专利名称：用于测试大面积基板上电子器件的探针的制作方法
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，本发明涉及在平板显示器制造中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件(LCD)，近来已经越来越普遍的成为过去的阴极射线管的替代品。与CRT相比，LCD具有数个优点，包括较高的图片品质、较轻的重量、较低的电压需求和低能耗。例如，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。一般地，TFT基板包括每个都耦合到像素电极的薄膜晶体管阵列，滤色片基板包括不同颜色的滤色片部分和公共电极。当供应一定的电压到像素电极时，在像素电极和公共电极之间产生电场，定向液晶材料以使光线通过特定像素。使用的基板通常包括较大的表面面积，并且许多独立的平板显示器在大面积基板上形成，其随后在最终制造期间从基板分离。
部分制造工艺需要测试大面积基板以确在每个平板显示器中像素的可操作性。电压成像、电荷感应、光学成像和电子束测试是用于在制造工艺期间监视和检修缺陷的一些工艺。在典型的电子束测试工艺中，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，将一定的电压供应至TFT，以及在调查研究中，可指引电子束至独立的像素电极。可感应从像素电极区域发出的第二电子以确定TFT电压。
一般地，采用诸如探针组件的测试装置接触大面积基板上的导电区域施加或感应来自TFT的电压。设计探针组件的大小以适于测试设置在基板上的平板显示器的具体构造。探针组件典型地具有设计的大小等于或者大于基板尺寸的面积，而该大面积的探针组件产生操作、传递和存储困难。一般地，还设计探针组件以测试平板显示器或者产品的一个特定构造，其中只要产品不同就需要不同的探针组件。由于制造商通常生产许多不同产品，这会增加所需探针组件的数量，其再次引起存储、传递和操作困难。
因此，需要一种在大面积基板上执行测试的能解决以上所述部分困难的探针组件。
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。在一个实施方式中，描述了一种探针组件。该探针组件包括框架和可移动地连接到该框架的多个接触头，其中在平行于该框架的方向、正交于该框架的方向、相对于该框架有一角度的及其组合的方向上独立定向各接触头。
在另一实施方式中，描述了探针组件。该探针组件包括框架和可移动地连接到该框架的多个接触头组件，各接触头组件包括外壳和具有设置在其下表面上的多个探针销的接触头，其中每个接触头组件相对于该框架的长度独立地可移动，并且各接触头相对于该外壳可移动。
在另一实施方式中，描述了用于测试矩形且大面积基板的测试系统。该测试系统包括设计大小以容纳具有位于其上的多个电子器件的基板的测试台，以及具有适于选择性地接触在基板上的电子器件的多个接触头的探针组件，其中该探针组件沿着测试台的长度可移动。
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他等效的实施方式。
图1为测试系统的一个实施方式的等轴侧视图；图2A是在图1中示出的测试系统的截面侧视图；图2B是在图2A中示出的部分测试台的等轴侧视图；图3A是基板和在基板上部的两个探针的一个实施方式的俯视截面图；图3B是图3A的探针的测试位置的一个实施方式的截面俯视图；
图3C是图3A中示出的探针的测试位置的另一实施方式的俯视截面图；图4A是接触头组件的一个实施方式的等轴侧视图；图4B是接触头组件的一个实施方式的示意性侧视图；图4C是图4B的接触头的等轴侧视图；图5A是探针的另一实施方式的等轴侧视图；图5B是探针的另一实施方式的等轴截面侧视图；图6是接触头组件的下部分的等轴侧视图；图7A-图7H是接触头定位的各种实施方式的示意图；图8A是在图5B中示出的部分框架的等轴侧视图；图8B是在图5B中示出的另一部分框架的等轴侧视图。
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元件。应该理解在一个实施方式中公开的元件可有利地应用于另一实施方式中而不再特定叙述。
具体实施例方式
在此使用的术语基板一般指由玻璃、聚合材料或者适于在其上形成电子器件的其他基板材料制成的大面积基板。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)，以及其他器件等等。使用电子束或者带电粒子发射器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、电荷感应器，或者配置以在真空条件下或者在大气压或接近大气压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器件、电机和可以是以下其中之一或者其组合的致动器气动缸、压电电机、液压缸、磁驱动、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、其组合的其他类型的运动设备，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，该测试系统100适于测试位于大面积基板上的电子器件的可操作性，例如，具有高达并最多2200mm×约2600mm大小的大面积基板。测试系统100包括测试腔室110，真空隔离腔室120和多个测试柱115(在图1中示出了七个)，其示例性地描述为适于测试位于大面积基板上的诸如薄膜晶体管(TFT)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设置感应背散射(backscatter)电子的多个感应器件(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，该制造系统包括传送一片或者多片大面积基板105出入测试系统100的诸如机器人设备或输送系统的基板操作装置。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，以在该基板设置在测试腔室110内时观察在大面积基板上遇到的相关区域。
至少通过位于真空隔离腔室120和测试腔室110之间的阀135可进入测试腔室110的内部。还可通过一个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，以便于单独或者组合打开或关闭可移动侧壁150。可移动侧壁150提供测试腔室110内部维修和检察的入口，并便于诸如探针组件(未示出)的一个或多个测试器件传送进出测试腔室110的内部。通过使用O型环、垫圈等设计可移动侧壁150使得其在关闭时提供与测试腔室110的真空密封。在另一实施方式中(未示出)，测试系统110的上表面可适于为进出内部的打开及关闭和/或便于传递一个或多个测试器件。至少测试腔室110的上表面是可铰链连接的，适于升降、横向运动或其组合运动。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 BeamTest System with Integrated 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No.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元件的实施例，在此引入上述申请作为参考。
在真空隔离腔室120与周围环境可选择性密封，并典型地连接至一个或多个真空泵122，并且测试腔室110可连接到与真空隔离腔室120的真空泵隔开的一个或多个真空泵122。在2006年3月14日提交的美国专利公开No.2006/0244467中和2004年12月21日授权的美国专利No.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元件的实施例，在此引入上述申请作为参考。
在一个实施方式中，真空隔离腔室120适于通过进口130接收来自洁净室环境的大面积基板105，促进通过阀125从真空隔离腔室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通过进口130进入测试系统100，然后通过阀135从真空隔离腔室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。可选地，一个或多个真空隔离腔室110可正交连接至测试腔室110的Y轴或者Y方向，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，该申请在此引入作为参考。
真空隔离腔室120可以是双缝真空隔离腔室，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日提交的美国公开专利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的申请中描述了双缝真空隔离腔室的实施例。
在此描述的实施方式适于用于测试系统100中，以测试以上描述的大面积基板上的电子器件的可操作性。用于方便电子器件测试的探针组件适于可配置地用于多个大面积基板上的各种显示版图，以最小化探针组件到测试腔室110的传递量。因此，最小化探针的传递量使系统能够得到更大的产量。现在将在此描述可用于测试系统100的两个示例性探针组件。
图2A是在图1中示出的测试系统100的截面侧视图。测试腔室110连接到真空隔离腔室120，该真空隔离腔室120包括在其中设置的基板105。测试腔室110包括内部空间200，该内部空间包括沿着框架214A(仅示出一侧)设置并可移动的测试台210、诸如探针205A和探针205B的两个探针组件。探针205A、205B至少部分支撑在测试台210相对侧(在该视图中仅示出240A)的探针支架240A、240B上，并沿着测试台210相对侧(在该视图中仅示出240A)上的探针支架240A、240B可移动。通过在框架214A和测试台210之间连接的驱动(未示出)，测试台210沿着框架214A在内部空间200的整个长度上可移动。通过连接到探针205A、205B中的一个或两个以及探针支架240A、240B的多个驱动224，探针205A、205B沿着探针支架240的长度可移动。在另一实施方式中(未示出)，内部空间200适于包括多于两个的探针组件，其中至少一个探针组件可用于测试程序或为测试程序而准备，而在内部空间200中存储其它探针组件。
在一个实施方式中，测试台210包括彼此堆叠的三个基本平坦的台。在一个方案中，三个台的每一个都沿着诸如X、Y和Z方向的正交轴独立运动。上台212配置以在测试期间支撑基板105，并包括在其间具有缝以容纳端部操纵装置(end effector)214的多个指状物(在图2B中示出)的多重板。在一个实施方式中，上台212至少在Z方向运动，端部操纵装置214从其横向延伸(Y方向)以传递基板进出真空隔离腔室120。可在以上引入参考的美国公开专利No.2006/0244467中发现端部操纵装置和测试台的详细描述。
在一个实施方式中，测试系统100配置以通过测试顺序沿着在图中示为Y方向的单一定向轴传输在其上具有电子器件的大面积基板。具体地，在单一定向轴上移动基板105通过测试区域290，该测试区域290通过在基板上的多个测试柱115的可寻址区域形成。在另一实施方式中，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，可利用上台212和端部操纵装置218的其中之一或者两者移动基板105，以在测试之前改正基板位置中的未对准。在另一实施方式中，测试程序可包括由测试柱115和测试台210的其中一个或者两个所提供的Z方向运动。
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。在测试系统中基板105的Y方向运动允许系统尺寸稍微大于基板105的宽度或长度尺寸。沿着单一方向轴的支架的运动还可除去或者最小化在X方向上移动支架台所需的驱动。由于单向运动因此可以使得真空隔离腔室120和测试腔室110的高度最小化。降低的高度结合测试系统的最小宽度为真空隔离腔室120和测试腔室110提供了较小体积。减小的体积降低了真空隔离腔室120和测试腔室110中的抽气时间和排气时间，从而增强测试系统100的生产能力。
测试系统110还包括可具有显微镜组件160的顶部222，其中显微镜组件160包含可移动地设置在观察口159上部的显微镜158，观察口159形成于顶部222中。观察口159是由玻璃、塑料、石英或者其他透明材料制成的透明带，设计该观察口159还用于承担选择性存在于测试腔室110的内部空间200中的负压。在一个实施方式中，当基板设置在观察口159下部时，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)运动以观察在基板上的相关区域。在一个特定实施方式中，显微镜158包括允许区域深度调整的聚焦模块(未示出)。
在一个实施方式中，将探针250A、250B通过一个或多个可移动侧壁150(图1)提供至测试台210。可将探针250A、250B手动传递至测试台210，或者通过适于单独传递或者一起传递探针的探针传递装置(未示出)从洁净室环境传递至测试台210。在一个实施方式中，可向测试腔室110提供一个或多于两个的探针，以用于测试程序或者存储于内部空间200中。探针205A、205B至少部分利用探针支架240沿着测试台210的相对侧支撑。探针205A、205B适于沿着探针240A、240B的长度水平(Y方向)运动并适于测试位于基板105上的电子器件。
图2B是在图2A中示出的部分测试台210的等轴侧视图。基板105位于测试台210的上台212上。在基板105上部的探针支架240的上表面上示出了探针205A、205B。利用在探针支架240A、240B和各个探针205A、205B相对侧之间连接的多个驱动224，探针205A、205B适于沿着探针支架240A、240B的长度运动。在一个实施方式中，探针205A、205B分别包括两个驱动224(在该视图中仅示出了一个)，两个驱动适于沿着探针支架240A、240B运动。连接到每个探针205A、205B的驱动224是同步/或受监控的，以提供基本相等的动力和/或基本相等的传输速度以沿着探针支架240A、240B的长度移动各个探针。在另一实施方式中，驱动224提供垂直(Z方向)运动以及水平(Y方向)运动到各个探针205A、205B。在该实施方式中，探针205A、205B可与探针支架240A、240B的上间隔设置。
还可分开操作各驱动224，以增加基板105之间、位于基板105上的显示器(未示出)之间和/或位于基板105上的接触垫(未示出)之间的对准。相对于探针205A、205B和/或设置在探针205A、205B上的接触头组件318，驱动可增强基板105和/或显示器与位于其上的接触垫的对准。探针205A、205B连接到向驱动224提供坐标信息的控制器上。控制器还提供坐标信息到独立的接触头组件318以促进接触头组件318的运动。控制器还电性连接到各探针205A、205B以提供信号到设置在接触头组件318上的多个探针销(未示出)，或者感应来自设置在接触头组件318上的多个探针销(未示出)的信号。可由促进探针205A、205B沿着探针支架240A、240B和/或测试台210移动的电缆槽342支撑在控制器和电源(未示出)之间的任何连线或者连接器。
在一个实施方式中，驱动224使探针205A、205B能在空闲位置、基板传递位置和测试位置之间沿着探针支架240A、240B和/或测试台210的长度移动。作为传递位置的一个实施例，探针205A、205B可在沿着探针支架240A、240B的任何位置，以及驱动224的Z方向运动提升探针205A、205B，以使探针205A、205B远离基板105和/或上台212，这允许基板105的自由提升和传递。在传递位置的另一实施例中，探针205A、205B可移动至在探针支架240A、240B远端的空闲位置。例如，开动连接到探针205A、205B的驱动，一个或两个探针205A、205B移到端241以远离基板105放置。一旦探针205A、205B从基板105隔开或者远离基板105，端部操纵装置214可从上台212提起基板105以传递至真空隔离腔室120(图2A)，并且待测试基板可传递至测试台210。
图3A是基板105和在基板105上部由探针支架240A、240B支撑的两个探针205A、205B的一个实施方式的截面俯视图。基板105可传递并放置在测试腔室110中的测试台210上，或者基板105可传递并放置在适于支撑基板105并线性移动基板105的测试台的任意台上。在一个应用中，测试台210可以是能支撑基板105并线性移动基板105的任意台或支架。另外或者可选地，测试台210可以是固定的，并且基板105可适于相对于测试台210以线性方向移动。在一些应用中，测试腔室110和/或真空隔离腔室120可以是可选地，原因在于测试程序可能不要求真空应用。
基板105一般是矩形的，并典型地包括用于形成一个或多个平板显示器或者液晶显示器的大面积基板，在图中示为显示器330N。各显示器330N典型地包括多个导电区域，诸如邻近各330N的外围设置的接触垫323和/或327。接触垫323、327可以是单一导电接触点或者可以是有时称为垫组(pad block)的多个导电接触点，其典型地平行于各显示器330N的外边缘排列。接触垫323、327的其它实施例可以是设置在显示器330N外围邻近的短棒。
接触垫323、327一般地与邻近的330N上的电子器件电连接并且可形成或位于各显示器330N附近。各个接触垫323、327配置以提供在最终制造中为细线连接提供耦合点，但是还可用于测试各个显示器330N的可操作性。例如，在显示器测试期间，接触垫323、327适于与连接到各个探针205A、205B的多个接触头组件318选择电性连接。接触垫323、327为设置在接触头组件318上的多个探针销425(图4B-图4C)提供接触面，接触头组件318施加或感应来自各个显示器330N上的TFT的信号。该信号可由通过线或者电缆电性连接到各个探针销425的探针205A、205B的控制器提供或将该信号发送给该控制器。接触垫一般可沿着基板105的Y轴和/或X轴设置，诸如分别设置接触垫323和接触垫327。
在一个实施方式中，各个显示器330N包括具有四个边缘的周界，以及各个接触垫323、327位于显示器330N的周界附近并稍微靠周界外侧。接触垫323、327可基本平行于周界的一个边缘或者多个边缘，或者可与周界的一个边缘或者多个边缘成一角度。例如，接触垫可以是成排或成列的多个接触点，以及当接触垫的该排或列不平行于显示器的边缘时，该排或列可与在实际应用中的显示器330N的边缘成一角度。当接触垫323、327沿着显示器330N的顶部拐角示出时，接触垫可设置在显示器330N的任意拐角或者侧部。
在一个实施方式中，探针205A、205B的其中之一或者两个包括多个接触头组件318以同时测试在基板105宽度(X方向)上的成一列的所有显示器330N。例如，探针205A或205B可包括四个接触头组件318以接触邻近显示器3301的接触垫327。在另一实施例中，探针205A、205B可包括适于接触邻近显示器3301的接触垫323的四个接触头组件318。在另一实施例中，探针205A、205B可包括适于接触一列中的所有接触垫323和327的多个接触头组件318，例如邻近显示器3301的接触垫323和327。在该实施例中，探针205A、205B可包括具有配置以接触接触垫323和327的形状的八个接触头组件318或者四个接触头组件318。在其他实施方式中，探针205A、205B包括任意数目的接触头组件318以接触连接到在基板宽度(X方向)的成列的各个显示器330N的多个接触垫323和327。例如，各个探针205A、205B可包括8个接触头组件318以测试成列的显示器330N。在另一实施例中，各个探针205A、205B可包括6个接触头组件3 18以测试每列包括六个显示器330N和/或六个接触垫方式排列的显示器330N。
基板105可包括任意数目或者构造的可称之为显示器的产品，以及该产品可包括对于各个显示器的相应的接触垫构造。在该实施例中，基板105包括八个40英寸的显示器3301、3302和八个23英寸的显示器3303、3304。每个显示器330N可具有接触垫323、接触垫327或者两者的组合。利用可适于各种显示器和/或接触垫构造的探针205A、205B适于测试该产品的构造和其它产品的构造。
基板105可包括任意数目和布图设置的显示器330N，从而有效利用基板的基板面积。例如，制造者可生产具有多种显示器和接触垫排列的多个基板105。例如，基板105可包括八个如图所示的显示器330N、十五个显示器330N、六个显示器330N、一个尺寸的八个显示器330N和另一尺寸的八个显示器330N，或者一个尺寸的多个显示器330N和一个或多个其它尺寸的多个显示器330N。
不管基板105上的产品构造如何，各个显示器330N可包括邻近各个显示器330N的接触垫323、327。显示器330N和/或接触垫323、327可能没有沿着如图3A中所示出的X和Y轴与一些基板对齐。取代地，为了有效使用基板的表面面积，显示器330N可稍微交错分布。参照图3A可示出一实施例。
如图所示，第1列和第2列(显示器3301和3302)可基本相对于X和Y轴对齐，并具有基本对齐的接触垫323、327。然而，第3列和第4列(显示器3303和3304)的间隔和/或排列可能没有相对于Y方向与第1列和第2列对齐。为了使探针205A、205B适于该变化的排列，探针205A、205B包括可移动的接触头组件318，该接触头组件318提供至少沿着框架303的长度的运动以调整各种显示器330N的排列。可移动的接触头组件318还允许在具有不同显示器和接触垫构造的基板之间的调整。在此所描述的实施方式通过提供具有多个接触头组件318的探针以适合在相同或者不同基板上的不同构造，便于基板或者不同的基板的测试。探针205A、205B的适应性通过最小化或者消除探针传输使测试腔室在生产时能保持状态不变，其典型地需要测试腔室的基本排气时间和抽气时间。
各个探针205A、205B一般至少包括横跨探针支架240A、240B之间区域的框架303。框架303可以是单一的结构或者通过紧固件、螺钉、螺杆、焊接或者其组合连接在一起的多个结构形状。在一个实施方式中，框架包括横截面的结构形状，以及至少部分框架可限定管状纵向通道。框架303可以由轻质材料制成，诸如金属、刚性或者半刚性塑料或者其组合。在一个实施方式中，框架303包括铝材料。
一旦接触头组件318通过接触垫323、327电性连接到显示器330N，控制器可准备向基板105上的电子器件提供信号或者从基板105上的电子器件接收信号。驱动测试台210以运动上台212通过利用测试柱(未示出)的定性可寻址区域限定的测试区域290，其中测试柱可以是电子束柱、带电粒子发射器、电荷感应器件、光学器件、电荷耦合器件、照相机和可适于测试基板105上的电子器件的可操作性的其它器件。配置测试区域290以在基板105上部提供定性可寻址区域，其在基板运动通过测试区域290时足以测试基板105的长度或者宽度。在一个实施方式中，测试区域290包括在X方向约1950mm至约2250mm和在Y方向约240mm至约290mm之间的区域。在另一实施方式中，测试区域290是在X方向约1920mm至约2320mm和在Y方向约325mm至约375mm之间的区域。可以在之前引入作为参考的美国专利公开No.2006/0244467中发现由测试柱提供的关于测试区域的另外的信息。
虽然对于每列的四个显示器330N的测试操作已经进行了描述，但是通过附加的额外的接触头组件318可测试每列中的任意数目的显示器330N。另外，较大数目的接触头组件318可连接到各个探针205A、205B以及不需要用于测试的任何接触头组件318可沿着框架303的长度存储或存放。在一个实施例中，各个探针205A、205B可包括沿着框架303的长度可移动的六个接触头组件318，并且在每列测试四个显示器330N的情形下，两个接触头组件318可沿着框架303停放以不妨碍测试。通过存储或停放不需要的接触头组件318，六个接触头组件318允许每列测试高达或少于六个显示器330N。在每列测试四个显示器330N的情形下，对于测试程序不需要的接触头组件可停放在待测试的显示器330N的区域外。例如，不使用的接触头组件318可设置在该列中的显示器330N外围的外部。该位置可以是沿着基板105的边缘或者其中接触头组件318不阻碍该列的显示器330N的可寻址区域的任意位置。
在一个实施方式中，通过具有可移动的接触头组件318，探针205A、205B可配置并适于不同的基板显示器和接触垫排列。例如，探针205A和/或探针205B可配置以测试第一基板，诸如如图3A中所示的第一基板105。一旦第一基板105完成测试，制作者可排列具有与第一基板105基板相似的显示器和接触头构造的一个或多个基板。在该情形下，在类似于第一基板105的各个基板的测试期间，探针205A和/或探针205B可保留在测试腔室110中而不必重新配置。探针205A、205B可需要微小调整以适于待测试基板的对准，但是接触头组件的间距可基板保持不变。
然而，在测试具有与第一基板105相似的显示器和接触垫组件的一片或者多片基板之后，制造者可排列具有与第一基板105的设计不同的显示器和接触垫组件构造的另一基板。在该情形下，利用从控制器到独立的接触头组件318的信号，针对待测试的基板可配置接触头组件318，同时腔室在真空条件下。探针205A和/或探针205B可保留在测试腔室110中，因此节省了排气、对洁净室环境开启测试腔室110以及抽气时间。
图3B是探针205A、205B的测试位置的一个实施方式的截面俯视图。如图所示，探针205B在用于测试第4列中显示器3304的测试位置而探针205A在用于测试第3列中显示器3303的测试位置。为了测试第4列中显示器3304，接触垫327和位于探针205B的接触头318上的和探针销(图4B-图4C)彼此接触。可由测试台210的上台212和接触头318的其中之一或者两者的垂直(Z方向)运动提供该接触。在一个实施方式中，垂直(Z方向)移动支撑在上台212的上表面上的基板105，以促进连接到探针205B的探针销和接触垫327之间的接触。
在该实施例中，通过致动连接到探针205B的驱动224使其沿Y方向至邻近第4列(显示器3304)的位置为测试准备探针205B。探针205A可同样地设置在第3列附近(显示器3303)。当探针205A、205B分别邻近第3列和第4列时，可停止连接到各个探针205A、205B的驱动224。可根据需要通过致动驱动224纠正在探针205A、205B和基板105或者显示器3303-4之间的任意对准修整。探针205B可设置在第4列附近，其中在该处探针205B的部分没有覆盖3304，其基板105传递通过测试区域290时可能妨碍3304的测试。当在适当位置时，在探针205A、205B上的接触头组件318可在各个框架303上横向(X方向)移动以促进接触头组件318的接触头相对于基板105上的接触垫323和/或327的对准和定位。可参照探针205B进一步致动接触头组件318的接触头至平行于如图所示的框架303的位置，或者参照探针205A至与如图所示的框架303正交的位置。一旦接触头组件318的接触头在适当的位置，接触垫323、327与接触头组件318的接触头上的探针销接触，并且可利用水平(Y方向)移动测试台210和基板105通过测试区域290，开始测试程序。
图3C是探针205A的测试位置的另一实施方式的俯视截面图。如图所示，位于第3列和第4列上的显示器3303-4移动通过测试区域290，位于第1列和第2列上的显示器3301-2预备通过测试区域290。尽管没有示出，探针205B可用于测试位于第1列和第2列上其中之一或两个之上的显示器330N，但是在该实施例中，探针205B可不用于测试位于第1列和第2列上的显示器3301-2。在该实施例中，探针205B可设置在测试区域290外部，以不妨碍随后的测试。
为了准备对第2列的3302进行测试，探针205A的接触头318设置在接触垫327上部。尽管没有示出，但是接触头318可设置在接触垫323上部，或者探针205A可设置并配置以允许接触头318和接触垫323与327的组合之间的接触。为了测试第2列中的3302，使接触垫323和在探针205B的接触头318上的探针销彼此接触。可通过测试台210的上台212和接触头318其中之一或两者的垂直(Z方向)移动提供该接触。在一个实施方式中，垂直(Z方向)移动在上台212的上表面上支撑的基板105，以促进连接到探针205A的探针销和接触垫323之间的接触。一旦通过接触头318在接触垫323和连接到探针205A的探针销之间完成电性连接，可移动基板105通过多个测试柱(未示出)下部的测试区域290。类似地以如上所述方式准备测试第1列的显示器3301，并且为了简洁没有示出。
在测试所有的显示器330N之后，可将基板105从测试腔室110传送至真空隔离腔室120。可排列具有不同显示器和/或接触垫图案的基板用于测试，并传送至测试腔室110。在基板传送期间或者测试之前，探针组件其中之一或者两者准备在测试腔室110处于真空状态的情况下进行测试。
图4A是连接到探针205B的框架303的接触头组件318的一个实施方式的等轴侧视图。接触头组件318包括相对于框架303可移动的外壳405以及该外壳405包括相对于外壳405可移动的接触头402。接触头402包括用于接触基板105上的多个接触垫323和/或327的多个探针销(未示出)，并且接触头402在枢轴点408处以可移动方式连接到外壳405。外壳405还连接到在整个界面415上线性移动外壳405的托架410，并且界面415是框架303的一部分。界面415还可以是用于接触头组件318在整个框架303上横向移动时的导引器，并且该界面415还可包括陶瓷带和/或者编码条。
为了促进接触头组件318的横向运动，接触头组件318与连接到致动器(在视图中没有示出)的带412A连接，其中该致动器连接到框架303。还示出了在视图中没有示出的连接到其它接触头组件的其它带412B、412C。连接到接触头组件318的带412A在X方向运动以相对于框架303移动外壳405。框架还包括电缆槽409以支撑电缆411，该电缆411通过外壳405连接到接触头402。电缆411可以带式电缆，该带式电缆包括连接设置在接触头402上的各个探针销(未示出)的细线，各电缆411还可包括在探针205B上使用的其它电连接。
图4B是接触头组件318的一个实施方式的示意性侧视图。接触头402包括具有下表面429的主体，该下表面429包括多个探针销425。多个探针销可是一个或多个弹簧销(pogo pins)、一个或多个针式探针及其组合。多个探针销425适于接触位于基板105(图3A-图3C)的多个接触垫323、327，以测试位于基板上的电子器件的可操作性。
各个探针销425适于从控制器向在各个显示器330N上的器件提供一个信号或多个信号，或者感应来自各个显示器330N的一个信号或多个信号，并且向控制器供应信号。在一个实施方式中，探针销425选择性地一起电性连接到控制器以使待传达的一个信号进出多个探针销425的每一个。在另一实施方式中，各多个探针销425可独立地选择性电性连接到控制器，其中分开传达多个信号进出多个探针销425。可由来自控制器的输入供应选择性的连接和分离。探针销425还可配置以释放静电以及选择性地传送并接收一个或多个信号。
在一个实施方式中，可通过接线板组件450将每一个探针销425连接到与控制器通信的图案发生器输出。独立的接线板可用于控制到探针销分配的输出，并且每一个接线板可配置用于特定的显示器类型。因此，不同显示器类型的测试可包括选择配置用于待测试的显示器的特定接线板。
接触头组件318还包括沿外壳405的下表面延伸的可移动构件420，其促进接触头402相对于外壳405和框架303(图4A)的运动。在一个实施方式中，可移动构件420与接触头402连接并促进接触头402相对于框架303的旋转运动。至少部分通过接触设置在外壳405内的偏压构件，可移动构件420响应于所提供的外力至少在箭头D的方向上可移动，这一点将参照图6和图7A-图7H进行描述。
在一个实施方式中，如上所述，参照图4A，接触头402相对于外壳405可移动，并且接触头402还可相对于外壳405垂直和/或旋转移动。在一个方案中，接触头402通过电机418(如阴影所示)连接到外壳405。电机418提供在箭头A方向上的至少垂直的运动，但是还能相对于外壳405在一角取向上运动接触头402。接触头402的垂直运动可用于提供位于基板105上接触垫323、327之间的接触(图3A-图3C)并且角度运动可提供接触头402相对于基板105和/或接触垫323、327的改进对准。接触头402相对于外壳405的角度运动可以是在枢轴点408处的可旋转运动或径向运动，以提供相对于外壳405和/或框架303的入射角(图4A)。可选地或另外地，接触头402相对于外壳405的角度运动可以沿由箭头B指出的方向，其可增强接触头402相对于基板105的水平面的对准。
图4C是图4B的接触头402的等轴侧视图。接触头402包括具有一排或多排探针销425的下表面429。探针销425可如图所示成行排列，或者探针销425可在下表面429上以任何适当的图案排列。可选择独立的探针销425或者可选择整行以提供或感应来自接触垫323、327的信号(图3A-图3C)。可选地，下表面429可仅包括一排探针销425。
图5A是探针205B的另一实施方式的等轴侧视图。探针205B包括框架303和六个接触头组件318。探针205B还包括设置在框架303上的多个电机505，该框架303通过带连接到接触头组件318。该框架303还包括多个步进部分508A-508B，该步进部分508A-508B促进接触头组件318的接触头的定位切换进出相对于框架303的平行位置和相对于框架303的垂直位置。该框架303包括长度L1，其限定多个接触头组件318沿着框架303的运动范围。该框架还包括等于或稍微小于大面积基板(未示出)的长度或宽度的长度L2。在一个实施方式中，可区域506限定接触头组件318的存储区域，其中该区域506为长度L1和长度L2的差值。在该实施方式中，每一个接触头组件318可设置在区域506中基板的长度或宽度的外部，以不妨碍测试或基板的传送。
图5B是探针205B的另一实施方式的等轴截面侧视图。探针205B包括具有第一部分515A和第二部分515B的框架303。第一部分515A包括带412A-412C和电缆槽409，以及第二部分515B包括接触头组件传送部分，其包括界面415和步进部分508A-508B(在该视图中仅示出508A)。第一部分515A还可包括容纳电缆槽409和带412A-412C的盖509。
第二部分515B还包括沿着长度L1的沟道518(图5A)。配置沟道518以为连接到接触头组件318的可移动构件420提供路径。沟道518连接到步进部分508A和508B并促进可移动构件420与步进部分508A内的多个制动件520之间的接触。将在以下进行描述，各个制动件520适于在沟道518的平面上部延伸以促进接触头402的定位切换。
图6是接触头组件318的下部的等轴侧视图。接触头组件318包括静态连接到可在枢轴点408处旋转的切换扩展件622的接触头402。切换扩展件622包括在图4B中所示出的适于接触在图5B中示出的一个或多个制动件520和沿着框架303的长度的其它制动件处的可移动构件420。接触头402可从基本平行于框架303的位置“A”和基本垂直于框架303的位置“B”(以虚线示出)选择性来回切换。位置“A”和“B”可由切换扩展件622与传感器628的接触监控。
切换扩展件622包括具有从其延伸的可移动构件的下侧630。切换扩展件622还包括销635，部分销在图6A示出，该销延伸自与下侧630相对的上侧。销635适于在外壳405沿着框架303的长度移动时接触偏压构件620。销635还适于当可移动构件420接触制动件520时促进接触头402的切换。
图7A-图7H是设置在探针205A、205B上的接触头的各种实施方式的示意性视图。接触头402连接到具有销630的切换扩展件622，该销延伸自切换扩展件622并接触偏压构件620，该偏压构件620可以是弹簧或者适于提供张力的其它器件。还示意性示出了框架303，其包括多个制动件520。该制动件520可沿着框架303的长度放置在任意所期望位置。尽管为了简洁没有在该视图中示出，切换扩展件622包括适于接触制动件520的可移动构件420(图4B、图5B和图6)，但是在示意图中为了简洁，示出接触制动件520的销630以概念性地演示切换过程。在一个实施方式中，制动件520设置在框架303的长度中心处或者附近，以及远离中心的位置，诸如框架303的相对端。
外壳405适于在X方向上沿着框架303通过带(图4A和图5B)运动并且接触头402适于在枢轴点408处在平行于框架303的位置，或者与框架303正交或悬壁的位置之间的旋转。X方向的运动适于通过从悬壁的位置移动接触头402至平行的位置改变接触头402的定向，反之亦然。接触头402定向的改变可设置在测试腔室内的真空状态下，从而使用于探针启动的排气时间和/抽气时间最小。例如，为了从如图7A所示悬壁位置移动接触头502，在X方向致动外壳405至延伸构件522的端部，具体地可移动构件420(图4B、图5B和图6)接触如图7B中所示的制动件520。销630还与偏压构件620接触以促进接触头402的运动。
继续外壳405X方向的运动直到偏压构件622受到销630挤压。如图7D中所示，X方向的运动继续直到接触头402重新定向至偏压构件620可回弹的点，并通过偏压构件620促使接触头402到平行位置。
为了颠倒接触头402的定位，如图7F所示，在X方向背对制动件520致动外壳402。X方向的致动继续直到偏压构件620至少部分由销630压缩，如图7G所示。如图7H中所示，该致动持续直到接触头402已经重新定向到偏压构件620可反弹的点，并且通过偏压构件620促使接触头402至悬壁位置。
图8A是在图5B示出的部分框架303的等轴侧图。示出具有三个制动件525A-525C的框架303的步进部分508A，该制动件525A-525C在沟道518的平面上部延伸。通过提供用于可移动构件420(图4B、图5B和图6)的硬制动件，制动件525A-525C促进接触头(在该视图中未示出)的切换。提高各制动件525A-525C至沟道518上部不同高度，以便于和位于特定接触头组件318上的一些可移动构件420接触，同时允许在其它接触头组件上的其它可移动构件420通过而不接触可移动构件420。
再次参照图5A，框架303可包括如图5A中所示的六个接触头组件318并且接触头组件318中的其中三个沿着长度L2的一半可移动。在一个实施方式中，接触头可停放在部分506处的悬壁位置并在步进部分508B切换为平行定向。当切换接触头时，接触头组件可相对于框架303在平行定向运动，直到接触头组件318朝着步进部分508A致动。例如，参照图8A，最外面部分或者第一接触头组件318(在该视图中未示出)可以沿着框架303的平行定向状态沿靠近步进部分508A的+X方向移动。最外面的接触头组件318可移动构件420(图4B、图5B和图6)适于越过或者掠过制动件525B和525C。然而，参照图7E-图7H所述，当接触头组件318的外壳沿+X方向上连续驱动时，制动件525A具有接触最外面的接触头组件318的可移动构件420高度，以促进接触头从平行定向切换为悬壁或者正交定向。
同样地，具有处于平行定向的接触头的第二(中间的)和第三(最内部的)接触头组件318可沿+X方向运动，并在步进部分508A选择性切换至悬壁定向。通过在+X方向中的持续驱动，第二接触头组件318的可移动构件420适于越过或者掠过制动件525C并接触制动件525B以促进切换，并且通过在+X方向中的持续促动，第三接触头组件318的可移动构件420适于接触制动件525C以促进切换。应该理解框架303基本关于步进部分508A对称，虽然在该图中没有示出，但是框架303在相对端包括两个步进部分508A，并且可通过在该图中示出的-X方向上驱动外壳405切换设置在框架303的相对一半上的三个接触头组件318上的接触头。相对的步进部分508A还包括对称的制动件，其适于为设置在框架303相对一半上的最外部、中部和最内部的接触头组件318提供切换点。各个制动件525A-525C还包括切口区域550，其适于在其促进旋转和接触头定向的切换时允许可移动构件420具有更宽阔的区域。
图8B是在图5B中示出的部分框架303的等轴侧视图。框架303包括限定将框架303分为两半的中线540。在六个接触头组件318的情形下，三个接触头组件318可设置在框架303的上面至中线540的左侧，并且三个接触头组件318可设置在中线540的右侧上。框架303还包括步进部分508B，其适于切换设置在接触头组件318上的接触头的定向。
当接触头组件的接触头已经切换为以上参照图8A所描述的正交定向时，取决于接触头组件318设置在中线540的哪一侧，接触头组件318可在-X方向或+X方向朝着步进部分508B移动。如在图8A中所述，制动件527C可与制动件525A等高并且适于提供最内部接触头组件318的制动件以促进切换接触头至平行定向。可移动构件420适于越过或者掠过制动件527A、527B以允许接触头通过制动件527C。制动件527A和527B分别与制动件525A和525B相似配置，以分别提供中部和最外部接触头组件318的制动件。参照图7A-图7D如上所述，外壳和接触头组件318在X(+X或者-X方向取决于接触头组件设置在哪一半上)方向的持续移动促进接触头从正交定向改变到平行定向。
在此所描述的实施方式提供用于测试腔室110中测试操作的至少两个探针的加载过程，同时测试腔室对洁净室环境开启，其典型地是大气压力或者大气气压附近。在此所描述的各种实施方式通过在测试操作中向测试腔室110提供用于存储和/或使用的至少两个探针，使排气和抽气时间最小而增加了产量。可以对不同的基板显示器和/或接触垫结构远程配置探针，同时测试腔室110在真空下。
虽然前述针对本发明的实施方式，但是在不脱离其基本范围的情况下，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。
权利要求
1.一种探针组件，包含框架；以及多个接触头，可移动地连接到所述框架，其中各个所述接触头在平行于所述框架的方向上、在与所述框架正交的方向上、在相对于所述框架成一角度的方向上或者其结合的方向上独立定向。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述接触头包括连接到其下表面的多个探针销。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述框架包括至少一个电机。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电机可操作地连接到所述多个接触头的至少其中之一。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述框架包括多个电机。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述每个电机与所述多个接触头的其中之一连接。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个接触头的每一个均与电机连接。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个接触头均沿平行方向上定向，并且沿所述平行取向上相对于所述框架可移动。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个接触头在正交方向上定向，并且在所述正交取向上相对于所述框架可移动。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述框架包括具有适于切换所述接触头的所述方向的多个制动件的至少一个步进部分。
11.一种探针组件，包含框架；以及可移动地连接到所述框架的多个接触头组件，各接触头组件包含外壳；以及接触头，其具有设置在其下表面上的多个探针销，其中各个所述接触头组件相对于所述框架的长度方向独立运动，并且所述接触头相对彼此可移动。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，每个所述接触头在平行于所述框架的方向上和与所述框架正交的方向上可独立移动。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，每个所述接触头均与电机连接。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，每个所述接触头通过带连接到电机上。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述框架包括适于相对于所述外壳移动所述接触头的多个制动件。
16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述框架包括至少六个接触头组件。
17.一种用于测试矩形、大面积基板的测试系统，包含测试台，设计其大小以容纳设置有多个电子器件的基板；探针组件，其具有适于选择性接触所述衬底上的所述电子器件的多个接触头，其中所述探针组件沿着所述测试台的长度方向可移动。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，每个所述多个接触头彼此独立运动。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述探针组件在第一方向可移动，以及所述接触头在与所述第一方向正交的第二方向上可移动。
20.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述探针组件进一步包含框架，其中所述多个接触头相对于所述框架独立运动。
21.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述探针组件进一步包含框架，并且每个所述多个接触头沿与所述框架平行的取向、相对于所述框架的悬壁取向或者其组合的取向上设置。
22.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述探针组件进一步包含框架，并且每个所述多个接触头在与所述框架平行的取向或者相对于所述框架的悬壁取向上相对于所述框架可移动。
23.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包含至少两个探针组件，其通过电机可移动地连接到所述测试台。
24.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包含腔室，其具有设置在其中的所述测试台；以及多个测试柱，其连接到所述腔室的上表面。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述多个电子器件是多个薄膜晶体管。
26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述测试台在第一方向上移动通过测试区域并且所述探针组件在所述第一方向上随着所述测试台一起选择性移动。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述探针组件在所述第一方向上运动，与所述测试台的运动无关。
28.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述测试台在第一方向上移动通过测试区域并且所述探针组件在所述第一方向上与所述测试台一起选择性地运动或者独立于所述测试台运动，并且各个所述多个接触头在正交于所述第一方向的第二方向上运动。
全文摘要
本发明描述了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。该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，并配置以测试在各种大面积基板上的显示器图案和接触点。探针组件还配置以测试设置在测试台上的部分大面积基板，并且可配置探针组件在不必从测试台去除探针组件的情况下测试不同的显示器和接触点图案。
文档编号G01R1/067GK101082637SQ200710105270
公开日2007年12月5日 申请日期2007年5月28日 优先权日2006年5月31日
发明者本杰明·M·约翰逊, 斯瑞拉姆·克里什纳斯瓦米, 亨·T·古因, 马斯亚斯·布吕纳, 刘永, 威廉·比顿, 路德威格·里德尔, 拉尔夫·舒米德 申请人:应用材料股份有限公司