JP2006130460A - 微細パターン修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 観察位置から塗布位置までの距離が小さな微細パターン修正装置を提供する。
【解決手段】 この微細パターン修正装置に含まれる修正液塗布機構４は、修正液を欠陥に塗布するための塗布針１１と、修正液タンク１５などを保持する塗布パレット１４と、塗布針１１をＸＹ平面内で移動させるとともにＺ方向に移動させ、観察光学系２の視野内の塗布待機位置と塗布パレット１４近傍の準備位置とのうちのいずれかの位置に塗布針１１を位置させる直動アクチュエータ１２とを含む。したがって、観察光学系２によって塗布位置を特定する状態から、塗布を行う位置にＸステージ７およびＹステージ８を移動させる距離が、従来に比べて著しく小さくなる。
【選択図】 図２

Description

この発明は微細パターン修正装置に関し、特に、基板上に形成された微細パターンの欠陥を修正する微細パターン修正装置に関する。

従来より、液晶表示装置（ＬＣＤ）の電極が欠けた電極欠陥（オープン欠陥）や、液晶のカラーフイルタの色抜け部分に針によって修正液を塗布して修正する微細パターン修正装置が知られている。この微細パターン修正装置では、観察光学系および修正液塗布機構を含む修正ヘッドと基板とをＸＹＺ方向に相対的に移動させながら基板表面を観察して欠陥の位置を特定し、特定した欠陥の位置に針が来るように修正ヘッドを移動させ、針先端が基板に接触するまで針を垂直に降下させて、針先端に付着させた修正液を欠陥に塗布する。

図７は、そのような微細パターン修正装置に含まれる修正液塗布機構７０を示す図である。図７において、この修正液塗布機構７０では、塗布針７１がアクチュエータ７２によって垂直方向に移動可能に設けられるとともに、塗布パレット７３がモータ７４によって水平面内で回転可能に設けられている。塗布パレット７３上には、互いに異なる種類の修正液が注入された複数の修正液タンク７５と、洗浄ユニット７６と、乾燥ユニット７７とが設けられている。円形の塗布パレット７３の一部には、塗布針７１を通過させるための切欠部７８が設けられている。

欠陥を修正するときは、塗布パレット７３が回転されて所望の修正液タンク７５が塗布針７１の下に移動され、アクチュエータ７２によって塗布針７１が上下動されて、塗布針７１の先端に所望の修正液が付着される。次に、塗布パレット７３が回転されて塗布パレット７３の切欠部７８が塗布針７１の下に移動され、アクチュエータ７２によって塗布針７１が上下動されて、塗布針７１の先端が基板(図示せず)の欠陥部に接触され、修正液が欠陥部に塗布される。

修正液の塗布後は、洗浄ユニット７６が塗布針７１の下に移動されて塗布針７１が洗浄ユニット７６内に挿入され、洗浄液によって塗布針７１から不要な修正液が除去される。その後、乾燥ユニット７７が塗布針７１の下に移動され、塗布針７１が乾燥ユニット７７内に挿入されて乾燥される（たとえば、特許文献１参照）。

また、長方形の塗布パレット上に修正液タンクなどを一列に配置し、アクチュエータによって塗布パレットを塗布針の下で往復動させるものもある（たとえば、特許文献２参照）。
特開２００２−３３３７２５号公報 特開２０００−５５６１５号公報

しかし、従来の微細パターン修正装置では、観察光学系の光軸と塗布針７１の先端との距離は、それぞれの幾何学的形状の制約を受ける。特に観察光学系が対物レンズを交換するためのレボルバを含む場合には、レボルバに取付けた対物レンズ鏡筒の回転範囲の外側に塗布針７１を配置する必要があるため、観察光学系の光軸と塗布針７１の先端との距離が長くなる。

欠陥を観察光学系によって観察し、その観察結果によって塗布位置を特定した後、塗布動作時には、塗布針７１の先端位置を特定された塗布位置に一致させるために修正ヘッドを観察位置から塗布位置に移動させる。このとき、重量のある修正ヘッド全体を長い距離にわたって移動させる必要があり、時間がかかる。

また、基板サイズの拡大に伴ってＸＹＺステージが大型化したため、修正ヘッドの移動に伴う重心位置の変化や温度変化によるステージの変形量が大きくなり、基板上の欠陥の位置によって位置決め誤差が大きくばらつく。このため、観察光学系で指定した位置に対する実際の塗布位置の誤差が大きくなる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、観察位置から塗布位置までの距離が小さな微細パターン修正装置を提供することである。

この発明に係る微細パターン修正装置は、基板上に形成された微細パターンの欠陥を修正する微細パターン修正装置であって、欠陥を観察する観察光学系と、修正液を欠陥に塗布する修正液塗布機構とを含む修正ヘッド、基板に平行なＸＹ平面内で修正ヘッドと基板を相対的に位置決めするＸＹステージと、基板に垂直なＺ方向で修正ヘッドと基板を相対的に位置決めするＺステージとを備えたものである。ここで、修正液塗布機構は、その先端に付着した修正液を欠陥に付着させるための塗布針と、観察光学系の視野外の所定位置に設けられ、修正液を保持する塗布パレットと、塗布針をＸＹ平面内で移動させるとともにＺ方向に移動させ、観察光学系の視野内またはその近傍の塗布待機位置と塗布パレット近傍の準備位置とのうちのいずれかの位置に塗布針を位置させるアクチュエータとを含むことを特徴とする。

好ましくは、アクチュエータは、Ｚ方向に対して所定の角度だけ傾斜させて設けられた直動アクチュエータである。

また好ましくは、アクチュエータは、塗布針のＺ方向の直動位置決めと、ＸＹ平面内での回転位置決めを行なう直動−回転アクチュエータである。

また好ましくは、アクチュエータは、塗布針のＺ方向の直動位置決めと、ＸＹ平面内での所定の方向での直動位置決めを行なう２自由度の直動アクチュエータである。

また好ましくは、塗布針は、少なくとも先端部分は基板に対して略垂直に設けられ、修正液塗布機構は、さらに、塗布針とアクチュエータの間に設けられ、塗布針をＺ方向に移動自在に保持するリニアガイドを含む。

この発明に係る微細パターン修正装置では、アクチュエータによって塗布針を基板と垂直方向および水平方向に移動させることによって、塗布針の針先を観察光学系の視野内またはその近傍に位置させることができる。したがって、観察光学系によって塗布位置を特定する状態から、塗布を行う位置にＸＹステージを移動させる距離が、従来に比べて著しく小さくなる。よって、大型基板に対応できる大型ＸＹステージを備えた場合でも、塗布位置の誤差を小さくすることができる。また、塗布針を移動させるアクチュエータは、ＸＹステージよりも高速で駆動することができるので、塗布に要する時間を短縮できる。

[実施の形態１]
図１は、この発明の実施形態１による微細パターン修正装置の全体構成を示す外観図である。図１において、この微細パターン修正装置は、被修正対象基板１の表面に形成された微細パターンの欠陥部を観察するための観察光学系２と、微細パターンの異物欠陥を除去するレーザ装置３と、欠陥部に修正液を塗布するための修正液塗布機構４と、塗布した修正液を光硬化または熱硬化させるための硬化光源５とを備える。

観察光学系２は、複数の対物レンズとそれらのうちのいずれか１つを選択すレボルバとを含む顕微鏡と、ＣＣＤカメラからなる。観察光学系２は、レーザ装置３の光学系を兼ねる。観察光学系２、レーザ装置３、修正液塗布機構４および硬化光源５は、修正ヘッドを構成する。

また、この微細パターン修正装置は、上記修正ヘッドを搭載しＺ方向に移動可能なＺステージ６と、このＺステージ６を搭載してＸ方向に移動可能なＸステージ７と、被修正対象基板１を搭載してＹ方向に移動可能なＹステージ８と、微細パターン修正装置全体を制御する制御部９と、ユーザインタフェースとなる操作部１０とを備える。

Ｚステージ６は、被修正対象基板１に垂直なＺ方向において基板１と修正ヘッドの相対位置決めを行なうことにより、観察光学系２の焦点調整を行なったり、塗布位置に位置決めされた塗布針を降下させ、その先端を基板１に接触させるために使用される。Ｘステージ７およびＹステージ８は、被修正対象基板１に平行なＸＹ平面内において、基板１と修正ヘッドの相対位置決めを行なうために使用される。制御部９は、操作部１０からの指令信号に基づき、微細パターン修正装置全体に制御信号を送る。操作部１０は、ＣＣＤカメラで撮影された画像の表示装置、座標入力装置、各種動作の指示装置等からなる。

図２（ａ）（ｂ）は、この微細パターン修正装置の特徴となる修正液塗布機構４の構成および動作を示す図である。図２（ａ）（ｂ）において、修正液塗布機構４は、塗布針１１と、直動アクチュエータ１２と、リニアガイド１３と、修正液タンク１５などが搭載された塗布パレット１４とを含む。

塗布針１１は、その先端に修正液を付着させ、欠陥部に転写して塗布するものである。塗布針１１の先端部は、先端に向かって細くなるテーパ部と、テーパ部の先端に設けた中心軸に垂直な平坦面からなる。塗布針１１は、その先端部の中心軸が被修正対象基板１に垂直になるように折り曲げられ、その基端部はリニアガイド１３を介してアクチュエータ１２の駆動軸の先端に保持される。塗布針１１は、リニアガイド１３により、基板１に垂直な方向に所定距離だけ移動自在に支持される。

直動アクチュエータ１２は、基板１に対して斜めの方向すなわち基板１に対して垂直な方向および平行な方向に塗布針１１を移動させ、図２（ａ）で示される塗布待機位置と、図２（ｂ）で示される準備位置の２ヶ所で静止させる。塗布待機位置は、観察光学系２の対物レンズ２０の視野の近傍または視野内のほぼ中央で、塗布針１１の先端が基板１のやや上方で、基板１に接触しない位置とする。また、準備位置は、観察光学系２の対物レンズ２０の視野外で、塗布パレット１４上の修正液タンク１５などの各々に塗布針１１を挿入可能な位置とする。

次に、この微細パターン修正装置の動作について説明する。初期状態では、直動アクチュエータ１２の駆動軸を縮めて塗布針１１を塗布準備位置に保持する。このとき、塗布針１１などは観察光学系２から十分離れた位置にあり、観察光学系２の対物レンズ２０の交換（レボルバの回転）などの動作が支障なく行なえる。

次いで、Ｘステージ７およびＹステージ８によって修正ヘッドと基板１の相対位置を移動し、微細パターンの欠陥部を観察光学系２の視野のほぼ中央に位置させ、塗布位置を特定する。塗布位置の特定は、たとえばＣＣＤカメラでとらえた欠陥部の画像を表示装置の画面に表示し、マウス等の座標入力装置を用いて画面上で塗布位置を指定することによって行うことができる。

次に、直動アクチュエータ１２の駆動軸を伸ばし、塗布針１１を塗布待機位置に移動してその位置に保持する。次いで、予め制御部９に記憶させた、観察光学系２の視野の座標原点と塗布待機位置での針先の位置関係と、特定された塗布位置の座標とに基づいて、塗布待機位置での針先と特定された塗布位置が一致するように、Ｘステージ７およびＹステージ８を移動させる。

このとき、塗布針１１は観察光学系２の対物レンズ２０の視野内に位置しているので、観察光学系２による塗布位置の特定から塗布動作に移る時のＸステージ７およびＹステージ８の移動距離は、顕微鏡視野の範囲にとどまる。このため、従来に比べてＸステージ７およびＹステージ８の移動距離は非常に小さくて済み、塗布動作に要する時間を短縮でき、かつ、実際に修正液が塗布される位置の精度を向上させることができる。

次に、Ｚステージ６を、予め制御部９に記憶させた塗布時Ｚ移動量だけ、基板１に接近する方向に移動させることによって、塗布針１１の先端の平坦面を塗布位置に接触させ、平坦面に付着した修正液を塗布位置に転写する。

このとき、塗布針１１の先端部が基板１に対してほぼ垂直（塗布針１１の先端の平坦面が基板１に対してほぼ平行）になるように塗布針１１を固定しているので、平坦面のほぼ全面が基板１と接触する。また、塗布針１１はリニアガイド１３により基板１に対して垂直な方向に移動自在に支持されているので、塗布針１１の先端が基板１に接触した状態からさらにＺステージ６が基板１に接近する方向に移動しても、針先に加わる荷重は一定である。さらに、塗布針１１の先端を基板１の塗布位置に接触させる動作を高精度のＺステージ６によって行うので、塗布針１１が基板１に接触する際の姿勢や速度を再現性良く制御することができる。このようにして、安定した塗布が可能である。

塗布終了後は、Ｚステージ６は元の位置に上昇し、塗布針１１はアクチュエータ１２の動作によって、準備位置にもどる。準備位置で、さらにアクチュエータ１２と塗布パレット１４を動作させることによって、針先の洗浄、乾燥を行うことができる。また、準備位置で待機する間は、針先を修正液タンク１５内の修正液に浸けた状態であってもよい。この場合、塗布針１１の先端に乾燥した修正液が固着するのを防ぐことができる。

このように、対物レンズ２０と基板１の間隔が小さい場合は、塗布針１１の先端部を折り曲げた形状とすることによって、観察光学系２の対物レンズ２０の視野内に塗布針１の先端を位置決めすることができる。一方、観察光学系２の対物レンズ２０と基板１の間隔が広い場合は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、真直ぐな塗布針２１を基板１に対して垂直な方向でリニアガイド１３に取付けることができる。

なお、塗布パレット１４上には、複数の修正液タンク１５と、洗浄ユニット１６と、乾燥ユニット１７とが設けられ、塗布パレット１４には直動アクチュエータ１２を通過させるための切欠部１８が形成されている。塗布パレット１４は、モータ１９によって回転される。塗布パレット１４に切欠部１８を設けたので、塗布針２１を塗布パレット１４の上側の準備位置から塗布パレット１４の下側の塗布待機位置に移動させることができる。図３（ａ）は塗布待機位置の状態を示し、図３（ｂ）は準備位置の状態を示す。

準備位置では、塗布針２１が塗布パレット１４上の修正液タンク１５、洗浄ユニット１６、乾燥ユニット１７と干渉しない位置まで塗布針２１を上昇させ、塗布パレット１４をモータ１９によって所定の位置に回転させて停止し、次に塗布針２１を所定の距離だけ降下させることによって、塗布針２１の先端を修正液タンク１５に挿入して修正液を付着させることができる。同様にして洗浄ユニット１６や乾燥ユニット１７によって塗布針２１の先端部の洗浄、乾燥の作業を行うことができる。

なお、対物レンズ２０の焦点距離が短く、塗布針２１の塗布待機位置を対物レンズ２０の下側に設定することができない場合は、図４に示すように、塗布針２１の塗布待機位置を対物レンズ２０の側面の近傍に設定してもよい。この場合でも、塗布針２１を基板１と水平な方向に移動させることによって、塗布針２１の塗布待機位置をレボルバの回転範囲内に設定することが可能になり、観察および塗布位置の特定から塗布動作に移る際のＸステージ７およびＹステージ８の移動距離を従来に比べて大幅に減少させることができ、塗布時間の短縮化、塗布位置精度向上を図ることができる。

[実施の形態２]
図５（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態２による微細パターン修正装置に含まれる修正液塗布機構の構成および動作を示す図であって、図２（ａ）（ｂ）と対比される図である。図５（ａ）（ｂ）において、この修正液塗布機構は、塗布針２５と、取付部材２６と、直動−回転アクチュエータ２７と、リニアガイド１３と、修正液タンク１５などが搭載された塗布パレット１４とを含む。

塗布針２５は、その先端に修正液を付着させ、欠陥部に転写して塗布するものである。塗布針２５の先端部は、先端に向かって細くなるテーパ部と、テーパ部の先端に設けた中心軸に垂直な平坦面からなる。塗布針２５は、その中心軸が被修正対象基板１に垂直になるように、取付部材２６およびリニアガイド１３を介してアクチュエータ２７の駆動軸の先端部側面に保持される。図２の修正液塗布機構４では折り曲げられた形状の塗布針１１を使用したが、図５の修正液塗布機構では真直ぐな形状の塗布針２５を使用する。これにより、塗布針２５の材料として超硬合金など耐磨耗性に優れるが曲げ加工の困難な材料を使用することが可能になり、耐久性に優れた塗布針２５が得られる。塗布針２５は、リニアガイド１３により、基板１に垂直な方向に所定距離だけ移動自在に支持される。

直動−回転アクチュエータ２７は、被修正対象基板１に対して略垂直な方向の直動位置決めと、被修正対象基板１に対して平行な面内での回転方向の位置決めを行なうことができる。直動−回転アクチュエータ２７は、基板１に対して垂直な方向および平行な方向に塗布針２５を移動させ、図５（ａ）で示される塗布待機位置と、図５（ｂ）で示される準備位置の２ヶ所で静止させる。塗布待機位置は、観察光学系２の対物レンズ２０の視野の近傍または視野内のほぼ中央で、塗布針２５の先端が基板１のやや上方で、基板１に接触しない位置とする。また、準備位置は、塗布パレット１４上の修正液タンク１５などの各々に塗布針２５を挿入可能な位置とする。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

この実施の形態２でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

[実施の形態３]
図６（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態３による微細パターン修正装置に含まれる修正液塗布機構の構成および動作を示す図であって、図２（ａ）（ｂ）と対比される図である。図６（ａ）（ｂ）において、この修正液塗布機構は、塗布針２５と、２つの直動アクチュエータ３０，３１と、修正液タンク１５などが搭載された塗布パレット１４とを含む。

直動アクチュエータ３０の駆動軸は、被修正対象基板１と平行な方向に動作する。直動アクチュエータ３１は、直動アクチュエータ３０の駆動軸の先端に設けられ、エアシリンダ３２、リニアガイド３３および塗布針ベース３４を含む。エアシリンダ３２により、塗布針ベース３４は、被修正対象基板１と垂直な方向に動作する。塗布針２５は、被修正対象基板１に対して略垂直になるように、塗布針ベース３４に取り付けられる。また、塗布針２５は、リニアガイド３３により、基板１に垂直な方向に所定距離だけ移動自在に支持される。

エアシリンダ３２は、上昇端と下降端の２点で停止できる。図６（ａ）に示す塗布待機位置では、エアシリンダ３２は下降端で停止し、エアシリンダ３２のロッド先端に設けたフック３５が塗布針ベース３４に一体に設けたピン３６に接触して、塗布針２５がそれ以上下降しないように支持している。Ｚステージ６が基板１側に降下して塗布針２５の先端が基板１に接触すると、それ以上Ｚステージ６が降下した場合にはフック３５がピン３６から離れ、塗布針２５の先端には塗布針２５および塗布針ベース３４の自重のみが加わる。

塗布待機位置から、エアシリンダ３２を上昇端へ移動させ、直動アクチュエータ３０によって塗布針２５を図の右側へ移動させることによって、図６（ｂ）に示す準備位置への移動が行われる。この位置で塗布パレット１４が移動した場合に、塗布針２５の先端が塗布パレット１４上の修正液タンク１５などに干渉しないように、エアシリンダ３２の上昇端の位置が設定される。また、直動アクチュエータ３０の駆動軸の停止位置は、塗布パレット１４を回転させることによって、塗布針２５の先端を修正液タンク１５などに挿入できる位置とする。たとえば塗布針２５の先端に修正液を付着させる場合には、塗布パレット１４を移動させて修正液タンク１５を塗布針２５の下方に位置決めし、エアシリンダ３２を下降端に動作させることによって、塗布針２５が修正液タンク１５の中に挿入される。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

この実施の形態３でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

なお、実施の形態１のように、斜めに設けた単一の直動アクチュエータ１２によって、基板１に対して水平方向および垂直方向の移動をさせる場合には、アクチュエータの構成および制御が簡単になるという長所がある。一方、実施の形態２，３のように、準備位置から塗布待機位置まで塗布針２５を移動させるアクチュエータを、基板１に対して垂直な方向と、平行な方向の動作を個別に制御できるように構成した場合、対物レンズ２０の作動距離が長く基板１と対物レンズ２０の距離を十分取れる場合は対物レンズ２０の下側の観察視野内に塗布待機位置を設定し、対物レンズ２０の作動距離が短く塗布針２５をレンズ２０の下側に入れられない場合には、対物レンズ２０の鏡筒の近傍に塗布待機位置を設定するというように、状況に応じて最適な塗布待機位置を設定できるという長所がある。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１による微細パターン修正装置の全体構成を示す図である。 図１に示した修正液塗布機構の構成および動作を示す図である。 実施の形態１の変更例を示す図である。 実施の形態１の他の変更例を示す図である。 この発明の実施の形態２による微細パターン修正装置に含まれる修正液塗布機構の構成および動作を示す図である。 この発明の実施の形態３による微細パターン修正装置に含まれる修正液塗布機構の構成および動作を示す図である。 従来の修正液塗布機構の構成を示す図である。

符号の説明

１ 被修正対象基板、２ 観察光学系、３ レーザ装置、４ 修正液塗布機構、５ 硬化光源、６ Ｚステージ、７ Ｘステージ、８ Ｙステージ、９ 制御部、１０ 操作部、１１，２１，２５，７１ 塗布針、１２，２７，３０，３１，７２ アクチュエータ、１３，３３ リニアガイド、１４，７３ 塗布パレット、１５，７５ 修正液タンク、１６，７６ 洗浄ユニット、１７，７７ 乾燥ユニット、１８，７８ 切欠部、１９，７４ モータ、２０ 対物レンズ、２６ 取付部、３２ シリンダ、３４ 塗布針ベース、３５ フック、３６ ピン。

Claims (5)

1. 基板上に形成された微細パターンの欠陥を修正する微細パターン修正装置であって、
   前記欠陥を観察する観察光学系と、修正液を前記欠陥に塗布する修正液塗布機構とを含む修正ヘッド、
   前記基板に平行なＸＹ平面内で前記修正ヘッドと前記基板を相対的に位置決めするＸＹステージ、および
   前記基板に垂直なＺ方向で前記修正ヘッドと前記基板を相対的に位置決めするＺステージを備え、
   前記修正液塗布機構は、
   その先端に付着した前記修正液を前記欠陥に付着させるための塗布針、
   前記観察光学系の視野外の所定位置に設けられ、前記修正液を保持する塗布パレット、および
   前記塗布針を前記ＸＹ平面内で移動させるとともに前記Ｚ方向に移動させ、前記観察光学系の視野内またはその近傍の塗布待機位置と前記塗布パレット近傍の準備位置とのうちのいずれかの位置に前記塗布針を位置させるアクチュエータを含むことを特徴とする、微細パターン修正装置。
2. 前記アクチュエータは、前記Ｚ方向に対して所定の角度だけ傾斜させて設けられた直動アクチュエータであることを特徴とする、請求項１に記載の微細パターン修正装置。
3. 前記アクチュエータは、前記塗布針の前記Ｚ方向の直動位置決めと、前記ＸＹ平面内での回転位置決めを行なう直動−回転アクチュエータであることを特徴とする、請求項１に記載の微細パターン修正装置。
4. 前記アクチュエータは、前記塗布針の前記Ｚ方向の直動位置決めと、前記ＸＹ平面内での所定の方向での直動位置決めを行なう２自由度の直動アクチュエータであることを特徴とする、請求項１に記載の微細パターン修正装置。
5. 前記塗布針は、少なくとも先端部分は前記基板に対して略垂直に設けられ、
   前記修正液塗布機構は、さらに、前記塗布針と前記アクチュエータの間に設けられ、前記塗布針を前記Ｚ方向に移動自在に保持するリニアガイドを含むことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の微細パターン修正装置。

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