JP5077643B2 - Ｔｆｔアレイ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶ディスプレイや有機ＥＬディスブレイなどに使われるＴＦＴアレイ基板の検査に使用するＴＦＴアレイ検査装置に関し、特に、電子線を用いて試料の電位を測定することで基板の欠陥検出を行うＴＦＴアレイ検査装置に関する。

非接触で試料の電位を測定する技術として電位コントラストを用いた検査方法が知られている。この電位コントラストによれば、試料に電子線を照射することにより試料表面から放出される２次電子のエネルギーを測定することにより試料の電位を測定することができる。

また、ＴＦＴアレイ基板において、ＴＦＴアレイ基板の欠陥ピクセル等の検査において、機械的プローブをＴＦＴアレイに接触させて行う手法に代えて、前記した電位コントラストを用いた検査方法と適用することにより非接触測定で検査を行うＴＦＴ検査装置が提案されている。このＴＦＴアレイ検査装置では、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスブレイなどに使われるＴＦＴアレイ基板に電子線を照射し、ＴＦＴ基板から発生する２次電子を測定して得られる信号によりＴＦＴ基板に所定の電圧が印加されているかを測定し、その測定結果に基づいて短絡等の欠陥セルの判別を行う。このようなＴＦＴアレイ検査装置として、例えば、特許文献１、２、３が知られている。

上記の電子線によるＴＦＴアレイ検査装置では、試料から放出される２次電子を検出するために、試料と検出器との間に２次電子フィルタグリッドを設けた構成が用いられる。図３は従来のＴＦＴアレイ検査装置に用いられる検出部分の概略を説明するための図である。図３において、ＴＦＴアレイ検査装置１０１は、試料であるのＴＦＴ基板１１０に電子線を照射する電子銃１０２と、基板１１０から放出される２次電子を検出する２次電子検出器１０３と、所定エネルギー以上の２次電子を通過させる２枚のフィルタからなる２次電子フィルタグリッド１０６（１０６ａ，１０６ｂ）と、２次電子検出器１０３による２次電子の捕集率を高める反跳２次電子抑制用グリッド１０５と、基板１１０、グリッド１０５，１０６等を真空状態で収納する真空チャンバ１０４を備える。なお、反跳２次電子は、試料からの反射電子が壁面に衝突して発生する２次電子である。

ＴＦＴ基板から発生した２次電子は、２次電子フィルタグリッド１０６のエネルギーフィルタによって所定エネルギーでフィルタリングされ、２次電子検出器１０３で検出される。

ここで、ＴＦＴ基板から発生した２次電子の内で２次電子フィルタグリッド１０６にまで達する２次電子のエネルギーは、ＴＦＴ基板１１０と２次電子フィルタグリッド１０６との電位差、および２次電子の初速エネルギーに依存する。この関係は以下の式で表される。
２次電子がフィルタを通過する際のエネルギー
＝（フィルタ電位−試料電位）によるエネルギー＋２次電子の初速エネルギー

上記式の関係から、この２次電子がフィルタを通過する際のエネルギーが正（＞０）の時、２次電子はフィルタを通過することができる。従って、試料（ＴＦＴ基板）に印加する負の電位を増加していくと２次電子がエネルギーフィルタを通過できるようになり、ＴＦＴ基板の電位が２次電子フィルタグリッドの電位よりも低電位となるほど、このフィルタを通過する２次電子の割合は高くなる。一方、試料（ＴＦＴ基板）の電位が高くなって、ＴＦＴ基板と２次電子フィルタグリッドとの電位差が小さくなると、フィルタを通過する２次電子は減少することになる。

図４は、試料（ＴＦＴ基板）の電位と２次電子検出強度との関係を示している。なお、図示するＳ字状の特性は２次電子フィルタグリッドの電位（エネルギーフィルタの電位）を適当に設定したときの一例を示している。図示する試料電位と２次電子検出強度の関係（Ｓカーブ）において、試料電位が所定電位より低下すると２次電子検出強度が急激に増加する。

特開平１１−２６５６７８号公報（第２、２０図） 特開２０００−３１４２号公報（第１、５、２９図） 特開２００４−２２８４３１号公報

上記した従来構成のアレイ検査装置では、２次電子フィルタグリッドに印加する電圧を一定値で使用している。本発明の発明者は、この従来構成のアレイ検査装置では、ピクセルの欠陥の種類によっては、欠陥が無い良好なピクセルから検出される２次電子検出強度と、欠陥がある不良なピクセルから検出される２次電子検出強度の強度差がわずかであるため検出が困難な基板の欠陥種が存在することを見出した。例えば、アモルファスシリコンの残渣によるピクセルと、ゲートラインやソースラインとの間のショート欠陥については、上記した構成のアレイ検査装置では検出することができない。

そこで、本発明は上記課題を解決して、従来構成のアレイ検査装置では検出することができない基板の欠陥についても検出可能とすることを目的とする。より詳細には、従来構成のアレイ検査装置では検出することができない基板の欠陥種についても、欠陥の有無によって検出に十分な２次電子検出強度の強度差を得ることで高い精度で検出することを目的とする。

本発明は、電子線を基板に照射して得られる２次電子をエネルギー選別して検出することにより基板の欠陥を検出するＴＦＴアレイ検査装置であり、エネルギー選別を行うエネルギーフィルタと、エネルギーフィルタを通過した２次電子を検出する２次電子検出器とを備える。電子線の照射によって基板から放出された２次電子は、エネルギーフィルタによってエネルギー選別される。２次電子検出器は、エネルギーフィルタでエネルギー選別された２次電子を検出する。

本発明の発明者は、２次電子検出器で検出する２次電子の検出量は、基板の電位とエネルギーフィルタの電位によって変化する２次電子検出強度特性を有し、さらに、このエネルギーフィルタを複数のグリッドで構成し、各グリッドに印加する電圧を異ならせることによって、２次電子検出強度特性を変化させることができることを見出した。

本発明のＴＦＴアレイ検査装置は、この各グリッドに印加する電圧によって２次電子検出強度特性の変化させることで、基板上の電位変化を高い精度で検出する。これによって、従来構成のアレイ検査装置では検出することができない基板の欠陥種についても検出が可能となる。

本発明のエネルギーフィルタは、基板と２次電子検出器との間に配置し、基板から遠い側に配置したグリッドに印加する電圧を、基板に近い側に配置したグリッドに印加する電圧よりも高電圧とする。この印加電圧の態様によって、基板上の異なる電位について、２次電子検出器が検出する２次電子の検出量を大きく変えることができる。ＴＦＴアレイ検査装置は、この２次電子検出器が検出する２次電子の検出量の変化から、基板上の電位の相違を検出することができ、この電圧の相違に要因となる基板欠陥を検出することができる。

従来のＴＦＴアレイ検査装置では、エネルギーフィルタのグリッドの電位は、仮に複数のグリッドを備える構成であってもほぼ同じ電位であるため、基板上の異なる電位について、２次電子検出器が検出する２次電子の検出量の変化が小さいため、良好な検出は困難である。

つまり、本発明のＴＦＴアレイ検査装置は、基板電位に対する２次電子検出器の２次電子検出強度特性を、エネルギーフィルタのグリッドに印加する電圧差により可変とし、これによって、基板上に現れる電位差を良好に検出し、この電位差の要因となる欠陥を良好に検出することができる。

また、本発明のＴＦＴアレイ検査装置は、基板に印加する検査信号に応じて各グリッドに印加する電圧を可変としてもよい。

ＴＦＴアレイ検査装置において、基板に印加する検査信号は、検査対象とする欠陥種に応じた信号パターンを有している。基板のピクセル電位は、この信号パターンによる検査信号に応じて変化する。本発明のＴＦＴアレイ検査装置は、このピクセル電位によって変化する２次電子の検出強度によって欠陥の有無を検出する。

２次電子の検出強度で欠陥検出を行うには、欠陥ピクセルから得られる２次電子の検出強度と、正常ピクセルから得られる２次電子の検出強度との差異が顕著となるような２次電子検出強度特性であることが望ましい。本発明のＴＦＴアレイ検査装置は、各グリッドに印加する電圧によって２次電子検出強度特性を変えることで、２次電子の検出強度を良好に検出して基板の欠陥検査を行う。

したがって、基板に印加する検査信号に応じて各グリッドに印加する電圧を可変とすることで、各種の欠陥出に適した２次電子検出強度特性に変えて、２次電子の検出強度を良好に検出する。

本発明のＴＦＴアレイ検査装置によれば、従来構成のアレイ検査装置では検出することができない基板の欠陥についても検出可能とすることができる。

また、従来構成のアレイ検査装置では検出することができない基板の欠陥種についても、欠陥の有無によって検出に十分な２次電子検出強度の強度差を得ることができ、高い精度で欠陥検出を行うことができる。

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アレイ検査装置の構成を説明するための概略図である。図１において、ＴＦＴアレイ検査装置１は、真空チャンバ４内に配置された基板１０に対して１次電子を照射する電子銃２と、１次電子の照射により基板１０から放出された２次電子を検出する２次電子検出器３を備える。また、基板１０と２次電子検出器３との間には、エネルギーフィルタ６を備える。このエネルギーフィルタ６は、複数枚のグリッドで構成する。図１では、２枚のグリッド６Ａ，６Ｂによって構成し、基板１０に近い側にグリッド６Ｂを設け、基板１０から遠い側にグリッド６Ａを設けている。

エネルギーフィルタ６のグリッド６Ａ，６Ｂは、基板１０を配置するステージ７に対して平行となるよう設けてもよい。エネルギーフィルタ６のグリッド６Ａ，６Ｂをステージ７に対して平行に設ける構成によれば、グリッド６Ａ，６Ｂは基板１０に対して平行となり、これによって、基板１０の広い範囲での測定に適した構成とすることができる

また、エネルギーフィルタ６のグリッド６Ａ，６Ｂには、電子銃２と基板１０上の照射位置とを結ぶ線上に、電子銃２からの１次電子を基板１０に照射するための開口部を設けても良い。また、２次電子検出強度３の前面には、検出器グリッド８が設けられている。

真空チャンバ４内には、上記したエネルギーフィルタ６のグリッド６Ａ，６Ｂの他に、内周壁面に沿って内部空間を囲むように反跳２次電子抑制用グリッド５が設けられる。この反跳２次電子抑制用グリッド５は、横方向に進んだ２次電子を反跳させて、２次電子検出器３の捕集率を高めるものである。

上記したエネルギーフィルタ６のグリッド６Ａとグリッド６Ｂとにはそれぞれ電源１６Ａ，１６Ｂが接続され、グリッド毎に異なる電圧を印加することができる。この電源１６Ａ，１６Ｂがグリッド６Ａ，６Ｂに印加する電圧は、グリッド電源制御部１４によって制御される。また、基板１０には、検査信号生成部１２で生成した検出信号パターンに基づいて検査信号供給部１３から検査信号が印加される。

制御装置１１は、前記したグリッド電源制御部１４および検査信号生成部１２を制御し、検査対象であり基板１０の欠陥種に応じてグリッド電圧と検査信号が印加されるように制御する。この制御は、例えば、基板の種類や検査対象の欠陥種に対して、各グリッド６Ａ，６Ｂに印加するグリッド電圧と、検査信号供給部１３から供給する検査信号パターンとの対応関係を記憶しておき、ＴＦＴアレイ検査装置が検査する基板種や欠陥種に基づいて、これらグリッド電圧および検査信号パターンを読み出し、読み出したグリッド電圧をグリッド電源制御部１４に指示することでグリッド６Ａ，６Ｂに所定電圧を印加させ、また、読み出した検査信号パターンを検査信号生成部１２に指示することで基板１０に印加する検査信号を制御する。

また、反跳２次電子抑制用グリッド５には電源１５が接続され、所定の電圧を印加して２次電子を反跳させる。

グリッド電源制御部１４は電源１６Ａ，１６Ｂがグリッド６Ａ，６Ｂに印加する電圧を個別に制御して、エネルギーフィルタ６の電位を可変とする。エネルギーフィルタ６は、その電位によって基板１０から放出された２次電子を所定のエネルギー値でエネルギー選別し、通過した２次電子のみを２次電子検出器３で検出する。

本発明のエネルギーフィルタ６はグリッド６Ａ，６Ｂの電位を個別に可変とする。このグリッド６Ａ，６Ｂの電位を変えることによって、２次電子検出器３で検出される２次電子検出強度の特性を変える。この、グリッド６Ａ，６Ｂに印加する電圧を基板の欠陥種に応じて変えることで、一種類の共通電圧をグリッドに印加した場合には判別が困難であった欠陥を検出することができる。

これは、一種類の共通電圧をグリッドに印加したときの２次電子検出強度特性では、基板の異なる電位に対する２次電子検出強度の差異が小さく判別が困難な場合であっても、グリッドの異なる電圧を印加して２次電子検出強度特性を変えることで、異なる基板電位に対する２次電子検出強度の差異を大きくし、これによって欠陥の有無の判別が可能となるからである。

図２は、２次電子検出強度特性を示す図である。図２において、横軸は基板電位を示し、縦軸は２次電子検出強度を示している。また、グリッド６Ａ，６Ｂに対して異なる電圧を印加したときの２次電子検出強度特性の３つの設定例を示している。図２には、グリッド６Ａに０Ｖ、グリッド６Ｂに−６Ｖを印加したときの第１の設定例（図中において“□”で示すｃ１の２次電子検出強度特性）、グリッド６Ａに３０Ｖ、グリッド６Ｂに−５Ｖを印加したときの第２の設定例（図中において“◇”で示すｃ２の２次電子検出強度特性）、グリッド６Ａに６０Ｖ、グリッド６Ｂに５Ｖを印加したときの第３の設定例（図中において“○”で示すｃ３の２次電子検出強度特性）の第３の設定例を示している。

また、図２において、基板のＩＴＯは−１０Ｖ〜１０Ｖの電位範囲にあり、ピクセルが正常であるときの電位は１０Ｖを示し、ピクセルに欠陥があるときの電位は５Ｖを示すとする。

第１の設定例の場合には、２次電子検出強度特性ｃ１から欠陥ピクセル電位（５Ｖ）のときの２次電子検出強度と正常ピクセル電位（１０Ｖ）のときの２次電子検出強度との強度差はΔＩ１となる。この第１の設定例では、ピクセルが正常なときと欠陥があるときの２次電子検出強度の強度差ΔＩ１は小さいため、この強度差によるピクセルの欠陥の判別は難しい。

第２、３の設定例の場合には、２次電子検出強度特性ｃ２、ｃ３から欠陥ピクセル電位（５Ｖ）のときの２次電子検出強度と正常ピクセル電位（１０Ｖ）のときの２次電子検出強度との強度差はΔＩ２、ΔＩ３となる。この２、３の設定例では、２次電子検出強度の強度差はΔＩ２、ΔＩ３は十分に大きくなるため、この強度差からピクセルの欠陥の判別を容易に行うことができる。

したがって、この設定例では、基板に近い側のグリッドに低い電圧を印加し、基板から遠い側のグリッドに高い電圧を印加することで、正常ピクセルと欠陥ピクセルの判別が容易となる２次電子検出強度特性を得ることができる。

この電圧設定は制御装置１１により行うことができる。制御装置１１による制御は、例えば、基板種や欠陥種に応じて検査信号生成部１２に印加する電圧の検査パターンを生成させると共に、グリッド電圧制御部１４に検査パターン対応してグリッド６Ａ，６Ｂに印加する電圧を制御させることで行うこともできる。

なお、上記した電圧の設定例は一例であって、上記設定例に限られるものではない。

本発明のＴＦＴアレイ検査装置によれば、アモルファスシリコン残渣など、従来の検出では検出精度が低い欠陥種の検出について検出精度を向上させることができ、また、従来から検出可能な欠陥種についても同様に検出することが可能である。これによって、検査後の欠陥修復を確実に行うことができ、基板の歩留まりを向上させることができる。

本発明は、基板の欠陥の有無検出、欠陥種の検出の他、検出した欠陥を修復するリペア装置に適用することができる。

本発明のＴＦＴアレイ検査装置の構成を説明するための概略図である。 本発明のＴＦＴアレイ検査装置による２次電子検出強度特性を示す図である。 従来のＴＦＴアレイ検査装置に用いられる検出部分の概略を説明するための図である。 試料（ＴＦＴ基板）の電位と２次電子検出強度との関係を示す図である。

符号の説明

１…アレイ検査装置、２…電子銃、３…２次電子検出器、４…真空チャンバ、５…反跳２次電子抑制用グリッド、６…エネルギーフィルタ、６ａ，６ｂ…グリッド、７…ステージ、８…検出器グリッド、１０…基板、１１…制御装置、１２…検査信号生成部、１３…検査信号供給部、１４…グリッド電圧制御部、１５…電源、１６Ａ，１６Ｂ…電源、１０１…ＴＦＴアレイ検査装置、１０２…電子銃、１０３…２次電子検出器、１０４…真空チャンバ、１０５…反跳２次電子抑制用グリッド、１０６（１０６ａ，１０６ｂ）…２次電子フィルタグリッド、１０７…ステージ、１１０…基板。

Claims (1)

1. 電子線を基板に照射して得られる２次電子をエネルギー選別して検出することにより基板の欠陥を検出するＴＦＴアレイ検査装置において、
   前記エネルギー選別を行うエネルギーフィルタと、
   前記エネルギーフィルタを通過した２次電子を検出する２次電子検出器とを備え、
   前記エネルギーフィルタは少なくとも２枚のグリッドを有し、当該各グリッドに異なる電圧を印加し、
   前記エネルギーフィルタは、前記基板と前記２次電子検出器との間に配置し、
   基板から遠い側に配置したグリッドに印加する電圧を、基板に近い側に配置したグリッドに印加する電圧よりも高電圧とし、
   前記各グリッドに印加する電圧を基板に印加する検査信号に応じて可変とし、前記エネルギーフィルタのグリッドに印加する電圧差により基板電位に対する２次電子検出器の２次電子検出強度特性を可変とすることを特徴とする、ＴＦＴアレイ検査装置。