KR20000023415A

KR20000023415A - 기판의 검사방법

Info

Publication number: KR20000023415A
Application number: KR1019990041028A
Authority: KR
Inventors: 도미타사토루
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2000-04-25
Also published as: US6275061B1; KR100324914B1

Abstract

본 발명에 따른 기판의 검사방법에 있어서는, 어레이기판에 제1검사회로를 접속하고, 주사선 구동회로에 대해 어레이기판상의 모든 박막 트랜지스터를 온상태로 하기 위한 신호를 공급하며, 신호선 구동회로에 대해 신호선을 매개로 하여 소정의 전압을 인가하여 보조용량전극에 소정의 전압을 공급하고, 이 상태에서 보조용량선에 보조용량 형성시 이상의 전위차를 형성하는 고전압을 인가한다.

Description

기판의 검사방법 {TEST METHOD OF SUBSTRATE}

본 발명은, 다결정실리콘막 등을 반도체층으로 하는 박막 트랜지스터를 스위칭소자로 하는 화소전극이 매트릭스모양으로 배치된 액티브 매트릭스(active mat rix)형 액정표시장치의 어레이기판, 또는 어레이기판을 포함하는 액정표시장치(li quid crystal display panel device)를 검사하기 위한 검사방법에 관한 것이다.

액티브 매트릭스형 액정표시장치에 적용되는 어레이기판은, 절연기판상에 서로 교차하는 방향으로 복수개의 주사선과 복수개의 신호선을 갖추고 있다. 또, 어레이기판은 이들 주사선과 신호선의 교차부에 다결정실리콘막을 반도체층으로 하는 박막 트랜지스터 즉 TFT와, 주사선과 신호선에 의해 구획(區劃)된 복수의 화소영역에 매트릭스모양으로 설치된 화소전극을 갖추고 있다.

액티브 매트릭스형 액정표시장치에 있어서는, 주사선이 선택된 기간에 화소전극과 대향전극 사이의 액정용량(liquid crystal capacitance)에 기입된 전하가 비선택기간에 기생용량, TFT소자의 오프누설전류(off leak current), 더욱이 인접 신호선의 전위변동의 영향을 받음으로써 변동하고, 크로스 토크(cross talk)의 발생이나 콘트라스트비(contrast ratio)의 저하를 일으킨다. 이러한 문제의 발생을 억제하기 위해, 이 종류의 액정표시장치에 있어서는 화소전극과 대향전극 사이의 액정용량과 전기적으로 병렬로 보조용량을 형성하는 구성이 일반적이다.

이러한 다결정실리콘막을 이용한 액티브 매트릭스형 액정표시장치에서는, 보조용량을 MOS구조로 형성하고 있다. 즉, 보조용량은 불순물이 도프(dope)된 다결정실리콘막으로 이루어진 보조용량전극과, 절연막을 매개로 하여 보조용량전극에 대향 배치된 금속막으로 이루어진 보조용량선으로 구성된다.

이 액정표시장치에서 이용되는 다결정실리콘막으로 이루어진 TFT의 반도체층 및 보조용량전극은 유리(glass)기판에 성막한 비정질 실리콘막(amorphous silicon film)에 엑시머 레이저(Excimer Laser) 등의 에너지빔을 조사하여 어닐(anneal)함으로써 형성된다.

그렇지만, 다결정실리콘막을 형성하는 공정에서는, 일시적으로 용융(溶融)한 비정질 실리콘이 재결정화하여 응고(凝固)됨으로써 다결정실리콘으로 되지만, 이때 체적(體積)차 등의 원인으로 인해 형성한 다결정실리콘막의 표면에 돌기가 형성되는 일이 있다.

이 돌기상에서는, 다결정실리콘막의 위에 성막되는 게이트 절연막의 막두께가 실질적으로 얇아져서 게이트 절연막상에 성막되는 금속막과의 사이에 전위차가 생기면, 그 내전압(耐電壓)특성이 저하된다. 이 때문에, 다결정실리콘막(TFT의 반도체층)과 게이트전극 사이 및 다결정실리콘막(보조용량전극)과 보조용량선 사이에 있어서, 장래적(將來的)으로 단락이나 전류누설이 발생하고, 점결함불량(点缺陷不良)이 발생한다는 문제가 있다.

이러한 불량이 발생하면, 그 화소는 어떤 전위로 고정되기 때문에, 상시점등 (常時点燈)의 화소결함으로 된다. 나아가서는, 대향전극과의 사이에 직류전압이 계속 인가되기 때문에, 화소영역에 대응한 액정층에 포함되는 액정조성물이 열화함으로써, 신뢰성상도 문제이다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 장래적으로 결함으로 될 수 있는 가능성을 포함하는 화소에 대해서는, 전극간에서 적극적으로 단락시켜 점결함화(点缺陷化)함으로써, 시장불량의 발생을 방지할 수 있는 기판의 검사방법을 제공함에 있다.

또, 본 발명의 목적은, 점결함이 규정수 이하의 기판에 대해서는, 보조용량을 형성하고 있는 전극간의 단락불량을 개선하여 제조수율을 향상시킴과 더불어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판의 검사방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 기판의 검사방법이 적용되는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,

도 2는 도 1에 나타낸 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 1화소영역을 개략적으로 나타낸 평면도,

도 3은 도 2에 나타낸 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 연결배선을 포함하는 영역을 확대한 확대평면도,

도 4는 도 3중의 일점쇄선(A-B-C-D)에 따라 절단한 단면을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명의 기판의 검사방법에서의 보조용량선과 보조용량전극의 사이에 고전압을 인가하기 위한 공정을 설명하기 위한 도면,

도 6은 주사선 구동회로의 개략적인 구성을 나타낸 도면,

도 7은 도 5에 나타낸 공정에 있어서, 제1검사회로로부터 주사선 구동회로로 공급된 신호에 기초하여 주사선을 구동하는 타이밍차트를 나타낸 도면,

도 8은 본 발명의 기판의 검사방법에서의 결함수의 측정을 행하기 위한 회로도이다.

＜도면부호의 설명＞

18 --- 주사선 구동회로, 19 --- 신호선 구동회로,

20 --- 대향전극 구동회로, 21 --- 보조용량선 구동회로,

22 --- 제어회로, 50 --- 신호선,

51 --- 주사선, 52 --- 보조용량선,

53 --- 화소전극, 53C --- 제2콘택트전극,

54 --- 개구부, 55 --- 스페이서,

60 --- 절연성 기판(어레이기판), 61 --- 보조용량전극,

61C --- 제3콘택트전극, 62 --- 게이트 절연막,

63 --- 게이트전극, 64 --- 게이트전극(회로TFT),

65 --- 게이트전극(회로TFT), 66 --- 드레인영역,

67 --- 소스영역, 67C --- 제1콘택트전극,

68 --- 콘택트영역, 69 --- 회로TFT,

70 --- 소스전극(회로TFT), 71 --- 드레인전극(회로TFT),

72 --- 회로TFT, 73 --- 소스전극(회로TFT),

74 --- 드레인전극(회로TFT), 75 --- 박막 트랜지스터(TFT),

76 --- 층간절연막,

77, 78, 79 --- 콘택트홀(접촉구멍),

80 --- 연결배선, 80A --- 제1연결부,

80B --- 제2연결부, 80X --- 배선부,

82 --- 보호절연막, 83A, 83B --- 콘택트홀,

84R, 84G, 84B --- 착색층, 86 --- 어레이기판,

87 --- 반도체층, 88 --- 드레인전극,

89 --- 소스전극, 90 --- 절연성 기판(대향기판),

91 --- 대향전극, 92 --- 대향기판,

100 --- 액정층, Y1∼Ym --- 주사선,

X1∼Xm --- 신호선, CL --- 액정용량,

Cs --- 보조용량, TS1 --- 제1검사회로,

TS2 --- 제2검사회로, PD --- 패드,

S/R1∼S/Rm --- 시프트 레지스터,

S/R1∼S/Rn --- 시프트 레지스터, SC1∼SCn --- 선택회로부,

SW1A∼SWnA --- 제1아날로그 스위치,

SW1B∼SWnB --- 제2아날로그 스위치,

VA --- 직류전원, VB --- 직류전원,

PT --- p채널 박막 트랜지스터, NT --- n채널 박막 트랜지스터.

본 발명에 의하면, 매트릭스모양으로 배치된 화소전극과, 이들 화소전극의 행을 따라 배치되는 복수의 주사선, 상기 주사선을 따라 배치되고 제1전압이 인가되는 복수의 보조용량선, 상기 화소전극의 열을 따라 형성되고 제2전압과 이 제2전압보다도 높은 제3전압 사이의 전압이 인가되는 복수의 신호선, 상기 주사선과 상기 신호선의 교점 근방에 배치됨과 더불어 상기 신호선에 인가된 상기 전압을 상기 화소전극에 선택적으로 인가하는 복수의 스위칭소자 및, 상기 각 화소전극마다 상기 보조용량선에 절연막을 매개로 하여 대향 배치됨과 더불어 상기 화소전극과 전기적으로 접속되는 보조용량전극을 갖춘 기판의 검사방법에 있어서,

복수개의 상기 주사선에 접속된 스위칭소자를 도통상태로 하여, 상기 보조용량선과 상기 보조용량전극 사이의 전위차를, 상기 제1전압과 상기 전압의 최대전위차와 실질적으로 같거나, 또는 크게 설정한 상태에서 소정 시간 유지하는 전압인가공정을 갖춘 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기판의 검사방법에 의하면, 복수개의 주사선에 접속된 스위칭소자를 도통상태로 하여, 보조용량선과 보조용량전극 사이의 전위차를 보조용량 형성시 이상으로 하는 전압을 소정 시간동안 보조용량 및 보조용량전극에 인가함으로써, 장래적으로 보조용량을 형성하는 전극간에서 단락불량이 발생할 수 있는 화소를 점결함화한다.

이후, 결함수(缺陷數)를 측정하고, 규정수 이하의 기판만을 후공정에 투입한다.

또, 점결함이 규정수 이하의 기판에 대해서는, 보조용량전극과 대응하는 화소영역의 화소전극을 전기적으로 분리함으로써, 단락불량이 생긴 화소를 반점등상태까지 개선하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 제조수율을 향상시킴과 더불어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판의 검사방법을 제공할 수 있다.

(실시형태)

이하, 본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 이용되는 어레이기판의 검사방법의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 이 액정표시장치는 어레이기판과, 어레이기판에 대향 배치된 대향기판 및, 어레이기판과 대향기판 사이에 유지된 액정층(100)을 갖추고 있다.

어레이기판은, 매트릭스모양으로 배치된 m×n개의 화소전극(53), 이들 화소전극(53)의 행을 따라 형성된 m개의 주사선(Y1∼Ym), 이들 화소전극(53)의 열을 따라 형성된 n개의 신호선(X1∼Xn), m×n개의 화소전극(53)에 대응하여 주사선(Y1∼Ym) 및 신호선(X1∼Xn)의 교차위치 근방에 비선형 스위칭소자로서 배치된 m×n개의 박막 트랜지스터(75), 주사선(Y1∼Ym)을 구동하는 주사선 구동회로(18), 신호선(X1∼Xn)을 구동하는 신호선 구동회로(19)를 일체적으로 갖추고 있다.

대향기판은, 복수의 화소전극에 대향하여 기준전위로 설정되는 대향전극(91)을 갖추고 있다. 대향전극(91)을 구동하는 대향전극 구동회로(20)는, 어레이기판에 전기적으로 접속되는 외부회로로서 설치되어 있다.

그리고, 화소전극(53)과 대향전극(91) 사이의 액정층(100)에 의해 액정용량 (CL)을 형성한다.

어레이기판은, 액정용량과 전기적으로 병렬로 보조용량(Cs)을 형성하기 위한 복수의 보조용량소자, 즉 한쌍의 전극을 갖추고 있다. 즉, 보조용량은 화소전극 (53)과 동 전위의 보조용량전극(61)과, 소정의 전위로 설정된 보조용량선(52)과의 사이에 형성되는 전위차에 의해 형성된다. 보조용량선(52)을 구동하는 보조용량선 구동회로(21)는, 대향전극 구동회로(20)와 마찬가지로, 어레이기판에 전기적으로 접속되는 외부회로로서 설치되어 있다.

각 박막 트랜지스터(75)는, 대응 주사선이 주사선 구동회로(18)에 의해 구동됨으로써 대응 행의 화소전극(53)이 선택된 때에 신호선 구동회로(19)에 의해 구동되는 신호선(X1∼Xn)의 전위를 이들 대응 행의 화소전극(53)에 인가하는 스위칭소자로서 이용된다.

주사선 구동회로(18)는 수평주사주기에서 순차적으로 주사선(Y1∼Ym)에 주사전압을 공급하고, 신호선 구동회로(19)는 각 수평주사주기에 있어서 화소신호전압을 신호선(X1∼Xn)에 공급한다.

또, 신호선 구동회로(19), 주사선 구동회로(18), 대향전극 구동회로(20), 보조용량선 구동회로(21)는 영상신호, 제어신호 등을 생성하는 제어회로(22)에 접속되어 있다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 어레이기판(86)의 1화소영역내에 있어서, 신호선(50)은 층간절연막(76)을 매개로 하여 주사선(51) 및 보조용량선(52)에 대해 직교하도록 배치되어 있다. 보조용량선(52)은 주사선(51)과 동일의 층에 설치됨과 더불어, 주사선(51)에 대해 평행하게 형성되어 있다. 보조용량선(52)의 일부는, 게이트 절연막(62)을 매개로 하여 불순물이 도프된 다결정실리콘막에 의해 형성된 보조용량전극(61)에 대향 배치되어 보조용량(Cs)을 형성하고 있다.

화소전극(53)은 신호선(50) 및 보조용량선(52)상에 그 주연부(周緣部)에 겹치도록 배치되어 있다. 스위칭소자로서 기능하는 박막 트랜지스터 즉 TFT(75)는 신호선(50)과 주사선(51)의 교점 근방에 배치되어 있다. 이 TFT(75)는 N채널형의 저농도로 도프된 드레인(Lightly Doped Drain), 즉 Nch형 LDD구조의 소자를 이용하고 있다.

TFT(75)는, 보조용량전극(61)과 동층의 다결정실리콘막에 의해 형성된 드레인영역(66) 및 소스영역(67)을 갖춘 반도체층(87)과, 게이트 절연막(62)을 매개로 하여 배치된 주사선(51)의 일부로 이루어진 게이트전극(63)을 갖추고 있다. 드레인영역(66)은 콘택트홀(contact hole; 77)을 매개로 하여 신호선(50)에 전기적으로 접속되어 드레인전극(88)을 형성하고 있다. 소스영역(67)은 콘택트홀(78)을 매개로 하여 연결배선(80)에 의해 화소전극(53)에 전기적으로 접속되어 소스전극(89)을 형성하고 있다.

연결배선(80)은 TFT(75)의 소스전극(89), 화소전극(53) 및 보조용량전극(61)을 전기적으로 접속하고 있다.

즉, 소스영역(67)은 콘택트홀(78)을 매개로 하여 제1콘택트전극(67C)에 전기적으로 접속되어 있다. 화소전극(53)은 콘택트홀(83A,83B)을 매개로 하여 제2콘택트전극(53C)에 전기적으로 접속되어 있다. 보조용량전극(61)은 콘택트홀(79)을 매개로 하여 제3콘택트전극(61C)에 전기적으로 접속되어 있다.

제1콘택트전극(67C)과 제2콘택트전극(53C)은 연결배선(80)의 제1연결부(80A)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 제1연결부(80A)는 소스전극(89)과 화소전극(53)을 전기적으로 연결한다.

제2콘택트전극(53C)과 제3콘택트전극(61C)은 연결배선(80)의 제2연결부(80B)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 제2연결부(80B)는 화소전극(53)과 보조용량전극(61)을 전기적으로 연결한다. 이 제2연결부(80B)는 제1연결부(80A)와 연속해서 형성되어 있다.

이에 따라, TFT(75)의 소스전극(89), 화소전극(53) 및 보조용량전극(61)은 동전위로 된다.

제2연결부(80B)의 적어도 일부는 보조용량선(52) 및 보조용량전극(61)에 겹치지 않는 배선부(80X)를 포함하고 있다. 즉, 이 실시형태에서는, 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 보조용량선(52) 및 보조용량전극(61)은 배선부(80X)에 겹치는 소정의 영역에 개구부(54)를 갖추고 있다. 이에 따라, 도 4에 나타낸 바와 같이, 어레이기판(86)의 이면측으로부터 보아, 배선부(80X)는 개구부(54)를 매개로 하여 보조용량선(52) 및 보조용량전극(61)으로부터 노출되는 것으로 된다. 어레이기판 (86)과 대향기판(92) 사이를 소정의 간격으로 유지하는 주상(柱狀) 스페이서(55)는, 보조용량선(52) 및 보조용량전극(61)의 개구부(54)에 대응하도록 설치되어 광누설에 의한 콘트라스트비의 저하를 방지하고 있다.

이러한 구조로 함으로써, 제3콘택트전극(61C)에 가까은 제2연결부(80B)와 보조용량선(52)의 사이, 혹은 보조용량선(52)과 보조용량전극(61)의 사이에서 단락이 생긴 경우에는, 어레이기판(86)의 이면측으로부터 보아 노출하고 있는 배선부(80X)로 향하여 레이저빔을 조사하여 절단한다. 이와 같이, 연결배선(80)의 배선부(80 X)를 절단함으로써, 보조용량(Cs)의 단락부를 TFT(75)로부터 전기적으로 분리하여 단락을 수복(修復)하는 것이 가능하게 된다.

다음에는 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 구조의 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 대해 설명한다.

먼저, 고왜점(高歪点) 유리기판이나 석영기판 등의 투명한 절연성의 기판 (60)상에, CVD법 등에 의해 비정질 실리콘막 즉 a-Si막을 50㎚정도 피착한다. 여기서, TFT(75)의 임계치제어를 위해 이온주입을 행한다. 그리고, 450℃에서 1시간 어닐을 행하여 탈수소처리를 실시한 후, 엑시머 레이저빔을 조사하여 a-Si막을 다결정화한다. 그 후에, 다결정화된 실리콘막 즉 다결정실리콘막을 포토에칭법에 의해 패터닝하여 표시영역에서의 각 화소영역에 각각 설치되는 TFT 즉 화소TFT(75)의 채널층, 및 구동회로영역에 설치되는 TFT 즉 회로TFT(69,72)의 채널층을 형성함과 더불어, 보조용량을 형성하기 위한 보조용량전극(61)을 개구부(54)와 함께 형성한다.

이어서, CVD법에 의해 기판(60)의 전면에 실리콘산화막 즉 SiOx막을 100㎚정도 피착하여 게이트 절연막(62)을 형성한다.

이어서, 게이트 절연막(62)상의 전면에 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 동(Cu) 등의 단체(單體), 또는 이들의 적층막, 혹은 이들의 합금막, 예컨대 Mo-W합금막을 400㎚정도 피착하고, 포토에칭법에 의해 소정의 형상으로 패터닝한다. 이에 따라, 주사선(51), 게이트 절연막(62)을 매개로 하여 보조용량전극(61)에 대향하는 보조용량선(52), 주사선(51)을 연재(延在)하여 이루어진 화소TFT(75)의 게이트전극(63), 회로TFT(69,72)의 게이트전극(64,65) 및 구동회로영역내의 각종 배선을 형성한다. 이때, 보조용량선(52)에 대해서도, 보조용량전극 (61)과 마찬가지로 개구부(54)를 형성한다.

이어서, 이들 게이트전극(63,64,65)을 마스크로 하여 이온주입법이나 이온도핑법에 의해 불순물을 주입한다. 이로써, 화소TFT(75)의 드레인영역(66) 및 소스영역(67), 보조용량전극(61)의 콘택트영역(68), 및 Nch형의 회로TFT(69)의 소스전극 (70) 및 드레인전극(71)을 형성한다. 이 실시형태에서는, 예컨대 가속전압 80keV에서 5×10¹⁵atoms/㎠의 도즈량으로, PH₃/H₂의 조건으로 인을 고농도 주입했다.

이어서, 화소TFT(75), 구동회로영역의 Nch형의 회로TFT(69)에 불순물이 주입되지 않도록 레지스트(resist)로 피복한 후, Pch형의 회로TFT(72)의 게이트전극 (64)을 마스크로 하여 불순물을 주입한다. 이로써, Pch형의 회로TFT(72)의 소스전극(73) 및 드레인전극(74)을 형성한다. 이 실시형태에서는, 예컨대 가속전압 80 keV에서 5×10¹⁵atoms/㎠의 도즈량으로, B₂H₆/H₂의 조건으로 보론을 고농도 주입했다.

이어서, 화소TFT(75) 및 회로TFT(69)에 Nch형 LDD영역을 형성하기 위해, 불순물을 주입하고, 기판 전체를 어닐함으로써 불순물을 활성화한다.

이어서, 기판(60)의 전면에 이산화실리콘막 즉 SiO₂를 500㎚정도 피착하여 층간절연막(76)을 형성한다.

이어서, 게이트 절연막(62) 및 층간절연막(76)에 포토에칭법에 의해 화소TFT (75)의 드레인영역(66)에 이르는 콘택트홀(접촉구멍; 77) 및 소스영역(67)에 이르는 콘택트홀(78)과, 보조용량전극(61)의 콘택트영역(68)에 이르는 콘택트홀(79) 및, 회로TFT(69,72)의 소스전극(70,73) 및 드레인전극(71,74)에 이르는 콘택트홀을 형성한다.

다음에, Ta, Cr, Al, Mo, W, Cu 등의 단체(單體), 또는 이들의 적층막, 혹은 이들의 합금막, 예컨대 Al-Nd(neodymium(네오디뮴))합금막을 500㎚정도 피착하고, 포토에칭법에 의해 소정의 형상으로 패터닝한다.

이로써, 신호선(50)을 형성함과 더불어, 화소TFT(75)의 드레인전극(88)과 신호선(50)을 전기적으로 접속한다. 또, 동시에 화소TFT(75)의 소스전극(89)에 전기적으로 접속된 제1콘택트전극(67C), 후에 형성되는 화소전극(53)에 전기적으로 접속되는 제2콘택트전극(53C) 및 보조용량전극(61)에 전기적으로 접속된 제3콘택트전극 (61C)을 형성한다. 더욱이, 동시에 제1콘택트전극(67C)과 제2콘택트전극(53C)을 전기적으로 접속하는 제1연결부(80A) 및 제2콘택트전극(53C)과 제3콘택트전극(61C)을 전기적으로 접속하는 제2연결부(80B)를 형성하여 연결배선(80)을 형성한다. 또한 더욱이, 동시에 구동회로영역내의 회로TFT(69,72)의 각종 배선을 형성한다.

제1콘택트전극(67C), 제1연결부(80A), 제2콘택트전극(53C), 제2연결부(80B) 및 제3콘택트전극(61C)은 모두 일체로 형성되어 연결배선(80)을 구성하고 있다.

이어서, 기판(60)의 전면에 실리콘질화막 즉 SiNx를 성막하여 보호절연막 (82)을 형성한다. 그리고, 이 보호절연막(82)에 포토에칭법에 의해 제2콘택트전극 (53C)에 이르는 콘택트홀(83A)을 형성한다.

이어서, 예컨대 적, 청, 녹의 각각의 안료를 분산시킨 착색층(84R,84G,84B)을 각 화소영역마다 2㎛정도의 두께로 형성한다. 그리고, 후술하는 화소전극(53)으로부터 제2콘택트전극(53C)에 이르는 콘택트홀(83B)을 형성한다.

이어서, 투명도전막, 예컨대 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide), 즉 ITO를 스퍼터법에 의해 전면에 100㎚정도의 두께로 성막하고, 포토에칭법에 의해 소정의 형상으로 패터닝한다. 이로써, 화소전극(53)을 형성함과 더불어, 화소전극(53)과 제2콘택트전극(53C)을 전기적으로 접속하고, 연결배선(80)의 제1연결부(80A)를 매개로 하여 화소TFT(75)의 소스전극(89)과 화소전극(53)을 전기적으로 접속한다.

마지막으로, 예컨대 흑색의 안료를 분산시킨 유기절연막층을 전면에 약 5㎛의 두께로 도포하고, 포토에칭법에 의해 개구부(54)를 막도록 주상 스페이서(55)를 형성한다.

이상과 같은 공정을 거쳐 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 어레이기판(86)이 얻어진다.

다음에, 이 어레이기판(86)은 검사공정에 투입된다.

이 검사공정에서는, 먼저 도 5에 나타낸 바와 같이 어레이기판(86)에 제1검사회로(TS1)가 접속된다. 이 제1검사회로(TS1)는 장래적으로 단락하여 화소결함이 생길 수 있는 화소에 대해, 보조용량을 형성하는 한쌍의 보조용량전극 사이에 고전압을 인가하여 점결함화하도록 기능하는 것이다.

즉, 다결정실리콘막을 반도체층으로 하는 TFT(75)를 이용한 액정표시장치는, 보조용량을 형성하기 위한 보조용량소자로서, 다결정실리콘막으로 이루어진 보조용량전극(61)과, 게이트 절연막(62)을 매개로 하여 대향 배치된 금속막으로 이루어진 보조용량선(52)을 갖추고 있다. 이 다결정실리콘막은 상술한 바와 같이 비정질 실리콘막을 엑시머 레이저빔으로 어닐함으로써 형성된다. 이때, 다결정실리콘막의 표면에 돌기가 형성되는 일이 있고, 이 돌기 주변에서는, 게이트 절연막의 막두께가 실질적으로 얇아져서 내전압특성이 저하된다.

이 때문에, 제1검사회로(TS1)에서는 장래적으로 단락 및 전류누설을 일으킬 수 있는 보조용량소자간, 즉 다결정실리콘막의 보조용량전극(61)과, 금속막의 보조용량선(52)과의 사이에 통상구동시 이상의 고전압을 인가하여, 셀화하기 전에 점결함화한다.

통상의 구동방법에서는, TFT가 거의 모든 시간에서 오프상태이기 때문에, 보조용량선(52)에 고전압을 인가해도 보조용량전극(61)이 부유상태이고, 보조용량소자간에 고전위차가 형성되지 않는다. 8.4인치의 표시영역을 갖는 어레이기판에서는, 양 보조용량소자가 동시에 온상태로 되는 시간은 전체의 27000분의 1이고, 모든 화소의 보조용량소자간에 고전압을 1초간 인가하기 위해서는, 27000초, 즉 약 7.7시간동안이나 동작시킬 필요가 있다.

그래서, 이 제1검사회로(TS1)는 주사선 구동회로(18)에 대해 모든 주사선 (Y1,Y2,…,Ym)을 구동하여 각각의 주사선에 의해 선택된 행방향의 모든 TFT(75)를 온상태 즉 도통상태로 하는 신호를 공급한다. 또, 이 제1검사회로(TS1)는 신호선 구동회로(19)에 대해 모든 신호선(X1,X2,…,Xn)을 구동하여 온상태로 한 모든 TFT (75)에 신호선을 매개로 하여 소정의 전위를 인가하기 위한 신호를 공급한다.

보다 구체적으로는, 주사선 구동회로(18)는, 예컨대 도 6에 나타낸 바와 같이 m개의 시프트 레지스터(S/R1∼S/Rm) 및 m개의 버퍼(B1∼Bm)를 갖추고 있다. 이 시프트 레지스터(S/R1∼S/Rm)는 직렬로 접속되고, 외부로부터 공급되는 스타트 펄스를, 외부로부터의 클록신호에 응답해서 래치하고, 각 버퍼(B1∼Bm)에 시프트 펄스를 병렬로 출력한다.

검사공정에 있어서는, 제1검사회로(TS1)는 주사선 구동회로(18)에 대해 도 7에 나타낸 바와 같이 클록신호와, 하이(high)로 고정한 스타트 펄스를 공급한다. 주사선 구동회로(18)의 각 시프트 레지스터는 클록신호에 응답해서 S/R1, S/R2, …, S/Rm의 순으로 스타트 펄스를 래치한다. 이에 따라, 주사선이 Y1, Y2, …, Ym의 순으로 구동된다. 그 결과, 1프레임후에는 모든 주사선(Y1∼Ym)이 구동되고, 주사선에 의해 선택된 행방향의 모든 TFT(75)를 온상태로 한다.

마찬가지의 방법으로, 제1검사회로(TS1)는 신호선 구동회로(19)에 대해 클록신호와, 하이로 고정한 스타트 펄스를 공급하고, 또 소정의 영상신호전압을 공급함으로써, 모든 신호선(X1,X2,…,Xn)을 구동한다. 상세하게는, 패드(PAD)로부터 비디오 버스(A,B)의 각각에 5V의 고정전압을 공급하고, 순차적으로 온되는 시프트 레지스터(S/R)의 제어에 기초하여 모든 신호선(X1,X2,…,Xn)에는 5V의 전압이 인가된다 (도 8 참조). 이에 따라, 온상태의 모든 TFT(75)에 신호선을 매개로 하여 소정의 전위가 인가된다. 즉, 신호선의 전위는 연결배선(80)에 의해 전기적으로 접속된 모든 화소전극(53) 및 보조용량전극(61)에 인가된다.

그리고, 제1검사회로(TS1)는, 이 상태에서 모든 보조용량선(52)에 소정 시간동안 고전압을 인가한다. 여기서, 보조용량선(52)에 인가되는 고전압이라고 하는 것은, 보조용량 형성시에 보조용량전극(61)과 보조용량선(52)의 사이에 형성되는 최대전위차 이상이면서 최대전위차의 5배 이하, 바람직하게는 3배 이하의 전위차를 형성하는 전압이다. 최대전위차의 5배를 넘는 전위차를 형성하는 고전압을 인가하면, 정상적인 보조용량소자간에도 영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다.

이 실시형태에서는, 보조용량 형성시 즉 통상구동시에는 신호선에 5V를 중심으로 하여 1∼9V의 극성반전전압이 인가되고 있는 경우에, 신호선(X)에 TFT를 매개로 하여 접속된 보조용량전극(61)에 1 내지 9V의 극성반전전압이 인가되고, 또 보조용량선(52)에 15V의 전압이 인가된다. 즉, 통상구동시에는 보조용량소자간의 전위차는 10V를 중심으로 한 6 내지 14V이다. 이에 대해, 제1검사회로(TS1)에 의한 검사시에는, 신호선(X)에 TFT를 매개로 하여 접속된 보조용량전극(61)에 5V의 고정전압이 인가되고, 보조용량선에 대해 20V의 전압이 인가된다. 즉, 검사시에는 보조용량소자간의 전위차는 15V이다. 그리고, 이 상태가 10초 이하, 바람직하게는 생산성을 고려하면 5초간 유지된다.

이와 같이, 모든 화소의 TFT(75)를 온상태로 하고, 모든 신호선(X)에 소정의 전압을 소정 시간 인가함으로써, TFT(75)를 매개로 하여 접속된 화소전극(53) 및 보조용량전극(61) 모두에 소정의 전압을 인가하고, 이 상태에서 모든 보조용량선(52)에 대해 대응하는 각 보조용량전극(61)과의 사이에 보조용량 형성시 이상의 전위차를 형성하는 고전압을 소정 시간동안 인가한다.

이에 따라, 단시간에 모든 화소의 보조용량소자간에 고전압을 인가하는 것이 가능하게 되어, 장래적으로 단락할 가능성이 있는 보조용량소자간을 미리 단락시켜 점결함화하는 것이 가능하게 된다.

이어서, 이 검사공정에서는, 보조용량선(52)에 고전압이 인가된 어레이기판에서 발생한 결함수를 측정한다. 여기서는, 일본 특원평 10-169996호에 기재된 검사방법을 이용하여 결함수를 측정한다.

즉, 제2검사회로(TS2)를 신호선 구동회로(19)에 접속한다.

신호선 구동회로(19)는, 도 8에 나타낸 바와 같이 n개의 레지스터(S/R1∼ S/Rn), n개의 선택회로부(SC1∼SCn), n개의 제1아날로그 스위치(SW1A∼SWnA), n개의 제2아날로그 스위치(SW1B∼SWnB) 및 비디오 버스(A,B)를 갖추고 있다. 제1아날로그 스위치(SW1A∼SWnA)는 n채널형 다결정실리콘 박막 트랜지스터로 구성되고, 제2아날로그 스위치(SW1B∼SWnB)는 p채널형 다결정실리콘 박막 트랜지스터로 구성되어 있다.

비디오 버스(A)는 외부로부터 공급되는 정극성의 화소신호를 전송하고, 비디오 버스(B)는 외부로부터 공급되는 부극성의 화소신호를 전송한다. 레지스터(S/R1∼S/Rn)는 직렬로 접속되어 외부로부터 수평주사주기로 공급되는 부극성의 스타트 펄스를 외부로부터의 화소신호에 동기하여 공급되는 클록신호에 응답해서 래치하고, 시프트 펄스를 병렬로 출력한다.

"출화(出畵)"모드에 있어서, 선택회로부(SC1∼SCn)는 각각 레지스터(S/R1∼ S/Rn)가 각각 스타트 펄스를 래치하는 타이밍에서 제1아날로그 스위치(SW1A∼SWnA) 및 제2아날로그 스위치(SW1B∼SWnB)의 한쪽을 선택하는 선택동작을 행한다. 이 선택동작은 외부로부터 공급되어 예컨대 1프레임마다 반전되는 극성신호에 기초하여 행해진다.

정극성 프레임에서는, n채널형 TFT로 이루어진 제1아날로그 스위치(SW1A∼ SWnA)가 시프트 레지스터(S/R)의 시프트동작에 동기해서 순차적으로 선택된다. 제1아날로그 스위치(SW1A∼SWnA)는 각각 선택회로부(SC1∼SCn)에 의해 선택된 타이밍에서 비디오 버스(A)상의 화소신호를 샘플/홀드(sample/hold)하여 신호선(X1∼ Xn)에 출력한다.

부극성 프레임에서는, p채널형 TFT로 이루어진 제2아날로그 스위치(SW1B∼ SWnB)가 시프트 레지스터(S/R)의 시프트동작에 동기해서 순차적으로 선택된다. 제2아날로그 스위치(SW1B∼SWnB)는 각각 선택회로부(SC1∼SCn)에 의해 선택된 타이밍에서 비디오 버스(B)상의 화소신호를 샘플/홀드하여 신호선(X1∼Xn)에 출력한다.

또, 이 신호선 구동회로(19)는 검사공정에 있어서 검사제어신호를 수취함과 더불어 비디오 버스(A,B)의 전류를 측정하기 위해 제2검사회로(TS2)에 접속된다.

상술한 신호선 구동회로(19)에서는, n조의 제1 및 제2아날로그 스위치(SW1A, SW1B; SW2A,SW2B; SW3A,SW3B; …; SWnA,SWnB)가 각각 n개의 신호선에 할당되고, 시프트 레지스터(S/R1∼S/Rn) 및 선택회로부(SC1∼SCn)가 이들 n조의 아날로그 스위치 (SW1A,SW1B; SW2A,SW2B; SW3A,SW3B; …; SWnA,SWnB)를 순차적으로 선택하고 선택된 조의 아날로그 스위치중의 1개를 도통시키기 위해 이용된다.

검사제어신호는 디지탈신호로, H레벨 혹은 L레벨의 한쪽이 "출화"모드를 지정하고, 다른 한쪽이 "검사"모드를 지정한다. 선택회로부(SC1∼SCn)는 "출화"모드에서 종래와 마찬가지로 동작하고, "검사"모드에서 레지스터(S/Rn)가 스타트 펄스를 래치하는 타이밍에서 극성신호의 논리치 "H", "L"에 관계없이 아날로그 스위치 (SWnA,SWnB)의 양쪽을 온시킨다.

검사공정에 있어서, 제2검사회로(TS2)가 접속되면, 제2검사회로(TS2)의 제어회로에서 생성된 검사모드를 지정하는 검사제어신호를 선택회로부에 출력한다.

선택회로부(SC1∼SCn)는 검사제어신호에 의해 "검사"모드가 지정된 경우에, 시프트 레지스터(S/R)로 순차적으로 선택되는 조의 제1 및 제2아날로그 스위치의 양쪽을 동시에 도통시키는 제어를 극성신호의 논리치에 관계없이 우선적으로 행한다.

여기서, 신호선에 할당된 아날로그 스위치쌍(SW1A,SW1B; SW2A,SW2B; …)은 동시에 도통된 때에 그 저항치의 차가 200Ω이내로 설정되어 있다.

검사시에는, 예컨대 비디오 버스(A)가 패드(PD)로부터 전류계(A)를 매개로 하여 직류전원(VA)에 접속되고, 비디오 버스(B)가 패드(PD)로부터 직류전원(VB)에 접속된다.

직류전원(VA,VB)을 접속한 상태에서, 우선 박막 트랜지스터(PT) 및 박막 트랜지스터(NT)의 채널이 동시에 저저항상태로 되는 게이트전위를 각각 인가한다. 직류전원(VB)의 전압이 직류전원(VA)의 전압보다 크게 설정되어 있으면, 직류전원(VB)으로부터 p채널형 TFT(PT) 및 n채널형 TFT(NT)를 매개로 하여 직류전원 (VA)으로 향하여 전류가 흐르고, 이 전류치가 전류계로 측정된다.

직류전원(VA)과 직류전원(VB)의 전위차 및 전류계로 측정된 전류치에 의해 1조의 TFT(PT) 및 TFT(NT)로 구성되는 아날로그 스위치쌍의 온저항을 산출할 수 있다.

그래서, 아날로그 스위치쌍의 온저항을 전 신호선(X1∼Xn)에 대해 검사하는 경우, 시프트 레지스터(S/R)의 제어에 의해 이들 신호선(X1∼Xn)에 각각 할당된 복수조의 TFT(PT) 및 TFT(NT)의 양쪽을 순차적으로 도통시키고, 이에 따라 순차적으로 얻어지는 전류치를 모두 측정한다. 상술한 바와 같이 해서, 전 신호선에 대응하는 전 아날로그 스위치쌍의 온저항을 측정할 수 있다.

아날로그 스위치쌍의 온저항은 저항치가 200∼5000Ω의 범위에서 합격이라고 판단한다. 그보다 큰 저항이 있는 경우에는, 결함수가 규정치를 넘는 것으로 하여 그 이후의 제조라인에 투입하는 일없이 제거한다. 상세한 결함의 측정에 대해서는, 일본 특원평 10-169996호에 설명되어 있다.

한편, 결함수가 규정치 이하의 기판에 대해서는, 개선가능한 화소의 단락에 대해 수복처리(修復處理)를 행한다.

즉, 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 어레이기판(86)에 있어서는, 화소TFT(75)의 소스전극(89)과 화소전극(53)의 사이는 연결배선(80)의 제1연결부 (80A)에 의해 연결되고, 화소전극(53)과 보조용량전극(61)의 사이는 연결배선(80)의 제2연결부(80B)에 의해 연결된다. 이와 같이, 소스전극(89), 화소전극(53) 및 보조용량전극(61)은 서로 독립된 연결부에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

또, 화소전극(53)과 보조용량전극(61)의 사이를 연결하는 제2연결부(80B)의 적어도 일부는 다른 도전막이 존재하지 않고 또한 차광성의 막이 존재하지 않는 영역인 개구부(54)에 배선되어 있다. 즉, 제2연결부(80B)의 적어도 일부는 차광성을 갖는 도전막으로서 기능하는 보조용량선(52) 및 보조용량전극(61)에 겹치지 않도록, 보조용량선(52) 및 보조용량전극(61)에 공통으로 형성된 개구부(54)상을 통과하도록 배선되어 있다. 이에 따라, 제2연결부(80B)의 적어도 일부는 어레이기판(86)의 이면측으로부터 보아 노출하고 있다.

이 때문에, 상술한 검사공정에 있어서, 보조용량선(52)에 고전압을 인가한 때에, 보조용량을 형성하는 보조용량선(52)과 보조용량전극(61)의 사이에서 단락불량이 생긴 경우에는, 어레이기판(86)의 이면측으로부터 레이저빔을 조사하여 노출하고 있는 제2연결부(80B)의 일부를 전기적으로 절단함으로써, 화소결함불량을 반점등상태로 개선할 수 있다. 이 때문에, 수율이 개선된다.

또, 이때 절단부분의 상층 및 하층에는 도전막이 없기 때문에, 다른 전극과 새로운 단락불량을 일으키는 일은 없다.

더욱이, 어레이기판(86)에서의 대향기판(92)측의 개구부(54)에 대응하는 위치에는 차광성의 주상 스페이서가 배치되어 있기 때문에, 콘트라스트 저하에 의한 표시품위의 열화를 방지하는 것이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 기판의 검사방법에 의하면, 어레이기판에 제1검사회로를 접속하고, 주사선 구동회로에 대해 어레이기판상의 모든 박막 트랜지스터를 온상태로 하기 위한 신호를 공급하며, 신호선 구동회로에 대해 신호선을 매개로 하여 소정의 전압을 인가하여 보조용량전극에 소정의 전압을 공급하고, 이 상태에서 보조용량선에 보조용량 형성시 이상의 전위차를 형성하는 고전압을 인가한다.

이에 따라, 모든 화소의 보조용량선과 보조용량전극 사이에 효율적으로 고전압을 인가하는 것이 가능하게 되어, 이 고전압의 인가에 의해 장래적으로 단락이 생길 듯한 화소에 대해 적극적으로 단락을 발생시켜 점결함화하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 시장에 출회(出回)한 후에 다결정실리콘막과 금속막의 사이에서 단락하고 화소결함이 빈발(頻發)하여 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그 후, 어레이기판에 제2검사회로를 접속하고, 어레이기판상의 결함수를 측정한다. 이때, 규정치를 넘는 결함수를 갖는 어레이기판은, 제조라인으로부터 제거된다. 또, 규정치 이하의 결함수를 갖는 어레이기판에 대해서는, 개선가능한 단락불량, 즉 보조용량선과 보조용량전극 사이의 단락은 노출된 연결배선의 일부에 레이저빔을 조사함으로써 절단하여 반점등상태까지 개선하는 것이 가능하다.

따라서, 제조수율을 향상시킬 수 있는 동시에, 시장에 출회한 후에 화소결함이 생기는 것과 같은 신뢰성의 저하를 방지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 검사공정에 있어서 모든 화소의 보조용량소자간에 고전압을 인가했지만, 종래의 방법보다 효율적으로 복수의 화소의 보조용량소자간에 동시에 고전압을 인가할 수 있는 구성이라면, 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 복수개의 주사선 또는 신호선마다 대응하는 보조용량소자간에 고전압을 인가해도 좋고, 기수행의 주사선에 대응하는 보조용량소자간에 고전압을 인가한 후에 우수행의 주사선에 대응하는 보조용량소자간에 고전압을 인가해도 좋다. 또, 화면을 상하 또는 좌우로 분할하고, 순서대로 대응하는 보조용량소자간에 고전압을 인가해도 좋다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 장래적으로 결함으로 될 수 있는 가능성을 포함하는 화소에 대해서는, 전극간에서 적극적으로 단락시켜 점결함화(点缺陷化)함으로써, 시장불량의 발생을 방지할 수 있는 기판의 검사방법을 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 점결함이 규정수 이하의 기판에 대해서는, 보조용량을 형성하고 있는 전극간의 단락불량을 개선하여 제조수율을 향상시킴과 더불어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기판의 검사방법을 제공할 수 있다.

Claims

매트릭스모양으로 배치된 화소전극과, 이들 화소전극의 행을 따라 배치되는 복수의 주사선, 상기 주사선을 따라 배치되고 제1전압이 인가되는 복수의 보조용량선, 상기 화소전극의 열을 따라 형성되고 제2전압과 이 제2전압보다도 높은 제3전압 사이의 전압이 인가되는 복수의 신호선, 상기 주사선과 상기 신호선의 교점 근방에 배치됨과 더불어 상기 신호선에 인가된 상기 전압을 상기 화소전극에 선택적으로 인가하는 복수의 스위칭소자 및, 상기 각 화소전극마다 상기 보조용량선에 절연막을 매개로 하여 대향 배치됨과 더불어 상기 화소전극과 전기적으로 접속되는 보조용량전극을 갖춘 기판의 검사방법에 있어서,

복수개의 상기 주사선에 접속된 스위칭소자를 도통상태로 하여, 상기 보조용량선과 상기 보조용량전극 사이의 전위차를, 상기 제1전압과 상기 전압의 최대전위차와 실질적으로 같거나, 또는 크게 설정한 상태에서 소정 시간 유지하는 전압인가공정을 갖춘 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법.
제1항에 있어서, 상기 전압인가공정 후에, 상기 스위칭소자의 특성 또는 상기 보조용량선과 상기 보조용량전극의 실질적인 단락을 검출하는 검사공정을 갖춘 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법.
제2항에 있어서, 상기 스위칭소자는 활성층으로서 재결정화된 제1실리콘 반도체막을 포함하는 박막 트랜지스터이고, 또한 상기 보조용량전극은 상기 제1실리콘 반도체막과 동일 공정에서 작성된 제2실리콘 반도체막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2실리콘 반도체막은 다결정실리콘막인 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법.
제2항에 있어서, 상기 기판은, 상기 신호선에 접속되는 신호선 구동회로 및 상기 주사선에 접속되는 주사선 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법.
제2항에 있어서, 상기 전압인가공정은, 상기 신호선에 상기 제2전압을 인가함과 더불어, 상기 보조용량선에 상기 제1전압보다도 높은 제4전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법.
제2항에 있어서, 상기 전압인가공정에서의 상기 보조용량선과 상기 보조용량전극 사이의 상기 전위차는 20V 보다도 작은 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법.
제2항에 있어서, 상기 검사공정 후, 상기 보조용량선과 상기 보조용량전극의 실질적인 단락이 검출된 경우, 상기 보조용량전극과 대응하는 상기 화소전극을 전기적으로 분리하는 수복공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 검사방법.