CN101733549A - 激光修复装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光修复装置，能够选择具有对应于激光光束的波长的透射玻璃的DMD装置。激光修复装置具有：激光振荡器(31)，其能够出射多种波长的激光光束；多个DMD装置(37a、37b)，其被对应于激光光束的各种波长的光学透射板(40)覆盖；以及滑块控制部(16)，其具有安装多个DMD装置(37a、37b)的滑动架(36)，使该滑动架(36)移动来进行选择性切换，以便将期望的DMD装置37a(或37b)配置在激光光路上。

Description

激光修复装置
技术领域
本发明涉及向缺陷部照射激光光束来进行修复的激光修复装置，该缺陷部产生于例如液晶显示器等的FPD玻璃基板、半导体晶片、印制基板等上。
背景技术
液晶显示器(以下称为“LCD”)等FPD制造商导入许多激光修复装置，在TFT(薄膜晶体管)工序、CF(滤色器)工序中进行修复。各个制造商独自改善修复工序，修复方法和条件多种多样。随之，要求激光修复装置具有多功能的结构，其中之一是在修复中使用的激光光束的波长。
在修复中使用的激光波长因每个LCD制造商而异，一般，使用YAG脉冲激光器的第1高次谐波～第4高次谐波等。
关于这种修复装置，例如专利文献1公开了以下技术，拍摄玻璃基板的缺陷部，从获取到的缺陷图像数据中提取缺陷部的形状数据，按照该形状数据，快速控制数字反射镜单元(以下称为“DMD装置”)的各个微型反射镜的角度，使反射后的激光光束照射缺陷部。
【专利文献1】日本特开2005-103581号公报
但是，在专利文献1的安装有DMD装置的激光修复装置中，不能应对激光器的多波长化，只能使用激光器的一种波长。DMD装置基于改善微型反射镜的动作特性的目的，被玻璃和金属组合而成的盖密封。密封DMD的玻璃片根据制作玻璃片的材料，只能透射特定波长的光。因此，市场上销售的以往的DMD装置根据玻璃片的特性，只能应对特定的激光波长。
另一方面，如果安装有DMD装置的激光修复装置能够应对多种激光波长，则能够对所有材料选择适合于任意形状的材料的激光波长。但是，在安装有市场上销售的DMD装置的激光修复装置中，还做不到使用多种波长激光来实现最佳的激光加工。
发明内容
本发明的课题是提供一种激光修复装置，能够使用对应于多种波长激光的DMD装置进行最佳的激光加工。
本发明的激光修复装置具有：激光光源，其能够出射多种波长的激光光束；多个数字反射镜单元，其被对应于所述激光光束的各种波长的光学透射板覆盖；以及切换单元，其具有安装所述多个数字反射镜单元的基座架，使该基座架移动来进行选择性切换，以便将期望的数字反射镜单元配置在激光光路上。
并且，能够将所述各个数字反射镜单元安装成为，根据入射的所述激光光束的波长来改变其在所述基座架上的设置角度。
并且，能够相对于所述基座架的安装基准面沿任意方向调整所述设置角度。所述切换单元能够使所述基座架沿直线方向或旋转方向移动来进行切换。另外，所述光学透射板能够透射红外区域的波长、近紫外区域的波长、或深紫外区域的波长中至少任意一种波长的激光光束。
在本发明中，能够安装多个对应于激光光束的波长区域的DMD装置，每当切换激光光束的波长时，能够选择具有适应于该波长的光学透射板的DMD装置。为此，具有能够从所安装的多个DMA装置中迅速切换期望的DMD装置的切换单元。
根据本发明，通过使用对应于多种波长激光的DMD装置，能够高效地传播激光光束，并高效地加工修复对象。
附图说明
图1是表示第1实施方式的激光修复装置的整体结构的图。
图2是表示DMD装置的放大断面的图。
图3是表示激光光束的波长与玻璃的透射率的关系的图。
图4是表示直动式滑动架的结构的图。
图5是表示第2实施方式的滑动架的结构的图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
图1是表示第1实施方式的激光修复装置的整体结构的图。
该激光修复装置1具有：控制计算机10；显微镜光学系统20，其利用激光光束修复工件的缺陷部；激光光学系统30，其出射深紫外(DUV：Deep Ultra Violet)、近紫外(NUV：Near Ultra Violet)、可见光(VIS：Visible)、红外(IR：Infra Red)等多种波长的激光光束中的至少2种不同波长。
另外，区分显微镜光学系统20和激光光学系统30仅是为了便于进行说明。
控制计算机10具有：具备中央运算处理装置(CPU)的主控制部11；输入处理图像信号的图像处理部12；载物台控制部13；登记正常的图案图像的菜单存储部14；物镜切换控制部15；作为与不同波长对应的二维空间调制器的切换单元的滑块控制部16；二维空间调制器控制部17，其控制作为二维空间调制器的DMD装置37a(或DMD装置37b)；以及激光控制部18。
显微镜光学系统20具有承载修复对象的工件2的载物台21。
在本实施方式中，将除了载物台21以外的显微镜光学系统20固定，将载物台21设置成为使其可以沿XY方向移动，并使作为修复对象的工件2能够沿XY方向移动。另外，也可以设置成固定载物台21，使除了载物台21以外的显微镜光学系统20能够在XY方向移动。并且，还可以设置成使载物台21和除了载物台21以外的显微镜光学系统20在彼此正交的方向移动。该工件2形成有TFT玻璃基板、滤色器基板、半导体晶片、印制基板等的细微图案。并且，XY载物台21由载物台控制部13控制着能够在同一平面内沿XY方向移动，以便根据由其他缺陷检查装置检测到的缺陷坐标，将缺陷定位在显微镜的光轴上。
照明光源22出射用于照射工件2的照明光。在该照明光的光路上，隔着透镜23b设有光束分离器24b。在该光束分离器24b的反射光路上设有物镜25。在物镜切换单元26上安装有多个该物镜25。该物镜切换单元26由物镜切换控制部15控制，能够从多个物镜25中选择性地切换其中任意一个。
在通过该物镜25、光束分离器24b的光轴的延长线上，隔着光束分离器24b和透镜23c设有CCD等摄像部27。该摄像部27通过透镜23c和物镜25拍摄工件2的图案，并向图像处理部12输出其图像信号。
图像处理部12输入从摄像部27输出的包含缺陷的图像信号，获取缺陷图像数据，将该缺陷图像数据与基准图像数据进行比较，从其差图像数据中提取工件2上的缺陷部，进行二值化处理来生成缺陷形状数据。并且，也能够根据缺陷图像数据或差图像数据求出缺陷部的轮廓，生成缺陷形状数据。该图像处理部12向主控制部11输出缺陷图像数据、缺陷形状数据。
下面，激光光学系统30具有：激光振荡器31，其能够出射多种波长的激光光束；光纤耦合单元32，其将出射的激光光束导入光纤33；投影单元34，其将导入光纤33的激光光束出射；第1激光反射镜35a，其使从投影单元34出射的激光光束朝向二维空间调制器反射；第2激光反射镜35b，其设于第1反射镜35a的反射光路上，并朝向光束分离器24a反射；作为二维空间调制器的多个DMD装置37a、37b；以及作为基座架的滑动架36，其承载多个DMD装置37a、37b。
激光振荡器31根据来自激光控制部18的控制，出射相对于工件2的修复对象的材质效率高的多种波长的激光光束。作为这样的激光振荡器31，能够使用出射例如第1高次谐波～第4高次谐波的激光光束的Nd:YAG激光光源。该Nd:YAG激光光源能够出射第1高次谐波(基本波)是1064nm附近的红外线、第2高次谐波是532nm附近的可见光、第3高次谐波是355nm附近的近紫外线、第4高次谐波是266nm附近的深紫外线的4种不同波长频带的激光光束。
在从激光振荡器31出射的激光光束的光路上配置有第1激光反射镜35a，在该第1激光反射镜35a的反射光路上配置有DMD装置37a(和37b)。
图2是表示DMD装置37a的放大断面的图。另外，DMD装置37b也具有相同的结构。
该DMD装置37a具有配置在驱动用存储器单元38上部的矩阵状的多个微型反射镜39。并且，例如能够围绕丝杠轴的周围在±12°的范围内控制该微型反射镜39的倾斜角度。并且，借助作用于各个微型反射镜39与驱动用存储器单元38之间的间隙的电压差，能够快速切换各个微型反射镜39的倾斜角度。
该微型反射镜39在驱动用存储器单元38起动的状态下旋转预定角度，在驱动用存储器单元38停止的状态下恢复至水平位置。另外，该微型反射镜39例如是约14μm的矩形状的微型反射镜，通过在驱动用存储器单元38上将这些多个微型反射镜39配置成矩阵状，构成DMD装置37a。
该DMD装置37a的微型反射镜39由二维空间调制器控制部17根据缺陷形状数据，通过驱动用存储器单元38控制起动/停止。这样，利用在DMD装置37a中与缺陷形状相同形状地起动的各个微型反射镜，进行激光光束的投影形状的整形。从该DMD装置37a出射的激光光束通过激光反射镜35b和透镜23a入射到光束分离器24a上。另外，该激光光束通过物镜25到达工件2，激光光束照射作为修复对象部分的工件2上的缺陷来进行加工。
二维空间调制器控制部17通过主控制部11读取由图像处理部12生成的工件2的各个缺陷部的缺陷形状数据，并发送控制信号，把与该缺陷形状数据对应的DMD装置37a的各个微型反射镜39的驱动用存储器单元38设为起动状态，把配置在其他区域的各个微型反射镜39的驱动用存储器单元38设为停止状态。
这样，分别控制DMD装置37a的各个微型反射镜39的角度，把激光光束的断面形状整形成修复对象的形状，使该整形后的激光光束照射修复对象，进行修复加工。
并且，图像处理部12在向工件2的缺陷部照射激光光束来进行修复加工后，从摄像部27获取同一位置的图像数据，将该图像数据与基准图像数据进行比较，根据其差图像数据判定缺陷部的修复是否彻底。
在该判定的结果是修复不彻底时，根据修复后的差图像数据，再次生成缺陷部的缺陷形状数据。另外，二维空间调制器控制部17再次通过图像处理部12读取缺陷部的形状数据，把对应于该形状数据的DMD装置37a的各个微型反射镜39的驱动用存储器单元38设为起动状态。这样，对被配置成矩阵状的微型反射镜进行ON/OFF控制，对激光光束的断面形状进行整形，使之成为对应于缺陷部的形状数据的透射形状。DMD装置37a能够对不允许照射激光光束的禁止区域以外进行ON控制，整形成遮挡禁止区域的形状等任意的形状。
在本实施方式中，DMD装置37a具有作为光学透射板的玻璃罩40，其覆盖多个微型反射镜39的上方。由激光反射镜35a反射后的激光光束，透射该玻璃罩40而由微型反射镜39反射，由微型反射镜39反射后的激光光束再次透射玻璃罩40并出射。
图3是表示激光光束的波长与玻璃的透射率的关系的图。
如图3所示，激光光束对玻璃的透射率，根据玻璃的材料，透射的波长不同。另外，该图3只是示意地表示激光光束的波长与玻璃的透射率的关系，从学术上讲其数值未必正确。
根据该图3，例如，玻璃A良好地透射266nm附近的DUV(DeepUltraviolet Rays：深紫外线)区域，玻璃B良好地透射355nm附近的VIS(Visible Rays)、532nm附近的NUV(Near Ultraviolet Rays：近紫外线)区域。另外，玻璃C良好地透射1064nm附近的IR(Infrared Rays：红外线)区域。
这样，玻璃罩40根据其材质，其良好透射的波长不同。因此，在一种玻璃罩40中不能有效地全部透射激光光束的各种波长。并且，激光光束在入射时和出射时两次通过玻璃罩40。因此，例如即使使用透射率70％的玻璃罩40，其整体透射率也将减半成为49％。因此，优选根据各种波长的激光光束，使用容易透射的玻璃罩40，这比较重要。
因此，在本实施方式中，对每个DMD装置37a(和37b)安装容易透射特定波长的激光光束的玻璃罩40。并且，在滑动架36上配置多个这些具有不同类型的玻璃罩40的DMD装置37a(和37b)。另外，在本实施方式中，说明了配置两个DMD装置37a(和37b)的情况，但其数量不限于此。例如，也可以安装3个以上的DMD装置。
图4是表示直动式滑动架36的结构的图。
如该图4所示，在滑动架36上，两个DMD装置37a、37b被排列在安装基准面36a上。该滑动架36根据作为切换单元的滑块控制部16的控制，通过未图示的致动器选择移动DMD装置37a、37b中的任意一方。通过利用电信号控制这些致动器，能够快速进行选择。另外，关于致动器，例如可以考虑电动马达和气动气缸等。
关于两个DMD装置37a、37b，例如在滑动架36上安装波长对应于IR(Infrared Rays：红外线)区域的DMD装置37a、和波长对应于UV(Ultraviolet Rays：近紫外线)区域的DMD装置37b。
这样，能够切换从激光振荡器31出射的多种波长的激光光束来加工工件2。此时，优选根据激光光束的波长，利用物镜切换单元26切换为对应于激光光束的波长的物镜25。在本实施方式中，在物镜切换单元26上安装有IR透射物镜和UV透射物镜。
另外，在前面叙述的图2中，例如在DMD装置37a上排列设有多个微型反射镜39。在激光光束入射到这些微型反射镜39上时，根据微型反射镜39的排列间距、微型反射镜39的倾斜角度等，这些微型反射镜39表现出与所谓衍射网格相同的作用。因此，根据入射的激光光束的波长，出射的激光光束的衍射角度不同。因此，在本实施方式中，根据激光光束的波长和衍射角度，改变DMD装置37a(或37b)在滑动架36的安装基准面36a上的设置角度来进行安装。具体地讲，例如在安装基准面36a上安装未图示的倾斜板，在该倾斜板上安装DMD装置37a(或37b)。
另外，在本实施方式中，能够相对安装基准面36a沿任意方向调整该倾斜板。这样，在图1所示的激光反射镜35b上始终入射相同方向的激光光束(被整形后的激光光束)。
下面，说明本实施方式的作用。
在本实施方式中，假设工件2是TFT玻璃基板，其利用金属布线或ITO(Indium Tin Oxide)等透明电极构成。为了利用激光光束进行修复加工，准备剪断金属布线、剪断ITO膜的壳体，并准备多种修复对象的材料。
例如，在剪断金属布线时，一般利用IR波长区域的激光光束加工即可。另外，对于ITO等薄膜材料，如果利用UV区域的激光光束加工，则对材料的吸收性比较高，能够有效剪断。
在本实施方式中，能够在菜单存储部14中登记正常的TFT图案图像，并能够对金属膜、ITO膜等区域进行标签设定(指定缺陷的区域)。
这样，图像处理部12识别作为修复对象的TFT玻璃基板面板的缺陷位置和图案，并针对将要修复的材料选择高效率的激光光束的波长。
例如，如果修复对象位置是剪断金属膜的部位，关于从激光振荡器31出射的激光光束选择IR激光，并将DMD装置37a切换为对应于IR波长区域的装置。另外，把物镜25切换为IR透射型物镜，并按照期望的激光加工形状照射激光光束。
并且，例如在下一个修复对象是ITO等透明电极的剪断时，关于从激光振荡器31出射的激光光束选择UV激光，并将DMD装置37a切换为对应于UV(DUV、NUV)波长区域的装置。另外，把物镜25切换为UV透射型物镜，并按照期望的激光加工形状照射激光光束。
利用这些激光光束的修复方法，除了由图像处理部12进行的自动切换的多种波长激光加工外，还能够由操作者通过手动操作切换激光波长来进行激光加工。
根据以上说明的本实施方式，能够选择具有对应于激光光束的波长的玻璃罩40的对应于IR的DMD装置37a和对应于UV的DMD装置37b。由此，能够利用一个装置切换多种波长激光光束，有效地进行激光加工。即，能够切换为对于应该修复的材料容易加工的激光波长，并且，能够通过切换为最佳的DMD装置而高效地进行任意形状的激光加工。
另外，通过配置备用的DMD装置而进行切换，在使用中的DMD装置破损时切换为备用的DMD装置，因此，能够连续进行修复作业，而不需要停止装置。
[第2实施方式]
图5是表示第2实施方式的旋转架36的结构的图。另外，对与第1施方式相同或相当的部件标注相同的标号进行说明。
在本实施方式中，旋转架36的结构与第1施方式不同。
即，旋转架36呈圆板状，并能够以旋转轴41为中心旋转。在该旋转架36的安装基准面36a上以大致90°的相等间隔配置4个DMD装置37a～37d。
该情况时，例如，DMD装置37a和DMD装置37b是对应于激光光束的波长短的DUV(Deep Ultraviolet Rays：深紫外线)区域的波长区域的装置，DMD装置37c是对应于NUV波长区域的装置，DMD装置37d是对应于IR波长区域的装置。并且，可以将DMD装置37a和DMD装置37b的一方配置成备用。此外，也可以将使用频率高的DMD装置或者耐久性弱的DMD装置配置成备用。
下面，说明本实施方式的作用。
例如，在需要进行ITO等透明电极的细微加工时，利用DUV区域的激光光束进行激光加工，由此能够实现质量更好的激光加工。但是，在向DMD装置入射DUV区域的激光并使用时，由于能量吸收比较高，所以DMD装置自身破损的可能性比较大。
这样，如果向DMD装置入射DUV区域的激光光束，由于对DMD装置的损伤积累，不久DMD装置自身即破损。
但是，有时必须使用有可能造成损伤的DUV区域的激光光束进行激光加工。这是因为DUV区域的激光光束对材料的吸收性比较高，通过以微弱能量连续照射激光，能够漂亮地只剪断表面的透明电极，能够实现对下面的层不造成损伤的加工。
与此相对，在本实施方式中，把DMD装置37a和DMD装置37b设为对应于DUV区域的波长区域的装置，如果一个DMD装置37a破损时，也能够迅速切换为备用的DMD装置37b，持续利用DUV区域的激光光束进行修复。
根据本实施方式，把旋转架36设置成旋转式的，由此能够承载多个DMD装置37a～37d，能够对应于激光光束的波长切换迅速进行DMD装置的切换。
并且，例如在一个DMD装置发生故障时，也能够切换为备用的DMD装置而持续进行修复作业，而不需要停止装置。由此，能够提高作业效率。

Claims (8)

1.一种激光修复装置，其特征在于，所述激光修复装置具有：
激光光源，其能够出射多种波长的激光光束；
多个数字反射镜单元，其被对应于所述激光光束的各种波长的光学透射板覆盖；以及
切换单元，其具有安装所述多个数字反射镜单元的基座架，使该基座架移动来进行选择性切换，以便将期望的数字反射镜单元配置在激光光路上。
2.根据权利要求1所述的激光修复装置，其特征在于，根据入射的所述激光光束的波长，改变在所述基座架上的设置角度来安装所述各个数字反射镜单元。
3.根据权利要求2所述的激光修复装置，其特征在于，能够利用对应于激光光束的波长而安装在所述基座架的安装基准面上的倾斜板，调整所述设置角度。
4.根据权利要求2所述的激光修复装置，其特征在于，能够相对于所述基座架的安装基准面沿任意方向调整所述设置角度。
5.根据权利要求1所述的激光修复装置，其特征在于，所述切换单元使所述基座架沿直线方向或旋转方向移动来进行切换。
6.根据权利要求1所述的激光修复装置，其特征在于，所述光学透射板透射红外区域的波长、近紫外区域的波长、或深紫外区域的波长中至少任意一种波长的激光光束。
7.根据权利要求1所述的激光修复装置，其特征在于，所述数字反射镜单元将使用频率高的DMD装置或者耐久性弱的DMD装置作为备用。
8.根据权利要求1所述的激光修复装置，其特征在于，所述激光光源被切换成相对于工件的修复对象的材质效率高的激光光束的波长，所述切换单元切换成与从所述激光光源出射的波长对应的DMD装置。
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