JP2008147061A

JP2008147061A - 欠陥検査方法

Info

Publication number: JP2008147061A
Application number: JP2006334110A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Ikura; 恒生伊倉; Akira Toshima; 亮戸島; Hironori Yasukawa; 浩範安川; Yasuhisa Ishikura; 靖久石倉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】プラズマディスプレイパネルのいずれかの基板に形成された感光性膜の露光後であって現像前に、当該感光性膜の形状が検査でき、隔壁層の透明、非透明に依存せず、また複数の方向からなる照明手段を必要とせず、低コストでかつ複雑な隔壁形状においても高精度基板上の突起欠陥の判定を行うことが可能になる。
【解決手段】本発明のプラズマディスプレイパネルの検査方法は、露光処理後であって現像処理前の感光性膜に、前記感光性膜を感光させない波長の光を入射し、前記光の反射を撮像して、前記感光性膜の形成状態を検査することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、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、プラズマディスプレイパネルなどの製造工程において、対象基板上にある突起欠陥を検出する欠陥検査方法に関する。

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。

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。

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。背面板には個々の放電部を分離するために高さ１００μｍ程度のリブで隔壁が形成され、三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応した蛍光体がセル内に塗布形成される。

また隔壁の形状は発光効率を向上させるために、単純なストライプ構造から格子構造、
ワッフル型構造、ミアンダ構造など複雑な形状が提案されている。

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。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しＰＤＰが製造される。

ところで従来の製造工程において背面板隔壁の欠陥が検査されているが、これは隔壁に断絶部（オープン）、部分的な欠け（カケ）、隣接隔壁の短絡（ショート）、パターン外の形成部（アイランド）などの形状欠陥の検査を目的としている。ここで、オープン、カケなどの欠陥があった場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ各セルの分離が不完全となり、セルに蓄積される壁電荷の制御が困難になる。この結果、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色に対して所望の制御ができなくなり、正常な点灯状態を再現することができなくなる。

一方、ショート、アイランドなどの形状欠陥がセル内に存在した場合には当該セルにおいて十分な放電空間が得られず、正常な点灯状態を再現することが困難になる。

こういった場合、異常な背面板と正常な前面板を貼り合わせてＰＤＰを製造することになるので歩留まりロスのみならず、正常な前面板のロスコストも甚大なものになることが予想される。

そのため、背面板単体で隔壁形状を検査し、高精度の適合、不適合判定を行うことが非常に重要である。

特許文献１にはＰＤＰ背面板の隔壁が形成されていない方の面に照明手段を有し、隔壁が形成されている方の面に向けて光を照射し、隔壁が形成されている方の面側に撮像手段を有し、隔壁を透過する光の強弱を検出することにより、隔壁の形状欠陥を検査する技術が開示されている。

特許文献２にはＰＤＰ背面板の隔壁が形成されている方の面に複数の照明手段を有し、複数の方向、角度から隔壁に向けて光を照射し、隔壁上方に撮像手段を有し、隔壁からの散乱光を検出することにより、隔壁の形状欠陥を検査する技術が開示されている。
特許第３６２４０７３号公報特開２０００−１６２１３９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている欠陥検査装置においては背面板の隔壁が形成されていない面から光を照射するために、隔壁が照射光の波長に対して透明であることが必要条件になり、本発明を実施するには隔壁材料、検査装置としての制限がある。

また、特許文献２に開示されている欠陥検査装置においては、複数の照明手段により背面板の隔壁に光を照射し、それぞれの照明手段毎に全面検査が行われているが、これらは同時に行うことができず、検査時間が増大することや、装置の複雑化によるコストアップが懸念される。さらにストライプ型などの単純な隔壁パターンでは高精度の検査が見込まれるものの、ミアンダ構造などの複雑な隔壁形状では照明による隔壁の影のために正常部と欠陥部のＳ／Ｎ比が悪化する可能性が大きい。

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、隔壁の透明、非透明に依存せず、低コストでかつ複雑な隔壁形状においても高精度に形状欠陥を検出する技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のＰＤＰの検査方法は、露光処理後であって現像処理前の感光性膜に、前記感光性膜を感光させない波長の光を入射し、前記光の反射を撮像して、前記感光性膜の形成状態を検査することを特徴とする。また、本発明のＰＤＰの検査方法は、前記感光性膜の基板面と前記照射した光の軸が成す角度と、前記感光性膜の基板面と前記反射した光のうち撮像する光の軸が成す角度が等しいことを特徴とする。さらに、本発明のＰＤＰの検査方法は、前記感光性膜が隔壁を形成する感光性膜であることを特徴とする。

本発明の検査方法によれば、ＰＤＰのいずれかの基板に形成された感光性膜の露光後であって現像前に、当該感光性膜の形状が検査でき、隔壁層の透明、非透明に依存せず、また複数の方向からなる照明手段を必要とせず、低コストでかつ複雑な隔壁形状においても高精度基板上の突起欠陥の判定を行うことが可能になる。

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。

（実施の形態）
本発明の一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、背面板の隔壁膜の欠陥を検査する方法を例に挙げて説明する。

最初に、本発明の実施の形態の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。

図１はＰＤＰの一例を示す断面図である。また、図１（ａ）、図１（ｂ）はそれぞれＰＤＰ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、あるいは格子状の隔壁４、さらに誘電体層３と隔壁４とを被覆するように、Ｒ、Ｇ、Ｂ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（２本一組）１１が設けられ、さらに表示電極１１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１２は、２本の表示電極１１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１２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。ＰＤＰ２０は以上のように構成されている。

続いて、ＰＤＰ２０の製造方法について簡単に説明する。

表示電極１１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。また、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。

隔壁４を形成する方法としては、サンドブラスト法やスクリーン印刷法などがある。サンドブラスト法は、コーティング法やスクリーン印刷法などによりガラス基板上に隔壁４用材料で厚膜を形成し、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に相当する部分のみを残す手法である。

スクリーン印刷法では、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。

また、それ以外の手法としては、ガラス基板上に隔壁４用材料の感光性ペーストをコーティング法によって成膜した後、フォトリソグラフィーにより直接隔壁４をパターニング形成する方法もある。

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。

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。

次に、背面基板１に形成した隔壁４の本発明の実施の形態における欠陥検査方法について図２〜６を参照しながら具体的に説明する。図２は本発明の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である。

図２に示すように本発明の欠陥検査方法を実現する検査装置１００は、以下の構成を有している。まず、４０９６画素を備え８ビットの階調分解（０〜２５５階調）が可能なＡ／Ｄ変換基板を備えたラインセンサー１０１と、前記ラインセンサー１０１の１画素を対象基板の１０μｍ角の画素分解能に設定して１５０μｍのフォーカスマージンを得る対物レンズ１０２と、中心波長６４４ｎｍのＬＥＤライン光源１０３を備えている。

そして、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高さ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たコンピュータ１０４を備えている。また、ステージ１０５には、検査対象基板１０６をメカニカルストッパーにより水平に固定可能な装置を具備している。

また検査対象基板１０６とラインセンサー１０１の光軸角度と、検査対象基板とＬＥＤライン光源１０３の光軸角度は等しく変化できるように調整する機構を備えている（図示せず）。

次にこの検査方法の原理について図３を用いて説明する。

検査対象基板１０６としては、上述した手法によって背面基板１（図示せず）上にアドレス電極２、誘電体層３及び隔壁４を形成したものを用いる。また、隔壁４は３８６ｎｍを中心波長として感度を持つネガ型感光性膜であって、誘電体層３上に形成した後に、低圧水銀ランプで所定の時間露光処理を施した状態である。そして図中の矢印はＬＥＤライン光源１０３より入射した光と、反射した光を模式的に示している。

本実施の形態では、隔壁４はネガ型感光性膜であるため、隔壁４として形成する予定部分（以下、隔壁パターン部１０７とする）に露光処理を行い、それ以外の部分（以下、非露光部１０８とする）はフォトマスクなどによって露光されないこととなる。

そして、隔壁パターン部１０７では、露光処理時に照射された光束によって、隔壁材料が光重合し体積収縮する。このため検査時において、ＬＥＤライン光源１０３より入射された光は、隔壁パターン部１０７表面では乱反射し、ラインセンサー１０１で検出される光量は小さく、比較的低階調の画像になる。

一方、非露光部１０８では、隔壁パターン部１０７のような体積収縮が生じていないため、検査時のＬＥＤライン光源１０３より入射された光は正反射し、ラインセンサー１０１で検出される光量は大きく、比較的高階調の画像になる。

このようにして、反射光の階調差を用いることによって、隔壁４の隔壁パターン部１０７を、現像工程を経る前でも画像として認識することができ、その形成状態の良否を判断することができる。

図４は、この隔壁パターン部１０７の画像認識した一例を示してある。そして、図４（ａ）は隔壁パターン部１０７にオープン欠陥が発生していた場合を示し、図４（ｂ）は、隔壁パターン部１０７にショート欠陥が発生していた場合を示してある。

このようにして、隔壁パターン部１０７にオープン欠陥があると本来低階調の反射光パターンが得られる部分において、高階調の反射光パターンが得られるために階調の差異から欠陥を検出することが可能になる。

一方、隔壁パターン部１０７にショート欠陥があると本来高階調の反射光パターンが得られる部分において、低階調の反射光パターンが得られるために階調の差異から欠陥を検出することが可能になる。

本実施の形態においては、隔壁パターン部１０７の階調が４０〜８０になるように、非露光部１０８の階調が１４０〜１８０になるように予めＬＥＤライン光源１０３と背面基板１との距離を５００ｍｍとした。また、ＬＥＤライン光源から隔壁４に入射される光軸と背面基板１との成す角度は、当該入射光の反射した光のうちラインセンサー１０１によって撮像する光軸と背面基板１との成す角度と等しいことが望ましく、本実施の形態ではこれらの光軸角度を２５°に調整した。

次に本実施の形態での検査方法手順について、図５を用いて説明する。

予め、対物レンズ１０２の焦点を検査対象基板１０６に合うように高さを調整し、ステージ１０５に隔壁４の露光工程を終了した背面基板１を隔壁膜が上になるように設置した（ステップ１）。

ここで背面基板１のサイズはガラス厚さ２ｍｍ、長辺９５０ｍｍ、短辺４８０ｍｍである。アドレス電極２上に１０μｍの膜厚になるように誘電体層３を表示セル形成領域全体に形成した後、隔壁４層として感光性隔壁膜を表示セル形成領域全体に塗布、乾燥させた後、長辺方向に０．１６ｍｍピッチで５７６０セル、短辺方向に０．４８ｍｍピッチで１０８０セル、隔壁幅４０μｍの井桁形状の隔壁パターンが得られるようにフォトマスクを用いて低圧水銀ランプによる紫外光によって露光処理されている。

次に、ＬＥＤライン光源１０３から中心波長６４４ｎｍの光を照射し、ラインセンサー１０１と共に背面基板１の長辺方向に沿って毎秒０．２ｍの速度で走査させた（ステップ２）。

本実施の形態においてはラインセンサー１０１の１画素で対象基板を１０μｍ²の分解能で検査することができる仕様のレンズを備えているために、１回の走査で約４ｃｍの幅を検査することが可能である。そのため対象基板全体に対して１２回の走査を行い、約６０秒で背面基板１全体のラインセンサー１０１の走査が完了した。

ラインセンサー１０１で検出した画像はノイズを除去するために、一般的な論理フィルタリング処理を施した後、１２８階調未満低階調画素は０階調へと変換し、１２８階調以上の画素は２５５階調へと変換する２値化処理を行った（ステップ３）。

次に、予め画像処理装置に入力しておいた正常な隔壁形状の画像と、ステップ３までの工程で得られた検査画像との比較処理を行った。

この手法は、２値化処理後の正常な隔壁パターン部及び非露光部の画像と、同じく２値化処理後の隔壁パターン部１０７及び非露光部１０８の検査画像との差分計算することにより行われる（ステップ４）。そして、隔壁パターン部１０７との差分結果から、カケ、オープンなどのオープン系欠陥を検出し、非露光部１０８との差分結果から、アイランド、ショートなどのショート系欠陥を検出した。

ここで図６、図７はこの比較処理の例を示す図である。また、図６（ａ）は正常隔壁パターン部の画像例を示し、図６（ｂ）は隔壁パターン部１０７及び非露光部１０８の検査画像例を示し、図７（ａ）はカケ、オープンなどの欠陥検出例を示し、図７（ｂ）はアイランド、ショートなどの欠陥検出例を示している。これらの図において黒色部が画像として表示された状態を示し、破線部が画像として表示されていない状態を示している。

最後に検出した欠陥の面積、個数から予め設定しておいた閾値と照合して、当該背面基板１の適合・不適合を判定した（ステップ５）。なお、ステップ３以降の画像処理はステップ２のラインセンサー１０１の走査と並行して行うことにより、検査時間の短縮化を図った。

以上説明したように、本発明の検査方法は、露光処理後であって現像処理前の感光性膜に、前記感光性膜を感光させない波長の光を入射し、前記光の反射を撮像して、前記感光性膜の形成状態を検査することを特徴としており、隔壁層の透明、非透明に依存せず、また複数の方向からなる照明手段を必要とせず、低コストでかつ複雑な隔壁形状においても高精度基板上の突起欠陥の判定を行うことが可能になる。

なお本発明は上述した実施の形態例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。

例えば、本実施の形態においては４０μｍの幅を持つ隔壁パターン部を検査するためにラインセンサーの画素分解能を１０μｍ²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。検査対象隔壁パターン幅の１／２〜１／４の画素分解能に設定することが装置コスト、画像処理速度、および検査性能の観点から好ましい。

さらに、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。

また、ラインセンサーによって検出した画像を２値化処理した後、予め入力しておいた正常な隔壁パターン部と比較処理を行ったが、注目画素から等ピッチ離れた画素との隣接比較処理により欠陥候補を抽出しても良い。

その他、実施の形態では井桁構造に隔壁パターン部を形成した場合の検査方法を説明したが、より単純なストライプ構造、あるいはより複雑なミアンダ構造の隔壁パターンを形成したとしても、本実施の形態と同様の方法で欠陥を検出することが可能である。また、隔壁材料としてネガ型感光性膜を隔壁パターン部としたが、ポジ型感光性膜を用いても、本発明を実施することは可能である。そして、隔壁の検査方法としてのみならず、本発明の技術思想を利用して、その他感光性膜であっても検査方法として実施することは可能である。

以上のように本発明による製造方法によれば、対象基板の欠陥を低コストでかつ高精度に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。

プラズマディスプレイパネルの一例を示す断面図本発明の実施の形態における検査装置を示す概略図同検査方法の原理を示す説明図同検査方法の結果の一例を示す説明図同検査方法のステップを示す説明図（ａ）、（ｂ）同検査方法の画像処理結果を示す説明図（ａ）、（ｂ）同検査方法の画像処理結果を示す説明図

符号の説明

１背面基板
２アドレス電極
３誘電体層
４隔壁
１００検査装置
１０１ラインセンサー
１０２対物レンズ
１０３ＬＥＤライン光源
１０４コンピュータ
１０５ステージ
１０６検査対象基板

Claims

露光処理後であって現像処理前の感光性膜に、前記感光性膜を感光させない波長の光を入射し、前記光の反射を撮像して、前記感光性膜の形成状態を検査することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの検査方法。
前記感光性膜の面と前記入射した光の軸が成す角度と、前記感光性膜の面と前記反射した光のうち撮像する光の軸が成す角度が等しいことを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの検査方法。
前記感光性膜が隔壁を形成する感光性膜であることを特徴とする請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの検査方法。