JP5261540B2

JP5261540B2 - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法

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Publication number: JP5261540B2
Application number: JP2011140078A
Authority: JP
Inventors: 正和柳瀬
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-06-24
Also published as: CN103620482A; CN103620482B; WO2012176563A1; JP2013007875A; US20140184784A1

Description

本発明は、液晶パネルの欠陥を検出する検査装置及び検査方法に関する。

液晶パネルの製造プロセスには、例えば、アレイ（ＴＦＴ）工程、セル（液晶）工程、モジュール工程などがある。このうち、アレイ工程では、透明基板上に、ゲート電極、半導体膜、ソース・ドレイン電極、保護膜、透明電極が形成された後、アレイ欠陥検査が行なわれ、電極や配線等の短絡や断線等の欠陥の有無が検査される。

通常、アレイ欠陥検査には、配線の端部にプローブを接触させ、配線両端における電気抵抗や、隣接する配線間の電気抵抗、電気容量を測定する方法が用いられている。しかしながら、この方法によるアレイ欠陥検査において、配線部の欠陥の有無を検出できても、その欠陥の位置を特定するのは容易ではなかった。

例えば、欠陥の位置を特定する検査方法として、作業者が基板を顕微鏡で観察して特定する目視検査があるが、この検査方法は作業者の負担が大きく、また、目視では欠陥の判別が難しく、欠陥の位置を誤ることもあった。このため、基板を赤外カメラで撮影して画像処理を行い、欠陥位置を特定する赤外検査が提案されている。

特許文献１は、赤外検査に関するものであり、図９に示すように、薄膜トランジスタ液晶基板において、走査線８１１〜８１５と信号線８２１〜８２５との間に電圧Ｖを与えることで短絡欠陥８０３が発熱させる。一方で、走査線８１１〜８１５及び信号線８２１〜８２５を電圧印加前後に破線８０６に沿って赤外顕微鏡で画像信号を検出し、検出した画像信号の差をとり、Ｘ、Ｙ方向への投影を算出することにより、短絡欠陥８０３の画素番地を特定する技術が開示されている。

特開平６−５１０１１号公報（平成６年２月２５日公開）

しかしながら、特許文献１では、赤外顕微鏡を用いているため、破線８０６に沿って走査する構成を採用したものであって、大型液晶パネルのように検査領域が広範囲に至るものでは、赤外検査に要する時間が長くなり、生産性が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、短絡欠陥の位置を短時間で特定することで、従来よりも生産性に優れた欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係る欠陥検査装置は、液晶パネルの配線の欠陥位置を検出するための欠陥検査装置であって、前記液晶パネルの端子部に電圧を印加するプローブと、前記プローブを前記液晶パネルの端子部に移動させるプローブ移動手段と、前記液晶パネルの全面を撮影する第一の赤外センサと、前記液晶パネルの局部を撮影する第二の赤外センサと、前記第二の赤外センサを、前記液晶パネルの各位置に移動させるセンサ移動手段とを備え、前記第一の赤外センサは、複数の赤外カメラからなることを特徴とする欠陥検査装置。

さらに、前記複数の赤外カメラは、前記液晶パネルに反射して互いが映り込まないよう配置してもよい。

さらに、前記複数の赤外カメラで撮影された画像を処理する制御部を備え、前記制御部は、前記複数の赤外カメラの視野が重複する領域を判別し、前記液晶パネル全体が一つの画像となるように画像を合成する構成としてもよい。

本発明に係る欠陥検査方法は、液晶パネルの配線の欠陥位置を検出するための欠陥検査方法であって、前記液晶パネルの端子部に電圧を印加するステップと、前記液晶パネルの全面を複数の赤外カメラで撮影するステップと、前記液晶パネルの局部を１つ以上の赤外カメラで撮影するステップとを含む。

さらに、前記液晶パネルの全面を複数の赤外カメラで撮影するステップでは、前記液晶パネルに反射して互いが映り込まないように撮影してもよい。

さらに、前記複数の赤外カメラの視野が重複する領域を判別するステップと、前記液晶パネル全体が一つの画像となるように画像を合成するステップとを含んでもよい。

本発明によれば、短絡欠陥の位置を短時間で特定することで、従来よりも生産性に優れた欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置の主要な構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置の斜視図である。マクロセンサ周辺の構成を示した斜視図である。赤外カメラの液晶パネル上の視野を表した平面図である。液晶パネルに反射した赤外カメラの視野を表した側面図である。液晶パネルとプローブの平面図である。赤外検査によって短絡欠陥を検知するフローを示した図である。画素部の欠陥を示す模式図である。従来技術に係る短絡画素番地特定方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施の一態様を詳細に説明する。本実施形態においては、複数の赤外カメラを用いて液晶パネルの全面を撮影することで、走査線及び信号線を赤外カメラで走査する手間を省き、欠陥検査に要する時間を短縮することのできる欠陥検査装置について説明する。

図１は、実施の一態様である欠陥検査装置１００の主要な構成を示すブロック図である。欠陥検査装置１００は、マザー基板１上に形成された複数の液晶パネル２を１枚ずつ順々に配線等の短絡欠陥を検査するものであり、赤外センサ３、センサ移動手段４、主制御部５、電圧印加部６、データ記憶部７、プローブ８及びプローブ移動手段９を備える。ここで、主制御部５は、プローブ移動手段９、赤外センサ３、センサ移動手段４、及び電圧印加部６を制御するものである。電圧印加部６は、プローブ８に電気的に接続されており、液晶パネル２の走査線及び信号線に電圧を印加する。データ記憶部７は、主制御部５と接続され、画像データを記憶する。

図２は、本実施形態に係る欠陥検査装置１００を示した斜視図である。欠陥検査装置１００は図１に示す主要な構成に加えて、基板アライメントステージ１１、アライメントカメラ１２、及び光学カメラ１３を備える。基板アライメントステージ１１には、基板移動手段（図示せず）によって、マザー基板１が載置され、マザー基板１の位置が調整される。アライメントカメラ１２は、基板アライメントステージ１１の上方に設置され、主制御部５（図示せず）により制御され、マザー基板１の位置を確認する。光学カメラ１３は、主制御部５（図示せず）により制御され、赤外センサ３で検知された短絡欠陥を可視画像として撮影するために用いる。又はプローブ８を撮影し、位置合わせを行うのに用いられる。

ここで、プローブ８は、液晶パネル２の走査線及び信号線に電圧を印加するためのものであり、プローブ移動手段９は、マザー基板１に形成された複数の液晶パネル２を１枚ずつ順々に検査するために、検査する液晶パネル２毎の端子部にプローブ８が当接する位置へ移動させるものである。そして、プローブ移動手段９はプローブ保持部９ａ、ガントリーガイドレール９ｂ、上下ガイドレール９ｃ、ガイド保持部９ｄ、及びシフトガイドレール９ｅを備える。ガントリーガイドレール９ｂ、上下ガイドレール９ｃ、及びシフトガイドレール９ｅは、各ガイドレールの長手方向沿いに独立してプローブ８を移動させることができる。図２に示すＸＹＺ座標系は、後述のシフトガイドレール９ｅの長手方向をＸ軸方向、ガントリーガイドレール９ｂの長手方向をＹ軸方向とし、上下ガイドレール９ｃの長手方向をＺ軸方向とすると、プローブ保持部９ａは、プローブ８を保持し、ガントリーガイドレール９ｂのＹ軸方向にスライド可能に設置され、上下ガイドレール９ｃは、ガントリーガイドレール９ｂがＺ軸方向にスライド可能に取り付けられている。ガイド保持部９ｄは、上下ガイドレール９ｃを保持し、シフトガイドレール９ｅのＸ軸方向にスライド可能に設置されている。

また、赤外センサ３は、液晶パネル２の赤外画像を取得するためのものであり、マクロセンサ３ａ、及びミクロセンサ３ｂを備える。マクロセンサ３ａは、赤外カメラを４つ備え、赤外カメラを４つ合わせることで視野を広げ、液晶パネル２の全面を一度で撮影することができる。マクロセンサ３ａについては、後に詳述する。また、ミクロセンサ３ｂは、赤外カメラを１つ備え、液晶パネル２の局部を視野に入れることができる。

また、センサ移動手段４は、赤外センサ３を液晶パネル２上へ移動させるものであり、センサ保持部４ａ、４ｂ、４ｃ、シフトガイドレール４ｄ、ガイド保持部４ｅ、及びガントリーガイドレール４ｆを備える。センサ保持部４ａはマクロセンサ３ａを、センサ保持部４ｂはミクロセンサ３ｂを、センサ保持部４ｃは光学カメラ１３をそれぞれ保持する。センサ保持部４ａ〜４ｃは、シフトガイドレール４ｄ上を独立してスライド可能に設置されている。シフトガイドレール４ｄは、長手方向がＹ軸と平行になるように設置されており、ガイド保持部４ｅに保持されている。ガイド保持部４ｅは、ガントリーガイドレール４ｆにスライド可能に設置されている。ガントリーガイドレール４ｆは、長手方向がＸ軸と平行になるように設置されている。

プローブ移動手段９とセンサ移動手段４は、別々のガイドレールを有し、基板アライメントステージ１１の上方を互いに干渉されずに移動することができる。このため、液晶パネル２にプローブ８を接触させた状態で、さらに、液晶パネル２上にマクロセンサ３ａ、ミクロセンサ３ｂ、及び光学カメラ１３を移動させることができる。

図３は、マクロセンサの構成を表した斜視図である。以下、マクロセンサ３ａについて説明する。図３に示すＸＹＺ座標系は、図２と同様の座標系とする。マクロセンサ３ａは、４つの赤外カメラ３１〜３４を備える。赤外カメラ３１〜３４は、レンズの中心軸を液晶パネル２に垂直な方向から傾けることで、液晶パネル２に反射した赤外カメラ３１〜３４自身を熱源として撮影することを防いでいる。赤外カメラ３１〜３４は、基板アライメントステージ１１と平行な長方形の４頂点にあたる位置関係でセンサ保持部４ａに設置されている。また、赤外カメラ３１〜３４の回転軸は全て同じ方向である。また、赤外カメラ３１のレンズの中心軸と赤外カメラ３３のレンズの中心軸は平行で、赤外カメラ３２のレンズの中心軸と赤外カメラ３４のレンズの中心軸は平行である。

図４は、赤外カメラ３１〜３４の液晶パネル２上の視野を表した平面図である。上述の構成により、赤外カメラ３１〜３４の視野は、それぞれ台形状となり、４つを合わせて液晶パネル２の全面を撮影することができる。赤外カメラ３１〜３４で撮影した画像は、主制御部５によって視野が重複する領域を判別され、一つの画像となるように画像合成される。ここで、赤外カメラ３１の視野は赤外カメラ３３の視野とのみ重なり、赤外カメラ３２の視野は赤外カメラ３４の視野とのみ重なる。

赤外カメラ３１〜３４は、少なくとも互いのカメラを結んだ直線の直下に液晶パネル２が無ければ、互いに映り込むことはないので、赤外カメラ３１と赤外カメラ３３とは互いに映り込まず、赤外カメラ３２と赤外カメラ３４とは互いに映り込まない。また、赤外カメラ３１と赤外カメラ３２に関しても、以下で説明するように、互いに映り込まないように設置できる。

図５は、赤外カメラ３１と赤外カメラ３２が互いに映り込まないように設置した一例である。図５（ａ）は赤外カメラ３１の視野と、液晶パネル２に反射した視野を表した図であり、図５（ｂ）は赤外カメラ３２の視野と、液晶パネル２に反射した視野を表した図である。赤外カメラ３２は、赤外カメラ３１よりも、中心軸を傾けることで、赤外カメラ３１が映り込まないようにできる。赤外カメラ３３と赤外カメラ３４に関しても同様に互いに映り込まないように設置することができ、赤外カメラ３１と赤外カメラ３４、赤外カメラ３２と赤外カメラ３３に関しても、同様に互いに映り込まないように設置することができる。

上述の通り、マクロセンサ３ａとして複数の赤外カメラを備えることで、４０型を超える大型の液晶パネル２の全面を一度で撮影することができる。そのため、従来のように走査線及び信号線を赤外カメラで走査する手間が省け、欠陥検査に要する時間を短縮することができる利点がある。また、複数の赤外カメラを備えた場合、単体の赤外カメラを用いた場合に比べて、赤外カメラの設置位置を、より低くすることができるため、検査装置を小型化できる利点もある。また、赤外カメラが互いに映り込まないように設置することで、赤外カメラを熱源として認識することを防ぐことができる利点がある。

本実施形態では、プローブを介して液晶パネル２の走査線及び信号線に電圧を印加し、欠陥部に電流が流れることによる発熱を、上記マクロセンサ３ａ、ミクロセンサ３ｂで計測し、欠陥部の位置を特定する方法を用いる。以下、プローブの構成と欠陥検査方法について、図６および図７を用いて詳述する。

図６（ａ）は、マザー基板１に形成される液晶パネル２の平面図である。液晶パネル２には、走査線と信号線が交差する各交点にＴＦＴが形成された画素部１７と、走査線と信号線をそれぞれ駆動する周辺回路部１８が形成されている。液晶パネル２の縁部には、端子部１９ａ〜１９ｄが設けられており、端子部１９ａ〜１９ｄは画素部１７や周辺回路部１８の各配線と繋がっている。

図６（ｂ）は、液晶パネル２に設けられた端子部１９ａ〜１９ｄと導通させるためのプローブの一例を表した平面図である。プローブ８は、液晶パネル２の大きさとほぼ同じ大きさの枠状の形状をなしており、端子部１９ａ〜１９ｄに対応した複数のプローブ針２１ａ〜２１ｄを備えている。複数のプローブ針２１ａ〜２１ｄは、図示しないスイッチングリレーを介して、プローブ針２１の一本ずつを個別に、電圧印加部６に接続できるようになっている。このため、プローブ８は、端子部１９ａ〜１９ｄにつながる複数の配線を選択的に接続させ、または複数の配線をまとめて接続させることができる。

また、プローブ８は、液晶パネル２とほぼ同じ大きさの枠状の形状をなしているため、端子部１９ａ〜１９ｄとプローブ針２１ａ〜２１ｄの位置を合わせる際に、プローブ８の枠部の内側から光学カメラ１３で確認する。

図７は、赤外検査によって短絡欠陥を検知するフローを示した図である。マザー基板１に形成された複数の液晶パネル２について、Ｓ１（ステップ１をＳ１と記す。以下、同様。）からＳ９のステップにより、順次、欠陥検査が実施される。

Ｓ１では、欠陥検査装置１００のアライメントステージ１１にマザー基板１が載置され、ＸＹ座標軸と平行になるよう基板の位置が調整される。Ｓ２では、プローブ移動手段９によりプローブ８が検査対象となる液晶パネル２の上部に移動され、プローブ針２１ａ〜２１ｄが液晶パネル２の端子部１９ａ〜１９ｄに接触される。

Ｓ３では、各種欠陥のモードに対応して、配線が選択され、導通させるプローブ針２１の切り替えが行なわれる。Ｓ４は、欠陥ブロック２４内の配線に印加する電圧値を設定している。配線に印加する電圧値は、電圧印加部６によって調整され、通常、数十ボルト程度の電圧が印加される。

図８は、一例として、画素部１７に生じる欠陥の位置を模式的に示している。図８（ａ）は、例えば、走査線と信号線のように、配線Ｘと配線Ｙが上下に交差する位置で短絡した欠陥２３を示している。このような欠陥２３は、導通させるプローブ針２１を、図６に示した２１ａと２１ｄ、若しくは、２１ｂと２１ｃに切り替えることで、欠陥２３に電流が流れ、発熱する。

図８（ｂ）は、例えば、走査線と補助容量線のように、隣接する配線Ｘの配線間で短絡した欠陥２３を示している。このような欠陥２３は、導通させるプローブ針２１を、２１ｂの奇数番と２１ｄの偶数番に切り替えることで、欠陥２３に電流が流れ、発熱する。

図８（ｃ）は、例えば、信号線と補助容量線のように、隣接する配線Ｙの配線間で短絡した欠陥２３を示している。このような欠陥２３は、導通させるプローブ針２１を、２１ａの奇数番と２１ｃの偶数番に切り替えることで、欠陥２３に電流が流れ、発熱する。

Ｓ５では、マクロセンサ３ａによって、液晶パネル２全面の赤外検査が行われる。ここで、マクロセンサ３ａは、欠陥部２３から放出される赤外光を検出することで欠陥部２３の位置を絞り込むことができる。このため、マクロセンサ３ａを走査せずに液晶パネル２の全面を計測することができ、赤外検査の時間を短縮することができる。

Ｓ６では、センサ移動手段４は、ミクロセンサ３ｂを、Ｓ５で検出された欠陥がミクロセンサ３ｂの視野に収まるように移動する。Ｓ７では、ミクロセンサ３ｂによって、液晶パネル２局所の赤外検査が行われる。電流が流れて発熱した欠陥２３を、ミクロセンサ３ｂで撮影し、欠陥部２３から放出される赤外光を検出する。マクロセンサ３ａにより、発熱部の位置が絞り込まれているため、ミクロセンサ３ｂを、直接、発熱部に合わせることができ、欠陥部２３の修正に必要となる欠陥の種類などの情報について、さらに詳細な計測を短時間で行なうことができる。計測された熱画像は、欠陥部２３の温度が周辺よりも高く表示されるので、欠陥部２３と配線の位置関係から欠陥位置が特定され、データ記憶部７に記憶される。

Ｓ８は、検査中の液晶パネル２について、各種欠陥モードの全検査が終了しているか判断され、未検査の欠陥モードがあれば、スッテプＳ３に戻り、次の欠陥モードに合せてプローブ８の接続が切り替えられ、欠陥検査が繰り返される。

Ｓ９は、検査中のマザー基板１について、全ての液晶パネル２のアレイ欠陥検査が終了しているか判断され、未検査の液晶パネル２が残っていれば、スッテプＳ１に戻り、次の検査対象となる液晶パネル２にプローブが移動されて、欠陥検査が繰り返される。

尚、本発明におけるマクロセンサが有する赤外カメラの数は、本実施形態に限定されるものではなく、５つ以上備えてもよい。

また、本発明におけるマクロセンサの設置方向は、本実施形態に限定されるものではなく、カメラのレンズの中心軸を地面に垂直な方向に設置してもよい。なぜなら、液晶パネル２に反射した赤外カメラ３１〜３４自身を熱源として映り込ませたとしても、液晶パネル２への電圧印加前後の画像の差を取ることで、赤外カメラ３１〜３４自身を熱源とした画像は、ある程度打ち消されるからである。

本発明の欠陥検査装置は、液晶パネルの欠陥検査に利用することができる。

１マザー基板
２液晶パネル
３赤外センサ
３ａマクロセンサ
３１、３２、３３、３４赤外カメラ
３ｂミクロセンサ
４センサ移動手段
５主制御部
６電圧印加部
７データ記憶部
８プローブ
９プローブ移動手段

Claims

液晶パネルの配線の欠陥位置を検出するための欠陥検査装置であって、
前記液晶パネルの端子部に電圧を印加するプローブと、
前記プローブを前記液晶パネルの端子部に移動させるプローブ移動手段と、
前記液晶パネルの全面を撮影する第一の赤外センサと、
前記液晶パネルの局部を撮影する第二の赤外センサと、
前記第二の赤外センサを、前記液晶パネルの各位置に移動させるセンサ移動手段とを備え、
前記第一の赤外センサは、複数の赤外カメラからなり、
前記複数の赤外カメラのそれぞれは、定位置にて撮影をおこない、且つ、当該赤外カメラ同士が液晶パネルの全面のうちの一部が異なる領域を撮影することによって当該全面を撮影し、
前記複数の赤外カメラは、当該複数の赤外カメラ自身が熱源となって前記液晶パネルに反射して互いが映り込まないよう配置することを特徴とする欠陥検査装置。
さらに、前記複数の赤外カメラで撮影された画像を処理する制御部を備え、
前記制御部は、前記複数の赤外カメラの視野が重複する領域を判別し、前記液晶パネル全体が一つの画像となるように画像を合成することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
前記液晶パネルの前記配線は、複数本の配線が互いに交差している構成となっており、
前記プローブは、前記複数本の配線のうちの一部の配線に電圧を印加することができ、
電圧が印加される配線は、前記複数本の配線のなかで切り替わる構成となっており、
前記一部の配線に電圧が印加された状態において、前記複数の赤外カメラによる撮影が行われる構成であることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検査装置。
液晶パネルの配線の欠陥位置を検出するための欠陥検査方法であって、
前記液晶パネルの端子部に電圧を印加するステップと、
前記液晶パネルの全面を複数の赤外カメラで撮影するステップと、
前記液晶パネルの局部を１つ以上の赤外カメラで撮影するステップとを含み、
前記液晶パネルの全面を複数の赤外カメラで撮影するステップでは、複数の赤外カメラのそれぞれは、定位置にて撮影をおこない、且つ、当該赤外カメラ同士が液晶パネルの全面のうちの一部が異なる領域を撮影することによって当該全面を撮影し、
且つ、前記液晶パネルの全面を複数の赤外カメラで撮影するステップでは、当該複数の赤外カメラ自身が熱源となって前記液晶パネルに反射して互いが映り込まないように撮影することを特徴とする欠陥検査方法。
さらに、前記複数の赤外カメラの視野が重複する領域を判別するステップと、
前記液晶パネル全体が一つの画像となるように画像を合成するステップとを含むことを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査方法。
前記液晶パネルの前記配線は、複数本の配線が互いに交差している構成となっており、
前記液晶パネルの端子部に電圧を印加するステップでは、前記複数本の配線のうちの一部の配線に電圧を印加し、当該電圧が印加される配線は、前記複数本の配線のなかで切り替わる構成となっており、
前記液晶パネルの全面を複数の赤外カメラで撮影するステップでは、前記一部の配線に電圧が印加された状態において撮影を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の欠陥検査方法。