CN101418439A - 激光加工装置以及激光加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光加工装置以及激光加工方法，沿着激光(8)的光路依次配置狭缝掩膜(20)、中继透镜(11)、物镜(12)、气窗(14)以及作为被加工物的基板(15)。狭缝掩膜(20)例如具有直线形状狭缝(23)以及迂回形状狭缝(24)。使这样的狭缝形状的激光在基板(15)上成像成像(13)。另外，从气窗(14)向基板(15)供给原料气体。使用激光CVD法以狭缝形状总括形成导电膜以连接基板(15)上的配线缺陷(断线部)，由此，进行修正加工。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工装置以及激光加工方法。
背景技术
作为修正在基板上形成的配线的断线部等的所谓的配线缺陷的方法，公知有基于激光CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相生长)法的加工方法(例如专利文献1)。该方法通过使用激光CVD法使导电性的膜在断线部或绕过该断线部的旁通路径上堆积，从而将配线的断线部电连接。
图6(a)、(b)表示相关的激光加工装置的构成。在图6(a)所示的激光加工装置中，沿着激光8的光路依次配置有狭缝9、中继透镜11、物镜12、气窗(ガスウインドウ)14以及作为被加工物的基板15。
以下，表示基于图6(a)的激光加工装置的配线缺陷的修正方法。由扩展器(未图示)扩大了的激光8，通过具有矩形开口9a的狭缝9，被截出成矩形的激光10。如图6(b)所示，狭缝9具有可在图中的X方向上移动的齿27a、27b以及可在图中的Y方向上移动的齿28a、28b。另外，在图6(b)中，对于上述以外的狭缝9的构成物省略图示。
被截出的激光10通过中继透镜11以及物镜12成像为规定尺寸的矩形像13。另外，从设于物镜12下方的气窗14向基板15供给激光CVD法的原料气体。由此，通过配合像13的形状而在露出面形成导电膜，修正配线缺陷。图6(a)的例子的情况，基板15载置在XY台(未图示)上，能够对应缺陷部的形状一边向XY方向移动一边修正配线缺陷。
配线缺陷的修正形状，例如为图7(a)所示的直线配线17以及图7(b)所示的迂回配线19这样的形状。对这种形状的修正加工例如由以下顺序进行。首先，被图6(a)所示的狭缝9截出的激光10在加工开始点成像成图7(a)所示的矩形像13。由此，导电膜在基板15表面矩形地堆积。然后，通过XY台的动作，像13在基板15上向扫描方向16相对地移动，由此得到直线配线17。另外，图7(b)所示的迂回配线19也可同样地通过使矩形的像13在基板15上移动而得到。
专利文献1：(日本)特开2004-61689号公报
但是，图6及图7所示的方法具有加工时间长这样的问题。在上述方法中，加工速度大约为4μm/s左右。在配线缺陷的修正中通常进行往复(2次扫描)加工，因此若修正加工部的长度为50μm，则需要花费约26秒左右。
因此，考虑如下的方法，即，预先准备对应各种缺陷形状的狭缝形状，以其形状总括起来照射激光，形成导光膜，若激光强度过强，则对形成的膜造成损伤而脱离，若过弱，则在膜的形成上花费与上述方法同样的时间。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于提供可确保基于激光CVD法的加工品质且可缩短加工时间的激光加工装置以及激光加工方法。
本发明的激光加工装置，具有：掩模，其具有规定向基板照射的激光的形状的狭缝；光学系统，其使形状被规定的激光在所述基板上成像；原料气体供给机构，其向基板供给激光化学气相生长法的原料气体；条件切换机构，其切换关于激光输出及加工时间的第一条件以及第二条件，第二条件的激光输出比第一条件的激光输出低，第二条件的加工时间比第一条件的加工时间长，狭缝具有将在基板上形成的配线的断线部连接的规定狭缝形状。
本发明的激光加工方法，其特征在于，包括：通过狭缝规定激光的形状的工序，所述狭缝具有将基板上形成的配线的断线部连接的规定的狭缝形状；通过光学系统使所述激光在所述基板上成像的工序；修成断线部的工序，通过使用激光化学气相生长法使在所述基板上成像的所述规定的狭缝形状的导电膜堆积来修正所述断线部，修正断线部的工序由在关于激光输出以及加工时间的第一条件下进行的工序以及在关于激光输出以及加工时间的第二条件下进行的工序构成，第二条件的激光输出比第一条件的激光输出低，第二条件的加工时间比第一条件的加工时间长。
根据本发明，通过使用具有对应于被加工物的配线图案而预先设定的修正形状的狭缝，改变加工条件由其修正形状总括起来形成导电膜。由此，能够确保加工品质并能够将配线的断线部的修正加工时间比以往大幅地缩短。
本发明具有以下特征。本发明的激光加工装置由对应于配线图案预先设定的狭缝形状的掩模规定激光的形状。并且，使规定了形状的激光例如在形成于基板上的配线的断线部(断线等配线缺陷等)成像，由激光CVD法进行断线部的修正。由此，与一边扫描矩形成像的光束一边以所希望的形状进行修正的方法相比，能够大幅度缩短修正加工时间。
此时，可以具有使掩模移动来切换狭缝形状的狭缝切换机构。
另外，狭缝形状可以至少包括直线形状以及绕过所述断线部而连接的形状。迂回形状例如可形成为コ形等。
另外，狭缝形状可包含在基板上可识别的规定的标记形状。由此，除了配线修正以外还可以进行例如向基板上的标记。
另外，通过由净化气体将激光CVD法的原料气体局部地封入的所谓气幕方式进行激光CVD法，能够进行有效的加工。
附图说明
图1中(a)、(b)是表示本发明实施方式的激光加工装置的构成的剖面图以及立体图；
图2中(a)、(b)是表示本发明实施方式的激光加工装置形成的修正配线的俯视图；
图3中，(a)是表示液晶显示装置的配线构造中的缺陷的俯视图，(b)是表示在(a)所示的缺陷上形成的修正配线的俯视图；
图4中，(a)是图3(b)所示的A-A线的剖面图，(b)是图3(b)所示的B-B线的剖面图，(c)是图3(b)所示的C-C线的剖面图；
图5中，(a)是表示相关技术的激光加工方法的流程图，(b)是表示本发明实施方式的激光加工方法的流程图；
图6中(a)、(b)是表示相关的激光加工装置的构成的剖面图以及立体图；
图7中(a)、(b)是表示由图6所示的激光加工装置形成的修正配线的俯视图。
附图标记说明
1：数据线
2：栅极线
3：晶体管
4：断线缺陷
5：图案形成缺陷
6、17：直线配线
6a：第一直线配线
6b：第二直线配线
7、19：迂回配线
7a：第一迂回配线
7b：第二迂回配线
8、10：激光
9：狭缝
9a：开口
11：中继透镜
12：物镜
13：像
14：气窗(ガスウインドウ)
15：基板
16、18：扫描方向
20：狭缝掩模
21：切换机构
23：直线形状狭缝
24：迂回形状狭缝
25：绝缘膜
27a、27b、28a、28b：齿
具体实施方式
接下来，基于本发明的实施方式，参照附图具体说明。图1(a)是表示本实施方式的激光加工装置的构成的剖面图，图1(b)是表示上述激光加工装置所使用的狭缝掩模的立体图。另外，本发明例如可在半导体制造工序以及液晶制造工序实施，但在本说明书中对于液晶制造工序中的配线缺陷的修正进行说明。
如图1(a)所示，在本实施方式的激光加工装置，沿着激光8的光路依次配置有狭缝掩模20、中继透镜11、物镜12、气窗14以及作为被加工物的基板15。
如图1(b)所示，在狭缝掩模20上形成有具有对应于配线缺陷(断线部)的修正加工部的形状的图案形状的狭缝。在图1(b)中，形成有直线状的直线形状狭缝23及コ形的迂回形状狭缝24，但除此之外也能够形成各种形状的狭缝。狭缝掩模20例如可由金属以及玻璃等构成，也可以是例如含有反射镜等的构成。另外，狭缝掩模20可通过切换机构21在图中XY平面上移动。由此，可切换被激光8照射的狭缝形状。
中继透镜11及物镜12一同构成使激光在基板15上成像的光学系统。除了图1(a)所示的结构之外也可以例如在光路上追加其他透镜。
气窗14以使具有CVD原料气体吹出口、净化气体(パ—ジガス)吹出口以及气体吸入口(均未图示)的面接近基板15的方式配置。由此，如后所述，在修正加工时，在基板15的修正加工部周围形成所谓的气幕。
在基板15上形成有液晶装置的配线，该配线中的断线等缺陷使用本发明的激光加工装置利用激光CVD法修正。为了使修正加工部的位置与激光8的光路一致，基板15与图的XY平面平行地载置在XY台(未图示)上，通过该XY台可在图中的X方向或Y方向上移动。另外，也可以通过使激光照射系统(激光8、狭缝掩模20、激光10、中继透镜11、物镜12、气窗14)移动而使激光8的光路与基板15上的修正加工部一致。
接着，对本实施方式的动作进行说明。首先，通过使XY台移动而使基板15上的修正加工部在激光8的光路上移动。对应于修正加工部的形状，从狭缝掩模20所具有的狭缝形状的图案中选择适当的图案，使切换机构21选择的图案位于激光8的光路上而进行移动。
接着，在修正加工部的周围形成所谓的气幕。气幕的形成方法例如被(日本)特开2003-347242号公报公开。在本实施方式中，以覆盖修正加工部的方式从设于气窗14的基板15侧的面的原料气体吹出口供给CVD的原料气体。并且，在其周围从净化气体吹出口供给净化气体，以封入CVD原料气体。净化气体例如使用氮气。另外，从在被净化气体封入的CVD原料气体的外轮廓(净化气体侧)位置设置的气体吸入口，吸引CVD原料气体以及净化气体。由此，覆盖修正加工部的CVD原料气体被封入到由气窗14、基板15以及净化气体(气幕)构成的空间内。另外，也可以在基板15以及狭缝掩模20移动之前进行气幕的形成。
在形成气幕之后，通过照射由扩展器(未图示)扩大了的激光8，利用激光CVD法在修正加工部上堆积导电性的膜。此时，中继透镜11以及物镜12的光学系统使通过了狭缝掩模20的狭缝部的激光8在基板15上成像为规定尺寸的像13。该像13的形状为与预先选择的狭缝掩模20的狭缝形状相似的形状。通过使像13成像而构成的修正加工部例如可形成为图2(a)所示的直线状的直线配线6或图2(b)所示的コ形的迂回配线7等形状。另外，在图2(a)、(b)中，为了图示的简略化而省略了修正加工部以外的配线等的表示。
图2(a)、(b)所示的形状的修正配线例如形成在图3(a)所示的配线上。图3(a)是表示在基板上形成有数据线1、栅极线2以及作为TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)的晶体管3的配线构造的俯视图。如图3(a)所示，在基板15上格栅状地配置有构成液晶配线图案的数据线1和栅极线2。另外，在栅极线2上形成有多个晶体管3。在图3(a)中，残存有在配线形成工序中产生的断线缺陷4及在晶体管3的形成工序中由蚀刻等产生的断线部即图案形状缺陷5这样的配线缺陷。如图3(b)所示，在修正加工这些配线缺陷时，在图3(a)的断线缺陷4的位置形成直线配线6。另外，在图3(a)的图案形状缺陷5的位置形成迂回配线7。
图4(a)是图3(b)所示的A-A线的剖面图，(b)是图3(b)所示的B-B线的剖面图，(c)是图3(b)所示的C-C线的剖面图。在本实施方式中，如图4(a)所示，将在基板15上形成的数据线1的断线部连接而从基板15侧开始依次形成有第一直线配线6a以及第二直线配线6b。第一直线配线6a以及第二直线配线6b都是导电性的膜。另外，如图4(b)、(c)所示，将数据线1的图案形状缺陷(断线部)连接而从基板15侧依次形成有第一迂回配线7a以及第二迂回配线7b。第一迂回配线7a以及第二迂回配线7b都是导电性的膜。如图4(c)所示，在跨过栅极线2的位置，在形成第一迂回配线7a之前，在栅极线2上形成有绝缘膜25。通过形成以上这样的修正配线，修正断线缺陷4以及图案形状缺陷5这样的配线缺陷。另外，对于形成上述这样的双层构造的修正配线的理由在后文中叙述。
如以上说明，通过形成本实施方式的构成，根据预先设定的修正加工部的形状图案，由激光CVD法总括形成导电性的膜。由此，可大幅度缩短修正加工时间并可实现高速化。
接着，对于本实施方式的激光加工方法，与前述的相关技术(图6(a)、(b)以及图7(a)、(b))比较进行说明。图5(a)是表示上述的相关技术的激光加工方法的流程图。如图5(a)所示，若开始修正加工(步骤S50)，则输出规定(中度)强度的激光(步骤S52)，进行去路的XY扫描而进行第一修正加工(步骤S54)。接着，输出与步骤S52的情况相同强度的激光(步骤S56)，进行回路的XY扫描而进行第二修正加工(步骤S58)。这样，通过进行双向的CVD加工，完成修正加工(步骤S60)。此时的激光强度设定成不对形成的膜造成损伤使其脱离的程度。
对此，图5(b)的流程图表示本发明的激光加工方法。在本实施方式中，如图5(b)所示，由第一步骤(步骤S12)和第二步骤(步骤S14)两阶段进行修正配线的形成，第一步骤设定激光强度较高、加工时间较短，第二步骤设定激光强度比第一步骤的低，加工时间比第一步骤的长。
首先，若开始修正加工(步骤S10)，以第一步骤设定的激光输出及加工时间，通过激光CVD法总括对象区域而形成第一导电膜(步骤S12)。该第一导电膜相当于图4(a)～(c)所示的第一直线配线6a以及第一迂回配线7a。由本步骤设定的激光输出也由于被加工物等的加工条件的不同而不同，但尽量为高的激光输出为好。这是由于，通过提高激光输出，在与基板等被加工物的界面不易引起剥离。其中，若在到达必要的膜厚之前长时间照射高的激光输出，则产生对形成的膜造成损伤，膜剥离而使贴合强度降低的问题。在本实施方式中，通过以比较高的激光输出短时间成膜，能够形成与被加工物的界面的紧密贴合性高的第一层导电膜。另外，例如图4(c)所示，对需要跨过栅极线2形成修正配线的部分，在形成第一层导电膜之前，形成有绝缘膜25。该绝缘膜25可通过公知的光刻法及蚀刻法形成。
接着，以第二步骤设定的激光输出以及加工时间，通过激光CVD法总括对象区域而形成第二导电膜(步骤S12)。该第二导电膜相当于图4(a)～(c)所示的第二直线配线6b以及第二迂回配线7b。在该第二步骤中，通过调整激光输出以及加工时间，能够使第一及第二导电膜的总膜厚成为所希望的值。
在第二步骤中，将激光输出设定得比第一步骤的稍低为好。通过这样设定，能够提高第一导电膜与本步骤形成的第二导电膜的紧密贴合性。在此，第二步骤的激光输出设定为第一步骤的激光输出的50～80％为好。其理由如下。即，若使激光输出比第一步骤的50％小，则成膜速度变慢，因此不易得到由总括成膜带来的加工时间缩短的优点。另外，若使激光输出比第一步骤的80％大，则以与第一步骤大致相同条件加工。如前所述，在第一步骤尽量高地设定激光输出，因此对形成的膜造成损伤，不易得到与第一层优良的紧密贴合性。
通过进行以上的两阶段的修正加工，形成基于双层导电膜的修正配线，修正加工结束(步骤S16)。如图4(a)～(c)所示，对于具有台阶差的部分也能够通过激光CVD法总括形成修正配线。
在图5(a)所示的激光加工方法，加工速度约为4μm/s左右，由于以往复方向的扫描进行加工，若长度为50μm，则需要花费约26秒左右。对此，若使用图5(b)所示的本发明的激光加工方法，与上述的例相同的长度50μm的配线缺陷的情况下，第一步骤进行约1.5秒，第二步骤进行约5秒，合计6.5秒左右结束加工。即，根据本实施方式，与图5(a)所示的激光加工方法相比，可使加工时间约为1/4。另外，如本实施方式所示，通过由激光输出和加工时间的设定条件相互不同的两阶段的步骤进行修正加工，不对膜造成损伤，可形成贴合性高的修正配线膜。
另外，通过除了图1(b)所示的直线形状狭缝23及迂回形状狭缝24以外增加狭缝图案的种类，可对更多种配线缺陷适用本发明。另外，可以与例如图6(a)、(b)所示的狭缝9可切换地构成狭缝掩模20。
另外，可以将本发明的激光加工装置作为进行基于上述的CVD法的配线缺陷的修正以外的激光加工而使用。此时，通过将狭缝掩模20的狭缝图案形成掩模形状，可对基板等的被加工物实施标记。掩模形状例如可以为数字、文字或记号。上述标记可以通过CVD法堆积掩模层而进行，也可以由激光除去被加工物的表面而进行。
产业上的可利用性
本发明例如在半导体制造工序以及液晶制造工程等中可很好地利用。
Claims (7)
1.一种激光加工装置，具有：
掩模，其具有规定向基板照射的激光的形状的狭缝；
光学系统，其使被规定成所述形状的激光在所述基板上成像；
原料气体供给机构，其向所述基板供给激光化学气相生长法的原料气体；
条件切换机构，其切换关于激光输出以及加工时间的第一条件以及第二条件，
第二条件的激光输出比第一条件的激光输出低，第二条件的加工时间比第一条件的加工时间长，
所述狭缝具有将在所述基板上形成的配线的断线部连接的规定狭缝形状。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还具有使所述掩模移动而切换所述狭缝形状的狭缝切换机构。
3.如权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，所述规定的狭缝形状至少包含直线形状以及绕过所述断线部进行连接的形状。
4.如权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，所述规定的狭缝形状包含在所述基板上可识别的规定的标记形状。
5.如权利要求1～4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，所述原料气体供给机构具有气幕形成机构，其通过向所述原料气体的周围供给净化气体并吸引气体，利用气幕方式局部地封入所述原料气体。
6.一种激光加工方法，其特征在于，包括：
通过狭缝规定激光的形状的工序，所述狭缝具有将基板上形成的配线的断线部连接的规定的狭缝形状；
通过光学系统使所述激光在所述基板上成像的工序；
修正断线部的工序，通过使用激光化学气相生长法使在所述基板上成像的所述规定的狭缝形状的导电膜堆积，以此来修正所述断线部，
修正所述断线部的工序由在第一条件下进行的工序和在第二条件下进行的工序构成，所述第一条件及第二条件分别为关于激光输出及加工时间的条件，第二条件的激光输出比第一条件的激光输出低，第二条件的加工时间比第一条件的加工时间长。
7.如权利要求6所述的激光加工方法，其特征在于，所述第二加工条件的激光输出为所述第一加工条件的激光输出的50～80％。
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