JP3725093B2 - リブ内蛍光体埋込量検査方法およびその検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイ（以下、ＰＤＰと略す）内リブ間に蛍光体を埋め込み、該埋め込み量を検査する検査装置において、適正な埋め込み状態を検査する装置として利用される。図5のように被測定物３は例えばガラス基板で、該基板上にリブ34で仕切られた溝があり、紫外線を照射すると赤色、緑色、青色に発光する蛍光体を各溝内に埋め込む工程で、リブを超えて埋め込まれたり、埋め込み量不足部分等を検査する検査方法およびその検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基本的な寸法測定装置の構成（例えば、特公平６−１０３１６８号公報に記載）としては、図6に示すように、ユニバーサル照明13から照射された光により光学顕微鏡1の使用対物レンズ2で投影された被測定物3の空間像をＣＣＤカメラ4で撮像し、寸法測定演算処理装置5内の映像信号波形処理部50で所望部分の寸法を電気的に測定し、ＴＶモニタ11に被測定物3の画像と、該被測定物のパターン3′の寸法測定値を表示する。被測定物3は試料台71に載せてある。ここで、第７図（ａ）に示すようにＣＣＤカメラ４で撮像した被測定物３のモニタ画像11′における１水平走査線Ｌi上の輝度分布は、走査線Ｌiに対応する映像信号をＣＣＤが有する画素NのＮ分解した各画素位置とそれぞれの輝度により、第7図（ｂ）画素−輝度特性が得られる。従来の処理方法としては、この特性より寸法を求めるが、第7図（ｂ）において輝度分布における最大輝度レベル510を100％とし、最小輝度レベル520を０％とし、50％の輝度レベル530に相当するａ番目の画素とｂ番目の画素間の位置差Nabを求め、この位置差Nabに、この時の光学顕微鏡１の測定倍率とＣＣＤカメラ４から被測定物３までの被写体距離により決まる係数ｋを乗じて、対応する被測定物３の寸法値Xを求める。 X＝ｋ×Nab
寸法測定の精度向上のために、寸法測定の前段処理として、使用対物レンズ2と被測定物3との間隔（Ｗ．Ｄ：ワークデスタンス）を一定に保つために自動焦点動作を行う。寸法測定演算処理装置5内の画像コントラスト検出回路51で輝度信号のレベル差（フォーカス成分）が最大となるように、Zモータ駆動パルス発生部52で光学顕微鏡１の高さを変更する。フォーカス成分の検出はＴＶフレームレート30Ｈｚで検出でき、Zモータ駆動パルスで光学顕微鏡１のＺ軸のＺステージ6を上下させフォーカス成分が最大となる位置に光学顕微鏡１のZ軸のＺステージ6を保持する。この自動焦点合わせ動作に約３秒間が必要である。
自動焦点合わせ動作で使用対物レンズ2と被測定物3との間隔（Ｗ．Ｄ：ワークデスタンス）が一定に保たれる。被測定物3の水平方向の位置決めは、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略す）10またはステージ操作部12がＸステージ7とＹステージ8をステージ制御部9で駆動して行う。ＰＣ10で、被測定物3の厚さと測定箇所、例えば被測定物内4箇所を予め登録しておき、使用対物レンズ2に衝突しない試料搭載位置にあるＸステージ7に試料を載せ、測定をスタートさせる。ＰＣ10は、被測定物3の予め登録された厚さに従いＺ軸のＺステージ6の高さを移動させ光学顕微鏡１の使用対物レンズ2との衝突を防ぎ、測定箇所が光学顕微鏡１下にくるようにＸステージ7とＹステージ8を移動させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＤＰ基板内リブ間に蛍光体を埋め込む工程で、埋め込み量の適正状態を非接触で検査する装置として、従来の寸法測定装置の検査方法を応用するには以下の欠点がある。第１の課題は、各位置認識前と測定前に動作する焦点検出動作で、光学顕微鏡１のＺ軸のＺステージを上下に振り最適位置に合わせる動作に約3秒間要し、アライメント箇所2箇所と測定点4箇所の場合、測定箇所合計6箇所で18秒間必要となり、全体の測定動作時間が増加してしまう。また、紫外線を照射すると、リブ３４間の各蛍光体は、赤色（以下、Ｒと略す）に発光する蛍光体列、緑色（以下、Ｇと略す）に発光する蛍光体列と青色（以下、Ｂと略す）に発光する蛍光体列が色情報として目視できる。第２の課題は、それぞれの蛍光体のリブ３４間埋め込み状態を画像認識するために、イメージセンサとして色情報が必要となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の課題に対しては、図1に示す本発明の一実施例系統図のように、スリット光学系15を用いることで解決する。すなわち、光学顕微鏡１下で線幅測定する前に、被測定物3の蛍光体埋め込み表面の高さをスリット光学系15で測定し、高さ位置を認識することで、使用対物レンズ２と被測定物3の距離を合焦点位置に移動することができるため、動作時間を約０．5秒以内に抑えることができる。第２の課題は、イメージセンサとしてＲＧＢ出力のカラーＣＣＤカメラ4′を使用することで、色情報を得ることができる。カラーＣＣＤカメラ4′はＲ、Ｇ、Ｂの出力を備えており、Ｒに発光する蛍光体列はＲ信号で処理し、Ｇに発光する蛍光体列はＧ信号、Ｂに発光する蛍光体列はＢ信号で処理することで、それぞれの蛍光体列の蛍光体埋め込み幅が求められ、それぞれの所定規格幅を予め入力しておき測定値と比較することで、埋め込み状態が適正かどうかを判断することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
被測定物３の形状は、図５に示すように例えば横1030ｍｍ×縦1460ｍｍで厚さ10ｍｍの平面ガラスで、本発明のリブ内蛍光体埋込量検査方法およびその検査装置は、前記平面ガラス表面にＲＧＢ列の埋め込み蛍光体を分離するリブ３４とリブ３４間の溝に埋め込まれた蛍光体の埋め込み状態を測定、検査することが目的である。図１に示すように、紫外線照明1６から投射された紫外線により被測定物3のリブ３４間の溝に埋め込まれた蛍光体がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに発光し、その空間像をカラーＣＣＤカメラ4′で撮像し、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を選択するため映像信号切換回路53に入力する。該映像信号切換回路53には図４（ａ）に示すようにスリット光学系15内の二次元CCDセンサ152の映像出力、カラーＣＣＤカメラ4′のＲ映像出力、Ｇ映像出力とＢ映像出力が入力され、図１のPC10で前記各映像出力から選択された映像出力信号が、映像信号波形処理部50に入力される。該映像信号波形処理部50で所望部分の寸法を電気的に測定し、ＴＶモニタ11に被測定物3の画像と被測定物3のパターン3′の寸法測定値を表示する。被測定物3はＸステージ７、Ｙステージ８上の試料台71に載せてある。
図2のように試料台71の上に被測定物３を載せる。被測定物３の移動は試料台71の横方向であるＸ方向に1100ｍｍ移動可能なＸステージ7と光学顕微鏡1を縦方向であるＹ方向に1500ｍｍ移動可能なＹステージ8、高さ方向に12ｍｍ移動可能なＺステージ6で行い、被測定物３の表面全域を光学顕微鏡１で観側できるものとする。
【０００６】
被測定物３の搭載位置は、図2（ｂ）のように試料台71が光学顕微鏡1から最も遠いＹステージ８位置で、光学顕微鏡1に取付けられている使用対物レンズ2と被測定物３が衝突しない位置とし、該位置で図３に示すように被測定物３の厚み（試料台71上の被測定物３の高さ）を測定できる透過型レーザ測長器14を設置する。該透過型レーザ測長器14は、投光部141と受光部142の間隔が1600ｍｍで長さ1500ｍｍ、厚さ12ｍｍまでの被測定物３の厚さを0.1ｍｍの精度で測定できるものを採用する。
【０００７】
図１に示すスリット光学系15は、光学顕微鏡1と同じ架台に取付けられていて、Ｚ軸の移動で光学顕微鏡１と一緒に上下に移動する。前記スリット光学系15は、図４に示すようにスリットレーザ源151からスリット状のレーザ光を斜めに被測定物３へ投射し、反射光をスリットレーザ源151と対称位置に取付けてある二次元ＣＣＤセンサ152で検出し、該二次元ＣＣＤセンサ152の受光した輝度波形が図４（ｃ）の画面152′のように中央からどれだけ離れているかを測定することで、被測定物３の表面の高さ位置を知ることができる。二次元ＣＣＤセンサ152の画面152′の中央に輝度波形が位置した時に、被測定物３が光学顕微鏡１の合焦点位置となるようにスリット光学系15の高さを調整しておく。前記スリット光学系15は、被測定物３と使用対物レンズ２との間隔測定範囲が４ｍｍで、測定精度3μｍのものを採用する。イメージセンサとしてＲＧＢ出力のカラーＣＣＤカメラ4′を使用し、色情報を得るものである。次に自動測定は以下の手順で行う。
【０００８】
▲１▼図３（ａ）のように試料台71上に被測定物３を置き、試料台71上の３個のローラ位置決めガイド72に被測定物３を押し当て、エアー吸着し被測定物3を試料台71に確実に固定する。透過型レーザ測長器14は、ＰＣ10と接続されていて、その測定結果はＰＣ10で判断する。透過型レーザ測長器14の投光部141から平行レーザ光線を投射し、受光部142で前記レーザ光線を受光する。被測定物3の影が受光部142で認識でき、高さオフセットを設定することにより遮光する被測定物3の高さを測定することができる。
▲２▼被測定物3の高さが▲１▼の動作で認識した後、光学顕微鏡１の焦点位置にＺ軸のＺステージを移動させる。
▲３▼被測定物3を試料台71に固定した際の位置ずれ誤差を補正する為に、位置ずれと角度ずれを認識するためのアライメント検出動作を行う。図５に示すように被測定物3の基板左上アライメント位置201が観測できるように、予め登録されている座標に光学顕微鏡１をＸステージ7とＹステージ8を使って自動的に移動させる。
▲４▼光学顕微鏡１の横に取付けられたスリット光学系15で被測定物3と使用対物レンズ２間の間隔を検出し、光学顕微鏡１のＺ軸のＺステージを移動させる。図４のように、スリット光学系15と光学顕微鏡１の使用対物レンズ2は、同じ点を観測していないが、被測定物3の平面度（0.05ｍｍ以下）が良いことと、使用対物レンズ２の焦点深度が0.1ｍｍ以内であることから、それぞれの観測点が同じ点でなくて、所定距離離れていても測定誤差に影響はない。スリットレーザ源151から投射するスリット光は45°の角度で、被測定物3に照射され、二次元ＣＣＤセンサ152の画面152′にリブ３４を含めた被測定物3のＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体埋め込み部分からの反射光がスリット受光波形1521のように映る。該スリット受光波形1521の位置が二次元ＣＣＤセンサ152の画面152′の中央であるスリット受光波形1522の位置になるようにＺステージ６を自動的に移動させる。スリット受光波形がスリット受光波形1522の位置（中央）となった時が、光学顕微鏡１の合焦点位置となる。
▲５▼基板左上アライメント位置201の登録画像と実際画像のずれ量を画像処理で認識する。
▲６▼被測定物３の基板右上アライメント位置202が観測できるようにＸステージ7とＹステージ8を移動させる。▲４▼、▲５▼と同様に基板右上アライメント位置202の登録画像と実際画像のずれ量を画像処理で認識する。すなわち基板左上アライメント位置201と基板右上アライメント位置202の登録座標と測定した座標から、位置ずれと角度ずれを認識する。
▲７▼位置ずれと角度ずれを認識後、以降の測定位置を補正したあとで、Ｘ、Ｙステージ７、８で被測定物３である基板の第１測定位置203に光学顕微鏡１を移動する。光学顕微鏡１の横に取付けられているスリット光学系15で被測定物3と使用対物レンズ２の間隔を検出し、合焦点位置になるようにＺステージ６にて光学顕微鏡１を移動させる自動焦点動作を行う。
▲８▼第１測定位置203でリブ３４間蛍光体埋め込み状態の高さのばらつきを判断する。図４のように、位置決め後スリット受光波形1522の最大最小の差ΔＨを蛍光体埋め込み高さムラとする。ΔＨが所定の第１規定値以内ならば合格で、次の第２測定位置204へ光学顕微鏡１を移動する。以降、第３測定位置205、第４測定位置206とあらかじめ設定されている基板内測定位置を全て検査する。
▲９▼前記▲８▼の第１測定位置203における検査でΔＨが所定の第１規定値以外のときは、更に詳細検査するために線幅測定動作を行った後、次の第２測定位置204へ光学顕微鏡１を移動する。
【０００９】
ここで、線幅測定について図８を使って説明する。カラーＣＣＤカメラ４′の例えばＢ信号33を選択し、Ｂの輝度信号幅を測定する。該輝度信号幅測定は、図８のＡ−Ａ' 輝度波形33′の最大、最小レベル間を１００％として、その半分の５０％の輝度信号エッジを左右それぞれ検出しＬ、Ｒとし、輝度信号Ｂ幅＝Ｒ−Ｌを求める。同様に、Ｇ信号を選択し、Ｇの輝度信号幅を測定する。同様に、Ｒ信号を選択し、Ｒの輝度信号幅を測定する。
線幅測定結果の判定はＢ、Ｇ、Ｒの各輝度信号幅がそれぞれ所定の2規定値範囲内ならば正常と判定し救済する。但し、前記第１規定値でも不合格で、かつ第2規定値以上でも不合格の場合は、埋め込み量不足で不良品と判定する。リブ３４間の蛍光体埋め込み幅や埋め込み量不足の不良品は、ＰＤＰディスプレイとして完成品になった時、色むら現象や画像歪発生の原因となる場合がある。
【００１０】
【発明の効果】
自動／手動を問わず、使用対物レンズ2と被測定物3が衝突せずに測定および検査ができ、高価な被測定物３を損傷する可能性が無くなる。1ｍ角の大型基板でも、確実にオートフォーカスができ、従来の自動焦点方法のフォーカス成分検出のための上下移動時間が減少し、ひいては全体の測定動作時間を短縮することができる。これは測定位置が多いほど効果が大である。更に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各蛍光体の埋め込みにおいて、どの蛍光体がどこの位置で規格外か判別することができ、これらの不合格品のデータをＰＣ10で保存、管理することで、不合格品の統計的管理もできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるリブ内蛍光体埋込量検査装置系統図
【図２】本発明の一実施例である光学顕微鏡と被測定物の搭載位置配置図
【図３】本発明の一実施例である透過型レーザ測長器とローラ位置決めガイドと試料台配置関係図
【図４】本発明の一実施例であるスリット光学系と使用対物レンズの配置関係図
【図５】本発明の一実施例である被測定物のアライメント位置と測定位置関係図
【図６】従来の一実施例であるリブ内蛍光体埋込量検査装置系統図
【図７】本発明の一実施例である線幅測定の基本概念図
【図８】本発明の一実施例である線幅測定説明図
【符号の説明】
1：光学顕微鏡、2：使用対物レンズ、3：被測定物、３′：被測定物パターン、4：ＣＣＤカメラ、４′：カラーＣＣＤカメラ、5：寸法測定演算処理装置、6：光学顕微鏡Ｚ軸のＺステージ、7：Ｘステージ、8：Ｙステージ、9：ステージ制御部、10：ＰＣ、11：ＴＶモニタ、11′：被測定物のモニタ画像、12：ステージ操作部、13：ユニバーサル照明、14：透過型レーザ測長器、15：スリット光学系、16：紫外線照明、31：赤蛍光体、32：緑蛍光体、33：青蛍光体、33′：青蛍光体輝度波形、34：リブ、50：映像信号波形処理部、51：画像コントラスト検出回路、52：Zモータ駆動パルス発生部、53：映像信号切換回路、71：試料台、72：ローラ位置決めガイド、141：透過型レーザ測長器の投光部、142：透過型レーザ測長器の受光部、151：スリットレーザ源、152：二次元ＣＣＤセンサ、152′：二次元ＣＣＤセンサ画面、201：基板左上アライメント位置、202：基板右上アライメント位置、203：第１測定位置、204：第2測定位置、205：第３測定位置、206：第４測定位置、510：最大輝度レベル、520：最小輝度レベル、530：50％の輝度レベル、1521：位置決め前のスリット受光波形、1522：位置決め後のスリット受光波形、

Claims (2)

1. プラズマディスプレイ基板内リブ間に埋め込まれた蛍光体の埋め込み量の適正状態を非接触で検査するリブ内蛍光体埋込量検査方法において、紫外線照明と対物レンズを備えた光学顕微鏡と、スリット光源とイメージセンサを備えたスリット光学系とを具備し、前記スリット光学系で所定角度から被測定物にスリット光を照射し、該スリット光の被測定物からの反射光を前記イメージセンサにて受光し、高さムラを検査する段階と、前記光学顕微鏡を用いて被測定物に紫外線を照射して、前記蛍光体のリブ間埋め込み幅の適性状態を検査する段階と、リブ間に埋め込まれた赤色成分、緑色成分、青色成分の蛍光体の寸法である埋め込み幅を、光学顕微鏡とカラーイメージセンサを用いて、該カラーイメージセンサ上の輝度信号から線幅として測定する線幅測定段階を合わせて備え、前記線幅測定段階は、前記各色蛍光体のリブ間埋め込み幅の適性状態を検査する段階で高さムラ異常となった箇所のみを線幅測定する段階であることを特徴とするリブ内蛍光体埋込量検査方法。
2. プラズマディスプレイ基板内リブ間に埋め込まれた蛍光体の埋め込み量の適正状態を非接触で検査するリブ内蛍光体埋込量検査装置において、紫外線照明と対物レンズを備えた光学顕微鏡と、スリット光源とセンサを備えたスリット光学系とを具備し、前記スリット光学系で所定角度から被測定物にスリット光を照射し、該スリット光の被測定物からの反射光を前記センサにて受光し、高さムラを検査する手段と、前記光学顕微鏡を用いて被測定物に紫外線を照射して、前記蛍光体のリブ間埋め込み幅の適性状態を検査する手段と、リブ間に埋め込まれた赤色成分、緑色成分、青色成分の蛍光体の寸法である埋め込み幅を、光学顕微鏡とカラーイメージセンサを用いて、該カラーイメージセンサ上の輝度信号から線幅として測定する線幅測定手段を合わせて備え、前記線幅測定段階は、前記各色蛍光体のリブ間埋め込み幅の適性状態を検査する手段で高さムラ異常となった箇所のみを線幅測定する段階であることを特徴とするリブ内蛍光体埋込量検査装置。

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