JP4513067B2 - アレイ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＴＦＴ基板のアレイ工程後に、パネルを駆動させた状態で欠陥形検出を行う検査装置に関する。

液晶ディスプレイ等に用いる液晶パネルは、例えばカラー液晶パネルの場合には、アレイ工程で製造されたＴＦＴ基板と、カラーフィルター製造工程で製造されたカラーフィルターとを、セル工程において貼り合わせて液晶を注入することで製造される。その後、モジュール工程において、液晶パネルに端子や回路基板等を取り付けることによって液晶モジュールが形成される。

各工程の最終段ではそれぞれ検査が行われる。アレイ工程の最終段では、製造されたＴＦＴ基板について、各ピクセル（画素）単位で欠陥の有無を判別している。このＴＦＴ基板のアレイ検査としては、例えば電子線照射によるものが知られている。

図６は、電子線照射によるＴＦＴ基板のアレイ検査を説明するための概略図である。

アレイ検査装置は、ＴＦＴ基板１２０に向けて電子線１１０を照射する電子銃１０１と、照射された電子線１１０をＴＦＴ基板１２０上で走査させるために偏向させる偏向レンズ１０２と、電子線１１０の照射によってＴＦＴ基板１２０から放出される二次電子１１１を検出する検出器１０５を検査室１００に備える。検査室１００は排気装置（図示していない）により真空排気される。

ＴＦＴ基板１２０には、外部に設けた駆動信号源１０３からプローブ１０４を介して検査信号が印加される。電子線照射によって放出される二次電子１１１の強度は、ＴＦＴ基板１２０の電位に依存して変化するため、印加した検査信号と検出器１０５の検出信号とを比較することによって、ＴＦＴ基板１２０の各ピクセルの欠陥検査を行うことができる。

二次電子信号は、一般に、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）などによってアナログ信号に変換され、画像処理によって欠陥の有無や種類、欠陥の座標位置を特定する。

液晶パネルを構成するＴＦＴ基板は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の素子特性やパネル上の配置等のデザインなどにより、常温と異なる温度状態とすることにより、常温では検出が困難な信号変化が顕著に現れる場合がある。

そこで、通常、製造された液晶パネルは、実際に使用される様々な使用環境を想定し、設定した温度範囲内で動作確認を行った後に、製品として出荷している。この常温と異なる温度状態での動作確認は、通常、液晶パネルが製造されるセル工程以降で行われ、ＴＦＴ基板が形成されるアレイ工程では常温で行っており、上記したアレイ基板検査装置はＴＦＴ基板のアレイ検査を常温で行っている。

したがって、セル工程以降で行われる動作確認によって検出される欠陥は、その欠陥がセル工程より以前のアレイ工程で生じたものであっても、セル工程以降でなければ検出されないことになる。そのため、アレイ工程で欠陥が生じた場合には、アレイ工程以降に行った処理が無駄となるため歩留まりに影響が出ることになる。

そこで、本発明は上記課題を解決して、従来セル工程以降で検出される欠陥をアレイ工程で検出することを目的とする。

本発明は、アレイ工程でのアレイ検査において、ＴＦＴ基板を実際に駆動したときの温度状態として欠陥検査を行うことによって、通常、セル工程以降で検出される欠陥をアレイ工程の早い段階で検出することができる。これによって、ＴＦＴ基板の工程ロスを低減し、アレイ工程でのプロセスにおけるフィードバックを迅速なものとする。

本発明のアレイ検査装置は、アレイ工程におけるＴＦＴ基板を検査するアレイ検査装置であり温度制御手段を備える。この温度制御手段は、検査中のＴＦＴ基板の温度状態を、ＴＦＴ基板の実際の駆動時の温度以上の設定温度に制御する。この温度制御により、ＴＦＴ基板のトランジスタ特性を顕著化させた状態とし、検出信号強度を高めることでアレイ工程での検査を可能とする。

本発明のアレイ検査装置の温度制御手段は、ＴＦＴ基板を支持する支持部材の温度を検出する温度検出部と、支持部材の温度を調整する温度調整部と、温度検出部で検出した検出温度に基づいて温度調整部を制御する温度制御部とを備える。

温度制御部は、温度検出部で検出した検出温度を校正し、校正温度と設定温度との温度差に基づいて前記温度調整部を制御する。支持部材の温度とＴＦＴ基板の温度との間には温度差がある。アレイ工程中においてＴＦＴ基板の温度を直接検出することはできないため、支持部材の温度からＴＦＴ基板の温度を類推する。校正は、この温度差による温度のずれを補償するための処理であり、予め求めておいたＴＦＴ基板の温度と支持部材の温度との関係に基づいて、支持部材の検出温度を校正してＴＦＴ基板の温度を求める。

温度制御手段は、この校正した校正温度をＴＦＴ基板の温度とし、この温度と設定温度との温度差がなくなるよう温度調整部を制御する。設定温度として、ＴＦＴ基板のトランジスタ特性を顕著化させるに十分な温度あるいはそれ以上の温度を設定する。

一方、ステージには、アレイ工程でのＴＦＴ基板上の座標を定めるために、基準となるマークが設けられている。ＴＦＴ基板上の座標位置は、ステージ上に設けたマーク位置を基準として定められる。ここで、アレイ工程においてＴＦＴ基板を温度制御すると、ＴＦＴ基板の熱膨張と、マークを設けたマーク用部材の熱膨張は、温度や熱膨張率によって相違する。そのため、ステージ上のマークの座標とＴＦＴ基板の座標との間に位置ずれが生じ、マークを基準としたときＴＦＴ基板上で正確な位置が設定できないおそれがある。

本発明のＴＦＴ基板のアレイ検査装置は、この温度制御に伴う熱膨張により位置ずれを補償するための構成を備える。

ここで、位置ずれを補償する第１の形態は、ステージは位置合わせ用のマークを備え、ステージは少なくともマークを設けるためのマーク用部材をＴＦＴ基板と同素材又は同熱膨張の素材で形成し、温度制御部は、マーク用部材とＴＦＴ基板を支持する支持部分とを同温度となるように温度調整部を制御する。これによって、マーク用部材の温度とＴＦＴ基板の温度とは同じ温度となる。ここで、同素材又は同熱膨張の素材であるため、熱膨張により変位量は同じとなり、熱膨張による位置ずれは補償される。

位置ずれを補償する第２の形態は、ステージは位置合わせ用のマークを備え、温度制御部は、マーク用部材とＴＦＴ基板との熱膨張率の差に基づいて、マーク用部材とＴＦＴ基板とが同熱膨張となるように、温度調整部を制御する。

また、ＴＦＴ基板上で温度差が生じると、ＴＦＴ基板上において熱膨張の程度が異なる部分が生じる。この熱膨張の相違は、ＴＦＴ基板上の各画素の位置の誤差が生じる他に、ＴＦＴ基板のトランジスタ特性の顕著化にも差が生じ、同一のＴＦＴ基板上で欠陥検出の精度に差異が発生するおそれがある。

そこで、本発明のアレイ検査装置は、ＴＦＴ基板を支持する支持部材を熱伝導率が良好なＡｌ（アルミ）等によって均熱板により形成する。均熱板とすることで、ＴＦＴ基板を支持する支持部材は常に同一温度となり、支持されるＴＦＴ基板の温度分布の偏りを防ぐことができる。

本発明によれば、従来セル工程以降で検出される欠陥をアレイ工程で検出することができる。

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、液晶パネル及び液晶モジュールの各工程を説明するための概略図である。なお、各工程名は一例であり、別の名称で呼ばれる場合もある。

液晶ディスプレイ等に用いる液晶パネルや液晶モジュールは、例えばカラー液晶パネルの場合には、アレイ工程で製造されたＴＦＴ基板と、カラーフィルター製造工程で製造されたカラーフィルターとを、セル工程において貼り合わせて液晶を注入することで製造される。モジュール工程では、液晶パネルに端子や回路基板等を取り付けることによって液晶ジュールが形成される。

ＴＦＴ基板を製造するアレイ工程では、ガラス基板に成膜工程とフォトリソグラフ等のパターン形成工程を繰り返すことによって、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、透明電極、配線等を形成する。

本発明のアレイ検査装置は、このアレイ工程の最終段において製造したＴＦＴ基板について、欠陥の有無、欠陥の種類、欠陥に位置等を検査する。アレイ工程では、この検査結果に基づいて、前記成膜工程やパターン形成工程等のプロセスにフィードバックし、欠陥を修復する。

図２は、本発明のアレイ検査装置の概略を説明するための概略断面図である。なお、図１は、アレイ検査装置の温度制御に係わる部分を主に示し、ＴＦＴ基板を検査するための構成については省略している。電子線をＴＦＴ基板に照射し、ＴＦＴ基板から放出される二次電子を検出することによってＴＦＴ基板の欠陥検査を行う場合には、前記図６で示した電子銃、電子線を走査させるための偏向レンズ、ＴＦＴ基板の検査信号を印加するためのプローブや駆動信号源、二次電子を検出する検出器等の構成を備える。

図示しない排気装置によって真空排気される検査室５内には、導入されたＴＦＴ基板６を支持する支持部材５を断熱部材４を介してパレット３及びステージ２上に設ける。ＴＦＴ基板６は、断熱部材４上に載置され、後述する温度制御手段１１によって設定温度に温度制御されると共に、前記した検査機構（電子銃、偏向レンズ、プローブ、駆動信号源、検出器等（図示していない））などによって欠陥検査が行われる。なお、図２ではパレット３とステージ２とを別体で構成しているが、一体構成としてもよい。

温度制御手段１１は、支持部材５の温度を検出するための温度検出部１２、支持部材５の温度を調整するための温度調整部１３、温度検出部１２で検出した検出温度と設定温度に基づいて温度調整部１３を制御する温度制御部１４等を備える。

温度検出部１２は、例えば、熱電対等によって構成することができ、また、温度調整部１３はヒータ等によって構成することができる。温度検出部１２及び温度調整部１３は、例えば、支持部材５のＴＦＴ基板６を支持する支持面と反対側の面に設けることができ、その設定位置や設置個数は任意に定めることができる。

温度調整部１３は電源１５によって駆動される。温度制御部１４は、電源１５を制御して温度調整部１３に供給する電力を制御し、温度調整部１３による加熱温度を調整する。

温度制御部１４による温度調整は、温度検出部１２で検出した検出温度を校正し、校正温度と設定温度との温度差に基づいて温度調整部１３を制御する。

温度調整部１３で温度調整される支持部材５の温度と、支持部材５を介して温度調整されるＴＦＴ基板の温度との間には、熱伝導等によって温度差が生じる。アレイ工程中においては、ＴＦＴ基板の温度を直接検出することはできないため、支持部材の温度からＴＦＴ基板の温度を類推する。校正は、この温度差による温度のずれを補償して検出温度からＴＦＴ基板の温度を求める処理である。

ＴＦＴ基板の温度と支持部材の温度との関係を予め求めておき、この関係を用いて検出温度を校正してＴＦＴ基板の温度を推定する。上記関係は、テーブル形式や関数形式等の任意の形式とすることができる。また、このＴＦＴ基板の温度と支持部材の温度との関係では、ＴＦＴ基板の温度と支持部材の温度とを、近接する位置と関連付けて、一対一で対応付ける他に、支持部材の温度に対してＴＦＴ基板の温度を複数対応付けてもよい。

温度制御手段１１は、校正温度をＴＦＴ基板の温度とし、この温度と設定温度との温度差がなくなるよう電源１５を制御して、温度調整部１３における温度を調整する。

設定温度は、ＴＦＴ基板のトランジスタ特性を顕著化させるに十分な温度あるいはそれ以上の温度であり、測定対象のＴＦＴ基板に応じて温度制御部１４に設定しておく。

ＴＦＴ基板６を支持する支持部材５は、Ａｌ（アルミ）等の良好な熱伝導率を持つ素材で形成した均熱板を用いることで、支持部材５上での温度分布を均一とし、ＴＦＴ基板６を均一な温度状態とする。

図３は、図２中の測定点Ａ，Ｂでの温度変化を示す図である。測定点Ａは、図２で示すように支持部材５の測定点であり、測定点Ｂは図２で示すようにＴＦＴ基板６の測定点である。ここでは、ＴＦＴ基板６の温度が１００℃となるように設定したときの温度変化を示している。この例では、測定点Ｂの温度を１００℃に設定した場合には、測定点Ａの温度を１２５℃とすれば温度調整できることを示している。

なお、図３は、支持部材（均熱板）の温度とＴＦＴ基板の表面温度との関係を観察するために行った例であり、実際にＴＦＴ基板をアレイ検査する場合には、ＴＦＴ基板上に電子線照射して走査するため、上記測定点Ａの温度を測定することはできない。したがって、ＴＦＴ基板をアレイ検査中に温度調整を行う場合には、上記したように、測定点Ａ等の支持部材（均熱板）の温度を検出し、この検出温度に基づいて温度制御を行う。

図４は、ＴＦＴ基板を常温（１７℃）と加熱状態（１００℃）において、電子線を走査して得たシグナルイメージを示す図である。図４のシグナルイメージを比較すれば、加熱状態で検出することで、常温では検出されない欠陥を検出することができる。なお、加熱によって検出される欠陥は、ＴＦＴ基板を常温に戻した場合には、加熱前と同様に検出されなくなる。

次に、本発明のアレイ検査装置の別の態様について、図５を用いて説明する。この態様は、温度制御に伴う熱膨張により生じる位置ずれを補償するものであり、ステージに設けたマーク位置とＴＦＴ基板の座標との位置関係が、互いの熱膨張の差によってずれることを防ぐ構成を備える。

図５において、アレイ検査装置１の構成は、ステージ部分の構成の点で相違する他は、前記図２で示した構成とほぼ同様である。以下では、前記したアレイ検査装置と相違する構成について説明し、共通する部分については説明を省略する。なお、図５（ａ）は平面図を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＣ−Ｄ部分の断面図を示している。

アレイ検査装置１が備えるステージ２は、前記図２で示した構成と同様に、パレット３行う断熱部材４を介して支持部材５を支持している。

また、ステージ２は、支持部材５を支持する他に、支持部材５上に載置したＴＦＴ基板６（図５（ａ）では示していない）の座標の基準を定めるための位置合わせ用のマーク２１が設けられる。

アレイ検査装置１は、例えばＣＣＤカメラ等の撮像手段によってマーク２１を検出し、そのマーク２１の位置を座標基準としてＴＦＴ基板６上のピクセルの位置を定める。

マーク２１は、例えば、ステージ２の一部の上であって、撮像手段が撮像可能な位置に設けられる。例えば、支持部材５の一方の側部片に沿った位置に、ステージ２の一部を上方に伸ばした上端部にマーク用部材２１を設け、このマーク用部材２１上に例えば刻印等によってマーク２１を設ける。また、マーク用部材２１を用いることなく、ステージ２上に直接設ける構成としてもよい。図５は、ステージ２に設けたマーク用部材２１上に設ける構成例を示している。

マーク２１が設けられたマーク用部材２１（あるいはステージ部分）の下方には、ヒータ等の温度調節手段１３ｂが設けられ、電源１５から電力供給を受けて加熱される。このマーク用部材２１（あるいはステージ部分）の温度は、温度検出手段１２ｂによって検出される。なお、支持部材５は、図２で示した構成と同様に、下面部分に設けられた温度調節手段１３ｂによって加熱され、また、その部分の温度は温度検出手段１２ｂによって検出される。

温度制御部１４は、マーク２１が設けられたマーク用部材２０（あるいはステージ部分）の熱膨張とＴＦＴ基板６の熱膨張が同じになるように、温度調節手段１３ｂの温度調整を行う。

ここで、第１の形態では、マーク用部材２０をＴＦＴ基板６と同素材、あるいは同熱膨張の素材で形成する。温度制御部１４は、マーク用部材２０とＴＦＴ基板６を支持する支持部分とが同温度となるように温度調整部１３ｂを制御する。これによって、マーク用部材２０の温度とＴＦＴ基板６の温度とは同じ温度となる。マーク用部材２０とＴＦＴ基板６は、同素材又は同熱膨張の素材であるため、熱膨張により変位量は同じとなり、熱膨張による位置ずれは補償される。

第２の形態では、温度制御部１４は、マーク用部材２０とＴＦＴ基板６との熱膨張率の差に基づいて、マーク用部材２０とＴＦＴ基板６とが同熱膨張となるように、温度調整部１３ｂを制御する。

また、第３の形態では、マーク用部材を用いずに、ステージ２上に位置合わせ用のマーク２１を直接に設ける構成において、第２の形態と同様に、温度制御部１４は、ステージ２とＴＦＴ基板６との熱膨張率の差に基づいて、マーク２１が設けられたステージ部分とＴＦＴ基板６とが同熱膨張となるように、マーク２１付近に設けた温度調整部１３ｂを制御する。

本発明は、液晶基板に限らず、有機ＥＬ基板にも適用することができる。

液晶パネル及び液晶モジュールの各工程を説明するための概略図である。 本発明のアレイ検査装置の概略を説明するための概略断面図である。 本発明のアレイ検査装置において、測定点Ａ，Ｂでの温度変化を示す図である ＴＦＴ基板を常温（１７℃）と加熱状態（１００℃）において、電子線を走査して得たシグナルイメージを示す図である。 電子線照射によるＴＦＴ基板検査を説明するための概略図である。 電子線照射によるＴＦＴ基板検査を説明するための概略図である。

符号の説明

１…アレイ検査装置、２…ステージ、３…パレット、４…断熱部材、５…支持部材（均熱板）、６…ＴＦＴ基板、１０…検査室、１１…温度制御手段、１２…温度検出部、１３，１３ａ，１３ｂ…温度調整部、１４，１４ａ，１４ｂ…温度制御部、１５…電源、２０…マーク用部材、２１…マーク、１００…検査室、１０１…電子銃、１０２…偏向レンズ、１０３…駆動信号源、１０４…プローバ、１０５…検出器、１０６…ステージ、１１０…電子線、１１１…二次電子、１２０…ＴＦＴ基板。

Claims (3)

1. アレイ工程におけるＴＦＴ基板を検査するアレイ検査装置において、
   ＴＦＴ基板を支持する支持部材と、
   前記支持部材を支持するステージと、
   前記ＴＦＴ基板の位置合わせ用のマークを設けるためにステージ上の一部に設けたマーク用部材と、
   検査中のＴＦＴ基板の温度状態を、ＴＦＴ基板の実際の駆動時の温度以上の設定温度に制御する温度制御手段とを備え、
   前記マーク用部材は前記ＴＦＴ基板と同素材又は同熱膨張の素材よりなり、
   前記温度制御手段は、
   前記ＴＦＴ基板を支持する支持部材の温度および前記マーク用部材の温度を検出する温度検出部と、
   前記支持部材および前記マーク用部材の温度を調整する温度調整部と、
   前記温度検出部で検出した検出温度に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部とを備え、
   前記温度制御部は、前記マーク用部材と前記支持部材とを同温度となるように前記温度調整部を制御して、前記マーク用部材と前記ＴＦＴ基板とを同じ熱膨張とし、
   前記温度制御手段による温度設定によりトランジスタ特性を顕著化させた状態のＴＦＴ基板を検査するアレイ検査装置。
2. アレイ工程におけるＴＦＴ基板を検査するアレイ検査装置において、
   ＴＦＴ基板を支持する支持部材と、
   前記支持部材を支持するステージと、
   前記ＴＦＴ基板の位置合わせ用のマークを設けるためにステージ上の一部に設けたマーク用部材と、
   検査中のＴＦＴ基板の温度状態を、ＴＦＴ基板の実際の駆動時の温度以上の設定温度に制御する温度制御手段とを備え、
   前記温度制御手段は、
   前記ＴＦＴ基板を支持する支持部材の温度および前記マーク用部材の温度を検出する温度検出部と、
   前記支持部材および前記マーク用部材の温度を調整する温度調整部と、
   前記温度検出部で検出した検出温度に基づいて前記温度調整部を制御する温度制御部とを備え、
   前記温度制御部は、前記マーク用部材と前記ＴＦＴ基板との熱膨張率の差に基づいて、前記マーク用部材と前記ＴＦＴ基板との熱膨張の変位量が同じとなるように前記温度調整部を制御して、
   前記温度制御手段による温度設定によりトランジスタ特性を顕著化させた状態のＴＦＴ基板を検査するアレイ検査装置。
3. 前記支持部材は熱伝導率が良好な均熱板である、請求項１又は２に記載のアレイ検査装置。