用于检测透明基片中的缺陷的检测装置制造方法及图纸

揭示了用于在像玻璃板这样的透明基片中检测缺陷的方法、装置和系统。该方法、装置和系统能够在透明基片中检测小于１００纳米的光程长度变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于基片的检测以确定缺陷的系统、方法和装置，尤其涉及玻璃板中一维光程长度变化的测量。
技术介绍
像玻璃板这样的透明基片中的缺陷通常是利用检测人员和人工方法检测的。例如，在用于液晶显示器(LCD)的玻璃基片中检测像条纹和条痕这样的缺陷时，使用一种阴影方法来检测缺陷。根据这种方法，将一块玻璃板(一般大约为宽1米×长2米)安装在一自由旋转的L型支架上，并用氙灯光源照射它。该光源发出发散的光以照亮整个玻璃板。该玻璃的阴影投射在一白色屏幕上，由检测人员来观察。在屏幕上，缺陷是以一维的衬比线条出现的。线条的方向平行于玻璃板被拉伸的方向，例如在玻璃板制造时所用的下拉装置中玻璃板被拉伸的方向。条痕缺陷通常以单个分离的线条出现，而条纹缺陷则由间隔几个毫米的多线条组成。条纹缺陷一般由具有几个毫米的周期的小至几个纳米的光程长度(OPL)变化组成。这些起因于厚度或反射率变化的微小变化通过一种常被称为透镜作用的效应来调制屏幕上的光强。对条纹和条痕缺陷的可重复且可靠的视觉检测已证明是极为困难的，尤其是使用人工方法。因此，需要提供能够在透明基片中测量一维光程长度变化的装置、系统和方法。
技术实现思路
本专利技术涉及用于在诸如玻璃板的透明基片中测量光程长度变化的装置、方法和系统。本专利技术可用于测量透明基片中厚度的变化。与现存方法相比，本专利技术更容易将条痕缺陷和灰尘与条纹缺陷相区分。根据本专利技术的一些实施例，通过用高度空间相干的光束照亮玻璃来间接地观察光程长度变化。通过使用非时间相干的光束，即具有非常短的相干长度的光束，来减小可使衬比图案的解释复杂化的干涉效应。根据某些实施例，若OPL变化周期小于或等于光束的大小，则光程长度变化引起在光束中可被测量的相位失真，从而提供一种与光程长度变化(大约10纳米的范围)相关的物理效应。在某些较佳的实施例中，相位失真的测量是通过在空间过滤光线而完成的，例如，通过使用一种耦合到单模光纤的强发光二极管(SLD)光源。SLD最好具有足够宽的波长谱以提供比穿过该玻璃的光程长度要短的相干长度，以减小干涉效应。通过使用单模光纤可提供高空间相干性。光束最好从光纤发出，并且放在距光纤末端一个焦距处的透镜产生准直光束。若不使用光纤，也可通过经一小孔发射光线来完成空间滤光，其中小孔的直径最好小于50微米，并且最好小于大约20微米。根据某些实施例，引导光源以正入射穿过感兴趣的样品，并使用正透镜将光束部分地聚焦到狭缝上。该狭缝最好放在透镜的焦平面之前。根据一个方面，基片中的缺陷所产生的相位失真导致了狭缝位置处光束的强度分布中有微小的变化。放在狭缝后面的传感器检测穿过狭缝的光线强度。在一些实施例中，通过对着该玻璃平移整个光学系统，光束中相位失真的变化被测量为“光强衬比对位置数据”。然后可从该数据推断出该玻璃的光程长度中的局部变化。根据一些实施例，使用两个分隔开的光源可使因一维缺陷(即条纹或条痕)而导致的信号中的衬比可与其它更局部化的缺陷相区分，其中其它更局部化的缺陷包括灰尘、夹杂物等等。一旦获得作为玻璃位置的函数的光线强度，一种算法就处理该数据以将信号中的衬比量化。本专利技术具有较宽的空间频率响应范围，这导致与现有技术系统相比对玻璃表面上的缺陷具有更高分辨率。本专利技术提供一种对低量级缺陷(例如，小于大约100纳米，最好小于大约50纳米以及小到大约1纳米的OPL变化)很灵敏的可重复性测量。该系统和装置是紧凑的并且能迅速测量缺陷。本专利技术的其它优点将在下面的详细描述中显而易见。应该理解，前面的一般性描述和后面的详细描述都是示例性的，并且旨在提供对本专利技术的进一步的理解。附图说明图1示出根据本专利技术一实施例用于测量透明基片中的缺陷的装置的示意图；图2是具有条纹缺陷的玻璃板的图样；图3示出了根据本专利技术一实施例用于测量透明基片中的缺陷的一装置的示意图；图4是根据本专利技术一实施例示出光源的输出光谱的曲线图；图5是根据本专利技术一实施例示出实测条纹衬比百分比对透镜到狭缝的距离”的曲线图；图6是根据本专利技术一实施例在扫描了包含条纹和条痕缺陷的玻璃板之后从系统中获得的线条扫描数据的二维投影图；以及图7示出了根据本专利技术一实施例用于测量透明基片中的缺陷的一装置的透视图。具体实施例方式在描述本专利技术的若干示例性实施例之前，应该理解，本专利技术并不限于在下面的描述中所阐明的结构或方法步骤的细节。本专利技术能够用于其它实施例并且能够以各种方式加以实践或实施。本专利技术涉及用于检测诸如玻璃板的透明基片的装置、系统和方法。本专利技术尤其可用于检测液晶显示器基片上大约100纳米或更小量级的一维OPL变化，例如，小于大约50纳米或10纳米，并且小到像大约1纳米。参照图1并根据本专利技术的第一实施例，提供一种用于测量透明基片12内或其上缺陷的装置10。该装置尤其可用于测量在液晶显示器所使用的玻璃基片中的条纹缺陷。如图1和2所示，沿z方向测得的穿过玻璃板的光程长度随着沿x轴的位置而变化，导致平行于拉伸方向或图2所示“y”轴的通常称为条纹和条痕的特征图案。光程长度沿“x”的调制是周期性的，其周期范围大约几个毫米并且其幅度范围大约几个纳米。仍然参照图1和2，装置10包括用于引导第一光束15对准基片12的第一光源14。第一光源14最好对准基片12使得第一光束15基本正入射到该薄板上，平行于图1中“z”轴。最好配置光源14使得它可将光线对准基片12的平面上多个不同的位置。因而，在较佳的实施例中，光源可在“x”或“y”方向移动，或者，在光源保持不动时可移动基片12，使得光线朝着基片12的表面上多个不同的位置发射。在一较佳的实施例中，安装基片使条纹缺陷的方向平行于图1和2所示的“y”方向，并且移动基片12或光源14使得光束对着基片沿“x”方向平移。仍然参照图1，装置10还包括一光学系统16，它至少包括用于检测光线的相位失真的第一传感器，其中该光线穿过薄板12的不同位置或从薄板12的不同位置处反射。光线的相位失真与基片12的平面上不同位置处的光强衬比相关。该光学系统最好包括在光源12和传感器18之间的第一透镜20，第一透镜20提供可选择性地增强在传感器18处接收到的相位失真衬比的能力。根据另一个实施例，传感器18在传感器18上或传感器18之外成像一虚平面22a或22b。在此使用时，传感器之外意思是该平面处于远离z平面中第一光源14的方向。因而，如图1所示，光源14在左面，传感器18在右面，位于第一传感器18之外的虚平面22b将位于第一传感器18的右面。现在参照图3，示出了用于检测透明基片32中的缺陷的装置的另一个实施例30。该装置包括一对分隔开的光源34a和34b。光源可隔开大约20毫米到120毫米。在较佳的实施例中，每个光源34a或34b都耦合到一空间滤波器。在本实施例中，空间滤波器是由一对光纤35a和35b所提供的。光线离开光纤35a和35b，两者的间隔至少有光束直径那样大小，最好应间隔大约30毫米，然后光线穿过基片32。在较佳的实施例中，来自光源34a和34b的光束要穿过放在光纤35a、35b的末端与基片32之间的一对准直透镜36a和36b。在光线穿过基片32之后，包括一对透镜38a、38b的光学系统引导光线穿过一对狭缝40a、40b并到达传感器42a、42b，其中透镜38a、38b此后可称为衬比增强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量透明平面基片中的缺陷的装置，其特征在于：第一空间相干且光谱单一的光源，它用于将光线对准所述基片的主平面上的不同位置；以及包括透镜和第一传感器的光学系统，所述传感器适合于检测穿越薄板不同位置的或从薄板不同位置反射的 光线的相位失真，所述相位失真与“光强衬比对不同地点的位置”相关联，所述透镜沿所述光程置于所述光源和所述传感器之间，所述透镜可选择性地增强所述光强的衬比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K加哈干，J希尔特纳，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]