KR19980020062A - 플랫마스크 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플랫마스크상에 크기가 100∼200㎛인 작은 구멍이 수평과 수직방향으로 일정한 피치로 수만에서 수십만개의 구멍이 뚫려있고 또한 이 구멍크기의 정도는 브라운관의 품질을 결정하는 중요한 요소이나 플랫마스크의 구멍을 짧은 시간내에 전부 검사하는 방법이 없어 검사자의 목측에 의해 검사함으로써 검사정도저하 및 검사자에 따른 검사품질 산포가 발생되어 브라운관의 품질저하와 많은 검사자가 필요하여 플랫마스크의 제조원가상승의 요인이 되고 있음으로 이를 해결하고져 함에 있다.

따라서 본 발명의 구성은 플랫마스크의 하단 혹은 상단에 광원을 플랫마스크와 수평으로 설치하고 광원의 반대편에 플랫마스크와 수평이 되고 광원의 위치와 일치되게 에리어 스캔카메라를 설치한 후 플랫마스크의 구멍의 수평, 수직 피치내에 카메라의 광센서인 여러 픽셀이 정수개가 포함되도록 카메라와 플랫마스크사이의 거리, 카메라 렌즈로써 조정하고 플랫마스크 구멍의 수평, 수직 피치내의 각 픽셀이 인식한 빛의 세기를 합한 다음 연속으로 인접한 피치의 각 픽셀의 빛의 세기를 계속 합한 후 각 수평, 수직 피치내의 픽셀의 빛의 세기의 합과 인접 피치의 픽셀의 빛의 세기의 차이를 계산함으로서 플랫마스크의 구멍의 크기를 검사할 수 있도록 한다.

Description

플랫마스크 검사장치

제1도는 플랫마스크 형상도.

제2도는 종래의 플랫마스크 검사 구성도.

제3도는 확대된 플랫마스크의 구멍형상도.

제4도는 본 발명의 검사장치 구성도.

제5도는 플랫마스크 홀더 구조도.

제6도는 카메라 픽셀과 플랫마스크의 배열도.

*도면 부호 중 중요부호의 설명*

1 : 플랫마스크 구멍2 : 카메라, 현미경

3 : 플랫마스크4 : 테이블

5 : 광원7 : 모터

8 : 컴퓨터18 : 확대된 플랫마스크구멍

본 발명은 칼라브라운관의 핵심부품인 플랫마스크의 구멍크기를 검사하는 장치에 관한 것으로 플랫마스크의 두께는 100∼200㎛로 매우 얇고 표면에는 크기가 100∼200㎛인 수십만개의 구멍이 수평, 수직방향으로 일정한 피치로써 뚫려 있어 이 부품의 제조공정 및 사용공정에서 플랫마스크 표면상의 전체 구멍 크기의 검사가 필요하나 계측에 의한 검사방법이 없어 검사자의 목시로 검사를 함으로써 검사품질의 정도저하 및 과도한 검사인원의 투입으로 플랫마스크 제조원가상승의 요인이 되는 문제가 있어 이를 해결하기 위한 자동으로 온라인(On-line)에서 검사할 수 있는 기술을 개발하고자 함에 있다.

종래 기술구성은 일반적으로 플랫마스크의 구멍크기불량을 계측기로 검출하기 위해 구성된 시스템을 제1도 및 제2도로 설명하면 제1도에 나타낸 플랫마스크의 형상처럼 표면에 수만내지 수십만개의 작은 구멍(1)이 일정한 배열로 뚫려있고 이 구멍(1)의 크기검사를 위해 제2도에 도시한 바와 같이 플랫마스크를 지지하는 홀더(3), 홀더를 지지하는 테이블(4), 플랫마스크의 구멍(1)으로 빛을 조사하는 광원(5), 광원(5)으롭터 나와 플랫마스크를 투과한 빛의 세기를 인식한느 센서(2), 센서(2)를 지지하는 가이드(6), 센서(2)를 이동시키는 모터(7), 센서(2)에 의해 인식된 이미지를 저장하고 영상으로 나타내주는 컴퓨터(8)로 구성되어 있다. 홀더(3)와 테이블(4)은 연결도구를 사용하여 접촉되어 있다.

광원(5)은 주로 할로겐 등 빛의 세기가 강한 램프를 사용하고 있고 센서(2)는 에리어 스캔 카메라(Area Sacn camera) 혹은 현미경을 주로 이용하여, 광원(5)과 센서(2)의 위치는 홀더(3)를 기준으로 반대편에 있고 센서(2)는 카메라 혹은 현미경의 포카싱뎁스(focusing depth)내의 거리만틈 홀더(3)로부터 이격되어 있다.

종래기술의 동작설명은 다음과 같다.

종래 기술의 동작을 제1도, 제2도 및 제3도로 설명하면 제1도의 플랫마스크를 제2도의 홀더(3)에 고정시킨 다음 센서(2)를 모터(7)에 의해 플랫마스크의 검사하고자 하는 부분으로 이동시킨다.

플랫마스크가 광원(5)과 센서(2) 사이에 위치하면 광원(5)으로부터 나온 빛이 플랫마스크의 구멍(1)은 통과하지만 구멍(1)이 아닌 부분은 빛을 통과하지 못한다. 센서(2)는 빛의 세기만 감지함으로 플랫마스크의 구멍(1)만 통과한 빛을 감지하면 플랫마스크의 구멍형상을 알 수 있다.

센서(2)가 인식한 빛의 세기를 컴퓨터(8)에 저장하여 빛의 세기의 분포를 모니터상에 나타내면 제3도에 도시된 바와 같이 플랫마스크의 구멍(9) 형상이 재현되고 구멍(9)의 크기를 계산하는 소프트웨어에 의해 구멍크기를 검사한다.

종래기술의 문제점으로는 종래 기술로 플랫마스크를 검사하는 경우 플랫마스크의 구멍(2)영상을 인식하고 크기를 계산하는데 시간소요가 많고 플랫마스크 전체면적이 아닌 부분검사만 사용가능하고 또한 영상에 의한 플랫마스크의 구멍을 측정할 때 광원자체의 빛의 불균일성, 컴퓨터내 영상처리하는데 발생되는 오차, 카메라 자체의 오차 등으로 플랫마스크의 제조공정과 사용공정으로 사용전 검사가 불가능하고 플랫마스크를 사용 후 불량발생시 불량 구멍확인을 위한 오프라인(Off-line)에서 샘플링검사 및 검사시간이 장시간 소요되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 종래의 문제점을 개량, 보완하기 위해서 창작한 것으로서 이를 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구성을 제1도, 제4도, 제5도 및 제6도로 설명하면 제1도의 플랫마스크를 지지하는 마스크 홀더(13), 마스크 홀더를 지지하고 이동하는 가이드인 테이블(14), 마스크홀더(13)를 자동으로 이동시키기 위한 모터(16), 플랫마스크의 구멍(1)으로 빛을 조사하는 광원(15), 플랫마스크의 구멍(1)을 통과하는 빛을 인식하는 카메다(11)와 카메라 렌즈(12), 카메라(11)에 의해 캡쳐된 플랫마스크의 구멍형상을 인식하고 빛의 세기를 계산하는 컴퓨터(17)로 구성된다.

마스크 홀더(13)와 테이블(14)은 접촉되어 있고 마스크 홀더(13)은 제5도에 도시된 바와 같이 가운데는 뚫려 있고 플랫마스크(13a)의 외각부위가 마스크홀더(13b)와 접촉이 되고 4개의 모서리에 폴(13c)을 설치해 플랫마스크(13a)가 일정한 위치를 유지하는 구조로 되어 있다.

광원(15)의 조사각도는 플랫마스트(13a) 1개의 면적을 커버할 수 있어야 하며 또한 플랫마스크상(13a)의 전면을 조사하는 빛의 세기가 가능한 일정할 수 있는 광원이어야 한다. 빛을 감지하는 카메라(11)로 에리어 스캔 카메라(Area scan camera)를 사용하는데 카메라에 부착된 광센서의 수는 최소 2,000개 이상의 픽셀(pixel)이어야 하고, 1개의 픽셀의 크기의 최대 7㎛이하이어야 한다. 광원(15)과 카메라(11)의 위치는 플랫마스크(13a)를 중심으로 반대방향에 일치가 되도록 놓여지며 플랫마스크(13a)를 중심으로 반대방향에 일치가 되도록 놓여지며 플랫마스크(13a), 광원(15), 카메라(11)는 서로 평행이 되도록 설치한다. 모터(16)의 속도는 플랫마스크의 제조라인의 인덱스(Index)까지 속도조정이 가능해야 하고 모터(16)의 반복정도와 위치정도는 각각 10㎛이하이어야 한다.

컴퓨터(17)는 빛의 세기의 분포를 캡쳐(capture)하는 보드(board)와 캡쳐된 이미지를 계산하고 판단하는 보드를 내장한다.

본 발명의 동작을 도면 제1, 4, 5, 6도로 설명하면 플랫마스크(13a)가 마스크 홀더(13)에 안착되어 제4도의 광원(15)과 카메라(11)의 위치사이에 오면 정지를 한다. 광원(15)으로 부터 나온 빛이 플랫마스크(13a)에 조사되면 플랫마스크의 구멍(1)인 경우 빛이 투과되어 카메라(11)가 빛을 인식하지만 플랫마스크의 구멍(1)이 아닌 경우는 빛을 투과하지 못해 카메라(11)는 빛이 없는 것으로 감지한다.

카메라(11)의 광센서소자인 각 픽셀의 배열은 제6도에 도시된 바와 같이 가로, 세로가 각각 m1, m2, …, n1, n2, …의 배열로 구성되어 각 픽셀에 감지된 빛의 세기를 저장한다. 에리어 스캔 카메라(11)로 플랫마스크(13a)의 검사를 하기 위해서는 카메라(11)의 각 픽셀이 플랫마스크(13a)의 거리(d)를 계산 및 조정, 그리고 카메라 렌즈(12)의 배율로써 제6도와 같은 카메라(11)와 플랫마스크(13a)의 상태로 만들 수 있다. 이렇게하여 1개의 플랫마스크(13a)의 전면의 구멍(18)을 투과한 빛의 세기를 카메라(11)로 감지하여 컴퓨터(17)에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 컨버젼시켜 저장한다. 이때 디지털신호로 컨버젼시킬때에는 최소 256그레이 레벨(Grey level)이상을 사용한다. 거리(d)와 카메라에 부착되는 렌즈(12)에 따라 1개의 플랫마스크(13a)를 카메라의 픽셀이 감지하는 플랫마스크의 면적이 결정되면 플랫마스크의 구멍의 수평, 수직피치내에 인식되는 카메라 픽셀수를 알 수 있다. 그리고 카메라이 픽셀의 배열을 알 수 있으므로 프로그램으로 카메라 픽셀의 첫 번째 수직(n1, n2, n3…), 수평(m1, m2, m3…)배열부터 플랫마스크의 수평, 수직피치의 간격으로 카메라 픽셀을 분리시켜(제6도의 굵은선)이 픽셀들을 1개의 소프트 픽셀(soft pixel)(19)로 가정하여 소프트 픽셀(19)내의 카메라 픽셀의 빛의 세기를 모두 합한다.

제6도로 나타내면 s1=I(m1, n1) + I(m2, n1) + I(m3, n1) + I(m4, n1) + I(m1, n2) + I(m2, n2) + I(m3, n2) + I(m4, n2) + I(m1, n3) + I(m2, n3) + I(m3, n3) + I(m4, n3) + I(m1, n4) + I(m2, n4) + I(m3, n4) + I(m4, n4)이 된다. 소프트픽셀(19)과 수평혹은 수직으로 인접한 소프트픽셀(20) 내 카메라픽셀의 빛의 세기를 합한 것을 s2라 하고 s1과 s2의 차이를 계산한다. 즉 S=s1-s2를 계산한다. 연속으로 인접된 소프트픽셀과의 빛의 세기의 차이를 계산한다. 여기서 S의 값이 일정한 값보다 크면 플랫마스크 구멍(18)이 정상규격보다 크던지 혹은 적은 것이 있다는 것을 의미함으로 이러한 방식으로 플랫마스크 전면(13a)의 소프트픽셀을 계산해 보면 플랫마스크 구멍(18)의 이상 유무를 검사할 수 있다. 이때 S의 기준값은 실험으로 결정한다.

검사할 플랫마스크를 전 플랫마스크 위치로 이동하여 같은 방법으로 검사를 하면 플랫마스크 제조공정 및 사용공정에서 전수 자동으로 검사가 가능하다.

플랫마스크의 제조공정에서는 계측에 의한 자동검사 방법이 없어 검사자에 의한 목사검스를 행함으로써 검사품질의 산포발생 및 검사정도 저하를 반복적으로 불량이 발생되고 있고 과다한 검사인원이 투입되고 있다. 따라서 본 발명품을 이용하면 검사자없이 자동으로 전수검사가 가능하고 검사정도를 향상시키고 플랫마스크의 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 일정한 빛의 세기를 내는 광원과 플랫마스크를 지지하고 위치를 이동시키는 모터와, 플랫마스크를 투과하는 빛의 세기를 인식하는 에리어 스캔 카메라와, 에리어 스캔 카메라의 광센서소자인 픽셀의 수평, 수직배열에 따라 각 픽셀의 세기를 인식하고 계산하는 컴퓨터로 구성되어진 플랫마스크 검사장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 장치에서 플랫마스크는 광원과 에리어 스캔 카메라사이의 위치까지 모터로 이동되고 이 위치에 오면 플랫마스크를 정지하며 이동과 정지시간은 제조공정의 인덱스를 만족하도록 속도를 변경시킬 수 있는 구동장치를 갖는 검사장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 장치에서 에리어 스캔 카메라는 1개 또는 다수로 설치되어 에리어 스캔 카메라의 픽셀크기는 7㎛이하이고, 픽셀수는 2,000개 이상인 카메라를 사용하며 픽셀배열이 플랫마스크구멍의 수평, 수직피치내에 정수개가 들어가도록 에리어 스캔 카메라의 플랫마스크의 거리결정 및 카메라렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 검사장치.
4. 제3항에 있어서,

   플랫마스크구멍의 수평, 수직 피치내에 포함되어진 카메라 픽셀의 정수개의 빛의 세기를 수평, 수직피치별로 연속적으로 합한 다음 수평 혹은 수직방향으로 수평, 수직 피치내의 카메라 픽셀의 빛의 세기의 합과 인접한 수평, 수직피치내의 카메라 픽셀의 빛의 세기의 합의 차이를 계산하여 플랫마스크의 구멍크기를 검사하는 것을 특징으로 하는 검사장치.