JP2011007647A - Tft基板検査装置用プローバフレームの検査装置 - Google Patents

Tft基板検査装置用プローバフレームの検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】プローバフレームのコンタクトピンの設置位置と、プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とを同時に検査し、コンタクトピンの設置位置と、プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とが共に良であるか、あるいは少なくとも何れか一つが不良であるかを同時に検査する。
【解決手段】TFT基板検査装置用プローバフレームのコンタクトピンを上方に向けて載置する検査ステージと、検査ステージと対向して配置される検査用センサヘッドと、一端を検査用センサヘッドに接続し、他端を検査ステージ上に載置したTFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線に接続し、この接続端間の導通状態を検査する検査部と、検査用センサヘッドを、検査ステージに対してX軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向の3次元方向にそれぞれ独立して移動自在とする駆動機構を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、TFT基板を検査するTFT基板検査装置に用いるプローバフレームを検査する検査装置に関する。
液晶基板や薄膜トランジスタアレイ基板(TFTアレイ基板)は、ガラス基板等の基板上に液晶パネルやプラズマディスプレイパネル等を構成する薄膜トランジスタ(TFT)がマトリックス状に配置されてなるTFTアレイと、この薄膜トランジスタに駆動信号を供給する電極とを備え、薄膜トランジスタは走査信号用の電極,映像信号用の電極から供給された信号により駆動される。
液晶パネルやプラズマディスプレイパネル等のTFT基板に形成されるTFTアレイを検査する装置としてTFT基板検査装置が知られている。TFT基板検査装置は、走査信号用の電極,映像信号用の電極と電気的に接続する検査用のプローバと検査部を備える。
TFT基板を検査する際には、TFT基板の上方からプローバのプローバフレームを重ね、プローバフレームに設けたコンタクトピンをTFT基板の電極に接触させ、このコンタクトピンと電極との接触によってTFT基板とプローバとに間の電気的接続を行っている。検査部は、プローバからの電圧印加により流れる電流、あるいは電圧状態を検出して、ゲート−ソース間の短絡、点欠陥、断線等を調べる。
TFT基板検査では、TFT基板の電極に検査信号や制御信号が確実に印加されることが求められる。そのためには、プローバフレームに設けたコンタクトピンをTFT基板の電極に接触させる際に、コンタクトピンと電極との間に位置ずれが生じないことが必要である。また、プローバフレーム内の配線が断線や誤配線していない等の導通が良好であることが求められる。
コンタクトピンと電極との間に位置ずれが生じないためには、コンタクトピンがプローバフレームに対して正しい位置に設置されている必要がある。このコンタクトピンの位置は、検査対象のTFT基板に設けられた電極の位置に対応している。
従来、プローバフレームに実装されたコンタクトピンの位置精度は、プローバフレームの加工精度によって保証する他、プローバフレームの各部の寸法を測定し、測定寸法に基づいて計算によってコンタクトピンの位置を算出することによって確認している。また、三次元測定器を用いて実測することもできる。
また、プローバフレーム内の配線の導通状態は、導通テスターを用いてプローバフレームのコンタクトピンと出力端子との間の導通検査によって確認することができる。
TFT基板の大面積化に伴ってプローバフレームも大型化し、また、電極の個数もマザーガラス1枚に付き例えば1000個以上となり、電極の配置位置もパネルデザインによって異なる。そのため、測定寸法に基づいてコンタクトピンの位置を算出する場合には、検査工程が増加するという問題が生じ、また、プローバフレームのコンタクトピンの設置位置を三次元測定器を用いて実測する場合には、大型の三次元測定器が必要となるという問題が生じる。
また、導通テスターを用いた導通検査は、プローバフレームの内部の配線の導通状態を確認するに止まり、コンタクトピンとTFT基板の電極との間の接触を含めた導通状態については確認することができないという問題がある。
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、プローバフレームのコンタクトピンの設置位置を自動で測定することを目的とし、TFT基板毎に異なる電極配置に対する対応を容易に行うことを目的とする。
また、TFT基板検査装置用プローバフレームのコンタクトピンの設置位置と、TFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とを同時に検査し、コンタクトピンの設置位置と、TFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とが共に良であるか、あるいは少なくとも何れか一つが不良であるかを同時に検査することを目的とする。
本発明の検査装置は、X軸方向,Y軸方向,およびZ軸方向に移動自在とする検査用センサヘッドを用い、その検査用センサヘッドをTFT基板の電極に対応させることによって検査を行うものである。検査用センサヘッドをTFT基板の電極位置に基づいて移動し、移動した位置においてコンタクトピンとの接触状態を導通の有無によって検査する。この検査によって、TFT基板の電極位置とコンタクトピンの位置との位置合わせの有無と、プローバフレームの内部配線の導通およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通の有無とを同時に測定し、コンタクトピンの設置位置と、TFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とが共に良であるか、あるいは少なくとも何れか一つが不良であるかを同時に検査する。
本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置は、TFT基板検査装置用プローバフレームのコンタクトピンを上方に向けて載置する検査ステージと、検査ステージと対向して配置される検査用センサヘッドと、一端を検査用センサヘッドに接続し、他端を検査ステージ上に載置したTFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線に接続し、この接続端間の導通状態を検査する検査部と、検査用センサヘッドを、検査ステージに対してX軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向の3次元方向にそれぞれ独立して移動自在とする駆動機構を備える。
駆動機構は検査用センサヘッドをTFT基板の電極に対応する位置に移動し、検査部は移動位置において出力に取得する。この検査部の出力は、検査用センサヘッドとTFT基板検査装置用プローバフレームのコンタクトピンとの接触と、TFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線とで形成される回路の導通状態とを合わせた状態を表している。
本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置は、検査部の出力を取得することによって、コンタクトピンの設置位置が良好に位置決めされ、かつ、TFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通が良好な導通状態にある状態にあるか、あるいは、コンタクトピンの設置位置、プローバフレームの内部配線の導通、コンタクトピンとTFT基板の電極との導通の少なくとも何れか一つが不良であることを、同時に検査することができる。
本発明の検査用センサヘッドが備える接触端の接触面の大きさおよび形状は、TFT基板に形成される電極の大きさおよび形状と同じである。これによって、TFT基板の電極とプローバフレームのコンタクトピンとの接触状態を、検査用センサヘッドの接触端とプローバフレームのコンタクトピンとの接触状態によって同条件で検査することができる。
また、検査部は、検査用センサヘッドと別に設ける構成とする他、検査用センサヘッドに設ける構成としてもよい。
本発明の駆動機構は、TFT基板の電極の位置データに基づいて検査用センサヘッドを移動させる位置を定め、移動位置に検査用センサヘッドの接触端を位置決めする。TFT基板の電極の位置データに基づいて検査用センサヘッドを移動することによって、プローバフレームの検査を自動化することができ、また、TFT基板のパネルのデザインの変更によって電極の配置位置が変更された場合であっても、単に電極の位置データを書き換えることによって検査を行うことができる。
本発明によれば、プローバフレームのコンタクトピンの設置位置を自動で測定することができる。
本発明によれば、TFT基板毎に異なる電極配置に対する対応を容易に行うことができる。
本発明によれば、TFT基板検査装置用プローバフレームのコンタクトピンの設置位置と、TFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とを同時に検査し、コンタクトピンの設置位置と、TFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とが共に良であるか、あるいは少なくとも何れか一つが不良であるかを同時に検査することができる。
プローバフレームおよびコンタクトピンとTFT基板との関係を説明するための図である。 本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置によってプローバフレームを検査するときのプローバフレームの姿勢を示す図である。 本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置の概略構成を説明するための図である。 本発明の駆動機構の駆動状態を説明するための図である。 本発明の検査用センサヘッドによる検査状態を説明するための図である。 本発明の検査用センサヘッドの接触端とプローバフレームのコンタクトピンとの位置関係を説明するための図である。 本発明の検査用センサヘッドの接触端の形状および大きさを説明するための図である。
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。
本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置は、TFT基板検査装置に適用することができる。TFT基板検査装置は、例えば、導入されたTFT基板を検査する検査室と、この検査室に対してTFT基板を搬出入するロードロック室を備える。
検査室は、例えば、検査対象であるTFT基板に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子源、この荷電粒子の照射によってTFT基板から放出される二次電子を検出する検出器、検査対象のTFT基板を支持すると共に二次元的に走査させるステージ等の各部分を備え、検出器で得られる走査画像に基づいてTFT基板検査を行う。
TFT基板は、例えばガラス基板上にTFTアレイが形成されている。このTFT基板に形成されるTFTアレイのレイアウト、電極、配線パターン等は、液晶パネルやプラズマディスプレイパネル等のパネルサイズや仕様に応じて種々に設定される。TFT基板上のTFTアレイには薄膜トランジスタがマトリックス状に形成され、各薄膜トランジスタを駆動する信号電極(例えば、走査信号電極,映像信号電極)が形成されている。また、TFT基板のアレイの外側には、TFT基板の外部と電気的に接続するための電極が形成される。
TFT基板検査装置は、TFT基板に検査信号を供給するプローバを備える。図1は、プローバフレームおよびコンタクトピンとTFT基板との関係を説明するための図であり、図1(a)はプローバフレームを示し、図1(b)はステージ上に載置したTFT基板を示し、図1(c)はTFT基板にプローバフレームを取り付けた状態を示している。
プローバのプローバフレーム20はコンタクトピン21をTFT基板10上に形成された電極11に電気的に接続することによって検査信号をTFT基板10に供給する。TFT基板10の検査を行うには、ステージ30上に載置したTFT基板10にプローバフレーム20を配置する(図1(c))。TFT基板10とプローバフレーム20との間において、電極11とコンタクトピン21が接触することによって電気的な接続が行われ、コンタクトピン21と電極11との接続を通してTFT基板10のTFTアレイに検査信号が供給される。また、プローバフレーム20とステージ30との間の接続は、プローバフレーム20及びステージ30に設けたコネクタ(共に図示していない)により行われる。
本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置は、プローバフレーム20のコンタクトピンの設置位置、プローバフレームの内部配線の導通、コンタクトピンとTFT基板の電極との導通を検査する検査装置であり、TFT基板の電極に代えて検査用センサヘッドの接触端を用い、この検査用センサヘッドをTFT基板の電極位置に合わせて移動させることによって、プローバフレームをTFT基板の電極に接触させた状態と同様の状態を形成し、これによってコンタクトピンの位置検査と導通検査を行う。
図2は本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置によってプローバフレームを検査するときのプローバフレームの姿勢を示している。プローバフレームによってTFT基板を検査する場合には、TFT基板の上方にプローバフレームを載置する関係から、コンタクトピンが下方を向く姿勢としている。これに対して、本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置による検査では、検査用センサヘッドを上方位置に配置する関係から、プローバフレームの姿勢を図2(a)の向きから図2(b)に示すように反転させた姿勢とする。
なお、ここでは、検査用センサヘッドをプローバフレームの上方位置に配置する構成について示しているが、本発明はこの構成に限られるものではなく、検査用センサヘッドをプローバフレームの下方位置に配置する構成としてもよく、この構成では検査するプローバフレームは反転させる必要はなく、TFT基板を検査する際と同様の姿勢とすることができる。
図3は、本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置1の概略構成を説明するための図である。
図3において、TFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置1は、プローバフレーム20を載置する検査ステージ2と、検査ステージ2と対向して配置される検査用センサヘッド3と、一端を検査用センサヘッド3に接続し、他端を検査ステージ2上に載置したTFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線に接続し、これら接続端間の導通状態を検査する検査部7と、検査用センサヘッド3を、検査ステージ2に対してX軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向の3次元方向にそれぞれ独立して移動自在とする駆動機構4を備える。
検査用センサヘッド3は接触端3aを備え、この接触端3aを検査ステージ2上に載置されたプローバフレーム20のコンタクトピン21と接触して検査を行う。
駆動機構4は、検査用センサヘッド3をX軸方向に移動するX軸方向移動機構4a,検査用センサヘッド3をY軸方向に移動するY軸方向移動機構4b,検査用センサヘッド3をZ軸方向に移動するZ軸方向移動機構4cを備える。駆動機構4は、駆動制御部5によって各軸方向の移動が制御される。駆動制御部5は、位置データ記憶部6に格納しておいたTFT基板の電極の位置データを読み出し、この位置データに基づいて移動位置を設定して駆動機構4を制御し、検査用センサヘッド3を位置決めする。
駆動制御部5が設定する移動位置は、TFT基板の電極位置に対応する位置であり、検査ステージ2に載置されたプローバフレーム20のコンタクトピン21の設定位置を再現する。
図3に示す構成では、プローバフレーム20はTFT基板の検査時とは反転した姿勢であるため、駆動制御部5はこの反転状態を考慮して検査用センサヘッド3の位置データを設定する。
駆動機構4は、検査用センサヘッド3をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動自在とし、TFT基板の位置データに、検査ステージ2に対して所定位置に移動して位置決めする。
検査部7は、一端を検査用センサヘッド3に接続し、他端を検査ステージ2内の配線を介してプローバフレーム20の出力端に接続することによって、検査用センサヘッド3の接触端3a、プローバフレーム20のコンタクトピン21、プローバフレーム20の内部配線を通る回路の導通状態を検査する。
検査部7は、移動位置における出力に基づいて、この導通状態の検査は、プローバフレーム20の内部配線の導通、およびコンタクトピン21と検査用センサヘッド3の接触端3aとの導通の導通状態と、プローバフレーム20のコンタクトピン21の設置位置とを検査する。なお、この検査では、導通状態とコンタクトピンの設置位置とが共に良好であるか、あるいは、少なくとも何れか一つが不良であるかを同時に検査する。
図4は駆動機構4の駆動状態を説明するための図である。駆動機構4は、検査用センサヘッド3を図4(a)に位置から図4(b)の位置に移動して、接触端3aをTFT基板の電極位置に位置決めする。
図5は検査用センサヘッドによる検査状態を説明するための図である。図5(a)は非導通状態を示し、図5(b)は導通状態を示している。
図5(a)の状態から駆動機構4によってX軸方向,Y軸方向,Z軸方向に検査用センサヘッド3を移動し、図5(b)に示すように、検査用センサヘッド3の接触端3aをTFT基板の電極位置に移動して位置決めする。
この検査用センサヘッド3の接触端3aを位置決めした位置と、プローバフレーム20の対応するコンタクトピン21の位置とが一致し、コンタクトピン21と接触端3aとが接触し、かつ、プローバフレーム20の内部配線の導通が良好である場合には、検査部7は所定の出力を検出する。一方、この検査用センサヘッド3の接触端3aを位置決めした位置と、プローバフレーム20の対応するコンタクトピン21の位置とが一致していない場合や、コンタクトピン21と接触端3aとが接触していない場合、プローバフレーム20の内部配線の導通が良好でない場合の少なくとも何れか一つがあるときには、検査部7は所定の出力を検出することができない。
これによって、検査部7は、検査部の出力に基づいて、プローバフレームのコンタクトピンの設置位置と、プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とが共に良であるか、あるいはコンタクトピンの設置位置、内部配線の導通、コンタクトピンとTFT基板の電極との導通の少なくとも何れか一つが不良であるかを同時に検査する。
図6は、検査用センサヘッド3の接触端3aとプローバフレーム20のコンタクトピン21との位置関係を説明するための図である。
図6(a)〜図6(c)はコンタクトピンがTFT基板の電極と対応する正しい位置に設定されている場合を示している。なお、図6(a)は移動前の状態を示し、図6(b),(c)は移動後の接触状態を示している。また、図6(c)はZ軸方向からみたコンタクトピンと接触端との位置関係を示している。
このとき、検査用センサヘッド3の接触端3aは、TFT基板の電極の位置データに基づいて位置決めされている。そのため、この位置にプローバフレーム20のコンタクトピン21が正しく設定されている場合には、接触端3aはコンタクトピン21と接触し、検査部は所定出力を検出する。
図6(d)〜図6(f)、図6(g)〜図6(i)、および図6(j),図6(k)はコンタクトピンがTFT基板の電極と対応する正しい位置に設定されていない場合を示している。
図6(d)〜図6(f)は、コンタクトピンがX軸方向に位置ずれしている例であり、図6(d)は移動前の状態を示し、図6(e),(f)は移動後の状態を示している。また、図6(f)はZ軸方向からみたコンタクトピンと接触端との位置関係を示している。
このとき、検査用センサヘッド3の接触端3aは、TFT基板の電極の位置データに基づいて位置決めされている。そのため、この位置にプローバフレーム20のコンタクトピン21がX軸方向にΔxだけ位置ずれし、この位置ずれ分Δxが接触端3aの端部から外れる程度まで大きい場合には、接触端3aはコンタクトピン21と接触せず、検査部は所定出力を検出することができない。
一方、この位置ずれ分Δxが接触端3aの端部から外れる程度まで大きくない場合には、接触端3aはコンタクトピン21と一部分が接触する。このときには、検査部が検出する出力は所定出力に達しない場合があり、この出力状態から位置ずれを判定することもできる。
図6(g)〜図6(i)は、コンタクトピンがY軸方向に位置ずれしている例であり、図6(g)は移動前の状態を示し、図6(h),(i)は移動後の状態を示している。また、図6(i)はZ軸方向からみたコンタクトピンと接触端との位置関係を示している。
このとき、検査用センサヘッド3の接触端3aは、TFT基板の電極の位置データに基づいて位置決めされている。そのため、この位置にプローバフレーム20のコンタクトピン21がX軸方向にΔx、Y軸方向にΔyだけ位置ずれし、この位置ずれ分Δx、Δyが接触端3aの端部から外れる程度まで大きい場合には、接触端3aはコンタクトピン21と接触せず、検査部は所定出力を検出することができない。
一方、この位置ずれ分Δx、Δyが接触端3aの端部から外れる程度まで大きくない場合には、接触端3aはコンタクトピン21と一部分が接触する。このときには、検査部が検出する出力は所定出力に達しない場合があり、この出力状態から位置ずれを判定することもできる。
図6(j),図6(k)は、コンタクトピンがZ軸方向に位置ずれしている例であり、図6(j)は移動前の状態を示し、図6(h),(i)は移動後の状態を示している。また、図6(i)はZ軸方向からみたコンタクトピンと接触端との位置関係を示している。
このとき、検査用センサヘッド3の接触端3aは、TFT基板の電極の位置データに基づいて位置決めされている。そのため、この位置にプローバフレーム20のコンタクトピン21がX軸方向にΔzだけ位置ずれし、この位置ずれ分Δzが接触端3aから離れる方向である場合には、接触端3aはコンタクトピン21と接触せず、検査部は所定出力を検出することができない。
また、位置ずれ分Δzが接触端3aに近い方向である場合には、検査用センサヘッド3を位置データに基づいて位置決めする前に、接触端3aとコンタクトピン21とが接触することになる。この場合には、接触端3aとコンタクトピン21とが接触する時点が、検査用センサヘッド3の位置決めが完了する前であることを検出することで、Z軸方向の位置ずれを判定することができる。
本発明の検査用センサヘッド3の接触端3aの形状および大きさは、TFT基板の電極の形状および大きさに合わせて設定することができる。図7は検査用センサヘッド3の接触端3aの形状および大きさを説明するための図である。
図7(a)〜図7(c)は、TFT基板の電極形状が矩形である場合を示し、図7(a)は移動前の状態を示し、図7(b),(c)は移動後の状態を示している。また、図7(c)はZ軸方向からみたコンタクトピンと接触端との位置関係を示している。なお、ここでは、矩形として正方形の例を示している。
図7(d)〜図7(f)は、TFT基板の電極形状が円形である場合を示し、図7(d)は移動前の状態を示し、図7(e),(f)は移動後の状態を示している。また、図7(f)はZ軸方向からみたコンタクトピンと接触端との位置関係を示している。
図7では、TFT基板の電極形状として矩形および円形の例を示し、この形状および大きさに合わせて検査用センサヘッドの接触端の形状および大きさを設定しているが、形状はこれに限らず任意の形状としてもよい。
本発明のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置は、液晶基板検査装置の他、有機ELディスプレイなどに使われる有機EL基板や半導体基板を検査する検査装置に適用することができる。
1…検査装置、2…検査ステージ、3…検査用センサヘッド、3a…接触端、4…駆動機構、4a…x軸方向移動機構、4b…Y軸方向移動機構、4c…Z軸方向移動機構、5…駆動制御部、6…位置データ記憶部、7…検査部、10…TFT基板、11…電極、20…プローバフレーム、21…コンタクトピン、30…ステージ。

Claims (4)

  1. TFT基板検査装置用プローバフレームを載置する検査ステージと、
    前記検査ステージと対向して配置される検査用センサヘッドと、
    一端を前記検査用センサヘッドに接続し、他端を前記検査ステージ上に載置したTFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線に接続し、当該接続端間の導通状態を検査する検査部と、
    前記検査用センサヘッドを、前記検査ステージに対してX軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向の3次元方向にそれぞれ独立して移動自在とする駆動機構を備え、
    前記駆動機構によって前記検査用センサヘッドを移動し、移動位置における前記検査部の出力に基づいて、前記TFT基板検査装置用プローバフレームのコンタクトピンの設置位置と、前記TFT基板検査装置用プローバフレームの内部配線およびコンタクトピンとTFT基板の電極との導通とが共に良であるか、あるいは前記コンタクトピンの設置位置、前記内部配線の導通、前記コンタクトピンとTFT基板の電極との導通の少なくとも何れか一つが不良であるかを同時に検査することを特徴とする、TFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置。
  2. 前記検査用センサヘッドが備える接触端の接触面の大きさおよび形状は、前記TFT基板に形成される電極の大きさおよび形状と同じであることを特徴とする、請求項1に記載のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置。
  3. 前記検査用センサヘッドは前記検査部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のTFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置。
  4. 前記駆動機構は、TFT基板の電極の位置データに基づいて前記検査用センサヘッドの前記移動位置を定め、当該移動位置に前記検査用センサヘッドの接触端を位置決め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TFT基板検査装置用プローバフレームの検査装置。
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