JPH08172063A - レーザリペア装置 - Google Patents

レーザリペア装置

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JPH08172063A
JPH08172063A JP6312826A JP31282694A JPH08172063A JP H08172063 A JPH08172063 A JP H08172063A JP 6312826 A JP6312826 A JP 6312826A JP 31282694 A JP31282694 A JP 31282694A JP H08172063 A JPH08172063 A JP H08172063A
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JP
Japan
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laser light
laser
processing
thin film
repair
Prior art date
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Application number
JP6312826A
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English (en)
Inventor
Kenichi Hayashi
健一 林
Takashi Kuwabara
尚 桑原
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置全体が小規模で構成されると共に、多様
な種類の被加工物の薄膜における微細領域に対しても常
時安定した状態でレーザ光を照射して適確にレーザリペ
ア加工を行い得る取扱いの簡単なレーザリペア装置を提
供すること。 【構成】 このレーザリペア装置では、レーザ光源装置
1から固体レーザ光の4倍波又は5倍波の紫外線レーザ
光を照射してマスク3によりその照射領域を規制した
上、光学的加工機器としての光学顕微鏡における台座5
上に載置された被加工物(図示せず)の薄膜の加工対象
領域に対してレンズ4を介して光学的に導いた紫外線レ
ーザ光を投光してレーザリペア加工を行う。ここでは画
像処理装置9及び位置決め装置10を用いて計算機11
による数値計算で台座5を移動制御させて加工位置を順
次変化させ、光学顕微鏡に設けられたCCDカメラ8に
より加工状況を画像処理装置9に付設された図示されな
いモニタ画面上に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶用基板,カラーフ
ァイル基板,太陽電池パネル等の被加工物に用いられる
薄膜に対して光エネルギー(紫外線レーザ光)を用いて
レーザリペア加工(修理/修繕加工)を行うレーザリペ
ア装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のレーザリペア装置用レー
ザ光源としては、波長1.06μmの赤外線であるYA
Gレーザ光が広く用いられている。ところが、このレー
ザリペア装置によりガラス基板上や半導体(主にシリコ
ン)基板上に形成された薄膜をレーザリペア加工する場
合、薄膜材料の光吸収係数が波長1.06μmのレーザ
光に対して小さく,しかもレーザ光の出力が強いため、
加工材料の周辺部に熱的な損傷を与えてしまう他、基板
に対してもマイクロクラック(微小亀裂)を発生させて
しまう等の欠点がある。
【0003】そこで、このような欠点を解決するため、
レーザリペア加工に際して特公平5−41009号公報
に開示された光加工方法の導入が実施されている。この
光加工方法は波長248nmのKrFエキシマレーザ光
を用いて光加工を行うものであるが、ここでのKrFエ
キシマレーザ光は紫外線であるため、このKrFエキシ
マレーザ光をレーザリペア装置用レーザ光源として用い
ると、YAGレーザ光を用いた場合に発生する上述した
ような欠点をほぼ完全に解決できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た光加工方法におけるKrFエキシマレーザ光をレーザ
リペア装置に導入してレーザリペア加工を行う場合、薄
膜における微細領域を対象にする上では幾つかの問題が
生じている。
【0005】例えばKrFエキシマレーザ光はハロゲン
ガスをレーザ媒質とするため、ガス供給装置及びガス交
換時の除外装置等を必要とする上、ガス配管及びハロゲ
ンガスに対する安全設備等を含めると、装置全体が大型
化して設置面積が大きくなると共に、装置全体の価格も
高価になってしまう。特に設置面積が大きくなる点は、
レーザリペア加工が通常設置条件の厳しいクリーンルー
ム内で行われる現状では問題となる。
【0006】又、薄膜における微細領域でレーザリペア
加工を行う場合、30×30[μm]程度の正方形領域
に光エネルギーを集中させるが、例えば薄膜材料がポリ
マーである場合には数100mJ/cm 2のエネルギー
密度で充分[通常(0.003cm)2 の領域で数μJ
/cm 2〜数100mJ/cm 2の範囲の光エネルギー
が必要とされている]であるが、KrFエキシマレーザ
光の出力は一般には100mJ/cm 2程度であり、そ
の殆どはレーザ光源の後段に設けられる光減衰器で減衰
されて損失されてしまうため、適用されなくなってしま
う。
【0007】更に、レーザリペア加工は特定の領域(不
定形であることが多い)を順次走査しながら行われるこ
とが多いため、レーザ光の出力には安定性が要求され
る。ところが、KrFエキシマレーザ光は定格出力にお
いて或る程度の安定性(現行の照射と次回の照射との間
の出力誤差が5%程度になっている)を有するが、長時
間連続的に運転した場合の終了間際や運転開始直後では
安定性に欠けることが知られている。又、運転開始に際
して定格出力の1/2以下の出力で運転するときもショ
ット毎のレーザ光の出力は不安定になる。そこで、Kr
Fエキシマレーザ光によりレーザリペア加工を行うため
には、KrFエキシマレーザ光の出力を下げずに定格出
力で運転すると共に、光減衰器による損失を考慮した上
で光減衰器を経た後に所望のエネルギー密度となるよう
に、予めKrFエキシマレーザ光のエネルギー密度を調
整した上で運転する必要があった。
【0008】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、装置全体が小規模
で構成されると共に、多様な種類の被加工物の薄膜にお
ける微細領域に対しても常時安定した状態でレーザ光を
照射して適確にレーザリペア加工を行い得る取扱いの簡
単なレーザリペア装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、固体レ
ーザ光の4倍波又は5倍波の紫外線レーザ光を照射する
レーザ光源装置と、紫外線レーザ光を減衰させる光減衰
器と、紫外線レーザ光の照射領域を規制するマスクと、
紫外線レーザ光の照射領域が規制されたものを被加工物
に形成された薄膜の加工対象領域に対して光学的に導い
て投光すると共に、該被加工物を載置する可動な台座を
備えた光学的加工機器と、台座を位置決め制御する位置
決め装置とを備えたレーザリペア装置が得られる。
【0010】又、本発明によれば、上記レーザリペア装
置において、光学的加工機器には被加工物より透過光及
び反射光を得るための照射を行う照明装置が備えられて
おり、更に、光学的加工機器に取り付けられると共に、
薄膜の加工対象領域を撮像して撮像信号を出力する撮像
装置と、撮像信号に応じて薄膜の所望領域の画像処理を
行う画像処理装置とを備えたレーザリペア装置が得られ
る。
【0011】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明のレーザリペア
装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例に係るレーザリ
ペア装置の基本構成を示したものである。このレーザリ
ペア装置には、固体レーザ光の4倍波又は5倍波の紫外
線レーザ光を照射するレーザ光源装置1と、紫外線レー
ザ光を減衰させる光減衰器2と、紫外線レーザ光のエネ
ルギーを計測するエネルギーメータ6と、紫外線レーザ
光の照射領域を規制するマスク3と、紫外線レーザ光の
照射領域が規制されたものを被加工物(図示せず)に形
成された薄膜の加工対象領域に対してレンズ4を介して
光学的に導いて投光すると共に、被加工物を載置する3
次元(X軸,Y軸,Z軸)で可動な台座(ステージ)5
を備えた光学的加工機器としての光学顕微鏡と、台座5
を位置決め制御する位置決め装置10とが備えられてい
る。
【0013】又、このレーザリペア装置には、位置決め
装置10に対する数値計算を行う計算機11と、光学顕
微鏡に取り付けられると共に、薄膜の加工対象領域を撮
像して撮像信号を出力する撮像装置であるCCDカメラ
8と、撮像信号及び計算機11からの数値データに応じ
て薄膜の所望領域の画像処理を行う画像処理装置9と、
この画像処理されたデータを表示するモニタ(図示せ
ず)とが備えられている。尚、光学顕微鏡には被加工物
より透過光及び反射光を得るための照射を行う照明装置
7a,7bが備えられている。
【0014】このうち、レーザ光源装置1から照射され
る紫外線レーザ光は、被加工物の薄膜材料の光吸収係数
が大きい紫外線であるため、薄膜の加工対象領域周辺部
に熱的な損傷を与えず、出力の安定性も高くなってい
る。この紫外線レーザ光としては、レーザ媒質として固
体を用いた固体レーザ光として代表されるNd;YAG
レーザやNd;YLFレーザの4倍波又は5倍波を用い
れば良い。
【0015】光減衰器2は2枚のプリズムの角度を変更
することで、それらの表面反射によって紫外線レーザ光
の減衰量を調整可能なものであるが、偏光板や偏光プリ
ズムを用いてこれらの角度を変える簡単な構成であって
も良い。マスク3は紫外線レーザ光のうちで比較的強度
が均一な部分だけを取り出し、それを光学顕微鏡のレン
ズ4を通して台座5上に置かれた被加工物に投光する。
【0016】エネルギーメータ6はハーフミラーを介し
て得た紫外線レーザ光の光エネルギー量をモニタするも
ので、ここでの光エネルギー量の表示結果に応じて必要
な場合にはレーザ光線装置1や光減衰器2を調整して光
減衰器2通過後の紫外線レーザ光の光エネルギー量がレ
ーザリペア加工に適性な値になるように設定する。因み
に、エネルギーメータ6の代わりにビームプロファイラ
を用いると、紫外線レーザ光のビーム断面強度分布(ビ
ームプロファイル)がモニタされるが、この場合もエネ
ルギーメータ6を用いた場合と同等の役割を果たすこと
ができる。
【0017】光学顕微鏡に取り付けられた照明装置7
a,7bのうち、照明装置7aは落射照明により被加工
物の反射像を得るためのもので、照明装置7bは透過照
明による被加工物の透過像を得るために設けられてい
る。又、光学顕微鏡に取り付けられたCCDカメラ8
は、台座5上の被加工物の薄膜における加工対象領域を
撮像するもので、その撮像信号は画像処理装置9に伝送
される。
【0018】このレーザリペア装置では、必要に応じて
画像処理装置9及び位置決め装置10を用いて計算機1
1による数値計算で台座5を移動制御させることで加工
位置を順次変化させながらレーザリペア加工を行うが、
このとき台座5上の被加工物の薄膜に対するレーザリペ
ア加工の状況はCCDカメラ8を利用して画像処理装置
9に付設されたモニタ画面上の表示を参照したり、或い
は光学顕微鏡の接眼レンズを通して肉眼で観察すること
ができる。
【0019】即ち、このレーザリペア装置では、上述し
たように比較的装置全体が取扱い易い小規模な構成とな
っており、レーザ光源装置1から紫外線レーザ光を照射
してマスク3によりその照射領域を規制した上でレーザ
リペア加工を行う際、必要に応じて被加工物の薄膜にお
ける加工対象領域を撮像して所望領域の画像処理表示を
行うと共に、台座5を移動制御させることで加工位置を
順次変化させるようにしているので、多様な種類の被加
工物の薄膜における微細領域に対しても常時安定した状
態で適確にレーザ光を照射できるようになる。
【0020】図2は、このレーザリペア装置によるレー
ザリペア加工の具体的な例を説明するために被加工物の
薄膜における加工対象領域に対するマスク領域のイメー
ジ様態を示したもので、同図(a)は一括マスク方式に
よる場合のもの,同図(b)は細分マスク方式による場
合のものである。
【0021】図2(a)に示す一括マスク方式において
は、先ず加工対象領域TR の部分を基準としてその全て
を含む外接円SO を有するマスク3を用意し、この部分
にだけ紫外線レーザ光を照射する。ここではレーザリペ
ア加工の加工対象領域TR 以外も一部照射することにな
るので、引き続いて内接円SI を有するマスク3を用意
し、この部分にだけ紫外線レーザ光を照射する。但し、
この一括マスク方式によるレーザリペア加工では内接円
I 外の加工対象領域TR が一部未照射状態として残る
ことになる。
【0022】図2(b)に示す細分マスク方式は一括マ
スク方式を改良したものである。即ち、この細分マスク
方式では加工対象領域TR を含む所定領域をメッシュ状
に細分化し、細分化されたそれぞれの微小領域に対して
順次紫外線レーザ光を照射するものである。この場合、
メッシュの数を多くとればとるだけ細分化されることに
なるため、加工対象領域TR の原形に近い形状でレーザ
リペア加工を行うことができる。但し、この細分マスク
方式では細分化するメッシュの数が多い程,加工部分の
形状を加工対象領域TR に近づけられるが、逆に走査回
数が多くなる。又、余り細分化してもレンズ4の収差,
回折の影響,ピント外れ等により加工領域が広がってし
まうので、通常10×10[μm]〜30×30[μ
m]程度の範囲から選定した領域を一単位としてマスク
することが望ましい。尚、この細分マスク方式の場合、
加工領域が或る程度広がる性質を有するため、マスク3
の形状を角形とせずに円形としてずらし重ね照射を行う
と良好にレーザリペア加工を行うことができる。
【0023】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のレーザリ
ペア装置によれば、レーザ光源装置から固体レーザ光の
4倍波又は5倍波の紫外線レーザ光を照射してマスクに
よりその照射領域を規制した上でレーザリペア加工を行
う際、必要に応じて被加工物の薄膜における加工対象領
域を撮像して所望領域の画像処理表示を行うと共に、被
加工物を載置した台座を移動制御させることで加工位置
を順次変化させるようにしているので、装置全体が比較
的取扱い易い小規模な構成となると共に、多様な種類の
被加工物の薄膜における微細領域に対しても常時安定し
た状態で適確にレーザ光を照射できるようになる。又、
本発明のレーザリペア装置は、レーザリペア加工だけで
はなく、例えばレーザ穴あけ加工に伴って生じる加工穴
近傍の塵状堆積物(デブリ)の除去等にも適用させるこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るレーザリペア装置の基
本構成を示したものである。
【図2】図1に示すレーザリペア装置によるレーザリペ
ア加工の具体的な例を説明するために被加工物の薄膜に
おける加工対象領域に対するマスク領域のイメージ様態
を示したもので、(a)は一括マスク方式による場合の
もの,(b)は細分マスク方式による場合のものであ
る。
【符号の説明】
1 レーザ光源装置 2 光減衰器 3 マスク 4 レンズ 5 台座 6 エネルギーメータ 7a,7b 照明装置 8 CCDカメラ 9 画像処置装置 10 位置決め装置 11 計算機 SO 外接円 SI 内接円 TR 加工対象領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体レーザ光の4倍波又は5倍波の紫外
    線レーザ光を照射するレーザ光源装置と、前記紫外線レ
    ーザ光を減衰させる光減衰器と、前記紫外線レーザ光の
    照射領域を規制するマスクと、前記紫外線レーザ光の照
    射領域が規制されたものを被加工物に形成された薄膜の
    加工対象領域に対して光学的に導いて投光すると共に、
    該被加工物を載置する可動な台座を備えた光学的加工機
    器と、前記台座を位置決め制御する位置決め装置とを備
    えたことを特徴とするレーザリペア装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のレーザリペア装置におい
    て、前記光学的加工機器には前記被加工物より透過光及
    び反射光を得るための照射を行う照明装置が備えられて
    おり、更に、光学的加工機器に取り付けられると共に、
    前記薄膜の加工対象領域を撮像して撮像信号を出力する
    撮像装置と、前記撮像信号に応じて前記薄膜の所望領域
    の画像処理を行う画像処理装置とを備えたことを特徴と
    するレーザリペア装置。
JP6312826A 1994-12-16 1994-12-16 レーザリペア装置 Pending JPH08172063A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999063592A1 (en) * 1998-06-05 1999-12-09 Electro Scientific Industries, Inc. Method of severing electrically conductive links with ultraviolet laser output
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Effective date: 20030611