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WO2006087213A2 - Method and device for detecting and/or classifying defects - Google Patents

Method and device for detecting and/or classifying defects Download PDF

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WO2006087213A2
WO2006087213A2 PCT/EP2006/001465 EP2006001465W WO2006087213A2 WO 2006087213 A2 WO2006087213 A2 WO 2006087213A2 EP 2006001465 W EP2006001465 W EP 2006001465W WO 2006087213 A2 WO2006087213 A2 WO 2006087213A2
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WO
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light
vorrichtung
vorrichtung according
substrate
workpiece
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/001465
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German (de)
French (fr)
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WO2006087213A3 (en
Inventor
Klaus Gerstner
Clemens Ottermann
Bernhard Hunzinger
Original Assignee
Schott Ag
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Publication date
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Publication of WO2006087213A2 publication Critical patent/WO2006087213A2/en
Publication of WO2006087213A3 publication Critical patent/WO2006087213A3/en

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    • G01N21/8903Optical details; Scanning details using a multiple detector array
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    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

Definitions

  • the invention generally relates to the quality control in the production and / or processing of workpieces, in particular the optical detection and / or
  • the invention is therefore based on the object to be able to provide an optical error detection and classification of errors of substrates, which even at high speed error detection meets the highest quality assurance requirements.
  • the invention provides an apparatus and a method for detecting defects, in particular on surfaces of workpieces, preferably plate-shaped workpieces, such as glass plates, in which radiation is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect.
  • it is provided to detect at least part of the radiation influenced by the defect from an optical detector.
  • According to one embodiment of the invention is also an apparatus and a method for detecting and / or classification of defects, especially on surfaces of workpieces, in which radiation at least one light source is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect , in which a first and a second optical signal is generated and from these signals a distinction of the defect is possible.
  • the invention provides a device for detecting and / or classifying defects, in particular on surfaces of workpieces, wherein radiation of at least one light source is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect, in which a first and a second optical signal is generated and from these signals a distinction of the defect is possible.
  • the subsequent processing can be influenced very positively.
  • a substrate may be supplied for further purification, for example.
  • a ' storage of the ' location of one or more detected particles and / or detected scratches in a subsequent data processing system can be carried out, which controls the further processing operations.
  • particles with diameters in a range of one-half to five micrometers are still reliably detectable and distinguishable from scratches and bubbles in the glass.
  • These particles can be both externally introduced solids and remaining residues of a previous cleaning process, such as detergent residues or very fine droplets on the glass surface.
  • the illumination comprises a bright field and a dark field illumination arrangement.
  • the or the optical detectors are arranged so that they detect at least areas of the dark field.
  • one or more lasers are suitable.
  • the light source may comprise a scanning system for scanning the workpiece, in particular in conjunction with a line scan camera or another detector with parallel detection of multiple surface areas or with the scanning system synchronized optical detection.
  • the optical detector preferably comprises a plurality of light-detecting pixels, each. detect light originating from different substrate areas in order to be able to examine large surface areas simultaneously with high accuracy. Different areas of the substrate do not necessarily mean disjoint areas here, but rather the areas may partially overlap, for example. Furthermore, a lighting device is provided which has a plurality of light source points, which are arranged so that falls on each of the substrate regions light from at least two different directions of incidence. This is advantageous for being able to detect elongated structures, such as scratches, since the light scattering on such structures is generally strongly dependent on the angle between scratch and incident light. In this way it is also possible to reliably detect any scratches along the surface and only slight scratches.
  • the directions of incidence include an angle of at least 45 °, preferably of at least 90 °, particularly preferably of at least 120 °.
  • An angle between two directions of incidence of at least 120 ° is particularly favorable when the light from more than two directions on the respective surface area, so for example from at least three directions on the surface falls.
  • a light source does not necessarily have to be a separate light source. Rather, the light of one or more light sources can be divided in a suitable manner.
  • the optical detector comprises a line camera, with which along the surface elongated regions of the substrate to be tested are verifiable in parallel.
  • the optical detector comprises an imaging camera, with which the substrate along the surface sections, or even can be detected at once.
  • the optical detector can be particularly advantageously preceded by a 4f arrangement. It has surprisingly been found that such an arrangement is able to emphasize light scattering effects on defects of the substrate particularly. This is especially the case when the 4F Anor.dnung is arranged such that it performs a filtering of structure sizes, which does not correspond to the structure size of the defects to be detected. Likewise, with the same advantages, alternatively or additionally, the illumination device can be followed by a 4F arrangement.
  • the lighting comprises a
  • the or the optical detectors are arranged so that they detect at least areas of the dark field.
  • a dark field arrangement is just by the elimination of the direct light signal for detecting particularly small errors, so suitable for the highest requirements. According to yet another embodiment of the invention is the
  • the dark field illumination arrangement confocal to the optical axis of the optical detector arranged in reflection to turn off remaining background signal.
  • the dark field illumination arrangement can be arranged confocal to the optical axis of the optical detector in transmission.
  • the illumination may further include a phase contrast illumination arrangement. Even with such an arrangement, the smallest deviations in surface or volume structure can be detected with high contrast.
  • the illumination can be made according to the invention both in transmission, as well as in reflection, as well as in combination of transmission and reflection.
  • the illumination is made with obliquely incident light. It becomes oblique incidentally in the sense of the invention as incident obliquely to the illuminated surface of the substrate understood.
  • the obliquely incident light may advantageously comprise a narrow light beam which illuminates only one of the two main surfaces of a substrate to be tested in the field of view of the camera.
  • the light is focused and irradiated at an oblique incidence on the substrate, wherein the optical axis of the
  • Detector is arranged at an angle ⁇ to the light beam, for which applies:
  • the focus is understood to be the area of smallest expansion perpendicular to the direction of light propagation, at which the intensity of the boundary has dropped to 1 / e relative to the maximum intensity.
  • the focus is particularly preferably within the substrate. In this way, a dark field view is made possible, in which the illuminated by light beam surfaces are adjacent to each other so that they do not overlap from the perspective of the detector. At the same time, the focusing achieves a high light intensity at the substrate surfaces.
  • the distance between the areas illuminated on the surfaces in projection onto the viewing direction of the optical detector is preferably in the range from 100 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the detector can in particular also be directed perpendicular to the substrate surface.
  • the angle ⁇ then corresponds to the light incidence angle.
  • the detector is further arranged on the light exit side of the substrate and views the illuminated area at an acute angle to the emergent beam.
  • the angle is preferably more than 5 ° and more preferably less than 50 ° to the light-out direction, more preferably in the range of 10 ° to 35 °. More than 5 ° have proven to be beneficial to direct posts
  • the optical detector may comprise a camera with at least two lines. It is positioned with respect to the light source and the substrate so that one of the lines detects the surface area illuminated by the light striking the substrate and the other line detects the surface area illuminated by the light exiting the substrate.
  • a further general improvement of the invention for detecting extremely weak scatterers on the surfaces consists in the use of a signal amplifier for the optical detector, in particular a photomultiplier or a multi-channel plate.
  • the optical detector can then be used in particular in conjunction with a scanning light beam.
  • the light beam can be focused to increase the light intensity and spatial resolution. Particularly suitable is focused laser radiation, which is scanned with a scanning system over the surface of the workpiece.
  • an imaging detector in particular a multi-channel plate can be used, which is the
  • a light source with an irradiance on the substrate of at least 2.5 ⁇ 10 6 watts per square meter and a scattered light detection is used.
  • Such light intensities can be achieved in particular by means of focused light sources.
  • a focused light source having a focus with a minimum extension of at most 200 ⁇ m, preferably at most 150 ⁇ m.
  • the obliquely incident light can also be s-polarized in an advantageous manner.
  • the reflection at defect-free areas of the surface of the substrate to be tested is reduced, so that an improved signal-to-noise ratio of the originating from surface defects scattered light signal is achieved. It is particularly advantageous if the obliquely incident light is irradiated relative to the workpiece under the Brewster angle.
  • the optical detector having a similar effect may comprise a polarizer which polarizes the light substantially perpendicular to the polarization of the light reflected from the workpiece.
  • the term "essentially” means in particular that this applies to the main surface, but not to the defect, for example, In other words, the polarizer is adjusted so that light reflected from defect-free regions of the surface is blocked.
  • the illumination comprises a laterally arranged from the optical detector lighting, which lower or no light components perpendicular to the substrate surface.
  • the illumination means may comprise in vorteilha 'fter further also mirror for beam shaping.
  • the illumination device comprises faceted mirrors for defining a plurality of foci on the workpiece, from which spherical waves emanate. Another way to provide illumination with a variety of individual light sources is.
  • Lighting device with at least one holographic optical element for defining a plurality of foci on the workpiece may comprise a phase hologram, which preferably includes vapor deposition glass.
  • the structures holographically effective structures can be prepared by structured vapor deposition of a vapor-deposited glass.
  • the holographic optical element may be arranged in particular on a refractive element, such that the desired illumination of the substrate can be performed by one or more light sources which irradiate the holographic 'optical element.
  • the holographic optical element is arranged on a reflective element.
  • the light source may advantageously also comprise a holographic optical element and a cylindrical lens in order to achieve the desired angular distribution of the light incident on the workpiece.
  • the one or more light sources used can advantageously also be limited in their bandwidth.
  • the scattering intensity is generally dependent on both the shape and the size of the scattering elements. To be able to detect the smallest possible defects is In this regard, for example, the use of a light source whose spectrum is at wavelengths less than 300 nm, advantageous.
  • the light source can advantageously emit light at a wavelength at which. the workpiece to be tested has only low transmission, in particular a transmission of less than 50%, preferably less than 25%, most preferably less than 15%. In this way, it can also be easily distinguished on detection of a surface defect or a surface contamination on which side of the workpiece the defect found. When using further light sources, in which the workpiece is transparent, it is then also possible to distinguish between surface and volume defects. '
  • one or more lasers are suitable.
  • the light source may comprise a scanning system for scanning the workpiece, in particular in conjunction with a line scan camera or another detector with parallel detection of multiple surface areas or with the scanning system synchronized optical detection.
  • a laser diode array is used, which for example, includes a collimator assembly which generates a single light beam.
  • a light source is advantageous, inter alia, in conjunction with a line scan camera as an optical detector.
  • a laser or laser diode array may further be defined to adapt the longitudinal coherence to a plurality of longitudinal. Emit fads. It is further contemplated that the laser or laser diode array may be short pulsed, or operable to define desired longitudinal coherence characteristics.
  • the laser diode array may comprise at least one FAC and preferably additionally at least one SAC lens which generates at least one focus on the workpiece.
  • the light source may also include a phase framer to define desired transverse coherence. This makes it possible, in particular, to switch off unwanted interference effects that cause false signals.
  • the light source may also comprise a fluorescent or fluorescent tube.
  • a fluorescent or fluorescent tube With such a light source, a plurality of surface areas can be illuminated in particular in an arrangement parallel to the surface of the workpiece so that the respective surface areas are illuminated in each case by light from different directions.
  • a fluorescent tube with several spectral emission bands can also be used.
  • a fluorescent or fluorescent tube is arranged parallel to a line scan camera as part of the optical detector.
  • the workpiece comprises glass, or glass is examined as a workpiece.
  • the invention thin glass can be examined with the invention thin glass.
  • the invention is suitable in this respect for checking the quality of floated thin glass, downdraw thin glass, downdraw fusion thin glass, in particular overfiow downdraw glass.
  • Glass inspection apparatus for a display in particular a TFT display.
  • such glasses are subject to particularly stringent requirements, since even the smallest scratches, which can occur during polishing or during handling in the production process, can adversely affect the coatings applied to the glass.
  • Substrates such as thin glass with a width of more than 1.8 meters and / or a length of more than 2.0 meters according to the invention can be checked so quickly that the production process in the production of TFT displays such substrates is not or only slightly slowed down.
  • Thin glass which has been tested with a device according to the invention and sorted using the test results, has in this way a significantly reduced error concentration or number of errors.
  • concentration itself of scratches having a depth of 3 ' to 30 nanometers should be less than 5, preferably less than 3, more preferably less than 1 per square meter.
  • Fig. 'L in a schematic view a device for detecting flaws on thin glass according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a variant of the device shown in Fig. 1, 3A, 3B parts of developments of devices according to the invention
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the invention with
  • Fig. 6 shows an embodiment with straightening
  • Fig. 8 shows a variant of that shown in Fig. 7
  • Fig. 9 shows a development of the invention with a plurality of juxtaposed optical
  • a receptacle with an optical detector such as can be obtained with a device according to Fig. 7 Fig. 10 ⁇ .
  • Fig. 11 is a greatly simplified schematic
  • FIG. 12 is a greatly simplified schematic
  • Fig. 13 shows a preferred embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device for detecting defects on and / or in workpieces 3.
  • the apparatus of this exemplary embodiment designated as a whole by the reference numeral 1
  • thin-glass substrates 3 are checked for the presence of defects.
  • Typical errors can be detected, such as those caused by the manufacturing process, for example with downdraw thin glass, downdraw fusion thin glass, in particular overflow downdraw glass or float glass, as well as due to postprocessing.
  • the device is also surprisingly suitable for rapid testing of very large substrates, such as thin glass with a width of more than 1.8 m. and / or a length of more than 2, 0 m.
  • the device 1 for detecting defects radiation is directed by means of a lighting device 11 on the workpiece and at least partially influenced by the workpiece, in particular by the defect. At least part of the radiation influenced by the defect is then detected by an optical detector 5.
  • the optical detector comprises in particular a line camera 7.
  • a Focusing optics of the line scan camera is designed so that each pixel of the camera 7 detects a different surface area of the thin-glass substrate 3, or from this outgoing light. The totality of the detected surface areas gives an elongated
  • the surface region 20 extends in particular along the entire width of the substrate 3, so that the entire surface 31 or the entire substrate 3 can be detected by a single pass from the substrate at the optical detector 5. For this purpose, both the substrate 3, and the detector can be moved.
  • the illumination device 11 is formed so as to form a plurality of light source spots arranged so that light from at least two different directions of incidence falls on each of the substrate regions which detect the individual pixels of the line scan camera.
  • the light source comprising a fluorescent tube 13.
  • This extends parallel to the line scan camera. And is suitably collimated and focused by means of a cylindrical lens 15, so that substantially only the narrow surface area 20 is illuminated.
  • the illumination is made with obliquely incident light, while the line scan camera looks substantially perpendicular to the surface, so that no directly reflected light can enter the line scan camera 7.
  • the fluorescent tube emits its light isotropically, so that any longitudinal section of the fluorescent tube forms a light source. In this way, light falls from many different directions on each of the detected substrate areas. For example, in the case of the arrangement shown in FIG.
  • an area at the very edge of the substrate 3 is covered by light under all possible directions of incidence, which differ at most by an angle .alpha.
  • the length of the fluorescent tube and its distance to the region 20 can then be chosen so that the different directions of incidence make an angle of at least 45 °, preferably at least 90 °, more preferably even at least 120 °. In this way, scratches that run along any direction of the surface can be reliably detected.
  • FIG. 1 which is arranged laterally from the optical detector, wherein the illumination by the illumination device 11 has lower or, in particular, no light components perpendicular to the substrate surface 31.
  • the fluorescent tube can have multiple spectral emission bands. In this way, for example, in conjunction with appropriate
  • the illumination of this embodiment particularly represents a dark field illumination arrangement.
  • FIG. 2 shows a variant of the device 1 shown in FIG.
  • the optical detector 5 comprises, in a modification of the embodiment shown in Fig. 1, an image-recording camera 17, the pixels of a grasp square or rectangular area 20 on the surface.
  • the illumination device 11 comprises a plurality of fluorescent tubes 13 configured in accordance with the exemplary embodiment shown in FIG. 1, which are also arranged to illuminate the surface 31 of the substrate 3, in particular the surface area 20 covered by the pixels, under oblique incidence of light Achieve dark field illumination.
  • the light source points are arranged along the fluorescent tubes so that light falls from at least two different directions of incidence on each of the substrate regions, the directions of incidence for each of the surface regions within the region 20 detected by the respective pixels being at an angle ⁇ of at least 45 °, preferably at least 90 °, more preferably at least 120 °.
  • the thin glass substrate 3 is guided along a feed direction 100 by means of a feed device, not shown, so that the substrate 3 is checked its length.
  • FIGS. 1 and 2 can be arranged side by side and transverse to the feed direction 33 in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 also several optical detectors.
  • an arrangement with a plurality of transverse to the feed direction optical detectors, which detect the substrate in its entire width across the feed direction, in particular. Preferred, in particular for wide substrates 3 in order to check their surface with high resolution can.
  • Fig. 3A and 3B parts of developments of inventive devices.
  • 3A shows an optical detector 5 with a line scan camera 7, wherein the optical detector 5 is preceded by a 4F arrangement 25.
  • the 4F arrangement comprises two cylindrical lenses 26, 27, in whose common focal plane a diaphragm 30 is arranged.
  • the illumination device 1 1 with a collimated and focused fluorescent tube 13 is followed by a structure corresponding to a 4F arrangement.
  • Such lighting devices and optical detectors with subsequent or upstream 4F arrangement can be used for example in the embodiments shown in FIG. 1 or 2.
  • the 4F arrangement 25 can effect a filtering of structure sizes which do not correspond to the structure size of the defects to be detected.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a device 1 according to the invention for detecting defects. This embodiment of the
  • the invention is based on phase contrast detection of defects, such as, in particular, scratches on the surface 31 of a thin glass substrate for TFT displays.
  • the basic structure is similar to the example shown in FIG. 1, however, the optical detector is constructed so that its optical axis lies in the light beam of the illumination arrangement reflected by the surface 31.
  • a slit diaphragm and a cylindrical lens is arranged, which focuses the light of the slit diaphragm 30 onto the substrate surface 31.
  • a further cylindrical lens 36 and a phase plate 38 having a linear light-attenuating region 39 are arranged in front of the line camera 7 of the optical detector 5.
  • the phase plate 38 is arranged so that the directly reflected light is attenuated by the line-shaped region 39.
  • the scattered light then has a direction deviating from the mirror beam and passes laterally past the line-shaped attenuating region 39 of the plate 38 into the line scan camera. On the respective pixels of the line scan camera 7 there is then an interference of the scattered with the attenuated direct light beam, so that defects due to the occurring
  • any arbitrary longitudinal portion of the aperture 30 forms again a light source point, so that each illuminated through the slot of the aperture 30 surface area is illuminated from several different directions.
  • the directions of incidence include an angle of at least 45 °, preferably of at least 90 °, particularly preferably of at least 120 °.
  • advantageously polarized light can also be used. Is, as measured in these embodiments in reflection, it offers It is also intended to use a lighting device 11 which emits s-polarized light with respect to the surface 31. Thus, the reflection is suppressed at error-free surface areas and achieved an improved signal-to-background ratio.
  • the illumination device 11 can then be advantageously arranged so that the light falls in or around the Brewster angle on the surface.
  • the lighting devices on the side 31 opposite side 32 of the substrate 3 can be arranged so that the light is not reflected, but is transmitted through the substrate 3.
  • the position of the illumination adjustment 11 is mirrored in each case on the substrate 3 with respect to the position shown in FIGS. 1, 2, 4.
  • the areas illuminated by the illumination device linear areas can be kept so narrow by means of appropriate collimation and / or focusing at oblique incidence that in the field detected by the line camera 20, or in the image field only one of both main surfaces, so one of the surfaces 31, 32 is illuminated.
  • Such an arrangement is outlined in Fig. 5, which illustrates the beam path according to this embodiment of the invention.
  • the arrangement of the optical detector 5 and the illumination device, not shown here, can correspond, for example, to the example shown in FIG.
  • the obliquely incident light beam 40 illuminates a region 41 on the surface 31 and a region 42 on the opposite surface 32.
  • the refraction of the light beam was not considered in the illustration.
  • the one of the Line detector 7 of the optical detector 5 detected area 20 is within the range 41, but outside the range 42. Accordingly, in the field of view of the camera 7 only one of the two. Illuminated surfaces. This is particularly useful because in this way signals due to stray light from defects on the surface 32 are suppressed.
  • a substrate 3 for the manufacture of TFT displays may still be used if there are no scratches on the coating side, although there may possibly be a scratch on the opposite side which would cause the coatings to be contaminated but optically completely inconspicuous is. By an arrangement, as shown in FIG. 5, therefore, the committee ⁇ can be considerably reduced.
  • a light source that emits light at a wavelength at which the workpiece transmits only little, in particular a transmission less than 50%, preferably less than 25%, most preferably less than 15%.
  • an optical detector 5 as shown in FIG. 5 can be provided with a polarizer 45 which transmits the light essentially perpendicular to the polarization of the reflected light from the substrate 3 polarized. Accordingly, using s-polarized light, one would adjust the polarizer so that reflected s-polarized light is blocked by the polarizer 45.
  • FIG. 6 shows a further variant of the example shown in FIG. 1.
  • a laser in particular a laser bar 50, for example a laser diode array with a plurality of linearly arranged in the direction parallel to the surface 31 laser diodes used.
  • the laser diode array may comprise at least one FAC, and preferably additionally at least one SAC lens, which generate at least one focus on the workpiece.
  • a phase framer scrambler may additionally be provided.
  • the "laser diode array may continue to adjust the longitudinal coherence at multiple longitudinal modes defined emit and / or desirable to define the longitudinal coherence properties notedzeitgepulst be operated.
  • the laser is a. corresponding jet-forming device downstream.
  • the illumination device 11 comprises holographic optical elements for defining a plurality of foci on the substrate.
  • the holographic optical element comprises a phase hologram.
  • a phase hologram plate 52 is disposed in front of the laser bar 50.
  • the phase hologram can advantageously be produced by structured deposition of vapor-deposited glass on a glass plate as a refractive element.
  • the light beams are also deflected and focused in the direction of the surface, so that again falls on each of the detected surface areas of the pixels light from different directions of incidence.
  • a glass plate can be used as a refractive element and a cylindrical lens.
  • the focusing in the lateral direction through the cylindrical lens and the focusing under different directions of incidence along the surface 31 can be effected by the phase hologram.
  • the illumination device also includes mirrors for beam shaping in this example.
  • a faceted mirror 54 with concave facets is provided which also serves to define a plurality of foci on the workpiece. This is arranged in the mirror beam so that the light is just reflected back to increase the light intensity on the illuminated surface area.
  • the mirror 54 may also be designed as a reflective element and support for holographic optical elements in order to reflect back light onto the detected surface area under different directions of incidence.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the invention, in which focused laser light is used for the detection of defects.
  • a lens 56 By means of a lens 56, a light beam 40 incident in the direction of the surface 32 of the thin-glass substrate 3 is focused so that the focus F lies within the substrate 3.
  • the light is focused by means of the lens 56 so that the focus has an extension of at most 200 microns, preferably at most 150 microns.
  • the aim is in particular a minimum extension of the focus in the range of about 50 microns to 100 microns.
  • a light source this is not shown in Fig. 7 for clarity - preferably a laser or a laser bar is used with a plurality of laser sources.
  • the detector 7 is disposed opposite to the light incident direction with respect to the substrate 3, so that the light scattered on the surface region 42 is detected by the detector 5 in transmission.
  • the detector is also arranged so that ' the area 41 on the detector 5 side facing 31 of the substrate 3 from Detector 5 is detected.
  • the optical axis 58 and the center beam 60 of the emergent light beam are also arranged at an acute angle ⁇ . This angle ⁇ is chosen so that the two areas 41, 42 do not overlap from the perspective of the detector 5. This is guaranteed if the angle ⁇ is:
  • n s is the refractive index of the substrate
  • b is the smallest dimension of the focus of the light beam
  • d is the thickness of the substrate.
  • the angle is more than 5 ° in the example shown. This lower limit is useful in order to avoid the detection of direct light from the peripheral areas of the light bundle during short focal length focusing.
  • the angle ⁇ is preferably at least 10 °, particularly preferably in the range of 10 ° to 30 °.
  • the regions 41, 42 at a given angle ⁇ in the projection move closer together as viewed from the detector 5 with a higher refractive index.
  • the regions 41, 42 for the detector can be detected separately.
  • the angle ⁇ here also corresponds to the light incident angle.
  • 71 and 71 comprise a line camera 7 with at least two lines of an embodiment of the invention, the optical detector. This is arranged with respect to the light source and the substrate 3 so that by means of the optics 63 of the detector 5 one of the rows 72 illuminated surface area 42 illuminated by the substrate on the substrate and the other line 71 the surface area illuminated by the light emerging from the substrate 41 recorded.
  • the arrangement with a measurement in transmission, or with a detector arranged opposite to the incident light beam, as shown in FIG. 7, is preferred to an arrangement in which the detector is arranged on the light incident side.
  • Fig. 7 allows observation of the surface portions 41, 42 at acute angles without causing problems with the arrangement of the light source and the detector 5 due to their dimensions. Such problems may arise in particular because of the preferred short focal length lens or lenses for focusing. Short focal length lenses are advantageous for producing small foci and thus high light intensities on the surfaces 31, 32 of the substrate. This is accompanied by the fact that the focusing lens 56 is to be arranged very close to the substrate surface 32 in order to achieve a position of the focus in the region of the substrate, preferably within the substrate. In addition, in many scattering structures, the forward scattering predominates, resulting in a better signal-to-noise ratio.
  • a configuration with a detector on the light incidence side also makes sense, for example if the signal of particularly small scattering structures is to be emphasized in comparison to the scatter signals of larger structures.
  • the intensities of forward and in this case the detector detected backward scattering are similar according to the intensity distribution of the Rayleigh scattering.
  • the detector can also include a signal amplifier to detect individual scattered photons with the highest sensitivity and security for the detection of the smallest defects.
  • a signal amplifier to detect individual scattered photons with the highest sensitivity and security for the detection of the smallest defects.
  • photomultipliers or multi-channel plates An exemplary embodiment is shown in FIG. 8. In the
  • Fig. 8 shown device 1 is a variant of the embodiment shown in Fig. 7. Again, the substrate portions 41, 42 are detected separately, so that it is distinguishable on which of the substrate sides 31, 32 is a defect. Unlike the in
  • photomultipliers 61, 62 are provided as components of the optical detector.
  • the optics 63 of the detector similar to the embodiment shown in Fig. 7 is formed so that each of one of the areas 41, 42 outgoing light beams are each focused on one of the photomultipliers 61, 62.
  • a scanning system with a scan Unit 65 is used with which the substrate 3 is scanned across the feed direction 33 by means of a laser beam.
  • the scanning unit 65 may be, for example, a Galvo scanner.
  • the entire substrate surface can be detected in this way.
  • the substrate is moved past the device 1 as in the examples shown in FIGS. 1 and '2 embodiments, along the feed direction 33.
  • the detected regions 41, 42 extending across the width transversely to the feed direction cover the entire surfaces 31, 32 or at least the regions of the thin-glass substrate to be checked.
  • an edge region of the substrate is not used for the production of display glass, this region does not necessarily have to be scanned with it.
  • this also applies to all other embodiments described here.
  • the detectors are arranged side by side along the width of the thin-glass substrate 3 perpendicular to the feed direction 33.
  • On the opposite side are several likewise juxtaposed lighting devices.
  • laser bars 50 are used for illumination.
  • Also shown on the side facing the detectors 5 side 31 of the substrate 3 each detected, transverse to the feed direction and along the entire width of the substrate 3 extending surface region 41, which is illuminated by the exiting, perpendicular to the feed direction 33 laser light.
  • an advancing and holding device In order to hold the substrate in its intended for the measurement position and to move the substrate along the feed direction, an advancing and holding device is provided.
  • this comprises rollers 55 on which the substrate 3 rests and is moved along the feed direction 33 by the rotation of the rollers.
  • a feed and holding device can also be provided in the other embodiments shown in order to keep the substrate in the intended position.
  • FIG. 10 shows a receptacle as can be obtained with an arrangement according to FIG. 7 or FIG. 8.
  • the image was not taken with a line camera or photomultipliers in conjunction with a scanning system, but with a matrix camera.
  • the image is shown in negative so that spots emitting stray light appear dark in FIG.
  • the illuminated strip-shaped surface regions 41, 42 are identified by dashed lines. In the surface area 41, some punctiform scattering structures can be recognized. These are due to particles 66 on the surface.
  • the opposite surface of the substrate 3 with the Illuminated area 42 has a fine scratch 67, which is clearly visible in the recording.
  • Concentration of scratches can be significantly reduced by sorting out as defective detected glasses.
  • concentration of scratches having a depth of 3 to 30 nanometers can be reduced to less than 5, preferably less than 3, more preferably less than 1 per square meter.
  • a production line, in particular for the production of TFT displays, which comprises such device according to the invention is thus able to quickly provide high-quality end products.
  • Manufacturing process can be controlled and optimized directly using the device for detecting defects.
  • German Patent and Trademark Office German patent application 10 2005 007715.3 entitled “Method and apparatus for detecting defects” fully made the content of the disclosure of this application.
  • the incorporated arrangement can be supplemented or combined with the device described below.
  • FIG. 11 shows a greatly simplified schematic representation of a flat glass substrate 3 from the side, on which a particle 162 and in which a scratch 162 is located.
  • the particle 162 which typically has a size of 0.5 ⁇ m and more, for example, up to 5 ⁇ m or more
  • Diameter both in viewing the " substrate from above with a bright field arrangement, as will be described in more detail below as well as when viewed with a dark field arrangement, as will also be described below, ' good to see.
  • Reference numeral 166 schematically indicates the optical signal, thus the image of a line-shaped defect, ie one
  • This optical signal has much less contrast in the bright field than in the dark field, and it can thus by subtracting the locally resolved optical signals of a bright field array of the locally resolved
  • Signals of a dark field arrangement of the particulate portion of the defects of scratches or bubbles in the glass can be distinguished.
  • the maximum or average intensity of the respective image can be normalized so that a value in the vicinity of the intensity zero value results for areas which are without defects.
  • FIG. 13 shows a schematic view of the device for detecting defects on and / or in workpieces 3.
  • Device of this embodiment in particular thin glass substrates 3 are checked for the presence of defects.
  • Typical defects can be detected, such as those caused by the manufacturing process, for example with downdraw thin glass, downdraw fusion thin glass, in particular overflow downdraw glass or float glass, as well as due to post-processing.
  • the device is suitable in a surprising manner and in a rapid testing of even very large substrates, 'as thin glass with a width of more than 1.8 m and / or a length of more than 2.0 m.
  • Polishing scratches on the surface 31 of the thin glass substrate 3, as in the surface treatment. remain behind or can arise.
  • radiation by means of a lighting device, in particular a laser 170 on directed the workpiece and at least partially influenced by the workpiece, in particular by the defect.
  • radiation is directed at least one light source, in particular a laser 170 to a workpiece 3 and is at least partially influenced by the workpiece 3, preferably by the defect 160, 162, 164, 166, wherein a first and a second optical signal generated which is detected in each case with an optical detector 180, 188 and wherein, v from these signals, a distinction of the defect is possible.
  • the first optical signal is a bright field signal which is obtained in a bright field arrangement.
  • This bright-field arrangement comprises a laser 170, of which at least one light beam passes through a beam splitter 172 onto a galvanometer scanner 182, which detects it
  • a galvanometer scanner does not necessarily mean a galvanically operated scanner, but generally a scanner for deflecting light rays.
  • the pivot point of the galvanometer scanner 182 from which the reflected laser beam propagates lies approximately in the left-side focal point of the converging lens 184, which is also referred to as F- ⁇ lens. Consequently, the right side 'emerging from the condenser lens 184, light rays are substantially parallel to each other and spread upon a pivotal movement of the mirror of the galvanometer scanner 182 on the surface 31 of the workpiece. 3
  • the laser beams pass through a beam splitter 174, which is substantially of the below-described detailed Bisfeldan order assigned '.
  • From the workpiece 3 is either from the front or. also reflects back light from the back and passes through the galavanometer scanner 182 in the beam splitter 172, from which this is directed into the photodetector 180.
  • the intensity or the spatially resolved contrast of this optical signal light reflected into the photodetector 180 depends on the surface contrast of the workpiece 3, which in the bright field is regularly higher for particles than for scratches or line-shaped defects.
  • the photodetector 180 preferably comprises a PIN diode or a photodiode with a high cutoff frequency.
  • the second optical signal is a dark field signal which is obtained in the dark field arrangement described below.
  • This dark-field arrangement comprises, in addition to the converging lens 184, the beam splitter 174, a line-shaped aperture 186, the further converging lens 178 and the photodetector 188.
  • the light reflected by the workpiece 3 is directed, after passing through the converging lens 184 through the beam splitter 174, not only into the bright field arrangement but also to the aperture 186 of the dark field arrangement.
  • the scattered light which contains the information of the second optical signal has a higher contrast with respect to the bright field optical signal, even with scratches or line-shaped defects, this means greater brightness differences.
  • the photodetector 188 is a photomultiplier.
  • the first optical signal includes spatially resolved information about defects containing particles
  • the second optical signal comprises spatially resolved information about defects including scratches, particles, glass defects.
  • Classification into particles or scratches or bubbles can thus be carried out by subtracting the two optical signals, wherein the
  • Subtraction of the optical signals takes place after their detection by detectors and conversion into electrical signals by electronic means in a downstream data processing system.
  • a dark-field illumination arrangement can be provided confocal to the optical axis of the optical detector 88, which is arranged in transmission.
  • the laser 170 or a laser diode array may emit for adjusting the longitudinal coherence to a defined plurality of longitudinal modes.
  • laser 170 or the laser diode array may be pulsed short-term.
  • the laser 170 may include a ⁇ Phasenfrontscrambler.
  • the concentration of scratches can be significantly reduced by sorting out glasses identified as defective.
  • the concentration of scratches with a depth of 3 to 30 nanometers can thus be reduced to less than 5, preferably less than 3, more preferably less than. 1 per square meter be lowered.
  • a production line, in particular for the production of TFT displays, which comprises such device according to the invention is thus able to quickly provide high-quality end products.

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Abstract

The invention relates to a device for detecting defects, more particularly in the surfaces of workpieces, wherein radiation is directed at a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung und/oder Klassifizierung von FehlstellenMethod and device for detecting and / or classifying defects
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft allgemein die Qualitätskontrolle bei der Produktion und/oder Verarbeitung von Werkstücken, insbesondere die optische Erfassung und/oderThe invention generally relates to the quality control in the production and / or processing of workpieces, in particular the optical detection and / or
Klassifizierung von Fehlern auf oder in Werkstücken.Classification of errors on or in workpieces.
Insbesondere bei der Fertigung von hochintegrierten elektronischen oder optoelektronischen Einrichtungen werden an die verwendeten Substrate sehr hohe Anforderungen sowohl an die Oberflächengüte, als auch an die Defektfreiheit des Substratvolumens gestellt. Insbesondere in diesem Bereich ist auch eine besonders schnelle Massenfertigung wünschenswert, um die Produktionskosten so weit senken zu können, daß die Hersteller in dem hier vorherrschenden starken Wettbewerb bestehen können. Um die Produktionskosten zu senken, werden beispielsweise immer größere Substrate verwendet, um auf diese Weise die Anzahl parallel auf dem Substrat hergestellter Bauteile zu erhöhen. Zwar steigt die Produktionszeit zur Herstellung einer größeren Anzahl von Bauteilen auf einem Substrat im allgemeinen nicht oder nur wenig an, allerdings gilt dies im allgemeinen nicht für die Qualitätskontrolle, da entsprechend größere Flächen oder eine größere Anzahl von Bauteilen zu kontrollieren ist. Da verschiedene Arten von Fehlstellen existieren, beispielsweise Partikel auf oder Kratzer im Glas, und für diese verschiedenen Arten von Fehlstellen in der Weiterverarbeitung verschiedene Arbeitsabläufe sinnvoll sein können, ist neben der Erfassung der Fehlstellen auch deren Klassifizierung von hohem Wert.In particular, in the production of highly integrated electronic or optoelectronic devices very high demands are placed on the substrates used both on the surface quality, as well as the freedom from defects of the substrate volume. Especially in this area, a particularly rapid mass production is desirable in order to reduce the production costs so far that the manufacturers can prevail in the prevailing strong competition here. For example, to reduce production costs, ever larger substrates are used to increase the number of components produced in parallel on the substrate. Although the production time for producing a larger number of components on a substrate generally does not increase or only slightly, this is generally not true for quality control, since correspondingly larger areas or a larger number of components must be controlled. Since various types of defects exist, such as particles on or scratches in the glass, and for these different types of defects in further processing different workflows may be useful, in addition to the detection of defects and their classification of high value.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optische Fehlererkennung und Klassifizierung von Fehlern von Substraten bereitstellen zu können, die bei hoher Geschwindigkeit der Fehlererkennung auch noch höchsten Anforderungen bei der Qualitätssicherung genügt.The invention is therefore based on the object to be able to provide an optical error detection and classification of errors of substrates, which even at high speed error detection meets the highest quality assurance requirements.
Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is already achieved in a surprisingly simple manner by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments and refinements of the invention are specified in the subclaims.
Demgemäß sieht die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Fehlstellen, insbesondere an Oberflächen von Werkstücken, vorzugsweise plattenförmigen Werkstücken, wie Glasplatten vor, bei welcher Strahlung auf ein Werkstück gerichtet ist und vom Werkstück, vorzugsweise von der Fehlstelle zumindest teilweise beeinflusst wird. Es ist insbesondere vorgesehen, zumindest ein Teil der von der Fehlstelle beeeinflussten Strahlung von einem optischen Detektor zu erfassen.Accordingly, the invention provides an apparatus and a method for detecting defects, in particular on surfaces of workpieces, preferably plate-shaped workpieces, such as glass plates, in which radiation is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect. In particular, it is provided to detect at least part of the radiation influenced by the defect from an optical detector.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung und/oder Klassifizierung von Fehlstellen, insbesondere an Oberflächen von Werkstücken, bei welcher Strahlung zumindest einer Lichtquelle auf ein Werkstück gerichtet ist und vom Werkstück, vorzugsweise von der Fehlstelle zumindest teilweise beeinflusst wird, in welcher ein erstes und ein zweites optisches Signal erzeugt wird und aus diesen Signalen eine Unterscheidung der Fehlstelle möglich ist.According to one embodiment of the invention is also an apparatus and a method for detecting and / or classification of defects, especially on surfaces of workpieces, in which radiation at least one light source is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect , in which a first and a second optical signal is generated and from these signals a distinction of the defect is possible.
Demgemäß sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung und/oder Klassifizierung von Fehlstellen, insbesondere an Oberflächen von Werkstücken, bei welcher Strahlung zumindest einer Lichtquelle auf ein Werkstück gerichtet ist und vom Werkstück, vorzugsweise von der Fehlstelle zumindest teilweise beeinflusst wird, in welcher ein erstes und ein zweites optisches Signal erzeugt wird und aus diesen Signalen eine Unterscheidung der Fehlstelle möglich ist .Accordingly, the invention provides a device for detecting and / or classifying defects, in particular on surfaces of workpieces, wherein radiation of at least one light source is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect, in which a first and a second optical signal is generated and from these signals a distinction of the defect is possible.
Durch eine Klassifizierung, die im erfindungsgemäßen Sinne beispielsweise die Unterscheidung von Arten von Fehlstellen umfasst, beispielsweise die Unterscheidung von auf dem Substrat liegenden Partikel von im Substrat befindlichen Kratzern oder im Substrat eingebetteten Luftbläschen kann die nachfolgende Weiterverarbeitung sehr positiv beeinflusst werden.By a classification, which includes in the inventive sense, for example, the distinction of types of defects, for example, the distinction of lying on the substrate of particles located in the substrate scratches or embedded air bubbles in the substrate, the subsequent processing can be influenced very positively.
Bei Erkennung von Partikeln kann ein Substrat beispielsweise einer weiteren Reinigung zugeführt werden. Hierbei kann eine ' Speicherung des' Orts eines oder mehrerer erfasster Partikel und/oder erfasster Kratzer in einer nachfolgenden Datenverarbeitungsanlage erfolgen, welche die weiteren Verarbeitungsvorgänge steuert.Upon detection of particles, a substrate may be supplied for further purification, for example. In this case, a ' storage of the ' location of one or more detected particles and / or detected scratches in a subsequent data processing system can be carried out, which controls the further processing operations.
Es kann hierdurch entweder eine weitere Reinigung bewirkt oder der Zuschnitt von Substraten so vorgenommen werden, dass partikulärer Belag geduldet und Glasbereiche mit' Kratzern durch den Zuschnitt ausgesondert werden. Die Befreiung von Partikeln kann dabei sowohl vor als auch nach dem Zuschnitt erfolgen.This can either cause further cleaning or the cutting of substrates are made so that particulate coating tolerated and glass areas with ' scratches through the blank are discarded. The liberation of particles can be done both before and after cutting.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Partikel mit Durchmessern in einem Bereich von einem halben bis zu fünf Mikrometern noch sicher erfassbar und von Kratzern und Blasen im Glas unterscheidbar. Diese Partikel können sowohl von außen eingetragene Festkörper als auch verbleibende Reste eines vorhergehenden Reinigungsvorgangs sein, wie beispielsweise Reinigungsmitttelrückstände oder feinste Tröpfchen auf der Glasoberfläche.With the method according to the invention, particles with diameters in a range of one-half to five micrometers are still reliably detectable and distinguishable from scratches and bubbles in the glass. These particles can be both externally introduced solids and remaining residues of a previous cleaning process, such as detergent residues or very fine droplets on the glass surface.
Besonders bevorzugt umfaßt die Beleuchtung eine Hellfeld- und eine Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung. Insbesondere ist der oder sind die optischen Detektoren so angeordnet, daß sie zumindest Bereiche des Dunkelfelds erfassen.Particularly preferably, the illumination comprises a bright field and a dark field illumination arrangement. In particular, the or the optical detectors are arranged so that they detect at least areas of the dark field.
Als intensive und besonders gerichtete Lichtquelle ist beispielsweise ein Laser oder mehrere Laser geeignet.As an intense and specially directed light source, for example, one or more lasers are suitable.
Unter anderem kann die Lichtquelle ein Scanning-System umfassen, um insbesondere in Verbindung mit einer Zeilenkamera oder einem anderen Detektor mit paralleler Erfassung mehrerer Oberflächenbereiche oder mit dem Scanning-System synchronisierter optischer Detektion das Werkstück abzutasten.Among other things, the light source may comprise a scanning system for scanning the workpiece, in particular in conjunction with a line scan camera or another detector with parallel detection of multiple surface areas or with the scanning system synchronized optical detection.
Der optische Detektor umfaßt bevorzugt eine Vielzahl von lichterfassenden Pixeln, die jeweils. von unterschiedlichen Substratbereichen stammendes Licht nachweisen, um mit hoher Genauigkeit größere Oberflächenbereiche gleichzeitig untersuchen zu können. Mit unterschiedlichen Substratbereichen sind hier nicht notwendigerweise disjunkte Bereiche gemeint, die Bereiche können sich vielmehr beispielsweise auch teilweise überdecken. Weiterhin ist eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, die eine Vielzahl von Lichtquellpunkten aufweist, die so angeordnet sind, daß auf jeden der Substratbereiche Licht aus zumindest zwei unterschiedlichen Einfallsrichtungen fällt. Dies ist vorteilhaft, um langgestreckte Strukturen, wie etwa Kratzer nachweisen zu können, da die Lichtstreuung an derartigen Strukturen im allgemeinen stark abhängig vom Winkel zwischen Kratzer und einfallendem Licht ist. Auf diese Weise können auch beliebig entlang der Oberfläche verlaufende und nur leichte Kratzer sicher detektiert werden. Günstig ist es dabei, wenn die Einfallsrichtungen einen Winkel von zumindest 45 °, bevorzugt von zumindest 90 °, besonders bevorzugt von zumindest 120 ° einschließen. Ein Winkel zwischen zwei Einfallsrichtungen von zumindest 120 ° ist besonders dann günstig, wenn das Licht aus mehr als zwei Richtungen auf den jeweiligen Oberflächenbereich, also beispielsweise aus zumindest drei Richtungen auf die Oberfläche fällt. Ein Lichtquellpunkt muß nicht notwendigerweise eine eigene Lichtquelle sein. Vielmehr kann auch das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen in geeigneter Weise aufgeteilt werden.The optical detector preferably comprises a plurality of light-detecting pixels, each. detect light originating from different substrate areas in order to be able to examine large surface areas simultaneously with high accuracy. Different areas of the substrate do not necessarily mean disjoint areas here, but rather the areas may partially overlap, for example. Furthermore, a lighting device is provided which has a plurality of light source points, which are arranged so that falls on each of the substrate regions light from at least two different directions of incidence. This is advantageous for being able to detect elongated structures, such as scratches, since the light scattering on such structures is generally strongly dependent on the angle between scratch and incident light. In this way it is also possible to reliably detect any scratches along the surface and only slight scratches. It is advantageous if the directions of incidence include an angle of at least 45 °, preferably of at least 90 °, particularly preferably of at least 120 °. An angle between two directions of incidence of at least 120 ° is particularly favorable when the light from more than two directions on the respective surface area, so for example from at least three directions on the surface falls. A light source does not necessarily have to be a separate light source. Rather, the light of one or more light sources can be divided in a suitable manner.
Besonders bevorzugt umfaßt der optische Detektor eine Zeilenkamera, mit welcher entlang der Oberfläche langgestreckte Bereiche des zu prüfenden Substrats parallel überprüfbar sind. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfaßt der optische Detektor eine bildaufzeichnende Kamera, mit welcher das Substrat entlang der Oberfläche abschnittweise, oder sogar auf einmal erfaßt werden kann.Particularly preferably, the optical detector comprises a line camera, with which along the surface elongated regions of the substrate to be tested are verifiable in parallel. According to a further embodiment, the optical detector comprises an imaging camera, with which the substrate along the surface sections, or even can be detected at once.
Dem optischen Detektor kann besonders vorteilhaft eine 4f- Anordnung vorgeschaltet sein. Es hat sich überraschend gezeigt, daß eine derartige Anordnung Lichtstreueffekte an Fehlstellen des Substrats besonders hervorzuheben vermag. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die 4F-Anor.dnung dergestalt angeordnet ist, daß sie eine Filterung von Strukturgrössen vornimmt, welche nicht der Strukturgrösse der zu erfassenden Fehlstellen entspricht. Ebenso kann mit den gleichen Vorteilen alternativ oder zusätzlich der Beleuchtungseinrichtung eine 4F-Anordnung nachgeschaltet sein.The optical detector can be particularly advantageously preceded by a 4f arrangement. It has surprisingly been found that such an arrangement is able to emphasize light scattering effects on defects of the substrate particularly. This is especially the case when the 4F Anor.dnung is arranged such that it performs a filtering of structure sizes, which does not correspond to the structure size of the defects to be detected. Likewise, with the same advantages, alternatively or additionally, the illumination device can be followed by a 4F arrangement.
Besonders bevorzugt umfaßt die Beleuchtung eineParticularly preferably, the lighting comprises a
Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung. Insbesondere ist der oder sind die optischen Detektoren so angeordnet, daß sie zumindest Bereiche des Dunkelfelds erfassen. Eine Dunkelfeld-Anordnung ist durch Ausschaltung des direkten Lichtsignals gerade zur Erkennung besonders kleiner Fehler, also für höchste Anforderungen geeignet. Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ist dieDarkfield lighting arrangement. In particular, the or the optical detectors are arranged so that they detect at least areas of the dark field. A dark field arrangement is just by the elimination of the direct light signal for detecting particularly small errors, so suitable for the highest requirements. According to yet another embodiment of the invention is the
Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung konfokal zur optischen Achse des optischen Detektors in Reflektion angeordnet, um verbleibendes Hintergrundsignal auszuschalten. Dabei kann die Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung konfokal zur optischen Achse des optischen Detektors in Transmission angeordnet sein.Dark field illumination arrangement confocal to the optical axis of the optical detector arranged in reflection to turn off remaining background signal. In this case, the dark field illumination arrangement can be arranged confocal to the optical axis of the optical detector in transmission.
Die Beleuchtung kann weiterhin auch eine Phasenkontrast- Beleuchtungsanordnung umfassen. Auch mit einer solchen Anordnung lassen sich kleinste Abweichungen in Oberflächenoder Volumenstruktur mit hohem Kontrast nachweisen.The illumination may further include a phase contrast illumination arrangement. Even with such an arrangement, the smallest deviations in surface or volume structure can be detected with high contrast.
Die Beleuchtung kann erfindungsgemäß sowohl in Transmission, als auch in Reflexion, als auch in Kombination von Transmission und Reflexion vorgenommen werden.The illumination can be made according to the invention both in transmission, as well as in reflection, as well as in combination of transmission and reflection.
Insbesondere zur Detektion von Oberflächendefekten ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Beleuchtung mit schräg einfallenden Licht vorgenommen wird. Dabei wird schräg einfallend im Sinne der Erfindung als schräg zur beleuchteten Oberfläche des Substrats einfallend verstanden. Das schräg einfallende Licht kann vorteilhaft ein schmales Lichtbündel umfassen, welches im Bildfeld der Kamera nur eine der beiden Hauptoberflächen eines zu prüfenden Substrats beleuchtet.In particular, for the detection of surface defects, it is also advantageous if the illumination is made with obliquely incident light. It becomes oblique incidentally in the sense of the invention as incident obliquely to the illuminated surface of the substrate understood. The obliquely incident light may advantageously comprise a narrow light beam which illuminates only one of the two main surfaces of a substrate to be tested in the field of view of the camera.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird das Licht fokussiert und unter schrägem Einfall auf das Substrat eingestrahlt, wobei die optische Achse desAccording to a particularly preferred embodiment, the light is focused and irradiated at an oblique incidence on the substrate, wherein the optical axis of the
Detektors unter einem Winkel α zum Lichtstrahl angeordnet ist, für den gilt:Detector is arranged at an angle α to the light beam, for which applies:
α > aresin ( ns • sin (aretan (b/d) ) , vorzugsweiseα> arcsin (n s • sin (aretan (b / d)), preferably
α > 1,2 • aresin ( ns • sin (aretan (b/d) ).α> 1.2 • arcsin (n s • sin (aretan (b / d)).
Dabei bezeichnet ήs den Brechungsindex des' Substrats, b die kleinste Ausdehnung des Fokus des Lichtstrahls und d die Dicke des Substrats. Als Fokus wird in diesem Sinne die Fläche kleinster Ausdehnnung senkrecht zur Lichtausbreitungrichtung verstanden, bei welcher an deren Umrandung die Intensität relativ zur Maximalintensität auf 1/e abgefallen ist. Dabei liegt der Fokus besonders bevorzugt innerhalb des Substrats. Auf diese Weise wird eine Dunkelfeld-Betrachtung ermöglicht, bei welcher die von Lichtstrahl beleuchteten Flächen so nebeneinander liegen, daß sie aus der Sicht des Detektors nicht überlappen. Gleichzeitig wird durch die Fokussierung eine hohe Lichtintensität an den Substratoberflächen erzielt. Vorzugsweise liegt dabei der Abstand der auf den Oberflächen ausgeleuchteten Bereiche in Projektion auf die Blickrichtung des optischen Detektors im Bereich von 100 μm bis 500 μm. Dabei kann der Detektor insbesondere auch senkrecht auf die Substratoberfläche gerichtet sein. In diesem Fall, also bei senkrecht zur Werkstückoberfläche gerichteter optischer Achse entspricht der Winkel α dann dem Lichteinfallswinkel.Designates s ή the refractive index of 'the substrate, b is the smallest dimension of the focus of the light beam and d is the thickness of the substrate. In this sense, the focus is understood to be the area of smallest expansion perpendicular to the direction of light propagation, at which the intensity of the boundary has dropped to 1 / e relative to the maximum intensity. The focus is particularly preferably within the substrate. In this way, a dark field view is made possible, in which the illuminated by light beam surfaces are adjacent to each other so that they do not overlap from the perspective of the detector. At the same time, the focusing achieves a high light intensity at the substrate surfaces. In this case, the distance between the areas illuminated on the surfaces in projection onto the viewing direction of the optical detector is preferably in the range from 100 μm to 500 μm. In this case, the detector can in particular also be directed perpendicular to the substrate surface. In this case, ie with the optical axis directed perpendicular to the workpiece surface, the angle α then corresponds to the light incidence angle.
Vorzugsweise ist -insbesondere bei der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung weiterhin der Detektor auf der Lichtaustrittsseite des Substrats angeordnet und betrachtet die beleuchtete Fläche unter einem spitzen Winkel zum ausfallenden Strahl. Der Winkel beträgt vorzugsweise jedoch mehr als 5° und weiterhin vorzugsweise weniger als 50° zur Lichtausfallsrichtung, besonders bevorzugt im Bereich von 10° bis 35°. Mehr als 5° haben sich als vorteilhaft erwiesen, um Beiträge direkterPreferably, in particular in the above embodiment of the invention, the detector is further arranged on the light exit side of the substrate and views the illuminated area at an acute angle to the emergent beam. However, the angle is preferably more than 5 ° and more preferably less than 50 ° to the light-out direction, more preferably in the range of 10 ° to 35 °. More than 5 ° have proven to be beneficial to direct posts
Beleuchtung auszuschließen. Zu große Winkel, wie etwa ein rechter Winkel sind jedoch ebenfalls weniger günstig, da es sich gezeigt hat, daß die Streuung an den nachzuweisenden kleinen Strukturen, wie schwachen Kratzern im allgemeinen zumindest teilweise noch Mie-artig ist. Bei Mie-Streuung ergibt sich eine Bevorzugung der Vorwärtsstreuung. Demgemäß ist die Streuintensität in Richtungen um die Lichtausfallrichtung herum höher als in anderen Richtungen.Exclude lighting. Too large angles, such as a right angle, however, are also less favorable, since it has been found that the scattering of the small structures to be detected, such as weak scratches, is generally at least partially Mie-like. Mie scattering gives preference to forward scattering. Accordingly, the scattering intensity in directions around the light-out direction is higher than in other directions.
Um die beiden beleuchteten Bereiche erfassen zu können, kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der optische Detektor eine Kamera mit zumindest zwei Zeilen umfassen. Dieser wird in Bezug auf die Lichtquelle und das Substrat so angeordnet, daß eine der Zeilen den vom auf das Substrat auftreffenden Licht beleuchteten Oberflächenbereich und die andere Zeile den vom aus dem Substrat austretenden Licht beleuchteten Oberflächenbereich erfasst. Eine weitere allgemeine Verbesserung der Erfindung, um noch äußerst schwache Streuer auf den Oberflächen zu detektieren, besteht in der Verwendung eines Signalverstärkers für den optischen Detektor, wie insbesondere eines Photovervielfachers oder einer Vielkanalplatte . Der optische Detektor kann dann insbesondere in Verbindung mit einem abrasternden Lichtstrahl eingesetzt werden. Insbesondere kann der Lichtstrahl zur Erhöhung der Lichtintensität und Ortsauflösung dabei fokussiert sein. Geeignet ist insbesondere fokussierte Laserstrahlung, die mit einem Scanning-System über die Oberfläche des Werkstücks gerastert wird.In order to detect the two illuminated areas, according to one embodiment of the invention, the optical detector may comprise a camera with at least two lines. It is positioned with respect to the light source and the substrate so that one of the lines detects the surface area illuminated by the light striking the substrate and the other line detects the surface area illuminated by the light exiting the substrate. A further general improvement of the invention for detecting extremely weak scatterers on the surfaces consists in the use of a signal amplifier for the optical detector, in particular a photomultiplier or a multi-channel plate. The optical detector can then be used in particular in conjunction with a scanning light beam. In particular, the light beam can be focused to increase the light intensity and spatial resolution. Particularly suitable is focused laser radiation, which is scanned with a scanning system over the surface of the workpiece.
Bei einem bildgebenden Detektor kann hier insbesondere eine Vielkanalplatte eingesetzt werden, welche demIn an imaging detector, in particular a multi-channel plate can be used, which is the
Es hat sich überraschend gezeigt, daß- übliche optische Verfahren zur Bestimmung von Defekten auf Glassubstraten nicht hinreichend empfindlich sind, um auch großflächigeIt has surprisingly been found that conventional optical methods for the determination of defects on glass substrates are not sufficiently sensitive, even for large areas
Substrate schnell und vollständig auf Defekte überprüfen zu können, die insbesondere bei der Fertigung von TFT-Displays auf solchen Substraten noch nachteilige Wirkung bis hin zu einem Ausschuss bewirken. Derartige Fehler können beispielsweise Kratzer mit mikroskopischer Breite weit unter der Lichtwellenlänge sein.To be able to quickly and completely check substrates for defects which, in particular in the production of TFT displays on such substrates, still have a disadvantageous effect up to a scrap. For example, such errors can be scratches of microscopic width far below the wavelength of the light.
Die Erfinder haben aber erkannt, daß mit dem Einsatz hochintensiver Lichtquellen im Dunkelfeld derartige für die Fertigung von TFT-Displays immer noch störende Strukturen dennoch erkennbar sind. Gemäß einer besonders. bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dazu eine Lichtquelle mit einer Bestrahlungsstärke auf dem Substrat von zumindest 2,5 • 106 Watt pro Quadratmeter und eine Streulichtdetektion eingesetzt. Derartige Lichtstärken können insbesondere mittels fokussierter Lichtquellen erreicht werden. Dazu ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, eine fokussierte Lichtquelle mit einem Fokus mit einer geringsten Ausdehung von höchstens 200 μm, vorzugsweise höchstens 150 μm vorzusehen.However, the inventors have recognized that with the use of high intensity light sources in the dark field such for the production of TFT displays still disturbing structures are still recognizable. According to a special. According to a preferred embodiment of the invention, a light source with an irradiance on the substrate of at least 2.5 × 10 6 watts per square meter and a scattered light detection is used used. Such light intensities can be achieved in particular by means of focused light sources. For this purpose, according to a development of the invention, provision is made for a focused light source having a focus with a minimum extension of at most 200 μm, preferably at most 150 μm.
Mittels der Erfindung sind damit noch Fehlstellen mit 100 Nanometern Strukturbreite, wie etwa Kratzer mit einer Breite in der Größenordnung von 100 Nanometern sicher detektierbar .By means of the invention, it is thus still possible to reliably detect defects having a structure width of 100 nanometers, such as scratches having a width of the order of 100 nanometers.
Das schräg einfallende Licht kann in vorteilhafter Weise auch s-polarisiert sein. Damit wird die Reflexion an defektfreien Bereichen der Oberfläche des zu prüfenden Substrats verringert, so daß ein verbessertes Signal- Rausch-Verhältnis des von Oberflächenfehlern stammenden Streulichtsignals erreicht wird. Besonders günstig ist dabei, wenn das schräg einfallende Licht relativ zum Werkstück unter dem Brewsterwinkel eingestrahlt wird.The obliquely incident light can also be s-polarized in an advantageous manner. Thus, the reflection at defect-free areas of the surface of the substrate to be tested is reduced, so that an improved signal-to-noise ratio of the originating from surface defects scattered light signal is achieved. It is particularly advantageous if the obliquely incident light is irradiated relative to the workpiece under the Brewster angle.
Zusätzlich oder alternativ kann der optische Detektor mit ähnlichem Effekt einen Polarisator umfassen, welcher das Licht im wesentlichen senkrecht zur Polarisation des vom Werkstück reflektierten Lichts polarisiert. Der Begriff „im wesentlichen" bedeutet diesbezüglich im Sinne der Erfindung insbesondere, daß dies für die Hauptfläche gilt, aber beispielsweise nicht für die Fehlstelle. Mit anderen Worten ist der Polarisator so eingestellt, daß von defektfreien Bereichen der Oberfläche reflektiertes Licht geblockt wird.Additionally or alternatively, the optical detector having a similar effect may comprise a polarizer which polarizes the light substantially perpendicular to the polarization of the light reflected from the workpiece. For the purposes of the invention, the term "essentially" means in particular that this applies to the main surface, but not to the defect, for example, In other words, the polarizer is adjusted so that light reflected from defect-free regions of the surface is blocked.
Um eine saubere Trennung von an Defekten reflektiertem Streulicht und an defektfreien Oberflächenbereichen reflektiertem Licht zu ermöglichen, ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Beleuchtung eine seitlich vom optischen Detektor angeordnete Beleuchtung umfasst, welche geringere oder keine Lichtanteile senkrecht zur Substratoberfläche aufweist.In order to enable a clean separation of light reflected by defects and reflected light on defect-free surface areas, it is particularly advantageous if the illumination comprises a laterally arranged from the optical detector lighting, which lower or no light components perpendicular to the substrate surface.
Die Beleuchtungseinrichtung kann in vorteilha'fter Weiterbildung auch Spiegel zur Strahlformung aufweisen.The illumination means may comprise in vorteilha 'fter further also mirror for beam shaping.
Gemäß einer Weiterbildung ist diesbezüglich vorgesehen, daß die Beleuchtungseinrichtung facettierte Spiegel zur Definition einer Vielzahl von Foki auf dem Werkstück umfasst, von welchen Kugelwellen ausgehen. Eine weitere Möglichkeit, eine Beleuchtung mit einer Vielzahl von Einzellichtquellen zu schaffen, ist. eineAccording to a further development, it is provided in this regard that the illumination device comprises faceted mirrors for defining a plurality of foci on the workpiece, from which spherical waves emanate. Another way to provide illumination with a variety of individual light sources is. a
Beleuchtungseinrichtung mit zumindest einem holographisch optischen Element zur Definition einer Vielzahl von Foki auf dem Werkstück. Ein Teil mit derartigen holografisch optischen Elementen kann ein Phasenhologramm umfassen, welches vorzugsweise Aufdampfglas enthält. Demgemäß können die holografisch wirksamen Strukturen Strukturen durch strukturiertes Aufdampfen eines Aufdampfglases hergestellt werden. Das holographisch optische Element kann insbesondere auf einem refraktiven Element angeordnet sein, so daß die gewünschte Beleuchtung des Substrats durch eine oder mehrere Lichtquellen erfolgen kann, welche das holographisch' optische Element durchstrahlen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das holographisch optische Element auf einem reflektierenden Element angeordnet. Die Lichtquelle kann vorteilhaft auch ein holographisch optisches Element und eine Zylinderlinse umfassen, um die gewünschte Winkelverteilung des auf das Werkstück einfallenden Lichts zu erreichen.Lighting device with at least one holographic optical element for defining a plurality of foci on the workpiece. A portion of such holographic optical elements may comprise a phase hologram, which preferably includes vapor deposition glass. Accordingly, the structures holographically effective structures can be prepared by structured vapor deposition of a vapor-deposited glass. The holographic optical element may be arranged in particular on a refractive element, such that the desired illumination of the substrate can be performed by one or more light sources which irradiate the holographic 'optical element. According to another embodiment of the invention, the holographic optical element is arranged on a reflective element. The light source may advantageously also comprise a holographic optical element and a cylindrical lens in order to achieve the desired angular distribution of the light incident on the workpiece.
Die eine oder mehreren eingesetzten Lichtquellen können mit Vorteil auch in ihrer Bandbreite begrenzt sein. Die Streuintensität ist im allgemeinen abhängig sowohl von der Form als auch der Größe der streuenden Elemente. Um noch möglichst kleine Defekte erfassen zu können, ist diesbezüglich beispielsweise die Verwendung einer Lichtquelle, deren Spektrum bei Wellenlängen kleiner als 300 nm liegt, vorteilhaft.The one or more light sources used can advantageously also be limited in their bandwidth. The scattering intensity is generally dependent on both the shape and the size of the scattering elements. To be able to detect the smallest possible defects is In this regard, for example, the use of a light source whose spectrum is at wavelengths less than 300 nm, advantageous.
Auch kann die Lichtquelle vorteilhaft Licht bei einer Wellenlänge emittieren, bei welcher. das zu prüfende Werkstück nur geringe Transmission, insbesondere eine Transmission kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 25%, am bevorzugtesten kleiner als 15% aufweist. Auf diese -Weise kann bei Nachweis eines Oberflächen-Defektes oder einer Oberflächen-Verunreinigung auch in einfacher Weise unterschieden werden, auf welcher Seite des Werkstücks der gefundene Defekt liegt. Bei Verwendung weiterer Lichtquellen, bei denen das Werkstück transparent ist, kann dann weiterhin auch zwischen Oberflächen- und Volumendefekten unterschieden werden. 'Also, the light source can advantageously emit light at a wavelength at which. the workpiece to be tested has only low transmission, in particular a transmission of less than 50%, preferably less than 25%, most preferably less than 15%. In this way, it can also be easily distinguished on detection of a surface defect or a surface contamination on which side of the workpiece the defect found. When using further light sources, in which the workpiece is transparent, it is then also possible to distinguish between surface and volume defects. '
Als intensive und besonders gerichtete Lichtquelle ist beispielsweise ein Laser oder mehrere Laser geeignet.As an intense and specially directed light source, for example, one or more lasers are suitable.
Unter anderem kann die Lichtquelle ein Scanning-System umfassen, um insbesondere in Verbindung mit einer Zeilenkamera oder einem anderen Detektor mit paralleler Erfassung mehrerer Oberflächenbereiche oder mit dem Scanning-System synchronisierter optischer Detektion das Werkstück abzutasten.Among other things, the light source may comprise a scanning system for scanning the workpiece, in particular in conjunction with a line scan camera or another detector with parallel detection of multiple surface areas or with the scanning system synchronized optical detection.
Besonders vorteilhaft ist insbesondere der Einsatz mehrerer- gleichzeitig betriebener Lichtquellen, oder Lichtquellen mit gleichzeitig emittierenden Lichtquellpunkten, um eine hohe Lichtintensität und damit eine hohe Sensititvität der erfindungsgemäßen Anordnung zu erreichen. Geeignet ist dazu beispielsweise ein Laserdiodenarray . Dabei wird bevorzugt ein lineares Laserdiodenarray verwendet. Gemäß noch einer Weiterbildung wird ein Laserdiodenarray verwendet, welches beispielsweise eine Kollimatoranordnung umfasst, welche ein einziges Lichtbündel erzeugt. Eine derartige Lichtquelle ist unter anderem besonders in Verbindung mit einer Zeilenkamera als optischem Detektor von Vorteil. Ein Laser oder Laserdiodenarray kann weiterhin zur Anpassung der longitudinalen Kohärenz auf definiert mehreren ■ longitudinalen. Moden emittieren. Es ist weiterhin daran gedacht, daß der Laser oder das Laserdiodenarray zur Definition erwünschter longitudinaler Kohärenzeigenschaften kurzzeitgepulst betrieben, beziehungsweise betreibbar ist.Particularly advantageous is the use of several simultaneously operated light sources, or light sources with simultaneously emitting light source points, in order to achieve a high light intensity and thus a high sensitivity of the arrangement according to the invention. Suitable for this purpose is, for example, a laser diode array. In this case, a linear laser diode array is preferably used. According to yet another embodiment, a laser diode array is used, which For example, includes a collimator assembly which generates a single light beam. Such a light source is advantageous, inter alia, in conjunction with a line scan camera as an optical detector. A laser or laser diode array may further be defined to adapt the longitudinal coherence to a plurality of longitudinal. Emit fads. It is further contemplated that the laser or laser diode array may be short pulsed, or operable to define desired longitudinal coherence characteristics.
Der Laserdiodenarray kann gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung zumindest eine FAC und vorzugsweise zusätzlich zumindest eine SAC-Linse umfassen, welche auf dem Werkstück zumindest einen Fokus erzeugt. Damit ist ein linienförmiger Fokus auf dem Werkstück erzeugbar, was sich wiederum hervorragend im Kombination mit einer parallel zum Fokus angeordneten Zeilenkamera zum Nachweis von Streulicht von Fehlern des Werkstücks eignet. Die Lichtquelle kann zur Definition erwünschter transversaler Kohärenz außerdem einen Phasenfrontscrambler umfassen. Damit lassen sich insbesondere unerwünschte Interferenzeffekte, die Scheinsignale hervorrufen, ausschalten.According to another embodiment of the invention, the laser diode array may comprise at least one FAC and preferably additionally at least one SAC lens which generates at least one focus on the workpiece. This makes it possible to produce a linear focus on the workpiece, which in turn is outstandingly suitable in combination with a line scan camera arranged parallel to the focus for detecting scattered light from defects in the workpiece. The light source may also include a phase framer to define desired transverse coherence. This makes it possible, in particular, to switch off unwanted interference effects that cause false signals.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Lichtquelle auch eine Leuchtstoff- oder Fluoreszenzröhre umfassen. Mit einer derartigen Lichtquelle lassen sich insbesondere bei einer Anordnung parallel zur Oberfläche des Werkstücks eine Vielzahl von Oberflächenbereichen so ausleuchten, daß die jeweiligen Oberflächenbereiche jeweils von Licht aus unterschiedlichen Richtungen angestrahlt werden. Für weitergehende Analysen des Werkstücks kann auch eine Leuchtstoffröhre mit mehreren spektralen Emissionsbanden eingesetzt werden. Damit können beispielsweise gleichzeitig Fluoreszenz- und Streulichtmessungen durchgeführt werden. Vorzugsweise wird eine Leuchtstoff- oder Fluoreszenzröhre parallel zu einer Zeilenkamera als Bestandteil des optischen Detektors angeordnet.According to a further embodiment of the invention, the light source may also comprise a fluorescent or fluorescent tube. With such a light source, a plurality of surface areas can be illuminated in particular in an arrangement parallel to the surface of the workpiece so that the respective surface areas are illuminated in each case by light from different directions. For further analysis of the workpiece, a fluorescent tube with several spectral emission bands can also be used. Thus, for example, at the same time fluorescence and Stray light measurements are performed. Preferably, a fluorescent or fluorescent tube is arranged parallel to a line scan camera as part of the optical detector.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Werkstück Glas, beziehungsweise wird Glas als Werkstück untersucht. Insbesondere kann mit der Erfindung Dünnglas untersucht werden. Die Erfindung eignet sich diesbezüglich zur Überprüfung der Qualität von gefloatetem Dünnglas, Downdraw-Dünnglas, Downdraw-Fusion- Dünnglas, insbesondere OverfIow-Downdraw-Glas .According to a particularly preferred embodiment of the invention, the workpiece comprises glass, or glass is examined as a workpiece. In particular, can be examined with the invention thin glass. The invention is suitable in this respect for checking the quality of floated thin glass, downdraw thin glass, downdraw fusion thin glass, in particular overfiow downdraw glass.
Selbst verbleibende Oberflächenfehler von oberflächenbearbeiteten, insbesondere polierten Werkstücken können noch erkannt und/oder unterschieden werden. Beispielsweise können sogar noch äußerst schwache Polierkratzer erkannt werden.Even remaining surface defects of surface-treated, in particular polished workpieces can still be detected and / or distinguished. For example, even extremely weak polishing scratches can be detected.
Gedacht ist insbesondere daran, die erfindungsgemäßeIt is intended, in particular, for the invention
Vorrichtung zur Untersuchung von Glas für einen Display, insbesondere einen TFT-Display zu verwenden. An derartige Gläser werden bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit besonders hohe Anforderungen gestellt, da selbst kleinste Kratzer, die beim Polieren oder bei der Handhabung im Produktionsprozeß auftreten können, die auf das Glas aufgebrachten Beschichtungen nachteilig beeinflussen können .Glass inspection apparatus for a display, in particular a TFT display. With respect to the surface finish, such glasses are subject to particularly stringent requirements, since even the smallest scratches, which can occur during polishing or during handling in the production process, can adversely affect the coatings applied to the glass.
Es wird davon ausgegangen, daß selbst großflächigeIt is assumed that even large-scale
Substrate, wie Dünnglas mit eine Breite von mehr als 1,8 Metern und/oder einer Länge von mehr als 2,0 Metern erfindungsgemäß so schnell überprüft werden können, daß der Produktionsablauf bei der Herstellung von TFT-Displays auf solchen Substraten nicht oder nur unwesentlich verlangsamt wird.Substrates, such as thin glass with a width of more than 1.8 meters and / or a length of more than 2.0 meters according to the invention can be checked so quickly that the production process in the production of TFT displays such substrates is not or only slightly slowed down.
Dünnglas, welches mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung geprüft und unter Verwendung der Prüfergebnisse sortiert wurde, weist auf diese Weise eine deutlich reduzierte Fehlerkonzentration oder Fehleranzahl auf. Beispielsweise sollte in einer Charge von geprüftem Dünnglas die Konzentration selbst von Kratzern mit einer Tiefe von 3 'bis 30 Nanometern weniger als 5, bevorzugt weniger als 3, besonders bevorzugt weniger als 1 pro Quadratmeter betragen.Thin glass, which has been tested with a device according to the invention and sorted using the test results, has in this way a significantly reduced error concentration or number of errors. For example, in a batch of tested thin glass, the concentration itself of scratches having a depth of 3 ' to 30 nanometers should be less than 5, preferably less than 3, more preferably less than 1 per square meter.
Hierbei werden wesentliche Ertragserhöhungen auch durch die Unterscheidung, beziehungsweise die Klassifizierung derSignificant increases in yield are also due to the distinction, or the classification of the
Fehlerarten erreicht, welche dann dazu führt, dass Ausschuß oder Verschnitt nur in dem geringsten nötigen Umfang entsteht.Fault types achieved, which then leads to waste or waste only to the smallest extent necessary.
Im' folgenden wird die Erfindung anhand vonIn 'The invention is based on
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.Embodiments and with reference to the drawings explained in more detail, wherein the same and similar elements are provided with the same reference numerals and the features of various embodiments can be combined.
Es zeigen:Show it:
Fig.'l in schematischer Ansicht eine Vorrichtung zur Erfassung von Fehlstellen auf Dünnglas gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,Fig. 'L in a schematic view a device for detecting flaws on thin glass according to an embodiment of the invention,
Fig. 2 eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, Fig. 3A, 3B Teile von Weiterbildungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen,2 shows a variant of the device shown in Fig. 1, 3A, 3B parts of developments of devices according to the invention,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mitFig. 4 shows a further embodiment of the invention with
Phasenkontrast-Detektion von Fehlstellen,Phase contrast detection of defects,
Fig. 5 den optischen Strahlengang gemäß einer5 shows the optical beam path according to a
Weiterbildung der Erfindung,Development of the invention,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit strahformendenFig. 6 shows an embodiment with straightening
Einrichtungen zur Erzeugung einer Vielzahl von Foki auf der Substratoberfläche,Means for generating a plurality of foci on the substrate surface,
Fig. 7 eine Ausführungsform mit Beleuchtung mittels fokussierter Laserstrahlung,7 shows an embodiment with illumination by means of focused laser radiation,
Fig. 8 eine Variante des in Fig. 7 gezeigtenFig. 8 shows a variant of that shown in Fig. 7
Ausführungsbeispiels mit Photovervielfachern und einem Scanning-System,Embodiment with photomultipliers and a scanning system,
Fig. 9 eine Weiterbildung der Erfindung mit mehreren nebeneinander angeordneten optischenFig. 9 shows a development of the invention with a plurality of juxtaposed optical
Detektoren,detectors,
Fig. 10 eine Aufnahme mit einem optischen Detektor, wie sie mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 7 erhalten werden kann.A receptacle with an optical detector, such as can be obtained with a device according to Fig. 7 Fig. 10 ■.
Fig. 11 eine stark vereinfachte schematischeFig. 11 is a greatly simplified schematic
Darstellung eines Flachglassubstrats von der Seite her, auf welchem sich ein Partikel und in welchem sich ein Kratzer befindet, Fig. 12 eine stark vereinfachte schematischeRepresentation of a flat glass substrate from the side on which a particle and in which there is a scratch, Fig. 12 is a greatly simplified schematic
Darstellung eines. Flachglassubstrats von schräg oben, auf welchem sich zwei Kratzer befinden sowie deren optisches Signal im Hellfeld und im Dunkelfeld,Illustration of a. Flat glass substrate from obliquely above, on which there are two scratches and their optical signal in the bright field and in the dark field,
Fig. 13 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 13 shows a preferred embodiment of the device according to the invention.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Erfassung von Fehlstellen auf und/oder in Werkstücken 3. Mit der als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneten Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels werden insbesondere Dünnglas-Substrate 3 auf das Vorhandensein von Fehlstellen überprüft. Es lassen sich typische Fehler erkennen, wie sie herstellungsbedingt etwa bei Downdraw-Dünnglas, Downdraw- Fusion-Dünnglas, insbesondere Overflow-Downdraw-Glas oder Floatglas, sowie bedingt durch die Nachbearbeitung auftreten. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung in überraschender Weise auch zu einer schnellen Prüfung auch von sehr großen Substraten, etwa von Dünnglas mit eine Breite von mehr als 1,8 m. und/oder einer Länge von mehr als 2, 0 m.1 shows a schematic view of a device for detecting defects on and / or in workpieces 3. With the apparatus of this exemplary embodiment designated as a whole by the reference numeral 1, in particular thin-glass substrates 3 are checked for the presence of defects. Typical errors can be detected, such as those caused by the manufacturing process, for example with downdraw thin glass, downdraw fusion thin glass, in particular overflow downdraw glass or float glass, as well as due to postprocessing. In particular, the device is also surprisingly suitable for rapid testing of very large substrates, such as thin glass with a width of more than 1.8 m. and / or a length of more than 2, 0 m.
Derartige Fehlstellen können beispielsweise Polierkratzer auf der Oberfläche 31 des Dünnglas-Substrats 3 sein, wie sie bei der Oberflächenbearbeitung zurückbleiben können. Mit der Vorrichtung 1 zur Erfassung von Fehlstellen wird Strahlung mittels einer Beleuchtungseinrichtung 11 auf das Werkstück gerichtet und vom Werkstück, insbesondere von der Fehlstelle zumindest teilweise beeinflusst. Zumindest ein Teil der von der Fehlstelle beeeinflussten Strahlung wird dann von einem optischen Detektor 5 erfasst. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der optische Detektor insbesondere eine Zeilenkamera 7. Eine Fokussierungsoptik der Zeilenkamera ist so ausgebildet, daß jeder Pixel der Kamera 7 einen anderen Oberflächenbereich des Dünnglas-Substrats 3, beziehungsweise von diesem ausgehendes Licht erfaßt. Die Gesamtheit der erfaßten Oberflächenbereiche ergibt einen langgestrecktenSuch imperfections may be, for example, polishing scratches on the surface 31 of the thin glass substrate 3, as they may remain in the surface treatment. With the device 1 for detecting defects, radiation is directed by means of a lighting device 11 on the workpiece and at least partially influenced by the workpiece, in particular by the defect. At least part of the radiation influenced by the defect is then detected by an optical detector 5. In the embodiment shown in Fig. 1, the optical detector comprises in particular a line camera 7. A Focusing optics of the line scan camera is designed so that each pixel of the camera 7 detects a different surface area of the thin-glass substrate 3, or from this outgoing light. The totality of the detected surface areas gives an elongated
Oberflächenbereich 20, welcher in Fig. 1 durch gestrichelte Linien verdeutlicht ist. Der Oberflächenbereich 20 erstreckt sich insbesondere entlang der gesamten Breite des Substrats 3, so daß die gesamte Oberfläche 31, beziehungsweise das gesamte Substrat 3 durch ein einmaliges Vorbeibewegen vom Substrat am optischen Detektor 5 erfasst werden kann. Dazu kann sowohl das Substrat 3, als auch der Detektor bewegt werden.Surface area 20, which is illustrated in Fig. 1 by dashed lines. The surface region 20 extends in particular along the entire width of the substrate 3, so that the entire surface 31 or the entire substrate 3 can be detected by a single pass from the substrate at the optical detector 5. For this purpose, both the substrate 3, and the detector can be moved.
Die Beleuchtungseinrichtung 11 ist dergestalt ausgebildet, daß eine Vielzahl von Lichtquellpunkten gebildet wird, die so angeordnet sind, daß auf jeden der Substratbereiche welche die einzelnen Pixel der Zeilenkamera erfassen, Licht aus zumindest zwei unterschiedlichen Einfallsrichtungen fällt.The illumination device 11 is formed so as to form a plurality of light source spots arranged so that light from at least two different directions of incidence falls on each of the substrate regions which detect the individual pixels of the line scan camera.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wird dies gelöst, indem die Lichtquelle eine Leuchtstoffröhre 13 umfasst. Diese erstreckt sich parallel zur Zeilenkamera. Und ist in geeigneter Weise kollimiert und mittels einer Zylinderlinse 15 fokussiert, so daß im wesentlichen nur der schmale Oberflächenbereich 20 ausgeleuchtet wird. Außerdem wird die Beleuchtung mit schräg einfallenden Licht vorgenommen, während die Zeilenkamera im wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche blickt, so daß kein direkt reflektiertes Licht in die Zeilenkamera 7 gelangen kann. Die Leuchtstoffröhre emittiert ihr Licht isotrop, so daß jeder beliebige Längsabschnitt der Leuchtstoffröhre einen Lichtquellpunkt bildet. Auf diese Weise fällt auf jeden der erfassten Substratbereiche Licht aus vielen verschiedenen Richtungen. So fällt auf einen Bereich ganz am Rand des Substrats 3 bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung Licht unter allen möglichen Einfallsrichtungen, die sich maximal um einen Winkel α unterscheiden. Die Länge der Leuchtstoffröhre und ihr Abstand zum Bereich 20 kann dann so gewählt werden, daß die verschiedenen Einfallsrichtungen einen Winkel von zumindest 45 °, bevorzugt von zumindest 90 °, besonders bevorzugt von sogar zumindest 120 ° einschließen. Auf diese Weise können auch Kratzer, welche entlang beliebiger Richtungen der Oberfläche verlaufen, sicher detektiert werden. Weiterhin ist, wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, die seitlich vom optischen Detektor angeordnet, wobei die Beleuchtung durch die Beleuchtungseinrichtung 11 geringere oder hier insbesondere keine Lichtanteile senkrecht zur Substratoberfläche 31 aufweist.In the example shown in FIG. 1, this is achieved by the light source comprising a fluorescent tube 13. This extends parallel to the line scan camera. And is suitably collimated and focused by means of a cylindrical lens 15, so that substantially only the narrow surface area 20 is illuminated. In addition, the illumination is made with obliquely incident light, while the line scan camera looks substantially perpendicular to the surface, so that no directly reflected light can enter the line scan camera 7. The fluorescent tube emits its light isotropically, so that any longitudinal section of the fluorescent tube forms a light source. In this way, light falls from many different directions on each of the detected substrate areas. For example, in the case of the arrangement shown in FIG. 1, an area at the very edge of the substrate 3 is covered by light under all possible directions of incidence, which differ at most by an angle .alpha. The length of the fluorescent tube and its distance to the region 20 can then be chosen so that the different directions of incidence make an angle of at least 45 °, preferably at least 90 °, more preferably even at least 120 °. In this way, scratches that run along any direction of the surface can be reliably detected. Furthermore, as can be seen with reference to FIG. 1, which is arranged laterally from the optical detector, wherein the illumination by the illumination device 11 has lower or, in particular, no light components perpendicular to the substrate surface 31.
Um weitere Informationen hinsichtlich der Beschaffenheit von Fehlstellen zu gewinnen, kann die Leuchtstoffröhre mehrere spektrale Emissionsbanden aufweisen. Auf diese Weise können beispielsweise in Verbindung mit geeignetenTo gain further information regarding the nature of defects, the fluorescent tube can have multiple spectral emission bands. In this way, for example, in conjunction with appropriate
Filtern des optischen Detektors Fluoreszenzsignale und/oder Streusignale bei verschiedenen Wellenlängen erfaßt werden.Filtering the Optical Detector Fluorescence signals and / or scattering signals at different wavelengths are detected.
Aufgrund der Anordnung mit schrägem Lichteinfall und senkrechtem Nachweis wird vom optischen Detektor nur Streulicht nachgewiesen. Dementsprechend stellt die Beleuchtung dieses Ausführungsbeispiels insbesondere auch eine Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung dar.Due to the arrangement with oblique incidence of light and vertical detection of scattered light is detected by the optical detector. Accordingly, the illumination of this embodiment particularly represents a dark field illumination arrangement.
In Fig. 2 ist eine Variante der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 1 dargestellt. Bei dieser Variante der Erfindung umfaßt der optische Detektor 5 in Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels eine bildaufzeichnende Kamera 17, deren Pixel einen quadratischen oder rechteckförmigen Bereich 20 auf der Oberfläche erfassen. Außerdem umfaßt die Beleuchtungseinrichtung 11 bei diesem Beispiel mehrere entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgestaltete Fluoreszenzröhren 13, welche ebenfalls so angeordnet sind, daß sie die Oberfläche 31 des Substrats 3, insbesondere den von den Pixeln erfassten Oberflächenbereich 20 unter schrägem Lichteinfall beleuchten und eine Dunkelfeld-Beleuchtung realisieren.FIG. 2 shows a variant of the device 1 shown in FIG. In this variant of the invention, the optical detector 5 comprises, in a modification of the embodiment shown in Fig. 1, an image-recording camera 17, the pixels of a grasp square or rectangular area 20 on the surface. In addition, in this example, the illumination device 11 comprises a plurality of fluorescent tubes 13 configured in accordance with the exemplary embodiment shown in FIG. 1, which are also arranged to illuminate the surface 31 of the substrate 3, in particular the surface area 20 covered by the pixels, under oblique incidence of light Achieve dark field illumination.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Lichtquellpunkte entlang der Fluoreszenzröhren so angeordnet, daß auf jeden der Substratbereiche Licht aus zumindest zwei unterschiedlichen Einfallsrichtungen fällt, wobei die Einfallsrichtungen für jeden der von den jeweiligen Pixeln erfassten Oberflächenbereichen innerhalb des Bereichs 20 einen Winkel α von zumindest 45 °, bevorzugt von zumindest 90 °, besonders bevorzugt von zumindest 120 ° einschließen.Also in this embodiment, the light source points are arranged along the fluorescent tubes so that light falls from at least two different directions of incidence on each of the substrate regions, the directions of incidence for each of the surface regions within the region 20 detected by the respective pixels being at an angle α of at least 45 °, preferably at least 90 °, more preferably at least 120 °.
Bei beiden Ausführungsbeispielen wird das Dünnglas-Substrat 3 entlang einer Vorschubrichtung 100 mittels einer nicht dargestellten Vorschubeinrichtung vorbeigeführt, so daß das Substrat 3 seiner Länge nach überprüft wird.In both embodiments, the thin glass substrate 3 is guided along a feed direction 100 by means of a feed device, not shown, so that the substrate 3 is checked its length.
Es können bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen auch mehrere optische Detektoren nebeneinander und quer zur Vorschubrichtung 33 angeordnet sein. Allgemein ist eine Anordnung mit mehreren quer zur Vorschubrichtung angeordneten optischen Detektoren, welche das Substrat insgesamt in seiner gesamten Breite quer zur Vorschubrichtung erfassen, .insbesondere für breite Substrate 3 bevorzugt, um deren Oberfläche mit hoher Auflösung überprüfen zu können. Fig. 3A und 3B Teile von Weiterbildungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen. Dabei zeigt Fig. 3A einen optischen Detektor 5 mit einer Zeilenkamera 7, wobei dem optischen Detektor 5 eine 4F-Anordnung 25 vorgeschaltet ist. Die 4F-Anordnung umfaßt zwei Zylinderlinsen 26, 27, in deren gemeinsamer Fokalebene eine Blende 30 angeordnet ist.It can be arranged side by side and transverse to the feed direction 33 in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 also several optical detectors. In general, an arrangement with a plurality of transverse to the feed direction optical detectors, which detect the substrate in its entire width across the feed direction, in particular. Preferred, in particular for wide substrates 3 in order to check their surface with high resolution can. Fig. 3A and 3B parts of developments of inventive devices. 3A shows an optical detector 5 with a line scan camera 7, wherein the optical detector 5 is preceded by a 4F arrangement 25. The 4F arrangement comprises two cylindrical lenses 26, 27, in whose common focal plane a diaphragm 30 is arranged.
In analoger Weise ist bei dem in Fig. 3B gezeigten Beispiel der Beleuchtungseinrichtung li mit kollimierter und fokussierter Fluoreszenzröhre 13 eine 4F-Anordnung entsprechenden Aufbaus nachgeschaltet. Derartige Beleuchtungseinrichtungen und optischen Detektoren mit nach-, beziehungsweise vorgeschalteter 4F-Anordnung können beispielsweise in den in Fig. 1 oder 2 gezeigten Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.In an analogous manner, in the example shown in FIG. 3B, the illumination device 1 1 with a collimated and focused fluorescent tube 13 is followed by a structure corresponding to a 4F arrangement. Such lighting devices and optical detectors with subsequent or upstream 4F arrangement can be used for example in the embodiments shown in FIG. 1 or 2.
Mittels der Blende 30 der 4F-Anordnung kann die 4F- Anordnung 25 eine Filterung von Strukturgrössen bewirken, welche nicht der Strukturgrösse der zu erfassenden Fehlstellen entsprechen.By means of the diaphragm 30 of the 4F arrangement, the 4F arrangement 25 can effect a filtering of structure sizes which do not correspond to the structure size of the defects to be detected.
In Fig. 4 ist ein weitere Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Erfassung von Fehlstellen dargestellt. Diese Ausführungsform derFIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a device 1 according to the invention for detecting defects. This embodiment of the
Erfindung basiert auf einem Phasenkontrast-Nachweis von Fehlstellen, wie insbesondere von Kratzern auf der Oberfläche 31 eines Dünnglas-Substrats für- TFT-Displays .The invention is based on phase contrast detection of defects, such as, in particular, scratches on the surface 31 of a thin glass substrate for TFT displays.
Der Grundaufbau ähnelt dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, allerdings- ist der optische Detektor so aufgebaut, daß dessen optische Achse im von der Oberfläche 31 reflektierten Lichtstrahl der Beleuchtungsanordnung liegt . Vor der Beleuchtungseinrichtung 11 ist eine Schlitzblende und eine Zylinderlinse angeordnet, welche das Licht der Schlitzblende 30 auf die Substratoberfläche 31 fokussiert. Im reflektierten Strahl ist vor der Zeilenkamera 7 des optischen Detektors 5 eine weitere Zylinderlinse 36 und eine Phasenplatte 38 mit einem linienförmigen lichtabschwächenden Bereich 39 angeordnet. Die Phasenplatte 38 ist dabei so angeordnet, daß das direkt reflektierte Licht durch den linienförmigen Bereich 39 abgeschwächt wird. Sind auf der Oberfläche 31 oder auch im Volumen des Dünnglas-Substrats 3 Fehlstellen oder auch Verschmutzungen vorhanden, so führen diese zu einer Lichtstreuung. Das gestreute Licht weist dann eine vom Spiegelstrahl abweichende Richtung auf und gelangt seitlich am linienförmigen abschwächenden Bereich 39 der Platte 38 vorbei in die Zeilenkamera. Auf den jeweiligen Pixeln der Zeilenkamera 7 kommt es dann zu einer Interferenz des gestreuten mit dem abgeschwächten direkten Lichtstrahl, so daß Fehlstellen durch die auftretendenThe basic structure is similar to the example shown in FIG. 1, however, the optical detector is constructed so that its optical axis lies in the light beam of the illumination arrangement reflected by the surface 31. In front of the illumination device 11, a slit diaphragm and a cylindrical lens is arranged, which focuses the light of the slit diaphragm 30 onto the substrate surface 31. In the reflected beam, a further cylindrical lens 36 and a phase plate 38 having a linear light-attenuating region 39 are arranged in front of the line camera 7 of the optical detector 5. The phase plate 38 is arranged so that the directly reflected light is attenuated by the line-shaped region 39. If there are defects or even soiling on the surface 31 or even in the volume of the thin-glass substrate 3, these lead to light scattering. The scattered light then has a direction deviating from the mirror beam and passes laterally past the line-shaped attenuating region 39 of the plate 38 into the line scan camera. On the respective pixels of the line scan camera 7 there is then an interference of the scattered with the attenuated direct light beam, so that defects due to the occurring
Interferenzerscheinungen leicht erkannt werden können. Auch hier bildet jeder beliebige Längsabschnitt der Blende 30 wieder einen Lichtquellpunkt, so daß jeder durch den Schlitz der Blende 30 beleuchtete Oberflächenbereich aus mehreren verschiedenen Richtungen angestrahlt wird. Um beispielsweise wieder in beliebiger Richtung verlaufende Kratzer detektieren zu können ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn die Einfallsrichtungen einen Winkel von zumindest 45 °, bevorzugt von zumindest 90 °, besonders bevorzugt von zumindest 120 ° einschließen.Interference phenomena can be easily detected. Again, any arbitrary longitudinal portion of the aperture 30 forms again a light source point, so that each illuminated through the slot of the aperture 30 surface area is illuminated from several different directions. In order to be able to detect, for example, scratches running in any direction, it is particularly advantageous if the directions of incidence include an angle of at least 45 °, preferably of at least 90 °, particularly preferably of at least 120 °.
Bei allen in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen kann außerdem vorteilhaft polarisiertes Licht verwendet werden. Wird, wie bei diesen Ausführungsbeispielen in Reflexion gemessen, bietet es sich dabei auch an, eine Beleuchtungseinrichtung 11 zu verwenden, die bezüglich der Oberfläche 31 s-polarisiertes Licht abgibt. Damit wird die Reflexion an fehlerfreien Oberflächenbereichen unterdrückt und ein verbessertes Signal-Hintergrund-Verhältnis erreicht. Bei allen diesenIn all of the embodiments illustrated in FIGS. 1 to 4, advantageously polarized light can also be used. Is, as measured in these embodiments in reflection, it offers It is also intended to use a lighting device 11 which emits s-polarized light with respect to the surface 31. Thus, the reflection is suppressed at error-free surface areas and achieved an improved signal-to-background ratio. With all these
Anordnungen kann die Beleuchtungseinrichtung 11 vorteilhaft dann auch so angeordnet werden, daß das Licht im oder im Bereich um den Brewster-Winkel auf die Oberfläche fällt.Arrangements, the illumination device 11 can then be advantageously arranged so that the light falls in or around the Brewster angle on the surface.
Weiterhin können auch in allen diesen Ausführngsbeispielen die Beleuchtungseinrichtungen auf der der Seite 31 gegenüberliegenden Seite 32 des Substrats 3 angeordnet werden, so daß das Licht nicht reflektiert, sondern durch das Substrat 3 transmittiert wird. Die Position der Beleuchtungseinfichtung 11 ist dabei gegenüber der in den Fig. 1, 2, 4 gezeigten Position jeweils am Substrat 3 gespiegelt.Furthermore, in all these Ausführngsbeispielen the lighting devices on the side 31 opposite side 32 of the substrate 3 can be arranged so that the light is not reflected, but is transmitted through the substrate 3. The position of the illumination adjustment 11 is mirrored in each case on the substrate 3 with respect to the position shown in FIGS. 1, 2, 4.
Weiterhin können bei den in den Fig. 1 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen die von der Beleuchtungseinrichtung linienförmig ausgeleuchteten Bereiche mittels geeigneter Kollimierung und/oder Fokussierung bei schrägem Lichteinfall so schmal gehalten werden, daß im von der Zeilenkamera erfaßten Bereich 20, beziehungsweise im Bildfeld nur eine der beiden Hauptoberflächen, also eine der Oberflächen 31, 32 beleuchtet wird. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 5 skizziert, welche den Strahlengang gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung darstellt. Die • Anordnung von optischem Detektor 5 und der hier nicht dargestellten Beleuchtungseinrichtung kann beispielsweise dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel entsprechen. Das schräg einfallende Lichtbündel 40 beleuchtet auf der Oberfläche 31 einen Bereich 41 und auf der gegenüberliegenden Oberfläche 32 einen Bereich 42. Die Brechung des Lichtbündels wurde bei der Darstellung nicht berücksichtigt. Der von der Zeilenkamera 7 des optischen Detektors 5 erfasste Bereich 20 liegt innerhalb des Bereiches 41, jedoch außerhalb des Bereiches 42. Dementsprechend wird im Bildfeld der Kamera 7 nur eine der beiden. Oberflächen beleuchtet. Dies ist besonders nützlich, da auf diese Weise Signale, welche durch Streulicht von Fehlstellen auf der Oberfläche 32 stammen, unterdrückt werden. So kann beispielsweise ein Substrat 3 für die Herstellung von TFT-Displays unter Umständen noch verwendet werden, wenn auf der Beschichtungsseite keine Kratzer vorhanden sind, obwohl möglicherweise auf der gegenüberliegenden Seite ein Kratzer vorhanden ist, der zwar die Beschichtungen beeiträchtigen würde, jedoch optisch völlig unauffälllig ist. Durch eine Anordnung, wie sie Fig. 5 zeigt, kann daher der Ausschuss^ beträchtlich reduziert werden.Furthermore, in the embodiments shown in FIGS. 1 and 4, the areas illuminated by the illumination device linear areas can be kept so narrow by means of appropriate collimation and / or focusing at oblique incidence that in the field detected by the line camera 20, or in the image field only one of both main surfaces, so one of the surfaces 31, 32 is illuminated. Such an arrangement is outlined in Fig. 5, which illustrates the beam path according to this embodiment of the invention. The arrangement of the optical detector 5 and the illumination device, not shown here, can correspond, for example, to the example shown in FIG. The obliquely incident light beam 40 illuminates a region 41 on the surface 31 and a region 42 on the opposite surface 32. The refraction of the light beam was not considered in the illustration. The one of the Line detector 7 of the optical detector 5 detected area 20 is within the range 41, but outside the range 42. Accordingly, in the field of view of the camera 7 only one of the two. Illuminated surfaces. This is particularly useful because in this way signals due to stray light from defects on the surface 32 are suppressed. For example, a substrate 3 for the manufacture of TFT displays may still be used if there are no scratches on the coating side, although there may possibly be a scratch on the opposite side which would cause the coatings to be contaminated but optically completely inconspicuous is. By an arrangement, as shown in FIG. 5, therefore, the committee ^ can be considerably reduced.
Es sind noch weitere Maßnahme denkbar, um die Detektion von Fehlstellen auf der gegenüberliegenden Seite 32 zu vermeiden. Kommt es beispielsweise bei der Überprüfung der Werkstücke nur noch auf Oberflächen-Fehler, wie Kratzer an, kann auch Licht einer geeigneten Wellenlänge verwendet werden, welches das Substrat 3 nicht durchdringt. So kann für Floätglas beispielsweise eine in ihrer Bandbreite begrenzte Lichtquelle - die einem Spektrum von Wellenlängen kleiner als 300 nm aufweist, verwendet werden. Licht dieser kurzen Wellenlängen wird nicht mehr transmittiert, so daß nur oberflächliche oder allenfalls oberflächennahe Defekte erkannt werden. Allgemein kann es zur Unterscheidung von Fehlstellen auf Ober- und Unterseite des Werkstücks oder sogar zu Ausschluss der Detektion von Fehlstellen auf der gegenüberliegenden Seite vorteilaft sein, eine Lichtquelle zu verwenden, die Licht bei einer Wellenlänge emittiert, bei welcher das Werkstück nur geringe Transmission, insbesondere eine Transmission kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 25%, am bevorzugtesten kleiner als 15% aufweist.There are still further measures conceivable to avoid the detection of defects on the opposite side 32. If, for example, when checking the workpieces, only surface defects such as scratches occur, it is also possible to use light of a suitable wavelength, which does not penetrate the substrate 3. Thus, for float glass, for example, a bandwidth-limited light source having a spectrum of wavelengths smaller than 300 nm can be used. Light of these short wavelengths is no longer transmitted, so that only superficial or possibly near-surface defects are detected. Generally, to distinguish flaws on the top and bottom of the workpiece, or even to exclude the detection of flaws on the opposite side, it may be advantageous to use a light source that emits light at a wavelength at which the workpiece transmits only little, in particular a transmission less than 50%, preferably less than 25%, most preferably less than 15%.
Wird, wie oben erwähnt, polarisiertes, vorzugsweise unter dem Brewster-Winkel einfallendes Licht verwendet, kann gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ein wie in Fig. 5 dargestellter optischer Detektor 5 mit einem Polarisator 45 vorgesehen werden, welcher das Licht im wesentlichen senkrecht zur Polarisation des vom Substrat 3 reflektierten Lichts polarisiert. Dementspreched würde man bei Verwendung von s-polarisiertem Licht den Polarisator so einstellen, daß reflektiertes s-polarisiertes Licht durch den Polarisator 45 geblockt wird.If, as mentioned above, polarized light, preferably incident at the Brewster angle, is used, according to a further development of the invention, an optical detector 5 as shown in FIG. 5 can be provided with a polarizer 45 which transmits the light essentially perpendicular to the polarization of the reflected light from the substrate 3 polarized. Accordingly, using s-polarized light, one would adjust the polarizer so that reflected s-polarized light is blocked by the polarizer 45.
Fig. 6 zeigt eine weitere Variante des in Fig. 1 gezeigten Beispiels. Bei diesem Beispiel wird anstelle der Leuchtstoffröhre ein Laser, insbesonere ein Laser-Barren 50, beispielsweise ein Laserdiodenarray mit einer Vielzahl von linear in Richtung parallel zur Oberfläche 31 angeordnete Laserdioden verwendet. Das Laserdiodenarray kann zumindest eine FAC und vorzugsweise zusätzlich zumindest eine SAC-Linse umfassen, welche auf dem Werkstück zumindest einen Fokus erzeugen. Zur Vermeidung unerwünschter Interferenzeffekte kann zusätzlich ein Phasenfrontscrambler vorgesehen sein. Weiterhin kann das ' Laserdiodenarray zur Anpassung der longitudinalen Kohärenz auf definiert mehreren longitudinalen Moden emittieren und/oder zur Definition erwünschter longitudinaler Kohärenzeigenschaften kurzzeitgepulst betrieben werden.FIG. 6 shows a further variant of the example shown in FIG. 1. In this example, instead of the fluorescent tube, a laser, in particular a laser bar 50, for example a laser diode array with a plurality of linearly arranged in the direction parallel to the surface 31 laser diodes used. The laser diode array may comprise at least one FAC, and preferably additionally at least one SAC lens, which generate at least one focus on the workpiece. In order to avoid undesired interference effects, a phase framer scrambler may additionally be provided. The "laser diode array may continue to adjust the longitudinal coherence at multiple longitudinal modes defined emit and / or desirable to define the longitudinal coherence properties kurzzeitgepulst be operated.
Laser sind zwar besonders vorteilhaft, da sie intensives, hochgradig paralleles Licht abgeben, jedoch ist dieser Effekt gerade störend, wenn man erfindungsgemäß für jeden von den Pixeln der Zeilenkamera 7 erfassten Oberflächenbereich Licht aus verschiedenen Einfallsrichtungen verwenden möchte. Um dies zu erreichen, ist dem Laser eine. entsprechende strahlformende Einrichrung nachgeschaltet. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel ist umfaßt dazu die Beleuchtungseinrichtung 11 holographisch optische Elemente zur Definition einer Vielzahl von Foki auf dem Substrat.. Insbesondere umfaßt das holographisch optische Element ein Phasenhologramm. Speziell ist eine Phasenhologramm-Platte 52 vor dem Laserbarren 50 angeordnet .Although lasers are particularly advantageous because they emit intense, highly parallel light, but this effect is just annoying, if according to the invention for each of the pixels of the line scan 7 detected surface area light from different Would like to use directions of incidence. To achieve this, the laser is a. corresponding jet-forming device downstream. In the example shown in FIG. 6, the illumination device 11 comprises holographic optical elements for defining a plurality of foci on the substrate. In particular, the holographic optical element comprises a phase hologram. Specifically, a phase hologram plate 52 is disposed in front of the laser bar 50.
Das Phasenhologramm kann vorteilhaft durch strukturiertes Aufdamfen von Aufdampfglas auf einer Glasplatte als refraktivem Element hergestellt werden. Mit dem Phasenhologramm werden die Lichtstrahlen auch in Richtung der Oberfläche abgelenkt und fokussiert, so daß wieder auf jeden der von den Pixeln erfassten Oberflächenbereiche Licht aus verschiedenen Einfallsrichtungen fällt. Anstelle einer Glasplatte kann als refraktives Element auch eine Zylinderlinse verwendet werden. So kann beispielsweise die Fokussierung in lateraler Richtung durch die Zylilnderlinse und die Fokussierung unter verschiedenen Einfallsrichtungen entlang der Oberfläche 31 durch das Phasenhologramm erfolgen .The phase hologram can advantageously be produced by structured deposition of vapor-deposited glass on a glass plate as a refractive element. With the phase hologram, the light beams are also deflected and focused in the direction of the surface, so that again falls on each of the detected surface areas of the pixels light from different directions of incidence. Instead of a glass plate can be used as a refractive element and a cylindrical lens. Thus, for example, the focusing in the lateral direction through the cylindrical lens and the focusing under different directions of incidence along the surface 31 can be effected by the phase hologram.
Die Beleuchtungseinrichtung umfasst bei diesem Beispiel außerdem Spiegel zur Strahlformung. Insbesondere ist bei diesem Beispiel ein facettierter Spiegel 54 mit Hohlspiegel-Facetten vorgesehen, welcher ebenfalls zur Definition einer Vielzahl von Foki auf dem Werkstück dient. Dieser ist im Spiegelstrahl so angeordnet, daß das Licht gerade wieder zurückreflektiert wird, um die Lichtintensität auf dem ausgeleuchteten Oberflächenbereich zu erhöhen. - Anstelle oder zusätzlich zu Hohlspiegel-Facetten kann auch der Spiegel 54 als reflektierendes Element und Träger für holografisch optische Elemente ausgestaltet sein, um Licht unter verschiedenen Einfallsrichtungen auf den erfassten Oberflächenbereich zurückzureflektieren.The illumination device also includes mirrors for beam shaping in this example. In particular, in this example, a faceted mirror 54 with concave facets is provided which also serves to define a plurality of foci on the workpiece. This is arranged in the mirror beam so that the light is just reflected back to increase the light intensity on the illuminated surface area. - Instead of or in addition to concave mirror facets, the mirror 54 may also be designed as a reflective element and support for holographic optical elements in order to reflect back light onto the detected surface area under different directions of incidence.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem fokussiertes Laserlicht zur Detektion von Fehlstellen verwendet wird. Mittels einer Linse 56 wird ein in Richtung auf die Fläche 32 des Dünnglas-Substrats 3 einfallendes Lichtbündel 40 fokussiert, so daß der Fokus F innerhalb des Substrats 3. liegt. Das Licht wird dabei mittels der Linse 56 so fokussiert, daß der Fokus eine Ausdehnung von höchstens 200 μm, vorzugsweise höchstens 150 μm aufweist. Angestrebt wird dabei insbesondere eine geringste Ausdehnung des Fokus- im Bereich von etwa 50 μm bis 100 μm. Als Lichtquelle - diese ist in Fig. 7 der Übersichtlichkeit nicht dargestellt- wird vorzugsweise ein Laser oder ein Laserbarren mit einer Vielzahl von Laserquellen verwendet. Damit lassen sich durch die Fokussierung hohe Intensitäten mit Bestrahlungsstärken auf dem Substrat von' zumindest 2,5 • 106 Watt pro Quadratmeter erzielen. An den Oberflächen 31, 32 ergeben sich von der Lichtquelle ausgeleuchtete Bereiche 41f 42, an welchen Licht an Fehlstellen gestreut wird.Fig. 7 shows a further embodiment of the invention, in which focused laser light is used for the detection of defects. By means of a lens 56, a light beam 40 incident in the direction of the surface 32 of the thin-glass substrate 3 is focused so that the focus F lies within the substrate 3. The light is focused by means of the lens 56 so that the focus has an extension of at most 200 microns, preferably at most 150 microns. The aim is in particular a minimum extension of the focus in the range of about 50 microns to 100 microns. As a light source - this is not shown in Fig. 7 for clarity - preferably a laser or a laser bar is used with a plurality of laser sources. As a result, high intensities with irradiation intensities on the substrate of at least 2.5 × 10 6 watts per square meter can be achieved by focusing. On the surfaces 31, 32 arise from the light source illuminated areas 41 f 42, at which light is scattered at defects.
Der Detektor 7 ist ähnlich wie bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel bezüglich des Substrats 3 gegenüberliegend zur Lichteinfallsrichtung angeordnet, so daß das am Oberflächenbereich 42 gestreute Licht vom Detektor 5 in Transmission erfasst wird. Der Detektor ist außerdem so angeordnet, daß auch' der Bereich 41 auf der dem Detektor 5 zugewandten Seite 31 des Substrats 3 vom Detektor 5 erfasst wird. Die optische Achse 58 und der Mittenstrahl 60 des ausfallenden Lichtbündels sind außerdem unter einem spitzen Winkel α angeordnet. Dieser Winkel α ist so gewählt, daß die beiden Bereiche 41, 42 aus Sicht des Detektors 5 nicht überlappen. Dies ist dann gewährleistet, wenn für den Winkel α gilt:Similarly to the embodiment shown in FIG. 5, the detector 7 is disposed opposite to the light incident direction with respect to the substrate 3, so that the light scattered on the surface region 42 is detected by the detector 5 in transmission. The detector is also arranged so that ' the area 41 on the detector 5 side facing 31 of the substrate 3 from Detector 5 is detected. The optical axis 58 and the center beam 60 of the emergent light beam are also arranged at an acute angle α. This angle α is chosen so that the two areas 41, 42 do not overlap from the perspective of the detector 5. This is guaranteed if the angle α is:
α > aresin ( ns • sin (aretan (b/d) ) ,α> aresine (n s • sin (aretane (b / d)),
wobei ns den Brechungsindex des Substrats, b die kleinste Ausdehnung des Fokus des Lichtstrahls und d die Dicke des Substrats bezeichnen. In dieser Beziehung wird auch noch die in Fig. 7 nicht dargestellte Brechung des Lichts im Substrat mit berücksichtigt. Der Winkel beträgt bei dem gezeigten Beispiel mehr als 5°. Diese Untergrenze ist sinnvoll, um bei kurzbrennweitiger Fokussierung die Erfassung direkten Lichts aus Randbereichen des Lichtbündels zu vermeiden. Bevorzugt beträgt dabei insbesondere der Winkel a zumindest 10°, besonders bevorzugt im Bereich von 10° bis 30°.where n s is the refractive index of the substrate, b is the smallest dimension of the focus of the light beam and d is the thickness of the substrate. In this respect, the refraction of the light in the substrate, which is not shown in FIG. 7, is also taken into account. The angle is more than 5 ° in the example shown. This lower limit is useful in order to avoid the detection of direct light from the peripheral areas of the light bundle during short focal length focusing. In particular, the angle α is preferably at least 10 °, particularly preferably in the range of 10 ° to 30 °.
Aufgrund der Brechung wird der Lichtstrahl beim Durchlaufen des Substrats in Richtung senkrecht zur dessen Oberfläche abgelenkt. Dies führt dazu, daß die Bereiche 41, 42 bei gegebenem Winkel α in der Projektion aus Sicht des Detektors 5 bei höherem Brechungsindex näher zusammenrücken. Wird der Winkel jedoch gemäß der oben angegebenen Beziehung gewählt, so sind die Bereiche 41, 42 für den Detektor getrennt erfassbar. Damit ist es auch möglich, zu erkennen, auf welcher der Seiten 31, 32 des Substrats 3 eine erkannte Fehlstelle liegt. Da die optische Achse 58 des Detektors senkrecht auf die Fläche 31 des Substrats 3 gerichtet ist, entspricht der Winkel α hier auch dem Lichteinfallswinkel.Due to the refraction of the light beam is deflected when passing through the substrate in the direction perpendicular to the surface thereof. As a result, the regions 41, 42 at a given angle α in the projection move closer together as viewed from the detector 5 with a higher refractive index. However, if the angle is selected in accordance with the above-mentioned relationship, the regions 41, 42 for the detector can be detected separately. Thus, it is also possible to detect on which of the sides 31, 32 of the substrate 3 a detected defect lies. Since the optical axis 58 of the detector is directed perpendicular to the surface 31 of the substrate 3, the angle α here also corresponds to the light incident angle.
Um die beiden beleuchteten Bereiche erfassen zu können, kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der optische Detektor eine Zeilenkamera 7 mit zumindest zwei Zeilen 71 und 71 umfassen. Diese wird in Bezug auf die Lichtquelle und das Substrat 3 so angeordnet, daß mittels der Optik 63 des Detektors 5 eine der Zeilen 72 den vom auf das Substrat auftreffenden Licht beleuchteten Oberflächenbereich 42 und die andere Zeile 71 den vom aus dem Substrat austretenden Licht beleuchteten Oberflächenbereich 41 erfasst.In order to detect the two illuminated areas, according 71 and 71 comprise a line camera 7 with at least two lines of an embodiment of the invention, the optical detector. This is arranged with respect to the light source and the substrate 3 so that by means of the optics 63 of the detector 5 one of the rows 72 illuminated surface area 42 illuminated by the substrate on the substrate and the other line 71 the surface area illuminated by the light emerging from the substrate 41 recorded.
Die Anordnung mit einer Messung in Transmission, beziehungsweise mit einem gegenüber dem einfallenden Lichtstrahl angeordneten Detektor, wie sie in Fig. 7 gezeigt wird, wird gegenüber einer Anordnung, bei welcher der Detektor auf der Lichteinfallsseite angeordnet ist,- bevorzugt.The arrangement with a measurement in transmission, or with a detector arranged opposite to the incident light beam, as shown in FIG. 7, is preferred to an arrangement in which the detector is arranged on the light incident side.
Die in Fig. 7 gezeigte Anordnung erlaubt eine Beobachtung der Oberflächenbereiche 41, 42 unter spitzen Winkel, ohne daß es Probleme mit der Anordnung von Lichtquelle und Detektor 5 aufgrund deren Abmessungen ergeben. Derartige Probleme können sich dabei insbesondere aufgrund der bevorzugten kurzbrennweitigen Linse oder Linsen zur Fokussierung ergeben. Kurzbrennweitige Linsen sind vorteilhaft, um kleine Foki und damit hohe Lichtintensitäten an den Oberflächen 31, 32 des Substrats zu erzeugen. Damit geht aber einher, daß die fokussierende Linse 56 sehr dicht an der Substratoberfläche 32 anzuordnen ist, um "eine Lage des Fokus im Bereich des Substrats, vorzugsweise innerhalb des Substrats zu erreichen. Außerdem überwiegt bei vielen streuenden Strukturen die Vorwärtsstreuung, so daß sich ein besseres Signal-Rausch- Verhältnis ergibt. Unter Umständen ist jedoch auch eine Konfiguration mit einem lichteinfallsseitigen Detektor sinnvoll, beispielsweise, wenn das Signal besonders kleiner streuender Strukturen gegenüber den Streusignalen größerer Strukturen betont werden soll . Bei sehr kleinen Fehlstellen, etwa deutlich unterhalb von 100 Nanometern Strukturgröße gleichen sich die Intensitäten von Vorwärts- und die in diesem Fall vom Detektor erfassten Rückwärtsstreuung entsprechend der Intensitätsverteilung der Rayleigh-Streuung an.The arrangement shown in Fig. 7 allows observation of the surface portions 41, 42 at acute angles without causing problems with the arrangement of the light source and the detector 5 due to their dimensions. Such problems may arise in particular because of the preferred short focal length lens or lenses for focusing. Short focal length lenses are advantageous for producing small foci and thus high light intensities on the surfaces 31, 32 of the substrate. This is accompanied by the fact that the focusing lens 56 is to be arranged very close to the substrate surface 32 in order to achieve a position of the focus in the region of the substrate, preferably within the substrate. In addition, in many scattering structures, the forward scattering predominates, resulting in a better signal-to-noise ratio. Under certain circumstances, however, a configuration with a detector on the light incidence side also makes sense, for example if the signal of particularly small scattering structures is to be emphasized in comparison to the scatter signals of larger structures. For very small defects, for example well below 100 nanometers structure size, the intensities of forward and in this case the detector detected backward scattering are similar according to the intensity distribution of the Rayleigh scattering.
Der Detektor kann außerdem noch einen Signalverstärker umfassen, um noch einzelne gestreute Photonen mit höchster Empfindlichkeit und Sicherheit zur Detektion kleinster Fehlstellen nachweisen zu können. In Frage kommen hier beispielsweise Photovervielfacher oder Vielkanalplatten. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 8 dargestellt. Die inThe detector can also include a signal amplifier to detect individual scattered photons with the highest sensitivity and security for the detection of the smallest defects. In question come here, for example, photomultipliers or multi-channel plates. An exemplary embodiment is shown in FIG. 8. In the
Fig.- 8 gezeigte Vorrichtung 1 ist eine Variante des in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiels. Auch hier werden die Substratbereiche 41, 42 separat erfasst, so daß unterscheidbar ist, auf welcher der Substratseiten 31, 32 sich eine Fehlstelle befindet. Im Unterschied zu dem inFig. 8 shown device 1 is a variant of the embodiment shown in Fig. 7. Again, the substrate portions 41, 42 are detected separately, so that it is distinguishable on which of the substrate sides 31, 32 is a defect. Unlike the in
Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind bei der in Fig. 8 gezeigten Vorrichtung 1 Photovervielfacher 61, 62 als Bestandteile des optischen Detektors vorgesehen. Die Optik 63 des Detektors ist, ähnlich wie bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß jeweils von einem der Bereiche 41, 42 ausgehende Lichtstrahlen jeweils auf einen der Photovervielfacher 61, 62 fokussiert werden. Um eine ortsaufgelöste Information über die Position einer Fehlstelle zu erhalten, wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Scanning-System mit einer Scan- Einheit 65 verwendet, mit welcher das Substrat 3 mittels eines Laserstrahls quer zur Vorschubrichtung 33 abgetastet wird. Die Scan-Einheit 65 kann beispielsweise ein Galvo- Scanner sein. Indem das Substrat 3 zusätzlich entlang der Vorschubrichtung 33 mittels einer Vorschubeinrichtung bewegt wird, kann auf diese Weise die gesamte Substratoberfläche erfasst werden.In the embodiment shown in FIG. 7, in the device 1 shown in FIG. 8, photomultipliers 61, 62 are provided as components of the optical detector. The optics 63 of the detector, similar to the embodiment shown in Fig. 7 is formed so that each of one of the areas 41, 42 outgoing light beams are each focused on one of the photomultipliers 61, 62. In order to obtain spatially resolved information about the position of a defect, in this embodiment a scanning system with a scan Unit 65 is used with which the substrate 3 is scanned across the feed direction 33 by means of a laser beam. The scanning unit 65 may be, for example, a Galvo scanner. In addition, by moving the substrate 3 along the feed direction 33 by means of a feed device, the entire substrate surface can be detected in this way.
Um die gesamte Oberfläche des Substrats 3, oder zumindest eines großen Teils davon zu erfassen und zu überprüfen, wird das Substrat wie bei den in den Fig. 1 und' 2 dargestellten Ausführungsbeispielen entlang der Vorschubrichtung 33 an der Vorrichtung 1 vorbeibewegt. Damit überstreichen die entlang der Breite quer zur Vorschubrichtung verlaufenden erfassten Bereiche 41, 42 die gesamten Oberflächen 31, 32 oder zumindest die zu überprüfenden Bereichen des Dünnglas-Substrats.Around the entire surface of the substrate 3, or at least a large part to detect it and to check, the substrate is moved past the device 1 as in the examples shown in FIGS. 1 and '2 embodiments, along the feed direction 33. In this way, the detected regions 41, 42 extending across the width transversely to the feed direction cover the entire surfaces 31, 32 or at least the regions of the thin-glass substrate to be checked.
Wird beispielsweise ein Randbereich des Substrats nicht für die Displayglas-Fertigung verwendet, muß dieser Bereich nicht notwendigerweise mit abgetastet werden. Es ist aber bevorzugt, zumindest 80% der Fläche auch von großflächigen Substraten, wie insbesondere Dünnglas-Substrate mit einer Breite von mehr als 1,8 Metern und/oder einer Länge von mehr als 2,0 Metern zu prüfen, um eine möglichst vollständige Charakterisierung der Glasqualität zu erhalten. Dies gilt selbstverständlich auch für alle anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele. Bei derartig großen Substraten ist es auch von Vorteil, mehrere nebeneinander angeordnete Detektoren 5 zu verwenden, wie es in der in Fig. 9 gezeigten Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fig. 7 dargestellt ist. Die Detektoren sind nebeneinander entlang der Breite des Dünnglas-Substrats 3 senkrecht zur Vorschubrichtung 33 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite befinden sich mehrere ebenfalls nebeneinander angeordnete Beleuchtungseinrichtungen. Bei dem gezeigten Beispiel werden dabei Laserbarren 50 zur Beleuchtung verwendet. Ebenfalls dargestellt ist der auf der den Detektoren 5 zugewandten Seite 31 des Substrats 3 jeweils erfasste, sich quer zu Vorschubrichtung und entlang der gesamten Breite des Substrats 3 erstreckende Oberflächenbereich 41, welcher vom austretenden, senkrecht zur Vorschubrichtung 33 fokussierten Laserlicht ausgeleuchtet wird.If, for example, an edge region of the substrate is not used for the production of display glass, this region does not necessarily have to be scanned with it. However, it is preferred to test at least 80% of the area even of large-area substrates, in particular thin-glass substrates with a width of more than 1.8 meters and / or a length of more than 2.0 meters, in order to achieve as complete a characterization as possible to maintain the glass quality. Of course, this also applies to all other embodiments described here. In the case of such large substrates, it is also advantageous to use a plurality of detectors 5 arranged next to one another, as shown in the development of the exemplary embodiment of FIG. 7 shown in FIG. The detectors are arranged side by side along the width of the thin-glass substrate 3 perpendicular to the feed direction 33. On the opposite side are several likewise juxtaposed lighting devices. In the example shown, laser bars 50 are used for illumination. Also shown on the side facing the detectors 5 side 31 of the substrate 3 each detected, transverse to the feed direction and along the entire width of the substrate 3 extending surface region 41, which is illuminated by the exiting, perpendicular to the feed direction 33 laser light.
Um das Substrat in seiner für die Vermessung vorgesehenen Lage zu halten und das Substrat entlang der Vorschubrichtung fortzubewegen, ist eine Vorschub- und Halteeinrichtung vorgesehen. Diese umfasst bei dem gezeigten Beispiel Rollen 55, auf welchen das Substrat 3 aufliegt und durch die Rot.ation der Rollen entlang der Vorschubrichtung 33 fortbewegt wird. Selbstverständlich kann eine Vorschub- und Halteeinrichtung auch bei den anderen gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, um das Substrat in der vorgesehenen Lage zu halten.In order to hold the substrate in its intended for the measurement position and to move the substrate along the feed direction, an advancing and holding device is provided. In the example shown, this comprises rollers 55 on which the substrate 3 rests and is moved along the feed direction 33 by the rotation of the rollers. Of course, a feed and holding device can also be provided in the other embodiments shown in order to keep the substrate in the intended position.
In Fig. 10 ist eine Aufnahme dargestellt, wie sie mit einer Anordnung entsprechend Fig. 7 oder Fig. 8 erhalten werden kann. Die Aufnahme wurde jedoch nicht mit einer Zeilenkamera oder Photomultipliern in Verbindung mit einem Scanning-System, sondern mit einer Matrix-Kamera aufgenommen. Das Bild ist im Negativ dargestellt, so daß Stellen, die Streulicht abgeben, in Fig. 10 dunkel erscheinen. Anhand von gestrichelten Linien sind die ausgeleuchteten streifenförmigen Oberflächenbereiche 41, 42 gekennzeichnet. Im- Oberflächenbereich 41 sind einige punktförmige streuende Strukturen zu erkennen. Diese sind auf Partikel 66 auf der Oberfläche zurückzuführen. Die gegenüberliegende Oberfläche des Substrats 3 mit dem ausgeleuchteten Bereich 42 weist einen feinen Kratzer 67 auf, welcher in der Aufnahme deutlich zu erkennen ist.FIG. 10 shows a receptacle as can be obtained with an arrangement according to FIG. 7 or FIG. 8. However, the image was not taken with a line camera or photomultipliers in conjunction with a scanning system, but with a matrix camera. The image is shown in negative so that spots emitting stray light appear dark in FIG. The illuminated strip-shaped surface regions 41, 42 are identified by dashed lines. In the surface area 41, some punctiform scattering structures can be recognized. These are due to particles 66 on the surface. The opposite surface of the substrate 3 with the Illuminated area 42 has a fine scratch 67, which is clearly visible in the recording.
Bei mit einer Vorrichtung gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen geprüftem Dünnglas kann dieWhen tested with a device according to the described embodiments thin glass, the
Konzentration von Kratzern durch Aussortieren von als fehlerhaft erkannten Gläsern erheblich gesenkt werden. Bei geprüftem Dünnglass kann so die Konzentration von Kratzern mit einer Tiefe von 3 bis 30 Nanometern auf weniger als 5, bevorzugt weniger als 3, besonders bevorzugt weniger als 1 pro Quadratmeter gesenkt werden. Eine Fertigungsstrecke, insbesondere zur Herstellung von TFT-Displays, welche solche erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt, ist damit in der Lage, schnell qualitativ hochwertige Endprodukte bereitzustellen.Concentration of scratches can be significantly reduced by sorting out as defective detected glasses. For tested thin glass, the concentration of scratches having a depth of 3 to 30 nanometers can be reduced to less than 5, preferably less than 3, more preferably less than 1 per square meter. A production line, in particular for the production of TFT displays, which comprises such device according to the invention is thus able to quickly provide high-quality end products.
Auch kann bei Fertigungsstrecken, beispielsweise zur Glasherstellung auch eine online-Rückkopplung der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltenen Ergebnisse in den Herstellungsprozeß vorgenommen werden. Damit kann derAlso, in manufacturing lines, for example, for glass production, an online feedback of the results obtained with the device according to the invention in the manufacturing process can be made. This can be the
Herstellungsprozeß direkt unter Verwendung der Vorrichtung zur Erfassung von Fehlstellen gesteuert und optimiert werden.Manufacturing process can be controlled and optimized directly using the device for detecting defects.
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auch der Inhalt der am 18. Februar 2005 beim Deutschen Patent und Markenamt eingereichten deutschen Patentanmeldung 10 2005 007715.3 mit dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Fehlstellen" vollumfänglich zum Inhalt der Offenbarung dieser Anmeldung gemacht. Insbesondere kann die inkorporierte Anordnung durch die nachfolgend beschriebene Vorrichtung ergänzt oder mit dieser kombiniert werden.In the following detailed description, the content of the filed on 18 February 2005 German Patent and Trademark Office German patent application 10 2005 007715.3 entitled "Method and apparatus for detecting defects" fully made the content of the disclosure of this application. In particular, the incorporated arrangement can be supplemented or combined with the device described below.
Fig. 11 zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Flachglassubstrats 3 von der Seite her, auf welchem sich ein Partikel 162 und in welchem sich ein Kratzer 162 befindet.11 shows a greatly simplified schematic representation of a flat glass substrate 3 from the side, on which a particle 162 and in which a scratch 162 is located.
Der Partikel 162, welcher typischerweise ein Größe von 0,5 μm und mehr, beispielsweise bis 5μm oder mehr anThe particle 162, which typically has a size of 0.5 μm and more, for example, up to 5 μm or more
Durchmesser aufweisen kann, ist sowohl bei Betrachtung des" Substrats von oben her mit einer Hellfeldanordnung, wie diese nachfolgend noch detaillierter beschrieben werden wird als auch bei Betrachtung mit einer Dunkelfeldanordnung, wie diese ebenfalls nachfolgend beschrieben werden wird,' gut zu erkennen.Diameter, both in viewing the " substrate from above with a bright field arrangement, as will be described in more detail below as well as when viewed with a dark field arrangement, as will also be described below, ' good to see.
Aus Fig. 12 jedoch ist zu ersehen, wie sich optische Signale im Hellfeld von optischen Signalen im Dunkelfeld unterscheiden. Das Bezugszeichen 164 zeigt einen Kratzer, somit einen Liniendefekt, wie dieser im Dunkelfeld mit gutem Kontrast zu erkennen ist.From Fig. 12, however, it can be seen how optical signals differ in the bright field of optical signals in the dark field. The reference numeral 164 shows a scratch, thus a line defect, as this can be seen in the dark field with good contrast.
Bezugszeichen 166 gibt schematisch das optische Signal, somit das Bild eines linienförmigen Defekts, also einesReference numeral 166 schematically indicates the optical signal, thus the image of a line-shaped defect, ie one
Kratzers bei Betrachtung in einer Hellfeldanordnung wieder. Dieses optische Signal weist im Hellfeld wesentlich geringeren Kontrast als im Dunkelfeld auf und es kann somit durch Subtraktion der örtlich aufgelösten optischen Signale einer Hellfeldanordnung von den örtlich aufgelöstenScratcher when viewed in a bright field arrangement again. This optical signal has much less contrast in the bright field than in the dark field, and it can thus by subtracting the locally resolved optical signals of a bright field array of the locally resolved
Signalen einer Dunkelfeldanordnung der partikuläre Anteil der Fehlstellen von Kratzern oder Blasen im Glas unterschieden werden.Signals of a dark field arrangement of the particulate portion of the defects of scratches or bubbles in the glass can be distinguished.
Zieht man die ortsaufgelösten optischen Signale punktweise voneinander ab, entstehen an denjenigen Stellen wo geringe Kontraste auf hohe Kontraste treffen deutliche Differenzsignalanteile, welche im Wesentlichen Kratzer und Blasen im Glas darstellen. Der Kontrast des Differenzsignalbildes erlaubte es nun die Kratzer oder Blasen von den Partikeln zu unterscheiden, da diese im Differenzsignal wesentlich weniger Kontrast aufweisen.If one subtracts the spatially resolved optical signals point by point from each other, arise at those points where low contrasts on high contrasts meet clear difference signal components, which are essentially scratches and bubbles in the glass. The contrast of the difference signal image now allowed to distinguish the scratches or bubbles from the particles, since they have much less contrast in the difference signal.
Für diese Differenzsignalbildung kann die maximale oder mittlere Intensität des jeweiligen Bildes normiert werden, so dass sich ein Wert in der Nähe des Intensitätsnullwertes für Bereiche ergibt, die ohne Fehlstellen sind. .For this difference signal formation, the maximum or average intensity of the respective image can be normalized so that a value in the vicinity of the intensity zero value results for areas which are without defects. ,
Fig. 13 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Erfassung von Fehlstellen auf und/oder in Werkstücken 3.FIG. 13 shows a schematic view of the device for detecting defects on and / or in workpieces 3.
Mit der als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnetenWith the designated as a whole by the reference numeral 1
Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels werden insbesondere Dünnglas-Substrate 3 auf das Vorhandensein von Fehlstellen überprüft.Device of this embodiment, in particular thin glass substrates 3 are checked for the presence of defects.
Es lassen sich typische Fehler erkennen, wie sie herstellungsbedingt etwa bei Downdraw-Dünnglas, Downdraw- Fusion-Dünnglas, insbesondere Overflow-Downdraw-Glas oder Floatglas, sowie bedingt durch die Nachbhearbeitung auftreten. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung in überraschender Weise auch zu einer schnellen Prüfung auch von sehr großen Substraten, ' etwa von Dünnglas mit eine Breite von mehr als 1,8 m und/oder einer Länge von mehr als 2,0 m.Typical defects can be detected, such as those caused by the manufacturing process, for example with downdraw thin glass, downdraw fusion thin glass, in particular overflow downdraw glass or float glass, as well as due to post-processing. In particular, the device is suitable in a surprising manner and in a rapid testing of even very large substrates, 'as thin glass with a width of more than 1.8 m and / or a length of more than 2.0 m.
Solche Fehlstellen können beispielsweise wiederSuch defects, for example, again
Polierkratzer auf der Oberfläche 31 des Dünnglas-Substrats 3 sein, wie sie bei der Oberflächenbearbeitung . zurückbleiben oder entstehen können. Mit der Vorrichtung 1 zur Erfassung von Fehlstellen wird Strahlung mittels einer Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eines Lasers 170 auf das Werkstück gerichtet und vom Werkstück, insbesondere von der Fehlstelle zumindest teilweise beeinflusst.Polishing scratches on the surface 31 of the thin glass substrate 3, as in the surface treatment. remain behind or can arise. With the device 1 for detecting defects, radiation by means of a lighting device, in particular a laser 170 on directed the workpiece and at least partially influenced by the workpiece, in particular by the defect.
Bei der Vorrichtung 1 zur Erfassung und/oder Klassifizierung von Fehlstellen, insbesondere anIn the device 1 for detection and / or classification of defects, in particular to
Oberflächen von Werkstücken 3, ist Strahlung zumindest einer Lichtquelle, insbesondere eines Lasers 170 auf ein Werkstück 3 gerichtet und wird vom Werkstück 3, vorzugsweise von der Fehlstelle 160, 162, 164, 166 zumindest teilweise beeinflusst, wobei ein erstes und ein zweites optisches Signal erzeugt wird, welches jeweils mit einem optischen Detektor 180, 188 erfasst wird und wobei ,v aus diesen Signalen eine Unterscheidung der Fehlstelle möglich ist.Surfaces of workpieces 3, radiation is directed at least one light source, in particular a laser 170 to a workpiece 3 and is at least partially influenced by the workpiece 3, preferably by the defect 160, 162, 164, 166, wherein a first and a second optical signal generated which is detected in each case with an optical detector 180, 188 and wherein, v from these signals, a distinction of the defect is possible.
Das das erste optische Signal ist ein Hellfeldsignal, welches in einer Hellfeldanordnung gewonnen wird. Diese Hellfeldanordnung umfasst einen Laser 170, von welchem zumindest ein Lichtstrahl durch einen Strahlteiler 172 auf einen Galvanometerscanner 182 fällt, welcher diesenThe first optical signal is a bright field signal which is obtained in a bright field arrangement. This bright-field arrangement comprises a laser 170, of which at least one light beam passes through a beam splitter 172 onto a galvanometer scanner 182, which detects it
Lichtstrahl um einen Winkel θ relativ zur optischen Achse einer nachfolgenden Sammellinse 84 ablenkt. Unter eine Galvanometerscanner ist nicht notwendigerweise ein galvanisch betriebener Scanner, sondern allgemein ein Scanner zur Ablenkung von Lichtstrahlen zu verstehen.Reflects light beam at an angle θ relative to the optical axis of a subsequent converging lens 84. A galvanometer scanner does not necessarily mean a galvanically operated scanner, but generally a scanner for deflecting light rays.
Derartige Scanner sind dem Fachmann auch unter dem Begriff „Galvoscanner" bekannt.Such scanners are also known to the person skilled in the art under the term "Galvoscanner".
Der Drehpunkt des Galvanometerscanners 182, aus welchem der reflektierte Laserstrahl weiterpropagiert liegt etwa im linksseitigen Brennpunkt der Sammellinse 184, welche auch als F-Θ-Linse bezeichnet wird. Folglich sind die rechtsseitig' aus der Sammellinse 184 austretenden Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel zueinander und streichen bei einer Verschwenkung des Spiegels des Galvanometerscanners 182 über die Oberfläche 31 des Werkstücks 3.The pivot point of the galvanometer scanner 182 from which the reflected laser beam propagates lies approximately in the left-side focal point of the converging lens 184, which is also referred to as F-Θ lens. Consequently, the right side 'emerging from the condenser lens 184, light rays are substantially parallel to each other and spread upon a pivotal movement of the mirror of the galvanometer scanner 182 on the surface 31 of the workpiece. 3
Wird nun das Wertkstück 3 und/oder die Vorrichtung 1 bewegt, kommt es zu einem linienförmigen Überstreichen der gesamten Oberfläche des Werkstücks 3.If now the Wertkstück 3 and / or the device 1 is moved, there is a linear sweeping the entire surface of the workpiece. 3
Auf dem Weg vom Galvanometerscanner 182 zur Sammellinse 184 treten die Laserstrahlen durch einen Strahlteiler 174, welcher im Wesentlichen der nachfolgend noch detaillierter beschriebenen Dunkelfeldan'ordnung zugeordnet ist.On the way from the galvanometer scanner 182 to the convex lens 184, the laser beams pass through a beam splitter 174, which is substantially of the below-described detailed Dunkelfeldan order assigned '.
Alternativ zu einem Galvanometerscanner 182 kann auch ein rotierendes, verspiegeltes Polygon verwendet werden, dessen Drehung in diesem Fall dann den Ablenkwinkel θ des Laserstrahls definiert.As an alternative to a galvanometer scanner 182, it is also possible to use a rotating, mirrored polygon whose rotation in this case then defines the deflection angle θ of the laser beam.
Da der Winkel θ und die Relativbewegung der Vorrichtung 1 relativ zum Werkstück 3 in einer nachgeschalteten, in den Figuren nicht ' dargestellten Datenverarbeitungsanlage erfasst wird und der diesem zugeordnete Ort auf dem Substrat 3 somit' bekannt ist, können die nachfolgend beschriebenen optischen Signale orstaufgelöst erfasst und weiterverarbeitet werden.Since the angle θ and the relative movement of the device 1 relative to the workpiece 3 in a downstream, not shown in the figures ' data processing system is detected and this associated location on the substrate 3 thus ' is known, the optical signals described below can be resolved resolved and be further processed.
Vom Werkstück 3 wird entweder von dessen Vorderseite oder . auch von dessen Rückseite her Licht zurückreflektiert und tritt durch den Galavanometerscanner 182 in den Strahlteiler 172, von welchem dieses in den Photodetektor 180 gelenkt wird. Die Intensität bzw. der ortsaufgelöste Kontrast dieses in den Photodetektor 180 reflektierten optischen Signals Lichts hängt von dem Oberflächenkontrast des Werkstücks 3 ab, welcher im Hellfeld bei Partikeln regelmässig höher als bei Kratzern oder linienförmigen Defekten ist.From the workpiece 3 is either from the front or. also reflects back light from the back and passes through the galavanometer scanner 182 in the beam splitter 172, from which this is directed into the photodetector 180. The intensity or the spatially resolved contrast of this optical signal light reflected into the photodetector 180 depends on the surface contrast of the workpiece 3, which in the bright field is regularly higher for particles than for scratches or line-shaped defects.
Der Photodetektor 180 umfasst vorzugsweise eine PIN-Diode bzw. eine Photodiode mit hoher Grenzfrequenz.The photodetector 180 preferably comprises a PIN diode or a photodiode with a high cutoff frequency.
Das zweite optische Signal ist ein Dunkelfeldsignal, welches in der nachfolgend beschriebenen Dunkelfeldanordnung gewonnen wird.The second optical signal is a dark field signal which is obtained in the dark field arrangement described below.
Diese Dunkelfeldanordung umfasst zusätzlich zu der Sammellinse 184 den Strahlteiler 174, eine linienförmige Blende 186, die weitere Sammellinse 178 und den Photodetektor 188.This dark-field arrangement comprises, in addition to the converging lens 184, the beam splitter 174, a line-shaped aperture 186, the further converging lens 178 and the photodetector 188.
Das vom Werkstück 3 reflektierte Licht wird nach Durchtreten der Sammellinse 184 durch den Strahleiler 174 nicht nur in die Hellfeldanordnung sondern auch auf die Blende 186 der Dunkelfeldanordung gelenkt.The light reflected by the workpiece 3 is directed, after passing through the converging lens 184 through the beam splitter 174, not only into the bright field arrangement but also to the aperture 186 of the dark field arrangement.
An der Blende 186, welche im Wesentlichen linienförmig ist, werden die diejenigen Lichtanteile des reflektierten Lichts ausgeblendet, welche von einer ebenen Oberfläche herrühren.At the stop 186, which is substantially line-shaped, those portions of light of the reflected light which originate from a plane surface are masked out.
Weist eine Oberfläche 31 des Wertstücks 3 oder das Innere des Werkstücks 3 Streuzentren auf, erzeugen diese in Reflexion Lichtanteile, die nicht (anti) parallel zu den beleuchtenden Strahlen verlaufen.If a surface 31 of the item of value 3 or the interior of the workpiece 3 has scattering centers, these produce in reflection portions of light that do not run (anti) parallel to the illuminating beams.
Diese Strahlanteile fallen nach Durchtreten der Sammellinse 184 sowie des Strahlteilers 174 nicht mehr auf die Blende 186 und erreichen die weitere Sammellinse 178, welche diese Strahlanteile auf einen Photodetektor 188 fokussiert.These beam components no longer fall on the diaphragm after passing through the converging lens 184 and the beam splitter 174 186 and reach the further converging lens 178, which focuses these beam portions on a photodetector 188.
Das gestreute Licht, welches die Information des zweiten optischen Signals enthält weist gegenüber dem optischen Hellfeldsignal auch bei Kratzern bzw. linienförmigen Defekten einen höheren Kontrast, dies bedeutet stärkere Helligkeitsunterschiede auf.The scattered light which contains the information of the second optical signal has a higher contrast with respect to the bright field optical signal, even with scratches or line-shaped defects, this means greater brightness differences.
Bevorzugt ist der Photodetektor 188 ein Photomultiplier .Preferably, the photodetector 188 is a photomultiplier.
Folglich umfasst das erste optische Signal ortsaufgelöste Information über Fehlstellen, die Partikel enthalten und umfasst das zweite optische Signal ortsaufgelöste Information über Fehlstellen, die Kratzer, Partikel, Glasdefekte beinhalten.Thus, the first optical signal includes spatially resolved information about defects containing particles, and the second optical signal comprises spatially resolved information about defects including scratches, particles, glass defects.
Eine Klassifizierung in Partikel oder Kratzer bzw. Blasen kann folglich durch Subtraktion der beiden optischen Signale durchgeführt werden, wobei bevorzugt dieClassification into particles or scratches or bubbles can thus be carried out by subtracting the two optical signals, wherein the
Subtraktion der optischen Signale nach deren Erfassung durch Detektoren und Wandlung in elektrische Signale auf elektronischem Wege in einer nachgeschalteten Datenverarbeitungsanlage erfolgt.Subtraction of the optical signals takes place after their detection by detectors and conversion into electrical signals by electronic means in a downstream data processing system.
Wird bei einem transparenten Werksktück 3 rechtsseitig des Werkstücks 3 die Blende 186 sowie die weitere Sammellinse 178 und der Photodetektor 188 angeordnet, kann eine Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung konfokal zur optischen Achse des optischen Detektors 88 geschaffen werden, welche in Transmission angeordnet ist.If the diaphragm 186 and the further converging lens 178 and the photodetector 188 are arranged on the right-hand side of the workpiece 3 in the case of a transparent workpiece 3, a dark-field illumination arrangement can be provided confocal to the optical axis of the optical detector 88, which is arranged in transmission.
Wird die Blende 186 durch ein phasenschiebendes Element ersetzt, welches die Phase des hindurchtretenden Lichts um etwa eine halbe Wellenlänge verschiebt, wird aus der vorstehend beschriebenen Dunkelfeldanordnug eine eine Phasenkontrast-Beleuchtungsanordnung in Bezug auf den Photodetektor 188.If the aperture 186 is replaced by a phase-shifting element, which shifts the phase of the light passing through by about half a wavelength, is from the dark field arrangement described above, a phase contrast illumination arrangement with respect to the photodetector 188th
Ferner kann der Laser 170 oder ein Laserdiodenarray zur Anpassung der longitudinalen Kohärenz auf definiert mehreren longitudinalen Moden emittieren.Further, the laser 170 or a laser diode array may emit for adjusting the longitudinal coherence to a defined plurality of longitudinal modes.
Zur Definition erwünschter longitudinaler Kohärenzeigenschaften kann der Laser 170 oder das Laserdiodenarray kurzzeitgepulst betrieben werden.To define desired longitudinal coherence properties, laser 170 or the laser diode array may be pulsed short-term.
Zur Definition erwünschter transversaler Kohärenz kann die Lichtquelle, insbesondere der Laser 170 einen Phasenfrontscrambler umfassen.For the definition of desired transverse coherence light source, in particular, the laser 170 may include a Phasenfrontscrambler.
Bei mit einer wie vorstehend beschrieben Vorrichtung geprüftem Dünnglas kann die Konzentration von Kratzern durch Aussortieren von als fehlerhaft erkannten Gläsern erheblich gesenkt werden. Bei geprüftem Dünnglass kann so die Konzentration von Kratzern mit einer Tiefe von 3 bis 30 Nanometern auf weniger als 5, bevorzugt weniger als 3, besonders bevorzugt weniger als. 1 pro Quadratmeter gesenkt werden. Eine Fertigungsstrecke, insbesondere zur Herstellung von TFT-Displays, welche solche erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt, ist damit in der Lage, schnell qualitativ hochwertige Endprodukte bereitzustellen.With thin glass inspected as described above, the concentration of scratches can be significantly reduced by sorting out glasses identified as defective. For tested thin-glass, the concentration of scratches with a depth of 3 to 30 nanometers can thus be reduced to less than 5, preferably less than 3, more preferably less than. 1 per square meter be lowered. A production line, in particular for the production of TFT displays, which comprises such device according to the invention is thus able to quickly provide high-quality end products.
Ferner kann durch Unterscheidung eines partikulären Belags auf dem Substrat von Kratzern und/oder Blasen im Substrat durch einen sachgerechteren Zuschnitt in der Weiterverarbeitung der Verschnitt deutlich gesenkt werden.Furthermore, by distinguishing a particulate coating on the substrate from scratches and / or bubbles in the substrate by a more appropriate cutting in the further processing of the waste can be significantly reduced.
Auch kann bei Fertigungsstrecken, beispielsweise z.ur Glasherstellung auch eine online-Rückkopplung der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltenen Ergebnisse in den Herstellungsprozeß vorgenommen werden. Damit kann der Herstellungsprozeß direkt unter Verwendung der Vorrichtung zur Erfassung von Fehlstellen gesteuert und optimiert werden.Also, in production lines, for example, for glass production also online feedback with the According to the invention obtained results are made in the manufacturing process. Thus, the manufacturing process can be controlled and optimized directly using the device for detecting defects.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden. It will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the exemplary embodiments described above, but rather may be varied in many ways. In particular, the features of the individual embodiments can also be combined with each other.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Vorrichtung zur Erfassung von Fehlstellen1 Device for detecting defects
3 Dünnglas-Substrat3 thin glass substrate
5 optischer Detektor5 optical detector
7 Zeilenkamera7 line camera
9 Fokussierungsoptik von 79 focusing optics of 7
11 Beleuchtungseinrichtung11 lighting device
13 Leuchtstoffröhre13 fluorescent tube
15 Zylinderlinse15 cylindrical lens
17 bildaufzeichnende Kamera17 imaging camera
20 von 11 beleuchteter Oberflächenbereich 5 4F-Anordnung 6, 27 Linsen von 25 0 Blende 1, 32 Oberfläche von 3 . 5,' 36 Linsen 8 • Phasenplatte 9 teildurchlässiger Bereich 0 einfallendes Lichtbünd'el 1 von 40 ausgeleuchteter Bereich auf 31 2 von 40 ausgeleuchteter Bereich auf 32 5 Polarisator 0 Laser-Barren 2 Phasenhologramm-Platte 4 Spiegel 5 Matrixkamera mit Bildverstärker 6 Linse 0 Mittenstrahl von 40 1, 62 Photovervielfacher 3 Optik von 5 5 Scan-Einheit 6 Partikel 7 Kratzer 160 Kratzer20 of 11 illuminated surface area 5 4F arrangement 6, 27 lenses of 25 0 aperture 1, 32 surface of 3. 5, '36 lenses 8 • phase plate 9 partially transmitting range 0 incident Lichtbünd'el 1 of 40 illuminated area 31 2 illuminated by 40 area 32 5 polarizer 0 laser bar 2 phase hologram plate 4 mirror 5 matrix camera with image intensifier 6 lens 0 Center beam of 40 1, 62 photomultiplier 3 optics of 5 5 scan unit 6 particles 7 scratches 160 scratches
162 . Partikel162. particle
164, 166 Liniendefekte164, 166 line defects
170 Laser170 Laser
172, 174 Strahlteiler172, 174 beam splitters
176, 178 Linse176, 178 lens
180 Photodiode180 photodiode
182 GalvanometerScanner182 galvanometer scanner
184 f-θ-Linse184 f-θ lens
186 Linienblende186 line panel
188 Photomultiplier 188 photomultiplier

Claims

Patentansprücheclaims
1.Vorrichtung zur Erfassung von Fehlstellen, insbesondere an Oberflächen von Werkstücken, vorzugsweise plattenförmigen Werkstücken, bei welcher Strahlung auf ein Werkstück gerichtet ist und vom Werkstück, vorzugsweise von der Fehlstelle zumindest teilweise beeinflusst wird.1.Vorrichtung for detecting defects, in particular on surfaces of workpieces, preferably plate-shaped workpieces, in which radiation is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect.
2.Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der von der Fehlstelle beeeinflussten Strahlung von einem optischen Detektor erfasst wird.2.Vorrichtung according to claim 1, characterized in that at least a part of the beeeinflußt by the flaw radiation is detected by an optical detector.
3.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Detektor eine Vielzahl von lichterfassenden Pixeln aufweist, die jeweils von unterschiedlichen Substratbereichen stammendes Licht nachweisen, wobei eine3.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical detector comprises a plurality of light-detecting pixels, each detecting light originating from different substrate areas, wherein a
Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, die eine Vielzahl von Lichtquellpunkten aufweist, die so angeordnet sind, daß auf jeden der Substratbereiche Licht aus zumindest zwei unterschiedlichen Einfallsrichtungen fällt.Lighting device is provided which has a plurality of light source points, which are arranged so that falls on each of the substrate regions light from at least two different directions of incidence.
4.Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfallsrichtungen einen Winkel von zumindest 45 °, bevorzugt von zumindest 90 ° , besonders bevorzugt von . zumindest 120 ° einschließen.4.Vorrichtung according to claim 3, characterized in that the directions of incidence an angle of at least 45 °, preferably of at least 90 °, more preferably of. include at least 120 °.
5.Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Detektor eine Zeilenkamera umfasst. β. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Detektor eine bildaufzeichnende Kamera umfasst.5.Vorrichtung according to claim 1 or 2, characterized in that the optical detector comprises a line scan camera. β. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical detector comprises a picture-taking camera.
7.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,' dass dem optischen Detektor eine 4f-Anordnung vorgeschaltet oder der Beleuchtungseinrichtung nachgeschaltet ist.7.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in 'that the optical detector upstream of a 4f arrangement or the lighting device is connected downstream.
8.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 4F-Anordnung eine Filterung von Strukturgrössen vornimmt, welche nicht der Strukturgrösse der zu erfassenden Fehlstellen entspricht.8.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the 4F arrangement performs a filtering of structure sizes, which does not correspond to the structure size of the defects to be detected.
9.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung eine Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung umfasst .9.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination comprises a dark field illumination arrangement.
10.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die10.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the
Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung konfokal zur optischen Achse des optischen Detektors in Reflektion angeordnet ist. . Dark field illumination arrangement is arranged confocal to the optical axis of the optical detector in reflection. ,
11.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die11.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the
Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung konfokal zur optischen Achse des optischen Detektors in Transmission angeordnet • ist.Dark field illumination arrangement confocal to the optical axis of the optical detector arranged in transmission • is.
12.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung eine Phasenkontrast-Beleuchtungsanordnung umfasst. 13.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung in Transmission vorgenommen ist.12.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination comprises a phase contrast illumination arrangement. 13.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the illumination is made in transmission.
14.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung in Reflexion vorgenommen ist.14.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination is made in reflection.
15.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung mit schräg einfallenden Licht vorgenommen wird.15.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the illumination is made with obliquely incident light.
16.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle fokussiert ist und wobei Lichtquelle und optischer Detektor so angeordnet sind, daß die optische Achse des Detektors unter einem Winkel α zum Lichtstrahl angeordnet ist, für den gilt:16.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source is focused and wherein the light source and the optical detector are arranged so that the optical axis of the detector is arranged at an angle α to the light beam, for the following applies:
α > aresin ( ns • sin (aretan (b/d) ) ,α> aresine (n s • sin (aretane (b / d)),
wobei ns den Brechungsindex des Substrats, b die kleinste Ausdehnung des Fokus des Lichtstrahls und d die Dicke des Substrats bezeichnen.where n s is the refractive index of the substrate, b is the smallest dimension of the focus of the light beam and d is the thickness of the substrate.
17. Vorrichtung gemäß vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle so angeordnet ist, daß der Fokus innerhalb des Substrats liegt.17. Device according to the preceding claim, characterized in that the light source is arranged so that the focus lies within the substrate.
18.Vorrichtung gemäß einem der beiden vorstehenden18.Vorrichtung according to one of the two preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α mehr als 5°, vorzugsweise weniger als 50° zur Lichtausfallsrichtung, besonders bevorzugt im 'Bereich von 10° bis 35° beträgt.Claims, characterized in that the angle α more than 5 °, preferably less than 50 ° to the direction of light emission, particularly preferably in the range of 10 ° to 35 °.
19.Vorrichtung gemäß einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß' der optische Detektor eine Kamera mit zumindest zwei Zeilen umfasst, von denen eine der Zeilen den vom auf das Substrat auftreffenden Licht beleuchteten Oberflächenbereich und die andere Zeile den vom aus dem Substrat austretenden Licht beleuchteten Oberflächenbereich erfasst.19.Vorrichtung according to any one of the three preceding claims, characterized in that ' the optical detector comprises a camera having at least two lines, one of which lines illuminated by the incident on the substrate light surface area and the other line emerging from the substrate Light illuminated surface area captured.
20.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle mit einer Bestrahlungsstärke auf dem Substrat von zumindest 2,5 • 106 Watt pro Quadratmeter.20.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized by a light source with an irradiance on the substrate of at least 2.5 • 10 6 watts per square meter.
21.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine fokussierte Lichtquelle mit einem Fokus mit einer geringsten Ausdehung von höchstens 200 μm, vorzugsweise höchstens 150 μm.21.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized by a focused light source with a focus with a minimum extension of at most 200 microns, preferably at most 150 microns.
22.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Detektor einen Signalverstärker, insbesondere einen Photovervielfacher oder eine Vielkanalplatte umfasst.22.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical detector comprises a signal amplifier, in particular a photomultiplier or a multi-channel plate.
23.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schräg einfallende Licht ein schmales Lichtbündel umfasst, welches im Bildfeld der Kame.ra nur eine der beiden Hauptoberflächen beleuchtet. 23.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the obliquely incident light comprises a narrow light beam, which in the image field of the Kame . ra lit only one of the two main surfaces.
24.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schräg einfallende Licht s-polarisiert ist. 25.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schräg einfallende Licht relativ zum Werkstück unter dem Brewsterwinkel eingestrahlt wird.24.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the obliquely incident light is s-polarized. 25.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the obliquely incident light is irradiated relative to the workpiece under the Brewster angle.
26. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Detektor einen Polarisator .umfasst, welcher das Licht im wesentlichen senkrecht zur Polarisation des vom Werkstück reflektierten Lichts polarisiert.26. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical detector comprises a polarizer, which polarizes the light substantially perpendicular to the polarization of the light reflected from the workpiece.
27.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung eine seitlich vom optischen Detektor angeordnete Beleuchtung umfasst, welche geringere oder keine Lichtanteile senkrecht zur Substratoberfläche aufweist.27.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the illumination comprises a laterally arranged by the optical detector illumination, which has less or no light components perpendicular to the substrate surface.
28.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung Spiegel zur Strahlformung umfasst.28.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the illumination device comprises mirrors for beam shaping.
29.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung facettierte Spiegel zur Definition einer Vielzahl von Foki auf dem Werkstück umfasst, von welchen Kugelwellen ■ ausgehen.29.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination device comprises faceted mirrors for defining a plurality of foci on the workpiece, from which spherical waves emanate.
30.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung holographisch optische Elemente zur Definition einer . Vielzahl von Foki auf dem Werkstück umfasst.30.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the illumination device holographically optical elements for defining a. Variety of foci on the workpiece includes.
31. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das holographisch optische Element ein Phasenhologramm umfasst, welches vorzugsweise Aufdampfglas enthält.31. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the holographic optical Element comprises a phase hologram, which preferably contains vapor deposition glass.
32.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das holographisch optische Element auf einem refraktiven Element angeordnet ist.32.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the holographic optical element is arranged on a refractive element.
33.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das holographisch optische Element auf einem reflektierenden Element angeordnet ist.33.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the holographic optical element is arranged on a reflective element.
34.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle in deren Bandbreite begrenzt ist.34.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source is limited in the bandwidth.
35.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden- Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrum der Lichtquelle bei Wellenlängen kleiner als 300 nm liegt.35.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the spectrum of the light source at wavelengths is less than 300 nm.
36.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle Licht bei einer Wellenlänge emittiert, bei welcher das Werkstück nur geringe Transmission, insbesondere eine Transmission kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 25%, am bevorzugtesten kleiner als .15% umfasst.36.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source emits light at a wavelength at which the workpiece only low transmission, in particular a transmission less than 50%, preferably less than 25%, most preferably less than .15% includes.
37.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle einen Laser umfasst.37.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source comprises a laser.
38.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ein38.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source a
Scanning-System umfasst. 39.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ein Laserdiodenarray umfasst.Scanning system includes. 39.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source comprises a laser diode array.
40.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ein lineares Laserdiodenarray umfasst.40.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the light source comprises a linear laser diode array.
41.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser oder das41.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser or the
Laserdiodenarray zur Anpassung der longitudinalen Kohärenz auf definiert mehreren longitudinalen Moden emittiert.Laser diode array for adjusting the longitudinal coherence on defined a plurality of longitudinal modes emitted.
42.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser oder das Laserdiodenarray zur Definition erwünschter longitudinaler Kohärenzeigenschaften kurzzeitgepulst betrieben ist.42.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the laser or the laser diode array is operated short-pulse to define desired longitudinal coherence properties.
43.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserdiodenarray zumindest eine FAC und vorzugsweise zusätzlich zumindest eine SAC-Linse umfasst, welche auf dem Werkstück zumindest einen Fokus erzeugt.43.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the laser diode array comprises at least one FAC and preferably additionally at least one SAC lens which generates at least one focus on the workpiece.
44.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle zur Definition erwünschter transversaler Kohärenz einen Phasenfrontscrambler umfasst.44.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the light source for defining desired transverse coherence comprises a phase frontscrambler.
45.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Leuchtstoffröhre umfasst. 46. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffröhre mehrere spektrale Emissionsbanden aufweist.45.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source comprises a fluorescent tube. 46. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fluorescent tube has a plurality of spectral emission bands.
47.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ein holographisch optisches Element und eine Zylinderlinse umfasst .47.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the light source comprises a holographic optical element and a cylindrical lens.
48.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück Glas, insbesondere eine Glasplatte umfasst.48.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece comprises glass, in particular a glass plate.
49.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück Dünnglas umfasst.49.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece comprises thin glass.
50.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück gefloatetes Dünnglas umfasst.50.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece comprises floated thin glass.
51.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück Downdraw- Dünnglas umfasst.51.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece comprises downdraw thin glass.
52.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück Downdraw- Fusion-Dünnglas, insbesondere Overflow-Downdraw-Glas umfasst.52.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece downdraw fusion thin glass, in particular overflow downdraw glass comprises.
53.Vorrichtung gemäß einem. der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ein oberflächenbearbeitetes, insbesondere poliertes Werkstück ' umfasst. 54.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück Glas für einen Display, insbesondere einen TFT-Display ist. . ' ' 53.Vorrichtung according to a. of the preceding claims, characterized in that the workpiece comprises a surface-treated, in particular polished workpiece ' . 54.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece is glass for a display, in particular a TFT display. , ''
55.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnglas eine Breite von mehr als 1,8 m aufweist.55.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the thin glass has a width of more than 1.8 m.
56.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnglas eine Länge von mehr als 2,0 m aufweist.56.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the thin glass has a length of more than 2.0 m.
57.Vorrichtung zur Erfassung und/oder Klassifizierung von Fehlstellen, insbesondere an Oberflächen von Werkstücken, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher Strahlung zumindest einer Lichtquelle auf ein Werkstück gerichtet ist und vom Werkstück, vorzugsweise von der Fehlstelle zumindest teilweise beeinflusst wird, in welcher ein erstes und ein zweites optisches Signal erzeugt wird und aus diesen Signalen eine Unterscheidung der Fehlstelle möglich ist.57.Vorrichtung for detecting and / or classification of defects, in particular on surfaces of workpieces, in particular according to one of the preceding claims, in which radiation at least one light source is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect in which a first and a second optical signal is generated and from these signals a distinction of the defect is possible.
58. Vorrichtung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische Signal ein Hellfeldsignal ist.58. Device according to the preceding claim, characterized in that the first optical signal is a bright field signal.
59.Vorrichtung nach einem der beiden vorstehenden59.Vorrichtung according to one of the two preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite optische Signal ein Dunkelfeld- oder Phasenkontrastsignal ist.Claims, characterized in that the second optical signal is a dark field or phase contrast signal.
60. Vorrichtung 'nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische Signal im Wesentlichen ortsaufgelöste Information über Fehlstellen, die Partikel umfassen, beinhaltet.60. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first optical signal substantially spatially resolved information about defects, include the particles includes.
61.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite optische Signal im Wesentlichen ortsaufgelöste Information über61.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the second optical signal substantially spatially resolved information about
Fehlstellen, die Kratzer, Partikel, Glasdefekte umfassen, beinhaltet .Defects that include scratches, particles, glass defects, includes.
62.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsaufgelöste62.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the spatially resolved
Information ein Zeilensignal umfasst, welches einem Ablenkwinkel eines Galvanometerscanners oder einer Leuchtdiode aus einem Leuchtdiodenarray zugeordnet ist, umfasst.Information comprises a line signal which is associated with a deflection angle of a galvanometer scanner or a light emitting diode from a light emitting diode array includes.
63.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klassifizierung in Partikel oder Kratzer durch Subtraktion der beiden optischen Signale durchgeführt wird.63.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that a classification is carried out in particles or scratches by subtracting the two optical signals.
64.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Subtraktion der . optischen Signale nach deren Erfassung durch Detektoren und Wandlung in elektrische Signale auf elektronischem Wege erfolgt.64.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the subtraction of the. optical signals after their detection by detectors and conversion into electrical signals by electronic means.
65.Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung eine Hellfeld- und eine Dunkelfeldbeleuchtungsanordnung umfasst.65.Vorrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination comprises a bright field and a dark field illumination arrangement.
66. Dünnglas, geprüft mit einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche. 67.Dünnglass umfassend eine Konzentration von Kratzern mit einer Tiefe von 3 bis 30 Nanometern von weniger als 5, bevorzugt weniger als 3, besonders bevorzugt weniger als 1 pro Quadratmeter.66. Thin glass, tested with a device according to one of the preceding claims. 67. A thin glass comprising a concentration of scratches having a depth of 3 to 30 nanometers of less than 5, preferably less than 3, more preferably less than 1 per square meter.
68.Fertigungsstrecke, insbesondere zur Herstellung von TFT- Displays, umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.68.Production line, in particular for the production of TFT displays, comprising a device according to one of the preceding claims.
69. Beleuchtungsvorrichtung für eine Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.69. Lighting device for a device according to one of the preceding claims.
70.Verfahren zur Erfassung von Fehlstellen, insbesondere an Oberflächen von Werkstücken, vorzugsweise plattenförmigen Werkstücken, bei welcher mittels einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche Strahlung auf ein Werkstück gerichtet wird und vom Werkstück, vorzugsweise von der Fehlstelle zumindest teilweise beeinflusst wird.70.A method for detecting defects, in particular on surfaces of workpieces, preferably plate-shaped workpieces, in which by means of a device according to one of the preceding claims radiation is directed to a workpiece and is at least partially influenced by the workpiece, preferably by the defect.
71.Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle fokussiert wird, wobei Lichtquelle und optischer Detektor so angeordnet werden, daß die optische Achse des Detektors unter einem Winkel α zum Lichtstrahl angeordnet ist, für den gilt:71.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light source is focused, wherein light source and optical detector are arranged so that the optical axis of the detector is arranged at an angle α to the light beam, for which applies:
α > aresin ( ns • sin (aretan (b/d) ) ,α> aresine (n s • sin (aretane (b / d)),
wobei ns den Brechungsindex des Substrats, b die kleinste Ausdehnung des Fokus des Lichtstrahls und d die Dicke des Substrats bezeichnen.where n s is the refractive index of the substrate, b is the smallest dimension of the focus of the light beam and d is the thickness of the substrate.
72.Verfahren gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Winkel α mehr als 5°, vorzugsweise weniger als 50° zur Lichtausfallsrichtung, besonders bevorzugt im Bereich von 10° bis 35° beträgt.72.Method according to one of the two preceding claims, wherein the angle α more than 5 °, preferably Less than 50 ° to the direction of light emission, particularly preferably in the range of 10 ° to 35 °.
73.Verfahren gemäß einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von Fehlstellen emittiertes Streulicht mit einer Kamera mit zumindest zwei Zeilen erfasst wird, von denen eine der Zeilen -den vom .auf das Substrat auftreffenden Licht beleuchteten Oberflächenbereich und die andere Zeile den vom aus dem Substrat austretenden Licht beleuchteten Oberflächenbereich erfasst.73.Method according to one of the three preceding claims, characterized in that flare light emitted by flaws is detected by a camera having at least two lines, of which one of the lines -the surface illuminated by the light incident on the substrate and the other line of the detected from the substrate emerging light illuminated surface area.
74. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche., dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle so fokussiert wird, daß der Fokus innerhalb des Substrats liegt.74. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source is focused so that the focus lies within the substrate.
75. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer Bestrahlungsstärke von zumindest 2,5 106 Watt pro Quadratmeter beleuchtet wird.75. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the substrate is illuminated with an irradiance of at least 2.5 10 6 watts per square meter.
76. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mit einem Fokus mit einer geringsten Ausdehung von höchstens 200 μrα, vorzugsweise höchstens 150 μm fokussiert wird.76. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source is focused with a focus with a minimum extension of at most 200 μrα, preferably at most 150 microns.
77.Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal im optischen Detektor mit einen Signalverstärker, insbesondere einen Photovervielfacher oder eine Vielkanalplatte verstärkt wird. 77.Verfahren according to any one of the preceding claims, characterized in that the signal is amplified in the optical detector with a signal amplifier, in particular a photomultiplier or a multi-channel plate.
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