(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して走査画像を形成し、当該走査画像から欠陥ピクセルを検出する欠陥検出の信号処理方法であって、
ＴＦＴアレイに相対的に高い電位と低い電位の２種類の電位を二次元的に所定パターンで形成する検査信号を印加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走査画像を形成し、当該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、
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、
前記データ処理工程は、
前記ピクセルの信号強度を複数の閾値と比較し、前記ピクセルの信号強度が、前記複数の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する比較工程と、
前記比較結果により、信号強度が欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定する判定工程とを備えることを特徴とする、欠陥検出の信号処理方法。
【請求項２】
前記データ処理工程において、
前記比較工程は、
前記ピクセルの信号強度を４つの異なるレベルの閾値と比較し、前記４つの閾値で形成される５つの信号強度範囲の内の何れの信号強度範囲にあるかを検出するものであり、
前記５つの信号強度範囲は、正常ピクセルに前記２種類の電位をそれぞれ形成した際に検出される信号強度の分布である２つの正常強度範囲、および、前記正常強度範囲から外れた３つの欠陥強度範囲であり、
前記判定工程は、信号強度が３つの欠陥強度範囲の何れかの欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定することを特徴とする、請求項１に記載の欠陥検出の信号処理方法。
【請求項３】
前記データ処理工程において、
前記比較工程は、
前記２種類の電位の内で相対的に高い電位のピクセルから検出される第１の信号強度と、相対的に低い電位のピクセルから検出される第２の信号強度に区分し、
前記第１の信号強度を第１の閾値と比較し、前記第１の信号強度が前記第１の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出し、
前記第２の信号強度を第２の閾値と比較し、前記第２の信号強度が前記第２の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出するものであり、
前記第１の閾値は、相対的に高い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の下方の閾値であり、
前記第２の閾値は、相対的に低い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の上方の閾値であり、
前記判定工程は、前記第１の信号強度の比較結果と、前記第２の信号強度の比較結果とに基づいてピクセルの欠陥を判定することを特徴とする、請求項１に記載の欠陥検出の信号処理方法。
【請求項４】
前記検査信号印加工程は、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パターンを形成することを特徴とする、請求項１から３の何れか一つに記載の欠陥検出の信号処理方法。
【請求項５】
荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して走査画像を形成し、当該走査画像から欠陥ピクセルを検出する走査ビーム検査装置であって、
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基板のＴＦＴアレイに相対的に高い電位と低い電位の２種類の電位を二次元的に所定パターンで形成する検査信号を生成し印加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走査画像を形成し、当該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、
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、
前記データ処理部は、
前記ピクセルの信号強度を複数の閾値と比較し、前記ピクセルの信号強度が、前記複数の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する比較部と、
前記比較結果により、信号強度が欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定する判定部とを備えることを特徴とする、走査ビーム検査装置。
【請求項６】
前記データ処理部において、
前記比較部は、信号強度について４つの異なるレベルの閾値を有し、前記信号強度検出部で検出した各ピクセルの信号強度と４つの閾値とを比較し、４つの閾値で形成される２つの正常強度範囲、および、３つの欠陥強度範囲の信号強度範囲の内の何れの信号強度範囲にあるかを検出し、
前記判定部は、信号強度が３つの欠陥強度範囲の何れかの欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定するものであり、前記５つの信号強度範囲の内、前記正常強度範囲は正常ピクセルに電位をそれぞれ形成した際に検出される２つの信号強度の分布であり、前記欠陥強度範囲は前記正常強度範囲から外れた３つの欠陥強度範囲であることを特徴とする、請求項５に記載の走査ビーム検査装置。
【請求項７】
前記データ処理部において、
前記比較部は、
前記２種類の電位の内で相対的に高い電位のピクセルから検出される第１の信号強度と、相対的に低い電位のピクセルから検出される第２の信号強度に区分し、
前記第１の信号強度を第１の閾値と比較し、前記第１の信号強度が前記第１の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出し、
前記第２の信号強度を第２の閾値と比較し、前記第２の信号強度が前記第２の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出するものであり、
前記第１の閾値は、相対的に高い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の下方の閾値であり、
前記第２の閾値は、相対的に低い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の上方の閾値であり、
前記判定部は、前記第１の信号強度の比較結果と、前記第２の信号強度の比較結果とに基づいてピクセルの欠陥を判定することを特徴とする、請求項５に記載の走査ビーム検査装置。
【請求項８】
前記検査信号印加部は、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パターンを形成することを特徴とする、請求項５から７の何れか一つに記載の走査ビーム検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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に画素電極が接続される。
【０００４】
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。
【０００５】
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。）
【０００６】
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。また、液晶の表示状態を観察することによって、ＴＦＴアレイの欠陥検出を行っても良い。液晶の表示状態を観察することによってＴＦＴアレイを検査する場合には、ＴＦＴアレイ基板と対向電極との間に液晶層を挟んだ液晶表示装置の状態で検査する他に、液晶層と対向電極を備えた検査治具をＴＦＴアレイ基板に取り付けることによって、液晶表示装置に至らない半製品の状態で検査することもできる。
【０００７】
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。
【０００８】
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１１に示すような検査信号がある。なお、図１１（ａ），（ｂ）はゲート信号を示し、図１１（ｃ），（ｄ）はソース信号を示している。図１１（ａ），（ｂ）のゲート信号と図１１（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）を交互に印加する。図１３（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）の電圧状態を示している。
【０００９】
ＴＦＴ基板上のＴＦＴアレイを、図１１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。
【００１０】
図１２は隣接欠陥を検出するための検査信号であり、図１３（ｃ），（ｄ）は図１２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。この検査パターンによれば、隣接するピクセルには互いに異なる電位が印加される。
【００１１】
なお、隣接欠陥を検出するための検査パターンは上記した検査パターンの他に種々の検査パターンを用いることができ、例えば、横方向隣接欠陥を検出する場合にはＴＦＴアレイ上において＋電圧のピクセル（ＩＴＯ）と−電圧のピクセル（ＩＴＯ）が形成する電圧分布が縦縞パターンとなるように電圧を印加する。この縦縞パターンは、ＴＦＴアレイの縦方向のピクセルを同電圧とし、隣接する横方向のピクセル列同士は異なる電圧としている。これによって、横方向隣接欠陥を検出する。
【００１２】
縦方向隣接欠陥を検出する場合にはＴＦＴアレイ上において＋電圧のピクセル（ＩＴＯ）と−電圧のピクセル（ＩＴＯ）が形成する電圧分布が横縞パターンとなるように電圧を印加する。この横縞パターンは、ＴＦＴアレイの横方向のピクセルを同電圧とし、隣接する縦方向のピクセル列同士は異なる電圧としている。これによって、縦方向隣接欠陥を検出する。
【００１３】
電子線を用いたＴＦＴアレイ検査装置では、ピクセル（ＩＴＯ電極）に対して電子線を照射し、この電子線照射によって放出される二次電子を検出することによって、ピクセル（ＩＴＯ電極）に印加された電圧波形を二次電子波形に変え、走査画像をイメージ化し、これによってＴＦＴアレイの電気的検査を行っている。
【００１４】
ＴＦＴアレイが欠陥を含むピクセル（画素）であるか正常なピクセル（画素）であるかの判定は二次電子の量によって行うことができ、二次電子を検出する検出器の検出信号の信号強度によって検出している。より詳細には、通常、ＴＦＴアレイのピクセルの内で正常なピクセルが大多数を占め、欠陥ピクセルはわずかであることから、均一な強度を有するピクセルを正常ピクセルと判定し、均一強度に対して特異的に異なる強度を示すピクセルを欠陥ピクセルと判定している。
【００１５】
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１３（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。また、前記した図１３（ｃ），（ｄ）で得られる検査パターンの例によれば、これら２つの検査パターンを積算することによって、全面の信号強度を一様とすることができる。
【特許文献１】特開平５−３０７１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来のＴＦＴアレイ検査では、上記したように、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求め、これらの検査パターンを積算して全面の信号強度を一様とする必要がある。
【００１７】
全面の強度が一様となる検査パターンでは、検出することができる欠陥種が制限されるという問題がある。
【００１８】
また、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する信号強度を得るには、一つの検査パターンの他に、この検査パターンと相補的な検査パターン等の複数種類の検査パターンを用意する必要があるという問題がある他、これら複数種の検査信号を印加して検査パターンを取得するため検査時間が長くなるという問題があり、ＴＦＴアレイの検査では検査時間の短縮が求められている。
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するものであり、複数の検査パターンを積算して行う欠陥検査を、一つの検査パターンによって行い、ＴＦＴアレイ検査の検査時間を短縮することを目的とする。
【００２０】
また、全面の信号強度が一様となる検査パターンが検出する欠陥に限らず、他の欠陥種の検出を可能とすることを目的とする。
【００２１】
また、複数の検査パターンを積算することなく、欠陥検出を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して走査画像を形成し、この走査画像から欠陥ピクセルを検出する走査ビーム検査装置、および欠陥検出の信号処理方法であり、ＴＦＴアレイに検査信号を印加して駆動し、この駆動状態のＴＦＴアレイを二次元的に走査して得られる走査画像において、走査画像の各ピクセルの信号強度を閾値と比較することによって画素の欠陥判定を行う。
【００２３】
各ピクセルについて走査画像の信号強度に基づいて欠陥判定を行うことによって、全面の信号強度を一様とするために要する複数の検査パターンを不要とすることができ、１回の検査回数で従来の複数回の検査による欠陥検出を行うことができる。
【００２４】
本発明の欠陥検出の信号処理方法は、ＴＦＴアレイに相対的に高い電位と低い電位の２種類の電位を二次元的に所定パターンで形成する検査信号を印加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走査画像を形成し、形成した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、検出した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。
【００２５】
さらに、本発明のデータ処理工程は、ピクセルの信号強度を複数の閾値と比較し、ピクセルの信号強度が、複数の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する比較工程と、比較工程の比較結果により、信号強度が欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定する判定工程とを備える。
【００２６】
本発明の検査信号印加工程は、検査信号を印加することによって、ＴＦＴアレイに相対的に高い電位と低い電位の２種類の電位を二次元的に所定パターンで形成する。この検査信号の印加で形成される所定パターンにおいて、正常ピクセルには、印加して検査信号の信号強度に応じて、相対的に高い電位あるいは低い電位の２種類の電位が形成され、欠陥ピクセルにおいては正常ピクセルで予定される電位から外れた電位となる。
【００２７】
本発明のデータ処理工程は、このピクセルの電位を走査画像の信号強度を複数の閾値と比較することによって、正常強度範囲あるいは欠陥強度範囲の何れの範囲内であるかを判定し欠陥検出を行う。
【００２８】
本発明のデータ処理工程では、ピクセルの信号強度を複数の閾値と比較することによって、このピクセルの信号強度が欠陥強度範囲内にあるか否かを判定することで欠陥検出を行うことができるため、一つの検査パターンで得られる検出信号で充分であり、ＴＦＴアレイの全面の信号強度が一様となる検査パターンを不要である他、ＴＦＴアレイの全面の信号強度を検出するために複数の検査パターンも不要とすることができる。
【００２９】
本発明のデータ処理工程は、閾値の設定形態によって２つの形態とすることができる。第１の形態は、４つの閾値を用いることによって、正常状態において高い電位となるピクセルと、低い電位となるピクセルとを一度の比較処理で行う形態であり、第２の形態は、正常状態において高い電位となるピクセルに対して設定した閾値を用いた比較処理と、低い電位となるピクセルに対して設定した閾値を用いた比較処理とを分けて行う形態である。
【００３０】
第１の形態では、比較工程は、ピクセルの信号強度を４つの異なるレベルの閾値と比較し、この４つの閾値で形成される５つの信号強度範囲の内の何れの信号強度範囲にあるかを検出する。ここで、５つの信号強度範囲は、正常ピクセルに２種類の電位をそれぞれ形成した際に検出される信号強度の分布である２つの正常強度範囲、および、前記正常強度範囲から外れた３つの欠陥強度範囲である。
【００３１】
判定工程は、信号強度が３つの欠陥強度範囲の何れかの欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定する。
【００３２】
第２の形態では、比較工程は、２種類の電位の内で相対的に高い電位のピクセルから検出される第１の信号強度と、相対的に低い電位のピクセルから検出される第２の信号強度に区分し、第１の信号強度を第１の閾値と比較し、第１の信号強度が第１の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出し、第２の信号強度を第２の閾値と比較し、第２の信号強度が前記第２の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する。ここで、第１の閾値は、相対的に高い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の下方の閾値であり、第２の閾値は、相対的に低い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の上方の閾値である。
【００３３】
判定工程は、第１の信号強度の比較結果と、第２の信号強度の比較結果とに基づいてピクセルの欠陥を判定する。
【００３４】
また、検査信号印加工程で印加する検査信号は、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とすることができる。この検査信号を印加することによって、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る電位パターンが形成される。
【００３５】
本発明の走査ビーム検査装置は、上記した欠陥検出の信号処理を実行する構成を備えるものであり、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査して走査画像を形成し、この走査画像から欠陥ピクセルを検出する。
【００３６】
本発明の走査ビーム検査装置は、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基板のＴＦＴアレイに検査信号を生成し印加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、検出した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。
【００３７】
本発明のデータ処理部は、ピクセルの信号強度を複数の閾値と比較し、ピクセルの信号強度が、複数の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する比較部と、比較結果により、信号強度が欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定する判定部とを備える。
【００３８】
本発明のデータ処理部は、閾値の設定形態による２つの形態において、前記した第１の形態に対応する構成、および第２の形態に対応する構成とすることができる。
【００３９】
第１の形態の構成において、比較部は、信号強度について４つの異なるレベルの閾値を有し、前記信号強度検出部で検出した各ピクセルの信号強度と４つの閾値とを比較し、４つの閾値で形成される２つの正常強度範囲、および、３つの欠陥強度範囲の信号強度範囲の内の何れの信号強度範囲にあるかを検出する。
【００４０】
また、判定部は、信号強度が３つの欠陥強度範囲の何れかの欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定する。この５つの信号強度範囲の内、正常強度範囲は正常ピクセルに電位をそれぞれ形成した際に検出される２つの信号強度の分布であり、欠陥強度範囲は正常強度範囲から外れた３つの欠陥強度範囲である。
【００４１】
第２の形態の構成において、比較部は、２種類の電位の内で相対的に高い電位のピクセルから検出される第１の信号強度と、相対的に低い電位のピクセルから検出される第２の信号強度に区分し、第１の信号強度を第１の閾値と比較し、第１の信号強度が前記第１の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出し、第２の信号強度を第２の閾値と比較し、第２の信号強度が第２の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する。第１の閾値は、相対的に高い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の下方の閾値であり、第２の閾値は、相対的に低い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の上方の閾値である。
【００４２】
また、判定部は、第１の信号強度の比較結果と、第２の信号強度の比較結果とに基づいてピクセルの欠陥を判定する。
【００４３】
本発明の走査ビーム検査装置が備える検査信号印加部は、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パターンを形成する。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、複数の検査パターンを積算して行う欠陥検査を、一つの検査パターンによって行うことができる。
【００４５】
また、本発明によれば、全面の信号強度が一様となる検査パターンが検出する欠陥に限らず、他の欠陥種を検出することができる。
【００４６】
また、本発明によれば、複数の検査パターンを積算することなく欠陥検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
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。
【００４８】
図１は、本発明の走査ビーム検査装置の概略図である。
【００４９】
走査ビーム検査装置１は、例えばＴＦＴアレイ検査装置に適用して、ＴＦＴアレイの欠陥検出に適用することができる。以下では、ＴＦＴアレイ検査に適用した構成例について説明する。
【００５０】
走査ビーム検査装置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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
また、走査ビーム検査装置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印加部１０と、検査信号印加部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。
【００５４】
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。
【００５５】
さらに、走査ビーム検査装置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ＴＦＴアレイの欠陥を検出するデータ処理部１２を備える。
【００５６】
信号強度検出部１１およびデータ処理部１２によって二次電子検出器の検出信号を信号処理してＴＦＴアレイ上の電位状態を検出し、欠陥検出を行う。
【００５７】
信号強度検出部１１は、検出器３で検出した検出信号を、検査信号印加部１０の検査信号と同期することによって走査画像を形成し、走査制御部４と同期することによって各ピクセルの信号強度を求める。
【００５８】
データ処理部１２は、信号強度検出部１１で検出した各ピクセルの信号強度を閾値１２ｂと比較する比較部１２ａと、比較部１２ａの比較結果に基づいてピクセルの欠陥判定を行う判定部１２ｃとを備える。
【００５９】
閾値１２ｂは記憶部（図示していない）に記憶しておき、比較部１２ａは記憶部から閾値１２ｂを読み出し、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しておくこともできる。
【００６０】
比較部１２ａは、ピクセルの信号強度を複数の閾値と比較するデータ処理を行い、ピクセルの信号強度が、複数の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する。また、判定部は、比較部１２ａの比較結果により、信号強度が欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定する。
【００６１】
比較部１２ａによるデータ処理の一例では、信号強度について４つの異なるレベルの閾値を用意しておき、信号強度検出部１１で検出した各ピクセルの信号強度と４つの閾値とを比較し、信号強度が４つの閾値で形成される２つの正常強度範囲、および、３つの欠陥強度範囲の信号強度範囲の内の何れの信号強度範囲にあるかを検出する。５つの信号強度範囲の内、正常強度範囲は正常ピクセルに電位をそれぞれ形成した際に検出される２つの信号強度の分布であり、欠陥強度範囲は前記正常強度範囲から外れた３つの欠陥強度範囲である。
【００６２】
ピクセルの信号強度を４つの閾値と比較する場合には、判定部１２ｃは、信号強度が３つの欠陥強度範囲の何れかの欠陥強度範囲にあるピクセルを欠陥ピクセルとして判定する。
【００６３】
比較部１２ａによるデータ処理の他の例では、２種類の電位の内で相対的に高い電位のピクセルから検出される第１の信号強度と、相対的に低い電位のピクセルから検出される第２の信号強度に区分し、第１の信号強度を第１の閾値と比較し、第１の信号強度が第１の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する。また、第２の信号強度を第２の閾値と比較し、第２の信号強度が第２の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する。
【００６４】
第１の閾値は、相対的に高い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の下方の閾値であり、第２の閾値は、相対的に低い電位を正常ピクセルに形成した際に検出される信号強度の分布の上方の閾値である。
【００６５】
ピクセルの信号強度を電位の高低で第１の信号強度と第２の信号強度に区分して各閾値と比較する場合には、判定部１２ｃは、第１の信号強度の比較結果と、第２の信号強度の比較結果とに基づいてピクセルの欠陥を判定する。
【００６６】
なお、上記したビーム走査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。
【００６７】
図２は本発明の欠陥検出の信号処理の概要を説明するためのフローチャートである。
【００６８】
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(S1)。
【００６９】
この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状態を表している(S2)。
【００７０】
走査画像からピクセルの位置を求め(S3)、各ピクセルの信号強度を求める。ピクセルの信号強度は、S3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(S4)。
【００７１】
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(S5)。
【００７２】
次に、図３，図４を用いて、上記S3の走査画像からピクセルの位置を求める工程を説明し、図５，図６を用いて欠陥ピクセルを抽出する工程の第１の例を説明し、図７〜図１０を用いて欠陥ピクセルを抽出する工程の第２の例を説明する。
【００７３】
なお、欠陥ピクセルを抽出する第１の工程例は、信号強度を４つの閾値と比較することによって欠陥ピクセルを抽出する例であり、欠陥ピクセルを抽出する第２の工程例は、ピクセルの信号強度を電位の高低で第１の信号強度と第２の信号強度に区分して各閾値と比較することによって欠陥ピクセルを抽出する例である。
【００７４】
図３、図４は走査画像からピクセルの位置を求めるS3の工程を説明するためのフローチャートおよび説明図である。
【００７５】
S2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を示している。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対応している。
【００７６】
この走査画像から点灯画素を検出する。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４（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、市松模様に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。
【００７７】
走査画像から点灯ピクセルの座標位置を求める。図４（ａ）中に黒丸“●”は点灯ピクセルの位置を示している（S3b）。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（S3c）、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（S3d）。S3cで求めたｘ方向の直線とS3d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ことができる。
【００７８】
また、交点位置から駆動ピクセルの座標位置を求め、S3bで求めた駆動ピクセルの座標位置を更新してもよい。図４（ｂ）中に白丸“○”は求めたピクセルの位置を示している（S3e）。
【００７９】
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。
【００８０】
次に、欠陥ピクセルを抽出する工程の第１の工程例について図５，図６を用いて説明する。この工程例では、求めた走査画像の各ピクセルの信号強度と４つの閾値と比較することで行う。図５（ａ）は走査画像の例であり、二次元配列されたピクセルを一つおきに駆動して形成される市松模様の駆動パターンの例を示している。本発明は、この一つの駆動パターンによって全ピクセルの欠陥判定を行う。
【００８１】
この欠陥判定は、駆動ピクセルが示す信号強度に対するピクセルの分布と、非駆動ピクセルが示す信号強度に対するピクセルの分布とは異なる分布状態を示すことを利用するものである。
【００８２】
正常ピクセルが駆動状態で示す信号強度に対するピクセルの個数分布は、ピーク値を挟む２つの閾値で定めることができる。また、非駆動状態においても同様に、正常ピクセルが非駆動状態で示す信号強度に対するピクセルの個数分布は、ピーク値を挟む別の２つの閾値で定めることができる。
【００８３】
図５（ｂ）は、信号強度に対するピクセルの個数の分布を示している。図５（ｂ）の分布図によれば、４つの閾値ａ，ｂ，ｃ，ｄによって、２つの正常強度範囲Ａ，Ｂと３つの欠陥強度範囲Ｃ，Ｄ，Ｅに区分される。正常強度範囲Ａは閾値ａ，ｂで挟まれる範囲であり、駆動状態の正常ピクセルが示す信号強度の範囲を示している。正常強度範囲Ｂは閾値ｃ，ｄで挟まれる範囲であり、非駆動状態の正常ピクセルが示す信号強度の範囲を示している。
【００８４】
また、閾値ａを越える範囲は欠陥強度範囲Ｃを示し、閾値ｂとｃとで挟まる範囲は欠陥強度範囲Ｄを示し、閾値ｄを越えない範囲は欠陥強度範囲Ｅを示している。図５（ｂ）において、欠陥強度範囲は斜線を施している。
【００８５】
なお、閾値と同じ信号強度を有するピクセルについては、正常ピクセルあるいは欠陥ピクセルのいずれかに任意に定めることができる。
【００８６】
図６に示すフローチャートにおいて、ピクセルのアドレス（x,y）に基づいてピクセルの信号強度Ｉx,yを読み出し(S11,S12)、読み出した信号強度Ｉx,yを４つの閾値ａ〜ｄと比較する(S13）。
【００８７】
閾値との比較によって、読み出した信号強度Ｉx,yが正常強度範囲内にある場合には(S14）、そのピクセルを正常ピクセルと判定する(S15）。また、読み出した信号強度Ｉx,yが欠陥強度範囲内にある場合には(S14）、そのピクセルを欠陥ピクセルと判定する(S16）。
【００８８】
全ピクセルが終了するまで(S17）、ピクセルアドレスを変更しながら(S18)、S12〜S16の工程を繰り返す。
【００８９】
なお、上記手順は、各ピクセルの信号強度をピクセルアドレスに従って記憶装置に記憶している場合の一例を説明するものであるが、ピクセルの正常／欠陥の上記手順に限られるものではなく、通常のデータ処理を適用して任意の手順で行うことができる。
【００９０】
次に、欠陥ピクセルを抽出する工程の第２の工程例について図７〜図１０を用いて説明する。この工程例では、駆動状態による電位の高低によって走査画像を２つに区分し、一方の相対的に高い電位のピクセルから検出される第１の信号強度を第１の閾値と比較し、第１の信号強度が第１の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出し、また、他方の相対的に高い電位のピクセルから検出される第２の信号強度を第２の閾値と比較し、第２の信号強度が第２の閾値で区分される正常強度範囲と欠陥強度範囲の何れの強度範囲にあるかを検出する。
【００９１】
この欠陥判定は、第１の工程と同様に、駆動ピクセルが示す信号強度に対するピクセルの分布と、非駆動ピクセルが示す信号強度に対するピクセルの分布とは異なる分布状態を示すことを利用するものであり、さらに、駆動状態と非駆動状態とを区分して閾値との比較を行うものである。
【００９２】
図７は、駆動ピクセルが示す信号強度に対するピクセルの分布について欠陥判定を行う場合を示している。図７（ａ）は、図５（ａ）と同様に走査画像を示し、図７（ｂ）はこの走査画像から駆動状態のピクセルを抽出した状態を示している。ここでは、駆動状態は、検査信号の印加によって高電位状態になった状態であり、走査画像において信号強度が相対的に大のピクセルによって抽出することができる。
【００９３】
正常ピクセルが駆動状態で示す信号強度に対するピクセルの個数分布は、ピーク値よりも小さい側の閾値（第１の閾値ｅ）で定めることができる。
【００９４】
図７（ｃ）は、信号強度に対するピクセルの個数の分布を示している。図７（ｃ）の分布図によれば、第１の閾値ｅによって、正常強度範囲Ｆと欠陥強度範囲Ｇに区分される。正常強度範囲Ｆと欠陥強度範囲Ｇとは第１の閾値ｅによって区分される。正常強度範囲Ｆは第１の閾値ｅを越える範囲であり、駆動状態の正常ピクセルが示す信号強度の範囲を示している。また、欠陥強度範囲Ｇは第１の閾値ｅを越えない範囲であり、駆動状態の欠陥ピクセルが示す信号強度の範囲を示している。
【００９５】
図７（ｃ）において、欠陥強度範囲は斜線を施している。なお、閾値と同じ信号強度を有するピクセルについては、正常ピクセルあるいは欠陥ピクセルのいずれかに任意に定めることができる。
【００９６】
図８に示すフローチャートにおいて、走査画像において、検査信号の印加によって信号強度が相対的に大となるべきピクセルのアドレスを求め(S21)、このピクセルのアドレス（x,y）に基づいてピクセルの信号強度Ｉx,yを読み出し(S22)、読み出した信号強度Ｉx,yを第１の閾値ｅと比較する(S23）。
【００９７】
第１の閾値ｅとの比較によって、読み出した信号強度Ｉx,yが正常強度範囲内にある場合には(S24）、そのピクセルを正常ピクセルと判定する(S26）。また、読み出した信号強度Ｉx,yが欠陥強度範囲内にある場合には(S24）、そのピクセルを欠陥ピクセルと判定する(S25）。全ピクセルが終了するまで(S26）、ピクセルアドレスを変更しながら(S28)、S22〜S27の工程を繰り返す。
【００９８】
図９は、非駆動ピクセルが示す信号強度に対するピクセルの分布について欠陥判定を行う場合を示している。図９（ａ）は、図５（ａ）、図７（ａ）と同様に走査画像を示し、図９（ｂ）はこの走査画像から非駆動状態のピクセルを抽出した状態を示している。ここでは、非駆動状態は、検査信号の印加によって低電位状態となった状態であり、走査画像において信号強度が相対的に小のピクセルによって抽出することができる。
【００９９】
正常ピクセルが非駆動状態で示す信号強度に対するピクセルの個数分布は、ピーク値よりも大きな閾値（第２の閾値ｆ）で定めることができる。
【０１００】
図９（ｃ）は、信号強度に対するピクセルの個数の分布を示している。図９（ｃ）の分布図によれば、第２の閾値ｆによって、正常強度範囲Ｈと欠陥強度範囲Ｉに区分される。正常強度範囲Ｈと欠陥強度範囲Ｉとは第２の閾値ｆによって区分される。正常強度範囲Ｈは第２の閾値ｆを越えない範囲であり、非駆動状態の正常ピクセルが示す信号強度の範囲を示している。また、欠陥強度範囲Ｉは第２の閾値ｆを越えた範囲であり、非駆動状態の欠陥ピクセルが示す信号強度の範囲を示している
【０１０１】
図９（ｃ）において、欠陥強度範囲は斜線を施している。なお、閾値と同じ信号強度を有するピクセルについては、正常ピクセルあるいは欠陥ピクセルのいずれかに任意に定めることができる。
【０１０２】
図１０に示すフローチャートにおいて、走査画像において、検査信号の印加によって信号強度が相対的に小となるべきピクセルのアドレスを求め(S31)、このピクセルのアドレス（x,y）に基づいてピクセルの信号強度Ｉx,yを読み出し(S32)、読み出した信号強度Ｉx,yを第２の閾値ｆと比較する(S33）。
【０１０３】
第２の閾値ｆとの比較によって、読み出した信号強度Ｉx,yが正常強度範囲内にある場合には(S34）、そのピクセルを正常ピクセルと判定する(S36）。また、読み出した信号強度Ｉx,yが欠陥強度範囲内にある場合には(S34）、そのピクセルを欠陥ピクセルと判定する(S35）。全ピクセルが終了するまで(S36）、ピクセルアドレスを変更しながら(S38)、S32〜S37の工程を繰り返す。
【０１０４】
前記した４つの閾値を用いた欠陥ピクセルの抽出では、高電位のピクセルに含まれる欠陥ピクセルの信号強度が、低電位のピクセルの正常ピクセルの強度範囲に含まれる場合、あるいは、低電位のピクセルに含まれる欠陥ピクセルの信号強度が、高電位のピクセルの正常ピクセルの強度範囲に含まれる場合などでは、正常ピクセルとして判定され、欠陥ピクセルとして検出されないという場合がある。
【０１０５】
これに対して、この第２の工程例では、走査画像を電位の高低によって２つに区分し、それぞれにおいて欠陥判定を行うことによって、高電位のピクセルに含まれる欠陥ピクセルの信号強度が、低電位のピクセルの正常ピクセルの強度範囲に含まれる場合や、低電位のピクセルに含まれる欠陥ピクセルの信号強度が、高電位のピクセルの正常ピクセルの強度範囲に含まれる場合であっても、欠陥ピクセルとして判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の走査ビーム検査装置の概略図である。
【図２】本発明の欠陥検出の信号処理の概要を説明するためのフローチャートである。
【図３】走査画像からピクセルの位置を求める工程を説明するためのフローチャートである。
【図４】走査画像からピクセルの位置を求める工程を説明するための説明図である。
【図５】欠陥ピクセルを抽出する工程の第１の工程例を説明するための説明図である。
【図６】欠陥ピクセルを抽出する工程の第１の工程例を説明するためのフローチャートである。
【図７】欠陥ピクセルを抽出する工程の第２の工程例を説明するための説明図である。
【図８】欠陥ピクセルを抽出する工程の第２の工程例を説明するためのフローチャートである。
【図９】欠陥ピクセルを抽出する工程の第２の工程例を説明するための説明図である。
【図１０】欠陥ピクセルを抽出する工程の第２の工程例を説明するためのフローチャートである。
【図１１】検査信号の一例を示す信号図である。
【図１２】検査信号の一例を示す信号図である。
【図１３】ピクセル（ＩＴＯ）の電圧状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…走査ビーム装置、２…荷電粒子ビーム源、３…検出器、４…走査制御部、５…プローブ、６…ステージ、７…基板、１０…検査信号印加部、１１…信号強度検出部、１２…データ処理部、１２ａ…比較部、１２ｂ…閾値、１２ｃ…判定部、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ…閾値、Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｈ…正常強度範囲、Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｉ…欠陥強度範囲。
【図１】
0005163948.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【図５】
0005163948.tif 000012
【図７】
0005163948.tif 000013
【図９】
0005163948.tif 000014