉのＣＩＳに関して）である。言い換えれば、欠陥は表面から下方へ約５０μｍの深度まで検出される。
【００３２】
図３ａに示す他の実施形態では、１枚のガラス８１のような平面の媒質を検査するための装置８０は、ＧＲＩＮレンズ・アレイ８４と、フォトダイオード・アレイ、好ましくはＣＭＯＳ、８６とを収納する筐体８２を備える。装置８０は、筐体８２から離れて配置されている光源８８をさらに備える。明視野動作モードでは、ガラス８１は光源８８から視準板状光（矢印９０として参照）により底部から照射される。光源８８からの光はコリメータ組立体９４によって視準される。明視野モードでは、ガラス片８１は透明なものとして作用し、ガラス８１内の任意の欠陥は光が透過することを妨げる。ガラス８１を透過する光は像を生成し、その像は次いでガラス８１と筐体８２の間に配置される軟らかいフィルム拡散体９６上に形成される。次いで、この像はレンズ８４によって受光され、その結果、検出のためにフォトダイオード・アレイ８６上に投影される。フォトダイオード・アレイ上に投影された像を吟味することによって、ユーザはガラス片８１に何らかの欠陥があるかどうかを判定することができる。
【００３３】
図３ｂに示す他の実施形態では、ガラスを透過する光は、任意のレンズなしにフォトダイオード・アレイ８６上に直接形成される。光源８８は単一のＬＥＤまたは他の非干渉性の準点光源であることが好ましい。像の信号対雑音比は、ガラス８１の上面と下面の間で反射された光の相互作用による干渉縞の生成を低減しまたは防止することによって改善される。さらに、短波長照射が小さい欠陥での回折を促進し、これが欠陥サイズを正確に判定するのに役立つので、従来技術のシステムよりさらなる利点をもたらすためには光源８８が青色ＬＥＤアレイであることが好ましい。この実施形態では、動作モードはフォトリソグラフィの原理に類似しており、この場合にはマスクが欠陥を有するガラス片８１により置き換えられ、フォトレジストが軟らかいフィルム拡散体９６（図３ａ）または焦点面アレイ（図３ｂ）で置き換えられる。任意の欠陥は、光がガラス片８１を透過することを妨げ、フォトダイオード・アレイ８６上に回折パターンによって囲まれたスポットとして現れる。
【００３４】
動作中、光源８８からの光はコリメータ組立体９４を透過し、視準される。次いで、視準光はガラス８１を透過して拡散体９６に至る。ガラス８１内に欠陥が存在すると、視準光がガラス８１を透過することを妨げる。次いで、ガラスを透過する光は、フォトダイオード・アレイ８６上に像を形成する。この像は次いで、ガラス内の欠陥を表示するガラスの写像として表示される。
【００３５】
小さい欠陥（１５μｍと５０μｍの間）の場合、それらの像サイズは、光の回折によって強く影響され、拡大され、回折リングに囲まれて現れる。しかし、キルヒホッフ・フレネル回折モデルまたはフラウンホーファ回折モデルなどの回折モデルを使用することによって、欠陥の実際のサイズを推定することができる。拡大された欠陥の像を有することによって、回折モデルの計算が容易になる。
【００３６】
明視野動作モードは光を妨げる欠陥を検出するだけでなく、負マイクロ・レンズのように作用するピット、または局部的屈折率の変動もしくは平坦さ／厚さの局部的誤差など、ある光学的倍率を示す欠陥を検出することに効果的であり、それらの欠陥は拡散フィルムから離れるように光の方向を変え、したがって明るいハローによって囲まれた暗スポットとして検出される。明視野の照射装置は無限遠に焦点が合わされているので、被写界深度は検出されるべき欠陥での光回折によって限定され、２０×２０μｍの欠陥に対して２ｍｍ以上である。
【００３７】
図４を参照すると、明視野モードでの透明な媒質の表面を検査するための装置が示されている。装置１００は、視準光学系を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ１０４と、好ましくはＣＭＯＳのフォトダイオード・アレイ１０６と、ＧＲＩＮレンズ・アレイ１０８とを収納する筐体１０２を備える。装置１００は光拡散面１１０をさらに備え、この光拡散面１１０は、検査されるべきＬＣＤガラスなど、１枚の透明な媒質１１２の下に配置される。
【００３８】
検査プロセス中、ＬＥＤアレイ１０４からの光線（矢印１１４として示す）は、透明な媒質１１２に向かって送出され、そしてＧＲＩＮレンズ・アレイ１０８から離れるように反射される（矢印１１５）。これらの光線はフォトダイオード・アレイ１０６によって記録されない。ＬＥＤアレイ１０４からの他の光線１１６は、媒質１１２を透過し、光の拡散面１１０によって散乱される。これらの光線は次いで、透明な媒質１１２を透過するように戻り、それによって透明な媒質１１２を照射する。光線のいくつかは、ＧＲＩＮアレイ１０８に送出されて像を生成し、その像は次いでフォトダイオード１０６に送出される。ＧＲＩＮレンズ・アレイの被写界深度は、好ましくは約５０μｍであり、したがってガラスの上面からの欠陥およびＧＲＩＮレンズ・アレイ１０８の被写界深度（約５０μｍ）よりも深くない所に埋め込まれた欠陥のみが、フォトダイオード・アレイ１０６によって明瞭に検出される。照射光線は拡散面１１０から創出され、したがって視準されていないので、ピットなどの光学的倍率を有する欠陥は記録されない。
【００３９】
明らかなように、上記に開示した３つの実施形態は、検査目的によりガラス検査システムに個々に具現化されてもよい。例えば、ガラスの上面のみを検査する必要がある場合、図２ａおよび図２ｂの実施形態が採用されてもよい。
【００４０】
さらに、複数の実施形態／動作モードが１つの装置の中で、互いに組み合わされて、それにより、異なる検査モードで動作する検査モジュールにより記録される欠陥像の強度を相互参照することによる、欠陥分類のより強力な手段を提供してもよい。実施形態の特性は、図２ａの実施形態を表すモードＡ、図２ｂの実施形態を表すモードＢ、および図３の実施形態を表すモードＣで下記に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
欠陥の形態的特性（像内の形状および強度分布）と結合して、欠陥像の強度を相互参照することは、比較的正確な欠陥分類の手段をもたらす。本発明について、従来技術の検査システムよりも勝るいくつかの点が理解されよう。１つの利点は、本発明が一連の平面の媒質、すなわち透明なもの（ＬＣＤガラスなど）、不透明な反射型のもの、および不透明な拡散型のものを検査するために適用することができることである。他の利点は、本発明によるガラス検査システムを使用して、ＬＣＤガラス生産中に生じるすべての一般的な欠陥を検出することができることである。さらに、本発明は平面の媒質のより費用効率の高い手段を提供する。他の利点は、様々な検査モードに関連する複数の実施形態が、単一の検査システムの中で組み合わされてもよいことである。現在の光学検査では、無害な除去可能な塵埃粒子が欠陥と混同されることにより良品を誤って排除することがよく知られているが、しかし本発明はこの種の誤った排除を克服する。さらに他の利点では、視覚チャネルが非常に小型であることにより、本発明を平面の媒質の生産工場に沿った狭いスポットに設置することができる。他の利点は、このレベルの性能は、従来の結像レンズにより対抗することは困難であり、かつ高価であることである。
【００４３】
他の利点は、欠陥のサイズが像内で拡大されるので、検出器の解像度の要求が低減され、それがシステム全体の費用も低減することである。
【００４４】
本発明の上述の実施形態は単に例とするものである。代替形態、修正形態および変形形態は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲を逸脱することなく、当業者による特定の実施形態に対して実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】典型的な密着型イメージ・センサ（ＣＩＳ）の概略図である。
【図２】本発明による暗視野検査モジュールで平面の媒質を検査するための装置の実施形態の概略図である。
【図３ａ】本発明による明視野検査モジュールとして平面の媒質を検査するための装置の実施形態の概略図である。
【図３ｂ】本発明による明視野検査モジュールとして平面の媒質を検査するための装置の他の実施形態の概略図である。
【図４】本発明によるガラス試料の上面を検査するための明視野設定を使用して平面の媒質を検査するための装置の他の実施形態の概略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、ガラス、合成箔、および被覆／未被覆板などの平面のパターンなしの媒質の自動光学検査（ＡＯＩ）の分野に関する。本発明は具体的には、フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）の製造のために使用されるガラス基板の自動光学検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の高性能フラット・パネル・ディスプレイは主として液晶（ＬＣ）技術に基づいており、しばしば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と呼ばれる。フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）およびＬＣＤはガラスを基板として使用すると共にカバー・シートとしても使用し、薄いＬＣ層がこれら２枚のガラス板の間に封入される。ＦＰＤの製造で使用されるガラス板は以下の表で示すようにかなり大きい（ガラスの寸法はｍｍ単位である）。
【０００３】
【表１】
【０００４】
具体的には、ＴＶおよびコンピュータのＦＰＤ画面は多数の画像素子すなわち画素を含み、コンピュータ画面のＦＰＤに関する典型的な画素サイズは８０×２４０μｍである。画素は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）パターンによって形成され、薄膜トランジスタ・パターンは複数のフォト・リソグラフィ・ステップで基板に付着される。ガラス基板内の１５×１５μｍの小さい欠陥、具体的にはピットは、ＴＦＴ付着プロセスを妨げて、欠陥画素または欠陥ＴＦＴアレイをもたらす。基板内またはカバー・ガラス内のこれらのガラス欠陥は、完成ＦＰＤを通る光の透過に悪影響を及ぼして許容不可能なＦＰＤ製品をもたらし、そしてＴＦＴパターニング・プロセスに悪影響を及ぼして短絡の、開回路のまたは電気的不良の薄膜トランジスタをもたらす可能性がある。
【０００５】
ガラス欠陥のいくつかの例には、ガラス内の小さいくぼみであるピットと、白金、ステンレス鋼、シリカまたは気泡などの混入物または埋め込まれた異物と、ガラス表面と融着して洗浄で除去できないガラス片などの付着片と、かき傷と、縁部片とが含まれ、あるいは望ましくないレンズと同様の影響を基板に対してもたらす局部的な屈折率の不均一性または平坦さ／厚さの局部的誤差などの歪みが含まれる。これらの欠陥は、形状が様々であり、サイズが約１５×１５μｍから数百ミクロンまでに及ぶ可能性がある。
【０００６】
不良ＦＰＤを製造する材料費および人件費が高いため、ＦＰＤパネルの最終検査で欠陥を発見することは厄介である。したがって、ガラス製造業者がガラスをＦＰＤ製作工場に出荷する前にガラスを検査することは有益であろう。
【０００７】
大きい平面のパターンなし媒質を検査する既知の方法は、典型的に２つの主な種類に分類される。（ａ）検査の解像度（物体面の解像度）によって必要とされるよりも小さいサイズの画素を有する電荷結合素子またはＣＣＤなどの撮像素子と、カメラの画素サイズを所望の物体面の解像度に合わせるように光学倍率をもたらす結像レンズとを使用する撮像システム、あるいは（ｂ）所望の物体面解像度に対応するスポット・サイズにまで集束されるレーザ光線と、単一の検出器とを使用するレーザ・スキャナ。
【０００８】
撮像方法の種類に関する従来技術には、「Ｄａｒｋ Ｖｉｅｗ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｍｅｄｉａ」という名称の米国特許第６，６３３，３７７号と、「Ｇｌａｓｓ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｂｒｉｇｈｔ Ｆｉｅｌｄ ａｎｄ Ｄａｒｋ Ｆｉｅｌｄ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」という名称の米国特許第６，４３７，３５７号と、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｑｕａｌｉｔｙ」という名称の米国特許第６，２０８，４１２号と、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ Ｍｏｖｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ」という名称の米国特許第５，６４２，１９８号と、「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｄｅｆｅｃｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第５，４９３，１２３号とが含まれる。典型的には、ウェブ検査では７μｍ〜１３μｍの範囲のカメラの画素サイズを有する線走査のＣＣＤカメラが使用される。７μｍの画素サイズおよび８ｋｉｌｏ−ｐｉｘｅｌｓ（８１９２）の解像度を有するカメラは市販されている。所望の欠陥検出精度１５×１５μｍを実現するために、撮像システムの物体面の解像度は少なくとも２０×２０μｍにして、２０μｍ／７μｍ＝２．８５のレンズ倍率を得るべきである。物体面のサイズが２，０００ｍｍである場合、物体面での画素の総数は２，０００ｍｍ／２０μｍ＝１００，０００であり、したがってカメラの必要数は１００，０００／８ｋｐｉｘｅｌｓ＝１３である。１３台の８ｋのＣＣＤカメラの費用を考慮するとき、線走査カメラに基づく検査システムの総費用は非常に高い。
【０００９】
さらに、カメラの画素解像度を限定しないレンズ、特に０．００７ｍｍ×８，１９２＝５７．４ｍｍの大きいＣＣＤセンサ・サイズ向けのレンズを有するＣＣＤカメラ・システムを提供することは困難で、高価である。理想的な回折限界レンズが８ｋカメラと共に使用される場合、必要なＦ値は３．３であり、それは５７．４ｍｍの像面サイズ、３．３のＦ値、および視野全体にわたって７μｍの光学系の点像分布関数（ＰＳＦ）を有するレンズを設計する実用性（単色光の用途向けでさえ）の限界であろう。実際には、レンズのＰＳＦは、結果として生じる光学的解像度を限定することによって撮像システムの性能を限定する。逆に言えば、１３μｍの画素サイズのカメラに適用しようとする場合、理想的レンズにとって必要なＦ値は５であり、それは要求より小さいであろう。シリコン・ダイ・サイズの制限により、これらのタイプのカメラは、典型的に２ｋ（２０２４）画素の解像度を有するもののみが入手できる。この場合、２，０００ｍｍの物体面をカバーするために５０台のカメラが必要であり、それは検査システムを法外に高くするであろう。したがって、小さいＣＣＤ画素サイズを使用するときは光学系が結果的な撮像システムの解像度を限定し、大きいＣＣＤ画素サイズを使用するときは結果的にカメラの個数が極度に多くなる。
【００１０】
レーザ走査方法に関する従来技術には、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｓｈｅｅｔ ａｓ Ｓｈｅｅｔ Ｇｌａｓｓ」という名称の米国特許第５，４５２，０７９号が含まれる。典型的なＣＣＤベースの光学的撮像システムの性能コスト積を限定することは、光学式スキャナを使用することによって克服することができる。
【００１１】
ＬＣＤガラス検査向けの光学式スキャナを使用することの１つの欠点は、スキャナの機構によって課せられる走査速度の制限である。他の欠点は、１００ｍｍ／ｓのウェブ速度を維持するために複数のスキャナが必要とされることである。さらに、単一の光学式スキャナは２０００ｍｍのガラス幅をカバーすることができない。したがって、複数のスキャナが必要とされ、それが検査システムの費用を増大する。
【００１２】
したがって、平面の媒質を検査するための新しい方法および装置を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、以前の媒質の検査方法の少なくとも１つの欠点をなくすまたは緩和することである。典型的には、検査される物体は均一の光学的特性を示し、そして透明性、不透明性、反射（正反射）型、または拡散型であってもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点では、透明な物体内の欠陥を検出する方法が提供される。この方法は、暗視野走査モード、反射型媒質を検査するための明視野走査モード、および透明な媒質の表面を検査するための明視野モードの少なくとも２つを選択するステップと、密着型イメージ・センサを使用する少なくとも２つの選択された走査モードを使用して透明な物体を走査するステップと、上面のかき傷、ピット歪み、混入物、付着片および上面の塵の少なくとも１つの写像をもたらすために、少なくとも２つの走査の結果を結合するステップとを含む。本発明の実施形態では、透明な物体を走査するステップは、少なくとも２つの選択された走査モードのそれぞれを使用して物体を順次走査することを含む。
【００１５】
本発明の１つの観点では、２メートル超の程度の大きさの視野にわたって顕微鏡的レベル（１５μｍ）の欠陥検出精度を提供する。
【００１６】
他の観点では、ガラス上にひき寄せられる無害の浮遊粒子と真の欠陥を識別するより信頼性のある手段を提供する。
【００１７】
さらに他の観点では、従来技術の検査システムよりも信頼性のある欠陥サイズ評価法を提供する。
【００１８】
他の観点では、ガラスがコンベヤ上で移動中、好ましくは１００ｍｍ／ｓの速度で移動中にガラスの検査をする手段を提供する。
【００１９】
本発明の他の観点は、上述の方法を実行するためのシステムを提供し、そのシステムはＧＲＩＮレンズ・アレイ、ＬＥＤ照射アレイ、およびＣＭＯＳフォトダイオード・アレイを備える。
【００２０】
さらに他の観点では、透明な媒質内の欠陥を検出するための装置を提供し、その装置は前記透明な媒質に視準光を供給する照射手段と、前記光が前記透明な媒質から反射しまたは前記透明な媒質を透過するとき、前記透明な媒質を走査し、前記走査に関連する像、好ましくは欠陥部分のみに関連する像を記憶および表示する手段とを備える。
【００２１】
他の観点では、透明な媒質内の欠陥を検出する方法を提供し、その方法は光源から前記透明な媒質に視準光を送出するステップと、前記視準光が前記透明な媒質から反射しまたは前記透明な媒質を透過するとき、前記透明な媒質を走査するステップと、前記走査ステップの結果を記憶するステップと、前記透明な媒質の写像として前記結果を表示するステップとを含む。
【００２２】
本発明の他の観点および特徴は、添付図面と共に本発明の具体的な実施形態の下記の説明を検討すると当業者にとって明らかになろう。
【００２３】
本発明の実施形態は、添付図面を参照して単に例としてここで説明されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
概して、本発明はガラス基板の自動光学検査の方法およびシステムを提供する。光学分野の技術者に知られているように、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ・アレイは、物体面から像面に倍率が１で画像転送することができる。ＧＲＩＮレンズ・アレイによって生成される像は正立しており、非常に高忠実度で再生され、像の周辺で歪みがなく、均一な解像度および均一の輝度を有する。高性能ＧＲＩＮレンズ・アレイは、２０μｍのレベルで点像分布関数によって典型的に特徴付けられる。ＧＲＩＮレンズ・アレイは典型的には、大きい視野が必要で、結像が高い解像度で実行されなければならないドキュメント・スキャナによって使用される。ＧＲＩＮレンズ・アレイ、ＬＥＤ照射アレイ、およびＣＭＯＳフォトダイオードを結合した組立体は市販されており、しばしば密着型イメージ・センサ（ＣＩＳ）と呼ばれる。ＣＩＳは、低価格で高解像度（最高で１インチ当たり２４００ドット）の光学式ドキュメント・スキャナの重要な構成部品である。
【００２５】
典型的なＣＩＳを図１に概略的に示す。ＣＩＳ１０は、視準光学系を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ１４と、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）フォトダイオード・アレイ１６と、ＧＲＩＮ小型レンズ・アレイ１９とを収納するＣＩＳ筐体１２を備える。筐体１２は、筐体１２の底部に配置された保護ガラス窓１８も備える。走査されるべき物体２０が筐体１２の真下に配置され、好ましくは保護ガラス窓１８と平行に位置合せされ、その結果、ＬＥＤアレイ１４からの光はガラス窓１８を透過し、そして走査されるべき物体２０から散乱されることがある。
【００２６】
動作中、矢印２２により示されるように、光はＬＥＤアレイ１４から保護ガラス窓１８およびＧＲＩＮレンズ・アレイ１９を通り走査されるべき物体２０に送出される。矢印２４により示されるように、光は走査されるべき物体２０から保護ガラス窓１８およびＧＲＩＮレンズ・アレイ１９に戻るように散乱する。散乱された光は筐体１０の中に戻り、ＧＲＩＮレンズ・アレイ１９を透過した後にＣＭＯＳフォトダイオード・アレイ１６上に像を生成し、次いでＣＭＯＳフォトダイオード・アレイ１６はこの像を、デジタル形式で像を記録し、必要ならばソフトウェアで処理するのに適した電気的表現に変換する。ＣＩＳは、光が走査されるべき物体２０の各部分から散乱されるように、概して矢印２８の方向に均一に移動して、走査された像全体がＣＭＯＳアレイ１６によって線単位に取得されるようにする。その不変の光学的設定でＣＩＳ１０は不透明な拡散型の平面の媒質の検査向けに使用されてもよい。しかし、ほとんどの市販のＣＩＳ１０は５〜１０ｍｍ／ｓの速度で走査するだけなので、走査速度を増大することが望ましい。ＣＩＳ走査の速度は、ＣＭＯＳフォトダイオード・アレイの多数の小さいセグメントを並列に読み取ることによって実質的に改善することができる。当業者はこれらのセグメントをフォトダイオード・アレイ・タップと呼ぶ。１２００ｄｐｉの解像度および３ＭＨｚの画素クロックを有する典型的なＣＩＳセンサの場合、そのセンサを１００ｍｍ／ｓで走査可能にするためには１５個のタップが必要である。
【００２７】
密着型イメージ・センサは平面の媒質の検査に適応可能である。密着型イメージ・センサは、ＬＣＤガラスのような反射型媒質を検査するための暗視野モード、ＬＣＤガラスのような透明な媒質を検査するための明視野モード、またはＬＣＤガラスのような透明な媒質の表面のみを検査するための明視野モードなどの様々なモードで動作させることができる。
【００２８】
図２を参照すると、本発明の実施形態の概略図が示されている。この実施形態では、暗視野モードでの平面の媒質の光学検査向け装置が示されている。装置５０は、フォトダイオード・アレイ（好ましくはＣＭＯＳ線形フォトダイオード・アレイ）５６とＧＲＩＮレンズ・アレイ５８と共に、視準光学系を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ５４を収納する筐体５２を備える。装置５０は平面の媒質（この実施形態では好ましくは１枚のＬＣＤガラス６０、パターンなしの不透明な材料など）を検査するために使用されて、平面の媒質６０の上面内に欠陥があるか否かを判定する。光源５４はＬＣＤガラス板６０などの走査すべき物体に対して傾斜角を成して配置されることが好ましい。
【００２９】
筐体５０は５つの不透明な壁６２と、好ましくはガラス窓の形で透明な６番目の壁６４とを備えることが好ましい。
【００３０】
動作中、板状の視準光（矢印６６により示される）が、ＬＥＤアレイ５４からガラス窓６４を通ってＬＣＤガラス板６０に向かって送出される。ガラス板６０に対する光源５４の位置により、ＬＣＤガラスが欠陥のない場合、板状の視準光は次いで、光線（矢印６８として参照）によって示されるように、ＬＣＤガラス６０から反射してＧＲＩＮレンズ・アレイの入口孔から離れていく。この方法では、像はフォトダイオード・アレイ５６上に形成されず、像は暗いままである。しかし、検査されている媒質６０の表面上に欠陥が存在する場合、その欠陥は入射光６６を散乱し、したがって破線７０により概略的に示すように、ＧＲＩＮレンズ・アレイ５８の入口孔に向かって入射光の向きを変える。レンズ・アレイ５８に光が存在することによって、明像がフォトダイオード・アレイ５６上に形成されて、欠陥の存在を示す。この検査は線単位ベースで行われるので、ＬＣＤガラス板６０上の欠陥の存在のみならず位置も容易に判定することができる。欠陥は裸眼で見ることができない可能性があるので、その位置の特定は重要である。
【００３１】
暗視野動作モードでは、装置５０はレンズ・アレイの被写界深度内の欠陥を捕らえることができ、レンズ・アレイの被写界深度は通常、５０μｍ以下（１２００ｄｐｉのＣＩＳに関して）である。言い換えれば、欠陥は表面から下方へ約５０μｍの深度まで検出される。
【００３２】
図３ａに示す他の実施形態では、１枚のガラス８１のような平面の媒質を検査するための装置８０は、ＧＲＩＮレンズ・アレイ８４と、フォトダイオード・アレイ、好ましくはＣＭＯＳ、８６とを収納する筐体８２を備える。装置８０は、筐体８２から離れて配置されている光源８８をさらに備える。明視野動作モードでは、ガラス８１は光源８８から視準板状光（矢印９０として参照）により底部から照射される。光源８８からの光はコリメータ組立体９４によって視準される。明視野モードでは、ガラス片８１は透明なものとして作用し、ガラス８１内の任意の欠陥は光が透過することを妨げる。ガラス８１を透過する光は像を生成し、その像は次いでガラス８１と筐体８２の間に配置される軟らかいフィルム拡散体９６上に形成される。次いで、この像はレンズ８４によって受光され、その結果、検出のためにフォトダイオード・アレイ８６上に投影される。フォトダイオード・アレイ上に投影された像を吟味することによって、ユーザはガラス片８１に何らかの欠陥があるかどうかを判定することができる。
【００３３】
図３ｂに示す他の実施形態では、ガラスを透過する光は、任意のレンズなしにフォトダイオード・アレイ８６上に直接形成される。光源８８は単一のＬＥＤまたは他の非干渉性の準点光源であることが好ましい。像の信号対雑音比は、ガラス８１の上面と下面の間で反射された光の相互作用による干渉縞の生成を低減しまたは防止することによって改善される。さらに、短波長照射が小さい欠陥での回折を促進し、これが欠陥サイズを正確に判定するのに役立つので、従来技術のシステムよりさらなる利点をもたらすためには光源８８が青色ＬＥＤアレイであることが好ましい。この実施形態では、動作モードはフォトリソグラフィの原理に類似しており、この場合にはマスクが欠陥を有するガラス片８１により置き換えられ、フォトレジストが軟らかいフィルム拡散体９６（図３ａ）または焦点面アレイ（図３ｂ）で置き換えられる。任意の欠陥は、光がガラス片８１を透過することを妨げ、フォトダイオード・アレイ８６上に回折パターンによって囲まれたスポットとして現れる。
【００３４】
動作中、光源８８からの光はコリメータ組立体９４を透過し、視準される。次いで、視準光はガラス８１を透過して拡散体９６に至る。ガラス８１内に欠陥が存在すると、視準光がガラス８１を透過することを妨げる。次いで、ガラスを透過する光は、フォトダイオード・アレイ８６上に像を形成する。この像は次いで、ガラス内の欠陥を表示するガラスの写像として表示される。
【００３５】
小さい欠陥（１５μｍと５０μｍの間）の場合、それらの像サイズは、光の回折によって強く影響され、拡大され、回折リングに囲まれて現れる。しかし、キルヒホッフ・フレネル回折モデルまたはフラウンホーファ回折モデルなどの回折モデルを使用することによって、欠陥の実際のサイズを推定することができる。拡大された欠陥の像を有することによって、回折モデルの計算が容易になる。
【００３６】
明視野動作モードは光を妨げる欠陥を検出するだけでなく、負マイクロ・レンズのように作用するピット、または局部的屈折率の変動もしくは平坦さ／厚さの局部的誤差など、ある光学的倍率を示す欠陥を検出することに効果的であり、それらの欠陥は拡散フィルムから離れるように光の方向を変え、したがって明るいハローによって囲まれた暗スポットとして検出される。明視野の照射装置は無限遠に焦点が合わされているので、被写界深度は検出されるべき欠陥での光回折によって限定され、２０×２０μｍの欠陥に対して２ｍｍ以上である。
【００３７】
図４を参照すると、明視野モードでの透明な媒質の表面を検査するための装置が示されている。装置１００は、視準光学系を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ１０４と、好ましくはＣＭＯＳのフォトダイオード・アレイ１０６と、ＧＲＩＮレンズ・アレイ１０８とを収納する筐体１０２を備える。装置１００は光拡散面１１０をさらに備え、この光拡散面１１０は、検査されるべきＬＣＤガラスなど、１枚の透明な媒質１１２の下に配置される。
【００３８】
検査プロセス中、ＬＥＤアレイ１０４からの光線（矢印１１４として示す）は、透明な媒質１１２に向かって送出され、そしてＧＲＩＮレンズ・アレイ１０８から離れるように反射される（矢印１１５）。これらの光線はフォトダイオード・アレイ１０６によって記録されない。ＬＥＤアレイ１０４からの他の光線１１６は、媒質１１２を透過し、光の拡散面１１０によって散乱される。これらの光線は次いで、透明な媒質１１２を透過するように戻り、それによって透明な媒質１１２を照射する。光線のいくつかは、ＧＲＩＮアレイ１０８に送出されて像を生成し、その像は次いでフォトダイオード１０６に送出される。ＧＲＩＮレンズ・アレイの被写界深度は、好ましくは約５０μｍであり、したがってガラスの上面からの欠陥およびＧＲＩＮレンズ・アレイ１０８の被写界深度（約５０μｍ）よりも深くない所に埋め込まれた欠陥のみが、フォトダイオード・アレイ１０６によって明瞭に検出される。照射光線は拡散面１１０から創出され、したがって視準されていないので、ピットなどの光学的倍率を有する欠陥は記録されない。
【００３９】
明らかなように、上記に開示した３つの実施形態は、検査目的によりガラス検査システムに個々に具現化されてもよい。例えば、ガラスの上面のみを検査する必要がある場合、図２ａおよび図２ｂの実施形態が採用されてもよい。
【００４０】
さらに、複数の実施形態／動作モードが１つの装置の中で、互いに組み合わされて、それにより、異なる検査モードで動作する検査モジュールにより記録される欠陥像の強度を相互参照することによる、欠陥分類のより強力な手段を提供してもよい。実施形態の特性は、図２ａの実施形態を表すモードＡ、図２ｂの実施形態を表すモードＢ、および図３の実施形態を表すモードＣで下記に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
欠陥の形態的特性（像内の形状および強度分布）と結合して、欠陥像の強度を相互参照することは、比較的正確な欠陥分類の手段をもたらす。本発明について、従来技術の検査システムよりも勝るいくつかの点が理解されよう。１つの利点は、本発明が一連の平面の媒質、すなわち透明なもの（ＬＣＤガラスなど）、不透明な反射型のもの、および不透明な拡散型のものを検査するために適用することができることである。他の利点は、本発明によるガラス検査システムを使用して、ＬＣＤガラス生産中に生じるすべての一般的な欠陥を検出することができることである。さらに、本発明は平面の媒質のより費用効率の高い手段を提供する。他の利点は、様々な検査モードに関連する複数の実施形態が、単一の検査システムの中で組み合わされてもよいことである。現在の光学検査では、無害な除去可能な塵埃粒子が欠陥と混同されることにより良品を誤って排除することがよく知られているが、しかし本発明はこの種の誤った排除を克服する。さらに他の利点では、視覚チャネルが非常に小型であることにより、本発明を平面の媒質の生産工場に沿った狭いスポットに設置することができる。他の利点は、このレベルの性能は、従来の結像レンズにより対抗することは困難であり、かつ高価であることである。
【００４３】
他の利点は、欠陥のサイズが像内で拡大されるので、検出器の解像度の要求が低減され、それがシステム全体の費用も低減することである。
【００４４】
本発明の上述の実施形態は単に例とするものである。代替形態、修正形態および変形形態は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲を逸脱することなく、当業者による特定の実施形態に対して実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】典型的な密着型イメージ・センサ（ＣＩＳ）の概略図である。
【図２】本発明による暗視野検査モジュールで平面の媒質を検査するための装置の実施形態の概略図である。
【図３ａ】本発明による明視野検査モジュールとして平面の媒質を検査するための装置の実施形態の概略図である。
【図３ｂ】本発明による明視野検査モジュールとして平面の媒質を検査するための装置の他の実施形態の概略図である。
【図４】本発明によるガラス試料の上面を検査するための明視野設定を使用して平面の媒質を検査するための装置の他の実施形態の概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な媒質内の欠陥を検出する方法であって、
光源から前記透明な媒質に視準光を送出するステップと、
前記視準光が前記透明な媒質から反射しまたは前記透明な媒質を透過するとき、前記透明な媒質を走査することにより欠陥を検出するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記欠陥検出ステップは、
前記検出ステップの結果を記憶するステップと、
前記透明な媒質の写像として前記結果を表示するステップと、
前記写像上の暗視野内に、欠陥を示す明像を配置するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記欠陥検出ステップは、
前記検出ステップの結果を記憶するステップと、
前記透明な媒質の写像として前記結果を表示するステップと、
前記写像上の明視野内に、欠陥を示す暗像を配置するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記写像に基づいて前記欠陥のサイズを計算するステップ
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記計算ステップは、キルヒホッフ・フレネルの回折モデルまたはフラウンホーファの回折モデルに基づいている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記表示ステップの前に、前記記憶された結果の複数のセグメントを並列に読み取るステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記表示ステップの前に、前記記憶された結果の複数のセグメントを並列に読み取るステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
透明な媒質内の欠陥を検出する方法であって、
暗視野走査モード、反射型の媒質を検査するための明視野走査モード、および前記透明な媒質の表面を検査するための明視野モードの少なくとも１つを選択するステップと、
密着型イメージ・センサを使用する前記少なくとも１つの選択された走査モードを使用して前記透明な媒質を走査することによって欠陥を検出するステップと、
前記各走査結果を結合して前記透明な媒質の写像を生成するステップと
を含む方法。
【請求項９】
透明な媒質内の欠陥を検出するための装置であって、
前記透明な媒質に視準光を供給する照射手段と、
前記光が前記透明な媒質から反射しまたは前記透明な媒質を透過するとき、少なくとも１００ｍｍ／ｓの速度で前記透明な媒質を走査し、前記走査に関連する像を記憶および表示する手段と
を備える装置。
【請求項１０】
前記照射手段が光源と、視準組立体とを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記光源がＬＥＤアレイである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＬＥＤアレイが青色ＬＥＤを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記視準組立体が視準光学系を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記透明な媒質を走査する前記手段はフォトダイオード・アレイを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記フォトダイオード・アレイはＣＭＯＳフォトダイオード・アレイである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記走査手段は１組のフォトダイオード・アレイ・タップをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記透明な媒質を走査する前記手段は、前記透明な媒質を走査し、前記走査から前記フォトダイオード・アレイに情報を送出するためのＧＲＩＮアレイをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記透明な媒質に対して前記光源の反対側に配置される拡散体をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１９】
前記像から欠陥の実際のサイズを判定する手段をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項２０】
前記判定手段はキルヒホッフ・フレネル回折モデルまたはフラウンホーファ回折モデルに基づいている、請求項１９に記載の装置。
【請求項１】
透明な媒質内の欠陥を検出する方法であって、
光源から前記透明な媒質に視準光を送出するステップと、
前記視準光が前記透明な媒質から反射しまたは前記透明な媒質を透過するとき、前記透明な媒質を走査することにより欠陥を検出するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記欠陥検出ステップは、
前記検出ステップの結果を記憶するステップと、
前記透明な媒質の写像として前記結果を表示するステップと、
前記写像上の暗視野内に、欠陥を示す明像を配置するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記欠陥検出ステップは、
前記検出ステップの結果を記憶するステップと、
前記透明な媒質の写像として前記結果を表示するステップと、
前記写像上の明視野内に、欠陥を示す暗像を配置するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記写像に基づいて前記欠陥のサイズを計算するステップ
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記計算ステップは、キルヒホッフ・フレネルの回折モデルまたはフラウンホーファの回折モデルに基づいている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記表示ステップの前に、前記記憶された結果の複数のセグメントを並列に読み取るステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記表示ステップの前に、前記記憶された結果の複数のセグメントを並列に読み取るステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
透明な媒質内の欠陥を検出する方法であって、
暗視野走査モード、反射型の媒質を検査するための明視野走査モード、および前記透明な媒質の表面を検査するための明視野モードの少なくとも１つを選択するステップと、
密着型イメージ・センサを使用する前記少なくとも１つの選択された走査モードを使用して前記透明な媒質を走査することによって欠陥を検出するステップと、
前記各走査結果を結合して前記透明な媒質の写像を生成するステップと
を含む方法。
【請求項９】
透明な媒質内の欠陥を検出するための装置であって、
前記透明な媒質に視準光を供給する照射手段と、
前記光が前記透明な媒質から反射しまたは前記透明な媒質を透過するとき、少なくとも１００ｍｍ／ｓの速度で前記透明な媒質を走査し、前記走査に関連する像を記憶および表示する手段と
を備える装置。
【請求項１０】
前記照射手段が光源と、視準組立体とを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記光源がＬＥＤアレイである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＬＥＤアレイが青色ＬＥＤを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記視準組立体が視準光学系を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記透明な媒質を走査する前記手段はフォトダイオード・アレイを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記フォトダイオード・アレイはＣＭＯＳフォトダイオード・アレイである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記走査手段は１組のフォトダイオード・アレイ・タップをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記透明な媒質を走査する前記手段は、前記透明な媒質を走査し、前記走査から前記フォトダイオード・アレイに情報を送出するためのＧＲＩＮアレイをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記透明な媒質に対して前記光源の反対側に配置される拡散体をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１９】
前記像から欠陥の実際のサイズを判定する手段をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項２０】
前記判定手段はキルヒホッフ・フレネル回折モデルまたはフラウンホーファ回折モデルに基づいている、請求項１９に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【公表番号】特表２００８−５１３７４２（Ｐ２００８−５１３７４２Ａ）
【公表日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３１５５５（Ｐ２００７−５３１５５５）
【出願日】平成１７年９月１９日（２００５．９．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００５／００１４２１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２９５３６
【国際公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（５０７０８６５１６）ディー．バイス サイエンティフィック インコーポレーテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１９日（２００５．９．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００５／００１４２１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２９５３６
【国際公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（５０７０８６５１６）ディー．バイス サイエンティフィック インコーポレーテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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