JP2019186464A - 配線修正装置および配線修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に損傷を与えることを抑制でき、配線修正を迅速に行え、しかも他の配線パターンへ影響が及ぶことを抑制できる配線修正装置を提供する。【解決手段】欠損箇所を包含する領域に金属ナノ粒子を含む金属ナノ粒子インクを塗布するインク供給部と、基板の表面に塗布された金属ナノ粒子インクに対して、レーザビームを照射して選択的に焼成を行うインク加熱部と、液化炭酸ガスをジュールトムソン効果によりドライアイス粒子に変化させるドライアイス噴射部とからなり、レーザビームが照射された後の金属ナノ粒子インクに、ドライアイス粒子を噴射させてレーザビームが照射されていない領域の金属ナノ粒子インクを除去する。【選択図】図１

Description

本発明は、配線修正装置および配線修正方法に関する。

ＦＰＤ（Flat Panel Display）は、微細な配線パターンが形成された基板を備える。ＦＰＤの製造工程において、配線パターンに欠陥がある場合にはリペア処理を行っている。このようなリペア処理を行う方法としては、例えば、特許文献１に開示された、導電路を形成する方法が知られている。この導電路を形成する方法は、５から１００ナノメートルの直径をもつ金属粒子を含む金属ナノ粒子インクでなる材料層を基板上に堆積させる工程と、上記材料層における配線形成予定領域へ選択的にレーザビームを照射して金属ナノ粒子を焼結させる工程と、配線形成予定領域以外の未焼結の材料層をアブレーション用のレーザビームで照射して除去するアブレーション工程と、を備える。

特表２０１６−５３４５５２号公報

しかしながら、上述のアブレーション工程では、ビーム径の小さいレーザビームでアブレーションを行うため、不要な領域の材料層の全部を除去するには長時間を要するという問題点がある。また、アブレーション用のレーザビームは、材料層を溶融・飛散させるために大きなパワー出力密度が要求される。このため、上述のアブレーション工程では、下地の基板が損傷を受けないようにレーザビームの照射条件を正確に決定する必要がある。加えて、基板に損傷を与えないようにするためには、パルス幅の狭いパルスレーザを用いることが好ましい。しかし、このようなパルスレーザのレーザ光源は、非常に高価格であるため装置全体のコスト高を招くという問題点がある。

金属ナノ粒子インクは、加熱により導電性を発現する。このため、上述のアブレーション工程では、アブレーション用のレーザビームにより溶融・飛散された金属ナノ粒子インクが焼結により導電性を持つ可能性があり、他の配線パターンへの影響が懸念される。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、基板に損傷を与えることを抑制でき、配線修正を迅速に行え、しかも他の配線パターンへ影響が及ぶことを抑制できる配線修正装置および配線修正方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の態様は、基板の表面に形成された配線パターンの欠損箇所を修正する配線修正装置であって、前記欠損箇所を包含する領域に金属ナノ粒子インクを塗布するインク供給部と、前記基板の表面に塗布された前記金属ナノ粒子インクに対して、レーザビームを選択的に照射して焼成を行うインク加熱部と、前記基板の表面に向けてドライアイス粒子を噴射させ、前記レーザビームが照射されていない領域の金属ナノ粒子インクを除去する、ドライアイス噴射部と、を備えることを特徴とする。

上記態様としては、前記金属ナノ粒子インクは、金、銀、銅、アルミニウムのいずれかでなる金属ナノ粒子を含む液状体であることが好ましい。

上記態様としては、前記インク供給部は、インクジェット法、ディスペンサ、静電吐出法のいずれかを用いて前記金属ナノ粒子インクを供給すること好ましい。

上記態様としては、前記ドライアイス噴射部から噴射されたドライアイス粒子の噴流により前記基板から剥離された前記金属ナノ粒子インクを吸引する吸引部を備えることが好ましい。

本発明の他の態様は、配線修正方法であって、基板の表面に形成された配線パターンの欠損箇所を包含する領域に金属ナノ粒子インクを塗布する工程と、前記基板の表面に塗布された前記金属ナノ粒子インクに対して、レーザビームを照射して選択的に焼成を行い基板へ固定する工程と、前記レーザビームが照射された後の前記金属ナノ粒子インクに向けて、ドライアイス粒子を噴射して、前記レーザビームが照射されていない領域の金属ナノ粒子インクを除去する工程とを備えることを特徴とする。

上記態様としては、前記金属ナノ粒子インクは、金、銀、銅、アルミニウムのいずれかでなる金属ナノ粒子を含む液状体であることが好ましい。

本発明によれば、配線の修正において、基板に損傷を与えることを抑制でき、配線修正を迅速に行え、しかも他の配線パターンへ影響が及ぶことを抑制できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る配線修正装置の概略構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る配線修正装置を用いて配線修正を行う欠損箇所を示す基板の要部を示す平面図である。 図３−１は、本発明の実施の形態に係る配線修正装置を用いて基板の表面に形成された配線パターンの欠損箇所を包含する領域に金属ナノ粒子インクを塗布した状態を示す基板の要部平面図である。 図３−２は、図３−１のＡ−Ｂ断面図である。 図４−１は、本発明の実施の形態に係る配線修正装置を用いて基板の表面に塗布された金属ナノ粒子インクに対して、レーザビームを照射して選択的に焼成を行った状態を示す基板の要部平面図である。 図４−２は、図４−１のＣ−Ｄ断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る配線修正装置を用いて、レーザビームが照射された後の金属ナノ粒子インクに向けて、ドライアイス粒子を噴射して、レーザビームが照射されていない領域の金属ナノ粒子インクを除去した状態を示す基板の要部平面図である。 図６−１は、図５のＥ−Ｆ断面図である。 図６−２は、図５のＧ−Ｈ断面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る配線修正装置を用いて基板の表面の欠損箇所を修正した状態を示す基板の要部平面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る配線修正方法を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態に係る配線修正装置および配線修正方法の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部材の寸法や寸法の比率や形状などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率や形状が異なる部分が含まれている。

［配線修正装置］
図１は、本発明の実施の形態に係る配線修正装置１を示している。この配線修正装置１は、インク供給部２と、インク加熱部３と、ドライアイス噴射部４と、を備える。配線修正装置１は、位置決め機構として図示しないガントリステージに搭載されている。このガントリステージは、修正用基板５を配置するテーブル６に対して相対的に移動可能である。修正用基板５は、配線修正装置１を用いて配線修正を行う対象物であり、例えば、液晶表示装置などの表示デバイスを構成するＴＦＴ基板などを適用できる。

（インク供給部）
インク供給部２は、金属ナノ粒子インクを貯留するインク収容室２１と、このインク収容室２１に貯留した金属ナノ粒子インクを吐出するためのインク吐出部２２と、を備えている。このインク供給部２は、図示しないガントリステージを駆動することにより、修正用基板５の表面に対して移動自在に設定されている。インク吐出部２２の先端は、例えば、数十μｍ程度の幅寸法を有する金属ナノ粒子インクの塗布領域を形成できるように設定されている。なお、このインク吐出部２２の先端の開口の大きさや金属ナノ粒子インクの塗布領域の大きさは、配線修正を施す基板の配線パターンの線幅寸法に応じて適宜変更可能である。図２および図３−１に示すように、インク供給部２は、修正用基板５の表面における配線パターン（金属配線）７の欠損箇所（切れている領域）７Ａを包含する領域に金属ナノ粒子を含む金属ナノ粒子インク８を塗布するように設定されている。

金属ナノ粒子インク８としては、導電率の高い、金、銀、銅、アルミニウムのいずれかでなる金属ナノ粒子を含む液状体のものを用いることが好ましい。金属ナノ粒子は、表面が、例えば有機分子膜で覆われたものを用いてもよい。有機分子膜で覆われた金属ナノ粒子は安定して溶剤中に分散するため、未焼結の状態では導電性がない。本実施の形態では、金属ナノ粒子インク８として、このような金属ナノ粒子を溶媒に分散した液状体（ペースト状）のものを用いることができる。なお、金属ナノ粒子としては、上記の金属に限定されない。なお、本実施の形態では、金属ナノ粒子インク８を塗布する方式としてインクジェット法を用いる。

（インク加熱部）
インク加熱部３は、インク加熱用レーザ３１と、ビームスプリッタ３２と、対物レンズ３３と、観察用照明光源３４と、ビームスプリッタ３５と、観察用２次元センサ３６と、結像レンズ３７と、を備えている。

インク加熱用レーザ３１は、修正用基板５の表面に向けてレーザビームＬＢを発振する。図１に示すように、レーザビームＬＢは、ビームスプリッタ３２を通って対物レンズ３３で所定のビーム径に調整されて修正用基板５の表面に入射される。本実施の形態では、レーザビームＬＢは、修正用基板５の表面に配置された金属ナノ粒子インク８を選択的に加熱する。

観察用照明光源３４は、観察用照明光Ｍを出射してビームスプリッタ３５，３２および対物レンズ３３を通って修正用基板５の表面に入射するように設定されている。修正用基板５の表面に入射した観察用照明光Ｍは、修正用基板５の表面で反射して対物レンズ３３、ビームスプリッタ３２，３５、結像レンズ３７を通って観察用２次元センサ３６に入射するように設定されている。観察用２次元センサ３６は、修正用基板５の表面の状態を撮像して、配線パターン７の欠損箇所７Ａの検出、金属ナノ粒子インク８の配置位置の検出などを可能にする。

（ドライアイス噴射部）
ドライアイス噴射部４は、ドライアイス粒子を生成するためのユニット４１と、このユニット４１に接続されたドライアイス噴射ノズル４２と、吸引部４３を備えている。なお、ドライアイス噴射ノズル４２には、補助気体としてのクリーンドライエア（ＣＤＡ）を供給してもよい。図１に示すように、ドライアイス噴射ノズル４２の先端部は、テーブル６に配置された修正用基板５に向けて突出している。また、ドライアイス噴射ノズル４２の先端部の近傍には、吸引部４３の吸引口４３Ａが配置されている。

ドライアイス噴射ノズル４２は、修正用基板５上の配線パターン７の欠損箇所７Ａに配置された金属ナノ粒子インク８への加熱処理後に、この金属ナノ粒子インク８が存在する修正用基板５の表面に向けてユニット４１で生成したドライアイス粒子を噴射させる。ドライアイスのモース硬度は２、基板材料のガラスのモース硬度は５、配線材料の銀、アルミニウム、銅はそれぞれ２．７、２．９、３．０である。このため、本実施の形態では、修正用基板５を損傷させることなく、未焼結の金属ナノ粒子インク８のみを除去できる。

観察用２次元センサ３６は、ドライアイス噴射ノズル４２から噴射されたドライアイス粒子が衝突する修正用基板５の表面位置および表面状態を観察してドライアイス粒子が衝突する位置を特定することを可能にする。

なお、ドライアイス粒子の粒径としては、０．１〜１０００μｍの範囲にすることが可能である。また、ドライアイス粒子が修正用基板５の表面に衝突する圧力は、０．０１〜１ＭＰａに調整することができる。

吸引部４３は、ドライアイス粒子が衝突して修正用基板５から剥離された未焼成の金属ナノ粒子インク８を剥離直後に吸引口４３Ａで吸引するように設定されている。

［配線修正方法］
次に、図１から図８を用いて、配線修正方法について説明する。まず、図示しないガントリステージを駆動して配線修正装置１を修正用基板５に相対的に移動させて、図２に示すような、配線パターン（金属配線）７の欠損箇所（切れている領域）７Ａを検出しておく。本実施の形態に係る配線修正方法は、図８に示すフローチャートで表すことができる。

まず、図２に示すような配線パターン７の欠損箇所７Ａに、金属ナノ粒子インク８を供給する（ステップＳ１）。この工程では、図示しないガントリステージを駆動してインク供給部２のインク吐出部２２の先端が欠損箇所７Ａに近接させる。そして、インク供給部２から所定量の金属ナノ粒子インク８を吐出する。このとき、図３−１および図３−２に示すように、金属ナノ粒子インク８は、欠損箇所７Ａを包含する程度に塗布すればよく、塗布する精度は要求されない。

次に、図４−１および図４−２に示すように、塗布した金属ナノ粒子インク８にレーザビームＬＢを選択的に照射して欠損箇所７Ａを跨ぐ領域を焼成させる（ステップＳ２）。

この結果、レーザビームＬＢが照射された焼成領域（導電性領域）８Ａは、焼結されて固化する。レーザビームＬＢが照射されなかった領域８Ｂは、未焼成の液状体の金属ナノ粒子インク８の状態である。この工程では、図４−２に示すように、対物レンズ３３をスキャン方向Ｓに移動させながら、レーザビームＬＢの照射を行えばよい。なお、レーザビームＬＢを照射する領域は、少なくとも欠損箇所７Ａに重なるように走査させればよい。図４−１に示すように、本実施の形態では、焼成領域８Ａの線幅を配線パターン７の線幅よりも大きく設定している。

次に、図５に示すように、上記のレーザビームＬＢによる加熱工程を経て得られた焼成領域８Ａのみを残すために、レーザビームが照射された後の焼成領域８Ａと、レーザビームＬＢが照射されずに液状体のままの金属ナノ粒子インク８と、に向けて、ドライアイス粒子の噴流４４を当てる（ステップＳ３）。この工程においても、図示しないガントリステージを駆動して、ドライアイス噴射ノズル４２を移動させる。

図６−１は図５のＥ−Ｆ断面図、図６−２は、図５のＧ−Ｈ断面図である。図６−１および図６−２に示すように、本実施の形態では、ユニット４１で液化炭酸ガスをジュールトムソン効果によりドライアイス粒子に変化させ、このドライアイス粒子の噴流４４で、レーザビームＬＢが照射されていない領域８Ｂの未焼成の金属ナノ粒子インク８を吹き飛ばして除去する。その結果、図７に示すように、配線パターン７の欠損箇所７Ａを確実に修正することができる。

このとき、図１に示す吸引部４３は、ドライアイス噴射部４と同時に稼働して吹き飛ばされる未焼成の金属ナノ粒子インク８を捕捉する。本実施の形態では、ドライアイス噴射ノズル４２の先端部の近傍に吸引部４３の吸引口４３Ａが配置されているため、修正用基板５から剥離した、領域８Ｂの未焼成の金属ナノ粒子インク８を確実に捕捉して回収することができる。

また、焼成領域８Ａ以外の金属ナノ粒子インク８は焼成されないため、焼結して導電性を発現させることがなく、隣接する配線パターン７へ影響が及ぶことを防止できる。

本実施の形態に係る配線修正装置１および配線修正方法によれば、レーザビームＬＢは金属ナノ粒子インク８を焼成させるために用いるものであり、金属ナノ粒子インク８をレーザビームＬＢで飛散させるものではない。したがって、本実施の形態では、レーザビームＬＢのパワー出力密度を大きくする必要がないため、修正用基板５に損傷を与えることを抑制でき、しかも他の配線パターンへ影響が及ぶことを抑制できる。

本実施の形態に係る配線修正装置１および配線修正方法によれば、未焼成領域の金属ナノ粒子インク８をドライアイス噴射部４で一括して除去できるため、配線修正を迅速に行える。このため、本実施の形態に係る配線修正装置１および配線修正方法によれば、例えば、ＴＦＴ基板などを備えるＦＰＤの生産効率を向上できる。

［その他の実施の形態］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

上記実施の形態では、修正用基板５の表面の欠損箇所７Ａ毎に、金属ナノ粒子インク８を塗布する工程と、レーザビームＬＢを照射して選択的に焼成を行う工程と、ドライアイス粒子の噴流４４でレーザビームＬＢが照射されていない領域８Ｂの金属ナノ粒子インク８を除去する工程と、を行った。本発明では、修正用基板５の表面全体の複数の欠損箇所７Ａに、一括して金属ナノ粒子インク８を塗布した後、一括して複数の欠損箇所７ＡへレーザビームＬＢを照射し、その後、ドライアイス粒子の噴流４４でレーザビームＬＢが照射されていない領域の金属ナノ粒子インク８を一括して除去しても勿論よい。

上記実施の形態では、金属ナノ粒子インク８の供給手段として、インクジェット法の他、ディスペンサで塗布する方法や、静電吐出法を用いることができる。

上記実施の形態では、金属ナノ粒子インク８として、液状体のものを用いたが、修正用基板５の表面へ塗布後に、乾燥させて流動性を低減させる工程を加えてもよい。

ＬＢ レーザビーム
１ 配線修正装置
２ インク供給部
３ インク加熱部
４ ドライアイス噴射部
５ 修正用基板（基板）
７ 配線パターン
７Ａ 欠損箇所
８ 金属ナノ粒子インク
８Ａ 焼成領域
８Ｂ 領域(未焼成領域)
４３ 吸引部
４４ 噴流

Claims (6)

1. 基板の表面に形成された配線パターンの欠損箇所を修正する配線修正装置であって、
   前記欠損箇所を包含する領域に金属ナノ粒子インクを塗布するインク供給部と、
   前記基板の表面に塗布された前記金属ナノ粒子インクに対して、レーザビームを選択的に照射して焼成を行うインク加熱部と、
   前記基板の表面に向けてドライアイス粒子を噴射させ、前記レーザビームが照射されていない領域の前記金属ナノ粒子インクを除去する、ドライアイス噴射部と、
   を備える、
   配線修正装置。
2. 前記金属ナノ粒子インクは、金、銀、銅、アルミニウムのいずれかでなる金属ナノ粒子を含む液状体である、
   請求項１に記載の配線修正装置。
3. 前記インク供給部は、インクジェット法、ディスペンサ、静電吐出法のいずれかを用いて前記金属ナノ粒子インクを供給する、
   請求項１または請求項２に記載の配線修正装置。
4. 前記ドライアイス噴射部から噴射された前記ドライアイス粒子の噴流により前記基板から剥離された未焼成の前記金属ナノ粒子インクを吸引する吸引部を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配線修正装置。
5. 基板の表面に形成された配線パターンの欠損箇所を包含する領域に金属ナノ粒子を含む金属ナノ粒子インクを塗布する工程と、
   前記基板の表面に塗布された前記金属ナノ粒子インクに対して、レーザビームを照射して選択的に焼成を行う工程と、
   前記レーザビームが照射された後の前記金属ナノ粒子インクに向けて、ドライアイス粒子を噴射して、前記レーザビームが照射されていない領域の前記金属ナノ粒子インクを除去する工程と、
   を備える、
   配線修正方法。
6. 前記金属ナノ粒子インクは、金、銀、銅、アルミニウムのいずれかでなる金属ナノ粒子を含む液状体である、
   請求項５に記載の配線修正方法。

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