JP2007256238A - Defect inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマディスプレイパネル、半導体、液晶表示パネル、フィールドエミッションディスプレイなどの製造工程において、対象基板上にある突起欠陥あるいは凹み欠陥を検出し、判定する欠陥検査方法に関する。 The present invention relates to a defect inspection method for detecting and determining a protrusion defect or a dent defect on a target substrate in a manufacturing process of a plasma display panel, a semiconductor, a liquid crystal display panel, a field emission display, and the like.
近年、壁掛けテレビや公衆表示装置への期待が高まっており、そのための大画面表示デバイスとして、液晶表示パネル（ＬＣＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ等の数多くの表示デバイスが提案されている。これらの表示デバイスの中でもプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、自発光型で美しい画像表示ができ、大画面化が容易である等の理由から、視認性に優れた薄型の大画面表示デバイスとして注目されており、さらなる高精細化および大画面化に向けた開発が進められている。 In recent years, expectations for wall-mounted televisions and public display devices have increased, and many display devices such as liquid crystal display panels (LCD), field emission displays (FED), and electroluminescence (EL) displays have been used as large-screen display devices. Has been proposed. Among these display devices, the plasma display panel (PDP) is attracting attention as a thin large-screen display device with excellent visibility because it is self-luminous and can display beautiful images and is easy to enlarge. Development for higher definition and larger screen is underway.
このＰＤＰには、大別すると、駆動的方式からＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の２種類があるが、現状では、高精細化、大画面化および製造の簡便性により、ＡＣ型で面放電型のＰＤＰが主流を占めるようになってきている。 This PDP can be broadly classified into AC type and DC type according to the driving method, and there are two types of discharge types: a surface discharge type and a counter discharge type, but at present, high definition, large screen and manufacturing For this reason, AC type and surface discharge type PDPs have come to dominate.
一般的なＰＤＰは、蛍光体を塗布した微小放電セルを縦、横マトリクス状に配置し、各セルの放電を制御することにより画像を表示するデバイスである。前面板ガラス上には透明電極膜が形成され、この透明電極を通して蛍光体面の発光を観察する。透明電極は高抵抗であるが、部分的に金属配線（バス電極）を並行して付加し高い放電電流を可能としている。主放電電極上には厚さ数１０μｍの透明低融点ガラスからなる誘電体が形成され、さらにその上層には耐スパッタリング性能を高め、同時に放電特性を改善するために厚さ１μｍ程度のＭｇＯなどの薄膜が保護層として形成されている。 A general PDP is a device that displays images by arranging micro discharge cells coated with phosphors in a vertical and horizontal matrix and controlling the discharge of each cell. A transparent electrode film is formed on the front plate glass, and light emitted from the phosphor surface is observed through the transparent electrode. Although the transparent electrode has a high resistance, a metal wiring (bus electrode) is partially added in parallel to enable a high discharge current. A dielectric made of a transparent low melting point glass having a thickness of several tens of μm is formed on the main discharge electrode, and further, an upper layer of such as MgO having a thickness of about 1 μm to improve the sputtering resistance and at the same time improve the discharge characteristics. A thin film is formed as a protective layer.
背面板には個々の放電部を分離するために高さ１００μｍ程度の隔壁が形成され、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した蛍光体がセル内に塗布形成されている。蛍光体層の下には厚さ１０μｍ程度の誘電体層が形成され、さらにその下層には主放電電極と直交する方向にアドレス電極が形成されている。 On the back plate, partition walls having a height of about 100 μm are formed in order to separate individual discharge portions, and phosphors corresponding to R, G, and B are applied and formed in the cells. A dielectric layer having a thickness of about 10 μm is formed under the phosphor layer, and an address electrode is formed in the lower layer in a direction perpendicular to the main discharge electrode.
このような構成の前面板と背面板とをシーリング材で接合し、放電空間を形成する。その後、放電空間内の雰囲気をＸｅ、Ｎｅ、Ｈｅ等からなる放電ガスで常圧よりも低い圧力に置換することによりＰＤＰが製造される（例えば、非特許文献１参照）。 The front plate and the back plate having such a configuration are joined with a sealing material to form a discharge space. Thereafter, the PDP is manufactured by replacing the atmosphere in the discharge space with a discharge gas composed of Xe, Ne, He or the like to a pressure lower than normal pressure (see, for example, Non-Patent Document 1).
ところで従来の製造工程においては、前面板表面の欠陥が検査されている。これは前面板の表面に所定の高さ、面積以上の突起欠陥が存在すると、背面板と張り合わせた時に、隔壁を破損させたり、突起欠陥のために正常な放電ができなくなるなどの欠陥が発生する場合がある。 Incidentally, in the conventional manufacturing process, defects on the surface of the front plate are inspected. This is because if there are protrusion defects of a certain height or area on the surface of the front plate, defects such as breakage of the partition walls and failure of normal discharge due to the protrusion defect occur when pasted to the back plate. There is a case.
そのため、突起欠陥の高さおよび面積を検査し、適合、不適合判定を行うことが非常に重要である。 For this reason, it is very important to inspect the height and area of the protrusion defect to determine conformity or nonconformity.
対象基板上の突起形状を非接触で測定する手法は既に提供されていて、垂直走査光干渉方式、レーザー共焦点方式などが一般的である。例えば垂直走査光干渉方式の技術では最大１０ｍｍ角程度の視野サイズで、高さ測定範囲０〜１００μｍ、高さ測定分解能１ｎｍの測定能力がある。また例えばレーザー共焦点方式の技術では最大１.４ｍｍ×１．０ｍｍ程度の視野サイズで、高さ測定範囲０〜７ｍｍ、高さ測定分解能１０ｎｍの測定能力がある。これらの方法では非常に精密な測定が可能であるが、一回の測定の所要時間が数十秒から数分かかるために、基板サイズが数メートル角に及ぶ大画面表示デバイス製造工程でデバイス全面を検査する方法として採用することは生産タクトの観点から困難である。 A method for measuring the protrusion shape on the target substrate in a non-contact manner has already been provided, and a vertical scanning light interference method, a laser confocal method, and the like are common. For example, the vertical scanning light interference technique has a measurement capability of a height measurement range of 0 to 100 μm and a height measurement resolution of 1 nm with a visual field size of about 10 mm square at the maximum. Further, for example, the laser confocal technique has a measuring capability of a maximum field of view of about 1.4 mm × 1.0 mm, a height measuring range of 0 to 7 mm, and a height measuring resolution of 10 nm. Although these methods allow very precise measurements, the time required for a single measurement takes from several tens of seconds to several minutes. It is difficult to adopt as a method of inspecting from the viewpoint of production tact.
一方、特許文献１には対象基板とほぼ垂直な方向から光束を照射するとともに、対象基板からの散乱光を検出し、対象基板の欠陥を検出する技術が開示されている。この方法においては高速ラインセンサーを使用することで、大画面表示デバイス製造工程でデバイス全面を検査する方法としては有効である。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for irradiating a light beam from a direction substantially perpendicular to the target substrate, detecting scattered light from the target substrate, and detecting a defect of the target substrate. In this method, using a high-speed line sensor is effective as a method for inspecting the entire surface of a device in a large screen display device manufacturing process.
特許文献２には偏光特性を持つレーザー光を対象基板に照射し、受光素子を用いて対象基板からの反射光を受光する技術が開示されている。この技術は、受光した反射光によって突起欠陥の有無を判断し、その後、別の受光手段によってその反射光を画像処理することで突起欠陥の傾斜角度を計測し、さらにその計測結果から三角測量によって高さを計測する技術である。この方法においては高速レーザースキャニングシステムを使用することで、大画面表示デバイス製造工程でデバイス全面を検査する方法としては有効である。
しかしながら、特許文献１に開示されている欠陥検出方法においては対象基板とほぼ垂直な方向から光束を照射し散乱光を検出することにより対象基板の欠陥を検出する方式であるが、欠陥の形状を計測し判定する機能は具備していない。そのために様々な形状の欠陥が存在する基板の合否を判定することは困難であると推測される。 However, the defect detection method disclosed in Patent Document 1 is a method of detecting a defect on a target substrate by irradiating a light beam from a direction substantially perpendicular to the target substrate and detecting scattered light. It does not have a function to measure and judge. For this reason, it is estimated that it is difficult to determine the pass / fail of a substrate having defects of various shapes.
また特許文献２に開示されている欠陥検査方法においては突起欠陥に照射し、後方への散乱光を受光素子により検出する方式であるために、突起欠陥の傾斜角度を検出するためには入射角は低角度で固定する必要があり、様々な角度を持つ突起欠陥に対しては複数の受光部を備えること、あるいは受光部を可動させることが求められる。このため装置の複雑化、コスト高および検査時間の増大が懸念される。 In addition, since the defect inspection method disclosed in Patent Document 2 irradiates the protrusion defect and detects the scattered light backward by the light receiving element, the incident angle is used to detect the inclination angle of the protrusion defect. Needs to be fixed at a low angle, and it is required to provide a plurality of light receiving portions or to move the light receiving portions for protrusion defects having various angles. For this reason, there are concerns about the complexity of the apparatus, the high cost, and the increase in inspection time.
ここで、上記の欠陥形状とは、欠陥の面積、直径、半径のみならず、突起欠陥での高さ、凹み欠陥での深さ、アスペクト比（欠陥の高さまたは深さ／欠陥の面積または直径または半径）などを含めた欠陥の大きさを表す指標を意味する。 Here, the defect shape is not only the defect area, diameter and radius, but also the height at the protrusion defect, the depth at the dent defect, and the aspect ratio (defect height or depth / defect area or It means an index representing the size of the defect including the diameter or radius.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、低コストかつ短時間で基板上の突起欠陥の形状を検出し合否を判定する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for detecting the shape of a protrusion defect on a substrate and determining the pass / fail in a low cost and in a short time.
上記の課題を解決するために、本発明の欠陥検査方法では対象基板上方から拡散光を照射し前記対象基板表面からの反射光の光量を光学センサーにより検出する工程と、前記光学センサーによって検出された信号を階調分布に変換する工程と、前記階調分布から欠陥候補部を抽出する工程と、前記階調分布の極大値と最小値の差分から前記欠陥候補部の形状を算出する工程と、前記欠陥候補部の形状から前記欠陥候補部を合否判定する工程を備えている。 In order to solve the above problems, in the defect inspection method of the present invention, a step of irradiating diffuse light from above the target substrate and detecting the amount of reflected light from the surface of the target substrate by an optical sensor, and detecting by the optical sensor Converting the obtained signal into a tone distribution, extracting a defect candidate portion from the tone distribution, calculating a shape of the defect candidate portion from a difference between a maximum value and a minimum value of the tone distribution, And a step of determining whether or not the defect candidate portion is acceptable from the shape of the defect candidate portion.
また本発明の欠陥検査方法では、前記欠陥候補部の算出される形状に、前記欠陥候補部の高さあるいは深さを表す指標を含み、かつ前記欠陥候補部の面積を表す指標を含んでも良い。 In the defect inspection method of the present invention, the calculated shape of the defect candidate portion may include an index representing the height or depth of the defect candidate portion and an index representing the area of the defect candidate portion. .
さらに本発明の欠陥検査方法では、前記欠陥候補部の算出される形状に、前記欠陥候補部の高さあるいは深さを表す指標を含み、かつ前記欠陥候補部の直径あるいは半径を表す指標を含んでも良い。 Furthermore, in the defect inspection method of the present invention, the calculated shape of the defect candidate portion includes an index representing the height or depth of the defect candidate portion, and an index representing the diameter or radius of the defect candidate portion. But it ’s okay.
さらに本発明の欠陥検査方法では、前記階調分布の極大値が存在しない場合、前記階調分布の最小値から前記欠陥候補部の形状を算出する工程を備えても良い。 The defect inspection method of the present invention may further include a step of calculating the shape of the defect candidate portion from the minimum value of the gradation distribution when the maximum value of the gradation distribution does not exist.
本発明の欠陥検査方法によれば、対象基板上方から拡散光を照射し、前記基板表面からの反射光を光学センサーにより検出し、画像処理することにより突起欠陥の形状を検出することができるため、基板全面において、低コストかつ短時間で突起欠陥の合否判定を行うことが可能になる。 According to the defect inspection method of the present invention, the shape of the protrusion defect can be detected by irradiating diffused light from above the target substrate, detecting reflected light from the substrate surface with an optical sensor, and performing image processing. In addition, it is possible to perform the pass / fail determination of the protrusion defect on the entire surface of the substrate at low cost and in a short time.
以下、本発明の欠陥検査方法について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the defect inspection method of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明のある実施の形態における欠陥検査方法について、ＰＤＰの製造工程において、背面板と張り合わせる前の前面板表面の突起欠陥検査を例に挙げて説明する。 A defect inspection method according to an embodiment of the present invention will be described by taking as an example a protrusion defect inspection on the front plate surface before being bonded to the back plate in the manufacturing process of the PDP.
図１はＡＣ型カラーＰＤＰの一例を示す断面図、図２は本発明のある実施の形態における欠陥検査方法を実現することが可能な欠陥検査装置を示す図、図３および図４は本発明のある実施の形態における突起欠陥アスペクト比検出原理を示す図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an AC type color PDP, FIG. 2 is a view showing a defect inspection apparatus capable of realizing a defect inspection method in an embodiment of the present invention, and FIGS. It is a figure which shows the protrusion defect aspect-ratio detection principle in one embodiment with.
最初に、本発明のある実施の形態による欠陥検査方法において検査対象となるＰＤＰの構造および製造方法について説明する。一般に、ＰＤＰは前面基板と背面基板の２枚のガラス基板を貼り合わせた構造になっている。前面基板には表示電極と誘電体層、保護層などが形成され、背面基板にはアドレス電極、隔壁、蛍光体層などが形成されている。これらのガラス基板を対向配置させて放電空間を形成し、放電空間にＮｅ、Ｘｅなどの希ガスを主体とするガスを封入した構造になっている。 First, the structure and manufacturing method of a PDP to be inspected in a defect inspection method according to an embodiment of the present invention will be described. Generally, a PDP has a structure in which two glass substrates, a front substrate and a rear substrate, are bonded together. Display electrodes, dielectric layers, protective layers, and the like are formed on the front substrate, and address electrodes, barrier ribs, phosphor layers, and the like are formed on the rear substrate. A discharge space is formed by arranging these glass substrates to face each other, and a gas mainly composed of a rare gas such as Ne or Xe is sealed in the discharge space.
図１においてそれぞれ図１（ａ）、図１（ｂ）はＰＤＰ２０の互いに直交する方向の断面を示している。背面基板１には、ストライプ状のアドレス電極２、それを覆う誘電体層３、それらの放電を仕切るストライプ状または格子状の隔壁４が形成され、さらに各隔壁４の間には赤色、緑色、青色の蛍光体層５が形成されている。前面基板６にはアドレス電極２と直交する形で透明電極７とバス電極８からなる表示電極が設けられ、さらに透明電極７とバス電極８を覆って誘電体層９およびＭｇを主成分とする酸化膜よりなる保護層１０が形成されている。表示を行う最小単位である放電セル１１は、２組の透明電極７・バス電極８と１本のアドレス電極２、隔壁４で囲まれた領域から成る。この放電セル１１内の２本の表示電極間に交流電圧を印加し放電によって生じる真空紫外線により、蛍光体層５の蛍光体を励起発光させて前面基板６を透過する光で任意のカラー画像表示を行うものである。 1A and 1B respectively show cross sections of the PDP 20 in directions orthogonal to each other. The back substrate 1 is formed with stripe-shaped address electrodes 2, a dielectric layer 3 covering the stripe-shaped address electrodes, and stripe-shaped or grid-shaped barrier ribs 4 for partitioning the discharge, and red, green, A blue phosphor layer 5 is formed. The front substrate 6 is provided with a display electrode composed of a transparent electrode 7 and a bus electrode 8 so as to be orthogonal to the address electrode 2. Further, the front substrate 6 covers the transparent electrode 7 and the bus electrode 8 and has a dielectric layer 9 and Mg as main components. A protective layer 10 made of an oxide film is formed. A discharge cell 11 which is a minimum unit for displaying is composed of a region surrounded by two sets of transparent electrodes 7, bus electrodes 8, one address electrode 2, and barrier ribs 4. Arbitrary color image display with light transmitted through the front substrate 6 by exciting and emitting the phosphor of the phosphor layer 5 by vacuum ultraviolet rays generated by discharge by applying an AC voltage between the two display electrodes in the discharge cell 11 Is to do.
続いて、ＰＤＰの製造方法について簡単に説明する。始めに、前面基板６の製造方法について簡単に説明する。 Then, the manufacturing method of PDP is demonstrated easily. First, a method for manufacturing the front substrate 6 will be briefly described.
ガラス基板上に透明電極７・バス電極８やアドレス電極２などの電極を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、スクリーン印刷法、コーティング法、フィルムラミネート法などによってガラス基板上に電極材料の膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法によってパターニングする方法と、スクリーン印刷あるいはオフセット印刷によりパターニングする方法とがある。メッキ法、スクリーン印刷法、コーティング法などの湿式成膜方法を適用した場合には、成膜後に乾燥、焼成などの熱処理が必要な場合もある。 As a method of forming electrodes such as the transparent electrode 7, the bus electrode 8 and the address electrode 2 on the glass substrate, vacuum deposition, sputtering, plating, screen printing, coating, film laminating, etc. There are a method of forming a film of an electrode material on the substrate and patterning it by a photolithography method, and a method of patterning by screen printing or offset printing. When a wet film formation method such as a plating method, a screen printing method, or a coating method is applied, a heat treatment such as drying or baking may be necessary after the film formation.
次に、誘電体層３、９を形成する方法もスクリーン印刷法、ロールコーティング法、ダイコーティング法、フィルムラミネート法などが用いられる。誘電体層３、９も湿式方法で形成した場合には、乾燥、焼成などの熱処理が必要な場合もある。 Next, as a method of forming the dielectric layers 3 and 9, a screen printing method, a roll coating method, a die coating method, a film laminating method, or the like is used. When the dielectric layers 3 and 9 are also formed by a wet method, a heat treatment such as drying or firing may be required.
そして、誘電体層９上に保護層１０を形成する方法としては、スクリーン印刷法、スパッタ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、有機金属原料を用いた熱ＣＶＤ（化学的気相成長法）等がある。現在では蒸着源のＭｇを主成分とする金属酸化物ペレットに電子銃を用いて発生させた大電流の電子ビームを照射して蒸着源を加熱蒸発させ、酸素雰囲気中でＭｇを主成分とする金属酸化物であるＭｇＯ薄膜を形成させる電子ビーム蒸着法が最も広く用いられている。 As a method for forming the protective layer 10 on the dielectric layer 9, a screen printing method, a sputtering method, an electron beam evaporation method, an ion plating method, a thermal CVD (chemical vapor deposition method) using an organic metal raw material is used. ) Etc. At present, the metal oxide pellets mainly composed of Mg as a deposition source are irradiated with a high-current electron beam generated using an electron gun to heat and evaporate the deposition source, and Mg as a main component in an oxygen atmosphere. An electron beam evaporation method for forming an MgO thin film that is a metal oxide is most widely used.
続いて背面基板１に隔壁４を形成する方法としては、アドレス電極２および誘電体層３を形成後のガラス基板上にコーティング法やスクリーン印刷法などにより、隔壁４用材料で厚膜を形成後、フォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー法を用いて隔壁４用材料のサンドブラストに耐性があるパターンをフォトレジスト膜で形成した後に、フォトレジスト膜をマスクとして不要部分を削り取り、隔壁４部分のみを残すサンドブラスト法、あるいはアドレス電極２および誘電体層３を形成後のガラス基板上に感光性を有する隔壁４用材料ペーストをコーティング法により成膜後に、フォトリソグラフィー法により直接隔壁４をパターニング形成する方法、隔壁パターンをマスク化したスクリーンを用い、隔壁４用材料のペースト（インク）で印刷を複数回繰り返し、乾燥させて隔壁４を形成するスクリーン印刷法などがある。 Subsequently, as a method of forming the barrier ribs 4 on the back substrate 1, a thick film is formed on the glass substrate after the address electrodes 2 and the dielectric layer 3 are formed with a material for the barrier ribs 4 by a coating method or a screen printing method. Then, after forming a photoresist film and forming a pattern resistant to the sandblasting of the material for the barrier rib 4 using a photolithography method, the unnecessary portion is scraped off using the photoresist film as a mask to remove only the barrier rib 4 portion. The remaining sand blasting method, or the method of directly patterning and forming the barrier ribs 4 by photolithography after forming the photosensitive barrier rib 4 material paste on the glass substrate on which the address electrodes 2 and the dielectric layer 3 are formed by the coating method. Using a screen in which the partition pattern is masked, paste of the material for the partition 4 (in ) Print repeated multiple times, it dried there is a screen printing method for forming the partition wall 4.
また、蛍光体層５を形成する方法としては、ディスペンサーによる塗布法や、スクリーン印刷法により隔壁４の間に各色の蛍光体ペーストを選択的に充填する方法などがあり、通常蛍光体ペースト塗布後に乾燥工程、焼成工程を経て蛍光体層５が形成される。 Further, as a method for forming the phosphor layer 5, there are a coating method using a dispenser, a method of selectively filling phosphor pastes of each color between the partition walls 4 by a screen printing method, etc. The phosphor layer 5 is formed through a drying process and a baking process.
次に、本発明の欠陥検査方法を実現する検査装置の実施の形態について図２を参照しながら説明する。 Next, an embodiment of an inspection apparatus for realizing the defect inspection method of the present invention will be described with reference to FIG.
図２において検査対象基板として前面板１００を記載してある。ラインセンサー１０１は４０９６画素と８ビットの階調分解（０〜２５５階調）が可能なＡ／Ｄ変換基板を備えた光学センサーである。対物レンズ１０２はラインセンサー１０１の１画素を検査対象基板の１０μｍ角の画素分解能に設定し、１５０μｍのフォーカスマージンを得られる。また境筒１０３は、ボリュームスイッチにより照度調整機能を備えたハロゲンランプ１０４から光ファイバー１０５を経由し、検査対象基板に拡散光を照射できるように透過率５０％のハーフミラー１０６を備えている。 In FIG. 2, a front plate 100 is shown as a substrate to be inspected. The line sensor 101 is an optical sensor including an A / D conversion substrate capable of 4096 pixels and 8-bit gradation separation (0 to 255 gradations). The objective lens 102 sets one pixel of the line sensor 101 to a 10 μm square pixel resolution of the inspection target substrate, and can obtain a focus margin of 150 μm. Further, the border tube 103 includes a half mirror 106 having a transmittance of 50% so that diffused light can be irradiated onto the inspection target substrate from the halogen lamp 104 having an illuminance adjustment function by a volume switch via the optical fiber 105.
さらにコンピュータ１０７は、ラインセンサー１０１にて検出した画像を処理し、突起欠陥の面積および形状を算出できる機能を有する３２ビット・３ＧＨｚ動作のＣＰＵ、一時的な画像記憶装置として１ＧバイトのＤＲＡＭおよび画像保存装置として８０Ｇバイトのハードディスクを備えている。そしてステージ１０８は対象基板をメカニカルストッパーにより水平固定することが可能である。 Further, the computer 107 processes the image detected by the line sensor 101 and has a function of calculating the area and shape of the protrusion defect, a 32-bit 3 GHz operation CPU, a 1 GB DRAM as a temporary image storage device, and an image. An 80 GB hard disk is provided as a storage device. The stage 108 can horizontally fix the target substrate with a mechanical stopper.
本発明の欠陥検査方法を実現する欠陥検査装置１０９はこれら１０１〜１０８の装置によって構成される。 A defect inspection apparatus 109 that realizes the defect inspection method of the present invention includes these apparatuses 101 to 108.
次に本発明の欠陥検査方法の形状認識手法について図３〜図４、図７を参照しながら説明する。 Next, the shape recognition method of the defect inspection method of the present invention will be described with reference to FIGS.
図３（ａ）および図４（ａ）は、検査対象基板上にある突起欠陥と、その突起欠陥に拡散光を照射し反射した光量についての概略図であり、図中の矢印は反射した光量を示し、矢印が長くなることで光量が大きくなることを示している。そして図３（ｂ）および図４（ｂ）は突起欠陥から反射した光量をラインセンサー１０１で受光し、そのアナログ画像を２５５階調にディジタル変換した後の突起欠陥画像の一断面を階調表現した図を示している。 FIG. 3A and FIG. 4A are schematic views of a projection defect on the inspection target substrate and a light amount reflected by irradiating the projection defect with diffused light, and an arrow in the figure indicates a reflected light amount. And the amount of light increases as the arrow becomes longer. 3B and 4B, the light quantity reflected from the projection defect is received by the line sensor 101, and one section of the projection defect image after digital conversion of the analog image into 255 gradations is expressed in gradation. The figure is shown.
この実施の形態においてはハロゲンランプの照度、ラインセンサーカメラレンズ絞り、走査速度の調整によって、欠陥が無い部分の階調が１２０〜１６０階調になるように、欠陥部分の最低階調が２０〜６０階調になるように予め設定した。 In this embodiment, by adjusting the illuminance of the halogen lamp, the line sensor camera lens aperture, and the scanning speed, the minimum gradation of the defective portion is 20 to 120 so that the gradation of the portion having no defect is 120 to 160 gradation. It was set in advance to be 60 gradations.
上記したように本発明の欠陥検査方法は、検査対象基板に拡散光を照射し、反射光を光学センサーで受光する手法を用いている。このため、検査対象基板上の突起欠陥の有無に応じて、さらには突起欠陥の形状に応じて、得られる上記の突起欠陥画像およびその断面階調表現には差違が生じる。 As described above, the defect inspection method of the present invention uses a technique in which a substrate to be inspected is irradiated with diffused light and reflected light is received by an optical sensor. For this reason, depending on the presence or absence of a projection defect on the inspection target substrate, and further on the shape of the projection defect, a difference occurs in the obtained projection defect image and its cross-sectional gradation expression.
検査対象基板上に突起欠陥が存在した場合、突起部分から反射しラインセンサー１０１で検出される光量は少なく、欠陥が無い平坦部と比較して低階調となる。 When a protrusion defect exists on the inspection target substrate, the amount of light reflected from the protrusion and detected by the line sensor 101 is small, and the gradation is lower than that of a flat portion having no defect.
そして突起欠陥の頂上部において反射しラインセンサー１０１で検出される光量は、突起欠陥の中腹部において反射して検出される光量よりも大きくなるため、階調表現した図では頂上部に相当する位置において極大値を持つこととなる。 The amount of light reflected at the top of the protrusion defect and detected by the line sensor 101 is larger than the amount of light detected by reflection at the middle of the protrusion defect. Will have a local maximum.
ここで突起欠陥のアスペクト比（欠陥高さ／欠陥面積または直径または半径）が小さい場合、すなわち突起欠陥頂上部の形状が緩やかで平坦に近い場合、突起欠陥頂上部で反射しラインセンサー１０１で検出される光量は大きく、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように上記した頂上部における極大値も大きくなる。 Here, when the aspect ratio (defect height / defect area or diameter or radius) of the protrusion defect is small, that is, when the shape of the top of the protrusion defect is gentle and nearly flat, the light is reflected at the top of the protrusion defect and detected by the line sensor 101. The amount of light applied is large, and the maximum value at the top as described above is also large as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
一方、突起欠陥のアスペクト比が大きい場合、すなわち突起欠陥頂上部の形状が急峻な場合、突起欠陥頂上部で反射しラインセンサー１０１で検出される光量は小さく、上記した頂上部における極大値も小さくなる。 On the other hand, when the aspect ratio of the projection defect is large, that is, when the shape of the top of the projection defect is steep, the amount of light reflected at the top of the projection defect and detected by the line sensor 101 is small, and the maximum value at the top is also small. Become.
さらに突起欠陥のアスペクト比が上記よりも大きくなる場合、突起欠陥頂上部で反射しラインセンサーで検出される光量はさらに小さくなり、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように突起欠陥頂上部において極大値が存在しない場合がある。 Further, when the aspect ratio of the projection defect is larger than the above, the amount of light reflected by the top of the projection defect and detected by the line sensor is further reduced. As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the projection defect There may be no local maximum at the top.
このように、突起欠陥のアスペクト比は、上記した検出される光量、すなわち突起欠陥頂上部の極大値と突起欠陥中腹部の最小値の階調差分値と相対的な関係がある。図７にこの突起欠陥アスペクト比と前記階調差分値との関係を示した図を示す。図７はあらかじめ検出した突起欠陥について、本発明の手法によって突起欠陥頂上部の極大値と突起欠陥中腹部の最小値との階調差分値を測定した数値を横軸に、そしてその突起欠陥を別途レーザー共焦点方式などによって測定したアスペクト比を縦軸に、プロット・外挿した一例である。 As described above, the aspect ratio of the protrusion defect has a relative relationship with the detected light amount, that is, the gradation difference value between the maximum value of the top of the protrusion defect and the minimum value of the middle part of the protrusion defect. FIG. 7 shows a relationship between the protrusion defect aspect ratio and the gradation difference value. FIG. 7 is a graph in which the horizontal axis represents a numerical value obtained by measuring the gradation difference value between the maximum value of the top of the protrusion defect and the minimum value of the middle part of the protrusion defect by the method of the present invention. This is an example in which the aspect ratio measured by a laser confocal method is plotted and extrapolated on the vertical axis.
すなわち、突起欠陥の反射光量分布を測定し、突起欠陥の頂上部の極大値と中腹部の最小値の階調差分値を、この図に適用することによって、突起欠陥のアスペクト比を見積もることができる。 That is, the aspect ratio of the projection defect can be estimated by measuring the reflected light amount distribution of the projection defect and applying the gradation difference value between the maximum value of the top of the projection defect and the minimum value of the middle part to this figure. it can.
また突起欠陥頂上部に検出光量の極大値を持たない場合には、その突起欠陥頂上部の光量が最小値となるので、上記の階調差分値は０となり、同様にこの値から突起欠陥のアスペクト比を見積もることができる。 In addition, when the top of the protrusion defect does not have the maximum value of the detected light amount, the light amount at the top of the protrusion defect becomes the minimum value, so the gradation difference value is 0, and from this value, the protrusion defect Aspect ratio can be estimated.
以下に、上記の本発明の欠陥検査手順の一例について、図５〜図７を参照しながら説明する。 Hereinafter, an example of the defect inspection procedure of the present invention will be described with reference to FIGS.
予め対物レンズ１０２の焦点は前面板１００表面に合うように高さを調整した欠陥検査装置１０９に、透明電極、バス電極上に５０μｍの膜厚になるように誘電体層を塗布・乾燥・焼成処理を施した厚さ３ｍｍ、対角４２インチ、長辺９５０ｍｍ、短辺４８０ｍｍの前面板１００を誘電体層が上になるように欠陥検査装置１０９に設置した（ステップ１）。 A dielectric layer is coated, dried, and fired on the transparent electrode and bus electrode so as to have a film thickness of 50 μm on the defect inspection apparatus 109 whose height is adjusted in advance so that the focal point of the objective lens 102 matches the surface of the front plate 100. The treated front plate 100 having a thickness of 3 mm, a diagonal of 42 inches, a long side of 950 mm, and a short side of 480 mm was placed in the defect inspection apparatus 109 so that the dielectric layer was on top (step 1).
次にラインセンサー１０１を前面板１００の基板端から長辺方向（電極パターン方向）に沿って毎秒０．２ｍの速度で走査させた。実施の形態においてはラインセンサー１０１の１画素で前面板１００を１０μｍ角の分解能で検査することが可能な仕様のレンズを備えているため、１回の走査で前面板１００の約４ｃｍ幅を検査することが可能である。 Next, the line sensor 101 was scanned from the substrate end of the front plate 100 along the long side direction (electrode pattern direction) at a speed of 0.2 m per second. In the embodiment, since the lens of the specification capable of inspecting the front plate 100 with a resolution of 10 μm square with one pixel of the line sensor 101 is provided, about 4 cm width of the front plate 100 is inspected by one scanning. Is possible.
よって１回の走査完了後、ラインセンサー１０１を短辺方向に沿って４ｃｍ移動させ、次回の走査を実施した。このようにして前面板全面を検査するために１２回の走査を行い、約６０秒でラインセンサー１０１の走査が完了した（ステップ２）。 Therefore, after one scan was completed, the line sensor 101 was moved 4 cm along the short side direction, and the next scan was performed. Thus, 12 scans were performed to inspect the entire front plate, and the scan of the line sensor 101 was completed in about 60 seconds (step 2).
次にラインセンサー１０１からコンピュータ１０７へ送り出したアナログ画像を２５５階調のディジタル画像に変換し、ノイズ除去を行った。ここで欠陥候補部を抽出するために一般的に供されている隣接比較処理を行った。隣接比較に関して、走査方向（ここでは長辺方向）は、注目画素から前後距離１ｍｍの画素を隣接比較対象画素とし、走査と垂直方向（ここでは短辺方向）では、注目画素と同様の電極パターンとする必要があるため、電極パターンの繰り返し距離である１．０８ｍｍ離れた画素を隣接比較対象画素とした（ステップ３）。 Next, the analog image sent from the line sensor 101 to the computer 107 was converted into a digital image of 255 gradations, and noise was removed. Here, an adjacent comparison process generally used for extracting a defect candidate portion was performed. Regarding the adjacent comparison, in the scanning direction (here, the long side direction), a pixel having a distance of 1 mm in the front-rear direction from the target pixel is the adjacent comparison target pixel, and in the vertical direction (here, the short side direction), the same electrode pattern as the target pixel is used. Therefore, a pixel separated by 1.08 mm, which is the electrode pattern repetition distance, is set as an adjacent comparison target pixel (step 3).
ここで隣接比較対象の４画素全てにおいて注目画素との階調差（隣接比較対象画素階調−注目画素階調）が４５階調以上の場合に欠陥候補画素として抽出する。その後、一般的に供されている結合処理によって、欠陥候補画素から５０μｍ以内の距離に存在する欠陥候補画素を結合させ、一つの欠陥候補として抽出した。続いて同一の欠陥候補に含まれる画素数から面積を算出した。欠陥候補の一例を示すところ１１３００μｍ2であった。以降この欠陥候補を欠陥候補Ａとする（ステップ４）。 Here, in all four pixels to be compared with adjacent comparisons, when the gradation difference from the target pixel (adjacent comparison target pixel gradation−target pixel gradation) is 45 gradations or more, the pixel is extracted as a defect candidate pixel. Thereafter, defect candidate pixels existing within a distance of 50 μm or less from the defect candidate pixels are combined by a commonly provided combination process, and extracted as one defect candidate. Subsequently, the area was calculated from the number of pixels included in the same defect candidate. An example of a defect candidate was 11300 μm 2 . Hereinafter, this defect candidate is designated as defect candidate A (step 4).
次に図６（ａ）に示すように欠陥候補Ａの隣接比較処理を行う前のディジタル画像を抽出し、欠陥候補Ａ断面の階調分布を求めるための画像処理を行い、図６（ｂ）に示すＸ０−Ｘ１断面の階調分布を得た（ステップ５）。 Next, as shown in FIG. 6A, a digital image before performing the adjacent comparison processing of the defect candidate A is extracted, and image processing for obtaining the gradation distribution of the defect candidate A cross section is performed. The gradation distribution of the X0-X1 cross section shown in (5) was obtained.
続いて突起欠陥頂上部の極大値と中腹部の最小値との階調差分値を求めたところ７階調差であった。図７に示すあらかじめ取得した階調差分値と欠陥アスペクト比の関係（ここでアスペクト比は１００００＊欠陥高さ[μｍ]／欠陥面積[μｍ2]で示される。）から欠陥候補Ａのアスペクト比として５．３を算出した（ステップ６）。 Subsequently, when the gradation difference value between the maximum value at the top of the protrusion defect and the minimum value at the middle part was obtained, it was 7 gradation differences. From the relationship between the gradation difference value acquired in advance and the defect aspect ratio shown in FIG. 7 (where the aspect ratio is expressed as 10000 * defect height [μm] / defect area [μm 2 ]), the aspect ratio of the defect candidate A As a result, 5.3 was calculated (step 6).
次に欠陥候補Ａのアスペクト比５．３と面積１１３００μｍ2から欠陥候補Ａ高さを６．０μｍと算出した（ステップ７）。 Next, the defect candidate A height was calculated to be 6.0 μm from the aspect ratio 5.3 of the defect candidate A and the area of 11300 μm 2 (step 7).
続いて予め設定しておいた突起面積と突起高さの欠陥合否に関する閾値と照合して欠陥候補Ａの合否判定を行った（ステップ８）。 Subsequently, pass / fail judgment of the defect candidate A was performed by collating with a threshold value relating to pass / fail of the projection area and projection height set in advance (step 8).
ステップ５〜８の処理を検出した欠陥候補全てに対して同様の手順で行い突起面積および突起高さを算出し、それぞれの欠陥候補の合否判定を行った結果から、最終的に前面板１００の適合、不適合を判定した（ステップ９）。 The same procedure is performed for all the defect candidates detected in steps 5 to 8 to calculate the protrusion area and the protrusion height, and the result of the pass / fail determination for each defect candidate finally results in the determination of the front plate 100. Compliance or non-conformity was determined (step 9).
なお、ステップ３〜８の画像処理はラインセンサー１０１の走査後、連続的にコンピュータ１０７に信号を送り並行処理することにより、検査時間の短縮化を図った。 In the image processing in steps 3 to 8, the scanning time is shortened by continuously sending a signal to the computer 107 and performing parallel processing after scanning by the line sensor 101.
以上説明したように、本発明の欠陥検査方法によれば拡散光照射照明系、ラインセンサーおよび画像処理用コンピュータを備え、検査対象基板からの反射光をラインセンサーにより検出した二次元画像から突起欠陥面積と突起欠陥高さを求めることができるために、基板上突起欠陥の合否判定を低コストかつ短時間で行うことができる。 As described above, according to the defect inspection method of the present invention, a diffused light irradiation illumination system, a line sensor, and an image processing computer are provided, and a projection defect is detected from a two-dimensional image in which reflected light from the inspection target substrate is detected by the line sensor. Since the area and the height of the protrusion defect can be obtained, the pass / fail determination of the protrusion defect on the substrate can be performed at low cost and in a short time.
本発明の実施の形態においては、突起面積と突起高さから欠陥候補の合否を判定したが、突起直径と突起高さから欠陥候補の合否を判定することも可能である。 In the embodiment of the present invention, the pass / fail of the defect candidate is determined from the protrusion area and the protrusion height. However, the pass / fail of the defect candidate can also be determined from the protrusion diameter and the protrusion height.
また本発明はこの実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて様々な形態で実施することができ、それらも本発明に含まれることは言うまでも無いことである。 The present invention is not limited to this embodiment, and can be implemented in various forms based on the technical idea of the present invention. Needless to say, these are also included in the present invention. is there.
たとえば実施の形態においてはラインセンサーの画素分解能を１０μｍ角として説明したが、検査対象により画素分解能を変更することができる。さらに実施の形態においては８ビットの階調分解能を持つラインセンサーを示したが、１０ビットあるいは１２ビットの階調分解能を持つラインセンサーも使用可能である。なお実施の形態においては注目画素から１ｍｍ離れた４画素との隣接比較処理により欠陥候補を抽出しているが、検査対象に合わせて変化させても良く、比較対象画素数も４画素に限定されるものでは無い。 For example, in the embodiment, the pixel resolution of the line sensor has been described as 10 μm square, but the pixel resolution can be changed depending on the inspection target. Further, in the embodiment, a line sensor having a gradation resolution of 8 bits is shown, but a line sensor having a gradation resolution of 10 bits or 12 bits can also be used. In the embodiment, the defect candidate is extracted by the adjacent comparison process with four pixels 1 mm away from the target pixel. However, the defect candidate may be changed according to the inspection target, and the number of comparison target pixels is limited to four pixels. It is not something.
さらに検査対象基板に繰返しパターンが存在しない場合には任意の二値化閾値を設定し、検査画像全体を黒と白に２分することにより、黒欠陥として欠陥候補を抽出することも可能である。 Further, when there is no repetitive pattern on the inspection target substrate, an arbitrary binarization threshold value is set, and a defect candidate can be extracted as a black defect by dividing the entire inspection image into black and white. .
また実施の形態においてはＰＤＰの製造工程において、背面板と張り合わせる前の前面板表面の欠陥検査を例に挙げて説明したが、半導体、液晶パネルなどの基板上の突起欠陥を検査する場合も同様である。 Further, in the embodiment, in the manufacturing process of the PDP, the defect inspection on the front plate surface before being bonded to the back plate has been described as an example. However, in the case of inspecting the protrusion defect on the substrate of the semiconductor, the liquid crystal panel, etc. It is the same.
また実施の形態においては、基板上の突起欠陥を判定する方法を示したが、反射光強度によって欠陥を検出する本発明の検査原理からは、基板上凹み欠陥も同様の方法で判定することができる。 In the embodiment, the method for determining the protrusion defect on the substrate has been described. However, from the inspection principle of the present invention in which the defect is detected based on the reflected light intensity, the indentation defect on the substrate can also be determined by the same method. it can.
以上のように本発明によれば、対象基板の欠陥を検出することができ、ＰＤＰなどの製造工程において有用な発明である。 As described above, according to the present invention, it is possible to detect a defect of a target substrate, and the invention is useful in a manufacturing process of a PDP or the like.
１００ 前面板
１０１ ラインセンサー
１０２ 対物レンズ
１０３ 鏡筒
１０４ ハロゲンランプ
１０５ 光ファイバー
１０６ ハーフミラー
１０７ コンピュータ
１０８ ステージ
１０９ 欠陥検査装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Front plate 101 Line sensor 102 Objective lens 103 Lens barrel 104 Halogen lamp 105 Optical fiber 106 Half mirror 107 Computer 108 Stage 109 Defect inspection apparatus
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