用于tft-lcd測試的微探測器的制作方法

專利名稱：用于tft-lcd測試的微探測器的制作方法
技術領域：
本發明的實施方式主要涉及基板的測試系統。更具體地，本發明涉及在制 造平板顯示器時用于大面積基板的集成測試系統。
背景技術：
平板顯示器，有時稱之為有源矩陣液晶顯示器(LCD)，近來己經越來越 普遍地成為過去的陰極射線管(CRT)的替代品。與CRT相比，LCD具有若干個 優點，包括影像質量高、重量輕、電壓需求低和能耗低。這種顯示器在計算機 監測器、移動電話和電視中具有多種應用。
一種類型的有源矩陣LCD包括夾在薄膜晶體管(TFT)陣列基板和濾色片 基板之間以形成平板基板的液晶材料。 一般來說，TFT基板包括薄膜晶體管的 陣列，每一薄膜晶體管都耦接到一像素電極，濾色片基板包括不同顏色的濾色 片部分和共享電極。當向像素電極施加一定的電壓時，在像素電極和共享電極
之間就產生電場，液晶材料會被定向以使光線通過特定像素。使用的基板通常 包括較大的表面積，并且有許多獨立的平板顯示器被形成在此大面積基板上， 其隨后在最終制造期間從該基板上分離。
在制造方法中有-一部份會需要測試大面積基板以確定每個平板顯示器中 的像素的可操作性。電壓成像、電荷檢測、光學成像和電子束測試是用于在制 造方法期間監視和檢修缺陷的一些方法。在典型的電子束測試方法中，監控像 素內的TFT響應，以提供缺陷信息。在電子束測試的一個實施例中，將一定的 電壓施加到TFT，且在調查期間，可將電子束引導至獨立的像素電極。檢測從 像素電極區域發出的二次電子，用以確定TFT電壓。
一般來說，使用諸如探針組件之類的測試裝置，檢測(其通過接觸大面積基 板上的導電區域來進行檢測)來自TFT的電壓。探針組件的大小適于測試設置 在基板上的平板顯示器的具體構造。典型地，探針組件的大小等于或者大于基板尺寸的面積，而該大面積的探針組件會造成操作、傳遞和儲存困難。
因此，需要一種可解決上述部分困難的探針組件，以在大面積基板上執行 測試。

發明內容
在此描述的實施方式涉及在大面積基板上測試電子器件。在一實施方式 中，描述了一種測試系統。該測試系統包括測試臺，其大小適于接收矩形基板； 以及探針組件，其適于接觸該大面積基板，其中該探針組件的大小等于或小于 該矩形基板的尺寸的一半。
在一實施方式中，描述了一種適于測試一大面積基板(其具有一長度與一寬 度)的探針組件。該探針組件包括 一矩形框架(其具有等于或小于該大面積基 板一半長度的第一尺寸和等于或大于該大面積基板寬度的第二尺寸)；以及多個 探針腳(proberpin)，其自該框架的下表面延伸出來并適于接觸該大面積基板。
在另一實施方式中，描述了一種探針組件，其適于測試大面積基板。該探 針組件包括矩形框架和多個接觸頭，這些接觸頭耦接至該框架的一段且適于接 觸該大面積基板，其中該矩形框架的面積等于或少于該大面積基板的面積的一 半。
在另一實施方式中，描述了一種測試系統。測試臺的尺寸適于容納矩形基 板，且探針組件適于接觸該大面積基板，其中該探針組件包括矩形框架和多個 探針腳，這些探針腳是自該框架的下表面延伸出來并適于接觸該大面積基板， 其中該矩形框架的面積等于或小于該大面積基板的一半面積，且可以通過至少 二個馬達沿著該測試臺長度方向移動。


為了可以更詳細地理解上述的本發明的特征，可參照實施方式對以上的簡 要概括進行更加詳細的描述，其中部分實施方式在附圖中示出。然而，應該理 解附圖僅示出了本發明的典型實施方式，因此不應理解為對本發明范圍的限 定，因為本發明可承認其它等效的實施方式。
圖1是測試系統的一個實施方式的等軸側視圖；圖2A是測試系統的另一個實施方式的部份側視圖； 圖2B是測試腔室的一個實施方式的部份末端視圖； 圖2C是圖2B的測試腔室的一部分的放大視圖； 圖3A是探針支撐組件的一個實施方式的特定角度視圖； 圖3B是探針平臺的一個實施方式的特定角度視圖4A是探針205A與基板的一實施方式的部份頂視圖； 圖4B是橫向組件的一實施方式的一部份軸視圖 圖4C是框架的一實施方式的一部份軸視圖。
為了便于理解，盡可能使用同一附圖標記表示附圖中共有的同一組件。應 該理解在一個實施方式中公開的組件可有利地應用于另一實施方式中而不再 特定敘述。
具體實施例方式
在此使用的術語"基板" 一般指由玻璃、聚合材料或者適于在其上形成電 子器件的其它基板材料制成的大面積基板。在此所描述的各種實施方式涉及測 試諸如位于平板顯示器上的TFT和像素之類的電子器件。可位于大面積基板上
并被測試的其它電子器件包括用于太陽能電池陣列的光電池、有機發光二極管 (OLED)以及其它器件等等。在真空中使用電子束或者帶電粒子發射器，來
示例性地描述測試程序，但是在此描述的特定實施方式可等效地采用光學器 件、電荷傳感器，或者配置以在真空條件下或者在大氣壓或接近大氣壓的條件 下測試大面積基板上的電子器件的其它測試應用。
在本申請中所描述的實施方式將指各種驅動器、電機和致動器，它們可以 是以下其中之一或者其組合氣動缸、壓電電機、液壓缸、磁驅動器、步進機 或者伺服電機、螺旋型致動器(screw type actuator)或者提供垂直運動、水平 運動及其組合的其它類型的運動設備、或者適于提供至少部分所描述的運動的 其它器件。
在此所描述的各種組件均能在水平面和垂直面中獨立運動。垂直定義為與 水平面正交的運動，并將稱之為Z方向。水平定義為與垂直平面正交的運動， 并將稱之為X或者Y方向，X方向是正交于Y方向的運動，反之亦然。通過包括在圖中所需的定向插圖進一步限定X、 Y和Z方向以有助于讀者理解。
圖1是測試系統100的一個實施方式的等軸側視圖，該測試系統100適于 測試位于大面積基板上(例如，尺寸高達2200mmX約2600mm大小的大面積基 板)的電子器件的可操作性。測試系統IOO包括測試腔室110、負載鎖定腔室120 (load lock chamber 120)和多個測試柱115 (testing column 115)(在圖1中示出了 七個)，其示例性地描述為適于測試位于大面積基板上諸如薄膜晶體管(TFT) 等電子器件的電子束圓柱。在測試腔室110的內部空間內靠近測試圓柱115設 置了多個可用于檢測背散射(backscatter)電子的檢測組件(未示出)。測試 系統IIO典型地位于潔凈室環境內，并且可以是制造系統的一部分，該制造系 統包括可用于傳送一片或者多片大面積基板105使之出入測試系統100的基板 操作裝置(如機器人設備或輸送系統)。在一個實施方式中，測試系統100還包 括連接到測試腔室IIO上表面的顯微鏡組件160，以在該基板設置在測試腔室 110內時觀察在大面積基板上遇到的感興趣的區域。
可經過設于負載鎖定腔室120和測試腔室110之間的閥135而進入測試腔 室110的內部。還可通過一或多個可移動的側壁150進入內部，各側壁150包 括至少一個致動器i51，以便于單獨或者共同作用以打開或關閉可移動側壁 150。可移動側壁150提供維修和檢視測試腔室110內部的入口，并便于傳送 諸如探針組件(未示出)的一或多個測試組件進出測試腔室110內部。通過使 用O型環、墊圈等設計，讓可移動側壁150在關閉時可真空密封測試腔室110。 在另一實施方式中(未示出)，可打開及關閉測試系統110的上表面，以進出 該系統內部和/或便于傳遞一個或多個測試組件。至少測試腔室110的上表面是 可鉸鏈連接的，適于升降、橫向運動或其組合運動。在2006年3月14日提交 的美國專利申請號為No.l 1/375,625且在2006年11年2日公開的美國專利公 開號為No.2006/0244467以及2005年7月27日提交的美國專利申請 No.ll/190,320并在2006年2月23日公開為美國專利申請No.2006/0038554以 及在2004年12月21日授權的發明名稱為"Electron Beam Test System with Integrated Substrate Transfer Module (具有集成基板傳輸模塊的電子束測試系 統)"的美國專利No.6，833,717中，描述了用于測試大面積基板的電子束測試 系統的各種組件的實施例，在此引入上述申請作為參考。負載鎖定腔室120可與其周圍環境隔絕密封，并典型地連接至一或多個真 空泵122,并且測試腔室110可連接到與負載鎖定腔室120的真空泵隔開的一 或多個真空泵122。在一個實施方式中，負載鎖定腔室120適于通過入口 130 接收來自潔凈室環境的大面積基板105，促進通過閥135從負載鎖定腔室120 向測試腔室IIO傳遞基板，并以相反方式將大面積基板返回至潔凈室環境。在 另一實施方式中，大面積基板105通過入口 130進入測試系統100，然后通過 閥135從負載鎖定腔室120傳遞至測試腔室110，并且大面積基板通過連接到 測試腔室IIO相對端的口 136返回潔凈室環境。或者， 一或多個負載鎖定腔室 可正交連接至測試腔室110，以形成「U」形處理系統或者「Z」形處理系統(未 示出)。在美國專利公開No.2006/0244467中更詳細描述了測試系統110的其 它實施方式以及基板入口/出口設置的各種實施方式，該申請在此引入作為參 考。
負載鎖定腔室120可以是雙槽負載鎖定腔室，配置以促進至少兩片大面積 基板的傳遞。在之前引入參考的美國專利No.6，833,717和此引入作為參考的 2005年12月8日提交的美國專利申請11/298,648并于2006年12月7日公開 的美國專利公報No.2006/0273815以及2007年4月12日提交的美國臨時專利 申請No.60/911,496的申請中，描述了雙槽負載鎖定腔室的實施例。
圖2A是圖1中所示出的測試系統100的部份截面側視圖。測試腔室110 耦合到負載鎖定腔室120，該負載鎖定腔室120包括在其中設置的基板105。 測試腔室110包括內部空間200，該內部空間包括測試臺210、諸如探針205A 和探針205B的兩個探針組件、以及測試柱115的一部份。在另一實施方式中(未 示出)，該內部空間200適于容納兩個以上的探針組件，其中這些探針組件的至 少一個可立即或已準備好可用于一測試流程，且其它探針組件被存放在該內部 空間200中。
在一實施方式中，該測試臺210包括三個大致呈平面的、堆棧在一起的平 臺(stage)。在一方面中，這三個平臺中的每一個平臺都可單獨沿著正交軸(例如， X、 Y及Z軸)移動。上方平臺212用以在測試期間支撐基板105，其包括多個 板，其間具有多個溝槽，用以接收一末端操縱裝置214 (end effector)的多個 指部(示于圖2B)。在一實施方式中，上方平臺212至少可沿Z方向移動'且末端操縱裝置214自其水平方向(Y軸方向)上伸出以傳送基板使之到達或來自該 負載鎖定腔室120。末端操縱裝置與測試臺的相關細節可參見先前引用的美國 公開專利No.2006/0244467。
在一實施方式中，測試系統100被配置成通過測試順序沿著單一方向軸(即 圖中示為的Y方向)傳輸一個其上具有電子器件的大面積基板。在其它實施方 式中，測試程序和/或預-測試或者后-測試可包括沿著X和Y軸的運動的組合。 例如，可利用上方平臺212和末端操縱裝置214的其中之一或者兩者，來移動 基板105，以在測試之前修正基板位置使其對準。在其它實施方式中，測試程 序可包括由測試柱115和測試臺210的其中一個或者兩者所提供的Z方向上的 移動。可沿著基板寬度或者基板長度力向將基板105引入到測試系統100。基 板105在測試系統中的Y方向移動使得系統尺寸可稍微大于基板105的寬度或 長度尺寸。支撐臺沿著單一方向軸移動，還可除去或者最小化在X方向上移動 支撐臺時所需的驅動器。由于單向運動，因此可以使得負載鎖定腔室120和測 試腔室110的高度被最小化。高度降低，再加上測試系統的寬度達到最小，可 以使得負載鎖定腔室120和測試腔室IIO體積變小。體積變小也降低了對負載 鎖定腔室120和測試腔室IIO進行抽氣和排氣的時間，從而可提高測試系統100 的生產力。
測試系統110還包括頂部222，其包括第一區224和第二區226。第一區 224包括顯微鏡組件160，其包含設置在該頂部222的第一區224中一觀察口 159上方的可拆卸的顯微鏡158。觀察口 159是由玻璃、塑料、石英或者其它 透明材料制成的透明或半透明帶，且其被設計成可承受負壓。在一實施方式中， 當基板被放置在觀察口 159下方時，可使顯微鏡158和顯微鏡組件160的其中 一個或者兩者水平(X方向)移動，以觀察基板上的感興趣的區域。在一個特 定實施方式中，顯微鏡158包括用以調整視野深度的聚焦模塊(未示出)。
第一區224和第二區226各自包含一耦接至頂部22的探針舉升組件，在 圖中被示為探針舉升組件230A及探針舉升組件230B。在其它實施方式中，第 一區和第二區可各自包含一個以上的探針舉升組件。每一探針舉升組件230A、 230B分別為每一探針205A、 205B提供定位與儲存功能。舉例來說，探針舉升 組件230A可垂直移動，以將探針置放在相對的支撐組件240(圖上只示出一個)的上表面上，或使探針從該上表面移開，相對的支撐組件240位于測試臺210 的相對的兩側。探針舉升組件230B可支撐位于頂部222下表面附近一位置處 的探針205B，以方便清潔和移動其下方的測試臺210(和探針205A)。
圖2B是在圖2A中示出的測試腔室110的部分視圖，且圖2C是圖2B的 測試腔室IIO的部份放大圖。內部空間200包括該測試臺210與一部份的該探 針舉升組件230B。測試臺210包括上方平臺212和放置在溝槽215(位于上方 平臺212的多個臺面間)中的末端操縱裝置的多個指部214A-214D。在一實施方 式中，這些溝槽215的尺寸可容許這些指部214A-214D垂直(Z方向)移動并通 過這些溝槽215。在另一實施方式中，這些溝槽215的尺寸可容許這些指部 214A-214D進行水平(X方向)以及垂直(Y方向)移動。
在一種應用中，測試臺210可以是任何一種可支撐基板105及線性移動基 板105的平臺或支撐物。此外(或者)，測試臺210可以是靜止的且基板105可 相對該測試臺210進行線性移動。測試腔室110和/或負載鎖定腔室120是可有 可無的，因為測試程序可能不需要真空應用。這些測試柱115可以是電子束柱、 帶電粒子發射器、電荷傳感器、電荷-耦接組件、照相機和其它可檢測大面積基 板105上的電子器件操作性的裝置。
在一實施方式中，探針舉升組件230B(其類似探針舉升組件230A)包括兩 個耦接到頂部222的上表面的馬達260，分別位于測試腔室110的相對的兩側。 這些馬達260至少可提供垂直移動(Z軸)，以在內部空間200中分別舉起組件 262。每一馬達260耦接到一延伸穿過頂部262的桿261上，并適于通過密封 件、彈性罩(flexible boot)、軸承等來維持該內部空間200為真空。在另一實施 方式中(未示出)，探針舉升組件230B可包括一個或多個耦接到頂部222的上表 面的馬達。在此實施方式中，該馬達適于為用來支撐單個探針的舉升組件提供 旋轉運動以及垂直運動。
該探針舉升組件230B用來儲存與傳送一探針。舉例來說，該儲存的探針(以 虛線表示)被顯示成一個升高的探針250R，且移送中的探針被顯示成一個位于 探針支撐件240上的降低的探針250L。每一探針250R、 250L —般包括一框架， 其具有若干個自該框架延伸出來到該框架對面的接線片(lug) 266、 272(如圖
4A所示)。在一實施方式中(未示出)，這些耳部266、 272為延伸組件，沿著該框架外周長的一部分而自該框架伸出。在此實施方式中，該框架的每一邊包含
可沿著該框架每一邊長度而延伸的接線片266或272。在另一實施方式中，這 些接線片266、 272包含其形式為耳部或突片的延伸組件，它們沿著少部份該 框架外周長而向外伸出。舉例來說，該250L在X軸上有4個接線片272(但只 示出2個)且在Y軸上有4個接線片266(但只示出2個)。
這些接線片266、 272被設置成在水平方向上彼此相隔一段距離，并提供 相符的界面以供傳送或儲存探針之用。舉例來說，接線片272可提供一種用于 大氣至腔室交換的相符界面，而接線片266則適于和個別突出物264配合以提 供用于腔室內交換的傳送界面。當探針未被傳送時，接線片266可提供用以在 內部空間200中進行儲存的多個支撐點且接線片272可提供用以在測試腔室 110外部進行儲存的多個支撐點。這些接線片266、272可包括形成于其中的槽、 孔、洞或其組合，用以接收一針、或其它安定組件(其位于一組件上，傳送時期 望這些接線片與之相符的組件，例如，突出物264)。美國專利申請案第 2006/0038554號的第14A-16圖中揭示了可使用的傳送組件的實例，其揭示內 容并入本文作為參考。
圖3A為一探針支撐件240的一實例的示意圖。如圖2B所示，測試系統 100包含兩個探針支撐件240，分別位于該測試臺210相對立的兩側上，圖上 只顯示出該測試臺210的一面。每一個探針支撐件240包括探針平臺310，其 具有一或多個耦接至其中的驅動器312。在一實施方式中，每一個探針平臺310 包括兩個驅動器312，且該探針平臺310適于通過驅動器312而沿著該探針支 撐件240的長度移動。在一實施方式中，這些驅動器312是多個耦接至一磁通 道322的線性驅動器，可利用一編碼帶315沿著該探針支撐件240的長度來促 進水平定位。該探針支撐件240也包括一盤342，當該探針支撐件240和/或探 針平臺310沿著測試臺210的長度及該探針支撐件240的長度移動時，盤342 用以支撐電線和電纜。
圖3B是探針平臺310 —實例的示意圖。該探針平臺310包括至少一個探 針舉升件328，其被設計來接觸該探針250A，以相對于探針平臺310使該探針 250A升高或下降(Z軸)。可以通過任何可提供至少垂直運動且可被耦接到探針 平臺310任一部分上的組件來至啟動該探針舉升件328。在一實例中，該探針
12舉升件328被耦接到探針平臺310和一臂上(該臂延伸穿過探針平臺310上表面 的一開口 341)。
探針平臺310包括大致平坦的上表面，適于當探針250A被傳送到探針支 撐件240時可接收和支撐該探針250A。為幫助接收該探針250A，探針平臺310 包括一凹陷(depression),例如一導引孔332，其適于接收自探針250A底表 面伸出的針330。位于該針330和孔332之間的界面可在測試臺210和/或探針 平臺310被移動時，幫助探針250A相對于探針支撐件240來對齊，使其穩定。
相對于探針支撐件240來對齊探針250A，可促使探針250A可相對于基板 105和欲于其上測試的任一組件對齊。此對齊也可通過對齊探針250A下表面上 的多個電接觸板329和探針平臺310上表面的信號界面326，來使測試系統100 與探針250A之間可形成電子耦接。這些電接觸板329,每一個可包括多個接觸 點325，以促進從探針250A接收電信號或向探針250A提供電信號(細節揭示 在圖4A與圖4B)。該信號界面326適于幫助來自或到達探針250A的信號與一 控制器進行電通信。電接觸板329，可以是耦接到探針250A下表面的印刷電路 板，其可與耦接到信號界面326的多個接觸器327相配合。在一實施方式中， 信號界面326上的接觸器327加載了彈簧，以幫助在接觸器327與接點325之 間進行電通信。
所示實施方式提供了關于如何在測試腔室110的測試操作中加載所使用的 至少二個探針，同時測試腔室110處于對潔凈室開放的狀態下，其一般處在正 常大氣壓或略低于正常大氣壓下。如下述，所述實施方式可通過設置可用以儲 存與應用于該測試操作中的至少兩個探針在測試腔室110中，通過使通風與抽 氣時間達到最小而提高產出率。制造與測試多個基板布局的使用者，可讓基板 排隊以將其一一引入至測試腔室110中。 一旦決定出該排隊的基板包括至少二 個基板布局，需要不同的探針，可將至少二個探針預先加載到測試腔室110中， 以便使用該至少二個探針測試該至少二個基板布局。
在一實例中，選定一探針，例如探針205A，以用于即將進行測試的一特 定基板布局的測試程序中。舉例來說，該欲測試的基板布局(為便于稱呼，將其 稱為基板Sl)具有一特定的顯示和接觸墊圖樣，且該探針205A被設計用來檢測 基板S1。須知制造商可制造出多個基板S1，每一基板Sl均具有基本上相同的顯示和接觸墊圖樣設計。制造商也可制造出一簡稱為基板S2的一或多個基板， 其具有與基板Sl不同的顯示和接觸墊圖樣。基板S2可能需使用不同的探針(例 如，探針205B)，來檢測基板S2。在此所述的實施方式有助于以至少一個探針 (一個用于測試，另一個用于儲存以供后續測試之用)來測試不同的基板，例如 基板Sl或基板S2。
在參照第2A-3B圖的操作方式中，通過一種可幫助從大氣壓到腔室傳送的 探針交換器(未示出)，將探針205A傳送到測試腔室110中。在一實施方式中， 該探針交換器位于測試腔室IIO外，鄰近該可移動的側壁150之一或二者。該 探針交換器包括一可調整的矩形框，至少在其寬度上可調整，以接收、儲存和 移送該至少 一 個探針。探針交換器的實例可參見美國專利申請案第 2006/0273815號的發明詳細內容以及美國專利申請案第2006/0038554號的第 14A-16圖，此兩案的揭示內容均并入本文中作為參考。當該測試腔室110之前 已被抽空，為傳送不同的探針進入該測試腔室110中，可對該室通氣，并打幵 該該可移動的側壁150之一或二者，如圖2B所示。該探針交換器包括一對可 移動的探針支架，其與該探針框架相對側上的這些接線片272相符。兩個可移 動的探針支架適于同時從探針交換器水平移動(x軸方向)穿過側壁150而進入 測試腔室110中。當探針舉升組件230A、 230B被往上縮回時(Z軸方向)，可在 探針支撐件240與舉升組件262間提供充分的間隙。通過該可移動的探針支架， 將探針205A傳送到位于該探針支撐件240上方的一個位置，其中該探針框架 兩相對立的邊可分別接觸該探針支撐件240相應的側邊。
一旦延伸越過該探針支撐件240上方，該可移動的探針支架即被啟動往下 (Z軸方向)，以容許該探針框架的下表面可接觸該探針支撐件240的上表面。 接觸后，該可移動的探針支架可持續往下，直到位于該可移動的探針支架與接 線片272之間的相符界面，容許該可移動的探針支架被水平縮回(X軸方向)而 離開該測試腔室110為止。
當通過該探針支撐件240來接觸并支撐該探針205A時，其可被該探針舉 升組件230A、 230B之一加以儲存。在一實施方式中，該測試臺(其具有該探針 支撐件240耦接至其中)可被水平致動(Y軸方向)，以將該探針205A放置在任 一探針舉升組件230A、 230B下方。在另一實施方式中，該探針支撐件240 (其包括多個驅動器(如第3A、 3B圖所示))，可獨立于測試臺210之外來移動，并 水平致動(Y軸方向)以將該探針205A放置在任一探針舉升組件230A、 230B下 方。在一實施方式中，參照該探針205A來說明該儲存程序。
在此實施方式中，當該探針205A基本上對準并被放置在探針舉升組件 230A下方時，可啟動探針舉升組件230A往下(Z軸方向)到一鄰近該探針205A 的位置處。具體來講，通過馬達260，使該舉升組件266下降到一鄰近接線片 266的位置，位于該探針205A對面。每一舉升組件266包括至少兩個突出物 264，其往內延伸并適于配合接線片266。
在一實施方式中，突出物264的上表面被設計成可從個別接線片的底表面 來支撐每一個接線片266。為提供此支撐設計，該探針205A (特別是其上將放 置有接線片266的探針205A)的放置位置必須能為突出物264提供充分的間隙， 使其可往下移動(Z軸方向)到下方位置稍微位于個別接線片266底面旁邊。可 通過一個或二個該探針平臺310和測試臺210而將該探針205A放置在Y軸方 向上，以容許突出物可享有間隙。一旦突出物264的上表面位于個別接線片266 底表面下方且與突出物264的上表面水平、垂直間隔，即可停止該舉升組件262 的往下運動。
可通過該探針平臺310和測試臺210之一或二者來水平移動(Y軸方向)該 探針205A至一位置，此時接線片266處于可與個別突出物264相符的位置。 當接線片266與突出物264彼此對齊時，可啟動馬達260以便往上移動(Z軸方 向)個別舉升組件262，來使每一突出物264上表面可與每一接線片266的底部 接觸。當每一突出物264可與每一接線片266接觸時，可使馬達260連續往上 到達一限定位置，鄰近該頂部222的下表面。該探針205A現在處于內部空間 200的一儲存位置，且可被用在后續的測試程序中。測試臺210的上表面具有 充分的間隙，以在探針舉升組件230A下方水平移動，而不受在此儲存位置的 探針205A的干擾。
在測試系統IOO中進行測試之后，除了傳送至一儲存位置之外，大致可參 照探針205A的方式來提供探針205B。舉例來說，可將探針205B傳送至探針 支撐件240并放置在測試臺210上。可將測試腔室IIO密封并抽空，使其準備 好可供測試之用。將探針205B放置在測試臺210上以提供充分的間隙，供后續傳送基板之用，或是基板傳送可在探針205B位于測試臺210上方的任一位
置時才發生。
在另一種實施方式中，可將第二探針205B提供至測試腔室110中。在一 種應用方式中，可依照與傳送上述探針205A相同的方式，將探針205B傳送至 測試臺210上。可參照上述傳送探針205A的相同方式，將探針205B傳送至一 儲存位置。可將探針205A、 205B兩者加以儲存，以容許測試臺210可接收一 欲進行測試的基板。在此實施方式中，可將這些可移動的側壁150關上并密封， 且抽空內部空間200使其可供后續測試之用。
待測試腔室IIO被密封并抽空之后，如果之前沒有基板被傳送進入該腔室 110，則可將這些大面積基板之一，例如基板S1和S2，傳送進入測試腔室IIO 中。在此實例中，基板Sl先排隊，然后從負載鎖定腔室120傳送進入測試腔 室110中。如果兩探針205A、 205B均位于儲存位置，其中一探針，在此例中 為探針205A，可被用在基板Sl的測試流程中。以末端操縱裝置214將基板S1 傳送到測試臺210(第2圖)并放在上方平臺212上。通過內部空間200中的傳感 器來監控基板Sl在水平方向(X及Y方向)上的對齊程度并利用末端操縱裝置 214所提供的水平移動(X及Y方向)來修正任何未對齊之處。 一旦基板Sl對齊 后，即可降下末端操縱裝置214并將基板Sl放在測試臺210的上方平臺212 上。
待基板Sl已被放置在測試臺210上之后，測試臺210和基板Sl可位于探 針舉升組件230A下方，以幫助從這些儲存位置處接收探針205A。如果測試臺 210以及其上的基板Sl并未處于恰當的位置，可能需水平(Y方向)移動測試臺 至一位于該探針舉升組件230A下方的位置處。此幫助接收探針205A的移動可 能需要在Y方向上移動測試臺210和探針平臺310兩者(其分別與每一探針支 撐件240耦接)。可啟動測試臺210使其往Y軸方向移動一段距離并啟動探針 平臺310使移動一段距離以便從探針舉升組件230A接收探針205A，如第3A 及3B圖所示。一旦探針205A已從探針舉升組件230A處被傳送到探針平臺310， 即可使探針205A上的特定部份與基板Sl上的特定部份彼此接觸。
圖4A是探針205A和基板的實例的部份上視圖，該探針205A由探針支撐 件240所支撐而位于基板Sl上方。基板Sl大致為矩形且一般具有可形成一個
16或多個平板顯示器或液晶顯示器(如圖所示的顯示器430)的大面積。每一個顯示 器430 —般包括多個導電區域，例如接觸墊423、 427，其鄰接每一個顯示器 430外周長。這些接觸墊423、 427可以是單一導電接點或是若干個導電接點， 有時被稱為「墊塊(padblock)」， 一般配置成與個別顯示器430的外邊緣平行。 可沿著基板S1的Y軸，和/或X軸，來設置這些接觸墊。接觸墊423、 427也 可以是設置在鄰近顯示器430外圍的短柱。
在一實施方式中，每一個顯示器430包括具有四個邊緣的周界，且每一個 接觸墊423、 427位于顯示器周界附近并稍微靠周界外側。接觸墊423、 427可 與周界的一個邊緣或者多個邊緣平行，或者可與周界的一個邊緣或者多個邊緣 成一角度。例如，接觸墊可以是成排或成列的多個接觸點，且當接觸墊的該排 或列不平行于顯示器的邊緣時，該排或列可與在實際應用中的顯示器430的邊 緣成一角度。在另一實施方式中，當接觸墊423、 427可沿著該基板Sl的一個 邊或多個邊來設置。
接觸墊423、 427 —般由位于基板Sl上或沉積于基板Sl上的導電材料制 成，并可電性耦接至個別顯示器430的組件或成排或程列的組件上，例如TFT 上。這些接觸墊423、 427可提供電子信號的界面，以在最終制造期間經由耦 接的精密引線連接來啟動TFT。但在測試顯示器430的可操作性期間，這些接 觸墊423、 427可為多個探針425(第4B-4D圖)提供一界面，其可施加或檢測來 自個別顯示器430上的TFT的信號。可經由耦接至該探針205A的控制器來提 供或傳送這些信號，控制器與探針205A之間的電性耦接利用電纜或電線而與 每一個探針425耦接。
該探針205A包括至少一個矩形框410，其具有沿著Y軸方向的第一尺寸， 其等于或小于基板S1的一半長度；和沿著X軸方向的第二尺寸，其等于或大 于基板S1的寬度。在某些實施方式中，該框410可包括沿著X方向軸設置的 一或多個橫向組件415 (cross-member 415)。或者，該框410也可包括沿著Y方 向軸設置的一或多個橫向組件416，其耦接至框410或該橫向組件415。可將 這些橫向組件415、 416固定在框410上，或是沿著框410內表面的長度或寬 度來調整。具有可調整的橫向組件和/或框的探針組件或框的實例可參見2004 年7月12日提交的美國專利申請案第10/889,695號，2005年8月18日公開的美國專利申請案第2005/0179451號，2004年7月30日提伸的美國專利申請案 第10/903，216號，以及2005年8月18日公開的美國專利申請案第2005/0179452 號，其內容并入本文作為參考。
在一實施方式中，框410包括多個關節420 (joint)，其向探針組件205A 提供可調整特征。舉例來說，這些關節420使得探針組件205A的長度(Y方向) 可調整，其中可使用一區段419。該區段419可包括任一長度，用以調整探針 組件205A的長度以適應各種不同的顯示器330尺寸與基板105上的接觸墊圖 樣。可通過固定件(如螺絲、螺栓、銷、彈簧鎖等類似物)將這些關節420耦接 至框410上。或者，該框410可以是單一主體。
圖4B是圖4A中橫向組件415的部份放大視圖。橫向組件415包括主體 470和橫向段472。在一實施方式中，橫向組件415是管狀且由輕質材料制成， 例如鋁。橫向段472的形狀可以是矩形、三角形、梯形或改良的梯形或其組合。 該主體470可包括下表面474，具有多個自該下表面伸出的接觸針腳425，如 圖4A所述。
圖4C是圖4A中框410的部份放大視圖。框410包括主體470和橫向段 472(其可為矩形、梯形三角形、或其之組合)。該主體470可包括下表面474， 在一實施方式中，可具有多個自該下表面伸出的接觸針腳425。該額外的橫向 組件416也可以是如圖4B所繪示的橫向組件415，或是如圖4C所繪示的框410。
圖4A所示的基板Sl包括多個顯示器，在此實例中為8個46英寸的顯示 器，均勻配置在基板上。在其它實施方式中，基板Sl可包括以不同方式配置 的不同大小的顯示器430，例如多個等面積的顯示器，或是大面積與小面積顯 示器的組合，使基板S1的表面積可被更有效地利用。探針組件205A被設計成 可逐步地提供來自任何配置的顯示器的一部份中的檢測信號。
將基板Sl分成至少兩部份，例如第一部分421和第二部份422。在一實施 方式中，這些部分421、 422可約等于基板105長度或寬度的一半且該探針組 件205A的大小等于這些部份421、 422之一。在另一實施方式中，每一個部分 421、 422可約等于基板105長度或寬度的1/3、 1/4或1/5等等，且該探針組件 205A的大小等于這些部份421 、422之一。在另一實施方式中，該探針組件205A 的大小可等于或大于該基板長度或寬度的一半。該探針組件205A適于提供或檢測來自該個別部份中至少一個顯示器430的信號。該探針組件205A被設計 成當基板線性移動通過一測試區490時，可測試該基板的每一個部分，該測試 區由許多測試行列組成的一定大小的面積(并未示于圖上)。
測試區490可在基板Sl上方提供足以測試該基板Sl的長度或寬度的定性 可尋址區域(qualitative addressable area)。在一實施方式中，該測試區4卯的 面積在X軸方向上約為1950 mm到2250 mm之間，在Y軸方向上則約在240 mm 到290 mm之間。在一另實施方式中，該測試區490的面積在X軸方向上約為 1920 mm到2320 mm之間，在Y軸方向上則約在325 mm到375 mm之間。由 測試行列所提供有關測試面積的額外信息可參見美國專利申請案第 2006/0244467號，其內容并入本文作為參考。
讓探針組件205A (特別是耦接至框410的探針425)、橫向組件415、接 觸頭418及其組合都與基板S1上的接觸墊423、 427接觸。在一實施例中，該 接觸是通過上方平臺212的垂直(Z軸方向)致動從而使接觸墊423、 427與探針 針腳425接觸而完成的。在其它實施例中，通過探針框410的致動、探針平臺 310的致動、橫向組件415的致動、接觸頭418的致動及其組合，就可以使探 針針腳425與接觸墊423、 427相接觸。可利用耦接到探針平臺310的驅動器 312在測試臺210相反兩邊上的移動，來修正并調整接觸墊423、 427與探針針 腳425之間的不對齊。
一旦接觸墊423、 427與探針針腳425對齊且決定出測試參數后，至少在Y 方向上移動由測試臺210支撐的基板Sl與探針組件205A，并穿過測試區490。 此移動可以是一種連續性的動作或是一種步進式動作，其中該測試臺在測試區 490中逐步地移動并間歇式地停止。無論是連續地或間歇式地移動，第一部分 421和第一部份421中的所有顯示器可移動通過測試區490并被加以測試。
待第一部分421已全部通過測試區490后，必須將探針組件205A由第一 部分421移送到第二部份422,以便測試基板Sl上的第二部份。為完成此移送， 啟動耦接至探針平臺310的探針舉升件328 (圖3B)往上(Z軸方向)，使探針組 件205A能與探針支撐件240與測試臺210上的其它部份相隔一段距離。也可 使上方平臺212往下移動(Z軸方向)，使基板與探針組件205A相隔一段距離。 探針舉升件328的垂直間距(Z軸方向)在約2 mm至約10 mm間，例如約5 mm。
19一旦升高后，可啟動耦接至探針平臺310的驅動器312,使探針205A可沿著探 針支撐件240從第一部份421水平移動(Y方向)到第二部份422。這些驅動器 312被同步和/或監控，以確保沿著探針支撐件240兩邊上的移動幾乎一樣，使 得探針205A可在第二部份422中對齊。如果探針205A沒有對齊，可單獨啟動 個別驅動器312，來修正這些不對齊現象。
一旦充分對齊且位于第二部份422上方后，可啟動探針舉升件328往下(Z 軸方向)使探針205A可被放置在該探針平臺310的上表面上。耦接到探針205A 的針腳330 (圖3B)可位于導引孔332中以使探針平臺310上的探針205A可對 齊。 一旦在探針平臺310上處于恰當的位置之后，可讓接觸墊423、 427與探 針針腳425接觸，并可使測試臺210往Y方向上移動，以便測試第二部份422。 第二部份422以及第二部份422中的所有顯示器可在測試區490下方移動并被 加以測試。
待測試完第一部分421與第二部份422中的所有顯示器430之后，可從測 試腔室110將基板S1傳送出來。并將下一排隊的基板(其可以是具有與基板S1 類似的顯示器與接觸墊配置的另一基板)送入測試腔室110中。在此狀況下，探 針205A可保持耦接至探針平臺310且該即將被測試的基板S2，可被傳送至測 試腔室110中。可依上述方式放置及對齊該即將被測試的基板S2，并將探針 205A放在第一部分421或第二部份422的上方。讓接觸墊與探針針腳接觸后， 即可開始測試。 一旦所有顯示器均完成測試后，即可傳送基板離開該測試腔室 110。只要使用探針205A來測試，即可不斷重復此測試程序。
如果下一個排隊的基板S3的顯示器與接觸墊配置與基板Sl和S2不同， 則可能需要使用探針205B來測試基板S3。在此例下，可從測試臺210將探針 205A傳送至一儲存位置，并從儲存位置將探針205B傳送至測試臺210。此動 作并不需要抽氣或打開測試腔室110，來使探針205A離開測試腔室110或使探 針205B進入測試腔室110中。
位于探針支撐件240上的探針205A，可被放置在測試臺210及探針平臺 310之一或其兩者上方，以幫助從測試臺210傳送探針205A到探針舉升組件 230A。將探針205A置于探針舉升組件230A下方，以容許舉升組件262可通 過馬達260降低至一與探針205A相反側上的接線片266鄰接的位置處。突出物264的上表面(圖2A)被設計成可從個別接線片266的一底表面上來支撐每一 個接線片266使之位于探針205A上。探針205A可被設置在探針平臺310和測 試臺210之一或二者的Y方向上，以使突出物可享有垂直方向上的間隙。 一旦 突出物264的上表面位于下方且與個別接線片底面水平、垂直分隔，即可停止 舉升組件262的往下運動。
接著可以探針平臺310和測試臺210之一或二者來水平移動(Y方向)探針 205A至一可使這些接線片266能與個別突出物264相配合的位置。當這些接線 片266與這些這些突出物264對齊后，可啟動Z舉升件260以便往上(Z方向) 移動個別舉升組件262史的每一突出物264上表面可接觸每一接線片266的底 部。當接觸后，可使馬達260持續往上到達一鄰近頂部222下表面的一極限位 置。此時，探針205A處于內部空間200的一儲存位置，并可用在后續測試程 序中或是后續從測試腔室IIO被傳送離開。
從內部空間200的儲存位置傳送探針205B，必須在Y方向上移動探針平 臺310和/或測試臺210至探針舉升組件230B下方的一個位置。 一旦位于探針 舉升組件230B下方，即可啟動探針205B往下(Z方向)，以將探針205B放在 探針平臺310上。在探針平臺310上，探針舉升件328可在探針平臺310上方 (Z方向)延伸。或者，可縮回探針舉升件328并降下探針205B到探針平臺310 的上表面。 一旦探針205B的下表面接觸到探針平臺310的上表面后，即可使 探針舉升組件230B連續往下(Z方向)直到這些接線片266與這些這些突出物 264之間出現充分的空間為止。當接線片266與個別相應突出物264之間相隔 足夠距離之后，可再通過探針平臺310和測試臺210之一或二者來水平移動(Y 方向)探針205B，以容許往上舉升探針舉升組件230B。 一旦接線片266與個別 相應突出物264之間相隔足夠距離之后，可往上舉升該探針舉升組件230B到 測試臺210上方的一極限位置。此時，可將探針205B置于測試臺210上并準 備用來測試正在排隊的下一基板，其可能是基板S3。
當探針205A被儲存于測試腔室110中時，可使用探針205B來測試具有類 似顯示器和接觸墊配置的一或多個基板。當排隊進行測試的基板需要使用一與 探針205A、 205B不同的探針來測試時，即可將探針205A、 205B移出測試腔 室110，以重新配置這些探針或是以其它適合測試的探針來代替。雖然前述針對本發明的實施方式，但是在不脫離其基本范圍的情況下，本 發明可設計為本發明其它和進一步的實施方式，并且本發明的范圍由以下的權 利要求所確定。
權利要求
1. 一種適于測試大面積基板的探針組件，大面積基板包括一長度與一寬度，所述探針組件包含矩形框架，其具有等于或小于該大面積基板的長度的一半的第一尺寸以及等于或大于該大面積基板的寬度的第二尺寸；以及多個探針針腳，自該框架的下表面延伸出來并適于接觸該大面積基板。
2. 如權利要求1所述的探針組件，其中該框架包含一馬達。
3. 如權利要求1所述的探針組件，其中該框架包含多個接觸頭，其適于接觸 該大面積基板。
4. 如權利要求1所述的探針組件，其中該框架包含四個邊且這四個邊中的至 少一個邊包括一接觸板，該接觸板與多個探針針腳相通。
5. 如權利要求4所述的探針組件，其中該接觸板位于該框架的下表面上。
6. 如權利要求1所述的探針組件，其中該框架包含四個邊且至少兩個相對的 邊包括至少一個自其中延伸出來的接線片(lug)。
7. 如權利要求1所述的探針組件，其中該框架包含四個邊且至少兩個相對的 邊包括至少二個自其中延伸出來的接線片。
8. 如權利要求1所述的探針組件，其中該框架包含四個邊且至少兩個相對的 邊包括至少一個自其中延伸出來的接線片且剩下的兩個邊包括至少二個自其中延 伸出來的接線片。
9. 如權利要求1所述的探針組件，其中該框架的寬度是可調整的。
10. 如權利要求1所述的探針組件，其中該框架包括至少兩個自其下表面延伸 出來的導引針腳(indexing pin)。
11. 一種適于測試具有一面積的大面積基板的探針組件，包含 矩形框架；以及多個接觸頭，其耦接至該框架的一段且適于接觸該大面積基板，其中該矩形 框架的面積等于或小于該大面積基板的面積的一半。
12. 如權利要求1所述的探針組件，其中多個接觸頭包括自其下表面延伸出 來的多個探針針腳。
13. 如權利要求11所述的探針組件，其中該框架包括等于或小于該大面積基板的長度的一半的第一尺寸以及等于或大于該大面積基板的寬度的第二尺寸。
14. 如權利要求11所述的探針組件，其中該框架包含至少二個耦接至該框架 相對兩邊上的馬達。
15. 如權利要求11所述的探針組件，其中該框架包含四個邊且至少兩個相對 的邊包括至少一個自其中延伸出來的接線片。
16. 如權利要求11所述的探針組件，其中該框架包含四個邊且至少兩個相對 的邊包括至少二個自其中延伸出來的接線片。
17. 如權利要求11所述的探針組件，其中該框架包含四個邊且至少兩個相 對的邊包括至少一個自其中延伸出來的接線片且其剩余的兩個邊包括至少二個自 其中延伸出來的接線片。
18. 如權利要求ll所述的探針組件，其中該框架的寬度是可調整的。
19. 一種測試系統，包含測試臺，其大小適于接收矩形基板；及探針組件，其適于接觸大面積基板，其中該探針組件包含 矩形框架；及多個探針針腳，其自該框架的下表面延伸出來并適于接觸該大面積基板， 其中該矩形框架的面積等于或小于該大面積基板的面積的一半，且可以通過 至少二個馬達沿著該測試臺的長度方向移動。
20. 如權利要求19所述的系統，其中該框架包含四個邊且至少兩個相對的邊 包括至少一個自其中延伸出來的接線片且其剩余的兩個邊包括至少二個自其中延 伸出來的接線片。
21. 如權利要求19所述的系統，其中該框架包括等于或小于該大面積基板的 長度的一半的第一尺寸以及等于或大于該大面積基板的寬度的第二尺寸。
全文摘要
在此揭示一種用于測試大面積基板的裝置和方法。大面積基板包括顯示器的圖案和在大面積基板上電性連接到顯示器上的接觸點。該裝置包括相對于大面積基板和/或接觸點可移動的探針組件，并配置成可測試各大面積基板上的顯示器圖案和接觸點。探針組件更配置成可測試該大面積基板上的部分區段。該裝置更包括有一測試腔室，用以在其內部容積中儲存至少兩個探針組件。
文檔編號G01R1/067GK101454677SQ200780019710
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月10日 優先權日2006年5月31日
發明者B·M·約翰斯通, H·T·恩古耶, M·布魯納, S·克里希納斯瓦米, 永 劉 申請人:應用材料股份有限公司