CN1716043A - 微小图案修正装置及微小图案的缺陷修正方法 - Google Patents

微小图案修正装置及微小图案的缺陷修正方法 Download PDF

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Abstract

一种可以短时间对微小图案的缺陷进行修正、装置价格低廉、装置设置面积小且修正质量好的微小图案修正装置。该微小图案修正装置具备：包括照射激光束以除去黑色缺陷的激光装置(1)、对缺陷进行观察的观察光学系统(2)、涂布墨水以修正缺色缺陷的墨水涂布单元(3)及对突起缺陷进行研磨、修正的带研磨单元(5)在内的修正头部(6)；用于修正头部(6)定位的XYZ台(7)～(9)，搭载被修正玻璃基板(10)的玻璃平台(11)。因而，可以1台装置对缺色缺陷、黑色缺陷及突起缺陷进行修正。

Description

微小图案修正装置及微小图案的缺陷修正方法
技术领域
本发明涉及微小图案修正装置及微小图案的缺陷修正方法，尤其是，涉及对形成于基板上的微小图案的缺陷进行修正的微小图案修正装置及微小图案的缺陷修正方法。
背景技术
可能发生于用于液晶显示装置(LCD)中的滤色元件的缺陷可分为缺色缺陷、黑色缺陷及突起缺陷3大类。缺色缺陷为某像素中未附有所定的颜色的缺陷。黑色缺陷为像素中形成不透过光线的黑色部分的缺陷。作为黑色缺陷的原因有，黑底(black matrix)材料侵入像素部分、某像素的颜色侵入相邻的像素使颜色相混而形成混色、像素上有异物附着等。突起缺陷为由异物附着、墨水中的气泡等而产生突起的缺陷。
作为修正缺色缺陷的装置，有用针涂布修正液的例子。作为修正黑色缺陷的装置，有以激光切除黑色缺陷使之变成缺色缺陷、用针在该缺色缺陷处涂布修正液的例子(参照，例如专利文献1、2)。作为修正突起缺陷的装置，有将研磨带按压在突起缺陷处进行研磨而将之除去的例子(参照，例如专利文献3)。
专利文献1：日本专利特开2001-174625号公报
专利文献2：日本专利特开平9-236933号公报
专利文献3：日本专利特开平8-229797号公报
然而，在以往因缺陷种类的不同而必须使用不同的装置，例如对于在同一基板上发生缺色缺陷及突起缺陷的场合，因装置间的搬送、在装置内进行的基板位置分度等而须花费时间。为此，难以缩短修正时间。
另外，近年来因基板的大型化而使缺陷修正装置大型化，装置的价格变得昂贵。且，装置设置所需的必要占地面积增大，净化室的建设及维持费用变得昂贵。
另外，对于因附着异物引起的黑色缺陷，当异物大时，必须提高将黑色缺陷除去、变成缺色缺陷所需的激光束的照射能量。为此，对黑色缺陷周边的正常部位因热量等而产生影响。
为此，本发明的主要目的在于，提供可在短时间内修正微小图案的缺陷、装置价格低廉、装置设置面积小且修正质量好的微小图案修正装置。
另外，本发明的另外的目的在于，提供修正质量好的微小图案的缺陷修正方法。
发明内容
本发明的微小图案修正装置对形成于基板上的微小图案的缺陷进行修正，其特征在于，该微小图案修正装置具备：包括将修正液涂布于缺陷的涂布单元、照射激光束以除去缺陷的激光装置、对缺陷进行观察的观察光学系统、对缺陷进行研磨的带研磨单元的修正头部；搭载基板的工作台；使修正头部与工作台相对移动而在三维空间进行定位的定位装置。
本发明的微小图案的缺陷修正方法对形成于基板上的微小图案的缺陷进行修正，其特征在于，该方法包括：以研磨带对缺陷部的隆起进行研磨使成为与周边的正常部大致相同的高度的研磨工序，对研磨后的缺陷部照射激光束以除去缺陷部的激光切割工序，在以激光束将缺陷部除去的位置涂布修正液的涂布工序。
另外，本发明的另一微小图案的缺陷修正方法对形成于基板上的微小图案的缺陷进行修正，其特征在于，该方法包括：在缺损了图案的缺损缺陷部涂布修正液的涂布工序，以研磨带除去自正常的图案表面隆起的修正液而使成为与正常部大致相同的高度的研磨工序。
本发明的微小图案修正装置具备：包括将修正液涂布于缺陷的涂布单元、照射激光束以除去缺陷的激光装置、对缺陷进行观察的观察光学系统、对缺陷进行研磨的带研磨单元的修正头部；搭载上述基板的工作台；使上述修正头部与上述工作台相对移动而在三维空间进行定位的定位装置。因而，可以1台装置对缺色缺陷、黑色缺陷及突起缺陷进行修正，可实现修正时间的短缩化、装置价格低廉化、装置设置面积缩小化并可提高修正质量。
另外，本发明的微小图案的缺陷修正方法，以研磨带研磨缺陷部的隆起使与周边的正常部大致高度相同，对研磨后的缺陷部照射激光束以除去缺陷，在以激光束将缺陷部除去后的位置上涂布修正液。因而，即使对于修正因附着大的异物而引起的黑色缺陷的场合，也可将激光束的照射能量降低，可防止对缺陷部周边的正常部产生热等影响，可提高修正质量。
另外，本发明的另一微小图案的缺陷修正方法，将修正液涂布于缺损了图案的缺损缺陷部，以研磨带除去自正常的图案表面隆起的修正液而使成为与正常部大致相同的高度。因而，可提高修正质量。
附图简要说明
图1为表示本发明一个实施例的微小图案修正装置的全体构成的斜视图。
图2表示图1所示的修正头部6的构成。
图3为表示图1所示的墨水涂布单元的构成的斜视图。
图4表示发生缺色缺陷的滤色元件。
图5为对图4所示的滤色元件的缺色缺陷进行修正的方法的说明图。
图6表示经修正的滤色元件。
图7为对滤色元件的黑色缺陷进行修正的方法的说明图。
图8为对滤色元件的突起缺陷进行修正的方法的说明图。
图9为对滤色元件的黑色缺陷进行修正的另一方法的说明图。
图10为对滤色元件的缺色缺陷进行修正的方法的另一说明图。
实施发明的较佳实施例
图1为表示本发明的一个实施例的微小图案修正装置的全体构成的斜视图。如图1所示，该微小图案修正装置中，包括激光装置1、观察光学系统2、墨水涂布单元3、修正液固化用光源4及带研磨单元5在内的修正头部6固定于Z轴台7上，Z轴台7设置成可沿Z轴方向(上下方向)移动。Z轴台7设置成在X轴台8上可沿X轴方向(横方向)移动。X轴台8设置成在Y轴台9上可沿Y轴方向(横方向)移动。
在X轴台8的下方设置有作为搭载被修正玻璃基板10的工作台的玻璃平台11。玻璃平台11上形成有，用于使搬入、排出被修正玻璃基板10时将之升起的提升机构的提升杆通过的提升杆孔11a及用于将被修正玻璃基板10固定于玻璃平台11的上表面的真空吸附用槽11b。在真空吸附用槽11b的数处形成有抽真空用的真空吸附孔。
激光装置1对被修正玻璃基板10上的滤色元件的黑色缺陷或突起缺陷照射激光束，以其热能使墨水或异物升华或飞散而将之除去。观察光学系统2对缺陷部分放大摄像、将所摄图像显示于电视监视器(未作图示)。墨水涂布单元3在被修正玻璃基板10上的滤色元件的缺色缺陷处涂布墨水。修正液固化用光源4以光照射涂布的墨水而使之固化。带研磨单元5对被修正玻璃基板10上的滤色元件的黑色缺陷或突起缺陷用带研磨而将之除去。
由于包括激光装置1、观察光学系统2、墨水涂布单元3、修正液固化用光源4及带研磨单元5在内的修正头部6固定于Z轴台7上，可位于被修正玻璃基板10之上的任意高度的位置。且，由于Z轴台7放置于X轴台8及Y轴台9上的缘故，可相对被修正玻璃基板10沿X轴方向及Y轴方向移动至任意位置。另外，还设置有用于对各机构进行控制的控制用计算机(未作图示)及用于对装置全体进行控制的主计算机(未作图示)。
接下，对该微小图案修正装置的动作进行说明。缺陷的位置信息(X、Y座标)由另外的检查装置传送至修正装置的控制部，控制部依据该信息向包括台8、9在内的定位机构发出指令信号。定位机构依据指令信号使观察光学系统2移动至可对缺陷进行观察的位置。由观察光学系统2所摄的缺陷部的图像显示在设于操作部的显示画面上。操作人员依据显示的图像对缺陷的类别进行判定，选择适合的修正方法实施修正。
对于缺色缺陷的场合，凭借墨水涂布单元3对缺陷部涂布墨水，以修正液固化用光源4的光对之照射而使墨水固化。对于黑色缺陷的场合，以激光装置1对缺陷部进行激光照射，使缺陷部因激光束的热能而升华或飞散，在将黑色缺陷变换成缺色缺陷后涂布墨水进行修正。对于突起缺陷的场合，用带研磨单元5的带研磨突起部。
此外，定位装置在图1中表示XYZ台7～9，然而，只要在三维空间内可将修正头部6及被修正玻璃基板10上的缺陷部相对地进行定位，可不限定于此例，也可采用例如横向双摆臂(parallel link)机构等其他的形式。也可将玻璃基板10设置成可沿X轴及Y轴方向移动，将修正头部6设置成可沿Z轴方向移动。也可将玻璃基板10设置成可沿Y轴方向移动，将修改头部6设置成可沿X轴及Z轴方向移动。
另外，若使控制部具备图像处理装置及记录用于执行各种修正步骤的程序及数据的存储器，由图像处理装置从缺陷部的图像对缺陷的位置、种类进行判定，从记录于存储器中的修正程序中选定合适的修正方法以执行修正，则可不通过操作人员而自动地进行各种缺陷的修正。
图2更为详细地表示修正头部6的构成。如图2所示，用于将由激光装置1射出的激光束导向缺陷部的激光光学系统12固定于Z轴台7的中央部。观察光学系统2与激光光学系统12设置成同轴，对物镜13等加以共用。观察光学系统2包括用于对被修正玻璃基板10上的微小图案进行放大撮像的显微镜及CCD摄像机14。激光装置1固定于激光光学系统12的上部。作为激光装置1，可使用各种激光，但以YAG激光的第2高次谐波以下的短波长激光为宜。
墨水涂布单元3固定于Z轴台7的一方端部，副Z轴台15可沿Z轴方向移动地设置于Z轴台7的另一方端部，带研磨单元5固定于副Z轴台15。修正液固化用光源4设于观察光学系统2与墨水涂布单元3之间。
墨水涂布单元3与带研磨单元5以将观察光学系统2夹在中间而配设于两侧为宜。由观察光学系统2所摄的图像显示于操作部的图像显示装置的画面上，在画面上指示修正位置，使指定的修正单元(墨水涂布单元3或带研磨单元5)移动至该位置以进行修正作业，但若此时的移动量大，则修正单元3或5对于指定位置的定位误差增大。通过将2个修正单元3、5配设于观察光学系统2的两侧，可缩小自观察至进入修正时的移动量，因而，使实现高精度修正成为可能。
修正头部6由Z轴台7沿Z轴方向一体化地加以定位，此外，通过设置与带研磨单元5独立地沿Z方向移动的副Z轴台15，使高速且精度良好地将带研磨单元5进行定位成为可能。
修正液固化用光源4的作用范围一般大于图案的尺寸，与墨水涂布单元3或带研磨单元5相比其定位精度要求低。因而，修正液固化用光源4可设于Z轴台7的任何位置上，也可设置于将观察光学系统2置于中央而配设于两侧的墨水涂布单元3及带研磨单元5的更外侧。通过用修正液固化用光源4使墨水在微小图案修正装置内固化，从而可迅速地将被修正玻璃基板10送向下一工序。此外，作为光源4，采用卤素灯、激光装置、紫外线灯、红外线灯等。另外，也可设置用于使涂布的修正液干燥或固化的诸如热风发生器的热源以代替光源4。
图3为表示墨水涂布单元3的构成的斜视图。如图3所示，墨水涂布单元3具备墨水涂布用针21、使针21在垂直方向上受到驱动的定位用促动器(actuator)22。针21通过保持部件24而设置于促动器22的驱动轴23的前端部。保持部件24内藏有用于缓和针21接触被修正玻璃基板10的表面时的冲击的弹簧。另外，为缓和针21与被修正玻璃基板10间的冲击，也可将保持部件24通过诸如直线导向的导向元件而安装于驱动轴23上，使针21及保持部件24在针21的前端与被修正玻璃基板10的表面接触后相对于驱动轴23向上方移动。定位用促动器22固定于Z轴台7上。
另外，墨水涂布单元3具备水平设置的旋转台25、在旋转台25上沿圆周方向依次配设的数个墨水槽26～29、清洗装置30及气洗装置31。旋转台25上形成有墨水涂布时供针21通过的切口部32，旋转台25的中心部立设有旋转轴33。墨水槽26～29中分别注入RGB(红、绿、蓝)及黑色的墨水。清洗装置30中贮存有用于清洗针21的清洗液。气洗装置31对插入小孔的针21喷射空气、将附着于针21上的清洗液等吹去。此外，墨水涂布单元3还具备，用于使旋转台25的旋转轴33旋转的分度用马达34、与旋转轴33一起旋转的分度板35、通过分度板35检测出旋转台25的旋转位置的分度用传感器36、通过分度板35检测出旋转台25的旋转位置回归至原点的原点回归用传感器37。马达34依据传感器36、37的输出而受到控制，使旋转台25旋转而使切口部32、墨水槽26～29、清洗装置30及气洗装置31中的某部分位于针21的下方。
接下，对墨水涂布单元3的动作进行说明。首先，驱动Z轴台7、X轴台8及Y轴台9，使针21位于形成于被修正玻璃基板10表面上的滤色元件的缺色缺陷的上方的所定位置。接着，使旋转台25旋转，使贮存有应涂布于缺色缺陷的墨水的墨水槽位于针21的下方，由促动器22使针21上下动作，使针21的前端部附着墨水。
接着，使旋转台25旋转而使切口部32位于针21之下，由促动器22使针21下降，使针21的前端接触滤色元件的缺色部，将墨水涂布于缺色部。
墨水涂布终了后，使清洗装置30位于针21的下方，使针21上下动作而洗净针21后，使气洗装置31位于针21的下方，使针21上下动作而将附着于针21上的清洗液吹散。
图4表示发生缺色缺陷的滤色元件40。如图4所示，滤色元件40包括在玻璃基板10的表面以一定的周期形成的RGB(红绿蓝)着色部分41、形成于着色部分41的间隙的黑底(black matrix)42。在着色部分41或黑底42形成时，若玻璃基板10的表面有异物附着，则附着异物的部分成为缺色缺陷部43、44。
图5(a)～(c)表示用墨水涂布单元3对缺色缺陷43进行修正的工序。首先，如图5(a)所示，使针21的前端部附着修正用墨水45。接着，如图5(b)所示，使该针21的前端接触缺色缺陷43而将墨水45附着于缺色缺陷43。接着，如图5(c)所示，使针21离开缺色缺陷43，用修正液固化用光源4使墨水45固化而完成对缺色缺陷43的修正。与此同样地，也对黑底的缺色缺陷44进行修正。
图6表示修正后的滤色元件40。缺色缺陷部43、44被与其周围同色的墨水45、46覆盖。修正后的滤色元件40作为合格品处置。
图7(a)、(b)表示对发生在形成于玻璃基板10表面的滤色元件着色部41的黑色缺陷48进行修正的方法。黑色缺陷48为因附着于玻璃基板10上的异物47被墨水覆盖而残留的缺陷。用观察光学系统2对黑色缺陷48观察的同时，将激光装置1及激光光学系统12的焦点位于黑色缺陷48的中央。如图7(a)所示，对黑色缺陷48照射激光束49而将黑色缺陷48除去。由此，如图7(b)所示，黑色缺陷48被转化成缺色缺陷43。对缺色缺陷43，以示于图5(a)～(c)的方法进行修正。
接着，对突起缺陷的修正方法进行说明。突起缺陷由图2所示的带研磨单元5进行修正。如图2所示，带研磨单元5包括，用于研磨突起缺陷的研磨带50、用于送出研磨带50的送出侧绕带盘51、用于将研磨带50按压于突起缺陷上的研磨头52、用于驱动研磨带50的驱动机构53、用于卷取研磨带50的卷取侧绕带盘54、用于测定突起缺陷的高度的高度测定传感器55。带研磨单元5由Z轴台7及副Z轴台15精度良好地在Z轴方向上定位。此外，也可设置单独使研磨头52独立地沿Z轴方向移动的定位机构。
图8(a)～(c)表示对发生在形成于玻璃基板10表面的滤色镜的黑底42或着色部41的突起缺陷60的修正方法。首先，如图8(a)所示，用高度测定传感器55对突起缺陷60的高度h1及其周边的正常部的高度h2进行测定。接着，如图8(b)所示，使包括在研磨头52中的按压部件56的前端部位于突起缺陷60的中央，凭借按压部件56的前端部将研磨带50按压于突起缺陷60的同时驱动研磨带50，将突起缺陷60磨去。按压部件56的推入深度依据缺陷周边的正常部的高度的测定结果h2确定。由此，如图8(c)所示，突起缺陷60得以修正。
另外，本微小图案修正装置，可依据由高度测定传感器55测定的缺陷高度h1与正常部的高度h2的差h1-h2及由观察光学系统2评估的缺陷面积，对应该除去的缺陷部分的大小加以把握，从而确定仅用激光束49照射去除缺陷部或者并用凭借研磨带50进行的研磨。
即，对于存在由异物等引起的黑色缺陷48的场合，当黑色缺陷48的尺寸大时，若欲仅以激光束49照射去除则必须将激光束49的功率提高得相当大，从而存在对缺陷周边的正常部产生不良影响的担心。该场合下，首先，如图9(a)、(b)所示，用研磨带50将突起部的大部分除去而使缺陷部与正常部具有大致相同的高度，接着，如图9(b)、(c)所示，照射激光束49而将黑色缺陷48转化成缺色缺陷43，以图5(a)～(c)所示的方法将墨水涂布于缺色缺陷43进行修正。由此，可以低激光功率去除缺陷部，减弱对周边的正常部产生的不良影响，从而可进行高质量的修正。对于黑色缺陷48的尺寸小、不须提高激光束49的功率而对缺陷周边的正常部不产生影响的场合，如图7(a)、(b)所示，仅以激光束49照射将黑色缺陷48转化成缺色缺陷43。
另外，在进行墨水涂布修正的场合中，若墨水45超出缺色缺陷43而显著隆起时，如图10(a)、(b)所示，可以研磨带50将超出并隆起的墨水45研磨除去，从而提高修正部的平坦度。
如上所述，本实施例可以1台装置对LCD滤色元件的缺色缺陷43、黑色缺陷48、突起缺陷60进行修正。因而，即使对于3种缺陷混在的场合，也不再需要将基板搬送于各装置之间及在将基板安置于修正装置后进行基板位置分度动作等，从而可缩短修正时间。另外，与采用多个装置进行修正的场合相比较，可减少装置的设置面积，可削减净化室的建设·维护费用。另外，还可削减修正设备费用。
另外，在修正大尺寸异物引起的黑色缺陷48的场合，通过并用凭借研磨带50进行的研磨及激光束49的照射，可减弱对周边的正常部的热影响，通过用带研磨方法去除墨水涂布部分的隆起等功能组合，可提高修正质量。
另外，通过将墨水涂布单元3与带研磨单元5配设于观察光学系统2的两侧，使自观察(指定修正位置)至进入修正时的修正头部6的移动量减少，因而，可以更高的精度对指定位置进行修正。
另外，通过独立于对修正头部6及基板10在XYZ方向进行相对定位的XYZ定位装置(台7～9)而设置使墨水涂布单元3的涂布针21沿Z轴方向移动的促动器22及使带研磨单元5沿Z轴方向移动的副Z轴台15，可使修正工序中沿Z轴方向移动的质量变小，因而，使高速或高精度的Z轴方向的定位成为可能。因此，可实现墨水涂布修正的时间短缩及带研磨的高度控制的高精度化。
此外，本实施例以LCD用滤色元件的缺陷修正为例进行了说明，另外，本发明也可有效地适用于其他等离子显示装置或有机EL显示装置等在平面基板上设有微小图案的平面显示装置用基板的缺陷的修正。
另外，墨水涂布单元3除采用涂布针21的方式外，也可采用使用调合器(dispenser)(参照，例如日本专利特开2001-174625号公报中图13)的方式或采用喷墨方式(参照，例如日本专利特开平7-318724号公报)。
此次公开的实施例的所有方面都为示例，不具有限定性。本发明的范围，示于权利要求书而非上述说明，包括与权利要求的范围具均等含义及范围内的一切变更。

Claims (9)

1.一种对形成于基板(10)上的微小图案的缺陷进行修正的微小图案修正装置，其特征在于，该微小图案修正装置具备：包括将修正液(45)涂布于缺陷的涂布单元(3)、照射激光束以除去缺陷的激光装置(1)、对缺陷进行观察的观察光学系统(2)、对缺陷进行研磨的带研磨单元(5)的修正头部(6)；
搭载所述基板(10)的工作台(11)；
使所述修正头部(6)与所述工作台(11)相对移动而在三维空间进行定位的定位装置(7)～(9)。
2.根据权利要求1所述的微小图案修正装置，其特征在于，所述修正头部(6)还包括对所述微小图案的缺陷部和正常部的高度进行测定的高度测定传感器(55)。
3.根据权利要求1所述的微小图案修正装置，其特征在于，所述修正头部(6)还包括用于使凭借所述涂布单元(3)涂布于缺陷处的修正液(45)固化的光源(4)或热源。
4.根据权利要求1所述的微小图案修正装置，其特征在于，所述激光装置(1)用的光学系统与所述观察光学系统(2)同轴配设，
所述观察光学系统(2)配设于所述带研磨单元(5)及所述涂布单元(3)之间。
5.根据权利要求1所述的微小图案修正装置，其特征在于，所述修正头部(6)还包括所述带研磨单元(5)或使所述带研磨单元(5)所包括的研磨头部(52)沿垂直于所述基板(10)的方向移动的副定位装置(15)。
6.根据权利要求1所述的微小图案修正装置，其特征在于，所述涂布单元(3)包括用于将附着于前端的修正液(45)转印至缺陷部的涂布针(21)、
使所述涂布针(21)沿垂直于所述基板(10)的方向移动的促动器(22)。
7.一种对形成于基板(10)上的微小图案的缺陷进行修正的微小图案的缺陷修正方法，其特征在于，该方法包括：
以研磨带(50)对缺陷部的隆起进行研磨使成为与周边的正常部大致相同的高度的研磨工序；
对研磨后的缺陷部照射激光束(49)以除去缺陷部的激光切割工序；
在以激光束(49)将所述缺陷部除去后的位置涂布修正液(45)的涂布工序。
8.根据权利要求7所述的微小图案的缺陷修正方法，其特征在于，该方法还包括：在起初对缺陷部的高度进行测定并依据测定结果对采用仅以所述激光切割工序进行缺陷部除去的方法或者采用并用所述研磨工序及所述激光切割工序进行缺陷部除去的方法加以判定的判定工序。
9.一种对形成于基板(10)上的微小图案的缺陷进行修正的微小图案的缺陷修正方法，其特征在于，该方法包括：在缺损了图案的缺损缺陷部涂布修正液(45)的涂布工序；
以研磨带(50)除去自正常的图案表面隆起的修正液(45)而使成为与正常部大致相同的高度的研磨工序。
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