TW201310023A - 用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備和方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種具有暗場光學系統的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，包含：第一照相裝置，安置在玻璃基板上方以便拍攝玻璃基板上的表面缺陷的第一圖像；第二照相裝置，安置在玻璃基板上方以便拍攝玻璃基板上的表面缺陷的第二圖像；暗場照明系統，安置在玻璃基板下方以充當朝向第一照相裝置和第二照相裝置而穿透玻璃基板的暗場照明；以及檢測信號處理器，其操作第一圖像上的缺陷位置的坐標和第二圖像上的缺陷位置的坐標，其中第一照相裝置和第二照相裝置形成呈不平行於玻璃基板的至少轉移方向的線形狀的照相區域。

Description

用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備和方法
本發明涉及一種用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備和方法，且更特定來說，涉及一種用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備及其方法，其中經由兩個照相裝置和表面缺陷的A/B表面根據相應圖像中顯示的表面缺陷的長度的差異而獲得兩個圖像。
平板顯示器中所使用的玻璃基板僅在其在玻璃工業中稱為“表面A”的一個表面上沉積有微型電路圖案(micro circuit pattern)，且在其在玻璃工業中稱為“表面B”的另一表面上未沉積微型電路圖案。
當玻璃基板的表面A上存在缺陷時，如果微型電路圖案沉積在所述缺陷上，那麼微型電路圖案的有缺陷的比例可能增加。因此，有必要在沉積微型電路圖案之前精確地檢測玻璃基板(特定來說，上面將沉積微型電路圖案的表面A)上是否存在缺陷。為了參考，下文使用的術語“缺陷”是指各種類型的表面缺陷，例如劃痕(scratches)的產生、污垢粘附(dirt adhering)、表面隆起(surface protrusion)、泡沫產生等。
對於用於檢測透明板狀主體上的缺陷的檢查裝置，廣泛採用BF(明場(Bright Field))光學系統(optical system)和DF(暗場(Dark Field))光學系統。本發明是關於用於使用DF(暗場)光學系統來檢測玻璃基板的表面缺陷的設備和方法。
暗場光學系統將簡要描述如下。圖1顯示用於檢測透明板狀主體上存在的缺陷的暗場光學系統。參看圖1，在暗場光學系統中，感測器相機(sensor camera)5安置在透明板狀主體1的頂部表面上，且光源6安置在透明板狀主體1的底部表面上，借此通過使用透射光而非反射光來拍攝圖像。換句話說，暗場光學系統通過收集透射光束(transmitted light beams)7中的暗場分量來檢測透明板狀主體1上存在的例如雜質、劃痕等缺陷4。
暗場光學系統具有比明場光學系統高的測試功率，使得暗場光學系統可精確且靈敏地檢測透明板狀主體的表面缺陷。然而，暗場光學系統在關於表面缺陷相對於表面A/B的位置的信息方面具有限制，因為用於表面A上存在的缺陷與表面B上存在的缺陷的信號幾乎無任何差異。
同時，平板顯示器中所使用的玻璃基板在表面A和B各別所需的品質方面具有巨大差異。舉例來說，表面A對隆起缺陷和劃痕缺陷非常敏感，進而需要高品質規格。相反，表面B不敏感，從而需要低品質規格。
當在玻璃基板過程中轉移基板時，使表面B與轉移構件接觸，使得可在表面B上產生細微劃痕且致使雜質粘附到表面B。然而，此類缺陷在表面B上是可容許的。
如果在表面A上產生此類缺陷，那麼將對應的玻璃基板分類為“NG”且不允許其在平板顯示器的製造中使用。因此，使用具有高測試功率的暗場光學系統並進行表面缺陷檢查是有利的。同時，暗場光學系統具有不能將表面A/B彼此辨別的缺點。因此，暗場光學系統檢測缺陷的存在(不包含關於具有所產生的污染的表面A/B的信息)，並將簡單檢測結果提供給檢查者，使得可完全依賴於檢查者的手工工作來辨別“缺陷對應於哪一表面”。
因此，儘管特定玻璃基板具有對於平板顯示器的製造是適當的擁有良好品質的表面A和擁有可容許的細微劃痕的表面B，但暗場光學系統將玻璃基板辨認為具有表面缺陷且將缺陷圖像提供給檢查者，使得檢查者必須辨別缺陷圖像對應於表面A/B中的哪一表面。因此，進一步需要手工辨別的額外步驟，從而減小過程中的生產量和可加工性。另外，表面A上間歇地產生的細微劃痕被錯誤地確定為對應於表面B，從而導致在大規模生產中使用不適當的玻璃基板的問題。
因此，已努力作成本發明以解決相關技術中出現的問題，且本發明的目的是提供一種用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備和方法，其中可取得暗場光學系統的高測試功率的優點以及A/B表面辨別功能，使得針對表面缺陷來辨別表面A/B所需的循環時間得以縮短，且檢查者僅必須檢查具有高NG可能性的表面缺陷，進而使檢查配合度(inspection engagement)達到最大化。
為了實現本發明的以上目的，一種具有暗場光學系統的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備包括：第一照相裝置(photographing device)，其安置在玻璃基板上方以用於拍攝玻璃基板上的表面缺陷的第一圖像；第二照相裝置，其安置在玻璃基板上方以用於拍攝玻璃基板上的表面缺陷的第二圖像；暗場照明系統(dark field illumination system)，其安置在玻璃基板下方以用於充當朝向第一照相裝置和第二照相裝置而穿透玻璃基板的暗場照明；以及檢測信號處理器(detection signal processor)，其操作第一圖像上的缺陷位置的坐標和第二圖像上的缺陷位置的坐標，其中第一照相裝置和第二照相裝置形成呈不平行於玻璃基板的至少轉移方向的線形狀的照相區域，形成針對玻璃基板的頂部表面的將彼此重疊的照相區域，且形成針對玻璃基板的底部表面的彼此不同的照相區域。
此外，一種用於檢測玻璃基板的表面缺陷的方法包括以下步驟：通過合成由第一照相裝置獲得的第一圖像與由第二照相裝置獲得的第二圖像而產生第三圖像；以及根據第三圖像中對應於第一圖像的缺陷和對應於第二圖像的缺陷所形成的距離差而辨別在哪一表面上產生表面缺陷。
根據所述用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，可取得作為暗場光學系統的優點的高測試功率，且同時可辨別在哪一表面上產生表面缺陷，進而展現如下效果。
(1)可在短時間內容易地過濾表面B上所產生的大量表面缺陷，使得檢查者的檢查負擔可減少且過程效率可增加。
(2)表面A上所產生的表面缺陷的檢查工作的精度和配合度可得到改進，因為待檢查的圖像量減少，使得可完全避免在大規模生產中使用不適當的玻璃基板。
(3)玻璃基板產品的保修等級(warranty level)可增加，因為可獲得關於細微表面缺陷的位置的信息。
現將更詳細地參考根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的優選實施例，其實例在附圖中說明。在任何可能之處，將在所有圖式和描述中使用相同參考數字來代表相同或類似的零件。
本發明的技術方面是實現能夠辨別表面A/B的明場光學系統的優點，同時保證具有高測試功率的暗場光學系統的優點，其均借助以雙相機結構形成的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備。
下文中，將參看附圖更詳細地描述根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的優選實施例以及其優點和特性。
在闡釋之前，將下文使用的術語“轉移方向Y”定義為指示經由轉移構件轉移的玻璃基板的前進方向，將“寬度方向x”定義為指示平行於玻璃基板的寬度並垂直於轉移方向Y的方向。此外，將下文使用的術語“表面缺陷”定義為包含玻璃基板的表面上產生的劃痕和粘附到表面的雜質，以及歸因於玻璃製造過程中的瑕疵而產生的例如表面的細微隆起等各種形狀的表面缺陷。
圖2是顯示根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的基本結構的構造圖，且圖3是圖2的側視圖。
參看圖2和圖3，根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備包含至少兩個照相裝置、一用於朝向照相裝置輻射光的暗場照明系統30，和一用於接收從照相裝置輸入的圖像信號的檢測信號處理器40。
本發明中對應於待檢查的物體的玻璃基板1是用於例如LCD和PDP等平板顯示器裝置的面板的由薄玻璃材料製成的基板，其一般形成為0.5 mm到0.7 mm的厚度，其中“表面A”是指將沉積有微型電路圖案的表面，而“表面B”指示不形成微型電路圖案的表面。參考符號“P1、P2和P3”指示照相裝置的照相區域(掃描區域)。
根據本發明的照相裝置是用於連續地拍攝經由轉移輥(transferring roller)等轉移的玻璃基板1以便獲得對應的基板表面的圖像信息並接著將圖像信號發射到檢測信號處理器40的機器。
如上所述的照相裝置優選由電荷耦合裝置(Charge-coupled device，CCD)型感測器相機製成，所述CCD型感測器相機通過將入射光轉換為電信號(但不限於此)而提供關於對應的玻璃基板1的表面的圖像信息。
根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的特徵在於提供照相裝置中的至少兩者或兩者以上，且這些多個照相裝置沿著玻璃基板的轉移方向Y而安置。根據如圖2和圖3所示的本發明的優選實施例，用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備包括兩個照相裝置，其在下文中分別指示為第一照相裝置10和第二照相裝置20，使得將由第一照相裝置10拍攝的玻璃基板1的表面的圖像指示為第一圖像，且將由第二照相裝置20拍攝的玻璃基板2的表面的圖像指示為第二圖像。
根據如圖2所示的優選實施例，第一照相裝置10和第二照相裝置20全部分別以第一角度θ1和第二角度θ2沿著轉移方向Y逐個地安裝在玻璃基板1上方，其中第一照相裝置10和第二照相裝置20形成呈不平行於至少玻璃基板1的轉移方向的線形狀的照相區域。
為了參考，第一角度θ1是指由第一照相裝置10針對玻璃基板1的頂部表面相對於照相區域的法線向量(normal vector)V1而形成的角度，且第二角度θ2是指由第二照相裝置20相對于相同法線向量而形成的角度。
本發明的第一和第二照相裝置用僅具有安置於橫向方向上的像素的感測器以線掃描方式連續地拍攝玻璃基板的表面。即，構成照相裝置的感測器的像素跨越玻璃基板的寬度而安置，使得第一和第二照相裝置形成呈平行或傾斜地跨越玻璃基板的寬度的線形狀的照相區域P1、P2和P3。此外，玻璃基板1的寬度包含在照相區域P1、P2和P3的線的範圍內，使得可在玻璃基板1的整個表面上進行徹底檢查。
根據本發明的一個方面，由第一照相裝置10和第二照相裝置20在玻璃基板的頂部表面(表面A)上形成的照相區域(掃描區域)彼此重疊，且玻璃基板的底部表面(表面B)上的照相區域(掃描區域)彼此不同。
因此，如果根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備包括兩個照相裝置，那麼形成三個照相區域P1、P2和P3，其中符號“P1”對應於第一照相裝置10和第二照相裝置20的針對玻璃基板1的頂部表面上的缺陷的照相區域(其彼此重疊)，符號“P2”對應於第二照相裝置20的針對玻璃基板1的底部表面上的缺陷的照相區域，即第二照相裝置20固有的照相區域，且符號“P3”對應於第一照相裝置10的針對玻璃基板1的底部表面上的缺陷的照相區域，即第一照相裝置10固有的照相區域。
根據如圖2所示的優選實施例，第一和第二照相裝置10、20在玻璃基板1的轉移方向Y上安置在玻璃基板1上方以便掃描玻璃基板1上的相同區域。因此，由第一照相裝置10在基板的頂部表面(表面A)上形成的照相區域(P1：掃描線(scanning lines))與由第二照相裝置20在基板的頂部表面(表面A)上形成的照相區域(P2)彼此重疊。
然而，照相裝置10和第二照相裝置20經安置以聚焦相同的點，其中照相裝置10和第二照相裝置20相對於玻璃表面的至少“P1”照相區域的法線向量V1應定位成在相同方向上不處於相同角度。
舉例來說，參看圖4，第一照相裝置10和第二照相裝置20經安置以掃描玻璃基板的表面(表面A)上的相同區域，其中照相裝置10和第二照相裝置20相對於“P1”照相區域的法線向量V1安置成在相同方向上處於相同角度(θ3=θ4)，其為錯誤的結構。
這是因為本發明的第一照相裝置10和第二照相裝置20不但具有相對於玻璃基板的頂部表面的相同點的照相區域而且具有相對於玻璃基板的底部表面的不同點的照相區域，從而實現用於通過技術特徵以針對表面缺陷來辨別表面A/B的功能。
圖5a和圖5b顯示第一照相裝置10和第二照相裝置20的各種安置的側視圖，請參看圖5a，第一照相裝置10和第二照相裝置20經配置以針對玻璃基板的頂部表面掃描相同點P1，但相對於玻璃基板的照相區域P1的法線向量V1在不同方向上(左方向和右方向)以不同角度(θ1≠θ2)傾斜。參看圖5a和圖5b，第一照相裝置10和第二照相裝置20經配置以針對玻璃基板的頂部表面掃描相同點，但相對於玻璃基板的照相區域P1的法線向量V1在相同方向上(右方向)以不同角度(θ1≠θ2)傾斜。
通過如圖5a和圖5b所示的配置，本發明的第一照相裝置10和第二照相裝置20具有針對玻璃基板的頂部表面的相同照相區域，其中第一照相裝置10的第一角度θ1與第二照相裝置20的第二角度θ2相對于法線向量V1至少在相同方向上彼此不同，以便使照相區域相對於玻璃基板的底部表面彼此不同。圖6是顯示根據本發明的第一照相裝置10和第二照相裝置20的最優選安置形狀的側視圖。將參看圖6更詳細地描述根據本發明的最優選實施例的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備。第一照相裝置10和第二照相裝置20經配置以針對玻璃基板的頂部表面掃描相同點P1，且相對于法線向量V1在右方向和左方向上對稱安置以便形成彼此相等的第一角度θ1和第二角度θ2。此外，第一照相裝置10和第二照相裝置20經配置以通過呈線形狀(最優選平行於玻璃基板的寬度)的照相區域而跨越玻璃基板的寬度，其中第一和第二照相裝置優選安置在玻璃基板的中心軸上。
本發明的暗照明系統30安置在玻璃基板下方以便充當朝向第一照相裝置10和第二照相裝置20而穿透玻璃基板的暗場照明，其中第一照相裝置10和第二照相裝置20通過透射光來拍攝表面缺陷的圖像。即，依據根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，通過收集透射透明玻璃基板的光中的暗場分量而檢測玻璃基板上存在的缺陷。
因此，儘管待安裝的暗場照明系統30的數目並不重要，但從暗場照明系統30投射的照明必須經配置以照亮至少照相區域P1以及兩個照相區域P2和P3，所述照相區域P1形成在玻璃基板的頂部表面上，且所述兩個照相區域P2和P3形成在玻璃基板的底部表面上(其均徹底地形成)。照明系統30的一個實例包含線光照(line lighting)系統，其使用光纖以允許從若干鹵素燈或激光源發出的光在玻璃基板的寬度方向上通過玻璃基板。
如上文所描述，本發明的暗場照明系統30充當用於第一照相裝置10和第二照相裝置20的暗場照明，其中優選盡可能相等地形成應用於相應照相裝置的相對角。
根據如上文所描述的本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，可相對於相同表面缺陷獲得兩個圖像(即，由第一照相裝置獲得的第一圖像和由第二照相裝置20獲得的第二圖像)，其中如果對應的表面缺陷存在於玻璃基板的頂部表面(表面A)上，那麼第一圖像上的缺陷和第二圖像上的缺陷在彼此相等或彼此幾乎無誤差的坐標處顯示，同時，如果對應的表面缺陷存在於玻璃基板的底部表面(表面B)上，那麼第一圖像上的缺陷和第二圖像上的缺陷在彼此很大不同的坐標處顯示，使得有可能辨別在哪一表面上產生表面缺陷。
本發明的檢測信號處理器40接收針對相同表面缺陷而輸入的兩個圖像信息(第一圖像信息和第二圖像信息)，以便操作第一圖像上的缺陷的位置的坐標和第二圖像上的缺陷的位置的坐標，借此提取對應的缺陷的位置信息。
此外，本發明的檢測信號處理器40基於所提取的位置坐標來合成反映第一圖像上的缺陷與第二圖像上的缺陷之間的距離差的第三圖像，且將合成結果輸出到顯示器單元，使得檢查者可在視覺上辨認兩個真實圖像所形成的分隔程度且在短時間內容易地辨別在哪一表面上產生表面缺陷。
圖7a是用於描述根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的用於檢測玻璃基板的頂部表面上產生的表面缺陷的方法的闡釋性視圖，且圖7b顯示用於顯示在圖7a的檢查過程中獲得的第一和第二圖像的實驗數據。圖8a是用於描述根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的用於檢測玻璃基板的底部表面上產生的表面缺陷的方法的闡釋性視圖，且圖8b顯示用於顯示在圖8a的檢查過程中獲得的第一和第二圖像的實驗數據。
現在，參看圖7a到圖8b更詳細地描述用於辨別在表面A和表面B中的哪一表面上產生玻璃基板的表面缺陷的方法。為了參考，假定如圖7a和圖8a所示的玻璃基板的頂部表面為“表面A”，且其底部表面為“表面B”。參考符號“8”和“9”對應於玻璃基板的表面上產生的缺陷(劃痕和雜質)。此外，圖7b和圖8b的實驗中所使用的玻璃基板具有約700 μm的厚度t。
(1)在缺陷8存在於表面A上的情況下
當玻璃基板的頂部表面上產生的特定缺陷8(劃痕和雜質)連同玻璃基板一起轉移且前進到如圖2所示的照相區域P1的範圍內時，隨後第一照相裝置10和第二照相裝置20同時(即，無任何時間間隔)俘獲(capture)關於特定缺陷8的圖像以便分別產生第一圖像和第二圖像。這由以下事實引起：第一照相裝置10和第二照相裝置20具有針對玻璃基板的頂部表面(表面A)的相同照相區域P1，如圖2所示。
圖7b顯示通過第一和第二照相裝置同時俘獲缺陷而產生的第一圖像(圖7b(a))和第二圖像(圖7b(b))的屏幕。如圖7b所示，對於玻璃基板的頂部表面上存在的表面缺陷8，第一照相裝置10進行拍攝的時間點與第二照相裝置20進行拍攝的時間點之間幾乎無時間間隔，使得第一圖像上檢測到的缺陷的坐標和第二圖像上檢測到的缺陷的坐標具有幾乎相同的值。
因此，如果通過合成第一圖像(圖7b之(a))與第二圖像(圖7b之(b))而形成第三圖像，那麼第一圖像上的表面缺陷和第二圖像上的表面缺陷看上去彼此重疊，其間無任何間隔，如圖7b之(c)所示。
(2)在缺陷9存在於表面B上的情況下
如果特定缺陷9(劃痕和雜質)存在於玻璃基板的底部表面上，那麼缺陷9前進到第一照相裝置10的照相區域P3中且接著前進到第二照相裝置20的照相區域P2中(次序上具有時間差)，這與缺陷存在於玻璃基板的頂部表面上的情況不同。
如圖8a所示，如果玻璃基板從右側移動到左側，那麼玻璃基板的底部表面上存在的表面缺陷9首先到達待俘獲的第一照相裝置10的照相區域P3，借此產生第一圖像。
此後，如果玻璃基板移動約200 μm的距離C，那麼其前進到待俘獲的第二照相裝置20的照相區域P2中，借此產生第二圖像。
由於相同原因，第一圖像(圖8b之(a))上檢測到的缺陷的坐標和第二圖像(圖8b之(b))上檢測到的缺陷的坐標具有不同值。
因此，如果通過合成第一圖像(圖8b之(a))與第二圖像(圖8b之(b))而形成第三圖像，那麼第一圖像上的表面缺陷和第二圖像上的表面缺陷看上去彼此間具有一預定距離差，如圖8b之(c)所示。
如上文所描述，根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，缺陷存在於表面A上的情況下的合成圖像與缺陷存在於表面B上的情況下的合成圖像呈現不同形狀。
換句話說，在檢測到存在於表面A上的缺陷的情況下，合成圖像(第三圖像)具備呈現重疊形狀的對應的缺陷，而在檢測到存在於表面B上的缺陷的情況下，合成圖像(第三圖像)具備呈現彼此分離一預定間隔的形狀的對應缺陷。
這由以下事實引起：表面A上的缺陷在第一照相裝置10的第一圖像和第二照相裝置20的第二圖像上在相同坐標處顯示，而表面B上的缺陷在第一圖像和第二圖像上在彼此不同的坐標處顯示。
因此，以如下方式來辨別玻璃基板的表面A/B中的上面存在表面缺陷的表面。
首先，提取第一圖像上的缺陷的位置的坐標和第二圖像上的缺陷的位置的坐標。且接著，基於所提取的位置坐標，通過合成第一圖像與第二圖像而產生第三圖像。接下來，在第三圖像中，經由以對應於第一圖像的缺陷和對應於第二圖像的缺陷來形成的距離差而辨別上面產生表面缺陷的表面。在此點處，如果對應於第一圖像的缺陷和對應於第二圖像的缺陷彼此重疊，那麼將所述缺陷確定為在玻璃基板的頂部表面上產生的表面缺陷。同時，如果對應於第一圖像的缺陷和對應於第二圖像的缺陷彼此分離預定的距離差，那麼將所述缺陷確定為在玻璃基板的底部表面上產生的表面缺陷。
或者，以如下方式來辨別玻璃基板的表面A/B中的上面存在表面缺陷的表面。即，如果第一圖像的缺陷的位置坐標和第二圖像的缺陷的位置坐標彼此相等，那麼將所述缺陷確定為在玻璃基板的頂部表面上產生的表面缺陷。同時，如果第一圖像的缺陷的位置坐標和第二圖像的缺陷的位置坐標彼此不同，那麼將所述缺陷確定為在玻璃基板的底部表面上產生的表面缺陷。
圖9是根據本發明的一個實施例的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的構造圖，且圖10是圖9的側視圖。接下來，將參看圖9和圖10來描述根據此實施例的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備。根據此實施例的設備包含：暗場照明系統30，其安置在玻璃基板1下方並朝上發光，使得所發出的光入射在玻璃基板1的下表面(B)上的大致垂直於轉移方向的假想線(OP)上，在玻璃基板的厚度方向上折射，且接著通過玻璃基板1的上表面(A)上的大致垂直於轉移方向的假想線(OQ)；第一照相裝置10，其對形成在玻璃基板1的上表面A上的假想線(OQ)的區域進行拍攝；第二照相裝置20，其對形成在玻璃基板1的下表面B上的假想線(OP)的區域進行拍攝；以及檢測信號處理器40，其通過比較從第一和第二照相裝置10、20輸入的圖像而確定外來物質附著到玻璃基板1的上表面和下表面當中的哪一表面。
暗場照明系統30從玻璃基板1的下表面B下方的點朝上而向其上表面(A)發光。此處，暗場照明系統30經配置以允許所發出的光經由大致垂直於轉移方向的假想線(OP)而進入玻璃基板1的下表面(B)，在其厚度方向上通過玻璃基板1，且經由大致垂直於轉移方向的假想線(OQ)退出玻璃基板1的上表面(A)。實際上，當從暗場照明系統30發出的光撞擊下表面(B)時，大量的光可被下表面(B)向下反射，且通過玻璃基板1的一些光在撞擊上表面(A)時也可被玻璃基板的上表面(A)反射。然而，本文中，為了方便起見將省略對此反射的描述。
從暗場照明系統30發出的光以相對於玻璃基板1的下表面(B)的法線向量成某一角度('90°-θ'，參看圖9)而在寬度方向上照射到玻璃基板1的整個表面。光相對於下表面(b)的法線向量的入射角(90°-θ)可大於45°且小於85°。當光相對於玻璃基板的下表面的入射角接近直角時(在光相對於下表面(b)的法線向量的入射角(90°-θ)為45°或更大的情況下)，光從入射光在玻璃基板的厚度方向上被下表面折射的點到光到達玻璃基板的上表面的點行進減小的水平距離(D)，借此使得難以確定檢測到的外來物質所附著到的玻璃基板的表面，且歸因於照相裝置10、20之間的變窄的距離(即使檢測到)而使安裝照相裝置10、20變得十分困難。本文中，術語“水平距離(D)”定義為光在玻璃基板1中從光入射在玻璃基板1的下表面(B)上的點到光退出玻璃基板1的上表面(A)的點縱向移動的水平移動距離。因此，儘管可通過增加光相對於下表面(B)的法線向量的入射角來有利地增加水平距離(D)，但光被下表面反射的量隨著光的入射角增加而增加，借此需要光的輸出量增加來獲得相同量的透射。因此，考慮到光的輸出量，光相對於下表面(B)的法線向量的入射角優選設定為小於85°。儘管此實施例說明為包含圖9和圖10中的單一光源(30)，但多個激光源可佈置在玻璃基板1的寬度方向上。
第二照相裝置20是對於對應于形成在玻璃基板1的下表面(B)上的假想線(OP)的區域進行拍攝所用的裝置，且在假想線(OP)上方安置成與假想線(OP)垂直。如圖11所示，由於被第二照相裝置20拍攝的區域是玻璃基板1的下表面(B)上的光所照射到的區域(OP)，所以第二照相裝置僅可拍攝到附著到下表面(B)的外來物質所引起的散射。然而，即使在外來物質附著到上表面(A)上的對應於下表面(B)上的所述區域的區域的情況下，也拍攝不到附著到上表面(A)的外來物質所引起的散射，或所述散射提供可忽略的非常暗淡的圖像(如果拍攝到)。
類似地，第一照相裝置10是對於對應于形成在玻璃基板1的上表面(A)上的假想線(OQ)的區域進行拍攝所用的裝置，且在假想線(OQ)上方安置成與假想線(OQ)垂直。如圖11所示，由於被第一照相裝置10拍攝的區域是玻璃基板1的上表面(A)上的光所照射到的區域(OQ)，所以第一照相裝置僅可拍攝到附著到上表面(A)的外來物質所引起的散射。然而，即使在外來物質附著到下表面(B)上的對應於上表面(A)上的所述區域的區域的情況下，也拍攝不到附著到下表面(B)的外來物質所引起的散射，或所述散射提供可忽略的非常暗淡的圖像(如果拍攝到)。
如圖10和圖11所示，當照相裝置10、20在假想線(OP、OQ)上方安置成與其垂直時，有可能除去單獨的聚焦透鏡。此外，儘管在圖式中，根據此實施例的設備說明為包含單一第一照相裝置10和單一第二照相裝置20，但應理解，所述設備可包含有在玻璃基板1的寬度方向上佈置為照相裝置的多個線式CCD相機。
圖9到圖11繪示檢測信號處理器40，其可比其它實施例的檢測信號處理器40更容易地確定外來物質附著位置。圖9到圖11中所示的檢測信號處理器40比較分別從第一和第二照相裝置10、20輸入的第一圖像和第二圖像，且確定僅在第一圖像上顯示的外來物質是附著到玻璃基板1的上表面的外來物質，且僅在第二圖像上顯示的外來物質是附著到玻璃基板1的下表面的外來物質。
在包含照相裝置10、20的修改中，照相裝置10、20可安置為在玻璃基板的上表面上方成某一角度，而不是在其上表面上方安置成與其垂直，如圖11中所示。圖11中所示的設備所具有的優點在於，其具有用於照相裝置10、20的足夠的安裝空間，且因此促進其安裝。然而，此實施例的設備還具有的缺點在於，添加單獨的聚焦透鏡12、22以允許相應的照相裝置10、20分別具有在假想線(OQ、OP)上的焦點。特定來說，當使用例如輥等具有低精確度的轉移裝置來轉移玻璃基板1時，玻璃基板1可能在轉移期間向上或向下移動。因此，當使用如圖11中所示的單獨聚焦透鏡12、22時，存在必需添加自動聚焦裝置以實現準確的聚焦操作的問題。
對於圖9到圖11中所示的設備(其中水平距離(D)隨著來自暗場照明系統30的光路徑的寬度(Φ)減小而減小)，可對上表面和下表面上的外來物質進行拍攝以將其彼此清楚地區分。此處，重要的是，在光通過玻璃基板1時，從暗場照明系統30發出的光的路徑具有比至少玻璃基板1的厚度(t)小的寬度(Φ)。圖12顯示當從暗場照明系統30發出的光在與圖11中相同的條件下通過玻璃基板1時具有等於玻璃基板的厚度(t)的寬度的光路徑。第一照相裝置10的射束拍攝區域由OQ指示。如此圖所示，可看到，由於從暗場照明系統30發出的光撞擊玻璃基板的下表面(B)，所以由附著到下表面(B)的外來物質引起的散射可在第一照相裝置10的射束拍攝區域(OQ)下方發生。因此，為了允許第一照相裝置10接收僅由附著到上表面(A)的外來物質散射的光，當光通過玻璃基板1時，從暗場照明系統30發出的光的路徑具有小於玻璃基板1的厚度(t)的寬度(Φ)。
如上文所描述，根據用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，可共同實現暗場光學系統的高測試功率的優點以及A/B表面辨別功能，且可實現明場光學系統的優點，使得針對表面缺陷來辨別表面A/B所需的循環時間得以縮短，且檢查者僅必須檢查具有高NG可能性的表面缺陷，借此使檢查配合度達到最大化。
儘管上文通過使用特定術語來描述和說明本發明的優選實施例，但所述術語僅用於清楚地闡釋本發明，且所屬領域的技術人員將瞭解，在不脫離如申請專利範圍中所揭示的本發明的範圍和精神的情況下，可對本發明的實施例和術語作出各種修改和改變。
舉例來說，儘管如上文所描述和說明的根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備包括兩個照相裝置，但也有可能安裝三個或三個以上的照相裝置以用於收集三個或三個以上表面缺陷圖像以便辨別上面存在表面缺陷的表面A/B。
此外，儘管如上文所描述和說明的根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備經配置以在玻璃基板的頂部表面上形成相等的照相區域且相反地在底部表面上形成不同的照相區域，但也有可能在玻璃基板的頂部表面上形成不同的照相區域而在玻璃基板的底部表面上形成相等的照相區域。
儘管已出於說明性的目的描述了本發明的優選實施例，但所屬領域的技術人員將瞭解，在不脫離申請專利範圍中所揭示的本發明的範圍和精神的情況下，各種修改、添加和替換是可能的。
1．．．玻璃基板
8、9．．．表面缺陷
10．．．第一照相裝置
20．．．第二照相裝置
30．．．照明系統
40．．．檢測信號處理器
P1．．．第一和第二照相裝置的照相區域
P2．．．第二照相裝置的照相區域
P3．．．第一照相裝置的照相區域
圖1是顯示用於檢測透明板狀主體上存在的缺陷的常規暗場光學系統的視圖。
圖2是顯示根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的結構的構造圖。
圖3是根據圖2的本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的側視圖。
圖4是顯示根據本發明的第一和第二照相裝置的錯誤佈置狀態的實例視圖。
圖5a和圖5b是分別顯示根據本發明的第一和第二照相裝置的各種佈置形狀的側視圖。
圖6是顯示根據本發明的第一和第二照相裝置的最優選佈置形狀的側視圖。
圖7a是用於描述根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的用於檢測玻璃基板的頂部表面上產生的表面缺陷的方法的闡釋性視圖。
圖7b顯示用於顯示在圖7a的檢查過程中獲得的第一和第二圖像的實驗數據。
圖8a是用於描述根據本發明的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的用於檢測玻璃基板的底部表面上產生的表面缺陷的方法的闡釋性視圖。
圖8b顯示用於顯示在圖8a的檢查過程中獲得的第一和第二圖像的實驗數據。
圖9是根據本發明的一個實施例的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的構造圖。
圖10是圖9的側視圖。
圖11是用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備的修改的側視圖，其中圖9的照相裝置的位置有所改變。
圖12是當暗場照明系統在與圖10中相同的條件下照明玻璃基板時光路徑的寬度(Φ)設定為等於玻璃基板的厚度(t)的設備的側視圖。
1．．．玻璃基板
10．．．第一照相裝置
20．．．第二照相裝置
30．．．照明系統
40．．．檢測信號處理器
P1．．．第一和第二照相裝置的照相區域
P2．．．第二照相裝置的照相區域
P3．．．第一照相裝置的照相區域

Claims (12)

  1. 一種具有暗場光學系統的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，其包括：第一照相裝置，其安置在玻璃基板上方以用於拍攝所述玻璃基板上的表面缺陷的第一圖像；第二照相裝置，其安置在玻璃基板上方以用於拍攝所述玻璃基板上的所述表面缺陷的第二圖像；暗場照明系統，其安置在所述玻璃基板下方以用於充當朝向所述第一照相裝置和所述第二照相裝置而穿透所述玻璃基板的暗場照明；以及檢測信號處理器，其操作所述第一圖像上的缺陷位置的坐標和所述第二圖像上的缺陷位置的坐標；其中所述第一照相裝置和所述第二照相裝置形成呈不平行於所述玻璃基板的至少轉移方向的線形狀的照相區域，形成針對所述玻璃基板的頂部表面的將彼此重疊的照相區域，且形成針對所述玻璃基板的底部表面的彼此不同的照相區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的具有暗場光學系統的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，其中所述檢測信號處理器合成用來反映所述第一圖像上的所述缺陷與所述第二圖像上的所述缺陷之間的距離差的第三圖像以提供結果。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的具有暗場光學系統的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，其中所述第一照相裝置和第二照相裝置形成呈所述線形狀的所述照相區域，所述線形狀將平行於所述玻璃基板的寬度方向且將參考針對所述頂部表面的所述照相區域的切線而在右方向和左方向上對稱。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的具有暗場光學系統的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，其中所述暗場照明系統以一方式構造而成，使得所投射的光穿過形成在至少所述玻璃基板的所述頂部表面上的所有照相區域和形成在所述玻璃基板的所述底部表面上的兩個照相區域。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的具有暗場光學系統的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的設備，其中所述第一照相裝置和所述第二照相裝置為CCD(電荷耦合裝置)型感測器相機。
  6. 一種用於檢測玻璃基板的表面缺陷的方法，在用於通過使用以下各者來辨別在玻璃基板的哪一表面上產生了表面缺陷的方法中：第一照相裝置，其安置在所述玻璃基板上方以用於拍攝所述玻璃基板上的表面缺陷的第一圖像；第二照相裝置，其安置在所述玻璃基板上方以用於拍攝所述玻璃基板上的所述表面缺陷的第二圖像；以及暗場照明系統，其安置在所述玻璃基板下方以用於充當朝向所述第一照相裝置和所述第二照相裝置而穿透所述玻璃基板的暗場照明；其中所述第一照相裝置和所述第二照相裝置以一方式安置著，使得在所述玻璃基板的寬度方向上形成呈線形狀的照相區域，針對所述玻璃基板的頂部表面的照相區域彼此重疊，且針對所述玻璃基板的底部表面的照相區域彼此不同地安置著，所述用於檢測玻璃基板的表面缺陷的方法包括以下步驟：提取所述第一圖像上的缺陷位置的坐標和所述第二圖像上的缺陷位置的坐標；通過基於所提取的位置坐標來合成所述第一圖像與所述第二圖像而產生第三圖像；以及根據所述第三圖像中對應於所述第一圖像和所述第二圖像的所述缺陷所形成的距離差來辨別哪一表面具有所述表面缺陷。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的用於檢測玻璃基板的表面缺陷的方法，其中如果對應於所述第一圖像的缺陷和對應於所述第二圖像的缺陷彼此重疊，那麼確定所述玻璃基板的所述頂部表面上產生了所述表面缺陷，且如果對應於所述第一圖像的缺陷和對應於所述第二圖像的缺陷彼此分離一預定距離，那麼確定所述玻璃基板的所述底部表面上產生了所述表面缺陷。
  8. 一種用於檢測玻璃基板的表面缺陷的方法，在用於通過使用以下各者來辨別在玻璃基板的哪一表面上產生了表面缺陷的方法中：第一照相裝置，其安置在所述玻璃基板上方以用於拍攝所述玻璃基板上的表面缺陷的第一圖像；第二照相裝置，其安置在玻璃基板上方以用於拍攝所述玻璃基板上的所述表面缺陷的第二圖像；以及暗場照明系統，其安置在所述玻璃基板下方以用於充當朝向所述第一照相裝置和所述第二照相裝置而穿透所述玻璃基板的暗場照明；其中所述第一照相裝置和所述第二照相裝置以一方式安置著，使得在所述玻璃基板的寬度方向上形成呈線形狀的照相區域，針對所述玻璃基板的頂部表面的照相區域彼此重疊，且針對所述玻璃基板的底部表面的照相區域彼此不同地安置著，所述用於檢測玻璃基板的表面缺陷的方法包括以下步驟：提取所述第一圖像上的缺陷的位置的坐標和所述第二圖像上的缺陷的位置的坐標；以及如果對應於所述第一圖像的缺陷和對應於所述第二圖像的缺陷彼此相等，那麼辨別出所述玻璃基板的所述頂部表面上產生了所述表面缺陷，且如果對應於所述第一圖像的缺陷和對應於所述第二圖像的缺陷彼此不同，那麼辨別出所述玻璃基板的所述底部表面上產生了所述表面缺陷。
  9. 一種具有暗場光學系統的用於檢測玻璃基板上的表面缺陷的設備，所述設備包括：暗場照明系統，其安置在玻璃基板下方並朝上發光，使得所發出的光入射在所述玻璃基板的下表面上的大致垂直於轉移方向的假想線(OP)上，在所述玻璃基板的厚度方向上折射，且接著通過所述玻璃基板的上表面上的大致垂直於所述轉移方向的假想線(OQ)；第一照相裝置，其對形成在所述玻璃基板的所述上表面上的所述假想線(OQ)的區域進行拍攝；第二照相裝置，其對形成在所述玻璃基板的所述下表面上的所述假想線(OP)的區域進行拍攝；以及檢測信號處理器，其通過比較從所述第一和第二照相裝置輸入的圖像而確定外來物質附著到所述玻璃基板的所述上表面和下表面當中的哪一表面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的設備，其中當從所述暗場照明系統發出的所述光入射在所述玻璃基板的所述下表面上時，所述光相對於所述玻璃基板的所述下表面的法線向量的入射角大於45°且小於85°。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的設備，其中所述第一和第二照相裝置中的至少一者在所述玻璃基板的所述上表面上的所述假想線(OQ)的所述區域上方安置成與所述假想線(OQ)垂直，或在所述玻璃基板的所述下表面上的所述假想線(OP)的所述區域上方安置成與所述假想線(OP)垂直。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的設備，其中在通過所述玻璃基板時，從所述暗場照明系統發出的所述光的路徑具有比所述玻璃基板的厚度(t)小的寬度(Φ)。
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