JP4285210B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜が形成された基板に対してレーザ光を照射することにより配線修正などを行うレーザ加工装置に関する。

従来より、基板上に形成された配線などの薄膜のパターニング方法の一つとして、レーザ光の照射により薄膜を選択的に除去するレーザ加工法が知られている。レーザ加工法は、半導体製造において、または液晶あるいは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの製造において、フォトマスクの欠陥修正、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板の配線修正などに用いられている。

レーザ加工法では、レーザ光の照射により除去された薄膜が周囲に飛散し、それらの飛散物が再び基板に付着してしまう場合がある。基板に付着した飛散物は、付着する場所によってはＴＦＴ等の性能に影響し、新たな欠陥の原因となるおそれがある。このような問題に対処するため、例えば特許文献１では、レーザ光の照射により発生した飛散物を、ガスを吹き付けることにより吹き飛ばす方法が提案されている。また、特許文献２では、基板に付着した飛散物を、最初のレーザ光よりも弱いパワーのレーザ光を照射することにより除去する方法が提案されている。
特開２００１−２０７２６７号公報 特開２００２−４０７６４号公報

しかしながら、特許文献１では、レーザ光の照射位置近傍から飛散物を吹き飛ばすことは可能であるが、吹き飛ばされた飛散物が基板上の他の位置に付着してしまう可能性があった。また、ガスを吹き付けるということは、レーザ光の照射により蒸発した金属がガスによって冷やされ、金属粉となって再び基板に付着してしまうおそれがあった。

特許文献２では、飛散物を除去するための時間が更に必要になるので、生産性が著しく損ねられてしまうという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、レーザ光の照射により発生する飛散物の数を低減することができ、飛散物の付着による悪影響を防止して品質を高めることができるレーザ加工装置を提供することにある。

本発明によるレーザ加工装置は、薄膜が形成された基板を支持する載置台と、載置台に支持された基板に向けてレーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光を透過させるための窓、および、窓により塞がれると共に載置台に支持された基板の側が開放されたレーザ照射室を有し、載置台上の基板の表面に対して相対的に変位可能な局所加工部と、基板上におけるレーザ光の照射位置を局所的に真空排気する局所排気機構と、局所加工部の載置台側の面の外周に沿って設けられ、圧縮ガスを載置台上の基板に向けて吹き出す通気部、および、通気部の内周に沿って設けられ、レーザ照射室方向へ向かって流れてくる圧縮ガスを吸引する圧縮ガス吸引口を有し、局所加工部を圧縮ガスにより基板に対して浮上させる浮上機構とを備えたものである。

本発明によるレーザ加工装置では、基板上におけるレーザ光の照射位置が局所的に真空排気されるので、レーザ光の照射により発生した飛散物が基板の周辺から除去される。よって、飛散物の数が低減し、飛散物が基板に再び付着するおそれがなくなり、飛散物の付着による悪影響が防止される。

本発明のレーザ加工装置によれば、基板上におけるレーザ光の照射位置を局所的に真空排気するようにしたので、レーザ光の照射により発生した飛散物を、容易かつ確実に基板の周辺から除去することができる。よって、飛散物の数を低減させることができ、飛散物の付着による悪影響を防止して高品質のレーザ加工物を製造することができる。また、レーザ光を複数回照射する必要がないので、工程が簡単であり所要時間が短くてすみ、生産性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置により製造されるレーザ加工物の断面構造を表すものである。このレーザ加工物１０は、例えば、液晶あるいは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどのディスプレイパネルとして用いられるものであり、例えばガラスよりなるＴＦＴ基板１１の表面に薄膜の配線パターン１２が形成されている。

図２は、図１に示したレーザ加工物１０を製造するレーザ加工装置の断面構成を表している。このレーザ加工装置は、例えば、配線パターン１２に生じた短絡部１２Ａを切断して修正するものであり、ＴＦＴ基板１１を支持する載置台２０と、レーザ光ＬＢを発生するレーザ光源３０と、載置台２０上のＴＦＴ基板１１の表面に対して相対的に変位可能な局所加工部４０とを備えている。また、このレーザ加工装置には、ＴＦＴ基板１１上におけるレーザ光の照射位置を局所的に真空排気する局所排気機構５０と、圧縮ガスＧ１により局所加工部４０をＴＦＴ基板１１に対して浮上させる浮上機構６０と、パージガスＧ２を局所加工部４０の窓４１に吹き付けるパージガス供給機構７０とが設けられている。

載置台２０は、例えばＸ−Ｙステージにより構成され、ＴＦＴ基板１１を局所加工部４０に対して相対的に移動させ、ＴＦＴ基板１１上に点在する短絡部１２Ａにレーザ光ＬＢを照射させることができるようになっている。また、載置台２０には、ＴＦＴ基板１１の載置、交換などの際に局所加工部４０を待避させるための図示しない待避部が設けられている。

レーザ光源３０は、例えば、波長５３２ｎｍのレーザ光ＬＢを発生するものである。また、レーザ光源３０と局所加工部４０との間には、照射光学系として、例えば、レーザ光ＬＢを整形する図示しないアパーチャ等と共に、レーザ光ＬＢの進行方向を変更するミラー３１およびレーザ光ＬＢを集光する対物レンズ３２が配置されている。なお、対物レンズ３２は、短絡部１２Ａの修正状況を観察するための観察部を構成している。

局所加工部４０は、略円板状の形状を有し、その中央に窓４１およびレーザ照射室４２が設けられている。窓４１は、レーザ光ＬＢを透過させるためのものであり、例えば、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するガラスなどの透明材料により構成されている。レーザ照射室４２は、窓４１により塞がれると共にＴＦＴ基板１１側が開放されている。

局所排気機構５０は、例えば、排気孔５１と、局所真空排気部５２とを備えている。排気孔５１は、レーザ光ＬＢの照射により除去された配線パターン１２の飛散物を吸引して除去するものである。排気孔５１は、ＴＦＴ基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置の近傍、例えばレーザ照射室４２の内面から、局所加工部４０を貫通するように設けられている。このようにすれば、レーザ照射室４２内に拡散している飛散物を確実に吸引することができ、高い排気効果が得られるので好ましい。排気孔５１は、排気路５３を介して局所真空排気部５２に接続されている。局所真空排気部５２は、排気孔５１から吸引された飛散物を排気処理するものである。

浮上機構６０は、例えば窒素（Ｎ2 ）などの圧縮ガスＧ１により局所加工部４０をＴＦＴ基板１１に対して浮上させるものである。また、浮上機構６０は、圧縮ガスＧ１によりレーザ照射室４２への外気の侵入を遮断するガスカーテン機構としての機能も有しており、窓４１と共にレーザ照射室４２を密閉し、ＴＦＴ基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置を外気から遮断するようになっている。

浮上機構６０は、局所加工部４０の載置台２０側の面に、圧縮ガスＧ１を載置台２０上のＴＦＴ基板１１に向けて吹き出す通気部６１と、レーザ照射室４２方向へ向かって流れてくる圧縮ガスＧ１を吸引する圧縮ガス吸引口６２とを備えている。通気部６１には、圧縮ガスＧ１を吹き出すため、図示しないが多数の空孔が設けられている。通気部６１は、圧縮ガスＧ１を均一に放出するため例えば多孔質材料により構成されていることが好ましい。多孔質材料としては、例えば多孔質金属、多孔質セラミックスあるいは多孔質合成樹脂が好ましく、中でも多孔質アルミニウム（Ａｌ）がより好ましい。

また、浮上機構６０は、圧縮ガスＧ１を供給する圧縮ガス供給部６３と、圧縮ガスＧ１を局所加工部４０へと導く圧縮ガス供給路６４と、圧縮ガス吸引口６２から吸引された圧縮ガスＧ１を排気処理する圧縮ガス排気部６５とを備えている。

このような浮上機構６０は、ＴＦＴ基板１１の反りあるいはうねりに追随して局所加工部４０を一定の浮上量Ｄで浮上させることができるので好ましく、大面積のＴＦＴ基板１１にも適用可能である。例えば、浮上量Ｄが１０μｍの場合、１０ｋｇの荷重をかけても局所加工部４０がＴＦＴ基板１１に接することはない。また、局所加工部４０をＴＦＴ基板１１に対して相対移動させても浮上量Ｄはまったく変動しない。ここで、局所加工部４０の浮上量Ｄとは、局所加工部４０とＴＦＴ基板１１との間隔をいう。

浮上機構６０は、更に、圧縮ガス吸引口６２と圧縮ガス排気部６５との間に弁６５Ａを備えており、この弁６５Ａにより圧縮ガスＧ１の圧力または流量と圧縮ガス吸引口６２からの吸引量とを調整し、局所加工部４０の浮上量Ｄを制御することができるようになっている。

パージガス供給機構７０は、窓４１に飛散物が付着してしまうことを防止するため、アルゴン（Ａｒ）ガスなどのパージガスＧ２を窓４１に吹き付けるものである。パージガス供給機構７０は、パージガスＧ２を供給するパージガス供給部７１と、パージガスＧ２をレーザ照射室４２へと導入するパージガス供給路７２とを備えている。

図３は、局所加工部４０を載置台２０側から見た底面図である。なお、図３では、局所加工部４０および通気部６１の識別を容易とするために、それらに図２と同一の斜線をそれぞれ付している。圧縮ガス吸引口６２および通気部６１は、窓４１に近い方からこの順に、窓４１を中心とした同心環状に配置されている。

次に、このレーザ加工装置の動作および図１に示したレーザ加工物の製造方法について図２を参照して説明する。

まず、配線パターン１２が形成されたＴＦＴ基板１１を載置台２０に載置し、局所加工部４０の下方に移動させる。このとき、局所加工部４０を予め浮上させておくことが好ましい。局所加工部４０がＴＦＴ基板１１に接触して損傷を与えることを防止することができるからである。局所加工部４０を浮上させるには、例えば、圧縮ガス供給部６３から圧縮ガスＧ１として例えば圧力０．２ＭＰａの圧縮窒素を供給し、この圧縮ガスＧ１を通気部６１を介してＴＦＴ基板１１に向けて吹き出させる。

次いで、パージガス供給機構７０により、レーザ照射室４２内に、パージガスＧ２として例えば２００ｃｃｍの窒素ガスを導入する。

続いて、圧縮ガス排気部６５により排気を開始し、弁６５Ａにより圧縮ガスＧ１の圧力または流量を制御して、局所加工部４０の浮上量Ｄを例えば１０μｍとする。このとき、局所加工部４０の浮上量Ｄを、例えば１０μｍ程度となるべく小さくすることが好ましい。排気孔５１とＴＦＴ基板１１との間隔が近くなるので、局所排気機構５０による真空排気効果を高めることができるからである。また、局所加工部４０とＴＦＴ基板１１との間にバネ定数の極めて大きなバネを形成し、局所加工部４０の浮上量Ｄの変動を抑えて浮上の剛性を高めることができるからである。

また、局所排気機構５０の局所真空排気部５２により排気を開始する。局所排気機構５０による排気は、レーザ光ＬＢの照射により生じた飛散物を排気孔５１から吸引して除去するためである。

そののち、窓４１を通して配線パターン１２を観察しながら載置台２０を操作することにより、修正したい短絡部１２Ａが局所加工部４０の下方になるようにＴＦＴ基板１１を移動させて、短絡部１２Ａにレーザ光ＬＢを照射する。レーザ光ＬＢの照射条件は、例えば、加工サイズを２０μｍ□とし、波長５３２ｎｍのパルスレーザ光を１回打つようにすることができる。これにより、２０μｍ角の領域内の金属膜が完全に除去され、短絡部１２Ａが切断されて修正される。

以上の工程を繰り返すことにより、配線パターン１２の短絡部１２Ａが順次切断されて修正され、図１に示したレーザ加工物１０が完成する。ここでは、ＴＦＴ基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置が局所的に真空排気されるので、レーザ光ＬＢの照射により発生した飛散物が排気孔５１から吸引されて除去される。よって、飛散物の数が低減し、飛散物がＴＦＴ基板１１に再び付着するおそれがなくなり、飛散物の付着による悪影響が防止される。

このように本実施の形態では、ＴＦＴ基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置を、局所排気機構５０により局所的に真空排気するようにしたので、レーザ光ＬＢの照射により発生した飛散物を排気孔５１から吸引し、容易かつ確実にＴＦＴ基板１１の周辺から除去することができる。よって、飛散物の数を低減させることができ、飛散物の付着による悪影響を防止して高品質のレーザ加工物１０を製造することができる。また、レーザ光ＬＢを複数回照射する必要がないので、工程が簡単であり所要時間が短くてすみ、生産性を高めることができる。

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例）
上記実施の形態と同様にして、ＴＦＴ基板１１上の配線パターン１２の短絡部１２Ａを修正し、レーザ加工物１０を作製した。なお、レーザ加工物１０は五つ作製し、それぞれにロット番号１〜５を付した。得られたレーザ加工物１０について、レーザ光ＬＢの照射位置を中心とした６０μｍ角の領域内における径約０．５μｍ以下の飛散物の個数を調べたところ、図４に示したように５個ないし１０個であった。

（比較例）
局所排気機構５０による局所的な真空排気を行わなかったことを除き、上記実施例と同様にして五つのレーザ加工物を作製し、それぞれにロット番号１〜５を付した。得られたレーザ加工物について、上記実施例と同様にして飛散物の個数を調べたところ、図４に示したように４５個ないし６５個であった。

図４から分かるように、実施例によれば、比較例に比べて、飛散物の個数を約１０分の１と極めて少なくすることができた。すなわち、レーザ光の照射位置を局所的に真空排気するようにすれば、飛散物の数を激減させ、飛散物がレーザ加工物に付着するのを防止することができることが分かった。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、排気孔５１を、レーザ照射室４２の内面から局所加工部４０を貫通するように設けた場合について説明したが、排気孔５１の入口はＴＦＴ基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置の近傍にあればよく、例えばレーザ照射室４２の周囲の局所加工部４０の底面に排気孔５１の入口を設けるようにしてもよい。この場合には、レーザ照射室４２内の全体に拡散している飛散物を効率よく吸引するため、排気孔５１を、圧縮ガス吸引口６２と同様に、レーザ照射室４２の周囲に環状に形成することが好ましい。

また、例えば、上記実施の形態および実施例では、載置台２０により、ＴＦＴ基板１１を局所加工部４０に対して移動させる場合について説明したが、レーザ光源３０および局所加工部４０をＴＦＴ基板１１に対して移動させるようにしてもよく、あるいは両方を移動させるようにしてもよい。

更に、例えば、上記実施の形態および実施例では、局所加工部４０を圧縮ガスＧ１を用いた浮上機構６０により浮上させる場合について説明したが、浮上機構６０の浮上方式は圧縮ガスＧ１による静圧浮上方式に限定されない。

加えて、局所加工部４０は、例えば支柱等に固定されていてもよい。

更にまた、上記実施の形態および実施例では、図３に示したように円板状の局所加工部４０に、通気部６１および圧縮ガス吸引口６２を環状に形成するようにしたが、通気部６１および圧縮ガス吸引口６２の形状は環状に限定されず、例えば矩形、三角形などとしてもよい。ただし、環状とすれば製造が容易であるので好ましい。

加えてまた、圧縮ガスＧ１またはパージガスＧ２は、上記実施の形態および実施例で説明したガス種に限られず、他のガスでもよい。

本発明のレーザ加工物の製造方法および本発明のレーザ加工装置は、上記実施の形態および実施例で説明したＴＦＴ基板１１の欠陥修正のほか、例えば、フォトマスクの欠陥修正、透明導電性薄膜、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ）薄膜の電極パターン形成、および薄膜により構成された抵抗またはコイルなどのトリミングにも適用することができる。

図２に示したレーザ加工装置により製造されるレーザ加工物の一例を表す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を表す断面図である。 図１に示した局所加工部をＴＦＴ基板側から見た構成を表す底面図である。 本発明の実施例の結果を表す図である。

符号の説明

１０…レーザ加工物、１１…ＴＦＴ基板、１２…配線パターン、１２Ａ…短絡部、２０…載置台、３０…レーザ光源、４０…局所加工部、４１…窓、４２…レーザ照射室、５０…局所排気機構、５１…排気孔、５２…局所真空排気部、６０…浮上機構、６１…通気部、６２…圧縮ガス吸引口、７０…パージガス供給機構、Ｇ１…圧縮ガス、Ｇ２…パージガス

Claims (7)

1. 薄膜が形成された基板を支持する載置台と、
   前記載置台に支持された基板に向けてレーザ光を発生するレーザ光源と、
   前記レーザ光を透過させるための窓、および、前記窓により塞がれると共に前記載置台に支持された基板の側が開放されたレーザ照射室を有し、前記載置台上の基板の表面に対して相対的に変位可能な局所加工部と、
   前記基板上における前記レーザ光の照射位置を局所的に真空排気する局所排気機構と、
   前記局所加工部の前記載置台側の面の外周に沿って設けられ、圧縮ガスを前記載置台上の基板に向けて吹き出す通気部、および、前記通気部の内周に沿って設けられ、前記レーザ照射室方向へ向かって流れてくる圧縮ガスを吸引する圧縮ガス吸引口を有し、前記局所加工部を圧縮ガスにより前記基板に対して浮上させる浮上機構と
   を備えたレーザ加工装置。
2. 前記局所排気機構は、前記基板上における前記レーザ光の照射位置の近傍から前記局所加工部を貫通するように設けられた排気孔を有する
   請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記排気孔は、前記レーザ照射室の内面から前記局所加工部を貫通するように設けられた
   請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記基板上における前記レーザ光の照射位置を外気から遮断するガスカーテン機構を備えた
   請求項１記載のレーザ加工装置。
5. 前記局所加工部は略円板状の形状を有すると共に中央に前記窓および前記レーザ照射室を有し、前記圧縮ガス吸引口および前記通気部は、前記窓に近い方からこの順に、前記窓を中心とした同心環状に配置されている。
   請求項１記載のレーザ加工装置。
6. 前記排気孔の入口は、前記レーザ照射室の周囲の前記局所加工部の底面に設けられている
   請求項２記載のレーザ加工装置。
7. 前記排気孔は前記レーザ照射室の周囲に環状に形成されている
   請求項６記載のレーザ加工装置。

Images