JP4546227B2

JP4546227B2 - 膜厚抵抗測定装置

Info

Publication number: JP4546227B2
Application number: JP2004345251A
Authority: JP
Inventors: 勉上村; 邦宏赤羽
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006153680A

Description

本発明は、膜厚抵抗測定装置に関し、特に、プラズマディスプレイパネルの製造工程において、ガラス基板の表面に形成された印刷パターン等の膜厚と、電極の抵抗値とを測定するための膜厚抵抗測定装置に関する。

従来、印刷配線板の部品搭載用のランドパターン上に供給されたはんだの印刷ずれ、膜厚及び印刷形状を測定するため、例えば、特許文献１に記載の検査装置は、ＸＹ直交ロボットのＸＹ移動体に、印刷配線板の上に存在するはんだの膜厚を走査する変位センサと、印刷ずれを検出するＩＴＶエリアセンサとを搭載固定し、回転機構によりＸＹ移動体の進行方向に対して変位センサが常に横スキャンを行い、正確な走査が可能である。また、被測定物の印刷配線板は、搬送コンベアにより装置内に供給され、位置決め、測定を行った後、装置から排出される。

一方、特許文献２には、２対の正対するＸＹ移動機構と、Ｙ軸アームに所定角度回動可能に保持された相対向する測定プローブとを備え、前記２個の測定プローブは、チェーン駆動による前記ＸＹ移動機構により、測定プローブの間隔及びこれらを結ぶ方向を自由に制御することができ、薄膜基板上に形成された抵抗膜等の電気的特性を測定することのできるオートプローブ装置が記載されている。

特許第２６９１７８９号公報特開昭６１−１８０１４８号公報

しかし、上記特許文献１に記載のはんだ印刷検査装置においては、被測定物である印刷配線板を搬送コンベア上で固定しているため、印刷配線板を水平面内で保持することができず、印刷パターンと変位センサとの間に印刷配線板自身による反り、撓み等によるギャップが生じ、正確な測定結果が得られないという問題があった。

また、このはんだ印刷検査装置においては、ＸＹ直交ロボットによって測定センサを駆動しているため、ＸＹ直交ロボットの機構誤差により、測定センサを安定した状態で移動させることができず、膜厚値を安定して測定することができないという問題があった。

さらに、特許文献１に記載のはんだ印刷検査装置には、変位センサのＺ軸補正機能が存在しないため、印刷配線板の厚さが変更されると、印刷パターンの膜厚値を測定することができず、変位センサのパラメータ等の変更又は機種の交換が必要となるという問題があった。

また、このはんだ印刷検査装置は、印刷配線板に印刷された電極の抵抗値を測定する機能が存在せず、同抵抗値を測定することはできない。

一方、特許文献２に開示されたオートプローブ装置は、ＸＹ軸移動の駆動方式がチェーン駆動であるため、印刷パターンへの測定プローブの正確な位置決め動作ができず、測定値に誤差が生じるという問題があった。

また、このオートプローブ装置は、２端子法を用いて抵抗測定を行っているが、２端子法ではプローブと被測定物との間に生じた接触抵抗まで測定してしまうため、正確な抵抗値を得ることができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、プラズマディスプレイパネルの製造工程において、ガラス基板の表面に形成された印刷パターン等の膜厚と、電極の抵抗値とを、安定した状態で、正確に、一つの装置で測定することのできる膜厚抵抗測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、膜厚抵抗測定装置であって、被測定物を搬送する搬送手段と、該搬送手段によって搬送された被測定物を位置決め固定する位置決め固定手段と、該位置決め固定手段によって位置決め固定された被測定物の表面の印刷パターンの厚さを測定する膜厚測定手段と、前記位置決め固定手段によって位置決め固定された被測定物の表面の印刷パターンの抵抗値を測定する測定端子を備えた第１抵抗測定手段及び第２抵抗測定手段と、前記膜厚測定手段と前記第１抵抗測定手段とを搭載し、前記被測定物の任意の位置に前記膜厚測定手段及び前記第１抵抗測定手段を移動させる第１ＸＹ粗動ロボットと、前記第２抵抗測定手段を搭載し、抵抗測定時にのみ前記第１抵抗測定手段と連動させて動作する第２ＸＹ粗動ロボットと、前記膜厚測定手段による膜厚測定又は前記第１抵抗測定手段及び第２抵抗測定手段による抵抗測定のいずれを行うかを選択する選択手段と、装置全体を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、搬送手段と位置決め固定手段により、被測定物を本装置に投入すると、搬送された被測定物を位置決め固定することができ、被測定物の水平方向の安定が保障され、安定した状態で測定作業を行うことができ、測定精度が向上する。

また、第１抵抗測定手段と、第２抵抗測定手段とを別々にＸＹ粗動ロボットに搭載したため、被測定物上の印刷パターンの方向に合わせた抵抗測定が可能となる。

さらに、選択手段によって、膜厚測定と抵抗測定のいずれを行うかを選択することにより、一台の装置で２種類の測定が可能となる。

前記膜厚抵抗測定装置において、前記搬送手段を、前記被測定物の存在を確認する確認センサと、前記被測定物の下方に位置する複数の搬送コロと、該複数の搬送コロを駆動する搬送モータと、前記複数の搬送コロを上下動させるアクチェータとを備えるように構成することができる。

前記膜厚抵抗測定装置において、前記位置決め固定手段を、搬送された前記被測定物を位置決めする位置決めピンと、該位置決めピンを駆動するアクチェータと、前記被測定物を固定する吸着パッドと、前記被測定物を固定保持する基板固定ベースとを備えるように構成することができる。

前記膜厚抵抗測定装置において、前記膜厚測定手段を、前記被測定物上の印刷パターンの膜厚を測定するレーザ変位センサと、該レーザ変位センサを保持し、測定高さを微調するＺ軸と、該Ｚ軸を搭載して測定動作を行うＸＹ微動ステージと、測定動作を観察するモニタ用光学系とを備えるように構成することができる。

前記膜厚抵抗測定装置において、前記第１抵抗測定手段及び第２抵抗測定手段の各々が、接触式端子を備えた２個の測定部を、ＸＹＺθ軸方向に対し、独立して駆動可能な機構を有するように構成することができる。これによって、測定物を移動させることなく、縦、横いずれの印刷パターン方向も４端子法を用いて測定することができ、より正確な印刷パターンへの接触が可能となり、断線、パターンの欠け等を検出することもできる。

前記膜厚抵抗測定装置で測定される被測定物を、プラズマディスプレイ用ガラス基板とすることができる。これによって、プラズマディスプレイ用ガラス基板検査工程の品質向上を図りつつ、簡易な構成を有し、安価な測定装置を提供することができる。

以上のように、本発明によれば、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板の表面に形成された印刷パターン等の膜厚と、電極の抵抗値とを、安定した状態で、正確に、一つの装置で測定することのできる膜厚抵抗測定装置を提供することができる。

本発明にかかる膜厚抵抗測定装置によって測定される被測定物の一例として、プラズマディスプレイ用ガラス基板（以下、「ガラス基板」という）を図１０に示す。尚、図１０は、本発明にかかる膜厚抵抗測定装置によってガラス基板５の抵抗測定を行っている状態を示している。このガラス基板５は、表面に導電性膜が印刷された後、膜厚の測定を行うために膜厚抵抗測定装置に供給され、さらに、ガラス基板５を焼成した後、本発明にかかる膜厚抵抗測定装置に供給して抵抗値が測定される。

図１乃至図３は、本発明にかかる膜厚抵抗測定装置の一実施の形態を示し、この膜厚抵抗測定装置１は、被測定物のガラス基板５を外部から膜厚抵抗測定装置１内に搬送する基板搬送部（搬送手段）１０と、ガラス基板５を位置決め固定する基板固定部（位置決め固定手段）２０と、ガラス基板５の表面に印刷された導電性のパターン（以下、「印刷パターン」という）６の膜厚を測定する膜厚測定部３０と、印刷パターン６の抵抗値を測定する第１抵抗測定部４０及び第２抵抗測定部５０と、膜厚測定部３０と第１抵抗測定部４０とを搭載してガラス基板５の任意の位置に移動する第１ＸＹ粗動ロボット６０と、第２抵抗測定部５０を搭載して抵抗測定時にのみ稼動する第２ＸＹ粗動ロボット６１と、これらを操作して検査データを表示する操作パネル６５と、各部を制御する制御部７０等で構成される。

基板搬送部１０は、図４に示すように、ガラス基板５の存在を確認する確認センサ１１と、搬送コロ１２を駆動する搬送モータ１３と、搬送コロ１２を上下動させるアクチェータ１４とで構成され、ガラス基板５を基板固定部２０に搬送する。

基板固定部２０は、図５に示すように、搬送されたガラス基板５を位置決めする位置決めピン２１と、位置決めピン２１を駆動するアクチェータ２２と、ガラス基板５を固定する吸着パッド２３と、ガラス基板５を固定保持する基板固定ベース２４とで構成される。

膜厚測定部（膜厚測定手段）３０は、図６（ａ）に示すように、ガラス基板５の表面の印刷パターン６の膜厚を測定するレーザ変位センサ３１を保持し、測定高さを微調する第１Ｚ軸３２と、第１Ｚ軸３２を搭載して測定動作を行うＸＹ微動ステージ３３と、測定動作を観察するモニタ用光学系３４（図６（ｂ）参照）とで構成される。

第１抵抗測定部（抵抗測定手段）４０は、図６（ｂ）に示すように、印刷パターン６の抵抗値を測定する第１測定端子４１と、第１測定端子４１を保持して上下動及び測定動作を行う第２Ｚ軸４２と、第１測定端子４１を回転させる回転アクチェータ４３と、測定状態を観察するモニタ用光学系４４とで構成され、前記したＸＹ微動ステージ３３（図６（ａ）参照）に搭載される。

第２測定端子部５０は、印刷パターン６の抵抗測定時にのみ稼動し、図７に示すように、第２測定端子５１と、第２測定端子５１を保持して上下動及び測定動作を行う第３Ｚ軸５２と、第２測定端子５１を回転させる回転アクチェータ５３とで構成される。

操作パネル６５は、図３に示すように、膜厚抵抗測定装置１の操作を行うタッチパネル６６と、膜厚／抵抗測定状態を表示するモニタ６７と、膜厚測定コントローラ６８と、抵抗測定器６９とで構成される。

制御部７０は、膜厚抵抗測定装置１全体の制御及びデータ管理を行い、膜厚抵抗測定装置１を稼動させてガラス基板５の膜厚測定／抵抗測定を行う。

次に、上記構成を有する膜厚抵抗測定装置の動作について、図４乃至図１０を中心に参照しながら説明する。

作業者が図１及び図２に示す基板搬送部１０へガラス基板５を供給すると、図４の確認センサ１１によってガラス基板５の存在が検出され、搬送モータ１３が駆動され、ガラス基板５は、搬送コロ１２によって図１の基板固定部２０まで搬送される。次に、搬送コロ１２がアクチェータ１４により下降し、ガラス基板５が基板固定部２０に移載される。

基板固定部２０に搬送されたガラス基板５は、設定された基板サイズにより、図５の位置決めピン２１がアクチェータ２２により移動して位置決めを行い、吸着パッド２３によってガラス基板５が固定される。これにより、基板５は基板固定ベース２４に固定され、各サイズの基板の水平方向における位置決め精度が安定し、正確な測定作業を行うことができる。

膜厚抵抗測定装置１による測定作業は、図３の基板固定後操作パネル６５により、作業者が膜厚測定又は抵抗測定のいずれかを選択することによって行う。

作業者が膜厚測定作業を選択すると、膜厚測定コントローラ６８が起動し、図６（ａ）の膜厚測定部３０を第１ＸＹ粗動ロボット６０により測定位置まで移動させ、第１Ｚ軸３２によりレーザ変位センサ３１を測定高さまで下降させる。そして、図３の膜厚測定コントローラ６８による制御によって、図８に示すように、レーザ変位センサ３１よりレーザ光３５を出射し、図９に示すように、ガラス基板５の表面での０値補正３６を行い、図６（ａ）のＸＹ微動ステージ３３により、図８に示すように、レーザ変位センサ３１を測定開始位置から印刷パターン６まで往復移動させ、レーザ光３５の反射変位により、図９に示すように、印刷パターン６の膜厚３７（本装置では１０μｍ〜１００μｍ）を測定する。

膜厚抵抗測定装置１では、１〜５０個／基板の測定位置の登録が可能で、０値補正３６は、測定位置毎に行い、ガラス基板５の表面粗さによる誤差を最小限に抑えている。その際、図６（ｂ）のモニタ用光学系３４で測定状況をモニタし、図３の膜厚測定コントローラ６８でモニタ上に測定軌跡と測定データが表示される。

すべての測定データは、制御部（制御手段）７０に格納され、上位装置に送信することもできる。また、操作パネル６５におけるＪＯＧ操作により、測定位置として登録していないガラス基板５上の任意の位置で測定することも可能である。

次に、抵抗測定作業を選択すると、図３の抵抗測定器６９が起動し、ガラス基板５の上の印刷パターン６の方向に合わせて、図６及び図７の回転アクチェータ４３、５３を駆動し、第１測定端子４１、第２測定端子５１を回転させる。これは、４端子法を用いているため、電流端子と電圧端子の方向を電極方向と一致させるためである。その後、第１抵抗測定部４０は、第１ＸＹ粗動ロボット６０により登録された測定位置まで移動し、第２抵抗測定部５０も第２ＸＹ粗動ロボット６１により登録された測定位置まで移動する。

第１抵抗測定部４０の第２Ｚ軸４２を駆動し、第１測定端子４１を下降させると同時に、第２抵抗測定部５０の第３Ｚ軸５２を駆動し、第２測定端子５１を下降させ、ガラス基板５上の印刷パターン６に第１測定端子４１及び第２測定端子５１を接触させ、抵抗測定動作を行う。測定状態は、モニタ用光学系４４により観察することができる。膜厚抵抗測定装置１では、１〜５０個／基板の測定位置を登録することができ、測定データは、操作パネルに表示され、すべての測定データを制御部７０に格納し、上位装置に送信することもできる。

測定作業終了後は、図５の基板固定部２０の吸着パッド２３、位置決めピン２１を解除し、基板搬送部１０のアクチェータ１４により搬送コロ１３を上昇させ、搬送モータ１３を駆動し、ガラス基板５を回収する。

本発明にかかる膜厚抵抗測定装置全体を示す平面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１の膜厚抵抗測定装置の正面図である。図１の膜厚抵抗測定装置の基板搬送部を示す正面図である。図１の膜厚抵抗測定装置の基板固定部を示す正面図である。図１の膜厚抵抗測定装置の膜厚測定部／第１抵抗測定部を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図１の膜厚抵抗測定装置の第２抵抗測定部を示す正面図である。図１の膜厚抵抗測定装置による膜厚測定状態を示す図である。図１の膜厚抵抗測定装置による膜厚測定状態を示す図である。図１の膜厚抵抗測定装置による抵抗測定状態を示す図であって、（ａ）は印刷パターンが縦方向に延設されたガラス基板、（ｂ）は印刷パターンが横方向に延設されたガラス基板を測定している状態を示す。

符号の説明

１膜厚抵抗測定装置
５ガラス基板
６印刷パターン
１０基板搬送部
１１確認センサ
１２搬送コロ
１３搬送モータ
１４アクチェータ
２０基板固定部
２１位置決めピン
２２アクチェータ
２３吸着パッド
２４基板固定ベース
３０膜厚測定部
３１レーザ変位センサ
３２第１Ｚ軸
３３ＸＹ微動ステージ
３４モニタ用光学系
３５レーザ光
３６０値補正
３７膜厚
４０第１抵抗測定部
４１第１測定端子
４２第２Ｚ軸
４３回転アクチェータ
４４モニタ用光学系
５０第２抵抗測定部
５１第２測定端子
５２第３Ｚ軸
５３回転アクチェータ
６０第１ＸＹ粗動ロボット
６１第２ＸＹ粗動ロボット
６５操作パネル
６６タッチパネル
６７モニタ
６８膜厚測定コントローラ
６９抵抗測定器
７０制御部

Claims

被測定物を搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送された被測定物を位置決め固定する位置決め固定手段と、
該位置決め固定手段によって位置決め固定された被測定物の表面の印刷パターンの厚さを測定する膜厚測定手段と、
前記位置決め固定手段によって位置決め固定された被測定物の表面の印刷パターンの抵抗値を測定する測定端子を備えた第１抵抗測定手段及び第２抵抗測定手段と、
前記膜厚測定手段と前記第１抵抗測定手段とを搭載し、前記被測定物の任意の位置に前記膜厚測定手段及び前記第１抵抗測定手段を移動させる第１ＸＹ粗動ロボットと、
前記第２抵抗測定手段を搭載し、抵抗測定時にのみ前記第１抵抗測定手段と連動させて動作する第２ＸＹ粗動ロボットと、
前記膜厚測定手段による膜厚測定又は前記第１抵抗測定手段及び第２抵抗測定手段による抵抗測定のいずれを行うかを選択する選択手段と、
装置全体を制御する制御手段とを備えることを特徴とする膜厚抵抗測定装置。
前記搬送手段は、
前記被測定物の存在を確認する確認センサと、
前記被測定物の下方に位置する複数の搬送コロと、
該複数の搬送コロを駆動する搬送モータと、
前記複数の搬送コロを上下動させるアクチェータとを備えることを特徴とする請求項１に記載の膜厚抵抗測定装置。
前記位置決め固定手段は、
搬送された前記被測定物を位置決めする位置決めピンと、
該位置決めピンを駆動するアクチェータと、
前記被測定物を固定する吸着パッドと、
前記被測定物を固定保持する基板固定ベースとを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の膜厚抵抗測定装置。
前記膜厚測定手段は、
前記被測定物上の印刷パターンの膜厚を測定するレーザ変位センサと、
該レーザ変位センサを保持し、測定高さを微調するＺ軸と、
該Ｚ軸を搭載して測定動作を行うＸＹ微動ステージと、
測定動作を観察するモニタ用光学系とを備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の膜厚抵抗測定装置。
前記第１抵抗測定手段及び第２抵抗測定手段の各々は、接触式端子を備えた２個の測定部を、ＸＹＺθ軸方向に対し、独立して駆動可能な機構を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の膜厚抵抗測定装置。
前記被測定物は、プラズマディスプレイ用ガラス基板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の膜厚抵抗測定装置。