JP4614624B2

JP4614624B2 - パターン欠陥検査装置

Info

Publication number: JP4614624B2
Application number: JP2003022442A
Authority: JP
Inventors: 明男渡貫
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: JP2004233213A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一ピッチで平行に並んで形成されている複数本の細条からなるパターンを検査する装置に係り、特に、プラズマディスプレイなどのガラス基板上に印刷塗布された蛍光体の検査に好適なパターン欠陥検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テレビジョン受像機などにおける画像表示面の大型化は目覚ましく、このため、従来から広く用いられていたブラウン管に加えて、各種の平板型ディスプレイが市場に提供されるようになっている。
【０００３】
ところで、このような平板型ディスプレイの場合、その表示画素の形成には、表示面サイズが大きいことから、一般的には印刷技法が用いられており、例えばプラズマディスプレイでは、その蛍光体パターンの形成に、図５に示すスクリーン印刷技法が用いられている。
【０００４】
この図５に示した技法では、予めスリットＳが形成してあるスクリーン原版Ｍを用いる。そして、このスクリーン原版Ｍの上に、ローラＲにより蛍光塗料Ｆを伸ばしてゆき、このとき原版のスリットＳを通過した蛍光塗料Ｆがプラズマディスプレイのガラス基板Ｂに塗布され、ストライプ状(細条)からなる蛍光体ＦＳが形成されるようにするものである。
【０００５】
なお、この図５では、スクリーン原版Ｍがガラス基板Ｂから離されているが、印刷中はスクリーン原版Ｍがガラス基板Ｂに密着していて、印刷後、図示のように離された状態にされるのはいうまでもない。
【０００６】
ところで、このとき、図５では示されていないが、ガラス基板Ｂがプラズマディスプレイの基板の場合は、図６に示すように、その蛍光体が印刷される方の面に、表示面の縦方向に延び、表示面の横方向に平行に並んで配置された数多くの微細な隔壁Ｗが形成してある。
【０００７】
そして、これら隔壁Ｗの各々の間の谷間部分に、図示のように、スクリーン原版ＭのスリットＳにより、ストライプ状の蛍光体ＦＳが印刷されるようになっている。
【０００８】
ここで、この図６は、一例として、プラズマディスプレイ表示面の横方向画素数が１０２４で、各画素がＲＧＢの３画素からなり、画素ピッチが０．９ｍｍの場合を示したものであり、従って、上記表示面の幅は、厳密には９２１．６ｍｍ＋隔壁Ｗの幅となる。
【０００９】
そして、図６の(a)は、ガラス基板Ｂの隔壁Ｗのピッチと、スクリーン原版ＭのスリットＳのピッチが共に等しく０．９ｍｍになっていて、塗布されたストライプ状の蛍光体ＦＳが各隔壁Ｗの谷間部分に全て正しく印刷された場合を示したものである。
【００１０】
このとき図６(a)の下側に付してある数値は、スクリーン原版ＭのスリットＳのピッチと、各スリットＳの基準点(表示面の左端に最初にある画素位置)からの距離(寸法)であり、ここでは、隔壁ＷのピッチとスリットＳのピッチが共に等しく０．９ｍｍで距離も同じになっている場合が示されている。
【００１１】
ところで、このように正しく印刷されるようにするためには、図５で説明したスクリーン印刷に際して、ガラス基板Ｂとスクリーン原版Ｍの位置合わせが正確に得られている必要がある。
【００１２】
このときスクリーン印刷技法では、位置合わせの技法については一応確立していて、実用上は問題がないが、ここで、いま、スクリーン原版Ｍに変形が生じてしまったとすると、いかに正確に位置合わせをしたとしても、正しい印刷結果は得られない。
【００１３】
ここで、図６の(b)は、一例として、スクリーン原版Ｍが０．０１％、延びた場合を示したもので、この図で下側に付してある数値は、スクリーン原版ＭのスリットＳのピッチと基準点からの距離であり、ガラス基板Ｂの隔壁Ｗのピッチと距離は、図示してないが、図６(a)のときと同じになっている。
【００１４】
この図６(bの)場合は、一方の端を基準点として、ここにある１番目の画素ＰＥ₁ の隔壁Ｗから他方の端の近傍にある１０２１番目の画素ＰＥ₁₀₂₁ の隔壁Ｗでは、上記したスクリーン原版Ｍの０．０１％の延びにより、隔壁ＷとスリットＳとのずれは０．１ｍｍとなり、図示されているように、蛍光体ＦＳが隔壁Ｗに乗り上げてしまい、このままでは、完成したプラズマディスプレイが不良品になってしまう。
【００１５】
そこで、従来から、蛍光体の印刷塗布が終わった段階でガラス基板Ｂの検査を行ない、図６(a)に示すように、正しい印刷が得られたガラス基板Ｂだけが後の製造工程に回されるようにするのが通例である。
【００１６】
ここで、図３は、このときの検査に従来から使用されている装置の一例を示したものであり、これは、ラインセンサカメラを使用してプラズマディスプレイのパターンを検査するようにした従来技術によるパターン欠陥検査装置の一例である。
【００１７】
この図３において、３０はカメラ、３１は紫外線照明部、３２はカメラ照明移動機構部、３３は画像処理部、３４は操作部、そして３５は表示部であり、ここで、まずカメラ３０は、例えばラインセンサカメラで構成され、プラズマディスプレイのガラス基板Ｂを撮像し、蛍光体が塗布された面から任意の領域の画像データを取り込む働きをする。
【００１８】
このとき、紫外線照明部３１はプラズマディスプレイのガラス基板Ｂの蛍光体が塗布された面に紫外線を照射し、塗布されている蛍光体を発光させ、カメラ３０による撮像が得られるようにする。従って、カメラ３０の撮像レンズには、撮像対象となる蛍光体の発光色に応じて所定のカラーフィルタが装着してある。
【００１９】
次に、カメラ照明移動機構部３２は、ガラス基板Ｂの蛍光体を塗布した面の任意の領域が全面にわたってカメラ３０により撮像できるように、カメラ３０と紫外線照明部３１の双方を保持し、矢印Ａで示すように、ガラス基板Ｂと平行に移動させる働きをする。
【００２０】
そして、画像処理部３３は、図示のように、画像入力部３３Ａと差画像検出部３３Ｂ、それに欠陥検出部３３Ｃを備え、画像入力部３３Ａによりカメラ３０から画像データを取込み、差画像検出部３３Ｂにより異なった領域の２枚の画像から差を検出し、欠陥検出部３３Ｃにより、差画像検出部３３Ｂによる検出結果から欠陥の有無を検出する働きをする。
【００２１】
このとき、操作部３４は、カメラ３０の制御と紫外線照明部３１の動作、それにカメラ照明移動機構部３２の制御を実行し、これに合わせて画像処理部３３による処理を制御し、画像処理部３３による処理結果は、カラーモニタやプリンタなどからなる表示部３５により所定の態様で表示される。
【００２２】
次に、この図３の従来技術によるパターン欠陥検査装置による欠陥検出動作について、図４により説明する。ここで、この従来技術は、本来、塗布された蛍光体にピンホールなどの印刷欠陥があったとき、それを検出するための装置であり、このため、撮像面で近接した検査領域と基準比較領域の各画像を比較し、その差画像からピンホール欠陥を検出するようになっている。
【００２３】
まず、図４(a)に示すように、撮像面で近接した検査領域と基準比較領域の各画像を取込み、次いで、同図の(b)に示すように、各領域の画像から差の画像を検出し、同図の(c)に示すように、差画像を求め、これを二値化し、そのレベルから同図の(d)に示すように、ピンホール欠陥を検出するようになっている。
【００２４】
従って、このとき、図４の(a)において、ストライプ状の蛍光体にずれがあれば、検査領域と基準比較領域の画像に差が現れるので、パターン欠陥を検出することができる。
【００２５】
ここで、従来技術としては、同一印刷面で複数のパターンを比較するようにした印刷物の検査方法が知られている(例えば、特許文献１参照。)。しかし、この従来技術では、複数のパターン間での位置のずれの検出については何も言及していない。
【００２６】
【特許文献１】
特許第３０３１２８６号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、複数本のストライプが同一のピッチで順次平行に並んたパターンを対象とした位置ずれの検出について配慮がされておらず、適用対象が制限されてしまうという問題があった。
【００２８】
従来技術では、上記したように、検査面の検査領域と基準比較領域の画像を比較しているが、この場合、図６(b)に示したガラス基板Ｂの隔壁Ｗのピッチと、スクリーン原版ＭのスリットＳのピッチのずれによる欠陥は検出できない。
【００２９】
何故なら、図６(b)を見れば明らかなように、この場合は、スリットＳのピッチ、すなわち蛍光体ＦＳのピッチは、どの部分でも(０．９＋ΔＰ)ｍｍで、全て同じになっているからである。
【００３０】
ここで、ΔＰは、本来の画素ピッチである０．９ｍｍの０．０１％に相当する数値のことであり、従って、この場合は、ΔＰ＝０．００００９ｍｍである。
【００３１】
この図６(b)は、上記したように、スクリーン原版Ｍが僅か０．０１％伸びた場合であるが、これでも基準点と反対側では、図示のように、１００μｍものずれが発生してしまう。なお、このことは、スクリーン原版Ｍが縮んだ場合も同じで、要するにスクリーン原版Ｍに伸縮が現れた場合には、ずれが発生してしまうのである。
【００３２】
そして、この１００μｍ程度のずれでも、大型のディスプレイの場合は、隔壁Ｗの間隔である０．３ｍｍ(各画素はＲＧＢの３個あるので、画素ピッチである０．９ｍｍの１／３になる。)という数値に対しては無視できない値のずれとなってしまう。
【００３３】
従って、この結果、図６(b)に示すように、蛍光体ＦＳが隔壁Ｗの谷間からはみ出して、隔壁Ｗの上にまで印刷され、塗布むら欠陥となってしまうが、この欠陥は従来技術では検出できず、このため、従来技術では、このような欠陥の検出には適用できないという問題が生じてしまうのである。
【００３４】
本発明の目的は、スクリーン原版の伸縮により発生した印刷ずれが検出できるパターン欠陥検査装置を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、同一ピッチで平行に並んだ複数本の細条からなるパターンが形成されている基板を対象としたパターン欠陥検査装置において、
前記基板の前記パターンの一部にある細条を、前記基板の前記複数本の細条が並んでいる方向の一方の端部において撮像する第１のカメラと、
前記基板の前記一方の端部とは反対側にあり、前記一方の端部にある前記第１のカメラから前記細条のピッチの整数倍の基準間隔を隔てた他方の端部において、前記基板の前記パターンの一部とは異なった他の一部にある細条を撮像する第２のカメラと、
前記第１のカメラで撮像した前記パターンの前記一方の端部に一番近い画素を含んだ第１の画像と前記第２のカメラで撮像した前記パターンの前記他方の端部に一番近い画素を含んだ第２の画像の相関を演算する画像処理部とを設け、
前記第１の画像と前記第２の画像の相関値に基づいて、前記パターンの前記一方の端部から前記パターンの前記他方の端部までの長さの前記基準距離からのずれ量を検査するようにして達成される。
【００３６】
このとき、前記所定の基準間隔が、前記パターンの前記複数本の細条が並んでいる方向の一方の端部の近傍から他方の端部の近傍までの距離に等しく設定されているようにしてもよい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるパターン欠陥検査装置について、図示の実施の形態により詳細に説明すると、ここで図１は本発明の一実施形態で、この図において、１は基準カメラ(基準画像撮像用)、２は比較カメラ(比較画像撮像用)で、何れもエリアセンサカメラなどと呼ばれているテレビジョンカメラの一種である。
【００３８】
そして、これら基準カメラ１と比較カメラ３は、ガラス基板Ｂにストライプ状に印刷されている蛍光体を撮像し、画像信号を個別に取得する働きをするが、このため、これらの基準カメラ１と比較カメラ２には、それぞれ環状の紫外線源を備えた紫外線照明部３、４が取付けられ、ガラス基板Ｂの蛍光体に紫外線を照射して発光させ、当該蛍光体がカメラ１、２で撮像できるようにしている。
【００３９】
ここで、これら基準カメラ１と比較カメラ２は、図示してないが、所定の支持部材に保持されていて、これにより、各々の撮像中心線Ｃ₁、Ｃ₂ が何れも検査対象であるガラス基板Ｂの蛍光体が印刷された面に垂直になり、且つ、ガラス基板Ｂの隔壁Ｗが並んでいる方向に、つまりガラス基板Ｂの表示面の横方向に所定の基準間隔Ｌを保って相互に離れた状態で、それぞれ正確に位置決めされるように構成してある。
【００４０】
そして、この状態で、基準カメラ１と比較カメラ２の双方により、ガラス基板Ｂを撮像し、それぞれから画像信号が出力され、画像処理部５に供給されるようになっている。
【００４１】
画像処理部５は、図示のように、画像入力部５Ａと相関演算処理部５Ｂ、それにずれ量算出部５Ｃを備え、画像入力部５Ａにより基準カメラ１と比較カメラ２から基準画像データと比較画像データを取込み、相関演算処理部５Ｂにより、基準画像と比較画像の相関を演算し、ずれ量算出部５Ｃにより、相関演算結果からずれ量ΔＥを算出する。
【００４２】
そして、この画像処理部５による処理結果は、カラーモニタやプリンタなどからなる表示部７により所定の態様で表示されるが、このとき、操作部８は、基準カメラ１と比較カメラ２の制御と、各紫外線照明部３、４の制御を実行し、これに合わせて画像処理部５による処理を制御する。
【００４３】
次に、この図１の実施形態の画像処理部５によるずれ量算出動作について、図２により説明すると、まず、画像入力部５Ａでは、図２の(a)に示すように、基準カメラ１により撮像されたガラス基板Ｂの画像を基準画像Ｘとし、比較カメラ２により撮像されたガラス基板Ｂの画像を比較画像Ｙとする。
【００４４】
このとき、上記した基準距離Ｌについては、測定対象となるディスプレイ用のガラス基板Ｂに予め隔壁Ｗにより形成してある画素ＰＥのピッチの整数倍になるように設定しておく。
【００４５】
具体例で説明すると、例えば図６(a)に示したガラス基板Ｂ場合、１番目の画素ＰＥ₁ から１０２１番目の画素ＰＥ₁₀₂₁ までの距離９１８．９ｍｍを基準距離Ｌに設定しておくのである。
【００４６】
次に、相関演算処理部５Ｂでは、図２(b)に示すように、次の(数１)式による相関演算処理を実行し、基準画像Ｘと比較画像Ｙの相関値(相関の強さ)Ｑを演算する。
【００４７】
【数１】

Ｍ：基準画像Ｘ及び比較画像Ｙの縦方向画素数
Ｎ：基準画像Ｘ及び比較画像Ｙの横方向画素数
Ｇｒ(ｎ，ｍ)：ｎ×ｍ画素からなる基準画像Ｘ
Ｇｓ(ｎ，ｍ)：ｎ×ｍ画素からなる比較画像Ｙ
そこで、ずれ量算出部５Ｃでは、図２(c)に示すように、相関演算処理部５Ｂで演算した相関値Ｑを、予め設定してある良否判定用の基準相関値Ｑ_th と比較する。
【００４８】
相関値Ｑは、基準画像Ｘと比較画像Ｙとの乗算の総和値を取っている。そのために、比較画像ＹをΔＥずらした場合の相関値Ｑは、基準画像Ｘの２乗倍の総和となり、最大となる。従って、基準画像Ｘと比較画像Ｙの間の相関の強さは、これらの間の距離が、上記した基準距離Ｌに等しくなっていたとき最大になり、ずれるに従って小さくなる。
【００４９】
何故なら、この基準距離Ｌは、予めガラス基板Ｂの画素のピッチの整数倍になるように設定してあり、従って、基準画像Ｘと比較画像Ｙの間の距離が、上記した基準距離Ｌに等しくなったとき、つまり、図５で説明したように、スクリーン原版Ｍにより印刷された蛍光体ＦＳにずれがなく、図６(a)に示すようになっているとき基準画像Ｘと比較画像Ｙがずれなく一致するからである。
【００５０】
上記した具体例の場合、スクリーン原版Ｍにより印刷された蛍光体ＦＳにずれがなくて、図６(a)に示すようになるのは、スクリーン原版Ｍに伸縮がなく、スクリーン原版Ｍによる１番目の画素ＰＥ₁ の印刷位置から１０２１番目の画素ＰＥ₁₀₂₁ の印刷位置までの長さが基準距離Ｌに等しくなっているときである。
【００５１】
そこで、このとき比較結果(Ｑ≧Ｑ_th)が得られたガラス基板、すなわち基準相関値Ｑ_th 以上の相関値Ｑが得られたガラス基板Ｂは、印刷ずれについては良品と判定し、比較結果(Ｑ＜Ｑ_th)となったガラス基板、すなわち相関値Ｑが基準相関値Ｑ_th より小さかったガラス基板Ｂは不良品であると判定するのである。
【００５２】
そして、このずれ量算出部５Ｃによる判定結果は表示部７に送られ、当該ガラス基板Ｂについての良否判定結果が表示される。
【００５３】
従って、この実施形態によれば、不良品を除き、蛍光体の印刷が正しく得られたガラス基板Ｂだけを後の製造工程に回わすことができ、不良品がいたずらに製造されてしまう虞れを確実に抑えることができる。
【００５４】
このとき、図２(c)から明らかなように、相関値Ｑの大きさは、ずれ量ΔＥと関数関係にある。そこで、予め相関値Ｑとずれ量ΔＥについて校正(較正：目盛合わせのこと)しておけば、相関値Ｑからμｍ単位によるずれ量ΔＥ、つまり、ΔＥ(μｍ)を得ることができる。
【００５５】
この場合、例えば上記した校正結果をテーブル化し、ずれ量算出部５Ｃでは、このテーブルを用いて相関値Ｑからずれ量ΔＥ(μｍ)を検索してやれば良く、こうすることにより、表示部７では、当該ガラス基板Ｂのずれ量ΔＥ(μｍ)を表示することができる。
【００５６】
そして、上記したことから明らかなように、この実施形態によれば、スクリーン原版Ｍの０．０１％程度の伸縮による印刷ずれでも容易に検出ができるので、大型ディスプレイのガラス基板Ｂを対象として、製造工程の管理に有効に役立てることができる。
【００５７】
また、この実施形態によれば、ずれの検出に画像の相関を用いているので、図１において、ガラス基板Ｂの位置が多少ずれても検出結果に影響を与える虞れがなく、従って、印刷ずれの検出に際してガラス基板の固定に精度を必要とせず、この結果、ガラス基板の搬入、搬出や固定に必要な機構について簡素化を図ることができる。
【００５８】
次に、この実施形態における基準画像Ｘと比較画像Ｙ(図２)について説明すると、これは基準距離Ｌ(図１)だけ離れた位置にあり、ここで基準距離Ｌは、基準カメラ１の撮像中心線Ｃ₁ と比較カメラ２の撮像中心線Ｃ₂ の距離で決まることは、既に説明した通りである。
【００５９】
このとき、基準距離Ｌの長さは、とにかく画素ピッチの整数倍であれば、一応は任意に決めることができるが、ここで、ずれ量の検出精度の観点からすれば、検査対象となるガラス基板Ｂの横方向の一方の端部に一番近い画素を含んだ画像が基準画像Ｘになり、他方の端部に一番近い画素を含んだ画像が比較画像Ｙとなるような長さに設定するのが好適である。
【００６０】
例えば、図６で説明したディスプレイ表示面の横方向画素数が１０２４のガラス基板Ｂの場合は、図示のように、基準点にある１番目の画素ＰＥ₁ を含んだ画像が基準画像Ｘになり、他方の端の近傍にある１０２１番目の画素ＰＥ₁₀₂₁ を含んだ画像が基準画像Ｘになるように、基準距離Ｌを９１８．９ｍｍにしてやれば良い。
【００６１】
ここで、この基準距離Ｌの設定には、実際には次のようにして行なえばよい。
すなわち、まず、判定対象のガラス基板と同じもので、蛍光体の印刷について良品となっているガラス基板を用意して、基準スケールとする。なお、この基準スケールとしては、ガラス基板によるものに限らないが、同じガラス基板によって校正するのが簡便である。
【００６２】
次に、基準カメラ１と比較カメラ２の間の距離がおおよそ基準距離Ｌになるようにした上で、上記した基準スケールとした良品のガラス基板を、図１に示す撮像位置に位置決め設置し、この状態で基準カメラ１と比較カメラ２でガラス基板を撮像し、上記した相関値Ｑを演算する。
【００６３】
そして、このとき演算されてくる相関値Ｑが最大になるように、基準カメラ１と比較カメラ２の双方、又は一方の位置を調整するのである。このとき、基準カメラ１は固定したままにし、比較カメラ２だけを動かすようにすれば、基準距離Ｌに容易に調整することができる。
【００６４】
ここで、この基準距離Ｌの校正は、随時、実施することにより、容易に高精度を保持することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、印刷原版の０．０１％程度の伸縮による印刷ずれでも容易に検出できるので、ディスプレイの大型化にも容易に適用することができる。
【００６６】
また、本発明によれば、ガラス基板の位置がずれても検出結果に影響を与えないことから、ガラス基板の固定精度も必要せず、このため、ガラス基板の搬入、搬出や固定のための機構部が簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパターン欠陥検査装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による欠陥検査の動作説明図である。
【図３】従来技術によるパターン欠陥検査装置の一例を示すブロック図である。
【図４】従来技術による欠陥検査の動作説明図である。
【図５】スクリーン原版を用いた蛍光塗料の印刷技法の説明図である。
【図６】ディスプレイ用ガラス基板に対する蛍光体の印刷ずれの説明図である。
【符号の説明】
１基準カメラ(基準画像撮像用のテレビジョンカメラ)
２比較カメラ(比較画像撮像用のテレビジョンカメラ)
３、４紫外線照明部
５画像処理部
７表示部
８操作部
Ｂガラス基板(プラズマディスプレイ用)
Ｍスクリーン原版
Ｆ蛍光塗料
ＦＳ印刷された蛍光体(ストライプ状)
Ｒローラ
Ｓスリット
Ｗ隔壁７

Claims

同一ピッチで平行に並んだ複数本の細条からなるパターンが形成されている基板を対象としたパターン欠陥検査装置において、
前記基板の前記パターンの一部にある細条を、前記基板の前記複数本の細条が並んでいる方向の一方の端部において撮像する第１のカメラと、
前記基板の前記一方の端部とは反対側にあり、前記一方の端部にある前記第１のカメラから前記細条のピッチの整数倍の基準間隔を隔てた他方の端部において、前記基板の前記パターンの一部とは異なった他の一部にある細条を撮像する第２のカメラと、
前記第１のカメラで撮像した前記パターンの前記一方の端部に一番近い画素を含んだ第１の画像と前記第２のカメラで撮像した前記パターンの前記他方の端部に一番近い画素を含んだ第２の画像の相関を演算する画像処理部とを設け、
前記第１の画像と前記第２の画像の相関値に基づいて、前記パターンの前記一方の端部から前記パターンの前記他方の端部までの長さの前記基準距離からのずれ量を検査するように構成したことを特徴とするパターン欠陥検査装置。