CN101454677B - 用于tft-lcd测试的微探测器 - Google Patents
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Abstract
在此揭示一种用于测试大面积基板的装置和方法。大面积基板包括显示器的图案和在大面积基板上电性连接到显示器上的接触点。所述装置包括相对于大面积基板和/或接触点可移动的探针组件，并配置成可测试各大面积基板上的显示器图案和接触点。探针组件更配置成可测试所述大面积基板上的部分区段。所述装置更包括测试腔室，用以在内部容积中储存至少两个探针组件。
Description
技术领域
本发明的实施方式主要涉及基板的测试系统。更具体地，本发明涉及在制造平板显示器时用于大面积基板的集成测试系统。
背景技术
平板显示器，有时称之为有源矩阵液晶显示器(LCD)，近来已经越来越普遍地成为过去的阴极射线管(CRT)的替代品。与CRT相比，LCD具有若干个优点，包括影像质量高、重量轻、电压需求低和能耗低。这种显示器在计算机监测器、移动电话和电视中具有多种应用。
一种类型的有源矩阵LCD包括夹在薄膜晶体管(TFT)阵列基板和滤色片基板之间以形成平板基板的液晶材料。一般来说，TFT基板包括薄膜晶体管的阵列，每一薄膜晶体管都耦接到像素电极，滤色片基板包括不同颜色的滤色片部分和共享电极。当向像素电极施加一定的电压时，在像素电极和共享电极之间就产生电场，液晶材料会被定向以使光线通过特定像素。使用的基板通常包括较大的表面积，并且有许多独立的平板显示器被形成在此大面积基板上，这些独立的平板显示器随后在最终制造期间从所述基板上分离。
在制造方法中有一部份会需要测试大面积基板以确定每个平板显示器中的像素的可操作性。电压成像、电荷检测、光学成像和电子束测试是用于在制造方法期间监视和检修缺陷的一些方法。在典型的电子束测试方法中，监控像素内的TFT响应，以提供缺陷信息。在电子束测试的一个实施例中，将一定的电压施加到TFT，且在调查期间，可将电子束引导至独立的像素电极。检测从像素电极区域发出的二次电子，用以确定TFT电压。
一般来说，使用诸如探针组件之类的测试装置，检测(通过接触大面积基板上的导电区域来进行所述检测)来自TFT的电压。探针组件的大小适于测试设置在基板上的平板显示器的具体构造。典型地，探针组件的大小等于或者大于基板尺寸的面积，而所述大面积的探针组件会造成操作、传递和储存困难。
因此，需要一种可解决上述部分困难的探针组件，以在大面积基板上执行测试。
发明内容
在此描述的实施方式涉及在大面积基板上测试电子器件。在一实施方式中，描述了一种测试系统。所述测试系统包括测试台，所述测试台的大小适于接收矩形基板；以及探针组件，所述探针组件适于接触所述大面积基板，其中所述探针组件的大小等于或小于所述矩形基板的尺寸的一半。
在一实施方式中，描述了一种适于测试大面积基板(所述大面积基板具有长度与宽度)的探针组件。所述探针组件包括：矩形框架(所述矩形框架具有等于或小于所述大面积基板一半长度的第一尺寸和等于或大于所述大面积基板宽度的第二尺寸)；以及多个探针脚(prober pin)，这些探针脚自所述框架的下表面延伸出来并适于接触所述大面积基板。
在另一实施方式中，描述了一种探针组件，所述探针组件适于测试大面积基板。所述探针组件包括矩形框架和多个接触头，这些接触头耦接至所述框架的一段且适于接触所述大面积基板，其中所述矩形框架的面积等于或少于所述大面积基板的面积的一半。
在另一实施方式中，描述了一种测试系统。测试台的尺寸适于容纳矩形基板，且探针组件适于接触所述大面积基板，其中所述探针组件包括矩形框架和多个探针脚，这些探针脚是自所述框架的下表面延伸出来并适于接触所述大面积基板，其中所述矩形框架的面积等于或小于所述大面积基板的一半面积，且可以通过至少二个马达沿着所述测试台长度方向移动。
附图说明
为了可以更详细地理解上述的本发明的特征，可参照实施方式对以上的简要概括进行更加详细的描述，其中部分实施方式在附图中示出。然而，应该理解附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此不应理解为对本发明范围的限定，因为本发明可承认其它等效的实施方式。
图1是测试系统的一个实施方式的等轴侧视图；
图2A是测试系统的另一个实施方式的部份侧视图；
图2B是测试腔室的一个实施方式的部份末端视图；
图2C是图2B的测试腔室的一部分的放大视图；
图3A是探针支撑组件的一个实施方式的特定角度视图；
图3B是探针平台的一个实施方式的特定角度视图；
图4A是探针205A与基板的一实施方式的部份顶视图；
图4B是横向组件的一实施方式的一部份轴视图；
图4C是框架的一实施方式的一部份轴视图。
为了便于理解，尽可能使用同一附图标记表示附图中共有的同一组件。应该理解在一个实施方式中公开的组件可有利地应用于另一实施方式中而不再特定叙述。
具体实施方式
在此使用的术语“基板”一般指由玻璃、聚合材料或者其它基板材料制成的大面积基板，适于在所述基板上形成电子器件。在此所描述的各种实施方式涉及测试诸如位于平板显示器上的TFT和像素之类的电子器件。可位于大面积基板上并被测试的其它电子器件包括用于太阳能电池阵列的光电池、有机发光二极管(OLED)以及其它器件等等。在真空中使用电子束或者带电粒子发射器，来示例性地描述测试程序，但是在此描述的特定实施方式可等效地采用光学器件、电荷传感器，或者配置以在真空条件下或者在大气压或接近大气压的条件下测试大面积基板上的电子器件的其它测试应用。
在本申请中所描述的实施方式将指各种驱动器、电机和致动器，它们可以是以下其中之一或者它们的组合：气动缸、压电电机、液压缸、磁驱动器、步进机或者伺服电机、螺旋型致动器(screw type actuator)或者提供垂直运动、水平运动及上述运动的组合的其它类型的运动设备、或者适于提供至少部分所描述的运动的其它器件。
在此所描述的各种组件均能在水平面和垂直面中独立运动。垂直定义为与水平面正交的运动，并将称之为Z方向。水平定义为与垂直平面正交的运动，并将称之为X或者Y方向，X方向是正交于Y方向的运动，反之亦然。通过包括在图中所需的定向插图进一步限定X、Y和Z方向以有助于读者理解。
图1是测试系统100的一个实施方式的等轴侧视图，所述测试系统100适于测试位于大面积基板上(例如，尺寸高达2200mm×约2600mm大小的大面积基板)的电子器件的可操作性。测试系统100包括测试腔室110、负载锁定腔室120(load lock chamber 120)和多个测试柱115(testing column 115)(在图1中示出了七个)，它们被示例性地描述为适于测试位于大面积基板上诸如薄膜晶体管(TFT)等电子器件的电子束圆柱。在测试腔室110的内部空间内靠近测试圆柱115设置了多个可用于检测背散射(backscatter)电子的检测组件(未示出)。测试系统110典型地位于洁净室环境内，并且可以是制造系统的一部分，所述制造系统包括可用于传送一片或者多片大面积基板105使之出入测试系统100的基板操作装置(如机器人设备或输送系统)。在一个实施方式中，测试系统100还包括连接到测试腔室110上表面的显微镜组件160，以在所述基板设置在测试腔室110内时观察在大面积基板上遇到的感兴趣的区域。
可经过设于负载锁定腔室120和测试腔室110之间的阀135而进入测试腔室110的内部。还可通过一或多个可移动的侧壁150进入内部，各侧壁150包括至少一个致动器151，以便于单独或者共同作用以打开或关闭可移动侧壁150。可移动侧壁150提供维修和检视测试腔室110内部的入口，并便于传送诸如探针组件(未示出)的一或多个测试组件进出测试腔室110内部。通过使用O型环、垫圈等设计，让可移动侧壁150在关闭时可真空密封测试腔室110。在另一实施方式中(未示出)，可打开及关闭测试系统110的上表面，以进出所述系统内部和/或便于传递一个或多个测试组件。至少测试腔室110的上表面是可铰链连接的，适于升降、横向运动或上述的组合运动。在2006年3月14日提交的美国专利申请号为No.11/375,625且在2006年11年2日公开的美国专利公开号为No.2006/0244467以及2005年7月27日提交的美国专利申请No.11/190,320并在2006年2月23日公开为美国专利申请No.2006/0038554以及在2004年12月21日授权的发明名称为“Electron Beam Test System withIntegrated Substrate Transfer Module(具有集成基板传输模块的电子束测试系统)”的美国专利N0.6,833,717中，描述了用于测试大面积基板的电子束测试系统的各种组件的实施例，在此引入上述申请作为参考。
负载锁定腔室120可与周围环境隔绝密封，并典型地连接至一或多个真空泵122，并且测试腔室110可连接到与负载锁定腔室120的真空泵隔开的一或多个真空泵122。在一个实施方式中，负载锁定腔室120适于通过入口130接收来自洁净室环境的大面积基板105，促进通过阀135从负载锁定腔室120向测试腔室110传递基板，并以相反方式将大面积基板返回至洁净室环境。在另一实施方式中，大面积基板105通过入口130进入测试系统100，然后通过阀135从负载锁定腔室120传递至测试腔室110，并且大面积基板通过连接到测试腔室110相对端的口136返回洁净室环境。或者，一或多个负载锁定腔室可正交连接至测试腔室110，以形成「U」形处理系统或者「Z」形处理系统(未示出)。在美国专利公开No.2006/0244467中更详细描述了测试系统110的其它实施方式以及基板入口/出口设置的各种实施方式，所述申请在此引入作为参考。
负载锁定腔室120可以是双槽负载锁定腔室，配置以促进至少两片大面积基板的传递。在之前引入参考的美国专利No.6,833,717和此引入作为参考的2005年12月8日提交的美国专利申请11/298,648并于2006年12月7日公开的美国专利公报No.2006/0273815以及2007年4月12日提交的美国临时专利申请No.60/911,496的申请中，描述了双槽负载锁定腔室的实施例。
图2A是图1中所示出的测试系统100的部份截面侧视图。测试腔室110耦合到负载锁定腔室120，所述负载锁定腔室120包括在所述负载锁定腔室中设置的基板105。测试腔室110包括内部空间200，所述内部空间包括测试台210、诸如探针205A和探针205B的两个探针组件、以及测试柱115的一部份。在另一实施方式中(未示出)，所述内部空间200适于容纳两个以上的探针组件，其中这些探针组件的至少一个可立即或已准备好可用于测试流程，且其它探针组件被存放在所述内部空间200中。
在一实施方式中，所述测试台210包括三个大致呈平面的、堆栈在一起的平台(stage)。在一方面中，这三个平台中的每一个平台都可单独沿着正交轴(例如，X、Y及Z轴)移动。上方平台212用以在测试期间支撑基板105，并且所述上方平台212包括多个板，这些板之间具有多个沟槽，用以接收末端操纵装置214(end effector)的多个指部(示于图2B)。在一实施方式中，上方平台212至少可沿Z方向移动，且末端操纵装置214自水平方向(Y轴方向)上伸出以传送基板使之到达或来自所述负载锁定腔室120。末端操纵装置与测试台的相关细节可参见先前引用的美国公开专利No.2006/0244467。
在一实施方式中，测试系统100被配置成通过测试顺序沿着单一方向轴(即图中示为的Y方向)传输一个大面积基板105(所述大面积基板105上具有电子器件)。在其它实施方式中，测试程序和/或预-测试或者后-测试可包括沿着X和Y轴的运动的组合。例如，可利用上方平台212和末端操纵装置214之一或者两者，来移动基板105，以在测试之前修正基板位置使基板对准。在其它实施方式中，测试程序可包括由测试柱115和测试台210的其中一个或者两者所提供的Z方向上的移动。可沿着基板宽度或者基板长度方向将基板105引入到测试系统100。基板105在测试系统中的Y方向移动使得系统尺寸可稍微大于基板105的宽度或长度尺寸。支撑台沿着单一方向轴移动，还可除去或者最小化在X方向上移动支撑台时所需的驱动器。由于单向运动，因此可以使得负载锁定腔室120和测试腔室110的高度被最小化。高度降低，再加上测试系统的宽度达到最小，可以使得负载锁定腔室120和测试腔室110体积变小。体积变小也降低了对负载锁定腔室120和测试腔室110进行抽气和排气的时间，从而可提高测试系统100的生产力。
测试系统110还包括顶部222，所述顶部222包括第一区224和第二区226。第一区224包括显微镜组件160，所述显微镜组件160包含设置在所述顶部222的第一区224中观察口159上方的可拆卸的显微镜158。观察口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带，且被设计成可承受负压。在一实施方式中，当基板被放置在观察口159下方时，可使显微镜158和显微镜组件160的其中一个或者两者水平(X方向)移动，以观察基板上的感兴趣的区域。在一个特定实施方式中，显微镜158包括用以调整视野深度的聚焦模块(未示出)。
第一区224和第二区226各自包含耦接至顶部22的探针举升组件，在图中被示为探针举升组件230A及探针举升组件230B。在其它实施方式中，第一区和第二区可各自包含一个以上的探针举升组件。每一探针举升组件230A、230B分别为每一探针205A、205B提供定位与储存功能。举例来说，探针举升组件230A可垂直移动，以将探针置放在相对的支撑组件240(图上只示出一个)的上表面上，或使探针从所述上表面移开，相对的支撑组件240位于测试台210的相对的两侧。探针举升组件230B可支撑位于顶部222下表面附近一位置处的探针205B，以方便清洁和移动所述探针205B的下方的测试台210(和探针205A)。
图2B是在图2A中示出的测试腔室110的部分视图，且图2C是图2B的测试腔室110的部份放大图。内部空间200包括所述测试台210与一部份的所述探针举升组件230B。测试台210包括上方平台212和放置在沟槽215(位于上方平台212的多个台面间)中的末端操纵装置的多个指部214A-214D。在一实施方式中，这些沟槽215的尺寸可容许这些指部214A-214D垂直(Z方向)移动并通过这些沟槽215。在另一实施方式中，这些沟槽215的尺寸可容许这些指部214A-214D进行水平(X方向)以及垂直(Y方向)移动。
在一种应用中，测试台210可以是任何一种可支撑基板105及线性移动基板105的平台或支撑物。此外(或者)，测试台210可以是静止的且基板105可相对所述测试台210进行线性移动。测试腔室110和/或负载锁定腔室120是可有可无的，因为测试程序可能不需要真空应用。这些测试柱115可以是电子束柱、带电粒子发射器、电荷传感器、电荷-耦接组件、照相机和其它可检测大面积基板105上的电子器件操作性的装置。
在一实施方式中，探针举升组件230B(类似探针举升组件230A)包括两个耦接到顶部222的上表面的马达260，分别位于测试腔室110的相对的两侧。这些马达260至少可提供垂直移动(Z轴)，以在内部空间200中分别举起组件262。每一马达260耦接到延伸穿过顶部262的杆261上，并适于通过密封件、弹性罩(flexible boot)、轴承等来维持所述内部空间200为真空。在另一实施方式中(未示出)，探针举升组件230B可包括一个或多个耦接到顶部222的上表面的马达。在此实施方式中，所述马达适于为用来支撑单个探针的举升组件提供旋转运动以及垂直运动。
所述探针举升组件230B用来储存与传送探针。举例来说，所述储存的探针(以虚线表示)被显示成一个升高的探针250R，且移送中的探针被显示成一个位于探针支撑件240上的降低的探针250L。每一探针250R、250L一般包括框架，所述框架具有若干个自所述框架延伸出来到所述框架对面的接线片(lug)266、272(如图4A所示)。在一实施方式中(未示出)，这些耳部266、272为延伸组件，沿着所述框架外周长的一部分而自所述框架伸出。在此实施方式中，所述框架的每一边包含可沿着所述框架每一边长度而延伸的接线片266或272。在另一实施方式中，这些接线片266、272包含形式为耳部或突片的延伸组件，它们沿着少部份所述框架外周长而向外伸出。举例来说，所述250L在X轴上有4个接线片272(但只示出2个)且在Y轴上有4个接线片266(但只示出2个)。
这些接线片266、272被设置成在水平方向上彼此相隔一段距离，并提供相符的界面以供传送或储存探针之用。举例来说，接线片272可提供一种用于大气至腔室交换的相符界面，而接线片266则适于和个别突出物264配合以提供用于腔室内交换的传送界面。当探针未被传送时，接线片266可提供用以在内部空间200中进行储存的多个支撑点且接线片272可提供用以在测试腔室110外部进行储存的多个支撑点。这些接线片266、272可包括形成于这些接线片中的槽、孔、洞或它们的组合，用以接收针、或其它安定组件(所述安定组件位于一个组件上，传送时期望这些接线片与所述组件相配合，例如，突出物264)。美国专利申请案第2006/0038554号的图14A-16中揭示了可使用的传送组件的实例，所揭示的内容并入本文作为参考。
图3A为探针支撑件240的实例的示意图。如图2B所示，测试系统100包含两个探针支撑件240，分别位于所述测试台210相对立的两侧上，图上只显示出所述测试台210的一面。每一个探针支撑件240包括探针平台310，所述探针平台310具有一或多个耦接至其中的驱动器312。在一实施方式中，每一个探针平台310包括两个驱动器312，且所述探针平台310适于通过驱动器312而沿着所述探针支撑件240的长度移动。在一实施方式中，这些驱动器312是多个耦接至磁通道322的线性驱动器，可利用编码带315沿着所述探针支撑件240的长度来促进水平定位。所述探针支撑件240也包括盘342，当所述探针支撑件240和/或探针平台310沿着测试台210的长度及所述探针支撑件240的长度移动时，盘342用以支撑电线和电缆。
图3B是探针平台310一实例的示意图。所述探针平台310包括至少一个探针举升件328，被设计来接触所述探针250A，以相对于探针平台310使所述探针250A升高或下降(Z轴)。可以通过任何可提供至少垂直运动且可被耦接到探针平台310任一部分上的组件来至启动所述探针举升件328。在一实例中，所述探针举升件328被耦接到探针平台310和臂上(所述臂延伸穿过探针平台310上表面的开口341)。
探针平台310包括大致平坦的上表面，适于当探针250A被传送到探针支撑件240时可接收和支撑所述探针250A。为帮助接收所述探针250A，探针平台310包括凹陷(depression)，例如导引孔332，适于接收自探针250A底表面伸出的针330。位于所述针330和孔332之间的界面可在测试台210和/或探针平台310被移动时，帮助探针250A相对于探针支撑件240来对齐，使探针250A稳定。
相对于探针支撑件240来对齐探针250A，可促使探针250A可相对于基板105和欲于所述基板上测试的任一组件对齐。此对齐也可通过对齐探针250A下表面上的多个电接触板329和探针平台310上表面的信号界面326，来使测试系统100与探针250A之间可形成电子耦接。这些电接触板329，每一个可包括多个接触点325，以促进从探针250A接收电信号或向探针250A提供电信号(细节揭示在图4A与图4B)。所述信号界面326适于帮助来自或到达探针250A的信号与控制器进行电通信。电接触板329可以是耦接到探针250A下表面的印刷电路板，所述电接触板329可与耦接到信号界面326的多个接触器327相配合。在一实施方式中，信号界面326上的接触器327加载了弹簧，以帮助在接触器327与接点325之间进行电通信。
所示实施方式提供了关于如何在测试腔室110的测试操作中加载所使用的至少二个探针，同时测试腔室110处于对洁净室开放的状态下，一般处在正常大气压或略低于正常大气压下。如下述，所述实施方式可通过设置可用以储存与应用于所述测试操作中的至少两个探针在测试腔室110中，通过使通风与抽气时间达到最小而提高产出率。制造与测试多个基板布局的使用者，可让基板排队以将这些基板一一引入至测试腔室110中。一旦决定出所述排队的基板包括至少二个基板布局，需要不同的探针，可将至少二个探针预先加载到测试腔室110中，以便使用所述至少二个探针测试所述至少二个基板布局。
在一实例中，选定探针，例如探针205A，以用于即将进行测试的特定基板布局的测试程序中。举例来说，所述欲测试的基板布局(为便于称呼，将所述基板布局称为基板S1)具有特定的显示和接触垫图样，且所述探针205A被设计用来检测基板S1。须知制造商可制造出多个基板S1，每一基板S1均具有基本上相同的显示和接触垫图样设计。制造商也可制造出简称为基板S2的一或多个基板，所述基板S2具有与基板S1不同的显示和接触垫图样。基板S2可能需使用不同的探针(例如，探针205B)，来检测基板S2。在此所述的实施方式有助于以至少一个探针(一个用于测试，另一个用于储存以供后续测试之用)来测试不同的基板，例如基板S1或基板S2。
在参照图2A-3B的操作方式中，通过一种可帮助从大气压到腔室传送的探针交换器(未示出)，将探针205A传送到测试腔室110中。在一实施方式中，所述探针交换器位于测试腔室110外，邻近所述可移动的侧壁150之一或二者。所述探针交换器包括可调整的矩形框，至少在所述矩形框的宽度上可调整，以接收、储存和移送所述至少一个探针。探针交换器的实例可参见美国专利申请案第2006/0273815号的发明详细内容以及美国专利申请案第2006/0038554号的图14A-16，此两案的揭示内容均并入本文中作为参考。当所述测试腔室110之前已被抽空，为传送不同的探针进入所述测试腔室110中，可对所述室通气，并打开所述所述可移动的侧壁150之一或二者，如图2B所示。所述探针交换器包括一对可移动的探针支架，所述探针支架与所述探针框架相对侧上的这些接线片272相符。两个可移动的探针支架适于同时从探针交换器水平移动(x轴方向)穿过侧壁150而进入测试腔室110中。当探针举升组件230A、230B被往上缩回时(Z轴方向)，可在探针支撑件240与举升组件262间提供充分的间隙。通过所述可移动的探针支架，将探针205A传送到位于所述探针支撑件240上方的一个位置，其中所述探针框架两相对立的边可分别接触所述探针支撑件240相应的侧边。
一旦延伸越过所述探针支撑件240上方，所述可移动的探针支架即被启动往下(Z轴方向)，以容许所述探针框架的下表面可接触所述探针支撑件240的上表面。接触后，所述可移动的探针支架可持续往下，直到位于所述可移动的探针支架与接线片272之间的相符界面，容许所述可移动的探针支架被水平缩回(X轴方向)而离开所述测试腔室110为止。
当通过所述探针支撑件240来接触并支撑所述探针205A时，所述探针205A可被所述探针举升组件230A、230B之一加以储存。在一实施方式中，所述测试台(使所述探针支撑件240耦接至其中)可被水平致动(Y轴方向)，以将所述探针205A放置在任一探针举升组件230A、230B下方。在另一实施方式中，所述探针支撑件240(包括多个驱动器(如图3A、3B所示))，可独立于测试台210之外来移动，并水平致动(Y轴方向)以将所述探针205A放置在任一探针举升组件230A、230B下方。在一实施方式中，参照所述探针205A来说明所述储存程序。
在此实施方式中，当所述探针205A基本上对准并被放置在探针举升组件230A下方时，可启动探针举升组件230A往下(Z轴方向)到邻近所述探针205A的位置处。具体来讲，通过马达260，使所述举升组件266下降到邻近接线片266的位置，位于所述探针205A对面。每一举升组件266包括至少两个突出物264，所述突出物往内延伸并适于配合接线片266。
在一实施方式中，突出物264的上表面被设计成可从个别接线片的底表面来支撑每一个接线片266。为提供此支撑设计，所述探针205A(特别是其上将放置有接线片266的探针205A)的放置位置必须能为突出物264提供充分的间隙，使突出物264可往下移动(Z轴方向)到下方位置稍微位于个别接线片266底面旁边。可通过一个或二个所述探针平台310和测试台210而将所述探针205A放置在Y轴方向上，以容许突出物可享有间隙。一旦突出物264的上表面位于个别接线片266底表面下方且与突出物264的上表面水平、垂直间隔，即可停止所述举升组件262的往下运动。
可通过所述探针平台310和测试台210之一或二者来水平移动(Y轴方向)所述探针205A至一个位置，此时接线片266处于可与个别突出物264相符的位置。当接线片266与突出物264彼此对齐时，可启动马达260以便往上移动(Z轴方向)个别举升组件262，来使每一突出物264上表面可与每一接线片266的底部接触。当每一突出物264可与每一接线片266接触时，可使马达260连续往上到达一个限定位置，邻近所述顶部222的下表面。所述探针205A现在处于内部空间200的储存位置，且可被用在后续的测试程序中。测试台210的上表面具有充分的间隙，以在探针举升组件230A下方水平移动，而不受在此储存位置的探针205A的干扰。
在测试系统100中进行测试之后，除了传送至储存位置之外，大致可参照探针205A的方式来提供探针205B。举例来说，可将探针205B传送至探针支撑件240并放置在测试台210上。可将测试腔室110密封并抽空，使测试腔室110准备好可供测试之用。将探针205B放置在测试台210上以提供充分的间隙，供后续传送基板之用，或是基板传送可在探针205B位于测试台210上方的任一位置时才发生。
在另一种实施方式中，可将第二探针205B提供至测试腔室110中。在一种应用方式中，可依照与传送上述探针205A相同的方式，将探针205B传送至测试台210上。可参照上述传送探针205A的相同方式，将探针205B传送至储存位置。可将探针205A、205B两者加以储存，以容许测试台210可接收欲进行测试的基板。在此实施方式中，可将这些可移动的侧壁150关上并密封，且抽空内部空间200使所述内部空间200可供后续测试之用。
待测试腔室110被密封并抽空之后，如果之前没有基板被传送进入所述腔室110，则可将这些大面积基板之一，例如基板S1和S2，传送进入测试腔室110中。在此实例中，基板S1先排队，然后从负载锁定腔室120传送进入测试腔室110中。如果两探针205A、205B均位于储存位置，其中探针，在此例中为探针205A，可被用在基板S1的测试流程中。以末端操纵装置214将基板S1传送到测试台210(图2)并放在上方平台212上。通过内部空间200中的传感器来监控基板S1在水平方向(X及Y方向)上的对齐程度并利用末端操纵装置214所提供的水平移动(X及Y方向)来修正任何未对齐之处。一旦基板S1对齐后，即可降下末端操纵装置214并将基板S1放在测试台210的上方平台212上。
待基板S1已被放置在测试台210上之后，测试台210和基板S1可位于探针举升组件230A下方，以帮助从这些储存位置处接收探针205A。如果测试台210以及所述测试台210上的基板S1并未处于恰当的位置，可能需水平(Y方向)移动测试台至位于所述探针举升组件230A下方的位置处。此帮助接收探针205A的移动可能需要在Y方向上移动测试台210和探针平台310两者(测试台210和探针平台310分别与每一探针支撑件240耦接)。可启动测试台210使测试台210往Y轴方向移动一段距离并启动探针平台310使移动一段距离以便从探针举升组件230A接收探针205A，如图3A及3B所示。一旦探针205A已从探针举升组件230A处被传送到探针平台310，即可使探针205A上的特定部份与基板S1上的特定部份彼此接触。
图4A是探针205A和基板的实例的部份上视图，所述探针205A由探针支撑件240所支撑而位于基板S1上方。基板S1大致为矩形且一般具有可形成一个或多个平板显示器或液晶显示器(如图所示的显示器430)的大面积。每一个显示器430一般包括多个导电区域，例如接触垫423、427，这些导电区域邻接每一个显示器430外周长。这些接触垫423、427可以是单一导电接点或是若干个导电接点，有时被称为「垫块(pad block)」，一般配置成与个别显示器430的外边缘平行。可沿着基板S1的Y轴，和/或X轴，来设置这些接触垫。接触垫423、427也可以是设置在邻近显示器430外围的短柱。
在一实施方式中，每一个显示器430包括具有四个边缘的周界，且每一个接触垫423、427位于显示器周界附近并稍微靠周界外侧。接触垫423、427可与周界的一个边缘或者多个边缘平行，或者可与周界的一个边缘或者多个边缘成一个角度。例如，接触垫可以是成排或成列的多个接触点，且当接触垫的所述排或列不平行于显示器的边缘时，所述排或列可与在实际应用中的显示器430的边缘成一个角度。在另一实施方式中，当接触垫423、427可沿着所述基板S1的一个边或多个边来设置。
接触垫423、427一般由位于基板S1上或沉积于基板S1上的导电材料制成，并可电性耦接至个别显示器430的组件或成排或程列的组件上，例如TFT上。这些接触垫423、427可提供电子信号的界面，以在最终制造期间经由耦接的精密引线连接来启动TFT。但在测试显示器430的可操作性期间，这些接触垫423、427可为多个探针425(图4B-4D)提供一个界面，所述界面可施加或检测来自个别显示器430上的TFT的信号。可经由耦接至所述探针205A的控制器来提供或传送这些信号，控制器与探针205A之间的电性耦接利用电缆或电线而与每一个探针425耦接。
所述探针205A包括至少一个矩形框410，所述矩形框410具有沿着Y轴方向的第一尺寸，所述第一尺寸等于或小于基板S1的一半长度；和沿着X轴方向的第二尺寸，所述第二尺寸等于或大于基板S1的宽度。在某些实施方式中，所述框410可包括沿着X方向轴设置的一或多个横向组件415(cross-member 415)。或者，所述框410也可包括沿着Y方向轴设置的一或多个横向组件416，所述横向组件416耦接至框410或所述横向组件415。可将这些横向组件415、416固定在框410上，或是沿着框410内表面的长度或宽度来调整。具有可调整的横向组件和/或框的探针组件或框的实例可参见2004年7月12日提交的美国专利申请案第10/889,695号，2005年8月18日公开的美国专利申请案第2005/0179451号，2004年7月30日提伸的美国专利申请案第10/903,216号，以及2005年8月18日公开的美国专利申请案第2005/0179452号，所述美国专利申请的内容并入本文作为参考。
在一实施方式中，框410包括多个关节420(joint)，这些关节420向探针组件205A提供可调整特征。举例来说，这些关节420使得探针组件205A的长度(Y方向)可调整，其中可使用一个区段419。所述区段419可包括任一长度，用以调整探针组件205A的长度以适应各种不同的显示器330尺寸与基板105上的接触垫图样。可通过固定件(如螺丝、螺栓、销、弹簧锁等类似物)将这些关节420耦接至框410上。或者，所述框410可以是单一主体。
图4B是图4A中横向组件415的部份放大视图。横向组件415包括主体470和横截面472。在一实施方式中，横向组件415是管状且由轻质材料制成，例如铝。横截面472的形状可以是矩形、三角形、梯形或改良的梯形或这些形状的组合。所述主体470可包括下表面474，具有多个自所述下表面伸出的接触针脚425，如图4A所述。
图4C是图4A中框410的部份放大视图。框410包括主体470和横截面472(所述横截面472可为矩形、梯形三角形、或这些形状的组合)。所述主体470可包括下表面474，在一实施方式中，可具有多个自所述下表面伸出的接触针脚425。所述额外的横向组件416也可以是如图4B所绘示的横向组件415，或是如图4C所绘示的框410。
图4A所示的基板S1包括多个显示器，在此实例中为8个46英寸的显示器，均匀配置在基板上。在其它实施方式中，基板S1可包括以不同方式配置的不同大小的显示器430，例如多个等面积的显示器，或是大面积与小面积显示器的组合，使基板S1的表面积可被更有效地利用。探针组件205A被设计成可逐步地提供来自任何配置的显示器的一部份中的检测信号。
将基板S1分成至少两部份，例如第一部分421和第二部份422。在一实施方式中，这些部分421、422可约等于基板105长度或宽度的一半且所述探针组件205A的大小等于这些部份421、422之一。在另一实施方式中，每一个部分421、422可约等于基板105长度或宽度的1/3、1/4或1/5等等，且所述探针组件205A的大小等于这些部份421、422之一。在另一实施方式中，所述探针组件205A的大小可等于或大于所述基板长度或宽度的一半。所述探针组件205A适于提供或检测来自所述个别部份中至少一个显示器430的信号。所述探针组件205A被设计成当基板线性移动通过测试区490时，可测试所述基板的每一个部分，所述测试区由许多测试行列组成的一定大小的面积(并未示于图上)。
测试区490可在基板S1上方提供足以测试所述基板S1的长度或宽度的定性可寻址区域(qualitative addressable area)。在一实施方式中，所述测试区490的面积在X轴方向上约为1950mm到2250mm之间，在Y轴方向上则约在240mm到290mm之间。在一另实施方式中，所述测试区490的面积在X轴方向上约为1920mm到2320mm之间，在Y轴方向上则约在325mm到375mm之间。由测试行列所提供有关测试面积的额外信息可参见美国专利申请案第2006/0244467号，所述美国专利申请的内容并入本文作为参考。
让探针组件205A(特别是耦接至框410的探针425)、横向组件415、接触头418及它们的组合都与基板S1上的接触垫423、427接触。在一实施例中，所述接触是通过上方平台212的垂直(Z轴方向)致动从而使接触垫423、427与探针针脚425接触而完成的。在其它实施例中，通过探针框410的致动、探针平台310的致动、横向组件415的致动、接触头418的致动及这些致动的组合，就可以使探针针脚425与接触垫423、427相接触。可利用耦接到探针平台310的驱动器312在测试台210相反两边上的移动，来修正并调整接触垫423、427与探针针脚425之间的不对齐。
一旦接触垫423、427与探针针脚425对齐且决定出测试参数后，至少在Y方向上移动由测试台210支撑的基板S1与探针组件205A，并穿过测试区490。此移动可以是一种连续性的动作或是一种步进式动作，其中所述测试台在测试区490中逐步地移动并间歇式地停止。无论是连续地或间歇式地移动，第一部分421和第一部份421中的所有显示器可移动通过测试区490并被加以测试。
待第一部分421已全部通过测试区490后，必须将探针组件205A由第一部分421移送到第二部份422，以便测试基板S1上的第二部份。为完成此移送，启动耦接至探针平台310的探针举升件328(图3B)往上(Z轴方向)，使探针组件205A能与探针支撑件240与测试台210上的其它部份相隔一段距离。也可使上方平台212往下移动(Z轴方向)，使基板与探针组件205A相隔一段距离。探针举升件328的垂直间距(Z轴方向)在约2mm至约10mm间，例如约5mm。一旦升高后，可启动耦接至探针平台310的驱动器312，使探针205A可沿着探针支撑件240从第一部份421水平移动(Y方向)到第二部份422。这些驱动器312被同步和/或监控，以确保沿着探针支撑件240两边上的移动几乎一样，使得探针205A可在第二部份422中对齐。如果探针205A没有对齐，可单独启动个别驱动器312，来修正这些不对齐现象。
一旦充分对齐且位于第二部份422上方后，可启动探针举升件328往下(Z轴方向)使探针205A可被放置在所述探针平台310的上表面上。耦接到探针205A的针脚330(图3B)可位于导引孔332中以使探针平台310上的探针205A可对齐。一旦在探针平台310上处于恰当的位置之后，可让接触垫423、427与探针针脚425接触，并可使测试台210往Y方向上移动，以便测试第二部份422。第二部份422以及第二部份422中的所有显示器可在测试区490下方移动并被加以测试。
待测试完第一部分421与第二部份422中的所有显示器430之后，可从测试腔室110将基板S1传送出来。并将下一排队的基板(可以是具有与基板S1类似的显示器与接触垫配置的另一基板)送入测试腔室110中。在此状况下，探针205A可保持耦接至探针平台310且所述即将被测试的基板S2，可被传送至测试腔室110中。可依上述方式放置及对齐所述即将被测试的基板S2，并将探针205A放在第一部分421或第二部份422的上方。让接触垫与探针针脚接触后，即可开始测试。一旦所有显示器均完成测试后，即可传送基板离开所述测试腔室110。只要使用探针205A来测试，即可不断重复此测试程序。
如果下一个排队的基板S3的显示器与接触垫配置与基板S1和S2不同，则可能需要使用探针205B来测试基板S3。在此例下，可从测试台210将探针205A传送至储存位置，并从储存位置将探针205B传送至测试台210。此动作并不需要抽气或打开测试腔室110，来使探针205A离开测试腔室110或使探针205B进入测试腔室110中。
位于探针支撑件240上的探针205A，可被放置在测试台210及探针平台310之一或这两者上方，以帮助从测试台210传送探针205A到探针举升组件230A。将探针205A置于探针举升组件230A下方，以容许举升组件262可通过马达260降低至与探针205A相反侧上的接线片266邻接的位置处。突出物264的上表面(图2A)被设计成可从个别接线片266的底表面上来支撑每一个接线片266使之位于探针205A上。探针205A可被设置在探针平台310和测试台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间隙。一旦突出物264的上表面位于下方且与个别接线片底面水平、垂直分隔，即可停止举升组件262的往下运动。
接着可以探针平台310和测试台210之一或二者来水平移动(Y方向)探针205A至一可使这些接线片266能与个别突出物264相配合的位置。当这些接线片266与这些这些突出物264对齐后，可启动Z举升件260以便往上(Z方向)移动个别举升组件262史的每一突出物264上表面可接触每一接线片266的底部。当接触后，可使马达260持续往上到达邻近顶部222下表面的极限位置。此时，探针205A处于内部空间200的储存位置，并可用在后续测试程序中或是后续从测试腔室110被传送离开。
从内部空间200的储存位置传送探针205B，必须在Y方向上移动探针平台310和/或测试台210至探针举升组件230B下方的一个位置。一旦位于探针举升组件230B下方，即可启动探针205B往下(Z方向)，以将探针205B放在探针平台310上。在探针平台310上，探针举升件328可在探针平台310上方(Z方向)延伸。或者，可缩回探针举升件328并降下探针205B到探针平台310的上表面。一旦探针205B的下表面接触到探针平台310的上表面后，即可使探针举升组件230B连续往下(Z方向)直到这些接线片266与这些这些突出物264之间出现充分的空间为止。当接线片266与个别相应突出物264之间相隔足够距离之后，可再通过探针平台310和测试台210之一或二者来水平移动(Y方向)探针205B，以容许往上举升探针举升组件230B。一旦接线片266与个别相应突出物264之间相隔足够距离之后，可往上举升所述探针举升组件230B到测试台210上方的极限位置。此时，可将探针205B置于测试台210上并准备用来测试正在排队的下一基板，所述下一基板可能是基板S3。
当探针205A被储存于测试腔室110中时，可使用探针205B来测试具有类似显示器和接触垫配置的一或多个基板。当排队进行测试的基板需要使用与探针205A、205B不同的探针来测试时，即可将探针205A、205B移出测试腔室110，以重新配置这些探针或是以其它适合测试的探针来代替。
虽然前述针对本发明的实施方式，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，本发明可设计为本发明其它和进一步的实施方式，并且本发明的范围由以下的权利要求所确定。
Claims (22)
1.一种适于测试大面积基板的探针组件，包含：
矩形框架，所述矩形框架具有等于或小于大面积基板的长度的一半的宽度以及等于或大于所述大面积基板的宽度的固定长度；
一或多个横向组件，耦接至所述框架的内表面；
多个探针针脚，自所述框架的下表面延伸出来并适于接触所述大面积基板；以及
探针支撑件，所述探针支撑件包括探针平台，所述探针平台用于支撑所述框架并具有一或多个耦接至所述探针平台的一个或多个驱动器，其中所述一个或多个驱动器适于沿着所述探针支撑件的长度移动所述探针平台。
2.如权利要求1所述的探针组件，其中所述框架界定出至少一个孔。
3.如权利要求1所述的探针组件，更包含：
举升马达，适于相对于所述基板而抬高及降低所述框架。
4.如权利要求1所述的探针组件，其中所述框架更包含适于接触所述大面积基板的多个接触头。
5.如权利要求1所述的探针组件，其中所述框架的下表面包含耦接到多个探针脚的电接触板。
6.如权利要求1所述的探针组件，其中所述框架的外周长包括至少二个延伸组件，以提供和举升组件相接的相符界面。
7.如权利要求1所述的探针组件，其中所述框架的外周长的至少两个相对的边包括至少一个延伸组件，以提供和举升组件相接的相符界面。
8.如权利要求1所述的探针组件，其中所述框架包含多个可拆卸的管状件，用以调整所述框架的宽度。
9.如权利要求1所述的探针组件，其中所述框架包括至少两个自所述框架的下表面延伸出来的导引针脚。
10.一种适于测试大面积基板的探针组件，包含：
矩形框架和耦接至所述框架的内表面横向组件；以及
多个接触针脚，耦接至所述横向组件的下表面和所述框架，多个接触针脚适于接触大面积基板，其中所述框架的面积等于或小于所述大面积基板的面积的一半；以及
探针支撑件，所述探针支撑件包括探针平台，所述探针平台用于支撑所述框架并具有一或多个耦接至所述探针平台的一个或多个驱动器，其中所述一个或多个驱动器适于沿着所述探针支撑件的长度移动所述探针平台。
11.如权利要求10所述的探针组件，其中所述框架的下表面包含耦接至多个探针针脚的电接触板。
12.如权利要求10所述的探针组件，其中所述框架的宽度等于或小于所述大面积基板的长度的一半，且所述框架的长度是固定在一个等于或大于所述大面积基板的宽度的尺寸上的。
13.如权利要求10所述的探针组件，其中所述框架的外周长包括至少二个延伸组件，以提供与举升组件相接的相符界面。
14.如权利要求10所述的探针组件，其中所述框架的至少两个相对的边包括至少二个延伸组件。
15.如权利要求10所述的探针组件，其中所述框架的外周长的至少两个相对的边包含至少一个延伸组件，以提供与举升组件相接的相符界面。
16.如权利要求10所述的探针组件，其中所述框架包含多个可拆卸的管状件，用以调整所述框架的宽度。
17.一种测试系统，包含：
腔室；
测试台，位于所述腔室内，且所述测试台的大小适于接收矩形基板；
探针支撑件，位于所述测试台的相对的边上；以及
至少二个探针，位于所述腔室内，所述至少二个探针中的至少一个探针包含：
矩形框架，它具有等于或小于所述矩形基板的长度的一半的宽度以及等于或大于所述矩形基板的宽度的长度；及
多个探针针脚，所述多个探针针脚自所述框架的下表面延伸出来并适于接触所述基板；
其中所述探针支撑件包括探针平台，所述探针平台用于支撑所述框架并具有一或多个耦接至所述探针平台的一个或多个驱动器，其中所述一个或多个驱动器适于沿着所述探针支撑件的长度移动所述探针平台。
18.如权利要求17所述的测试系统，更包含：
探针举升组件，位于所述腔室内，用以协助传送或储存所述至少二个探针。
19.如权利要求18所述的测试系统，其中所述举升组件包含至少一个马达，它耦接至一个延伸穿过所述腔室的上部分的杆。
20.如权利要求17所述的测试系统，其中所述框架包含至少一个与所述框架耦接的横向组件。
21.如权利要求17所述的测试系统，其中所述至少二个探针包含第一探针和第二探针，所述第一探针包含一种与所述第二探针不同的探针针脚配置。
22.如权利要求17所述的测试系统，其中所述至少二个探针包含第一探针和第二探针，所述第一探针包含与所述第二探针不同的宽度。
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