JP5459469B2 - Ｔｆｔアレイの検査方法、およびｔｆｔアレイの検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶基板等の製造過程等で行われるＴＦＴアレイ検査に関し、特に、ＴＦＴアレイ検査装置およびＴＦＴアレイ検査において検出信号から欠陥を検出する際の信号処理に関する。

液晶基板や有機ＥＬ基板等のＴＦＴアレイが形成された半導体基板の製造過程では、製造過程中にＴＦＴアレイ検査工程を含み、このＴＦＴアレイ検査工程において、ＴＦＴアレイの欠陥検査が行われている。

ＴＦＴアレイは、例えば液晶表示装置の画素電極を選択するスイッチング素子として用いられる。ＴＦＴアレイを備える基板は、例えば、走査線として機能する複数本のゲートラインが平行に配設されると共に、信号線として記載する複数本のソースラインがゲートラインに直交して配設され、両ラインが交差する部分の近傍にＴＦＴ（Thin film transistor）が配設され、このＴＦＴに画素電極（ピクセル）が接続される。

液晶表示装置は、上記したＴＦＴアレイが設けられた基板と対向基板との間に液晶層を挟むことで構成され、対向基板が備える対向電極と画素電極との間に画素容量が形成される。画素電極には、上記の画素容量以外に付加容量（Ｃｓ）が接続される。この付加容量（Ｃｓ）の一方は画素電極に接続され、他方は共通ラインあるいはゲートラインに接続される。共通ラインに接続される構成のＴＦＴアレイはCs on Com型ＴＦＴアレイと呼ばれ、ゲートラインに接続される構成のＴＦＴアレイはCs on Gate型ＴＦＴアレイと呼ばれる。

このＴＦＴアレイにおいて、走査線（ゲートライン）や信号線（ソースライン）の断線、走査線（ゲートライン）と信号線（ソースライン）の短絡、画素を駆動するＴＦＴの特性不良による画素欠陥等の欠陥検査は、例えば、対向電極を接地し、ゲートラインの全部あるいは一部に、例えば、−１５Ｖ〜＋１５Ｖの直流電圧を所定間隔で印加し、ソースラインの全部あるいは一部に検査信号を印加することによって行っている。（例えば、特許文献１の従来技術。）

ＴＦＴアレイ検査装置は、ＴＦＴアレイに上記した検査用の駆動信号を入力し、そのときのアレイ電極の電圧状態を検出することで欠陥検出を行うことができる。

製造プロセス中に生じるおそれがあるＴＦＴアレイの欠陥として、例えば、ピクセルとソースラインとの間に短絡欠陥（Ｓ−ＤＳshort）、ピクセルとゲートラインとの間に短絡欠陥（Ｇ−ＤＳshort）、ソースラインとゲートラインとの間に短絡欠陥（Ｓ−Ｇshort）、ピクセルとＴＦＴとの間の断線（Ｄ−open）等の各ピクセルにおける欠陥の他に、横方向で隣接するピクセル間の欠陥（横ＰＰと呼ばれる）、縦方向で隣接するピクセル間の欠陥（縦ＰＰと呼ばれる）、隣接するソースライン間の短絡（ＳＳshortと呼ばれる）、隣接するゲートライン間の短絡（ＧＧshortと呼ばれる）隣接欠陥等の隣接するピクセル間で生じる隣接欠陥が知られている。

図１０、図１１は従来の検査信号およびピクセルの電位状態を示す図である。ピクセルに生じる欠陥を検査する検査信号としては、例えば、図１０に示すような検査信号がある。なお、図１０（ａ），（ｂ）はゲート信号を示し、図１０（ｃ），（ｄ）はソース信号を示している。図１０（ａ），（ｂ）のゲート信号と図１０（ｃ），（ｄ）のソース信号との組み合わせによって、ＴＦＴアレイの全ピクセルに正電圧（ここでは１０ｖ）と負電圧（ここでは−１０ｖ）を交互に一様に印加する。図１１（ａ）、（ｂ）は全ピクセルに同電圧（ここでは１０ｖおよび−１０Ｖ）を印加したときに発生するピクセル（ＩＴＯ）の電位状態を示している。

ＴＦＴ基板上のＴＦＴアレイを、図１０に示すような一様に駆動する検査パターンによって欠陥検査を行った場合には、隣接欠陥を検出することはできない。そこで、従来の欠陥検査では、隣接欠陥を検出するために、横方向隣接欠陥のための検査パターンと縦方向隣接欠陥のための検査パターンとをそれぞれ独立した検査パターンを用い、それぞれの検査パターンによって横方向隣接欠陥と縦方向隣接欠陥とをそれぞれ独立して検出している。

このように、均一強度を有するピクセル内にある特異強度点を検出信号の信号強度によって欠陥を検出する場合には、全面の信号強度が一様となる検査パターンを用いるか、あるいは、複数の検査パターンを積算して全面の信号強度を一様としている。前記した図１１（ａ），（ｂ）は全面の信号強度が一様となる検査パターンの一例である。

荷電粒子ビームの照射はピクセルに対して所定のビームピッチで行うことによって走査画像を検出し、この走査画像から各ピクセルのデータを取得している。このデータ取得に際して、例えば、１ピクセル当たり４点のビーム照射を全ピクセルについて行うことで１フレーム分の走査画像を形成し、この走査を繰り返すことによって例えば２０フレーム分の走査画像を求めて積分している。この繰り返し積分によって、通常の信号強度の偏差を低減してＳ／Ｎ比を高めている。

また、ＴＦＴアレイの微小欠陥の検出を行うために、１ピクセル内を複数の領域に分割し、分割領域を単位としてピクセル内の欠陥検出を行うことが提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−３０７１９２号公報 特開２００７−３３４２６２号公報

荷電粒子ビームを照射するビームピッチが大きいほど走査時間は短縮されるが、走査画像の位置分解能が低下して、欠陥検出の精度が低下し、欠陥検出において誤検出の要因となるという問題がある。図１２は、ビームピッチが大きい場合の検出信号の状態を説明するための図である。図１２では、１ピクセル当たり４照射点の例を示し、欠陥ピクセルで得られる信号強度を正常なピクセルで得られる信号強度よりも大きく表している。図１２（ａ）は１ピクセル内に４照射点が照射される場合を示し、図１２（ｂ）はピクセルに対して照射位置が位置ずれして、ピクセルの境界に触れることなくピクセル内に照射される照射点が１点のみである場合を示している。

図１２（ａ）に示すように、１ピクセル内に４照射点が照射される場合には、欠陥ピクセルでは所定レベル以上の信号強度が連続して現れるため、ピーク状に発生するノイズ分と識別することができる。これに対して、図１２（ｂ）に示すように、１ピクセル内に１照射点のみ照射され場合には、欠陥ピクセルでは所定レベル以上の信号強度が連続して現れないため、ピーク状に発生するノイズ分と識別することは困難である。

ビームピッチを小さくすることによって、走査画像の位置分解能を高めることができるが、ビームピッチを小さくすると１ピクセル当たりの照射点数が増加して全体の検査時間が長時間化するため、例えば、上記したように複数フレームの走査画像を積分する方法では、１ピクセルについて、１ピクセル当たりの照射点にフレーム数を乗じた回数分のビーム照射を行う必要があるため、検査時間が長時間化する。例えば、１ピクセルについて４点の照射を行い、２０フレーム分の走査画像を得るためには、１ピクセル当たり８０照射点（＝４照射点×２０フレーム）に荷電粒子ビームを照射する必要がある。

したがって、従来のＴＦＴアレイ検査のデータ取得では、走査画像の位置分解能と検査時間とのトレードオフの関係にあり、走査画像の高い位置分解能と短い検査時間とを両立させることは困難となっている。

また、１フレームの全体が一様な電位分布となる検査パターンを用いた場合には、走査画像に対するピクセルの座標を正確に求めることが難しいため、ピクセル位置に座標誤差が生じるという問題がある。このピクセル位置の座標誤差は欠陥位置の位置精度に影響を与え、欠陥部位のサイズが実際のサイズよりも膨張して検出されたり、逆に縮小して検出されるなど、欠陥の検出精度が低下するという問題が生じることになる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、ＴＦＴアレイの検査において、走査画像の高い位置分解能と短い検査時間とを両立させることを目的とする。また、ピクセル位置に対する走査画像の位置精度を高め、欠陥の検出精度を向上させることを目的とする。

本発明のＴＦＴアレイ検査は、１ピクセル当たりに照射する荷電粒子ビームの照射点数を増やし、ピクセルの境界に跨ることなくピクセルの中心側を照射する照射点の個数を増やす。照射点数を増やすことによって、隣接するピクセルの影響を受けることなく各ピクセルの取得データを取得して走査画像の位置分解能を向上させることができる。また、１ピクセルについて取得する取得データのデータ数を増やすことによって、走査するフレーム数を減少させて検査時間を短縮することができる。これによって、走査画像の高い位置分解能と短い検査時間とを両立させることができる。

また、１ピクセル内に照射する照射点数を増やすことによって、取得データを取得するピッチ間隔を短くすることができるため、ピクセル位置に対する走査画像の位置精度を向上させることができる。

ＴＦＴアレイ検査方法の形態およびＴＦＴアレイ検査装置の形態とすることができる。
本発明のＴＦＴアレイの検査方法の形態は、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して、表面電位の走査画像を形成し、この走査画像からＴＦＴアレイの欠陥検査を行うＴＦＴアレイの検査方法である。

本発明のＴＦＴアレイの検査方法は、ＴＦＴアレイに検査信号を印加してこのＴＦＴアレイに二次元的な所定パターンの電位分布を形成する検査信号印加工程と、検査信号を印加したＴＦＴアレイを二次元的に走査して表面電位の走査画像を形成する走査工程と、走査画像から各ピクセルの信号強度を検出する信号強度検出工程と、信号強度をデータ処理することによって欠陥ピクセルを抽出するデータ処理工程とを備える。

本発明の走査工程は、ＴＦＴアレイ上において、ＴＦＴアレイに接続される各ピクセルと同じ大きさの照射領域に対して、照射領域の内縁側領域および照射領域の中心側領域の各領域について複数個所に荷電粒子ビームを照射する。

これによって、１ピクセル当たりに照射する荷電粒子ビームの照射点数を増やして、ピクセルの境界に跨ることなくピクセルの中心側を照射する照射点の個数を増やす。この走査により、隣接するピクセルを照射することなく、対象とするピクセルの中心側の領域を照射する複数個の照射点を取得することができる。

本発明の信号強度検出工程は、ピクセルの中心側領域にある複数個のビーム照射点から得られる走査画像の取得データに基づいて各ピクセルの信号強度を検出する。これによって、隣接するピクセルに係わる走査画像の取得データを排除することができるため、対象とするピクセルの信号強度を精度高く検出することができる。

本発明の信号強度検出工程は、走査画像の電位分布のパターンとピクセル配列との対応関係から両者の位置関係を求め、求めた位置関係に基づいて走査画像の走査位置からピクセルの座標を割り出し、割り出したピクセルの座標から各ピクセルの重心位置を算出し、走査画像の取得データの中から重心位置の近傍の複数の取得データを抽出し、算出した複数の取得データを用いて各ピクセルの信号強度を算出する。

走査画像の電位分布のパターンは、検査信号によって駆動されるピクセル配列のパターンと対応する。したがって、取得した走査画像の電位分布のパターンをピクセル配列に対応付けることによって両者の位置関係を求めることができ、求めた位置関係に基づいて走査画像の走査位置からピクセルの座標を割り出すことができる。

走査画像は、１ピクセルについて複数の取得データを含んでいる。この複数の取得データの内でピクセルの境界付近にある取得データは、隣接するピクセルとの間で跨っているため、この境界付近にある取得データを用いてピクセルの信号強度を算出すると誤差となるおそれがある。

本発明の走査工程では、ピクセルの中心側に複数個の照射点を照射するため、重心位置の近傍の複数の取得データを抽出することによって、誤差の要因となる境界付近の取得データを排除して、ピクセルの中心側にある照射点から得られる複数個の取得データを抽出することができる。

本発明の信号強度検出工程は、照射領域において、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ４箇所に荷電粒子ビームを照射し、照射で得られる１６個のビーム照射点から走査画像の取得データを取得し、走査画像の取得データの中から照射領域の重心の近傍にある４個のビーム照射点の取得データを抽出し、抽出した４個の取得データに基づいて形成した値をピクセルの信号強度として求める。

照射領域において、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ４箇所に荷電粒子ビームを照射することによって、１ピクセルに相当する領域に対して全１６個のビーム照射点から走査画像の取得データを取得することができる。この１６個のビーム照射点の内で、中心側の４個のビーム照射点は境界に接触することが無いため、この４点のビーム照射点から得られる取得データを用いることで、ピクセル電位において隣接するピクセルからのノイズ分を避けることができる。

本発明の検査信号印加工程の検査信号は、二次元配列される複数のピクセルの内で隣接するピクセル間において、互いに相対的に高い電位と低い電位とを交互に印加する検査信号を印加し、ＴＦＴアレイに相対的に高い電位と低い電位が市松パターンで配置される電位分布を形成する。

電位分布を市松パターンとすることによって、ピクセルのｘ方向とｙ方向の座標を等しい精度で容易に取得することができる。

本発明のＴＦＴアレイの検査装置の形態は、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して、表面電位の走査画像を形成し、この走査画像からＴＦＴアレイの欠陥検査を行うＴＦＴアレイの検査装置である。

本発明のＴＦＴアレイの検査装置は、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で走査する荷電粒子ビーム源および走査制御部と、荷電粒子ビームの走査によってＴＦＴアレイからＴＦＴ基板から放出される二次電子を検出する検出器と、ＴＦＴアレイに検査信号を印加して当該ＴＦＴアレイに二次元的な所定パターンの電位分布を形成する検査信号印加部と、検査信号を印加したＴＦＴアレイを二次元的に走査して表面電位の走査画像を形成し、この走査画像から各ピクセルの信号強度を検出する信号強度検出部と、信号強度をデータ処理することによって欠陥ピクセルを抽出するデータ処理部とを備える。

本発明の走査制御部は、ＴＦＴアレイ上において、ＴＦＴアレイが接続される各ピクセルと同じ大きさの照射領域に対して、照射領域の内縁側領域および中心側領域の各領域について複数個所に荷電粒子ビームを照射する。本発明の信号強度検出部は、走査画像の取得データの内から、ピクセルの中心側領域にある複数個のビーム照射点から得られる走査画像の取得データを抽出し、抽出した取得データに基づいて各ピクセルの信号強度を検出する。

本発明の信号強度検出部は、走査画像の電位分布のパターンとピクセル配列との対応関係から両者の位置関係を求め、位置関係に基づいて走査画像の走査位置からピクセルの座標を割り出し、割り出したピクセルの座標から各ピクセルの重心位置を算出し、走査画像の取得データの内から重心位置の近傍の複数の取得データを抽出し、抽出した複数の取得データを用いて各ピクセルの信号強度を算出する。

本発明の走査制御部は、照射領域において、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ４個所に荷電粒子ビームを照射し、本発明の信号強度検出部は、走査制御部の照射で得られる１６個のビーム照射点の取得データから照射領域の重心の近傍にある４個のビーム照射点の取得データを抽出し、抽出した４個の取得データに基づいて形成した値をピクセルの信号強度を検出する。

本発明の検査信号印加部が形成する検査信号は、二次元配列される複数のピクセルの内で隣接するピクセル間において、互いに相対的に高い電位と低い電位とを交互に印加する検査信号を印加し、ＴＦＴアレイに相対的に高い電位と低い電位が市松パターンで配置される電位分布を形成する。

本発明によれば、ＴＦＴアレイの検査において、走査画像の高い位置分解能と短い検査時間とを両立させ、ピクセル位置に対する走査画像の位置精度を高め、欠陥の検出精度を向上させることができる。

本発明のＴＦＴアレイ検査において、走査画像の取得を説明するための図である。 本発明のＴＦＴアレイ検査装置の一例を説明するための概略図である。 本発明のＴＦＴアレイ検査の全体の工程を説明するためのフローチャートである。 本発明のＴＦＴアレイ検査において走査画像からピクセル位置を算出する工程を説明するためのフローチャートである。 本発明のＴＦＴアレイ検査において、ピクセルの信号強度を算出する工程を説明するためのフローチャートである。 本発明のＴＦＴアレイ検査において走査画像からピクセル位置を算出する工程を説明するための説明図である。 本発明のＴＦＴアレイ検査において走査画像からピクセル位置を算出する工程を説明するための説明図である。 ＴＦＴアレイを市松パターンで駆動する検査信号を説明するための信号図である。 ＴＦＴアレイを市松パターンで駆動したときの電位状態を示す図である。 従来の検査信号を示す図である。 従来のピクセルの電位状態を示す図である。 ビームピッチが大きい場合の検出信号の状態を説明するための図である。

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アレイ検査において、走査画像の取得を説明するための図である。

走査画像は、ＴＦＴアレイに検査信号を印加し、この検査信号の印加で得られるＴＦＴアレイの表面電位分布を検出することで取得することができる。ＴＦＴアレイに検査信号を印加すると、ＴＦＴアレイにはこの印加した検査信号に基づいて、二次元的パターンの表面電位分布が形成される。このＴＦＴアレイに荷電粒子ビームを走査して得られる取得データによって走査画像を形成することができ、この走査画像は表面電位分布を表している。

本発明のＴＦＴアレイ検査は、走査画像の取得において、１ピクセル当たりに照射する荷電粒子ビームの照射点数を増やし、ピクセルの境界に跨ることなくピクセルの中心側を照射する照射点の個数を増やすことで、走査画像の位置分解能を高める。

図１は、１ピクセル当たり１６箇所の照射点を照射する走査例を示し、図１（ａ），（ｃ）中において、Ｐaは正常なピクセルの走査画像を示し、Ｐbは欠陥ピクセルの走査画像を示している。また、図１（ｂ），（ｄ）は取得データの信号強度を表し、欠陥ピクセルで得られる信号強度を正常なピクセルで得られる信号強度よりも大きく表している。

１ピクセルの内側の照射領域Ａに１６個の照射点が照射する場合において、照射位置に位置ずれが生じると、照射領域Ａに照射される１６個の照射点の内で、内縁側領域部Ｂを形成する１２個の照射は隣接するピクセルと跨るため、信号強度の誤差要因となる。一方、中心側領域部Ｃを形成する４個の照射は、照射位置に位置ずれが生じた場合であっても隣接するピクセルと跨ることはなく、信号強度の誤差要因とならない。なお、ここでは、照射位置に位置ずれは１ビームピッチ以下である場合を想定している。

本発明は、中心側領域部Ｃを形成する複数の照射点（ここでは４個の照射点）で得られる取得データを用いてピクセルの検出信号を求めることによって、照射位置に位置ずれが生じた場合であっても、隣接するピクセルと跨ることによる誤差要因を避ける。

図１（ａ）はピクセルに対して照射位置が位置ずれしていない場合の走査画像例と取得データ例を示している。この場合には、１ピクセルの内側の照射領域Ａに１６個の照射点が照射される。

照射位置に位置ずれが生じない場合には、照射領域Ａに照射される１６個の照射点の内で、内縁側領域部Ｂを形成する１２個の照射、および中心側領域部Ｃを形成する４個の照射は、隣接するピクセルと跨らないため、信号強度の誤差要因とならない。

図１（ｃ）はピクセルに対して照射位置が位置ずれした場合の走査画像例と取得データ例を示している。照射位置に位置ずれが生じた場合には、照射領域Ａに照射される１６個の照射点の内で、内縁側領域部Ｂを形成する１２個の照射は隣接するピクセルと跨るため、信号強度の誤差要因となる。一方、中心側領域部Ｃを形成する４個の照射は、照射位置に位置ずれが生じた場合であっても隣接するピクセルと跨ることはなく、信号強度の誤差要因とならない。なお、ここでは、照射位置に位置ずれは１ビームピッチ以下である場合を想定している。

したがって、走査画像において照射領域Ａに照射される１６個の照射点の内の中心側領域部Ｃを形成する４個の照射点から得られる取得データを用いることによって、照射位置に位置ずれの有無に係わらず、誤差要因とならない取得データを取得することができる。

図１（ｂ）に示す、照射位置に位置ずれがない場合の信号強度例では、欠陥ピクセルＰbで検出される取得データの信号強度は、欠陥を表すレベルが連続して現れるため、ノイズによって発生するピーク値と識別することができる。

また、図１（ｄ）に示す、照射位置に位置ずれがある場合の信号強度例においても、欠陥ピクセルＰbで検出される取得データの信号強度は、欠陥を表すレベルが連続して現れるため、図１（ｂ）の場合と同様に、ノイズによって発生するピーク値と識別することができる。

ここでは、通常のノイズはピーク波形で現れる。このような場合には、１ピクセル内の照射する照射点の点数をｘ方向に４点ｙ方向に４点の計１６点とし、中心側領域部Ｃの照射点数を４点とすることで対応することができる。一方、ノイズのピーク波形が連続する２点となる場合には、１ピクセル内の照射する照射点の点数をｘ方向に５点ｙ方向に５点の計２５点とし、中心側領域部Ｃの照射点数を９点とすることで、欠陥とノイズとを識別することができる。

図２は、本発明のＴＦＴアレイ検査装置の一例を説明するための概略図である。

ＴＦＴアレイ検査装置１は、基板７の電位状態を検出する構成として、電子ビーム等の荷電粒子ビームを基板７のＴＦＴアレイに照射する荷電粒子ビーム源２と、この荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で走査させるための走査制御部４と、荷電粒子ビームの照射によってＴＦＴアレイから放出される二次電子を検出する検出器３を備える。

走査制御部４は、基板７上のＴＦＴアレイの検査位置を走査するために、ステージ６や荷電粒子ビーム源２を制御する。ステージ６は、載置する基板７をＸＹ方向に移動し、また、荷電粒子ビーム源２は基板７に照射する電子線をＸＹ方向に振ることで、荷電粒子ビームの照射位置を走査する。この走査による荷電粒子ビームの走査位置が検出位置となる。

ＴＦＴ基板の電圧印加状態を検出する機構は種々の構成とすることができる。例えば、荷電粒子ビームとして電子線を用いる場合には、基板７上に電子線を照射する電子線源を配置し、照射された電子線によって基板７から放出される二次電子を検出する二次電子検出器を設ける。電子線が照射されたＴＦＴアレイは、印加された検査信号による電位状態に応じた量の二次電子を放出するため、この二次電子の検出信号強度からＴＦＴアレイの電位状態を検出することができる。

また、ＴＦＴアレイ検査装置１は、基板７のＴＦＴアレイに検査信号を印加して所定の電位パターンを形成するための構成として、アレイ検査用の検査信号を生成して印加する検査信号生成部１０と、検査信号生成部１０で生成した検査信号を基板７のＴＦＴアレイに供給するプローバ５を備える。

プローバ５は、プローブピン（図示していない）が設けられたプローバフレームを備える。プローバ５は、基板７上への載置動作等によってプローブピンを基板７に形成した電極に接触させ、ＴＦＴアレイに検査信号を供給する。

さらに、ＴＦＴアレイ検査装置１は、検出器３で検出した検出信号に基づいて走査画像を形成し、走査画像から各ピクセルの信号強度を検出する信号強度検出部１１と、信号強度検出部１１で検出した信号強度を信号処理することによって走査画像に対するピクセルの位置を検出するピクセル位置検出部１２と、走査画像の取得データからピクセルの信号強度を算出するピクセル強度算出部１３と、ピクセル強度をノーマライズするノーマライズ部１４と、ノーマライズしたピクセル強度に基づいて欠陥を抽出する欠陥抽出部１５とを備える。

信号強度検出部１１は、検出器３で検出した検出信号を、検査信号生成部１０の検査信号と同期することによって走査画像を形成する。欠陥抽出部１５は、ノーマライズ部１４で得た各ピクセルの信号強度を閾値と比較し、比較結果に基づいてピクセルの欠陥判定を行い、欠陥ピクセルを抽出する。

欠陥抽出に用いる閾値は記憶部（図示していない）に記憶しておき、記憶部から読み出した閾値を比較部（図示していない）で比較する構成とすることができる。この構成は、信号強度と比較をソフトウエアによるデータ比較で行う他、比較回路をハードウエアで構成することもできる。

なお、上記したＴＦＴアレイ検査装置の構成は一例であり、この構成に限られるものではない。

以下、図３〜図５のフローチャート、および図６、図７の説明図を用いて本発明のＴＦＴアレイ検査の工程について説明する。図３は本発明のＴＦＴアレイ検査の全体の工程を説明するためのフローチャートであり、図４は本発明のＴＦＴアレイ検査において走査画像からピクセル位置を算出する工程を説明するためのフローチャートであり、図５は本発明のＴＦＴアレイ検査において、ピクセルの信号強度を算出する工程を説明するためのフローチャートである。また、図６、図７は本発明のＴＦＴアレイ検査において走査画像からピクセル位置を算出する工程を説明するための説明図である。

本発明のＴＦＴアレイ検査の工程は、はじめに、基板のＴＦＴアレイに検査信号を印加して、ピクセルに所定電圧を供給する。これによって、二次元配列されたピクセルには、検査信号で定まる所定電位のパターンが形成される。

検査信号は、二次元配列される複数のピクセルの内で隣接するピクセル間において、互いに相対的に高い電位と低い電位とを交互に印加する検査信号を用いることができる。この検査信号をＴＦＴアレイに印加すると、ＴＦＴアレイには相対的に高い電位と低い電位が市松パターンで配置された電位分布が形成される。この市松パターンの電位分布では、隣接するピクセルは互いに異なる表面電位となる。したがって、市松パターンの電位分布によれば、隣接するピクセルを表面電位によって区別することができ、ピクセル単位で識別することができる(S1)。

この所定電位のパターンが形成されたＴＦＴアレイ上を電子ビーム等の荷電粒子ビームで走査し、二次電子の走査信号から走査画像を形成する。この走査画像は、二次元配列されたピクセルの電位分布を表している。

走査画像の取得は、前記した図１を用いて説明したように、ＴＦＴアレイ上において、ＴＦＴアレイが接続される各ピクセルと同じ大きさの照射領域に対して、この照射領域の内縁側領域および照射領域の中心側領域の各領域について複数個所に荷電粒子ビームを照射する。例えば、照射領域において、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ４箇所に荷電粒子ビームを照射し、この照射で得られる１６個のビーム照射点の取得データから走査画像を取得する(S2)。

次に、S2の工程で求めた走査画像の取得データから各ピクセルについて信号強度を算出する（S3）。このS3の信号強度の算出工程は、走査画像からピクセルの位置を求める工程(S3A)、各ピクセルの信号強度を求める工程(S3B)、および算出した信号強度をノーマライズする工程(S3C)を含んでいる。

走査画像からピクセルの位置を求めるS3Aの工程を図４のフローチャートおよび図６を用いて説明する。

検査信号の印加によって、ピクセルの表面電位は検査信号のパターンに応じた電位分布となる。ここで、ＴＦＴアレイのピクセルの座標を求めるために、検査信号で駆動されるピクセルを検出する。駆動ピクセルは、例えば、検査信号の正電圧の印加によって電位が所定電位を超えたピクセルとすることができる。

市松パターンの電位分布が形成された場合には、駆動ピクセルはｘ方向およびｙ方向にそれぞれ交互に形成され、例えば、所定電位を超えるピクセルによって検出することができる。本発明では、１ピクセル内の複数箇所の荷電粒子ビームを照射し、その照射点から取得データを取得し、この取得データによって走査画像を形成している。

S2の工程で得た走査画像は、二次元配列されたピクセルの電位状態を表す信号強度が示している。この電位状態の二次元パターンは、検査信号が供給する信号のパターンに対応しており、検査信号の信号パターンと駆動されるピクセルとは対応している。

この走査画像から点灯ピクセルを検出する。ここで、点灯ピクセルは検査信号の印加によって駆動したピクセル（画素）である。図６（ａ）は、二次元配列されるピクセルに対して交互に電圧を供給し、一つおきにピクセルを駆動した時の走査画像の例を示し、市松模様の点灯パターンを示している。ここでは、駆動ピクセルを濃いピクセルで表し、非駆動ピクセルを白いピクセルで示している。

電位分布はピクセル単位で市松パターンの電位分布が形成されているため、走査画像から形成した電位分布はピクセルと一体一で対応し、走査画像の取得データが備える座標データからピクセルの座標を求めることができる。なお、走査画像の取得データの座標データは、荷電粒子ビームを照射する際の照射位置データから取得することができ、例えば、走査制御部４の制御データから取得することができる。走査画像から求めたピクセルの座標は、位置ずれ誤差を含まない位置データとなるため、ピクセルの位置精度を向上させることができる（3Aa）。

走査画像から点灯ピクセルの座標位置を求める。図６（ａ）中の黒丸"●"は点灯ピクセルの位置を示している（S3Ab）。求めたピクセルの座標位置の内でｘ方向に配列された座標位置からｘ方向の直線を求め（S3Ac）、同様に、求めたピクセルの座標位置の内でｙ方向に配列された座標位置からｙ方向の直線を求める（S3Ad）。S3Acの工程で求めたｘ方向の直線とS3Adで求めたｙ方向の直線との交点を求める。これによって、非駆動ピクセルの座標位置を求める。

また、交点の位置から駆動ピクセルの座標位置を求め、S3Abの工程で求めた駆動ピクセルの座標位置を較正してもよい。図６（ｂ）中に白丸"○"は求めたピクセルの位置を示している（S3e）。

なお、走査画像からピクセルの位置を求める手順は上記に限られるものではなく、荷電粒子ビームの走査と検出信号との同期をとる等によって求めてもよい。

次に、ピクセルの信号強度を、S3Aの工程で求めたピクセルの位置と信号強度とを対応付けることで定める(S3B)。

次に、ピクセルの信号強度を算出するS3Bの工程を図５のフローチャートおよび図７を用いて説明する。

走査画像の取得データの中からピクセルの重心位置の近傍にある４個の取得データを抽出し(S3Ba)、抽出した４個の取得データに基づいてピクセルの信号強度を算出する。信号強度は、例えば、４個の取得データを加算することで求めることができる(S3Bb)。

図７（ａ）は実際のピクセルと取得データとの間に位置ずれがない場合を示し、図７（ｂ）は１ビームピッチ分の位置ずれがある場合を示している。いずれの場合においても、ピクセルの重心位置の近傍にある４個の取得データ（図中の地模様を施している）はピクセルの境界から離れているため、隣接するピクセルからの影響を排除して誤検出を回避することができる。

次に、S3Cの工程によって算出した信号強度をノーマライズし、各ピクセルにおける検出信号の信号強度の分布について、予め定めておいた閾値と比較し、信号強度が正常な分布範囲内にあるときは正常ピクセルと判定し、信号強度が正常な分布範囲から外れたときは欠陥ピクセルと判定する(S4)。

図８は隣接欠陥を検出するための検査信号であり、図９（ａ），（ｂ）は図８で示す検査信号を印加してピクセルを駆動した際に発生するピクセル（ＩＴＯ）の電圧状態を示している。

図８（ａ），（ｂ）はゲート信号を示し、図８（ｃ），（ｄ）はソース信号を示している。図８（ａ），（ｂ）のゲート信号と図８（ｃ），（ｄ）のソース信号との組み合わせによって、ＴＦＴアレイのピクセルに正電圧（ここでは１０ｖ）と負電圧（ここでは−１０ｖ）を交互に市松パターンで印加し、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ピクセルに異なる電圧（ここでは１０ｖおよび−１０Ｖ）を交互に印加して駆動し、隣接するピクセルを互いに異なる電位状態とする。

本発明の形態によれば、複数回の走査で取得した複数フレームの走査画像を加算することなく、１回の走査で取得した走査画像をもとに欠陥検出を行うことができるため、検査時間を短縮することができる。例えば、１ピクセル当たりの照射点数を４点とし、合計２０フレーム分の走査画像を取得する場合には、１ピクセルについて８０点の照射を行う必要があるが、本発明によれば、１ピクセル当たりの照射点数を１６点として２フレーム分の走査画像を取得することによって、１ピクセルの照射点数を３２点に減少させることができ、走査に要する時間については１／２．５（＝３２／８０）に短縮することができる。

また、本発明の形態によれば、１ピクセル当たりの照射点数を増加させることによって、ピクセルサイズよりも小さな欠陥を検出することができ、また、欠陥部分の形状についても検出することができる。

また、本発明の形態によれば、ピクセル位置の座標誤差を低減して欠陥位置の位置精度を向上させることによって、欠陥部位のサイズが実際のサイズよりも膨張して検出したり、逆に縮小して検出するなどの欠陥の検出精度の低下を抑制することができる。

また、本発明の形態によれば、１ピクセル当たりの照射点数を増加させることによって、取得データのデータ数を増加させて、耐ノイズ性を向上させることができる。

本発明は、液晶製造装置におけるＴＦＴアレイ検査工程の他、有機ＥＬや種々の半導体基板が備えるＴＦＴアレイの欠陥検査に適用することができる。

１…ＴＦＴアレイ検査装置、２…荷電粒子ビーム源、３…検出器、４…走査制御部、５…プローバ、６…ステージ、７…基板、１０…検査信号生成部、１１…信号強度検出部、１２…ピクセル位置検出部、１３…ピクセル強度算出部、１４…ノーマライズ部、１５…欠陥抽出部。

Claims (10)

1. 荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して、表面電位の走査画像を形成し、当該走査画像からＴＦＴアレイの欠陥検査を行うＴＦＴアレイの検査方法であって、
   ＴＦＴアレイに検査信号を印加して当該ＴＦＴアレイに二次元的な所定パターンの電位分布を形成する検査信号印加工程と、
   前記検査信号を印加したＴＦＴアレイを二次元的に走査して表面電位の走査画像を形成する走査工程と、
   前記走査画像からＴＦＴアレイが接続された各ピクセルの信号強度を検出する信号強度検出工程と、
   前記信号強度をデータ処理することによって欠陥ピクセルを抽出するデータ処理工程とを備え、
   前記走査工程は、
   前記ＴＦＴアレイ上において、当該ＴＦＴアレイが接続された各ピクセルと同じ大きさの照射領域に対して複数個所に荷電粒子ビームを照射し、
   前記信号強度検出工程は、
   隣接するピクセルと跨がらない複数個のビーム照射点から得られる走査画像の取得データに基づいて各ピクセルの信号強度を検出することを特徴とする、ＴＦＴアレイの検査方法。
2. 前記信号強度検出工程は、
   前記照射領域に照射した複数のビーム照射点の重心の近傍にあるビーム照射点から得られる走査画像の取得データに基づいて各ピクセルの信号強度を検出することを特徴とする、請求項１に記載のＴＦＴアレイの検査方法。
3. 前記信号強度検出工程は、
   前記走査画像の電位分布のパターンとピクセル配列との対応関係から両者の位置関係を求め、当該位置関係に基づいて走査画像の走査位置からピクセルの座標を割り出し、
   前記割り出したピクセルの座標から各ピクセルの重心位置を算出し、
   前記走査画像の取得データの中から前記重心位置の近傍の複数の取得データを抽出し、
   算出した複数の取得データを用いて各ピクセルの信号強度を算出することを特徴とする、請求項２に記載のＴＦＴアレイの検査方法。
4. 前記信号強度検出工程は、
   前記照射領域において、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ４箇所に荷電粒子ビームを照射し、
   前記照射で得られる１６個のビーム照射点から走査画像の取得データを取得し、
   前記走査画像の取得データの中から前記照射領域の重心の近傍にある４個のビーム照射点の取得データを抽出し、
   抽出した４個の取得データに基づいて形成した値をピクセルの信号強度として検出することを特徴とする、請求項３に記載のＴＦＴアレイの検査方法。
5. 前記検査信号印加工程の検査信号は、二次元配列される複数のピクセルの内で隣接するピクセル間において、互いに相対的に高い電位と低い電位とを交互に印加する検査信号を印加し、ＴＦＴアレイに相対的に高い電位と低い電位が市松パターンで配置される電位分布を形成することを特徴とする、請求項１から４の何れか一つに記載のＴＦＴアレイの検査方法。
6. 荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して、表面電位の走査画像を形成し、当該走査画像からＴＦＴアレイの欠陥検査を行うＴＦＴアレイの検査装置であって、
   荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で走査する荷電粒子ビーム源および走査制御部と、
   前記荷電粒子ビームの走査によってＴＦＴアレイからＴＦＴ基板から放出される二次電子を検出する検出器と、
   ＴＦＴアレイに検査信号を印加して当該ＴＦＴアレイに二次元的な所定パターンの電位分布を形成する検査信号印加部と、
   前記検査信号を印加したＴＦＴアレイを二次元的に走査して表面電位の走査画像を形成し、当該走査画像からＴＦＴアレイが接続された各ピクセルの信号強度を検出する信号強度検出部と、
   前記信号強度をデータ処理することによって欠陥ピクセルを抽出するデータ処理部とを備え、
   前記走査制御部は、前記ＴＦＴアレイ上において、当該ＴＦＴアレイが接続された各ピクセルと同じ大きさの照射領域に対して複数個所に荷電粒子ビームを照射し、
   前記信号強度検出部は、前記走査画像の取得データの内から、隣接するピクセルと跨がらない複数個のビーム照射点から得られる走査画像の取得データを抽出し、当該取得データに基づいて各ピクセルの信号強度を検出することを特徴とする、ＴＦＴアレイの検査装置。
7. 前記信号強度検出部は、前記走査画像の取得データの内から、前記照射領域に照射した複数のビーム照射点の重心の近傍にあるビーム照射点から得られる走査画像の取得データを抽出し、当該取得データに基づいて各ピクセルの信号強度を検出することを特徴とする、請求項６に記載のＴＦＴアレイの検査装置。
8. 前記信号強度検出部は、
   前記走査画像の電位分布のパターンとピクセル配列との対応関係から両者の位置関係を求め、当該位置関係に基づいて走査画像の走査位置からピクセルの座標を割り出し、
   前記割り出したピクセルの座標から各ピクセルの重心位置を算出し、
   前記走査画像の取得データの内から前記重心位置の近傍の複数の取得データを抽出し、
   抽出した複数の取得データを用いて各ピクセルの信号強度を算出することを特徴とする、請求項７に記載のＴＦＴアレイの検査装置。
9. 前記走査制御部は、前記照射領域において、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ４箇所に荷電粒子ビームを照射し、
   前記信号強度検出部は、前記照射で得られる１６個のビーム照射点の取得データから前記照射領域の重心の近傍にある４個のビーム照射点の取得データを抽出し、
   抽出した４個の取得データに基づいて形成した値をピクセルの信号強度を検出することを特徴とする、請求項８に記載のＴＦＴアレイの検査装置。
10. 前記検査信号印加部が形成する検査信号は、二次元配列される複数のピクセルの内で隣接するピクセル間において、互いに相対的に高い電位と低い電位とを交互に印加する検査信号を印加し、ＴＦＴアレイに相対的に高い電位と低い電位が市松パターンで配置される電位分布を形成することを特徴とする、請求項６から９の何れか一つに記載のＴＦＴアレイの検査装置。