JP2004253631A - Deposition pattern restoration device, deposition pattern restoration method, and manufacturing method of electro-optical device - Google Patents

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孫幸 横川
Kiyofusa Toshima
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely restore a defective part by preventing the sticking of dust. <P>SOLUTION: A deposition pattern restoration device is provided with a removal means 107 for irradiating the deposition pattern of a top layer among the respective deposition patterns formed in layers on a substrate 83 with ion beams and removing at least a part of the deposition pattern of the top layer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス方式の液晶基板等の電気光学装置の成膜パターンのパターン異常の修復に好適な成膜パターン修復装置及び成膜パターン修復方法、並びに電気光学装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に電気光学装置、例えば、電気光学物質に液晶を用いて所定の表示を行う液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持された構成となっている。このうち、TFT駆動、TFD駆動等によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置等の電気光学装置においては、縦横に夫々配列された多数の走査線(ゲート線)及びデータ線(ソース線)の各交点に対応して、画素電極及びスイッチング素子を基板(アクティブマトリクス基板)上に設けて構成される。
【0003】
TFT素子等のスイッチング素子は、ゲート線に供給されるオン信号によってオンとなり、ソース線を介して供給される画像信号を画素電極(透明電極(ITO))に書込む。これにより、画素電極と対向電極相互間の液晶装置に画像信号に基づく電圧を印加して、液晶分子の配列を変化させる。こうして、画素の透過率を変化させ、画素電極及び液晶層を通過する光を画像信号に応じて変化させて画像表示を行う。
【0004】
このようなスイッチング素子を構成する素子基板は、ガラス又は石英基板上に、所定のパターンを有する半導体薄膜、絶縁性薄膜又は導電性薄膜を積層することによって構成される。即ち、各種膜の成膜工程とフォトリソグラフィ工程の繰返しによって、TFT基板等は形成されている。
【0005】
ところが、フォトリソグラフィ工程中におけるマスク処理においてゴミが付着することがある。また、フォトリソグラフィ工程中のエッチング処理時にゴミが付着することもある。そうすると、これらのゴミによって異常なパターンが形成されてしまうことがある。しかも、フォトリソグラフィ工程においてドライエッチングを採用している場合には、その異方性によって、ゴミによる異常パターンは十分な厚さに形成されてしまう。
【0006】
図15は、例えば、TFT基板の最上層に形成された隣接する画素の各透明電極同士が、パターン異常によって短絡した例を示す説明図である。図15に示すように、画素電極151と画素電極152とはゴミ等に起因した残留レジスト153の異常パターン部分によって相互に短絡している。
【0007】
ところで、液晶装置では、液晶に対する直流電圧の印加によって、例えば、液晶成分の分解、液晶セル中に発生した不純物による汚染、表示画像の焼き付き等の液晶の劣化が生じる。そこで、一般的には、各画素電極の駆動電圧の極性を例えば画像信号における1フレームや1フィールド等の一定周期で反転させる反転駆動が行われる。更に、一定周期で、駆動電圧の極性を、画素電極の行毎に反転させる1H反転駆動方式や画素電極の列毎に反転させる1S反転駆動方式等のライン反転駆動方式も採用されている。
【0008】
即ち、ライン反転では、例えば上下に隣接した2つの画素間では、相互に逆極性の駆動電圧が印加されることになる。従って、上述したように隣接する縦の2画素の画素電極同士が短絡した場合には、反転している2画素の電位が相互に影響を受け、これらの画素電極と対向電位との電位差が小さくなって、これらの2画素分は輝点となって表示されてしまう。
【0009】
特に、近年の高解像度化に伴う微細化によって、画素間の間隔が狭くなり同一層の画素電極等の膜同士に短絡が生じる可能性が増大しており、パターン異常による歩留まりの低下が懸念されている。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−241833号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このような画素欠陥に対してレーザー光を照射することによって、パターン異常を修復技術もある。しかしながら、レーザー光を使用すると、多量のゴミが発生し、このゴミによって画素が影響を受け、必ずしも画素欠陥を有効に修復することができるとは限らない。
【0012】
特に、液晶装置をプロジェクタ用途に用いる場合には、TFT基板の基板サイズが極めて小さいことから、レーザー光の照射に伴うゴミの影響は著しく、プロジェクタ用途ではレーザー光による画素欠陥の修復方法を採用することはできない。
【0013】
また、特許文献1においては、短絡部を迂回するバイバスラインを形成する技術も開示されている。しかしながら、この方法では、修復用の配線及び開口部等を形成する必要があり、素子構造が複雑となってしまう。
【0014】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、フォーカスイオンビームによる修復を可能にすることによって、画素欠陥や他の成膜パターン異常を確実に修復することができる成膜パターン修復装置及び成膜パターン修復方法、並びに電気光学装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る成膜パターン修復装置は、基板上に層状に形成された各成膜パターンのうち最上層の成膜パターンにイオンビームを照射して、少なくとも前記最上層の成膜パターンの一部を除去する除去手段を具備したことを特徴とする。
【0016】
このような構成によれば、基板上の最上層の成膜パターンに例えば残留レジスト等の欠陥部分が生じている場合には、除去手段はこの欠陥部分にイオンビームを照射する。イオンビームによって成膜パターンの一部をなす欠陥部分は除去される。これにより、最上層の成膜パターンの修復が行われる。
【0017】
また、前記除去手段は、前記イオンビームを集束させて出射するイオン光学系と、前記イオン光学系からの前記イオンビームの出射を制御する制御手段と、前記成膜パターンから除去された原子又は分子を排出する排出手段とを具備したことを特徴とする。
【0018】
このような構成によれば、イオン光学系によってイオンビームを集束させて成膜パターンに照射することで、成膜パターンにスパッタリング現象を起こしてその原子又は分子を成膜パターン中から放出させることができる。制御手段はイオンビームの出射を制御することで、成膜パターンの除去する範囲を制御する。放出された原子又は分子は排出手段によって排出され、除去された部分が成膜パターンに再付着することはない。これにより、ゴミ等の影響を受けることなく、確実な修復が可能であり、素子に悪影響を与えることなく、例えば金属パターンの短絡等を確実に修復することができる。
【0019】
また、前記制御手段は、前記イオンビームの照射位置を制御可能であることを特徴とする。
【0020】
このような構成によれば、最上層の成膜パターンの希望する位置のパターン部分を除去することができ、例えば欠陥部分の確実な修復が可能である。
【0021】
また、前記最上層の成膜パターンの欠陥部分に電子ビームを照射して前記欠陥部分を観察するための観察手段を更に具備したことを特徴とする。
【0022】
このような構成によれば、観察手段によって欠陥部分を観察しながら、除去手段による欠陥部分の修復が可能である。
【0023】
また、前記観察手段は、走査型電子顕微鏡によって構成されることを特徴とする。
【0024】
このような構成によれば、基板の微細なパターンであっても、欠陥部分の観察及び修復が可能である。
【0025】
また、前記各最上層の成膜パターンの特性を検出して前記欠陥部分の位置を求める特性検査手段を更に具備したことを特徴とする。
【0026】
このような構成によれば、特性検査手段によって、基板上の除去すべき成膜パターンの部分の位置を知ることができる。
【0027】
また、前記各最上層の成膜パターンの特性を検出して前記欠陥部分の位置を求める特性検査手段と、前記特性検査手段が求めた前記欠陥部分の位置の情報に基づいて、前記最上層の成膜パターンの欠陥部分に電子ビームを照射して前記欠陥部分を観察可能にする観察手段とを更に具備したことを特徴とする。
【0028】
このような構成によれば、特性検査手段によって、基板上の除去すべき成膜パターンの欠陥部分の位置の情報を取得することで、観察手段は自動的に欠陥部分を観察可能にする。これにより、微細パターン中の欠陥部分を確実に発見して観察することができ、除去手段によって欠陥部分を確実に修復することができる。
【0029】
また、前記基板は、画素を構成する画素電極がマトリクス状に形成された表示用基板であり、短絡した画素電極間の短絡部分を除去することを特徴とする。
【0030】
このような構成によれば、除去手段によって、表示用基板の画素欠陥となる成膜パターンの部分を除去して、欠陥画素を修復することができる。
【0031】
前記最上層の成膜パターンは前記基板に形成された配線であることを特徴とする。
【0032】
本発明は、配線パターンのパターン不良についても修復することができる。
【0033】
また、前記除去手段は、下層に層間絶縁膜が形成された成膜パターンの一部を除去することを特徴とする。
【0034】
このような構成によれば、除去手段による成膜パターンの一部の除去に際して、除去する成膜パターンの下層が層間絶縁膜であれば、この層間絶縁膜の一部を最上層の成膜パターンと同時に除去しても素子への影響が極めて小さいことから、除去範囲として十分なマージンをとることができ、除去すべき成膜パターンの部分の全てを確実に除去することができる。
【0035】
本発明に係る成膜パターン修復方法は、基板上に層状に形成された各成膜パターンのうち少なくとも最上層の成膜パターンの一部を除去するために、前記最上層の成膜パターンにイオンビームを照射する処理と、前記成膜パターンのうちの除去された部分を排出する処理とを具備したことを特徴とする。
【0036】
このような構成によれば、基板上の最上層の成膜パターンの除去すべき部分に、イオンビームを照射する。イオンビームによって成膜パターンの除去すべき部分は成膜パターン中から放出され、更に、成膜パターンに再付着することなく排出される。これにより、最上層の成膜パターンの欠陥部分等の修復が行われる。
【0037】
また、基板上に層状に形成された各成膜パターンのうち最上層の成膜パターンの特性を検出して前記最上層の成膜パターンの欠陥部分の位置を求める処理と、求められた前記欠陥部分の位置の情報に基づいて、前記最上層の成膜パターンの欠陥部分に電子ビームを照射して前記欠陥部分を観察可能にする処理とを更に具備したことを特徴とする。
【0038】
このような構成によれば、最上層の成膜パターンの特性が検出されて欠陥部分の位置が求められる。求められた欠陥部分の位置の情報に基づいて、欠陥部分に電子ビームが照射されて欠陥部分が観察可能となる。これにより、欠陥部分を観察しながら欠陥部分の修復が可能となる。
【0039】
また、本発明に係る電気光学装置の製造方法は、基板上に層状に形成された各成膜パターンのうち最上層の成膜パターンにイオンビームを照射して、前記最上層の成膜パターンの一部を除去する除去手段を備えた成膜パターン修復装置を用いて、成膜パターンが形成されることを特徴とする。
【0040】
このような構成によれば、成膜パターンの欠陥部分を除去することができるので、欠陥のない画像表示等が可能となる。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施の形態に係る成膜パターン修復装置を説明するための説明図である。本実施の形態は成膜パターン修復対象の基板として液晶装置のアクティブマトリクス基板に適用した例である。図2は検査対象の基板を組み立てて製造される液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。図3は図2の液晶装置を構成するTFT基板(素子基板)をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図であり、図4はTFT基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図3のH−H’線の位置で切断して示す断面図である。また、図5は液晶装置の画素構造を詳細に示す断面図である。図6はFIBの出射光先端部及びSEMの鏡筒部先端部と基板ウェハとの関係を示す説明図である。なお、上記各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
本実施の形態は生産性に優れたアレイ製造方式によって液晶装置を製造する場合に適用した例を示している。アレイ製造方式においては、1枚のマザーガラス基板から複数のTFT基板(アクティブマトリクス基板)を切り出す。複数のアクティブマトリクス基板用の各素子は、マザーガラス基板投入時のサイズのままで成膜及びフォトリソグラフィ工程を繰返すことで、マザーガラス基板上に同時に形成される。そして、マザーガラス基板を分断することで、各アクティブマトリクス基板が得られる。
【0042】
なお、アクティブマトリクス基板を用いた液晶装置の製造には、生産性及び歩留まりの観点から、マザーガラス基板の状態で配列されている各アクティブマトリクス基板に、単体に分断した対向基板を各アクティブマトリクス基板毎に貼り合わせ、液晶封入後に各アクティブマトリクス基板毎に分断することで、単体の液晶装置を得るチップマウント方式を採用する。
【0043】
本実施の形態においては、マザーガラス基板状態のアクティブマトリクス基板に対して電気特性検査を実施することによって、各アクティブマトリクス基板の画素欠陥を検出し、検出アドレスを観察手段であるSEM(電子顕微鏡)(スキャニングエレクトロンマイクロスコープ)に与えることで、基板状態での欠陥を発見するようになっている。そして、発見した欠陥をFIB(フォーカスイオンビーム)を利用することで修復する。そして、修復結果を電気特性検査によって確認することによって、確実な修復を可能にしている。
【0044】
修復対象のアクティブマトリクス基板を用いた液晶パネルは、アクティブマトリクス基板と対向基板とが、互いに一定の間隙を保って貼付され、その間隙に電気光学材料である液晶が挟持される構成となっている。アクティブマトリクス基板及び対向基板としてはガラス基板等の透明基板が用いられ、アクティブマトリクス基板上には画素を駆動するトランジスタと共に、周辺駆動回路等が形成されている。
【0045】
先ず、図2乃至図5を参照して成膜パターン修復の対象となるTFT基板を用いて構成される液晶パネルについて説明する。
【0046】
液晶装置は、図3及び図4に示すように、TFT基板10と対向基板20との間に液晶50を封入して構成される。TFT基板10上には画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置される。図2は画素を構成するTFT基板10上の素子の等価回路を示している。
【0047】
図2に示すように、画素領域においては、複数本の走査線3aと複数本のデータ線6aとが交差するように配線され、走査線3aとデータ線6aとで区画された領域に画素電極9aがマトリクス状に配置される。そして、走査線3aとデータ線6aの各交差部分に対応してTFT30が設けられ、このTFT30に画素電極9aが接続される。
【0048】
TFT30は走査線3aのON信号によってオンとなり、これにより、データ線6aに供給された画像信号が画素電極9aに供給される。この画素電極9aと対向基板20に設けられた対向電極21との間の電圧が液晶50に印加される。また、画素電極9aと並列に蓄積容量70が設けられており、蓄積容量70によって、画素電極9aの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば3桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量70によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【0049】
図5は、一つの画素に着目した液晶装置の模式的断面図である。
【0050】
ガラスや石英等のTFT基板10には、溝11が形成されている。この溝11上に遮光膜12及び第1層間絶縁膜13a、第2層間絶縁膜13bを介してLDD構造をなすTFT30が形成されている。溝11によって、TFT基板の液晶50との境界面が平坦化される。
【0051】
TFT30は、チャネル領域1a、ソース領域1d、ドレイン領域1eが形成された半導体層に下層及び上層絶縁膜2a,2bを介してゲート電極をなす走査線3aが設けられてなる。なお、遮光膜12は、TFT30の形成領域に対応する領域、後述するデータ線6a及び走査線3a等の形成領域、即ち各画素の非表示領域に対応した領域に形成されている。この遮光膜12によって、反射光がTFT30のチャネル領域1a、ソース領域1d及びドレイン領域1eに入射することが防止される。
【0052】
TFT30上には第3層間絶縁膜14が積層され、第3層間絶縁膜14上には中間導電層15が形成されている。中間導電層15上には誘電体膜17を介して容量線18が対向配置されている。容量線18は、容量層と遮光層とからなり、中間導電層15との間で蓄積容量を構成すると共に、光の内部反射を防止する遮光機能を有する。半導体層に比較的近接した位置に中間導電層15を形成しており、光の乱反射を効率よく防止することができる。
【0053】
容量線18上には第4層間絶縁膜19が配置され、第4層間絶縁膜19上にはデータ線6aが積層される。データ線6aは、第4及び第3層間絶縁膜19,14を貫通するコンタクトホール24a,24bを介してソース領域1dに電気的に接続される。データ線6a上には第4層間絶縁膜25を介して画素電極9aが積層されている。画素電極9aは、第5〜第3層間絶縁膜25,19,14を貫通するコンタクトホール26a,26bにより容量線18を介してドレイン領域1eに電気的に接続される。画素電極9a上にはポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜16が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【0054】
走査線3a(ゲート電極)にON信号が供給されることで、チャネル領域1aが導通状態となり、ソース領域1dとドレイン領域1eとが接続されて、データ線6aに供給された画像信号が画素電極9aに与えられる。
【0055】
一方、対向基板20には、TFTアレイ基板のデータ線6a、走査線3a及びTFT30の形成領域に対向する領域、即ち各画素の非表示領域において第1遮光膜23が設けられている。この第1遮光膜23によって、対向基板20側からの入射光がTFT30のチャネル領域1a、ソース領域1d及びドレイン領域1eに入射することが防止される。第1遮光膜23上に、対向電極(共通電極)21が基板20全面に亘って形成されている。対向電極21上にポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜22が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【0056】
そして、TFT基板10と対向基板20との間に液晶50が封入されている。これにより、TFT30は所定のタイミングでデータ線6aから供給される画像信号を画素電極9aに書き込む。書き込まれた画素電極9aと対向電極21との電位差に応じて液晶50の分子集合の配向や秩序が変化して、光を変調し、階調表示を可能にする。
【0057】
図3及び図4に示すように、対向基板20には表示領域を区画する額縁としての遮光膜42が設けられている。遮光膜42は例えば遮光膜23と同一又は異なる遮光性材料によって形成されている。
【0058】
遮光膜42の外側の領域に液晶を封入するシール材41が、TFT基板10と対向基板20間に形成されている。シール材41は対向基板20の輪郭形状に略一致するように配置され、TFT基板10と対向基板20を相互に固着する。シール材41は、TFT基板10の1辺の一部において欠落しており、貼り合わされたTFT基板10及び対向基板20相互の間隙には、液晶50を注入するための液晶注入口78が形成される。液晶注入口78より液晶が注入された後、液晶注入口78を封止材79で封止するようになっている。
【0059】
TFT基板10のシール材41の外側の領域には、データ線駆動回路61及び実装端子62がTFT基板10の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する2辺に沿って、走査線駆動回路63が設けられている。TFT基板10の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路63間を接続するための複数の配線64が設けられている。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFT基板10と対向基板20との間を電気的に導通させるための導通材65が設けられている。
【0060】
このように構成されたTFT基板10にパターン異常による欠陥が生じている場合には、TFT基板10と対向基板20とを貼り合わせる組立工程前に、マザーガラス基板状態(ウェハ状態)で、図1の成膜パターン修復装置によって修復可能である。
【0061】
図1において、Y軸ステージ81は、図示しない案内部材に案内されて、水平面内を所定の方向(Y軸方向)に移動自在である。X軸ステージ82はY軸ステージ81上の図示しない案内部材に案内されて、水平面内をY軸に直交するX軸方向に移動自在である。X軸ステージ82上には基板ウェハ83が載置されるようになっている。成膜パターンの修復対象である基板ウェハ83は例えば図2乃至図5に示したTFT基板10が複数形成されたマザーガラス基板である。
【0062】
電気特性検査装置85は基板ウェハ83上の各TFT基板の実装端子62に図示しない検査ピンを接続可能である。電気特性検査装置85は、各TFT基板の各画素の欠陥を検査することができるようになっている。例えば、電気特性検査装置85は、ITO膜で構成された隣接する画素電極9a同士が短絡している場合等において、この画素欠陥を検出することができる。電気特性検査装置85は、基板ウェハ83上の各TFT基板の電気特性を検査して検査結果を制御部86に出力するようになっている。例えば、電気特性検査装置85は検査結果として、検出した画素欠陥の画素位置を示すアドレスを制御部86に出力することができる。
【0063】
制御部86はステージ駆動部87、SEM駆動部88及びFIB駆動部89を制御する。制御部86はステージ駆動部87に欠陥画素のX,Yアドレスを与える。ステージ駆動部87のパルス変換ユニット101は、入力されたX,Yアドレスに基づいて、ステッピングモータであ区X軸も田104及びY軸モータ105を駆動するためのパルス信号を発生する。パルス変換ユニット101からのパルス信号はX軸駆動回路102及びY軸駆動回路103に供給される。X,Y軸駆動回路102,103は、夫々入力されたパルス信号をX軸モータ104又はY軸モータ105に与えて駆動する。これにより、X軸モータ104は、X軸ステージ82をX軸方向に移動させ、Y軸モータ105は、Y軸ステージ81をY軸方向に移動させる。X軸モータ104及びY軸モータ105の駆動はパルス信号によって正確に制御され、X軸ステージ82及びY軸ステージ81は、制御部86の指示に従って電気特性検査装置85の出力に基づく位置に正確に移動する。
【0064】
なお、X,Yステージ81,82は、図示しない駆動部によって回転駆動されて、基板ウェハ83が載置される面を、水平面から所定角度傾斜させることもできるようになっている。
【0065】
一方、制御部86は、X,YアドレスをSEMを構成するSEM駆動部88にも与えている。SEMは図示しない鏡筒部及びSEM駆動部88によって構成されている。鏡筒部は、電子銃による電子ビームの発生、電子レンズによる電子ビームの絞り込み(電子プローブの形成)、電子プローブの整形(非点補正)、偏向コイルによる電子プローブの基板ウェハ83表面の観察領域での走査等を行う。X軸ステージ82上の基板ウェハ83近傍には、基板ウェハ83から放出された信号を検出する図示しない検出器が備え付けられている。また、鏡筒部は一般には真空に維持する必要があり、図示しない真空排気装置が配設されている。
【0066】
SEM駆動部88は、電子ビームの発生、電子レンズのレンズ作用、非点補正、電子プローブの走査範囲(倍率)や走査速度等の制御を行う。SEM駆動部88が鏡筒部を駆動することによって、基板ウェハ83に電子ビームが照射される。基板ウェハ83への入射電子の一部は、基板ウェハ83中の原子と衝突し原子中の電子を励起させる。これにより、基板ウェハ83内の一部の電子は基板ウェハ83中で散乱し、基板ウェハ83の外へ飛び出す。こうして、反射電子、二次電子、オージェ電子、特性X線、燐光等の信号が放出される。
【0067】
また、SEM駆動部88は、放出された信号を検出する検出器も駆動する。検出器によって検出された信号は、SEM駆動部88によって、図示しないディスプレイ上に映像として表示されるようになっている。
【0068】
制御部86はユーザー操作に基づいて、FIBを構成するFIB駆動部89を制御するようになっている。FIBは図示しないイオン光学系を有している。イオン光学系は、液相のガリウムをイオン源とし、タングステン針に引き出し電極を介して数kVの電圧を印加することで、タングステン針の先端からイオン化したガリウム(イオンビーム)を出射させるようになっている。このイオンビームは、レンズを介して出射され、走査偏向器によって照射位置が制御されるようになっている。FIB駆動部89は、制御部86に制御されて、所定径に集束されたイオンビームを基板ウェハ83表面に出射する。
【0069】
なお、FIBにおいても、基板ウェハ83中から放出される原子を排出するために、基板ウェハ83を超高真空雰囲気に設置する必要があり、上述した真空排気装置によってこのような環境に設定されている。
【0070】
図6はSEMに設けられた鏡筒部先端部106及びFIBの出射光先端部107と基板ウェハ83との関係を示す説明図である。図6に示すように、SEMの鏡筒部先端部106からの電子ビーム及びFIBの出射光先端部107からのイオンビームは、基板ウェハ83表面に所定の角度で入射させることができるようになっている。FIBのイオンビームを照射したときに発生する2次電子を、SEMによって映像化させて、観察することも可能である。また、SEMを用いてFIBのイオンビームの入射位置近傍を表面側から観察することで、加工位置を確認することもできる。これにより、高精度のピンポイント加工が可能である。
【0071】
図7はFIBによる基板ウェハ83表面加工の原理を説明するための説明図である。図7(a)はイオンビーム照射前の状態を示し、図7(b)はイオンビーム照射後の状態を示している。
【0072】
図7(a)に示すように、基板ウェハ83の表面の層がSiO2 で形成されているものとする。基板ウェハ83表面に、ガリウムのイオン(Ga+)ビームを照射すると、ガリウムイオンは基板ウェハ83中に進行し、基板ウェハ83中の原子又は分子を基板ウェハ83外部に放出させる。即ち、基板ウェハ83にイオンビームを照射することで、基板ウェハ83を形成している原子又は分子(Si,O)がたたき出されるスパッタリング現象が生じる。
【0073】
イオンビーム径を適宜集束させることによって、任意の幅で基板ウェハ83表面を削り取る加工が可能である。この現象を利用して、本実施の形態においては、例えば、最上層の画素電極9a相互間に形成される残留レジストによる欠陥部分を修復する。この場合、画素電極9aの下地層であるBPSG膜等による層間絶縁膜は、原子密度がレジスト膜に比べて十分に高く、また、BPSG膜の膜厚が数百nmと十分に厚いので、ガリウムイオンがBPSG膜を突き抜けることはなく、BPSG膜の下層を欠損させることはない。
【0074】
次に、TFT基板の製造方法を詳細に説明する。なお、上述したように、TFT基板はアレイ製造によってウェハ状態で形成される。
先ず、TFT基板10に対する焼成を行う。この焼成は、N(窒素)等の不活性ガス雰囲気且つ約900〜1300℃の高温でアニール処理し、後に実施される高温プロセスにおけるTFTアレイ基板10に生じる歪みが少なくなるように前処理するものである。
【0075】
次に、TFT基板10に対してエッチング等によって溝11(図5参照)を形成する。溝11は各TFT素子30の配置領域に形成する。次に、遮光膜12を形成し、次いで、第1層間絶縁膜13を形成する。例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOS(テトラ・エチル・オルソ・シリケート)ガス、TEB(テトラ・エチル・ボートレート)ガス、TMOP(テトラ・メチル・オキシ・フォスレート)ガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等によって第1層間絶縁膜13を形成する。
【0076】
次に、第1層間絶縁膜13上に半導体層を形成する。即ち、約450〜550℃、好ましくは約500℃の比較的低温環境中で、流量約400〜600cc/minのモノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧CVD(例えば、圧力約20〜40PaのCVD)により、アモルファスシリコン膜等の半導体層を形成する。
【0077】
次に、窒素雰囲気中で、約600〜700℃にて約1〜10時間、好ましくは、4〜6時間のアニール処理を施することにより、ポリシリコン膜を約50〜200nmの粒径、好ましくは約100nmの粒径となるまで固相成長させる。固相成長させる方法としては、RTA(Rapid Thermal Anneal)を使ったアニール処理でもよいし、エキシマレーザー等を用いたレーザーアニールでもよい。この際、画素スイッチング用のTFT30を、nチャネル型とするかpチャネル型にするかに応じて、V族元素やIII族元素のドーパントを僅かにイオン注入等によりドープしてもよい。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、所定パターンを有する半導体層1aを形成する。
【0078】
次に、半導体層上にゲート絶縁膜2を形成する。即ち、先ず、TFT30を構成する半導体層1aを約900〜1300℃の温度、好ましくは約1000℃の温度により熱酸化し、減圧CVD法等により、若しくは両者を続けて行うことにより、多層の高温酸化シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜からなるゲート絶縁膜2を形成する。そして、ゲート絶縁膜2の焼成を行う。
【0079】
次に、画素スイッチング用のTFT30のスレッシュホールド電圧Vthを制御するために、半導体層1aのうちNチャネル領域或いはPチャネル領域に、ボロン等のドーパントを予め設定された所定量だけイオン注入等によりドープする。
【0080】
次に、走査線を形成する。即ち、減圧CVD法等によりポリシリコン膜を堆積し、更にリン(P)を熱拡散し、このポリシリコン膜を導電化する。または、Pイオンをこのポリシリコン膜の成膜と同時に導入したドープトシリコン膜を用いてもよい。このポリシリコン膜の膜厚は、約100〜500nmの厚さ、好ましくは約350nm程度である。そして、焼成を行った後、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、TFT30のゲート電極部を含めて所定パターンの走査線3aを形成する。
【0081】
次に、例えば、TFT30を、LDD構造を持つnチャネル型のTFTとする場合には、半導体層1aに、低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域を形成するために、走査線3a(ゲート電極)をマスクとして、P等のV族元素のドーパントを低濃度で(例えば、Pイオンを1〜3×1013/cmのドーズ量にて)ドープする。これにより走査線3a下の半導体層1aはチャネル領域1a’となる。
【0082】
更に、画素スイッチング用TFT30を構成する高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを形成するために、走査線3aよりも幅の広い平面パターンを有するレジスト層を走査線3a上に形成する。その後、P等のV族元素のドーパントを高濃度で(例えば、Pイオンを1〜3×1015/cmのドーズ量にて)ドープする。
【0083】
こうして、低濃度のソース・ドレイン領域と高濃度のソース・ドレイン領域とを有するLDD構造の素子を構成する。なお、例えば、低濃度のドープを行わずに、オフセット構造のTFTとしてもよく、走査線3aをマスクとして、Pイオン、Bイオン等を用いたイオン注入技術によりセルフアライン型のTFTとしてもよい。この不純物のドープにより走査線3aは更に低抵抗化される。
【0084】
次に、第2層間絶縁膜14を形成する。即ち、走査線3a上に、例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOSガス、TEBガス、TMOPガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第2層間絶縁膜14を形成する。この第2層間絶縁膜14の膜厚は、例えば約500〜2000nm程度とする。
【0085】
次に、第2層間絶縁膜14に対する反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより、コンタクトホール24a,26aを同時開孔する。次に、TFT素子30上に中間導電層15を形成する。なお、コンタクトホール26aは、半導体層と中間導電層15との間を接続する。
【0086】
次いで、誘電体膜17を形成し、更に多層構造の容量線18を形成する。これにより、蓄積容量が構成される。
【0087】
次に、第3層間絶縁膜19を形成する。即ち、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第3層間絶縁膜19を形成する。第3層間絶縁膜19の膜厚は、例えば500〜1500nm程度である。この場合には、900℃以上の温度で焼成を行い、低温でのアニール処理を施す。
【0088】
次に、水素化処理の後、第3層間絶縁膜19に対する反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより、コンタクトホール24bを開孔する。
【0089】
次に、コンタクトホール24a,24bを埋めるように第3層間絶縁膜19上の全面に、スパッタリング等により、遮光性のAl等の低抵抗金属や金属シリサイド等を金属膜として、約100〜500nmの厚さ、好ましくは約300nmに堆積する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、所定パターンを有するデータ線6aを形成する。
【0090】
次に、データ線6a上を覆うように、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第4層間絶縁膜25を形成する。第4層間絶縁膜25の膜厚は、例えば500〜1500nm程度である。
【0091】
次に、第4層間絶縁膜25及び第3層間絶縁膜19に対する反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより、コンタクトホール26bを開孔する。次に、このコンタクトホール26bの内周面及び第4層間絶縁膜25上に、スパッタ処理等により、ITO膜等の透明導電性膜を、約50〜200nmの厚さに堆積する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、画素電極9aのパターンを形成する。コンタクトホール26bは、第1中間導電層15と画素電極9aとを接続する。最後に、ステップS26において低温アニール処理を施す。
【0092】
次に、このように形成されたTFT基板に対する本実施の形態の修復方法について図8乃至図14を参照して説明する。図8は修復方法を示すフローチャート、図9は加工条件を説明するための説明図、図10はBPSG膜の加工深さの相関関係を示すグラフ、図11は修復すべき画素欠陥部分の修復前後の状態を示す平面図、図12は図11(a)の断面図、図13は電気特性検査によって検出した画素欠陥の表示を示す説明図、図14は一部修復後の画素欠陥の表示を示す説明図である。
【0093】
X軸ステージ82上には、上述した製造方法に従って、マザーガラス基板の状態で形成されたTFT基板である基板ウェハ83が載置される。図8のステップS1 において、電気特性検査装置85は、基板ウェハ83上の実装端子62に図示しない検査ピンを接続して、基板ウェハ83上の各TFT基板毎に各画素の電気特性を検査する。電気特性検査装置85による検査結果は制御部86に与えられ、制御部86は検査結果に基づく表示を図示しないディスプレイの表示画面上に表示させる。
【0094】
いま、電気特性検査装置85の検査結果が図13に示すものであるものとする。図13に示す表示は基板ウェハ83の外形を示す枠表示111内に、各TFT基板の形成領域を示す四角表示112が表示されている。そして、黒四角の表示113によって、各TFT基板内の欠陥画素の位置を示している。図13の例では、8個のTFT基板において表示113に示す9カ所の位置に画素欠陥が生じていることを示している。。
【0095】
ステップS2 において、制御装置86は、電気特性検査装置85の出力に基づいて、これらの欠陥画素のアドレスを取得し、ステージ駆動部87に出力する。ステージ駆動部87は、ステップS3 においてアドレスに応じてX,Yステージ81,82を移動させる。即ち、パルス変換ユニット101は、入力されたアドレスをパルス信号に変換してX軸及びY軸駆動回路102,103に出力する。X軸及びY軸駆動回路102,103は入力されたパルス信号に基づいてX軸モータ104及びY軸モータ105を駆動する。これにより、Y軸ステージ81及びX軸ステージ82は水平面内を移動して、SEMの鏡筒部先端部106が図13の黒印で示す欠陥画素の1つの近傍位置に位置するように移動させる。一方、制御部86はSEM駆動部88に制御信号を出力しており、SEMは鏡筒部先端部106から電子ビームを出射して、基板ウェハ83表面の観察画像を得る(ステップS4 )。
【0096】
例えば、図13の注目する所定の欠陥画素が、図11(a)に示す欠陥であるものとする。即ち、修復すべき欠陥画素が、隣接する画素電極121,122(図5の画素電極9aに相当)相互間にパターン形成に用いたレジスト123が残留して、画素電極121,122同士を接続している状態を示している。この残留レジスト123によって、画素電極121,122同士が短絡して、画素欠陥が生じている。また、図12はこのレジスト123部分の断面を示している。図12に示すように、画素電極121,122の下層にはBPSG膜124(図5の第4層間絶縁膜25に相当)が形成され、BPSG膜124上の画素電極121,122相互間には、残留レジスト123が残っている。なお、BPSG膜124の下層にはデータ線125(図5のデータ線6aに相当)が形成されている。
【0097】
本実施の形態においては、基板ウェハ83の表面側からFIBによって、この残留レジスト123成分を除去する(ステップS5 )。即ち、FIBのイオン光学系の出射光先端部107からガリウムイオンを出射する。この場合には、例えば、ビーム電流100PAで、加工周波数2000Hzとする加工条件でのビーム照射が行われる。これにより、残留レジスト123部分及びその近傍が削りとられる。即ち、FIBのイオン光学系の出射光先端部107からのガリウムイオンは基板ウェハ83中の残留レジスト123部分に浸入し、その原子及び分子を基板ウェハ83表面から外部に放出させる。更に、放出された原子又は分子は、超高真空機構によって、外部に排出される。こうして、FIBによって削り取られた原子又は分子がゴミとして基板ウェハ83表面に再付着することなく、残留レジスト123の除去が行われる。
【0098】
FIBによって残留レジスト123を除去する場合には、画素電極121,122の一部及び残留レジスト123だけでなく、その下層のBPSG膜124の表面部分も除去される。図9及び図10はFIBによる加工深さを示している。図9に示すように、画素電極を構成するITO膜の下端位置までを垂直方向の加工領域とし、それよりも下方のBPSG膜の領域が削り取られる部分を加工深さとすると、上述した加工条件によってFIBを駆動した場合には、加工時間と加工深さの関係は図10に示すものとなる
図10のグラフから明らかなように、画素電極121,122の下地材料であるBPSG膜124は、約40秒〜250秒の加工時間に応じて約350Å〜3500Åだけ削り取られることになる。しかし、BPSG膜の厚さは十分に厚く(図12の例では約800nm)、素子に殆ど影響を与えることなく、希望する膜部分のみを除去する加工時間制御が可能である。
【0099】
図11(b)は残留レジスト123除去後の状態を示している。図11(a)及び図12の破線領域に対してFIBの加工処理が施されており、図11(b)に示すように、この部分の残留レジスタ123及びその下層のBPSG膜124の一部が除去されている。
【0100】
なお、図11は図10のグラフを参考にして、加工時間を80秒に設定した場合の例である。この場合には、BPSG膜124は100nm以下の深さだけ削り取られる。BPSG膜124の表面部分を削り取る加工を施しているので、BPSG膜124の上面の残留レジスタ123についても、確実に除去して短絡を防ぐことができる。
【0101】
FIBによって修復されたTFT基板に対して、電気特性検査装置85による電気特性の再検査が実施される(ステップS6 )。図14はこの場合における検査結果を示す表示である。図14と図13との比較から明らかなように、FIBによって欠陥画素の数カ所が修復され電気特性が改善されていることが分かる。
【0102】
このように本実施の形態においては、電気特性検査によって各アクティブマトリクス基板の画素欠陥を検出し、検出した欠陥画素のアドレスに基づいて、SEMによって基板状態での欠陥を発見可能にしている。そして、発見した欠陥をFIBを利用することで修復し、修復結果を電気特性検査によって確認することによって、確実な修復を可能にしている。FIBを用いて欠陥部分を削り取っており、ゴミの発生を抑制しつつ欠陥部分の確実な修復が可能である。
【0103】
なお、上記実施の形態においては、アレイ製造方式によって製造したマザーガラス基板の状態のアクティブマトリクス基板に形成された膜を修復する例について説明したが、アレイ製造方式以外の方式で製造した基板であっても、また分断後のアクティブマトリクス基板にも適用可能である。
【0104】
また、アクティブマトリクス基板の最上層の画素電極の欠陥を修復する例について説明したが、基板表面側からの修復が可能であれば、パターン化された各層の形成後にそのときの最上層の膜の修復に適用することも可能である。例えば、パターン検査機を用いることによって、TFT基板工程の途中の工程において、画像処理等によりパターン異常を検出すると、パターン検査機からのアドレスによって、SEMの観察位置を特定してもよい。特に、修復しようとする膜の下層に層間絶縁膜が形成されている場合には、修復しようとする膜の下層の膜へのダメージが比較的小さいことから、例えば、下層にBPSG膜を有するアルミニウムの配線パターン等の修復にも有効である。
【0105】
画素欠陥の修復以外の例として、走査線と容量線が並行して形成され、その走査線と容量線との短絡を除去するものなど、配線パターンにも適用できる。
【0106】
また、TFTを用いた例として、トップゲート型のトランジスタだけでなく、ボトムゲート型のトランジスタや、また、ポリシリコンのTFTだけでなく、アモルファスや単結晶のトランジスタを用いたものも適用できる。
【0107】
更に、液晶基板の修復に限らず、半導体基板の成膜パターンの修復にも適用可能である。そして、EL装置や電気泳動装置等の電気光学装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態に係る成膜パターン修復装置を説明するための説明図。
【図2】検査対象の基板を組み立てて製造される液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図。
【図3】図2の液晶装置を構成するTFT基板(素子基板)をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図。
【図4】TFT基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図3のH−H’線の位置で切断して示す断面図。
【図5】液晶装置の画素構造を詳細に示す断面図。
【図6】FIBの出射光先端部及びSEMの鏡筒部先端部と基板ウェハとの関係を示す説明図。
【図7】FIBによる基板ウェハ83表面加工の原理を説明するための説明図。
【図8】修復方法を示すフローチャート。
【図9】図9は加工条件を説明するための説明図。
【図10】BPSG膜の加工深さの相関関係を示すグラフ。
【図11】修復すべき画素欠陥部分の修復前後の状態を示す平面図。
【図12】図11(a)の断面図。
【図13】電気特性検査によって検出した画素欠陥の表示を示す説明図。
【図14】一部修復後の画素欠陥の表示を示す説明図。
【図15】画素電極のパターン異常を示す説明図。
【符号の説明】
81…Y軸ステージ、82…X軸ステージ、83…基板ウェハ、85…電気特性検査装置、86…制御部、87…ステージ駆動部、88…SEM駆動部、89…FIB駆動部。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming pattern repairing apparatus and a film forming pattern repairing method suitable for repairing a pattern abnormality of a film forming pattern of an electro-optical device such as an active matrix type liquid crystal substrate, and a method of manufacturing the electro-optical device.
[0002]
[Prior art]
In general, an electro-optical device, for example, a liquid crystal device that performs a predetermined display using liquid crystal as an electro-optical material has a configuration in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates. Among them, in an electro-optical device such as a liquid crystal device of an active matrix drive system using a TFT drive, a TFD drive or the like, each intersection of a number of scanning lines (gate lines) and data lines (source lines) arranged vertically and horizontally is provided. Correspondingly, a pixel electrode and a switching element are provided on a substrate (active matrix substrate).
[0003]
A switching element such as a TFT element is turned on by an ON signal supplied to a gate line, and writes an image signal supplied via a source line to a pixel electrode (transparent electrode (ITO)). As a result, a voltage based on the image signal is applied to the liquid crystal device between the pixel electrode and the counter electrode to change the arrangement of the liquid crystal molecules. Thus, the image display is performed by changing the transmittance of the pixel and changing the light passing through the pixel electrode and the liquid crystal layer according to the image signal.
[0004]
An element substrate that constitutes such a switching element is formed by stacking a semiconductor thin film, an insulating thin film, or a conductive thin film having a predetermined pattern on a glass or quartz substrate. That is, the TFT substrate and the like are formed by repeating the film formation process of various films and the photolithography process.
[0005]
However, dust may adhere to the mask during the photolithography process. In addition, dust may be attached during an etching process in a photolithography process. Then, an abnormal pattern may be formed by these dusts. In addition, when dry etching is used in the photolithography process, an abnormal pattern due to dust is formed to a sufficient thickness due to the anisotropy.
[0006]
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example in which transparent electrodes of adjacent pixels formed on the uppermost layer of the TFT substrate are short-circuited due to a pattern abnormality. As shown in FIG. 15, the pixel electrode 151 and the pixel electrode 152 are short-circuited to each other by an abnormal pattern portion of the residual resist 153 caused by dust or the like.
[0007]
In a liquid crystal device, application of a DC voltage to the liquid crystal causes degradation of the liquid crystal, such as decomposition of the liquid crystal component, contamination by impurities generated in the liquid crystal cell, and burn-in of a displayed image. Therefore, in general, inversion driving is performed in which the polarity of the driving voltage of each pixel electrode is inverted at a constant period such as one frame or one field in an image signal. Further, a line inversion drive system such as a 1H inversion drive system in which the polarity of the drive voltage is inverted for each row of the pixel electrode at a constant cycle, and a 1S inversion drive system for inverting the polarity of the drive voltage for each column of the pixel electrode are also employed.
[0008]
That is, in the line inversion, for example, drive voltages of opposite polarities are applied between two vertically adjacent pixels. Therefore, when the pixel electrodes of two adjacent vertical pixels are short-circuited as described above, the potentials of the two inverted pixels are mutually affected, and the potential difference between these pixel electrodes and the opposite potential is small. Thus, these two pixels are displayed as bright spots.
[0009]
In particular, due to the miniaturization accompanying the recent increase in resolution, the interval between pixels has become narrower, and the possibility of short-circuiting between films such as pixel electrodes in the same layer has increased. ing.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-241833 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
There is also a technique for repairing a pattern abnormality by irradiating such a pixel defect with a laser beam. However, when the laser beam is used, a large amount of dust is generated, and the dust affects the pixels, and the pixel defects cannot always be repaired effectively.
[0012]
In particular, when a liquid crystal device is used for a projector, since the size of the TFT substrate is extremely small, the influence of dust accompanying the irradiation of the laser beam is remarkable. For the projector application, a method of repairing pixel defects by the laser beam is adopted. It is not possible.
[0013]
Patent Document 1 also discloses a technique of forming a bypass line that bypasses a short-circuit portion. However, in this method, it is necessary to form a repair wiring, an opening, and the like, which complicates the element structure.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a film forming pattern repairing apparatus that can reliably repair pixel defects and other film forming pattern abnormalities by enabling repair using a focused ion beam. It is another object of the present invention to provide a method for restoring a film formation pattern and a method for manufacturing an electro-optical device.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The film formation pattern repairing apparatus according to the present invention irradiates the uppermost film formation pattern among the respective film formation patterns formed in layers on the substrate with an ion beam, and at least a part of the uppermost layer film formation pattern. A removing means for removing the
[0016]
According to such a configuration, when a defective portion such as a residual resist has occurred in the film formation pattern of the uppermost layer on the substrate, the removing unit irradiates the defective portion with an ion beam. Defects that form part of the film formation pattern are removed by the ion beam. Thereby, the film formation pattern of the uppermost layer is repaired.
[0017]
Further, the removing unit includes an ion optical system that focuses and emits the ion beam, a control unit that controls the emission of the ion beam from the ion optical system, and atoms or molecules removed from the film formation pattern. Discharging means for discharging the water.
[0018]
According to such a configuration, by converging the ion beam with the ion optical system and irradiating the film pattern with the ion beam, a sputtering phenomenon occurs in the film pattern and the atoms or molecules can be released from the film pattern. it can. The control unit controls the emission range of the film pattern by controlling the emission of the ion beam. The released atoms or molecules are discharged by the discharging means, and the removed portions do not re-attach to the film formation pattern. As a result, reliable repair can be performed without being affected by dust and the like, and for example, a short circuit of a metal pattern can be reliably repaired without affecting the element.
[0019]
Further, the control means is capable of controlling the irradiation position of the ion beam.
[0020]
According to such a configuration, a pattern portion at a desired position of the film formation pattern of the uppermost layer can be removed, and for example, a defective portion can be surely repaired.
[0021]
Further, an observation means for irradiating an electron beam to a defective portion of the uppermost film formation pattern and observing the defective portion is further provided.
[0022]
According to such a configuration, it is possible to repair the defective portion by the removing unit while observing the defective portion by the observation unit.
[0023]
Further, the observation means is constituted by a scanning electron microscope.
[0024]
According to such a configuration, it is possible to observe and repair a defective portion even with a fine pattern on the substrate.
[0025]
Further, a characteristic inspection means for detecting a characteristic of the film formation pattern of each of the uppermost layers to obtain a position of the defective portion is further provided.
[0026]
According to such a configuration, the position of the portion of the film formation pattern to be removed on the substrate can be known by the characteristic inspection means.
[0027]
Further, a characteristic inspecting means for detecting a characteristic of a film forming pattern of each of the uppermost layers to determine a position of the defective portion, and a characteristic inspecting device for detecting the position of the defective portion determined by the characteristic inspecting device, An observation unit configured to irradiate an electron beam to a defect portion of the film formation pattern so as to observe the defect portion.
[0028]
According to such a configuration, the observation unit can automatically observe the defective portion by acquiring information on the position of the defective portion of the film formation pattern to be removed on the substrate by the characteristic inspection unit. As a result, the defective portion in the fine pattern can be reliably found and observed, and the defective portion can be surely repaired by the removing means.
[0029]
Further, the substrate is a display substrate in which pixel electrodes forming pixels are formed in a matrix, and a short-circuit portion between the short-circuited pixel electrodes is removed.
[0030]
According to such a configuration, it is possible to repair the defective pixel by removing the portion of the film formation pattern that becomes a pixel defect on the display substrate by the removing unit.
[0031]
The uppermost film formation pattern is a wiring formed on the substrate.
[0032]
According to the present invention, a pattern defect of a wiring pattern can be repaired.
[0033]
Further, the removing means removes a part of a film forming pattern in which an interlayer insulating film is formed as a lower layer.
[0034]
According to such a configuration, when a part of the film formation pattern is removed by the removing unit, if the layer below the film formation pattern to be removed is an interlayer insulation film, a part of the interlayer insulation film is replaced with the uppermost film formation pattern. At the same time, even if it is removed at the same time, the effect on the element is extremely small, so that a sufficient margin can be taken as the removal range, and the entire portion of the film formation pattern to be removed can be reliably removed.
[0035]
The method for repairing a film formation pattern according to the present invention includes the steps of: removing at least a part of the film formation pattern of the uppermost layer among the film formation patterns formed in layers on the substrate; The method includes a process of irradiating a beam and a process of discharging a removed portion of the film formation pattern.
[0036]
According to such a configuration, a portion of the uppermost layer on the substrate from which the film formation pattern is to be removed is irradiated with the ion beam. The portion of the film formation pattern to be removed by the ion beam is emitted from the inside of the film formation pattern and further discharged without reattaching to the film formation pattern. As a result, a defective portion or the like of the film formation pattern of the uppermost layer is repaired.
[0037]
A process of detecting a characteristic of a film formation pattern of an uppermost layer among the film formation patterns formed in a layer on the substrate to obtain a position of a defect portion of the film formation pattern of the uppermost layer; A process of irradiating a defective portion of the film formation pattern of the uppermost layer with an electron beam based on the information on the position of the portion so that the defective portion can be observed.
[0038]
According to such a configuration, the characteristics of the film formation pattern of the uppermost layer are detected, and the position of the defective portion is obtained. Based on the obtained information on the position of the defective portion, the defective portion is irradiated with an electron beam, and the defective portion can be observed. This makes it possible to repair the defective portion while observing the defective portion.
[0039]
Further, the method of manufacturing an electro-optical device according to the present invention includes irradiating an ion beam to a film formation pattern of an uppermost layer among the film formation patterns formed in layers on a substrate, thereby forming the film formation pattern of the uppermost layer. A film forming pattern is formed by using a film forming pattern repairing apparatus provided with a removing means for partially removing the film.
[0040]
According to such a configuration, it is possible to remove a defective portion of the film-forming pattern, so that a defect-free image display or the like can be performed.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a film formation pattern repairing apparatus according to the first embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an active matrix substrate of a liquid crystal device as a substrate on which a film formation pattern is to be repaired. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of various elements, wiring, and the like in a plurality of pixels constituting a pixel region of a liquid crystal device manufactured by assembling a substrate to be inspected. FIG. 3 is a plan view of the TFT substrate (element substrate) constituting the liquid crystal device of FIG. 2 together with the components formed thereon as viewed from the counter substrate side. FIG. 4 shows the TFT substrate and the counter substrate bonded together. FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid crystal device after completion of an assembling step of sealing and enclosing the liquid crystal, taken along the line HH ′ in FIG. 3. FIG. 5 is a sectional view showing the pixel structure of the liquid crystal device in detail. FIG. 6 is an explanatory view showing the relationship between the tip of the emitted light of the FIB, the tip of the lens barrel of the SEM, and the substrate wafer. In each of the above drawings, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member have a size recognizable in the drawings.
This embodiment shows an example applied to a case where a liquid crystal device is manufactured by an array manufacturing method having excellent productivity. In the array manufacturing method, a plurality of TFT substrates (active matrix substrates) are cut out from one mother glass substrate. Each element for a plurality of active matrix substrates is formed simultaneously on the mother glass substrate by repeating the film formation and photolithography steps while keeping the size at the time of putting the mother glass substrate. Then, each active matrix substrate is obtained by dividing the mother glass substrate.
[0042]
In the manufacture of a liquid crystal device using an active matrix substrate, from the viewpoint of productivity and yield, each active matrix substrate arranged in the state of a mother glass substrate is replaced with a counter substrate divided into a single unit. A chip mount method is employed in which a single liquid crystal device is obtained by bonding each active matrix substrate after enclosing the liquid crystal and dividing the liquid crystal device into each active matrix substrate.
[0043]
In the present embodiment, an SEM (Electron Microscope) as a means for observing a pixel defect of each active matrix substrate by performing an electrical characteristic test on the active matrix substrate in a mother glass substrate state and observing a detection address. (Scanning electron microscope) to detect defects in the substrate state. Then, the found defect is repaired by using FIB (focus ion beam). Then, by confirming the restoration result by an electrical characteristic inspection, reliable restoration is enabled.
[0044]
A liquid crystal panel using an active matrix substrate to be repaired has a configuration in which an active matrix substrate and a counter substrate are attached to each other with a certain gap therebetween, and a liquid crystal, which is an electro-optical material, is sandwiched in the gap. . A transparent substrate such as a glass substrate is used as the active matrix substrate and the opposing substrate, and a peripheral driving circuit and the like are formed on the active matrix substrate together with transistors for driving pixels.
[0045]
First, a liquid crystal panel formed using a TFT substrate for which a film formation pattern is to be repaired will be described with reference to FIGS.
[0046]
As shown in FIGS. 3 and 4, the liquid crystal device is configured by sealing a liquid crystal 50 between a TFT substrate 10 and a counter substrate 20. Pixel electrodes and the like constituting pixels are arranged in a matrix on the TFT substrate 10. FIG. 2 shows an equivalent circuit of an element on the TFT substrate 10 constituting a pixel.
[0047]
As shown in FIG. 2, in the pixel area, a plurality of scanning lines 3a and a plurality of data lines 6a are wired so as to intersect with each other, and a pixel electrode is formed in an area defined by the scanning lines 3a and the data lines 6a. 9a are arranged in a matrix. Then, a TFT 30 is provided corresponding to each intersection of the scanning line 3a and the data line 6a, and the pixel electrode 9a is connected to the TFT 30.
[0048]
The TFT 30 is turned on by the ON signal of the scanning line 3a, whereby the image signal supplied to the data line 6a is supplied to the pixel electrode 9a. A voltage between the pixel electrode 9 a and the counter electrode 21 provided on the counter substrate 20 is applied to the liquid crystal 50. In addition, a storage capacitor 70 is provided in parallel with the pixel electrode 9a, and the storage capacitor 70 allows the voltage of the pixel electrode 9a to be held for a time that is, for example, three digits longer than the time during which the source voltage is applied. The storage capacitor 70 improves voltage holding characteristics and enables image display with a high contrast ratio.
[0049]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal device focusing on one pixel.
[0050]
A groove 11 is formed in a TFT substrate 10 made of glass, quartz, or the like. A TFT 30 having an LDD structure is formed on the groove 11 via a light shielding film 12, a first interlayer insulating film 13a, and a second interlayer insulating film 13b. The groove 11 flattens the boundary surface between the TFT substrate and the liquid crystal 50.
[0051]
The TFT 30 includes a semiconductor layer having a channel region 1a, a source region 1d, and a drain region 1e provided with a scanning line 3a serving as a gate electrode via lower and upper insulating films 2a and 2b. The light-shielding film 12 is formed in a region corresponding to the formation region of the TFT 30, a formation region of the data line 6a and the scanning line 3a described later, that is, a region corresponding to a non-display region of each pixel. The light shielding film 12 prevents reflected light from entering the channel region 1a, the source region 1d, and the drain region 1e of the TFT 30.
[0052]
A third interlayer insulating film 14 is laminated on the TFT 30, and an intermediate conductive layer 15 is formed on the third interlayer insulating film 14. A capacitance line 18 is disposed on the intermediate conductive layer 15 with a dielectric film 17 interposed therebetween. The capacitance line 18 is composed of a capacitance layer and a light-shielding layer, forms a storage capacitance with the intermediate conductive layer 15, and has a light-shielding function of preventing internal reflection of light. Since the intermediate conductive layer 15 is formed at a position relatively close to the semiconductor layer, diffused reflection of light can be efficiently prevented.
[0053]
A fourth interlayer insulating film 19 is disposed on the capacitance line 18, and the data lines 6 a are stacked on the fourth interlayer insulating film 19. The data line 6a is electrically connected to the source region 1d via contact holes 24a and 24b penetrating the fourth and third interlayer insulating films 19 and 14. The pixel electrode 9a is stacked on the data line 6a via the fourth interlayer insulating film 25. The pixel electrode 9a is electrically connected to the drain region 1e via the capacitance line 18 by contact holes 26a, 26b penetrating the fifth to third interlayer insulating films 25, 19, 14. An alignment film 16 made of a polyimide-based polymer resin is laminated on the pixel electrode 9a and rubbed in a predetermined direction.
[0054]
When an ON signal is supplied to the scanning line 3a (gate electrode), the channel region 1a becomes conductive, the source region 1d and the drain region 1e are connected, and the image signal supplied to the data line 6a is supplied to the pixel electrode 9a.
[0055]
On the other hand, the opposing substrate 20 is provided with a first light-shielding film 23 in a region facing the data line 6a, the scanning line 3a, and the region where the TFT 30 is formed on the TFT array substrate, that is, a non-display region of each pixel. The first light-shielding film 23 prevents incident light from the counter substrate 20 from entering the channel region 1a, the source region 1d, and the drain region 1e of the TFT 30. A counter electrode (common electrode) 21 is formed over the entire surface of the substrate 20 on the first light shielding film 23. An alignment film 22 made of a polyimide polymer resin is laminated on the counter electrode 21 and rubbed in a predetermined direction.
[0056]
Then, a liquid crystal 50 is sealed between the TFT substrate 10 and the counter substrate 20. Thus, the TFT 30 writes the image signal supplied from the data line 6a to the pixel electrode 9a at a predetermined timing. In accordance with the written potential difference between the pixel electrode 9a and the counter electrode 21, the orientation and order of the molecular assembly of the liquid crystal 50 are changed, thereby modulating light and enabling gray scale display.
[0057]
As shown in FIGS. 3 and 4, the opposing substrate 20 is provided with a light-shielding film 42 as a frame for dividing a display area. The light shielding film 42 is formed of, for example, the same or different light shielding material from the light shielding film 23.
[0058]
A sealing material 41 for enclosing liquid crystal is formed between the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 in a region outside the light shielding film 42. The sealing material 41 is arranged so as to substantially match the contour shape of the counter substrate 20, and fixes the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 to each other. The sealing material 41 is missing on a part of one side of the TFT substrate 10, and a liquid crystal injection port 78 for injecting the liquid crystal 50 is formed in a gap between the bonded TFT substrate 10 and the counter substrate 20. You. After the liquid crystal is injected from the liquid crystal injection port 78, the liquid crystal injection port 78 is sealed with a sealing material 79.
[0059]
A data line driving circuit 61 and a mounting terminal 62 are provided along a side of the TFT substrate 10 in a region outside the sealing material 41 of the TFT substrate 10, and a scanning line is formed along two sides adjacent to the one side. A drive circuit 63 is provided. On one remaining side of the TFT substrate 10, a plurality of wirings 64 for connecting the scanning line driving circuits 63 provided on both sides of the screen display area are provided. In at least one of the corners of the counter substrate 20, a conductive material 65 for electrically connecting the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 is provided.
[0060]
When a defect due to a pattern abnormality occurs in the TFT substrate 10 configured as described above, before the assembling step of bonding the TFT substrate 10 and the opposing substrate 20, the mother substrate substrate state (wafer state) shown in FIG. Can be repaired by the film formation pattern repairing apparatus.
[0061]
In FIG. 1, a Y-axis stage 81 is guided by a guide member (not shown) and is movable in a horizontal plane in a predetermined direction (Y-axis direction). The X-axis stage 82 is guided by a guide member (not shown) on the Y-axis stage 81, and is movable in a horizontal plane in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis. A substrate wafer 83 is mounted on the X-axis stage 82. The substrate wafer 83 on which the film formation pattern is to be repaired is, for example, a mother glass substrate on which a plurality of TFT substrates 10 shown in FIGS. 2 to 5 are formed.
[0062]
The electrical characteristic inspection device 85 can connect an unillustrated inspection pin to the mounting terminal 62 of each TFT substrate on the substrate wafer 83. The electrical characteristic inspection device 85 can inspect each pixel of each TFT substrate for a defect. For example, the electrical characteristic inspection device 85 can detect this pixel defect when adjacent pixel electrodes 9a formed of an ITO film are short-circuited. The electrical characteristic inspection device 85 inspects the electrical characteristics of each TFT substrate on the substrate wafer 83 and outputs an inspection result to the control unit 86. For example, the electrical characteristic inspection device 85 can output an address indicating the pixel position of the detected pixel defect to the control unit 86 as an inspection result.
[0063]
The control unit 86 controls the stage driving unit 87, the SEM driving unit 88, and the FIB driving unit 89. The control unit 86 gives the stage drive unit 87 the X and Y addresses of the defective pixel. The pulse conversion unit 101 of the stage driving unit 87 generates a pulse signal for driving the X-axis and the Y-axis motor 104 and the Y-axis motor 105 as a stepping motor based on the input X and Y addresses. The pulse signal from the pulse conversion unit 101 is supplied to the X-axis drive circuit 102 and the Y-axis drive circuit 103. The X- and Y-axis driving circuits 102 and 103 supply the input pulse signals to the X-axis motor 104 or the Y-axis motor 105 to drive them. Thus, the X-axis motor 104 moves the X-axis stage 82 in the X-axis direction, and the Y-axis motor 105 moves the Y-axis stage 81 in the Y-axis direction. The driving of the X-axis motor 104 and the Y-axis motor 105 is accurately controlled by a pulse signal. Moving.
[0064]
The X and Y stages 81 and 82 are driven to rotate by a drive unit (not shown) so that the surface on which the substrate wafer 83 is mounted can be inclined by a predetermined angle from a horizontal plane.
[0065]
On the other hand, the control unit 86 also gives the X and Y addresses to the SEM drive unit 88 that constitutes the SEM. The SEM includes a lens barrel (not shown) and an SEM driving unit 88. The lens barrel is configured to generate an electron beam by an electron gun, narrow down the electron beam by an electron lens (formation of an electron probe), shape the electron probe (correct astigmatism), and observe a region of the electron probe on the surface of the substrate wafer 83 by the deflection coil. And the like. In the vicinity of the substrate wafer 83 on the X-axis stage 82, a detector (not shown) for detecting a signal emitted from the substrate wafer 83 is provided. In addition, the lens barrel generally needs to be maintained at a vacuum, and a vacuum exhaust device (not shown) is provided.
[0066]
The SEM driving unit 88 controls generation of an electron beam, lens action of an electron lens, astigmatism correction, a scanning range (magnification) of an electronic probe, a scanning speed, and the like. When the SEM driving section 88 drives the lens barrel, the substrate wafer 83 is irradiated with an electron beam. Some of the electrons incident on the substrate wafer 83 collide with atoms in the substrate wafer 83 and excite electrons in the atoms. As a result, some electrons in the substrate wafer 83 are scattered in the substrate wafer 83 and jump out of the substrate wafer 83. Thus, signals such as reflected electrons, secondary electrons, Auger electrons, characteristic X-rays, and phosphorescence are emitted.
[0067]
The SEM drive unit 88 also drives a detector that detects the emitted signal. The signal detected by the detector is displayed as an image on a display (not shown) by the SEM drive unit 88.
[0068]
The control unit 86 controls the FIB driving unit 89 constituting the FIB based on a user operation. The FIB has an ion optical system (not shown). The ion optical system emits ionized gallium (ion beam) from the tip of the tungsten needle by using a liquid phase gallium as an ion source and applying a voltage of several kV to the tungsten needle via an extraction electrode. ing. This ion beam is emitted through a lens, and the irradiation position is controlled by a scanning deflector. The FIB drive section 89 is controlled by the control section 86 to emit an ion beam focused to a predetermined diameter onto the surface of the substrate wafer 83.
[0069]
Also in the FIB, the substrate wafer 83 needs to be set in an ultra-high vacuum atmosphere in order to discharge atoms released from the substrate wafer 83, and is set in such an environment by the above-described vacuum exhaust device. I have.
[0070]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the lens barrel tip 106 and the emitted light tip 107 of the FIB and the substrate wafer 83 provided in the SEM. As shown in FIG. 6, the electron beam from the SEM lens barrel tip 106 and the ion beam from the FIB emission light tip 107 can be incident on the surface of the substrate wafer 83 at a predetermined angle. ing. Secondary electrons generated when the FIB ion beam is irradiated can be visualized by an SEM and observed. Further, the processing position can be confirmed by observing the vicinity of the incident position of the FIB ion beam from the front side using the SEM. Thereby, high-precision pinpoint processing is possible.
[0071]
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the principle of processing the surface of the substrate wafer 83 by FIB. FIG. 7A shows a state before the ion beam irradiation, and FIG. 7B shows a state after the ion beam irradiation.
[0072]
As shown in FIG. 7A, it is assumed that the surface layer of the substrate wafer 83 is formed of SiO2. When the surface of the substrate wafer 83 is irradiated with a gallium ion (Ga +) beam, the gallium ions travel into the substrate wafer 83 and emit atoms or molecules in the substrate wafer 83 to the outside of the substrate wafer 83. That is, by irradiating the substrate wafer 83 with an ion beam, a sputtering phenomenon occurs in which atoms or molecules (Si, O) forming the substrate wafer 83 are knocked out.
[0073]
By appropriately focusing the ion beam diameter, it is possible to cut the surface of the substrate wafer 83 with an arbitrary width. By utilizing this phenomenon, in the present embodiment, for example, a defective portion due to a residual resist formed between the pixel electrodes 9a in the uppermost layer is repaired. In this case, the interlayer insulating film such as a BPSG film as a base layer of the pixel electrode 9a has a sufficiently high atomic density as compared with the resist film, and the BPSG film has a sufficiently large thickness of several hundred nm, so that gallium is used. The ions do not penetrate the BPSG film, and do not cause defects in the lower layer of the BPSG film.
[0074]
Next, a method for manufacturing a TFT substrate will be described in detail. As described above, the TFT substrate is formed in a wafer state by array manufacturing.
First, baking is performed on the TFT substrate 10. This firing is performed by N 2 Annealing is performed in an inert gas atmosphere such as (nitrogen) and at a high temperature of about 900 to 1300 ° C., and pre-processing is performed so that distortion generated in the TFT array substrate 10 in a high-temperature process performed later is reduced.
[0075]
Next, a groove 11 (see FIG. 5) is formed in the TFT substrate 10 by etching or the like. The groove 11 is formed in a region where each TFT element 30 is arranged. Next, a light-shielding film 12 is formed, and then a first interlayer insulating film 13 is formed. For example, using a TEOS (tetra-ethyl-ortho-silicate) gas, a TEB (tetra-ethyl-borate) gas, a TMOP (tetra-methyl-oxy-foslate) gas or the like by a normal pressure or reduced pressure CVD method or the like, The first interlayer insulating film 13 is formed of a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, or BPSG, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like.
[0076]
Next, a semiconductor layer is formed on the first interlayer insulating film 13. That is, in a relatively low-temperature environment of about 450 to 550 ° C., preferably about 500 ° C., low-pressure CVD (for example, CVD at a pressure of about 20 to 40 Pa) using a monosilane gas, a disilane gas, or the like at a flow rate of about 400 to 600 cc / min. Then, a semiconductor layer such as an amorphous silicon film is formed.
[0077]
Next, the polysilicon film is annealed in a nitrogen atmosphere at about 600 to 700 ° C. for about 1 to 10 hours, preferably for 4 to 6 hours, so that the polysilicon film has a particle size of about 50 to 200 nm, preferably Is grown in a solid phase until the particle size becomes about 100 nm. As a method for solid phase growth, annealing treatment using RTA (Rapid Thermal Anneal) or laser annealing using excimer laser or the like may be used. At this time, depending on whether the pixel switching TFT 30 is of an n-channel type or a p-channel type, a dopant of a group V element or a group III element may be slightly doped by ion implantation or the like. Then, a semiconductor layer 1a having a predetermined pattern is formed by photolithography and etching.
[0078]
Next, the gate insulating film 2 is formed on the semiconductor layer. That is, first, the semiconductor layer 1a forming the TFT 30 is thermally oxidized at a temperature of about 900 to 1300 ° C., preferably at a temperature of about 1000 ° C. A gate insulating film 2 made of a silicon oxide film (HTO film) or a silicon nitride film is formed. Then, firing of the gate insulating film 2 is performed.
[0079]
Next, in order to control the threshold voltage Vth of the pixel switching TFT 30, a predetermined amount of a dopant such as boron is doped into the N-channel region or the P-channel region of the semiconductor layer 1a by ion implantation or the like. I do.
[0080]
Next, a scanning line is formed. That is, a polysilicon film is deposited by a low pressure CVD method or the like, and phosphorus (P) is thermally diffused to make the polysilicon film conductive. Alternatively, a doped silicon film in which P ions are introduced simultaneously with the formation of the polysilicon film may be used. The thickness of the polysilicon film is about 100 to 500 nm, preferably about 350 nm. After the firing, the scanning lines 3a having a predetermined pattern including the gate electrode portion of the TFT 30 are formed by photolithography and etching.
[0081]
Next, for example, when the TFT 30 is an n-channel TFT having an LDD structure, the scanning line 3a (gate electrode) is formed to form a low-concentration source region and a low-concentration drain region in the semiconductor layer 1a. Is used as a mask, and a dopant of a group V element such as P is used at a low concentration (for example, P Thirteen / Cm 2 Doping). Thus, the semiconductor layer 1a below the scanning line 3a becomes the channel region 1a '.
[0082]
Further, in order to form the high-concentration source region 1d and the high-concentration drain region 1e constituting the pixel switching TFT 30, a resist layer having a plane pattern wider than the scanning line 3a is formed on the scanning line 3a. Thereafter, a dopant of a group V element such as P is doped at a high concentration (for example, P ions Fifteen / Cm 2 Doping).
[0083]
Thus, an element having an LDD structure having low-concentration source / drain regions and high-concentration source / drain regions is formed. Note that, for example, a TFT having an offset structure may be used without performing low-concentration doping, and a self-aligned TFT may be formed by an ion implantation technique using P ions, B ions, or the like using the scanning line 3a as a mask. The resistance of the scanning line 3a is further reduced by the impurity doping.
[0084]
Next, a second interlayer insulating film 14 is formed. That is, a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, or BPSG, a silicon nitride film, a silicon oxide film, A second interlayer insulating film 14 made of a film or the like is formed. The thickness of the second interlayer insulating film 14 is, for example, about 500 to 2000 nm.
[0085]
Next, contact holes 24a and 26a are simultaneously opened by dry etching such as reactive ion etching and reactive ion beam etching on the second interlayer insulating film 14. Next, the intermediate conductive layer 15 is formed on the TFT element 30. Note that the contact hole 26a connects between the semiconductor layer and the intermediate conductive layer 15.
[0086]
Next, a dielectric film 17 is formed, and further a capacitance line 18 having a multilayer structure is formed. This constitutes a storage capacity.
[0087]
Next, a third interlayer insulating film 19 is formed. That is, the third interlayer insulating film 19 made of a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, or BPSG, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like is formed using, for example, a normal pressure or reduced pressure CVD method, a TEOS gas, or the like. . The thickness of the third interlayer insulating film 19 is, for example, about 500 to 1500 nm. In this case, baking is performed at a temperature of 900 ° C. or more, and annealing is performed at a low temperature.
[0088]
Next, after the hydrogenation treatment, a contact hole 24b is formed by dry etching such as reactive ion etching or reactive ion beam etching on the third interlayer insulating film 19.
[0089]
Next, a low-resistance metal such as Al or a metal silicide having a light-shielding property is formed on the entire surface of the third interlayer insulating film 19 by sputtering or the like so as to fill the contact holes 24a and 24b. Deposit to a thickness, preferably about 300 nm. Then, a data line 6a having a predetermined pattern is formed by photolithography and etching.
[0090]
Next, a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, BPSG, or the like, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like is used to cover the data line 6a by using, for example, normal pressure or reduced pressure CVD, TEOS gas, or the like. A fourth interlayer insulating film 25 is formed. The thickness of the fourth interlayer insulating film 25 is, for example, about 500 to 1500 nm.
[0091]
Next, a contact hole 26b is formed by dry etching such as reactive ion etching or reactive ion beam etching on the fourth interlayer insulating film 25 and the third interlayer insulating film 19. Next, a transparent conductive film such as an ITO film is deposited on the inner peripheral surface of the contact hole 26b and the fourth interlayer insulating film 25 by sputtering or the like to a thickness of about 50 to 200 nm. Then, a pattern of the pixel electrode 9a is formed by photolithography and etching. The contact hole 26b connects the first intermediate conductive layer 15 and the pixel electrode 9a. Finally, low-temperature annealing is performed in step S26.
[0092]
Next, a method of repairing the TFT substrate thus formed according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart showing a repair method, FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining processing conditions, FIG. 10 is a graph showing a correlation between the processing depths of the BPSG film, and FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of FIG. 11A, FIG. 13 is an explanatory view showing a display of a pixel defect detected by an electrical characteristic test, and FIG. 14 is a display of a pixel defect after a partial repair. FIG.
[0093]
On the X-axis stage 82, a substrate wafer 83 which is a TFT substrate formed in a state of a mother glass substrate according to the above-described manufacturing method is mounted. In step S1 of FIG. 8, the electrical characteristic inspection device 85 connects an unillustrated inspection pin to the mounting terminal 62 on the substrate wafer 83, and inspects the electrical characteristics of each pixel for each TFT substrate on the substrate wafer 83. . The inspection result by the electrical characteristic inspection device 85 is given to the control unit 86, and the control unit 86 displays a display based on the inspection result on a display screen of a display (not shown).
[0094]
Now, it is assumed that the inspection result of the electrical characteristic inspection device 85 is as shown in FIG. In the display shown in FIG. 13, a square display 112 indicating a formation region of each TFT substrate is displayed in a frame display 111 indicating the outer shape of the substrate wafer 83. The position of a defective pixel in each TFT substrate is indicated by a black square display 113. The example in FIG. 13 shows that pixel defects have occurred at nine positions shown in the display 113 on the eight TFT substrates. .
[0095]
In step S <b> 2, the control device 86 acquires the addresses of these defective pixels based on the output of the electrical characteristic inspection device 85 and outputs the addresses to the stage drive section 87. The stage driving section 87 moves the X and Y stages 81 and 82 according to the address in step S3. That is, the pulse conversion unit 101 converts the input address into a pulse signal and outputs the pulse signal to the X-axis and Y-axis drive circuits 102 and 103. The X-axis and Y-axis drive circuits 102 and 103 drive the X-axis motor 104 and the Y-axis motor 105 based on the input pulse signals. Thus, the Y-axis stage 81 and the X-axis stage 82 move in the horizontal plane, and move so that the SEM lens barrel end portion 106 is located at a position near one of the defective pixels indicated by black marks in FIG. . On the other hand, the control unit 86 outputs a control signal to the SEM driving unit 88, and the SEM emits an electron beam from the lens barrel tip 106 to obtain an observation image of the surface of the substrate wafer 83 (step S4).
[0096]
For example, assume that the predetermined defective pixel of interest in FIG. 13 is the defect shown in FIG. That is, the defective pixel to be repaired remains between the adjacent pixel electrodes 121 and 122 (corresponding to the pixel electrode 9a in FIG. 5) with the resist 123 used for pattern formation, and connects the pixel electrodes 121 and 122 to each other. It shows the state that it is. Due to the residual resist 123, the pixel electrodes 121 and 122 are short-circuited to each other, causing a pixel defect. FIG. 12 shows a cross section of the resist 123. As shown in FIG. 12, a BPSG film 124 (corresponding to the fourth interlayer insulating film 25 in FIG. 5) is formed below the pixel electrodes 121 and 122, and between the pixel electrodes 121 and 122 on the BPSG film 124. , The remaining resist 123 remains. Note that a data line 125 (corresponding to the data line 6a in FIG. 5) is formed below the BPSG film 124.
[0097]
In the present embodiment, the residual resist 123 component is removed from the front side of the substrate wafer 83 by FIB (step S5). That is, gallium ions are emitted from the emission light tip 107 of the FIB ion optical system. In this case, for example, beam irradiation is performed with a beam current of 100 PA and a processing frequency of 2000 Hz. As a result, the portion of the residual resist 123 and the vicinity thereof are removed. That is, gallium ions from the emission light tip 107 of the FIB ion optical system enter the residual resist 123 in the substrate wafer 83 and emit their atoms and molecules from the surface of the substrate wafer 83 to the outside. Further, the released atoms or molecules are discharged to the outside by an ultra-high vacuum mechanism. Thus, the remaining resist 123 is removed without the atoms or molecules removed by the FIB reattaching to the surface of the substrate wafer 83 as dust.
[0098]
When the residual resist 123 is removed by the FIB, not only the part of the pixel electrodes 121 and 122 and the residual resist 123 but also the surface portion of the BPSG film 124 thereunder are removed. 9 and 10 show the processing depth by FIB. As shown in FIG. 9, assuming that the processing area in the vertical direction extends to the lower end position of the ITO film forming the pixel electrode, and the area where the area of the BPSG film below the area is removed is the processing depth. When the FIB is driven, the relationship between the processing time and the processing depth is as shown in FIG.
As is clear from the graph of FIG. 10, the BPSG film 124, which is the base material of the pixel electrodes 121 and 122, is scraped off by about 350 to 3500 in accordance with the processing time of about 40 to 250 seconds. However, the thickness of the BPSG film is sufficiently large (approximately 800 nm in the example of FIG. 12), and the processing time can be controlled to remove only a desired film portion without substantially affecting the element.
[0099]
FIG. 11B shows a state after the residual resist 123 is removed. The FIB processing has been performed on the dashed regions in FIGS. 11A and 12, and as shown in FIG. 11B, a part of the residual register 123 and a part of the BPSG film 124 therebelow. Has been removed.
[0100]
FIG. 11 shows an example in which the processing time is set to 80 seconds with reference to the graph of FIG. In this case, the BPSG film 124 is removed by a depth of 100 nm or less. Since the process of shaving the surface portion of the BPSG film 124 is performed, the residual register 123 on the upper surface of the BPSG film 124 can be surely removed to prevent a short circuit.
[0101]
The electrical characteristics of the TFT substrate repaired by the FIB are re-examined by the electrical characteristic inspection device 85 (step S6). FIG. 14 is a display showing the inspection result in this case. As is clear from the comparison between FIG. 14 and FIG. 13, it can be seen that the FIB has repaired several defective pixels and improved the electrical characteristics.
[0102]
As described above, in the present embodiment, the pixel defect of each active matrix substrate is detected by the electrical characteristic inspection, and the defect in the substrate state can be found by the SEM based on the address of the detected defective pixel. Then, the found defect is repaired by using the FIB, and the repair result is confirmed by an electrical characteristic inspection, thereby enabling a reliable repair. Since the defective portion is scraped off using the FIB, it is possible to surely repair the defective portion while suppressing generation of dust.
[0103]
In the above embodiment, an example in which a film formed on an active matrix substrate in a state of a mother glass substrate manufactured by an array manufacturing method is repaired, but a substrate manufactured by a method other than the array manufacturing method is used. However, the present invention can also be applied to a divided active matrix substrate.
[0104]
Also, an example in which the defect of the pixel electrode in the uppermost layer of the active matrix substrate is repaired has been described. However, if repairing from the substrate surface side is possible, after the formation of each patterned layer, the film of the uppermost layer at that time is repaired. It is also possible to apply for restoration. For example, when a pattern abnormality is detected by image processing or the like in a process in the middle of the TFT substrate process by using a pattern inspection device, an SEM observation position may be specified by an address from the pattern inspection device. In particular, when an interlayer insulating film is formed below the film to be repaired, the damage to the film below the film to be repaired is relatively small. It is also effective in repairing wiring patterns and the like.
[0105]
As an example other than the repair of the pixel defect, the present invention can be applied to a wiring pattern such as one in which a scanning line and a capacitor line are formed in parallel and a short circuit between the scanning line and the capacitor line is removed.
[0106]
Further, as an example using a TFT, not only a top-gate transistor but also a bottom-gate transistor and a transistor using an amorphous or single crystal transistor in addition to a polysilicon TFT can be applied.
[0107]
Further, the present invention can be applied not only to the repair of the liquid crystal substrate but also to the repair of the film formation pattern of the semiconductor substrate. Further, the present invention can be applied to an electro-optical device such as an EL device and an electrophoretic device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a film formation pattern repairing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of various elements, wiring, and the like in a plurality of pixels constituting a pixel region of a liquid crystal device manufactured by assembling a substrate to be inspected.
3 is a plan view of a TFT substrate (element substrate) constituting the liquid crystal device of FIG. 2 together with components formed thereon as viewed from a counter substrate side.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the liquid crystal device after the assembly step of bonding the liquid crystal by bonding the TFT substrate and the counter substrate together and cutting the liquid crystal device along the line HH ′ in FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a pixel structure of a liquid crystal device in detail.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a front end portion of an emitted light of an FIB, a front end portion of a lens barrel of an SEM, and a substrate wafer.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the principle of processing the surface of a substrate wafer 83 by FIB.
FIG. 8 is a flowchart showing a repair method.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining processing conditions.
FIG. 10 is a graph showing a correlation between processing depths of a BPSG film.
FIG. 11 is a plan view showing a state before and after repair of a pixel defect portion to be repaired.
FIG. 12 is a sectional view of FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a display of a pixel defect detected by an electrical characteristic test.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a display of a pixel defect after a partial restoration.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a pattern abnormality of a pixel electrode.
[Explanation of symbols]
81: Y-axis stage, 82: X-axis stage, 83: substrate wafer, 85: electric property inspection device, 86: control unit, 87: stage drive unit, 88: SEM drive unit, 89: FIB drive unit.

Claims (13)

基板上に層状に形成された各成膜パターンのうち最上層の成膜パターンにイオンビームを照射して、少なくとも前記最上層の成膜パターンの一部を除去する除去手段を具備したことを特徴とする成膜パターン修復装置。It is characterized by comprising a removing means for irradiating an ion beam to an uppermost film formation pattern among the respective film formation patterns formed in layers on the substrate to remove at least a part of the uppermost film formation pattern. Film pattern repair device. 前記除去手段は、前記イオンビームを集束させて出射するイオン光学系と、
前記イオン光学系からの前記イオンビームの出射を制御する制御手段と、
前記成膜パターンから除去された原子又は分子を排出する排出手段とを具備したことを特徴とする請求項1に記載の成膜パターン修復装置。
An ion optical system that focuses and emits the ion beam,
Control means for controlling the emission of the ion beam from the ion optical system,
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a discharge unit configured to discharge atoms or molecules removed from the film pattern.
前記制御手段は、前記イオンビームの照射位置を制御可能であることを特徴とする請求項1に記載の成膜パターン修復装置。The apparatus according to claim 1, wherein the control unit is capable of controlling an irradiation position of the ion beam. 前記最上層の成膜パターンの欠陥部分に電子ビームを照射して前記欠陥部分を観察するための観察手段を更に具備したことを特徴とする請求項1に記載の成膜パターン修復装置。2. The apparatus according to claim 1, further comprising an observation unit configured to irradiate an electron beam to a defective portion of the uppermost film forming pattern to observe the defective portion. 前記観察手段は、走査型電子顕微鏡によって構成されることを特徴とする請求項4に記載の成膜パターン修復装置。The apparatus according to claim 4, wherein the observation unit is configured by a scanning electron microscope. 前記各最上層の成膜パターンの特性を検出して前記欠陥部分の位置を求める特性検査手段を更に具備したことを特徴とする請求項1に記載の成膜パターン修復装置。2. A film pattern repairing apparatus according to claim 1, further comprising a characteristic inspecting means for detecting a characteristic of the film pattern of each of said uppermost layers to obtain a position of said defective portion. 前記各最上層の成膜パターンの特性を検出して前記欠陥部分の位置を求める特性検査手段と、
前記特性検査手段が求めた前記欠陥部分の位置の情報に基づいて、前記最上層の成膜パターンの欠陥部分に電子ビームを照射して前記欠陥部分を観察可能にする観察手段とを更に具備したことを特徴とする請求項1に記載の成膜パターン修復装置。
Characteristic inspection means for detecting the characteristics of the film formation pattern of each of the uppermost layers to determine the position of the defective portion;
An observation unit configured to irradiate an electron beam to the defect portion of the film formation pattern of the uppermost layer based on the information on the position of the defect portion obtained by the characteristic inspection unit so that the defect portion can be observed. The film pattern repairing apparatus according to claim 1, wherein:
前記基板は、画素を構成する画素電極がマトリクス状に形成された表示用基板であり、短絡した画素電極間の短絡部分を除去することを特徴とする請求項1に記載の成膜パターン修復装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the substrate is a display substrate on which pixel electrodes forming pixels are formed in a matrix, and removes a short-circuit portion between the short-circuited pixel electrodes. 3. . 前記最上層の成膜パターンは前記基板に形成された配線であることを特徴とする請求項1に記載の成膜パターン修復装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the uppermost film pattern is a wiring formed on the substrate. 前記除去手段は、下層に層間絶縁膜が形成された成膜パターンの一部を除去することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1つに記載の成膜パターン修復装置。The film forming pattern repair apparatus according to claim 1, wherein the removing unit removes a part of a film forming pattern in which an interlayer insulating film is formed as a lower layer. 基板上に層状に形成された各成膜パターンのうち少なくとも最上層の成膜パターンの一部を除去するために、前記最上層の成膜パターンにイオンビームを照射する処理と、
前記成膜パターンのうちの除去された部分を排出する処理とを具備したことを特徴とする成膜パターン修復方法。
In order to remove at least a part of the film formation pattern of the uppermost layer among the film formation patterns formed in a layer on the substrate, a process of irradiating the film formation pattern of the uppermost layer with an ion beam,
Discharging the removed portion of the film formation pattern.
基板上に層状に形成された各成膜パターンのうち最上層の成膜パターンの特性を検出して前記最上層の成膜パターンの欠陥部分の位置を求める処理と、
求められた前記欠陥部分の位置の情報に基づいて、前記最上層の成膜パターンの欠陥部分に電子ビームを照射して前記欠陥部分を観察可能にする処理とを更に具備したことを特徴とする請求項11に記載の成膜パターン修復方法。
A process of detecting the characteristics of the uppermost layer film formation pattern among the respective film formation patterns formed in layers on the substrate to obtain the position of a defective portion of the uppermost layer film formation pattern;
Irradiating an electron beam on a defective portion of the film formation pattern of the uppermost layer based on the obtained information on the position of the defective portion to enable observation of the defective portion. A method for repairing a film formation pattern according to claim 11.
基板上に層状に形成された各成膜パターンのうち最上層の成膜パターンにイオンビームを照射して、前記最上層の成膜パターンの一部を除去する除去手段を備えた成膜パターン修復装置を用いて、成膜パターンが形成される電気光学装置の製造方法。A film forming pattern repairing device comprising a removing means for irradiating an ion beam to the film forming pattern of the uppermost layer among the film forming patterns formed in layers on the substrate to remove a part of the film forming pattern of the uppermost layer. A method for manufacturing an electro-optical device in which a film formation pattern is formed using the device.
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