JP2005310396A - パターン修正装置およびパターン修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 欠陥部を有するパターンを高精度に、かつ能率的に所定の形状に修正することができるパターン修正装置およびパターン修正方法を提供する。
【解決手段】 ＸＹテーブル２１上の平面基板に形成された凹凸パターンの修正装置であって、Ｚ軸テーブルに配置され、凹凸パターンを観察する観察光学系５を含み、その観察光学系による観察に基づき前記凹凸パターンの欠陥部を修正する複合修正機構５０と、その複合修正機構に含まれ、平面基板と複合修正機構とのＺ方向間隔である距離の変化を測定する変位計３とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、凹凸パターンの欠陥部を修正するパターン修正装置およびパターン修正方法に関するものである。

プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ: Plasma Display Panel）は、図１０に示すように、前面基板４１と、リブ（隔壁）１１が形成された背面基板（基板）１とを備え、この２枚のガラス基板はリブ１１を介在させて固着されている。背面基板１とリブ１１との間には、背面基板１を覆うように誘電体層３１が形成され、また誘電体層３１の中にアドレス電極３２が埋め込まれる。前面基板４１には、誘電体層４２および保護層４３と前面基板４１とに挟まれるように透明電極４４およびバス電極４５が配置され、画像形成の電位が印加される。上記リブとリブとの間の底部にはＲＧＢの蛍光体３３が配置される。

通常、リブは背面基板１上に一定間隔で形成されている。ところがリブを形成する際の異物の混入や製作工程上の不具合によって、欠陥が発生する。すなわち、図１１に示すようにリブが欠けたり、切断されたりする欠陥部１１ｄや、リブ上面に突起が残った欠陥部１１ｐが発生する場合がある。

このような欠陥はパネル点灯時に混色や暗い点等になり、パネル品質を著しく低下させるため、後工程で蛍光面を形成する前にリブの修正を行い欠陥をなくす必要がある。この欠陥の修正方法として、これまで幾つかの方法が提案されＰＤＰリブ修正装置に応用されている（例えば特許文献１参照）。

修正は、たとえば次の工程にしたがって行なわれる。
１）塗布針にペーストを付け、欠陥部にそのペーストを転写する塗布を行う。
２）塗布部に炭酸ガスレーザ等の連続発振レーザを照射し、乾燥させる。通常、上記１）、２）の工程を数回繰り返し、欠陥部をペーストで充填する。
３）リブ幅からはみ出した余分のペーストを除去するため、パルス発振レーザを照射し、リブ幅にそって溝状にカットする。
４）上記によって必要なリブ幅から分離された余分のペーストを、針または真空吸引によって除去する。
５）前記２）の工程で用いた炭酸ガスレーザより強い出力で連続発振レーザを照射し、焼成する。
６）リブ上面より突起している部分を機械加工により除去する。

たとえば上記の工程により欠陥部は修復されるが、修復は上記の工程に限定されない。
特開２０００−２９９０５９号公報

上記工程において、塗布針を用いてペーストを塗布する場合、通常は１回の塗布では欠損部すべてを充填できず、数回塗布することによって充填する。このとき塗布を繰り返すごとに、どの程度の高さまでペーストが充填できたのか判断が難しい。また、隣接する正常なリブトップの高さより高く充填し、焼成後上面を機械加工によって除去する場合、その盛り上がり量が大き過ぎると一回の加工でリブトップ面の高さまで除去すると工具に負荷がかかりすぎ、工具の加工部に欠けが発生したり、工具先端寿命に悪影響を及ぼすことがある。このとき、前もって加工用工具等の先端位置を知る必要があるが、隣接する正常なリブトップに向けて工具を回転させつつ少しずつ近付けていき、接触した瞬間の音の変化または接触跡により確認していたため、能率低下の大きな原因になっていた。

さらに、リブ側面へはみ出したペーストをレーザによって除去する場合、どの程度の深さまで除去できたかの判断が大変難しく、深く除去し過ぎると、リブ下面の誘電体層やその下の電極まで損傷させてしまう可能性があった。

本発明は、欠陥部を有する凹凸パターンを高精度に、かつ能率的に正常な形状に修正することができるパターン修正装置およびパターン修正方法を提供することを目的とする。

本発明のパターン修正装置は、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブル上の基板に形成された凹凸パターンの欠陥部を修正する装置である。この装置は、Ｘ方向およびＹ方向に交差するＺ方向に移動可能なＺ軸テーブルに配置され、凹凸パターンを観察する観察光学系を含み、複数の構成要素が欠陥部に作用を及ぼしてその欠陥部を修正する複合修正機構と、複合修正機構に含まれ、基板と複合修正機構とのＺ方向間隔である距離の変化を測定する変位計とを備える。

また、本発明のパターン修正方法は、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブル上の基板に形成された凹凸パターンを観察する観察光学系と、Ｘ方向およびＹ方向に交差するＺ方向に移動可能なＺ軸テーブルに配置され、複数の構成要素が凹凸パターンの欠陥部に作用を及ぼしてその欠陥部を修正する複合修正機構とを用いるパターン修正方法である。この修正方法は、複合修正機構と基板とのＺ方向間隔である距離の変化を測定する変位計を用い、観察光学系により観察しながら、また複合修正機構と凹凸パターンとの距離の変化を測定しつつ、複合修正機構を作動させる。

また、本発明の別のパターン修正方法は、凹凸パターンが形成された基板が搭載され、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブルと、Ｘ方向およびＹ方向に交差するＺ方向に移動可能なＺ軸テーブルに配置され、観察光学系を含む複合修正機構と、その複合修正機構に含まれ、基板と複合修正機構とのＺ方向間隔である距離の変化を測定する変位計と、複合修正機構、ＸＹテーブルおよびＺ軸テーブルの少なくとも１つの動作の制御をする装置制御部とを備えた装置を用い、基板に形成された凹凸パターンの欠陥部を修正する方法である。この修正方法は、観察光学系と変位計とのＸＹ面におけるオフセット量を装置制御部にあらかじめ記憶させる工程と、観察光学系による凹凸パターンの表示画像を観察しながら、装置制御部に測定開始点と終了点とを指示する工程とを含む。そして、指示にしたがって装置制御部は、ＸＹ面のオフセット量を補正しながら変位計に対して指定された測定開始点および終了点で変位を測定させる工程とを備える。

図１および図２は、本発明の実施の形態におけるパターン修正装置を示す図である。図１は全体の概観を示す斜視図であり、図２は正面図である。図２において、変位計３は、複合修正機構５０の構成要素である加工用スピンドル６、焼成用レーザ７、観察光学系５、カット用レーザ４、ペースト塗布ユニット２等とともにＺ軸テーブルに設置され、本装置のヘッド部を形成している。上記Ｚ軸テーブルに設置されたヘッド部が、複合修正機構５０に対応する。すなわち変位計３も複合修正機構５０の構成要素と考えることができる。

上記Ｚ軸テーブルはＸ軸上に設置される。ヘッド下方には、Ｙ軸テーブルがあり、その上に被修正基板、たとえばＰＤＰの背面基板が搭載される。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸テーブルは、ボールねじ等により駆動され、表示画面２２が接続されたＰＣすなわち装置制御部２０によって動きを制御される。本実施の形態におけるパターン修正装置において、変位計３は、被加工基板（背面基板）１と並行な平面を任意の位置に水平移動し得る。また、基板１との距離は、Ｚ軸駆動モータ８の駆動により最適な位置に制御される。

本実施の形態における装置では、観察光学系５の中心から変位計３のセンサ部中心までのＸ、Ｙ方向の距離をオフセットとしてあらかじめ入力して装置制御部に記憶させておく。測定対象位置に観察光学系を移動させ、観察光学系に搭載されているＣＣＤ（荷電結合素子:Charge Coupled Device)カメラからの画像を見つつ、測定開始および終了位置等測定部分を指示すると、または記憶させると、オフセット分を補正し自動的に測定位置に変位計が移動し、その位置でＺ方向の変位を測定することができる。またこの測定データを取りこみ、観察画面上に高さ形状グラフを表示することができる。上記変位計の移動においては、変位計だけが移動するわけではなく観察光学系を含む複合修正機構も移動することは言うまでもない。

また、同様に、複合修正機構の構成要素である、加工用スピンドル、焼成用レーザ、カット用レーザ、塗布針等のＸ、Ｙ方向中心位置を、装置制御部に記憶させておき、観察光学系の表示画面において、上記各構成要素のＸ、Ｙ平面上の位置を指定し、その指定された位置に移動させることができる。

さらに、変位計３の基準位置、例えばゼロ点位置を基準とし、これから、上記複合修正機構の各構成要素の基準点、例えば、加工用スピンドル６では工具先端、焼成レーザ７では焼成スポット、カット用レーザ４では焦点等までの高さ方向（Ｚ方向）の距離を事前に入力し、Ｚ方向（高さ方向）のオフセット量として記憶させておく。次に上記表示された測定部の高さ形状のグラフ上で、各構成要素の基準点を任意の高さに指定すると、装置制御部２０でオフセット量を自動的に補正し、各構成要素の基準点を狙いのＺ方向の位置に容易に移動させることが可能である。すなわち、観察光学系からのＸＹ方向のオフセット位置と、変位計ゼロ点位置からカット用レーザの焦点位置、機械加工工具先端位置、焼成用レーザ焼成スポット位置等のＺ方向のオフセット距離をあらかじめ装置制御部に記憶させておき、装置制御部内で適時補正し、観察画面上で指定した２点間またはエリア内の高さ形状を簡単に測定できる。また、その測定結果をもとに画面上で高さ形状をグラフ表示し、そのグラフ上で、工具先端、カット用レーザ焦点、焼成用レーザの焼成スポット位置を指定し、その位置に自動的に移動することが可能となる。

なお、上記実施例においては、Ｚ軸テーブルがＸ軸上に設置されている場合について説明したが、Ｚ軸テーブルが設置される下部の部分がＸＹテーブルであっても、又は基板を搭載するテーブルがＸＹテーブルであっても被修正基板に対し本変位計は、相対的に基板と並行な平面内を移動可能である。

次に本実施の形態のパターン修正装置を用いて、図３に示す欠け欠陥部１１ｄを修正する方法について説明する。まず、欠け欠陥部１１ｄに塗布針２ａを用いてペースト２ｂを充填する（図４）。観察光学系で欠け欠陥部１１ｄを観察しつつ、塗布針が塗布すべき位置（始点、終点）を指示すると、その間一定間隔毎に、ペーストが付いた塗布針２ａが上下動し、ペースト２ｂを充填する。

次いで、上記欠陥部１１ｄに塗布されたペーストの高さを変位計で測定し、その結果に対しレーザ７の焦点位置を指示し、かつ照射位置も指示する。その後、連続発振レーザ７をペースト２ｂに近づけてレーザ照射してペーストを乾燥させる（図５）。この間連続発振レーザ７のＺ軸方向移動距離を定量的に把握して適切なＺ方向位置に保持することができる。上記ペーストの欠け欠陥部への充填およびレーザ照射による当該ペーストの乾燥の工程は、通常、数回繰り返され、その繰り返しにより欠陥部１１ｄは充填される。

このあと、乾燥したペースト２ｂのはみ出し部をパルス発振レーザ４によってカットする（図６）。さらにスクラッチと真空吸引により、仕上がり寸法にさらに近づくようにはみ出し部を除去する（図７）。このとき、リブ側面においてどの程度の深さまで除去できたのか、除去途中に適時、上記変位計により容易に判断することができる。このためペーストを過度に深く除去することが避けられる。また、スクラッチの工具へ過度の負荷をかけず、工具先端部の寿命を短縮することがなくなる。また、はみ出し部に再び欠け欠陥部を発生させることがなくなる。

次いで、図８に示すように連続発振レーザ７によりペーストを焼成する。このときも、図５に示す乾燥工程におけるレーザ照射における変位計の役割と同様な効果を得ることができる。

このあと、図９に示すように回転砥石１３をリブトップに近づけ、欠け欠陥部に隣接する正常部と連続するよう加工する。このとき、変位計を用いることにより、回転砥石を直ちに焼成されたペーストと接触する狙いの位置にまで移動させて加工動作に入ることができる。このため砥石による加工工程を能率的にすることができる。

上記本実施の形態のパターン修正装置およびパターン修正方法における変位計は、加工用スピンドルや観察光学系、焼成レーザ、塗布ユニット、カット用レーザ等とともにＺ軸テーブルに設置される。このＺ軸はＸ軸上に設置されているため、Ｙ軸テーブル上に搭載された被修正基板に対して平行な平面に沿って相対的に移動することができる。また、本凹凸パターン修正装置に設置する変位計は、測定スポットが１０μｍ以下の小さいエリアを測定する非接触変位計を使用することにより、基板上の任意の位置にあるリブのトップや底面を精度良く、かつ能率良く測定できる。非接触で測定できるため、塗布したばかりの柔らかな修正部も容易に測定可能である。

また変位計が観察光学系に対してＸ，Ｙ方向に離れている量を、あらかじめ装置制御部にオフセット位置として記憶させておき、ＣＣＤカメラを含む観察光学系で対象とする修正位置を観察し、その画像を表示画面上に表示する。表示画面上で測定開始位置から終点位置の測定位置を指示すれば、前記Ｘ，Ｙ方向のオフセット量を自動的に装置制御部で補正し、指定された測定位置の間の高さ変化を容易に測定することができる。測定されたこれらデータを取り込み、表示画面上にその測定軌跡の高さをグラフ表示することができる。

上記変位計の基準位置に対して、機械加工用スピンドルの工具先端、カット用レーザの焦点、焼成レーザの焼成スポット等各要素の基準点のＺ方向距離をあらかじめ装置制御部に記憶させ、補正させることにより、上記高さ形状グラフ上で複合修正機構の各構成要素の基準点の高さ位置を狙いの位置に指定して、その位置まで各構成要素の基準点を簡単にかつ精度良く移動させ、それぞれの構成要素の機能を発揮させることができる。すなわち、複合修正機構の各構成要素について、ＸＹ面内の位置だけでなくＺ方向位置をも自動的に制御して合わせることができる。

以上のように、本実施の形態のパターン修正装置は非接触変位計を含み、この非接触変位計と欠陥修正のための他の装置要素の機能とを有機的に結合させている。このため、修正対象部の高さ形状を容易に測定でき、その結果を表示したグラフ上で、各構成要素の基準位置を狙いの位置に容易に設定し、移動させ得るため、高精度な修正を能率良く実現することができる。

つぎに上記の本発明の実施の形態を含めて、本発明の実施の形態における変形例を羅列的に説明する。

上記の変位計は、測定スポット径が１０μｍ以下であって、複合修正機構と凹凸パターンとの距離の変化を非接触で測定する非接触変位計である。

上記のように、修正装置のヘッド部に測定スポット径が１０μｍ以下の微小な非接触変位計を設置することにより、ヘッド部の下に設置された被修正基板に対し、本基板と並行な平面方向に相対移動させることにより基板表面測定部の微細なパターンの高さ形状を容易に計測することができる。このため、修正前後の高さ形状を知るとともに、その結果を利用して工具先端、カット用レーザの焦点、焼成用レーザの焼成スポット等、複合修正機構の各構成要素の基準点を狙いの高さ位置に指定し、実際にこれらを指定位置に容易に移動することができる。この結果、修正対象部の高さ寸法を高精度にかつ能率的に仕上げることができる。

上記の観察光学系を含む複合修正機構、ＸＹテーブルおよびＺ軸テーブルの少なくとも１つの動作の制御をする装置制御部を備え、前記装置制御部は、前記観察光学系と変位計とのＸＹ面におけるオフセット量、すなわち平面的に見たオフセット量をあらかじめ記憶することができる。

この構成により、変位計の測定結果を観察光学系で観察しながらの複合修正機構の操作に、直接的に役立てることができる。

上記の装置制御部は、変位計に対する前記複合修正機構の構成要素のＺ軸方向位置のオフセット量をあらかじめ記憶し、各構成要素のＺ方向オフセット量を補正しながら、各構成要素を動作させることができる。

この構成により、高精度に仕上げることができる修正工程を高能率化することができる。

本発明のパターン修正方法において、上記の複合修正機構は、装置制御部に、変位計のＺ方向位置に対比させて、その複合修正機構を構成する構成要素のＺ方向位置のオフセット量をあらかじめ記憶させておき、変位計および観察光学系の測定によって得たデータをもとにして高さ形状のグラフを、表示画面上に描くとともに、そのグラフ上で、構成要素を狙いのＺ方向位置に指定し、その指定されたＺ方向位置にしたがい上記Ｚ方向位置のオフセット量を補正し、構成要素を指定されたＺ方向位置に移動させることができる。

この方法により、各構成要素を能率よくＺ方向に沿って移動させることができる。この結果、機械加工の際に再び欠け欠陥部を発生させたり、工具寿命を短縮させるほど負荷をかけたりすることを避けることができる。

上記において、本発明の実施の形態について説明を行なったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明によれば、パターン修正装置に変位計を取り付けることにより、複合修正機構の各構成要素のＺ方向移動を定量的に制御して、高精度で能率的な修正作業を行なうことができるようになる。また、装置制御装置と組み合わせて、ＸＹ面内を走査しながらパターンの高さに合わせて修正装置の各構成要素のＺ方向移動を定量的に制御することによりさらに上記効果を高めることができる。このため、今後、プラズマディスプレイに限定されず、多くの同種製品のパターンの修正に広範に用いられることが期待される。

本発明の実施の形態におけるパターン修正装置の概観を示す斜視図である。 図１のパターン修正装置の正面図である。 本発明の実施の形態におけるパターン修正方法においてリブの欠け欠陥部を示す図である。 ペーストを欠け欠陥部に充填した状態を示す図である。 乾燥した状態を示す図である。 はみ出し部をカットした状態を示す図である。 はみ出し部をスクラッチと真空吸引で除去した状態を示す図である。 ペーストを焼成した状態を示す図である。 回転砥石により研削加工をする状態を示す図である。 ＰＤＰの概略構成を示す図である。 ＰＤＰのリブにおける欠陥を示す図である。

符号の説明

１ 背面基板、２ ペースト塗布ユニット、２ａ 塗布針、２ｂ ペースト、３ 変位計、４ カット用レーザ発振器、５ 観察光学系、６ 加工スピンドル（空気軸受）、７ 乾燥、焼成用レーザ発振器、８ Ｚ軸駆動モータ、９ スクラッチ具、１１ リブ、１１ｄ リブの欠け欠陥、１１ｐ リブの突起状欠陥、１３ 回転砥石、２０ 装置制御部（ＰＣ）、２１ ＸＹテーブル、２２ 表示画面、３１ 誘電体層、３２ アドレス電極、３３ 蛍光体、４１ 前面基板、４２ 誘電体、４３ 保護層、４４ 透明電極、４５ バス電極、５０ 複合修正機構（ヘッド部）。

Claims (7)

1. Ｘ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブル上の基板に形成された凹凸パターンの欠陥部を修正する装置であって、
   前記Ｘ方向およびＹ方向に交差するＺ方向に移動可能なＺ軸テーブルに配置され、前記凹凸パターンを観察する観察光学系を含み、複数の構成要素が前記欠陥部に作用を及ぼしてその欠陥部を修正する複合修正機構と、
   前記複合修正機構に含まれ、前記基板と前記複合修正機構とのＺ方向間隔である距離の変化を測定する変位計とを備える、パターン修正装置。
2. 前記変位計は、測定スポット径が１０μｍ以下であって、前記複合修正機構と前記凹凸パターンとの距離の変化を測定する非接触変位計である、請求項１に記載のパターン修正装置。
3. 前記観察光学系を含む複合修正機構、ＸＹテーブルおよびＺ軸テーブルの少なくとも１つの動作の制御をする装置制御部を備え、前記装置制御部は、前記観察光学系と変位計とのＸＹ面におけるオフセット量をあらかじめ記憶する、請求項１または２に記載のパターン修正装置。
4. 前記装置制御部は、前記変位計に対する前記複合修正機構の構成要素のＺ軸方向位置のオフセット量をあらかじめ記憶し、前記各構成要素のＺ方向オフセット量を補正しながら、各構成要素を動作させる、請求項３に記載のパターン修正装置。
5. Ｘ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブル上の基板に形成された凹凸パターンを観察する観察光学系と、前記Ｘ方向およびＹ方向に交差するＺ方向に移動可能なＺ軸テーブルに配置され、複数の構成要素が前記凹凸パターンの欠陥部に作用を及ぼしてその欠陥部を修正する複合修正機構とを用いるパターン修正方法であって、
   前記複合修正機構と前記基板とのＺ方向間隔である距離の変化を測定する変位計を用い、前記観察光学系により観察しながら、また前記複合修正機構と前記凹凸パターンとの距離の変化を測定しつつ、前記複合修正機構を作動させる、パターン修正方法。
6. 凹凸パターンが形成された基板が搭載され、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹテーブルと、前記Ｘ方向およびＹ方向に交差するＺ方向に移動可能なＺ軸テーブルに配置され、観察光学系を含む複合修正機構と、その複合修正機構に含まれ、前記基板と複合修正機構とのＺ方向間隔である距離の変化を測定する変位計と、前記複合修正機構、ＸＹテーブルおよびＺ軸テーブルの少なくとも１つの動作の制御をする装置制御部とを備えた装置を用い、前記基板に形成された凹凸パターンの欠陥部を修正する方法であって、
   前記観察光学系と変位計とのＸＹ面におけるオフセット量を前記装置制御部にあらかじめ記憶させる工程と、
   前記観察光学系による前記凹凸パターンの表示画像を観察しながら、前記装置制御部に測定開始点と終了点とを指示する工程と、
   前記指示にしたがって前記装置制御部は、前記ＸＹ面のオフセット量を補正しながら前記変位計に対して前記指定された測定開始点および終了点で変位を測定させる工程とを備える、パターン修正方法。
7. 前記複合修正機構は、前記装置制御部に、前記変位計のＺ方向位置に対比させて、その複合修正機構を構成する構成要素のＺ方向位置のオフセット量をあらかじめ記憶させておき、前記変位計および観察光学系の測定によって得たデータをもとにして高さ形状のグラフを、表示画面上に描くとともに、そのグラフ上で、前記構成要素を狙いのＺ方向位置に指定し、その指定されたＺ方向位置にしたがい前記Ｚ方向位置のオフセット量を補正し、前記構成要素を前記指定されたＺ方向位置に移動させる、請求項５または６に記載のパターン修正方法。

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