JP2005326163A - Tftアレイ検査装置及びtftアレイ検査方法 - Google Patents

Tftアレイ検査装置及びtftアレイ検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 TFTアレイ検査装置において、線欠陥の抽出精度を向上させること、ノイズに強く、S/Nが不十分な測定データにおいても精度良くクロス線欠陥を特定すること。
【解決手段】 TFTアレイ検査装置1は、TFT基板2の各画素を駆動して得られる二次元の測定データに基づいてTFTアレイを検査するTFTアレイ検査装置において、TFT基板2の二次元の測定データから線欠陥の欠陥点を求めるデータ処理手段5を備える。データ処理手段5は、x方向及びy方向の各ラインの測定データから同ラインの特性を表す信号分布プロファイルを求め、x方向のライン特性を表す信号分布プロファイルから欠陥点のy方向位置を求め、y方向のライン特性を表す信号分布プロファイルからx方向位置を求め、x方向位置及びy方向位置から線欠陥の欠陥点を求める。
【選択図】図10

Description

本発明は、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどのTFTアレイ基板を検査するTFTアレイ基板検査装置に関する。
TFTアレイ検査装置として電子線方式や光学方式が知られている。この従来のTFTアレイ検査装置では、電子線や光をTFT基板に照射してTFT基板の電位状態を測定し、TFT基板の異常電位のピクセルを検出することによってTFTアレイの欠陥を検出する。電子線を用いたTFTアレイ検査板装置としては、例えば特許文献1,2があり、光を用いたTFTアレイ検査装置としては、例えば特許文献3,4がある。
TFTアレイ検査装置では、上記した手法で検査対象であるTFT基板の画素配列に対応した二次元の測定データを取得し、この二次元の測定データから欠陥画素を抽出し、欠陥画素の座標や欠陥種の分類などの欠陥検査を行う。
図11は検査対象であるTFT基板の画素配列に対応した二次元の測定データについて、あるライン上の各点の信号強度をプロットしたプロファイル例である。このプロファイルの強度は、ライン上の各画素の信号強度を表している。なお、図中の数値は一例である。
従来、このプロファイルから欠陥画素を抽出するには、プロファイルの信号強度をしきい値と比較することにより行う。欠陥がある画素に信号強度は正常な画素の信号強度よりも低くなるため、信号強度がしきい値よりも低い画素は欠陥画素として検出することができる。
また、欠陥種は、孤立した点として存在する点欠陥や、水平方向(x方向)あるいは垂直方向(y方向)に連続した点の集合からなる線欠陥に分類される。
線欠陥は、検出した点欠陥の集合として抽出することができる。図12、13は線欠陥を抽出する処理手順を説明するためのフローチャート及び説明図である。
図13(a)は、点欠陥の検出結果をTFT基板の画素位置の各セグメントに合わせて示している。図13(a)中の斜線を施したセグメントは、欠陥検出されたセグメントを示している。この点セグメントは、信号強度としきい値との比較によって検出される(ステップS101)。このセグメントが線欠陥を形成する線セグメントであるか、あるいは点欠陥を形成する点セグメントであるかは、以下のステップS102〜104により判定することができる。
図13(a)の点セグメントについて、x方向あるいはy方向に連続する点セグメントを結合する。図13(b)は点セグメントの結合によって結合セグメントを形成して状態を示している。なお、図ではx方向に連続する点セグメントを結合する例を示している。次に、結合したセグメントの内で所定の長さ以上の結合セグメントについても線セグメントとする。図13(b)では、長さ3以上の結合セグメントを線セグメントとしている(ステップS103)。
さらに、同一ライン上にある点セグメントや線セグメントのセグメント間の距離が一定距離以下のセグメントを結合して結合セグメントとする。図12(c)はセグメント間の距離が長さ2以下の隣接するセグメントを結合する例について示している(ステップS104)。
線欠陥において、ある種の線欠陥は、線セグメントが水平方向(x方向)あるいは垂直方向(y方向)に、互い交差する形で現れることが知られている。この種の線欠陥の場合、欠陥要因である欠陥点は、2本の線セグメントの交差点である。
そこで、通常、この2本の線セグメントの交差点を求めることにより、この線欠陥の欠陥点を特定している。
特開2000−3142号公報 特開平11−265678号公報 特許第3199481号 特許第3275103号
前記図11に示すように、欠陥点の抽出精度は、測定信号の信号強度のばらつきやS/N比に大きく影響される。そのため、測定信号の信号強度がばらついたり、S/Nが不十分な場合には、抽出した欠陥点の連続性が低下し、線欠陥として分類されるべき部分が多数の点欠陥として分類されることになる。
また、クロス線欠陥の欠陥点において、ピクセルの状態(欠陥状態)やTFT基板の構造などの要因で、線欠陥を構成する水平方向(x方向)あるいは垂直方向(y方向)の線セグメントのいずれかのS/Nが大きく低下し、線セグメントの抽出が困難となる場合がある。上記の傾向は、測定系ノイズなどの要因によって、欠陥ピクセルと正常ピクセルの信号強度の差が接近し、十分な信号強度差が得られない場合には、さらに顕著なものとなる。
このような場合には、本来2本抽出されるべき線セグメントは、水平方向(x方向)あるいは垂直方向(y方向)のいずれか1本のみが抽出され、他の1本は抽出されない。その結果、欠陥点を特定することができず、検査性能が低下することになる。
そこで、本発明は上記課題を解決し、TFTアレイ検査装置において、線欠陥の抽出精度を向上させることを目的とし、ノイズに強く、S/Nが不十分な測定データにおいても精度良くクロス線欠陥を特定することを目的とする。
上記目的を解決するために、本発明は、測定データの水平方向及び垂直方向について各ラインの特徴を表す特徴量を求め、この特徴量に基づいて線欠陥を求める。従来の線欠陥の抽出では、測定データの各ライン上の各点での強度を評価することによって点欠陥を抽出し、さらにこの点欠陥を結合することで線欠陥を抽出するため、ノイズやS/Nの影響を受けやすい。これに対して、本発明では、測定データの各ラインを特徴付ける量を求めて信号分布プロファイルを形成し、この信号分布プロファイルに基づいて線欠陥を抽出するものであり、信号分布プロファイルの各データはラインに含まれる複数の測定データにより形成するため、ノイズやS/Nの影響を受けにくいという特徴がある。
つまり、ノイズやS/Nは、従来の線欠陥抽出ではデータ一点毎に影響するのに対して、本発明の線欠陥抽出ではライン上の複数データに影響するものであるため、線欠陥の抽出精度への影響は低減される。
本発明は、TFT基板の各画素を駆動して得られる二次元の測定データについて、x方向及びy方向の各ラインの測定データから同ラインの特性を表す信号分布プロファイルを求め、信号分布プロファイルから線欠陥を含むラインを抽出する。
信号分布プロファイルは、二次元の測定データの一方の方向の各ラインについて、測定データの平均強度、積算値、分散値のいずれかを他方の方向に沿って求めることにより求めることができる。ノイズが加わったり信号強度が変動した場合であっても、測定データの平均強度、積算値、分散値を求めることによって、信号分布プロファイルに対する影響は緩和される。
また、本発明は、抽出したラインについて、これらラインが交差する点を候補点とし、この候補点における測定データのx方向及びy方向の相関値差から線欠陥の欠陥点を求める。
クロス線欠陥が存在する欠陥点の近傍では、x方向及びy方向の測定データは共に同様の特性を表す。これに対して、クロス線欠陥以外の線欠陥が存在する欠陥点の近傍では、一方向は線欠陥を含み、他方向は線欠陥を含まないため、方向によって測定データは異なる特性を表す。本発明は、抽出したラインが交差する点を候補点とし、この候補点において測定データのx方向の相関値とy方向の相関値との差から、その候補点が線欠陥の欠陥点であるか否かを判定する。相関値差が小さい場合には、両方向の測定データの特性は類似しているため、クロス線欠陥点であると判定する。一方、相関値差が大きい場合には、両方向の測定データの特性は異なるため、クロス線欠陥点ではないと判定する。これは、クロス線欠陥では、x方向とy方向では共通する信号特性を備えると推定され、各方向の相関値は近い値をとると推定されるからである。
本発明のTFTアレイ検査装置は、TFT基板の各画素を駆動して得られる二次元の測定データに基づいてTFTアレイを検査するTFTアレイ検査装置において、TFT基板の二次元の測定データから線欠陥の欠陥点を求めるデータ処理手段を備える。データ処理手段は、x方向及びy方向の各ラインの測定データから同ラインの特性を表す信号分布プロファイルを求め、x方向のライン特性を表す信号分布プロファイルから欠陥点のy方向位置を求め、y方向のライン特性を表す信号分布プロファイルからx方向位置を求め、x方向位置及びy方向位置から線欠陥の欠陥点を求める。
データ処理手段は、二次元の測定データの一方の方向の各ラインについて、測定データの平均強度、積算値、分散値のいずれかを他方の方向に沿って求めることによって、信号分布プロファイルを形成することができる。平均強度、積算値、分散値はいずれも各ラインについてライン毎の特性を表す値を算出し、ノイズや信号強度のばらつきによる個々の信号値の変動による影響を低減している。これにより、個々の測定データとしきい値とを比較する従来のアレイ検査のように、ノイズや信号強度のばらつきによる線欠陥の抽出もれを防ぎ、精度良く検出することができる。
また、本発明のデータ処理手段による欠陥点の位置検出は、各方向の信号分布プロファイルから信号分布プロファイルのベースラインを差し引いて差分プロファイルを求め、この差分プロファイルのピーク位置を求めることにより行うことができる。
さらに、本発明のデータ処理手段は、前記した欠陥点の位置検出によって求めたx方向位置とy方向位置の交差点において各方向の相関値を求め、その相関値の差から線欠陥の欠陥点を特定する。
本発明のTFTアレイ検査装置によれば、線欠陥の抽出精度を向上させることができる。また、ノイズに強く、S/Nが不十分な測定データにおいても精度良くクロス線欠陥を特定することができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明のTFTアレイ検査の概要を説明するための図である。図1において、二次元測定データ10は、検査対象であるTFT基板の画素配列に対応した二次元の測定データであり、前記した電子線や光を用いた手法により取得することができる。この二次元測定データ10について、水平方向(x方向)及び垂直方向(y方向)の各ラインの測定データを用いて同ラインの特性を表す信号分布プロファイルを求める。図1(a)において、信号分布プロファイル11xは水平方向(x方向)のライン特性を表す信号分布プロファイルであり、信号分布プロファイル11yは垂直方向(y方向)のライン特性を表す信号分布プロファイルである。
信号分布プロファイル11xは、二次元測定データ10のx方向の各ライン上の信号強度について平均強度、積算値、あるいは分散値を求め、この値をy方向に沿って求めることで作成することができる。また、信号分布プロファイル11yは、二次元測定データ10のy方向の各ライン上の信号強度について平均強度、積算値、あるいは分散値を求め、この値をx方向に沿って求めることで作成することができる。図1(a)では、この信号分布プロファイルの作成を丸数字1で示している。
この信号分布プロファイル11(11x,11y)は各ラインの特性を表しており、線欠陥によってあるラインの信号強度が低下した場合には、信号分布プロファイル11上の当該ラインに対応する値が低下する。このとき、二次元測定データに含まれるノイズや信号強度のばらつきは、信号分布プロファイルの形成において相殺され、信号分布プロファイルの値への影響は低減される。
線欠陥が存在し、特定のライン上に欠陥画素が集中して存在する場合、信号分布プロファイルの該当する位置にピークが現れる。また、この信号分布プロファイルのピークの高さは、該当するラインにおける欠陥画素数に対応する。画像上では、そのラインと他の画素のラインとのコントラストとして観察することができる。
図1(a)において、二次元測定データ10中のライン20による値は信号分布プロファイル11x上のピーク12xとして現れ、二次元測定データ10中のライン21,22による値は、信号分布プロファイル11y上においてそれぞれピーク12y1,ピーク12y2として現れる。なお、ここで、ライン20とライン22はクロス線欠陥によるものであり、ライン21はクロス線欠陥以外の線欠陥によるものとしている。
信号分布プロファイルのピーク位置からクロス線欠陥の候補点を求めることができる(図中の丸数字2)。図1(a)に示す例では、信号分布プロファイル11xのピーク12xと、信号分布プロファイル11yのピーク12y1,12y2との交差点から、クロス線欠陥の候補点13としてP1とP2(図中の破線で示す丸印)が求められる。
この候補点P1とP2からクロス線欠陥の欠陥点14(図1(b))を抽出する(図中の丸数字3)。この欠陥点14は、各候補点P1とP2について水平方向(x方向)の相関値と垂直方向(y方向)の相関値をそれぞれ求め、その相関値の差から求めることができる。
次に、本発明によるクロス線欠陥の欠陥点の抽出処理について説明する。図2は、クロス線欠陥のクロスポイントの抽出処理を説明するためのフローチャートであり、図3は抽出処理における信号を説明するための図であり、図4は欠陥点を特定する処理を説明するための図である。
はじめに、二次元測定データから信号分布プロファイルを作成する。信号分布プロファイルは、水平方向(x方向)及び垂直方向(y方向)の各ラインについて平均値や累積値や分散値を算出することによって求めることができる。図3(a)は平均値プロファイルデータの例を示している(ステップS1)。
クロスポイントの抽出処理は、ステップS1で求めた信号分布プロファイルを用いて以下のステップS2〜ステップS11により行う。
水平方向(x方向)及び垂直方向(y方向)の信号分布プロファイルを読み出す(ステップS2)。読み出した信号分布プロファイルのデータにはノイズが含まれているため、スムージング処理によってノイズ分を除去する。スムージング処理は、例えば重み付き移動平均処理により行うことができるが、他の処理方法を適用してもよい。図3(b)はスムージング処理後のプロファイルデータを示している(ステップS3)。
次に、スムージング処理を行ったプロファイルデータに一次元のメディアンフィルタ処理を適用して、ベースラインデータを抽出する。図3(c)はベースラインデータを示している(ステップS4)。
二次元測定データでは、正常画像の信号強度が画像上の場所によって変動する場合がある。このような測定データにおいて、メディアン処理によってベースラインデータを求めると、このベースラインデータにより画像上の各位置での基準の信号強度を得ることができる。
そこで、ステップS3で求めたスムージングデータからステップS4で求めたベースラインデータを差し引くことによって、画像上の場所による変動分を補償した信号強度分布を得ることができる。図3(d)はこの差分プロファイルデータを示している(ステップS5)。
差分プロファイルデータにおいて、欠陥点は差分プロファイルデータ上のピーク位置として現れる。ピーク位置は、差分プロファイルデータを微分し(ステップS6)この微分プロファイルデータ上の零交差点を求めることで抽出することができる。図3(e)は微分プロファイルデータを示している。微分プロファイルデータ上の零交差点としては、欠陥点によるものの他にノイズ分によるものも含まれている。
微分プロファイルデータ上の零交差点の中からノイズ分を除くために、例えば、差分プロファイルデータの標準偏差σを用い、微分プロファイルデータ上の零交差点に対応する差分プロファイルデータの強度が所定の強度(例えば、3σ)を越える点をピーク位置として抽出する(ステップS7)。
抽出したピーク位置は線欠陥を含むラインの位置を表している。ここで、クロス線欠陥が存在する欠陥点では、水平方向(x方向)の線欠陥と垂直方向(y方向)の線欠陥とが交差し、クロス線欠陥でない線欠陥が存在する欠陥点では、水平方向(x方向)の線欠陥と垂直方向(y方向)の線欠陥とは交差しない。
そのため、ピーク位置は必ずしもクロス線欠陥の欠陥点を表しているとは限らず、クロス線欠陥でない線欠陥を表している場合もある。したがって、検出したピーク位置はクロス線欠陥の欠陥点が存在するクロスポイントの候補点となる。
そこで、ピーク位置が検出されたとき、そのピーク位置がクロス線欠陥であるか否かをステップS9,10によって判定する(ステップS8)。
図4は、ピーク位置の候補点からクロス線欠陥の欠陥点を抽出する手順を説明するための図である。
図4(a)は、前記した図1(a)と同様の二次元測定データについて示している。図4(a)において、信号分布プロファイル11xのピーク位置12xから求められるライン20と、信号分布プロファイル11yのピーク位置12y1,12y2から求められるライン21,22とが交差する点が候補点P1,P2となる。
ここで、各候補点P1,P2において、それぞれ水平方向(x方向)と垂直方向(y方向)について相関値を求め、その相関値の差(相関値差)に基づいて、その候補点がクロス線欠陥の欠陥点であるか否かを判定する。
相関値は、各候補点を中心として水平方向(x方向)と垂直方向(y方向)に所定数のピクセルが備える強度の平均値(x方向平均値,y方向平均値)により求めることができる。図4(b)は候補点P1での相関値差を求める例を示している。x方向平均値は、候補点P1を中心としx方向の正側と負側の所定数のピクセルを選択し、当該ピクセルが備える強度の平均値により求めることができる。また、y方向平均値は、同様に、候補点P1を中心としy方向の正側と負側の所定数のピクセルを選択し、当該ピクセルが備える強度の平均値により求めることができる。
また、図4(c)は候補点P2での相関値差を求める例を示しており、候補点P1と同様にして、x方向平均値及びy方向平均値の各相関値を求め、その相関値差を求める(ステップS9)。
候補点P1の相関値差及び候補点P2の相関値差は、候補点がクロス線欠陥の欠陥点であるか否かを判定する指標となり、この相関値差が小さい候補点がクロス線欠陥の欠陥点として判定される。この判定は、例えば、予め定めておいた所定値との比較によって行うことができる(ステップS10)。
前記ステップS8において、ピーク位置が検出されなかった場合には交差点なしとし、クロス線欠陥の欠陥点はないものと判定する(ステップS11)。
図5〜図9は測定データの一例である。図5は二次元測定データと信号分布プロファイルの一例であり、前記の図1(a)に対応するものである。図5に示す二次元測定データ10において、正常画素は強度にある程度ばらつきがあるためグレーの点として表示され、欠陥画素は暗い点として表示される。欠陥画素の暗さは、その強度によって階調を付している。
図6は、図5中の破線で示す垂直方向(y方向)のライン上の信号強度分布を示している。図6に示すように、ライン上の信号強度分布では、正常画素と欠陥部分との信号強度の強度差が小さいため、ノイズ分による影響が大きい場合には、しきい値によって正常部分と欠陥部分とを分離することは困難であり、線欠陥を抽出することはできない。
図7は、測定データのプロファイル(Rawで表示)と、メディアンフィルタ処理後のプロファイル(Medianで表示)を示している。図示するように、実際の測定データでは、正常画素の信号強度が画像上の場所によって変動する場合がある。そこで、メディアンフィルタを用いてベースラインを求めることによって各位置での基準となる信号強度を求め、これによって画像上の場所による信号強度の変動を補償する。
図8,9は、差分プロファイル(Differenceで表示)と、微分プロファイル(Derivativeで表示)、及びノイズ分との識別するためのしきい値(3Sigmaで表示)を示している。図9は図8の一部を拡大した図である。微分プロファイルの零交差点を検出することによりピーク点を抽出し、差分プロファイルの標準偏差σを用いてピークとノイズ分とを選別を行う。これにより、図9において矢印で示す位置をクロスポイント(欠陥点)として特定することができる。
なお、クロス線欠陥以外の線欠陥が存在する場合には、前記図4で示したように、相関値差を用いてクロス線欠陥の欠陥点と特定することができる。
図10は、本発明のTFTアレイ検査装置の一構成例を説明するための図である。TFTアレイ検査装置1は、検査対象であるTFT基板2に電子線や光等の測定用プローブを照射する測定用プローブ源6と、TFT基板2の電位等を検出する検出器7と、検査制御手段3とを備える。検査制御手段3は、TFT基板2に検査信号を印加する検査信号形成手段4と、測定電圧に基づいて欠陥検査を行うデータ処理手段5とを制御する。
TFT基板2は、アレイ状に配置されるピクセル電極と、TFT基板の駆動回路と、電源ラインを含む配線とを備え、検査信号形成手段4は、電源ラインの他のデータラインやスキャン信号ラインの配線に欠陥検査項目に応じた所定パターンの検査信号を印加する。印加する検査信号パターンは、欠陥検査項目に応じて検査制御手段3により選択される。
データ処理手段5は、線欠陥抽出処理5Aを行い、抽出した線欠陥について線欠陥判定処理5Bを行う。
線欠陥抽出処理5Aでは、TFT基板の各画素を駆動して得られる二次元の測定データについて、x方向及びy方向の各ラインの測定データの平均値や累積値あるいは分散値を求めて信号分布プロファイルを作成する信号分布プロファイル作成処理5A1と、求めた信号分布プロファイルデータを評価することによって線欠陥を抽出するプロファイルデータ評価処理5A2を行う。
本発明の信号分布プロファイルは、測定データの水平・垂直方向について各ラインの平均強度によりラインの特徴量を求めるほか、平均強度に代えて積算値や分散値によりラインの特徴量を求めても良い。
本発明の液晶アレイ基板のほか、有機ELアレイ基板の検査等に適用することができる。
本発明のTFTアレイ検査の概要を説明するための図である。 本発明のクロス線欠陥のクロスポイントの抽出処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の抽出処理における信号を説明するための図である。 本発明の欠陥点を特定する処理を説明するための図である。 二次元測定データと信号分布プロファイルの一例である。 垂直方向(y方向)のライン上の信号強度分布を示す図である。 測定データのプロファイル及びメディアンフィルタ処理後のプロファイルを示す図である。 差分プロファイル及び微分プロファイルを示す図である。 差分プロファイル及び微分プロファイルを示す図である。 本発明のTFTアレイ検査装置の一構成例を説明するための図である。 ライン上の各点の信号強度をプロットしたプロファイル例である。 線欠陥を抽出する処理手順を説明するためのフローチャートである。 線欠陥を抽出する処理手順を説明するための説明図である。
符号の説明
1…TFTアレイ検査装置、2…TFT基板、3…検査制御装置、4…検査駆動回路、5…データ処理手段、5A…線欠陥抽出処理、5A1…信号分布プロファイル作成処理、5A2…プロファイルデータ評価処理、5B…線欠陥判定処理、6…検査用プローブ源、7…検出器、10…二次元測定データ、11,11x,11y…信号分布プロファイル、12,12x,12y1,12y2…ピーク、13…候補点、14…欠陥点、20〜22…ライン。

Claims (6)

  1. TFT基板の各画素を駆動して得られる二次元の測定データに基づいてTFTアレイを検査するTFTアレイ検査装置において、
    TFT基板の二次元の測定データから線欠陥の欠陥点を求めるデータ処理手段を備え、
    前記データ処理手段は、x方向及びy方向の各ラインの測定データから同ラインの特性を表す信号分布プロファイルを求め、
    x方向のライン特性を表す信号分布プロファイルから欠陥点のy方向位置を求め、
    y方向のライン特性を表す信号分布プロファイルからx方向位置を求め、
    当該x方向位置及びy方向位置から線欠陥の欠陥点を求めることを特徴とするTFTアレイ検査装置。
  2. 前記データ処理手段は、二次元の測定データの一方の方向の各ラインについて、測定データの平均強度、積算値、分散値のいずれかを他方の方向に沿って求めることにより、各方向の信号分布プロファイルを求めることを特徴とする、請求項1に記載のTFTアレイ検査装置。
  3. 前記データ処理手段は、各方向の信号分布プロファイルと当該信号分布プロファイルのベースラインとから差分プロファイルを求め、当該差分プロファイルのピーク位置から求めることにより、欠陥点の各方向の位置を求めることを特徴とする、請求項1又は2に記載のTFTアレイ検査装置。
  4. 前記データ処理手段は、x方向位置とy方向位置の交差点における相関値差から線欠陥の欠陥点を特定することを特徴とする、請求項1乃至3の何れかに記載のTFTアレイ検査装置。
  5. TFT基板の各画素を駆動して得られる二次元の測定データについて、
    x方向及びy方向の各ラインの測定データから同ラインの特性を表す信号分布プロファイルを求め、
    前記信号分布プロファイルから線欠陥を含むラインを特定することを特徴とするTFTアレイ検査方法。
  6. 前記ラインが交差する点をクロス線欠陥の候補点とし、当該候補点における測定データのx方向及びy方向の相関値差からクロス線欠陥の欠陥点を求めることを特徴とする、請求項5に記載のTFTアレイ検査方法。
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