JP4640163B2 - Ｔｆｔアレイ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子線をＴＦＴアレイ基板上で二次元的に走査して走査画像を取得し、この走査画像に基づいてＴＦＴアレイの検査を行うＴＦＴアレイ検査装置に関する。

電子線やイオンビーム等の荷電粒子ビームを基板上で二次元的に走査して得られる走査画像に基づいて基板検査を行う基板検査装置が知られている。例えば、ＴＦＴディスプレイ装置に用いるＴＦＴアレイ基板の製造工程では、製造されたＴＦＴアレイ基板が正しく駆動するか否かの検査が行われる。このＴＦＴアレイ基板検査では、例えば電子線をＴＦＴアレイ基板で走査させることで走査画像を取得し、この走査画像に基づいて検査を行っている。

ＴＦＴアレイ検査装置は、所定の電圧パターンを印加したＴＦＴアレイに電子線を照射しながら、電子線とステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に相対的に移動させることによって、電子線をＴＦＴアレイ基板上で二次元的に走査させ、この電子線の走査によりＴＦＴアレイから放出される二次電子を検出する。この二次電子はＴＦＴアレイの電位で依存するため、所定パターンが印加されたＴＦＴアレイに欠陥がある場合に、取得される画像は正常時に得られる画像と異なる。従来のＴＦＴアレイ検査装置では、この欠陥検出を取得した画像状態に基づいて行っており、主に欠陥の有無の判定を行っている。

従来のＴＦＴアレイ検査装置は、ＴＦＴアレイ上において、ＴＦＴアレイの欠陥の有無、あるいは、欠陥の個数やＴＦＴ基板上の座標を特定するに止まり、そのＴＦＴアレイの欠陥がいかなる欠陥の種類であるかの欠陥種類の分類は行われていない。

従来のＴＦＴアレイ検査装置では、検出した画像信号をグレースケール画面上に表示し、その表示画面が白色あるいは黒色に見えるか否かによって分類するに止まり、欠陥の種類を判定することは困難である。

ＴＦＴディスプレイ製造工程においては、ＴＦＴアレイ検査工程の後にリペア工程が設けられ、このリペア工程で欠陥を確認し、その欠陥が修復可能な場合には修復を行う。このリペア工程で行う欠陥確認は、ＴＦＴアレイ検査工程で検出した欠陥位置に基づいて欠陥箇所を探し出し、その欠陥の内容を検査する。この欠陥箇所や欠陥内容を特定するには時間を要するため、リペア工程が長時間化する要因となっている。

したがって、このリペア工程の前工程であるＴＦＴアレイ検査工程において欠陥の種類を判定し、その欠陥がリペア可能なものであるか、あるいはリペアが困難なものであるかを知ることができれば、リペア工程において欠陥確認のために要した時間を削減することができ、ＴＦＴディスプレイ製造工程のスループットを向上化させることができる。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、ＴＦＴアレイ検査工程において、ＴＦＴアレイの欠陥の種類を分類することを目的とする。

本発明は、ＴＦＴアレイ検査で取得した検査波形を、既知の基準波形と比較することによって、欠陥種類の分類を可能とするものであり、画像表示では区別できない欠陥種類を判別することができる。

本発明のＴＦＴアレイ検査装置は、電子線をＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して得られる検出波形に基づいてＴＦＴ欠陥を検出するＴＦＴアレイ検査装置であり、ＴＦＴの欠陥の種類を分類する欠陥種類分類部を備える。この欠陥種類分類部は、予め用意しておいた基準波形を検出波形と比較することによって、ＴＦＴの欠陥の種類を分類する。

本発明の欠陥種類分類部は、検出波形から欠陥を検出する欠陥波形検出部と、欠陥波形検出部で欠陥検出した波形の欠陥の種類を判別する欠陥種類判別部とを備え、さらに、欠陥波形検出部と欠陥種類判別部のそれぞれで用いる基準波形を記憶する基準波形記憶部とを備える。

欠陥波形検出部及び欠陥種類判別部は、この基準波形記憶部に記憶しておいた欠陥波形検出部及び欠陥種類判別部に用いる基準波形を基準として波形比較を行い、欠陥波形の欠陥、及び検出された欠陥波形の欠陥種類を判別する。

また、本発明の基準波形記憶部は、欠陥波形検出部で用いる基準波形として正規波形を記憶し、欠陥種類判別部で用いる基準波形として欠陥波形を記憶する。欠陥波形検出部は、検出波形と正規波形とを波形比較することにより波形の欠陥を検出する。また、欠陥種類判別部は、欠陥波形検出部で欠陥検出した波形と欠陥波形とを波形比較することにより欠陥種類を分類する。

本発明によれば、基準波形記憶部に正常な正常標準基板を測定することによって取得しておいた正規波形と、欠陥の種類が既知である欠陥標準基板を測定することによって取得しておいた欠陥波形を記憶しておくことにより、検査対象基板のＴＦＴアレイに欠陥が含まれているか否か、及び欠陥がある場合にはその欠陥がいかなる種類の欠陥であるかを、リペア工程ではなく、ＴＦＴアレイの検査工程で知ることができる。

また、本発明によりＴＦＴアレイの欠陥の種類が分類することによって、リペア工程においてその欠陥種類に応じて修復を直ちに行うことができ、従来の欠陥確認に要する時間を短縮することができる。

本発明によれば、ＴＦＴアレイ検査工程において、ＴＦＴアレイの欠陥の種類を分類することができる。

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アレイ検査の動作を説明するための図である。なお、本発明のＴＦＴアレイ検査装置は、電子線を基板上で二次元的に走査させて得られる検出波形に基づいて基板上に形成されたＴＦＴアレイを検査する構成を示しているが、電子ビームに限らず、イオンビームなどの荷電粒子ビームを用いて、基板上に形成した半導体素子の検査に適用することもできる。

本発明のＴＦＴアレイ検査装置１は、基板上に形成されたＴＦＴアレイに向けて電子線を照射する電子銃２と、電子線照射によってＴＦＴアレイから放出された二次電子を検出する検出器３と、検出器３で検出した検出信号を信号処理する信号処理部４と、信号処理部４で得られた検出波形を記憶する波形記憶部５と、検査対象基板のＴＦＴアレイの欠陥を検出し、その欠陥の種類を分類する欠陥種類分類部６と、処理結果を出力する出力分類７とを備える。

なお、波形記憶部５は、標準波形を記憶する標準波形記憶部５ａと検査波形を一時記憶しておく検査波形記憶部５ｂとを備える。また、欠陥種類分類部６は、検査波形から欠陥波形を検出する欠陥波形検出部６ａと欠陥が検出された検査波形の欠陥種類を判別する欠陥種類判別部６ｂとを備える。

なお、図１では、基板に検査用信号を駆動する機構として、プローバピンを備えたプローバフレームを含むプローバ、プローバを介して基板に印加する検査用信号を生成し供給する検査信号生成部等の各構成については省略している。

本発明のＴＦＴアレイ検査装置１は、正常な正常標準基板を検査することによって取得される正規波形と、欠陥種類が既知である欠陥標準基板を検査することによって取得される欠陥波形とを基準波形として予め用意しておき、この基準波形と基にして、検査対象基板を検査することで取得される検査波形の欠陥検出及び欠陥種類の判別を行うものである。したがって、本発明のＴＦＴアレイ検査装置１は、標準基板を検査することによって、基準波形を検出して波形記憶部５に記憶する動作状態と、検査対象基板を検査することによって、検査波形を検出して波形記憶部５に一時的に記憶する動作状態の二つの動作状態によって、ＴＦＴアレイの欠陥種類の分類を行う。

そこで、図１では、動作に説明の便宜から、図の上方側に標準基板を検査して基準波形を検出して波形記憶部５（標準波形記憶部５ａ）に記憶する動作状態を示し、図の下方側に検査対象基板を検査して検査波形を検出して波形記憶部５（検査波形記憶部５ｂ）に記憶する動作状態を示しているが、ＴＦＴアレイ検査装置１自体は、図中の上下に示す２つの装置を備えるものではなく、一つの装置で構成されるものである。

図の上方側に示す基準波形を記憶する動作状態は、標準基板１１を用意し、この標準基板１１に電子銃２から電子線を照射し、標準基板１１から放出された二次電子線を検出器３で検出する。

この基準波形を記憶する動作状態において、信号処理部４は検出器３で検出した検出信号を信号増幅し、信号処理した波形データを標準波形記憶部５ａに記憶する。ここで、標準基板１１は、欠陥を持たない正常基板と欠陥種類が既知の欠陥基板を用意し、正常基板を検査することで得られる波形を正規波形として標準波形記憶部５ａに記憶し、欠陥基板を検査することで得られる波形を欠陥波形として標準波形記憶部５ａに記憶する。正常波形を記憶する際には、正規波形の波形データと共にその波形が正常であることを記憶する。また、欠陥波形を記憶する際には、欠陥波形の波形データと共にその欠陥の種類と特定するデータも合わせて記憶する。

図の下方側に示す検査対象波形を取得する動作状態は、検査対象基板１２を用意し、この検査対象基板１２に電子銃２から電子線を照射し、検査対象基板１２から放出された二次電子線を検出器３で検出する。

この検査対象波形を取得する動作状態において、信号処理部４は検出器３で検出した検出信号を信号増幅し、信号処理した波形データを検査波形記憶部５ｂに記憶する。ここで、検査対象基板１２は、欠陥の有無及び欠陥の種類が未知である。検査対象基板１２を検査することで得られる波形は検査波形として検査波形記憶部５ｂに一時記憶する。なお、検査対象波形を記憶する際には、検査波形の波形データと共に、その検査対象を特定する識別データも合わせて記憶し、以後の処理及び処理結果において検査対象の特定に用いることができる。

欠陥種類分類部６は、欠陥波形検出部６ａによって検査波形から欠陥波形を検出し、欠陥種類判別部６ｂは、欠陥波形検出部６ａで検出した検査波形の欠陥の種類を判別する。

欠陥波形検出部６ａによる欠陥波形の検出は、検査波形記憶部５ｂに一時記憶しておいた検査波形を読み出すと共に、標準波形記憶部５ａに記憶する正規波形を読み出し、検査波形と正規波形とを波形比較することで検査波形中の欠陥を検出する。

欠陥種類判別部６ｂによる欠陥種類の判別は、欠陥波形検出部６ａによって欠陥が検出された検査波形と、標準波形記憶部５ａから読み出した欠陥波形とを波形比較することで検査波形の欠陥の種類を判別する。複数種ある欠陥から何れの欠陥種類であるかの判別は、検査波形と欠陥波形との波形比較において、欠陥種類が既知の複数の欠陥波形の中から検査波形と類似する欠陥波形を抽出することにより行うことができる。波形形状が類似する欠陥波形が抽出された場合には、その検査波形は、その抽出された欠陥波形の欠陥種類であると判別することができる。

出力部７は、欠陥種類分類部６で分類した欠陥種類の他に、欠陥の個数や、基板上の欠陥の座標等のデータを出力する。出力形態は、記憶媒体（図示していない）へのデータ記憶や、分析装置や制御装置等の他の機器装置へデータ転送や、印刷媒体へのプリントアウトや、表示装置での表示等とすることができる。

次に、本発明のＴＦＴアレイ検査装置による動作例について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、図２のフローチャートにおいて、Ｓ１〜Ｓ７の工程は前記した基準波形を記憶する工程であり、Ｓ８〜Ｓ１２の工程は前記した検査対象波形を取得し、欠陥種類を分類する工程である。

はじめに、Ｓ１〜Ｓ７の工程で、正規波形と欠陥波形の基準波形を取得して記憶する。欠陥を含まない正常な正常基準基板を用意し、この正常基準基板を電子線走査してＴＦＴアレイを測定し、検査波形を取得する。なお、正常基準基板は、基板上の欠陥が全く含まれていない基板に限られるものではなく、欠陥位置あるいは、正常位置が既知である基板としてもよく、欠陥が含まれず正常である位置が既知であれば、その位置を測定することで正規波形を取得することができる（Ｓ１）。

Ｓ１で測定した正常波形を正規波形として、正規波形である識別データと共に標準波形記憶部５ａに記憶して登録する（Ｓ２）。

次に、欠陥の種類が既知である欠陥基準基板を用意し、この欠陥基準基板を電子線走査してＴＦＴアレイを測定し、検査波形を取得する。なお、欠陥基準基板は、一枚の基板上に一種類の欠陥のみが含まれ基板を複数枚用意する形態に限られるものではなく、欠陥種類とその欠陥位置が既知であれば、一枚の基板上に多種類の欠陥が含まれ基板としてもよく、欠陥種類と欠陥位置が既知であれば、その位置を測定することで欠陥種類が既知の欠陥波形を取得することができる（Ｓ３）。

Ｓ３で測定した検査波形を欠陥波形として、欠陥種類と特定する識別データと共に標準波形記憶部５ａに記憶して登録する（Ｓ４）。

上記Ｓ２，Ｓ４の工程において、電子銃が異なることによる波形強度のばらつきを補正するために、登録する正規波形及び欠陥波形をノーマライズ（正規化）する。ノーマライズの一つとして、各波形の加算値の標準偏差を求め、求めた標準偏差の偏差値５０％に最も近い波形を基準とし、全波形をノーマライズする方法がある。

上記のノーマライズの方法は、パネルエッジの部分でのノーマライズが不十分である。そこで、これを解決する方法として、基板をプローバフレーム（例えばアルミニウムフレーム）でマスクし、この状態でプローバフレーム部分から得られる信号強度レベルを用いてオフセット量とレンジ量を電子銃毎に求め、求めたオフセット量とレンジ量を用いて各検出波形をノーマライズする。

このノーマライズは、基板をプローバフレームでマスクした際にフレーム上を検出して取得される強度レンジと、基板を検出して取得される信号強度レンジとの間の倍率比は、電子銃が異なって同じであることに基づいている。

また、基板に印加する検査用信号によっては、取得される検出信号のパターンが複数種類発生する場合がある。このような場合には、各パターンから複数の正規波形が得られるため、これら複数の正規波形を平均化して一つの正規波形を生成してと登録する。

ノーマライズ用に用いる基準波形（正常波形）は、欠陥を有していない正常な標準基板を用意し、この標準基板を測定することで取得する他に、検査対象基板を測定して得られる検査波形から取得することもできる。一般に、検査対象基板において、走査した範囲で得られる検査波形のほとんどは正常波形であると考えられる。そこで、走査範囲の多くの範囲が正常と見なせる場合には、検査対象基板を測定して得られる検査波形の標準偏差及び偏差値を用いて正常波形を抽出し、この正常波形を基準波形として、検査波形をノーマライズしてもよい。

また、以下に、選択された波形から電子銃強度のゲインを算出し、全検査波形をノーマライズする一方法について説明する。

はじめに、正規波形を設定すると共に、試料から得られる正常波形のオフセット量を用意する。正規波形としては、例えば、レンジFrangeを“±０．２５”、オフセットFoffsetを“０”とする。これにより、検査波形はノーマライズすることで、オフセット量を０とし、レンジ幅を±０．２５とする波形に正規化される。また、試料から得られるオフセット量Ａoffsetとして２０４８を用意する。

以下、実際に試料を測定して取得された正常波形のレンジが、最大値Ａmaxが２６００、最小値Ａminが２１００であるとした場合の計算例について説明する。なお、レンジは１５００とする。

上記の正規波形や正常波形のオフセット量はソフトウエア上に設定しておき、レンジの最大値Ａmaxとオフセット量Ａoffsetとの差Ａmaxdiff（＝Ａmax−Ａoffset）、及び最小値Ａminオフセット量Ａoffsetとの差Ａmindiff（＝Ａmin−Ａoffset）を算出する。

ここで、ＡmaxdiffとＡmindiffの絶対値の大きい方を用いて、ゲイン＝Ａmaxdiff（Ａmindiff）／Frangeの式でゲインを算出する。上記の数値例では、ゲイン(2208)＝Ａmaxdiff(552)/Frange(0.25)とまる。

このゲインを用いて、測定で得られた測定データをノーマライズする。例えば、測定データの値が“２１１０”である場合には、ノーマライズ後のデータは“０．０２８０７９１”（＝（２１１０−２０４８）／２２０８）となる。

基準波形記憶部５ａには、このノーマライズ後のデータを記憶して登録する。

なお、上記したＳ１及びＳ２と、Ｓ３及びＳ４とはその測定順は逆としてもよく、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１，Ｓ２の順としてもよい。

次に、検査対象基板について走査して測定し（Ｓ５）、検査波形を取得して記録し（Ｓ６）、Ｓ５，Ｓ６の工程を全測定対象について行う（Ｓ７）。検査波形についても、上記したノーマライズにより正規化する。

次に、Ｓ８〜Ｓ１２の工程において、検査対象波形を取得し、欠陥種類を分類する。

検査波形記憶部５ｂから検査波形を読み出し、基準波形記憶部５ａから正規波形を読み出し（Ｓ８）、検査波形を正規波形と波形比較して欠陥候補の波形を抽出し、その測定データを読み出す。検査波形と正規波形との波形比較は、例えば、波形データ間の相関をとることで行うことができる。この処理は、図１中に示す欠陥波形検出部６ａで行う処理に相当する（Ｓ９）。

次に、基準波形記憶部５ａから欠陥波形を読み出し、Ｓ９で抽出した欠陥候補の測定データと波形比較して欠陥判別を行う。この欠陥判別では、基準波形記憶部５ａに登録される複数の欠陥波形の中から最も相関が高い欠陥波形を抽出し、その欠陥波形の欠陥種類から検査波形の欠陥種類を特定し分類する。

欠陥種類は、欠陥波形と共に基準波形記憶部５ａに登録された種類を特定するデータによって取得することができる。

この処理は、図１中に示す欠陥種類判別部６ａで行う処理に相当する（Ｓ１０）。

得られた欠陥種類、欠陥位置、欠陥個数等の欠陥判別結果を出力部７から出力する。欠陥判別結果の出力は、表示装置（図示してない）に表示したり、プリントアウトする他、他の装置にデータ出力する等の任意の形態とすることができる（Ｓ１１）。上記のＳ８〜Ｓ１１の工程を欠陥判定が終了するまで繰り返す（Ｓ１２）。

本発明によれば、リペアできる欠陥とリペアが困難な欠陥を分類することができるため、リペア工程において欠陥の修復の可否を確認する工程を省くことができ、基板検査のスループットを向上させ、最終的にはＴＦＴパネルのコストを低減させることができる。

本発明のＴＦＴアレイ検査装置に用いた欠陥種類の分類は、電子線による検出に限らずイオンビーム等の荷電粒子を用いて検出にも適用することができ、また、ＴＦＴアレイに限らず半導体基板上の素子形成にも適用することができる。

本発明のＴＦＴアレイ検査の動作を説明するための図である。 本発明のＴＦＴアレイ検査装置による動作例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…ＴＦＴアレイ検査装置、２…電子銃、３…検出器、４…信号処理分類、５…波形記憶部、５ａ…基準波形記憶部、５ｂ…検査波形記憶部、６…欠陥種類分類部、６ａ…欠陥波形検出部、６ｂ…欠陥種類判別部、７…出力部。

Claims (1)

1. 電子線をＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して得られる検出波形に基づいてＴＦＴ欠陥を検出するＴＦＴアレイ検査装置において、
   基準波形を用いて検出したＴＦＴの欠陥の種類を分類する欠陥種類分類部を備え、
   前記欠陥種類分類部は、
   検出波形から欠陥を検出する欠陥波形検出部と、
   前記欠陥波形検出部で欠陥検出した波形の欠陥の種類を判別する欠陥種類判別部と、
   前記欠陥波形検出部と欠陥種類判別部のそれぞれで用いる基準波形を記憶する基準波形記憶部とを備え、
   前記欠陥波形検出部及び欠陥種類判別部は、前記各基準波形を基準として用いて波形比較し、
   前記基準波形記憶部は、欠陥波形検出部で用いる基準波形として正規波形を記憶し、欠陥種類判別部で用いる基準波形として、欠陥の種類が既知である欠陥標準基板を検査することによって取得される欠陥波形を記憶し、
   前記欠陥波形検出部は、検出波形と前記正規波形とを波形比較することにより波形の欠陥を検出し、
   前記欠陥種類判別部は、前記欠陥波形検出部で欠陥検出した波形と前記欠陥波形とを波形比較することにより欠陥種類を分類することを特徴とする、ＴＦＴアレイ検査装置。