JP2004335717A - レーザーリペア装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可視光の照射により特性が変化するアモルファスシリコンデバイスを修正する際の、観察光によるアモルファスシリコンデバイスの特性変化を低減する。
【解決手段】欠陥部が可視光で特性が変化するアモルファスシリコンデバイスの画像部に位置する場合、落射照明光を赤外光とし、この赤外光でアモルファスシリコンデバイスの画像部の欠陥部を含む落射照明エリアを照明して落射照明エリアの画像を得、この画像から欠陥部の位置を特定し、欠陥部に緑色のレーザー光を照射して修正する。欠陥部が可視光で特性が変化しないアモルファスシリコンデバイスの配線部に位置する場合、白色光源から照射される落射照明光でアモルファスシリコンデバイスの配線部の欠陥部を含む落射照明エリアを照明して落射照明エリアの画像を得、この画像から欠陥部の位置を特定し、欠陥部に緑色のレーザー光を照射して修正する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの欠陥部をレーザー光により修正するレーザーリペア装置に関し、特に液晶ディスプレーパネルまたは光電変換装置などの素子に用いられるアモルファスシリコンを主材料とした半導体デバイスの欠陥を修正するレーザーリペア装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、液晶ディスプレーパネルまたは光電変換装置などに用いられるアモルファスシリコンを主材料とした半導体デバイスの欠陥部がレーザー光により修正されている。
【０００３】
図１１は、従来のレーザーリペア装置の構成図である。
【０００４】
図１１に示すように、従来のレーザーリペア装置は、赤外光である基本波レーザー光を発振するレーザー基本波発振器１１１と、基本波レーザー光から緑色のレーザー光である第２高調波を発生する第２高調波発生器１１２と、緑色のレーザー光を所望のビームサイズに絞り込むスリット１１３と、落射照明光を照射する白色光源１１４と、落射照明光の一部を透過するミラー１１５と、ミラー１１５を透過した落射照明光の大部分を反射すると共にスリット１１３で絞り込まれた緑色のレーザー光の大部分を透過するミラー１１６と、ミラー１１６を透過した緑色のレーザー光およびミラー１１６で反射した落射照明光を集光する対物レンズ１１７と、対物レンズ１１７で集光した緑色のレーザー光および落射照明光を受光するガラス基板上のアモルファスシリコンデバイス１１８を載せるＸＹステージ１１９とを備える。
【０００５】
アモルファスシリコンデバイス１１８に照射される落射照明光はアモルファスシリコンデバイス１１８上の落射照明エリアで反射し、対物レンズ１１７でコリメートされ、ミラー１１６およびミラー１１５で反射される。
【０００６】
さらに従来のレーザーリペア装置は、ミラー１１６およびミラー１１５で反射される落射照明光を被写体反射光として受光するＣＣＤカメラ１２０と、ＣＣＤカメラ１２０で得られるアモルファスシリコンデバイス１１８上の落射照明エリアの画像信号を受信して落射照明エリアの画像を表示するモニター１２１と、モニター１２１に映し出される画像に基づき緑色のレーザー光で照射されるアモルファスシリコンデバイス１１８上のレーザー照射エリアを所望の位置へ移動させるようにＸＹステージ１１９を制御する制御装置１２２とを備える。
【０００７】
レーザー基本波発振器１１１はＹＡＧレーザー又はＹＬＦレーザーからなる。ガラス基板上のアモルファスシリコンデバイス１１８はアモルファスシリコンを材料に含む被加工物であり、液晶ディスプレーパネルまたは光電変換装置などの素子に用いられる。白色光源１１４は観察用光源として用いるハロゲンランプなどから成る。
【０００８】
被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８はＸＹステージ１１９上に固定される。白色光源１１４からの白色の落射照明光はミラー１１５を透過し、ミラー１１６で反射し、対物レンズ１１７に導かれ、被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８上の落射照明エリアを照明する。さらにこの落射照明エリアで反射された白色光は対物レンズ１１７を通り、ミラー１１６およびミラー１１５で反射し、ＣＣＤカメラ１２０に導かれ、ＣＣＤカメラ１２０において落射照明エリアの画像を読み取り、落射照明エリアの画像はモニター１２１に表示される。
【０００９】
一方、レーザー基本波発振器１１１で発振した基本波レーザー光は第２高調波発生器１１２で波長変換され、第２高調波である緑色のレーザー光となる。さらに緑色のレーザー光はスリット１１３で所望のビームサイズに絞られ、ミラー１１６を通過し、対物レンズ１１７で集光され、アモルファスシリコンデバイス１１８上のレーザー照射エリアに照射される。
【００１０】
オペレータはモニター１２１上の画像を確認しながら、緑色のレーザー光が所望のレーザー照射エリアを照射するように制御装置１２２を用いてＸＹステージ１１９を移動させ、レーザー照射エリアに緑色のレーザー光の照準を合わせた後、レーザー照射を行う。レーザー照射エリアのパターンはレーザーにより取り除かれ、レーザー修正が行われる。
【００１１】
被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８を液晶ディスプレーパネルの素子として用いた場合において、液晶ディスプレーパネルの画像部の落射照明エリアとレーザー照射エリアとの位置関係を図１２に示す。
【００１２】
図１２に示すように、一般に液晶ディスプレーパネルの画素部は、表示部１２３と、アモルファスシリコンＴＦＴ１２４と、ソースライン１２５と、ゲートライン１２６とを備える。ソースライン１２５は各画素のアモルファスシリコンＴＦＴ１２４のソース電極１２７に接続され、ゲートライン１２６は各画素のアモルファスシリコンＴＦＴ１２４のゲート電極１２８に接続されている。またそれぞれの画素の表示部１２３の個別電極１２９はアモルファスシリコンＴＦＴ１２４のドレイン電極（図示省略）に接続されている。
【００１３】
図１２中の円で囲った領域が白色光源１１４により観察のために落射照明がされる落射照明エリアＲ１である。また矩形で囲った領域が緑色のレーザー光で照射され修正が行われるレーザー照射エリアＲ２である。
【００１４】
オペレータは落射照明エリアＲ１の画像をモニター１２１で確認しながら、所望の領域（ここではアモルファスシリコンＴＦＴ部１２３）へレーザー照射エリアＲ２を移動させ、レーザー光をレーザー照射エリアＲ２に照射し、所望の領域でのレーザー修正を行う。
【００１５】
次に、被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８を光電変換装置の素子として用いた場合において、光電変換装置の画像部の落射照明エリアとレーザー照射エリアとの位置関係を図１３に示す。
【００１６】
光電変換装置の画像部は、アモルファスシリコン光電変換素子１３１と、アモルファスシリコンＴＦＴ１３２と、信号ライン１３３と、バイアスライン１３４と、ゲートライン１３５とを備える。アモルファスシリコン光電変換素子１３１はｐｉｎ型フォトダイオードあるいはＭＩＳ型センサなどで構成される。図１２に示す液晶ディスプレーパネルの場合と同様に、円で囲った部分が落射照明エリアＲ１であり、矩形で囲った部分がレーザー照射エリアＲ２である。オペレータは落射照明エリアＲ１の画像をモニター１２１で確認しながら、所望の領域（ここではアモルファスシリコンＴＦＴ部１３２）へレーザー照射エリアＲ２を移動させ、レーザー光をレーザー照射エリアＲ２に照射し、所望の領域での修正を行う。
【００１７】
なお、本発明に関連した先行技術文献としては、以下のものがある。
【００１８】
【特許文献１】
特開平９−２８１３９５号公報（段落［００１１］、［００１８］及び［００１９］、図１）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレーザーリペア装置は以下に述べる課題を有している。
【００２０】
図１４は０．６μｍ厚みのアモルファスシリコンの光透過特性を示し、図１５はアモルファスシリコンＴＦＴの閾値電圧の可視光照射時間に対する依存特性を示し、図１６はアモルファスシリコン光電変換素子のダーク電流密度の可視光照射時間に対する依存特性を示す。
【００２１】
図１４に示すように、アモルファスシリコンは可視領域（ほぼ３８０ｎｍからほぼ７７０ｎｍまでの波長範囲）の内で短波長側の光を良く吸収する。また、吸収される光によりアモルファスシリコンデバイスの特性劣化が誘起されることが知られている。たとえば、アモルファスシリコンＴＦＴを可視光で照射する時間が長くなると、図１５に示すように、アモルファスシリコンＴＦＴの閾値電圧が高くなり（３Ｖから３．５Ｖへ変化）、電荷転送特性が低下することが知られている。
【００２２】
また、図１６に示すように、アモルファスシリコンから成るｐｉｎ型フォトダイオードやＭＩＳ型センサのような光電変換素子を可視光で照射する時間が長くなると、ダーク電流が増加し、光に対する感度が低下することが知られている。
【００２３】
図１２および図１３を用いて説明したように、一般に従来のレーザーリペア装置は位置合わせや外観の確認などのために、ハロゲン光などの白色光をレーザー照射エリアを含む広い領域に照射する必要性がある。この白色光にはアモルファスシリコンデバイスの劣化を誘起する波長の光が含まれる。このため、白色光の一部はアモルファスシリコンデバイスの劣化の原因となる。
【００２４】
それで、従来のレーザーリペア装置では、観察用にレーザー照射エリア外に照射される白色光がアモルファスシリコンデバイスの特性劣化を引き起こすという問題がある。具体的には、照射される白色光がアモルファスシリコンＴＦＴの閾値電圧を増加させ、光電変換素子の感度を低下させるという問題がある。
【００２５】
また、特許文献１の発明では、レーザーリペアの作業効率を高めるレーザーリペア機能付顕微鏡が開示されている。しかしながら、落射照明用光源を試料に照射して得られる観察像を接眼レンズの中間位置に結像して肉眼で観察する構成であるので、落射照明用光源は白色光源であるとは明示されていないものの、落射照明用光源からの光は可視光であることは明白であり、同様にアモルファスシリコンデバイスの特性劣化を引き起こすという問題がある。
【００２６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、可視光の照射により特性が変化するアモルファスシリコンデバイスなどの半導体デバイスを修正する際の、観察光によるアモルファスシリコンデバイスの特性変化を低減するレーザーリペア装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーザーリペア装置は、非単結晶シリコンを含む被加工物の照明エリアを赤外領域の波長である観察光で照明する照明手段と、被加工物にレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、レーザー光照射手段が被加工物のレーザー照射エリアにレーザー光を照射するように照明手段で照明された被加工物の照明エリアの画像に基づきレーザー光照射手段と被加工物との位置関係を制御する制御手段とを備えたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
［実施形態１］
以下、本発明の第１の実施形態を図面を用いて説明する。
【００３０】
図１は本発明における第１の実施形態のレーザーリペア装置の構成図であり、図２は図１に示すレーザーリペア装置において用いられる赤外線透過フィルタの光透過特性を示す図である。
【００３１】
図１に示すように、レーザーリペア装置は、赤外光である基本波レーザー光を発振するレーザー基本波発振器１１と、基本波レーザー光から緑色のレーザー光である第２高調波を発生する第２高調波発生器１２と、緑色のレーザー光を所望のビームサイズに絞り込むスリット１３と、落射照明光を放射する白色光源１４と、落射照明光の一部を透過するミラー１５と、ミラー１５を透過した落射照明光に含まれる短波長領域の光の通過を遮断し赤外光（観察光）を透過する赤外線透過フィルタ１６と、赤外線透過フィルタ１６を落射照明光の光路内と光路外との間で移動させるフィルタ移動装置１７と、赤外線透過フィルタ１６からの赤外光の大部分を反射すると共にスリット１３で絞り込まれた緑色のレーザー光の大部分を透過するミラー１８と、ミラー１８を透過した緑色のレーザー光およびミラー１８で反射した赤外光を集光する対物レンズ１９と、対物レンズ１９で集光した緑色のレーザー光および赤外光を受光するガラス基板上のアモルファスシリコンデバイス１１８を載せるＸＹステージ２０とを備える。
【００３２】
アモルファスシリコンデバイス１１８に照射される赤外光はアモルファスシリコンデバイス１１８上の落射照明エリアで反射し、対物レンズ１９でコリメートされ、ミラー１８で反射され、赤外線透過フィルタ１６を透過し、ミラー１５で反射される。
【００３３】
さらに、レーザーリペア装置は、ミラー１５で反射される赤外光を被写体反射光として受光するＣＣＤカメラ２１と、ＣＣＤカメラ２１で得られるアモルファスシリコンデバイス１１８上の落射照明エリアの画像信号を受信して落射照明エリアの画像を表示するモニター２２と、モニター２２から送られる画像信号に基づきアモルファスシリコンデバイス１１８上のレーザー照射エリアの位置を画像認識で特定しレーザー照射エリアを緑色のレーザー光が集光する位置へ移動させるようにＸＹステージ２０を制御する制御装置２３とを備える。
【００３４】
レーザー基本波発振器１１はＹＡＧレーザー又はＹＬＦレーザーからなる。ガラス基板上のアモルファスシリコンデバイス１１８はアモルファスシリコンを材料に含む被加工物であり、液晶ディスプレーパネルまたは光電変換装置などの素子に用いられる。白色光源１４は観察用光源として用いるハロゲンランプなどから成り、白色光源１４から照射される落射照明光は可視光のみならず赤外光を含む。
【００３５】
図２に示すように、赤外線透過フィルタ１６として、赤外線透過用黒色ガラスフィルタのタイプＲＧ６９５又はＲＧ７１５が好適である。いずれのタイプを用いても、７００ｎｍ以上の中心波長（最も強度が強くなる波長領域）を有する赤外光を得ることができる。
【００３６】
次に、レーザーリペア装置の基本動作を説明する。
【００３７】
赤外線透過フィルタ１６がフィルタ移動装置１７によって落射照明光の光路内に配置されている場合、白色光源１４からの白色の落射照明光はミラー１５を透過し、赤外光通過フィルタ１６で短波長領域の光がカットされ、赤外光となる。この場合、赤外光の中心波長は７００ｎｍ以上である。その後、この赤外光はミラー１８で反射し、対物レンズ１９に導かれ、被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８を照明する。さらにこのアモルファスシリコンデバイス１１８上の落射照明エリアで反射された赤外光は対物レンズ１９を通り、ミラー１８で反射し、赤外光通過フィルタ１６を透過し、ミラー１５で反射し、ＣＣＤカメラ２１で被写体反射光として受光される。ＣＣＤカメラ２１において、落射照明エリアの画像が被写体反射光から読み取られ、画像信号が生成される。画像信号はモニター２２及び制御装置２３へ送られ、落射照明エリアの画像がモニター２２に表示される。そのため、オペレータはアモルファスシリコンデバイス１１８上の落射照明エリアを肉眼で観察することができる。制御装置２３は画像信号に基づきＸＹステージ２０を制御してアモルファスシリコンデバイス１１８の位置決めを行う。
【００３８】
一方、レーザー基本波発振器１１で発振した基本波レーザー光は第２高調波発生器１２で第２高調波に波長変換され、緑色のレーザー光となる。さらに緑色のレーザー光はスリット１３で所望のビームサイズに絞られ、ミラー１８を通過し、対物レンズ１９で集光され、アモルファスシリコンデバイス１１８上のレーザー照射エリアに照射される。
【００３９】
ここで、ミラー１８は、図１１に示すミラー１１６と同様に、赤外光及び白色光の大部分を反射する。ＣＣＤカメラ２１は赤外光から画像を読み取るのみならず、図１１に示すＣＣＤカメラ１２０と同様に、白色光から画像を読み取ることができる。
【００４０】
図３は図１に示すレーザーリペア装置を用いたレーザーリペア方法の手順を示すフローチャートである。
【００４１】
次に、レーザーリペア装置を用いたレーザーリペア方法を図３を参照して説明する。
【００４２】
まず、被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８をＸＹステージ２０上に固定する。また、レーザー基本波発振器１１で発振する基本波レーザー光の強度、スリット１３のサイズ、対物レンズ１９の倍率などを制御装置２３によって設定する。
【００４３】
次いで、アモルファスシリコンデバイス１１８の欠陥部の座標を制御装置２３に入力する（ステップＳ１）。この場合、複数の欠陥部が存在する場合、それぞれの欠陥部の座標を入力する。また、欠陥部が画素部であるか配線部であるかの指定も行う。アモルファスシリコンデバイス１１８を液晶ディスプレーパネルの素子に用いる場合、図１２に示す複数の画素が配置される部分は画素部であり、ソースライン１２５およびゲートライン１２６に代表される配線のみが配置される画素部以外の部分は配線部である。
【００４４】
また、アモルファスシリコンデバイス１１８を光電変換装置の素子に用いる場合、図１３に示す複数の画素が配置される部分は画素部であり、信号ライン１３３、バイアスライン１３４およびゲートライン１３５に代表される配線のみが配置される画素部以外の部分は配線部である。なお、アモルファスシリコンデバイス１１８の四隅にはアモルファスシリコンデバイス１１８のＸＹステージ２０上での位置確認のためのアライメントマークが刻印されている。
【００４５】
次いで、制御装置２３は入力された欠陥部の座標に基づきレーザー照射エリアを欠陥部付近に位置するようにＸＹステージ２０を制御する（ステップＳ２）。次いで、制御装置２３は欠陥部の座標に基づき修正個所が画素部であるか配線部であるかを判断する（ステップＳ３）。
【００４６】
修正個所が配線部である場合、配線部は白色光の照射により特性が変化することがないので、白色光で配線部を照明する。つまり、制御部２３の制御の下でフィルタ移動装置１７を用いて赤外光通過フィルタ１６を落射照明光の光路外に配置し、配線部を照明する落射照明光を可視光に設定する（ステップＳ４）。次いで、白色光源１４を点灯し、白色光である落射照明光でアモルファスシリコンデバイス１１８の配線部の欠陥部を含む落射照明エリアを照明し、モニター２２に落射照明エリアの画像を表示する（ステップＳ５）。
【００４７】
次いで、ＣＣＤカメラ１２０からモニター２２を介して制御装置２３へ落射照明エリアの画像信号を送信し、制御装置２３は落射照明エリアの画像の認識を行い、レーザー照射エリアが配線部の欠陥部に位置するように位置決めの微調整を自動的に行う（ステップＳ６）。この場合、レーザー照射エリアが配線部の欠陥部に位置するように、オペレータがモニター２２に表示される落射照明エリアの画像を見ながら位置決めの微調整を行うようにしてもよい。
【００４８】
次いで、レーザー基本波発振器１１で基本波レーザー光を発振し、アモルファスシリコンデバイス１１８の配線部のレーザー照射エリアを緑色のレーザー光で照射し、配線部の欠陥部を修正する（ステップＳ７）。
【００４９】
一方、ステップＳ３において修正個所が画素部である場合、可視光の照射による画素部の性能劣化を防ぐために、赤外光で画素部を照明する。つまり、制御部２３の制御の下でフィルタ移動装置１７を用いて赤外光通過フィルタ１６を落射照明光の光路内に配置し、画素部を照明する落射照明光を赤外光に設定する（ステップＳ８）。次いで、白色光源１４を点灯し、赤外光である落射照明光でアモルファスシリコンデバイス１１８の画素部の欠陥部を含む落射照明エリアを照明し、モニター２２に落射照明エリアの画像を表示する（ステップＳ９）。
【００５０】
次いで、ＣＣＤカメラ１２０からモニター２２を介して制御装置２３へ落射照明エリアの画像信号を送信し、制御装置２３は落射照明エリアの画像の認識を行い、レーザー照射エリアが画像部の欠陥部に位置するように位置決めの微調整を自動的に行う（ステップＳ１０）。この場合、ステップＳ６と同様に、レーザー照射エリアが画素部の欠陥部に位置するように、オペレータがモニター２２に表示される落射照明エリアの画像を見ながら位置決めの微調整を行うようにしてもよい。
【００５１】
次いで、レーザー基本波発振器１１で基本波レーザー光を発振し、アモルファスシリコンデバイス１１８の画素部のレーザー照射エリアを緑色のレーザー光で照射し、画素部の欠陥部を修正する（ステップＳ１１）。ここで、レーザー照射エリアに照射される緑色のレーザー光は落射照明エリアに照射される赤外光よりも波長が短いので、修正用のレーザー光は観察用の赤外光よりもエネルギー密度が高く、欠陥部の修正に好適である。そのため、アモルファスシリコンデバイス１１８の画像表示の動作時、欠陥のある画素での望まれない表示を確実に避けることができる。
【００５２】
次いで、全ての欠陥部の修正が終了したか否かを制御装置２３は判断する（ステップＳ１２）。まだ修正されていない欠陥部がある場合、ステップＳ２へ戻り、まだ修正されていない欠陥部の修正を同様に行う。一方、全ての欠陥部の修正が終了した場合、レーザーリペア装置を用いたアモルファスシリコンデバイス１１８の欠陥部の修正は終了する。
【００５３】
なお、アモルファスシリコンデバイス１１８の欠陥部の修正を行う前に、ＸＹステージ２０上に固定されるアモルファスシリコンデバイス１１８とＸＹステージ２０との位置関係を決めるためにアモルファスシリコンデバイス１１８に刻印されたアライメントマークの位置を制御装置２３が認識する必要がある。この場合、アライメントマークを認識するために、赤外光通過フィルタ１６はレーザーリペア装置から外され、アライメントマークを照明する落射照明光は可視光に設定される。
【００５４】
したがって、第１の実施形態では、可視光の照射により性能劣化を誘起する画素部の修正の場合、白色の落射照明光の光路中に赤外線透過フィルタ１６を配置し、被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８の画素部を赤外光で照明するので、画素部の修正において画素部の性能劣化を防ぐことができる。
【００５５】
また、ＣＣＤカメラ２１は可視光のみならず赤外光を受光しても画像信号を生成することができるので、オペレータは赤外光で照明された落射照明エリアの画像をモニター２２で見ることができる。
【００５６】
また、修正個所が可視光を照射しても性能劣化を誘起しない配線部である場合、可視光で落射照明エリアを照明しながら配線部の修正を行うようにした。そのため、赤外光の照明により得られる落射照明エリアの画像に比べて、より鮮明な落射照明エリアの画像を白色の落射照明光から得ることができる。
【００５７】
なお、第１の実施形態では、赤外線透過フィルタ１６はミラー１５とミラー１８との間に設けられているが、白色光源１４とミラー１５との間に設けても良い。この場合、赤外光通過フィルタ１６は白色光源１４からの白色の落射照明光の短波長領域の光の通過を遮断し赤外光を透過し、この赤外光の一部がミラー１５を通過すると共に、アモルファスシリコンデバイス１１８を反射した赤外光の一部がミラー１５で反射してＣＣＤカメラ２１で受光される。
【００５８】
また、第１の実施形態では、白色光源１４と赤外線透過フィルタ１６とを用いたが、白色光源１４の代わりに赤外線ランプ（赤外光源）を用い、赤外線透過フィルタ１６を用いないようにしても良い。この場合、アモルファスシリコンデバイス１１８の画像部の修正において赤外光でアモルファスシリコンデバイス１１８を照明するのみならず、アモルファスシリコンデバイス１１８の配線部の修正において赤外光でアモルファスシリコンデバイス１１８を照明する。そのため、アモルファスシリコンデバイス１１８を照明する光は常に赤外光であるので、アモルファスシリコンデバイス１１８の可視光照射に基づく性能劣化を確実に防ぐことができる。なお、赤外光に対して高い感度を有するＣＣＤカメラ２１が用いられる。
【００５９】
また、第１の実施形態では、フィルタ移動装置１７を用いて赤外光通過フィルタ１６を移動したが、フィルタ移動装置１７及び赤外光通過フィルタ１６の代わりに、白色光源１４、赤外線ランプ及び光源移動装置を備えるようにしても良い。この場合、可視光の照射により性能劣化を誘起する画素部の修正の場合には制御装置２３の制御の下で赤外線ランプを落射照明光の光源とするように光源移動装置により赤外線ランプを光路内に移動する。一方、可視光の照射により性能劣化を誘起しない配線部の修正の場合には制御装置２３の制御の下で白色光源１４を落射照明光の光源とするように光源移動装置により白色光源１４を光路内に移動する。
【００６０】
また、第１の実施形態では、アモルファスシリコンデバイス１１８を被加工物として用いたが、アモルファスシリコンデバイス１１８に限定されない。つまり、可視光の照射により特性が変化する材料を含む半導体デバイスであるならば、第１の実施形態のレーザーリペア装置は有用である。例えば、ポリシリコンを材料に含む被加工物であってもよい。すなわち、本発明はアモルファスシリコン、ポリシリコン等の非単結晶シリコンを材料に含む被加工物に適用できる。
【００６１】
ここで、アモルファスシリコンデバイス１１８に照射される赤外光は、赤外領域の波長成分のみならず、赤外領域に近い可視領域の波長成分を含んでも良い。図１４に示すように、例えば波長６５０ｎｍ以上の領域の光はアモルファスシリコンを良く透過するので、赤外領域に近い可視領域の波長成分を含む赤外光をアモルファスシリコンデバイス１１８に照射しても、アモルファスシリコンデバイス１１８に性能劣化を誘起しないからである。
【００６２】
［実施形態２］
図４は本発明の第２の実施形態のレーザーリペア装置の構成図である。
【００６３】
図４に示すように、レーザーリペア装置は、レーザー基本波発振器１１と、基本波レーザー光から発生する高調波を第２高調波、第３高調波及び第４高調波から選択する高調波選択部４１と、高調波選択部４１で選択された高調波のレーザー光を所望のビームサイズに絞り込むスリット１３と、白色光源１４と、ミラー１５と、赤外線透過フィルタ１６と、フィルタ移動装置１７と、ミラー１８と、対物レンズ１９と、ガラス基板上のアモルファスシリコンデバイス１１８を載せるＸＹステージ２０と、ＣＣＤカメラ２１と、モニター２２と、制御装置２３とを備える。
【００６４】
高調波選択部４１は、緑色のレーザー光である第２高調波を発生する第２高調波発生器１２と、紫外線のレーザー光である第３高調波を発生する第３高調波発生器４２と、さらに短い波長の紫外線のレーザー光である第４高調波を発生する第４高調波発生器４３と、レーザー基本波発振器１１で発生した基本波レーザー光を制御装置２３の制御の下で第２高調波発生器１２、第３高調波発生器４２又は第４高調波発生器４３へ導く選択光学系４４とを備える。
【００６５】
図５は基本波レーザー光を第２高調波発生器１２へ導く場合の選択光学系４４でのミラーの向きを示す図であり、図６は基本波レーザー光を第３高調波発生器４２へ導く場合の選択光学系４４でのミラーの向きを示す図であり、図７は基本波レーザー光を第４高調波発生器４３へ導く場合の選択光学系４４でのミラーの向きを示す図である。
【００６６】
図５、図６及び図７に示すように、選択光学系４４は、レーザー基本波発振器１１で発振されるレーザー光を全反射する回転自在のミラーＭ１と、レーザー光を第３高調波発生器４２へ導くための回転自在の全反射型ミラーＭ２と、レーザー光を第２高調波発生器１２へ導くための固定された全反射型ミラーＭ３と、レーザー光を第４高調波発生器４３へ導くための固定された全反射型ミラーＭ４と、第２高調波発生器１２で発生した第２高調波を全反射する固定型のミラーＭ５と、第３高調波発生器４２で発生した第３高調波を全反射する回転自在のミラーＭ６と、第４高調波発生器４３で発生した第４高調波を全反射する固定型のミラーＭ７と、ミラーＭ５、ミラーＭ６又はミラーＭ７で反射した高調波を全反射してスリット１３へ導く回転自在のミラーＭ８とを備える。
【００６７】
次に、レーザーリペア装置の動作を図８を参照して説明する。
【００６８】
図８は図３に示す手順のステップＳ７またはＳ１１で行われる欠陥部の修正の詳細な手順を示す図である。
【００６９】
アモルファスシリコンデバイス１１８は多種の材料を組み合わせて構成され、構成部分を修正するために必要とするレーザー光のエネルギー密度は構成部分の材料に依存する。本実施形態では、アモルファスシリコンデバイス１１８の領域ごとの材料に基づき、高いエネルギー密度のレーザー光、やや高いエネルギー密度のレーザー光及び中程度のエネルギー密度のレーザー光のうちいずれが修正に最適であるかが、アモルファスシリコンデバイス１１８の領域ごとに制御装置２３に予め登録されている。
【００７０】
欠陥部が画素部である場合、第１の実施形態と同様にステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ８、Ｓ９及びＳ１０を行った後、ステップＳ１１を行う。
【００７１】
ステップＳ１１では、制御装置２３は欠陥部を修正するために高いエネルギー密度のレーザー光、やや高いエネルギー密度のレーザー光及び中程度のエネルギー密度のレーザー光のいずれが最適であるかを欠陥部の座標に基づき判断する（ステップＳ２１）。
【００７２】
中程度のエネルギー密度のレーザー光が最適であると判断した場合、高調波選択部４１は第２高調波発生器１２へ基本波レーザー光を導き、第２高調波である緑色のレーザー光を出力する。詳細には、図５に示すように、高調波選択部４１の選択光学系４４は基本波レーザー光をミラーＭ１、Ｍ３で反射し、緑色のレーザー光をミラーＭ５、Ｍ８で反射してスリット１３へ導く。次いで、スリット１３で絞り込まれた緑色のレーザー光で画素部のレーザー照射エリアを照射し、画素部の欠陥部を修正する（ステップＳ２２）。
【００７３】
制御装置２３がやや高いエネルギー密度のレーザー光が最適であると判断した場合、高調波選択部４１の選択光学系４４は第３高調波発生器４２へ基本波レーザー光を導き、第３高調波である紫外線のレーザー光を出力する。詳細には、図６に示すように、高調波選択部４１の選択光学系４４は基本波レーザー光をミラーＭ１、Ｍ２で反射し、紫外線のレーザー光をミラーＭ６、Ｍ８で反射してスリット１３へ導く。次いで、スリット１３で絞り込まれた紫外線のレーザー光で画素部のレーザー照射エリアを照射し、画素部の欠陥部を修正する（ステップＳ２３）。
【００７４】
制御装置２３が高いエネルギー密度のレーザー光が最適であると判断した場合、高調波選択部４１の選択光学系４４は第４高調波発生器４２へ基本波レーザー光を導き、第３高調波であるさらに短い波長の紫外線のレーザー光を出力する。詳細には、図７に示すように、高調波選択部４１の選択光学系４４は基本波レーザー光をミラーＭ１、Ｍ４で反射し、紫外線のレーザー光をミラーＭ７、Ｍ８で反射してスリット１３へ導く。次いで、スリット１３で絞り込まれた紫外線のレーザー光で画素部のレーザー照射エリアを照射し、画素部の欠陥部を修正する（ステップＳ２４）。
【００７５】
また、欠陥部が配線部である場合、第１の実施形態と同様にステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５及びＳ６を行った後、ステップＳ７を行う。ステップＳ７では、ステップＳ１１と同様に、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３及びステップＳ２４を行う。
【００７６】
したがって、第２の実施形態では、被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８の欠陥部の材料に応じて欠陥部に照射するレーザー光の波長を切り換えるので、最適のエネルギー密度で欠陥部を適切に修正できる。
【００７７】
［実施形態３］
図９は本発明の第３の実施形態のレーザーリペアシステムを示す図であり、図１０は熱アニール処理によるアモルファスシリコンＴＦＴの閾値電圧変化の回復を示す図である。
【００７８】
図９に示すように、レーザーリペアシステムは、図１１に示す従来のレーザーリペア装置９１と、被加工物であるアモルファスシリコンデバイス１１８を保管する基板保管庫９２と、熱アニール装置９３と、基板保管庫９２から取り出したアモルファスシリコンデバイス１１８をレーザーリペア装置９１へ搬送し、レーザーリペア装置９１で欠陥部を修正されたアモルファスシリコンデバイス１１８を熱アニール装置９３へ搬送する基板搬送装置９４とを備える。
【００７９】
次に、レーザーリペアシステムの動作を説明する。
【００８０】
基板保管庫９２から取り出されたアモルファスシリコンデバイス１１８は基板搬送装置９４によってレーザーリペア装置９１へ搬送される。レーザーリペア装置９１では白色光を観察光として用いてアモルファスシリコンデバイス１１８の欠陥部が修正される。このとき、図１０に示すように、アモルファスシリコンデバイス１１８の画像部の閾値電圧は３Ｖから３．５Ｖへ特性劣化する。
【００８１】
次いで、アモルファスシリコンデバイス１１８の閾値電圧の特性劣化を回復するために、レーザーリペア装置９１で欠陥部を修正されたアモルファスシリコンデバイス１１８は基板搬送装置９４によって熱アニール装置９３へ搬送される。熱アニール装置９３では、アモルファスシリコンデバイス１１８は１７０℃に加熱され、アモルファスシリコンデバイス１１８に対して熱アニール処理が施される。
【００８２】
この熱アニール処理により、図１０に示すように、アモルファスシリコンデバイス１１８の閾値電圧は３．５Ｖからほぼ３Ｖへ回復する。
【００８３】
以上のように、この実施形態３によれば、たとえ白色光を観察光として用いてアモルファスシリコンデバイス１１８の画像部の欠陥部を修正することにより閾値電圧の特性劣化を誘起しても、欠陥部を修正されたアモルファスシリコンデバイス１１８に対して熱アニール処理が施されるので、アモルファスシリコンデバイス１１８の画像部の閾値電圧の特性を回復することができる。したがって、従来のレーザーリペア装置を用いてアモルファスシリコンデバイス１１８の欠陥部の修正を行っても、アモルファスシリコンデバイス１１８を液晶ディスプレーパネルとして用いることができる。
【００８４】
なお、第３の実施形態では従来のレーザーリペア装置が用いられたが、図１に示す第１の実施形態又は図４に示す第２の実施形態のレーザーリペア装置を用いても良い。この場合、レーザーリペア装置での欠陥部の修正においてアモルファスシリコンデバイス１１８の閾値電圧の特性劣化は小さいものの、熱アニール装置９３での熱アニール処理によりアモルファスシリコンデバイス１１８の閾値電圧の若干の特性劣化をほぼ完全に解消することができる。
【００８５】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の好適な実施の態様は以下に説明する態様である。
（実施態様１） 非単結晶シリコンを含む被加工物の照明エリアを赤外領域の波長である観察光で照明する照明手段と、前記被加工物にレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、該レーザー光照射手段が前記被加工物のレーザー照射エリアに前記レーザー光を照射するように前記照明手段で照明された前記被加工物の照明エリアの画像に基づき前記レーザー光照射手段と前記被加工物との位置関係を制御する制御手段と、を備えたレーザーリペア装置。
【００８６】
（実施態様２） 前記照明手段は白色光の光源と、該光源から照射される白色光を赤外領域の波長である光に変換する赤外線通過フィルタとを備えることを特徴とする実施態様１記載のレーザーリペア装置。
【００８７】
（実施態様３） 前記照明手段は、
白色光の光源と、
白色光を赤外領域の波長である光に変える赤外線通過フィルタと、
前記被加工物の照明エリアに前記非単結晶シリコンたるアモルファスシリコン又はポリシリコンからなる部材が配置されている場合に前記赤外線通過フィルタで変えられた赤外領域の波長である光で前記被加工物の照明エリアを照明するように前記赤外線通過フィルタを前記白色光の光路内に配置し、前記被加工物の照明エリアに前記アモルファスシリコン又は前記ポリシリコンからなる部材が配置されていない場合に前記白色光の光源からの白色光で前記被加工物の照明エリアを照明するように前記赤外線通過フィルタを前記白色光の光路外に配置するフィルタ移動装置と、
を備えることを特徴とする実施態様１記載のレーザーリペア装置。
【００８８】
（実施態様４） 前記照明手段は赤外光の光源を備えることを特徴とする実施態様１記載のレーザーリペア装置。
【００８９】
（実施態様５） 前記照明手段は、
白色光の光源と、
赤外光の光源と、
前記被加工物の照明エリアに前記非単結晶シリコンたるアモルファスシリコン又はポリシリコンからなる部材が配置されている場合に前記赤外光の光源を前記観察光の光源位置に配置し、前記被加工物の照明エリアに前記アモルファスシリコン又は前記ポリシリコンからなる部材が配置されていない場合に前記白色光の光源を前記観察光の光源位置に配置する光源移動装置を備えることを特徴とする実施態様１記載のレーザーリペア装置。
【００９０】
（実施態様６） 前記照明手段からの赤外領域の波長である観察光の中心波長は７００ｎｍ以上であることを特徴とする実施態様１から５のいずれかに記載のレーザーリペア装置。
【００９１】
（実施態様７） 前記被加工物はガラス上にアモルファスシリコンを成膜した液晶ディスプレーパネル又は光電変換装置であることを特徴とする実施態様１から６のいずれかに記載のレーザーリペア装置。
【００９２】
（実施態様８） 前記レーザー光照射手段が照射するレーザー光の波長は、前記照明手段からの赤外領域の波長である観察光の波長よりも短いことを特徴とする実施態様１から７のいずれかに記載のレーザーリペア装置。
【００９３】
（実施態様９） 前記レーザー光照射手段が照射するレーザー光は、ＹＡＧレーザー又はＹＬＦレーザーから照射されるレーザー光の第２高調波、第３高調波あるいは第４高調波を含むことを特徴とする実施態様１から８のいずれかに記載のレーザーリペア装置。
【００９４】
（実施態様１０） 前記レーザー光照射手段は、
照射するレーザー光の第２高調波を発生する第２高調波発生器と、
照射するレーザー光の第３高調波を発生する第３高調波発生器と、
照射するレーザー光の第４高調波を発生する第４高調波発生器と、
レーザー光から前記第２高調波、前記第３高調波又は前記第４高調波のレーザー光を得てレーザー照射エリアに照射するように、照射するレーザー光を前記制御手段の制御の下で前記第２高調波発生器、前記第３高調波発生器又は前記第４高調波発生器へ導く選択光学系と、
を備えることを特徴とする実施態様１から９のいずれかに記載のレーザーリペア装置。
【００９５】
（実施態様１１） 非単結晶シリコンを含む被加工物の欠陥部の位置を特定するステップと、
前記被加工物の欠陥部は前記非単結晶シリコンの領域内にあるか否かを判断するステップと、
前記被加工物の欠陥部は前記非単結晶シリコンの領域内にある場合、前記被加工物の照明エリアを赤外領域の波長である観察光で照明するステップと、
前記赤外領域の波長である観察光で照明される前記被加工物の照明エリアの画像に基づき、前記被加工物の前記欠陥部が位置するレーザー照射エリアを特定するステップと、
前記被加工物のレーザー照射エリアにレーザー光を照射するステップと、
を備えたレーザーリペア方法。
【００９６】
（実施態様１２） 前記欠陥部は前記非単結晶シリコンの領域外にある場合、前記被加工物の照明エリアを可視領域の波長である観察光で照明するステップと、
前記可視領域の波長である観察光で照明される前記被加工物の照明エリアの画像に基づき、前記被加工物の前記欠陥部が位置するレーザー照射エリアを特定するステップと、
前記被加工物のレーザー照射エリアにレーザー光を照射するステップと、
を備えた実施態様１１記載のレーザーリペア方法。
【００９７】
（実施態様１３） 前記被加工物のレーザー照射エリアにレーザー光を照射するステップは、
前記欠陥部の材料に応じて、レーザー光の第２高調波、第３高調波又は第４高調波を発生するステップと、
発生した高調波のレーザー光を前記被加工物のレーザー照射エリアに照射するステップと、
から構成されることを特徴とする実施態様１１に記載のレーザーリペア方法。
【００９８】
（実施態様１４） 非単結晶シリコンを含む被加工物の欠陥部を修正するレーザーリペア装置と、該レーザーリペア装置で前記欠陥部を修正された被加工物に熱アニール処理を施す熱アニール装置とを備え、前記レーザーリペア装置は、非単結晶シリコンを含む被加工物の照明エリアを観察光で照明する照明手段と、前記被加工物にレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、
該レーザー光照射手段が前記被加工物のレーザー照射エリアに前記レーザー光を照射するように前記照明手段で照明された前記被加工物の照明エリアの画像に基づき前記レーザー光照射手段と前記被加工物との位置関係を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするレーザーリペアシステム。
【００９９】
（実施態様１５） 前記レーザーリペア装置の照明手段の観察光は白色光であることを特徴とする実施態様１４に記載のレーザーリペアシステム。
【０１００】
（実施態様１６） 前記レーザーリペア装置の照明手段の観察光は赤外領域の波長である光であることを特徴とする実施態様１４に記載のレーザーリペアシステム。
【０１０１】
（実施態様１７） 前記レーザーリペア装置の照明手段は白色光の光源と、該光源から照射される白色光を赤外領域の波長である光に変換する赤外線通過フィルタとを備えることを特徴とする実施態様１６記載のレーザーリペアシステム。
【０１０２】
（実施態様１８） 前記レーザーリペア装置のレーザー光照射手段は、
前記レーザー光の第２高調波を発生する第２高調波発生器と、
前記レーザー光の第３高調波を発生する第３高調波発生器と、
前記レーザー光の第４高調波を発生する第４高調波発生器と、
前記第２高調波発生器、前記第３高調波発生器又は前記第４高調波発生器の第２高調波、第３高調波又は第４高調波を前記レーザー照射エリアに照射するために、前記レーザー光を前記レーザーリペア装置の制御手段の制御の下で前記第２高調波発生器、前記第３高調波発生器又は前記第４高調波発生器へ導く選択光学系と、
を備えることを特徴とする実施態様１４から１７のいずれかに記載のレーザーリペアシステム。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように、このレーザーリペア装置によれば、アモルファスシリコン又はポリシリコン等の非単結晶シリコンを含む被加工物の照明エリアを赤外領域の波長である観察光で照明する照明手段と、被加工物にレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、レーザー光照射手段が被加工物のレーザー照射エリアにレーザー光を照射するように照明手段で照明された被加工物の照明エリアの画像に基づきレーザー光照射手段と被加工物との位置関係を制御する制御手段とを備えるように構成したので、可視光の照射により特性が変化するアモルファスシリコンデバイスなどの半導体デバイスを修正する際の観察光によるアモルファスシリコンデバイスなどの特性変化を低減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態のレーザーリペア装置の構成図である。
【図２】赤外線透過フィルタの光透過特性を示す図である。
【図３】図１に示すレーザーリペア装置を用いたレーザーリペア方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明における第２の実施形態のレーザーリペア装置の構成図である。
【図５】基本波レーザー光を第２高調波発生器へ導く場合の選択光学系でのミラーを示す図である。
【図６】基本波レーザー光を第３高調波発生器へ導く場合の選択光学系でのミラーを示す図である。
【図７】基本波レーザー光を第４高調波発生器へ導く場合の選択光学系でのミラーを示す図である。
【図８】図３に示す手順のステップＳ７またはＳ１１で行われる欠陥部の修正の詳細な手順を示す図である。
【図９】本発明における第３の実施形態のレーザーリペアシステムの構成図である。
【図１０】熱アニール処理によるアモルファスシリコンＴＦＴの閾値電圧変化の回復を示す図である。
【図１１】従来のレーザーリペア装置の構成図である。
【図１２】液晶ディスプレーパネルの画像部の落射照明エリアとレーザー照射エリアとの位置関係を示す図である。
【図１３】光電変換装置の画像部の落射照明エリアとレーザー照射エリアとの位置関係を示す図である。
【図１４】アモルファスシリコンの光透過特性を示す図である。
【図１５】アモルファスシリコンＴＦＴの閾値電圧の可視光照射時間に対する依存特性を示す図である。
【図１６】アモルファスシリコン光電変換素子のダーク電流密度の可視光照射時間に対する依存特性を示す図である。
【符号の説明】
１１ レーザー基本波発振器
１２ 第２高調波発生器
１３ スリット
１４ 白色光源
１５ ミラー
１６ 赤外線透過フィルタ
１７ フィルタ移動装置
１８ ミラー
１９ 対物レンズ
２０ ＸＹステージ
２１ ＣＣＤカメラ
２２ モニター
２３ 制御装置
４１ 高調波選択部
４２ 第３高調波発生器
４３ 第４高調波発生器
４４ 選択光学系
６８ アモルファスシリコンデバイス
９１ レーザーリペア装置
９２ 基板保管庫
９３ 熱アニール装置
９４ 基板搬送装置
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８ ミラー

Claims (1)

1. 非単結晶シリコンを含む被加工物の照明エリアを赤外領域の波長である観察光で照明する照明手段と、
   前記被加工物にレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、
   該レーザー光照射手段が前記被加工物のレーザー照射エリアに前記レーザー光を照射するように、前記照明手段で照明された前記被加工物の照明エリアの画像に基づき前記レーザー光照射手段と前記被加工物との位置関係を制御する制御手段と、
   を備えたレーザーリペア装置。

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