JP5268944B2 - Apparatus and method for forming metal thin film using laser - Google Patents

Apparatus and method for forming metal thin film using laser Download PDF

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Description

本発明は、金属薄膜を形成する装置および方法に係り、特に、液晶表示装置の金属パターンが切断された場合、レーザーを用いて上部の絶縁膜にホールを形成し、これらホールの間に金属薄膜を形成することにより切断部位を互いに連結するための金属薄膜形成装置およびその方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for forming a metal thin film, and in particular, when a metal pattern of a liquid crystal display device is cut, a hole is formed in an upper insulating film using a laser, and the metal thin film is interposed between these holes. The present invention relates to an apparatus for forming a metal thin film and a method thereof for connecting cutting sites to each other by forming.

最近、急速な発展を重ねている半導体産業の技術開発に伴い、液晶表示装置は小型、軽量で一層強力な性能を有する製品が登場している。   Recently, with the rapid development of technology in the semiconductor industry, liquid crystal display devices are becoming smaller, lighter and more powerful.

液晶表示装置(LCD)は、小型化、軽量化および低電力消費化などの利点を持っているため、現在多くの情報処理機器に取り付けられて使用されている。   A liquid crystal display (LCD) has advantages such as downsizing, weight reduction, and low power consumption, and is currently attached to many information processing devices.

この種の液晶表示装置は、一般に、液晶の特定な分子配列に電圧を印加して他の分子配列を変換させ、このような分子配列によって発光する液晶セルの複屈折性、旋光性、2色性および光散乱特性などの光学的性質の変化を視覚変化に変換するものであって、液晶セルによる光の変調を用いたディスプレイ装置である。   In general, this type of liquid crystal display device applies a voltage to a specific molecular arrangement of liquid crystal to convert other molecular arrangement, and the birefringence, optical rotation, and two colors of a liquid crystal cell that emits light by such molecular arrangement. It is a display device that converts changes in optical properties such as light and light scattering properties into visual changes, and uses light modulation by a liquid crystal cell.

液晶表示装置は、画素単位を成す液晶セルの生成工程を伴うパネル上板および下板の製造工程と、液晶配向のための配向膜の形成およびラビング工程と、上板および下板のラミネート工程と、ラミネートされた上板と下板との間に液晶を注入する工程などを経て完成する。   The liquid crystal display device includes a panel upper plate and lower plate manufacturing process, which includes a process for generating a liquid crystal cell constituting a pixel unit, an alignment film forming and rubbing process for liquid crystal alignment, and an upper plate and lower plate laminating process. Then, it is completed through a process of injecting liquid crystal between the laminated upper and lower plates.

前述した工程によって完成される液晶表示装置は、金属パターン(例えば、データラインまたは共通電極ライン)が形成されており、電気的に伝導性を持つ。ところが、このような金属パターンが断線または短絡となるなどの線欠陥が発生することもある。   The liquid crystal display device completed by the above-described process has a metal pattern (for example, a data line or a common electrode line) and is electrically conductive. However, line defects such as disconnection or short circuit of such a metal pattern may occur.

一般に、パターンの遺失による欠陥とパターン相互間の短絡による点欠陥の場合は、その分布、個数および類型によって許容されるレベルがあるが、これに対し、前記線欠陥の場合は、一つでも発生すると、製品としての価値がないため、これに対する修正工程が非常に重要である。   Generally, in the case of a defect due to the loss of a pattern and a point defect due to a short circuit between patterns, there are levels allowed depending on the distribution, number and type of the defect, but in the case of the line defect, even one occurs. Then, since there is no value as a product, the correction process with respect to this is very important.

この際、修正方法の一つとして、液晶表示パネルのガラス基板の欠陥が発生した局所部に金属ガスを注入し、ここにレーザーを照射して欠陥部位を修正するレーザーCVD(Chemical Vapor Deposition)を用いた修正方法がある。   At this time, as one of the correction methods, laser CVD (Chemical Vapor Deposition) which corrects the defective part by injecting a metal gas into the local part where the defect of the glass substrate of the liquid crystal display panel has occurred and irradiating the laser there. There is a correction method used.

図1は従来の技術に係る薄膜形成装置を示す概略図である。薄膜形成装置は、修正のための金属原料をガスとして供給するガス供給部1と、前記ガス供給部から噴射されるガスを光分解するために照射されるレーザー5と、前記レーザーから発生するレーザー光の進行経路および焦点などを調節する光学部4と、光学部4からのレーザー光とガス供給部1からのガスとの光分解作用を行うチャンバー7と、ガス供給部1、光学部4、レーザー5などをコントロールするコントロール部6とを含んでなる。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional thin film forming apparatus. The thin film forming apparatus includes a gas supply unit 1 that supplies a metal material for correction as a gas, a laser 5 that is irradiated to photolyze the gas injected from the gas supply unit, and a laser that is generated from the laser. An optical unit 4 that adjusts a traveling path and a focal point of light, a chamber 7 that performs a photolytic action of a laser beam from the optical unit 4 and a gas from the gas supply unit 1, a gas supply unit 1, an optical unit 4, And a control unit 6 for controlling the laser 5 and the like.

前述した構造を持つ薄膜形成装置は、次の原理によってラインオープンを修正する。   The thin film forming apparatus having the above-described structure corrects the line open according to the following principle.

液晶表示装置製造工程中のアレイ工程が終わると、アレイテスト工程を行うが、アレイテスト工程中でデータラインのオープン不良を検出した場合、これを修正するために薄膜形成装置を使用する。   When the array process in the liquid crystal display device manufacturing process is completed, an array test process is performed. When an open defect of the data line is detected during the array test process, a thin film forming apparatus is used to correct this.

まず、基板8が装備内にロードされると、光学部4が不良発生座標へ移動し、レーザー5を照射する。パルス形態のレーザーを照射してメタルラインの所定の表面を露出させるコンタクトホールを形成した後、連続波レーザーを照射する。この際、ガス供給部1に貯留されている金属ガスと不活性気体とが混合された原料ガスを供給して光学分解作用を行いながら、断線したデータライン領域に金属原料が蒸着されて断線部分が電気的に連結される。   First, when the substrate 8 is loaded into the equipment, the optical unit 4 moves to the defect occurrence coordinates and irradiates the laser 5. After irradiating a pulsed laser to form a contact hole exposing a predetermined surface of the metal line, a continuous wave laser is irradiated. At this time, the metal source is vapor-deposited in the disconnected data line region while supplying the source gas in which the metal gas stored in the gas supply unit 1 and the inert gas are mixed to perform optical decomposition, and the disconnected portion Are electrically connected.

ところが、前述したような従来の技術は次の問題点がある。   However, the conventional techniques as described above have the following problems.

レーザーを照射するとき、スキャン方式(レーザーを移動しながら照射する方式)を使用するため、作業工程に多くの時間がかかるうえ、欠陥発生領域の間に異物がある場合には薄膜蒸着が難しいという問題点がある。   When irradiating a laser, the scanning method (method of irradiating while moving the laser) is used, so it takes a lot of time for the work process, and it is difficult to deposit a thin film if there is a foreign object between the defect occurrence areas There is a problem.

また、既存の薄膜上に薄膜を形成する過程で段差(thickness difference)によってステップカバレッジが悪いか、あるいはビアホールが生じて洗浄の際に水分浸透現象が発生するという問題点がある。   In addition, there is a problem in that the step coverage is poor due to a thickness difference in the process of forming a thin film on an existing thin film, or a water penetration phenomenon occurs during cleaning due to a via hole.

また、重畳領域における厚さがあまり厚い場合には、薄膜の凝集力のため、薄膜剥離現象が発生するという問題点がある。   Further, when the thickness in the overlapping region is too thick, there is a problem that a thin film peeling phenomenon occurs due to the cohesive force of the thin film.

また、薄膜の接合力が弱くて抵抗が高く形成されるか、あるいは以後の洗浄工程で薄膜が剥がれるという問題点がある。   In addition, there is a problem that the bonding force of the thin film is weak and the resistance is high, or the thin film is peeled off in the subsequent cleaning process.

本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、加工対象の形状と大きさに応じてレーザービームの形状を加工し、所望の経路で金属薄膜を形成することが可能な金属薄膜形成装置、およびその装置を用いて金属薄膜を形成する方法を提供することにある。   The present invention is intended to solve such problems, and its purpose is to process the shape of a laser beam according to the shape and size of the object to be processed and form a metal thin film in a desired path. An object of the present invention is to provide a metal thin film forming apparatus and a method of forming a metal thin film using the apparatus.

また、本発明の他の目的は、欠陥発生領域の間に異物がある場合には迂回して金属薄膜を形成して断線部分を連結する方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method of connecting a broken portion by forming a metal thin film by detouring when a foreign substance is present between defect occurrence regions.

また、本発明の別の目的は、前記薄膜形成過程を実時間でモニタリングすることが可能な金属薄膜形成装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a metal thin film forming apparatus capable of monitoring the thin film forming process in real time.

また、本発明の別の目的は、薄膜形成の際にレーザービームを所望のパターンでいっぺんに照射して作業工程への所要時間を短縮する装置および方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for shortening the time required for a work process by irradiating a laser beam in a desired pattern all at once when forming a thin film.

また、本発明の別の目的は、レーザービームを均一な強さで照射し、段差によるステップカバレッジ(step coverage)が発生しないようにし、一定の厚さの薄膜が形成されるようにする装置および方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a device that irradiates a laser beam with uniform intensity, prevents step coverage due to a step, and forms a thin film having a constant thickness. It is to provide a method.

また、本発明の別の目的は、段差によるビアホール(via hole)が発生しないようにする装置および方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for preventing a via hole due to a step.

また、本発明の別の目的は、薄膜形成の際にレーザービームの大きさを大きくし、ビームを当該領域内で均一な強度で照射し、形成される薄膜が均一な厚さで形成されるようにする装置および方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to increase the size of a laser beam when forming a thin film, and irradiate the beam with a uniform intensity within the region, so that the formed thin film has a uniform thickness. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method.

また、本発明の別の目的は、薄膜形成の際にレーザービームの強さおよび時間を調節することにより、接着力の強さを調節して薄膜が剥離しないようにする装置および方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling the strength and time of a laser beam during thin film formation so as to prevent the thin film from peeling by adjusting the strength of the adhesive force. There is.

上記目的を達成するために、本発明は、レーザー発振器と、前記レーザー発振器から照射されたレーザービームを平坦にし、加工対象体に応じて照射されるビームの形状と大きさを調節するビーム形成手段と、前記加工対象体から所定の間隔をおいて金属ソースガスを用いて加工対象体に金属薄膜を形成するチャンバーと、前記金属ソースガスを供給するガス供給部と、薄膜形成の後に残留ガスを排気する排気部とを含んでなる、金属薄膜形成装置を提供する。   To achieve the above object, the present invention provides a laser oscillator and a beam forming means for flattening a laser beam emitted from the laser oscillator and adjusting the shape and size of the irradiated beam according to the object to be processed. A chamber for forming a metal thin film on the object to be processed using a metal source gas at a predetermined interval from the object to be processed, a gas supply unit for supplying the metal source gas, and a residual gas after forming the thin film There is provided a metal thin film forming apparatus including an exhaust section for exhausting air.

また、本発明は、基板上に蒸着された金属パターンが切断された場合、切断された金属パターンを連結する金属薄膜形成方法において、第1レーザーを照射して金属パターン上の絶縁膜を除去し、金属パターンには薄膜が蒸着できる第1コンタクトホールと第2コンタクトホールを形成する段階と、第2レーザーを照射して前記コンタクトホールに金属薄膜を充填する段階と、前記第2レーザーを照射して前記コンタクトホールの間に金属薄膜を形成することにより、前記コンタクトホール同士を互いに連結する段階とを含む、金属薄膜形成方法を提供する。   The present invention also provides a method for forming a metal thin film in which a metal pattern deposited on a substrate is cut and the first laser is irradiated to remove an insulating film on the metal pattern. Forming a first contact hole and a second contact hole where a thin film can be deposited on the metal pattern; irradiating a second laser to fill the contact hole with the metal thin film; and irradiating the second laser. And forming a metal thin film between the contact holes, thereby connecting the contact holes to each other.

従来の技術に係る金属薄膜形成装置の構成図である。It is a block diagram of the metal thin film forming apparatus which concerns on a prior art. 本発明に係る金属薄膜形成装置の構成図である。It is a block diagram of the metal thin film forming apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るビーム形成手段を通過する前後のビームの模様比較図である。It is a pattern comparison diagram of the beam before and after passing through the beam forming means according to the present invention. 本発明によって金属薄膜を形成する段階を示す流れ図である。3 is a flowchart illustrating a step of forming a metal thin film according to the present invention. 本発明によってコンタクトホールを形成することを示す詳細図である。FIG. 5 is a detailed view illustrating forming a contact hole according to the present invention. 本発明によってコンタクトホールに金属薄膜を充填することを示す詳細図である。FIG. 4 is a detailed view illustrating filling a contact hole with a metal thin film according to the present invention. 本発明によってコンタクトホールの間に金属薄膜を形成して連結することを示す詳細図である。FIG. 4 is a detailed view showing that a metal thin film is formed and connected between contact holes according to the present invention. 本発明によって形成された金属薄膜を周囲の導電性物質から分離することを示す詳細図である。FIG. 4 is a detailed view showing that a metal thin film formed according to the present invention is separated from surrounding conductive materials. 本発明によって金属パターン上に絶縁膜がない場合にコンタクトホールを形成することを示す詳細図である。FIG. 5 is a detailed view showing that a contact hole is formed when there is no insulating film on a metal pattern according to the present invention. 本発明によってコンタクトホールの間に金属薄膜を形成することを示す詳細図である。FIG. 4 is a detailed view illustrating forming a metal thin film between contact holes according to the present invention. 本発明に係るマスクの様々な実施例を示す図である。It is a figure which shows the various Example of the mask based on this invention.

以下、添付図面を参照して本発明の実施例および構成について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments and configurations of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図2は本発明に係る金属薄膜形成装置を示す概略図である。図示の如く、本発明に係る金属薄膜形成装置は、レーザービームを発光するレーザー発振器10a、10bと、前記レーザービームを不良部位の大きさに合わせて拡張し調節するビーム形成手段20と、前記ビームを通過させることが可能な光学窓を備え、不良除去部分に薄膜を形成することが可能な物質を収容することができるチャンバー30と、前記ビームの経路を調節して基板に照射し得るようにする光学手段12、13、14および15と、薄膜が所望の部位に正確に蒸着されるか否かを実時間で監視するモニタリング手段50とを含む。   FIG. 2 is a schematic view showing a metal thin film forming apparatus according to the present invention. As shown in the figure, a metal thin film forming apparatus according to the present invention includes laser oscillators 10a and 10b that emit laser beams, beam forming means 20 that expands and adjusts the laser beams according to the size of a defective portion, and the beam. A chamber 30 that can contain a substance capable of forming a thin film in a defective removal portion, and can adjust the path of the beam to irradiate the substrate. Optical means 12, 13, 14 and 15 for monitoring, and monitoring means 50 for monitoring in real time whether the thin film is accurately deposited at a desired site.

前記レーザー発振器は、第1レーザー発振器10aと第2レーザー発振器10bを含む。第1レーザー発振器10aは、赤外線レーザー、可視光線レーザーまたは紫外線レーザーを発生し、第2レーザー発振器10bは、青色紫外線レーザーより短い波長のレーザーまたは紫外線レーザーを発生する。   The laser oscillator includes a first laser oscillator 10a and a second laser oscillator 10b. The first laser oscillator 10a generates an infrared laser, a visible light laser, or an ultraviolet laser, and the second laser oscillator 10b generates a laser or an ultraviolet laser having a shorter wavelength than the blue ultraviolet laser.

ビーム形成手段20は、ビームシェーパー21a、21b、およびビームスリット22を含む。ビームスリット22は、ビームの大きさと形状を調節するもので、工程に応じて様々な大きさと形状に調節することができる。ビームの大きさを調節する場合にはX、Y軸モーターを用いて各軸毎に2つずつ総4つのブレードを調節してビームの大きさを調節し、ビームの形状を調節する場合には工程手続きに応じて必要なマスクパターンを選択し、所望の形状に調節することができる。   The beam forming means 20 includes beam shapers 21 a and 21 b and a beam slit 22. The beam slit 22 adjusts the size and shape of the beam, and can be adjusted to various sizes and shapes according to the process. When adjusting the beam size, use the X and Y axis motors to adjust the beam size by adjusting a total of four blades, two for each axis, and when adjusting the beam shape. A necessary mask pattern can be selected according to the process procedure and adjusted to a desired shape.

ビームシェーパー21a、21bは、レーザー発振器10から出射されたレーザービームの大きさを拡張するビームエキスパンダー(beam expander)と、レーザーのエネルギー分布を均一にするホモジナイザー(homogenizer)から構成されている。レーザー発振器から発振された初期ビームは大きさの小さいガウス形態であって、エネルギーが中央に集中しているが、このようなビームは広い領域をいっぺんに照射するには不適である。よって、ビーム形成手段20を用いてビームを拡大した後、平坦にして、加工部位をいっぺんに照射することができる程度の大きさに拡大する。   The beam shapers 21a and 21b include a beam expander that expands the size of the laser beam emitted from the laser oscillator 10 and a homogenizer that makes the energy distribution of the laser uniform. The initial beam oscillated from the laser oscillator has a small Gaussian shape and the energy is concentrated in the center, but such a beam is unsuitable for irradiating a wide area all at once. Therefore, after expanding the beam using the beam forming means 20, it is flattened and expanded to such a size that the processed portion can be irradiated all at once.

ビームスリット22は、ビームシェーパー21によって拡大平坦化されたビームを不良部分の大きさに合わせて分割する機能をする。   The beam slit 22 functions to divide the beam expanded and flattened by the beam shaper 21 in accordance with the size of the defective portion.

図3はビーム形成手段を通過したビームの形状を示す図である。図3(a)はビームのビームシェーパー21a、21b通過前後を比較した図である。図3(a)の右グラフは通過前のグラフであって、ガウス分布である。図3(a)の左グラフはビームシェーパー21a、21b通過後のビームのエネルギー分布を示すグラフであって、エネルギー分布が均一な平坦形状であることを確認することができる。図3(b)はビームスリット22の使用例を示す。照射しようとする部位、すなわち加工対象の大きさに応じてスリットの大きさを調節することができる。ブレード31を上下左右に動かして大きさを調節することができる。   FIG. 3 is a diagram showing the shape of the beam that has passed through the beam forming means. FIG. 3A is a diagram comparing the beam before and after passing through the beam shapers 21a and 21b. The right graph in FIG. 3A is a graph before passing and has a Gaussian distribution. The left graph in FIG. 3A is a graph showing the energy distribution of the beam after passing through the beam shapers 21a and 21b, and it can be confirmed that the energy distribution has a uniform flat shape. FIG. 3B shows a usage example of the beam slit 22. The size of the slit can be adjusted according to the part to be irradiated, that is, the size of the object to be processed. The size can be adjusted by moving the blade 31 up, down, left and right.

工程手続きに従ってマスクを選択し、前記マスクは加工対象の模様に応じて様々な模様を形成することができる。図11はマスクの様々な実施例を示す。その詳細な説明は後述する。   A mask is selected according to a process procedure, and the mask can form various patterns according to a pattern to be processed. FIG. 11 shows various embodiments of the mask. Detailed description thereof will be described later.

モニタリング手段50は、工程過程をディスプレイするCCDカメラ51と、基板40に照射されるレーザーの焦点を自動的に調節する焦点調節部52とを備えている。   The monitoring unit 50 includes a CCD camera 51 that displays a process process, and a focus adjustment unit 52 that automatically adjusts the focus of the laser irradiated on the substrate 40.

次に、前述した構成により金属薄膜が形成される過程を簡略に説明する。   Next, a process of forming a metal thin film with the above-described configuration will be briefly described.

第1レーザー発振器10aから発振されたレーザービームは、金属パターン上の絶縁膜に穿孔する。前記絶縁膜は、例えばSiNx、SiOなどの絶縁膜になれる。絶縁膜の代わりに有機膜、金属膜、残留層(以下「絶縁膜」という)などがある場合にも同様である。このような絶縁膜などがある場合にのみ、絶縁膜などを除去すればよく、絶縁膜などが無い場合にはこのような過程を省略することができる。ところが、金属パターン絶縁膜が蒸着されていなくても、金属の酸化などにより金属薄膜が碌に形成されないこともあるので、前記レーザーを金属パターンに照射して酸化膜を除去することが好ましい。 The laser beam oscillated from the first laser oscillator 10a perforates the insulating film on the metal pattern. The insulating film can be an insulating film such as SiNx or SiO 2 . The same applies when an organic film, a metal film, a residual layer (hereinafter referred to as “insulating film”), or the like is used instead of the insulating film. Only when such an insulating film or the like is present, the insulating film or the like may be removed. When there is no insulating film or the like, such a process can be omitted. However, even if the metal pattern insulating film is not deposited, the metal thin film may not be formed due to metal oxidation or the like. Therefore, it is preferable to irradiate the metal pattern with the laser to remove the oxide film.

コンタクトホールを形成し、チャンバーに金属ガスと不活性ガスとの混合気体を注入した後、第2レーザーを照射してコンタクトホールに金属薄膜が充填されるようにする。コンタクトホールを充填した後、コンタクトホールの間に薄膜を蒸着することにより、断線した金属パターンを連結する。   After forming a contact hole and injecting a mixed gas of a metal gas and an inert gas into the chamber, the contact hole is filled with a metal thin film by irradiating a second laser. After filling the contact holes, a thin metal film is deposited between the contact holes to connect the disconnected metal patterns.

図4は前述した装置を用いて、断線した金属パターンを連結する方法を示す流れ図である。   FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of connecting the disconnected metal patterns using the above-described apparatus.

まず、薄膜形成のために、断線した金属パターン上に2つのコンタクトホールを形成し(S40)、前記コンタクトホールに金属ガスを注入してコンタクトホールを完全に充填し(S41)、前記2つのコンタクトホールの間に金属薄膜を形成し、これらのコンタクトホールを互いに連結する(S42)。このような手続きにより、金属薄膜は形成され、断線した部分は連結できる。薄膜の形成後に、薄膜領域の周辺に導電性物質(ITO/IZO)膜がある場合には、絶縁を目的としてレーザーを照射し、薄膜を周辺の導電性物質から分離する(S43)。   First, in order to form a thin film, two contact holes are formed on the disconnected metal pattern (S40), metal gas is injected into the contact holes to completely fill the contact holes (S41), and the two contacts A metal thin film is formed between the holes, and these contact holes are connected to each other (S42). By such a procedure, the metal thin film is formed, and the disconnected portions can be connected. When the conductive material (ITO / IZO) film is present around the thin film region after the thin film is formed, the thin film is separated from the peripheral conductive material by irradiating with a laser for the purpose of insulation (S43).

次に、図5〜図10を参照して図4の手続きについて詳細に説明する。図5は第1レーザー発振器から照射される赤外線、可視光線、または紫外線レーザー10を用いてコンタクトホール44を形成する過程を示す。   Next, the procedure of FIG. 4 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5 shows a process of forming the contact hole 44 using the infrared, visible light, or ultraviolet laser 10 irradiated from the first laser oscillator.

図示の如く、加工対象体は、ガラス基板40上に金属パターン41が蒸着されており、その上に絶縁膜42などが蒸着されている。   As shown in the drawing, a metal pattern 41 is vapor-deposited on a glass substrate 40, and an insulating film 42 and the like are vapor-deposited thereon.

金属パターン41は連結されていることが好ましいが、断線した場合にはこれらを連結しなければならない。金属パターン41上に絶縁膜42などが蒸着されているので、直ちに連結することはできず、絶縁膜42などに穿孔を行わなければならない。   The metal patterns 41 are preferably connected, but if they are disconnected, they must be connected. Since the insulating film 42 or the like is deposited on the metal pattern 41, it cannot be immediately connected, and the insulating film 42 or the like must be perforated.

連結のためには2つのホール44を形成しなければならないが、レーザー10を移動しながら照射して1番目のホールをまず形成し、その後、2番目のホールを形成してもよい。あるいは、レーザービームの強さを均一に維持させ、ビームの大きさを大きくしてビームをマスクを通して照射することにより、2つのホールを同時に形成してもよい。図2から考察したビーム形成手段によってビームの大きさを大きくすることができるため、このような方式が可能である。   Two holes 44 must be formed for connection, but the first hole may be formed by irradiating the laser 10 while moving, and then the second hole may be formed. Alternatively, two holes may be formed simultaneously by maintaining the intensity of the laser beam uniform, increasing the beam size, and irradiating the beam through a mask. Such a scheme is possible because the beam size can be increased by the beam forming means discussed from FIG.

この際、レーザーの出力を調節して、ホール形成の際に金属パターン41が溶けながらホールの壁に付着されるようにする。すなわち、ホール形成の際に絶縁膜42のみを除去するのではなく、金属パターン41にもホールを形成する。   At this time, the output of the laser is adjusted so that the metal pattern 41 is adhered to the wall of the hole while melting during the hole formation. That is, instead of removing only the insulating film 42 when forming the holes, holes are also formed in the metal pattern 41.

図5(a)は断面図、図5(b)は上面図である。図5(b)を参照すると、2つのコンタクトホール44、コンタクトホール間の断線部分45、および金属パターン41の周囲に広く分布している導電性物質43が示されている。   FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a top view. Referring to FIG. 5B, the conductive material 43 widely distributed around the two contact holes 44, the disconnection portion 45 between the contact holes, and the metal pattern 41 is shown.

図6はコンタクトホール44に金属薄膜を蒸着してコンタクトホールに金属薄膜を充填することを示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing that a metal thin film is deposited on the contact hole 44 and the contact hole is filled with the metal thin film.

金属ソースガス(金属ガスと不活性気体との混合ガス)を光学窓付きチャンバーに注入した後、第2レーザー発振器を用いてレーザーを照射してホール44内に金属13を充填する。   After injecting a metal source gas (a mixed gas of a metal gas and an inert gas) into the chamber with an optical window, the metal 13 is filled in the holes 44 by irradiating a laser using a second laser oscillator.

図示の如く、レーザー11が照射されながら、チャンバーに注入された金属ソースガスがホールに充填される。この際、レーザーとしては青色レーザーまたは紫外線レーザーが使用できる。   As shown in the figure, the metal source gas injected into the chamber is filled into the hole while being irradiated with the laser 11. At this time, a blue laser or an ultraviolet laser can be used as the laser.

前記ホールを生成する工程で金属パターンが溶けてホール44の表面に吸着された金属部を、レーザーを用いて薄膜で完全に充填し、覆うようにする。こうして接着信頼性を向上させ、金属パターン41と金属薄膜46との間の抵抗を減少させる。   The metal part melted in the step of generating the hole and the metal part adsorbed on the surface of the hole 44 is completely filled with a thin film using a laser so as to cover it. Thus, the adhesion reliability is improved, and the resistance between the metal pattern 41 and the metal thin film 46 is reduced.

図6(b)において、ホールに金属薄膜46が形成されたことを確認することができる。   In FIG. 6B, it can be confirmed that the metal thin film 46 is formed in the hole.

図7はコンタクトホール44の間に薄膜を蒸着して前記コンタクトホール同士を互いに連結する過程を示す。   FIG. 7 shows a process of depositing a thin film between the contact holes 44 to connect the contact holes to each other.

ホール44に金属薄膜46を充填するときと同様に、青色レーザーまたは紫外線レーザー12を照射してコンタクトホール44の間に金属薄膜を形成することにより、2つのコンタクトホールを互いに連結する。   In the same manner as when the metal thin film 46 is filled in the hole 44, the two contact holes are connected to each other by irradiating the blue laser or the ultraviolet laser 12 to form a metal thin film between the contact holes 44.

この際、欠陥部位によっては直接連結してもよく、迂回して連結してもよい。特に欠陥部位に異物がある場合には迂回して連結することが好ましい。この際にも、前記手続きと同様に、レーザーを移動(スキャン方式)しながら照射し、あるいはレーザービームの強さを均一に維持させ、ビームの大きさを大きくして光学装置を固定させた状態でいっぺんにレーザーを照射(ブロックショット方式)してマスクを通過するようにすることもできる。図7(a)はスキャン方式でレーザーを照射しながら薄膜を蒸着したことを示し、図7(b)および図7(c)はマスクを用いて薄膜を蒸着したことを示す。   At this time, depending on the defective part, it may be directly connected or may be bypassed. In particular, when there is a foreign substance in the defective part, it is preferable to bypass and connect. At this time, similarly to the above procedure, the laser is irradiated while moving (scanning method), or the intensity of the laser beam is kept uniform, the beam size is increased and the optical device is fixed. It is also possible to irradiate with a laser (block shot method) and pass through the mask. FIG. 7A shows that a thin film was deposited while irradiating a laser by a scanning method, and FIGS. 7B and 7C show that a thin film was deposited using a mask.

スキャン方式を用いて迂回連結する場合には、図7(a)に示すように、折り曲げられた部分に重畳領域47が発生する。同一部位にレーザーが2回照射されるため、他の部位より厚く薄膜が形成され、段差が発生するという問題点がある。ところが、マスクを用いていっぺんに蒸着すると、このような重畳問題を解決することができるうえ、作業工程への所要時間も短縮することができる。勿論、直接連結するときにも、スリットまたはマスクを用いて、照射されるレーザービームの大きさを調節していっぺんに照射することが工程時間を短縮することができるため、有利である。   When the detour connection is performed using the scanning method, as shown in FIG. 7A, an overlapping region 47 is generated in the bent portion. Since the same part is irradiated with the laser twice, there is a problem that a thin film is formed thicker than the other part and a step is generated. However, if vapor deposition is performed using a mask, such a superposition problem can be solved and the time required for the work process can be shortened. Of course, even when directly connecting, it is advantageous to adjust the size of the irradiated laser beam by using a slit or a mask so that the process time can be shortened.

上述した手続きにより、金属薄膜の形成が完了し、断線した金属パターン41は連結される。   By the procedure described above, the formation of the metal thin film is completed, and the disconnected metal pattern 41 is connected.

薄膜形成の後、薄膜領域の周辺に導電性物質がある場合には導電性物質と金属薄膜を互いに絶縁しなければならない。   After the thin film is formed, if there is a conductive material around the thin film region, the conductive material and the metal thin film must be insulated from each other.

図8は金属薄膜と導電性物質との絶縁を示す図である。図8(a)はスキャン方式でレーザーを照射する場合を示し、図8(b)はブロックショット方式でレーザーを照射する場合を示す。   FIG. 8 is a diagram showing insulation between the metal thin film and the conductive material. FIG. 8A shows a case of irradiating a laser by a scan method, and FIG. 8B shows a case of irradiating a laser by a block shot method.

すなわち、薄膜蒸着が完了した後、赤外線レーザー、可視光線レーザーまたは紫外線レーザー11を用いて薄膜周囲を照射することにより、導電性物質を切断する。図面では、金属薄膜46と導電性物質43とが切断によって互いに分離された断面部分48を確認することができる。   That is, after the thin film deposition is completed, the conductive material is cut by irradiating the periphery of the thin film using an infrared laser, a visible light laser, or an ultraviolet laser 11. In the drawing, a cross-sectional portion 48 where the metal thin film 46 and the conductive material 43 are separated from each other by cutting can be seen.

前記金属薄膜と導電性物質との絶縁を目的とするレーザービームの照射でもレーザービームの強さを均一に維持させ、ビームの大きさを大きくして、マスクを通過して照射する方法を適用することができる。

図9および図10は、本発明の他の実施例として絶縁膜がない場合、断線した金属パターンを連結することを示す図である。図10(a)はスキャン方式でレーザーを照射する場合を示し、図10(b)はブロックショット方式でレーザーを照射する場合を示す。
Applying a method of irradiating through the mask by maintaining the intensity of the laser beam uniformly, increasing the size of the beam even when irradiating the laser beam for the purpose of insulating the metal thin film and the conductive material. be able to.

FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams illustrating connecting broken metal patterns when there is no insulating film as another embodiment of the present invention. FIG. 10A shows a case of irradiating a laser by a scanning method, and FIG. 10B shows a case of irradiating a laser by a block shot method.

絶縁膜などがない場合でも、金属パターン41が酸化しているため、その上に直ちに薄膜を蒸着して連結することは好ましくない。したがって、赤外線レーザー11などを用いて金属パターン41の一定の領域を削り出し、コンタクトホールを形成する。   Even if there is no insulating film or the like, the metal pattern 41 is oxidized. Therefore, it is not preferable to immediately deposit a thin film on the metal pattern 41 for connection. Therefore, a certain region of the metal pattern 41 is cut out using the infrared laser 11 or the like to form a contact hole.

金属パターン41を削り出した後には、金属ソースガスをチャンバーに注入し、青色レーザーまたは紫外線レーザー12を照射して前記コンタクトホールを充填し、コンタクトホール同士を互いに連結する。   After the metal pattern 41 is cut out, a metal source gas is injected into the chamber, and the contact holes are filled by irradiating a blue laser or an ultraviolet laser 12 to connect the contact holes to each other.

レーザー照射方式は、前述したようにスキャン方式を使用してもよく、レーザービームの強さを均一に維持させ、ビームの大きさを大きくして、所望の形状にパターニングしたマスクを通過して照射する方式を使用してもよい。   As described above, the laser irradiation method may use the scanning method. The intensity of the laser beam is maintained uniformly, the beam size is increased, and irradiation is performed through a mask patterned in a desired shape. You may use the method to do.

図11は本発明に係るマスクパターンの様々な形状を示す実施例である。図11(a)はコンタクトホールを形成しあるいはコンタクトホールに金属薄膜を充填するときに使用するマスクを示し、図11(b)はコンタクトホール同士を迂回して連結するためのマスクパターンを示し、図11(c)はコンタクトホール同士を直接連結するためのマスクパターンを示す。   FIG. 11 is an embodiment showing various shapes of the mask pattern according to the present invention. FIG. 11A shows a mask used when forming a contact hole or filling a contact hole with a metal thin film, FIG. 11B shows a mask pattern for bypassing and connecting the contact holes, FIG. 11C shows a mask pattern for directly connecting the contact holes.

図11(d)は金属薄膜を周囲の導電性物質から分離するためのマスクパターンの例を示す。図11(e)は金属薄膜上に窒化物膜を形成するなど広い領域にレーザーを照射する場合のマスクパターンの例を示す。   FIG. 11D shows an example of a mask pattern for separating the metal thin film from the surrounding conductive material. FIG. 11E shows an example of a mask pattern in the case of irradiating a wide area with a laser such as forming a nitride film on a metal thin film.

前述したように、マスクパターンの形状は、ホールを形成したりホール同士を互いに連結したりするなど、工程手続きに応じて様々に変更選択可能である。ホール同士を互いに連結する場合にも直列連結か迂回連結かによってマスクパターンの形状を選択することができる。   As described above, the shape of the mask pattern can be changed and selected in various ways depending on the process procedure, such as forming holes or connecting the holes together. Even when the holes are connected to each other, the shape of the mask pattern can be selected depending on whether the holes are connected in series or bypassed.

上述した構成により、本発明によれば、1回のレーザー照射でコンタクトホールを生成し、金属薄膜を形成することができるため、短絡した金属パターンの連結にかかる時間を短縮することができる。   With the above-described configuration, according to the present invention, a contact hole can be generated by one laser irradiation and a metal thin film can be formed, so that the time required for connecting short-circuited metal patterns can be shortened.

また、本発明によれば、コンタクトホール同士を迂回して連結することにより、欠陥部位に異物がある場合でも短絡部分を連結することができる。また、迂回連結の際に発生しうる薄膜重畳現象も防止することができる。   In addition, according to the present invention, the short-circuit portion can be connected even if there is a foreign substance in the defective portion by connecting the contact holes by bypassing each other. In addition, it is possible to prevent the thin film superposition phenomenon that may occur during the bypass connection.

また、本発明によれば、コンタクトホールの生成の際に絶縁膜などを除去するのは勿論のこと、金属パターンも一緒に溶かし、ホールの表面に吸着された金属を金属薄膜で完全に覆う方式を使用することにより、接着信頼性を向上させ、金属パターンの形成された金属薄膜間の抵抗を減少させることができる。   In addition, according to the present invention, not only the insulating film is removed when the contact hole is generated, but also the metal pattern is melted together and the metal adsorbed on the surface of the hole is completely covered with the metal thin film. By using this, the adhesion reliability can be improved and the resistance between the metal thin films on which the metal patterns are formed can be reduced.

また、本発明によれば、段差発生を防止し、ステップカバレッジまたはビアホールの発生を防止することができる。   Further, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of a step and prevent the occurrence of step coverage or a via hole.

また、本発明によれば、ビーム形成手段を用いてビームの出力を均一に維持させ、照射対象に応じて様々な形状に加工することができる。   Further, according to the present invention, the beam output can be maintained uniformly using the beam forming means and processed into various shapes according to the irradiation target.

また、本発明によれば、金属パターン上に絶縁膜などが形成されていない場合でも、金属パターン上に形成された酸化膜を除去することにより、金属薄膜蒸着の際に接着力を向上させることができる。   In addition, according to the present invention, even when an insulating film or the like is not formed on the metal pattern, the adhesion force is improved during metal thin film deposition by removing the oxide film formed on the metal pattern. Can do.

Claims (22)

レーザー発振器と、
前記レーザー発振器から照射されたレーザービームを平坦にし、加工対象体に応じて照射されるビームの形状と大きさを調節するビーム形成手段と、
前記加工対象体から所定の間隔をおいて金属ソースガスを用いて加工対象体に金属薄膜を形成するチャンバーと、
前記金属ソースガスを供給するガス供給部と、薄膜形成の後に残留ガスを排気する排気部とを含んでなる金属薄膜形成装置であって、
前記レーザー発振器は、加工対象体の絶縁膜、有機膜、金属膜または残留層を除去してホールを形成するための第1レーザー発振器と、前記ホールの内部に金属薄膜を形成し、前記ホール同士を互いに連結する金属薄膜を形成するための第2レーザー発振器とを含むことを特徴とする、
金属薄膜形成装置
A laser oscillator,
Beam forming means for flattening the laser beam emitted from the laser oscillator and adjusting the shape and size of the irradiated beam according to the object to be processed;
A chamber for forming a metal thin film on the object to be processed using a metal source gas at a predetermined interval from the object to be processed;
A metal thin film forming apparatus comprising: a gas supply unit that supplies the metal source gas; and an exhaust unit that exhausts residual gas after thin film formation,
The laser oscillator includes: a first laser oscillator for forming a hole by removing an insulating film, an organic film, a metal film, or a residual layer of a workpiece; a metal thin film is formed inside the hole; And a second laser oscillator for forming a metal thin film that connects the two to each other,
Metal thin film forming equipment .
前記第1レーザー発振器はパルス波形態のレーザーを発生し、前記第2レーザー発振器は連続波形態のレーザーを発生することを特徴とする、請求項に記載の金属薄膜形成装置。 2. The metal thin film forming apparatus according to claim 1 , wherein the first laser oscillator generates a pulse wave laser, and the second laser oscillator generates a continuous wave laser. 前記第1レーザー発振器と前記第2レーザー発振器は、レーザーエネルギーの強さを制御するためのビーム強さ調節装置を有することを特徴とする、請求項に記載の金属薄膜形成装置。 3. The metal thin film forming apparatus according to claim 2 , wherein the first laser oscillator and the second laser oscillator include a beam intensity adjusting device for controlling the intensity of laser energy. 前記第1レーザー発振器は赤外線レーザー、可視光線レーザーまたは紫外線レーザーを発生することを特徴とする、請求項に記載の金属薄膜形成装置。 The first laser oscillator is characterized by generating an infrared laser, a visible light laser or ultraviolet laser, a metal thin film forming apparatus according to claim 1. 前記第2レーザー発振器は、青色紫外線の波長長さより短い波長のレーザーを発生することを特徴とする、請求項に記載の金属薄膜形成装置。 2. The metal thin film forming apparatus according to claim 1 , wherein the second laser oscillator generates a laser having a wavelength shorter than a wavelength length of blue ultraviolet light. 前記第1レーザー発振器と前記第2レーザー発振器は同一の光軸上に形成されることを特徴とする、請求項に記載の金属薄膜形成装置。 2. The metal thin film forming apparatus according to claim 1 , wherein the first laser oscillator and the second laser oscillator are formed on the same optical axis. 前記ビーム形成手段は、レーザービームのエネルギー分布をフラットトップ形式に変換するビームシェーパーと、レーザービームの大きさと形状を調節するビームスリットとを含むことを特徴とする、請求項1に記載の金属薄膜形成装置。   2. The metal thin film according to claim 1, wherein the beam forming unit includes a beam shaper for converting the energy distribution of the laser beam into a flat top format, and a beam slit for adjusting the size and shape of the laser beam. Forming equipment. 前記ビームスリットは、ビームの大きさを調節する4つのブレードと、ビームの形状を調節する複数のマスクパターンとを含むことを特徴とする、請求項に記載の金属薄膜形成装置。 8. The metal thin film forming apparatus according to claim 7 , wherein the beam slit includes four blades for adjusting the beam size and a plurality of mask patterns for adjusting the beam shape. 前記ビームシェーパーは、ビームの大きさを拡大するビームエキスパンダーと、ビームのエネルギー分布を均一にするホモジナイザーとを含むことを特徴とする、請求項に記載の金属薄膜形成装置。 The metal thin film forming apparatus according to claim 7 , wherein the beam shaper includes a beam expander that expands a beam size and a homogenizer that makes a beam energy distribution uniform. 工程状態を実時間で感知するモニタリング装置をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の金属薄膜形成装置。 Characterized in that it further comprises a monitoring device for sensing the process condition in real time, the metal thin film forming apparatus according to any one of claims 1-9. 前記モニタリング装置は、レーザーの焦点を自動的に調節する焦点調節部と、CCD(Charge Coupled Device)カメラとを含むことを特徴とする、請求項10に記載の金属薄膜形成装置。 11. The metal thin film forming apparatus according to claim 10 , wherein the monitoring device includes a focus adjustment unit that automatically adjusts a laser focus and a CCD (Charge Coupled Device) camera. 基板上に蒸着された金属パターンが切断された場合、切断された金属パターンを連結する金属薄膜形成方法において、
第1レーザーを照射して金属パターン上の絶縁膜を除去し、金属パターンには薄膜が蒸着できる第1コンタクトホールと第2コンタクトホールを形成する段階と、
第2レーザーを照射して前記コンタクトホールに金属薄膜を充填する段階と、
前記第2レーザーを照射して前記コンタクトホールの間に金属薄膜を形成することにより、前記コンタクトホール同士を互いに連結する段階とを含むことを特徴とする、金属薄膜形成方法。
When the metal pattern deposited on the substrate is cut, in the metal thin film forming method for connecting the cut metal pattern,
Irradiating a first laser to remove an insulating film on the metal pattern, and forming a first contact hole and a second contact hole in which a thin film can be deposited on the metal pattern;
Irradiating a second laser to fill the contact hole with a metal thin film; and
A method of forming a metal thin film, comprising: irradiating the second laser to form a metal thin film between the contact holes, thereby connecting the contact holes to each other.
前記第1レーザーは赤外線レーザー、可視光線レーザーおよび紫外線レーザーのいずれか一つであり、前記第2レーザーは青色紫外線の波長より短い波長のレーザーであることを特徴とする、請求項12に記載の金属薄膜形成方法。 Wherein the first laser is an infrared laser, a one of a visible light laser and ultraviolet laser, and said second laser is a laser of shorter wavelength than the wavelength of blue UV, according to claim 12 Metal thin film forming method. 前記コンタクトホールを形成する段階は、レーザーの出力を調節することにより、前記コンタクトホール形成の際に金属パターンが溶けながら前記コンタクトホールの壁に付着されるようにすることを特徴とする、請求項12に記載の金属薄膜形成方法。 The step of forming the contact hole is characterized in that a metal pattern is melted and adhered to the wall of the contact hole when the contact hole is formed by adjusting a laser output. 12. The metal thin film forming method according to 12 . 前記コンタクトホールを形成する段階、または前記コンタクトホールに金属薄膜を充填する段階は、レーザーを順次照射し、あるいはマスクパターンを用いて同時に照射することにより、前記コンタクトホールを形成しあるいは前記コンタクトホールに金属薄膜を充填することを特徴とする、請求項12に記載の金属薄膜形成方法。 The step of forming the contact hole or the step of filling the contact hole with a metal thin film is performed by sequentially irradiating a laser or simultaneously using a mask pattern to form the contact hole or to the contact hole. The metal thin film forming method according to claim 12 , wherein the metal thin film is filled. 前記コンタクトホール同士を連結する段階は、第1および第2コンタクトホールを互いに直接連結しあるいは迂回して連結することを特徴とする、請求項12に記載の金属薄膜形成方法。 The method of forming a metal thin film according to claim 12 , wherein in the step of connecting the contact holes, the first and second contact holes are directly connected or detoured. 前記コンタクトホール同士を連結する段階は、レーザーを移動しながら照射し、あるいはレーザーの強さを均一に維持させ、ビームの大きさを大きくしてマスクを通過させることにより、前記コンタクトホール同士をマスクのパターンに沿って連結することを特徴とする、請求項12に記載の金属薄膜形成方法。 In the step of connecting the contact holes, the contact holes are masked by irradiating the laser while moving, or maintaining the intensity of the laser to be uniform, and increasing the beam size to pass through the mask. The metal thin film forming method according to claim 12 , wherein the metal thin film is connected along the pattern. 薄膜が形成された領域の周辺に導電性物質がある場合、第1レーザーを照射して導電性物質を切断する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項1217のいずれか一項に記載の金属薄膜形成方法。 If there is a conductive material around the thin film formed region, further comprising the step of cutting the conductive material by irradiating a first laser, in any one of claims 12 to 17 The metal thin film formation method of description. 前記切断段階は、レーザーの強さを均一に維持させ、ビームの大きさを大きくしてマスクを通過させる方法でレーザーを照射することにより、マスクのパターンに沿って導電性物質を切断することを特徴とする、請求項18に記載の金属薄膜形成方法。 In the cutting step, the conductive material is cut along the mask pattern by irradiating the laser with a method in which the intensity of the laser is kept uniform, the beam size is increased and the mask is passed. The method for forming a metal thin film according to claim 18 , wherein the metal thin film is formed. 基板上に蒸着された金属パターンが切断された場合、切断された金属パターンを連結する金属薄膜形成方法において、
第1レーザーを照射して金属パターンの連結しようとする部位の酸化膜を除去する段階と、
第2レーザーを照射して前記酸化膜除去部分にホールを形成し、形成されたホールに金属薄膜を充填する段階と、
前記第2レーザーの照射により前記金属薄膜が充填された前記ホールの間に金属薄膜を形成することにより、前記ホール同士を互いに連結する段階とを含むことを特徴とする、金属薄膜形成方法。
When the metal pattern deposited on the substrate is cut, in the metal thin film forming method for connecting the cut metal pattern,
Irradiating the first laser to remove the oxide film at the site where the metal pattern is to be connected;
Irradiating a second laser to form a hole in the oxide film removal portion, and filling the formed hole with a metal thin film;
Forming a metal thin film between the holes filled with the metal thin film by irradiation of the second laser, thereby connecting the holes to each other.
前記金属薄膜を形成して連結する段階は、酸化膜除去部分の間を互いに直接連結し、あるいは迂回して連結することを特徴とする、請求項20に記載の金属薄膜形成方法。 21. The method of forming a metal thin film according to claim 20 , wherein in forming and connecting the metal thin film, the oxide film removal portions are directly connected to each other or are bypassed. 前記レーザーを照射する段階は、レーザーを移動しながら照射し、あるいはレーザーの強さを均一に維持させ、ビームの大きさを大きくして、マスクを通過してマスクのパターンに沿ってレーザーが照射されるようにすることを特徴とする、請求項20に記載の金属薄膜形成方法。 In the step of irradiating the laser, the laser is radiated while moving, or the intensity of the laser is kept uniform, the beam size is increased, and the laser irradiates along the mask pattern through the mask. The metal thin film forming method according to claim 20 , wherein the metal thin film forming method is performed.
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