JP4224058B2 - 薄膜トランジスター基板の検査装置 - Google Patents

Description

本発明は薄膜トランジスター基板の検査装置に関し、より詳細には、電子ビームの偏向特性を利用して、薄膜トランジスター基板上のピクセルの欠陥の有無を検査できる薄膜トランジスター基板の検査装置に関する。

一般的に、薄膜トランジスター基板の検査装置として、オシロスコープ（Ｏｓｉｌｌｏｓｃｏｐｅ）のプロブ（Ｐｒｏｂｅ）を薄膜トランジスター基板に接触させて、プロブから得た信号波形を分析して、薄膜トランジスター基板の欠陥の有無を検査する装置が利用されている。このようなプロブの接触を利用した検査装置は、プロブを機械的に移動させる必要があるため、検査時間が長くなる短所がある。また、プロブが薄膜トランジスター基板に直接接触する方式を採用するため、薄膜トランジスター基板の損傷を発生させる問題点がある。

このようなプロブ接触による薄膜トランジスター基板の検査装置の代案として、プロブを使用しない非接触方式の検査装置が提案された。非接触検査装置は、電圧対照現象を利用することによって、電子ビームを薄膜トランジスター基板に放出し、薄膜トランジスター基板から反射する２次電子を検出して、薄膜トランジスター基板の欠陥の有無を測定する方法である。

２次電子の検出による検査装置の一例が、特許文献１、特許文献２に開示されている。

しかし、このような２次電子の検出による検査装置は、薄膜トランジスター基板が収容される真空チャンバー内部を高真空状態に保ちながら測定しなければならない短所がある。

即ち、多数の薄膜トランジスター基板を検査する場合、各薄膜トランジスター基板を真空チャンバーに収容する時に、真空チャンバーを高真空状態にする必要があるために、多くの時間が必要である。

また、真空チャンバーを高真空状態にするために必要な装備により、全体設備の大きさが大きくなる短所がある。

そして、電子銃から放出される電子ビームと薄膜トランジスター基板の板面が直交するため、薄膜トランジスター基板のサイズが変わる場合、電子銃のスキャン領域を考慮して、電子銃と薄膜トランジスター基板の位置を変更しなければならない不便がある。
特開２０００-３１４２号公報 特開平１１-２６５６７８号公報

本発明の目的は、薄膜トランジスター基板の欠陥の有無を検査することにおいて、低真空状態でも正確な検査が可能で、薄膜トランジスター基板のサイズの変化に適切に対応ができ、検査時間を短縮させる薄膜トランジスター基板の検査装置を提供することである。

前記目的は、本発明により、多数のピクセルが形成される薄膜トランジスター基板の検査装置において、前記薄膜トランジスター基板と対向するように離隔配置されて、前記ピクセルに対応する基準パターンが形成された基準基板と、前記薄膜トランジスター基板と前記基準基板との間の離隔空間に電界が形成されるように、前記ピクセル及び前記基準パターンに電源を供給する電源供給部と、前記離隔空間の一の側から他の側に向けて、電子ビームを放出する電子ビーム放出ユニットと、前記電子ビーム放出ユニットから放出されて、前記離隔空間を通過する電子ビームを検出するための電子ビーム検出ユニットと、前記電子ビーム検出ユニットにより検出される電子ビームの検出位置に基づいて、前記薄膜トランジスター基板の前記ピクセルの欠陥の有無を判断する制御部と、を含むことを特徴とする検査装置により、達成される。

ここで、前記電子ビーム放出ユニットは、前記離隔空間の一の側に、前記薄膜トランジスター基板の板面に沿って配列され、各々電子ビームを放出する複数のマイクロ電子銃と、該各マイクロ電子銃から放出される電子ビームをフォーカシングするフォーカスユニットとを含み、前記制御部は、前記各マイクロ電子銃から放出される電子ビームが前記薄膜トランジスター基板の前記ピクセル列の中、一列と対応する基準パターンの列の間に沿って通過するように、前記フォーカスユニットを制御できる。

そして、前記制御部は、前記電源供給部が前記基準基板の前記基準パターンの中、少なくとも一つに選択的に電源を供給するように制御できる。

また、前記制御部は、前記薄膜トランジスター基板に欠陥が存在しない場合に対応する基準検出位置に対する情報を有し、前記電子ビーム検出ユニットにより検出される電子ビームの前記検出位置と前記基準検出位置との間の偏差に基づいて、前記薄膜トランジスター基板の前記ピクセルの欠陥の有無を判断することができる。

そして、前記基準基板と対向するように離隔配置されて、前記薄膜トランジスター基板が設置されるステージと、前記基準基板、前記電子ビーム検出ユニット及び前記基板ステージを収容する真空チャンバーと、前記制御部の制御により、前記真空チャンバーを真空させるチャンバー真空部と、をさらに含むことができる。

本発明により、薄膜トランジスター基板の欠陥の有無を検査することにおいて、低真空状態でも正確な検査が可能で、薄膜トランジスター基板のサイズの変化に適切に対応できて、検査時間を短縮させる薄膜トランジスター基板の検査装置が提供される。

以下、添付図を参照して、本発明に関して詳細に説明する。

図１は、本発明による薄膜トランジスター基板１０の検査装置の構成を示した図である。図示されているように、本発明による検査装置は、基準基板２０、電源供給部４０、電子ビーム放出ユニット３０、電子ビーム検出ユニット５０及び制御部６０を含む。

基準基板２０は、薄膜トランジスター基板１０と対向するように離隔配置される。ここで、基準基板２０は、測定対象である薄膜トランジスター基板１０上に形成されるピクセル１１に対応する基準パターン２１が形成されている。

電源供給部４０は、制御部６０の制御により、薄膜トランジスター基板１０のピクセル１１と基準基板２０の基準パターン２１に電源を供給する。ここで、電源供給部４０から薄膜トランジスター基板１０のピクセル１１と基準基板２０の基準パターン２１に電源が供給される場合、薄膜トランジスター基板１０と基準基板２０の間の離隔空間に電界が形成される。

また、電源供給部４０は、制御部６０の制御により、基準基板２０の基準パターン２１中、任意に選択される、少なくとも一つ以上の基準パターン２１にだけ、電源を供給できるように形成される。

電子ビーム放出ユニット３０は、薄膜トランジスター基板１０と基準基板２０間の離隔空間の一の側から他の側に向けて電子ビームを放出する。

図２及び図３を参照して説明すると、本発明の一の例による電子ビーム放出ユニット３０は、複数のマイクロ電子銃３１ａ、３１ｂと、各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂに対応するフォーカスユニット３２ａ、３２ｂを含むことができる。

マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂは、離隔空間の一の側に薄膜トランジスター基板１０の板面に沿って配列される。各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂから放出される電子ビームは、離隔空間の一の側から他の側に向けて放出され、電子ビーム検出ユニット５０（図２参照）により検出される。図２では電子ビーム放出ユニット３０が４個のマイクロ電子銃３１ａ、３１ｂで構成されることを一例として示しているが、その個数がこれに限定されないことはいうまでもない。

各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂは、フォーカスユニット３２ａ、３２ｂによりフォーカシングされ、各々所定のスキャン領域Ｓ１、Ｓ２を有する。図３を参照して、説明すると、各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂから放出される電子ビームは、フォーカスユニット３２ａ、３２ｂにより一定角度偏向して、薄膜トランジスター基板１０のいずれか一列のピクセルの列と該当ピクセルの列に対応する基準パターン列の間を通過する。ここで、各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂから放出される電子ビームがフォーカスユニット３２ａ、３２ｂにより偏向する角度によって、各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂのスキャン領域Ｓ１、Ｓ２が決定され、各スキャン領域Ｓ１、Ｓ２での薄膜トランジスター基板１０のピクセル１１の欠陥の有無が検査される。

電子ビーム検出ユニット５０は、薄膜トランジスター基板１０と基準基板２０の間の離隔空間を間に置いて、電子ビーム放出ユニット３０と対向配置される。ここで、本発明では、電子ビーム検出ユニット５０が、薄膜トランジスター基板１０の板面に沿って形成される板形状を有することを一例とする。

そして、電子ビーム検出ユニット５０の板面には、前述した各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂから放出される電子ビームを検出するための複数の検出部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び５１ｄが形成される。

制御部６０は、電子ビーム検出ユニット５０により検出される電子ビームの検出位置に基づいて、薄膜トランジスター基板１０のピクセル１１の良否、即ち、欠陥の有無を判断する。

ここで、制御部６０は、図４に図示されるように、ビーム制御ユニット６２と、電源供給制御ユニット６３と、メイン制御ユニット６１を含むことができる。

ビーム制御ユニット６２は、メイン制御ユニット６１と連動して、電子銃検出ユニット５０の各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂの電子ビーム放出の有無と、各フォーカスユニット３２ａ、３２ｂから偏向する電子ビームの角度を制御する。

電源供給制御ユニット６３は、メイン制御ユニット６１と連動され、電源供給部４０を制御する。これによって、薄膜トランジスター基板１０及び基準基板２０に供給される電源の強さ及び／または供給の有無などが制御される。また、前述したように、電源供給制御ユニット６３は、基準基板２０の基準パターン２１の中、少なくとも一つに電源が供給されるように電源供給部４０を制御することができる。

メイン制御ユニット６１は、電子ビーム検出ユニット５０により検出された電子ビームの検出位置に基づいて、薄膜トランジスター基板１０のピクセル１１の欠陥の有無を判断する。

以下では、メイン制御ユニット６１、ビーム制御ユニット６２及び電源供給制御ユニット６３の相互間の連動を通して、メイン制御ユニット６１により、薄膜トランジスター基板１０のピクセル１１の欠陥の有無を判断する過程を説明する。

まず、メイン制御ユニット６１は、検査する薄膜トランジスター基板１０のピクセル列を選択する。ここで、メイン制御ユニット６１は、各マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂのスキャン領域Ｓ１、Ｓ２に属する一つずつのピクセル列を同時に選択して、マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂの個数に該当するピクセル列を同時に検査することができる。また、メイン制御ユニット６１は、ピクセル列の中で、一つまたは２つ以上を選択的に検査できることは無論である。

その次に、メイン制御ユニット６１により選択されたピクセル列に対する情報は、電源供給制御ユニット６３及びビーム制御ユニット６２に提供される。

ビーム制御ユニット６２は、メイン制御ユニット６１により選択されるピクセル列と該当ピクセル列に対応する基準パターンの列の間に電子ビームが通過できるように、マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂ及びフォーカスユニット３２ａ、３２ｂを制御する。

また、電源供給制御ユニット６３は、メイン制御ユニット６１により選択されるピクセル列に対応する基準パターン列にだけ、電源が供給されるように、電源供給部４０を制御する。ここで、電源供給制御ユニット６３は、薄膜トランジスター基板１０の欠陥の有無を検査するため、薄膜トランジスター基板１０の全ピクセル１１に電源が供給される状態に維持することができる。これによって、基準基板２０と薄膜トランジスター基板１０の間の離隔空間には、電界が形成される。特に、メイン制御ユニット６１により選択されないピクセル列に対応する基準パターンの列に電源が供給されない場合、選択されないピクセルの列と対応する基準パターンの列の間には電界が形成されなくなる。

一方、マイクロ電子銃３１ａ、３１ｂから放出される電子ビームは、薄膜トランジスター基板１０と基準基板２０の間の離隔空間を通過しながら、離隔空間の上に形成される電界により偏向される。そして、薄膜トランジスター基板１０と基準基板２０の間の離隔空間を通過しながら、偏向された電子ビームは、電子ビーム検出ユニット５０の所定位置で検出される。

ここで、メイン制御ユニット６１は、電子ビーム検出ユニット５０により検出される電子ビームの検出位置に基づいて、該当ピクセルの列に欠陥があるピクセル１１が存在するか否かを判断する。

以下では、図５を参照して、メイン制御ユニット６１が電子ビーム検出ユニット５０により検出される電子ビームの検出位置に基づいて、該当ピクセルの列に欠陥があるピクセル１１が存在するか否かを判断する方法の一例を説明する。

まず、メイン制御ユニット６１には、選択されたピクセル列の全ピクセル１１に欠陥がない場合に、電子ビーム検出ユニット５０により検出される電子ビームの検出位置、即ち、基準検出位置に対する情報が予め貯蔵される。ここで、基準検出位置は、実験を通して得るか、または、電界と電子ビームの偏向などに基づいて計算される。

そして、メイン制御ユニット６１は、選択されるピクセル列を通過して、電子ビームが電子ビーム検出ユニット５０により検出される電子ビームの検出位置と基準検出位置を比較して、検出位置が基準検出位置（または一定検出範囲内、以下、同一）と一致する場合、選択されるピクセル列の全ピクセル１１に欠陥がないと判断する。

一方、メイン制御ユニット６１は、検出位置が基準検出位置から外れる場合、選択されたピクセル列のピクセル１１中、少なくとも一つに欠陥があると判断する。

前記のような方法を通して、メイン制御ユニット６１は、薄膜トランジスター基板１０の全ピクセル列の中、欠陥があるピクセル１１を有するピクセル列を検出できるようになる。

一方、メイン制御ユニット６１が、欠陥があるピクセル１１を有するピクセル列で欠陥があるピクセル１１を検出する過程は、次のようである。ここで、欠陥があるピクセル列を「欠陥ピクセル列」として任意に定義して説明する。

メイン制御ユニット６１は、欠陥ピクセル列を通過する電子ビームの検出位置に基づいて、欠陥ピクセル列に対応する基準基板２０の基準パターン列の中、電源を供給する基準パターン２１を選択する。例えば、メイン制御ユニット６１は、欠陥ピクセル列に対して検出される検出位置が、基準検出位置から外れる程度により、欠陥ピクセル列の中で、欠陥があるピクセル１１の概略的な位置を判断することができる。ここで、欠陥があるピクセル１１の欠陥ピクセル列の位置は、実験を通して得るか、電界と電子ビームの偏向などに基づいて、計算される。例えば、検出位置が基準検出位置から外れる程度により、基準ピクセル列中の電子ビーム放出ユニット３０方向と、電子ビーム検出ユニット５０方向側の二つのグループのピクセル群に区分できる。

ここで、メイン制御ユニット６１は、検出位置が基準検出位置を外れる程度に基づいて、電子ビーム放出ユニット３０方向側のピクセル群の中で、欠陥があるピクセル１１が位置すると判断する場合、電源供給制御ユニット６３及びビーム制御ユニット６２にこれを通知する。

この時、電源供給制御ユニット６３は、メイン制御ユニット６１により判断されるピクセル群に属するピクセル１１に対応する基準パターン２１にだけ電源を供給する。そして、ビーム制御ユニット６２は、メイン制御ユニット６１により判断されるピクセル群に、電子ビームが通過されるように、電子ビーム放出ユニット３０を制御する。

ここで、メイン制御ユニット６１に、判断されるピクセル群の全ピクセル１１に欠陥がない場合に電子ビーム検出ユニット５０により検出される電子ビームの検出位置、即ち、判断されたピクセル群に対する基準検出位置に対する情報が予め貯蔵される。ここで、判断されるピクセル群に対する基準検出位置は、前述した基準検出位置と同様に実験を通して得るか、電界と電子ビームの偏向などに基づいて計算される。

そして、メイン制御ユニット６１は、判断されるピクセル群を通過して電子ビームが電子ビーム検出ユニット５０により検出された電子ビームの検出位置と、判断されたピクセル群に対応する基準検出位置を比較して、検出位置が判断されたピクセル群に対応する基準検出位置（または一定検出範囲内、以下、同一）と一致するかの有無により判断されたピクセル群中、どのピクセル１１に欠陥が存在するか判断する。

ここで、メイン制御ユニット６１は、検出位置が判断されるピクセル群に対応する基準検出位置から外れる程度により判断されるピクセル群の中で、欠陥があるピクセル１１の概略的な位置を判断し、前記のような過程を通して、最終的に欠陥が存在するピクセル１１を検出できる。

また、図４を参照して説明すると、本発明による検査装置は、基準基板２０と対向するように離隔配置されて、薄膜トランジスター基板１０が設置されるステージ７１と、基準基板２０、電子ビーム検出ユニット５０及び基板ステージ７１を収容する真空チャンバー７０と、制御部６０の制御により真空チャンバー７０を真空させるチャンバー真空部７２を含むことができる。

ここで、制御部６０は、薄膜トランジスター基板１０の検査時、チャンバー真空部７２による真空チャンバー７０の真空状態を、前述した従来の検査装置より低真空状態に保つ。即ち、従来の検査装置で、２次電子の正確な検出のため要求される真空チャンバー７０の真空状態より低い真空状態でも、電子ビームの偏向による薄膜トランジスター基板１０の良否を正確に判断できる。また、真空チャンバー７０を低真空状態に保つことができ、真空チャンバー７０の真空に必要な時間を減らし、チャンバー真空部７２の構成を簡略にできる。

前述した実施例では、欠陥ピクセル列で実質的に欠陥があるピクセル１１を判断する過程で、欠陥ピクセルの列を二つのピクセルの群に区分する方法を一例として説明した。この他にも、数回の実験、または、電界及び電子ビームの偏向の計算を通して、最小限の測定を通して、欠陥があるピクセル１１を発見するアルゴリズムの適用が可能なことは無論である。

本発明のいくつかの実施例が図示説明されたが、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する当業者ならば、本発明の原則や精神の範囲で本実施例を変形することが可能である。また、本発明の範囲は添付された請求項とその均等物により決められる。

本発明による検査装置の構成を示した概略図である。 図１の検査装置の電子ビーム放出ユニット及び電子ビーム検出ユニットを説明する図である。 図１の検査装置の電子ビーム放出ユニット及び電子ビーム検出ユニットを説明する図である。 本発明による検査装置の具体的な構成を示した概略図である。 本発明による検査装置で電子ビームの偏向特性を利用して、薄膜トランジスター基板の欠陥の有無を判断する方法を説明するための図である。

符号の説明

１０ 薄膜トランジスター基板
１１ ピクセル
２０ 基準基板
２１ 基準パターン
３０ 電子ビーム放出ユニット
３１ａ、３１ｂ マイクロ電子銃
３２ａ、３２ｂ フォーカスユニット
４０ 電源供給部
５０ 電子ビーム検出ユニット
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 検出部
６０ 制御部
６１ メイン制御ユニット
６２ ビーム制御ユニット
６３ 電源供給制御ユニット

Claims (5)

1. 多数のピクセルが形成された薄膜トランジスター基板の検査装置において、
   前記薄膜トランジスター基板と対向するように離隔配置され、前記ピクセルに対応する基準パターンが形成された基準基板と、
   前記薄膜トランジスター基板と前記基準基板との間の離隔空間に電界が形成されるように、前記ピクセル及び前記基準パターンに電源を供給する電源供給部と、
   前記離隔空間の一の側から他の側に向けて、電子ビームを放出する電子ビーム放出ユニットと、
   前記電子ビーム放出ユニットから放出され、前記離隔空間を通過する電子ビームを検出するための電子ビーム検出ユニットと、
   前記電子ビーム検出ユニットにより検出される電子ビームの検出位置に基づいて、前記薄膜トランジスター基板の前記ピクセルの欠陥の有無を判断する制御部と、を含むことを特徴とする検査装置。
2. 前記電子ビーム放出ユニットは、前記離隔空間の一の側に前記薄膜トランジスター基板の板面に沿って配列され、各々電子ビームを放出する複数のマイクロ電子銃と、該各マイクロ電子銃から放出される電子ビームをフォーカシングするフォーカスユニットと、を含み、
   前記制御部は、前記各マイクロ電子銃から放出される電子ビームが、前記薄膜トランジスター基板の前記ピクセル列の中、一列と対応する基準パターンの列の間に沿って通過するように、前記フォーカスユニットを制御することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記制御部は、前記電源供給部が前記基準基板の前記基準パターンの中、少なくとも一つに選択的に電源を供給するように制御することを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
4. 前記制御部は、前記薄膜トランジスター基板に欠陥が存在しない場合に対応する基準検出位置に対する情報を有し、前記電子ビーム検出ユニットにより検出される電子ビームの前記検出位置と前記基準検出位置との間の偏差に基づいて、前記薄膜トランジスター基板の前記ピクセルの欠陥の有無を判断することを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
5. 前記基準基板と対向するように離隔配置されて、前記薄膜トランジスター基板が設置されるステージと、
   前記基準基板、前記電子ビーム検出ユニット及び前記ステージを収容する真空チャンバーと、
   前記制御部の制御により、前記真空チャンバーを真空させるチャンバー真空部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。

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