使用電子束感應電漿探針對電子設備進行電性檢測的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種非機械性接觸信號測量裝置，其包括：位于待測結構上的第一導體以及接觸所述第一導體的氣體。至少一電子束被引導至所述氣體中，以在所述至少一電子束穿過所述氣體之處在所述氣體中形成等離子體。第二導體電性接觸所述等離子體。當所述等離子體被引導于所述第一導體上時，信號源經(jīng)由所述第一導體、所述等離子體及所述第二導體耦接至電性測量設備。所述電性測量設備可響應于所述信號源。
【專利說明】使用電子束感應電漿探針對電子設備進行電性檢測
[0001]相關申請案交叉參考
[0002]本申請案主張根據(jù)35USC119 (e)而基于2011年7月15日提出申請且名稱為「使用電子束感應電漿探針對電子設備進行電性檢測(ELECTRICAL INSPECTION OFELECTRONIC DEVICES USING ELECTRON-BEAM INDUCED PLASMA PROBES)」的美國臨時申請案第61/508，578號的權利，該美國臨時申請案的內容以引用方式全文并入本文中。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明大體而言涉及電子設備的非機械性接觸探測，具體而言，涉及在電子設備的電性檢測期間對電子信號進行非機械性接觸測量。
【背景技術】
[0004]在無需建立機械性接觸的條件下測量圖案化結構上的電壓及電流以及在圖案化結構上施加電壓及電流的能力對于半導體設備及平板顯示器(例如，液晶顯示器及有機發(fā)光二極管顯示器、背板(backplane)、及印刷電路板)的功能(電性)測試而言至關重要，這是因為非機械性接觸探測會使待測設備/面板受損的可能性最小化，且還有助于提高測試通量(throughput)ο
[0005]光子動力學公司(PhotonDynamics, Inc.；PDI) / 奧寶(Orbotech)
公灣的電fi成像?光學系統(tǒng)(Voltage Imaging.0ptical system ；V10S)采用電光轉換
器將待測設備上的電場轉換成由光學傳感器記錄的光學信息。其他技術則通過二次電子(secondary electron)來間接測量待測設備上的電壓,并要求所述設備被放置在真空中。這些方法大部分專門朝測量電壓的方向發(fā)展，且仍需要與設備周邊上的焊盤(pad)進行機械接觸以驅動用于檢測的信號。
[0006]近來出現(xiàn)了單獨的一種基于導電等離子體的檢測方法。此種方法的主要概念是:使定向等離子體(directional plasma)除包括離子之外還包括可移動的二次電子，進而使定向等離子體可用作非機械性接觸探針。在過去，已提出若干此種“等離子體探測(plasma probing)”方法。所述方法可大體上分成兩類:一類是基于高強度激光感應電離(laser-1nduced ionization),在高的電離閾值條件下,其可能會使待測設備受到激光所致的損壞；而另一類則是基于高電壓電暈放電(corona discharge),其中電離物質(ionized species)具有較寬范圍的散射角，且此類方法同樣具有造成損壞(尤其是與起弧相關的損壞)的風險。
[0007]為在掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope ;SEM)或在活體樣本上的X射線衍射(diffraction)中顯示活體/濕標本的電子束特性，已使用利用薄膜及差動抽吸開孔(differentially pumped aperture)的電子束成像系統(tǒng)將電子束傳播至氣體環(huán)境中。

【發(fā)明內容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一種非機械性接觸信號測量裝置包括:第一導體，位于待測結構上；氣體，接觸所述第一導體；以及至少一電子束。所述至少一電子束被引導至所述氣體中，以在所述電子束穿過所述氣體之處在所述氣體中形成等離子體。所述非機械性接觸信號測量裝置進一步包括:第二導體，電性接觸所述等離子體；以及信號源，當所述等離子體被引導于所述第一導體上時，所述信號源經(jīng)由所述第一導體、所述等離子體及所述第二導體耦接至電性測量設備。所述電性測量設備可響應于所述信號源。
[0009]根據(jù)一實施例，所述非機械性接觸信號測量裝置進一步包括位于所述待測結構上的電路。所述電路耦接至所述第一導體，所述電性測量設備可響應于所述電路。
[0010]根據(jù)另一實施例，所述信號源耦接至所述第一導體，且所述電性測量設備耦接至所述第二導體。根據(jù)另一實施例，所述電性測量設備耦接至所述第一導體，且所述信號源耦接至所述第二導體。
[0011]根據(jù)另一實施例，所述氣體是空氣、氮分子、或惰性氣體。根據(jù)另一實施例，所述非機械性接觸信號測量裝置進一步包括多個電子束，所述電子束被引導至所述氣體中，以在所述電子束穿過所述氣體之處在所述氣體中形成多個等離子體。
[0012]根據(jù)另一實施例，所述待測結構是薄膜晶體管陣列。根據(jù)另一實施例，所述至少一電子束適以與所述待測結構的位置相應地移動。
[0013]根據(jù)另一實施例，所述非機械性接觸信號測量裝置進一步包括:數(shù)據(jù)存儲單元，耦接至所述電性測量設備并適以存儲來自所述電性測量設備的多個數(shù)據(jù)值；以及控制單元，耦接至所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述測量設備及所述信號源。所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述測量設備及所述信號源可響應于所述控制單元。
[0014]根據(jù)另一實施例，所述非機械性接觸信號測量裝置進一步包括殼體，所述殼體適以減少入射于所述待測結構上的光。減少所述光能提高來自所述電性測量設備的數(shù)據(jù)值的精確性。
[0015]根據(jù)另一實施例，所述非機械性接觸信號測量裝置進一步包括:真空殼體，具有至少一孔口，所述待測結構位于所述真空殼體之外；以及至少一電子束產(chǎn)生器，位于所述真空殼體中，適以引導所述至少一電子束穿過所述至少一孔口。根據(jù)另一實施例，所述非機械性接觸信號測量裝置進一步包括薄膜，所述薄膜在所述至少一孔口處附加至所述真空殼體，所述至少一電子束穿過所述薄膜。所述薄膜適以保持所述真空殼體內的真空狀態(tài)并穿過所述薄膜傳送所述至少一電子束的第一部分。
[0016]根據(jù)另一實施例,所述真空殼體包括真空法蘭(vacuum flange),所述至少一孔口延伸貫穿所述真空法蘭。根據(jù)另一實施例，所述第二導體包括環(huán)繞所述孔口的所述真空殼體的一部分，所述氣體及所述等離子體耦合至環(huán)繞所述孔口的所述真空殼體的所述部分。
[0017]根據(jù)另一實施例，所述至少一電子束產(chǎn)生器包括:至少一電子源；以及至少一電子透鏡，適以將所述電子束聚焦至光點大小(spot size)。根據(jù)另一實施例，所述第二導體包括所述薄膜。
[0018]根據(jù)另一實施例，所述薄膜包含選自由下列組成的群組的材料:氮化硅、碳化硅、氧化招、類鉆石(diamond-like carbon)、石墨、二氧化娃、超薄碳(ultrathin carbon)、鈹、氮化鈹及聚酰亞胺。根據(jù)另一實施例，所述薄膜包括覆蓋在基板上的沉積層。所述基板是自穿過所述基板的一部分的窗口區(qū)域被移除。所述基板適以形成用于支撐所述薄膜的框架，且所述至少一電子束被引導穿過所述框架中的所述窗口區(qū)域。[0019]根據(jù)另一實施例，所述第二導體包括覆蓋在所述薄膜上的導電膜，所述至少一電子束穿過所述導電膜。所述導電膜適以使所述至少一電子束的第二部分穿過所述導電膜而被傳送，且所述氣體及所述等離子體耦合至所述導電膜。根據(jù)另一實施例，所述非機械性接觸信號測量裝置進一步包括多個電子源。
[0020]根據(jù)另一實施例，所述框架通過粘合劑或夾具而耦接至所述真空殼體，以將所述窗口區(qū)域定位成與所述孔口相匹配，進而使所述至少一電子束穿過所述框架中的所述窗口區(qū)域而射擊所述薄膜。根據(jù)另一實施例，所述窗口區(qū)域被成型為狹縫，且所述至少一電子束產(chǎn)生器包括:至少一電子源；至少一電子透鏡，用以將所述電子束聚焦至光點大??；以及至少一偏轉光學元件，適以透過所述狹縫掃描所述電子束。根據(jù)另一實施例，所述導電膜包括覆蓋在所述薄膜上的粘合層以及覆蓋在所述粘合層上的導電層，所述氣體及所述等離子體耦合至所述導電層。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一種用于通過非機械性接觸而進行信號測量的方法包括:在待測結構上提供第一導體；提供與所述第一導體相接觸的氣體；以及將至少一電子束引導至所述氣體中，以在所述電子束穿過所述氣體之處在所述氣體中形成等離子體。所述用于通過非機械性接觸而進行信號測量的方法進一步包括:使第二導體與所述等離子體電性耦合；以及當所述等離子體被引導于所述第一導體上時，將信號源經(jīng)由所述第一導體、所述第二導體及所述等離子體而耦合至電性測量設備，以使所述電性測量設備響應于所述信號源。
[0022]根據(jù)一實施例，所述方法進一步包括:將來自所述電性測量設備的多個數(shù)據(jù)值存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中，所述數(shù)據(jù)值與所述待測結構上的所述電路相關聯(lián)；以及由控制單元控制所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述電性測量設備及所述信號源。
[0023]根據(jù)另一實施例，所述方法的控制步驟包括:將所述待測結構上的第一信號線的第一電性特性設定至第一狀態(tài)。存儲與所述待測結構上的第二信號線的第二電性特性相關聯(lián)的所述數(shù)據(jù)值中的第一數(shù)據(jù)值。所述第一數(shù)據(jù)值系與所述第一狀態(tài)相關聯(lián)。將所述第一電性特性設定至第二狀態(tài)。存儲與所述第二電性特性相關聯(lián)的所述數(shù)據(jù)值中的第二數(shù)據(jù)值。所述第二數(shù)據(jù)值與所述第二狀態(tài)相關聯(lián)。所述第二電性特性可通過所述電路而響應于所述第一電性特性。
[0024]根據(jù)另一實施例，所述方法進一步包括:監(jiān)測所述待測結構上的所述電路中的缺陷；以及若檢測到所述缺陷，則登記于控制單元中。所述方法進一步包括:若檢測到所述缺陷，則將來自所述電性測量設備的多個數(shù)據(jù)值存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中；以及由所述控制單元控制所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述電性測量設備及所述信號源。所述數(shù)據(jù)值與所述待測結構上的所述電路中的所述缺陷相關聯(lián)。
[0025]參照以下詳細說明及附圖，可更佳地理解本發(fā)明各實施例的性質及優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的非機械性接觸信號測量裝置的剖視示意圖；
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的非機械性接觸信號測量裝置的剖視示意圖；
[0028]圖3示出與圖1及圖2所示非機械性接觸信號測量裝置相關聯(lián)的等離子體束電阻、有效等離子體束電阻、電子束能量、及等離子體束直徑的實例性模擬數(shù)據(jù)；[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的薄膜與框架總成的簡化剖視圖；
[0030]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例，附裝至真空殼體的一部分的薄膜與框架總成的簡化首丨J視圖;
[0031]圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例，附裝至真空殼體的一部分的薄膜與框架總成的簡化平面圖；
[0032]圖7示出與圖1及圖2所示非機械性接觸信號測量裝置相關聯(lián)的等離子體電流、電子束電流、及取樣電壓的實例性特征化數(shù)據(jù)；
[0033]圖8示出與圖1及圖2所示非機械性接觸信號測量裝置相關聯(lián)的等離子體束空間響應的實例性表征數(shù)據(jù)；
[0034]圖9示出與圖1及圖2所示非機械性接觸信號測量裝置相關聯(lián)的等離子體束時間響應的實例性表征數(shù)據(jù)；
[0035]圖10是根據(jù)本發(fā)明一實施例的雙探針非機械性接觸信號測量裝置的透視示意圖；
[0036]圖11A是根據(jù)本發(fā)明一實施例的具有多個可移動檢測頭的非機械性接觸信號測量系統(tǒng)的俯視方框圖；以及
[0037]圖11B是放大插圖，其示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖11A所示裝置中的等離子體探針移動的細節(jié)。
【具體實施方式】
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一種裝置包括:基于電子束感應等離子體探針的檢測技術及子系統(tǒng)，以實現(xiàn)非機械性接觸信號測量。電子束可使空氣或其他氣體有效率地電離，并產(chǎn)生使待測設備(在下文中也被稱為“待測結構”)受損風險極小的高定向性等離子體柱(plasma column)。電子束還可控制等離子體探針的橫向尺寸,此對于在設備上的高密度小型導體上測量電性信號而言是重要優(yōu)點。
[0039]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的非機械性接觸信號測量裝置100的剖視示意圖。使用傳統(tǒng)方法由電子束產(chǎn)生器120在真空130中產(chǎn)生電子束110。電子束110經(jīng)由位于真空殼體的一部分140a中的孔口 145而離開真空殼體140 (在下文中也被稱為“真空室”)。電子束的一部分穿過薄膜與框架總成155而行進至真空殼體外的環(huán)境氣體150 (在下文中也被稱為環(huán)境或氣體)，薄膜與框架總成155能夠保持用于容納電子束產(chǎn)生器的真空殼體內的真空狀態(tài)，但對于電子束是半透明的。作為另一選擇，當所述孔口或多個孔口足夠小以能夠保持真空殼體內的真空狀態(tài)時，薄膜與框架總成155可以是可選的。
[0040]在進入環(huán)境氣體時，所述部分電子束中的電子與氣體原子碰撞并發(fā)生偏轉或經(jīng)由電離而損失能量。因此，被引導至氣體中的所述部分電子束在電子束穿過氣體之處在氣體中感應出等離子體160 (在下文中還被稱為“等離子體探針”)。除緩慢的氣體離子之外，這些電子-氣體碰撞還形成能夠自由導電的低能二次電子。因此，可經(jīng)由等離子體來測量或施加電壓及電流。隨后，等離子體可用作非接觸性或非機械性接觸電性探針或等離子體探針。反向散射電子不用于在等離子體探針中載送電壓或電流信號。
[0041]圖1還示出設置在待測結構170上的第一導體165，且氣體可接觸所述第一導體。所述待測結構可由基座175支撐或實作在基座175上。薄膜與框架總成的背朝真空殼體或位于真空殼體外的“設備”或“待測結構”側可涂覆有第二導體180，第二導體180可是導電薄膜，如以下所更詳細說明。氣體150位于第一導體165與第二導體180之間或與二者接觸。在替代實施例中，環(huán)繞孔口的真空殼體的一部分可由導電材料或涂覆有與第二導體相對應的導電設備側膜(conductive device-side film)的材料制成。在另一替代實施例中，第二導體可形成為位于薄膜/框架總成155與第一導體之間某處的單獨電極或膜，而并非必須直接附裝至薄膜，只要第二導體電性耦接至等離子體且不會擾亂位于真空殼體外的電子束部分即可，且第二導體可附接至檢測頭(inspection head) 195。真空殼體、電子束產(chǎn)生器、及第二導體可被稱為檢測頭195，檢測頭195用于產(chǎn)生等離子體探針。
[0042]第二導體180可耦接至電性測量設備185或信號源190。數(shù)據(jù)存儲及系統(tǒng)控制塊198控制測試例程(routine)并存儲所測量的數(shù)據(jù)，且耦接至檢測頭195、電性測量設備185、及信號源190。數(shù)據(jù)存儲及系統(tǒng)控制塊198中的數(shù)據(jù)存儲單元可耦接至測量設備并適以存儲來自測量設備185的多個數(shù)據(jù)值。數(shù)據(jù)存儲及系統(tǒng)控制塊198中的控制單元可耦接至數(shù)據(jù)存儲單元、測量設備185、及信號源190。數(shù)據(jù)存儲單元、測量設備185、及信號源190可響應于控制單元。
[0043]以下將論述通過此種等離子體探針的實施例所測量的電壓及電流的實例。由于第二導體180電性接觸或耦接至等離子體160，因此，當?shù)入x子體被引導于第一導體165上時，信號源可經(jīng)由第一導體165、等離子體160、及第二導體180而耦接至電性測量設備。換言之，當?shù)入x子體被引導于第一導體165上時,信號源190、第一導體165、等離子體160、第二導體180、及電性測量設備185可形成導電回路，進而使電性測量設備185可響應于信號源190。電性測量設備185可測量電壓、電流、交流(AC)信號或直流(DC)信號，抑或可測量隨時間變化的任何信號(如通常所實行的)。信號源190可驅動電壓、電流、交流信號或直流信號，抑或可提供隨時間變化的任何信號(如通常所實行的)。電性測量設備185與信號源190的位置在所述導電回路中可互換。在圖1所示實施例中，信號源耦接至第一導體，且電性測量設備耦接至第二導體。
[0044]非機械性接觸信號測量設備的一實施例可進一步包括位于待測結構上的電路167。電路167可耦接至第一導體，且電性測量設備可更響應于所述電路。由于第二導體180電性接觸或耦接至等離子體160，故當?shù)入x子體被引導于第一導體165上時，信號源可經(jīng)由第一導體165、電路167、等離子體160、及第二導體180而耦接至電性測量設備。換言之，當?shù)入x子體被引導于第一導體165上時，信號源190、第二導體165、電路167、等離子體160、第二導體180、及電性測量設備185可形成導電回路，進而使電性測量設備185可響應于信號源190及電路167 二者。因此，測量設備可能夠執(zhí)行待測結構上的電路的表征。
[0045]待測結構優(yōu)選地位于真空殼體外并靠近第二導體。優(yōu)選地，待測設備上的第一導體位于距第二導體一間隙距離處，所述間隙距離足夠大以防止與檢測頭出現(xiàn)機械干擾，但所述間隙距離又足夠小以確保足夠的信號經(jīng)由等離子體(例如，足夠低的等離子體探針電阻)成功地將電信號耦合于第一導體與第二導體之間。所述間隙距離可由間隙控制機構(圖未示出)維持。間隙控制裝置適以在待測結構與第二導體之間提供介于30微米至500微米的間隙。若所述間隙小于30微米，則發(fā)生機械干擾的可能性增大。若所述間隙大于500微米，則即使在高電子束能量下，等離子體柱直徑也可能變得過大?？蓪⑺鲩g隙距離控制在所需間隙距離的公差(例如，+/-5微米)內。[0046]增大檢測頭195的測量側(或更具體而言，薄膜與框架總成155)與待測結構170之間的間隙距離會使等離子體探針直徑變寬，如圖8所示及以下所更詳細解釋。系統(tǒng)的分辨率隨著等離子體探針變寬而劣化，由此建議使間隙最小化來提高分辨率。與直覺相反，由于等離子體探針直徑變寬，因此等離子體探針電阻會隨著間隙距離增大而減小。然而，若檢測頭由于間隙小而向下發(fā)生接觸，則會損壞待測結構或檢測頭。因此，最佳間隙距離是在提高系統(tǒng)分辨率與期望防止由于向下接觸而造成損壞之間進行折中。舉例而言，對于平板顯示器檢測應用而言期望50微米的最小距離，然而，對于其他應用而言，最小期望距離可不同。所述距離可優(yōu)選地不大于500微米，以防止信號因高等離子體電阻而產(chǎn)生過大損失。檢測頭與待測設備間的距離可通過多種不同的開環(huán)及閉環(huán)間隙控制方法來維持。一個實例是目前在Orbotech/PDI公司的基于V10S的Array Checker?系統(tǒng)中用于使電光調制器浮動的3座標空氣軸承(3point air-bearing)。其他間隙控制機構可包括致動器(例如，音圈(voicecoil)及壓電元件(piezo-electric))及間隙(反饋)傳感器(例如，光干涉?zhèn)鞲衅?、電容傳感器及壓力傳感?。
[0047]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的非機械性接觸信號測量裝置200的剖視示意圖。圖2所示實施例對應于圖1所示實施例,不同之處在于，在圖2所示實施例中，電性測量設備185是耦接至第一導體165，且信號源190是耦接至第二導體180。圖2中的其他元件具有與圖1中由相同參考編號表示的元件相同的功能，故不再對其予以贅述。
[0048]為決定電子束感應等離子體探針方法的適宜工作條件，已對過程中所涉及的一次電子及二次電子以及離子的空間及時間分布進行了模擬。圖3示出與圖1及圖2所示非機械性接觸信號測量裝置相關聯(lián)的等離子體束電阻、有效等離子體束電阻、電子束能量、及等離子體束直徑的實例性模擬數(shù)據(jù)。許多方法可用于實現(xiàn)此目的，例如，選用基于粒子模擬(particle-1n-cell ;PIC)方法結合蒙特卡羅碰撞(Monte Carlo Collision ;MCC)方法的模型，這是因為既往研究表明此模型能夠得到精確結果。Pic方法是用于在固定網(wǎng)(mesh)上所決定的自洽電磁場(self-consistent electromagnetic field)中追蹤粒子的軌跡。MCC方法是用于模擬帶電粒子間的碰撞。假設用于模擬的環(huán)境氣體是氮分子(N2)以代表空氣的第一級成分。所述模擬可實現(xiàn)等離子體的充分表征?？赡M各種輸出參數(shù)，例如，目標或待測設備水準處的等離子體電阻及等離子體直徑。等離子體電阻及等離子體直徑二者均是與二次電子分布相關的量。
[0049]模擬模型的結果表示，對于給定薄膜與目標(例如，第二導體與第一導體)的距離或間隙，越低的電子束能量會得到越低的等離子體電阻值，當降低至臨限電子束能量時，電子束將不再有效地使氣體電離，此時若電子束能量進一步降低至臨限電子束能量以下，則會使電阻增大。舉例而言，對于50微米的薄膜-目標距離，等離子體電阻在5千電子伏(keV)處具有2.7兆歐(MOhm)的最小值，而對于100微米的距離，等離子體電阻的最小值增大至6兆歐(在10千電子伏處)。另一方面，等離子體直徑隨電子束能量增大而減小，然而，當電子束能量高于某一值時，等離子體直徑會趨平(level off)。舉例而言，當能量自5千電子伏增大至20千電子伏時，等離子體直徑自85微米減小至60微米，但對于更高的能量，等離子體直徑則不會有太大變化。這些結果示出可如何選擇檢測的參數(shù)來獲得等離子體電阻與直徑的適宜組合。然而，可能無法同時使等離子體電阻與直徑最小化，這是因為此等參數(shù)對于電子束能量具有相反的相關性。通過決定等離子體的與典型設備結構重疊的部分的有效電阻，可更獲得最佳值。舉例而言，液晶顯示器(liquid crystal display ;IXD)陣列中的線可以是5微米至50微米寬。應注意，對于給定的電子束能量，等離子體直徑會隨工作距離增大而減小，且只要其小于二次電子的橫向擴散(lateral diffusion)距離便不會受到電子束光點大小的太大影響。還對其他氣體混合物(包括氮氣(N2)與氧氣(O2)的混合物，其更精確地代表空氣的成分)進行了模擬，結果與上述結論吻合，以下將參照圖11對此予以更詳細說明。
[0050]再次參照圖1，真空殼體140中的電子束產(chǎn)生器120可包括電子源196及電子光學元件197。電子光學元件197可包括至少一電子透鏡及至少一偏轉光學元件(未示出)?？墒褂迷S多種電子源來產(chǎn)生電子束，以感應出等離子體探針。這些電子源包括熱離子源、場發(fā)射源、及蕭特基(Schottky)源。電子束能量可介于5千電子伏至50千電子伏之間，以在自第一導體至第二導體的路徑(約50微米至500微米)上使環(huán)境氣體有效地電離。低于5千電子伏的電子束能量將由于散射而導致電子束過寬，并可導致薄膜與框架總成過熱。高于50千電子伏的電子束能量則將產(chǎn)生無法有效參與電離過程的一次電子，進而導致更高的等離子體電阻。若需控制等離子體探針的橫向尺寸(即，等離子體探針技術的空間分辨率)，在進入環(huán)境的點處的電子束直徑或光點大小應優(yōu)選地小于待測設備上各特征間的最小距離。對于大多數(shù)與顯示相關的應用，小于或等于500微米的電子束直徑或光點大小是可接受的。[0051 ] 除用于將電子束聚焦至所需光點大小的電子透鏡之外，電子束產(chǎn)生器還可包括可用于偏轉、導引、或調制電子束(圖未示出)的至少一偏轉光學元件。真空殼體中的電子束產(chǎn)生器適以引導電子束穿過孔口 145。在另一實施例中，檢測頭可具有多個源或來自單個源的多個束，以將多個電子束引導至氣體中，進而在電子束穿過氣體之處在氣體中形成多個等離子體。
[0052]電子束集合中的典型真空水準可介于10_7托(Torr)或更低范圍內，并可通過多種抽吸方法(包括渦輪泵、離子泵、擴散泵等)實現(xiàn)。環(huán)境氣體可優(yōu)選地是無毒的且具有高的電離橫截面，包括例如空氣、氮分子(N2)、氬(Ar)、或其他惰性氣體等氣體。在一實施例中，所述氣體處于大氣壓力下。在另一實施例中，所述氣體是處于大氣壓力下的空氣。
[0053]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的薄膜與框架總成155的簡化剖視圖。薄膜及框架155可包括薄膜410、覆蓋于所述薄膜上的導電膜420、以及支撐所述薄膜的框架430。導電膜420可對應于如圖1所示的第二導體180，且薄膜410是經(jīng)由薄膜與框架總成155而在孔口 145處附裝至真空殼體140。如參照圖4所示，薄膜410具有第一表面440及第二表面450，并適以保持真空殼體內的真空并穿過所述薄膜來傳送電子束的第一部分。薄膜的第一表面440朝向真空殼體內，以使來自電子束產(chǎn)生器的電子束穿過框架430中的窗口區(qū)域480而撞擊在薄膜的第一表面上。薄膜的第二表面450是朝向真空殼體外或朝向待測結構。在替代實施例中，當導電膜未覆蓋薄膜(未示出)而沉積時，薄膜的第二表面450是電子束的第一部分(其可能已被薄膜輕微地衰減)自薄膜發(fā)出之處。
[0054]薄膜410是由可能具有低原子數(shù)目(例如，小于或等于15)的材料制成，以確保優(yōu)良的電子透明性(electron transparency)。原子數(shù)目高于15的薄膜材料將在薄膜中引起過度的電子束散射。薄膜材料還可足夠健壯以承受高壓力差。此種薄膜材料可包含:氮化娃(SixNy)、碳化娃(SiC)、氧化招(A1203)、類鉆石(diamond-like carbon)、石墨、二氧化娃、超薄碳(ultrathin carbon)、鈹、氮化鈹及聚酰亞胺(用于Quantomix?膠囊中)。薄膜材料厚度可介于8納米與500納米(包括二者)之間，以實現(xiàn)必要的電子透明性及對真空的健壯性。若薄膜材料厚度小于8納米，則薄膜將無法機械地耐受真空殼體中的真空與真空殼體外的氣體間的壓力差。若薄膜材料厚度大于500納米，則薄膜將無法傳送電子束。薄膜的橫向尺寸取決于加熱及電子束對齊考慮因素，具有介于0.01毫米至5毫米的尺寸。小于0.01毫米的橫向薄膜尺寸會受到如下的限制:i)難以將電子束與框架總成中的窗口區(qū)域對齊；以及ii)需要使框架總成中的窗口區(qū)域大于電子束寬度。大于5毫米的橫向薄膜尺寸則會受到熱電阻過大的限制，熱電阻過大可導致電子束使薄膜過熱。由于薄膜可能具有低的導熱系數(shù)，因此會在某些電子束電流水平下因與一次電子吸收相關的受熱而產(chǎn)生高溫。因此，薄膜可與散熱源(即，真空殼體的一部分)具有良好的熱耦合，此可通過狹窄薄膜窗口區(qū)域的選擇、薄膜窗口區(qū)域網(wǎng)或網(wǎng)格的設計、或通過在薄膜上沉積金屬網(wǎng)格而實現(xiàn)。
[0055]某些薄膜材料是不導電的，因此可能需要一或多個附加的導電涂層來實現(xiàn)對欲被耦合至等離子體探針的信號的測量或施加。第二導體可包括覆蓋在薄膜410的第二表面450上的導電膜420。導電膜420可由于衰減很小而適以傳送電子束的第二部分。氣體及等離子體可接觸導電膜420，進而使信號耦合至等離子體探針。金屬涂層非常適于用作導電膜；最佳候選者具有高電導率、與薄膜的良好粘合性、低反應性、以及低密度及低原子數(shù)目以使電子散射最小化。導電膜420可包括粘合層460及導電層470，粘合層460是覆蓋薄膜的第二表面450而沉積，且導電層470是覆蓋所述粘合層而沉積。可組合若干個膜層來滿足這些要求。舉例而言，粘合層460可包含鈦(Ti)或鎢化鈦(TiW)以提高粘合性，且導電層470可包含金(Au)以實現(xiàn)高電導率及低反應性。在替代實施例中，導電膜420可以是具有低原子數(shù)目、低電阻率、及高熔點的單層金屬(例如，鈦、鈹(Be)、鈧(Sc)、釩(V)、或鉻(Cr))。導電膜420的厚度可優(yōu)選地介于10納米至50納米范圍內。導電膜的厚度等于或小于50納米，以使電子束的衰減及散射保持為低，同時所述厚度等于或大于10納米，以提供足夠的電導率及粘合性。
[0056]在另一實施例(圖未示出)中，當使用電子束產(chǎn)生殼體中的一或多個孔口替代真空密封薄膜來維持真空時，導電電極可作為第二導體位于所述孔口附近并適以電性耦合至電子束感應等離子體，以在等離子體中檢測或注入電信號而不干擾電子束射出所述孔口。在另一實施例(圖未示出)中，第二導體可包括環(huán)繞所述孔口的真空殼體的一部分，氣體及等離子體至少在真空殼體的外側上接觸環(huán)繞所述孔口的真空殼體的所述部分。
[0057]可通過以下實施例來制造薄膜與框架總成155。薄膜410可以是覆蓋在基板上的沉積層。所述基板可以是半導體(例如，硅)。所述基板自窗口區(qū)域480被移除，窗口區(qū)域480穿過所述基板的一實質部分、或優(yōu)選地穿過整個基板，以形成用于支撐所述薄膜的框架430。來自電子束產(chǎn)生器的電子束可在所述薄膜的第一表面440處被引導穿過所述框架中的所述窗口區(qū)域。薄膜410可通過覆蓋硅(Si)基板的氮化硅(SixNy)薄膜沉積(例如，通過低壓化學氣相沉積)而制成。隨后，通過光刻及化學蝕刻來移除所述基板的一或多個小部分(約對應于傳送電子束時所穿過的窗口區(qū)域或狹縫的所需尺寸)。接著，將基板分成各個單獨部分，各所述部分包括具有一或多個氮化硅(SixNy)窗口區(qū)域或狹縫的硅(Si )框架，進而形成薄膜與框架總成。
[0058]在一實施例中，若薄膜是由充分導電的材料形成，則第二導體可包括薄膜。舉例而言，薄膜可由石墨制成。若使用導電材料來形成薄膜，則可視情況而省略導電膜。在此實施例中，若框架也由導電材料形成，則薄膜與框架總成向真空殼體的安裝可包括絕緣間隔層(spacer)。
[0059]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例，附裝至真空殼體的一部分140a的薄膜與框架總成155的簡化剖視圖。真空殼體的所述部分140a可包括真空殼體的單獨部分，所述部分被稱為真空法蘭510 (在下文中也被稱為“法蘭”)，真空法蘭510經(jīng)由真空密封及螺栓而附裝至真空殼體的其余部分。作為另一選擇，真空殼體140可由單一總成或多個總成(圖未示出)形成。
[0060]真空法蘭510可具有朝向真空殼體內的第一表面520以及朝向真空殼體外的第二表面530?？卓?145自真空法蘭的第一表面至第二表面延伸貫穿真空法蘭。真空殼體適以通過粘合劑或夾具而將框架430在真空殼體的外部耦接至真空殼體，并將薄膜與框架總成155中的窗口區(qū)域480定位成與孔口 145相匹配或對齊，以使電子束能夠穿過孔口 145、窗口區(qū)域480并隨后撞擊在薄膜的第一表面。可使用例如超高真空兼容膠或環(huán)氧樹脂(圖未示出)來將框架430粘合或夾緊至具有開口 540的真空法蘭510上，開口 540是與薄膜與框架總成155相匹配或稍大于薄膜與框架總成155。
[0061]視情況，可在法蘭上界定特殊特征，以利于粘合過程并確保最佳的真空兼容性。舉例而言，法蘭可包括膠槽550，膠槽550被成型為“相框”，所述“相框”圍繞法蘭中的開口的周邊以幫助粘合?？砂ㄓ糜陔娮硬季€或電子引腳的引導通道，以利于使薄膜與框架總成居中在法蘭上、并與薄膜上的導電膜建立電性接觸，從而經(jīng)由等離子體探針來測量及施加信號；例如通過使用金接觸引腳(gold contact pin)或彈簧片(圖未示出)而實現(xiàn)。
[0062]此外，在一實施例中，薄膜法蘭優(yōu)選地被設計成使來自電子束的影響最小化?？卓?45可包括位于真空殼體內側(朝向電子束產(chǎn)生器的側)上的第一端部560及位于與真空殼體內側相對側上的第二端部570?？卓?145的第一端部560可包括比孔口的第二端部570寬的錐形開口 580，以使來自電子束的起弧及充電作用最小化。在另一實施例中，環(huán)繞孔口的真空殼體部分可適以使可能隨時間增強且造成電子束控制問題的磁場最小化。舉例而言，用于真空殼體的所述部分140a或真空法蘭510的材料可選自能夠使磁場最小化的適宜材料(包括SST316)。
[0063]圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例，附裝至真空殼體的所述部分140a或真空法蘭510的薄膜與框架總成155的簡化平面圖。圖6所示實施例對應于圖5所示實施例，不同之處在于以下新元件。真空法蘭510可包括:用于機械界面的一或多個螺紋孔610 ;用于法拉第杯夾具(faraday cup jig,圖未示出)的一或多個通孔620 ;以及用于電子布線的一或多個引導通道630，以利于與薄膜上的導電膜建立電性接觸，進而經(jīng)由等離子體探針來測量及施加信號。圖中顯不膠槽在內邊緣550a與外邊緣550b之間延伸，內邊緣550a緊位于薄膜與框架總成155的周邊內側，外邊緣550b則恰好延伸超出薄膜與框架總成155的周邊之外。圖6中的其他元件具有與圖5中由相同參考編號表示的元件相同的功能，故不再對其予以贅述。
[0064]圖7示出與圖1及圖2所示非機械性接觸信號測量裝置相關聯(lián)的等離子體電流、電子束電流、及取樣電壓的實例性表征數(shù)據(jù)。圖7示出當保持于大氣條件下的待測結構被穿過薄膜的電子束輻照時，電子束感應等離子體探針的試驗驗證結果，所述薄膜對電子是半透明的且涂覆有導電膜。換言之，圖7示出等離子體探針在不同電子束電流下的1-V特性。當對待測結構施加電壓時，可測量在待測結構與薄膜上的導電膜之間流動的電流。所述電流作為所施加電壓的函數(shù)而增大，此意味著此電流可用于測量施加在樣本上的電壓。然而，當待測結構被保持在真空中時，抑或當電子束被關閉而無等離子體形成時，在所述兩種情形中皆測量不到電流，此證明前述所測量電流信號是相關于電子束與用于形成等離子體探針的氣氛間的相互作用?？赏ㄟ^增大電子束電流Ib來放大此電流信號。
[0065]圖8示出與圖1及圖2所示非機械性接觸信號測量裝置相關聯(lián)的等離子體束空間響應的實例性表征數(shù)據(jù)。換言之，圖8表示等離子體的橫向尺寸的特征并示出等離子體直徑測量結果。所述測試是通過以下方式來執(zhí)行:使電子束步進地經(jīng)過待測結構上的導電-絕緣界面，并測量所得等離子體電流。對于至少150微米的估計工作距離，使用此種方法所測得的等離子體直徑是130微米。此對于所述工作距離而言是恰當?shù)臄?shù)量級并且對于在大多數(shù)TV型薄膜晶體管(thin-film-transistor ;TFT)顯示器上進行的測量而言為足夠的分辨率?？赏ㄟ^調整等離子體參數(shù)(例如，電子束能量、間隙距離等)來進一步減小等離子體直徑。
[0066]圖9示出與圖1及圖2所示非機械性接觸信號測量裝置相關聯(lián)的等離子體束時間響應的實例性表征數(shù)據(jù)。通過使用交流電壓源、電流放大器、及示波器來驗證等離子體探針的時間特性。對于在頂部波形上所顯示的施加至待測結構的階梯函數(shù)電壓(step functionvoltage)，在底部波形上所顯示的等離子體探針信號上升時間小于2微秒。如上所述，等離子體建模表明典型上升時間實際上是100納秒或更小的數(shù)量級，因此假設除等離子體以外的電路組件的帶寬是本實驗中的限制因素。
[0067]電子束感應等離子體探針技術的驗證及測試應用可包括但不限于以下實例性結構?？赏ㄟ^測量像素電極上的電壓而在IXD薄膜晶體管(TFT)陣列中檢測電性缺陷(IXD陣列測試器)?？赏ㄟ^直接測量像素電極上的電流而在有機發(fā)光二極管(organic lightemitting diode ；OLED)TFT陣列中檢測電性缺陷(0LED陣列測試器)。可在LCD及OLED顯示器TFT陣列的驅動線中檢測開路及短路(開路/短路測試器)。在進行沉積修復之后可驗證IXD及OLED顯示器TFT陣列?？商峁┡c上文針對在PCB及半導體設備制造中的使用所述者相似的應用?？商峁┨柲苊姘咫妷夯螂娏鳒y量。
[0068]可同時將多個等離子體探針引導于待測結構上的不同位置處。圖10是根據(jù)本發(fā)明一實施例的雙探針非機械性接觸信號測量裝置1000的透視示意圖。雙探針非機械性接觸信號測量裝置1000包括第一檢測頭195A及第二檢測頭195B，第一檢測頭195A產(chǎn)生第一等離子體探針160A，且第二檢測頭195B產(chǎn)生第二等離子體探針160B。第一等離子體探針160A及第二等離子體探針160B被分別引導于一對第一導體區(qū)域165AA及165BA處，此對第一導體區(qū)域165AA及165BA在待測結構1700上間隔開。此對第一導體區(qū)域165AA及165BA耦接至線167A的相對二端，線167A是位于待測結構上的簡單電路的實例。舉例而言，線167A可以是待測TFT陣列上的數(shù)據(jù)線、門極線、或共用線。信號源190經(jīng)由位于第二檢測頭195B上的第二導體180B、第二等離子體探針160B、第一導體區(qū)域165BA、線167A、第一導體區(qū)域165AA、第一等離子體探針160A、及位于第一檢測頭195A上的第二導體180A所形成的串聯(lián)回路而耦接至電性測量設備185。由于線167A是連續(xù)的，故電性測量設備以第一電性標記(electrical signature)響應于信號源。
[0069]舉例而言，線167A可以是設置在TFT顯示器上的陣列中的i條線167A至167i其中之一。每條線可具有其各自相應的一對第一導體區(qū)域，此對第一導體區(qū)域位于每條線的相對二端處。檢測頭195A及195B可適以沿垂直于所述線的長度尺寸的方向(如方向箭頭1200所示)移動第一等離子體探針160A及第二等離子體探針160B。等離子體探針的移動可通過以下方式實現(xiàn):機械地移動檢測頭，使用偏轉光學元件對產(chǎn)生第一等離子體探針及第二等離子體探針的電子束進行電子掃描，抑或通過機械移動與電子掃描的組合。在此實例中，線167B包括開路缺陷1100。當?shù)谝粰z測頭及第二檢測頭將第一等離子體探針及第二等離子體探針引導至與線167B的相對二端相耦接的此對第一導體區(qū)域165AB與165BB上時，串聯(lián)回路會由于線167B上的開路缺陷1100而斷開。隨后，電性測量設備以第二電性標記響應于信號源，所述第二電性標記表示檢測到開路缺陷。在此實例中，處于兆赫茲(Mhz)范圍內的交流高頻信號可有利于克服等離子體電阻的改變，否則假若改用直流信號，則等離子體電阻的改變可能會掩蓋所述開路缺陷的電性測試標記。多個等離子體探針可將不同信號注入至待測結構上及/或在待測結構上測量不同信號，以實現(xiàn)對復雜電路的功能測試。
[0070]在一實施例中，多個等離子體探針可將不同信號注入至待測結構上及/或在待測結構上測量不同信號，以實現(xiàn)對復雜電路的功能測試而不會造成與機械探測相關聯(lián)的損壞。舉例而言，在開爾文(Kelvin)測試裝置中所用的多個等離子體探針可更精確地感測待測電路中的電導率變化。
[0071]還可設想出許多不同的系統(tǒng)架構。在一實施例中，視通量要求而定，基于電子束等離子體探針的非機械性接觸信號測量裝置系統(tǒng)可包括一或多個檢測頭。在另一實施例中，非機械性接觸信號測量裝置可適以相對于待測結構的位置而機械地移動電子束。在另一實施例中，可通過相對于待測結構的位置對等離子體束進行電子掃描來移動等離子體束。在另一實施例中，可通過電子掃描與機械移動的組合來移動等離子體束。作為另一選擇，在另一實施例中，待測結構可相對于等離子體束移動。在另一實施例中，系統(tǒng)可配備有用于旋轉待測結構的機構，以實現(xiàn)沿待測結構的主軸線的檢測。
[0072]圖1lA是根據(jù)本發(fā)明一實施例的具有多個可移動檢測頭的非機械性接觸信號測量系統(tǒng)2000的俯視方框圖。此實例中的待測結構可同樣是TFT顯示器TV面板或平板。非機械性接觸信號測量系統(tǒng)2000包括基座175，基座175可足夠大以同時經(jīng)由多個檢測頭1951至1954來分別測試多個TFT顯示器1701至1704。在本實例中，示出四個TFT顯示器及四個檢測頭。然而，在另一實施例中，可使用多個檢測頭來測試單一 TFT顯示器，或可使用一個檢測頭來測試多個TFT顯示器。
[0073]檢測頭1951至1954被機械地附裝至臺架2100，以使各所述檢測頭可如圖所示在Y方向上獨立地機械移動。所示X方向及Y方向位于與TFT顯示器的表面平行的平面中。至少一探針棒2200可用于經(jīng)由機械探測技術對TFT顯示器施加多個電信號及電源。各所述檢測頭還可在X方向上對其相應的等離子體探針進行電子掃描?？墒褂弥辽僖婚L而狹窄的薄膜狹縫及至少一電子束來實施經(jīng)電子掃描的等離子體探針，所述至少一偏轉光學元件使所述至少一電子束沿所述狹縫的長邊偏轉。通過將在X方向上對等離子體探針進行電子掃描與同時在Y方向上機械地移動檢測頭相結合，會覆蓋各所述TFT顯示器上的檢測片區(qū)(slice area) 2400的一部分，并可有利地減少測試時間，如以下所更詳細說明。在一實施例中，所述檢測頭可包括不止一個等離子體探針，以便能夠測試檢測片區(qū)2400的一更大部分或甚至整個檢測片區(qū)。檢測片區(qū)2400在X方向的寬度可由每一檢測頭的電子束數(shù)目與各所述電子束所掃描的距離的乘積來決定。在完成對檢測片區(qū)2400的測試之后，臺架2100可在X方向上機械地移動檢測頭，以測試下一片區(qū)或例如卸載TFT顯示器。
[0074]在替代實施例中，臺架2100可轉而被定位成使其長尺寸位于X方向上，以在Y方向上機械地移動附裝至臺架2100的所有檢測頭，而在X方向上對等離子體探針進行電子掃描，且在完成對檢測片區(qū)的測試之后檢測頭會在X方向上機械地步進。
[0075]圖1lB是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖1lA所示裝置中的等離子體探針移動細節(jié)的放大插圖。圖1lA示出在X方向上對等離子體探針進行電子掃描與同時在Y方向上機械地移動檢測頭的結合如何使等離子體探針在第一對角線掃描(diagonal scan)2500中自第一探針位置2510移動至第二探針位置2520。檢測頭的機械移動以及同時對等離子體探針進行的電子掃描可適以使等離子體探針橫貫TFT顯示器上的單一像素行Ph的高度，并與沿TFT像素行的長度Ps在X方向上所進行的電子束的電子掃描重合。舉例而言，長度Ps對應在上述每一電子束在X方向上所掃描的距離。檢測頭的移動在Y方向上可是連續(xù)的，這是因為探針可自第一行TFT像素上的第一對角線掃描2500結束時的第二探針位置2520迅速復位至第二行TFT像素上的第二對角線掃描2600開始時的第三探針位置2610，所述第二行TFT像素在Y方向上位于所述第一行TFT像素上方。因此，與等離子體探針僅在TFT顯示器表面進行機械移動相比，此能夠實現(xiàn)對檢測片區(qū)2400的更快測試覆蓋。
[0076]在一實施例中，除用于OLED及IXD的全面(full-scale)電性測試器之外,使用電子束感應等離子體探針的非機械性接觸信號測量裝置可與其他基本檢測技術(例如，使用Orbotech 公司的 ArrayChecker? 系統(tǒng)的原子光學檢測(Automatic Optical Inspection ；AOI)或電光測試)相組合來執(zhí)行按需(on-demand)電性檢查。首先,通過不使用等離子體探針的基本檢測技術來監(jiān)測待測結構170上的電路167中的缺陷(如上文在圖1中所示)。若所述基本檢測技術檢測到缺陷，則可將其特性(例如，位置或類型)登記在數(shù)據(jù)存儲及控制塊198中的控制單元中。若檢測到缺陷，則使用等離子體探針的非機械性接觸信號測量裝置隨后可通過電性測量設備185來獲取多個數(shù)據(jù)值，以更好地且更詳細地表征所述缺陷。所述缺陷可例如是顯示器的缺陷區(qū)域中的一或多個像素?？墒褂门c所述缺陷相關聯(lián)的更詳細的表征數(shù)據(jù)來確定所述缺陷的起源，并提供用于修復所述缺陷的信息，而不像機械探測一樣對顯示器造成進一步的損壞。來自電性測量設備185的多個數(shù)據(jù)值可存儲在數(shù)據(jù)存儲及控制塊198中的數(shù)據(jù)存儲單元中。數(shù)據(jù)存儲及控制塊198中的控制單元使用存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中的測試例程來協(xié)調及控制數(shù)據(jù)存儲單元、電性測量設備185、及信號源190的運作。
[0077]舉例而言，當ArrayChecker?系統(tǒng)檢測到IXD面板中的缺陷像素時，可通過以下方式來驗證TFT在所述像素中的傳輸特性:將電子束感應等離子體探針放置在至少一個所述像素電極上，將數(shù)據(jù)電壓Vds設置成其標稱值(約5伏至10伏)，掃描門極電壓Vg并測量所得Ids電流。作為另一選擇，可針對Vg的固定值來測量Ids與Vds的關系。在通常具有兩個或更多個晶體管的OLED像素中，可執(zhí)行涉及隨時間改變的多個驅動信號的更復雜測量。應注意，此等測量可能需要在被設計成接受機械探針的區(qū)域中利用傳統(tǒng)機械探測將某些外部信號驅動至待測面板，同時使用至少一個等離子體探針在其中機械探測有可能進一步損壞顯示器的區(qū)域中利用非機械探測來測量待測結構上的信號或將信號注入至待測結構上。由于機械探測驅動信號與使用例如ArrayChecker?等系統(tǒng)的全面面板測試所使用的信號相同，因此在包含于ArrayChecker?系統(tǒng)而非AOI系統(tǒng)(其尚未具有機械探測能力)中時，就所需的附加系統(tǒng)功能而言，等離子體探針的“按需電性檢查”能力所增加的復雜度較低。
[0078]上述使用等離子體探針的詳細電性測量能力的替代實施例可以是獨立電性表征系統(tǒng)。通過使用此種系統(tǒng)，可以非破壞性方式對IXD或OLED顯示器的主動區(qū)域中TFT的效能進行取樣，而不必事先知曉缺陷位置。使用等離子體探針的非機械性接觸信號測量裝置可通過電性測量設備185而獲取多個數(shù)據(jù)值，以詳細地表征待測結構上的電路。可將來自電性測量設備185的所述數(shù)據(jù)值存儲在數(shù)據(jù)存儲及控制塊198中的數(shù)據(jù)存儲單元中。數(shù)據(jù)存儲及控制塊198中的控制單元使用存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中的測試例程來協(xié)調及控制數(shù)據(jù)存儲單元、電性測量設備185、及信號源190的運作。此能力能夠實現(xiàn)對設備效能及均一性的監(jiān)測，此可尤其有助于在新TFT面板設計的生產(chǎn)的產(chǎn)能提升階段(ramp-up phase)中辨識工藝問題。
[0079]在一實施例中，控制單元可協(xié)調將待測結構上的第一信號線的第一電性特性設定至第一狀態(tài)。舉例而言，可經(jīng)由傳統(tǒng)機械探測將待測TFT陣列上的門極線上的電壓設定至第一電壓。隨后，控制器可存儲所述數(shù)據(jù)值中與待測結構上的第二信號線的第二電性特性相關聯(lián)的第一數(shù)據(jù)值，所述第一數(shù)據(jù)值與所述第一狀態(tài)相關聯(lián)。所述第二信號線可由電子束感應等離子體探測到，且與所述第二信號線相關聯(lián)的數(shù)據(jù)值可由電性測量設備測量。舉例而言，電子束感應等離子體可用于探測像素電極上的電壓，所述像素電極可耦接至位于待測陣列中的TFT的漏極(drain)。由等離子體探針經(jīng)由電性測量設備所測量的電壓值可被存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中。隨后，控制器可將第一電性特性設定至第二狀態(tài)，即，使門極線上的電壓變成第二電壓。隨后，控制器可存儲所述數(shù)據(jù)值中與第二電性特性相關聯(lián)的第二數(shù)據(jù)值，所述第二數(shù)據(jù)值與所述第二狀態(tài)相關聯(lián)。舉例而言，由等離子體探針經(jīng)由電性測量設備再次測量與同一 TFT的漏極耦接的像素電極上的電壓，且將其存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中。因此，第一漏極電壓數(shù)據(jù)與第一門極電壓相關聯(lián)，且第二漏極電壓數(shù)據(jù)與第二門極電壓相關聯(lián)。第二電性特性可經(jīng)由電路而響應于第一電性特性。舉例而言，漏極線可經(jīng)由互連晶體管(B卩，電路)而響應于門極線?？刂破骺芍貜蜕鲜鲂蛄兄敝猎跀?shù)據(jù)存儲單元中獲得所需量的數(shù)據(jù)為止，隨后可將所述特性輸出以經(jīng)由圖形用戶界面或由傳統(tǒng)技術所產(chǎn)生的硬拷貝(hard copy)進行查看。
[0080]等離子體探針技術具有優(yōu)于現(xiàn)有解決方案(例如，目前在ArrayChecker?系統(tǒng)中用于“按需”電性檢查的IV探針)的優(yōu)點。所述現(xiàn)有解決方案依賴于與待測像素的實體接觸(例如，通過使用尖針)。此種方法總是會使所機械接觸的像素受損，且因此通常不用于LCD或OLED面板的主動區(qū)域上，而是用于鄰近所述面板的測試區(qū)域上。因此，現(xiàn)有技術并不容易實現(xiàn)對由其他基本檢測技術手段所檢測缺陷的電性檢查。此外，不同于等離子體探測技術，機械接觸探測由于必須在每一所檢測像素之間將針抬起及降下而會相當慢，且尤其是在具有小特征的面板上(例如，OLED顯示器)具有差的空間選擇性。
[0081]在一實施例中，可通過以下方式將包括“按需電性檢查”能力的電性檢測系統(tǒng)配置成實現(xiàn)高通量:在工作臺(stage)上安裝電子束感應等離子體探針檢測頭,所述工作臺容許所述檢測頭獨立且不受干擾地移動，以使無等離子體探針的基本檢測與使用等離子體探針的電性檢查可并列執(zhí)行。此可例如通過以下方式實現(xiàn):在單獨臺架上、或在上面安裝有用于基本檢測的檢測頭的臺架的背部上安裝電子束感應等離子體探針檢測頭。作為另一選擇，可將等離子體探針電性檢查站與用于基本檢測的檢測頭安裝在同一物理基座上，如目前的IV探針一樣。在此種情形中，無法實現(xiàn)并列檢測及按需電性檢查，但此在許多情形中、尤其是在工藝開發(fā)期間是可接受的。
[0082]為實現(xiàn)更精確的缺陷檢查結果且優(yōu)選地實現(xiàn)電性表征，可在黑暗中執(zhí)行使用等離子體探針的電性測試，以防止產(chǎn)生光致載流子(photo-1nduced carrier)。此種載流子可掩蓋能夠導致高TFT OFF電流的缺陷(例如，溝道缺陷)。在一實施例中，非機械性接觸信號測量裝置被封閉或適以減少入射于待測結構170上的光，使得通過減少光而提高來自電性測量設備185的數(shù)據(jù)值的精確性。
[0083]本發(fā)明的上述實施例是例示性的而非限制性的。還可實現(xiàn)各種替代及等效實施方式。盡管已通過舉例方式參照單一等離子體探針而闡述了本發(fā)明，然而應理解，本發(fā)明并不受限于等離子體探針的數(shù)目。盡管已通過舉例方式參照具有圓形形狀的等離子體而闡述了本發(fā)明，然而應理解，本發(fā)明并不受限于等離子體的形狀。本發(fā)明的各實施例并不受限于形成用于支撐薄膜的框架時所使用的基板材料的類型。本發(fā)明的各實施例并不受限于薄膜、框架、或真空殼體的形狀。本發(fā)明的各實施例并不受限于將薄膜或框架附裝至真空殼體的方法。本發(fā)明的各實施例并不受限于耦合至等離子體的電性測量設備或信號源的類型或其數(shù)目。本發(fā)明的各實施例并不受限于等離子體探針相對于待測結構的移動方式。此外，本發(fā)明可用于需要非實體接觸或非接觸探測的測試應用(例如，平板上的其他電路、微電子電路、電路板、太陽能面板、半導體電路等)，而不受限于測試薄膜晶體管陣列。在閱讀本發(fā)明揭露內容之后，其他增減或潤飾將顯而易見，并仍旨在歸屬于附屬權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，包括:第一導體，位于待測結構上氣體，接觸所述第一導體至少一電子束，被引導至所述氣體中，以在所述電子束穿過所述氣體之處在所述氣體中形成等離子體；第二導體，電性接觸所述等離子體；以及信號源，當所述等離子體被引導于所述第一導體上時，所述信號源經(jīng)由所述第一導體、所述等離子體及所述第二導體耦接至電性測量設備，所述電性測量設備可響應于所述信號源。
2.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，進一步包括:電路，位于所述待測結構上，其中所述電路耦接至所述第一導體，所述電性測量設備可響應于所述電路。
3.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述信號源耦接至所述第一導體，且所述電性測量設備耦接至所述第二導體。
4.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述電性測量設備耦接至所述第一導體，且所述信號源耦接至所述第二導體。
5.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述氣體是空氣、氮分子、或惰性氣體。
6.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，進一步包括:多個電子束，被引導至所述氣體中，以在所述電子束穿過所述氣體之處在所述氣體中形成多個等離子體。
7.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述待測結構是薄膜晶體管陣列。
8.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述至少一電子束適以與所述待測結構的位置相應地移動。
9.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，進一步包括:數(shù)據(jù)存儲單元，耦接至所述電性測量設備并適以存儲來自所述電性測量設備的多個數(shù)據(jù)值；以及控制單元，耦接至所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述測量設備及所述信號源，其中所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述測量設備及所述信號源可響應于所述控制單元。
10.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，進一步包括:殼體，適以減少入射于所述待測結構上的光，其中減少所述光能提高來自所述電性測量設備的數(shù)據(jù)值的精確性。
11.如權利要求1所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，進一步包括:真空殼體，具有至少一孔口，所述待測結構位于所述真空殼體之外；以及至少一電子束產(chǎn)生器，位于所述真空殼體中，適以引導所述至少一電子束穿過所述至少一孔口。
12.如權利要求11所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，進一步包括:薄膜，在所述至少一孔口處附加至所述真空殼體，所述至少一電子束穿過所述薄膜，其中所述薄膜適以保持所述真空殼體內的真空狀態(tài)并穿過所述薄膜傳送所述至少一電子束的第一部分。
13.如權利要求11所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述真空殼體包括:真空法蘭，所述至少一孔口延伸貫穿所述真空法蘭。
14.如權利要求11所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述第二導體包括:環(huán)繞所述孔口的所述真空殼體的一部分，所述氣體及所述等離子體耦合至環(huán)繞所述孔口的所述真空殼體的所述部分。
15.如權利要求11所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述至少一電子束產(chǎn)生器包括:至少一電子源；以及至少一電子透鏡，適以將所述電子束聚焦至光點大小。
16.如權利要求12所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述第二導體包括所述薄膜。
17.如權利要求12所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述薄膜包括選自由下列組成的群組的材料:氮化硅、碳化硅、氧化鋁、類鉆石、石墨、二氧化硅、超薄碳、鈹、氮化鈹及聚酰亞胺。
18.如權利要求12所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述薄膜包括覆蓋在基板上的沉積層，所述基板是自穿過所述基板的一部分的窗口區(qū)域被移除，所述基板適以形成用于支撐所述薄膜的框架，且所述至少一電子束被引導穿過所述框架中的所述窗口區(qū)域。
19.如權利要求12所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述第二導體包括覆蓋在所述薄膜上的導電膜，所述至少一電子束穿過所述導電膜，其中所述導電膜適以使所述至少一電子束的第二部分穿過所述導電膜而被傳送，且所述氣體及所述等離子體耦合至所述導電膜。
20.如權利要求15所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，進一步包括:多個電子源。
21.如權利要求18所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述框架通過粘合劑或夾具而耦接至所述真空殼體，以將所述窗口區(qū)域定位成與所述孔口相匹配，進而使所述至少一電子束穿過所述框架中的所述窗口區(qū)域而射擊所述薄膜。
22.如權利要求18所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述窗口區(qū)域被成型為狹縫，且所述至少一電子束產(chǎn)生器包括:至少一電子源；至少一電子透鏡，用以將所述電子束聚焦至光點大小；以及至少一偏轉光學元件，適以透過所述狹縫掃描所述電子束。
23.如權利要求19所述的非機械性接觸信號測量裝置，其特征在于，所述導電膜包括:覆蓋在所述薄膜上的粘合層以及覆蓋在所述粘合層上的導電層，所述氣體及所述等離子體耦合至所述導電層。
24.一種用于通過非機械性接觸而進行信號測量的方法，其特征在于，包括:在測結構上提供第一導體；提供與所述第一導體相接觸的氣體；將至少一電子束引導至所述氣體中，以在所述電子束穿過所述氣體之處在所述氣體中形成等離子體；使第二導體與所述等離子體電性耦合；以及當所述等離子體被引導于所述第一導體上時，將信號源經(jīng)由所述第一導體、所述第二導體及所述等離子體而耦合至電性測量設備，以使所述電性測量設備響應于所述信號源。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于，進一步包括:將所述待測結構上的電路耦接至所述第一導體，以使所述電性測量設備響應于所述電路。
26.如權利要求24所述的方法，其特征在于，進一步包括:將所述信號源耦接至所述第一導體；以及將所述電性測量設備耦接至所述第二導體。
27.如權利要求24所述的方法，其特征在于，進一步包括:將所述電性測量設備耦接至所述第一導體；以及將所述信號源耦接至所述第二導體。
28.如權利要求24所述的方法，其特征在于，所述氣體是空氣、氮分子、或惰性氣體。
29.如權利要求24所述的方法，其特征在于，進一步包括:將多個電子束引導至所述氣體中，以在所述電子束穿過所述氣體之處在所述氣體中形成多個等離子體。
30.如權利要求24所述的方法，其特征在于，進一步包括:測試薄膜晶體管陣列。
31.如權利要求24所述的方法，其特征在于，進一步包括:使所述至少一電子束與所述待測結構的位置相應地移動。
32.如權利要求24所述的方法，其特征在于，進一步包括:提供真空殼體，所述真空殼體具有至少一孔口，所述待測結構位于所述真空殼體之外；以及由所述真空殼體中的至少一電子束產(chǎn)生器引導所述至少一電子束穿過所述至少一孔□。
33.如權利要求25所述的方法，其特征在于，進一步包括:將來自所述電性測量設備的多個數(shù)據(jù)值存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中，所述數(shù)據(jù)值與所述待測結構上的所述電路相關聯(lián)；以及由控制單元控制所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述電性測量設備及所述信號源。
34.如權利要求25所述的方法，其特征在于，進一步包括:監(jiān)測所述待測結構上的所述電路中的缺陷；若檢測到所述缺陷，則登記于控制單元中；若檢測到所述缺陷，則將來自所述電性測量設備的多個數(shù)據(jù)值存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中，所述數(shù)據(jù)值與所述待測結構上的所述電路中的所述缺陷相關聯(lián)；以及由所述控制單元控制所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述電性測量設備及所述信號源。
35.如權利要求32所述的方法，其特征在于，進一步包括:通過所述至少一孔口處的薄膜在所述真空殼體內保持真空狀態(tài)；以及經(jīng)由所述薄膜傳送所述至少一電子束的第一部分。
36.如權利要求32所述的方法，其特征在于，進一步包括:提供真空法蘭；以及使所述至少一孔口延伸貫穿所述真空法蘭。
37.如權利要求32所述的方法，其特征在于，進一步包括:使環(huán)繞所述孔口的所述真空殼體的一部分耦合至所述氣體及所述等離子體，環(huán)繞所述孔口的所述真空殼體的所述部分作為所述第二導體。
38.如權利要求32所述的方法，其特征在于，進一步包括:提供所述至少一電子束；以及將所述電子束聚焦至光點大小。
39.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述控制步驟包括:將所述待測結構上的第一信號線的第一電性特性設定至第一狀態(tài)；存儲與所述待測結構上的第二信號線的第二電性特性相關聯(lián)的所述多個數(shù)據(jù)值中的第一數(shù)據(jù)值，所述第一數(shù)據(jù)值與所述第一狀態(tài)相關聯(lián)；將所述第一電性特性設定至第二狀態(tài)；以及存儲與所述第二電性特性相關聯(lián)的所述多個數(shù)據(jù)值中的第二數(shù)據(jù)值，所述第二數(shù)據(jù)值與所述第二狀態(tài)相關聯(lián) ，其中所述第二電性特性可通過所述電路而響應于所述第一電性特性。
40.如權利要求35所述的方法，其特征在于，所述薄膜包括:材料，所述材料選自由下列組成的群組:氮化硅、碳化硅、氧化鋁、類鉆石、石墨、二氧化硅、超薄碳、鈹、氮化鈹及聚酰亞胺。
41.如權利要求35所述的方法，其特征在于，進一步包括:將所述薄膜沉積作為覆蓋在基板上的層；通過穿過所述基板的一部分自窗口區(qū)域移除所述基板而形成用于支撐所述薄膜的框架；以及弓丨導所述至少一電子束穿過所述框架中的所述窗口區(qū)域。
42.如權利要求35所述的方法，其特征在于，進一步包括:穿過覆蓋在所述薄膜上的導電膜而傳送所述至少一電子束的第二部分，所述導電膜作為所述第二導體；以及將所述氣體及所述等離子體耦合至所述導電膜。
43.如權利要求38所述的方法，其特征在于，進一步包括:提供多個電子束。
44.如權利要求41所述的方法，其特征在于，進一步包括:通過粘合劑或夾具將所述框架耦接至所述真空殼體；將所述窗口區(qū)域定位成與所述孔口相匹配；以及使所述至少一電子束穿過所述框架中的所述窗口區(qū)域而射擊所述薄膜。
45.如權利要求41所述的方法，其特征在于，進一步包括:將所述窗口區(qū)域成型為狹縫；提供所述至少一電子束；將所述電子束聚焦至光點大??；以及透過所述狹縫掃描所述電子束。
46.如權利要求42所述的方法，其特征在于，進一步包括:以粘合層覆蓋所述薄膜；以導電層覆蓋所述粘合層；以及 將所述氣體及所述等離子體耦合至所述導電層。
【文檔編號】G01R31/305GK103649764SQ201280035123
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權日:2011年7月15日
【發(fā)明者】A·凱帝謝微奇, O·卡達, A·格雷勒, R·駱文格, A·葛羅斯, D·托特 申請人:奧寶科技股份有限公司, 烽騰科技有限公司