JP2008261995A - 欠陥修正方法および欠陥修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属を含む異物欠陥が基板表面に埋没したような欠陥でも修正可能な、欠陥修正方法および欠陥修正装置を提供する。
【解決手段】この欠陥修正方法では、基板上に形成された一材質部分に付着した、一材質部分とは異なる材質を含む異物欠陥を除去する。そして、異物欠陥の周辺に位置するとともに異物欠陥を囲むように配置される一材質部分の一部を、基板上から取り除く第１工程（Ｓ２０）を備える。また、針状部材を用いて異物欠陥を除去する第２工程（Ｓ３０）を備える。また、第１工程および第２工程において基板上から一材質部分の一部が取り除かれた部分および異物欠陥が除去された部分である、一材質部分に形成された凹部に、補修用材料を充填する第３工程（Ｓ５０）を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、欠陥修正方法および欠陥修正装置に関し、特に、基板上に付着した異物欠陥を除去する、欠陥修正方法および欠陥修正装置に関する。

近年、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶ディスプレイ）の大型化、高精細化に伴い画素数も増大し、ＬＣＤを無欠陥で製造することは困難となり、欠陥の発生確率も増加している。このような状況下において歩留まり向上のために、ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を修正することで良品転換する、欠陥修正装置が生産ラインに不可欠となっている。

図６（ａ）〜（ｃ）は、ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、カラーフィルタは、透明基板と、その表面に形成されたブラックマトリクス３００と呼ばれる格子状のパターンと、複数組のＲ（赤色）画素３０１、Ｇ（緑色）画素３０２、およびＢ（青色）画素３０３とを含む。カラーフィルタの製造工程においては、図６（ａ）に示すように画素やブラックマトリクス３００の色が抜けてしまった白欠陥３０４や、図６（ｂ）に示すように隣の画素と色が混色したり、ブラックマトリクス３００が画素にはみ出してしまった黒欠陥３０５や、図６（ｃ）に示すように画素に異物が付着した異物欠陥３０６などが発生する。

白欠陥３０４を修正する方法としては、白欠陥３０４が存在する画素と同色のインクを塗布針の先端部に付着させ、針先端に付着させたインクを白欠陥３０４に転写し白欠陥３０４を覆う方法がある。また、黒欠陥３０５を修正する方法としては、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、欠陥部分をレーザ光の照射により除去して矩形のレーザカット部３１０を形成し、塗布針を用いて欠陥が存在していた画素と同色のインクをレーザカット部３１０内に転写し、レーザカット部３１０を覆うインク塗布部３１１を形成する方法がある。

異物欠陥３０６を修正する方法として、黒欠陥３０５と同様のレーザ光の照射により除去する方法の他に、研磨ヘッドを用いて異物欠陥を削ることにより修正する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、基板表面からの高さを制御した針を用いて、基板表面に損傷を与えることなく異物欠陥を引っかき取るように除去する方法が提案されている（たとえば特許文献２参照）。
特開平１０−２５３８１８号公報 特開２００２−１３１５２７号公報

異物欠陥３０６の材質には、衣類などから発生する各種繊維、作業者などの皮膚細胞、金属、ガラス破片などが考えられる。金属を含む異物欠陥３０６が基板に付着した場合は、特許文献１で提案された研磨ヘッドでは異物欠陥３０６を削ることができない。また、レーザを用いても、金属を含む異物欠陥３０６を除去できない場合がある。

針を用いて異物欠陥３０６を引っかき取る方法は、金属を含む異物欠陥３０６の除去にも適用可能である。しかし、図８に示すように、異物欠陥３０６がカラーフィルタのたとえばＧ画素３０２を形成する樹脂材料中に埋没している場合がある。樹脂材料中に埋没した異物欠陥３０６が、樹脂材料と強固に固着している場合は、針を用いて異物欠陥３０６を引っかき取ることは困難である。異物欠陥３０６が、Ｒ画素３０１やＢ画素３０３に発生した場合も同じである。

それゆえに、この発明の主たる目的は、金属を含む異物欠陥が基板表面に埋没したような欠陥でも修正可能な、欠陥修正方法および欠陥修正装置を提供することである。

この発明に係る欠陥修正方法は、基板上に形成された一材質部分に付着した、一材質部分とは異なる材質を含む異物欠陥を除去する欠陥修正方法である。そして、異物欠陥の周辺に位置するとともに異物欠陥を囲むように配置される一材質部分の一部を、基板上から取り除く第１工程を備える。また、針状部材を用いて異物欠陥を除去する第２工程を備える。また、第１工程および第２工程において基板上から一材質部分の一部が取り除かれた部分および異物欠陥が除去された部分である、一材質部分に形成された凹部に、補修用材料を充填する第３工程を備える。

この場合は、異物欠陥が埋没した一材質部分のうち、異物欠陥の周辺に位置するとともに異物欠陥を囲むように配置される一材質部分の一部を予め取り除いた上で、針状部材を用いて異物欠陥を除去する。よって、従来修正が困難であった、一材質部分に埋没した金属を含む異物欠陥が樹脂材料と強固に固着している場合においても、異物欠陥の修正が可能となる。

好ましくは、第２工程において、針状部材に対して基板に向かう方向に加えられる荷重が一定に保たれている。この場合は、基板にダメージを与えることなく、安定して異物欠陥を除去することができる。

また好ましくは、第２工程において、針状部材を用いて除去された異物欠陥は、吸引されて基板上から回収される。この場合は、異物欠陥除去後の基板上を清浄状態に保つことができ、除去された異物欠陥の破片が欠陥修正後の基板の品質に影響することを防止することができる。

また好ましくは、第２工程と前記第３工程との間に、凹部内の残留物を除去する工程をさらに備える。この場合は、凹部内の残留物によって、凹部に充填される補修用材料の品質が損なわれることを防止することができる。

この発明に係る欠陥修正装置は、上記の欠陥修正方法のいずれかに用いられる欠陥修正装置である。欠陥修正装置は、基板上に形成された一材質部分に付着した一材質部分とは異なる材質を含む異物欠陥の周辺に位置するとともに、異物欠陥を囲むように配置される、一材質部分の一部を、基板上から取り除くための除去部材を備える。また、異物欠陥を除去するための針状部材を備える。また、基板上から一材質部分の一部が取り除かれた部分および異物欠陥が除去された部分である、一材質部分に形成された凹部に、補修用材料を充填するための、補修用材料充填機構を備える。

この場合は、異物欠陥が埋没した一材質部分のうち、異物欠陥の周辺に位置するとともに異物欠陥を囲むように配置される一材質部分の一部を予め取り除いた上で、針状部材を用いて異物欠陥を除去する。よって、従来修正が困難であった、一材質部分に埋没した金属を含む異物欠陥が樹脂材料と強固に固着している場合においても、異物欠陥の修正が可能となる。

この発明の欠陥修正方法および欠陥修正装置によると、金属を含む異物欠陥が基板表面に埋没したような欠陥でも、修正可能である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

図１は、本発明の欠陥修正装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、この欠陥修正装置１は、観察光学系６、ＣＣＤカメラ７、レーザ８、インク塗布機構９、インク硬化用照明１０およびスクラッチ機構１１から構成される欠陥修正ヘッド部を備える。

また、欠陥修正ヘッド部と基板テーブルとを相対的に移動させて位置決めを行なう位置決め機構を備える。位置決め機構は、欠陥修正ヘッド部を基板２に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させる、第１の副駆動部としてのＺ軸テーブル５を含む。また位置決め機構は、Ｚ軸テーブル５を搭載して、基板２に略平行なＸ軸方向にＺ軸テーブル５を移動させる、第２の副駆動部としてのＸ軸テーブル３を含む。また位置決め機構は、基板２が載置され、Ｘ軸方向と直交し基板に略平行なＹ軸方向に基板２を移動させるための、基板テーブルとしてのＹ軸テーブル４を含む。

欠陥修正装置１はまた、装置全体の動作を制御する制御用コンピュータ１２と、制御用コンピュータ１２に作業者からの指令を入力するための操作パネル１３とを備える。

観察光学系６は、基板２の表面状態（基板２の表面上の欠陥部を含む）を観察するためのものである。観察光学系６によって観察される画像は、ＣＣＤカメラ７により電気信号に変換され、制御用コンピュータ１２のモニタ画面に表示される。レーザ８は、基板２にレーザ光を照射するために用いられる。レーザ光の照射により、基板２に発生した黒欠陥が除去される。また基板２がカラーフィルタである場合には、レーザ光の照射により、カラーフィルタの樹脂材料に付着した異物欠陥の周辺に位置するとともに異物欠陥を囲むように配置される樹脂材料の一部が、カラーフィルタから取り除かれる。

インク塗布機構９は、白欠陥、または、黒欠陥もしくは異物欠陥が除去されたことにより基板２に形成された凹部に、塗布針の先端部に付着したインクを塗布して修正する。インク硬化用照明１０は、インク塗布機構９で塗布されたインクを硬化させるための光を照射する。インクが紫外線硬化タイプの場合は、紫外線照明がインク硬化用照明１０として選択されて装置に搭載される。インクが熱硬化タイプの場合は、ハロゲンランプ照明がインク硬化用照明１０として選択されて装置に搭載される。スクラッチ機構１１は、針状部材としてのスクラッチ針を含み、スクラッチ針を用いて異物欠陥を除去するためのものである。本装置構成により、カラーフィルタに発生した白欠陥、黒欠陥、異物欠陥の修正が可能である。

次に、欠陥修正装置１を用いて、基板２上に形成された一材質部分としてのカラーフィルタの樹脂材料に付着した、たとえば金属などのカラーフィルタの樹脂材料とは異なる材質を含む、異物欠陥を除去する方法について説明する。図２は、異物欠陥の修正方法を示す流れ図である。図３は、異物欠陥の修正方法の各工程の模式図である。図３（ａ）は、カラーフィルタのＧ画素３０２に金属を含む異物が付着した異物欠陥３０６を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線による断面における、基板２の断面図である。図３（ｂ）に示すように、異物欠陥３０６は、樹脂材料からなるＧ画素３０２に埋没しており、異物欠陥３０６とＧ画素３０２とは強固に固着している。

まず工程（Ｓ１０）において、前処理として、位置決め機構を駆動し、Ｙ軸テーブル４に載置された基板２と欠陥修正ヘッド部とを相対的に移動させる。そして、観察光学系６を用いて観察された異物欠陥の真上に、レーザ８を配置させる。

次に工程（Ｓ２０）において、異物欠陥３０６の周辺に位置するとともに異物欠陥３０６を囲むように配置される、カラーフィルタの樹脂材料（すなわちＧ画素３０２）の一部を、基板２上から取り除く。図３（ｃ）はＧ画素３０２の一部が基板２から取り除かれた状態を示す図である。図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示すＩＩＩＤ−ＩＩＩＤ線による断面における、基板２の断面図である。レーザ８によってＧ画素３０２の、異物欠陥３０６を含む範囲にレーザ光が照射される。そして、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、異物欠陥３０６の周辺のＧ画素３０２がカラーフィルタから取り除かれ、異物欠陥３０６が露出する。

図３（ｃ）に示すように、この実施の形態では、異物欠陥３０６を含む矩形の領域にレーザ光が照射され、その領域のＧ画素３０２が取り除かれている。たとえば、観察光学系６の基板２側とは反対側の結像位置に矩形の穴が形成されたスリットを配置し、当該スリットの矩形形状を可変可能な構成とし、矩形形状を変化させることで、レーザ光が照射される領域を制御することができる。Ｇ画素３０２が取り除かれる平面形状は矩形に限られるものではなく、たとえば丸形状のスリットを用いて構成してもよい。この丸形状を変化させることで、レーザ光が照射される領域を制御することができる。

次に工程（Ｓ３０）において、位置決め機構の駆動により異物欠陥３０６の真上にスクラッチ機構１１を配置させ、スクラッチ機構１１の針状部材を用いて、異物欠陥を引っかき取る（スクラッチする）ようにして除去する。図４はスクラッチ機構の構成を示す模式図である。図４に示すように、針状部材としてのスクラッチ針２１は、スクラッチ針ホルダ２２の下端からわずかに（たとえば０．５ｍｍ程度）突き出た状態で、スクラッチ針ホルダ２２にスクラッチ針固定ネジ２３で固定されている。

スクラッチ針ホルダ２２には、吸引穴２７が形成されている。その一方端が吸引穴２７に連通する吸引経路の他方端には、外部に設けた図示しない真空ポンプなどの負圧源が接続されている。負圧源を動作させ、吸引穴２７の内部を真空に引くことで、矢印２８に示すように、スクラッチ針２１で引っかき取られた異物欠陥３０６を吸引して、基板２上から回収することが可能となっている。吸引された異物欠陥３０６は、図示しない回収ボックスに回収されて溜められる。スクラッチ針ホルダ２２は、スクラッチ針ホルダ支持板２４に取り付けられたスライダ２５に取り付けられており、Ｚ軸方向に自在に移動することが可能となっている。

図５は、スクラッチ針が基板に接触する状態を示す模式図である。スクラッチ針２１が基板２に接触していない時は、スクラッチ針ホルダ２２は、図５（ａ）に示すように、スクラッチ針ホルダ支持板２４の下端に取り付けられたストッパ２６で固定された状態となっている。

異物欠陥３０６のスクラッチ除去を行なうためには、まず、スクラッチ針ホルダ支持板２４をＺ軸に沿って基板２へ向かう方向に下降させる。このとき、スクラッチ針２１が異物欠陥３０６の周辺のＧ画素３０２が取り除かれた位置において基板２と接触する（図３（ｃ）参照）ように、ＸＹ平面上におけるスクラッチ針２１の位置決めがされる。スクラッチ針２１が基板２に接触してから、更にスクラッチ針ホルダ支持板２４は下降し、図５（ｂ）に示す隙間δが０．５ｍｍ程度になる位置で停止する。このときスクラッチ針２１には、スクラッチ針ホルダ２２の自重が負荷として掛かる状態となっており、常に一定の負荷による接触圧で基板２に接触する。つまり、スクラッチ針２１に対して基板２に向かう方向に加えられる荷重が一定に保たれている。

図５（ｂ）の状態において、スクラッチ針２１が基板２の表面に沿った方向に相対的に移動するように、スクラッチ針２１または基板２を移動させることで、異物欠陥３０６を引っかいて取り除く、スクラッチ除去が行われる。前工程（Ｓ２０）において異物欠陥３０６の周辺のＧ画素３０２がカラーフィルタから取り除かれ、この時点では異物欠陥３０６が露出しているために、異物欠陥３０６をスクラッチ針２１で引っかくことで、簡単に異物欠陥３０６を除去することができる。そして、図３（ｅ）（ｆ）に示すように、基板２上からカラーフィルタの樹脂材料であるＧ画素３０２の一部および異物欠陥３０６が除去され、Ｇ画素３０２が一部窪んだ凹部としてのレーザカット部３１０が形成された状態となる。これは、白欠陥が存在するのと同じ状態である。

異物欠陥３０６を除去するとき、スクラッチ針２１は、図３（ｅ）（ｆ）に示すＧ画素３０２が取り除かれたレーザカット部３１０においてのみ基板２に接触する。そのため、特許文献２のように、スクラッチ針２１の基板２の表面からの高さを制御（スクラッチ針２１のＺ軸方向位置を基板２と略同じに設定）しなくても、基板２上に形成されたカラーフィルタに傷を付けることなく、異物欠陥３０６を除去することができる。スクラッチ針２１により引っかき取られた異物欠陥３０６は、前述のようにスクラッチ機構１１の吸引穴２７から吸引されて回収されるので、異物欠陥３０６除去後の基板２上を清浄状態に保つことができ、除去された異物欠陥３０６の破片が欠陥修正後のカラーフィルタの品質に影響することを防止することができる。

異物欠陥３０６を除去した後に、カラーフィルタの樹脂材料がレーザカット部３１０内に残留している場合がある。この場合には、次に図２に示す工程（Ｓ４０）において、レーザ８を用いてレーザカット部３１０に再度レーザ光を照射させる。このようにすれば、レーザカット部３１０内の残留物であったカラーフィルタの樹脂材料を除去することができるので、レーザカット部３１０内の残留物によって、後工程でレーザカット部３１０に充填される補修用材料の品質が損なわれることを防止することができる。

次に工程（Ｓ５０）において、基板２上からカラーフィルタの樹脂材料であるＧ画素３０２の一部が取り除かれた部分および異物欠陥３０６が除去された部分である、Ｇ画素３０２に形成された凹部としてのレーザカット部３１０に、補修用材料としての、Ｇ画素３０２と同色のインクを充填する。インクがレーザカット部３１０に充填され、インク塗布部３１１が形成された状態を図３（ｇ）（ｈ）に示す。補修用材料はインクなどの液体材料に限られず、修正完了時に一材質部分を形成する材料であればよく、たとえば修正対象に応じてスラリー状の材料や粉末材料を補修用材料として用いても構わない。次に工程（Ｓ６０）において、後処理として、位置決め機構の駆動によりインク塗布部３１１の真上にインク硬化用照明１０を配置させ、インク塗布部３１１に充填されたインクを硬化させる。これによって、異物欠陥３０６が発生していた箇所にはその周辺と同品質のＧ画素３０２が形成され、高品位に異物欠陥３０６の修正が完了する。

以上説明したように、この欠陥修正方法においては、異物欠陥３０６が埋没した一材質部分としてのカラーフィルタの、たとえばＧ画素３０２のうち、異物欠陥３０６の周辺に位置するとともに異物欠陥３０６を囲むように配置されるＧ画素３０２の一部を予め取り除いた上で、針状部材としてのスクラッチ針２１を用いて異物欠陥３０６を除去する。よって、従来修正が困難であった、カラーフィルタの樹脂材料に埋没した、金属を含む異物欠陥３０６が樹脂材料と強固に固着している場合においても、異物欠陥３０６の修正が可能となる。なお、上記ではＧ画素３０２に異物欠陥３０６が発生した場合について説明したが、Ｒ画素３０１やＢ画素３０３に異物欠陥３０６が発生した場合も同様に修正することが可能である。

この発明の欠陥修正方法および欠陥修正装置の用途は、ＬＣＤのカラーフィルタに発生した異物欠陥の修正に限られない。たとえば、プラズマディスプレイパネルの製造工程において、カラー画像を構成する原色に対応する蛍光体に発生した異物欠陥の修正のために用いることができる。

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。この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。

本発明の欠陥修正装置の全体構成を示す図である。 異物欠陥の修正方法を示す流れ図である。 異物欠陥の修正方法の各工程の模式図である。 スクラッチ機構の構成を示す模式図である。 スクラッチ針が基板に接触する状態を示す模式図である。 ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を示す図である。 黒欠陥の修正方法を示す模式図である。 異物欠陥が樹脂材料中に埋没している状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 欠陥修正装置、２ 基板、３ Ｘ軸テーブル、４ Ｙ軸テーブル、５ Ｚ軸テーブル、６ 観察光学系、７ ＣＣＤカメラ、８ レーザ、９ インク塗布機構、１０ インク硬化用照明、１１ スクラッチ機構、１２ 制御用コンピュータ、１３ 操作パネル、２１ スクラッチ針、２２ スクラッチ針ホルダ、２３ スクラッチ針固定ネジ、２４ スクラッチ針ホルダ支持板、２５ スライダ、２６ ストッパ、２７ 吸引穴、２８ 矢印、３００ ブラックマトリクス、３０１ Ｒ画素、３０２ Ｇ画素、３０３ Ｂ画素、３０４ 白欠陥、３０５ 黒欠陥、３０６ 異物欠陥、３１０ レーザカット部、３１１ インク塗布部。

Claims (5)

1. 基板上に形成された一材質部分に付着した、前記一材質部分とは異なる材質を含む異物欠陥を除去する、欠陥修正方法において、
   前記異物欠陥の周辺に位置するとともに前記異物欠陥を囲むように配置される前記一材質部分の一部を、前記基板上から取り除く第１工程と、
   針状部材を用いて前記異物欠陥を除去する第２工程と、
   前記第１工程および前記第２工程において前記基板上から前記一材質部分の一部が取り除かれた部分および前記異物欠陥が除去された部分である、前記一材質部分に形成された凹部に、補修用材料を充填する第３工程とを備える、欠陥修正方法。
2. 前記第２工程において、前記針状部材に対して前記基板に向かう方向に加えられる荷重が一定に保たれている、請求項１に記載の欠陥修正方法。
3. 前記第２工程において、前記針状部材を用いて除去された前記異物欠陥は、吸引されて前記基板上から回収される、請求項１または請求項２に記載の欠陥修正方法。
4. 前記第２工程と前記第３工程との間に、前記凹部内の残留物を除去する工程をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれかに記載の欠陥修正方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の欠陥修正方法に用いられる、欠陥修正装置であって、
   基板上に形成された一材質部分に付着した前記一材質部分とは異なる材質を含む異物欠陥の周辺に位置するとともに、前記異物欠陥を囲むように配置される、前記一材質部分の一部を、前記基板上から取り除くための除去部材と、
   前記異物欠陥を除去するための針状部材と、
   前記基板上から前記一材質部分の一部が取り除かれた部分および前記異物欠陥が除去された部分である、前記一材質部分に形成された凹部に、補修用材料を充填するための、補修用材料充填機構とを備える、欠陥修正装置。

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