专利名称：使用前侧照射增强显示面板的缺陷检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测平板显示器内的缺陷，更具体而言，涉及利用前侧照射(front side illumination)来检测平板显示器内的缺陷。
背景技术：
在平板液晶(LC)显示器的制造过程中，大的光亮的薄玻璃板被用作沉积薄膜晶 体管(TFT)阵列的衬底。通常，将若干独立的TFT阵列包含在一个玻璃衬底板内，并且通 常被称为TFT面板。可替换地，有源矩阵IXD (或AMIXD)涵盖利用每个像素或子像素处的 晶体管或二极管的这类显示器，因此这种玻璃衬底板亦可称为AMIXD面板。亦可利用有机 LED(OLED)技术制作平板显示器，并且尽管典型地是在玻璃上进行制造的，但是也可在塑料 衬底板上进行制造。在多个阶段进行TFT图案(pattern)沉积，其中在每个阶段中，按照预定的图案 在之前的层(或玻璃)的顶部上沉积特定材料(例如金属、氧化铟锡(indium tin oxide ； ΙΤΟ)、晶体硅、非晶硅等)。每个阶段典型地包括多个步骤，例如沉积、掩模、蚀刻、剥离等。在这些阶段的每个阶段期间以及在每个阶段内的各个步骤中，可能出现许多生产 缺陷，这些缺陷将影响最终LCD产品的电性能和/或光学性能。这些缺陷包括但不限于 ITO 112中的金属突起(protrusion) 110、金属116中的ITO突起114、所谓的缺口 (mouse bite) 118、开路120、晶体管124中的短路122、异物颗粒126，以及像素下的残留物128，如 图1所示。像素下的非晶硅(a-Si)残留物128可能是因蚀刻不足(under-etching)或光 刻(lithography)问题而导致的。其它缺陷包括掩模问题、过蚀刻(over etching)等。尽管TFT沉积工艺受到严格控制，但是缺陷的发生是无法避免的。这限制了产出 率并不利地影响生产成本。典型地，在关键的沉积工艺步骤之后，利用一个或多个自动化 的光学检验(AOI)系统来检验TFT阵列，并利用电-光学检验机(例如由美国加利福尼亚 95138 San Jose, 5970 Optical Court 的 Photon Dynamics 公司(Orbotech 公司)所生产 的，亦称为阵列测试仪或阵列检查仪(array checker ；AC))来测试完成的TFT阵列。a-Si缺陷是特别麻烦的缺陷，这是因为其对光敏感；也就是说，a-Si在黑暗 状态中表现为绝缘体；但当其暴露给光时，则表现为导体。事实上，其薄片电阻(sheet resistance)Rsi作为光强度的函数而降低。图4图示了该依赖性。薄片电阻对光强度的依 赖性由此意味着在改变暴露给光的程度的情况下，因缺陷而引起的像素电压的变化亦可改 变。因此，若在最终FPD组装完成之前未检测到缺陷，则最终用户将很容易注意到该缺陷， 这是因为当在正常FPD操作期间，其暴露给显示器的背光。因此，存在强烈的动机来检测这 样的缺陷。
遗憾的是，常规技术未能提供一种用于在面板制造的各个阶段期间有效地检测 IXD面板上形成缺陷的a-Si残留物的合适方法。
发明内容
本发明方法针对 以下方法及系统，其能实质消除与LCD面板显示器中形成缺陷的 a-Si残留物的检测相关联的一个或多个上述问题和其他问题。根据本发明之一方面，提供一种用于检测测试的面板中的缺陷的系统。该系统并 入前侧照射子系统，被配置为传送前侧照射光束至测试的面板上。该前侧照射光束具有改 变这些缺陷的电特性以利于检测该缺陷的能力。该系统还并入检测子系统，被配置为基于 缺陷的已改变的电特性来检测缺陷。该系统中所用的前侧照射光束被脉冲化且其持续时间 及强度被进行优化，以使得缺陷之检测最大化并使伪缺陷的检测最小化。此外，该前侧照射 光束具有与缺陷的最大吸收光学特性匹配的波长。根据本发明之另一方面，提供一种用于检测测试的面板中的缺陷的系统。该系统 并入前侧照射子系统，被配置为传送前侧照射光束至该测试的面板上。该前侧照射光束具 有改变缺陷的电特性以利于检测缺陷的能力。该系统还并入检测子系统，被配置为基于缺 陷的改变的电特性来检测缺陷。该前述检测子系统包括电压成像光学装置，被配置为创建 指示该测试的面板的空间电压分布的图像。基于创建的图像来检测测试的面板中的缺陷。 在该系统中，前侧照射子系统被集成在电压成像光学装置的光学路径内。此外，前侧照射光 束具有与缺陷的最大吸收光学特性匹配的波长。根据本发明之另一方面，提供一种用于检测测试的面板中的缺陷的系统。该系统 并入前侧照射子系统，被配置为传送前侧照射光束至该测试的面板上。前侧照射光束具有 改变缺陷的电特性以利于检测缺陷的能力。该系统还并入检测子系统，被配置为基于缺陷 的已改变的电特性来检测缺陷。前述的检测子系统包括电压成像光学装置，被配置为创建 指示该测试的面板的空间电压分布的图像。基于创建的图像来检测测试的面板中的缺陷。 前述的前侧照射子系统被布置在该电压成像光学装置的光学路径外。此外，该前侧照射光 束具有与缺陷的最大吸收光学特性匹配的波长。与本发明相关的附加方面将于下文描述中部分地提及，并且根据该描述将部分地 显而易见，或者可通过实践本发明而知悉。本发明的方面可通过下文详细描述及权利要求 书所具体指出的元件以及各种元件和方面之组合而实现并获得。应理解，上文及下文的描述仅是例示性及阐释性的，并非旨在以任何方式限制要 求保护的本发明或其应用。
在本说明书中并入的并构成其一部分的附图例示本发明的实施例，并且与本描述 一起用于解释和说明本发明技术的原理。具体而言图1示出具有周期性晶体管阵列的大的扁平的图案化的介质的一部分的顶视图 中各种非周期性的缺陷。图2示出非晶硅残留物的示例性剖视图。图3图示a-Si残留物相对于TFT像素的示例性等效电路图。
图4是薄片 电阻对于入射光波长的依赖性的取样曲线图。 图5是依据本发明构思的实施例的双波长照射装置(dual wavelength illuminator ；DffI)的示例性示意图。图6是根据本发明构思的另一实施例的调制器座照射装置(modulatormoimt illuminator ；MMI)的示例性示意图。图7图示用于检测平板显示器内的缺陷的本发明系统的示例性示意框图。图8是表示非晶硅的典型吸收曲线的示例性曲线图。图9是可能的前侧光及像素图案驱动器定时图的示例。图10是可能的前侧光图案的另一示例，其中对于给定的驱动图案的每个帧的脉 冲是不同的。图IlA及图IlB是在改变脉冲的起始时间及脉冲强度的情况下下，作为前侧光脉 冲结束时间的函数的缺陷检测灵敏度(DDS)及信噪比(SNR)的图。
具体实施例方式在以下详细描述中，将参照(多个)附图，其中相同功能的要素将被指定相同的标 号。上述附图系以举例说明方式而非限定方式示出与本发明原理一致的具体实施例及实施 方案。这些实施方案被进行充分地详细描述，以使得本领域技术人员能够实施本发明，并且 应理解，亦可利用其它实施方案并且可对各种要素作出结构上的变化和/或替代，而不背 离本发明的范围及精神。因此，不应该以限制的含义来解释以下的详细描述。此外，可以以 专用的硬件或者软件和硬件的组合的形式来实施所描述的本发明的各种实施例。本领域技术人员还将理解，阵列测试仪可以通过利用如在例如美国专利 4，983，911,5, 097，201及5，124，635中所述的电压成像测试装置及方法，以辨识LC显示器 中的缺陷，这些美国专利以引用方式在此并入其全部内容。利用特定图案来电驱动LC显示 器内的像素，例如，如在美国专利5，235，272及5，459，410中所述，在此通过引用并入其全 部内容。因为LC显示器由像素阵列构成，故当电驱动LC显示器时，与缺陷相关联的某些像 素可能在电方面表现得与正常像素不同，因而可利用电压成像传感器及相关联的图像处理 软件来检测这样的差别。通过利用不同驱动图案的组合，可推断出图1所图示的许多缺陷 的类型及位置。然而，在利用标准阵列测试方法的阵列测试中非常难以检测ITO下具有a-Si残留 物128的缺陷像素。在图2中示出具有a-Si缺陷的TFT像素200的示例的剖视图。在玻 璃板202上形成TFT像素结构200。栅极绝缘体204被放置在玻璃上，接着可以涂覆数据金 属线206，然后沉积透明导电材料(例如氧化铟锡(ΙΤ0)210)形式的像素特征。最后，沉积 钝化层，例如氮化硅(silicon nitride ;SiNx) 208。非晶硅或数据金属残留物212可能保 留，并以图形方式被表示为随后落入ITO层下的线特征(line feature)的延伸部。残留物 212与像素(ITO) 210间的重叠区域214形成具有寄生电容Cp的电容器216。图3是像素下的a-Si残留物的等效图。在该情形下Cp = kSiN* ε。*Arearesidue/dgate SiN 方程式 1Cst = kSiN* ε 0*ffpixelffst/dpassSiN方程式 2其中，Cp是寄生电容，KSiN是SiN的电介质常数，％是空气中的介电常数(permittivity constant)，Wpixel是像素的宽度，而Wst是储存电容器的宽度(电容为Cst)， dpassSiN&dgate SiN分别是钝化层与门极至SiN层的厚度，而Arearesidue是所讨论的残留物缺陷 的面积。在阵列测试中，施加驱动电压至LC板，并通过电压成像传感器可观察到像素响 应。对于例如数据金属残留物及a-Si之类的缺陷，可使用正-负(PN)驱动图案，其中数据 电压在图像获取之前下降至负值。在该图案中，数据电压的下降引起具有ITO-数据线重叠 的像素上的电压降。若该数据电压降是Δ、，则像素电压降AVp可表示为下式 =_[方程式3]其中，Cp是ITO-数据线残留物重叠的寄生电容，Cst是储存电容器的电容，而Rsi是 非晶硅的薄片电阻。方程式1及3揭示了关于a-Si缺陷的两个关键点。首先，寄生电容是缺陷的尺寸 (Arearesidue)的函数。其次，是对薄片电阻Rsi的指数依赖性。在绝缘体状态(不存在光) 下，Rsi可能非常高(处于数百吉欧姆/平方的数量级)，因此根据方程式3，在不暴露给光 的情况下，Δ Vp近似等于Δ Vd* (Cp/Cst)，且其具有最大值。因为Cp < Cst,因此在不暴露给光 的情况下，最大Δ Vp可能非常�。虼耍诓淮嬖诠獾那榭鱿拢庑┤毕菘赡懿蝗菀妆患觳� 至IJ。依赖于重叠面积，在常规的64灰度级驱动方案下，此变化可能导致少数灰度级的偏移。 两个连续灰度级之间的电压步长近似为50mV。这非常小而无法将缺陷与正常像素区分开。此外，然而，由于尺寸依赖性(方程式1)，所以可能甚至在暴露给光的情况下，也 可能无法检测到非常小的a-Si缺陷。尽管利用AOI可发现某些a-Si缺陷，并且可利用常规缺陷检测技术，使用AC来检 测某些缺陷，但是无法在早期辨识出这些缺陷中的较大比例，而只能在TFT-IXD单元组装 已完成后，确实在LC板已分割成面板并被组装成模块之后方可被检测到。在单元测试中， 背光�？樵诒坏缜碧峁┯糜谙允就枷竦腡FT-LCD板的光源。a-Si的光敏感特性使其可 能在这些条件下检测出该缺陷。然而，期望在单元组装步骤之前确实捕捉到这些缺陷，并且 更优选地是在阵列检验步骤中捕捉到这些缺陷，这是因为使用激光修复系统可相对容易地 移除残留物。此外，在制造工艺的早期阶段以及在单元组装之前检测到这些缺陷节约了与 组装工艺及与所需滤色镜玻璃相关联的成本。IXD阵列检验设备一般不具有外部光源，因而a-Si残留物的检测可能很困难。由 Photon Dynamics公司(已被Orbotech Ltd.收购)制造的AC47xx产品系列的阵列测试 仪包含短波长背光，该短波长背光是与分轴型 系统(split axis-type system)的透明夹盘 (chuck)结合使用，其中检验区域以及因此该夹盘被限制在单一调制器行(row)。然而，在 夹盘覆盖整个玻璃尺寸的门架型系统(gantry type system)中，亦将需要相关联的背光以 通过移动(例如，单线)或静态地(例如，完全覆盖)来覆盖整个玻璃的尺寸，由此可能既 不切实际亦不具成本效益。对于其中a-Si残留物覆盖TFT中的栅极金属的某些情形，背光将无法穿过该栅极 特征，因而难以检测栅极上的a-Si残留物。在某些具有冗余TFT的像素设计中，具体而言， 在冗余TFT被电隔离并且未连接至像素的这些情形中，这是频繁的缺陷。当a-Si残留物桥 接像素TFT与冗余TFT时，其影响性能，因而被视为缺陷。a-Si残留物增加Cgd(栅极-漏极寄生电容)。由于栅极-漏极电容器耦合效应，当栅极关断时，像素电压降低(电压摆动 AVg)。此被称为反冲效应(kick-back effect) 0像素电压降Δ Vp可表示为Δ Vp = Δ Vg*Cgd/ (Cgd+Cst+Clc)。 [方程式 4]其中，Cle是单元电容(仅存在于单元驱动情形中)。将像素TFT连接至冗余TFT 的栅极上的a-Si残留物增加了栅极-漏极电容，此又增加了像素电压降。其它非电压成像阵列测试仪，例如利用电子束的测试仪，可通过以电子喷射缺陷、 然后使电子积聚于该缺陷区域中来检测a-Si残留物。电子的该积聚增加a-Si导电率，使 得相关联的成像方法可检测到缺陷。根据本发明之一实施例，提供前侧照射装置及方法，以使得通常确实在单元步骤 之前，在阵列测试步骤中能够检测a-Si残留物缺陷，具体而言，检测到TFT阵列单元的栅 极绝缘体上的a-Si残留物。本领域技术人员将理解，在TFT阵列测试中，在不暴露给光的 情况下，a-Si具有高电阻率。另一方面，当a-Si残留物被光照射时，其电阻率将减小，这继 而改变TFT阵列单元的电特性，这可利用电压成像光学系统(VIOS)进行检测，该光学系统 例如由美国加利福尼亚 95138 San Jose, 5970 Optical Court 的 Photon Dynamics 公司 (Orbotech公司)所生产的电压成像光学系统。这样的系统的示例实施例详述于前述美国 专利4，983，911,5, 097，201及5，124，635中，这些美国专利以引用方式在此并入其全部内 容。相应地，在本发明的一实施例中，使TFT阵列单元暴露于光脉冲的照射中，在利用VIOS 进行的测试期间，影响(impact)该TFT面板的顶侧。根据一实施例，该前侧照射是沿着与在VIOS中用于电压成像的照射相同的路径 行进。在一实施例中，在可见波长范围的红色部分中执行VIOS照射。在一具体实施方案 中，示例光波长是630nm。根据另一实施例，该前侧照射包含一种或两种波长，并在VIOS的 电压图像调制器的外围进行传送。在本发明之一实施例中，根据VIOS测试装置及其功能，实现向平板阵列测试仪的 顶侧或前侧照射的实施方案。这导致总体的测试系统的成本节约及效率提高，这是因为 VOIS柱的若干组件正在既用于前侧照射，亦用于VIOS成像。具体而言，因检测感兴趣的缺 陷(a-Si)的能力是光强度的函数，故该TFT单元的前侧照射必须适当地均勻并在感兴趣的 检测区域中可重复。此外，用于检测a-Si的照射及光学装置不得干扰VIOS测试仪查找TFT 单元中可能出现的其它类型缺陷的功能，其中某些缺陷已阐述于上文中。在本发明之一实施例中，提供一种被配置为在LCD阵列测试期间产生对测试的面 板上的LCD结构的前侧照射的系统，目的在于利于检测感光制造缺陷，例如LCD像素的结构 (例如栅极结构或附着至数据线)上剩余的a-Si残留物。在本发明系统一实施例中，用波 长不同于在VIOS中用于电压成像的光的波长的光照射面板的前侧。这样做至少出于若干 原因。首先，在VIOS照射中所用的光可能具有不容许有效地检测a-Si残留物和/或其它 感光缺陷的波长。第二，VIOS调制器的设计使得VIOS中用于电压成像的光几乎完全被前 述调制器的薄膜(pellicle)反射，因而不会到达该面板。相应地，选取用于前侧照射的光 使得其激活(改变)a-Si残留物的电特性并被该薄膜透射。最后，整个系 统包括(利用前述各个光波长之差异的)用于分离这两个光束并防 止用于前侧照射的光干扰VIOS成像的部件(图5所示的低通滤波器510)。在图5中表示本发明双波长光学照射系统500之示例实施例的图。该示例图仅供用于例示目的，而不应被视为以任何方式限制本发明之范围。如图5所示，为了与基于电压 成像光学系统(VIOS)的阵列检验及测试系统结合使用，双波长照射装置(DWI)512被放置 在VIOS照射装置的光学柱中。该VIOS照射装置的构造例如在美国专利5，124，635中进行 了描述，在此并入该美国专利的全部内容。
如图5所示，双波长照射装置512将蓝光照射装置502所产生的蓝光504(例如， 具有455nm之波长，a-Si缺陷对该波长尤其敏感)耦合至与由用于缺陷成像的红光照射装 置501所产生之可见光505(例如波长为630nm)相同的光学路径中。具体而言，图8示出 a-Si的典型光吸收曲线801，其指示具有波长455nm的光(802)对于a_Si具有最高的吸收 系数。
前述不同波长的两个光束之耦合是在双波长照射装置512内通过利用分色镜(分 束器)503实现的，分色镜503实质透射蓝色光束504并实质反射红色光束505，以产生具有 两个波长的组合光束。如本领域技术人员将理解，不同波长的光束之耦合可按许多其它方 式来实现，其中某些方式将在下文参照本发明的其它实施例予以描述。因此，图5所示双波 长照射装置512之具体设计不应被视为以任何方式进行限制。
转到图5所示之系统，在穿过分色镜(分束器)503后，共线的蓝色及红色光束被 分束器506反射并穿过透镜组件507，提供透镜组件507实现光学调制器508及测试的面板 509上所期望之照射分布图案。
如上所述，在本发明的各种另外的或替代实施例中，可按若干不同方式实现调制 器508及测试的面板509之双波长共线照射。例如，在一实施例中，可采用多波长发光二极 管(LED)，其中可限制这些多波长二极管的波长选择。在此种配置中，仅需采用一个利用该 前述多波长发光二极管的照射装置以取代例如光源502，同时可以从该照射系统中去除第 二光源501及分色镜503。
在另一替代实施例中，可在同样可用于取代光源502的单一光源中，使单波长红 色LED与单波长蓝色LED在空间上散置于一起。同样，在此种配置中，需要自该照射系统中 去除第二光源501及分色镜503。然而，应注意，在利用两个不同波长的散置的LED的这种 配置中，该照射之均勻度可能有所损害。
在一实施例中，VIOS调制器508配备有薄膜515，薄膜515位于在空间上邻近测 试的面板的被测试的LCD结构的调制器508的表面。薄膜515具有专门选择的使得照射装 置501所产生之红光正被其反射、而照射装置502所产生之蓝光正被薄膜515透射的光学 特性。调制器508基于测试的面板509之顶面(图幻上的电势的分布，调制薄膜515所 反射之红光的强度，其中测试的面板509被放置在空间上邻近调制器508的薄膜。在被薄 膜反射后，经调制的红光穿过透镜组件507、分束器506及低通滤波器510。在穿过滤波器 510后，反射的红光撞击(impinge)在CCD器件511的感光元件上，该感光元件被用于创建 测试的面板的图像。为防止用于照射a-Si残留物的任何蓝光干扰VIOS的CXD图像传感器 511，CCD器件511配备有低通滤波器510。该滤波器具有被设计成大幅衰减蓝光并容许该 红光无衰减地穿过的光学透射特性。此可防止前侧照射的蓝光到达CCD器件511并干扰所 创建的测试的面板509的顶面上的电势的图像。应注意，在本发明之一实施例中，该蓝光仅 用于变更该a-Si残留物之电特性，以使其更易于被例如VIOS检测到，而不产生缺陷本身的 图像。
利用电压源513对测试的面板509之表面上的被测试LCD结构施加偏压，而利用 电压源514对调制器508之顶面516(图幻施加偏压。在本发明之一实施例中，该系统的 所有光学组件皆配备有适合的光学涂层，以进行最佳的光透射及反射。应注意，两个波长的 光(蓝色及红色)的照射均勻度将类似，且典型地在本发明之一实施例中，不比近似25%更 差。典型的照射均勻度之范围介于10%与15%之间。因此，图5所示之本发明双波长照射 构思及配置允许以a-Si缺陷最敏感的波长照射a-Si缺陷，但不降低或干扰电压成像测试 (VIOS)硬件之功能。
应注意，本发明不限于仅以红光及蓝光照射该调制器及该测试的面板。如本领域 技术人员将理解的，可选择另一照射光波长以实现通过a-Si残留物的恰当吸收，以便充分 地改变其电特性以使得能够进行检测，并降低前侧照射对VIOS操作(其用于在测试的面板 上重新创建电压分布图案)的干扰。
根据图6图示的本发明双波长照射构思的第二替代实施例，并且亦为了与基于 VIOS之阵列检验及测试系统结合使用，将环形照射装置601并入调制器座600中。环形照 射装置601安装在调制器508之上，并且单波长(蓝色或近似455nm之波长)光源603 (例 如多个LED)位于VIOS照射装置的光学路径以外以防止图像裁切。如在前所述之第一实施 例中，调制器508的薄膜(未示出)透射蓝光并反射红色照射装置501所产生可见波长的 光，其为电压成像调制器508的功能所需的。光源603创建照射图案604。在本发明的示例 实施例中，安装环601的每一侧承载4个LED 603。然而，本领域技术人员将理解，可利用以 任何恰当方式在安装环601上隔开的任何其它适合数量的LED来实现所期望之强度及照射 均勻度。因此，本发明不限于照射装置环601、调制器座600及光源603的所示布置。在本 发明之各种实施例中，照射装置环601具有正方形、矩形、八边形、圆形、椭圆形或其它适当 形状。光源603所产生的光穿过调制器602，并照射测试的面板的前侧，以便影响该测试的 面板上a-Si残留物的电特性。
如本领域技术人员将理解的，依赖于调制器508之面积大小，在某些情形中，特别 是当LED 603之数量相对较小时，与参照图5所述之双波长照射装置(DWI)比较，在本实施 例中可能更难以实现良好的均勻度。然而，与参照图5所述之双波长照射装置(DWI)的实 施例所能实现的进行比较，将LED 603之数量增加至每侧多于10个(总共多于40个)利 于实现更大的照射均勻度及均勻度特性。对于调制器区域整个范围内的最佳均勻度，必须 控制LED的发射角度。如本领域众所周知的，某些LED具有朗伯(Lambertian)发射轮廓 (profile)，因而以非常大之立体角进行发射，这不利于实现高照射均勻度的期望目标，这 是因为更多的光被不均衡地发送至调制器的中央。存在若干替代解决方案可用于克服此不 足。在一实施例中，利用专门的多个定向LED作为光源603并引导其照射调制器508的最 里面的部分。
在一替代实施例中，添加准直透镜(collimating lens)或者优选地将其光学耦 合至每个通用LED，以包含朗伯轮廓的扩展。用于将准直透镜光学地耦合至LED的各种方 法在本领域是众所周知的。在一实施例中，每个LED配备有其自身的准直透镜。这些准直 透镜有利于增强前侧照射的均勻度。在又一实施例中，通过在LED侧添加中性密度滤光片 (neutral density filter)而施加定向衰减。此外，可使用散光器来(1)消除每个LED的 空间不均勻性；及(2)提高组合LED分布的总体照射均勻度。例如，在一实施例中，可利用由美国加利福尼亚iTorrance的Luminit (Physical Optics Corporation公司)制造并出售的散光器。
在一实施例中，可使用产生椭圆形辐射分布的光束成形散光器以提高前侧照射均 勻度。在相同或不同之实施例中，亦可通过利用光弯曲或转向膜以提高前侧照射均勻度。
图6中所示的多光源配置的主要优点在于在现有门架型系统上对已形成物进行 翻新(retrofit)将更为容易和廉价，其中对测试的面板509表面上的a_Si残留物提供前 侧照射的光源603被安装在单独的安装环上，该安装环被布置在图5的双波长照射系统上 的调制器508的附近，其中第二光源被集成于VIOS柱自身中。此外，图6所图示之发明构 思可应用于需要均勻外围照射的缺陷检测技术(例如基于电子束的检测器，并且还可能是 全接触式探针测试仪)。然而，应注意，如前面所述，电子束检测器不与蓝光辐射兼容。
本领域技术人员将理解，可以按不同于图6所示实施例的诸多方式实现用于提供 前侧照射(包含在调制器附近布置光源)的系统配置。因此，图6所示照射系统的特定设 计不应被视为以任何方式进行限制。
图7图示用于检测平板显示器内的缺陷的系统700的示例性示意框图，其采用本 发明构思之实施例之一。本发明之系统并入VIOS 702，其包括双波长照射装置703，双波长 照射装置703的示例性实施例已参照图5在上面进行了描述(元件512)。照射装置703所 产生的第一波长的光束(例如蓝光)被定向到安装在玻璃支架上的LCD面板701。照射装 置703所产生的第二波长的光束(例如红色可见光)被定向到调制器705上，调制器705 操作地用于经由电-光学传感器(调制器)将承受偏压的测试的LCD面板上的电场变换成 空间调制光信号，该光信号由调制器705的薄膜(未示出)反射。反射的光被透镜系统704 聚焦至C⑶器件711上，由C⑶器件711以反射的红光创建测试的IXD面板的区域的图像， 所创建的图像正指示测试的面板701上电势的分布。示例性系统700可进一步包括图像获 取/图像处理PC 709，其被配置为从CCD器件711接收图像数据、利用所接收图像数据产生 测试的面板的图像并处理所产生的图像以辨识具有缺陷的LCD单元，包括这样的缺陷单元 在测试的面板上的位置。可记录这些缺陷的位置信息以供进一步处理，例如以校正所检测 的缺陷。
在本发明的一实施例中，VIOS 702被安装在可移动的X/Y/Z平台组件706上，X/ Y/Z平台组件706可在平台/10控制�？�707控制下移动。在本发明之实施例中，多于一 个VIOS 702被安装在同一 X/Y/Z平台706上，使得正在利用不同的VIOS 702同时检验该 测试的面板的不同区域。
最后，布置测试信号图案产生器710，以提供驱动电压图案至测试的IXD面板，以 控制照射装置触发并提供所需的偏压至调制器。
应注意，在本发明之实施例中，前侧照射系统可完全集成于VIOS子系统中，而不 以任何方式受上述检测技术的限制，其提供最优的吸收效率及辐射均勻度。图6所图示的 前侧光照射技术亦可适用于基于电子束的检测系统。然而，辐射均勻度对于上文所述并且 在图5所图示的双波长照射装置设计应尤其好，其中用于a-Si激活的蓝光遵循与主要VIOS 照射光到达调制器的相同的光学路径。
在本发明的一具体实施例中，前侧照射被脉冲化，且其持续时间及强度被进行优 化以使相对于TFT像素的光敏缺陷检测最大化。具体而言，前侧照射光具有与光敏缺陷的最大吸收光学特性相匹配的波长。在一具体实施例中，利用波长小于470nm的蓝光用于 a-Si残留物的前侧照射。
在本发明之实施例中，针对最优的前侧光效率，选择用于增加非晶硅残留物的 导电率的波长，以使其与材料的吸收特性相匹配。典型地，a-Si在低波长(蓝光)范围 中具有吸收边界(edge)，参见图8中之曲线801。对于较大的波长(更低能量)，吸收 性急剧下降，而对于较短的波长，吸收性则或多或少不变化。应注意，基于电子束的缺陷 检测与蓝光的使用不兼容，这是由于在其用于量测像素电压的次级(secondary)电子检 测器中引入显著的噪声量。对此存在两个原因。首先，短波长的光子(例如蓝光)比具 有红色波长的光子具有更大的能量，因此当其击中检测电子所需的闪烁器-光电倍增器 (scintillator-photomultiplier)检测器时会产生更多的不需要的噪声信号。其次，由于 次级电子进入检测器的能量可能受到电子及光子碰撞的影响，故可存在更大的信号变化， 其有助于总体噪声。
非晶硅对短波长光敏感，因而在辐射后产生移动的光电子，导致a-Si缺陷的导电 率增加。在某些实施例中，选取具有470nm(或更短)波长的蓝光，这部分地是因为其具有 在a-Si中被更有效地吸收的相对更高的功率，并且具有更低的薄片电阻。图4图示对于两 种不同波长G70nm(曲线401)及530nm(曲线402))，薄片电阻作为光强度的函数的曲线 图。由这些曲线图可知，随着强度增加，两个波长中较短者G01)使电阻更快地减小。因为 对应于具有较短波长的光的信号可能更强，故较短波长光的使用亦可使得能够检测较小尺 寸的缺陷(方程式1及3)。
以a-Si对其敏感的波长的光照射前面板表面的一个缺点在于，TFT信道亦暴露在 相同的光照射中。因为TFT结构亦是由a-Si材料构成，故撞击前侧照射也将以与形成缺陷 的残留物相同的方式增加TFT中a-Si材料的电导率。当暴露给光时，TFT的关断状态电导 率将增加，并且因此TFT的漏电流将高于黑暗状态中的对应值。这导致像素电压的衰减增 加，这可利用TFT对缺陷检测的电压响应、通过电压成像测试仪或其它类似测试方法进行 检测。因此，即使TFT信道实际上并无缺陷，但取决于像素电压的衰减测试仪亦可错误地将 其视为具有缺陷。也就是说，利用前侧照射光照射良好的TFT像素或信道可能导致观察到 伪缺陷。
一种使TFT漏电流引起的像素电压衰减最小化、但同时使a-Si残留物的检测响应 最大化的方式，是使该前侧照射光脉冲化并改变光脉冲的持续时间和强度。图9是示出前 侧光定时相对于LCD驱动图案信号定时的图示的示例性图形用户界面900。信号901(奇数 数据)、902(偶数数据)、903(奇数选通)、904(偶数选通)构成LCD测试驱动图案。前侧 照射脉冲905是由其强度、持续时间、起始时间及结束时间表征。
图10是可能的前侧光图案1000的另一示例，其中前侧照射脉冲905的参数对于 给定的驱动图案的每个帧皆不相同。具体而言，在第一(A)帧中，前侧照射脉冲905具有3 毫秒的持续时间，起始时间为3.5毫秒，且强度为50%。在第二(B)帧中，前侧照射脉冲905 关断。在第三(C)帧中，前侧照射脉冲905具有7毫秒的持续时间，起始时间为0毫秒，且 强度为25%。最后，在第四(D)帧中，前侧照射脉冲905具有3毫秒的持续时间，起始时间 为3. 5毫秒，且强度为50%。调制器偏压906对于每个帧相同。
使由a-Si残留物引起的像素电压降低最大化、同时使TFT泄漏引起的电压降13低最小化，这对应于使缺陷检测灵敏度(DDQ最大化同时使现场标准差(site standard deviation)小或使信噪比(SNR)高。具体而言，DDS的值是缺陷对比度之量度，并被定义为 正常像素的像素电压与缺陷的像素电压之间的比较，即DDS= (1-V吣。t/vsite_av)，并且典型 地对于具有30%阈值(其是在缺陷检测中典型地使用的值)的检测，DDS应大于0.3。现 场标准差应保持小于0. 4V，而信噪比SNR = (Vsite_av/标准差)可大于25。
图IlA和图IlB示出对于一种特定类型的缺陷(寄生数据-像素电容型缺陷)，利 用本发明系统的一示例性实施例获得的测试结果1100及1200。这些图示出DDS(图11A) 及SNR(图11B)对前侧光结束时间的依赖性。具体地，针对9对强度及起始时间值示出图 IlA的数据曲线1101-1109。具体地10%强度，1毫秒起始时间(曲线1101) ；10%强度，7 毫秒起始时间(曲线1102) ；10%强度，9毫秒起始时间(曲线1103) ；50%强度，1毫秒起始 时间(曲线1104) ；50%强度，7毫秒起始时间(曲线1105) ；50%强度，9毫秒起始时间(曲 线1106) ；90%强度，1毫秒起始时间(曲线1107) ；90%强度，7毫秒起始时间(曲线1108)； 及90%强度，9毫秒起始时间(曲线1109)。图IlB所示曲线1201-1209对应于与图IlA的 相应曲线1101-1109相同的强度/起始时间对。应注意，脉冲持续时间、强度及起始时间可 因面板而异，并且可因不同的缺陷类型而不同。
首先，由所提供曲线1101-1109可观察到，DDS随脉冲结束时间及持续时间而增加 (由于前侧光对a-Si残留物之影响)，而SNR随脉冲结束时间及持续时间而减小(由于前 侧光对该TFT之影响)。其次，在10%与50%的强度之间，DDS的值增加、而SNR的值减小， 但对于更高的强度则不变化。这指示存在饱和效应。第三，对于Tend > 14毫秒(在正调 制器周期开始处取T = 0)的情况下，DDS及SNR的值看起来饱和。第四，当不进行像素驱 动时，受限于负调制器偏压周期的脉冲不具有影响。
如图1IA及图1IB所指示的，针对强度为50 %或更高，且针对在调制器偏压周期的 正半周期开始后t = 8至11毫秒结束的脉冲(即脉冲与刚好在数据电压下降后结束的保 持时间重叠1至3毫秒)的情况，在本发明构思之特定实施例中，满足最佳检测，即DDS > 0. 3且SNR > 25%。应注意，由于光引起的TFT泄漏，故具有较长持续时间的脉冲导致不可 接受的大的SNR降低。为进行比较，在图IlB中，亦示出与在没有前侧光的情况下的缺陷检 测对应的SNR值1210。
最后，应理解的是，在此所述处理和技术并非固有地与任何特定装置相关，而可以 由任何适合的组件组合进行实施。此外，根据在此所述之教示内容，可使用各种类型的通用 装置。构建专用装置以执行在此所述方法步骤亦可证明是有利的。已经连同特定示例描述 了本发明，这些示例在所有方面皆旨在作为例示性而非限制性。本领域技术人员将理解，硬 件、软件及固件的许多不同组合亦将适用于实施本发明。
此外，在考虑了本说明书及实践了在此公开的本发明后，对于本领域技术人员，本 发明之其它实施方案将显而易见。所述实施例的各个方面和/或组件在本发明的缺陷检测 系统中可单独使用或以任何组合形式使用。旨在仅将本说明书及这些示例视为示例性的， 本发明的真正范围及精神由权利要求书及其等效物加以指示。
权利要求
1.一种用于检测测试的面板中的缺陷的系统，该系统包含a.前侧照射子系统，被配置为传送前侧照射光束至测试的面板上，该前侧照射光束改 变所述缺陷的电特性以利于检测所述缺陷；以及b.检测子系统，被配置为基于所述缺陷的已改变的电特性来检测所述缺陷，其中该前 侧照射光束被脉冲化并且其持续时间及强度被进行优化以使得所述缺陷的检测最大化并 使得伪缺陷的检测最小化，以及其中该前侧照射光束具有与所述缺陷的最大吸收光学特性 匹配的波长。
2.如权利要求1所述的系统，还包含电压信号源，被配置为施加电压信号至该测试的 面板，施加的电压信号造成该测试的面板上的空间电压分布，其中该检测子系统包含电压 成像光学装置，被配置为创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像，并且其中基于 创建的图像检测所述缺陷。
3.如权利要求2所述的系统，其中该前侧照射子系统被集成在该电压成像光学装置的 光学路径内。
4.如权利要求3所述的系统，其中该电压成像光学装置的光学路径包含分色镜，被配 置为组合电压成像光束与该前侧照射光束。
5.如权利要求3所述的系统，其中该电压成像光学装置包含成像装置以及低通滤波 器，该成像装置被配置为创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像，该低通滤波器 被配置为防止该前侧照射光束到达该成像装置。
6.如权利要求3所述的系统，其中该电压成像光学装置包含调制器，被配置为依据该 测试的面板上的空间电压分布调制电压成像光束，该调制器具有被配置为反射电压成像光 束并透射前侧照射光束的薄膜。
7.如权利要求1所述的系统，其中该前侧照射光束处于蓝色波长范围中，而其中该电 压成像装置用于创建图像的电压成像光束具有不同于该前侧照射光束的波长。
8.一种用于检测测试的面板中的缺陷的系统，该系统包含a.前侧照射子系统，被配置为传送前侧照射光束至该测试的面板上，该前侧照射光束 改变所述缺陷的电特性以利于检测所述缺陷；以及b.检测子系统，被配置为基于所述缺陷的已改变的电特性来检测所述缺陷，该检测子 系统包含电压成像光学装置，被配置为创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像， 其中基于创建的图像检测所述缺陷，其中该前侧照射光束具有与所述缺陷的最大吸收光学 特性匹配的波长，以及其中该前侧照射子系统被集成于该电压成像光学装置的光学路径 内。
9.如权利要求8所述的系统，其中该电压成像光学装置的光学路径包含分色镜，被配 置为组合电压成像光束与该前侧照射光束。
10.如权利要求8所述的系统，其中该电压成像光学装置包含成像装置以及低通滤波 器，该成像装置被配置为创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像，该低通滤波器 被配置为防止该前侧照射光束到达该成像装置。
11.如权利要求8所述的系统，其中该电压成像光学装置包含调制器，被配置为依据该 测试的面板上的空间电压分布调制该电压成像光束，该调制器具有被配置为反射该电压成 像光束并透射该前侧照射光束的薄膜。
12.如权利要求8的所述的系统，其中该前侧照射光束处于蓝色波长范围中，而其中该 电压成像装置用于创建图像的电压成像光束具有不同于该前侧照射光束的波长。
13.一种用于检测测试的面板中的缺陷的系统，该系统包含a.前侧照射子系统，被配置为传送前侧照射光束至该测试的面板上，该前侧照射光束 改变所述缺陷的电特性以利于检测所述缺陷；以及b.检测子系统，被配置为基于所述缺陷的已改变的电特性来检测所述缺陷，该检测子 系统包含电压成像光学装置，被配置为创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像， 其中基于创建的图像来检测所述缺陷，其中该前侧照射光束具有与所述缺陷的最大吸收光 学特性匹配的波长，以及其中该前侧照射子系统被布置在该电压成像光学装置的光学路径 外。
14.如权利要求13所述的系统，其中该前侧照射子系统包含被安置在安装环上的多个 专门定向的发光二极管以优化该前侧照射光束的均勻性。
15.如权利要求13所述的系统，其中该前侧照射子系统包含多个发光二极管，以及其 中所述多个发光二极管中的至少一个发光二极管与准直透镜光学耦合，该准直透镜被安置 在安装环上以优化该前侧照射光束的均勻性。
16.如权利要求13所述的系统，其中该前侧照射子系统包含与定向衰减�？楣庋я詈� 的多个发光二极管以优化该前侧照射光束的均勻性。
17.如权利要求13所述的系统，其中该定向衰减�？榘行悦芏嚷斯馄�
18.如权利要求13所述的系统，其中该电压成像光学装置包含成像装置以及低通滤波 器，该成像装置被配置为创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像，该低通滤波器 被配置为防止该前侧照射光束到达该成像装置。
19.如权利要求13所述的系统，其中该电压成像光学装置包含调制器，被配置为依据 该测试的面板上的空间电压分布来调制该电压成像光束，该调制器具有被配置为反射该电 压成像光束并透射该前侧照射光束的薄膜，以及其中该前侧照射子系统系被布置在靠近该 调制器的空间紧邻处。
20.如权利要求13所述的系统，其中该电压成像光学装置与该前侧照射子系统被安装 在可移动平台组件上，该可移动平台组件被配置为在平台控制�？榈目刂葡律韪貌馐缘� 面板。
21.如权利要求20所述的系统，还包含在该可移动平台组件上安装的至少一个第二电 压成像光学装置以及至少一个第二前侧照射子系统。
22.如权利要求13所述的系统，其中该前侧照射光束处于蓝色波长范围中，而其中该 电压成像装置用于创建图像的电压成像光束具有不同于该前侧照射光束的波长。
23.如权利要求13所述的系统，其中该前侧照射子系统包含多个发光二极管，并且其 中所述多个发光二极管中的每一个发光二极管配备有光学耦合至所述多个发光二极管中 的每一个发光二极管的散光器，该散光器被配置为消除该前侧照射光束的空间不均勻性并 提高该前侧照射光束的总体照射均勻性。
24.一种用于检测测试的面板中的缺陷的方法，该方法包含a.利用前侧照射子系统传送前侧照射光束至该测试的面板上，该前侧照射光束改变所 述缺陷的电特性以利于检测所述缺陷；以及b.利用检测子系统基于所述缺陷的已改变的电特性来检测所述缺陷，其中该前侧照射 光束被脉冲化并且其持续时间及强度被进行优化，以使得所述缺陷的检测最大化并使得伪 缺陷的检测最小化，以及其中该前侧照射光束具有与所述缺陷的最大吸收光学特性匹配的 波长。
25.如权利要求24所述的方法，还包含施加电压信号至该测试的面板，该施加的电压 信号造成该测试的面板上的空间电压分布并且创建指示该测试的面板上的空间电压分布 的图像，其中基于创建的图像来检测所述缺陷。
26.如权利要求25所述的方法，其中指示该测试的面板上的空间电压分布的图像是利 用电压成像光束创建的，以及其中该前侧照射光束处于该电压成像光束的光学路径内。
27.如权利要求25所述的方法，其中指示该测试的面板上的空间电压分布的图像是利 用电压成像光学装置创建的，该电压成像光学装置包含成像装置及低通滤波器，该低通滤 波器被配置为防止该前侧照射光束到达该成像装置。
28.如权利要求25所述的方法，其中该前侧照射光束处于蓝色波长范围中，而其中用 于创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像的电压成像光束具有不同于该前侧照 射光束的波长。
29.一种用于检测测试的面板中的缺陷的方法，该方法包含a.利用前侧照射子系统传送前侧照射光束至该测试的面板上，该前侧照射光束改变所 述缺陷的电特性以利于检测所述缺陷；以及b.利用检测子系统基于所述缺陷的已改变的电特性来检测所述缺陷，该检测子系统包 含电压成像光学装置，被配置为创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像，其中基 于创建的图像来检测所述缺陷，其中该前侧照射光束具有与所述缺陷的最大吸收光学特性 匹配的波长，以及其中该前侧照射子系统被集成在该电压成像光学装置的光学路径内。
30.一种用于检测测试的面板中的缺陷的方法，该方法 包含a.利用前侧照射子系统传送前侧照射光束至该测试的面板上，该前侧照射光束改变所 述缺陷的电特性以利于检测所述缺陷；b.利用检测子系统基于所述缺陷的已改变的电特性来检测所述缺陷，该检测子系统包 含电压成像光学装置，被配置为创建指示该测试的面板上的空间电压分布的图像，其中基 于创建的图像来检测所述缺陷，其中该前侧照射光束具有与所述缺陷的最大吸收光学特性 匹配的波长，以及其中该前侧照射子系统被布置在该电压成像光学装置的光学路径外。
全文摘要
提供了前侧照射装置及方法，一般而言使得在单元组装步骤之前在阵列测试步骤中能够检测a-Si残留物的缺陷。在未暴露给光的情况下，a-Si具有高电阻率，使得在常规TFT阵列测试过程中难以检测。另一方面，当以光照射a-Si残留物时，其电阻率减�。饧潭谋銽FT阵列单元的电特性，这可利用电压成像光学系统(VIOS)进行检测。在一实施方案中，使得TFT阵列单元暴露在光脉冲的照射下，以在利用VIOS进行的测试期间，影响TFT面板的顶侧。在一实施方案中，前侧照射沿着与VIOS中用于电压成像之照射相同的路径行进。在另一实施方案中，用于前侧照射的(多个)光源位于紧靠VIOS的调制器附近的位置。
文档编号G01R31/308GK102037371SQ200980118535
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月20日 优先权日2008年5月21日
发明者丹尼尔·托特, 全明铁, 劳埃德·琼斯, 萨维尔·法姆, 郑森秀, 阿蒂拉·埃尔萨欣 申请人:光子动力学公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
