TWI419245B - Ｔｆｔ陣列檢測裝置 - Google Patents

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Description

TFT陣列檢測裝置
本發明涉及一種用於對液晶顯示器(liquid crystal display)及有機電致發光顯示器(ElectroLuminescence display)等中使用的TFT(thin film transistor，薄膜電晶體)陣列(array)基板進行檢測的TFT陣列檢測裝置，本發明尤其是涉及一種藉由使用電子束(electron beam)來測定樣品電位，以進行基板的缺陷檢測(defect inspection)的TFT陣列檢測裝置。
就液晶基板或有機電致發光基板等的形成著TFT陣列的半導體基板的製造過程而言，在製造過程中包括TFT陣列檢測程序，在此TFT陣列檢測程序中進行TFT陣列的缺陷檢測。
TFT陣列用作例如選擇液晶顯示裝置的像素電極的開關元件(switching element)。具備TFT陣列的基板中，例如平行配設著作為掃描線(scanning line)而發揮功能的多根閘極線(gate line)，並且與閘極線正交配設著記作信號線的多根源極線(source line)，在兩根線交叉的部分附近配設TFT(Thin film transistor，薄膜電晶體)，使像素電極連接於此TFT。
液晶顯示裝置是在設置著上述TFT陣列的基板與對向基板之間夾著液晶層而構成的，且在對向基板所具備的對向電極(opposite electrode)與像素電極之間形成像素電 容。除上述像素電容以外，儲存電容(storage capacitor，Cs)也連接於像素電極。此儲存電容(Cs)的其中一端連接於像素電極，而另一端則連接於公用線(common line)或者閘極線。連接於公用線的構成的TFT陣列是Cs on Com型TFT陣列，連接於閘極線的構成的TFT陣列則是Cs on Gate型TFT陣列。
此TFT陣列中，因掃描線(閘極線)或信號線(源極線)的斷線、掃描線(閘極線)與信號線(源極線)的短路、驅動像素的TFT的特性不良所導致的像素缺陷等的缺陷檢測，例如是通過如下方式來進行的，即，使對向電極接地，以既定間隔來對閘極線的全部或者一部分施加例如-15V~+15V的直流電壓，並對源極線的全部或者一部分施加檢測信號(例如專利文獻1的先前技術)。TFT陣列檢測可藉由對TFT陣列輸入檢測用的驅動信號，並檢測此時的電壓狀態來進行缺陷檢測。
在TFT陣列的製造過程中，可能產生各種缺陷。圖9~圖12是用來說明缺陷例的圖。
圖9是用來說明在構成TFT陣列的各要素部分所產生的缺陷的圖。圖9中的虛線所示的各缺陷，除了表示像素12oe與源極線15e之間的短路缺陷(S-DSshort)、像素(pixel)12eo與閘極線14e之間的短路缺陷(G-DSshort)、源極線15o與閘極線14e之間的短路缺陷(S-Gshort)等的短路缺陷之外，還表示像素12ee與TFT11ee之間的斷線(D-open)。
另外，除了上述各像素的缺陷之外，有時還會在鄰接的像素之間產生鄰接缺陷。作為此鄰接缺陷眾所周知的有橫向鄰接的像素之間的缺陷(橫P P)、縱向鄰接的像素之間的缺陷(縱P P)、鄰接的源極線之間的短路(S Sshort)、以及鄰接的閘極線之間的短路(G Gshort)。
圖10是用來說明橫向的鄰接缺陷的圖。圖10中的虛線分別表示橫向鄰接的像素12eo與12ee之間的短路缺陷(橫P P)、以及橫向鄰接的源極線So與Se之間的短路缺陷(S Sshort)。
圖11是用來說明縱向的鄰接缺陷的圖。圖11中的虛線分別表示縱向鄰接的像素12oo與12eo之間的短路缺陷(縱P P1)、及縱向鄰接的像素12oe與12ee之間的短路缺陷(縱P P2)、以及縱向鄰接的閘極線Go與Ge之間的短路缺陷(G Gshort)。
在使用電子束的TFT陣列檢測裝置中，對像素(ITO(Indium Tin Oxide，氧化錫銦)電極)照射電子束，並檢測藉由此電子束照射而發射(emission)的二次電子(secondary electron)，這樣將施加到像素(ITO電極)的電壓波形轉換為二次電子波形，利用信號來進行成像化(imaging)，據此來對TFT陣列進行電檢測。
作為對各像素產生的缺陷進行檢測的驅動圖案，例如存在如下的驅動圖案：對TFT陣列的全體像素交替施加正電壓(例如10V)與負電壓(例如-10V)而均勻地進行驅動。當利用此均勻地驅動的驅動圖案來進行缺陷檢測時， 無法檢測出鄰接缺陷。
因此，在先前的缺陷檢測中為了檢測出鄰接缺陷，是使用一種已使用於檢測橫向鄰接缺陷的檢測圖案與用於檢測縱向鄰接缺陷的檢測圖案分別獨立的檢測圖案，利用各檢測圖案來分別獨立地檢測橫向鄰接缺陷與縱向鄰接缺陷。
例如，當檢測橫向鄰接缺陷時，以在TFT陣列上正電壓像素(ITO)與負電壓像素(ITO)所形成的電壓分布成為縱條紋圖案的方式來施加電壓。此縱條紋圖案使TFT陣列的縱向像素電壓相同，而使鄰接的橫向像素行彼此電壓不同。據此來檢測橫向鄰接缺陷。
另外，當檢測縱向鄰接缺陷時，以在TFT陣列上正電壓像素(ITO)與負電壓像素(ITO)所形成的電壓分布成為橫條紋圖案的方式來施加電壓。此橫條紋圖案使TFT陣列的橫向像素電壓相同，而使鄰接的縱向像素行彼此電壓不同。據此來檢測縱向鄰接缺陷。
此外，鄰接缺陷的檢測，除了使用上述條紋狀的條紋圖案(stripe pattern)的驅動圖案之外，還眾所周知有一種呈棋盤狀施加正電位與負電位來檢測鄰接缺陷的棋盤圖案(checker pattern)。
另一方面，作為不接觸而檢測樣品電位的技術，眾所周知有一種使用電位對比(potential contrast)的檢測方法。根據此電位對比，藉由向樣品照射電子束而測定從樣品表面發射出的二次電子的能量，據此可以測定樣品的電 位。
此外，提出了一種TFT檢測裝置，對TFT陣列基板，在TFT陣列基板的缺陷像素等的檢測中，應用上述使用電位對比的檢測方法藉由非接觸測定而進行檢測，來代替使機械探針(probe)接觸於TFT陣列而進行的方法。此TFT陣列檢測裝置中，對液晶顯示器或有機電致發光顯示器等中使用的TFT陣列基板照射電子束，根據測定從TFT陣列基板產生的二次電子所獲得的信號，來測定是否對TFT陣列基板施加既定的電壓，並根據其測定結果來判定短路等的缺陷單元。作為此種TFT陣列檢測裝置眾所周知的有例如專利文獻2、3、4中所記載者。
上述利用電子束的TFT陣列檢測裝置使用如下構成，即，為了檢測從樣品發射出的二次電子，在樣品與檢測器之間設置二次電子過濾栅格(filter grid)。圖12是用來說明先前TFT陣列檢測裝置中使用的檢測部分的概要的圖。
圖12中，TFT陣列檢測裝置101包括：電子束源102，向樣品即TFT陣列基板110照射電子束；二次電子檢測器103，檢測從基板110發射出的二次電子；二次電子過濾栅格106(106A、106B)，構成使既定能量以上的二次電子通過的能量過濾器(energy filter)；反沖(recoil)二次電子抑制用栅格105，提高二次電子檢測器103對二次電子的捕獲率；以及真空室(chamber)104，以真空狀態收納基板110、栅格105、106等。另外，反沖二次電子是來自樣品的反射電子(reflection electron)與壁面碰撞而產生的 二次電子。
從TFT陣列基板產生的二次電子，通過二次電子過濾栅格106的能量過濾器以既定能量被過濾，並受到二次電子檢測器103的檢測。
利用光電倍增器(photomultiplier)等的二次電子檢測器103，將檢測出的二次電子强度的信號轉換為類比信號(analog signal)。藉由對檢測坐標進行反運算(inverse operation)而僅對應於像素來分割所得數據，利用圖像處理提取缺陷，並輸出缺陷數據。
[專利文獻1]日本專利特開平5-307192號公報
[專利文獻2]日本專利特開平11-265678號公報(第2、20圖)
[專利文獻3]日本專利特開2000-3142號公報(第1、5、29圖)
[專利文獻4]日本專利特開2004-228431號公報
檢測TFT陣列基板缺陷的驅動圖案，因缺陷種類的不同而在檢測的適用性上存在差異。例如，在像素間的ITO短路而產生的鄰接缺陷(像素短路)中，使用使鄰接的像素充電電位不同的驅動圖案，且短路的像素成為負電位。另外，不管是正電位充電及負電位充電中的哪個電位，均可檢測TFT的汲極(drain)與源極(source)的短路(SD短路)，但較佳是藉由負電位的充電來檢測。
另外，在ITO與源極線等並非為金屬而是像α-Si(amorphous silicon，非晶矽)等那樣連接著電容成分的缺 陷時，為了檢測出充電到電容中的電荷的泄漏(leak)，必需正電位充電的驅動圖案。
因此，為了檢測不同種類的缺陷，必須以多種驅動圖案來進行檢測。因此根據檢測對象的缺陷種類而選擇驅動圖案，多次獲取使用此驅動圖案的檢測信號，並對獲得的多個信號進行積分，據此來提高檢測精度。例如，使用將整體充電成正電位或負電位的均勻圖案、及檢測鄰接缺陷的條紋圖案等的驅動圖案，以切換驅動圖案而重複如下操作，即，以驅動圖案作為框(frame)單位而分別多次獲取檢測信號並對多次獲取的檢測信號進行積分，據此來對各種缺陷進行檢測。
另外，在使用電位對比來進行TFT陣列基板的缺陷檢測時，使用能量過濾器來施加既定電壓，據此可擴大由正常像素與缺陷像素所獲得的二次電子信號的差異，從而可提高二次電子的檢測效率，但先前在檢測各種缺陷時，即便使用不同的驅動圖案，也對能量過濾器設定相同的電壓條件。
在TFT陣列基板的缺陷檢測中，為了提高檢測的產量(throughput)，要求縮短檢測時間，但如上所述，在檢測TFT陣列基板的各種缺陷時，必須根據缺陷種類而切換上述的驅動圖案，此驅動圖案的切換而重複獲取信號的操作成為延長檢測時間的主要原因。
另外，還存在如下問題：雖然期待藉由優化施加給能量過濾器的電壓條件來提高檢測信號的檢測效率，並據此 縮短檢測時間，但是由於先前對能量過濾器設定相同的電壓條件，因此在驅動圖案的切換時，未必對能量過濾器設定著最佳的電壓條件。
因此，本發明的目的在於解決上述問題，縮短TFT陣列基板的各種缺陷檢測所需的時間。
更詳細而言，本發明的目的在於藉由優化能量過濾器的電壓條件來提高檢測信號的檢測效率。另外，本發明的目的在於藉由减少所使用的驅動圖案的數量來减少檢測信號的獲取動作的重複次數，並且對應此驅動圖案而設定能量過濾器的電壓條件，據此縮短TFT陣列基板的各種缺陷檢測所需的時間。
相對於TFT陣列基板的各種缺陷，根據缺陷檢測所使用的驅動圖案，對施加給能量過濾器的電壓進行切換並加以設定，據此可提高檢測信號的檢測效率。另外，藉由使用棋盤狀的棋盤圖案來作為缺陷檢測的驅動圖案，减少用以改變TFT陣列基板的電壓狀態所需的動作次數，並且藉由使施加給能量過濾器的電位可與電子束的照射同步改變，來縮短TFT陣列基板的各種缺陷檢測所需的時間。
本發明提供一種TFT陣列檢測裝置，對TFT陣列基板供給驅動信號，並向由此受到驅動的TFT陣列基板的像素照射電子束而獲得二次電子，對所得二次電子進行能量篩選並加以檢測，從而根據所獲得的二次電子信號强度來檢測TFT陣列基板的缺陷，上述TFT陣列檢測裝置包括： 能量過濾器，進行能量篩選；以及二次電子檢測器，對通過能量過濾器後的二次電子進行檢測。
本發明是與驅動信號的信號波形同步地切換該能量過濾器的電位。藉由使能量過濾器的電位與驅動信號的信號波形同步，可以根據驅動圖案而將二次電子檢測的檢測條件設定為最佳，從而可以提高檢測效率。
此外，在藉由以電子束來掃描TFT陣列基板上的像素而檢測來自各像素的二次電子時，使能量過濾器的電位切換與電子束照射同步，並以電子束照射的TFT陣列基板上的單一像素或包含多個像素的區域為單位，來切換能量過濾器的電位。
據此，可以提高從像素或包含多個像素的區域發射的二次電子的檢測效率。
本發明的TFT陣列檢測裝置中使用的驅動圖案，根據TFT陣列基板的缺陷種類可以使用棋盤圖案、條紋圖案、或者整體圖案(full pattern)等各種驅動圖案。
棋盤圖案的驅動圖案是以二維交替呈棋盤狀的不同電位狀態下驅動TFT陣列基板上的像素或者包含多個像素的區域的信號波形。
條紋圖案的驅動圖案是以在行方向或列方向上呈二維條紋狀的不同電位狀態下驅動TFT陣列基板上的像素或包含多個像素的區域的信號波形。
當使用上述各驅動圖案來驅動TFT陣列基板時，TFT陣列基板上的各像素的電位根據驅動圖案而不同。本發明 在利用電子束來掃描TFT陣列基板上時，使能量過濾器的電位與掃描時電子束照射的像素的電位同步切換。
另外，作為本發明的TFT陣列基板檢測裝置所使用的驅動圖案，也可以使用整體圖案的信號波形，此整體圖案是在相同的電位狀態下驅動TFT陣列基板上的全體像素。使用此整體圖案的驅動中，例如與使整體為高電位的驅動時及使整體為低電位的驅動時同步地切換能量過濾器的電位。
能量過濾器可以構成為具備至少兩片栅格的多片栅格，且對各栅格施加不同的電壓。
本發明的發明者發現：使用二次電子檢測器檢測的二次電子的檢測量具有根據基板電位與能量過濾器的電位而改變的二次電子檢測强度特性，另外此能量過濾器由多片栅格構成，且對各栅格施加不同的電壓，據此可以改變二次電子檢測强度特性。
根據施加給各栅格的電壓而改變二次電子檢測强度特性，據此可以高精度地檢測基板上的電位改變，從而也可以檢測先前構成的陣列檢測裝置無法檢測的基板缺陷種類。
將能量過濾器配置在基板與二次電子檢測器之間，而且對配置在遠離基板的側的栅格施加的電壓，高於對配置在靠近基板的側的栅格所施加的電壓。根據此施加電壓的形態，就基板上的不同電位，可以使二次電子檢測器檢測的二次電子的檢測量大幅改變。TFT陣列檢測裝置可根據 此二次電子檢測器所檢測的二次電子的檢測量的改變，來檢測基板上的電位的差異，從而可以檢測以此電壓差異為主要原因的基板缺陷。
根據本發明，可以縮短TFT陣列基板的各種缺陷檢測所需的時間。
另外，藉由優化該能量過濾器的電壓條件，可以提高檢測信號的檢測效率。
藉由减少所使用的驅動圖案的數量，可以减少檢測信號的獲取動作的重複次數，並且藉由對應於驅動圖案而設定能量過濾器的電壓條件，可以縮短TFT陣列基板的各種缺陷檢測所需的時間。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下，一邊參照附圖，一邊詳細說明本發明的實施形態。
圖1是表示本發明的TFT陣列檢測裝置的概略圖。
TFT陣列檢測裝置1包括：檢測信號生成部4，在TFT陣列基板10上生成陣列檢測用檢測信號；探針器(prober)8，將由檢測信號生成部4生成的檢測信號施加給TFT陣列基板10；檢測TFT陣列基板的電壓施加狀態的機構(電子束源2、二次電子檢測器3)；以及根據檢測信號來檢測 TFT陣列的缺陷的機構(信號處理部31、缺陷檢測部32)。
探針器8具備探針器架(prober frame)，此探針器架設置著探針插頭(probe pin)(未圖示)。藉由將探針器8載置到TFT陣列基板10上等來使探針插頭與形成在TFT陣列基板10上的電極接觸，從而對TFT陣列施加該檢測信號。
TFT陣列基板10成為與施加的檢測信號相對應的電位狀態，當陣列中存在缺陷時，成為不同的電位狀態。可以藉由檢測此電位狀態，來檢測TFT陣列基板的陣列缺陷。
檢測TFT陣列基板的電壓施加狀態的機構可以是各種構成。圖1所示的構成是一種利用電子束進行檢測的構成，包括對TFT陣列基板10照射電子束的電子束源2、檢測因照射的電子束而從TFT陣列基板10發射的二次電子的二次電子檢測器3、以及對二次電子檢測器3的檢測信號實施信號處理從而檢測TFT陣列基板10上的電位狀態的信號處理部5等。
受到電子束照射的TFT陣列發射與所施加的檢測信號的電壓相對應的二次電子，因此可以藉由檢測此二次電子來檢測TFT陣列的電位狀態。
信號處理部31根據二次電子檢測器3的檢測信號，檢測TFT陣列的電位狀態，而缺陷檢測部32藉由對由信號處理部31獲取的電位狀態與正常狀態下的電位狀態進行比較，來檢測TFT陣列的缺陷。
檢測信號生成部4生成對形成在TFT陣列基板10上 的TFT陣列進行驅動的檢測信號的驅動圖案。下文叙述此驅動圖案。
控制部21為了使電子束以掃描方式對TFT陣列基板10上的TFT陣列的檢測位置進行照射，須控制該電子束源2或平臺7。電子束源2使照射到TFT陣列基板10的電子束在XY方向上擺動，另外，平臺7使載置在平臺上的TFT陣列基板10在XY方向上移動，據此來掃描電子束的照射位置。掃描位置為檢測位置。
此外，上述TFT陣列檢測裝置的構成為一例示，並不限定於此構成。
其次，使用圖2，說明在Cs on Com型TFT陣列的情形下的本發明的TFT陣列基板的TFT陣列的等效電路(equivalent circuit)，並使用圖3，說明在Cs on Gate型TFT陣列情形下的上述等效電路。此處，Cs on Com型TFT陣列的構成為：與像素電極連接的儲存電容(Cs)的其中一連接端連接於公用線(Cs線)，而Cs on Gate型TFT陣列的構成：與像素電極連接的儲存電容(Cs)的其中一連接端連接於閘極線(Gate線)。
首先，對Cs on Com型TFT陣列的情形加以說明。在TFT陣列基板上，在陣列閘極線14與源極線15交叉的部分的附近的TFT區域11A中設置著TFT。另外，在鄰接的閘極線14之間，設置著連接該儲存電容(Cs)的Cs線16。
圖2表示Cs on Com型TFT陣列的等效電路。此等效電路中，表示閘極線14以及源極線15分為偶數位與奇數 位此兩個線群進行驅動的情形。
在奇數位的閘極線14o與奇數位的源極線15o交叉的部分的附近，設置著像素(Pixel)12oo。像素(Pixel)12oo的一端連接於TFT11oo，而另一端連接於儲存電容(Cs)13oo。儲存電容(Cs)13oo的另一端連接於Cs線16。TFT11oo的汲極D連接於像素(Pixel)12oo，閘極電路G連接於奇數位的閘極線14o，而源極S則連接於奇數位的源極線15o。
同樣，在奇數位的閘極線14o與偶數位的源極線15e交叉的部分的附近，設置著像素(Pixel)12oe。像素(Pixel)12oe的一端連接於TFT11oe，而另一端連接於儲存電容(Cs)13oe。儲存電容(Cs)13oe的另一端連接於Cs線16。TFT11oe的汲極D連接於像素(Pixel)12oe，閘極電路G連接於奇數位的閘極線14o，而源極S則連接於偶數位的源極線15e。
另外，在偶數位的閘極線14e與奇數位的源極線15o交叉的部分的附近，設置著像素(Pixel)12eo。像素(Pixel)12eo的一端連接於TFT11eo，而另一端連接於儲存電容(Cs)13eo。儲存電容(Cs)13eo的另一端連接於Cs線16。TFT11eo的汲極D連接於像素(Pixel)12eo，閘極電路G連接於偶數位的閘極線14e，而源極S則連接於奇數位的源極線15o。
另外，在偶數位的閘極線14e與偶數位的源極線15e交叉的部分的附近，設置著像素(Pixel)12ee。像素(Pixel) 12ee的一端連接於TFT11ee，而另一端則連接於儲存電容(Cs)13ee。儲存電容(Cs)13ee的另一端連接於Cs線16。TFT11ee的汲極D連接於像素(Pixel)12ee，閘極電路G連接於偶數位的閘極線14e，而源極S則連接於偶數位的源極線15e。
因此，根據奇數位的閘極線14o的再生脈衝信號(onpulse signal)，對像素(Pixel)12oo施加奇數位的源極線15o的電壓，根據奇數位的閘極線14o的再生脈衝信號，對像素(Pixel)12oe施加偶數位的源極線15e的電壓，根據偶數位的閘極線14e的再生脈衝信號，對像素(Pixel)12eo施加奇數位的源極線15o的電壓，並根據偶數位的閘極線14e的再生脈衝信號，對像素(Pixel)12ee施加偶數位的源極線15e的電壓。
其次，對Cs on Gate型TFT陣列的情形加以說明。在TFT陣列基板上，在陣列閘極線14與源極線15交叉的部分的附近的TFT區域11A中設置TFT。
圖3表示Cs on Gate型TFT陣列的等效電路。此等效電路中，表示閘極線14以及源極線15分為偶數位與奇數位此兩個線群而進行驅動的情形。
在奇數位的閘極線14o與奇數位的源極線15o交叉的部分的附近，設置像素(Pixel)12oo。像素(Pixel)12oo的一端連接於TFT11oo，而另一端則連接於儲存電容(Cs)13oo。儲存電容(Cs)13oo的另一端連接於偶數位的閘極線14eo。TFT11oo的汲極D連接於像素(Pixel)12oo，閘 極電路G連接於奇數位的閘極線14o，而源極S則連接於奇數位的源極線15o。
同樣，在奇數位的閘極線14o與偶數位的源極線15e交叉的部分的附近，設置著像素(Pixel)12oe。像素(Pixel)12oe的一端連接於TFT11oe，而另一端則連接於儲存電容(Cs)13oe。儲存電容(Cs)13oe的另一端連接於偶數位的閘極線14e。TFT11oe的汲極D連接於像素(Pixel)12oe，閘極電路G連接於奇數位的閘極線14o，而源極S則連接於偶數位的源極線15e。
另外，在偶數位的閘極線14e與奇數位的源極線15o交叉的部分的附近，設置著像素(Pixel)12eo。像素(Pixel)12eo的一端連接於TFT11eo，而另一端則連接於儲存電容(Cs)13eo。儲存電容(Cs)13eo的另一端連接於奇數位的閘極線14o。TFT11eo的汲極D連接於像素(Pixel)12eo，閘極電路G連接於偶數位的閘極線14e，而源極S則連接於偶數位的源極線15e。
另外，在偶數位的閘極線14e與偶數位的源極線15e交叉的部分的附近，設置著像素(Pixel)12ee。像素(Pixel)12ee的一端連接於TFT11ee，而另一端則連接於儲存電容(Cs)13ee。儲存電容(Cs)13ee的另一端連接於奇數位的閘極線14o。TFT11ee的汲極D連接於像素(Pixel)12ee，閘極電路G連接於偶數位的閘極線14e，而源極S則連接於偶數位的源極線15e。
因此，根據奇數位的閘極線14o的再生脈衝信號，對 像素(Pixel)12oo施加奇數位的源極線15o的電壓，根據奇數位的閘極線14o的再生脈衝信號，對像素(Pixel)12oe施加偶數位的源極線15e的電壓，根據偶數位的閘極線14e的再生脈衝信號，對像素(Pixel)12eo施加奇數位的源極線15o的電壓，根據偶數位的閘極線14e的再生脈衝信號，對像素(Pixel)12ee施加偶數位的源極線15e的電壓。
以下，就本發明的檢測信號的驅動圖案例，使用圖4、圖5的檢測信號例、以及圖6的像素的施加電壓例進行說明。
圖4、圖5表示本發明的一個閘極(gate)周期內的檢測信號的驅動圖案，可公用於Cs on Com型TFT陣列以及Cs on Gate型TFT陣列。以下，使用圖2所示的Cs on Com型TFT陣列的情形的例進行說明。
圖4、圖5所示的檢測信號的驅動圖案中，例如在一個閘極周期內，以均等的時間間隔輸出閘極線14o((圖4(a)、圖5(a)的Go)、14e(圖4(b)、圖5(b)的Ge))的再生脈衝信號，並通過各TFT11(11oo、11oe、11eo、11ee)，對各交叉部分的像素(Pixel)12(12oo、12oe、12eo、12ee)的ITO，施加此時對源極線15o((圖4(c)、圖5(c)的So)、15e(圖4(d)、圖4(d)的Se)施加的電壓。
利用此時的閘極線14的電壓與源極線15的電壓的組合、以及電壓的切換，對各像素(Pixel)12(12oo、12oe、12eo、12ee)中的分別鄰接的像素施加不同的電壓。
此外，一個閘極周期(圖4、圖5的1~10所示的期間)可以是任意的時間寬度，作為一例，例如可以是16msec。
在圖4的示例中，為了便於說明，以1~10此10個時間間隔來表示一個閘極周期，並將此一個閘極周期分為第1期間(用1~5來表示)與第2期間(用6~10來表示)，在第1期間使像素(Pixel)中保持正電壓(+10V)，而在第2期間使像素(Pixel)中保持負電壓(-10V)。
在第1期間(圖4中的1~5所示的期間)，使閘極線Go與閘極線Ge產生再生脈衝信號(圖4(a)、圖4(b))。此時，在與閘極線Go的再生脈衝信號相對應的期間，對源極線So施加正電壓(+10V)後，又施加負電壓(-10V)(圖4(c))。另外，在與閘極線Ge的再生脈衝信號相對應的期間，對源極線Se施加正電壓(+10V)後，又施加負電壓(-10V)(圖4(d))。
在圖4中的第2期間的“6”所示的期間，使閘極線Go與閘極線Ge產生再生脈衝信號(圖4(a)，(b))。此時，在源極線So以及源極線Se保持著施加著負電壓(-10V)的狀態(圖4(c)、圖4(d))。
利用上述再生脈衝信號與施加電壓，在第1期間使像素(Pixel)12oo、12ee、12oe、12eo保持為正電壓(+10V)，而在第2期間使像素(Pixel)12oo、12ee、12oe、12eo保持為負電壓(-10V)。
圖6(a)表示在第1期間的像素(Pixel)12的電壓 狀態，全體像素保持為正電壓(+10V)。另外，圖6(b)表示在第2期間的像素(Pixel)12的電壓狀態，全體像素保持為負電壓(-10V)。
利用此驅動圖案來形成將TFT陣列基板上的全體像素設定為正電位或者負電位的整體圖案。
在利用像上述圖13所示的那樣的均勻驅動的驅動圖案，來對TFT陣列基板上的TFT陣列進行缺陷檢測時，無法檢測鄰接缺陷。為了檢測鄰接缺陷，例如可以使用一種已使用於橫向鄰接缺陷的檢測圖案與用於縱向鄰接缺陷的檢測圖案分別獨立的檢測圖案，利用各檢測圖案分別獨立地檢測橫向鄰接缺陷與縱向鄰接缺陷。
例如，在檢測橫向鄰接缺陷時，以TFT陣列上正電壓像素(ITO)與負電壓像素(ITO)形成的電壓分布成為縱條紋圖案的方式而施加電壓。此縱條紋圖案中，TFT陣列的縱向像素電壓相同，而鄰接的橫向像素行彼此電壓不同。據此，檢測橫向鄰接缺陷。
另外，在檢測縱向鄰接缺陷時，施加電壓以使TFT陣列上正電壓像素(ITO)與負電壓像素(ITO)形成的電壓分布成為橫條紋圖案。此橫條紋圖案中，TFT陣列的橫向像素電壓相同，而鄰接的縱向像素行彼此電壓不同。據此，檢測縱向鄰接缺陷。
圖5表示另一檢測信號的驅動圖案例，且是由一個驅動圖案來形成縱向以及橫向的鄰接缺陷的示例。在圖5的示例中，為了便於說明，以1~10此10個時間間隔來表示 一個閘極周期，且將此一個閘極周期分為第1期間(由1~5來表示)與第2期間(由6~10來表示)，在第1期間以及第2期間，像素(Pixel)交互保持著正電壓(+10V)與負電壓(-10V)。
在第1期間(圖5中的1~5所示的期間)，使閘極線Go與閘極線Ge產生再生脈衝信號(圖5(a)、圖5(b))。
首先，使閘極線Go產生再生脈衝信號(圖5(a))，然後使閘極線Ge產生再生脈衝信號(圖5(b))。此時，在與閘極線Go的再生脈衝信號對應的期間，對源極線So施加正電壓(+10V)後再施加負電壓(-10V)(圖5(c))。另外，在與閘極線Ge的再生脈衝信號對應的期間，對源極線Se施加正電壓(+10V)後再施加負電壓(-10V)(圖5(d))。
利用上述閘極線的再生脈衝信號與源極線的施加電壓，在第1期間，在圖5(c)、圖5(d)中的1~5期間與6~10期間中交互保持著正電壓(+10V)與負電壓(-10V)。
圖6(c)表示在第1期間的像素(Pixel)12的電壓狀態，圖6(d)表示在第2期間的像素(Pixel)12的電壓狀態。TFT陣列的像素中鄰接的像素交互保持著正電壓(+10V)與負電壓(-10V)，且在第1期間與第2期間切換正負電壓。
利用此驅動圖案可形成TFT陣列基板上的像素的正電位與負電位以二維呈格子狀而設定的棋盤圖案。
圖7是用來說明本發明的TFT陣列檢測裝置構成的概略圖。圖7中，TFT陣列檢測裝置1包括：電子束源2(電子束源)，對配置在真空室4內的基板10照射一次電子(primary electron)；以及二次電子檢測器3，檢測因照射一次電子而從基板10發射的二次電子。另外，在基板10與二次電子檢測器3之間設置能量過濾器6。此能量過濾器6由多片栅格構成。在圖1中由兩片栅格6A、6B構成，在靠近基板10的側設置栅格6B，在遠離基板10的側設置栅格6A。
從TFT陣列基板產生的二次電子中到達能量過濾器6的二次電子的能量，依賴於TFT陣列基板10與能量過濾器6的電位差、以及二次電子的初始能量。二次電子通過能量過濾器時的能量，用((過濾器電位-樣品電位)所產生的能量+二次電子的初始能量)來表示。
當二次電子通過能量過濾器時的能量為正(>0)時，二次電子可以通過能量過濾器。因此，如果對TFT陣列基板施加的負電位增加，則二次電子可以通過能量過濾器，TFT陣列基板的電位較能量過濾器的電位低越多，則通過此能量過濾器的二次電子的比例就越高。另一方面，如果TFT陣列基板的電位提高，TFT陣列基板與能量過濾器的電位差縮小，則通過過濾器的二次電子减少。
能量過濾器6的栅格6A、6B也可以設置為與配置該基板10的平臺7平行。根據使能量過濾器6的栅格6A、6B與平臺7平行的構成，栅格6A、6B與基板10平行， 據此，可以形成適於在基板10的廣闊範圍內進行測定的構成。
另外，能量過濾器6的栅格6A、6B中，也可以在連接電子束源2與基板10上的照射位置的線上設置開口部，此開口部用來將電子束源2的一次電子照射到基板10上。另外，在二次電子檢測器3的前面設置著檢測器栅格8。
在真空室4內，除了設置上述能量過濾器6的栅格6A、6B以外，還以沿著內周壁面包圍內部空間的方式而設置著反沖二次電子抑制用栅格5。此反沖二次電子抑制用栅格5使橫向前進的二次電子反沖，從而提高二次電子檢測器3的捕獲率。
上述能量過濾器6的栅格6A與栅格6B上分別連接著電源26A、26B，可以對每個栅格施加不同的電壓。此電源26A、26B對栅格6A、6B施加的電壓，是由栅格電源控制部24來控制。而且，根據檢測信號生成部22生成的檢測信號的驅動圖案，從檢測信號供給部23對TFT陣列基板10施加該檢測信號。
控制裝置21控制栅格電源控制部24以及檢測信號生成部22，並根據作為檢測對象的基板10的缺陷種類，來控制栅格電壓與檢測信號的驅動圖案。在此控制下，使栅格電壓與檢測信號的驅動圖案同步切換，另外，使栅格電壓可與由電子束源2向TFT陣列基板10的電子束的掃描同步而進行切換。
當檢測信號的驅動圖案與栅格電壓的切換同步時，例 如相對於基板種類及檢測對象的缺陷種類，預先記憶著對各栅格6A、6B施加的栅格電壓、與從檢測信號供給部23供給的檢測信號的驅動圖案之間的對應關係，根據TFT陣列檢測裝置所檢測的基板種類及缺陷種類，讀出上述栅格電壓以及驅動圖案，藉由對栅格電源控制部24指示讀出的栅格電壓，來對栅格6A、6B施加既定電壓，另外，藉由對檢測信號生成部22指示讀出的驅動圖案，來控制對基板10施加的檢測信號。
另外，當電子束的掃描與栅格電壓的切換同步時，以藉由掃描而由電子束來照射的像素或者包含多個像素的區域為單位，來切換能量過濾器的電位。
另外，該反沖二次電子抑制用栅格5上連接著電源25，以施加既定電壓而使二次電子反沖。
栅格電源控制部24對電源26A、26B施加到栅格6A、6B的電壓進行單獨控制，而使能量過濾器6的電位可改變。能量過濾器6根據其電位以既定的能量值，對從基板10發射的二次電子進行能量篩選，並使用二次電子檢測器3僅檢測通過的二次電子。
本發明的能量過濾器6使栅格6A、6B的電位可單獨改變。藉由改變此栅格6A、6B的電位，可以改變由二次電子檢測器3檢測的二次電子檢測强度的特性。根據基板的缺陷種類來改變施加給此栅格6A、6B的電壓，可以在對栅格施加一種公用電壓時檢測難以判別的缺陷。
上述情形的原因如下：對栅格施加一種公用電壓時的 二次電子檢測强度特性下，即使基板的不同電位所對應的二次電子檢測强度的差異小而難以判別，仍可藉由對栅格施加不同電壓而改變二次電子檢測强度特性，從而使不同基板電位相對應的二次電子檢測强度的差異增大，據此可以判別缺陷的有無。
圖8是表示二次電子檢測强度特性的圖。在圖8中，橫軸表示基板電位，縱軸表示二次電子檢測强度。另外，圖8中表示對栅格6A、6B施加不同電壓時的二次電子檢測强度特性的3個設定例。圖8中表示：第1設定例，對栅格6A施加0V電壓，對栅格6B施加-6V電壓(圖中以“□”表示的c1的二次電子檢測强度特性)；第2設定例，對栅格6A施加30V，對栅格6B施加-5V電壓(圖中以“◇”表示的c2的二次電子檢測强度特性)；以及第3設定例，對栅格6A施加60V電壓，對栅格6B施加5V電壓(圖中以“○”表示的c3的二次電子檢測强度特性)。
另外，在圖8中，基板的ITO在-10V~10V的電位範圍內，像素正常時的電位為10V，像素存在缺陷時的電位為5V。
在第1設定例的情形下，根據二次電子檢測强度特性c1，處於缺陷像素電位(5V)時的二次電子檢測强度與處於正常像素電位(10V)時的二次電子檢測强度的强度差為△I1。在此第1設定例中，像素正常時與存在缺陷時的二次電子檢測强度的强度差△I1比較小，所以難以根據此强度差來判別像素的缺陷。
在第2、第3設定例的情况下，根據二次電子檢測强度特性c2、c3，處於缺陷像素電位(5V)時的二次電子檢測强度與處於正常像素電位(10V)時的二次電子檢測强度的强度差分別為△I2、△I3。在此第2、第3設定例中，二次電子檢測强度的强度差△I2、△I3非常大，所以根據此强度差可以容易地判別像素的缺陷。
因此，在此設定例中，藉由對靠近基板的側的栅格施加低電壓，而對遠離基板的側的栅格施加高電壓，可以獲得容易判別正常像素與缺陷像素的二次電子檢測强度特性。
可以藉由控制裝置21來設定此電壓。控制裝置21的控制也可以如下方式來進行：例如根據基板種類或缺陷種類，生成對檢測信號生成部12施加的電壓的檢測圖案，並且使栅格電壓控制部24對應於檢測圖案而控制對栅格6A、6B施加的電壓。另外，上述電壓的設定例是一例，電壓設定並不限定於上述設定例。
接著，使用圖4來說明與驅動圖案同步地進行栅格電壓的切換的示例，並使用圖5來說明與電子束的掃描同步地進行栅格電壓的切換的示例。
圖4(e)、圖4(f)表示栅格電壓的切換時序。圖4(a)~圖4(d)所示的檢測信號的驅動圖案是使TFT陣列基板的整體電位相同，並以全體為單位進行切換的驅動圖案。能量過濾器的栅格電壓的切換與此TFT陣列基板的全體電位的切換同步進行。圖4中，TFT陣列基板的全體 電位的切換分為第1期間(1~5)以及第2期間(6~10)來進行切換。栅格電壓的切換與此TFT陣列基板的電位切換同步進行，在第1期間(1~5)使栅格6A的電壓為30V，栅格6B的電壓為5V，在第2期間(6~10)使栅格6A的電壓為0V，栅格6B的電壓為-6V。
圖5(e)、圖5(f)表示栅格電壓的切換時序圖。圖5(a)~圖5(d)所示的檢測信號的驅動圖案是以TFT陣列基板的像素為單位，對縱向及橫向交替施加不同的電壓而形成棋盤狀的電位分布的驅動圖案，並在第1期間(1~5)與第2期間(6~10)切換電位分布。另外，圖5(g)表示電子束的掃描信號。另外，此處使掃描信號與第1期間以及第2期間中規定的10的期間一致的示例，此為一個示例，掃描信號的周期可以任意設定。能量過濾器的栅格電壓的切換與電子束的掃描時序同步進行，在栅格6A的電壓為30V、栅格6B的電壓為5V的期間、以及栅格6A的電壓為0V、栅格6B的電壓為-6V的期間，與掃描信號同步而進行切換。
[產業上的可利用性]
本發明可以適用於除了檢測基板有無缺陷及缺陷種類以外，還適用於對檢測到的缺陷進行修復的修復裝置。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧TFT陣列檢測裝置
2‧‧‧電子束源
3‧‧‧二次電子檢測器
4‧‧‧真空室
5‧‧‧反沖二次電子抑制用栅格
6‧‧‧能量過濾器
6A、6B‧‧‧栅格
7‧‧‧平臺
8‧‧‧探針
10‧‧‧基板
11‧‧‧TFT
12‧‧‧像素
13‧‧‧儲存電容
14‧‧‧閘極線
15‧‧‧源極線
21‧‧‧控制裝置
22‧‧‧檢測信號生成部
23‧‧‧檢測信號供給部
24‧‧‧栅格電壓控制部
25‧‧‧電源
26A、26B‧‧‧電源
31‧‧‧信號處理部
32‧‧‧缺陷檢測部
101‧‧‧TFT陣列檢測裝置
102‧‧‧電子束源
103‧‧‧二次電子檢測器
104‧‧‧真空室
105‧‧‧反沖二次電子抑制用栅格
106(106a、106b)‧‧‧能量過濾器栅格
107‧‧‧平臺
110‧‧‧基板
圖1是本發明的TFT陣列檢測裝置的概略圖。
圖2表示本發明的TFT陣列基板的TFT陣列(Cs on Com型TFT陣列)的等效電路。
圖3表示本發明的TFT陣列基板的TFT陣列(Cs on Gate型TFT陣列)的等效電路。
圖4(a)~圖4(f)表示本發明的一個閘極周期內的檢測信號的驅動圖案。
圖5(a)~圖5(f)表示本發明的一個閘極周期內的檢測信號的驅動圖案。
圖6(a)~圖6(d)表示本發明的像素的施加電壓例。
圖7是用來說明本發明的TFT陣列檢測裝置構成的概略圖。
圖8是表示二次電子檢測强度特性的圖。
圖9是用來說明在構成TFT陣列的各要素部分所產生的缺陷的圖。
圖10是用來說明橫向鄰接缺陷的圖。
圖11是用來說明縱向鄰接缺陷的圖。
圖12是用來說明缺陷例的TFT陣列的等效電路。
1‧‧‧TFT陣列檢測裝置
2‧‧‧電子束源
3‧‧‧二次電子檢測器
4‧‧‧真空室
5‧‧‧反沖二次電子抑制用栅格
6‧‧‧能量過濾器
6A、6B‧‧‧栅格
7‧‧‧平臺
8‧‧‧探針
10‧‧‧基板
21‧‧‧控制裝置
22‧‧‧檢測信號生成部
23‧‧‧檢測信號供給部
24‧‧‧栅格電壓控制部
25‧‧‧電源
26A、26B‧‧‧電源

Claims (5)

  1. 一種TFT陣列檢測裝置，對TFT陣列基板的像素供給驅動信號而驅動上述TFT陣列基板，且對向上述TFT陣列基板照射電子束而獲得的二次電子進行能量篩選並加以檢測，從而根據上述檢測所獲得的二次電子信號强度來檢測TFT陣列基板的缺陷，上述TFT陣列檢測裝置的特徵在於包括：能量過濾器，用來進行上述能量篩選；以及二次電子檢測器，對通過上述能量過濾器後的二次電子進行檢測，且上述像素的上述驅動信號是設定成在一個閘極周期內與上述像素不同的電位狀態，其中使上述能量過濾器的電位切換與電子束照射同步，並以包含電子束照射的TFT陣列基板上的單一像素或多個像素的區域為單位來切換能量過濾器的電位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的TFT陣列檢測裝置，其中使上述驅動信號的信號波形為棋盤圖案，此棋盤圖案是以二維交替呈棋盤狀的不同電位狀態下驅動TFT陣列基板上的像素或包含多個像素的區域，在上述棋盤圖案所驅動的TFT陣列基板上，上述能量過濾器的電位與電子束掃描中照射的像素的電位同步切換。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的TFT陣列檢測裝置，其中上述驅動信號的信號波形是條紋圖案，此條紋圖案是 以在行方向或列方向上呈二維條紋狀的不同的電位狀態下驅動TFT陣列基板上的像素或包含多個像素的區域，在上述條紋圖案所驅動的TFT陣列基板上，上述能量過濾器的電位與電子束掃描中照射的像素的電位同步切換。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的TFT陣列檢測裝置，其中上述驅動信號的信號波形是整體圖案，此整體圖案是以相同電位的電位狀態下驅動TFT陣列基板上的全體像素，且上述能量過濾器的電位切換是與上述整體圖案所驅動的電位切換同步進行。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的TFT陣列檢測裝置，其中上述能量過濾器包括多片栅格，並對上述各栅格施加不同的電壓。
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