(57)【要約】頂点ラインを含む曲がった状態で位置付けられた、薄いフレキシブル基板上の、微粒子を検出する方法である。頂点ラインをグレージング角の照射によって照らし、微粒子によって散乱された照射からの光を検出装置で取り込む。
2017523394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の微粒子を検出する方法において、
前記基板を弓状表面上で搬送するステップであって、かつ前記基板の少なくとも一部に第１の曲げを生成する、ステップ、
前記基板の外側表面の前記第１の曲げの頂点ラインの位置を、レーザビームで照射するステップであって、前記レーザビームの中心軸が、前記頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつ前記レーザビームが、前記中心軸に垂直な方向に細長いものであり、前記照射によって、前記頂点ラインに位置する前記外側表面上の微粒子から散乱光が生成される、ステップ、および、
前記散乱光を検出機器で検出するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記搬送するステップが、前記基板をローラ上で搬送するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記搬送するステップが、前記基板を前記ローラの表面上方に間隔を空けて配置するように構成された、前記ローラに設置されたスペーサに、前記基板のエッジ部分を接触させるステップを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記搬送するステップが、前記基板をエアベアリング上で搬送して前記第１の曲げを生成するステップを含むことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記頂点ラインに垂直な平面に対する前記中心軸の子午線角度ｍが、前記照射するステップの間、０°超から３０°以下の範囲であることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記基板がガラスリボンであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記基板を第２の弓状表面上で搬送するステップであって、かつ前記基板の少なくとも一部に第２の曲げを、前記第１の曲げの前記外側表面が前記第２の曲げの内側表面になるように生成する、ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ガラス基板の表面上の微粒子を検出する方法において、
前記ガラス基板を弓状表面上で搬送するステップであって、かつ前記ガラス基板の少なくとも一部に第１の曲げを生成する、ステップ、
前記ガラス基板の外側表面の前記第１の曲げの頂点ラインの位置を、レーザビームで照射するステップであって、前記レーザビームの中心軸が、前記頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつ前記レーザビームが、前記中心軸に垂直な方向に細長いものであり、前記照射によって、前記頂点ラインに位置する前記外側表面上の微粒子から散乱光が生成される、ステップ、および、
前記散乱光を検出機器で検出するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記ガラス基板がガラスリボンであり、かつ前記搬送するステップが、前記ガラス基板を第２の弓状表面上で搬送するステップであって、かつ前記ガラス基板の少なくとも一部に第２の曲げを、前記第１の曲げの前記外側表面が前記第２の曲げの内側表面になるように生成する、ステップを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラスリボンの外側表面の前記第２の曲げの頂点ラインの位置を、第２のレーザビームで照射するステップをさらに含み、前記第２のレーザビームの中心軸が、前記第２の曲げの前記頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつ前記第２のレーザビームが、前記第２のレーザビームの前記中心軸に垂直な方向に細長いものであり、前記照射によって、前記第２の曲げの前記頂点ラインに位置する前記第２の曲げの前記外側表面上の微粒子から、散乱光が生成されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が引用され、その全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１４年５月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／００４４９８号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般に基板上の微粒子を検出する方法に関し、特にガラスシートまたはガラスリボンなどの薄いフレキシブル基板上の微粒子を検出および測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ディスプレイまたは他の電子的用途にとって有用になり得るガラスシートまたはガラスリボンなどの薄いフレキシブルガラス基板の表面上での、微粒子の、発生、位置、数、サイズ、および／またはタイプの確認には、高速で非接触の方法が必要である。本書ではガラスという用語は、典型的にはシリカベースの無機ガラスを称するが、非シリカベースのガラスまたは有機化合物により形成されたガラスを称することもある。ガラスシートは平坦でサイズの小さいものでもよいが、ガラスリボンは、長さ数百メートル、幅１メートル以上で、スプール上に巻きつけたり、またはこれから解いたりするのに適したものとされ得る。基板の製造中に表面上で微粒子が検出および確認された場合には、いくつかのステップを行って微粒子の発生源に対処することができ、また必要であれば下流のプロセスで微粒子を一掃することができる。これにより、廃棄材料を減少させ、生産率を増加させ、さらに再加工および洗浄のコストを減少させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガラスを積層部品として使用するいくつかの製品では、わずか１マイクロメートル（μｍ）以下のサイズの粒子でも、積層される層間の接合を妨げるのに十分なものになり得る。従って検出を逃れた粒子は、原材料の損失を生み出し、取扱い費用を増加させ、さらに、このガラスをサブコンポーネントとして使用する他の製造業者での良品の生産量を低下させ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示により、フレキシブル基板の粒子汚染を検査するのに適した、グレージング入射および検出方法を説明する。この基板は個別のシートでもよいし、または数百メートル程度の長さと数メートルの幅とを有するリボンでもよい。この方法は、基板の連続動作中に、基板のいずれの面に粒子が存在しているかを識別することができる。フレキシブル基板をローラまたはエアベアリング上で曲げることによって、粒子汚染スクリーニングに対し以下に挙げるような多くの利益を得ることができる。すなわち、基板の曲げが弓形を形成することで、特定の実施形態においては、接触点または他の支持構造を必要とすることなく、その形状と位置を頂点領域近傍で保持する自己支持構造を生み出す。基板の曲げによって、頂点ライン（測定が行われる場所）が確実に、照射システムまたは検出システムの焦点面から外れて撓むことのないようにすることができる。この方法は、曲がった基板の外側面の頂点を、明確に画成および固定された最大変位ラインとして露出し、これに関して、固定の光学的グレージング入射および前方散乱検出スクリーニングシステムを設計することができる。基板が通常の状態から外れて曲がるため、照射および検出システムの光軸を頂点ラインに接する平面から１０°以下の範囲内の角度で設置することができ、また測定位置での構成要素の物理的範囲を、ガラス表面の接平面よりも下に延ばすことができ、グレージング照射を基板上のスクリーニング領域へと、あるいは粒子からの散乱光を検出領域へと、向け直すための、ミラーの必要性を排除することができる。グレージング入射および検出は、非常に高角度で基板の同一面上で行われ、これにより基板が透明である場合、基板の反対側の面上の粒子からの散乱の照射および検出は、概して３８００：１の比率で大きく減少する。この方法は、例えば厚さ２５μｍから３００μｍの間の極薄い基板に対して機能する。曲げによりグレージング入射および検出システムを頂点ラインの極近傍に設置できることで、より低コスト、より短い作業距離、および／またはより高い倍率の、光学的照射および検出システムを、優れた空間的分解能および粒子位置測定能力で使用することが可能になる。基板を検査領域に通して連続的にかつ高速で移動させ、基板を切断することなく、また手動で取り扱うことなく、基板の表面の大部分または表面全体をも検査する。２つのこのシステムを連続して組み合わせることにより、フレキシブル基板を２つの支持機器の周りで、一方の曲げが一方の表面に対する頂点ラインを露出させかつもう一方の曲げが反対側の表面に対する頂点ラインを露出させて曲げることによって、基板のいずれの面に粒子が存在しているかを容易に識別することができる。同一の検査システムの方法およびハードウェアを多重化して、サイズの制限なく基板の全幅に亘って同時検査を行うことができる。このシステムは、測定中に基板または光学検査システムを移動させるための、別個の大型で正確な位置決め設備系を必要としない。測定システムは小型かつ軽量で作製することができ、かつ汚染のスクリーニングが必要とされ得るスプール巻回プロセスまたは再巻回プロセスにおける任意の支持機器位置で、取外しおよび再取付けされるよう設計可能である。
【０００６】
従って、一実施の形態では基板上の微粒子を検出する方法が開示され、この方法は、基板を弓状表面上で搬送するステップであって、かつ基板の少なくとも一部に第１の曲げを生成するステップを含む。この方法はさらに、基板の外側表面の第１の曲げの頂点ラインの位置を、レーザビームで照射するステップあって、レーザビームの中心軸が、頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつレーザビームが、この中心軸に垂直な方向に細長いものであり、この照射によって、頂点ラインに位置する外側表面上の微粒子から散乱光が生成されるステップと、検出機器であって、頂点ラインでの接平面から１０°以内にこの検出機器の光軸が存在する、検出機器で、散乱光を検出するステップとを含む。
【０００７】
搬送するステップは、例えば、基板をローラ上で搬送するステップを含むものでもよく、またさらに、基板をローラの表面上方に間隔を空けて配置するように構成された、ローラに設置されたスペーサに、基板のエッジ部分を接触させるステップを含み得る。
【０００８】
いくつかの実施形態において、搬送するステップは、基板をエアベアリング上で搬送して第１の曲げを生成するステップを含み得る。
【０００９】
この方法は、レーザビームを遅軸シリンドリカルレンズに通して導くステップを含んでもよく、またレーザビームを速軸シリンドリカルレンズに通して導くステップをさらに含んでもよい。
【００１０】
照射している間の中心軸の、頂点ラインを含有する接平面内における子午線角度ｍは、６°から３０°の範囲とすることができる。
【００１１】
いくつかの実施形態において、基板はガラス基板でもよい。ガラス基板は、ガラスリボンまたはガラスシートでもよい。他の実施形態において基板は、プラスチックフィルムまたは他のポリマーシートまたはリボンなど、ポリマー基板でもよい。
【００１２】
この方法は、ガラス基板を第２の弓状表面上で搬送するステップであって、かつガラス基板の少なくとも一部に第２の曲げを、第１の曲げの外側表面が第２の曲げの内側表面になるように生成するステップをさらに含み得る。
【００１３】
この方法は、搬送している間に散乱光の一連の画像を取得するステップと、この画像を使用して、微粒子の位置、微粒子のサイズ、または微粒子の数、のうちの少なくとも１つを判定するステップとをさらに含み得る。
【００１４】
別の態様では、ガラス基板の表面上の微粒子を検出する方法が説明され、この方法は、ガラス基板を弓状表面上で搬送するステップであって、かつガラス基板の少なくとも一部に曲げを生成するステップを含む。この方法はさらに、ガラス基板の外側表面の曲げの頂点ラインの位置を、レーザビームで照射するステップであって、レーザビームの中心軸が、頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつレーザビームが、この中心軸に垂直な方向に細長いものであり、この照射によって、頂点ラインに位置する外側表面上の微粒子から散乱光が生成されるステップと、検出機器であって、頂点ラインでの接平面から１０°以内にこの検出機器の光軸が存在する、検出機器で、散乱光を検出するステップとを含み得る。
【００１５】
ガラス基板は、例えばガラスリボンでもよく、このとき搬送するステップは、照射の前にガラスリボンをスプールから取り外すステップを含む。搬送するステップは、照射後にガラスリボンをスプールに巻くステップを含み得る。搬送するステップは、ガラス基板を第２の弓状表面上で搬送するステップであって、かつガラス基板の少なくとも一部に第２の曲げを、第１の曲げの外側表面が第２の曲げの内側表面になるように生成するステップを含み得る。
【００１６】
この方法はさらに、ガラスリボンの外側表面の第２の曲げの頂点ラインの位置を、第２のレーザビームで照射するステップであって、第２のレーザビームの中心軸が、第２の曲げの頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつこの第２のレーザビームが、第２のレーザビームの中心軸に垂直な方向に細長いものであり、この照射によって、第２の曲げの頂点ラインに位置する第２の曲げの外側表面上の微粒子から散乱光が生成されるステップを含み得る。
【００１７】
本書で開示される方法は、個別のガラス片である大および小のシートで、またはロールに巻回あるいは巻き戻される、連続した途切れていない形のガラスリボンで、使用することができる。
【００１８】
高速のラインスキャンカメラを検査に用いてもよい。ラインスキャンカメラの撮像領域の高さが狭いことにより、読み出し速度が増し、またこのカメラの撮像領域の幅が長いことにより、所与の数の画素に対して、エリアスキャンカメラよりも広いシート幅の観察が可能になる。これにより生産速度をより速くすることができ、さらにガラスリボンなどの基板は既にコンベヤ上の測定領域を通って動いているため、これによりこの方法は連続的な高速のプロセスに非常に適するものとなる。
【００１９】
この光学系は、ローラまたはエアベアリングに直接留めることができ、また必要ないかなる場所にも移動させることができるため、この方法によれば、別個の光学的スクリーニングシステムまたは製造環境内のスクリーニング領域の必要性が排除される。
【００２０】
異なる検出角度を有するカメラを縦並びで使用すると、より多くの情報を得ることができ、あるいは粒子面からの方向性のある散乱をスクリーニングすることができる。これは入射面内および入射面外の散乱を含む。
【００２１】
本開示のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは、以下の詳細な説明、請求項、並びに添付の図面を含め、本書で説明される実施形態を実施することにより認識されるであろう。
【００２２】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本開示の実施形態を示したものであること、また請求される本開示および実施形態の本質を理解するための概要または構成を提供するよう意図されたものであることを理解されたい。添付の図面は本開示のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は本開示の種々の実施形態を示し、そしてその説明とともに、その原理および動作の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】左から右へとサイズが増加している異なるサイズの粒子からの光の散乱を、定性的に描いた概略図
【図１Ｂ】左から右へとサイズが増加している異なるサイズの粒子からの光の散乱を、定性的に描いた概略図
【図１Ｃ】左から右へとサイズが増加している異なるサイズの粒子からの光の散乱を、定性的に描いた概略図
【図２】本開示の実施形態による薄いフレキシブル基板上の微粒子を検出する装置の上面図
【図３】図２の装置の側面図
【図４】本開示の実施形態による円柱状支持機器の斜視図
【図５】本開示の別の実施形態による多孔質円柱状支持機器の斜視図
【図６】本開示の別の実施形態による多孔質支持機器の斜視図
【図７】支持用エッジタブを備えかつ支持機器上に位置付けられている、基板の断面図
【図８】図２の装置の幾何学的形状を示している、装置の一部の概略図
【図９】基準面を示している、図２の装置の一部の断面図
【図１０】基準面を示している、図９の装置の部分の斜視図
【図１１】本開示の別の実施形態による薄いフレキシブル基板上の微粒子を検出する装置の一部であって、二方向性の照射を示している図
【図１２】内側表面の微粒子の照射を示している、図２の装置の一部の側面図
【図１３】複数の媒体の界面による屈折を示している、図１２の装置の一部の側面断面図
【図１４】本開示の別の実施形態による基板の２表面の微粒子を検査することができる、薄いフレキシブル基板上の微粒子を検出する装置の斜視図
【図１５】照射された微粒子の画像と、これに隣接して画像の垂直積分強度のプロットを、画像の微粒子に対応する画像内の水平位置に対して示した図
【図１６】ガラスが搬送されているときの頂点ライン前後に位置している照射された微粒子の画像
【図１７】本開示の実施形態による幅広い薄いフレキシブル基板上の微粒子を検出する装置の上面図
【図１８Ａ】説明される方法による面の識別を示す、一方の面に微粒子を有するサンプルがシステムを通って搬送されているときの、時間に対する２次元の積分強度プロットであって、粒子の存在している面が曲げの外側である第１の時点での図
【図１８Ｂ】説明される方法による面の識別を示す、一方の面に微粒子を有するサンプルがシステムを通って搬送されているときの、時間に対する２次元の積分強度プロットであって、粒子が曲げの内側に存在している第２の時点での図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の開示は、個別のガラスシートおよび／または長いガラスリボンとの関連で実施形態を説明するが、本書で説明される装置および方法は、ポリマー媒体などの他のシートまたはリボン媒体の微粒子汚染を検出および／または特徴付けるために使用することもできる。
【００２５】
ここで本開示の実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、図面を通じて、同じまたは同様の部分の参照に同じ参照番号を使用する。
【００２６】
本書では、文脈が明らかに他に指示していなければ、単数形は複数の指示対象を含む。従って、例えば「支持機器」への言及は、文脈が明らかに他に指示していなければ、２以上のこの支持機器を有する態様を含む。
【００２７】
本書では範囲を、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までと表現することがある。このように範囲が表現されるとき、別の態様が、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が先行詞「約」を用いて近似値で表現されるとき、その特定の値は別の態様を形成することを理解されたい。各範囲の端点は、他方の端点との関連で、また他方の端点とは無関係に、意味を持つものであることをさらに理解されたい。範囲が、ある値と別の値との「間」と表現されるとき、このある値および別の値はその範囲の端点を表し、かつその範囲内に含まれる。
【００２８】
本書では「有する」および「含む」という用語はオープンエンドであり、明確に述べられていなければ、他の性質、特性、属性、または要素の存在を妨げない。
【００２９】
概して平面的な基板で使用される、光学に基づいた粒子スクリーニングシステムは、照射サブシステムおよび検出サブシステムのための、いくつかの基本的な要件を含み得る。基板に当たる光は、基板表面上のあらゆる場所の粒子に、基板の面全体に亘って略同じ照射および放射強度を与えて、測定時に全ての粒子を確実に同様に照らすべきである。同様に検出システムは、粒子により散乱された光を、視野に亘って均一な開口で受信するべきである。ガラス基板などの大型で平坦な基板の面を均一に照射または撮像することができる固定光学系の構成は困難であり、かつ費用がかかる。結果的に走査システムを採用して、大型基板のより小さい部分をあらゆる時点でスクリーニングし、次いでその結果をつないで大きい領域に亘る適用範囲を得ることが多い。これには高価であり実施が困難な、大型で精密な運動制御システムの使用が必要になる。
【００３０】
現在の技術で、大型の基板、例えば幅が１メートル以上かつ長さが数十または数百メートルにもなり得る長いガラスリボンを測定するには、比較的長時間を要する。個別の基板の場合には、各基板をサイズに合わせて切断し、かつ測定の前に測定システム内へと装着しなければならない。従って、多くの部品の基板の大部分を適時に測定する（スクリーニングする）ために、多くの機械およびオペレータが必要となる。スプールに巻くと、輸送、取扱い、および保管が容易になるため、フレキシブルガラスリボンの製造業者および顧客の両方にとって利益になり得る。しかしながら検査のために基板を切断すると、基板が薄いガラスリボンを含む事例では、続く製品の巻回を不可能にすることがある。全数検査の１つの代替案は、基板および／または基板サブ領域の既定割合を試験する、ごく一部のサンプリング法を使用するものである。別の代替案は、ロット全体ではなく、一定の割合の基板を試験するものである。これは、未試験領域および未試験基板で汚染粒子が見落とされ得るリスクが常にあるため、望ましくないであろう。プロセスがうまく機能している場合、微粒子は小さいものとなり、かつ基板に亘ってまばらに分配されるため、その光学的検出はより困難になる。従って、各基板を確実に最高品質のものにするには、この各基板のできる限り多くを、可能な限り高いサンプリング密度で測定することが必要である。
【００３１】
汚染物質が存在している基板の面と粒子のサイズとの両方を識別することもできると、最も清浄な面を、ガラスに接触するはずの続いて接合される任意の部品に対する接触表面として確実に使用するように、その後のステップを行うことができるため、排他的なものではないが特に透明基板にとって有用である。いずれの面が汚染物質を有しているかを知ること、またそのサイズを識別することは、基板の製造および取扱いの際に生じた汚染の発生源を見出す場合にも役立ち得る。約３００マイクロメートル（μｍ）を超える厚さを有する基板に対する微粒子が存在し得る面の判定は、一方の表面が検出システムの光学系の対物面内にあり、かつ他方の表面が対物面内にないことを確実にすることによって達成することができる。
【００３２】
ガラス基板がより大きく（例えば、幅数メートル、および長さ数十または数百メートルなど）かつより薄く（例えば、３００μｍ以下）なると、ガラスのいずれの表面に汚染物質が存在し得るかを識別するために、また汚染のタイプを識別するために、現在利用可能ないくつかの光学的検査方法を使用することはより困難になる。検出システムから、大きくかつ非常に薄いガラス基板、例えば厚さ約２５μｍから約３００μｍの範囲のガラス基板を、ガラス基板の第１の表面に垂直な方向に見ると、ガラス基板の両方の表面が同時に検出システムの焦点面付近になる。従ってガラス基板が透明である場合、反対側の表面上の粒子から散乱された光が十分に強くなりかつ十分に撮像されて、汚染物質に関する表面およびサイズの判定を混乱させることがある。薄い基板は曲がったり撓んだりし得るため、薄いガラス基板は、ガラス基板の様々な部分を焦点平面内または焦点平面外にさせるという、さらなる問題を有する。従って、ガラス基板の第１の表面および／または第２の表面のいずれにおいても、これに存在する粒子から散乱された光は検出器システムで撮像され得る。静的な測定では、薄いガラス基板を正確に構成された接触ピンの上に位置付けて、ガラス基板の表面全体を確実に平坦にするよう試みることができる。しかしながらこれは、ピンの位置の接触点によって表面に粒子汚染の発生源が生成され、さらにそれ自体が表面に引っ掻き傷を生じさせる可能性があるため望ましくないであろう。さらに、接触点付近を測定する場合、シートが載っている点を粒子汚染としてカウントしてしまうことを回避するよう、ピン付近のデータの分析に対し除外ゾーンが必要になる。これにより、こういった領域内の粒子状汚染物質を検出し損なう可能性がある。さらに、基板がより薄くなると、撓みを最小限に抑えるために接触ピンの密度を高めることが必要になり、それにより前述の制限が増加する。
【００３３】
粒子の物体サイズがカメラ（または他の空間的に分解する検出システム）の空間的分解能よりも小さくなると、粒子サイズの評価に画像内の物体のサイズを使用することはできない。検出システムの空間的分解能の限界よりも小さいサイズの粒子を評価するために、光の積分強度が頻繁に用いられる。マイクロメートルサイズおよびこれよりも大きい粒子での、粒子による光学的照射の散乱総量は、照射している光ビームに対して粒子が存在している断面積に比例した倍数で一般に減少することが、基本的な散乱理論により示される。従って、他の類似する粒子の１０分の１の直径の粒子は、その類似する粒子よりも総量で１００倍少ない光を散乱する。さらに、この散乱は等方性ではない。Ｍｉｅ散乱理論は、マイクロメートルおよびサブマイクロメートルサイズの球状粒子が、可視光を特定の方向に、他の方向に比べて強く散乱し得ること、またこの散乱は、照射の角度、入射偏光、粒子の材料組成、および粒子サイズに依存することを示している。この角度および偏光依存の散乱は、粒子のサイズが照射波長λの大体２０分の１から２０倍の範囲に近づくと、粒子サイズのわずかな変化で極めて変わりやすくなり得る。図１Ａ〜１Ｃは、小さい球状粒子での散乱振幅の定性的感覚を説明したものであり、ここで図示のベクトルの長さおよび方向は、示されている方向に沿った散乱振幅の相対的強度の目安を提供する。おおよそ分類すると、図１Ａは入射光の波長λよりも大幅に小さい直径ｄを有する球状粒子での散乱を示し、図１Ｂはλ／２０≦ｄ＜２０λである直径ｄを有する球状粒子での散乱を示し、さらに図１Ｃは入射光の波長の２０倍以上の直径ｄを有する球状粒子での散乱を示している。図１Ａ〜１Ｃの夫々において、入射する照射は左から右へのものである。
【００３４】
非球状の粒子では、粒子の形状も散乱の方向性の要因に入り得る。対称の粒子およびランダムに配向された非対称の粒子では、前方への散乱が一般に最も強く、かつ他の角度に散乱される光よりも数桁強くなり得る。
【００３５】
いくつかの手法を使用して、平坦なガラスの表面上の粒子を検出した。いくつかのシステムでは高入射角照射（表面の法線から大体７０°）を使用し、また表面に垂直な後方散乱光を検出する。このような粒子検出システムは、１面当たりおよそ２メートルの寸法を有する平坦なガラス基板を測定することができ、また０．３から１．０マイクロメートル（μｍ）ほどの小さい粒子サイズを検出することができる。こういったシステムでは、薄い基板を平坦に保つために支持ピンを使用することが多く、また大型片を測定する走査技術を採用する。
【００３６】
表面上の小さい粒子の検出は、基板の表面に垂直な方向から基板を通して光を照らし、さらに垂直付近の角度であるが照射ビームの開口数外（暗視野内）から散乱を検出することによって達成され得る。同様に、検出が垂直入射で、かつ照射が、垂直付近の入射であるが検出システムの開口外で導かれたものでもよい。しかしながら、薄いガラス基板に対し、ガラス基板のいずれの表面に粒子が存在しているかを識別する能力がさらに必要である場合、焦点に近い両表面の位置、シートの撓み、および接触ピンの存在、に関連する前述の問題により、この垂直付近の入射および垂直付近の検出の前方への散乱手法は理想的とはいえないものとなる。
【００３７】
面積の大きいガラス基板上の粒子の検出および位置測定をすることができるグレージング入射の低角前方散乱スクリーニングシステムの設計は、特にガラス基板が薄くかつ透明である場合、困難である。例えば、本開示で意図されているガラスシートまたはガラスリボンは、例えば約２５μｍから約３００μｍ、約２５μｍから約２００μｍ、約２５μｍから約１００μｍ、または約２５μｍから約５０μｍの範囲など、約３００μｍ以下の厚さ、あるいは、２５μｍから３００μｍの間の任意の範囲内の厚さを有し得る。このようなガラスシートまたはガラスリボンの幅は、０．５メートル以上、１メートル以上でもよく、さらにいくつかの事例では２メートル以上でもよい。意図されている測定の際に直面する主要な問題は、照射光と測定された前方への散乱光との両方の光が、できる限り基板の表面に略平行に伝播するような条件を達成するように試みると同時に、入射ビームを基板の表面に伝え、かつ散乱光を受けことである。このようなシステムは、基板の照射された表面からの鏡面反射光と、粒子からの散乱に起因しない全ての他の光とを、受け入れないようにもしなければならない。１つの方法は、光学的照射システムおよび検出システムを基板の周縁の外側に設置し、かつ長い焦点距離の光学部品を用いて照射ビームの光軸を基板表面上の測定点に導き、その後、散乱光を集めるものであろう。このやり方で実行すると、このシステムのハウジングの一部を基板の平面よりも下に置くことができる。しかしながら、照射および検出の角度が表面の法線から９０°に近づくと、大型基板の必要な作業距離に亘って均一な照射と検出効率を維持する、光学系の設計が非常に困難になる。別の方法は、基板表面の極近くに位置付けられたミラーを使用して、この表面上へと照射を方向変換し、かつ散乱光を検出器へと導くものである。これは作業距離を短縮することができるため、光学設計を単純化することができる。このような配置は、基板の上方に位置しかつ基板を横切って走査するように構成された、光学ヘッドアセンブリ内に入れることができ、すなわち基板を、固定された光学ヘッドの下で動かすことができる。光学ヘッドを、表面に接触することなく、できる限り基板表面に近づけることを可能にするためには、また光学的照射システムおよび検出システムを優れた焦点で維持するためには、基板は局所的に平坦に保たれていなければならない。
【００３８】
ここで図２および３を参照すると、柔軟な無機ガラスリボン１２の外側表面Ｓe上の粒子Ｐeを検出するための一例の装置１０が示されており、この装置は、曲率半径を有する弓状表面１６を備えた支持機器１４を含んでいる。ガラスリボン１２は、透明または不透明なものとすることができるが、ここでの議論のために明白に透明であると仮定する。ガラスリボンは、弓状表面１６に隣接するガラスリボン１２の少なくとも一部が曲げ半径（曲率半径）を有するように、ガラスリボンのエッジ部分を把持するように構成されたピンチローラなどによって、弓状表面１６上を搬送方向１８に移送機器（図示なし）で移送される。弓状表面１６は一定の曲率半径を有するものでもよいし、あるいは変化する曲率半径を有するものでもよい。従ってガラスリボンも、搬送方向に変化する曲率半径を有し得る。支持機器１４は、例えば、図２および３に示されているような直円柱などの円柱でもよいし、あるいは支持機器１４は円柱の一部でもよい。図４の実施形態などの、いくつかの実施形態において、支持機器１４は回転軸２０に関して回転するように構成されたローラでもよく、回転軸２０はローラの縦軸と一致する。図４の円柱状ローラとして構成された支持機器１４の実施形態はスペーサ２２を含んでおり、このスペーサ２２はガラスリボンと接触し、かつガラスリボンを、支持機器１４の弓状表面１６に隣接させるものの弓状表面１６から間隔を空けるように位置付ける。スペーサ２２は、スペーサ２２がガラスリボンのエッジ部分のみに接触し、かつガラスリボンの中心部分には接触しないように支持機器１４に設置され得、それによりガラスリボンが弓状表面１６に接触するのを防ぐ。スペーサ２２は、ガラスリボンへの損傷を防ぐよう、例えば弾性材料から形成され得る。例えばスペーサ２２は、ローラの端部に、または端部に近接して位置付けられた、「Ｏ」リングでもよい。
【００３９】
図５に描かれている別の実施形態において、図示の一例の支持機器１４は、回転するように構成されたものでもよいし、あるいは回転しないように構成されたものでもよい。図５の支持機器１４は多孔質の弓状表面１６を含み、ガラスリボンの少なくとも一部が曲率半径を含むように、ガラスリボンはこの上を搬送される。流体２４（例えば、気体）が、流体供給源（図示なし）から供給パイプ２６を通じて支持機器の内部へと供給される。図示の流体供給パイプ２６は支持機器１４に、その端部から入っているが、流体供給パイプはガラスリボンの搬送を妨げない任意の適切なやり方で、支持機器１４内に接続させることができる。支持機器１４の内部は多孔質弓状表面１６の細孔２８と流体連通しており、細孔から出ていく流体２４は、ガラスリボンの一部が弓状表面１６に隣接するが弓状表面１６から間隔を空けるように、ガラスリボンを支持し、したがって弓状表面と接触させないようにしながらリボンに曲率半径を生じさせる。
【００４０】
図６に示されている別の実施形態では、円柱の一部のみを形成する支持機器１４が示されており、これを採用することもできる。図６による弓状表面１６での曲率半径は、いくつかの実施形態において一定のものでもよく、一方他の実施形態において弓状表面の曲率半径は、搬送方向１８に沿って、また支持機器１４の湾曲の周りで、変化するものでもよい。
【００４１】
図７を参照すると、いくつかの実施形態においてガラスリボン１２は、本書ではガラスリボンのエッジ部分に適用されるリボンの脆弱なエッジを保護する材料を称する、エッジタブ３０を含み得る。エッジタブはガラスリボンのエッジを越えて延在するものでもよく、またガラスリボン表面の残りの部分との直接の接触を防ぐ、ハンドリングタブとしての役割を果たし得る。エッジタブは、例えば、ガラスリボンのエッジ部分に適用される、例えばカプトン（登録商標）テープなどのポリマーテープでもよい。エッジタブはガラスリボンの一方の面にのみ適用してもよいし、あるいは両面に適用してもよく、またガラスリボンの一方のエッジ部分に適用しても、両方のエッジ部分に適用してもよい。エッジタブがガラスリボンのエッジ部分に既に適用されている場合には、支持機器のスペーサを必要とせずにローラ式の支持機器１４上でガラスリボンを直接搬送することができ、このときエッジタブがローラに接触してローラの弓状表面からガラスリボンの間隔を空ける働きをすることにより、ガラスと弓状表面との間の接触を防ぐ。
【００４２】
再び図２および３を参照すると、装置１０は、カメラ３４と集束レンズ３６とを含む検出機器３２をさらに備え得る。ブロードエリアレーザ３８（ＢＡＬ）がレーザビーム４０を、一方向に狭い発散（遅軸）で、また別の方向に大きい発散（速軸）で放射する。典型的には、このようなレーザで光は、遅軸に沿って約１０°発散し、かつ速軸に沿って約４０°発散する。遅軸および速軸は互いに垂直である。速軸シリンドリカル（ＦＡＣ）レンズ４２を用いて、速軸に沿ってビームをコリメートする。ＦＡＣレンズ４２の焦点距離および開口は、速軸方向に沿ったビームコリメーションのための所望の幅を達成するように選択される。遅軸シリンドリカル（ＳＡＣ）レンズ４４は、空間内の位置に対して光源を結像する。これらの２つのシリンドリカルレンズ、すなわちＦＡＣレンズおよびＳＡＣレンズが合わさって、ビームの伝播方向を概して横切る結像面に位置する、概して長方形の照射領域が生み出される。ビームの遅軸に沿った集光角の範囲は、光が結像面に近づくと極小さくなるように作られる。これは、遅軸シリンドリカルレンズの平面付近に、スリット状の開口Ｓを含む開口数を制限する開口プレート４６を設けることによって達成され得る。図８を参照すると、ある実験で例としてスリットの高さＳが０．８ｍｍのプレート４６を使用し、距離Ｌが１４６ミリメートル（ｍｍ）の位置にＳＡＣレンズでスリットの画像を生成した。これが入射ビームに、全体で±０．１５７°に及ぶ角度範囲２Φを生じさせ、このときΦ＝ｔａｎ-1（（Ｓ／２）／Ｌ）である。焦点深度Ｚと、光の波長λと、照射の開口数ＮＡと、媒体の屈折率ｎとの間の関係は、以下から分かる。
【００４３】
【数１】
2017523394.tif 000003
【００４４】
一例として、名目上のパラメータがλ＝８００ナノメートル（ｎｍ）、ｎ＝１．０００（空気）、およびＮＡ＝ｓｉｎ（Φ）では、この光に対する焦点深度Ｚは５３．８ミリメートル（２．１インチ）である。照射のこのラインに対する断面の高さＷは小さく、およそ５００マイクロメートル（μｍ）と測定された。従ってこの照射は、焦点深度が大きい光をシートに集束させる、極低い開口数を形成する。
【００４５】
この大きい焦点深度は、この照射が頂点ライン４８上に相当な子午線角度で入射し得ること、さらにそれでも頂点ラインに亘って均一な照射を提供し得ることを意味する。本書では、図９および１０に最も良く示されているように、頂点ラインとは、その部分でガラスリボン１２が弓状表面１６に隣接しかつ曲げを含んでいる、ラインを称し、このとき頂点ラインに沿ったガラスリボンの曲げ半径は一定である。典型的には、頂点ラインに沿った一定の曲げ半径は、支持機器１４の弓状表面１６に隣接するガラスリボンのその部分の、最小曲率半径である。支持機器１４が、その縦軸に垂直な断面が円形の円柱である、図９および１０に示されている簡単な例において、頂点ラインは、ガラスリボン１２の外側に接する平面５０、すなわち接平面５０と、接平面５０に垂直な、以下第１方位角平面５２と称する平面５２との間の、交差ラインに相当する。弓状表面１６が単純な直円柱を構成する場合、第１方位角平面５２は円柱の縦軸（例えば、回転軸２０）全体を含有する。一例として接平面が水平である場合、頂点ラインは、ガラスリボンの曲げ位置の外向きに向いている（外側）表面上の、最上部の位置に位置する。頂点ライン４８は全体が、接平面５０および第１方位角平面５２の、両方の中に存在する。図１０に最もよく示されているが、第１方位角平面５２と接平面５０との両方に垂直な第２方位角平面５４が、点Ｙで頂点ライン４８と交差している。接平面５０と第２方位角平面５４との間の交差ラインは、点Ｙを含有するライン５６である。ライン５６は、全体が接平面５０および第２方位角平面５４の両方の中に存在し、かつ平面５０および５４の間の交差ラインである。ライン５７は、全体が第２方位角平面５４の中に存在し、かつ第２方位角平面５４および第１方位角平面５２の間の交差ラインである。ライン５６および５７は、両方が頂点ライン４８に対して垂直であり、かつ互いに対して垂直である。点Ｙは、平面５０、５２、および５４の交差する点である。上述した図９および１０の前述の座標系と、点Ｙから空間内の点へと延在する任意のライン５８とを用いて、方位角αを画成することができ、この方位角αは、ライン５８から第２方位角平面５４上に投射されたラインと、その後第１方位角平面５２上に投射されたライン（例えば、ライン５７）とによって範囲を定めた角度を称する。子午線角度ｍを画成することができ、子午線角度ｍは、ライン５８から接平面５０上に投射されたラインと、その後第２方位角平面５４上に投射されたライン（例えば、ライン５６）とによって範囲を定めた角度を称する。
【００４６】
大きい焦点深度と、頂点ライン４８に亘る均一な照射とによって、照射ビームの子午線角度ｍを、光学的検出機器３２の開口数を超えるように設定することができる。一般に前方への散乱は、理論から、半角０°から３０°の間で、最も大きくなることが知られている。この概念を試験するために用いた受信システム（例えば、検出機器３２）内のレンズ３６の開口数は、半角でおよそ６．３４°に及ぶものであったが、０°から３０°の範囲内のいずれの値でもよい。従って、この例のシステムに対する入射ビームの伝播の理想的な子午線角度ｍは、少なくとも僅かに６．３４°よりも大きく３０°未満であるべきである。これによれば、照射用の通過ビームを除く必要性と、できる限り前方角度に近い角度から散乱光を集める必要性とのバランスが保たれる。従って、鏡面反射光および頂点ライン４８上を通過する照射（通過ビーム）はレンズ３６の開口数を超え、したがってカメラ３４では見えなくなる。子午線角度ｍが、この特定の例に対して約６．３４°未満であった場合には、レンズおよびカメラから通過ビームと、ガラスの外側（外向きに向いている）表面からの低角散乱による光の鏡面反射との両方が見え得るであろう。この論法は、異なる特性で開発されるが類似の結果を生み出す、類似の光学的検出機器設計を支持することを理解されたい。
【００４７】
使用時、ガラスの薄いシート（またはリボン）は、弓状表面１６上で弓形に曲げられ、さらに曲げの頂点ラインが照射の焦点深度Ｚの略中心位置に位置するように配向される。上記照射方法によれば、頂点ライン４８に沿った全ての粒子が、確実に同様の照射を受ける。さらに照射ビームは、照射ビームの幅Ｗの略２分の１（すなわちＷ／２）がガラスから完全に外れ、かつビームの略Ｗ／２がガラスに当たって鏡面反射されるように配向される。これにより、ビームの最も強い中心部分で、ガラスの外側表面Ｓeの頂点ラインに位置する粒子を確実に照射する。明白にするために、基板の外側表面Ｓeを、弓状表面１６に対して表面の位置に関連付けて指定する。例えば弓状表面１６上に弓形を形成するガラス基板において、基板の外側表面Ｓeは弓状表面１６から離れる方を向いている表面であり、一方内側表面Ｓiは、弓状表面１６に隣接している（ただし弓状表面１６から間隔の空いた）ガラス基板の表面である。ガラス基板の別の部分は、別の隣接する弓状表面のような別の方向に弓形のものでもよく、このときリボンのこの他の部分の外側および内側表面は、リボンの第１の部分の外側および内側表面と反対でもよいことを理解されたい。
【００４８】
一般に、頂点ラインの近くでの曲げの曲率は、半径ｒの円によって画成される。照射のラインは、第１方位角平面５２（ライン５７）から垂直に測定して、９０°の（または９０°に近い）方位角αで導かれる。ビームの開口数は非常に小さいため、ビームの幅はビーム路に沿った頂点近くのあらゆる場所で、Ｗに非常に近くなる。従ってこの幅を、ビームが基板に当たる領域に亘って略一定なＷに等しいものとみなすことができる。この近似を用いて、ガラスに入射する角度θの範囲を、図８に示されているような類似の三角形の形状から以下のように計算することができる。
【００４９】
【数２】
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【００５０】
【数３】
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【００５１】
【数４】
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【００５２】
【数５】
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【００５３】
名目上のローラ半径ｒ＝１５５．６ｍｍ（６．１２５インチ）およびビーム幅Ｗ＝０．５００ミリメートルで、Ａは６．２３ミリメートルに等しく、またこれに対する角度θは２．２９５°に等しい。照射領域に亘ってガラスに入射する角度の範囲は、θ（２．２９５°）と同一であり、平均入射角は９０−θ／２＝８８．８５３°である。
【００５４】
以下では、照射がガラス表面および粒子から反射するときの複数の反射のコヒーレント効果を無視する。８８．８５３°の入射で空気（ｎ＝１．０００）とガラス（ｎ＝１．５００）の界面を通るフレネル透過率は、ｓ偏光では６．９％、さらにｐ偏光では１４．９％である（方程式５〜７および図８）。
【００５５】
【数６】
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【００５６】
【数７】
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【００５７】
【数８】
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【００５８】
ここで、Ｔは透過率である。
【００５９】
ガラスを通って屈折した後の平均伝播角度はスネルの法則により４１．８００°である。ガラスの反対側の面での入射角は略同一であり、ビーム路に沿ったガラスの曲率半径の曲率の変化に起因する、わずかな誤差は無視する。このときガラスの反対側の面を通る透過率は、第１の面に対するものと略同一である（ｓ偏光では６．９％、ｐ偏光では１４．９％）。従って、ガラスの反対側の面上の粒子に対する光パワーの全透過率は、一方の面での透過率の二乗であり、夫々ｓ偏光で（６．９％）2、およびｐ偏光で（１４．９％）2である。
【００６０】
「グレージング検出」または「斜め検出」方法に対し、同じ効果をさらに検討することができる。図１２および１３に示されているように、検出器を照射と同じガラスの外側の面に、名目上大きい方位角αで設置してもよい。図１２は、ガラスリボン１２の内側表面Ｓiに位置している、例えば粒子Ｐiなど内側粒子からの散乱光の検出を描いたものである。図１３を参照すると、曲げの内側の粒子を調べるカメラに対し、これを照射する光は、高入射角および低透過率の２つの界面を通過しなければならない。同様に粒子から散乱する光は、高入射角および低透過率の２つの界面を通過しなければならない。従って、ガラスリボン１２の外側表面に入射した光線４０は、空気‐ガラス界面Ｉで内側へと屈折され、かつ粒子Ｐiの位置でガラス‐空気界面ＩＩと交差する。光は次いで粒子Ｐiから前方へと散乱され、さらに交差する空気‐ガラス界面ＩＩＩで屈折される。空気‐ガラス界面ＩＩＩから屈折された光は、次いでガラス‐空気界面ＩＶと交差し、検出機器３２に向けて導かれる。この配置は、外側表面上の粒子とは対照的に、内側表面上の粒子からの、いずれの観察可能な散乱も大きく減少させる。受信光学系の開口数および受信システムの光軸の角度によって、表面‐粒子散乱光が受信システムに到達することが可能になる、前方への角度範囲が画成される。例として再び図１２を参照すると、試験に用いられたシステムのカメラレンズ３６は、９０ｍｍの焦点距離Ｆを有するものであった。レンズ開口Ｄは、ｆ／＃（一般的にｆ値と称され、入射瞳の直径に対するレンズの焦点距離の比率）が最速（例えば４．５）であるとき、直径２０ｍｍであった。レンズの受容半角ηは、ｔａｎ-1（Ｄ／ｆ）に等しく、また外側表面から出て行く光に対する、６．３４０°のレンズ受容半角に一致する。カメラから後方へ辿ると、カメラは潜在的に、ガラスリボンを８３．６６０°から９０．０００°の角度範囲（差し当たり、照射の子午線角度を無視する）で出て行く任意の光を受信する可能性がある。最悪の場合の評価は、カメラが許容できる最小屈折角度が８３．６６０°になるように取られる場合、内側表面の粒子からカメラ３４に到達し得る屈折パワーの量に対して行われ得る。フレネルの方程式を用いると、曲げの内側の粒子から散乱するＴＥ偏光は、ガラスを通る各屈折で３２．６％まで減少する。ＴＭ偏光は、その元の強度の５９．３％まで減少する。２つの表面を通る屈折は検出器に到達するのに必要であるため、内側から外側表面への２つの表面屈折の正味の影響は、元の強度に対して、散乱されたＴＥ偏光を（３２．６％）2＝１０．６％に、またＴＭ偏光を（５９．３％）2＝３２．５％に減少させる。従って、ガラスリボンのカメラとは反対側の面上に存在している粒子からの散乱光は、粒子とカメラとの間の介在する表面から被る高反射率によってさらに減少する。
【００６１】
検討するべき別の要素は、粒子に直接当たる光源からの照射に加えて粒子のすぐ前のガラス基板からの光の鏡面反射が粒子にさらに当たるため、外側表面Ｓe上の頂点ラインに位置する粒子Ｐeがさらなるグレージング入射の照射を受けることである。この場合もガラスの湾曲を無視すると、この第１の表面の反射に起因する外側の面の粒子に対するさらなる照射強度は、この例として、ｓ偏光およびｐ偏光で夫々およそ９３．１％および８５．１％である。この反射の増大は、曲げの内側、すなわち凹状面上の粒子では生じない。従って、外側の面の粒子の平均の正味の照射は、実際にはＴＥ偏光では入射ビーム自体の１．９３倍、またＴＭ偏光では入射ビームの１．８５倍である。
【００６２】
ガラスリボンの表面のいずれかの面に存在している粒子の最終識別は、粒子に当たる光の割合（照射）と、カメラまで到達する散乱光の割合（検出）との積による。表１は、この識別がＴＥ偏光に対して３７８４：１に近づき得ることを示しており、これは高品質１２ビットカメラのダイナミックレンジに近い（１２ビットで４０９５カウント）。従って、曲がったガラスリボンの外側面上に存在している粒子からの散乱光がカメラ画素を例えば４０９５カウントで飽和させていた場合、曲げの内側面上の類似の粒子からの散乱強度は検出システムのノイズフロア付近あるいは範囲内となる。照射および検出の強度のより正確な見積もりのために、ガラスシート内のさらなる反射および透過率、またはコヒーレント効果を考慮してもよいが、このグレージング入射照射およびグレージング検出方法の面識別の重要な利点の１つを示すにはこれで十分である。
【００６３】
以下の表１は、本開示のグレージング入射および検出方法の面の識別能力を画成する種々の因子の概要を提供する。両方の偏光に対して個々に、正規化入射ビーム強度が１．００であると仮定する。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
カメラレンズ３６の開口数を超える別のやり方は、図１１に示されているように、光源からの初期ビームを０°の子午線角度ｍ（頂点ライン４８に垂直）で伝播させるが、「バイパスプリズム」（例えば２つの直角プリズムなど、２つの背中合わせの傾斜プリズム６０）を用いることによって、これをより大きい子午線角度に屈折させ、この光を検出システムの開口数を超える角度に再び導くことを可能にするものである。これは、頂点ライン付近のガラスを外れる通過ビームと、鏡面反射光とが、カメラ３４に到達するのを防ぐ。頂点ラインに位置する粒子から前方への、カメラ３４前面の小角度の散乱はカメラの開口数内に存在し、従って検出される。傾斜プリズムは、多重反射光がプリズム内部で反射して基板の方向に出て行くのを防ぐよう、それらの間に薄いビームブロックを有し得る。
【００６６】
図１４は、２つの支持機器１４と２つの検出機器３２とを含む２つのグレージングスクリーニング装置１０を連続して用いることによって、シートの両面がどのように検査され得るかを示している。ガラスの各面は、異なる検出システムによってスクリーニングされる。簡単にするために、図１４は、支持機器、検出機器、およびガラスリボンのみを示している。第２の支持機器１４は、一方の支持機器に対して内側表面となるガラス基板の表面が、もう一方の支持機器に対して外側表面となるよう、第１の支持機器とは反対の方向にガラスリボン１２を曲げるべきである。後方および他の散乱検出角度を、適切なさらなる検出機器で使用して、検出能力を補ってもよい。この曲げを、ガラスシートとすることもできる個別片に誘導することもできる。曲げは図示されているほど極端なものである必要はなく、単に検出および照射システムを適切な位置に配置可能にするのに十分なものであればよい。次いで２つの装置１０間の散乱の特性を、ガラスリボンに沿った２つの頂点ライン位置間の距離と装置を通るガラスリボンの供給速度との比率に等しい時間間隔で、比較することができる。信号強度の大きな差によって、またはガラスリボンの一方の面上で信号が完全に欠落し他方の面では欠落していないことによって、いずれの面に粒子が存在しているかを識別する。
【００６７】
一例において、２．５４ｃｍ×１０．１６ｃｍ（１インチ×４インチ）の長方形の厚さ１００マイクロメートル（μｍ）のフレキシブルガラス（コーニング（登録商標）Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラス）を、ローラ上に曲げた状態で置いた。長方形のガラスをローラ上で運びながら、コンピュータを使用してカメラから画像データを集めかつ処理した。図１５に写真（上）およびグラフ（下）で示した１つのこの画像では、粒子が頂点ラインを通って進むときのガラス基板の外側表面上の突出した粒子からの、前方への散乱を示している。関心対象の領域を画成および垂直積分し、頂点ラインに平行な水平方向を横切る各オフセット位置に対して、強度をトレースしたグラフのラインを生成した。この方法は、便宜上選択されたものである。粒子に関する使用可能な情報を画像から得るべく画像データを処理するために使用され得るソフトウェアパッケージおよびアルゴリズムは、幾つも存在することを理解されたい。
【００６８】
図１６に示されている、この方法の使用中に得られるカメラ画像には、いくつかの興味深い独特な特徴が存在する。図１６の画像は、表示の明瞭さを増大させるために、グレースケールにおいて意図的に反転させたものである。例えば領域Ｃに示されている、焦点から外れて接平面上に乗り上がっている粒子は、カメラの開口内へと光を散乱して、接平面および頂点ライン４８よりも上に存在してその下には存在しないように結像された、半月状の明るい部分を生じさせることができる。頂点ラインよりも下でこの粒子から散乱された光はいずれも、高入射角でのガラスの鏡面様の特性のため、カメラで見ることはできない。粒子が（頂点ラインおよびカメラの焦点面に一致する）接平面に近づくと、この半月状の明るい部分は一点に集光される。焦点内および頂点ラインに位置する粒子は、領域Ｂに示されているように、ほとんど円形に見えかつ接平面をまたいでいる。粒子が頂点位置にある場合、散乱光は一般に最も強くなり、さらにカメラで見たときのその空間的広がりは最も小さい。頂点ラインを通過し始めた、下向きに移動している粒子は、領域Ａに示されているように、接平面および頂点ラインよりも下に結像される、カップ状の明るい半月状部分を生成する。これは、粒子の下部に当たるはずであった光が、粒子に到達する前に基板によって代わりに反射されたことで、入射ビームが粒子の上部に当たるが粒子の下部には当たらないために起こる。領域Ａ、Ｂ、およびＣに示されている動的な挙動は、この画像内の粒子が外側表面上に存在しているはずであることも示している。
【００６９】
図１７は、複数の装置１０を横に並べて採用し、ガラスリボンの隣接する外側表面を照射することによって、測定を多重化し基板の幅広い領域をカバーする装置を示している。各装置１０の照射機器および検出機器は、取外し可能なプラットフォーム上に据え付けてもよい。各装置１０は、次いで異なる支持機器へと移動させて再び据え付けることができ、これが必要とされ得るプロセス内の特定の位置に器具類を移して位置付けることができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、ラインスキャンカメラをカメラ３４として使用し、測定速度を増加させることができる。ラインスキャンカメラは、一秒当たり１０００フレームを超えるフレームを取り込むように構成され得る。さらにラインスキャンカメラは、典型的には、エリアスキャンカメラよりも一方向におけるアクティブエリアが長く（例えば５０ミリメートル）かつ画素数が多く（例えば４０００超）、これによりカメラ当たりのスクリーニング適用範囲がより幅広くなる。さらに、シリンドリカルレンズをカメラの前に置いて、積分強度グラフへの画像の垂直積分を、ソフトウェア計算によってではなく光学的に行ってもよい。これにより、頂点領域の画像をカメラで取り込むのに必要な垂直画素の数を、さらに減少させることができる。これはさらに、カメラおよびレンズのコストを減少させると同時に、検出器の読み出し速度とソフトウェアの処理速度を増加させる。最終的にこれらの改変は、ガラスシートを汚染する粒子に対する、極めて高速のスクリーニングにつながり得る。
【００７１】
別の実験では、２．５４×１０．１６ｃｍの厚さ１００μｍの薄いガラス基板の両面を清浄にし、次いでガラス粒子を一列で、基板サンプルの幅を横切って一方の面の上に堆積させた。サンプルは非常に短く引っ張ることができなかったため、第２の片持ちローラを使用してガラスに曲げおよび頂点ラインを生成した。サンプルを次いで、１００μｍステップで合計走査範囲２０ミリメートルを検出装置に通して搬送した。各ステップでカメラ画像を取得し、さらに頂点ラインを中心とした対象領域の範囲内で垂直積分強度を計算した。露出時間およびカメラのゲインを、優れた画像を生成するよう調整し、かつ一定の値に固定した。次いで積分強度を組み合わせて２Ｄの強度プロット（図１８Ａ）とした。このときカメラの画像番号を水平軸上に置き、頂点に沿った位置を鉛直軸上に置き、さらにその位置で取られた各カメラ画像からの積分強度（積分強度カウント）を画像密度（暗い＝高カウント、明るい＝低カウント）で表す。同等のものとして、水平位置を時間とし、一定速度と仮定してもよい。次いでサンプルをひっくり返して、ガラスの他方の（清浄な）面を外側表面として露出し、さらに次いでガラスの同一領域で第２の測定を行った（図１８Ｂ）。両方の走査に対し、照射、カメラの露出時間、およびカメラのゲインを同一に保った。両方のプロットは、同一のカウント‐強度のスケーリングを使用している。強度は積分強度を示し、各粒子に対する最大値は粒子サイズを示す。サンプルの両面に対する画像を、明瞭にするべくグレースケール表現に意図的に反転させたため、より暗い部分（より大きい画像密度）は、結像された光の積分強度がより大きいものを示している。図１８Ａに示されているように、粒子が外側面上に存在していた場合、大、中、および小の粒子が見られた。しかしながらその同一の粒子は、長方形のガラスをひっくり返して同じ領域を走査した場合には、図１８Ｂに示されているように見ることができなかった。従って、図１８Ｂの画像は実質的に透明である。こういった認識できる画像アーチファクトの欠けは、面の識別のよいサンプルを明示している。各信号の特徴の水平方向における長さは、粒子のサイズをさらに示している。より大きな粒子は走査時に、より長い持続時間に亘って観察される十分な光を散乱する。粒子が照射の中に入ると、粒子が頂点の水平範囲を越えるまで積分強度は上昇する。頂点ラインの他方の面上では、ほとんどの光がガラスから鏡面反射されて、もはや粒子に当たり得ないため、散乱強度は急速にゼロまで低下する。基板上の各粒子の正確な位置は、図１８Ａおよび１８Ｂにおける粒子に関連する特徴のＹ方向の脚を、２つ一緒に結びつけた位置から推測することができる。
【００７２】
図１４を参照すると、搬送経路内の特定の時点および位置で第１の測定システムから得られた画像データまたは積分強度データと、搬送経路のさらに下方の第２の測定システムからの時間遅延の画像データまたは積分強度とを、これらの間の供給距離が既知でありかつその供給速度が監視される場合に比較できることは明らかである。この比較では、粒子が各システムの第１方位角平面を夫々通過するときに、一方の測定システムで他方の測定システムよりも粒子がかなり明るく認められるため、いずれの面に微粒子が位置しているかをさらに判定することができる。比較に使用される画像データの処理に、積分強度以外の多く画像分析方法が利用可能であろうことを理解されたい。さらにいくつか挙げると、例えば、画像上の空間的範囲、画素の明るさ、散乱光が観察され得るフレーム数、またはこれらの組合せであろう。
【００７３】
本開示の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の実施形態の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。従って、このような改変および変形が添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本開示はこの改変および変形を含むと意図されている。
【００７４】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７５】
実施形態１
基板上の微粒子を検出する方法において、
前記基板を弓状表面上で搬送するステップであって、かつ前記基板の少なくとも一部に第１の曲げを生成する、ステップ、
前記基板の外側表面の前記第１の曲げの頂点ラインの位置を、レーザビームで照射するステップであって、前記レーザビームの中心軸が、前記頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつ前記レーザビームが、前記中心軸に垂直な方向に細長いものであり、前記照射によって、前記頂点ラインに位置する前記外側表面上の微粒子から散乱光が生成される、ステップ、および、
前記散乱光を検出機器で検出するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【００７６】
実施形態２
前記検出機器の光軸が、前記頂点ラインでの前記接平面から１０°以内にあることを特徴とする実施形態１記載の方法。
【００７７】
実施形態３
前記搬送するステップが、前記基板をローラ上で搬送するステップを含むことを特徴とする実施形態１記載の方法。
【００７８】
実施形態４
前記搬送するステップが、前記基板を前記ローラの表面上方に間隔を空けて配置するように構成された、前記ローラに設置されたスペーサに、前記基板のエッジ部分を接触させるステップを含むことを特徴とする実施形態３記載の方法。
【００７９】
実施形態５
前記搬送するステップが、前記基板をエアベアリング上で搬送して前記第１の曲げを生成するステップを含むことを特徴とする実施形態１記載の方法。
【００８０】
実施形態６
前記レーザビームを、前記頂点ラインに平行な方向にビームをコリメートする遅軸シリンドリカルレンズに通して導くステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１記載の方法。
【００８１】
実施形態７
前記レーザビームを、ビームをコリメートしかつビームの焦点を第１方位角平面に合わせる、速軸シリンドリカルレンズに通して導くステップをさらに含むことを特徴とする実施形態６記載の方法。
【００８２】
実施形態８
狭いスリットを使用して、前記レーザビームの開口数を前記シリンドリカルレンズの速軸に沿って制限するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態７記載の方法。
【００８３】
実施形態９
前記照射するステップの間の前記頂点ラインに垂直な平面に対する前記中心軸の、前記接平面内における子午線角度ｍが、０°超から３０°以下の範囲であることを特徴とする実施形態１記載の方法。
【００８４】
実施形態１０
前記子午線角度ｍが、前記検出機器の開口数を超える光線角度を画成することを特徴とする実施形態９記載の方法。
【００８５】
実施形態１１
前記基板がガラス基板であることを特徴とする実施形態１記載の方法。
【００８６】
実施形態１２
前記ガラス基板が透明なガラスリボンであることを特徴とする実施形態１１記載の方法。
【００８７】
実施形態１３
前記基板を第２の弓状表面上で搬送するステップであって、かつ前記基板の少なくとも一部に第２の曲げを、前記第１の曲げの前記外側表面が前記第２の曲げの内側表面になるように生成する、ステップをさらに含むことを特徴とする実施形態１記載の方法。
【００８８】
実施形態１４
前記搬送するステップの間に前記散乱光の一連の画像を取得するステップと、前記画像を使用して、前記微粒子の位置、前記微粒子のサイズ、または前記微粒子の数、のうちの少なくとも１つを判定するステップとをさらに含むことを特徴とする実施形態１記載の方法。
【００８９】
実施形態１５
ガラス基板の表面上の微粒子を検出する方法において、
前記ガラス基板を弓状表面上で搬送するステップであって、かつ前記ガラス基板の少なくとも一部に第１の曲げを生成する、ステップ、
前記ガラス基板の外側表面の前記第１の曲げの頂点ラインの位置を、レーザビームで照射するステップであって、前記レーザビームの中心軸が、前記頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつ前記レーザビームが、前記中心軸に垂直な方向に細長いものであり、前記照射によって、前記頂点ラインに位置する前記外側表面上の微粒子から散乱光が生成される、ステップ、および、
前記散乱光を検出機器で検出するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【００９０】
実施形態１６
前記検出機器の光軸が、前記頂点ラインでの前記接平面から１０°以内にあることを特徴とする実施形態１５記載の方法。
【００９１】
実施形態１７
前記ガラス基板がガラスリボンであり、かつ前記搬送するステップが、前記照射するステップの前に前記ガラスリボンをスプールから取り外すステップを含むことを特徴とする実施形態１５記載の方法。
【００９２】
実施形態１８
前記ガラス基板がガラスリボンであり、かつ前記搬送するステップが、前記照射するステップの後に前記ガラスリボンをスプールに巻くステップを含むことを特徴とする実施形態１５記載の方法。
【００９３】
実施形態１９
前記ガラス基板がガラスリボンであり、かつ前記搬送するステップが、前記ガラス基板を第２の弓状表面上で搬送するステップであって、かつ前記ガラス基板の少なくとも一部に第２の曲げを、前記第１の曲げの前記外側表面が前記第２の曲げの内側表面になるように生成する、ステップを含むことを特徴とする実施形態１５記載の方法。
【００９４】
実施形態２０
前記ガラスリボンの外側表面の前記第２の曲げの頂点ラインの位置を、第２のレーザビームで照射するステップをさらに含み、前記第２のレーザビームの中心軸が、前記第２の曲げの前記頂点ラインでの接平面から１０°以内にあり、かつ前記第２のレーザビームが、前記第２のレーザビームの前記中心軸に垂直な方向に細長いものであり、前記照射によって、前記第２の曲げの前記頂点ラインに位置する前記第２の曲げの前記外側表面上の微粒子から、散乱光が生成されることを特徴とする実施形態１９記載の方法。
【符号の説明】
【００９５】
１２    ガラスリボン
１４    支持機器
１６    弓状表面
２２    スペーサ
３２    検出機器
３４    カメラ
３６    レンズ
４０    レーザビーム
４２    ＦＡＣレンズ
４４    ＳＡＣレンズ
４６    開口プレート
４８    頂点ライン
５０    接平面
【図１Ａ】
2017523394.tif 000012
【図１Ｂ】
2017523394.tif 000013
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
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