JP4010188B2

JP4010188B2 - 塗膜の厚さ測定方法および測定装置と塗膜形成部材の製造方法

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Publication number: JP4010188B2
Application number: JP2002158799A
Authority: JP
Inventors: 耕司小川; 勇佐久間; 義之北村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP2003344038A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばプラズマディスプレイパネル、カラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタ、光学フィルタ、プリント基板、集積回路、半導体等の製造分野に使用されるものであり、詳しくはガラス基板などの被塗膜形成表面に塗膜を形成する際に、非接触で膜厚を測定する方法および測定装置、ならびにこれらの装置および方法を使用した塗膜形成部材の製造方法、ならびにプラズマディスプレイパネルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディスプレイはその方式において次第に多様化してきているが、現在注目されているものの一つが、従来のブラウン管よりも大型で薄型軽量化が可能なプラズマディスプレイである。これは、ガラス基板に一定ピッチでストライプ状に一方向にのびる溝をもつ隔壁をガラス基板上に構成し、さらにこの隔壁の溝にＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体を充填し、充填した任意の部位を紫外線により発光させ、所定のカラーパターンを写し出すものである。通常、隔壁のある方が背面板、発光させる部位を決める電極がある方が前面板と呼ばれており、両者を貼りあわせてプラズマディスプレイとして構成される。
【０００３】
ここで重要な背面板上の隔壁パターンの形成方法としては、隔壁ペーストを均一に塗布して塗膜を形成し、乾燥後に、所定ピッチのストライプ状の溝を、サンドブラスト法やフォトリソグラフィー法等の後加工によって彫り込み、焼成することが主流である。隔壁の塗膜の厚さは、焼成後でも１００〜２００μｍと厚く、この膜厚に千〜数万ｃｐｓの隔壁ペーストを均一に塗布する手段としては、スクリーン印刷法、ロール法やダイコート法等が使用されている。
【０００４】
ダイコート法などで大量の背面板基板に隔壁膜の形成を連続して行う時には、最初に塗膜の膜厚分布を測定して塗膜形成条件の確認をするが、通常は乾燥後に塗膜の厚さ分布を測定するために、乾燥終了まで３０分程度待たねばならない。したがって、生産性を向上させるためには、塗膜形成直後のウェット状態で膜厚分布を測定できるようにして、待機時間を大幅に削減させることが必要である。特開2000-197844号公報には、待機時間を大幅に削減するために、ガラス基板の載置台上からの高さを塗膜形成前とウェット塗膜形成直後に検出し、両者の差分により膜厚を算出する手段が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の塗膜形成直後に膜厚を算出する手段を隔壁用塗膜形成工程に適用すると、隔壁塗膜形成直後では塗膜がウェットの状態であるので、隔壁塗膜が形成された背面板表面の高さの検出はレーザなどの非接触の手段で行う必要がある。
【０００６】
一方、隔壁塗膜形成前に高さを検出する背面板基板の表面には誘電体の層が形成されている。この誘電体層の表面には数μｍの段差の凹凸がある。このように表面が凹凸形状であるとレーザ反射光の光軸が変動して検出が不安定になり、検出誤差を生じやすい。実際にレーザ反射光方式の検出器により高さを検出すると数μｍの凹凸が数１０μｍに拡大されてしまう。
【０００７】
また、背面板基板上に形成される隔壁塗膜厚分布の測定はμｍ単位で高精度に行う必要があるにも関わらず、単純に既存の方法で測定すると数１０μｍ程度の誤差が生じ、正確に膜厚分布を測定できない。
【０００８】
このように基板の表面が誘電体層のように凹凸形状をしているものでも、μｍ単位の高精度で安定して短時間に塗膜の膜厚分布を測定できる手段が望まれていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題に基づいて行ったもので、その目的とするところは、基板の表面が凹凸形状をなすものであっても、塗膜形成直後のウエットの膜厚分布を非接触で安定して高精度に測定する方法および測定装置、ならびにこれらの測定方法および測定装置を使用した塗膜形成部材の製造方法ならびにプラズマディスプレイ用部材の製造方法を提供することにある。
【００１０】
すなわち、本発明の目的は以下に述べる手段によって達成される。
本発明の塗膜の厚さ測定方法は、基板表面と平行な方向における任意の位置Ｘでの塗膜形成前の基板表面の高さをＨａ（ｘ）、塗膜形成後の基板表面の高さをＨｂ（ｘ）とし、その差から塗膜の厚さを求める塗膜の厚さ測定方法であって、位置Ｘから一定範囲内における少なくとも２箇所以上の塗膜形成前の基板表面の高さをレーザ反射光方式により非接触で測定して、平均処理した値をＨａｍ（ｘ）、位置Ｘから一定範囲内における少なくとも２箇所以上の塗膜形成後の基板表面の高さをレーザ反射光方式により非接触で測定して、平均処理した値をＨｂｍ（ｘ）としたとき、Ｈａ（ｘ）としてＨａｍ（ｘ）を、Ｈｂ（ｘ）としてＨｂｍ（ｘ）を用いて塗膜の厚さを求めることを特徴とする。
【００１１】
ここで前記平均値Ｈａｍ（ｘ）を求める区間の長さを、前記平均値Ｈｂｍ（ｘ）を求める区間の長さよりも長くすることが好ましい。
【００１２】
本発明の塗膜の厚さ測定装置は、塗膜の形成前後における基板表面の高さをレーザ反射光方式で非接触で検出する高さ検出手段と、前記基板と高さ検出手段とを基板の表面と平行な方向に相対的に移動させる手段と、基板の表面と平行な方向における任意の位置Ｘにおけるその基板表面の塗膜形成前の高さＨａ（ｘ）および塗膜形成後の高さＨｂ（ｘ）として、それぞれ位置Ｘから一定範囲内における少なくとも２箇所以上の塗膜形成前の基板表面の高さを前記高さ検出手段を用いて測定して、平均処理した値Ｈａｍ（ｘ）、位置Ｘから一定範囲内における少なくとも２箇所以上の塗膜形成後の基板表面の高ささを前記高さ検出手段を用いて測定して、平均処理した値Ｈｂｍ（ｘ）を記憶する手段と、（Ｈｂｍ（ｘ）−Ｈａｍ（ｘ））を演算する手段とを設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のダイコータは前記した塗膜の厚さ測定装置を有することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明による塗膜形成部材を製造する塗膜形成部材の製造方法は前記した塗膜の厚さ測定方法を用いることを特徴とする。塗膜形成部材はプラズマディスプレイ用部材であることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のダイコータ１の概略正面図である。ダイコータ１は塗膜の厚さ測定装置２と、塗布部３と、基板５０を移動させる基板移動装置４とから構成されており、全体コントローラ６０によってそれぞれの動作が制御される。
【００１６】
基板移動装置４では、架台４０の上で基板５０を載置する載置台４１がナット状の連結部４３を介してボールネジ４２に連結されており、ＡＣサーボモータ４４の駆動によって載置台４１は位置Ａと位置Ｂの間を所定の速度で往復移動できる。
【００１７】
塗布部３では、スリット状の塗出口から塗液を吐出するダイである塗布器３０が、塗布器支持部３１により支柱４５に支持されており、また塗布器３０は図示しない昇降手段によって自在に上下移動できる。
【００１８】
この塗布器３０と基板５０の間に一定のクリアランスを設け、一定速度で基板５０を位置Ａから位置Ｂへ基板移動装置４で移動させる時に、図示しない供給装置より塗液を塗布器３０に供給すると、塗布器３０より塗液が基板５０に向かって吐出され、基板５０上に塗膜が形成される。
【００１９】
塗膜の厚さ測定装置２は、被塗布部材の載置台４１からの高さを検出する高さ検出器１０と、高さ検出器１０で検出した高さデータを収集して記憶するデータ収集器１１と、高さデータを平均処理する平均処理器１２と、平均処理したデータから膜厚分布を算出する膜厚算出器１３とからなる。高さ検出器１０は高さ検出器支持部材１４を介して支柱４５に固定されている。
【００２０】
ここで、高さ検出器１０による高さ検出開始、終了、データ収集器１１へのデータの収集開始、終了など、厚さ測定装置２の動作は、基板移動装置４の載置台４１の位置をリアルタイムで監視し、所定の位置に到着するタイミングで全体コントローラ６０によって制御される。
【００２１】
全体コントローラ６０はまた、塗布部３の塗布器３０の昇降、および塗液供給開始、終了の制御も行う。
【００２２】
さて、高さ検出器１０の検出方式としてはレーザ方式、静電容量方式、超音波式など非接触方式が好ましいが、特にレーザフォーカス式のものが非接触で外乱の影響を受けにくいので好ましい。レーザフォーカス式とは、レーザの反射光が通過する対物レンズを常時高速で往復動させておき、反射光をピンポイントで受光できる受光部で検知した時の対物レンズの位置より、対象物との距離を知る原理のものである。高さ検出器１０からのデータの出力形式としては、デジタル信号形式、アナログ電圧信号形式、アナログ電流信号形式などがいずれでもよいが、アナログ形式が出力応答性が高く好ましい。レーザ方式による高さ検出器では、レーザを放射開始した直後はレーザの放射や検出回路が不安定であり、誤検出しやすい。誤検出を回避するために、レーザは常時放射すると共に、高さ検出データも常時出力しておき、必要な時にのみデータ収集器１１で高さデータを取り込むことが好ましい。
【００２３】
データ収集器１１は、高さ検出器１０で検出した高さデータを収集して記憶する機能があれば良いが、さらに外部からの信号により高さデータの収集開始、終了処理を行う機能と、高さデータの収集周期と回数をあらかじめ全体コントローラ６０から自在に設定できる機能を備えていることが、より好ましい。
【００２４】
平均処理器１２はデータ収集器１１に記憶された高さデータを取り出し、所定位置Ｘを含む前後の区間の高さデータから平均値を演算し、演算結果を所定位置Ｘの高さデータとして記憶する。
【００２５】
平均処理する区間は、全体コントローラ６０から塗布前と塗布後とで個別に平均処理器１２に設定される。
【００２６】
膜厚算出器１３では平均処理器１２で平均処理された塗布前後の高さデータを取り出し、その差を演算して膜厚を算出する。
【００２７】
平均処理器１２および膜厚算出器１３は専用の単能機器であってもよいが、汎用性とコスト面からコンピュータで構成されることが好ましく、ノート型またはデスクトップ型のパソコンと汎用のソフトウェア言語によって作られた専用ソフトで駆動されるものであればさらに好ましい。このようにパソコンで構成した場合、データ収集器１１はパソコンと簡便に接続できるものが好ましい。
【００２８】
再び図１を見ると、本実施態様では、支柱４５に塗布器３０を含む塗布部３と塗膜の厚さ測定装置２を取り付ける構成にしているので、載置台４１の移動ストロークが短くて済み、省スペース化が可能となる。また同じ載置台４１に基板５０を載置したまま塗布と測定を行うようにしているので、基板載置替えによる高さ変動が無く、高い精度で測定が行える。
【００２９】
次に、本発明の塗膜の厚さ測定方法をダイコータ１に適用した場合について説明する。この塗膜の厚さ測定方法は（１）塗布前の基板表面高さ分布の測定、（２）塗布、（３）塗布後の基板表面高さ分布の測定、（４）塗布厚さ算出、の工程からなる。以下、順に説明する。
【００３０】
（１）塗布前の基板表面高さ分布の測定
前工程で誘電体層が付与された基板５０を載置台４１上の所定の位置に載置し、図示しない吸着孔からの吸引力により載置台４１に密着させておく。つぎにＡＣサーボモータ４４の駆動によりボールネジ４２を回転させて、載置台４１を図１の位置Ａより所定速度で高さ検出器１０の下を通過するようにして、位置Ｂまで移動させる。
【００３１】
基板５０が高さ検出器１０の下を通過しているときに、高さ検出器１０から出力される基板５０表面の各位置における高さデータを、データ収集器１１に収集記憶する。
【００３２】
ついで平均処理器１２はデータ収集器１１に記憶された高さデータを、各位置ごとに定められた区間で平均処理した値に置換し、塗布前の高さ分布Ｓ１として記憶する。以上の処理の間に、載置台４１は基板５０を載置したまま位置Ａに移動する。
【００３３】
（２）塗布
まず図示しない昇降手段により塗布器３０を下降させ、塗布器３０の先端と基板５０表面との間に一定の隙間を設ける。
【００３４】
ついで、基板５０が載置された載置台４１を、図１の位置Ａから位置Ｂに向かって一定速度で移動させる。
【００３５】
基板５０の塗布開始位置が塗布器３０の下に到達した時に、塗布器３０の吐出口から塗液を吐出して、基板５０上に塗布を開始する。そして基板５０の塗布終了位置が塗布器３０の下に来たら、塗布器３０からの塗液の吐出を停止するとともに塗布器３０を上昇させる。そして載置台４１が位置Ｂに到着したら、位置Ａに移動して塗布工程は完了する。
【００３６】
（３）塗布後の基板表面高さ分布の測定
前記（１）塗布前の基板表面高さ分布の測定の工程と同様に、次のように塗布後の基板表面高さ分布の測定を行う。
【００３７】
載置台４１上の基板５０を、図１の位置Ａより移動開始して所定速度で高さ検出器１０の下を通過させ、位置Ｂまで移動させる。基板５０が高さ検出器１０の下を通過しているときに、基板５０の表面高さデータをデータ収集器１１に収集記憶する。
【００３８】
ついで平均処理器１２はデータ収集器１１に記憶された高さデータを取り出し、各位置ごとに定められた区間で平均処理した値を塗布後の高さ分布Ｓ２として記憶する。
【００３９】
（４）塗布厚さ算出
前記（１）塗布前の基板表面高さ分布の測定、（３）塗布後の基板表面高さ分布の測定、の工程で得たそれぞれの高さ分布Ｓ１とＳ２の差を膜厚算出器１３で演算して塗膜の厚さ分布を得る。算出した塗膜の厚さ分布は、必要に応じて図示しない記憶器などに、例えば各基板に対応した膜厚分布として記憶する。
【００４０】
次に以上の（１）塗布前の基板表面高さ分布の測定（３）塗布後の基板表面高さ分布の測定（４）塗布厚さ算出の工程における、「高さデータの収集」、「平均処理」、「塗布膜厚の算出」の方法についてより詳しく以下に説明する。
【００４１】
「高さデータ収集」
まず検出器１０から出力される高さデータのデータ収集器１１による収集は次のようにして行う。
図１の載置台４１を位置Ａを原点として位置Ｂに移動させるとき、ＡＣサーボモータに備えている図示しないエンコーダでは、その移動量を検知して全体コントローラ６０に逐次送る。基板５０の先頭が高さ検出器１０の直下にくる時のエンコーダの移動量を予め全体コントローラ６０に設定しているので、全体コントローラ６０は基板５０の先頭が高さ検出器１０の直下に来たと判断したら、データ収集器１１に到着信号を送る。データ収集器１１は到着信号により高さデータの収集と記憶を開始する。
【００４２】
データ収集周期ｆ１は基板表面高さを検出するピッチｐ１と載置台４１の移動速度ｖ１とから、ｆ１＝ｖ１／ｐ１より与える。移動速度ｖ１は１〜２０ｍ／ｍｉｎが望ましく、この範囲より小さいと生産タクトが長くなり、逆に大きくなるとその速度に達するまでの助走距離が長くなるために装置が大きくなってしまうという不都合がある。ピッチｐ１は０．１〜１ｍｍ程度であることが望ましく、これより短いとデータ処理に時間がかかったり記憶容量が膨大になってしまう。逆にこれより長いと測定間隔が大きすぎて正確な基板表面高さ分布を得ることができない。以上の移動速度ｖ１とピッチｐ１の望ましい範囲より、データ収集周期ｆ１は好ましくは１０Ｈｚ〜４ＫＨｚ、より好ましくは５０Ｈｚ〜１ＫＨｚである。
【００４３】
必要なデータ収集個数ｎは、基板５０の長さＬｇと検出したいピッチｐ１とから、ｎ＝Ｌｇ／ｐ１より与えられる。
【００４４】
データ収集器１１に取り込んだｎ個の塗布前の高さデータは、この基板位置Ｐｔｉ、ｉ＝１〜ｎに対応する高さデータＨａ（Ｐｔｉ）、ｉ＝１〜ｎとして記憶される。
【００４５】
「平均処理」
図２は、本発明の平均処理を行わない場合の塗布前の基板表面の高さ分布図である。ここで、塗布前の基板表面が誘電体層が付与された状態の基板表面高さＨａ（Ｐｔｉ）を、そのまま基板位置Ｐｔｉに対してプロットした分布Ｓ１’を線で示している。分布Ｓ１’は数１０μｍの大きな凹凸となっているが、実際には破線で表すような滑らから分布であり、数μｍ程度の微細な凹凸が拡大されて誤差が大きくなっている。これは基板上の微細な凹凸によって、レーザ反射光の光軸が変動して正しく受光できていないためである。
【００４６】
そこで平均処理器１２では、基板位置Ｐｔｉの前後位置の高さデータを用いて平均処理し、基板位置Ｐｔｉでの高さ平均Ｈａｍ（Ｐｔｉ）とする。
【００４７】
平均個数は、基板位置Ｐｔｉより前方向の個数をｊ１、後方向の個数をｊ２とするので、基板位置Ｐｔｉも含めると平均個数ｍ＝ｊ１＋ｊ２＋１となる。そしてこのｊ１、ｊ２、ｍをコントローラ６０よりあらかじめ設定しておく。
【００４８】
具体的に、高さ平均Ｈａｍ（Ｐｔｉ）、ｉ＝１〜ｎを演算する方法は基板位置Ｐｔｉによって異なり、式（１）〜式（３）に示す通りとなる。
【００４９】
前方向にｊ１個、後方向にｊ２個のデータがある基板位置Ｐｔｉの場合、すなわちｊ１＜ｉ≦ｎ−ｊ２の時は、式（１）により演算する。
【００５０】
【式１】

【００５１】
前方向にｊ１個のデータがない基板位置Ｐｔｉの場合、すなわちｉ≦ｊ１の時は、式（２）により存在する個数の高さデータより演算する。
【００５２】
【式２】

【００５３】
この場合に前後の平均個数が同じになるようにｊ１＝ｊ２＝ｉとしてもよい。
【００５４】
後ろ方向にｊ２個のデータがない基板位置Ｐｔｉの場合、すなわちｉ＞ｎ−ｊ２の時は、式（３）により存在する個数の高さデータより演算する。
【００５５】
【式３】

【００５６】
この場合に前後の平均個数が同じになるようにｊ１＝ｊ２＝ｎ−ｉとしてもよい。
【００５７】
以上のようにして平均処理を行って演算した高さ平均Ｈａｍ（Ｐｔｉ）、ｉ＝１〜ｎを基板位置Ｐｔｉに対してプロットした分布Ｓ１を図３に示す。この分布Ｓ１は平均化処理により、誤差の拡大化が防止されていることがわかる。
【００５８】
上記で説明した前後の平均個数ｊ１，ｊ２は５個から２００個が好ましい。この範囲内であると適正な精度と時間にて平均処理が行える。
【００５９】
塗布後も塗布前と同様にして、塗布前に基板表面高さを検出した同じ基板位置Ｐｔｉ、ｉ＝１〜ｎにおける塗布後の基板表面高さデータＨｂ（Ｐｔｉ）、ｉ＝１〜ｎをデータ収集器１１で収集して記憶する。
【００６０】
データ収集器１１に記憶された基板位置に対する塗布後の高さデータＨｂ（Ｐｔｉ）をプロットして分布Ｓ２’としたものを図４に示す。分布Ｓ２’は実際には破線で示す数μｍ程度の微細な凹凸であるものが拡大されて実線で示す５μｍ程度の大きな凹凸となり、誤差が大きくなる。
【００６１】
これも塗布前の基板表面ほどではないものの、塗膜上の僅かなな凹凸によってレーザの反射光の光軸が変動して正しく受光できていないためである。
【００６２】
そこで塗布前と同様に平均処理器１２で基板位置Ｐｔｉの位置の前後位置の高さデータを用いて平均処理し、基板位置Ｐｔｉでの高さ平均Ｈｂｍ（Ｐｔｉ）とする。平均個数は基板位置Ｐｔｉより前方向の個数をｊ１、後方向の個数をｊ２、トータルの平均個数ｍ＝ｊ１＋ｊ２＋１とし、これをあらかじめコントローラ６０により平均処理器１２に設定しておく。具体的に高さ平均Ｈｂｍ（Ｐｔｉ）、ｉ＝１〜ｎを得る平均処理方法は基板位置Ｐｔｉにより異なり、式（４）〜（６）に示す通りとなる。
【００６３】
前方向にｊ１個、後方向にｊ２個のデータがある基板位置Ｐｔｉの場合、すなわちｊ１＜ｉ≦ｎ−ｊ２の時は、式（４）により演算する。
【００６４】
【式４】

【００６５】
前方向にｊ１個のデータがない基板位置Ｐｔｉの場合、すなわちｉ≦ｊ１の時は、式（５）により存在する個数の高さデータより演算する。
【００６６】
【式５】

【００６７】
この場合に前後の平均個数が同じになるようにｊ１＝ｊ２＝ｉとしてもよい。
【００６８】
後ろ方向にｊ２個のデータがない基板位置Ｐｔｉの場合、すなわちｉ＞ｎ−ｊ２の時は、式（６）により存在する個数の高さデータより演算する。
【００６９】
【式６】

【００７０】
この場合に前後の平均個数が同じになるようにｊ１＝ｊ２＝ｎ−ｉとしてもよい。
【００７１】
以上のようにして平均処理を行って演算した高さ平均Ｈｂｍ（Ｐｔｉ）、ｉ＝１〜ｎを基板位置Ｐｔｉに対してプロットした高さ分布Ｓ２を図５に示す。この高さ分布Ｓ２より平均化処理により、誤差の拡大化が防止されていることがわかる。
【００７２】
基板表面の高さの平均値を求める区間の長さは、前方向の個数ｊ１、後方向の個数ｊ２を変えることによって変わる。すなわち、ｊ１，ｊ２が大きくなれば区間の長さは長くなりｊ１，ｊ２が小さくなれば区間の長さは短くなる。また、ｊ１，ｊ２は基板表面の状況によって変えてもよい。誘電体層などがある基板の表面などでは凹凸があると、高さデータは検知誤差により実際の凹凸より大きくなっているので、ｊ１，ｊ２の値は大きくし、平均個数を多くして実凹凸形状を得るようにする。このときのｊ１，ｊ２の値はともに１０〜１００の範囲であることが好ましい。
【００７３】
塗布後のウェット表面はあまり凹凸が無いので、ｊ１，ｊ２の回数は少なくして高速に実際の表面高さを得る。このときのｊ１，ｊ２の値はともに１〜１０の範囲であることが好ましい。また、これによって平均値を求める平均個数、すなわち区間長さは塗布後よりも塗布前の方を長くすることが好ましい。
【００７４】
以上のように、基板表面の状態の異なる塗布前と塗布後とで個別に平均個数、すなわち平均値を求める区間長さを設定することで、過剰な平均処理による高さ分布の変形や処理時間の増加、または過小な平均処理により誤差が縮小されないと言った問題が解消される。
【００７５】
「塗布膜厚の算出」
膜厚ＴＨ（Ｐｔｉ）の算出は、塗布前後の基板表面の高さ平均Ｈｂｍ（Ｐｔｉ）、Ｈａｍ（Ｐｔｉ）を用いて（式７）にて求める。
【００７６】
【式７】

【００７７】
（式７）により算出した膜厚ＴＨ（Ｐｔｉ）、ｉ＝１〜ｎから得た膜厚分布Ｓ３を図６に示す。塗布前後の基板表面の高さを適正に平均処理をしているので、変動幅が小さく精度の高い膜厚分布が得られる。本発明による平均処理を行わないで算出した場合の膜厚分布Ｓ３’を図７の実線で示す。膜厚分布Ｓ３’は数１０μｍの変動幅を有しており、点線で示す真の膜厚分布と大きく異なる。
【００７８】
以上説明した実施形態では載置台４１を移動することによって高さ分布を得たが、高さ検出器１０を移動させる方式であってもよい。さらに載置台４１の移動方向の基板表面の高さ分布を測定する時は載置台４１を移動し、載置台４１の移動方向の直行方向、すなわち基板５０の幅方向の基板表面の高さ分布を測定する時は、高さ検出器１０を移動させる組み合わせであってもよい。
【００７９】
以上説明した実施形態は、塗膜の厚さ測定装置２をダイコータ１に適用した例であるが、塗膜の厚さ測定装置２をロールコータやスクリーン印刷機に適用し、塗膜形成前後の高さから膜厚分布を得ることもできる。また、特に２次元的な測定にとどまらず、３次元的な測定に用いることもできる。
【００８０】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
幅３４０ｍｍ×４４０ｍｍ×厚さ２．８ｍｍのソーダガラス基板上の全面に感光性銀ペーストを５μｍの厚さにスクリーン印刷した後で、フォトマスクを用いて露光し、現像および焼成の各工程を経て、ピッチ２２０μｍでストライプ状の１９２０本の銀電極を形成した。その電極上にガラスとバインダーからなるガラスペーストをスクリーン印刷した後に、焼成して１０μｍ厚さの誘電体層を形成した。
【００８１】
次に誘電体層を形成した基板を載置台に載せて１０ｍ／ｍｉｎの速度で移動させ、基板の先頭から終端部までの基板表面高さ分布を２００Ｈｚ周期、すなわち０．８３ｍｍピッチで検出し、これをｊ１＝ｊ２＝１０に設定し平均個数２１個で平均処理した結果を塗布前の基板表面の高さ分布Ｓ１として記憶した。
【００８２】
次に図１の塗布器３０として吐出幅４３０ｍｍ、リップ間隙（シム厚さ）５００μｍのダイを用い、ダイの下面とガラス基板上の誘電体層との隙間が３５０μｍになるようにダイを下降させた後に、ガラス粉末と感光性有機成分からなる粘度２００００ｃｐｓの感光性ガラスペーストを塗布厚さ３００μｍで塗布速度１ｍ／分にて塗布し、隔壁層を形成した。
【００８３】
塗布した直後に塗布基板を載せた載置台を１０ｍ／ｍｉｎの速度で移動させながら塗布面の高さ分布を２００Ｈｚの周期、すなわち０．８３ｍｍピッチで検出し、これをｊ１＝ｊ２＝１とし、トータル平均個数３個で、平均処理した結果を塗布後の高さ分布Ｓ２として記憶した。
【００８４】
ついで記憶させておいた塗布前後の高さ分布Ｓ１、Ｓ２との差分をとって膜厚分布を算出したところ、３００±１０μｍとなり目標の３００±５μｍを大きく上回った。初期のガラスペーストの粘度が不安定であることが原因と推定されたので、ガラスペーストを１０リットルだけダイから吐出して廃棄し、再度（１）塗布前の基板表面高さ分布の測定、（２）塗布、（３）塗布後の基板表面高さ分布の測定、（４）塗布厚さ算出、を３回繰り返した。その結果、３回とも塗布厚さが許容値３００μｍ±５μｍとなった。塗布厚さ分布が許容値内にあることを確認できたので、誘電体層を形成した基板に連続してガラスペーストを塗布し、ついで輻射ヒータを用いた乾燥炉で、１００℃で２０分間乾燥した。乾燥後の隔壁塗膜厚さ分布を基板全面にわたって塗布方向に測定したところ、１４０μｍ±３μｍの許容範囲以下となった。ついで隣にあった電極間に隔壁が形成されるように設計されたフォトマスクを用いて隔壁層を形成した基板を露光し、現像と焼成を行ってストライプ状の隔壁を形成した。隔壁の形状はピッチ２２０μｍ、線幅３０μｍ、高さ１３０μｍであり、隔壁本数は１９２１本であった。この後、Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体ペーストを順次スクリーン印刷によって塗布して、８０℃１５分で乾燥後、最後に４６０℃１５分で焼成し、欠陥のないプラズマディスプレイの背面板を作成できた。得られたプラズマディスプレイ背面板の表面品位は申し分ないものであった。つぎにこのプラズマディスプレイ背面板と前面板を合わせ、封着後、Ｘｅ５％、Ｎｅ９５％の混合ガスを封入し、駆動回路を接続して、プラズマディスプレイパネルを得た。
【００８５】
なお、塗布後に膜厚分布を得るまでに要した時間は１０秒であった。従来は輻射ヒータで乾燥して冷却した後に測定するので３０分かかっており、ほぼ３０分の時間短縮が行えた。
（比較例）
任意の位置の基板表面高さをその前後の位置での基板表面高さを用いて平均化処理せずそのまま使用して、塗布前後の基板表面高さ分布Ｓ１，Ｓ２を求めた他は、全く実施例と同じようにしてプラズマディスプレイ背面板を製作した。
【００８６】
その結果、塗布方向の同一塗膜の厚さ分布パターンが塗布直後と乾燥後の測定で大きく異なったために、すべて乾燥後の塗膜の厚さ分布で塗布条件を確定するようにした。
【００８７】
その結果、塗布直後の塗膜厚さ分布より塗布条件を確定した場合と比べて約３０分のロスとなった。
【００８８】
【発明の効果】
本発明は、塗布前後の基板表面の高さの差から塗膜厚さを求める時に、任意の位置での基板表面の高さを、任意の位置を含む区間での基板表面の高さの平均値で代表させるようにしたので、基板の表面に微細な凹凸形状を有するものであっても、高い精度で基板に形成される塗膜の厚さを導出することができる。
【００８９】
また、基板表面高さの平均値を求める区間長さは、検出する対象の状況に合わせて塗布前の長さを塗布後より長くするようにしたので、より精度よくしかも効率的に膜厚を導出することができる。
【００９０】
このように、本発明を用いれば、表面に凹凸形状を有する基板に塗布する場合でも、塗布直後に非接触で安定して精度良く膜厚を測定することができるので、従来のように後工程の乾燥後に膜厚を測定する方法に比べて大幅に塗布前の条件出し時間を短縮し、それにより塗布運転時間が増加することで生産性を向上させることができる。
【００９１】
以上の優れた効果を有する塗膜の厚さ測定方法および装置を用いてプラズマディスプレイ用部材を製造するのであるから、高品質のプラズマディスプレイ用部材を高い生産性で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜厚測定装置を有するダイコータの概略正面図である。
【図２】本発明の平均処理を行わない場合の塗布前の基板表面の高さ分布図である。
【図３】本発明の平均処理を行った場合の塗布前の基板表面の高さ分布図である。
【図４】本発明の平均処理を行わない場合の塗布後の基板表面の高さ分布図である。
【図５】本発明の平均処理を行った場合の塗布後の基板表面の高さ分布図である。
【図６】本発明の平均処理を行った場合の膜厚分布図である。
【図７】本発明の平均処理を行わない場合の膜厚分布図である。
【符号の説明】
１：ダイコータ
２：塗膜の厚さ測定装置
３：塗布装置
４：基板移動装置
１０：高さ検出器
１１：データ収集器
１２：平均処理器
１３：膜厚算出器
１４：高さ検出器支持部
３０：塗布器
３１：塗布器支持部
４０：架台
４１：載置台
４２：ボールネジ
４３：連結部
４４：ＡＣサーボモータ
４５：支持台
５０：基板
６０：全体コントローラ

Claims

基板表面と平行な方向における任意の位置Ｘでの塗膜形成前の基板表面の高さをＨａ（ｘ）、塗膜形成後の基板表面の高さをＨｂ（ｘ）とし、その差から塗膜の厚さを求める塗膜の厚さ測定方法であって、位置Ｘから一定範囲内における少なくとも２箇所以上の塗膜形成前の基板表面の高さをレーザ反射光方式により非接触で測定して、平均処理した値をＨａｍ（ｘ）、位置Ｘから一定範囲内における少なくとも２箇所以上の塗膜形成後の基板表面の高さをレーザ反射光方式により非接触で測定して、平均処理した値をＨｂｍ（ｘ）としたとき、Ｈａ（ｘ）としてＨａｍ（ｘ）を、Ｈｂ（ｘ）としてＨｂｍ（ｘ）を用いて塗膜の厚さを求めることを特徴とする塗膜の厚さ測定方法。
Ｈａｍ（ｘ）を求める範囲を、Ｈｂｍ（ｘ）を求める区間の範囲よりも広くすることを特徴とする請求項１に記載の塗膜の厚さ測定方法。
塗膜の形成前後における基板表面の高さをレーザ反射光方式で非接触で検出する高さ検出手段と、前記基板と高さ検出手段とを基板の表面と平行な方向に相対的に移動させる手段と、基板の表面と平行な方向における任意の位置Ｘにおけるその基板表面の塗膜形成前の高さＨａ（ｘ）および塗膜形成後の高さＨｂ（ｘ）として、それぞれ位置Ｘから一定範囲内における少なくとも２箇所以上の塗膜形成前の基板表面の高さを前記高さ検出手段を用いて測定して、平均処理した値Ｈａｍ（ｘ）、位置Ｘから一定範囲内における少なくとも２箇所以上の塗膜形成後の基板表面の高さを前記高さ検出手段を用いて測定して、平均処理した値Ｈｂｍ（ｘ）を記憶する手段と、（Ｈｂｍ（ｘ）−Ｈａｍ（ｘ））を演算する手段とを設けたことを特徴とする塗膜の厚さ測定装置。
請求項３に記載の装置を有することを特徴とするダイコータ。
請求項１または２の方法を用いて塗膜形成部材を製造する塗膜形成部材の製造方法。
塗膜形成部材がプラズマディスプレイ用部材であることを特徴とする請求項５に記載の塗膜形成部材の製造方法。