JP2004205530A - パネルアライメント装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】特別なツールを使用せず、通常のパネル生産中に得られる画像入力手段からの情報だけをもとに較正して、高速で動作するパネルアライメント装置及び方法を提供する。
【解決手段】パネルのマーク間距離の寸法ばらつき、及び基準側パネルの水平線方向とＸＹθ調整手段１０のＸ軸との角度ずれが充分小さく、かつ複数台の画像入力手段５のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、図面寸法値入力手段１１からの情報をもとにアライメント量計算手段１２において、近似を行うことにより画像入力手段の視野位置を較正することなくアライメント量を計算可能とし、較正を行うための作業に多大な労力を必要とせず、合わせて検査精度を向上でき、高速で高精度なアライメント調整を可能とした。
【選択図】 図１
【解決手段】パネルのマーク間距離の寸法ばらつき、及び基準側パネルの水平線方向とＸＹθ調整手段１０のＸ軸との角度ずれが充分小さく、かつ複数台の画像入力手段５のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、図面寸法値入力手段１１からの情報をもとにアライメント量計算手段１２において、近似を行うことにより画像入力手段の視野位置を較正することなくアライメント量を計算可能とし、較正を行うための作業に多大な労力を必要とせず、合わせて検査精度を向上でき、高速で高精度なアライメント調整を可能とした。
【選択図】 図１
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・パネル（以下、ＰＤＰという）、液晶パネル（以下、ＬＣＤという）等のフラット・ディスプレイ製造工程において、２枚のパネルを貼り合わせ工程のアライメント用マークを利用して位置合わせするパネルアライメント装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＰＤＰやＬＣＤなどのフラット・ディスプレイにおいては、２枚のパネルを精度良く貼り合わせるパネルアライメント工程が製品特性を確保する上で、ますます重要となってきている。精度向上を目指し、マークは原理上必要な２個ではなく４個もしくはそれ以上とし、作業者の目視誤差を避けるため認識装置を用いて自動化するケースが増えている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、各パネルの位置合わせ用マークを３個以上設けて位置認識手段により、相対するパネルの位置決め前のデータを求め、対応する各マークを重ね合わせに必要な相対変位を、各マークの位置データから求め、各マーク間の誤差の自乗和が最小となる相対変位を決定して位置決めテーブルによりパネルに与えて位置合わせするパネル位置合わせ装置、また特許文献２には、上透明基板，下透明基板を固定し、上下透明基板のマークを検出して位置ズレ量を求め、下透明基板をＸ，Ｙ，θ，Ｚ軸方向に位置補正して、上もしくは下基板ロボットいずれかのテーブル搬送位置（教示位置）を上下透明基板の位置ズレ量分修正し制御する液晶表示セルの製造装置等の発明が記載されている。
【０００４】
以下、従来のアライメント装置及び方法について、図１１に示す標準的なアライメント装置を参照しながら説明する。図１１において、１は基準側となる上側のパネル、２はアライメント調整される下側のパネル、３，４は各パネルに付与されたアライメント用のマーク、５はマークを撮像する画像入力手段、６は画像入力手段５により得られた画像からマーク位置を特定する認識処理手段、７は画像入力手段５の視野位置を教示するための視野位置教示手段、８は得られたマーク位置データと視野位置データをもとに調整すべきアライメント量を計算するアライメント量計算手段、９は計算されたアライメント量をもとに実際にモータを駆動するモータ制御手段、１０は下側パネル２をＸＹθ方向に位置調整するＸＹθ調整手段である。
【０００５】
以上のように構成されたアライメント装置を用いるアライメント方法としては、図１１に示す例のように、４点のマークを用いてアライメントを行う場合、冗長度を持つため、合わせ方には種々の方法が考えられる。基本的には製品上のアライメントの目的と材料の特性により最適な方法が決定される。ここでは下記に示す合わせ方を例に説明する。
【０００６】
ＸＹ方向については、各パネルの４個のマークの中心（重心）を合わせる。θ方向については左上と左下のマークの中点と右上と右下のマークの中点を結んだ線分を基準水平線とし、各々のパネルの基準水平線の角度を合わせる。
【０００７】
以上のように定義された場合の従来のアライメント方法について、図１２の各要素と名称を定義した模式図、図１３のθ調整方法の説明図を用いて説明する。図１２において、図１１に示すＸＹθ調整手段１０の原点位置におけるθ軸の回転中心を座標原点０、Ｘ軸，Ｙ軸をＸ座標軸，Ｙ座標軸とする絶対座標系を考える。
【０００８】
いま、上側パネル１のマーク３の位置を各々図１２のようにＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４とする。そして、Ｕ２とＵ３を結んだ線分の中点をＵｍ、Ｕ１とＵ４を結んだ線分の中点をＵｎとする。さらに、ＵｍとＵｎを結んだ線分の中点をＵｇとする。同様に下側パネル２のマーク４の位置をＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４として、Ｂ２とＢ３を結んだ線分の中点をＢｍ、Ｂ１とＢ４を結んだ線分の中点をＢｎ、ＢｍとＢｎを結んだ線分の中点をＢｇとする。
【０００９】
前述の定義からアライメントとは、このＵｇ，Ｂｇを一致させ、Ｕｍ−ＵｎとＢｍ−Ｂｎの角度を一致させることである。４台の画像入力手段５の各々の視野の原点の座標を０ｃ１，０ｃ２，０ｃ３，０ｃ４とする。ここであらかじめ画像入力手段５の正確な位置を求めておき（以下、この作業を較正という）視野位置教示手段７により０ｃ１，０ｃ２，０ｃ３，０ｃ４の座標データをアライメント量計算手段８に入力しておく。
【００１０】
各マークを撮像した画像データは画像入力手段５から認識処理手段６に送られ、認識処理手段６により各マーク位置が特定される。その情報はアライメント量計算手段８に送られるが、送られる情報は、各マークの各々の画像入力手段５の視野の原点座標０ｃ１，０ｃ２，０ｃ３，０ｃ４からのＸＹ方向の距離データである。アライメント量計算手段８では、この距離データとあらかじめ較正により求められた視野の原点座標データをもとに各々のマークの絶対座標系での座標位置を算出する。
【００１１】
これらを各々Ｕ１（Ｘｕ１，Ｙｕ１），Ｕ２（Ｘｕ２，Ｙｕ２），Ｕ３（Ｘｕ３，Ｙｕ３），Ｕ４（Ｘｕ４，Ｙｕ４）、およびＢ１（Ｘｂ１，Ｙｂ１），Ｂ２（Ｘｂ２，Ｙｂ２），Ｂ３（Ｘｂ３，Ｙｂ３），Ｂ４（Ｘｂ４，Ｙｂ４）とする。
【００１２】
次にアライメント量計算手段８は、このデータをもとに各軸のアライメント量Ｘ，Ｙ，θを計算する。Ｘ，Ｙ，θは純粋に幾何学上の問題として解かれる。この解法の一例を次に示す。
【００１３】
まず、θ軸のアライメント量を求める。各短辺中央の座標は、（数１）
【００１４】
【数１】
【００１５】
また、各基準水平線のなす角θは、図１３より（数２）
【００１６】
【数２】
【００１７】
となり、ここで、
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数４】
【００２０】
（数３），（数４）において、
ａ＝Ｘｕ１−Ｘｕ２−Ｘｕ３＋Ｘｕ４
ｂ＝Ｙｕ１−Ｙｕ２−Ｙｕ３＋Ｙｕ４
ｃ＝Ｘｂ１−Ｘｂ２−Ｘｂ３＋Ｘｂ４
ｄ＝Ｙｂ１−Ｙｂ２−Ｙｂ３＋Ｙｂ４
とする。
【００２１】
したがって、（数２）は、（数５）となる。
【００２２】
【数５】
【００２３】
下側パネル２をθだけ回転させると、重心ＢｇがＢｇ’ヘ移動する。
Ｂｇ’の座標値（Ｘｂｇ’，Ｙｂｇ’）は（数６）で与えられる。
【００２４】
【数６】
【００２５】
したがって、アライメント量ＸＹは、（数７）である。
【００２６】
【数７】
【００２７】
また、ｃｏｓθ，ｓｉｎθは、（数８）に書き直すことができる。
【００２８】
【数８】
【００２９】
また、ここで、
ｅ＝Ｘｕ１＋Ｘｕ２＋Ｘｕ３＋Ｘｕ４
ｆ＝Ｙｕ１＋Ｙｕ２＋Ｙｕ３＋Ｙｕ４
ｇ＝Ｘｂ１＋Ｘｂ２＋Ｘｂ３＋Ｘｂ４
ｈ＝Ｙｂ１＋Ｙｂ２＋Ｙｂ３＋Ｙｂ４
とおくと、アライメント量ＸＹは、（数９），（数１０）となり、
【００３０】
【数９】
【００３１】
【数１０】
【００３２】
以上をまとめると、（数１１）となる。
【００３３】
【数１１】
【００３４】
このアライメント量Ｘ，Ｙ，θがモータ制御手段９に送られ、実際にＸＹθ調整手段１０が駆動され、下側パネル２が位置調整される。
【００３５】
【特許文献１】
特開平７−７８０２９号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８０８１０号公報
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のアライメント方法は、絶対座標系での計算であり、数学的には正しいが、図４に示す画像入力手段５の正確な位置が求められないと調整の収束性と調整後の判定方法およびその精度に問題が生じる。しかし実際には画像入力手段５の正確な位置を求めること、すなわち較正は困難である。通常、較正作業はマーク位置が既知のマスターを用いて行うが、パネルサイズが大きくなればなるほど高精度なマスターの製作が困難になるとともに、装置ともども室温の変動に大きく影響を受け、アライメント精度に悪影響を与えるという問題点を有していた。
【００３７】
さらに、実際の機械ではさまざまな構造物がＸＹθ調整手段１０と下側パネル２の間に介在したり、θ軸の構造上の問題からθ軸の回転中心を正確にひろうことが困難な場合が多く、その問題を回避するため設計上大きな制約条件を受けることとなり、またその較正作業は慎重に行う必要があるため、開発と調整に多大の時間を要するという問題点も有していた。
【００３８】
また、仮に較正ができたとしてもその精度が充分得られないため、何度も調整を繰り返し、調整に時間がかかり生産性が上がらない。さらに調整後の検査も同じロジックを用いて、ＸＹθのアライメント量が所定の範囲に入れば良品と判定するため、製品の精度保証の点でも問題点を有していた。これらの問題点は、従来例で説明した一例の合わせ方の定義によらず、他の合わせ方においても同様の問題点を有していた。
【００３９】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、設備設計と実行に多大な負荷を要する較正作業を必要とせず、したがって較正精度に依存しない検査精度を有し、また、マスターや他の計測器などの特別なツールを使用せず、θ軸の構造に特別な配慮することなく、通常のパネル生産中に得られる画像入力手段からの情報だけをもとに較正し、高速で動作可能なパネルアライメント装置及び方法を提供することを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るパネルアライメント装置は、２枚のパネルに付与された各々２個以上のマークを撮像する画像入力手段と、画像入力手段からの入力画像を処理してマーク位置を特定する認識処理手段と、パネルに付与されたマーク間距離の図面寸法値を入力する図面寸法値入力手段と、認識処理手段により取得したマーク位置データと図面寸法値からアライメント量を算出するアライメント量計算手段と、算出されたアライメント量をもとに３個のモータを制御するモータ制御手段と、３個のモータを駆動源とするＸＹθ調整手段とを備え、アライメント量計算手段が、マーク間距離の寸法ばらつき、及び基準側パネルの水平線方向とＸＹθ調整手段のＸ軸の角度ずれが小さく、かつ複数台の画像入力手段のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、近似を行うことにより画像入力手段の視野位置を較正することなく、アライメント量を計算することを特徴とする。
【００４１】
また、図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値からθ調整後のマーク移動量の近似を行い推定するθ調整後マーク位置推定手段を備え、θ調整後のマーク移動量におけるＸＹ調整のアライメント量を計算してＸＹθの同時調整を行うこと、さらに、図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値をもとにマーク移動量の推定を行った後、移動後のマークとの位置ずれ量のデータから画像入力手段の位置の較正を行う回転中心位置補正手段を備え、マークの推定値とのずれを検出し、ずれ量をもとに次の推定値の修正を行うことを特徴とする。
【００４２】
また、本発明に係るパネルアライメント方法は、画像入力手段からの２枚のパネルに付与された各々２個以上のマークを撮像した入力画像を処理して認識処理手段によりマーク位置を特定し、図面寸法値入力手段からパネルに付与されたマーク間距離の図面寸法値を入力し、アライメント量計算手段によって、認識処理手段により取得したマーク位置データと図面寸法値からアライメント量を算出して、モータ制御手段が算出されたアライメント量をもとにＸＹθ調整手段の駆動源である３個のモータを制御することにより、マーク間距離の寸法ばらつき、及び基準側パネルの水平線方向とＸＹθ調整手段のＸ軸の角度ずれが小さく、かつ複数台の画像入力手段のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、アライメント量計算手段が、近似を行って画像入力手段の視野位置を較正することなく、アライメント量を計算することを特徴とする。
【００４３】
また、図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値からθ調整後マーク位置推定手段によりθ調整後のマーク移動量の近似を行い推定し、θ調整後のマーク移動量におけるＸＹ調整のアライメント量を計算してＸＹθの同時調整を行うこと、さらに、図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値をもとに回転中心位置補正手段によってマーク移動量の推定を行った後、移動後のマークとの位置ずれ量のデータから画像入力手段の位置の較正を行い、マークの推定値から検出のずれ量をもとに次の推定値の修正を行うことを特徴とする。
【００４４】
前記構成の装置及び方法によれば、マーク間距離の寸法誤差、及び基準側パネルの水平線方向とアライメント調整のＸ軸との角度ずれも充分小さいという実現が充分可能な条件下において近似を行うことにより、画像入力された視野位置の較正を行うことなく画面内の相対値データのみでアライメント調整を行うことができ、また、図面寸法値を用いて、θ調整後のマーク移動量を推定することにより、ＸＹθの同時調整ができ、さらには、推定精度を上げるため、推定値と実際のずれ量を検出し、回転中心位置を修正することにより、画像入力手段の位置を較正し、高精度なアライメント調整ができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００４６】
図１は本発明の実施の形態１におけるアライメント装置の概略構成を示す図である。ここで、前記従来例を示す図１１において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示し、以下の各図においても同様とする。
【００４７】
本実施の形態１における図１において、アライメント装置の構成は、従来例とほぼ同じである。図１１に示した従来例とは、視野位置教示手段７の代わりに図面寸法値入力手段１１を有する点が異なる。その動作においても、画像入力手段５の各視野におけるマークの位置データが認識処理手段６からアライメント量計算手段１２に送られるまでは同様である。ただし、本実施の形態１では、従来例のように各画像入力手段６の視野位置データを用いることなく、アライメント量を計算する。
【００４８】
以下、図２〜図６を用いてそのアライメント方法を説明する。図２において各視野の位置は不明とする。ただし、前提条件として、視野のＸＹ方向は絶対座標系のＸＹ軸に一致しているとみなせるとする。したがって、アライメント量計算手段１２が得られたデータは認識処理手段６から送られたデータをもとに得られる各視野における上下のマークの相対位置のみである。いま、その相対位置を上側パネル１を基準に（ｓ１，ｔ１）、（ｓ２，ｔ２）、（ｓ３，ｔ３）、（ｓ４，ｔ４）とする。本実施の形態１においては、まず基準水平線の角度を合わせる。図２においてＵｍとＢｍのＹ軸方向の差Ｓｍ、ＵｎとＢｎのＹ軸方向の差Ｓｎは、（数１２）で表される。
【００４９】
【数１２】
【００５０】
ここでは角度だけを問題とするので、ＢｍがＵｍに一致させた状態を考え、その状態を図３に示す。求めるべき角度方向のアライメント量をθ、マークの横方向の図面上のピッチをＬとすると、近似的に（数１３）が成り立つ。
【００５１】
【数１３】
【００５２】
ただし、各パネルの基準水平線長さ、すなわちマーク間ピッチの寸法ばらつきα，βが図面上のマーク間距離Ｌに比べて充分小さく、基準となる上側パネル１の基準水平線方向と一致するＸＹθ調整手段１０のＸ軸との角度ずれφが充分小さいことがが必要である。実際上これらの条件は充分に満足させられる。
【００５３】
図４に示すように、実際の下側パネル２のマーク間ピッチがＬ＋βとした場合のアライメント量推定誤差をΔθとする。なお、基準となる上側パネル１のマーク間ピッチ誤差αは影響しない。図４においてΔθは、（数１４）のようになる。
【００５４】
【数１４】
【００５５】
例えば、ＰＤＰの標準的なサイズである４２インチでみてみると、Ｌ＝９４４ｍｍに対し、α，β＜±０．０１５ｍｍ程度は充分確保される。このとき初期状態がＳｎ−Ｓｍ＝２ｍｍとした場合、（数１４）において
Δθ＝１．９２９×１０ｅｘｐ−６（ｄｅｇｒｅｅ）
となり、これはＹ軸方向換算で０．０３μｍにしか相当せず、通常１μｍ〜５０μｍのアライメント精度を要求される場合が多いため、無視できる。
【００５６】
また、図５に示すように、ＸＹθ調整手段１０のＸ軸方向と基準となる上側パネル１の基準水平線の角度ずれをφとした場合、角度ずれがなかった場合のアライメント量をθ’、アライメント量推定誤差をΔθとすると、（数１５）のようになる。
【００５７】
【数１５】
【００５８】
実際の４２インチパネルでは貼り合わせ工程において、パネル外形からのマーク位置ばらつきと設備側のパネル外形を利用したパネル位置決めばらつきを合わせて２ｍｍ以内におさえることはたやすい。
【００５９】
例えば、Ｌ＝９４４ｍｍ，Ｓｎ−Ｓｍ＝２ｍｍ，Ｌ・ｓｉｎφ＝２ｍｍ、φ＝０．１２１４ｄｅｇｒｅｅとすると、
Δθ＝−５．４５×１０ｅｘｐ−７（ｄｅｇｒｅｅ）
となり、これはＹ軸方向で０．００９μｍにしか相当せず、無視できる。
すなわち、アライメント量θは、実用上（数１６）で求められる。
【００６０】
【数１６】
【００６１】
このアライメント量θがモータ制御手段９に送られ、実際にＸＹθ調整手段１０のθ軸が駆動され、角度方向のアライメントが行われる。
【００６２】
次に、重心を合わせることを考える。角度方向は上述の方法により調整済みとすると、図６において、アライメント量Ｘ，Ｙは（数１７）で求められる。
【００６３】
【数１７】
【００６４】
これは図６に示すような架空の座標系Ｘ’−０’−Ｙ’で考えると分かりやすい。各々の重心位置は、（数１８）に示すようになり、
【００６５】
【数１８】
【００６６】
同様に（数１９）のようになる。
【００６７】
【数１９】
【００６８】
このアライメント量Ｘ，Ｙがモータ制御手段９に送られ、ＸＹθ調整手段１０のＸ，Ｙ軸が駆動され、Ｘ，Ｙ方向のアライメントが行われる。実際には認識誤差やＸＹθ調整手段１０に位置決め誤差を含むため、前記動作を数回繰り返し、所定の範囲量に入れば調整完了とするケースが多い。
【００６９】
以上のように本実施の形態１によれば、マーク間ピッチの寸法ばらつきが充分小さく、かつ基準側パネルの水平線方向と一致するＸＹθ調整手段のＸ軸との角度ずれが小さく、かつ複数台の画像入力手段のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、近似を行うことにより画像入力手段の位置を較正することなくアライメント量を計算し、調整することができる。また、認識により比較的精度良く測定できる同一視野内の上下パネルのマーク位置の相対値と図面寸法値のみで、単純な計算式からアライメント量を求められるため、検査精度が従来に比べ飛躍的に向上する。
【００７０】
図７は本発明の実施の形態２におけるアライメント装置の概略構成を示す図である。本実施の形態２は、前述の実施の形態１において、較正作業は必要ないものの、θ調整を行ってからＸＹ調整を行うことになり、その分だけ調整時間がかかることになる。本実施の形態２ではＸＹ調整を同時に行う方法を示す。
【００７１】
以下、本実施の形態２について図７を参照しながら説明する。図７において、構成は図１の実施の形態１とほぼ同様である。実施の形態１の構成と異なるのはθ移動後のマーク位置を推定するθ調整後マーク位置推定手段１３が追加され、これによりＸＹθ同時調整を可能としたことである。
【００７２】
上記のように構成されたアライメント装置について、本実施の形態２特有のθ移動後のマーク位置推定方法を中心にその動作を説明する。同時調整を行うためには、下側パネル２をθだけ回転させたときの下側パネルのマークの移動量を推定する。このとき、画像入力手段５の視野位置データを用いずにパネルのマーク間距離の図面寸法値のみを用いて推定を行う。図８において、ＸＹθ調整手段１０の中心と下側パネル２の中心が一致している理想の状態におけるあるマークＦをθだけ回転させ、Ｆ′に移動させたとする。マークＦの回転半径をＬｆ、Ｘ軸とのなす角をθｆとすると、θ調整後のマークＦ’の座標値Ｘｆ’，Ｙｆ’は、（数２０）で求められる。
【００７３】
【数２０】
【００７４】
したがって、θ回転後のＸ，Ｙ移動量ΔＸｆ、ΔＹｆは（数２１）となる。
【００７５】
【数２１】
【００７６】
しかし、実際にはパネルの製作誤差、設備側の位置決め誤差があり、推定誤差を生じる。
【００７７】
図８において実際のマークの位置をＴ，θだけ回転させたときの位置をＴ’とする。マークの回転半径をＬｔ、Ｘ軸とのなす角をθｔとするとθ調整後のマークＴの座標値Ｘｔ’，Ｙｔ’は、（数２２）で求められる。
【００７８】
【数２２】
【００７９】
したがって、θ回転後の移動量△Ｘｔ，△Ｙｔは、（数２３）で求められる。
【００８０】
【数２３】
【００８１】
マークの移動量推定誤差εＸ，εＹは、（数２４）で求められる。
【００８２】
【数２４】
【００８３】
次に、前述の例と同様に４２インチパネルのときの推定誤差を求める。製品図面寸法値よりＸｆ＝４７２ｍｍ，Ｙｆ＝２６０．５ｍｍ、したがって、回転半径Ｌｆ＝５３９．１１４３ｍｍ，θｆ＝２８．８９４６°、仮に回転中心に対し、マーク位置がＸＹ方向に各々２ｍｍずれていたとし、θ調整量を０．３°とする。なお、実際にはそれ以上ずれることはまずない。（数２５）および、
【００８４】
【数２５】
【００８５】
Ｌｔ＝５４１．８３２３ｍｍ、θｔ＝２８．９７７６°から、εＸ＝０．０１０６ｍｍ，εＹ＝−０．０１０７ｍｍとなる。
【００８６】
すなわち、製品図面寸法をもとにθ調整時のマーク移動量を推定すると±１０μｍ程度の誤差を生じることが分かる。
【００８７】
したがって、要求アライメント精度が±５０μｍ以上の場合は問題なく本実施の形態２が適用できる。また、より高精度が要求される場合も収束を前提に第１回目の粗調整と考えると充分実用的である。２回目の調整量は１０μｍ程度となり、それに伴い、推定誤差も小さくなる。要求精度が１μｍ程度であれば２回で収束することになる。
【００８８】
以上のようにマークの図面寸法値から、θ調整時のＸＹ移動量を近似的に推定でき、特別な較正をすることなくＸＹθの同時調整が可能となる。なお、前述のθ調整後マーク位置の推定誤差は調整時に影響を与えるが、検査精度には影響を与えないことはいうまでもない。
【００８９】
図９は本発明の実施の形態３におけるアライメント装置の概略構成を示す図である。本実施の形態３は、前述の実施の形態２において、より高精度でかつ高速なアライメント精度を要求される場合は積極的に画像入力手段５の視野位置データを使う必要が生じる。実施の形態２では視野に対して回転中心位置が±２ｍｍずれた場合を想定したが、仮にこのずれが±０．０５ｍｍになったときのθ量推定誤差を計算すると、同様な計算によって、０．４μｍ程度となり、飛躍的に精度が向上し、その分高速に調整ができることになる。ただし、従来例の問題点でもあるように±０．０５ｍｍの精度で視野位置の較正を行うことは実際上困難を伴う。そこで特別な較正ツールを使用せず、高精度な較正を行う方法を本実施の形態３に示す。
【００９０】
図９において構成は図７の実施の形態２に示すものとほぼ同一である。異なる点は回転中心位置補正手段１５が追加されていることである。以下、この回転中心位置補正手段１５の特異な働きを中心に説明する。
【００９１】
前述の実施の形態２でみたように、製品図面寸法値を用いてθ移動量を推定しても、現実的にはそれほど大きな誤差を生じるわけではない。そこで、図面寸法値による推定値を初期値とし、推定値によりθ調整した後の実際のマーク位置を認識し、推定値とのずれを検出する。このずれ量をもとに次回の推定値の修正を行う。
【００９２】
以下、その修正方法について説明する。図１０に示すように、あるマークの初期位置をＡ（Ｘａ，Ｙａ）として、初期の回転中心の推定位置を０１とする。θ軸をθだけ回転させたときの推定位置をＢ（Ｘｂ，Ｙｂ）、実際の移動位置をＣ（Ｘｃ，Ｙｃ）とする。このときの実際の回転中心位置０３を求める。
【００９３】
図１０において、幾何学的な作図から、点Ａ，Ｂを結ぶ直線とＡを中心に直線ＡＣを半径とする円の交点をＤとする。Ｄ点を通り、直線０１Ｂに平行な直線を引き、０１Ａとの交点を０２（Ｘ０２、Ｙ０２）とする。ＡＢとＡＣのなす角をηとし、Ａ０２をＡを中心にηだけ回転させたときの０２の移動先がすなわち真の回転中心位置０３（Ｘ０３，Ｙ０３）となる。与えられるデータは、Ａ（Ｘａ，Ｙａ）、θ、Ｃ（Ｘｃ、Ｙｃ）であり、求めるデータは０３（Ｘ０３，Ｙ０３）である。
【００９４】
まず、０２（Ｘ０２，Ｙ０２）を求める。△Ａ０２Ｄと△Ａ０１Ｂの相似から、（数２６）に示すように、
【００９５】
【数２６】
【００９６】
また、ＢはＡを０１を中心にしてθだけ回転して、（数２７），（数２８），（数２９）
【００９７】
【数２７】
【００９８】
【数２８】
【００９９】
【数２９】
【０１００】
及び（数３０）より得られる。
【０１０１】
【数３０】
【０１０２】
次に０２→０３＝（ｐ，ｑ）を求める。いま、０２Ａをｒ，∠Ｘ０１Ａをαとおくと、（数３１）から
【０１０３】
【数３１】
【０１０４】
（数３２）となる。
【０１０５】
【数３２】
【０１０６】
以上のことから、画像入力手段の処理視野位置については特別な較正ツールは必要なく、マークの初期位置（Ｘａ，Ｙａ）と回転調整量θ、及び調整後のマークの位置（Ｘｃ，Ｙｃ）から較正可能である。このことは、調整後に検査することで自動的に較正を行う学習機能として働くことを意味する。
【０１０７】
なお、実施の形態３において、上側パネル１を基準側，下側パネル２を調整側としたが、逆でも良く、また、ＸＹ調整を下側パネルによって、θ調整を上側パネルにより行うというように分割しても良い。また、画像入力手段５は４個のマークに対応させ配置し、４個としたが、１個で順に撮像しても良い。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マーク間距離の寸法誤差、及び基準側パネルの水平線方向とアライメント調整のＸ軸との角度ずれも充分小さいという実現が充分可能な条件下において近似を行うことにより、画像入力された視野位置の較正を行うことなく画面内の相対値データのみでアライメント調整を行うことができ、かつ検査精度が飛躍的に向上する優れたパネルアライメント装置及び方法を提供することができ、また、図面寸法値を用いて、θ調整後のマーク移動量を推定することにより、ＸＹθの同時調整することができ、さらには、推定精度を上げるため、推定値と実際のずれ量を検出し、回転中心位置を修正することにより、特別な較正ツールを用いることなく、画像入力手段の位置を較正し、より高速で高精度なアライメント調整を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアライメント装置の概略構成を示す図
【図２】本実施の形態１のアライメント方法における各要素と名称を定義した模式図
【図３】本実施の形態１のアライメント方法における第１のθ調整を説明する図
【図４】本実施の形態１のアライメント方法における第２のθ調整を説明する図
【図５】本実施の形態１のアライメント方法における第３のθ調整を説明する図
【図６】本実施の形態１のアライメント方法におけるＸＹ調整を説明する図
【図７】本発明の実施の形態２におけるアライメント装置の概略構成を示す図
【図８】本実施の形態２のアライメント方法におけるθ調整後のマーク位置推定を説明する図
【図９】本発明の実施の形態３におけるアライメント装置の概略構成を示す図
【図１０】本実施の形態３のアライメント方法における回中心位置補正を説明する図
【図１１】従来のアライメント装置の概略構成を示す図
【図１２】従来のアライメント方法における各要素と名称を定義した模式図
【図１３】従来のアライメント方法におけるθ調整の説明図
【符号の説明】
１ 上側のパネル
２ 下側のパネル
３ 上側のマーク
４ 下側のマーク
５ 画像入力手段
６ 認識処理手段
７ 視野位置教示手段
８，１２，１４，１６ アライメント量計算手段
９ モータ制御手段
１０ ＸＹθ調整手段
１１ 図面寸法値入力手段
１３ θ調整後マーク位置推定手段
１５ 回転中心位置補正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ・ディスプレイ・パネル（以下、ＰＤＰという）、液晶パネル（以下、ＬＣＤという）等のフラット・ディスプレイ製造工程において、２枚のパネルを貼り合わせ工程のアライメント用マークを利用して位置合わせするパネルアライメント装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＰＤＰやＬＣＤなどのフラット・ディスプレイにおいては、２枚のパネルを精度良く貼り合わせるパネルアライメント工程が製品特性を確保する上で、ますます重要となってきている。精度向上を目指し、マークは原理上必要な２個ではなく４個もしくはそれ以上とし、作業者の目視誤差を避けるため認識装置を用いて自動化するケースが増えている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、各パネルの位置合わせ用マークを３個以上設けて位置認識手段により、相対するパネルの位置決め前のデータを求め、対応する各マークを重ね合わせに必要な相対変位を、各マークの位置データから求め、各マーク間の誤差の自乗和が最小となる相対変位を決定して位置決めテーブルによりパネルに与えて位置合わせするパネル位置合わせ装置、また特許文献２には、上透明基板，下透明基板を固定し、上下透明基板のマークを検出して位置ズレ量を求め、下透明基板をＸ，Ｙ，θ，Ｚ軸方向に位置補正して、上もしくは下基板ロボットいずれかのテーブル搬送位置（教示位置）を上下透明基板の位置ズレ量分修正し制御する液晶表示セルの製造装置等の発明が記載されている。
【０００４】
以下、従来のアライメント装置及び方法について、図１１に示す標準的なアライメント装置を参照しながら説明する。図１１において、１は基準側となる上側のパネル、２はアライメント調整される下側のパネル、３，４は各パネルに付与されたアライメント用のマーク、５はマークを撮像する画像入力手段、６は画像入力手段５により得られた画像からマーク位置を特定する認識処理手段、７は画像入力手段５の視野位置を教示するための視野位置教示手段、８は得られたマーク位置データと視野位置データをもとに調整すべきアライメント量を計算するアライメント量計算手段、９は計算されたアライメント量をもとに実際にモータを駆動するモータ制御手段、１０は下側パネル２をＸＹθ方向に位置調整するＸＹθ調整手段である。
【０００５】
以上のように構成されたアライメント装置を用いるアライメント方法としては、図１１に示す例のように、４点のマークを用いてアライメントを行う場合、冗長度を持つため、合わせ方には種々の方法が考えられる。基本的には製品上のアライメントの目的と材料の特性により最適な方法が決定される。ここでは下記に示す合わせ方を例に説明する。
【０００６】
ＸＹ方向については、各パネルの４個のマークの中心（重心）を合わせる。θ方向については左上と左下のマークの中点と右上と右下のマークの中点を結んだ線分を基準水平線とし、各々のパネルの基準水平線の角度を合わせる。
【０００７】
以上のように定義された場合の従来のアライメント方法について、図１２の各要素と名称を定義した模式図、図１３のθ調整方法の説明図を用いて説明する。図１２において、図１１に示すＸＹθ調整手段１０の原点位置におけるθ軸の回転中心を座標原点０、Ｘ軸，Ｙ軸をＸ座標軸，Ｙ座標軸とする絶対座標系を考える。
【０００８】
いま、上側パネル１のマーク３の位置を各々図１２のようにＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４とする。そして、Ｕ２とＵ３を結んだ線分の中点をＵｍ、Ｕ１とＵ４を結んだ線分の中点をＵｎとする。さらに、ＵｍとＵｎを結んだ線分の中点をＵｇとする。同様に下側パネル２のマーク４の位置をＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４として、Ｂ２とＢ３を結んだ線分の中点をＢｍ、Ｂ１とＢ４を結んだ線分の中点をＢｎ、ＢｍとＢｎを結んだ線分の中点をＢｇとする。
【０００９】
前述の定義からアライメントとは、このＵｇ，Ｂｇを一致させ、Ｕｍ−ＵｎとＢｍ−Ｂｎの角度を一致させることである。４台の画像入力手段５の各々の視野の原点の座標を０ｃ１，０ｃ２，０ｃ３，０ｃ４とする。ここであらかじめ画像入力手段５の正確な位置を求めておき（以下、この作業を較正という）視野位置教示手段７により０ｃ１，０ｃ２，０ｃ３，０ｃ４の座標データをアライメント量計算手段８に入力しておく。
【００１０】
各マークを撮像した画像データは画像入力手段５から認識処理手段６に送られ、認識処理手段６により各マーク位置が特定される。その情報はアライメント量計算手段８に送られるが、送られる情報は、各マークの各々の画像入力手段５の視野の原点座標０ｃ１，０ｃ２，０ｃ３，０ｃ４からのＸＹ方向の距離データである。アライメント量計算手段８では、この距離データとあらかじめ較正により求められた視野の原点座標データをもとに各々のマークの絶対座標系での座標位置を算出する。
【００１１】
これらを各々Ｕ１（Ｘｕ１，Ｙｕ１），Ｕ２（Ｘｕ２，Ｙｕ２），Ｕ３（Ｘｕ３，Ｙｕ３），Ｕ４（Ｘｕ４，Ｙｕ４）、およびＢ１（Ｘｂ１，Ｙｂ１），Ｂ２（Ｘｂ２，Ｙｂ２），Ｂ３（Ｘｂ３，Ｙｂ３），Ｂ４（Ｘｂ４，Ｙｂ４）とする。
【００１２】
次にアライメント量計算手段８は、このデータをもとに各軸のアライメント量Ｘ，Ｙ，θを計算する。Ｘ，Ｙ，θは純粋に幾何学上の問題として解かれる。この解法の一例を次に示す。
【００１３】
まず、θ軸のアライメント量を求める。各短辺中央の座標は、（数１）
【００１４】
【数１】
また、各基準水平線のなす角θは、図１３より（数２）
【００１６】
【数２】
となり、ここで、
【００１８】
【数３】
【数４】
（数３），（数４）において、
ａ＝Ｘｕ１−Ｘｕ２−Ｘｕ３＋Ｘｕ４
ｂ＝Ｙｕ１−Ｙｕ２−Ｙｕ３＋Ｙｕ４
ｃ＝Ｘｂ１−Ｘｂ２−Ｘｂ３＋Ｘｂ４
ｄ＝Ｙｂ１−Ｙｂ２−Ｙｂ３＋Ｙｂ４
とする。
【００２１】
したがって、（数２）は、（数５）となる。
【００２２】
【数５】
下側パネル２をθだけ回転させると、重心ＢｇがＢｇ’ヘ移動する。
Ｂｇ’の座標値（Ｘｂｇ’，Ｙｂｇ’）は（数６）で与えられる。
【００２４】
【数６】
したがって、アライメント量ＸＹは、（数７）である。
【００２６】
【数７】
また、ｃｏｓθ，ｓｉｎθは、（数８）に書き直すことができる。
【００２８】
【数８】
また、ここで、
ｅ＝Ｘｕ１＋Ｘｕ２＋Ｘｕ３＋Ｘｕ４
ｆ＝Ｙｕ１＋Ｙｕ２＋Ｙｕ３＋Ｙｕ４
ｇ＝Ｘｂ１＋Ｘｂ２＋Ｘｂ３＋Ｘｂ４
ｈ＝Ｙｂ１＋Ｙｂ２＋Ｙｂ３＋Ｙｂ４
とおくと、アライメント量ＸＹは、（数９），（数１０）となり、
【００３０】
【数９】
【数１０】
以上をまとめると、（数１１）となる。
【００３３】
【数１１】
このアライメント量Ｘ，Ｙ，θがモータ制御手段９に送られ、実際にＸＹθ調整手段１０が駆動され、下側パネル２が位置調整される。
【００３５】
【特許文献１】
特開平７−７８０２９号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８０８１０号公報
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のアライメント方法は、絶対座標系での計算であり、数学的には正しいが、図４に示す画像入力手段５の正確な位置が求められないと調整の収束性と調整後の判定方法およびその精度に問題が生じる。しかし実際には画像入力手段５の正確な位置を求めること、すなわち較正は困難である。通常、較正作業はマーク位置が既知のマスターを用いて行うが、パネルサイズが大きくなればなるほど高精度なマスターの製作が困難になるとともに、装置ともども室温の変動に大きく影響を受け、アライメント精度に悪影響を与えるという問題点を有していた。
【００３７】
さらに、実際の機械ではさまざまな構造物がＸＹθ調整手段１０と下側パネル２の間に介在したり、θ軸の構造上の問題からθ軸の回転中心を正確にひろうことが困難な場合が多く、その問題を回避するため設計上大きな制約条件を受けることとなり、またその較正作業は慎重に行う必要があるため、開発と調整に多大の時間を要するという問題点も有していた。
【００３８】
また、仮に較正ができたとしてもその精度が充分得られないため、何度も調整を繰り返し、調整に時間がかかり生産性が上がらない。さらに調整後の検査も同じロジックを用いて、ＸＹθのアライメント量が所定の範囲に入れば良品と判定するため、製品の精度保証の点でも問題点を有していた。これらの問題点は、従来例で説明した一例の合わせ方の定義によらず、他の合わせ方においても同様の問題点を有していた。
【００３９】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、設備設計と実行に多大な負荷を要する較正作業を必要とせず、したがって較正精度に依存しない検査精度を有し、また、マスターや他の計測器などの特別なツールを使用せず、θ軸の構造に特別な配慮することなく、通常のパネル生産中に得られる画像入力手段からの情報だけをもとに較正し、高速で動作可能なパネルアライメント装置及び方法を提供することを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るパネルアライメント装置は、２枚のパネルに付与された各々２個以上のマークを撮像する画像入力手段と、画像入力手段からの入力画像を処理してマーク位置を特定する認識処理手段と、パネルに付与されたマーク間距離の図面寸法値を入力する図面寸法値入力手段と、認識処理手段により取得したマーク位置データと図面寸法値からアライメント量を算出するアライメント量計算手段と、算出されたアライメント量をもとに３個のモータを制御するモータ制御手段と、３個のモータを駆動源とするＸＹθ調整手段とを備え、アライメント量計算手段が、マーク間距離の寸法ばらつき、及び基準側パネルの水平線方向とＸＹθ調整手段のＸ軸の角度ずれが小さく、かつ複数台の画像入力手段のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、近似を行うことにより画像入力手段の視野位置を較正することなく、アライメント量を計算することを特徴とする。
【００４１】
また、図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値からθ調整後のマーク移動量の近似を行い推定するθ調整後マーク位置推定手段を備え、θ調整後のマーク移動量におけるＸＹ調整のアライメント量を計算してＸＹθの同時調整を行うこと、さらに、図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値をもとにマーク移動量の推定を行った後、移動後のマークとの位置ずれ量のデータから画像入力手段の位置の較正を行う回転中心位置補正手段を備え、マークの推定値とのずれを検出し、ずれ量をもとに次の推定値の修正を行うことを特徴とする。
【００４２】
また、本発明に係るパネルアライメント方法は、画像入力手段からの２枚のパネルに付与された各々２個以上のマークを撮像した入力画像を処理して認識処理手段によりマーク位置を特定し、図面寸法値入力手段からパネルに付与されたマーク間距離の図面寸法値を入力し、アライメント量計算手段によって、認識処理手段により取得したマーク位置データと図面寸法値からアライメント量を算出して、モータ制御手段が算出されたアライメント量をもとにＸＹθ調整手段の駆動源である３個のモータを制御することにより、マーク間距離の寸法ばらつき、及び基準側パネルの水平線方向とＸＹθ調整手段のＸ軸の角度ずれが小さく、かつ複数台の画像入力手段のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、アライメント量計算手段が、近似を行って画像入力手段の視野位置を較正することなく、アライメント量を計算することを特徴とする。
【００４３】
また、図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値からθ調整後マーク位置推定手段によりθ調整後のマーク移動量の近似を行い推定し、θ調整後のマーク移動量におけるＸＹ調整のアライメント量を計算してＸＹθの同時調整を行うこと、さらに、図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値をもとに回転中心位置補正手段によってマーク移動量の推定を行った後、移動後のマークとの位置ずれ量のデータから画像入力手段の位置の較正を行い、マークの推定値から検出のずれ量をもとに次の推定値の修正を行うことを特徴とする。
【００４４】
前記構成の装置及び方法によれば、マーク間距離の寸法誤差、及び基準側パネルの水平線方向とアライメント調整のＸ軸との角度ずれも充分小さいという実現が充分可能な条件下において近似を行うことにより、画像入力された視野位置の較正を行うことなく画面内の相対値データのみでアライメント調整を行うことができ、また、図面寸法値を用いて、θ調整後のマーク移動量を推定することにより、ＸＹθの同時調整ができ、さらには、推定精度を上げるため、推定値と実際のずれ量を検出し、回転中心位置を修正することにより、画像入力手段の位置を較正し、高精度なアライメント調整ができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００４６】
図１は本発明の実施の形態１におけるアライメント装置の概略構成を示す図である。ここで、前記従来例を示す図１１において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示し、以下の各図においても同様とする。
【００４７】
本実施の形態１における図１において、アライメント装置の構成は、従来例とほぼ同じである。図１１に示した従来例とは、視野位置教示手段７の代わりに図面寸法値入力手段１１を有する点が異なる。その動作においても、画像入力手段５の各視野におけるマークの位置データが認識処理手段６からアライメント量計算手段１２に送られるまでは同様である。ただし、本実施の形態１では、従来例のように各画像入力手段６の視野位置データを用いることなく、アライメント量を計算する。
【００４８】
以下、図２〜図６を用いてそのアライメント方法を説明する。図２において各視野の位置は不明とする。ただし、前提条件として、視野のＸＹ方向は絶対座標系のＸＹ軸に一致しているとみなせるとする。したがって、アライメント量計算手段１２が得られたデータは認識処理手段６から送られたデータをもとに得られる各視野における上下のマークの相対位置のみである。いま、その相対位置を上側パネル１を基準に（ｓ１，ｔ１）、（ｓ２，ｔ２）、（ｓ３，ｔ３）、（ｓ４，ｔ４）とする。本実施の形態１においては、まず基準水平線の角度を合わせる。図２においてＵｍとＢｍのＹ軸方向の差Ｓｍ、ＵｎとＢｎのＹ軸方向の差Ｓｎは、（数１２）で表される。
【００４９】
【数１２】
ここでは角度だけを問題とするので、ＢｍがＵｍに一致させた状態を考え、その状態を図３に示す。求めるべき角度方向のアライメント量をθ、マークの横方向の図面上のピッチをＬとすると、近似的に（数１３）が成り立つ。
【００５１】
【数１３】
ただし、各パネルの基準水平線長さ、すなわちマーク間ピッチの寸法ばらつきα，βが図面上のマーク間距離Ｌに比べて充分小さく、基準となる上側パネル１の基準水平線方向と一致するＸＹθ調整手段１０のＸ軸との角度ずれφが充分小さいことがが必要である。実際上これらの条件は充分に満足させられる。
【００５３】
図４に示すように、実際の下側パネル２のマーク間ピッチがＬ＋βとした場合のアライメント量推定誤差をΔθとする。なお、基準となる上側パネル１のマーク間ピッチ誤差αは影響しない。図４においてΔθは、（数１４）のようになる。
【００５４】
【数１４】
例えば、ＰＤＰの標準的なサイズである４２インチでみてみると、Ｌ＝９４４ｍｍに対し、α，β＜±０．０１５ｍｍ程度は充分確保される。このとき初期状態がＳｎ−Ｓｍ＝２ｍｍとした場合、（数１４）において
Δθ＝１．９２９×１０ｅｘｐ−６（ｄｅｇｒｅｅ）
となり、これはＹ軸方向換算で０．０３μｍにしか相当せず、通常１μｍ〜５０μｍのアライメント精度を要求される場合が多いため、無視できる。
【００５６】
また、図５に示すように、ＸＹθ調整手段１０のＸ軸方向と基準となる上側パネル１の基準水平線の角度ずれをφとした場合、角度ずれがなかった場合のアライメント量をθ’、アライメント量推定誤差をΔθとすると、（数１５）のようになる。
【００５７】
【数１５】
実際の４２インチパネルでは貼り合わせ工程において、パネル外形からのマーク位置ばらつきと設備側のパネル外形を利用したパネル位置決めばらつきを合わせて２ｍｍ以内におさえることはたやすい。
【００５９】
例えば、Ｌ＝９４４ｍｍ，Ｓｎ−Ｓｍ＝２ｍｍ，Ｌ・ｓｉｎφ＝２ｍｍ、φ＝０．１２１４ｄｅｇｒｅｅとすると、
Δθ＝−５．４５×１０ｅｘｐ−７（ｄｅｇｒｅｅ）
となり、これはＹ軸方向で０．００９μｍにしか相当せず、無視できる。
すなわち、アライメント量θは、実用上（数１６）で求められる。
【００６０】
【数１６】
このアライメント量θがモータ制御手段９に送られ、実際にＸＹθ調整手段１０のθ軸が駆動され、角度方向のアライメントが行われる。
【００６２】
次に、重心を合わせることを考える。角度方向は上述の方法により調整済みとすると、図６において、アライメント量Ｘ，Ｙは（数１７）で求められる。
【００６３】
【数１７】
これは図６に示すような架空の座標系Ｘ’−０’−Ｙ’で考えると分かりやすい。各々の重心位置は、（数１８）に示すようになり、
【００６５】
【数１８】
同様に（数１９）のようになる。
【００６７】
【数１９】
このアライメント量Ｘ，Ｙがモータ制御手段９に送られ、ＸＹθ調整手段１０のＸ，Ｙ軸が駆動され、Ｘ，Ｙ方向のアライメントが行われる。実際には認識誤差やＸＹθ調整手段１０に位置決め誤差を含むため、前記動作を数回繰り返し、所定の範囲量に入れば調整完了とするケースが多い。
【００６９】
以上のように本実施の形態１によれば、マーク間ピッチの寸法ばらつきが充分小さく、かつ基準側パネルの水平線方向と一致するＸＹθ調整手段のＸ軸との角度ずれが小さく、かつ複数台の画像入力手段のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、近似を行うことにより画像入力手段の位置を較正することなくアライメント量を計算し、調整することができる。また、認識により比較的精度良く測定できる同一視野内の上下パネルのマーク位置の相対値と図面寸法値のみで、単純な計算式からアライメント量を求められるため、検査精度が従来に比べ飛躍的に向上する。
【００７０】
図７は本発明の実施の形態２におけるアライメント装置の概略構成を示す図である。本実施の形態２は、前述の実施の形態１において、較正作業は必要ないものの、θ調整を行ってからＸＹ調整を行うことになり、その分だけ調整時間がかかることになる。本実施の形態２ではＸＹ調整を同時に行う方法を示す。
【００７１】
以下、本実施の形態２について図７を参照しながら説明する。図７において、構成は図１の実施の形態１とほぼ同様である。実施の形態１の構成と異なるのはθ移動後のマーク位置を推定するθ調整後マーク位置推定手段１３が追加され、これによりＸＹθ同時調整を可能としたことである。
【００７２】
上記のように構成されたアライメント装置について、本実施の形態２特有のθ移動後のマーク位置推定方法を中心にその動作を説明する。同時調整を行うためには、下側パネル２をθだけ回転させたときの下側パネルのマークの移動量を推定する。このとき、画像入力手段５の視野位置データを用いずにパネルのマーク間距離の図面寸法値のみを用いて推定を行う。図８において、ＸＹθ調整手段１０の中心と下側パネル２の中心が一致している理想の状態におけるあるマークＦをθだけ回転させ、Ｆ′に移動させたとする。マークＦの回転半径をＬｆ、Ｘ軸とのなす角をθｆとすると、θ調整後のマークＦ’の座標値Ｘｆ’，Ｙｆ’は、（数２０）で求められる。
【００７３】
【数２０】
したがって、θ回転後のＸ，Ｙ移動量ΔＸｆ、ΔＹｆは（数２１）となる。
【００７５】
【数２１】
しかし、実際にはパネルの製作誤差、設備側の位置決め誤差があり、推定誤差を生じる。
【００７７】
図８において実際のマークの位置をＴ，θだけ回転させたときの位置をＴ’とする。マークの回転半径をＬｔ、Ｘ軸とのなす角をθｔとするとθ調整後のマークＴの座標値Ｘｔ’，Ｙｔ’は、（数２２）で求められる。
【００７８】
【数２２】
したがって、θ回転後の移動量△Ｘｔ，△Ｙｔは、（数２３）で求められる。
【００８０】
【数２３】
マークの移動量推定誤差εＸ，εＹは、（数２４）で求められる。
【００８２】
【数２４】
次に、前述の例と同様に４２インチパネルのときの推定誤差を求める。製品図面寸法値よりＸｆ＝４７２ｍｍ，Ｙｆ＝２６０．５ｍｍ、したがって、回転半径Ｌｆ＝５３９．１１４３ｍｍ，θｆ＝２８．８９４６°、仮に回転中心に対し、マーク位置がＸＹ方向に各々２ｍｍずれていたとし、θ調整量を０．３°とする。なお、実際にはそれ以上ずれることはまずない。（数２５）および、
【００８４】
【数２５】
Ｌｔ＝５４１．８３２３ｍｍ、θｔ＝２８．９７７６°から、εＸ＝０．０１０６ｍｍ，εＹ＝−０．０１０７ｍｍとなる。
【００８６】
すなわち、製品図面寸法をもとにθ調整時のマーク移動量を推定すると±１０μｍ程度の誤差を生じることが分かる。
【００８７】
したがって、要求アライメント精度が±５０μｍ以上の場合は問題なく本実施の形態２が適用できる。また、より高精度が要求される場合も収束を前提に第１回目の粗調整と考えると充分実用的である。２回目の調整量は１０μｍ程度となり、それに伴い、推定誤差も小さくなる。要求精度が１μｍ程度であれば２回で収束することになる。
【００８８】
以上のようにマークの図面寸法値から、θ調整時のＸＹ移動量を近似的に推定でき、特別な較正をすることなくＸＹθの同時調整が可能となる。なお、前述のθ調整後マーク位置の推定誤差は調整時に影響を与えるが、検査精度には影響を与えないことはいうまでもない。
【００８９】
図９は本発明の実施の形態３におけるアライメント装置の概略構成を示す図である。本実施の形態３は、前述の実施の形態２において、より高精度でかつ高速なアライメント精度を要求される場合は積極的に画像入力手段５の視野位置データを使う必要が生じる。実施の形態２では視野に対して回転中心位置が±２ｍｍずれた場合を想定したが、仮にこのずれが±０．０５ｍｍになったときのθ量推定誤差を計算すると、同様な計算によって、０．４μｍ程度となり、飛躍的に精度が向上し、その分高速に調整ができることになる。ただし、従来例の問題点でもあるように±０．０５ｍｍの精度で視野位置の較正を行うことは実際上困難を伴う。そこで特別な較正ツールを使用せず、高精度な較正を行う方法を本実施の形態３に示す。
【００９０】
図９において構成は図７の実施の形態２に示すものとほぼ同一である。異なる点は回転中心位置補正手段１５が追加されていることである。以下、この回転中心位置補正手段１５の特異な働きを中心に説明する。
【００９１】
前述の実施の形態２でみたように、製品図面寸法値を用いてθ移動量を推定しても、現実的にはそれほど大きな誤差を生じるわけではない。そこで、図面寸法値による推定値を初期値とし、推定値によりθ調整した後の実際のマーク位置を認識し、推定値とのずれを検出する。このずれ量をもとに次回の推定値の修正を行う。
【００９２】
以下、その修正方法について説明する。図１０に示すように、あるマークの初期位置をＡ（Ｘａ，Ｙａ）として、初期の回転中心の推定位置を０１とする。θ軸をθだけ回転させたときの推定位置をＢ（Ｘｂ，Ｙｂ）、実際の移動位置をＣ（Ｘｃ，Ｙｃ）とする。このときの実際の回転中心位置０３を求める。
【００９３】
図１０において、幾何学的な作図から、点Ａ，Ｂを結ぶ直線とＡを中心に直線ＡＣを半径とする円の交点をＤとする。Ｄ点を通り、直線０１Ｂに平行な直線を引き、０１Ａとの交点を０２（Ｘ０２、Ｙ０２）とする。ＡＢとＡＣのなす角をηとし、Ａ０２をＡを中心にηだけ回転させたときの０２の移動先がすなわち真の回転中心位置０３（Ｘ０３，Ｙ０３）となる。与えられるデータは、Ａ（Ｘａ，Ｙａ）、θ、Ｃ（Ｘｃ、Ｙｃ）であり、求めるデータは０３（Ｘ０３，Ｙ０３）である。
【００９４】
まず、０２（Ｘ０２，Ｙ０２）を求める。△Ａ０２Ｄと△Ａ０１Ｂの相似から、（数２６）に示すように、
【００９５】
【数２６】
また、ＢはＡを０１を中心にしてθだけ回転して、（数２７），（数２８），（数２９）
【００９７】
【数２７】
【数２８】
【数２９】
及び（数３０）より得られる。
【０１０１】
【数３０】
次に０２→０３＝（ｐ，ｑ）を求める。いま、０２Ａをｒ，∠Ｘ０１Ａをαとおくと、（数３１）から
【０１０３】
【数３１】
（数３２）となる。
【０１０５】
【数３２】
以上のことから、画像入力手段の処理視野位置については特別な較正ツールは必要なく、マークの初期位置（Ｘａ，Ｙａ）と回転調整量θ、及び調整後のマークの位置（Ｘｃ，Ｙｃ）から較正可能である。このことは、調整後に検査することで自動的に較正を行う学習機能として働くことを意味する。
【０１０７】
なお、実施の形態３において、上側パネル１を基準側，下側パネル２を調整側としたが、逆でも良く、また、ＸＹ調整を下側パネルによって、θ調整を上側パネルにより行うというように分割しても良い。また、画像入力手段５は４個のマークに対応させ配置し、４個としたが、１個で順に撮像しても良い。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マーク間距離の寸法誤差、及び基準側パネルの水平線方向とアライメント調整のＸ軸との角度ずれも充分小さいという実現が充分可能な条件下において近似を行うことにより、画像入力された視野位置の較正を行うことなく画面内の相対値データのみでアライメント調整を行うことができ、かつ検査精度が飛躍的に向上する優れたパネルアライメント装置及び方法を提供することができ、また、図面寸法値を用いて、θ調整後のマーク移動量を推定することにより、ＸＹθの同時調整することができ、さらには、推定精度を上げるため、推定値と実際のずれ量を検出し、回転中心位置を修正することにより、特別な較正ツールを用いることなく、画像入力手段の位置を較正し、より高速で高精度なアライメント調整を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアライメント装置の概略構成を示す図
【図２】本実施の形態１のアライメント方法における各要素と名称を定義した模式図
【図３】本実施の形態１のアライメント方法における第１のθ調整を説明する図
【図４】本実施の形態１のアライメント方法における第２のθ調整を説明する図
【図５】本実施の形態１のアライメント方法における第３のθ調整を説明する図
【図６】本実施の形態１のアライメント方法におけるＸＹ調整を説明する図
【図７】本発明の実施の形態２におけるアライメント装置の概略構成を示す図
【図８】本実施の形態２のアライメント方法におけるθ調整後のマーク位置推定を説明する図
【図９】本発明の実施の形態３におけるアライメント装置の概略構成を示す図
【図１０】本実施の形態３のアライメント方法における回中心位置補正を説明する図
【図１１】従来のアライメント装置の概略構成を示す図
【図１２】従来のアライメント方法における各要素と名称を定義した模式図
【図１３】従来のアライメント方法におけるθ調整の説明図
【符号の説明】
１ 上側のパネル
２ 下側のパネル
３ 上側のマーク
４ 下側のマーク
５ 画像入力手段
６ 認識処理手段
７ 視野位置教示手段
８，１２，１４，１６ アライメント量計算手段
９ モータ制御手段
１０ ＸＹθ調整手段
１１ 図面寸法値入力手段
１３ θ調整後マーク位置推定手段
１５ 回転中心位置補正手段
Claims (6)
- ２枚のパネルに付与された各々２個以上のマークを撮像する画像入力手段と、前記画像入力手段からの入力画像を処理して前記マーク位置を特定する認識処理手段と、前記パネルに付与された前記マーク間距離の図面寸法値を入力する図面寸法値入力手段と、前記認識処理手段により取得したマーク位置データと前記図面寸法値からアライメント量を算出するアライメント量計算手段と、算出された前記アライメント量をもとに３個のモータを制御するモータ制御手段と、前記３個のモータを駆動源とするＸＹθ調整手段とを備え、
前記アライメント量計算手段が、マーク間距離の寸法ばらつき、及び基準側パネルの水平線方向とＸＹθ調整手段のＸ軸の角度ずれが小さく、かつ複数台の画像入力手段のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、近似を行うことにより前記画像入力手段の視野位置を較正することなく、アライメント量を計算することを特徴とするパネルアライメント装置。 - 前記図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値からθ調整後のマーク移動量の近似を行い推定するθ調整後マーク位置推定手段を備え、θ調整後のマーク移動量におけるＸＹ調整のアライメント量を計算してＸＹθの同時調整を行うことを特徴とする請求項１記載のパネルアライメント装置。
- 前記図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値をもとにマーク移動量の推定を行った後、移動後の前記マークとの位置ずれ量のデータから画像入力手段の位置の較正を行う回転中心位置補正手段を備え、
前記マークの推定値とのずれを検出し、前記ずれ量をもとに次の推定値の修正を行うことを特徴とする請求項２記載のパネルアライメント装置。 - 画像入力手段からの２枚のパネルに付与された各々２個以上のマークを撮像した入力画像を処理して認識処理手段により前記マーク位置を特定し、図面寸法値入力手段から前記パネルに付与された前記マーク間距離の図面寸法値を入力し、アライメント量計算手段によって、前記認識処理手段により取得したマーク位置データと前記図面寸法値からアライメント量を算出して、モータ制御手段が算出された前記アライメント量をもとにＸＹθ調整手段の駆動源である３個のモータを制御することにより、
マーク間距離の寸法ばらつき、及び基準側パネルの水平線方向とＸＹθ調整手段のＸ軸の角度ずれが小さく、かつ複数台の画像入力手段のＸＹ軸の角度ずれが小さい条件下において、前記アライメント量計算手段が、近似を行って前記画像入力手段の視野位置を較正することなく、アライメント量を計算することを特徴とするパネルアライメント方法。 - 前記図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値からθ調整後マーク位置推定手段によりθ調整後のマーク移動量の近似を行い推定し、θ調整後のマーク移動量におけるＸＹ調整のアライメント量を計算してＸＹθの同時調整を行うことを特徴とする請求項４記載のパネルアライメント方法。
- 前記図面寸法値入力手段より入力されたパネルの図面寸法値をもとに回転中心位置補正手段によってマーク移動量の推定を行った後、移動後の前記マークとの位置ずれ量のデータから画像入力手段の位置の較正を行い、前記マークの推定値から検出の前記ずれ量をもとに次の推定値の修正を行うことを特徴とする請求項５記載のパネルアライメント方法。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070857A (ja) * | 2006-08-17 | 2008-03-27 | Ulvac Japan Ltd | 貼り合せ基板の製造方法、及び貼り合せ基板製造装置 |
| JP2009054732A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Nikon Corp | マーク検出方法及び装置、位置制御方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 |
| JP2010282100A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Shibaura Mechatronics Corp | カメラ設置位置検出装置及び検出方法並びにカメラ設置位置検出用治具 |
| JP4644755B1 (ja) * | 2010-06-10 | 2011-03-02 | 日東電工株式会社 | 表示パネル製造装置におけるフィルムシートと矩形パネルとの位置合せ方法 |
| KR101819435B1 (ko) | 2016-05-11 | 2018-02-28 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 위치 보정 장치 및 광학 필름 첩부 시스템 |
| CN115140531A (zh) * | 2021-12-11 | 2022-10-04 | 武汉帝尔激光科技股份有限公司 | 一种适用于大型尺寸片状物料的对正方法 |
-
2002
- 2002-11-12 JP JP2002328701A patent/JP2004205530A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070857A (ja) * | 2006-08-17 | 2008-03-27 | Ulvac Japan Ltd | 貼り合せ基板の製造方法、及び貼り合せ基板製造装置 |
| JP2009054732A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Nikon Corp | マーク検出方法及び装置、位置制御方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 |
| JP2010282100A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Shibaura Mechatronics Corp | カメラ設置位置検出装置及び検出方法並びにカメラ設置位置検出用治具 |
| JP4644755B1 (ja) * | 2010-06-10 | 2011-03-02 | 日東電工株式会社 | 表示パネル製造装置におけるフィルムシートと矩形パネルとの位置合せ方法 |
| KR101054387B1 (ko) | 2010-06-10 | 2011-08-04 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 액정패널 제조장치에 있어서의 필름시트와 직사각형 패널과의 위치맞춤 방법 |
| WO2011155036A1 (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | 日東電工株式会社 | 表示パネル製造装置におけるフィルムシートと矩形パネルとの位置合せ方法 |
| US8147288B2 (en) | 2010-06-10 | 2012-04-03 | Nitto Denko Corporation | Method for aligning film sheets and rectangular panels in display panel manufacturing system |
| KR101819435B1 (ko) | 2016-05-11 | 2018-02-28 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 위치 보정 장치 및 광학 필름 첩부 시스템 |
| CN115140531A (zh) * | 2021-12-11 | 2022-10-04 | 武汉帝尔激光科技股份有限公司 | 一种适用于大型尺寸片状物料的对正方法 |
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