JP2010215947A - Method for depositing thin film by laser cvd, and gas window suitable for the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、FPD基板の断線修復やフォトマスクの欠陥修復等々の用途に使用されるレーザCVDによる薄膜形成方法及び同方法に好適なガスウィンドウに関する。 The present invention relates to a method for forming a thin film by laser CVD used for applications such as repair of disconnection of an FPD substrate and defect repair of a photomask, and a gas window suitable for the method.
FPD基板の断線修復やフォトマスクの欠陥修復等々の用途には、レーザCVDによる薄膜形成装置が、従来より使用されいる。 For applications such as repair of disconnection of an FPD substrate and repair of a defect of a photomask, a thin film forming apparatus by laser CVD has been conventionally used.
このレーザCVDによる薄膜形成装置は、レーザ光源を備えるレーザユニットと、レーザ光を薄膜形成対象物(例えば、FPD基板やフォトマスク等)の表面に導く光学系と観察装置を備えるレーザ照射観察ユニットと、CVDガスやパージガスなどのガス供給排気ユニットと、薄膜形成対象物が載置されるXYステージと、これらを制御する制御ユニットと、薄膜形成対象物表面に近接して配置されると共に、ガスの供給、排気ノズルを備え、ガスを保持し、レーザ光を導入させるガスウィンドウ(ウィンドウポートとも称される)とを有している。 This thin film forming apparatus by laser CVD includes a laser unit including a laser light source, a laser irradiation observation unit including an optical system and an observation device for guiding laser light to the surface of a thin film formation target (for example, an FPD substrate or a photomask). A gas supply / exhaust unit such as a CVD gas or a purge gas, an XY stage on which a thin film formation target is placed, a control unit for controlling these, and a surface of the thin film formation target. A gas window (also referred to as a window port) for supplying gas and holding gas and introducing laser light is provided.
従来のガスウィンドウにあっては、ガスウィンドウの中心空所内において、パージガスを薄膜形成面に向けて上から下へと流す一方、同中心空所を取り囲む壁面下部に設けられたCVD原料供給口から薄膜形成対象物の表面と平行にCVD原料ガスを吹き出すと言った気流形成手法が採用されていた。 In the conventional gas window, the purge gas flows from the top to the bottom toward the thin film formation surface in the central space of the gas window, while from the CVD source supply port provided at the lower wall surface surrounding the central space. An airflow forming technique in which a CVD source gas is blown out parallel to the surface of the thin film formation target has been adopted.
その理由は、ガスウィンドウの中心空所内において、CVD原料供給口から薄膜形成対象物の表面へと上から下へと原料ガスを流す気流形成手法では、パージガスの流れによってCVDガスの流れが乱されて、レーザ光照射部に十分な濃度のCVD原料ガス雰囲気を形成できないことがあるからである(例えば、特許文献1参照)。 The reason is that the flow of the CVD gas is disturbed by the flow of the purge gas in the air flow formation method in which the source gas flows from the top to the bottom of the thin film formation object from the CVD material supply port in the central space of the gas window. This is because a CVD source gas atmosphere having a sufficient concentration may not be formed in the laser beam irradiation part (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような従来のレーザCVDによる薄膜形成装置にあっては、ガスウィンドウのガス導入空間部内のCVD原料ガス吹出し口が1箇所であったため、原料ガスに拡散方向性があり、CVD原料の堆積の方向性による強弱の傾向が見られ、高速でガスウィンドウを移動させながら原料を堆積させる場合、この原料拡散の方向性が強調されるようになり、上下左右方向での堆積厚さのバラツキが生ずると言った問題点があった。 However, in such a conventional thin film forming apparatus using laser CVD, since there is only one CVD source gas outlet in the gas introduction space of the gas window, the source gas has a diffusion direction, and the CVD source There is a tendency of strength depending on the direction of the deposition, and when depositing the material while moving the gas window at high speed, the direction of this material diffusion is emphasized, and the variation in the deposition thickness in the vertical and horizontal directions is emphasized. There was a problem that said that occurred.
本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、高速でガスウィンドウを移動させながら原料を堆積させる場合、上下左右方向でのCVD薄膜の堆積厚さを可及的に均一化することができるレーザCVDによる薄膜形成方法及び同方法に好適なガスウィンドウを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and its purpose is to deposit the CVD thin film in the vertical and horizontal directions when depositing the raw material while moving the gas window at high speed. Is to provide a gas window suitable for the thin film formation method by laser CVD and the same method.
本発明の他の目的とするところは、従来の速度の数倍程度の高速で、レーザCVDによる欠陥修復を行うことにより、多くの欠陥を短時間で処理することが可能なレーザCVDによる薄膜形成方法及び同方法に好適なガスウィンドウを提供することにある。 Another object of the present invention is to form a thin film by laser CVD capable of processing many defects in a short time by performing defect repair by laser CVD at a speed several times higher than the conventional speed. A method and a gas window suitable for the method are provided.
本発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。 Other objects and operational effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art by referring to the following description of the specification.
上述の発明が解決しようとする課題は、以下の構成を有するレーザCVDによる薄膜形成方法により解決することができるものと考えられる。 The problem to be solved by the above-described invention can be solved by a thin film forming method by laser CVD having the following configuration.
すなわち、このレーザCVDによる薄膜形成方法は、薄膜形成対象物の表面を僅かの隙間を介してガスウィンドウで覆って、それらの間にCVD原料ガスの雰囲気を形成すると共に、前記ガスウィンドウと前記薄膜形成対象物とを、前記薄膜形成対象物の表面に沿って相対的に移動させながら、前記ガスウィンドウのレーザ光導入窓から前記ガスウィンドウ内へと導入されたレーザ光を前記薄膜形成対象物の表面に照射して、所定形状の照射スポットを形成することにより、前記薄膜形成対象物の表面に、前記移動軌跡に沿って、CVD薄膜を連続的に形成するようにしたレーザCVDによる薄膜形成方法であって、
前記薄膜形成対象物の表面と前記ガスウィンドウとの間におけるCVDガス雰囲気の形成は、前記照射スポット予定位置を取り巻くようにその周囲に配置された3個以上の複数個のガス吹出し口から、前記照射スポット予定位置に向けて集中するように、前記薄膜形成対象物の表面と平行に、前記CVD原料ガスを吹き出すことにより行われる、ことを特徴とするものである。
That is, in this thin film forming method by laser CVD, the surface of a thin film forming object is covered with a gas window through a slight gap, and an atmosphere of a CVD source gas is formed therebetween, and the gas window and the thin film are formed. While moving the formation object relative to the surface of the thin film formation object, the laser light introduced from the laser light introduction window of the gas window into the gas window is transmitted to the thin film formation object. A thin film formation method by laser CVD in which a CVD thin film is continuously formed on the surface of the thin film formation object along the movement locus by forming an irradiation spot of a predetermined shape by irradiating the surface. Because
The formation of the CVD gas atmosphere between the surface of the thin film formation object and the gas window is performed by the three or more gas outlets arranged around the irradiation spot planned position, The CVD source gas is blown out in parallel with the surface of the thin film formation target so as to concentrate toward the planned irradiation spot position.
このような構成によれば、前記薄膜形成対象物の表面と前記ガスウィンドウとの間におけるCVDガス雰囲気の形成は、前記照射スポット予定位置を取り巻くようにその周囲に配置された3個以上の複数個のガス吹出し口から、前記照射スポット予定位置に向けて集中するように、前記薄膜形成対象物の表面と平行に、前記CVD原料ガスを吹き出すことにより行われることから、個々のガス吹出し口から吹き出される原料ガスには拡散方向性があったとしても、それらが集中する前記照射スポット予定位置においては、それらの拡散方向性が互いに打ち消されて、高濃度かつ高均一な原料ガスが得られることとなり、高速でガスウィンドウを移動させながら原料を堆積させる場合にあっても、上下左右方向でのCVD薄膜の堆積厚さを可及的に均一化することができる。 According to such a configuration, the formation of the CVD gas atmosphere between the surface of the thin film formation target object and the gas window is performed by three or more plural pieces arranged around the irradiation spot planned position. From the individual gas outlets, it is performed by blowing out the CVD source gas in parallel with the surface of the thin film formation target so as to concentrate toward the irradiation spot planned position from the individual gas outlets. Even if the source gas to be blown out has a diffusion direction, at the planned irradiation spot position where they are concentrated, the diffusion directions are canceled each other, and a high concentration and highly uniform source gas is obtained. Therefore, even when depositing raw materials while moving the gas window at high speed, the thickness of the CVD thin film can be increased in the vertical and horizontal directions. It can be homogenized in.
上述の方法の好ましい実施の形態としては、前記複数個のガス吹出し口は、等角度間隔で前記照射スポット予定位置の周囲に配置されていてもよい。 As a preferred embodiment of the above-described method, the plurality of gas outlets may be arranged around the planned irradiation spot at equal angular intervals.
このような構成によれば、個々のガス吹出し口から吹き出される原料ガスの拡散方向性は、全ての方位について均等に影響を及ぼすことから、それらが集中する前記照射スポット予定位置においては、それらの拡散方向性がより一層相殺されて、より一層高濃度かつ高均一な原料ガスが得られることとなり、高速でガスウィンドウを移動させながら原料を堆積させる場合にあっても、上下左右方向でのCVD薄膜の堆積厚さをより一層に均一化することができる。 According to such a configuration, the diffusion directionality of the source gas blown out from the individual gas blowout outlets affects the azimuth equally in all directions. Therefore, in the irradiation spot planned position where they are concentrated, The diffusion direction of the material is further offset, and a more highly concentrated and highly uniform source gas can be obtained. Even when the source is deposited while moving the gas window at high speed, The deposition thickness of the CVD thin film can be made even more uniform.
このとき、前記複数個が偶数個であって、それらのガス吹出し口が、前記照射スポット予定位置を通りかつ前記相対移動方向へ延びる直線に対して線対称に配置されていると、移動方向と同一方向又は逆方向へガスを吹き出すガス吹出し口が1つも存在しないことに加えて、相対移動方向へ延びる直線に対して線対称となる各左右一対のガス吹出し口から吹き出されるガスの拡散方向性は、すべて相対移動方向に対して左右対称的となると共に、左右方向へ延びる直線に対しても前後対称的なものとなり、これにより相対移動速度やガスの吹き出し強度に拘わらず、常に、いずれの方向についても高濃度かつ高均一な膜厚を保証することができる。このとき、前記複数個が4個であると、最低のコストで上述の作用効果を実現することができる。 At this time, when the plurality is an even number, and the gas outlets are arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the irradiation spot planned position and extending in the relative movement direction, The diffusion direction of the gas blown out from each of the pair of left and right gas blowout ports which are axisymmetric with respect to a straight line extending in the relative movement direction, in addition to the fact that there is no gas blowout port for blowing out gas in the same direction or in the opposite direction The characteristics are all symmetrical with respect to the relative movement direction, and are also symmetrical with respect to the straight line extending in the left-right direction. Therefore, regardless of the relative movement speed and the gas blowing strength, In this direction, a high concentration and a uniform film thickness can be guaranteed. At this time, when the number is four, the above-described effects can be realized at the lowest cost.
上述の方法及び各実施形態において、前記照射スポットの形状が長方形であると、より一層、配線修復作業等の効率を向上させることができ、FPD基板の断線修復作業の効率化を実現することができる。 In the above-mentioned method and each embodiment, if the shape of the irradiation spot is a rectangle, the efficiency of the wiring repair work and the like can be further improved, and the efficiency of the disconnection repair work of the FPD substrate can be realized. it can.
上述の発明が解決しようとする課題は、別の一面からみると、新規な構成を有するガスウィンドウとして実現することもできる。 The problem to be solved by the above-described invention can be realized as a gas window having a novel configuration when viewed from another aspect.
すなわち、このガスウィンドウは、薄膜形成対象物の表面と、前記薄膜形成対象物の表面に対して所定断面輪郭を有するレーザ光を照射するレーザ光照射装置との間にあって、前記薄膜形成対象物の表面に近接して配置され、それにより前記レーザ照射装置から前記薄膜形成対象物の表面に対するレーザ光の通過を許容しつつ、前記薄膜形成対象物の表面との間にCVD原料ガスの雰囲気を形成するガスウィンドウであって、
内部に形成されたガス導入用空所と、
前記ガス導入用空所の上部にあって、前記レーザ光照射装置から到来するレーザ光を前記ガス導入用空所内へと導入するレーザ光導入窓と、
前記ガス導入用空所の下部にあって、前記薄膜形成対象物側へと開口され、前記レーザ光導入窓から導入されたレーザ光を前記薄膜形成対象物の表面へと通過させる底部開口と、
前記ガス導入用空所の壁面にあって、前記ガス導入用空所内へとパージガスを導入するためのパージガス吹出し口と、
前記ガス導入用空所の壁面にあって、前記ガス導入用空所内へとCVD原料ガスを導入するための原料ガス吹出し口と、
前記底部開口を取り巻くその周囲の底面にあって、ガスを排気するためのガス吸込み口とを有し、
前記原料ガス吹出し口は、3個以上の複数個の原料ガス吹出し口からなると共に、それら複数個の原料ガス吹出し口は、前記ガス導入用空所の底部開口近傍にあって、前記ガス導入用空所の中心を取り巻くように、前記ガス導入用空所の壁面に分散配置されており、かつそれらの原料ガス吹出し口からは、前記ガス導入用空所の中心に向けてかつ前記薄膜形成対象物の表面と平行に、前記原料ガスが吹き出すように構成されている、ことを特徴とするものである。
That is, the gas window is between the surface of the thin film formation object and a laser light irradiation device that irradiates the surface of the thin film formation object with laser light having a predetermined cross-sectional contour, and An atmosphere of a CVD source gas is formed between the surface of the thin film formation object and the surface of the thin film formation object while allowing laser light to pass from the laser irradiation device to the surface of the thin film formation object. Gas window
A gas introduction space formed inside,
A laser light introduction window that is located above the gas introduction space and introduces laser light coming from the laser light irradiation device into the gas introduction space;
A bottom opening at the bottom of the gas introduction space, which is open to the thin film formation object side and allows laser light introduced from the laser light introduction window to pass through the surface of the thin film formation object;
A purge gas outlet for introducing a purge gas into the gas introduction space, on the wall surface of the gas introduction space;
On the wall surface of the gas introduction space, a raw material gas outlet for introducing a CVD source gas into the gas introduction space,
A gas suction port for exhausting gas on the bottom surface surrounding the bottom opening,
The source gas outlet comprises a plurality of three or more source gas outlets, and the plurality of source gas outlets are located in the vicinity of the bottom opening of the gas introduction space, It is distributed and arranged on the wall surface of the gas introduction space so as to surround the center of the void, and from the raw material gas outlet, toward the center of the gas introduction void and the thin film formation target The material gas is configured to blow out in parallel with the surface of the object.
このような構成によれば、前記原料ガス吹出し口は、3個以上の複数個の原料ガス吹出し口からなると共に、それら複数個の原料ガス吹出し口は、前記ガス導入用空所の底部開口近傍にあって、前記ガス導入用空所の中心を取り巻くように、前記ガス導入用空所の壁面に分散配置されており、かつそれらの原料ガス吹出し口からは、前記ガス導入用空所の中心に向けてかつ前記薄膜形成対象物の表面と平行に、前記原料ガスが吹き出すように構成されていることから、このようなガスウィンドウを使用してレーザCVDによる薄膜形成を行えば、上述した方法と同様な作用効果を得ることができる。 According to such a configuration, the source gas outlet comprises a plurality of source gas outlets of three or more, and the plurality of source gas outlets are in the vicinity of the bottom opening of the gas introduction space. The gas introduction space is distributed on the wall surface of the gas introduction space so as to surround the center of the gas introduction space, and from the source gas outlet, the center of the gas introduction space is provided. Since the source gas is blown out in parallel with the surface of the thin film formation object, the above-described method can be achieved by performing thin film formation by laser CVD using such a gas window. The same effect can be obtained.
上述のガスウィンドウの好ましい実施の形態にあっては、前記複数個のガス吹出し口は、前記ガス導入用空所の中心を取り巻くように、前記ガス導入用空所の壁面に等角度間隔で分散配置されていてもよい。このとき、前記複数個が偶数個であって、それらのガス吹出し口が、前記ガス導入用空所の中心を通りかつ前記ガスウインドウと前記薄膜形成対象物との予定された記相対移動方向へ延びる直線に対して線対称に配置されていてもよい。ことを特徴とする請求項8に記載のガスウィンドウ。このとき、前記複数個が4個であってもよい。 In a preferred embodiment of the above-described gas window, the plurality of gas outlets are distributed at equiangular intervals on the wall surface of the gas introduction space so as to surround the center of the gas introduction space. It may be arranged. At this time, the plurality is an even number, and the gas outlets pass through the center of the gas introduction space and in the planned relative movement direction of the gas window and the thin film forming object. You may arrange | position symmetrically with respect to the extending straight line. The gas window according to claim 8. At this time, the plurality may be four.
また、上述のガスウィンドウにおいて、好ましい実施の形態にあっては、前記レーザ光の所定断面輪郭が長方形であり、かつその長手方向が前記相対移動方向と整合している、ものであってもよい。 In the gas window described above, in a preferred embodiment, the predetermined cross-sectional contour of the laser beam may be a rectangle, and the longitudinal direction thereof may be aligned with the relative movement direction. .
さらに、上述の外ウィンドウは、FPD基板の断線修復のために使用される、ものであってもよい。 Further, the above-described outer window may be used for repairing the disconnection of the FPD substrate.
本発明によれば、前記薄膜形成対象物の表面と前記ガスウィンドウとの間におけるCVDガス雰囲気の形成は、前記照射スポット予定位置を取り巻くようにその周囲に配置された3個以上の複数個のガス吹出し口から、前記照射スポット予定位置に向けて集中するように、前記薄膜形成対象物の表面と平行に、前記CVD原料ガスを吹き出すことにより行われることから、個々のガス吹出し口から吹き出される原料ガスには拡散方向性があったとしても、それらが集中する前記照射スポット予定位置においては、それらの拡散方向性が互いに打ち消されて、高濃度かつ高均一な原料ガスが得られることとなり、高速でガスウィンドウを移動させながら原料を堆積させる場合にあっても、上下左右方向でのCVD薄膜の堆積厚さを可及的に均一化することができる。 According to the present invention, the formation of the CVD gas atmosphere between the surface of the thin film formation target object and the gas window is performed by a plurality of three or more plural pieces arranged around the irradiation spot planned position. Since it is performed by blowing the CVD source gas in parallel with the surface of the thin film formation target so as to concentrate toward the irradiation spot planned position from the gas blowing port, it is blown out from each gas blowing port. Even if the raw material gas has a diffusion direction, at the irradiation spot planned position where they are concentrated, the diffusion directions are canceled each other, and a high concentration and highly uniform raw material gas can be obtained. Even when raw materials are deposited while moving the gas window at high speed, the thickness of the CVD thin film is as uniform as possible in the vertical and horizontal directions. It can be.
以下に、本発明に係るレーザCVDによる薄膜形成方法、及び同方法に好適なガスウインドウ(「ウィンドウポート」とも称される)の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a thin film forming method by laser CVD according to the present invention and a preferred embodiment of a gas window (also referred to as “window port”) suitable for the method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. .
レーザCVDによる薄膜形成装置10の全体を示す構成図が、図1に示されている。図において、符号7は、断線部分のある液晶FPD基板等のような薄膜形成対象物6を薄膜形成予定面を上に向けて載置するXYステージである。このXYステージ7の上には、薄膜形成対象物6との間に僅かな間隔をおいて、ガスウィンドウ1が支持されている。
FIG. 1 is a block diagram showing the entire thin
ガスウインドウ1は、内部に形成されたガス導入用空所と、ガス導入用空所の上部にあって、レーザ光照射装置から到来するレーザ光を前記ガス導入用空所内へと導入するレーザ光導入窓と、ガス導入用空所の下部にあって、薄膜形成対象物側へと開口され、レーザ光導入窓から導入されたレーザ光を前記薄膜形成対象物の表面へと通過させる底部開口と、ガス導入用空所の壁面にあって、前記ガス導入用空所内へとパージガスを導入するためのパージガス吹出し口と、ガス導入用空所の壁面にあって、前記ガス導入用空所内へとCVD原料ガスを導入するための原料ガス吹出し口と、底部開口を取り巻くその周囲の底面にあって、ガスを排気するためのガス吸込み口とを有する(詳細は後述)。 The gas window 1 is a laser beam for introducing a laser beam arriving from a laser beam irradiation device into the gas introduction space, which is provided inside the gas introduction space and an upper portion of the gas introduction space. An introduction window, and a bottom opening that is located at a lower portion of the gas introduction space and is opened toward the thin film formation object side, and allows laser light introduced from the laser light introduction window to pass through the surface of the thin film formation object. A purge gas outlet for introducing purge gas into the gas introduction space, and a wall surface of the gas introduction space into the gas introduction space. It has a source gas outlet for introducing a CVD source gas and a gas inlet for exhausting gas on the bottom surface surrounding the bottom opening and exhausting the gas (details will be described later).
ガスウィンドウ1の真上には、レーザ照射観察ユニット2が設置される。レーザ照射観察ユニット2は、レーザ光の照射パワーを変えるアッテネータや照射するレーザ光の形状を変化させる可変アパーチャ機構と、対物レンズを上下させて焦点位置を調整する機構と、レーザ光照射部のパターン形状を観察する顕微鏡機構を備える公知の構成(図示せず)を有する。レーザCVD用のレーザ光源を備えるレーザユニット4から出射されたレーザ光は、レーザ照射観察ユニット2とガスウインドウ1を介して薄膜形成対象物6上の所定部分に照射される。
A laser
薄膜形成装置10には、この他に、ガス供給排気ユニット3と制御ユニット5が含まれる。ガス供給排気ユニット3は、ガスウインドウ1に供給するCVD用ガス及びパージガスを必要なタイミングで供給し、かつガスウインドウ1から吸引された排気ガスの無害化処理をする機構などを備える。
In addition, the thin
制御ユニット5は、レーザ光の出射タイミングの制御、XYステージ7の動作、ガス供給排気ユニット3のガス開閉弁のタイミング制御、レーザ照射観察ユニット2の照明、アパーチャ制御、アッテネータの減衰率制御などの薄膜形成装置10内の各ユニットの動作を制御する。
The control unit 5 controls the emission timing of the laser beam, the operation of the
次に、図2及び図3を参照しながら、ガスウィンドウ1の構成例について説明する。図2はガスウィンドウの底面図、図3は同ガスウィンドウの断面図である。 Next, a configuration example of the gas window 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is a bottom view of the gas window, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas window.
それらの図から明らかなように、ガスウィンドウ1は、上部円板101と下部円板102とを接合してなる基本構造を有する。
As is apparent from these drawings, the gas window 1 has a basic structure in which an
上部円板101の中心部には、円形の開口にガラス板を嵌め込んでなにるレーザ光導入窓103が形成されている。レーザ光導入窓103の真下に相当する下部円板102の中心部には、逆円錐台形状を有するガス導入用空所109が形成されている。
At the center of the
下部円板103の下面中心部には、ガス導入用空所109を下面側へと開口する中心開口119が形成されると共に、これを取り巻くようにして、内側環状突条105が形成されている。また、下部円板102の下面側には、内側環状突条105を取り巻くようにして、外側環状突条104が形成されている。
A
内側環状突条105の外縁部には、ガスウインドウ1と薄膜形成対象物6との間に外部から供給されたガスを排気するための内側環状吸込み口107が形成されると共に、外側環状突条104の内縁部には、同様にガスを排気するための外側環状吸込み口106が形成されている。これらの環状吸い込み口106,107の存在により、外部から導入された各種ガスの排気と、ガスウィンドウ1の中心部へと空気を侵入させないためのシールド作用が達成される。
An inner
図3(a)のA−A線断面図に示されるように、ガス導入用空所109と上部円板101の上面との間には、ガス導入用空所109内へとパージガスを導入するためのパージガス通路108が設けられ、その入口108aは上部円板101の上面に設けられ、その出口(パージガス吹出し口)108bはガス導入用空所109の壁面109aの上部に設けられている。そのため、薄膜形成対象物6となる基板表面に対するパージガスの流れは、ガス導入用空所109の上部から下部に向けて下向きに行われる。
A purge gas is introduced into the
図3(c)のC−C線断面図に示されるように、図2において、正方向に角度45°回転した断面位置には、CVD原料ガスをガス導入用空所109内へと導入するための第1の原料ガス通路110と第3の原料ガス通路112が設けられている。
As shown in the cross-sectional view along line CC in FIG. 3C, the CVD source gas is introduced into the
第1の原料ガス通路110の出口(第1の原料ガス吹出し口)110aは、ガス導入用空所109の底部に位置する中心開口119の近傍の壁面109aに設けられ、同様にして、第3の原料ガス通路112の出口(第3の原料ガス吹出し口)112aは、ガス導入用空所109の底部に位置する中心開口119近傍の壁面109aに設けられている。
An outlet (first raw material gas outlet) 110a of the first raw
それら第1及び第3の原料ガス吹出し口110a,112aからは、ガス導入用空所109の中心に向けて、かつ薄膜形成対象物6の表面と平行(水平)に、原料ガスが吹き出すように構成されている。
From these first and third
図3(b)のB−B線断面図に示されるように、図2において、負方向に角度45°回転した断面位置には、CVD原料ガスをガス導入用空所109内へと導入するための第2の原料ガス通路111と第4の原料ガス通路113が設けられている。
As shown in the cross-sectional view along the line BB in FIG. 3B, the CVD source gas is introduced into the
第1の原料ガス通路111の出口(第2の原料ガス吹出し口)111aは、ガス導入用空所109の底部に位置する中心開口119の近傍の壁面109aに設けられ、同様にして、第4の原料ガス通路113の出口(第4の原料ガス吹出し口)112aは、ガス導入用空所109の底部に位置する中心開口119近傍の壁面109aに設けられている。
An outlet (second raw material gas outlet) 111a of the first raw
それら第2及び第4の原料ガス吹出し口111a,113aからは、ガス導入用空所109の中心に向けて、かつ薄膜形成対象物6の表面と平行(水平)に、原料ガスが吹き出すように構成されている。
From these second and fourth
上部円板101と下部円板102との接合面には、図2に波線で示されるように、第1の原料ガス通路110と第2の原料ガス通路111とを連通する弧状の連絡通路が形成されており、この連絡通路の中程には上部円板101の上面側に開口する第1の原料ガス入口(原料ガス供給口)114が設けられている。同様に、上部円板101と下部円板102との接合面には、図2に波線で示されるように、第3の原料ガス通路112と第4の原料ガス通路113とを連通する弧状の連絡通路が形成されており、この連絡通路の中程には上部円板101の上面側に開口する第2の原料ガス入口(原料ガス供給口)115が設けられている。
As shown by a wavy line in FIG. 2, an arc-shaped communication passage that connects the first raw
そのため、それらの第1及び第2の原料ガス入口114,115から原料ガスを供給することで、ガス導入用空所119の壁面119aの下部内周に90°間隔で配置された4個の原料ガス吹出し口110a,111a,112a,113aから、ガス導入用空所109の中心へ向けて、水平方向へと原料ガスを吹き出させることができるように構成されている。
Therefore, by supplying the source gas from the first and second
制御ユニット5は、XYステージ7を制御することで、図4に矢印118で示される図中左右方向へと、ガスウィンドウ1と薄膜形成対象物(基板等)6を相対的に移動させるようになっている。ここで、図4から明らかなように、4個の原料ガス吹出し口110a,111a,112a,113aは、いずれも矢印118で示される相対移動方向に対して45°傾けた位置に設けられ、先に説明したように、それぞれの角度でガス導入用空所109の中心へ向けて、水平方向へと原料ガスを吹き出すように構成されている。
The control unit 5 controls the
また、制御ユニット5は、レーザ照射観察ユニット2をアパーチャ制御することにより、レーザ光の断面輪郭を長方形状に整形することで、図4に示されるように、ガス導入用空所109の中心部分、すなわちレーザスポット形成予定位置に、長方形照射スポット116を形成するように構成されている。ここで、この長方形照射スポット116の長辺の方向は、矢印118で示される相対移動方向と整合するように構成されている。なお、比較のために、従来のレーザスポットの形状が図5に例示されている。同図に示されるように、従来のレーザスポットは、正方形照射スポット119とされている。
In addition, the control unit 5 performs aperture control on the laser
このように、上述のガスウィンドウ1は、薄膜形成対象物6の表面と、薄膜形成対象物6の表面に対して所定断面輪郭を有するレーザ光を照射するレーザ照射観察ユニット2との間にあって、前記薄膜形成対象物6の表面に近接して配置され、それによりレーザ照射観察ユニット2から薄膜形成対象物6の表面に対するレーザ光の通過を許容しつつ、薄膜形成対象物6の表面との間にCVD原料ガスの雰囲気を形成するものである。
Thus, the above-mentioned gas window 1 is between the surface of the thin
そして、このガスウィンドウ1は、内部に形成されたガス導入用空所109と、ガス導入用空所109の上部にあって、レーザ照射観察ユニット2から到来するレーザ光をガス導入用空所内109へと導入するレーザ光導入窓103と、ガス導入用空所109の下部にあって、薄膜形成対象物6側へと開口され、レーザ光導入窓103から導入されたレーザ光を薄膜形成対象物6の表面へと通過させる底部開口119と、ガス導入用空所109の壁面109aにあって、ガス導入用空所109内へとパージガスを導入するためのパージガス吹出し口108bと、ガス導入用空所109の壁面109aにあって、ガス導入用空所109内へとCVD原料ガスを導入するための原料ガス吹出し口110a,111a,112a,113aと、底部開口119を取り巻くその周囲の底面にあって、ガスを排気するためのガス吸込み口106,107とを有するものである。
The gas window 1 has a
さらに、原料ガス吹出し口は、3個以上の複数個(この例では4個)の原料ガス吹出し口110a,111a,112a,113aからなると共に、それら複数個の原料ガス吹出し口は、前記ガス導入用空所109の底部開口119近傍にあって、ガス導入用空所109の中心を取り巻くように、ガス導入用空所109の壁面109aに分散配置されており、かつそれらの原料ガス吹出し口110a,111a,112a,113aからは、ガス導入用空所109の中心に向けてかつ薄膜形成対象物6の表面と平行に、原料ガスが吹き出すように構成されているのである。
Further, the raw material gas outlet comprises three or more (in this example, four) raw
そのため、この実施形態によれば、薄膜形成対象物6の表面とガスウィンドウ1との間におけるCVDガス雰囲気の形成は、図4に示されるように、照射スポット予定位置116を取り巻くようにその周囲に配置された4個のガス吹出し口110a,111a,112a,113aから、照射スポット予定位置に向けて集中するように、薄膜形成対象物6の表面と平行に、CVD原料ガスを吹き出すことにより行われることから、個々のガス吹出し口から吹き出される原料ガスには拡散方向性があったとしても、それらが集中する前記照射スポット予定位置においては、それらの拡散方向性が互いに打ち消されて、高濃度かつ高均一な原料ガスが得られることとなり、高速でガスウィンドウを移動させながら原料を堆積させる場合にあっても、上下左右方向でのCVD薄膜の堆積厚さを可及的に均一化することができる。
Therefore, according to this embodiment, the formation of the CVD gas atmosphere between the surface of the thin
また、この例にあっては、4個のガス吹出し口は、等角度間隔で前記照射スポット予定位置の周囲に配置されているため、個々のガス吹出し口110a,111a,112a,113aから吹き出される原料ガスの拡散方向性は、全ての方位について均等に影響を及ぼすことから、それらが集中する前記照射スポット予定位置においては、それらの拡散方向性がより一層相殺されて、より一層高濃度かつ高均一な原料ガスが得られることとなり、高速でガスウィンドウを移動させながら原料を堆積させる場合にあっても、上下左右方向でのCVD薄膜の堆積厚さをより一層に均一化することができる。
Further, in this example, the four gas outlets are arranged around the planned irradiation spot positions at equal angular intervals, and thus are blown out from the
さらに、複数個が偶数個であって、それらのガス吹出し口が、照射スポット予定位置116を通りかつ前記相対移動方向118へ延びる直線に対して線対称に配置されていることから、移動方向と同一方向又は逆方向へガスを吹き出すガス吹出し口が1つも存在しないことに加えて、相対移動方向へ延びる直線に対して線対称となる各左右一対のガス吹出し口から吹き出されるガスの拡散方向性は、すべて相対移動方向に対して左右対称的となると共に、左右方向へ延びる直線に対しても前後対称的なものとなり、これにより相対移動速度やガスの吹き出し強度に拘わらず、常に、いずれの方向についても高濃度かつ高均一な膜厚を保証することができる。
Furthermore, since the plurality is an even number and the gas outlets are arranged in line symmetry with respect to a straight line passing through the irradiation spot planned
加えて、照射スポット116の形状が長方形であるため、より一層、配線修復作業等の効率を向上させることができ、FPD基板の断線修復作業の効率化を実現することができ、これにより、従来の速度の数倍程度の高速で、レーザCVDによる欠陥修復を行うことにより、多くの欠陥を短時間で処理することが可能となる。
In addition, since the shape of the
本発明は、FPD基板の断線修復やフォトマスクの欠陥修復等々の用途に使用されるレーザCVDによる薄膜形成方法において、高速でガスウィンドウを移動させながら原料を堆積させる場合、上下左右方向でのCVD薄膜の堆積厚さを可及的に均一化することができる。 In the thin film formation method by laser CVD used for applications such as repair of disconnection of an FPD substrate and photomask defect, the present invention can perform CVD in the vertical and horizontal directions when depositing a raw material while moving a gas window at high speed. The deposition thickness of the thin film can be made as uniform as possible.
1 ガスウィンドウ
2 レーザ照射観察ユニット
3 ガス供給排気ユニット
4 レーザユニット
5 制御ユニット
6 薄膜形成対象物
7 XYステージ
10 薄膜形成装置
101 上部円板
102 下部円板
103 レーザ光導入窓
104 外側環状突条
105 内側環状突条
106 外側環状吸込み口
107 内側環状吸込み口
108 パージガス通路
109 ガス導入用空所
109a ガス導入用空所の壁面
110 第1の原料ガス通路
110a 第1の原料ガス吹出し口
111 第2の原料ガス通路
111a 第2の原料ガス吹出し口
112 第3の原料ガス通路
112a 第3の原料ガス吹出し口
113 第4の原料ガス通路
113a 第4の原料ガス吹出し口
114 第1の原料ガス入口
115 第2の原料ガス入口
116 長方形照射スポット
117 単一吹出し口
118 ガスウィンドウの移動方向を示す矢印
119 正方形照射スポット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
前記薄膜形成対象物の表面と前記ガスウィンドウとの間におけるCVDガス雰囲気の形成は、前記照射スポット予定位置を取り巻くようにその周囲に配置された3個以上の複数個のガス吹出し口から、前記照射スポット予定位置に向けて集中するように、前記薄膜形成対象物の表面と平行に、前記CVD原料ガスを吹き出すことにより行われる、ことを特徴とするレーザCVDによる薄膜形成方法。 The surface of the thin film formation object is covered with a gas window through a slight gap, and an atmosphere of the CVD source gas is formed therebetween, and the gas window and the thin film formation object are connected to the thin film formation object. The surface of the thin film forming object is irradiated with laser light introduced into the gas window from the laser light introduction window of the gas window while relatively moving along the surface of A thin film formation method by laser CVD that continuously forms a CVD thin film on the surface of the thin film formation object along the movement locus,
The formation of the CVD gas atmosphere between the surface of the thin film formation object and the gas window is performed by the three or more gas outlets arranged around the irradiation spot planned position, A method of forming a thin film by laser CVD, which is performed by blowing the CVD source gas in parallel with the surface of the thin film formation target so as to concentrate toward a planned irradiation spot position.
内部に形成されたガス導入用空所と、
前記ガス導入用空所の上部にあって、前記レーザ光照射装置から到来するレーザ光を前記ガス導入用空所内へと導入するレーザ光導入窓と、
前記ガス導入用空所の下部にあって、前記薄膜形成対象物側へと開口され、前記レーザ光導入窓から導入されたレーザ光を前記薄膜形成対象物の表面へと通過させる底部開口と、
前記ガス導入用空所の壁面にあって、前記ガス導入用空所内へとパージガスを導入するためのパージガス吹出し口と、
前記ガス導入用空所の壁面にあって、前記ガス導入用空所内へとCVD原料ガスを導入するための原料ガス吹出し口と、
前記底部開口を取り巻くその周囲の底面にあって、ガスを排気するためのガス吸込み口とを有し、
前記原料ガス吹出し口は、3個以上の複数個の原料ガス吹出し口からなると共に、それら複数個の原料ガス吹出し口は、前記ガス導入用空所の底部開口近傍にあって、前記ガス導入用空所の中心を取り巻くように、前記ガス導入用空所の壁面に分散配置されており、かつそれらの原料ガス吹出し口からは、前記ガス導入用空所の中心に向けてかつ前記薄膜形成対象物の表面と平行に、前記原料ガスが吹き出すように構成されている、ことを特徴とするガスウィンドウ。 Located between the surface of the thin film formation object and a laser light irradiation device that irradiates the surface of the thin film formation object with a laser beam having a predetermined cross-sectional contour, and is disposed close to the surface of the thin film formation object. A gas window for forming an atmosphere of a CVD source gas between the laser irradiation apparatus and the surface of the thin film formation object while allowing a laser beam to pass through the surface of the thin film formation object;
A gas introduction space formed inside,
A laser light introduction window that is located above the gas introduction space and introduces laser light coming from the laser light irradiation device into the gas introduction space;
A bottom opening at the bottom of the gas introduction space, which is open to the thin film formation object side and allows laser light introduced from the laser light introduction window to pass through the surface of the thin film formation object;
A purge gas outlet for introducing a purge gas into the gas introduction space, on the wall surface of the gas introduction space;
On the wall surface of the gas introduction space, a raw material gas outlet for introducing a CVD source gas into the gas introduction space,
A gas suction port for exhausting gas on the bottom surface surrounding the bottom opening,
The source gas outlet comprises a plurality of three or more source gas outlets, and the plurality of source gas outlets are located in the vicinity of the bottom opening of the gas introduction space, It is distributed and arranged on the wall surface of the gas introduction space so as to surround the center of the void, and from the raw material gas outlet, toward the center of the gas introduction void and the thin film formation target A gas window configured to blow out the source gas in parallel with a surface of an object.
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