KR101342460B1 - 광전자 모듈의 광-보조 테스팅 - Google Patents

광전자 모듈의 광-보조 테스팅 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기 빔 또는 입자 빔을 생성하기 위한 제 1 소스; 광전자 모듈을 조명(illuminating)하기 위한 제 2 소스; 및 검출기를 포함하는 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 또한, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은, 광전자 모듈을 조명하는 단계; 전자기 빔 또는 입자 빔을 지향시키는 단계; 및 광전자 모듈의 결함들을 검출하는 단계를 포함한다. 전자기 빔 또는 입자 빔에 부가되는 조명은 그렇지 않고는 검출되지 않을 결함들을 관찰할 수 있게 한다.

Description

광전자 모듈의 광-보조 테스팅{LIGHT-ASSISTED TESTING OF AN OPTOELECTRONIC MODULE}
본 발명은 광전자 모듈을 테스팅하기 위한 방법 및 광전자 모듈을 테스팅하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광전자 모듈의 결함 요소들을 검출하기 위한 방법 및 광전자 모듈의 결함 요소들을 검출하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 이 경우, 광전자 모듈은 특히 디스플레이 엘리먼트의 형태를 갖는다.
음극선관들이 없는 스크린 엘리먼트들에 대한 수요가 증가함에 따라, 예를 들어 박막 트랜지스터들(TFT)과 같은 스위칭 엘리먼트들을 이용하는 액정 디스플레이(LCD)들 및 다른 디스플레이 엘리먼트들에 대한 요구들이 증가하고 있다. 이러한 디스플레이 엘리먼트들에서, 영상 포인트(image point)들은 매트릭스 형태로 배열된다. 본 출원의 범주내에서 "영상 포인트"는 전형적으로 3개의 픽셀들로 구성된 완전한 RGB 픽셀로서 이해되어야 한다. 이 경우, 3개의 픽셀들 각각은 3개의 원색들, 즉 적색, 녹색 및 청색 중 하나를 담당할 수 있다. 본 출원의 범주내에서 픽셀은 박막 트랜지스터, 전극 쌍 및 커패시터를 포함하는 광전자 모듈의 단위로서 이해될 것이다.
각각의 픽셀의 스위칭 엘리먼트들은 대개 제어 라인들, 즉 게이트 라인들 및 데이터 라인들을 통해 구동된다. 디스플레이 엘리먼트들의 양호한 화상 품질을 보장하기 위해, 예를 들어 수백만개의 픽셀들 중 어떤 것들도 결함이 없거나 단지 몇 개만이 결함이 있을 수 있다. 따라서, 비용-효율적인 제조를 보장하기 위해, 점점 더 대형화되고 있는 디스플레이 엘리먼트들에 대해 우선적으로 고성능 온라인 테스팅 방법들을 제공하는 것이 중요하다. 이러한 테스팅 방법들에서, 개별 픽셀들은 미립자 빔(corpuscular beam)에 의해 빈번하게 테스트된다. 미립자 빔은 공급 라인들을 통해 인가되는 전하를 검출하기 위해 및/또는 픽셀 전극에 전하를 인가하기 위해 사용될 수 있다.
광전자 모듈들의 테스팅은 특정 전압 패턴이 게이트 및 데이터 라인들을 통해 모든 픽셀들에 인가되는 방식으로 빈번하게 이루어진다. 그 다음, 개별 픽셀들은 예를 들어 전자 빔에 의해 조사(irradiate)되고, 생성된 2차 전자들이 측정된다. 측정은 테스트될 표면과 검출기 사이에 배열된 카운터-전위에 의해 보조되어, 낮은-에너지 2차 전자들이 필터링되게 하고, 따라서 2차 전자들의 에너지 분포 상에서 정보가 획득되게 한다. 픽셀들에 인가되는 전압에 따라, 2차 전자들의 전형적인 에너지 범위가 존재한다. 이러한 범위로부터의 보다 큰 편차들은 구동 픽셀이 결함을 갖는다는 것을 의미하며, 이러한 결함은 예를 들어 이러한 픽셀로부터 방출되는 2차 전자들이 검출기 이전에 인가되는 카운터-필드를 극복하기에 너무 느리게 한다. 결함 및 결함의 위치는 리포팅 시스템의 스코프(scope) 내에 저장된다. 광전자 모듈에 따라, 결함은 이러한 정보를 기초로 교정될 수 있다.
특정 타입들의 결함들은 예를 들어 이전의 문단에서 설명된 테스팅 방법과 같은 종래기술의 테스팅 방법들에 의해 검출될 수 없다고 알려져 있다. 그러한 결함의 일 예는 예를 들어, 리소그래피 단계에서, 식각 동안 사실상 완전히 언마스킹(unmasked)되어야 하는 구역(region)들로부터 완전히 제거되지 않은 비정질 실리콘이다. 리소그래피 단계에서 형성된 비정질 실리콘 결함은, 테스트될 광전자 모듈의 정규 동작 동안, 해당 픽셀이 단락되고, 따라서 게이트 및 데이터 라인들에서의 인가된 신호들에 따라 항상 동일한 편광(polarization)을 생성하는 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 픽셀은 결함이 있고, 수리(repair)되어야 한다. 너무 많은 픽셀들에 결함이 있는 경우, 테스트될 광전자 모듈을 수리하는 것은 더 이상 경제적이지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점들을 극복하는 광전자 모듈들을 테스팅하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다. 특히 본 발명의 목적은 광전자 모듈들을 테스팅하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이며, 여기서 방법 및 디바이스는 종래기술에서 위치가 파악될(located) 수 없거나 단지 불완전하게만 위치가 파악될 수 있는, 테스트될 광전자 모듈들에서의 결함들의 위치를 파악하기에 적합하다.
상기 목적은 적어도 부분적으로 청구항 제1항에 따른 디바이스들과 청구항 제31항에 따른 방법에 의해 달성된다. 발명의 추가적인 장점들, 특징들, 양상들 및 세부사항들은 종속 청구항들, 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 이해될 수 있다.
본 발명에 따라 광전자 모듈을 테스팅하기 위한 디바이스가 제공되며, 디바이스는 전자기 빔 또는 입자 빔을 생성하기 위한 제 1 소스, 상기 광전자 모듈을 조명(illuminating)하기 위한 제 2 소스, 및 검출기를 포함한다.
전형적으로, 제 1 소스는 테스트 결과들을 획득하기 위해 사용되고, 제 2 소스는 결함을 측정할 수 있도록 하기 위해 사용된다. 즉, 이것은 그와 같은 측정이 제 1 소스의 방사(radiation) 또는 입자들에 의해 수행되는 반면에, 제 2 소스는 제 2 소스의 방사 없이도 결함 없는 픽셀들과 구별되지 않을 결함 픽셀들이 측정될 수 있도록 물질의 변화가 측정되도록 한다는 것을 의미한다. 전형적으로, 제 2 소스는 광전자 모듈상에 입사하는 조명이 광전자 모듈의 다수의 픽셀들을 포함하는 영역(area) 내에서 실질적으로 균질한(homogeneous) 세기를 갖도록 형성되고 배치된다. 이러한 맥락에서 "실질적으로"는 15% 미만, 전형적으로 10% 미만의 편차들이 발생할 수 있음을 의미한다. 다수의 픽셀들은 전형적으로 예를 들어, 500×500과 같이, 50×50 내지 1000×1000이다. 내부에 균질한 조명이 이루어지는 영역은 전형적으로 제 1 소스의 빔을 편항시킴으로써 모든 픽셀들이 검사될 수 있는 테스트 영역이다. 예를 들어, 영역은 200mm×200mm 내지 600mm×600mm의 구역을 포함할 수 있다.
제 2 소스는 전형적으로 적어도 하나의 LED를 포함한다. LED는 발광 다이오드이다. LED들은 서로로부터 동일한 거리에 있을 수 있다.
광전자 모듈은 전형적으로 (컬러) 스크린의 엘리먼트인 모듈을 포함하고, 개인용 컴퓨터들, 휴대형 컴퓨터들, 텔레비젼 장치 등을 위한 스크린으로서 사용될 수 있다. 액정들 및 컬러 필터들은 일반적으로 광전자 모듈에 포함되어 있지 않다. 트랜지스터들은 전형적으로 소위 박막 트랜지스터들(TFT)을 포함한다. 전형적으로 하나 또는 그 초과의 전극 쌍들 뿐만 아니라 하나 또는 그 초과의 박막 트랜지스터들이 완성된 스크린의 픽셀마다 제공된다. 더욱이, 하나 또는 그 초과의 커패시터들이 픽셀마다 제공될 수 있다. 커패시터는 보통 해당 트랜지스터가 스위칭-오프될 때 액정의 전압이 즉시 감쇠하지 않도록 사용된다. 전형적으로, 액정들과 함께 모든 픽셀들 전체가 LCD를 형성한다. LCD의 다른 엘리먼트들은 스크린 커버플레이트 뿐 아니라 컬러 필터들일 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 광전자 모듈은 스크린의 베이스 플레이트이고, 베이스 플레이트는 다수의 박막 트랜지스터들, 다수의 전극들 및 다수의 커패시터들을 포함한다. 액정들은 전형적으로 본 발명에 따라 테스트될 광전자 모듈에 포함되지 않는다.
전형적으로, 제 2 소스는 테스트될 광전자 모듈과 제 1 소스 사이에 위치된다. 게다가, 제 1 소스가 광전자 모듈과 제 2 소스 사이에 위치되거나, 2개의 소스들이 하나의 높이에 위치되는 실시예들이 또한 실현가능하다. 2개의 소스들이 공통의 홀더에 장착되는 것 또한 실현가능하다.
전형적으로, 대형 광전자 모듈들은, 테스팅을 위한 디바이스가 적어도 2개의 제 1 소스들, 적어도 2개의 제 2 소스들 및 적어도 2개의 검출기들을 포함하도록 하여 테스트된다. 즉, 이것은 병렬 테스팅이 가능함을 의미한다. 또한, 광전자 모듈 상에 적어도 10,000개의 픽셀들이 포함되는 애플리케이션들이 발견된다. 전형적으로, 발명에 따라 테스트될 광전자 모듈은 적어도 백만개의 픽셀들을 포함한다.
전형적으로, 제 2 소스는 800nm 이하의 파장의 광을 제공한다. 다른 전형적인 실시예들에서, 제 2 소스는 적어도 400nm, 전형적으로 적어도 550nm의 파장을 가진 광을 제공한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따라, 광전자 모듈을 테스팅하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은,
a. 광전자 모듈을 조명(illuminate)하는 단계;
b. 전자기 빔 또는 입자 빔을 지향시키는 단계; 및
c. 상기 광전자 모듈의 결함들을 검출하는 단계를 포함한다.
상기 전자기 빔 또는 입자 빔의 지향에 대한 부가적인 조명은 조명 없이 검출되지 않을 결함들을 관찰할 수 있도록 한다.
전형적으로, 검출은 광전자 모듈의 결함-없는 박막 트랜지스터에 인가되는 전압이 80% 또는 60% 이하로 강하된 시간 간격 내에서만 이루어진다. 전자기 빔 또는 입자 빔은 전형적으로 광전자 모듈 또는 검출기 유닛으로 지향된다. 전형적으로, 전압은 광전자 모듈의 적어도 하나의 픽셀에서 측정된다. 평균 전압은 다수의 픽셀들의 전압을 기초로 계산되고, 각 픽셀의 전압의 측정치는 평균 전압과 비교된다. 그 다음, 측정된 전압이 평균 전압으로부터 1보다 큰 제한 퍼센티지(limiting percentage)만큼 편차가 있는 경우, 픽셀이 결함이 있는 것으로 분류된다. 전형적인 제한 퍼센티지들은 20% 내지 40%, 특히 25% 내지 35%이고, 예를 들어 30%이다. 측정 종료 이전의 조명은 전형적으로, 광전자 모듈의 결함-없는 박막 트랜지스터의 전압이 20% 또는 30% 이하만큼 강하된 시간 간격 동안, 50% 이하만큼만 이루어져야 한다. 조명은 측정이 시작될 때 완료될 수 있거나, 측정 동안 조명이 지속될 수 있다.
테스팅은 진공 챔버에서 이루어질 수 있다. 발명에 따른 디바이스는 하나 또는 다수의 진공 챔버들을 포함할 수 있다. 다수의 진공 챔버들의 진공 챔버들은 전형적으로 상이한 레벨들의 진공을 제공할 수 있다. 이것은 적어도 제 1 소스의 빔들이 진공 챔버로 가이드됨을 의미한다. 또한, 검출기는 전형적으로 진공 챔버에 배열된다. 대안적으로, 테스팅이 개방 환경에서 수행되는 것이 가능하다. 특히, 제 2 소스의 광은 실내 등을 포함할 수 있다.
본 발명은 이하에서 첨부된 도면들을 참조로 일 예로서 설명된다.
도 1은 광전자 모듈로부터의 예시적인 픽셀이다.
도 2는 광전자 모듈로부터의 예시적인 결함있는 픽셀이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예이다.
도 6 및 도 7은 제 2 소스의 2개의 가능한 실시예들이다.
도 8은 도 6의 단면을 관통하는 단면도이다.
도 9 및 도 11은 발명에 따른 테스팅의 2개의 실시예들에 대한 시간-신호 도면들이다.
도 10 및 도 12는 짧은 조명 또는 지속적 조명 하에서, 비정질 실리콘 및 박막 트랜지스터의 결함에서의 전압 강하의 도면이다.
도 13은 측정 이전의 조명 시간의 함수로서 측정치들의 결과들을 제공한다.
도 1은 광전자 모듈로부터의 예시적인 픽셀을 도시한다. 전극들(104)은 데이터 라인(101)과 게이트 라인(102)을 통해 로직(미도시)에 의해 구동된다. 즉, 박막 트랜지스터(103)를 전도성으로 스위칭하는 신호가 게이트 라인(102)에 인가되고 데이터 신호가 또한 데이터 라인(101)에 존재하는 경우, 픽셀의 전극들(104)에 전압이 인가되어, 전형적으로 분자들로 하여금, 분자들이 전압 없이 정렬되었던 방향이 아닌 방향으로 정렬하게 하고, 따라서 특정 각도를 통해 상기 분자들에 의해 투과되는 광의 편광 방향을 회전시키게 한다. 액정 및 컬러 필터는 전형적으로 발명에 따라 테스트되는 광전자 모듈에 포함되지 않는다. 도 1의 구조물은 추가적으로 커패시터(105)를 포함한다. 전형적으로, 액정의 전극들에 접속된 커패시터가 사용되어, 도시된 셀을 트리거링함으로써 인가되는 전압은 게이트 라인과 데이터 라인에서 전압이 더 이상 동시에 존재하지 않을 때 즉시 강하하지 않는다. 커패시터(105)는 예를 들어 인접 픽셀의 게이트 라인에 접속되거나, 도 1에 도시된 바와 같이 접지에 접속될 수 있다. 이러한 맥락에서 접지는 모든 픽셀들의 커패시터들이 접속된 공통 위치("공통 층")로서 이해된다. 공통 위치는 접지될 수 있다. 그러나, 공통 위치가 접지되는 것이 아니라 규정된 전형적으로 조절가능한 값으로 설정되는 실시예들도 또한 존재한다.
도 2는 발명에 따라 검출될 수 있는 비정질 실리콘의 예시적인 결함을 도시한다. 광전자 모듈은 전형적으로 실리콘 및/또는 비정질 실리콘을 포함한다. 비정질 실리콘은 전형적으로 TFT를 형성하기 위해 분리되고, 이 경우에 트랜지스터 외부의 구역들에서 비정질 실리콘은 그 후 예컨대 마스킹 단계 및 후속하는 식각 단계에 의해 제거된다. 예를 들어, 마스크가 불순물의 결과로서 손상되거나, 그와 같이 식각 프로세스가 에러없이 수행되지 못하는 것이 가능하여, 비정질 실리콘의 잔류물들이 TFT 외부에 남아 있게 된다. 이러한 잔류물들은 예를 들어 이들이 조명될 때 단락 회로를 형성하기 때문에, 픽셀의 결함있는 가동을 초래할 수 있다. 빈번하게, 광전자 모듈들, 특히 정상 동작의 LCD 스크린들은 예를 들어, 편광된 백색광을 이용하여 뒤로부터, 즉 사용자를 외면하는(facing away from) 면으로부터 모든 픽셀들을 조명하는 광원을 포함한다. 편광의 방향은 픽셀의 개별 전극들에서의 인가된 전압에 따라 회전된다. 이 경우, 액정과 사용자 사이에 위치되어 편광 필터가 제공되는 스크린 커버 플레이트를 광이 통과할 수 없는 방식으로, 편광의 방향이 회전될 수 있다. 이 경우, 대응하는 픽셀은 어둡게(dark) 유지된다. 그러나, 픽셀이 비정질 실리콘 잔류물의 결과로서 결함을 갖는 경우, 이는 입사광 아래에서 단락 회로가 발생하고 대응하는 영상 포인트가 인가된 신호와 무관하게 항상 밝거나 항상 어둡게 나타나는 효과를 얻을 수 있다.
트랜지스터(103)의 제조는 특히, 비정질 실리콘의 분리 및 식각을 포함한다. 특히 박막 트랜지스터 내부에서, 비정질 실리콘이 제공되는 영역은 마스킹되는 반면에, 그 외부에 있는 모든 영역들은 마스킹되지 않는다. 전형적인 건식-화학 식각 단계가 수행된다. 도 2에 도시된 예에서, 식각 단계 이후, 비정질 실리콘의 잔류물(107)이 TFT들 외부에 남아있는 상황이 발생한다. 이러한 비정질 실리콘은 그 상부에 광이 입사되지 않는 동안에는 비전도성이다. 따라서 도 2에 도시된 픽셀이 종래기술의 방법들을 이용하여 어두운 상태에서 테스트되는 경우, 결함이 검출될 수 없고, 비정질 실리콘은 절연체로서 작용한다. 그러나, 광전자 모듈의 셀의 사용 동안, 전형적으로 광이 셀을 관통한다. 광의 세기가 증가되면, 비정질 실리콘은 점증적으로 그 절연체 특성들을 상실하고, 전기 전도성을 획득한다. 따라서, 광전자 모듈의 동작 동안, 도 2에 도시된 결함(107)은 전극(104)과 접지(106) 사이에 단락 회로를 트리거링하여, 도시된 전체 픽셀에 결함이 있게 된다. 발명에 따른 픽셀의 테스팅은 특정 광 선량(light dose)으로 픽셀을 조명하는 단계를 포함한다. 따라서, 비정질 실리콘(107)은 전도성이 되고, 도시된 예에서, 테스트 동안 데이터 라인(101)과 게이트 라인(102)을 통해 인가되는 픽셀의 전극(104)에 존재하는 전하가 접지(106)로 바로 흐를 수 있다. 그에 의해 결함(107)이 검출될 수 있다(이후에 상세히 기술되는 테스팅 방법 참조).
도 3은 본 발명에 따른 테스팅을 위한 디바이스(1)의 제 1 실시예를 도시한다. 디바이스는 전자기 또는 미립자 빔(15)을 생성하기 위한 제 1 소스(11)를 포함한다. 전형적으로, 생성된 빔은 전자 빔이고; 이온 빔들이 또한 실현가능하다. 대안적으로, 특히 가시광선 스펙트럼으로부터의 전자기 빔들이 테스팅을 위해 사용될 수 있다. 본 출원에서 일 예로서 전자 빔 소스를 포함하는 디바이스가 항상 참조된다 하더라도, 이것이 제한적인 것으로 이해되어서는 안 된다. 생성된 빔(15)은 광학 축(14)을 따라 이동한다. 일반적으로, 테스트될 광전자 모듈과 소스 사이에 빔을 집중시킬 수 있고, 특히 비점수차(astigmatism) 등을 위해 포커싱, 조준, 정렬, 필터링, 가속, 제동(brake), 편향 및/또는 보정할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 테스팅을 위한 디바이스는 이하의 엘리먼트들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다: 광학 렌즈, 자기(magnetic) 렌즈, 정전(electrostatic) 렌즈, 조합된 정전-자기 렌즈, 빈(Wien) 필터, 커패시터, 이퀄라이저, 조준기들, 편향기들, 가속기들, 제동 엘리먼트들, 개구들, 비점보정기(stigmator)들 등. 입자 빔들의 경우에, 예컨대 가속 전극들을 통해 입자들을 통과시키고, 입자들이 광전자 모듈상에 충돌하기 바로 직전에 입자들을 다시 제동시킴으로써, 입자들은 소스 이후에 고속이 된다. 이것은 빔을 확장하는 입자들 간의 상호작용들이 감소될 수 있다는 장점을 갖는다.
일 예로서, 도 3은 편향기(16)를 도시하며, 편향기(16)에 의해 빔이 편향되어, 빔으로 광전자 모듈(10)상의 다양한 포인트들을 트리거링할 수 있다. 입자 빔의 경우, 편향기는 일반적으로 하나 또는 그 초과의 전극들 또는 자기 편향 코일들을 포함할 수 있다. 전자기 빔의 경우, 예를 들어 하나 또는 그 초과의 미러들 또는 프리즘들이 사용될 수 있다. 광전자 모듈 상의 다양한 포인트들이 플랫폼(6)의 정밀 이동 시스템을 통해 트리거링될 수 있어, 이에 의해 이동 시스템이 전형적으로 x-y 평면에서 광전자 모듈(10)을 이동시킬 수 있다면, 편향기가 절대적으로 필요한 것은 아니다. x-y 평면은 테스팅을 위한 디바이스의 광학 축에 실질적으로 수직으로 놓이는 평면이다. 광학 축은 전형적으로 제 1 소스로부터의 빔의 방향에 의해 규정된다. 일반적으로, 광전자 모듈의 모든 셀들은 테스트될 표면이 다수의 테스트 영역들로 초기에 분할되는 방식으로 테스트될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 편향기들을 이용하여, 테스트 영역 내의 모든 셀들이 순서대로 조사되고 테스트되어, 플랫폼의 이동 시스템은 이러한 시간 간격 내에서 이동되지 않는다. 테스트 영역이 완전히 테스트되고 결과들이 저장되었을 때, 이동 시스템은 새로운 테스트 영역의 모든 셀들이 조사되고 테스트될 수 있도록 광전자 모듈을 대체한다(displace). 이러한 방식으로, 완전한 광전자 모듈이 테스트될 수 있다. 이와 관련하여, 광전자 모듈들의 증가하는 크기들의 관점에서, 광전자 모듈을 테스팅하기 위한 발명에 따른 다수의 디바이스들은 특히 병렬로 사용되는 것이 특히 일반적이다. 즉, 이 경우, 광전자 모듈을 테스팅하기 위한 발명에 따른 디바이스는 적어도 2개의 제 1 소스들, 적어도 2개의 제 2 소스들 및 적어도 2개의 검출 유닛들을 포함한다. 병렬로 동작되는 적어도 2개의 테스팅을 위한 디바이스들은 테스트 모드에서, 전형적으로 인접한 상이한 테스트 영역들을 검사한다. 병렬로 동작되는 n개의 테스팅을 위한 디바이스들의 경우에 하나의 광전자 모듈을 테스팅하기 위한 총 테스트 기간은 단지 하나의 디바이스만이 테스팅을 위해 사용된 경우에 요구될 시간의 약 1/n로 감소된다. 테스트 영역들의 전형적인 크기는 20×20 내지 40×40cm2, 특히 약 30×30cm2이다. 전형적으로, 사용되는 편향기들 중 적어도 하나는 ± 10 내지 20cm만큼, 특히 ± 15cm만큼 임의의 방향으로 빔의 편향을 제공할 수 있다.
도 3의 빔(15)은 테스트될 광전자 모듈(10)의 셀 위로 지향된다. 광전자 모듈 상에 충돌하는 빔(15)은 2차 입자들(17)이 생성되어 광전자 모듈을 빠져 나오도록 한다. 2차 입자들의 수와 2차 입자들의 에너지 크기는 광전자 모듈의 조사된 셀 내의 결함들에 대한 정보를 제공한다. 2차 입자들은 검출기(13)를 이용하여 측정된다. 검출기는 전형적으로 섬광기(scintillator), 광전자증배기, 및 획득된 정보를 판독하고 평가하기 위한 다른 유닛들을 포함한다. 또한, 전형적으로 카운터-전위는 검출기 바로 직전에 인가될 수 있다. 이러한 목적으로, 예컨대, 전위가 인가될 수 있는 전극 링 또는 그리드는 전형적으로 검출기(13) 전에 배열된다. 인가된 전압에 따라, 인가된 전위를 극복할 수 없는 모든 2차 입자들이 필터링된다. 이들은 검출기에서 편향을 초래하지 않는다. 대안적으로, 에너지 필터링은 또한 자기장 또는 자기장과 전기장의 조합을 이용하여 수행될 수도 있다. 참조번호 '12'는 전형적으로 적색 또는 녹색 광으로 광전자 모듈(10)을 조명하는 환형 형상의 제 2 소스를 나타낸다. 일반적으로, 소스는 광전자 모듈 상의 광 세기가 완전한 테스트 영역 내에서 일정하거나 거의 일정하도록 형상화되고 배치되는 것이 바람직하다. 결과적으로, 동일한 테스트 조건들이 테스트 영역 내의 모든 픽셀들에 대해 생성된다. 특히, 이에 따라 TFT 및 결함들, 특히 비정질 실리콘의 결함들은 동일한 광 세기로 조명된다. 따라서, TFT의 전도율은 모든 픽셀들에서 동일하거나 대략적으로 동일한 방식으로 증가하고, 이에 따라 비정질 실리콘의 결함들의 전도율은 모든 픽셀들에서 동일하거나 대략적으로 동일한 방식으로 증가한다. 제 2 소스의 위치는 일반적으로 광전자 모듈 위 또는 광전자 모듈 아래, 즉 빔 소스의 면 상에 또는 상기 소스에 대향되는 광전자 모듈의 면 상에 있을 수 있다. 후자의 경우, 디스플레이는 전형적으로 제 2 소스의 파장에 대해 투과성인 플랫폼 상에 놓인다. 더욱이, 제 2 소스는 주변부들로부터 산란된 광을 또한 포함할 수도 있다.
전형적으로 제 2 소스는 적색 광을 제공한다. 광은 예컨대 630nm와 같은, 예를 들어 550 내지 800nm의 파장을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제 2 소스에 의해 녹색 광이 또한 제공될 수 있다. 적색 및 녹색 광은 모두 비정질 실리콘의 전도율을 실질적으로 개선하기에 적합하다. 전형적으로 2차 입자들은 섬광기 및 광전자증배기를 포함하는 검출기 유닛을 이용하여 검출된다. 검출기에 도달하는 산란된 광 및 반사된 광의 광전자증배기에 대한 영향은 적색 광이 제 2 소스에서 생성될 경우 감소될 수 있다.
광전자 모듈은 전형적으로 콘택 엘리먼트들(소위, 콘택 패드들)을 포함하고, 콘택 엘리먼트들을 통해 테스트 유닛에 대한 전기 콘택이 형성될 수 있다. 발명에 따른 디바이스는 전형적으로 제 1 소스로부터의 빔이 광전자 모듈의 개별 픽셀들로 지향되도록 한다. 이는 빔의 매우 적은 부분만이 이웃하는 픽셀들 상에 입사됨을 의미한다. 여기서, 매우 적다는 것은 20% 이하의 분율로서 이해된다.
도 4는 본 발명에 따른 테스팅을 위한 디바이스의 예시적인 제 2 실시예의 도면이다. 도 3으로부터 이미 알려진 엘리먼트들과 더불어, 예를 들어 많은 다른 엘리먼트들이 본 실시예에 또한 도시된다. 그러나, 이는 단지 예시적인 도면이며, 발명을 실시하기 위해 도 4로부터의 엘리먼트들이 결코 절대적으로 필수적이지는 않다는 점을 강조한다. 본 출원의 독립 청구항들에 구체화된 특징들만이 본 발명을 실시하기 위해 필수적이다.
도 3처럼 도 4는 제 1 소스가 입자 빔 소스인 테스팅을 위한 디바이스를 도시한다. 캐소드(11a)와 애노드(11b)를 포함하는 제 1 소스(11)는 입자들의, 예를 들어 전자들의 빔(15)을 생성한다. 애노드는 동시에 격막(diaphragm)으로 기능할 수 있다. 특정 전위에 놓이는 그리드(11c)는 캐소드(11a)의 앞에 배열될 수 있다. 빔은 초기에 광전자 모듈(10)을 향해 채널(27), 소위 "라이너 관(liner tube)"에서 이동한다. 애노드와 광전자 모듈 사이에 일 예로서, 집광 렌즈(21), 투사 및 포커싱 렌즈를 포함하는 2개의 다른 렌즈들(22, 23), 비점보정기(24), 정전 편향기(28) 및 자기 편향기(16)가 도시된다. 비점보정기는 빔의 비점수차(astigmatic) 에러들을 제거하기 위해 사용된다. 하나의 편향기는 전형적으로 정밀 편향(fine deflection)을 위해 사용되고, 다른 편향기는 비정밀 편향(coarse deflection)을 위해 사용된다. 본 예에서, 정전 편향은 정밀 편향을 위해 사용되는 반면에, 자기 편향은 주(main) 편향을 담당한다. 정밀 편향은 정전 편향기를 이용한 결과로서 매우 신속하게 수행될 수 있다. 제 2 광원(12)은 LED들(발광 다이오드들)의 링으로 나타내고, 링은 일반적으로 광학 축이 링의 중심점을 형성하는 방식으로 배열되지만 본 실시예로 제한되지는 않는다. 검출기 바로 전에는 전압이 인가될 수 있는 전도성 그리드(25)가 위치된다. 일반적으로, 임의의 타입의 분광기 또는 에너지 필터가 그리드 대신에 제공될 수 있다. 즉, 발명에 따른 광전자 모듈을 테스팅하기 위한 디바이스는 2차 입자들의 에너지 필터링을 위한 수단을 포함할 수 있다. 도 4로부터의 검출기는 섬광기(13a), 광전자증배기(13b) 및 광 검출기(13c)로 구성된다. 검출기에 수신되는 신호들을 평가하기 위한 로직은 도 4에 도시되지 않는다. 그러한 로직은 전형적으로 예를 들어 도 4의 그리드(25)와 같은 2차 입자들의 에너지 필터링을 위한 수단 뿐만 아니라, 광전자 모듈에 특정 전압 패턴을 인가하는 테스트 유닛(미도시)에 접속된다.
도 4는 테스팅을 위한 디바이스 내부에 진공을 생성하는 것을 담당하는 진공 펌프 시스템(20)과 캐소드의 기계적 정렬을 위한 스텝핑 모터들(26)을 추가로 도시한다. 펌핑 시스템은 가능하면 본 발명에 따른 테스팅을 위한 디바이스에 부착되는 다수의 흡입 접속부들을 포함할 수 있다. 도 4의 예에서, 펌프 시스템은 2개의 흡입 접속부들을 포함한다. 또한, 발명에 따른 디바이스의 상이한 챔버들에서 상이한 레벨들의 진공을 생성하는 것이 가능하다. 광전자 모듈은 사용되는 테스트 패턴에 따라 광전자 모듈의 데이터 및 게이트 라인들에 전압을 인가하는 테스트 유닛(18)에 접속된다. 플랫폼은 도 4에 도시되지 않았다.
팔중극자 플레이트들(octopole plates)(29a, 29b)이 도 4에 추가로 도시된다. 팔중극자 플레이트들(29b)에는 추출 필드(extraction field)를 생성하기 위한 정전위가 제공된다. 이에 의해 2차 전자들은 상향으로 가속된다. 이는 2차 입자들의 "콜렉션(collection)"이란 용어로도 또한 알려져 있다. 제 2 소스(12)는 콜렉션에 전압이 인가되는 경우에 콜렉션을 보조하도록 형성 및 장착될 수 있다. 팔중극자 플레이트들(29a)은 1차 빔에 따라 동적으로 구동된다. 이들은 2차 엘리먼트들을 검출기(13a-c)로 가속하는데 사용된다. 그러나, 이러한 팔중극자 플레이트들이 발명에 따른 테스팅을 수행하기 위해 절대적으로 필요한 것은 아니라는 점을 강조한다. 팔중극자 플레이트들(29b)은 정적 검출 유닛의 예시적인 실시예들이고, 팔중극자 플레이트들(29a)은 동적 검출 유닛의 예시적인 실시예들이다. 그러한 검출 유닛들은 본 발명에 따른 디바이스들의 실시예들에 일반적으로 포함될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도 5에 따른 실시예에서, 테스트될 광전자 모듈(10)은 제 2 소스(12)로부터의 광으로 아래로부터 조명된다. 소스(11)에서 나오는 전자기 방사는 위에서부터 하부 검출기(13d)로 지향되고, 일 예로서, 프리즘(19)을 이용한 빔 방향의 편향이 도시된다. 제 1 소스로부터의 방사는 예를 들어 가시광선 스펙트럼으로부터의 광일 수 있다. 검출기(13d, 13e)는 결함들에 대해 광전자 모듈을 테스트한다. 하부 검출기(13d)는 예를 들어 결정들(crystals) 상에서 작용하는 전기장 세기에 대해 상이한 세기로 반응하는 결정들을 포함할 수 있다. 이 경우, 테스팅을 위한 검출기는 광전자 모듈에 근접해지고, 광전자 모듈과 검출기 사이의 거리는 전형적으로 101 ㎛ 정도의 크기(order of magnitude of 101 ㎛), 이를테면 예컨대 30 ㎛이다. 결정들은 인가된 전압에 따라 상이하게 반응한다. 이러한 상이한 반응은 하부 검출기(13d)로부터 리턴되는 제 1 소스로부터의 광에 의해 상부 검출기(13e)로 판독될 수 있다. 소스(12)로부터의 광은 실내에서 주변 광을 또한 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7은 제 2 소스(12)의 2개의 예시적인 실시예들을 도시한다. 도 6은 링(121)의 형태를 갖는 LED들(120)의 배열을 도시한다. 도 7은 내측 링(121) 및 외측 링(122)의 형태를 갖는 LED들(120)의 배열을 도시한다. 제 2 소스는 전형적으로 다수의 개별 포인트 광원들을 포함한다. 전형적인 포인트 광원은 LED이다. 또한, 포인트 광원들은 전형적으로 공통 광원에 대한 유리 섬유 접속부의 단부 조각들(pieces)을 포함한다. 예를 들어, 종래의 백열 램프 또는 네온 관과 같은 플랫(flat) 광원을 제 2 광원으로서 사용하는 것이 일반적이다. 더욱이, 필터들, 특히 컬러 필터들 또는 확산기들이 부가적으로 부착될 수 있다.
LED들의 사용은 실질적으로 균일하고 공지된 파장의 광이 생성되는 장점을 갖는다. 그러나, LED들의 광은 또한 지향성이다. 따라서, 테스트될 광전자 모듈의 영역상에 가능한 한 균일한 세기를 갖는 광도(luminous intensity)가 형성되도록 다수의 LED들을 배열하는 것이 일반적이다. 전형적으로, 20, 25 또는 50개보다 많은 LED들이 배열된다. 예를 들어, 80 또는 100개의 LED들이 링에 배열될 수 있다. LED들의 방향은 광전자 모듈에 실질적으로 수직으로 지향된다. 이 경우, 이것은 실질적으로 20° 내지 30°까지의 구역 내의 편차들이 가능함을 의미한다. 실험들은 약간의 지향성(directional) 배열이 테스트될 광전자 모듈의 영역 상에 매우 균일한 세기 분포를 허용한다는 것을 보여준다. LED들은 도 6 또는 도 7에 따라 링에 배열되고, 이들의 정렬은 발명에 따른 디바이스의 광학 축에 대해 14°의 각도를 형성한다. 일반적으로, 0°내지 25°의 정렬 각도들, 특히 10°내지 20°의 정렬 각도들이 양호한 결과들을 초래한다. 도 8은 일 예로서 제 2 소스의 단면을 도시하며, 단면은 다수의 LED들의 환형 배열의 일면을 통과하도록 도시된다. 도시된 LED(120)는 톱니모양부(indentation)(31)에서 링에 고정된다. 톱니모양부는 LED의 루트(root)(32)로부터 규정된 각도로 리드되는(lead away) 벽들(34)을 갖는다. 결과적으로, LED(120)의 빔 구역(33)은 규정된 각도 범위로 이미 제한된다. 전형적으로, 벽들(34)에 의해 경계지워진 빔 구역(33)은 예를 들어 45°와 같이 20°내지 90°, 종종 30°내지 60°의 개구 각도를 갖는다. LED는 LED 헤드의 팁이 톱니모양부 내에 위치되어 그 상부로 향하지 않도록 통상적으로 톱니모양부 내에 일반적으로 배열되지만, 본 실시예로 제한되지 않는다. 전형적으로, LED 헤드의 팁과 제 2 소스의 엣지 사이의 거리(35)는 수 밀리미터, 예를 들어 1/4 mm 내지 4mm, 특히 1mm이다. 더욱이, LED는 본 발명에 따른 테스팅을 위한 디바이스의 광학 축(14)에 대해 14°의 각도에서 정렬된다. 정렬은 참조번호 '30'을 갖는 라인에 의해 표시된다. 또한, 환형 제 2 소스(12)의 중심점에 위치된 광학 축(14)이 도 8에 표시된다. 도 8에서 14 및 30으로 특징지어진 라인들은 약 14°의 각도를 갖는다. 마찬가지로 2°, 5°, 10°, 13°및 17°의 각도들이 세기 분포에서 양호한 균질성을 초래한다. 약 80개의 LED들의 환형 및 등거리 배열, 약 40cm의 직경을 갖는 링, 광학 축에 대해 약 14°의 정렬, 및 환형 제 2 소스와 테스트될 광전자 모듈의 표면 사이의 약 23cm의 거리에 의해, 우수하고 거의 균질한 광 세기가 광전자 모듈 상에 생성될 수 있다. 그러나, 이들은 단지 예시적인 값들이며 테스트될 광전자 모듈의 영역 상에 고도의 세기 균질성을 형성할 다른 수많은 가능성들이 있다는 것을 강조한다.
사용되는 LED들의 외측 재료는 전형적으로 절연체이다. 특히, 후면-산란된 전자들이 LED들 상에 축적되어 이에 따라 가능하게는 교란 필드들을 초래하는 것을 방지하기 위해, 전하들을 제거하기 위한 수단이 가능하게는 LED 이전에 장착될 수 있다. 특히, 이들은 전도성 네트워크일 수 있다. LED들을 기계적으로 고정시키는 재료는 전형적으로 전도체이다. 결과적으로, 하전된 2차 입자들 및 광전자 모듈에 의해 후면-산란된 입자들이 흐를 수 있을 뿐만 아니라, 2차 입자들의 수집을 보조하는 특정 전위로 제 2 소스가 또한 설정될 수도 있다(도 4의 설명과 비교하여). 제 2 소스의 전형적인 전위들은 0 내지 -100V 범위내에 있다.
도 9 및 도 11은 발명에 따른 테스팅의 2개의 실시예의 시간 프로파일을 도시하며, 도 9에 설명된 실시예에 따르면 짧은 광 펄스가 측정에 선행하고, 도 11에 설명된 실시예에 따르면 연속적인 조사가 발생된다. 도 10 및 도 12는 각각의 경우에 비정질 실리콘의 결함에서의 전압 프로파일, 및 도 9 및 도 11의 실시예들에 대한 결함 없는 박막 트랜지스터에서의 전압 프로파일을 도시한다. 사용되는 제 2 소스로부터의 광은 특히 이전에 설명된 모든 광원들을 포함할 수 있다. 테스트 유닛은 종래기술에 공지된 회로이고, 그 출력들에서 상이한 크기의 다수의 신호들이 상이한 시간들에서 탭핑(tapped)될 수 있다. 예를 들어, 테스트 유닛은 예를 들어 마우스 및/또는 키패드와 같은 입력 유닛, 예를 들어 스크린과 같은 디스플레이 유닛, 예를 들어 CPU(중앙 처리 유닛)와 같은 컴퓨팅 유닛, 및 예를 들어, 비휘발성 메모리, 예를 들어 하드 디스크 및/또는 휘발성 메모리, 예를 들어 RAM(랜덤 액세스 메모리)과 같은 메모리 유닛을 포함하는 컴퓨터일 수 있다.
도 9는 테스팅 프로세스의 시간 프로파일을 도시한다. 시간 t0에서 테스트 유닛에 의해 전압이 데이터 라인에 인가된다. 이것은 대개 게이트가 시간 t1에서 개방되기 바로 직전이다. t1과 t2 사이에 게이트가 개방되고, 데이터 라인에 신호가 존재한다. 이러한 프로세스는 또한 "구동(driving)"으로서 알려져 있다. 시간 t2에서, 게이트는 예를 들어 제로 전위로 다시 설정되거나 도 9에 도시된 것처럼 네거티브 전위로 설정됨으로써 다시 폐쇄된다. 후자는 예를 들어 게이트와 데이터 라인 사이의 단락 회로와 같은 게이트 내의 결함들이 검출될 수 있다는 장점을 갖는다. 일반적으로, 게이트는 인가된 전압이 데이터 라인에서의 전압을 초과할 때 폐쇄된다. 전형적으로, 데이터 라인에서의 신호만이 그 이후, 즉 시간 t3에서 가변된다. 구동이 종료된다. 시간 t3에서, 데이터 신호는 0으로 설정되거나, t0과 t3 사이에 존재한 것과 상이한 값으로 스위칭될 수 있다. 후자는, 트랜지스터가 실제적으로 차단됨에도 불구하고 트랜지스터가 변형된 신호를 통과시키게 하는 상기 트랜지스터 내의 결함이 검출될 수 있다는 장점을 갖는다. t3와 t4 사이의 짧은 대기 시간 이후, 도 9의 실시예에서, 광전자 모듈은 길이 t5-t4의 제어되는 짧은 광 펄스로 조명된다. 그러한 광 펄스의 전형적인 광 선량들은 예컨대 13 lxs와 같이, 5 lxs(lux *seconds) 내지 30 lxs, 특히 10 lxs 내지 20 lxs 에 있다. 사용되는 광 선량은 전형적으로, 예컨대 1300 lx와 같이, 500 lx 내지 2,500 lx, 특히 1000 lx 내지 1500 lx 의 조도(1 lx = 1 lm/m2)를 갖는 광에 의해 달성된다. "조도(illumination intensity)"란 표현은 광전자 모듈의 평면의 조도에 관련되고, 제 2 소스 자체의 조도에 관련되지 않는다. 조명 시간은 예컨대 0.01s와 같이, 예를 들어, 0.001s 내지 0.1s 로 선택될 수 있다. 제 2 소스가 1300 lx의 조도에서 0.01s의 시간 간격 동안 구동되면, 13 lxs의 광 선량이 획득된다. 조명 시간 간격은 전형적으로 결함들의 비정질 실리콘이 충분한 시간 간격 동안 전도성이도록 선택된다. 시간 간격은, 픽셀에 이전에 인가된 전위가, 후속하는 측정에서 전압 강하가 검출될 수 있도록 하는 세기로 결함을 통해 흐를 수 있다면 충분하다. 이는 전형적으로 측정에서 결함 있는 픽셀의 전하의 적어도 20% 또는 30%가 이미 드레인-오프(drain-off)되었어야 함을 의미한다. 동시에, 도 9에 설명된 실시예에 따른 측정 이전의 조명 시간 간격은 전하가 그 후 결함 없는 트랜지스터의 비정질 실리콘 위에서 상당히 드레인-오프되고 따라서 결함 있는 픽셀이 더 이상 결함 없는 트랜지스터로부터 구분될 수 없기 때문에 너무 길도록 선택되어서는 안 된다. t4와 t3 사이 대기 시간은 일반적으로 생략될 수 있고, 그러면 t3 = t4가 달성될 것이다. 그러나, 대기 시간의 장점은, 시간 t3에서 데이터 라인에 대한 스위칭 이후 시간 t4에서 조명이 스위칭-온되기 이전에 전압이 다소 안정화된다는 점이다. 구동의 종료(t3)와 조명(t4) 사이의 시간 간격 동안의 전형적인 대기 시간들은 50-100㎲이다.
도 9에 도시된 바와 같은 광원이 측정 동안 스위칭-오프되면, 측정은 종래기술로부터 공지된 시간 제한들을 넘어서는 임의의 시간 압력을 받지 않는다. 결함 없는 픽셀들의 전압은 또한 특정 시간 t* > t6에서, 조명 없이 점진적으로 감쇠하기 때문에, 모든 픽셀들로부터 너무 많은 전하가 유출되어 추가적인 의미있는 측정 결과들이 달성될 수 없다. 시간 t* - t6은 전형적으로 100 s 정도의 크기, 예를 들어 0.5s 내지 5s이다. 광전자 모듈의 테스팅을 지속하기 위해, 이제 소위 "리프레쉬(refresh)"가 이루어져야 한다. 이는 테스팅을 위한 방법이 아직 완료되지 않는 한, 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같은 설명 및 조명 프로시저가 다시 시작된다는 것을 의미한다. 즉, 데이터 신호가 먼저 다시 개방되고(시간 t0), 그 후 게이트 전압(t1)이 인가되는 등의 방식이다. 전체 프로시저는 테스트될 광전자 모듈 또는 완성된 광전자 모듈의 영역의 모든 픽셀들이 결함들에 대해 검사될 때까지 반복된다.
도 10은 조명 동안 및 조명 이후, 결함 없는 박막 트랜지스터("TFT") 및 비정질 실리콘의 결함("a-Si 결함")에서의 전압 강하를 도시한다. 초기에, TFT 및 a-Si 결함에서의 전압은 V0이다. 이는 구동 이후 설정된 전압에 해당한다. 광 없이, 도 10에 도시된 스케일로 전압이 단지 매우 느리게 감소되고, 이는 거의 식별될 수 없다. 조명이 시간 t4에서 스위칭-온되면, 시간 t5 동안, 즉 조명이 광전자 모듈 상에 지향되는 한, a-Si 결함에서 큰 전압 강하가 발생한다. 또한, 전압 강하는 트랜지스터에서 식별될 수 있지만, 이는 비정질 실리콘의 결함에서의 전압 강하보다 현저하게 적게 마킹된다. 조명을 스위칭 오프한 이후, 즉, t5 이후, TFT와 a-Si 결함에서의 전압은 단지 매우 느리게 감소한다. 느린 강하는 항상 존재하는 누설 전류들에 의해 발생된다.
측정에 대해, 이는 a-Si 결함을 갖는 하나의 픽셀에서의 전압이 시간 t5에서부터 결함을 포함하지 않는 픽셀의 전압과 명확히 구별될 수 있고, 전압 강하가 단지 결함 없는 트랜지스터에 의해 야기된다는 것을 의미한다. t5 또는 t6 이후 수 초일 수 있는 이후의 시간에서, 방지될 수 없는 TFT의 공지된 누설 전류들의 결과로서, TFT의 전압은 비정질 실리콘 결함을 갖는 픽셀의 전압과의 차이가 더 이상 충분히 명백하지 않은 그러한 낮은 값으로 강하되었다. 이 경우, 측정을 지속하기 위해 리프레쉬가 이루어져야 한다. 측정 시간 t6은 일반적으로 조명의 종료 시간 t5와 일치할 수 있다. 대안적으로, 조명의 종료와 측정의 시작 사이에 짧은 시간 동안 대기할 수 있다. 더욱이, 조명의 종료 이전에 측정을 시작하는 것이 가능하다. 그러나, 이와 관련하여, 측정의 시작시에 전형적인 a-Si 결함의 전압이 결함 없는 TFT에서의 전압과 비교하여, 이미 현저하게 강하되었어야 한다는 것을 유의해야 한다.
도 11은 도 9에 설명된 방법의 약간의 변형을 도시하며, 이는, 짧은 광 펄스 대신에, 광전자 모듈이 제 2 소스에 의해 연속적으로 조명된다는 점에 있다. 구동 프로세스 동안, 이는 도 9로부터의 방법과 비교하여 차이가 없거나 또는 실질적으로 차이가 없음을 의미한다. 시간 t3에서 픽셀이 구동되고 특정 전압에 놓인다. 제 2 소스로부터의 광이 픽셀을 조명하여, 여기의 비정질 실리콘은 전도성이고 전압이 드레인-오프될 수 있다. 따라서, 이미 언급된 것처럼, 비정질 실리콘의 결함들은 전도성이 되고 전압 강하를 초래한다. 또한, 비록 적은 정도이지만, 광에 의해 야기되는 트랜지스터의 비정질 실리콘의 증가된 전도율은 트랜지스터에 대한 전압 강하를 초래한다. 이러한 2개의 팩터들은 시간 t6와 t7의 선택시에 고려되어야 한다. 이는 전압이 비정질 실리콘 결함들을 통해 감쇠될 수 있도록 충분히 긴 시간 간격이 t3와 t7 사이에 놓여야 하기 때문이다. 이것은, 이 경우에 전압이 감쇠하는데 특정 시간이 소요되기 때문에 몇몇 비정질 실리콘 결함들이 아직 관찰될 수 없으므로, 구동 직후 측정이 개시될 수 없음을 의미한다. 동시에, 이 경우 전압이 결함 있는 픽셀들에서 감쇠할 뿐만 아니라, 특히 박막 트랜지스터들의 비정질 실리콘을 통해 결함 없는 픽셀들에서도 감쇠할 것이기 때문에, 구동의 종료(t3)와 측정의 시작(t6) 사이의 시간 간격은 너무 길게 선택되어서는 안 된다. 일반적으로, 측정 프로세스의 종료까지, 결함 없는 픽셀들은 원래 인가된 전압의 최대 10% 또는 최대 20-30%를 초과하게 상실해서는 안 된다.
또한, 도 11의 실시예에서 측정 시간 간격은 시간 t7에 의해 제한되는 것으로 도시된다. 따라서, 이는 전체 측정 동안 스위칭 온 상태로 유지되는 제 2 소스의 광에 의해 획득된다. 따라서, 비정질 실리콘은 픽셀들의 전압이 (결함 없는) 트랜지스터들을 통해 연속적으로 소모될 수 있도록 측정 동안 전도성이다. 따라서, 시간 t7로부터 또는 그 직후로부터, 측정된 전압 강하가 실제로 결함에 의해 야기되었는지 아니면 결함 없는 트랜지스터들에 의해 야기되었는지를 측정시 구분하는 것이 더 이상 불가능하다. 따라서, 이러한 시점에서 리프레쉬가 이루어져야 하고, 예를 들어 도 11의 전체 프로시저는 반복되어야 한다. 연속적으로 조명하는 제 2 소스의 경우에 측정들이 이루어질 수 있는 시간 간격은 일반적으로 측정 시간 간격에서 조명이 스위칭 오프되는 측정 동안 이용가능한 시간 간격보다 실질적으로 더 짧다. 시간 차이들은 적어도 10 배(one order of magnitude)만큼 실질적으로 더 짧은 것으로서 이해된다. 도 11에 설명된 실시예에 따른 측정 동안 이용가능한 시간 간격은 예를 들어 최대 50-80ms이다. 측정이 그 이후 지속되면, 결함 있는 픽셀들을 결함 없는 픽셀들과 구분하는 것이 거의 불가능하다. 따라서, 측정 이전에 단지 짧은 광 선량으로 광전자 모듈을 조명하는, 도 9의 일 예로서 도시된 테스팅 방법은 일반적으로 일정한 조명이 이루어지는 테스트 방법에 비해 더 적은 리프레쉬 사이클들을 요구한다. 또한, 보다 긴 대기 시간들이 구동(t3)과 측정(t6) 사이에 선택될 수 있다. 이는 단지 느린 전압 강하를 초래하는 결함들이 또한 검출될 수 있다는 장점을 갖는다.
도 12는 도 11의 실시예에서 TFT에서의 그리고 a-Si 결함에서의 전압 강하를 도시하며, 여기서 조명은 측정 이전, 측정 동안 및 측정 이후에 스위칭 온된다. 구동 이후 TFT와 a-Si 결함에서 존재하는 전압 V0는 조명의 결과로서 a-Si 결함의 상대적으로 더 짧은 시간에 현저히 강하되는 반면에, TFT에서는 이는 보다 느리게 진행된다. 그러나, 연속적인 조명의 결과로서, TFT에서의 전압 강하는 짧은 시간 이후 조명이 다시 스위칭-오프되는 상황과 비교하여, 현저하게 보다 많이 마킹된다. 측정이 이루어질 수 있는 시간 윈도우는 [t6; t7]으로 규정된다. 이러한 시간 간격에서, 결함 없는 픽셀에서의 전압은 비정질 실리콘 결함을 갖는 픽셀에서의 전압과 여전히 충분히 명확하게 구별될 수 있다. 그러나, t7 이후, 결함 없는 픽셀에서의 전압 강하는 TFT에서의 누설 전류의 결과로서 너무 강하고, 이는, 결함 있는 픽셀들 및 결함 없는 픽셀들이 더 이상 충분히 확실하게 구별될 수 없는, 조명되지 않은 TFT를 통한 누설 전류보다 조명의 결과로서 실질적으로 보다 많이 마킹된다. 테스트가 지속되기 이전에 리프레쉬가 이루어져야 한다.
측정은 일 예로서 전자 빔 현미경을 이용하여 이후에 설명된다. 먼저, 픽셀들은 도 9 및 도 11에 설명된 방법을 이용하여 특정 전압으로 설정된다. 전형적으로, 모든 픽셀들은 예를 들어, ±5V 또는 ±15V와 같은 동일한 전압으로 설정된다. 이에 대안적으로, 픽셀들이 포지티브 및 네거티브 전압으로 교대로 설정되는 것이 또한 가능하다. 이 경우, 부가적으로, 2개의 이웃 픽셀들 사이에 누설 전류가 나타나는 결과로서 결함들의 위치를 파악하는 것이 가능하다. 예를 들어, 직렬의 모든 짝수 번호의 픽셀들은 +10V로 구동될 수 있는 반면에, 직렬의 모든 홀수 번호 픽셀들은 -10V로 구동된다. 이 경우, 이웃하는 행의 모든 홀수 번호의 픽셀들은 -10V에 두고 모든 짝수 번호의 픽셀들은 +10V에 두는 것이 논리적이다. 이에 의하여 각각의 픽셀에 가장 인접한 4개의 이웃들이 픽셀 자체의 전압과 비교하여 반대 전압을 갖는 것이 달성된다.
광전자 모듈은 전자 빔 현미경 내부의 편향 가능성들과 크기에 따라 테스트될 다수의 테스트 영역들로 분할된다. 플랫폼의 이동 시스템은 상이한 테스트 영역들이 이동 시스템에 의해 액세스될 수 있도록 하는 방식으로 광전자 모듈이 이동되게 한다. 테스트 영역의 테스팅 동안, 이동 시스템은 움직이지 않는다: 픽셀들은 전자 빔 현미경에 내장된(built into) 편향기들에 의해 구동된다. 전형적으로, 빔은 x 방향으로 그리고 또한 y 방향으로 편향될 수 있다. x-y 평면은 전자 빔 현미경의 광학 축에 수직인 평면으로서 규정된다. 전자 빔은 픽셀마다 특정 시간 간격 동안 이러한 픽셀로 가이드된다. 전형적으로 2차 전자들인 2차 입자들이 측정되고, 이 경우 예컨대 일정 전위로 설정된 그리드와 같은 에너지 필터들 또는 분광계 수단이 일반적으로 검출기 앞에 제공된다. 전형적으로, 2차 입자들은 2개의 성분들로 이루어진 에너지로 광전자 모듈을 빠져 나온다. 제 1 성분은 테스트될 물질에 대해 방출되는 2차 입자들의 전형적인 에너지 분포로부터 획득된다. 제 2 성분은 픽셀의 전압으로부터 획득된다. 이것이 네거티브라면, 이것은 2차 입자들의 증가된 에너지를 초래한다. 이것이 포지티브라면, 2차 입자들의 에너지들은 테스트될 물질 상의 2차 전자들의 전형적인 에너지 분포에 따른 것들보다 더 낮다. 예를 들어, 결함의 결과로서 전압이 0이거나 또는 0에 근접할 경우, 총 에너지는 실질적으로 제 1 성분으로부터의 에너지에 해당한다.
전형적으로, 측정된 데이터는 모든 픽셀들에 대해 비교 알고리즘에서 평가된다. 예를 들어, 모든 픽셀들이 구동 동안 -15V로 설정되고, 결함 없는 픽셀들에서 최대 10%의 전압이 이미 강하했을 때까지 측정이 이루어지면, 이는 결함 없는 픽셀들에 의해 방출되는 2차 전자들이 적어도 13.5 eV를 포함함을 의미한다. 전형적으로, 2차 전자들은 약 25 eV에 달하는 에너지를 갖고, 에너지는 2개의 전술한 성분들로 이루어진다. 이러한 예에서, 이러한 2차 전자들의 통상적인 10 eV에 달하는 에너지들을 갖는 에너지 분포와 더불어, 이러한 2차 전자들은 인가된 네거티브 전압에 의해 야기되는 결함 없는 픽셀들에서 13.5 eV 내지 15 eV의 부가적인 에너지를 획득한다. 비정질 실리콘 결함의 결과로서 예를 들어 원래 전압의 60%로 전압이 강하된 픽셀들은 결함이 있고, 그와 같이 검출될 수 있어야 한다. 60%의 본 예에서, 결함 있는 픽셀의 결과적인 전압은 -9V이다. 검출기 이전에 장착된 그리드는 예를 들어 -15V의 전압으로 설정된다. 이는 결함 없는 픽셀들에 의해 방출되는 거의 모든 2차 입자들이 검출기에 도달하여 검출기에서 검출된다는 것을 의미한다. 그러나, 대개, 여전히 -9V의 전압을 갖는 결함있는 픽셀에 의해 방출되는 2차 입자들은 -15V의 카운터-전위를 극복할 수 없다. 보다 정확하게는, 2차 입자들의 제 1 에너지 성분의 결과로서 적어도 6 eV를 갖는 결함 있는 픽셀로부터의 그러한 2차 입자들만이 검출기에 도달한다. 이는 결함 없는 픽셀들과 결함 있는 픽셀들 간의 검출기 결과들에서의 큰 차이를 초래한다.
픽셀마다 측정된 2차 엘리먼트들의 수는 시각적으로 나타낼 수 있다. 높은 수는 밝은 포인트로서 나타낼 수 있고, 상대적으로 낮은 수는 어두운 포인트로서 나타낼 수 있다. 상대적으로 낮다는 것은 바로 인접한 픽셀들 또는 테스트될 전체 영역의 픽셀들에서 측정된 수와 비교하여 낮다는 의미이다. 도 13은 그러한 시각적 표현을 나타낸다. 참조 번호 '41'-'45'는 광전자 모듈의 동일한 테스트 영역 상에서 측정의 상이한 측정 결과들에 관련된 것으로서, 측정 이전에 광전자 모듈 상으로 지향된 광 선량은 가변된다. '41'로 지정된 측정 결과에서, 휘도에 있어서 약간의 차이점들만이 식별될 수 있다. 측정되기 이전에 방출된 광 선량은 0 lxs인데, 즉, 측정 이전에 조명이 이루어지지 않았다. 결과적으로, 비정질 실리콘 결함은 전도성이 아니고 검출될 수 없다. 제 2 측정에서의 광 선량은 6.5 lxs로서 그 결과는 참조번호 '42'로 지정된다. 현저하게 더 적은 2차 전자들이 여기서 측정될 수 있기 때문에 비정질 실리콘 결함(107)이 미리 관찰될 수 있다. 13 lxs의 측정에서 측정된 측정 결과(43)의 차이는 훨씬 더 명확하다. 그러나, 결함 없는 픽셀들과 결함 있는 픽셀들 사이의 차이는 추가적인 증가하는 광 선량에 의해 강하하기 시작한다. 따라서, 측정 결과(44)의 측정은 선행하는 32.5 lxs의 광 선량으로 수행되었고, 측정 결과(45)의 측정은 선행하는 65 lxs의 광 선량으로 수행되었다. 비교적 더 높은 광 선량은 결함 없는 픽셀들에 의해 방출되는 2차 전자들의 수가 또한 강하하는 결과를 가져온다. 결함 없는 픽셀들과 결함 있는 픽셀들 간의 대비는 증가하는 광 선량에 의해 감소된다.
전형적으로, 픽셀에 의해 방출되는 2차 전자들의 수는 인접 픽셀들에 의해 방출되는 2차 전자들의 대응하는 수로 이루어진 평균 값과 관련된다. 예를 들어, 4×4, 8×8 또는 10×10 픽셀들을 갖는 작은 영역들은 전형적으로 평균 값을 계산하기 위한 초기의 기반(basis)으로서 사용된다. 따라서, 국부적으로 인접 픽셀들과의 비교가 항상 이루어질 수 있다. 이 경우, 측정된 픽셀들의 수가 아니라 정규화된 검출기 값을 비교하는 것이 일반적이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 정규화된 평균 검출기 값은 예를 들어 120일 수 있다. 픽셀의 정규화된 검출기 값이 이로부터 벗어나서 이전에 규정된 제한치를 초과할 경우, 이러한 픽셀은 결함 있는 것으로서 간주된다. 전형적인 제한치들은 20% 내지 40%이고, 특히 30%이다. 따라서, ±30% 보다 큰 편차가 본 예의 하나의 픽셀에서 결정될 수 있다면, 즉 이러한 픽셀에 대한 정규화된 검출기 값이 120*0.7 = 84보다 작거나 또는 120*1.3 = 156보다 클 경우, 이러한 픽셀은 결함 있는 것으로서 분류된다. 즉, 픽셀의 정규화된 검출기 값 대 정규화된 평균 검출기 값의 비율이 0.7 내지 1.3이면, 해당 픽셀은 결함이 없는 것으로 분류된다. 비율이 0.7 미만이거나 1.3을 초과하면, 픽셀은 결함 있는 것으로서 분류된다. 이러한 정보는 각각의 경우에 저장된다.
광전자 모듈이 측정 이전에 너무 오래 조명되면, 모든 곳에서, 즉 결함 없는 픽셀들에서 큰 전압 강하가 이미 발생하였다. 정규화된 평균 검출기 값은 예를 들어 70이다. 결함 있는 픽셀의 정규화된 검출기 값은 예를 들어 60이다. 따라서, 결함 있는 픽셀은 결함 없는 픽셀과의 차이가 너무 작게 되기 때문에 더 이상 결함 있는 것으로 분류되지 않을 수 있다. 측정은 다른 리프레쉬 이후에만 계속될 수 있다.
측정 방법의 설명은 단지 본 출원의 명확화를 증대시키기 위한 일 예일 뿐이다. 이는 결코 제한적인 것으로서 이해되어서는 안 된다. 원칙적으로, 모든 가능한 크기들의 전압들이 픽셀들, 및 검출기 이전에 장착된 분광계 수단에 인가될 수 있고 일반적으로 인가된다. 이들은 또한 전술한 측정 예의 전압 크기의 차수들만큼 상이할 수 있다.

Claims (57)

  1. 광전자 모듈(10)을 테스트하기 위한 디바이스로서,
    전자기 빔 또는 입자 빔(15)을 생성하기 위한 제 1 소스(11);
    상기 광전자 모듈을 조명하기(illuminating) 위한 제 2 소스(12);
    검출기(13; 13a, 13b, 13c; 13d, 13e); 및
    상기 제 2 소스를 스위칭 온 및 스위칭 오프하기 위한, 그리고 상기 전자기 빔 또는 입자 빔을 지향하기 전에 상기 광전자 모듈에 대한 상기 조명을 완료하기 위한, 상기 제 2 소스의 제어 유닛
    을 포함하며,
    상기 제어 유닛은 100㎲ 내지 0.5s의 조명 기간 동안 결함들의 측정 이전에 상기 광전자 모듈을 조명하도록 상기 제 2 소스를 제어하는,
    광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 소스는 테스트 결과들을 생성하기 위해 사용되고, 상기 제 2 소스는 결함(107)이 측정될 수 있도록 하는데 사용되는, 광전자 모듈의 테스팅을 위한 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 소스는 상기 광전자 모듈 상에 입사하는 상기 조명이 상기 광전자 모듈의 다수의 픽셀들을 포함하는 영역 내에서 실질적으로 균질한 세기를 갖는 방식으로 형성되고 위치되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 소스는 적어도 하나의 LED(120)를 포함하는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈은 실리콘 및 비정질 실리콘 중 하나를 포함하는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈은 스크린의 베이스 플레이트이고,
    상기 베이스 플레이트는 다수의 박막 트랜지스터들(103), 다수의 전극들(104), 및 다수의 커패시터들(105)을 포함하는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 소스는 상기 광전자 모듈의 위 또는 상기 광전자 모듈의 아래 중 하나에 위치되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈에 부가되는 콘택 엘리먼트들과 상기 디바이스를 전기적으로 접촉시키기 위한 콘택들을 구비한 테스트 유닛(18)을 더 포함하고, 상기 디바이스는 상기 테스트 유닛에서 전기 신호들을 생성하기 위한 전기 회로를 더 포함하는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 소스의 제어 유닛은 상기 테스트 유닛에 인가되는 전기 신호와 상기 제 2 소스를 동기화시키는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 소스는 입자 빔을 생성하기 위한 입자 빔 소스이고, 상기 제 1 소스로부터의 빔은 상기 검출기에 의해 측정되는 2차 입자들을 생성하기 위해 사용되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈을 홀딩하기 위한 플랫폼(9)을 포함하고, 상기 제 2 소스는 상기 광전자 모듈을 운반하기 위해 상기 플랫폼(9) 아래에 배열되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 소스는 가시광선 스펙트럼으로부터의 적색 광을 제공하는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈의 픽셀들에 저장된 전압을 측정하기 위한 전기 측정 회로를 더 포함하고, 상기 전기 측정 회로는 상기 광전자 모듈의 콘택 엘리먼트들에 접속되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 디바이스.
  14. 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법으로서,
    100㎲ 내지 0.5s의 조명 기간 동안 상기 광전자 모듈을 조명하는 단계;
    전자기 빔 또는 입자 빔을 상기 광전자 모듈 상으로 지향시키는 단계 ― 상기 광전자 모듈을 조명하는 단계는 상기 전자기 빔 또는 입자 빔을 지향시키는 단계 이전에 완료됨 ―;
    상기 광전자 모듈에 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 광전자 모듈의 결함들을 검출하는 단계
    를 포함하는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전자기 빔 또는 입자 빔은 제 1 소스에 의해 생성되고, 상기 조명은 제 2 소스를 사용하여 수행되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈은 박막 트랜지스터들을 포함하고, 상기 광전자 모듈의 결함 없는 박막 트랜지스터들에서의 전압이 이전에 인가된 전압의 40% 이하만큼 강하되는 시간 간격 내에서만 상기 검출이 이루어지는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈의 다수의 픽셀들에서 전압을 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 다수의 픽셀들에서의 상기 전압의 측정된 결과들에 기반하여 평균 전압이 계산되고, 각각의 픽셀의 전압의 측정치가 상기 평균 전압과 비교되고, 측정된 전압이 상기 평균 전압으로부터 제한 퍼센티지보다 많게 편차가 있다면(deviate) 픽셀은 결함이 있는 것으로 분류되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 조명은 상기 빔의 정렬 이전 및 상기 정렬 동안, 또는 상기 검출 이전 및 상기 검출 동안, 또는 상기 빔의 정렬 이전 및 상기 정렬 동안과 상기 검출 이전 및 상기 검출 동안 이루어지는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
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  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 조명은 상기 광전자 모듈의 결함 없는 박막 트랜지스터에서의 전압이 이전에 인가된 전압의 20% 이하만큼 강하된 시간 간격 동안에만 이루어지는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈의 조명은 상기 빔의 지향에 선행하고, 상기 조명은 상기 빔의 지향 이전에 완료되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 조명은 상기 광전자 모듈의 다수의 픽셀들을 포함하는 영역 내에 입사하는 상기 조명이 실질적으로 균질한 방식으로 수행되는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 광전자 모듈에 전압을 인가함으로써 구동이 실행되고, 상기 구동과 상기 검출 사이에 대기 시간이 있는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  24. 제 14 항에 있어서,
    상기 조명은 상기 광전자 모듈 상의 조도(illuminating intensity)가 500 내지 1,500 lx인 방식으로 이루어지는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
  25. 제 14 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는 상기 광전자 모듈에서 전자 빔에 의해 생성되는 2차 전자들을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 테스트는 진공 챔버에서 이루어지는, 광전자 모듈을 테스트하기 위한 방법.
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