JPH03487A - レーザトリミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は薄膜の加工・微細配線のトリミングをおこなう
レーザトリミング装置に関するものである。

従来の技術 近年、液晶表示装置に用いるアクティブマトリックスア
レイ・ＩＣメモリなどを冗長構成にし、不良部分を切断
あるいは加工することにより製造歩留まりを向上させる
方法が用いられつつある。

アクティブマトリックスアレイは絵素数が百万個以上、
ＩＣメモリは４Ｍバイト以上になると冗長構成をとらな
ければ、製造歩留まりはほとんど望むことができない。

前述の冗長部の加工あるいは切断にはレーザ光を用いる
ことが有効であり、したがって微細かつ良好に加工でき
るレーザトリミング装置が求められている。

以下、図面を参照しながら従来のレーザトリミング装置
について説明する。第６図は従来のレーザトリミング装
置の一実施例におけるブロック図である。第６図におい
て６０１はアクティブマトリックスアレイ基板・ＩＣメ
モリ半導体基板などの加工対象物（以後、加工基板と呼
ぶ）、６０２はＸＹステージなどの位置決め手段、６０
３はＹＡＧレーザを発生させるＹＡＧレーザ光発生手段
、６０４は前記ＹＡＧレーザ発生手段６０３が発生した
レーザ光６０８を加工基板６０１に集光・照射させるた
めの集光光学系を具備するレーザ光学系、６０５はＹＡ
Ｇレーザ光発生手段６０３のレーザ光の照射・光照射を
制御するための制御手段、６０６は加工基板６０１のト
リミング状態をモニタするためのテレビカメラなどのモ
ニタ手段である。

次に従来のレーザトリミング装置の動作について説明す
る。まず加工基板６０１は位置決め手段６０２上に積載
される。つぎにモニタ手段６０６で加工基板６０１の表
面を観察しながら、位置決め手段６０２を用いてレーザ
光照射位置に加工箇所がくるように位置決めをおこなう
。位置決めが完了すると、制御手段６０５が具備してい
るスイッチを押す。すると、ＹＡＧレーザ光発生手段６
０３は前記スイッチにより、内部に具備するＱスイッチ
などを動作させ、先頭値電力の大きいパルス状のレーザ
光を発生する。前記レーザ光はレーザ光学系６０４によ
り集光され、高い電力密度となって加工基板６０１の照
射位置に照射される。

発明が解決しようとする課題 以下、従来のレーザトリミング装置の課題を明らかにす
るため図面を用いて説明する。レーザトリミング装置の
用途の１つとして、ＩＣメモリアクティブマトリックス
アレイの不良箇所の切断があげられる。前記切断箇所が
金属薄膜の一層構成である場合は比較的レーザ照射条件
の幅が広く加工が容易である。近年、半導体基板などは
高密度高集積化のために多層構造に構成される。したが
って、内部の下層に構成された配線（以下、内部配線と
呼ぶ）を切断したいという要望があられれる。しかし、
内部配線は周囲を絶縁体あるいは、他の構成体で構成さ
れている。前記周辺部分を損傷しなく、内部配線を切断
するレーザ照射条件の幅は非常に狭く困難になる。ここ
では、ガラス基板上に形成されたアクティブマトリック
スアレイを例にあげて説明する。第７図（ａ）はガラス
基板２０４上に構成されたアクティブマトリックスアレ
イの内部配線部の正面図である。第７図（′ｂ）は第７
図（ａ）のＡＡ’線での切断図である。第７図（ａ）（
ｂ）において２０１はレーザ光で加工を行う内部配線、
２０４はガラスなどの透明基板、２０５はＳｉＮｘある
いは５ｉｎ２などの絶縁体膜である。なお、第７図（ａ
）（ｂ）において、作図を容易にするため構成は非常に
簡単に措いており、また、膜厚方向に対しては非常に誇
張して描いている。たとえば、ガラス基板の厚みは１ｍ
ｍ、内部配線・絶縁体膜の膜厚は１〜２μｍである。

以上のことは以下の図面に対しても同様である。

また、同一番号・同一符号を付したものは同一内容ある
いは、同一構成である。

第８図（ａ）（ハ）は従来のトリミング装置により内部
配線２０１を切断する方法を説明するための説明図であ
る。第８図（ａ）（ｂ）において、８０１は光学像、８
０２はレーザ光の軌跡である。レーザ光はレーザ光学系
６０４で集光され、絶縁体膜２０５を透過させ、内部配
線２０１を加熱する。従来のレーザトリミング装置は切
断性をなくするため、Ｑスイッチを用いレーザパルスの
先頭値電力を極力大きく、かつレーザ光の照射時間を５
０ｎｓｅｃ以下を短く設計されていた。そのため、レー
ザ光により加熱された内部配線２０１は急激に膨張蒸発
する。第９図（ａ）（ｂ）は、加工後の内部配線２０１
の平面図または断面図である。第９図（ａ）はレーザパ
ワーが小さかったため、内部配線２０１の両端部分のみ
が加工され、中央部が加工されなかった例である。これ
は、内部配線の中央部分と両端部分で熱伝導率が異なる
ために生じる。第９図（ｂ）は、上層の絶縁体膜２０５
が破壊された例である。これはレーザパワーが大きすぎ
るため、内部配線２０１が大量に気化し、上層の絶縁体
膜２０５が破壊されたものである。この場合、絶縁体膜
２０５上に他の構成体が構成された場合は不良品となり
、構成されていない場合も内部配線が大気に触れ、著し
く依頼性を劣化させる。レーザパワーを小さい状態から
大きい状態に変化させることにより、第９図（ａ）の状
態から第９図Φ）の状態へと移る。しかし、第９図（ａ
）から第９図（ｂ）への変化に対するレーザパワーの可
変範囲は非常に小さい。これは、従来のレーザトリミン
グ装置はレーザパルスの先頭値電力の大きさで加工をお
こなっているためである。前記先頭値電力のバラツキが
大きいため制御が困難である。また、従来のレーザ光学
系６０４は集光光学系である。したがって、光学像８０
１内の電力密度は中央部の電力密度が大きく、周辺部が
小さく均一でない。したがって、光学像８０１の位置ず
れにより加工状態が大きく変化するためである。

以上のことにより、レーザ照射条件範囲は非常に狭（、
また、絶縁体膜２０５の膜厚のバラツキなどによりさら
に狭くなる。したがって、はとんど良好にトリミングを
行うことは困難であった。

課題を解決するための手段 従来の課題を解決するため、本発明のレーザトリミング
装置はレーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、レー
ザ光発生手段が発生するレーザ光の所定領域を透過させ
る複数の透過手段と、前記複数の透過手段が透過した光
学像を加工対象物に結像させる結像手段を具備したもの
である。

作用 第１および、第２のレーザ光発生手段の光学像を加工対
象物に結像させる。したがって、均一な電力密度の光学
像を２つ加工位置に重ねあわすことができる。また、個
々に光学像の大きさ位置および、電力密度を調整するこ
とができる。

実施例 以下、図面を参照しながら、本発明の第１の一実施例に
おけるレーザトリミング装置について説明する。第１図
は本発明の第１の実施例におけるレーザトリミング装置
のブロック図である。第１図において、１０２　ａ　、
　１０２　ｂは第１および第２のレーザ光発生手段であ
る。前記レーザ光発生手段は内部にＱスイッチを具備し
ており、前記Ｑスイッチをオン・オフさせることにより
、パルス状のレーザ光を発生する。レーザ波長としては
ＹＡＧレーザの１．０６μｍまたは、第２高周波の０．
５３μｍが用いられ、好ましくは１．０６μｍが用いら
れる。これは、波長が長いなど加工対象物の光吸収率が
低下し、みかけ上レーザパワーの印加制御が容易になる
ためである。また、レーザパルスの半値値は数ｎｎｍ−
１０００ｎのものが用いられ、好ましくは２０ｎｍ〜３
００ｎｍに設定する。１０１は第１および第２のレーザ
光発生手段を制御するための制御手段であり、レーザ光
の照射開始の同期制御、照射レーザパルス数などを制御
する。１０３　ａ　、　１０３　ｂは透過手段であり、
加工に不用な部分にレーザ光が照射されるのを防止する
スリットを具備し、レーザ光を矩形の光学像にすること
ができる。１０４　ａ　、　１０４　ｂは結像手段であ
り、結像光学像を具備しており、スリットを透過した光
学像を加工基板に結像させることができる。１０５はモ
ニタ手段であり、加工基板１０７の表面の状態を観察す
ることができる。

１０６は加工基板１０７の積載手段である。前記積載手
段はアクティブマトリックスアレイ基板などの加工基板
などのスイッチング素子形成面を下方にし、かつ前記素
子形成面などに物体が接触しないように基板の周辺部で
保持することができる。

また、結像手段などがレーザ光を加工位置に位置決めす
る手段を具備しないときは、手動あるいは、プログラム
により加工位置の位置決めをおこなえる位置決め手段を
具備させる。前記位置決め手段としてはＸＹステージな
どが用いられる。好ましくは、積載手段１０６は制御手
段１０１とデータのやりとりが可能なコントロール手段
（図示せず）により自動制御され、次々と加工箇所の位
置決めがおこなえるように制御されることが好ましい。

１０８はミラー　１０９はハーフミラ−であり、　１１
０・１１１・１１２はレーザ光である。なお、ミラー１
０８、ハーフミラ−１０９などの位置関係は、説明を容
易にするために示したものであり、これに限定するもの
ではない。

以下、本発明の第１の実施例のレーザトリミング装置に
ついてその動作を説明する。まず、積載手段１０６およ
び、モニタ手段１０５を用いて、加工基板１０７上に形
成された位置決めマーク（図示せず、以後アライメント
マークと呼ぶ）により、初期位置決めをおこなう、次に
積載手段１０６を動作させ、最初の加工位置にレーザ光
が照射されるよう位置決めが行われる。位置決めが完了
すると制御手段１０１は、第１および第２のレーザ光発
生手段に指令をおくり、Ｑスイッチを制御し、同期させ
てレーザ光を照射される。レーザ光の照射タイミングと
しては、第１および第２のレーザ光の照射時刻の差が１
０ｍ５ｅｃ以下、好ましくはｌ　ｒｎｓｅｃ以下に制御
される。また、必要に応じて２つのレーザ光の照射時刻
をはなすことができる。前記レーザ光は平行光にされ、
第１および第２透過手段に導かれる。レーザ光は前記透
過手段が具備するスリットなどにより、加工基板の照射
位置で矩形の光学像にされる。次に透過手段を通過した
レーザ光は第１、第２結像手段により加工基板に結像さ
れる。前記レーザ光は加工基板の同一位置に複数パルス
照射され、弱いレーザパワーで徐々に加工位置の内部配
線のトリミングが行われる。以上の手続きで一箇所の加
工が終了すると、次の加工箇所の位置決めされ、加工が
次々と行われる。

以下、本発明のレーザトリミング装置による内部配線の
トリミングについて説明する。第２図（ａ）（ｂ）は本
発明のトリミング装置によるトリミング方法の説明図で
ある。第２図（ａ）において、２０１は内部配線、２０
２は第ル−ザ光発生手段１０２ａが照射したレーザ光に
よる光学像（以下、第１光学像と呼ぶ）、２０３は第２
レーザ光発生手段１０２　ｂが照射したレーザ光による
光学像（以下、第２光学像と呼ぶ。）である。また、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）のＢＢ“線での断面図である
。第２図（ｂ）において、２０４はガラスなどの透明基
板、２０６は第ル−ザ光発生手段１０２ａが照射したレ
ーザ光の軌跡（以後、第２レーザ光軌跡と呼ぶ）、２０
７は第２レーザ光発生手段１０２ｂが照射したレーザ光
の軌跡（以後、第２レーザ光軌跡と呼ぶ）。第２図（ａ
）で明らかにように、第２光学像２０３に重なるように
第１光学像２０２は照射される。通常前記２つの光学像
内の電力密度は同一にされる。したがって２つの光学像
が重なった部分は２倍の電力が印加されることになる。

なお、電力密度は光学系に結像光学系を用いているため
、はぼ均一になる。

また、第２図（ｂ）のようにレーザ光は基板２０４を透
過させて内部配線２０１を加熱する。第３図（ａ）は加
工基板の内部配線の加工を終了したときの平面図である
。第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＣＣ′線での断面図で
ある。加工箇所の内部配線は良好に除去されている。除
去された構成物質は絶縁体Ｉｌｌ　２０５との界面など
に凝縮されバルク状になり固化する。

本発明のレーザトリミング装置によれば、第９図（ａ）
に示すように、内部配線の中央部分の切断されにくい部
分に、第２光学像２０３を照射することができる。その
ため、良好に切断できる。また、２つの光学像を用いて
必要な部分に必要なレーザパワーを照射することができ
るため、第９図（ｂ）に示すように上層の絶縁体膜２０
５を破壊することがない。

以下図面を参照しながら、本発明の第２の実施例のレー
ザトリミング装置について説明する。第４図は本発明の
第２の実施例のレーザトリミング装置のブロック図であ
る。第４図において４０１ａおよび４０１ｂは第１およ
び、第２の減光手段である。前記減光手段はレーザパワ
ーを減光し、照射されるレーザパルスごとに所定のレー
ザパワーに調整することができる。たとえばレーザ光発
生手段が１ｋＨｚで発振し、１ｋＨｚの間隔でレーザパ
ルスを照射するとき、ｌ　ｍ５ｅｃ以内に所定値にレー
ザパワーを減光することができる。前記減光手段として
は、電気的に透過量を変化させるＡＯアッテネータなど
とよばれるものなどがある。前述のようにレーザパルス
ごとにレーザパワーを調整するのは、最初の１パルス目
は加工箇所の加工面が鏡面状態でレーザ光の吸収がよく
なく、次のレーザパルスでは最初のレーザパルスにより
加工されレーザ光の吸収率が向上しているためである。

したがって、２パルス目以後のレーザパワーを小さくす
ることにより、平均的に加工箇所に同一レーザパワーが
印加されることにより、良好な切断がおこなえる。制御
手段１０１はレーザパルスごとに第１および、第２の減
光手段を制御し、レーザパワーの制御をおこなう。なお
、他の箇所は第一の本発明のレーザトリミング装置と同
様である。

以下、本発明の第２の実施例のレーザトリミング装置の
動作について説明する。まず積載手段１０６およびモニ
タ手段１０５を用いて、加工基板１０７上に形成された
アライメントマーク（図示せず）により、初期位置決め
をおこなう。次に積載手段１０６を動作させ、最初の加
工位置にレーザ光が照射されるように位置決めがおこな
われる。位置決めが完了すると、制御手段１０１は第１
および第２レーザ光発生手段１０２　ａ　、　　１０２
　ｂに対して、レーザ光照射指令をおくる。レーザ光発
生手段１０２ａ、１０２ｂは前記指令に基づいてレーザ
光を照射する。

前記レーザ光は各レーザパルスごとに減光手段４０１　
ａ　、４０２　ｂにより所定値に減光される。通常減光
手段４０１　ａ　、４０１　ｂは１箇所に照射するレー
ザパルスのレーザパワーを徐々に小さくなるように制御
されるが、加工箇所の切断性に問題がない場合、一定の
減光値に制御される場合もある。一箇所の加工が終了す
ると、記憶手段（図示せず）より次の加工位置データで
読みだされ、積載手段１０６の移動をおこなって、同様
に次の加工箇所の加工がおこなわれる。

以上のように、発明の第２の実施例のレーザトリミング
装置では、レーザパルスごとのレーザパワーを制御でき
るため、レーザパルスごとに加工箇所へのレーザ吸収率
をほぼ一定にすることができる。以上のことより、良好
な加工または切断が可能である。

なお、本発明のレーザトリミング装置において、第１お
よび第２の結像手段を具備するとしたが、これに限定す
るものではなく、第５図（ａ）に示すように結像手段５
０１を配置してもよい。

また、第５図（ｂ）に示すように、第１および第２のレ
ーザ光発生手段を設けることなく、１つのレーザ光発生
手段が発生するレーザ光をレーザ光１１０と１１１に分
割し、それぞれのレーザ光を第１および第２減光手段に
入射させてもよいことは明らかである。

また、結像手段とミラーなどとの位置関係は何ら本発明
の装置を限定するものではない。また、本発明の第２の
実施例において、減光手段と透過手段および、結像手段
の位置関係はこれに限定するものではない。たとえば、
減光手段は透過手段の後方に挿入しても、また、結像手
段の後方に挿入してもよい。

また、第５図（ｂ）のように１つのレーザ光発生手段が
発生するレーザ光を３つに分割し、３つの光学像を重ね
あわさるようにしてもよいことは明らかである。この場
合、さらに加工対象物の熱伝導率の分布に適応したトリ
ミングをおこなうことができる。以上のように、本発明
はレーザ光の発生装置の台数を規定するものではなく、
レーザ光発生手段のレーザ光の光学像を複数重ねあわせ
るように構成するものである。

発明の効果 本発明のレーザトリミング装置では加工位置に２つの光
学像を重ねあわすことができる。したがって、切断残り
の生じやすい切断位置に２つの光学像を重ねあわすこと
により、前記箇所に照射する電力密度が太き（なり、切
れ残りが発生することがなくなる。また、結像光学系を
用いているために、光学像内の電力密度を均一にするこ
とができる。したがって、内部配線を周辺および上層膜
を破壊することなく良好に切断することができる。

また、第２の実施例では減光手段を具備し、レーザパル
スごとにレーザパワーを制御することができる。したが
って、加工位置構成状態、またレーザパルス照射毎にレ
ーザパワーの吸収率を考慮して加工することができる。

したがって、第１の実施例に比較してさらに最適な加工
・切断をおこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

レーザトリミング装置によるトリミング方法を説明する
ための説明図、第３図（ａ）（ｂ）、第９図（ａ）（ｂ
）はトリミングが終了した加工対象物の平面図および断
面図、第４図は本発明の第２の実施例におけるレーザト
リミング装置のブロック図、第５図（ａ）　（ｂ）は本
発明のレーザトリミング装置の他の実施例のブロック図
、第６図は従来のレーザトリミング装置のブロック図、
第７図（ａ）ら）加工対象物の平面図および断面図、第
８図（ａ）　（ｂ）は従来のトリミング装置によるトリ
ミング方法を説明するための説明図である。 １０１、６０５−−−−−−制御手段、１０２　ａ　、
　１０２　ｂ　・−・−レーザ光発生手段、１０３　ａ
　、　１０３　ｂ・・・・・・透過手段、１０５゜６０
６・・・・・・モニタ手段、１０６・・・・・・積載手
段、　１０７゜６０７−・・・・・加工対象物、１０８
・・・・・・ミラー　１０９．６０７・・・・・・ハー
フミラ−１１０，１１１，１１２，６０８・・・・・・
レーザ光、２０１・・・・・・配線、２０２・・・・・
・第１光学像、２０３・・・・・・第２光学像、２０４
・・・・・・基板、２０５・・・・・・絶縁体膜、２０
６・・・・・・第２レーザ米軌跡、２０７・・・・・・
第２レーザ米軌跡、４０１　ａ　、　４０１　ｂ・・・
・・・減光手段、５０１・・・・・・結像手段、５０２
・・・・・・レーザ光発生手段、６０２・・・・・・位
置決め手段、６０３・・・・・・ＹＡＧレーザ光発生手
段、６０４・・・・・・レーザ光学系、８０１・・・・
・・光学像、８０２・・・・・・レーザ光軌跡。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名凶 Ｃす 城 第 図 第 図 ／２０／ ｙ ｓｏｔ−−Ｊｆｊ懐ｆ段 倣２−−レーデ“尤木生手大 第 図 礪 図 第 図 第 図 ２０／ ／？０ノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記
   レーザ光発生手段が発生するレーザ光の所定領域を透過
   させる複数の透過手段と、前記複数の透過手段が透過し
   た光学像を加工対象物に結像させる結像手段とを具備す
   ることを特徴とするレーザトリミング装置。（２）第１
   の光学像の少なくとも一部が他の光学像と重なることを
   特徴とする請求項（１）記載のレーザトリミング装置。 （３）透過手段は、任意の矩形の光学像を透過すること
   を特徴とする請求項（１）記載のレーザトリミング装置
   。 （４）レーザ光発生手段はＱスイッチを具備することを
   特徴とする請求項（１）記載のレーザトリミング装置。