KR20090013016A - Ｔｆｔ 어레이 검사장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] TFT 어레이 기판의 각종 결함 검출에 필요한 시간을 단축한다. 에너지 필터의 전압 조건을 최적화하는 것에 의해 검출 신호의 검출 효율을 향상시킨다.
[해결 수단] TFT 어레이 기판에 구동 신호를 공급하여 구동하고, 이것에 의해 구동된 TFT 어레이 기판의 픽셀에 전자선을 조사하여 얻어지는 2차 전자를 에너지 선별하여 검출하고, 얻어진 2차 전자 신호 강도에 의해 TFT 어레이 기판의 결함을 검출하는 TFT 어레이 검사 장치이며, 에너지 선별을 행하는 에너지 필터와 에너지 필터를 통과한 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출기를 구비한다. 에너지 필터의 전위를 구동 신호의 신호 파형에 동기하여 변환한다. 에너지 필터의 전위와 구동 신호의 신호 파형을 동기시키는 것에 의해, 2차 전자 검출의 검출 조건을 구동 패턴에 대응하여 최적으로 설정할 수 있어 검출 효율을 향상시킨다.

Description

ＴＦＴ 어레이 검사장치{TFT ARRAY INSPECTION APPRATUS}
본 발명은 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등에 사용되는 TFT 어레이 기판의 검사에 사용하는 TFT 어레이 검사 장치에 관한 것으로, 특히, 전자선을 이용하여 시료의 전위를 측정하는 것에 의해 기판의 결함 검출을 행하는 TFT 어레이 검사 장치에 관한 것이다.
액정 기판이나 유기 EL 기판 등의 TFT 어레이가 형성된 반도체 기판의 제조 과정은, 제조 과정 중에 TFT 어레이 검사공정을 포함하고, 이 TFT 어레이 검사공정에서, TFT 어레이의 결함 검사를 하고 있다.
TFT 어레이는, 예를 들면 액정표시장치의 화소 전극을 선택하는 스위칭 소자로서 이용된다. TFT 어레이를 갖춘 기판은, 예를 들면, 주사선으로서 기능하는 복수개의 게이트 라인이 평행하게 배열됨과 아울러, 신호선으로서 기능하는 복수개의 소스 라인이 게이트 라인에 직교하게 배열되고, 양 라인이 교차하는 부분의 근방에 TFT(Thin film transistor)가 배열되고, 이 TFT에 화소 전극이 접속된다.
액정표시장치는, 상기한 TFT 어레이가 설치된 기판과 대향 기판의 사이에 액정층을 끼운 것으로 구성되어, 대향 기판이 구비하는 대향 전극과 화소 전극의 사 이에 화소 용량이 형성된다. 화소 전극으로는, 상기의 화소 용량 이외에 부가 용량(Cs)이 접속된다. 이 부가 용량(Cs)의 한쪽은 화소 전극에 접속되고, 다른 쪽은 공통 라인 혹은 게이트 라인에 접속된다. 공통 라인에 접속되는 구성의 TFT 어레이는 Cs on Com형 TFT 어레이로 불리고, 게이트 라인에 접속되는 구성의 TFT 어레이는 Cs on Gate형 TFT 어레이로 불린다.
이 TFT 어레이에 대해, 주사선(게이트 라인)이나 신호선(소스 라인)의 단선, 주사선(게이트 라인)과 신호선(소스 라인)의 단락, 화소를 구동하는 TFT의 특성 불량에 의한 화소 결함 등의 결함 검사는, 예를 들면, 대향 전극을 접지하고, 게이트 라인의 전부 혹은 일부에, 예를 들면,－15 V~＋15 V의 직류 전압을 소정간격으로 인가하고, 소스 라인의 전부 혹은 일부에 검사 신호를 인가하는 것에 의해 행해지고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1의 종래 기술).　TFT 어레이 검사는, TFT 어레이에 검사용의 구동 신호를 입력하고, 그때의 전압 상태를 검출하는 것에 의해 결함 검출을 행할 수 있다.
TFT 어레이에는, 그 제조 공정 중에 다양한 결함이 발생할 가능성이 있다. 도 9 ~ 도 12는 결함 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 TFT 어레이를 구성하는 각 요소 부분에서 생기는 결함을 설명하기 위한 도면이다. 도 9 중의 파선으로 가리키는 각 결함은, 픽셀(12oe)과 소스 라인(15e) 사이의 단락 결함(S－DS short), 픽셀(12eo)과 게이트 라인(14e) 사이의 단락 결함(G－DS short), 소스 라인(15o)과 게이트 라인(14e) 사이의 단락 결함(S－G short) 등의 단락 결함 외에, 픽셀(12ee)과 TFT(11ee) 사이의 단선(D－open)을 나타내고 있다.
또, 상기한 각 픽셀에 있어서의 결함 외에, 인접하는 픽셀 간에 생기는 인접 결함이라 불리는 것이 있다. 이 인접 결함으로서, 횡방향으로 인접하는 픽셀 간의 결함(횡PP로 불린다), 종방향으로 인접하는 픽셀 간의 결함(종PP로 불린다), 인접하는 소스 라인 간의 단락(SS short로 불린다), 인접하는 게이트 라인 간의 단락(GG short로 불린다)이 알려져 있다.
도 10은 횡방향의 인접 결함을 설명하기 위한 도면이다. 도 10 중의 파선은, 횡방향으로 인접하는 픽셀(12eo)과 픽셀(12ee) 사이의 단락 결함(횡PP)과 횡방향으로 인접하는 소스 라인(So)과 소스 라인(Se) 사이의 단락 결함(SS short)을 각각 가리키고 있다.
도 11은 종방향의 인접 결함을 설명하기 위한 도면이다. 도 11 중의 파선은, 종방향으로 인접하는 픽셀(12oo)과 픽셀(12eo) 사이의 단락 결함(종PP1) 및 종방향으로 인접하는 픽셀(12oe)과 픽셀(12ee) 사이의 단락 결함(종PP2)과, 종방향으로 인접하는 게이트 라인(Go)과 게이트 라인(Ge) 사이의 단락 결함(GG short)을 각각 가리키고 있다.
전자선을 이용한 TFT 어레이 검사 장치에서는, 픽셀(ITO 전극)에 대해서 전자선을 조사하고, 이 전자선 조사에 의해 방출되는 2차 전자를 검출하는 것에 의해, 픽셀(ITO 전극)에 인가된 전압 파형을 2차 전자 파형으로 바꾸어, 신호에 의한 이미지화하고, 이것에 의해 TFT 어레이의 전기적 검사를 행하고 있다.
각 픽셀에 생기는 결함을 검사하는 구동 패턴으로는, 예를 들면, TFT 어레이 의 모든 픽셀에 양의 전압(예를 들면 10ｖ)과 음의 전압(예를 들면 -10ｖ)을 교대로 인가하여, 똑같이 구동하는 구동 패턴이 있다. 이 똑같이 구동하는 구동 패턴에 의해 결함 검사를 행했을 경우에는, 인접 결함을 검출할 수 없다.
거기서, 종래의 결함 검사에서는, 인접 결함을 검출하기 위해서, 횡방향 인접 결함을 위한 검사 패턴과 종방향 인접 결함을 위한 검사 패턴을 각각 독립한 검사 패턴을 이용하고, 각각의 검사 패턴에 의해 횡방향 인접 결함과 종방향 인접 결함을 각각 독립해서 검출하고 있다.
예를 들면, 횡방향 인접 결함을 검출하는 경우에는 TFT 어레이 상에 있어서 ＋전압의 픽셀(ITO)과 -전압의 픽셀(ITO)이 형성하는 전압 분포가 세로 줄무늬 패턴이 되도록 전압을 인가한다. 이 세로 줄무늬 패턴은, TFT 어레이의 종방향의 픽셀을 같은 전압으로 하고, 인접하는 횡방향의 픽셀 열끼리는 다른 전압으로 하고 있다. 이것에 의해 횡방향 인접 결함을 검출한다.
또, 종방향 인접 결함을 검출하는 경우에는 TFT 어레이 상에 있어서 ＋전압의 픽셀(ITO)과 -전압의 픽셀(ITO)이 형성하는 전압 분포가 가로 줄무늬 패턴이 되도록 전압을 인가한다. 이 가로 줄무늬 패턴은, TFT 어레이의 횡방향의 픽셀을 같은 전압으로 하고, 인접하는 세로 방향의 픽셀 열끼리는 다른 전압으로 하고 있다. 이것에 의해 종방향 인접 결함을 검출한다.
또, 인접 결함의 검출은, 상기한 줄무늬상의 스트라이프 패턴의 구동 패턴 외에, ＋전위와 -전위를 체크 무늬상으로 인가하여 인접 결함을 검출하는 체커(checker) 패턴도 알려져 있다.
한편, 비접촉으로 시료의 전위를 측정하는 기술로서 전위 콘트라스트(contrast)를 이용한 검사 방법이 알려져 있다. 이 전위 콘트라스트에 의하면, 시료에 전자선을 조사함으로써 시료 표면으로부터 방출되는 2차 전자의 에너지를 측정하는 것에 의해 시료의 전위를 측정할 수 있다.
또, TFT 어레이 기판에 대해, TFT 어레이 기판의 결함 픽셀 등의 검사에 있어서, 기계적 프로브를 TFT 어레이에 접촉시켜 행하는 수법을 대신하여, 상기한 전위 콘트라스트를 이용한 검사 방법으로 적용하는 것에 의해 비접촉 측정으로 검사를 행하는 TFT 검사 장치가 제안되고 있다. 이 TFT 어레이 검사 장치에서는, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등에 사용되는 TFT 어레이 기판에 전자선을 조사하고, TFT 어레이 기판으로부터 발생하는 2차 전자를 측정하여 얻어지는 신호에 의해 TFT 어레이 기판에 소정의 전압이 인가되고 있는지를 측정하고, 그 측정 결과에 근거해 단락 등의 결함 셀의 판별을 행한다. 이러한 TFT 어레이 검사 장치로서 예를 들면, 특허 문헌 2, 3, 4가 알려져 있다.
상기의 전자선에 의한 TFT 어레이 검사 장치에서는, 시료로부터 방출되는 2차 전자를 검출하기 위해서, 시료와 검출기 사이에 2차 전자 필터 그리드(grid)를 마련한 구성이 이용된다. 도 12는 종래의 TFT 어레이 검사 장치에 이용되는 검출 부분의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 12에 있어서, TFT 어레이 검사 장치(101)는, 시료인 TFT 어레이 기판(110)에 전자선을 조사하는 전자선 소스(102)와, 기판(110)으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출기(103)와, 소정 에너지 이상의 2차 전자를 통과 시키는 에너지 필터를 구성하는 2차 전자 필터 그리드(106; 106A, 106B)와, 2차 전자 검출기(103)에 의한 2차 전자의 포집율을 높이는 반사 2차 전자 억제용 그리드(105)와, 기판(110), 그리드(105, 106) 등을 진공 상태로 수납하는 진공 챔버(104)를 구비한다. 덧붙여, 반사 2차 전자는, 시료로부터의 반사 전자가 벽면에 충돌해 발생하는 2차 전자이다.
TFT 어레이 기판으로부터 발생한 2차 전자는, 2차 전자 필터 그리드(106)의 에너지 필터에 의해 소정 에너지로 필터링되고 2차 전자 검출기(103)에 의해 검출된다.
검출된 2차 전자 강도의 신호는, 포토 멀티 플레이어 등의 2차 전자 검출기(103)에 의해 아날로그 신호로 변환된다. 얻어진 데이터는 검출 좌표를 역산하는 것에 의해 픽셀마다 대응시켜 할당되어, 화상 처리에 의해 결함을 추출하고, 결함 데이터를 출력한다.
[특허 문헌 1]
　일본 특허공개 평성 5－307192호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특허공개 평성 11－265678호 공보(제2, 20도)
[특허 문헌 3]
일본 특허공개 2000－3142호 공보(제1, 5, 29도)
[특허 문헌 4]
일본 특허공개 2004－228431호 공보
TFT 어레이 기판의 결함을 검출하는 구동 패턴은, 결함의 종류에 의해 검출의 적용성에 차이가 있다. 예를 들면, 픽셀간의 ITO가 단락하여 생기는 인접 결함(픽셀 쇼트(short))에서는, 인접한 픽셀에 다른 전위를 대전시키는 구동 패턴이 이용되고, 단락한 픽셀은 -전위로 된다. 또, SD 쇼트로 불리는 TFT의 드레인과 소스의 단락은, ＋전위의 대전과 -전위의 대전의 어느 쪽의 전위여도 검출할 수 있지만,－전위의 대전으로 하는 것에 의해 검출이 양호해진다.
또, ITO와 소스 라인 등이 메탈이 아니고,α－Si 등과 같이 용량 성분이 접속된 결함의 경우에는, 용량에 대전된 전하의 리크를 검출하기 위해,＋전위로 대전하는 구동 패턴이 필요하다.
그 때문에, 종류가 다른 결함을 검출하려면, 복수의 구동 패턴으로 검출할 필요가 있다. 거기서, 검출 대상의 결함의 종류에 대응하여 구동 패턴을 선택하고, 이 구동 패턴을 이용한 검출 신호의 취득을 여러 차례 행하고, 얻어진 복수의 신호를 적분하는 것에 의해 검출 정밀도를 높이고 있다. 예를 들면, 전면을 ＋전위 혹은 -전위로 대전하는 똑같은 패턴, 인접 결함을 검출하는 스트라이프 패턴 등의 구동 패턴을 이용하고, 구동 패턴을 프레임 단위로서 각각 복수회의 검출 신호를 취득하여 적분하는 조작을, 구동 패턴을 변환하여 반복하는 것에 의해, 각종의 결함에 대해 검출을 행하고 있다.
또, 전위 콘트라스트를 이용하여 TFT 어레이 기판의 결함 검사를 행하는 경 우에는, 에너지 필터를 이용하여 소정 전압을 인가하는 것에 의해, 정상적인 픽셀과 결함 픽셀에 의해 얻어진 2차 전자 신호의 차이를 크게 하여, 2차 전자의 검출 효율을 높일 수 있지만, 종래, 각종 결함을 검출할 때에, 다른 구동 패턴이 이용되었을 경우에도, 에너지 필터에 대해서는 동일한 전압 조건이 설정되어 있다.
TFT 어레이 기판의 결함 검사에서는, 검사의 처리량(throughput)을 높이기 위해서 검사 시간을 단축하는 것이 요구되지만, 상기한 것처럼, TFT 어레이 기판의 각종 결함을 검출하려면, 결함의 종류에 대응하여 구동 패턴을 변환할 필요가 있고, 이 구동 패턴의 변환에 따른 신호 취득의 반복은 검사 시간을 길어지게 하는 요인이 되고 있다.
또, 에너지 필터에 인가하는 전압 조건을 최적화하는 것에 의해, 검출 신호의 검출 효율을 높이고, 이것에 의해 검사 시간을 단축하는 것이 기대되지만, 종래 에너지 필터에 대해서는 동일한 전압 조건이 설정되어 있기 때문에, 구동 패턴이 변환되었을 때에, 반드시 최적인 전압 조건이 에너지 필터로 설정되어 있다고는 할 수 없다는 과제도 있다.
거기서, 본 발명은 상기 과제를 해결하여, TFT 어레이 기판의 각종 결함 검출에 필요한 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.
더욱 상세하게는, 에너지 필터의 전압 조건을 최적화하는 것에 의해 검출 신호의 검출 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 또, 사용하는 구동 패턴의 수를 줄이는 것에 의해 검출 신호의 취득 동작의 반복 회수를 저감함과 아울러, 이 구동 패턴에 맞추어 에너지 필터의 전압 조건을 설정하는 것에 의해, TFT 어레이 기판의 각종 결함 검출에 필요한 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.
TFT 어레이 기판의 다양한 결함에 대해서, 결함 검출에 이용하는 구동 패턴에 대응하여 에너지 필터에 인가하는 전압을 변환하여 설정하는 것에 의해, 검출 신호의 검출 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 결함 검출의 구동 패턴을 체크무늬 모양의 체커(checker) 패턴을 이용하는 것에 의해, TFT 어레이 기판의 전압 상태를 변화시키기 위해 필요한 동작 회수를 저감함과 아울러, 에너지 필터에 인가하는 전위 변화를 전자선의 조사에 동기시켜 행하는 것에 의해, TFT 어레이 기판의 각종 결함 검출에 필요한 시간을 단축한다.
본 발명은, TFT 어레이 기판에 구동 신호를 공급하여 구동하고, 이것에 의해 구동된 TFT 어레이 기판의 픽셀에 전자선을 조사하여 얻어지는 2차 전자를 에너지 선별하여 검출하고, 얻어진 2차 전자 신호 강도에 의해 TFT 어레이 기판의 결함을 검출하는 TFT 어레이 검사 장치이며, 에너지 선별을 실시하는 에너지 필터와 에너지 필터를 통과한 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출기를 구비한다.
본 발명은, 에너지 필터의 전위를 구동 신호의 신호 파형에 동기하여 변환한다. 에너지 필터의 전위와 구동 신호의 신호 파형을 동기 시키는 것에 의해, 2차 전자 검출의 검출 조건을 구동 패턴에 대응하여 최적인 것으로 설정할 수 있어 검출 효율을 향상시킬 수 있다.
더욱이, TFT 어레이 기판상의 픽셀에 전자선을 주사시키는 것에 의해 각 픽셀로부터의 2차 전자를 검출하는 경우에는, 에너지 필터의 전위의 변환을 전자선 조사와 동기시켜, 전자선이 조사하는 TFT 어레이 기판의 단일의 픽셀 혹은 복수 픽셀을 포함한 영역을 단위로서 에너지 필터의 전위를 변환한다.
이것에 의해, 픽셀 혹은 복수 픽셀을 포함한 영역으로부터 방출되는 2차 전자의 검출 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 TFT어레이 기판 검사 장치에 이용하는 구동 패턴은, TFT 어레이 기판의 결함의 종류에 대응하여 체커(checker) 패턴, 스트라이프 패턴, 혹은 전면 패턴 등의 여러 가지의 구동 패턴을 이용할 수 있다.
체커 패턴의 구동 패턴은, TFT 어레이 기판상의 픽셀 혹은 복수 픽셀을 포함한 영역을 이차원에서 교대로 체크 무늬상으로 다른 전위 상태로 구동하는 신호 파형이다.
스트라이프 패턴의 구동 패턴은, TFT 어레이 기판상의 픽셀 혹은 복수 픽셀을 포함한 영역을 이차원에서 열방향 혹은 행방향의 줄무늬상으로 다른 전위 상태로 구동하는 신호 파형이다.
이들의 각 구동 패턴으로 구동 TFT 어레이 기판을 구동하는 경우에는, TFT 어레이 기판상의 각 픽셀의 전위는 구동 패턴에 대응하여 다르다. 본 발명은, 전자선에 의해 TFT 어레이 기판상을 주사할 때에, 주사중에 전자선이 조사하는 픽셀의 전위에 동기하여 에너지 필터의 전위를 변환한다.
또, 본 발명의 TFT 어레이 기판 검사 장치에 이용하는 구동 패턴으로서, TFT 어레이 기판상의 모든 픽셀을 동일한 전위 상태에 구동하는 전면 패턴의 신호 파형을 이용할 수도 있다. 이 전면 패턴에 의한 구동에서는, 예를 들면, 전면을 고전위 로 하는 구동시와 전면을 저전위로 하는 구동시에 동기하여 에너지 필터의 전위를 변환한다.
에너지 필터는 적어도 2개의 복수개의 그리드를 구비하고 각 그리드에 다른 전압을 인가하는 구성으로 할 수 있다.
본 발명의 발명자는, 2차 전자 검출기로 검출하는 2차 전자의 검출량은 기판의 전위와 에너지 필터의 전위에 의해 변화하는 2차 전자 검출 강도 특성을 가지고, 게다가 이 에너지 필터를 복수개의 그리드로 구성하고 각 그리드에 인가하는 전압을 다르게 하는 것에 의해 2차 전자 검출 강도 특성을 변화시킬 수 있는 것을 찾아냈다.
각 그리드에 인가하는 전압에 의해 2차 전자 검출 강도 특성을 변화시키는 것에 의해, 기판상의 전위 변화를 높은 정밀도로 검출할 수 있어 종래 구성의 어레이 검사 장치에서는 검출할 수 없는 기판의 결함 종류에 대해서도 검출이 가능해진다.
에너지 필터를, 기판과 2차 전자 검출기의 사이에 배치하고, 기판으로부터 먼 쪽에 배치한 그리드에 인가하는 전압을, 기판에 가까운 쪽에 배치한 그리드에 인가하는 전압보다 고전압으로 한다. 이 인가 전압의 태양에 의해, 기판상의 다른 전위에 대해 2차 전자 검출기가 검출하는 2차 전자의 검출량을 크게 바꿀 수 있다. TFT 어레이 검사 장치는, 이 2차 전자 검출기가 검출하는 2차 전자의 검출량의 변화에 근거하여 기판상의 전위의 상위를 검출하고, 이 전압의 상위에 요인이 되는 기판 결함을 검출할 수 있다.
본 발명에 의하면, TFT 어레이 기판의 각종 결함 검출에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
또한, 에너지 필터의 전압 조건을 최적화하는 것에 의해, 검출 신호의 검출 효율을 향상시킬 수 있다.
사용하는 구동 패턴의 수를 줄이는 것에 의해 검출 신호의 취득 동작의 반복 회수를 저감함과 아울러, 구동 패턴에 맞추어 에너지 필터의 전압 조건을 설정하는 것에 의해 TFT 어레이 기판의 각종 결함 검출에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 TFT 어레이 검사 장치의 개략도이다.
TFT 어레이 검사 장치(1)는, TFT 어레이 기판(10)에 어레이 검사용의 검사 신호를 생성하는 검사 신호 생성부(4)와, 검사 신호 생성부(4)로 생성한 검사 신호를 TFT 어레이 기판(10)에 인가하는 프로버(8)와, TFT 어레이 기판의 전압 인가 상태를 검출하는 기구(전자선 소스(2), 2차 전자 검출기(3))와, 검출 신호에 근거하여 TFT 어레이의 결함을 검출하는 기구(신호 처리부(31), 결함 검출부(32))를 구비한다.
프로버(8)는, 프로브 핀(도시하지 않음)이 설치된 프로버 프레임을 구비한다. 프로버(8)는, TFT 어레이 기판(10) 상에 놓아두는 등에 의해 프로브 핀을 TFT 어레이 기판(10) 상에 형성한 전극에 접촉시켜 TFT 어레이에 검사 신호를 인가한다.
TFT 어레이 기판(10)은, 인가되는 검사 신호에 대응한 전위 상태로 되고, 어레이에 결함이 있는 경우에는, 다른 전위 상태로 된다. 이 전위 상태를 검출하는 것에 의해, TFT 어레이 기판의 어레이 결함을 검출할 수 있다.
TFT 어레이 기판의 전압 인가 상태를 검출하는 기구는 각종 구성으로 할 수 있다. 도 1에 나타낸 구성은, 전자선에 의한 검출 구성이며, TFT 어레이 기판(10) 상에 전자선을 조사하는 전자선 소스(2), 조사된 전자선에 의해 TFT 어레이 기판(10)으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출기(3), 2차 전자 검출기(3)의 검출 신호를 신호 처리하여 TFT 어레이 기판(10) 상의 전위 상태를 검출하는 신호 처리부(5) 등을 구비한다.
전자선이 조사된 TFT 어레이는, 인가된 검사 신호의 전압에 대응한 2차 전자를 방출하기 때문에, 이 2차 전자를 검출하는 것에 의해, TFT 어레이의 전위 상태를 검출할 수 있다.
신호 처리부(31)는, 2차 전자 검출기(3)의 검출 신호에 근거하여 TFT 어레이의 전위 상태를 검출하고, 결함 검출부(32)는, 신호 처리부(31)에서 취득한 전위 상태와 정상 상태에 있어서의 전위 상태를 비교하는 것에 의해 TFT 어레이의 결함을 검출한다.
검사 신호 생성부(4)는, TFT 어레이 기판(10) 상에 형성되는 TFT 어레이를 구동하는 검사 신호의 구동 패턴을 생성한다. 이 구동 패턴에 대해서는 후술한다.
제어부(21)은, 전자선을 주사하여 TFT 어레이 기판(10) 상의 TFT 어레이의 검사 위치에 조사하기 위해서, 전자 소스(2)나 스테이지(7)를 제어한다. 전자 소스(2)는, TFT 어레이 기판(10)에 조사하는 전자선을 XY방향으로 움직이고, 또, 스테이지(7)는 스테이지 상에 놓인 TFT 어레이 기판(10)을 XY방향으로 이동하는 것에 의해, 전자선의 조사 위치를 주사한다. 주사 위치가 검출 위치가 된다.
덧붙여 상기한 TFT 어레이 검사 장치의 구성은 일례이며, 이 구성에 한정되는 것은 아니다.
다음에, 본 발명의 TFT 어레이 기판의 TFT 어레이의 등가 회로에 대해, Cs on Com형 TFT 어레이의 경우에 대해 도 2를 이용하여 설명하고, Cs on Gate형 TFT 어레이의 경우에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 여기서, Cs on Com형 TFT 어레이는, 화소 전극에 접속되는 부가 용량(Cs)의 한쪽의 접속단이 공통 라인(Cs라인)에 접속되는 구성이며, Cs on Gate형 TFT 어레이는, 화소 전극에 접속되는 부가 용량(Cs)의 한쪽의 접속단이 게이트 라인(Gate 라인)에 접속되는 구성이다.
처음에, Cs on Com형 TFT 어레이의 경우에 대해 설명한다. TFT 어레이 기판상에는, 어레이 게이트 라인(14)과 소스 라인(15)이 교차하는 부분 근방의 TFT 지역(11A)에 TFT가 설치된다. 또, 인접하는 게이트 라인(14) 사이에는, 부가 용량(Cs)을 접속하는 Cs 라인(16)이 설치된다.
도 2는 Cs on Com형 TFT 어레이의 등가 회로를 나타내고 있다. 이 등가 회로에서는, 게이트 라인(14) 및 소스 라인(15)은, 각각 짝수 번째와 홀수 번째의 2개의 라인 군으로 나누어 구동하는 경우를 나타내고 있다.
홀수 번째의 게이트 라인(14o)과 홀수 번째의 소스 라인(15o)이 교차하는 부분의 근방에는 화소(Pixel, 12oo)가 설치된다. 화소(Pixel, 12oo)의 일단은 TFT(11oo)에 접속되고 타단은 부가 용량(Cs, 13oo)에 접속된다. 부가 용량(Cs, 13 oo)의 타단은 Cs 라인(16)에 접속된다. TFT(11oo)의 드레인(D)은 화소(Pixel, 12oo)에 접속되고 게이트(G)는 홀수 번째의 게이트 라인(14o)에 접속되고 소스(S)는 홀수 번째의 소스 라인(15o)에 접속된다.
동일하게, 홀수 번째의 게이트 라인(14o)과 짝수 번째의 소스 라인(15e)이 교차하는 부분의 근방에는 화소(Pixel, 12oe)가 설치된다. 화소(Pixel, 12oe)의 일단은 TFT(11oe)에 접속되고 타단은 부가 용량(Cs, 13oe)에 접속된다. 부가 용량(Cs, 13oe)의 타단은 Cs 라인(16)에 접속된다. TFT(11oe)의 드레인(D)은 화소(Pixel, 12oe)에 접속되고 게이트(G)는 홀수 번째의 게이트 라인(14o)에 접속되고 소스(S)는 짝수 번째의 소스 라인(15e)에 접속된다.
또, 짝수 번째의 게이트 라인(14e)과 홀수 번째의 소스 라인(15o)가 교차하는 부분의 근방에는 화소(Pixel, 12eo)가 설치된다. 화소(Pixel, 12eo)의 일단은 TFT(11eo)에 접속되고 타단은 부가 용량(Cs, 13eo)이 접속된다. 부가 용량(Cs, 13eo)의 타단은 Cs 라인(16)에 접속된다. TFT(11eo)의 드레인(D)은 화소(Pixel, 12eo)에 접속되고 게이트(G)는 짝수 번째의 게이트 라인(14e)에 접속되고 소스(S)는 홀수 번째의 소스 라인(15o)에 접속된다.
또, 짝수 번째의 게이트 라인(14e)과 짝수 번째의 소스 라인(15e)이 교차하는 부분의 근방에는 화소(Pixel, 12ee)가 설치된다. 화소(Pixel, 12ee)의 일단은 TFT(11ee)에 접속되고 타단은 부가 용량(Cs, 13ee)에 접속된다. 부가 용량(Cs, 13ee)의 타단은 Cs 라인(16)에 접속된다. TFT(11ee)의 드레인(D)은 화소(Pixel, 12ee)에 접속되고 게이트(G)는 짝수 번째의 게이트 라인(14e)에 접속되고 소스(S)는 짝수 번째의 소스 라인(15e)에 접속된다.
따라서, 화소(Pixel, 12oo)에는, 홀수 번째의 게이트 라인(14o)의 온 펄스 신호에 대응하여 홀수 번째의 소스 라인(15o)의 전압이 인가되고, 화소(Pixel, 12oe)에는, 홀수 번째의 게이트 라인(14o)의 온 펄스 신호에 대응해 짝수 번째의 소스 라인(15e)의 전압이 인가되고, 화소(Pixel, 12eo)에는, 짝수 번째의 게이트 라인(14e)의 온 펄스 신호에 대응하여 홀수 번째의 소스 라인(15o)의 전압이 인가되고, 화소(Pixel 12ee)에는, 짝수 번째의 게이트 라인(14e)의 온 펄스 신호에 대응하여 짝수 번째의 소스 라인(15e)의 전압이 인가된다.
다음에, Cs on Gate형 TFT 어레이의 경우에 대해 설명한다. TFT 어레이 기판상에는, 어레이 게이트 라인(14)과 소스 라인(15)이 교차하는 부분 근방의 TFT 지역(11A)에 TFT가 설치된다.
도 3은 Cs on Gate형 TFT 어레이의 등가 회로를 나타내고 있다. 이 등가 회로에서는, 게이트 라인(14) 및 소스 라인(15)은, 각각 짝수 번째와 홀수 번째의 2개의 라인 군으로 나누어 구동하는 경우를 나타내고 있다.
홀수 번째의 게이트 라인(14o)과 홀수 번째의 소스 라인(15o)이 교차하는 부분의 근방에는 화소(Pixel, 12oo)가 설치된다. 화소(Pixel, 12oo)의 일단은 TFT(11oo)에 접속되고 타단은 부가 용량(Cs, 13oo)에 접속된다. 부가 용량(Cs, 13oo)의 타단은 짝수 번째의 게이트 라인(14e)에 접속된다. TFT(11oo)의 드레인(D)은 화소(Pixel, 12oo)에 접속되고 게이트(G)는 홀수 번째의 게이트 라인(14o)에 접속되고 소스(S)는 홀수 번째의 소스 라인(15o)에 접속된다.
동일하게, 홀수 번째의 게이트 라인(14o)과 짝수 번째의 소스 라인(15e)이 교차하는 부분의 근방에는 화소(Pixel, 12oe)가 설치된다. 화소(Pixel, 12oe)의 일단은 TFT(11oe)에 접속되고 타단은 부가 용량(Cs, 13oe)에 접속된다. 부가 용량(Cs, 13oe)의 타단은 짝수 번째의 게이트 라인(14e)에 접속된다. TFT(11oe)의 드레인(D)은 화소(Pixel, 12oe)에 접속되고 게이트(G)는 홀수 번째의 게이트 라인(14o)에 접속되고 소스(S)는 짝수 번째의 소스 라인(15e)에 접속된다.
또, 짝수 번째의 게이트 라인(14e와 홀수 번째의 소스 라인(15o가 교차하는 부분의 근방에는 화소(Pixel) 12eo가 설치된다. 화소(Pixel) 12eo의 일단은 TFT(11eo에 접속되어 타단은 부가 용량(Cs) 13eo에 접속된다. 부가 용량(Cs) 13eo의 타단은 홀수 번째의 게이트 라인(14o에 접속된다. TFT(11eo의 드레인(D)는 화소(Pixel) 12eo에 접속되어 게이트(G)는 짝수 번째의 게이트 라인(14e에 접속되어 소스(S)는 짝수 번째의 소스 라인 15e에 접속된다.
또, 짝수 번째의 게이트 라인(14e)과 짝수 번째의 소스 라인(15e)이 교차하는 부분의 근방에는 화소(Pixel, 12ee)가 설치된다. 화소(Pixel, 12ee)의 일단은 TFT(11ee)에 접속되고 타단은 부가 용량(Cs, 13ee)에 접속된다. 부가 용량(Cs, 13ee)의 타단은 홀수 번째의 게이트 라인(14o)에 접속된다. TFT(11ee)의 드레인(D)은 화소(Pixel, 12ee)에 접속되고 게이트(G)는 짝수 번째의 게이트 라인(14e)에 접 속되고 소스(S)는 짝수 번째의 소스 라인(15e)에 접속된다.
따라서, 화소(Pixel, 12oo)에는, 홀수 번째의 게이트 라인(14o)의 온 펄스 신호에 대응하여 홀수 번째의 소스 라인(15o)의 전압이 인가되고, 화소(Pixel, 12oe)에는, 홀수 번째의 게이트 라인(14o)의 온 펄스 신호에 대응하여 짝수 번째의 소스 라인(15e)의 전압이 인가되고, 화소(Pixel, 12eo)에는, 짝수 번째의 게이트 라인(14e)의 온 펄스 신호에 대응하여 홀수 번째의 소스 라인(15o)의 전압이 인가되고, 화소(Pixel, 12ee)에는, 짝수 번째의 게이트 라인(14e)의 온 펄스 신호에 대응하여 짝수 번째의 소스 라인(15e)의 전압이 인가된다.
이하, 본 발명에 의한 검사 신호의 구동 패턴예에 대해, 도 4, 도 5의 검사 신호예, 및 도 6의 픽셀의 인가 전압예를 이용하여 설명한다.
도 4, 도 5는, 본 발명의 1 게이트 주기 내에 있어서의 검사 신호의 구동 패턴을 나타내며, Cs on Com형 TFT 어레이 및 Cs on Gate형 TFT 어레이에 공통으로 이용할 수 있다. 이하에서는, 도 2에 나타낸 Cs on Com형 TFT 어레이의 경우의 예를 이용하여 설명한다.
도 4, 도 5에 나타내는 검사 신호의 구동 패턴에서는, 예를 들면, 1 게이트 주기 내에 있어, 게이트 라인(14o; (도 4(a)의, 도 5(a)의 Go), 14e; (도 4(b), 도 5(b)의 Ge))의 온 펄스 신호를 균등한 시간 간격으로 출력하고, 이때의 소스 라인(15o; (도 4(c), 도 5(c)의 So), 15e; (도 4(d), 도 4(d)의 Se))에 인가되는 전압을, 각 교차 부분의 화소(Pixel, 12; 12oo, 12oe, 12eo, 12ee)의 ITO에, 각 TFT(11; 11oo, 11oe, 11eo, 11ee)를 통해 인가한다.
이때의, 게이트 라인(14) 전압과 소스 라인(15) 전압의 조합, 및 전압의 변환에 의해, 각 화소(Pixel, 12; 12oo, 12oe, 12eo, 12ee)에서 각각 인접하는 화소는 계속하여 다른 전압이 인가된다.
덧붙여 1 게이트 주기(도 4, 도 5의 1~10으로 가리키는 기간)는 임의의 시간폭으로 할 수 있지만, 일례로서 예를 들면 16 msec로 할 수 있다.
도 4의 예에서는, 설명의 편의상 1 게이트 주기를 1~10의 10개의 시간 간격으로 나타내고, 이 1 게이트 주기를 제1의 기간(1~5로 가리킨다)과 제2의 기간(6~10으로 가리킨다)으로 양분하고, 제1의 기간에서는 화소(Pixel)에 ＋전압(＋10 V)을 유지시키고, 제 2의 기간은 화소(Pixel)에 -전압(－10 V)을 유지시키고 있다.
제1의 기간(도 4 중의 1~5로 가리키는 기간)에 있어, 게이트 라인(Go)과 게이트 라인(Ge)에 온 펄스 신호를 발생시킨다(도 4(a), (b)). 이때, 소스 라인(So)에는, 게이트 라인(Go)의 온 펄스 신호와 대응하는 기간에 있어 ＋전압(＋10 V)을 인가한 후,－전압(－10 V)을 인가한다(도 4(c)). 또, 소스 라인(Se)에는, 게이트 라인(Ge)의 온 펄스 신호와 대응하는 기간에 있어 ＋전압(＋10 V)을 인가한 후, －전압(－10 V)을 인가한다(도 4(d)).
도 4 중의 제2의 기간의“6”으로 가리키는 기간에 있어, 게이트 라인(Go)과 게이트 라인(Ge)에 온 펄스 신호를 발생시킨다(도 4(a), (b)). 이때, 소스 라인(So) 및 소스 라인(Se)에는,－전압(－10 V)이 인가된 상태가 유지되고 있다(도 4 (c), (d)).
상기의 온 펄스 신호와 인가 전압에 의해, 제1의 기간에서는, 화소(픽셀; 12oo, 12ee, 12oe, 12eo)는 ＋전압(＋10 V)으로 유지되고, 제2의 기간에서는, 화소(픽셀; 12oo, 12ee, 12oe, 12eo)는 -전압(－10 V)으로 유지된다.
도 6(a)는 제1의 기간에서의 화소(픽셀, 12)의 전압 상태를 나타내며, 모든 픽셀은 ＋전압(＋10 V)으로 유지된다. 또, 도 6(b)는 제2의 기간에서의 화소(픽셀, 12)의 전압 상태를 나타내며, 모든 픽셀은 -전압(－10 V)으로 유지된다.
이 구동 패턴에 의해, TFT 어레이 기판상의 모든 픽셀은＋전위 혹은 -전위로 설정되는 전면 패턴이 형성된다.
TFT 어레이 기판상의 TFT 어레이를, 상기 도 13에 나타낸 바와 같은 똑같이 구동하는 구동 패턴에 의해 결함 검사를 실시했을 경우에는, 인접 결함을 검출할 수 없다. 인접 결함을 검출하기 위해서는, 예를 들면, 횡방향 인접 결함을 위한 검사 패턴과 종방향 인접 결함을 위한 검사 패턴을 각각 독립한 검사 패턴을 이용하여 각각의 검사 패턴에 의해 횡방향 인접 결함과 종방향 인접 결함을 각각 독립하여 검출할 수 있다.
예를 들면, 횡방향 인접 결함을 검출하는 경우에는 TFT 어레이 상에 있어 ＋전압의 픽셀(ITO)과 -전압의 픽셀(ITO)이 형성하는 전압 분포가 세로 줄무늬 패턴이 되도록 전압을 인가한다. 이 세로 줄무늬 패턴은, TFT 어레이의 세로 방향의 픽셀을 같은 전압으로 하고, 인접하는 가로 방향의 픽셀 열끼리는 다른 전압으로 하고 있다. 이것에 의해, 횡방향 인접 결함을 검출한다.
또, 종방향 인접 결함을 검출하는 경우에는 TFT 어레이 상에 있어 ＋전압의 픽셀(ITO)과 -전압의 픽셀(ITO)이 형성하는 전압 분포가 가로 줄무늬 패턴이 되도록 전압을 인가한다. 이 가로 줄무늬 패턴은, TFT 어레이의 가로 방향의 픽셀을 같은 전압으로 하고, 인접하는 세로 방향의 픽셀 열끼리는 다른 전압으로 하고 있다. 이것에 의해, 종방향 인접 결함을 검출한다.
도 5는, 다른 검사 신호의 구동 패턴예를 나타내며, 종방향 및 횡방향의 인접 결함을 1 구동 패턴으로 형성하는 예이다. 도 5의 예에 대해도, 설명의 편의상 1 게이트 주기를 1~10의 10개의 시간 간격으로 나타내고, 이 1 게이트 주기를 제1의 기간(1~5로 가리킨다)과 제2의 기간(6~10으로 가리킨다)으로 양분하고, 제1의 기간 및 제2의 기간에 있어, 화소(Pixel)에 ＋전압(＋10 V)과 -전압(－10 V)을 교대로 유지시키고 있다.
제1의 기간(도 5 중의 1~5로 가리키는 기간)에 있어, 게이트 라인(Go)과 게이트 라인(Ge)에 온 펄스 신호를 발생시킨다(도 5(a), (b)).
처음에 게이트 라인(Go)에 온 펄스 신호를 발생시키고(도 5(a)), 다음에 게이트 라인(Ge)에 온 펄스 신호를 발생시킨다(도 5(b)). 이때, 소스 라인(So)에는, 게이트 라인(Go)의 온 펄스 신호와 대응하는 기간에 있어 ＋전압(＋10 V)을 인가한 후에 -전압(－10 V)을 인가한다(도 5(c)). 또, 소스 라인(Se)에는, 게이트 라인(Ge)의 온 펄스 신호와 대응하는 기간에 있어 ＋전압(＋10 V)을 인가한 후에 -전압(－10 V)을 인가한다(도 5(d)).
상기한 게이트 라인의 온 펄스 신호와 소스 라인의 인가 전압에 의해, 제1의 기간에서는, 도 5(c), (d) 안의 1~5의 기간과 6~10의 기간에서,＋전압(＋10 V)과 - 전압(－10 V)이 교대로 유지된다.
도 6(c)는 제1의 기간에서의 화소(픽셀, 12)의 전압 상태를 나타내고, 도 6(d)는 제2의 기간에서의 화소(픽셀, 12)의 전압 상태를 나타낸다. TFT 어레이의 픽셀 중, 인접하는 픽셀은,＋전압(＋10 V)과 -전압(－10 V)이 교대로 유지되어 제1의 기간과 제2의 기간에 양음이 바뀐다.
이 구동 패턴에 의해, TFT 어레이 기판상의 픽셀은 ＋전위와 -전위가 이차원에서 격자상으로 설정되는 체커(checker) 패턴이 형성된다.
도 7은 본 발명의 TFT 어레이 검사 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이다. 도 7에 있어서, TFT 어레이 검사 장치(1)는, 진공 챔버(4) 내에 배치된 기판(10)에 대해서 1차 전자를 조사하는 전자선 소스(2, 전자선 소스)와 1차 전자의 조사에 의해 기판(10)으로부터 방출된 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출기(3)를 구비한다. 또, 기판(10)과 2차 전자 검출기(3)의 사이에는, 에너지 필터(6)를 구비한다. 이 에너지 필터(6)는, 복수개의 그리드로 구성한다. 도 1에서는, 2개의 그리드(6A, 6B)로 구성하고, 기판(10)에 가까운 쪽에 그리드(6B)를 마련하고 기판(10)으로부터 먼 쪽에 그리드(6A)를 마련하고 있다.
TFT 어레이 기판으로부터 발생한 2차 전자 중에서 에너지 필터(6)에까지 도달하는 2차 전자의 에너지는, TFT 어레이 기판(10)과 에너지 필터(6)의 전위차, 및 2차 전자의 초속 에너지에 의존한다. 2차 전자가 에너지 필터를 통과할 때의 에너지는, ((필터 전위 - 시료 전위)에 의한 에너지 ＋ 2차 전자의 초속 에너지)로 나타내진다.
2차 전자가 에너지 필터를 통과할 때의 에너지가 양(＞0)일 때에는, 2차 전자는 에너지 필터를 통과할 수 있다. 따라서, TFT 어레이 기판에 인가하는 음의 전위를 증가해 가면 2차 전자가 에너지 필터를 통과할 수 있게 되고, TFT 어레이 기판의 전위가 에너지 필터의 전위보다 저전위가 되는 만큼, 이 에너지 필터를 통과하는 2차 전자의 비율은 높아진다. 한편, TFT 어레이 기판의 전위가 높아져, TFT 어레이 기판과 에너지 필터와의 전위차가 작아지면, 필터를 통과하는 2차 전자는 감소하게 된다.
에너지 필터(6)의 그리드(6A, 6B)는, 기판(10)을 배치하는 스테이지(7)에 대해서 평행이 되도록 설치해도 좋다. 에너지 필터(6)의 그리드(6A, 6B)를 스테이지(7)에 대해서 평행하게 마련하는 구성에 의하면, 그리드(6A, 6B)는 기판(10)에 대해 평행이 되고, 이것에 의해, 기판(10)의 넓은 범위에서의 측정에 적절한 구성으로 할 수 있다.
또, 에너지 필터(6)의 그리드(6A, 6B)에는, 전자선 소스(2)와 기판(10)상의 조사 위치를 연결하는 선상에, 전자선 소스(2)로부터의 1차 전자를 기판(10)에 조사하기 위한 개구부를 설치해도 좋다. 또, 2차 전자 검출 강도(3)의 전면에는, 검출기 그리드(8)가 설치되어 있다.
진공 챔버(4) 내에는, 상기한 에너지 필터(6)의 그리드(6A, 6B) 외에, 내주 벽면을 따라 내부 공간을 둘러싸도록 반사 2차 전자 억제용 그리드(5)가 설치된다. 이 반사 2차 전자 억제용 그리드(5)는, 횡방향으로 진행된 2차 전자를 되 튀겨, 2차 전자 검출기(3)의 포집율을 높이는 것이다.
　상기한 에너지 필터(6)의 그리드(6A)와 그리드(6B)에는 각각 전원(26A, 26B)가 접속되어 그리드마다 다른 전압을 인가할 수 있다. 이 전원(26A, 26B)이 그리드(6A, 6B)에 인가하는 전압은, 그리드 전원 제어부(24)에 의해 제어된다. 또, TFT 어레이 기판(10)에는, 검사 신호 생성부(22)에 의해 생성한 검출 신호의 구동 패턴에 근거하여 검사 신호 공급부(23)로부터 검사 신호가 인가된다.
제어장치(21)는, 그리드 전원 제어부(24) 및 검사 신호 생성부(22)를 제어하고, 검사 대상인 기판(10)의 결함의 종류에 대응하여 그리드 전압과 검사 신호의 구동 패턴을 제어한다. 이 제어에 있어서, 검사 신호의 구동 패턴에 동기시켜 그리드 전압을 변환하고, 또, 전자선 소스(2)로부터 TFT 어레이 기판(10)에의 전자선의 주사에 동기시켜 그리드 전압을 변환한다.
검사 신호의 구동 패턴과 그리드 전압의 변환의 동기시키는 경우는, 예를 들면, 기판의 종류나 검사 대상의 결함 종류에 대해서, 각 그리드(6A, 6B)에 인가하는 그리드 전압과 검사 신호 공급부(23)로부터 공급하는 검사 신호의 구동 패턴의 대응 관계를 기억해 두고, TFT 어레이 검사 장치가 검사하는 기판 종류나 결함 종류에 근거하여, 이들 그리드 전압 및 구동 패턴을 읽어내고, 읽어낸 그리드 전압을 그리드 전원 제어부(24)에 지시하는 것에 의해 그리드(6A, 6B)에 소정 전압을 인가시키고, 또, 읽어낸 구동 패턴을 검사 신호 생성부(22)에 지시하는 것에 의해 기판(10)에 인가하는 검사 신호를 제어한다.
또, 전자선의 주사와 그리드 전압의 변환을 동기시키는 경우는, 주사에 의해 전자선이 조사하는 픽셀 혹은 복수의 픽셀을 포함하는 영역을 단위로 하여 에너지 필터의 전위를 변환한다.
또, 반사 2차 전자 억제용 그리드(5)에는 전원(25)이 접속되고 소정의 전압을 인가하여 2차 전자를 되 튀긴다.
그리드 전원 제어부(24)는 전원(26A, 26B)이 그리드(6A, 6B)에 인가하는 전압을 개별적으로 제어하고, 에너지 필터(6)의 전위를 가변으로 한다. 에너지 필터(6)는, 그 전위에 의해 기판(10)으로부터 방출된 2차 전자를 소정의 에너지 값에 의해 에너지 선별하고, 통과한 2차 전자만을 2차 전자 검출기(3)로 검출한다.
본 발명의 에너지 필터(6)는 그리드(6A, 6B)의 전위를 개별적으로 가변으로 한다. 이 그리드(6A, 6B)의 전위를 바꾸는 것에 의해, 2차 전자 검출기(3)로 검출되는 2차 전자 검출 강도의 특성을 바꾼다. 이, 그리드(6A, 6B)에 인가하는 전압을 기판의 결함 종류에 대응하여 바꾸는 것에 의해, 한 종류의 공통 전압을 그리드에 인가했을 경우에는 판별이 곤란한 결함을 검출할 수 있다.
이것은, 한 종류의 공통 전압을 그리드에 인가했을 때의 2차 전자 검출 강도 특성에서는, 기판의 다른 전위에 대한 2차 전자 검출 강도의 차이가 작아 판별이 곤란한 경우여도, 그리드의 다른 전압을 인가하여 2차 전자 검출 강도 특성을 바꾸는 것에 의해, 다른 기판 전위에 대한 2차 전자 검출 강도의 차이를 크게 하고, 이것에 의해 결함의 유무의 판별이 가능해지기 때문이다.
도 8은, 2차 전자 검출 강도 특성을 나타내는 도면이다. 도 8에 있어서, 횡축은 기판 전위를 나타내고, 종축은 2차 전자 검출 강도를 나타내고 있다. 또, 그리드(6A, 6B)에 대해서 다른 전압을 인가했을 때의 2차 전자 검출 강도 특성의 3개 의 설정예를 나타내고 있다. 도 8에는, 그리드(6A)에 0 V, 그리드(6B)에 -6 V를 인가했을 때의 제1의 설정예(도면 중에 있어서"□"으로 가리키는 c1의 2차 전자 검출 강도 특성), 그리드(6A)에 30 V, 그리드(6B)에 -5 V를 인가했을 때의 제2의 설정예(도면 중에 있어서"◇"으로 가리키는 c2의 2차 전자 검출 강도 특성), 그리드(6A)에 60 V, 그리드(6B)에 5 V를 인가했을 때의 제3의 설정예(도면 중에 있어서"○"으로 가리키는 c3의 2차 전자 검출 강도 특성)의 제3의 설정예를 나타내고 있다.
또, 도 8에 있어서, 기판의 ITO는 -10 V ~ 10 V의 전위 범위에 있고, 픽셀이 정상일 때의 전위는 10 V를 나타내고, 픽셀에 결함이 있을 때의 전위는 5 V를 나타내는 것으로 한다.
제1의 설정 예의 경우에는, 2차 전자 검출 강도 특성(c1)으로부터 결함 픽셀 전위(5 V) 때의 2차 전자 검출 강도와 정상 픽셀 전위(10 V) 때의 2차 전자 검출 강도의 강도 차이는ΔI1이 된다. 이 제1의 설정예에서는, 픽셀이 정상적인 때와 결함이 있을 때의 2차 전자 검출 강도의 강도 차이 ΔI1이 작기 때문에, 이 강도 차이에 의한 픽셀 결함의 판별은 어렵다.
제2, 3의 설정 예의 경우에는, 2차 전자 검출 강도 특성(c2, c3)으로부터 결함 픽셀 전위(5 V) 때의 2차 전자 검출 강도와 정상 픽셀 전위(10 V) 때의 2차 전자 검출 강도의 강도 차이는 ΔI2,ΔI3이 된다. 이 2, 3의 설정예에서는, 2차 전자 검출 강도의 강도 차이 ΔI2,ΔI3는 충분히 커지기 때문에, 이 강도 차이로부터 픽셀의 결함의 판별을 용이하게 행할 수 있다.
따라서, 이 설정예에서는, 기판에 가까운 쪽의 그리드에 낮은 전압을 인가하고, 기판으로부터 먼 쪽의 그리드에 높은 전압을 인가하는 것에 의해, 정상 픽셀과 결함 픽셀의 판별이 용이해지는 2차 전자 검출 강도 특성을 얻을 수 있다.
이 전압 설정은 제어장치(21)에 의해 행할 수 있다. 제어장치(21)에 의한 제어는, 예를 들면, 기판 종류나 결함 종류에 대응하여 검사 신호 생성부(12)에 인가하는 전압의 검사 패턴을 생성시킴과 아울러, 그리드 전압 제어부(24)에 검사 패턴에 대응하여 그리드(6A, 6B)에 인가하는 전압을 제어시키는 것에 의해 행할 수도 있다. 덧붙여 상기한 전압의 설정예는 일례이며, 상기 설정예에 한정되는 것은 아니다.
　다음에, 그리드 전압의 변환을 구동 패턴과 동기시켜 행하는 예를 도 4를 이용하여 설명하고, 그리드 전압의 변환을 전자선의 주사에 동기시켜 행하는 예를 도 5를 이용하여 설명한다.
도 4(e), (f)는, 그리드 전압 변환의 타이밍을 나타내고 있다. 도 4(a)~(d)에 나타내는 검사 신호의 구동 패턴은, TFT 어레이 기판의 전면을 하나의 전위로 하고, 전면을 단위로서 변환하는 것이다. 에너지 필터의 그리드 전압의 변환은, 이 TFT 어레이 기판의 전면의 전위의 변환과 동기하여 행한다. 도 4에서는, TFT 어레이 기판의 전면의 전위의 변환은, 제1의 기간(1~5)과 제2의 기간(6~10)의 변환에 의해 행해진다. 그리드 전압의 변환은, 이 TFT 어레이 기판의 전위의 변환과 동기하여 행하고, 제1의 기간(1~5)에서는 그리드(6A)의 전압을 30 V, 그리드(6B)의 전압을 5 V로 하고, 제2의 기간(6~10)에서는, 그리드(6A)의 전압을 0 V, 그리드(6B) 의 전압을 -6 V로 한다.
도 5(e), (f))는, 그리드 전압 변환의 타이밍을 나타내고 있다. 도 5(a)~(d)에 나타내는 검사 신호의 구동 패턴은, TFT 어레이 기판의 픽셀을 단위로서 종방향 및 횡방향으로 교대로 다른 전압을 인가하고, 체크무늬의 전위 분포를 형성하는 것이고, 제1의 기간(1~5)과 제2의 기간(6~10)으로 전위 분포를 변환하고 있다. 또, 도 5(g)는, 전자선의 주사 신호를 나타내고 있다. 덧붙여 여기에서는, 주사 신호를 제1의 기간 및 제2의 기간 중에 정한 10의 기간과 일치시킨 예를 나타내고 있지만, 이것은 일례이며, 주사 신호의 주기는 임의로 정할 수 있다. 에너지 필터의 그리드 전압의 변환은, 전자선의 주사의 타이밍과 동기하여 행하고, 그리드(6A)의 전압을 30 V, 그리드(6B)의 전압을 5 V로 하는 기간과 그리드(6A)의 전압을 0 V, 그리드(6B)의 전압을 -6 V로 하는 기간을 주사 신호에 동기시켜 변환한다.
본 발명은, 기판의 결함의 유무 검출, 결함 종류의 검출외에, 검출한 결함을 복구하는 리페어 장치에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 TFT 어레이 검사 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 TFT 어레이 기판의 TFT 어레이(Cs on Com형 TFT 어레이)의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 TFT 어레이 기판의 TFT 어레이(Cs on Gate형 TFT 어레이)의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 1 게이트 주기 내에 있어서의 검사 신호의 구동 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 1 게이트 주기 내에 있어서의 검사 신호의 구동 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 픽셀의 인가 전압예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 TFT 어레이 검사 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 2차 전자 검출 강도 특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 TFT 어레이를 구성하는 각 요소 부분에서 생기는 결함을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 횡방향의 인접 결함을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 종방향의 인접 결함을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 결함예를 설명하기 위한 TFT 어레이의 등가 회로이다.
<부호의 설명>
1…TFT 어레이 기판 검사 장치, 2…전자선 소스, 3…2차 전자 검출기, 4…진공 챔버, 5…반사 2차 전자 억제용 그리드, 6…에너지 필터, 6 a, 6 b…그리드, 7…스테이지, 8…프로버, 10…기판, 11…TFT, 12…픽셀, 13…부가 용량, 14…게이트 라인, 15…소스 라인, 21…제어 장치, 22…검사 신호 생성부, 23…검사 신호 공급부, 24…그리드 전압 제어부, 25…전원, 26 A, 26 B…전원, 31…신호 처리부, 32…결함 검출부, 101…TFT 어레이 검사 장치, 102…전자선 소스, 103…2차 전자 검출기, 104…진공 챔버, 105…반사 2차 전자 억제용 그리드, 106(106a, 106b)…에너지 필터 그리드, 107…스테이지, 110…기판.

Claims (6)

  1. TFT 어레이 기판에 구 신호를 공급하여 구동하고, 상기 TFT 어레이 기판에 전자선을 조사하여 얻어지는 2차 전자를 에너지 선별하여 검출하고, 상기 검출로 얻어진 2차 전자 신호 강도에 의해 TFT 어레이 기판의 결함을 검출하는 TFT 어레이 검사 장치에 있어서,
    상기 에너지 선별을 수행하는 에너지 필터와,
    상기 에너지 필터를 통과한 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출기를 구비하고,
    상기 에너지 필터의 전위를 상기 구동 신호의 신호 파형에 동기하여 변환하는 것을 특징으로 하는 TFT 어레이 기판 검사 장치.
  2. 　청구항 1에 있어서, 상기 에너지 필터의 전위 변환을 전자선 조사와 동기시켜, 전자선이 조사하는 TFT 어레이 기판의 단일의 픽셀 혹은 복수 픽셀을 포함한 영역을 단위로서 에너지 필터의 전위를 변환하는 것을 특징으로 하는 TFT 어레이 기판 검사 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 구동 신호의 신호 파형은, TFT 어레이 기판상의 픽셀 혹은 복수 픽셀을 포함하는 영역을 이차원에서 교대로 체크 무늬상으로 다른 전위 상태로 구동하는 체커(checker) 패턴으로 하고,
    상기 체커 패턴으로 구동되는 TFT 어레이 기판상에 있어서, 전자선이 주사중에 조사하는 픽셀의 전위에 동기하여 상기 에너지 필터의 전위를 변환하는 것을 특징으로 하는 TFT 어레이 기판 검사 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 구동 신호의 신호 파형은, TFT 어레이 기판상의 픽셀 혹은 복수 픽셀을 포함하는 영역을 이차원에서 열방향 혹은 행방향의 줄무늬상으로 다른 전위 상태로 구동하는 스트라이프(stripe) 패턴으로 하고,
    상기 스트라이프 패턴으로 구동되는 TFT 어레이 기판상에 있어서, 전자선이 주사중에 조사하는 픽셀의 전위에 동기하여 상기 에너지 필터의 전위를 변환하는 것을 특징으로 하는 TFT 어레이 기판 검사 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,　상기 구동 신호의 신호 파형은, TFT 어레이 기판상의 모든 픽셀을 동일 전위의 전위 상태로 구동하는 전면 패턴으로 하고,
    상기 전면 패턴으로 구동되는 전위의 변환에 동기하여 상기 에너지 필터의 전위를 변환하는 것을 특징으로 하는 TFT 어레이 기판 검사 장치.
  6. 청구항 1 내지 5의 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 필터는 복수개의 그리드를 가지고, 상기 각 그리드에 다른 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 TFT 어레이 검사 장치.
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