CN1614085A - 布线修复设备 - Google Patents

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Abstract

一种布线修复设备包括放置衬底的XY台，布置在XY台上方的激光源单元，布置在激光源单元和XY台之间的第一和第二气体窗口，以及第一和第二CVD气体单元。激光源单元发射激光束到欲修复的一部分衬底。此激光束通过第一或第二气体窗口。第一CVD气体单元为第一气体窗口提供Al源气体，即DMAH气体而第二CVD气体单元为第二气体窗口提供Cr气体，即Cr(CO) 6气体。

Description

布线修复设备
技术领域
本发明涉及一种布线修复设备，用于修复在衬底上的布线的损坏部分，特别涉及一种布线修复设备，用于采用激光化学气相淀积(CVD)修复布线的断裂。
背景技术
液晶显示器件(LCD)近年来已经迅速普及。这种趋势是被基于半导体薄膜晶体管(TFT)技术的LCD驱动的。有两种类型的TFT：非晶硅(a-Si)TFT和多晶硅(poly-Si)TFT。这两种类型TFT具有相似的原理和结构。随着LCD近来变得越来越大，如短路和断裂的损坏在包括TFT及其周围部件的集成电路的布线中较频繁地发生。
图1是LCD的等效电路图。图2是LCD中的TFT的部分剖面图。在图1中，LCD101包括第一玻璃衬底102(见图2)，与第一玻璃衬底102相对的第二玻璃衬底(附图中未画出)，以及布置在第一玻璃衬底102和第二玻璃衬底之间的液晶层(在附图中未画出)。公共电极C形成在面对第一玻璃衬底102的第二玻璃衬底的表面上。栅线G1至Gm(m是自然数)和源线S1至Sn(n是自然数)位于面对第二玻璃衬底的第一玻璃衬底102的表面上。栅线G平行于行的方向延伸而源线S平行于列的方向延伸。
在平面图中，(m×n)像素104布置成矩阵。这些像素104与栅线G和源线S相互交叉的面积相对应。每个像素104包括金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)105和电容106。MOSFET 105是TFT。MOSFET 105的源连接到任意源线S。MOSFET 105的栅连接到任意栅线G。MOSFET 105的漏连接到电容106的一个电极上。MOSFET 105的漏和公共电极C将电压施加到液晶单元103上。电容106的另一个电极连接到电容电极Cs。液晶单元103是与每个像素104相对应的液晶层的一部分。换句话说，液晶单元103的集合构成了液晶层。
参考图2，连接到任意栅线G(见图1)的栅电极107位于第一玻璃衬底102上。覆盖栅电极107的栅绝缘膜108位于第一玻璃衬底102的整个表面上。由非晶硅(a-Si)组成的功能膜109形成在栅电极107上方的栅绝缘膜108上。此功能膜109构成了MOSFET 105的沟道区并包括由a-Si组成的下层109a和由n型掺杂的非定形硅(n+a-Si)组成的上层109b。功能膜109的一端被连接到任意源线S(见图1)的源电极110覆盖，而功能膜109的另一端被连接到电容106(见图1)的漏电极111覆盖。保护膜112覆盖功能膜109、源电极110和漏电极111。
在图1和图2中的LCD的制造工艺中，由于在淀积、曝光、腐蚀、和清洗中的破坏性条件或在超净间内空中杂质粒子的侵入，如断裂的损坏可能发生在源线S、栅线G、栅电极107、源电极110、漏电极111等(此后总称为布线)。采用任何现有先进技术也不能完全避免此类损坏。
激光修复技术已经被希望来改善LCD的产量。特别地，用于在上层和下层之间断开短路布线或使布线短路的技术在TFT制造工艺中已经变得普遍了。例如，已经转让给本申请人的日本专利申请公开号2000-328247和HEI10-324973已经公开了通过激光CVD修复断裂的新方法。这种激光CVD技术已经投放市场获得了国际认可。
根据此激光CVD技术，钨(W)或铬(Cr)被淀积在布线中的断裂处以修复断裂。此激光CVD技术能够在短时间内非接触、非加热地使损坏部分保持干状态下得到修复。目前，每个TFT-LCD制造商依靠此激光CVD技术作为布线修复技术。
但是，上述常规技术具有下面的问题。当在布线中的断裂被激光CVD修复时，淀积在断裂上的材料最优选地与构成布线的材料相同。例如，铝(A1)膜优选地被激光CVD淀积在Al布线中的断裂上，而铬(Cr)膜被激光CVD优选地淀积在Cr布线中的断裂上。此修复为布线提供均匀的电导率。而且，其为布线提供了均匀的热膨胀性，因此改善了布线的热载荷抵抗力。
多数TFT-LCD具有包括两个或多个不同材料的布线。表1示出了TFT-LCD的各个组成的材料。此表1来源于Nikkan KogyoShimbun，Ltd出版的“Liquid crystal device handbook”(液晶器件手册)。根据表1，在TFT-LCD中的布线和电极的典型材料包括如Al、钼(Mo)和Cr的金属。目前，多数TFT-LCD具有包括不同材料的布线；一个实例是布线包括Al栅线和Cr源线。
(表1)
       组成           材料
TFT     功能膜   a-Si，n+a-Si，poly-Si
    绝缘膜           Si3N4
    保护膜           SiNx
    电极膜        Al，Mo，Cr
MIN     金属膜           Ta，Cr
    绝缘膜           TaxOy
      像素电极 ITO(In2O3+Sn)，IO(In2O3)
      配线膜       聚酰亚胺，SiOx
但是，如上所述，常规激光CVD设备仅能淀积一种材料(例如，是W或Cr)。例如，如果包括Al栅线和Cr源线的TFT-LCD布线用能淀积Cr的激光CVD设备修复，那么Cr源线能够被成功地修复而Al栅线不希望地包括了用Cr修复的部分。此修复的部分具有非均匀电导率和非均匀热膨胀性，在施加热载荷时将引起热应力。因此，修复的布线具有可靠性上的缺点。
上述问题的解决方法是使用与作为布线的材料相同数量的激光CVD设备。在上述实例中，根据此方法，栅线用能够淀积Al的第一激光CVD设备修复而源线用能够淀积Cr的第二激光CVD设备修复。但是，此方法要求多个激光CVD设备，这样具有设备成本增加和修复效率降低的问题。
另一个方法是在单一激光CVD设备中用一个CVD原料代替另一个原料。在上述实例中，根据此方法，氢化二甲基铝(dimethylaluminumhydride)(DMAH)作为Al淀积的原料提供给激光CVD设备以修复栅线，然后将六羰基铬(chromium hexacarbonyl)(Cr(CO)6)作为Cr淀积的原料提供给激光CVD设备以修复源线。
但是，这种方法遇到的问题是单一激光CVD设备在处理不同原料时有困难，因为它们要求不同的处理以产生CVD的源气体。在上述实例中，作为Al的原料的DMAH通常是液态的，因此它被气化以产生CVD的源气体。另一方面，作为Cr原料的Cr(CO)6通常是固态的，因此它被升华以产生CVD的源气体。这样，单一激光CVD设备在既处理DMAH又处理Cr(CO)6时是困难的，因为它们要求不同的处理以产生源气体。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种布线修复设备，用来有效地修复包括不同材料的布线而不降低其质量和可靠性。
本发明提供一种布线修复设备，用于采用激光CVD修复形成在衬底上的布线的损坏部分。此布线修复设备包括激光源单元，用于用激光束照射布线的损坏部分；CVD气体单元，用于产生CVD的不同源气体；以及气体窗口单元，从CVD气体单元为其提供源气体并且其将源气体提供到布线的被照射部分。
根据本发明，此布线修复设备具有产生CVD的不同源气体的CVD气体单元，能够在衬底上淀积不同材料形成的多种膜。因此，如果包括不同材料的布线具有由不同材料组成的损坏部分，那么此布线能够通过在损坏部分上淀积与损坏部分相同材料的膜而得以修复。因此，修复的布线具有较高的质量和可靠性。在本说明书中，术语“布线”是导电部件；例如，此术语也包括源电极，漏电极和栅电极。
优选地，气体窗口单元具有与CVD气体单元相同数量的气体窗口，并且由CVD气体单元产生的不同的源气体被提供到不同的气体窗口。此设备不需要为使用的源气体的每次替换进行气体窗口净化，因为每个气体窗口只被提供一种源气体。因此，此设备具有较高的修复效率。
源气体之一可以是氢化二甲基铝(DMAH)气体，用于采用激光CVD在损坏部分上淀积Al。
源气体之一可以是六羟基铬(Cr(CO)6)气体，用于采用激光CVD在损坏部分上淀积Cr。
根据本发明，此布线修复设备，具有CVD气体单元并提供不同的源气体，允许包括不同材料的布线的有效率的修复而不降低其质量和可靠性。
附图说明
图1是LCD的等效电路图；
图2是LCD中的TFT的部分剖面图；
图3是根据本发明的具体实施例的布线修复设备的示意图；
图4是图3所示的布线修复设备中的激光源单元及其***设备的示意图；
图5是图3所示的气体窗口的剖面透视图；
图6是根据本具体实施例的布线修复设备的操作流程图；
具体实施方式
下面参考附图具体说明本发明的具体实施例。图3是根据本发明的具体实施例的布线修复设备的示意图。图4是图3所示的布线修复设备中的激光源单元及其***设备的示意图；图5是图3所示的气体窗口的剖面透视图。根据本具体实施例的布线修复设备是激光CVD设备。
如图3所示，根据本具体实施例的布线修复设备31包括放置被修复的衬底2的XY台17。例如，此衬底2是如图1和2所示的LCD的玻璃衬底，并且在其表面上具有TFT、Al栅线和Cr源线。XY台17在水平方向，即X和Y方向自由地移动衬底2。
在XY台17的上方具有激光源单元32，二者之间布置两个气体窗口1a和1b(此后也总称为气体窗口1)。气体窗口1a和1b组成气体窗口单元。激光源单元32发出激光束经过任意一个气体窗口1a或1b到达要修复的一部分衬底2。XY台17的移动允许激光束照射到衬底2的任何位置上。
布线修复设备31还包括为气体窗口1a提供CVD源气体的CVD气体单元33a和为气体窗口1b提供CVD源气体的CVD气体单元33b。例如，CVD气体单元33a气化供给的DMAH以为气体窗口1a提供Al源气体(DMAH气)而CVD气体单元33b升华供给的Cr(CO)6以为气体窗口1b提供Cr源气体(Cr(CO)6气)。除了上述源气体，CVD气体单元33a和33b为气体窗口1a和1b分别提供抑制气体(例如，氩(Ar)气)，防止空气被吸入到气体窗口1a和1b与衬底2之间的空隙，以及窗口净化气体(例如，Ar气)，防止气体窗口1a和1b的窗口部件雾化。
在Al膜的淀积中，气体窗口1a以离开衬底2预定的距离位于欲修复的一部分衬底2的上方。在从激光源单元32发出的激光束照射气体窗口1a时，从CVD气体单元33a为其提供源气体。在为被照射的部分提供源气体时，气体窗口1a允许激光束照射到欲修复的一部分衬底2上。结果，在欲修复的一部分衬底2上形成Al膜。在Cr膜的淀积中，相似地，气体窗口1b以离开衬底2预定的距离位于欲修复的一部分衬底2上方。在从激光源单元32发出的激光束照射气体窗口1b时，从CVD气体单元33b为其提供源气体。结果，在欲修复的一部分衬底2上形成Cr膜。
参考图4，激光源单元32包括在衬底2上方的微激光光学单元8和激光源11。从激光源11发射的激光束30经过微激光光学单元8和任一气窗1而照射到衬底2上。例如，从激光源11发射的激光束30是在波长349nm的Nd:YAG激光的三次谐波。
第一半镜13、第二半镜15和第三半镜16布置在微激光光学单元8中，从而从激光源11发射的激光束30依次被第一半镜13、第二半镜15和第三半镜16，以形成光路。
狭缝发光单元10布置在第一半镜13的后面。从狭缝发光单元10中发射的光经过第一半镜13与第一半镜13反射的激光束30结合。然后，激光束30通过布置在第一半镜13和第二半镜15之间的狭缝14。此狭缝14将激光束30的截面形状修整为欲修复的一部分布线的形状。发光单元18设置在第二半镜15的后面。从发光部件18发出的光通过第二半镜15与被第二半镜15反射的激光束30结合。
然后，被第三半镜16反射的激光束30依次通过中继透镜21和旋转器5。旋转器5具有高倍数第一物镜3和低倍数第二物镜4。旋转器5的旋转允许激光束30通过第一物镜3或第二物镜4。通过第一物镜3或第二物镜4的激光束30进入任一气体窗口1。
旋转器5和气体窗口1被具有螺纹孔(在附图中未示出)的支撑架22支撑，螺纹孔中拧有螺钉6。此螺钉6被连接到电机7的驱动轴上。驱动电机7使螺钉6旋转以改变支撑架22、气体窗口1、旋转器5、第一物镜3和第二物镜4的高度。
被衬底2反射的光从中继透镜21进入设置在第三半透镜16另一侧的AF光学单元20和相机12。然后，AF光学单元20输出信号到AF控制器9，AF控制器9检测照射到衬底2上的光的焦点以根据检测结果输出控制信号到电机7。AF光学单元20和AF控制器9采用激光自动聚焦检测***，即使衬底2的表面上没有图形也能检测到焦点。相机12被连接到TV监视器19以显示衬底2上的图形。
下面说明每个气体窗口1的结构。参考图5，气体窗口1包括两个结合的盘52和53。上盘52与激光源单元32(见图3)相邻而下盘53与衬底2相邻。如玻璃的透明材料组成的圆形窗口部件49位于上盘52的中心。在下盘53中形成的向上发散的圆锥开口46位于窗口部件49的下面。从激光源单元32发射的激光束30(见图4)通过窗口部件49和开口46照射到欲修复的一部分衬底2上。
抑制气体入口41和源气体入口42形成在上盘52的窗口部件49的周边中。抑制气体入口41通过形成在下盘53中的气体通道与形成在下盘53的下表面的喷嘴47连通，而源气体入口42通过形成在下盘53中的另一个气体通道与形成在下盘53的下表面的喷嘴48连通。CVD气体单元33a或33b为抑制气体入口41提供抑制气体，为源气体入口42提供源气体。喷嘴48是倾斜的从而向开口46正下方的区域注入源气体。喷嘴47形成为使喷嘴48位于喷嘴47和开口46之间。此喷嘴47使倾斜的，从而沿与源气体的注入方向相反的方向，也就是沿背离开口46正下方的区域，注入抑制气体。
此外，窗口净化气体入口43形成在上盘52的窗口部件49的周边。此窗口净化气体入口43与形成在下盘53的开口46的侧表面中的窗口净化气体出口51连通。CVD气体单元33a或33b提供窗口净化气体到窗口净化气体入口43。窗口净化气体经过窗口净化气体入口43和窗口净化气体出口51被传输而被向窗口部件49注入。圆形吸气入口45形成在下盘53的下表面中，从而包围开口46以及喷嘴47和48，而吸气出口44形成在上盘52中，从而包围窗口部件49。气体入口45与吸气出口44连通，以便从气体窗口1的中心吸入的反应的源气体、抑制气体、窗口净化气体和从气体窗口1的周边吸入的空气通过吸气出口44释放到气体窗口1的外面。
现在参考附图3-6说明根据本具体实施例的上述布线修复设备的操作，假设具有断裂的Al栅线和Cr源线形成在欲修复的衬底2上。图6是根据本具体实施例的布线修复设备的操作流程图。
首先，液态DMAH被提供给布线修复设备31的CVD气体单元33a，而固态Cr(CO)6被提供给CVD气体单元33b。CVD气体单元33a气化DMAH以产生Al源气体(DMAH气体)而CVD气体单元33b升华Cr(CO)6以产生Cr源气体(Cr(CO)6气体)。CVD气体单元33a和33b也被提供用作抑制气体和窗口净化气体的Ar气。
在图6中的步骤S1中，开始修复处理。低倍数的第二物镜4被移到激光束30的光路中。然后，根据AF控制器9的指示驱动电机7以移动支撑架22到达其移动范围的最高点。在欲修复的衬底2被放在XY台17上之后，驱动电机7使支撑架22降低到AF光学单元20的自动聚焦范围内。
发光单元18发射光，其通过第二半镜15，被第三半镜16反射，并通过中继透镜21、第二物镜4、以及任一气体窗口1的窗口部件49和开口46，照射衬底2。此光被衬底2反射并通过气体窗口1、第二物镜4、中继透镜21和第三半镜16进入AF光学单元20和相机12。然后，AF光学单元20输出聚焦误差信号到AF控制器9。根据此信号，AF控制器9利用其自动聚焦功能驱动电机7以调整支撑架22高度，从而使激光束30的焦点定位在衬底2上。那么，在衬底2和气体窗口1之间的空隙是例如1mm。TV监视器19显示相机12拍摄的衬底2的图像。
在图6的步骤S2中，选择欲修复的损坏部分。如果损坏部分包括在Al栅线中，修复处理继续到步骤S3以允许激光束30通过气体窗口1a。另一方面，如果损坏部分包括在Cr源线中，修复处理继续到步骤S6以允许激光束30通过气体窗口1b。
如果继续到步骤S3，那么修复处理继续到步骤S4以通过移动XY台17调整衬底2的位置从而使激光束30照射到损坏部分。用第二物镜4粗略地调节衬底2的位置使气体窗口1a的开口46与衬底2的损坏部分对准，旋转旋转器5以移动高倍数的第一物镜3到激光束30的光路中，并用第一物镜3精确地调节衬底2的位置。然后，使狭缝发光单元10发光以调节狭缝14的大小和形状到欲修复布线的部分的大小和形状。
在图6的步骤S5中，通过激光CVD在损坏部分上淀积Al膜。首先，CVD气体单元33a提供Al源气体(DMAH气体)到气体窗口1a的源气体入口42，抑制气体(Ar气)到抑制气体入口41，以及窗口净化气体(Ar气)到窗口净化气体入口43。通过喷嘴48向欲修复的一部分衬底2注入源气体。通过喷嘴47沿欲修复的部分相反的方向注入抑制气体。这样，抑制气体沿与源气体注入方向相反的方向被注入，由此避免了外部空气被源气体的注入而吸入。此外，从窗口净化气体出口51向窗口部件49注入窗口净化气体，以避免源气体粘附并由此雾化窗口部件49。
激光源11发射激光束30，其被第一半镜13反射而经过狭缝14。然后，狭缝14将激光束30的截面形状修整为欲修复的部分的形状。接着，激光束30被第二半镜15和第三半镜16反射，通过中继透镜21和第一物镜3，并进入气体窗口1a的窗口部件49。然后，激光束30通过窗口部件49和开口46照射到欲修复的一部分衬底2上。
在被激光束30照射的时候，欲修复的一部分衬底2，也就是在Al栅线中的断裂，被提供源气体，由此淀积Al以在栅线中的断裂上形成Al膜。此Al膜连接断裂，结果使损坏部分得以修复。修复处理继续到步骤S9并返回到步骤S2。
另一方面，如果损坏部分包括在Cr源线中，那么修复处理从步骤S2继续到步骤S6，然后到步骤S7。在步骤S7中，气体窗口1b的开口46和欲修复的一部分衬底2以与步骤S4中相同的方式对齐。
然后修复处理继续到步骤S8。在此步骤中，以与步骤S5中相同的方式，通过用CVD气体单元33b和气体窗口1b在损坏部分上淀积Cr膜使源线的损坏部分得以修复。CVD气体单元33b向气体窗口1b提供Cr(CO)6气体作为源气体。接着，修复处理继续到步骤S9并返回到步骤S2。重复从步骤S2到步骤S9的上述步骤直到欲修复的衬底2的所有部分得以修复。结果，完成了在衬底2上的断裂的修复。
如上所述，根据本具体实施例的布线修复设备具有两个CVD气体单元，用来为欲修复的部分提供DMAH气体和Cr(CO)6气体作为CVD的源气体。使用此设备，由Al组成的栅线中的断裂通过在这些断裂上形成Al膜能够得以修复，而由Cr组成的源线中的断裂通过在这些断裂上形成Cr膜能够得以修复。这样，包括不同材料的布线通过在断裂上覆盖与断裂部分相同的材料能够得以修复。因此，被修复的布线获得了包括电特性的均匀物理特性。此布线也能获得均匀的热膨胀特性，从而当施加热载荷时不会发生热应力。因此，此布线具有较高的热载荷抵抗性并且随时间退化少，从而提供了较高的质量和可靠性。
此外，具有两个CVD气体单元的此布线修复设备，能同时提供具有不同特性的两种源气体，也就是DMAH气体和Cr(CO)6气体。因此，此设备比只具有一个CVD气体单元并因此要求用另一个源气体替换使用的源气体的设备具有显著提高的修复效率。
而且，根据本具体实施例的布线修复装置具有专用于单一气体的两个气体窗口。如果单一气体窗口被不同的源气体共用，那么气体窗口的内部为了使用的源气体被另一源气体替代就必须完全净化以提供均匀的源气体浓度。此净化花费时间长，如4-5小时，因此显著地降低了修复效率。另一方面，根据本具体实施例的布线修复设备具有与CVD气体单元相同数量的气体窗口。因此，此设备不需要为使用的源气体的替换而进行净化，不降低修复效率。
根据本具体实施例的布线修复设备具有两个CVD气体单元和两个气体窗口，并提供两种源气体，也就是DMAH气体和Cr(CO)6气体；但是，本发明并不限于本具体实施例。例如，可以使用其它的源气体。此外，可以使用多于两种的源气体以及多于两个的CVD气体单元和气体窗口。尽管上述具体实施例应用于LCD中的栅线和源线的修复，但本发明也可以应用到其它集成电路的修复中。

Claims (5)

1.一种布线修复设备，用于采用激光CVD修复形成在衬底上的布线的损坏部分，此设备包含：
激光源单元，用于用激光束照射所述布线的损坏部分；
CVD气体单元，用于产生CVD的不同源气体；以及
气体窗口单元，从所述CVD气体单元为其提供所述源气体并且其将所述源气体提供到所述布线的被照射部分。
2.根据权利要求1的布线修复设备，其中所述气体窗口单元包含与所述CVD气体单元相同数量的气体窗口；并且由所述CVD气体单元产生的不同源气体被提供给所述不同气体窗口。
3.根据权利要求1或2的布线修复设备，其中所述源气体之一为氢化二甲基铝气体。
4.根据权利要求1或2的布线修复设备，其中所述源气体之一为六羟基铬气体。
5.根据权利要求1的布线修复设备，其中所述激光束是在波长349nm处Nd:YAG激光的三次谐波。
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