JPH10247774A - 電子回路基板の修正方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子回路基板上に形成された配線の断線欠陥部
に、液体材料を塗布し、レーザ光を照射して金属膜を析
出させて修正する際、液体材料を微細かつ厚く塗布する
ことで、上記金属膜が望ましくない部分に接触すること
なく、低抵抗で修正する。 【解決手段】ガラスピペット内に充填した液体材料を窒
素の圧力で押し出し、断線欠陥部に塗布する際、ガラス
ピペット先端から液体材料が吐出されてガラス基板に接
触してから、フィルタを通すことで清浄化された気体
を、ガラスピペット先端および吐出された液体材料に吹
きかける。これにより、液体材料から溶媒が急激に蒸発
して液体材料の粘度が増加し、濡れ広がることなく、厚
みのある塗布膜が得られ、その後のレーザ照射により、
微細かつ低抵抗な断線修正が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置や半導
体集積回路、或いは大規模電子機器に使用される基板上
に形成された配線の断線欠陥を修正する技術に係り、特
に配線の断線部に液体材料を微量供給して欠陥を修正す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置や半導体集積回路に代表さ
れる電子回路基板では表示性能や集積度の向上に伴い、
基板上に形成される回路配線の微細化、高密度化が進ん
でいる。これらの回路配線は通常、レジスト塗布・露光
・現像・エッチング・レジスト剥離といった一連の工程
により形成されるが、電子回路基板の高性能化が進むの
につれて上記工程における良品歩留まりが低下する。特
に、レジスト露光時の異物に起因する配線の断線欠陥は
致命的であり、基板上に一箇所発生しただけでも製品と
して不良となる場合が多い。従って、製造歩留まりの向
上、即ち製造コストの低減のためには配線の断線欠陥を
修正する技術、言い換えれば局所的に配線を形成する技
術が必要不可欠である。

【０００３】従来、断線欠陥を修正する技術として、特
開平７−２９９８２による方法が開示されている。即
ち、断線欠陥部に有機金属錯体溶液を塗布し、レーザを
照射により有機錯体溶液を熱分解すると共に金属膜を析
出させ、修正する方法である。これにより、全ての断線
欠陥を修正できるわけではないが、多くを修正により救
うことができ、本来廃棄せざるを得なかった欠陥のある
基板を良品として次の工程に送ることができ、結果的に
製品の歩留まりを向上することができる。

【０００４】また、特開平４ー２７７６９２には、レー
ザにより断線部の下地膜に溝パターンを形成し、有機金
属溶液を溝内に供給した後加熱して固化させ、更にレー
ザを照射して導体化することで、配線を接続する方法が
開示されている。これによれば、有機金属溶液の供給量
を制御することで不要部分への材料の付着を防止するこ
とが可能となり、更に配線の断面積を増大できるため、
接続配線の信頼性が向上する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように基板上
への配線形成に関する第一の従来技術は、金属錯体溶液
を必要とする部分のみに供給し、レーザ照射により熱分
解して金属膜を形成することで断線欠陥を修正すること
が出来るが、配線幅の微細化に伴い、吐出機構の内径お
よび外径を微細化するだけでは対応できなくなった。即
ち、吐出機構から吐出された金属錯体溶液は基板表面と
の濡れ性と表面張力の釣り合いで決まる形状になるた
め、幅を小さくすると極めて薄くなり、その断面積は極
めて小さくなる。一方、厚くすると濡れ広がりが大きく
なってしまう。このため、液晶表示装置などの配線が５
ミクロン程度に微細化されたのに対して、微細性と低抵
抗を両立した修正が出来ない欠点があった。

【０００６】また、第二の従来技術では断線部の下地膜
に溝パターンを形成し、溝内に液体材料を供給して断線
部を接続するため、溝パターンを形成するためのエキシ
マレーザおよび乾燥炉が必要であり、装置が大規模とな
り製造コストが増大する。また、欠陥の修正に要する時
間も長くなる。さらには配線部の下の構造・材質により
溝を形成できない場合もある。

【０００７】本発明の目的は、微細化の進む電子回路基
板上の配線の断線部を微細かつ低抵抗で安価に修正する
方法とそれを実現するための装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、電子回路基
板上の配線の断線部に液体材料を供給する際に、清浄な
乾燥空気あるいは不活性ガスを吐出機構先端部及び吐出
された液体材料の表面に吹きかけることで達成できる。
即ち、吐出機構から吐出された液体材料が電子回路基板
表面に接触してから清浄気体の吹き付けを開始し、上記
清浄気体を吹き付けつつ液体材料の吐出を連続的に行っ
て、断線部及び断線部両端の配線上に液体材料を塗布す
る。これにより、修正部が広がることなく、かつ厚い塗
布膜が得られるから、レーザ照射により形成される金属
膜は微細性と低抵抗を両立できる。また、溝を形成する
必要がないため、エキシマレーザを設置する必要もな
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図に従い、本発明を詳細に説
明する。ここで、電子回路基板として液晶表示装置、中
でもＴＦＴを対象として、基板上に形成されたデータ線
（ドレイン線）の断線欠陥を修正する場合について説明
する。図１はＴＦＴ画素部の平面図と一部の断面図を示
している。即ちガラス基板１上にゲート電極（ゲート
線）２、層間絶縁膜３、アモルファスシリコン層４、オ
ーミック膜５、ドレイン線６、ソース電極７がパターニ
ングされて薄膜トランジスタを形成しており、ソース電
極７は画素電極（ＩＴＯ膜）８に接続されている。最上
層のドレイン線６が形成された後、基板全面にパッシベ
ーション膜（保護膜）が形成されるが、本発明が対象と
している修正はパッシベーション膜が形成される前に実
施する。即ち、ドレイン線６を形成した時点で検査を行
い、ドレイン線６に断線欠陥９が検出された場合、修正
を行う。

【００１０】図２は本発明の一実施例である断線欠陥修
正装置の構成を示す図である。本装置は定盤１１、定盤
１１上に固定された門形フレーム１２、被修正物である
ＴＦＴ基板１３を設置しＸＹに駆動するためのステージ
１５、Ａｒレーザ発振器１６及びＹＡＧレーザ発振器１
７から発信されたレーザ光１８、１９の集光・照射とＴ
ＦＴ基板１３の観察、位置決めを行うための門形フレー
ム１２に固定された光学系２１、液体材料２２を塗布す
るためのガラスピペット２３とそれを固定するためのホ
ルダ２４、ガラスピペット２３をＸＹＺ方向に駆動する
ためのマニピュレータ２５、ガラスピペット２３内に圧
力を印加するためのインジェクタ２６と配管２７、液体
材料２２を格納した容器２８と開閉自在に設けられた蓋
２９、清浄な気体を吹き付けるための配管３１とフィル
タ３２とノズル３３とバルブ３４、および全体の制御を
行うための制御装置３５から構成されている。

【００１１】また、光学系２１は落射照明装置４１、Ａ
ｒレーザ光１８とＹＡＧレーザ光１９を結合するための
結合プリズム４２、レーザ光１８、１９を任意の大きさ
の矩形に形成するための可変スリット４３、レーザ光１
８、１９と照明光を結合するためのミラー４４、対物レ
ンズ４５、位置決め、観察するためのＴＶカメラ４６、
モニタ４７、ＴＶカメラ４６からの画像信号を処理する
ための画像処理装置４８から構成されている。

【００１２】ここで、主な部分の機能を説明する。定盤
１１はその上に設置するものを固定するためのもので、
実施に当たっては十分な剛性を有するフレーム構造でも
良く、床からの振動を遮断するための防振機構（図示せ
ず）を設置することが望ましい。また、門形フレーム１
２は主に光学系２１を固定保持するためのもので、十分
な剛性を有する。ステージ１５は上に搭載するＴＦＴ基
板１３全面を走査できるストロークを有し、必要に応じ
てＴＦＴ基板１３を搬送ロボットなどで自動的に着脱す
る位置へ搬送できるストロークを有する。

【００１３】Ａｒレーザ発振器１６は後で述べるよう
に、ＴＦＴ基板１３上に塗布した液体材料２２を熱分解
したり、レーザアニールするための熱源として使用す
る。ＹＡＧレーザ発振器１７は後で述べるようにＴＦＴ
基板１３上に残留している異物の除去、修正部形状のト
リミング、短絡欠陥の修正に使用する。それぞれの発振
器１６、１７から発振したレーザ光１８、１９は光学系
２１で集光・照射されるが、矩形スリット４３で任意の
大きさの矩形に成形され、対物レンズ４５によりＴＦＴ
基板１３上に対物レンズ４５の倍率の逆数の大きさで投
影照射される。

【００１４】マニピュレータ２５はガラスピペット２３
の先端を、修正すべき欠陥位置に位置決めしたり、液体
材料２２を格納した容器２８内の液体材料２２に浸漬さ
せたりするために用いる。そして、ステージ１５および
マニピュレータ２５の駆動、液体材料格納容器２８の蓋
２９の開閉、レーザ発振器１６、１７のｏｎ、ｏｆｆ、
矩形スリット４３の駆動、インジェクタ２６による窒素
ガス圧の印加、ノズル３３からの清浄な気体吹き付けの
ためのバルブ開閉３４、検査装置からの検査結果データ
の受け取り、或いは記憶媒体からの情報の読み取りなど
の制御を行う。

【００１５】以下にＴＦＴ基板の配線の一部が欠落して
いる欠陥、即ち断線欠陥を修正する場合を例に、本発明
の断線欠陥修正法方の実施例について詳細に述べる。例
えば、図１に示した断線欠陥９を修正する場合について
説明する。検査装置（図示せず）により断線欠陥が検出
されたＴＦＴ基板１３を搬送ロボット（図示せず）など
により修正装置に搬送し、ステージ１５上に載置する。
一方、検査装置で検出された欠陥位置情報を磁気記憶媒
体を介して、或いはネットワークを介して受信し、その
情報に基づいてステージ１５を駆動して光学系２１の視
野内に欠陥位置を再現する。この検査装置は別置きとし
て、検査結果のみを通信しても良いし、修正装置に検査
部を設置して一つの装置で検査修正を実施しても良い。
別置きの場合、高価なクリーンルーム内に広い場所を必
要とするが、大量の基板を検査修正する場合には適して
いる。一方、一つの装置にまとめた場合は、スループッ
トの点では劣るが、専有する面積が低減でき、検査と修
正を交互に実施するため、基板とデータの不一致が生じ
る恐れがない、ハンドリングの回数が少ないなどの利点
もある。

【００１６】その後、自動焦点機構（図示せず）により
光学系２１全体をＺ方向に移動してＴＦＴ基板１３表面
にピントを合わせる。ステージ１５により基板１３をＺ
方向に移動させても良い。光学系２１を移動させる場合
には、Ａｒレーザ光１８を偏向させるミラー５０も一体
として移動させることで、Ａｒレーザ光１８の光軸を一
定に保つことが出来る。ここで、ＴＶカメラ４６とモニ
タ４７で再現された断線欠陥９を観察して、修正可能な
欠陥であるか否かを判断すると共に、ドレイン線上の液
体材料の塗布を開始する位置を視野中央に合わせる。こ
の位置は通常、断線部に隣接するドレイン線上である。

【００１７】この時、ガラスピペット２３の先端は液体
材料格納容器２８内の液体材料２２に浸漬されている。
これはピペット内に液体材料を毛細管現象を利用して充
填するためと、先端の乾燥を防止すると共に状態を常に
一定に保つためである。この状態から格納容器２８の蓋
２９を開き、マニピュレータ２５を駆動してガラスピペ
ット２３を取り出し、蓋２９を閉じると共に予め設定さ
れている位置、即ちガラスピペット２３の先端が光学系
２１の視野中央で、基板１３表面上５０ミクロンの位置
に位置決めする。この状態では、ドレイン線上にガラス
ピペット２３の先端が観察される。対物レンズ４５の倍
率によっては、ガラスピペット２３の像がぼけて見える
場合もあるが、それでも良い。

【００１８】この状態から、ガラスピペット２３を徐々
に降下させると、やがてガラスピペット２３先端はドレ
イン線表面に接触する。更に降下させると、ガラスピペ
ット２３の先端が弾性力によりたわみ、観察視野の中で
先端方向にシフトする。このシフトを観察することで、
ガラスピペット２３先端がドレイン線に接触したことを
確認できる。ここで一定のシフト量で降下を停止するこ
とで、常に一定の接触状態を再現することが出来る。こ
のシフト量を大きくするとドレイン線に力が加わり、ド
レイン線にダメージを与える恐れがあるので、通常は１
から１０ミクロンに設定される。

【００１９】このガラスピペット２３先端の基板１３表
面への接触の検出は、ＴＶカメラ４６で撮像した信号を
画像処理装置４８で処理することで容易に検出すること
が出来る。即ち、ガラスピペット２３が一定距離、例え
ば２ミクロン降下する度に画像を取り込んで、一つ前の
画像と比較し、差が生じた場合にガラスピペット２３が
画面内でシフトしたと見なすことが出来る。このシフト
を検出することで、ガラスピペット２３の基板１３への
接触を検出できる。

【００２０】接触を確認後、インジェクタ２６で予め設
定してある圧力の窒素の供給を開始する。この窒素圧に
より、ガラスピペット２３内に充填されている液体材料
２２がピペット２３先端から押し出され、ドレイン線上
に接触する。この時点でバルブ３４を開き、フィルタ３
２で粒子状汚染を除去した清浄な乾燥空気をノズル３３
から吹き出させて、ガラスピペット２３先端部および吐
出された液体材料膜に吹き付ける。その状態を保ちなが
ら、一定圧力の窒素をガラスピペット２３内に印加して
液体材料２２を押し出しながら一定速度でガラスピペッ
ト２３或いは基板１３を移動することにより、または、
一定圧力の窒素をガラスピペット２３内にパルス的に印
加して液体材料２２を押し出しながら一定速度あるいは
間欠的にガラスピペット２３或いは基板１３を移動する
ことにより、断線部とその両端のドレイン線上に微細な
幅で、十分な厚さの液体材料膜を形成することが出来
る。ここで、乾燥空気を吹き付ける効果について説明す
る。液体を固体表面に付着させた場合、図３に平面図と
断面図を示すように液体の形状は球の一部となり、付着
した液体の直径と高さには一定の関係、即ち、液体の量
にかかわらず相似形となる。言い換えれば、液体材料の
表面張力と基板表面への濡れ性の釣り合いで、液体材料
と基板表面の接触角が一定（α）になるため、図３に示
すように、液体６１の径を小さくすると高さも小さく、
液体６１’の径を大きくすると高さも大きくなる。

【００２１】このことは、液体材料を塗布した場合、塗
布幅を小さくすると膜厚も小さくなり、結果的にレーザ
照射により形成される金属膜の幅・膜厚共に小さくな
り、修正部の抵抗が高くなることを意味している。厚く
塗布するには接触角を大きくなるようにすれば良いが、
液体材料あるいは基板表面の材料を変更しなければなら
ず、現実的でない。また、液体材料の粘度を増加する方
法もあるが、ガラスピペット２３への液体材料の充填性
及び吐出性が悪くなり、内径が１から２ミクロンのガラ
スピペットでは塗布できなくなる。

【００２２】そこで、液体材料を吐出させて液体材料が
基板表面に付着した時点から、ガラスピペット２３の先
端および塗布膜に清浄な気体を吹き付ける。図４（ａ）
はドレイン線６の断線欠陥９に隣接する配線上にガラス
ピペット２３を接触させ、中に充填してある液体材料を
吐出させて液体材料が配線上に接触した状態を示してい
る。この状態では、液体材料５２は毛細管現象によりピ
ペット２３先端と基板（ドレイン線）との間の隙間にと
どまり、大きく濡れ広がることはない。

【００２３】この後、ガラスピペット２３内の液体材料
を吐出しながらガラスピペット２３を移動させて断線欠
陥部９に塗布すると、図４（ｂ）に示すように、液体材
料５３は大きく濡れ広がり、ドレイン線６に隣接して形
成されている透明電極８に接触し、かつ薄い塗布膜しか
得られない。当然、濡れ広がりを押さえるため、極微量
ずつ吐出させ、広がりを押さえると、塗布膜は極めて薄
くなり、それから形成される金属膜は高抵抗で許容電流
も小さく、実用的でない。

【００２４】一方、清浄な乾燥空気５５を吹き付けなが
ら塗布すると、吐出された液体材料の表面から溶媒が急
激に蒸発し、液体材料全体の粘度が高くなると共に、表
面には粘度のより高い皮膜が形成される。液体材料の塗
布と溶媒の蒸発を連続的に行うことにより、図４（ｃ）
に示すように、濡れ広がりが押さえられると共に十分な
厚さの液体材料膜５４が得られる。即ち、その後のレー
ザ照射により得られた金属膜の微細性と低抵抗を両立す
ることができる。

【００２５】乾燥空気吹き付け用ノズル３３として、内
径が５ｍｍ程度のものをガラスピペット２３先端から１
００ｍｍ程度の位置に設置し、パーティクルを除去する
フィルタ３２を介して乾燥空気５５を毎分１〜１０リッ
トル程度吹き付けることで十分な効果がある。液体材料
中の溶媒が蒸発しにくい（高沸点溶媒を使用している）
場合は、吹き付ける乾燥空気の流量を増やすか、或いは
図４に示すようにノズル３３内に加熱用のヒータ５８を
設置して、通過する乾燥空気の温度を上げて吹き出させ
れば良い。また、乾燥空気以外に、窒素ガスあるいはア
ルゴンガスを始め不活性ガスを使用することもできる。

【００２６】ここで、使用する液体材料２２は、金属錯
体としてＰｄ（ＣＦ３ＣＯＯ）２（トリフロロ酢酸パラ
ジウム）をＮ−メチル−２−ピロリドンとアセトニトリ
ルに溶解したものが適している。最も望ましくは、重量
比で５０：２５：２５としたものを原液として、調整後
少なくとも１時間以上放置した後、全体重量の１５％以
上の溶媒を蒸発させ、減少した重量の半分の重量のＮ−
メチル−２−ピロリドンを添加して粘度を調整した溶液
が本目的に最適な液体材料である。しかし、本発明はこ
の材料に限定されるものではなく、金、白金、パラジウ
ムなどの貴金属の錯体を有機溶媒に溶解したものが、ま
た有機溶媒としてトルエン、キシレン、ブチロニトリ
ル、プロピオニトリルなどの有機溶媒を使用することが
できる。その他、金属の超微粒子を有機溶媒中に分散さ
せた液体材料についても同様に使用することが出来る。

【００２７】塗布が終了すると、バルブ３４を閉じて乾
燥空気の吹き付けを停止すると共に、マニピュレータ２
５を駆動してガラスピペット２３先端を液体材料格納容
器２８内の液体材料中に浸漬させ、蓋２９を閉じて待機
状態とする。次に、ステージ１５を駆動して、レーザ光
１８の照射領域が塗布された液体材料膜のすぐ外側にな
るように位置決めされる。しかる後、Ａｒレーザ発振器
１６を発振させ（あるいはＡｒレーザ発振器１６は常に
発振状態としてシャッタを開き）、Ａｒレーザ光１８の
照射を開始すると共にステージ１５を一定速度で移動さ
せる。これにより、Ａｒレーザ光１８が照射された部分
は液体材料膜から有機溶媒が蒸発すると共に、金属錯体
が熱分解し金属膜が析出する。このＡｒレーザ照射は金
属錯体の分解を促進するため、あるいは金属錯体の有機
成分を除去するためにも、大気中で行うことが望まし
い。Ａｒレーザ光１８の照射領域が液体材料膜からはず
れた時点で、Ａｒレーザ光１８の照射およびステージの
移動を停止する。

【００２８】本実施例ではレーザ光源としてＡｒレーザ
発振器１６を使用しているが、これに限定されることは
ない。塗布膜を局所的に加熱できれば良く、ＹＡＧレー
ザ、半導体レーザなど種々のレーザを使うことが出来る
が、連続発振レーザ光が望ましいことは言うまでもな
い。

【００２９】上記した方法により、ＴＦＴ基板上のドレ
イン線の断線欠陥を、本来のドレイン線のあるべき領域
からはみ出すことなく、低抵抗の金属膜を形成して修正
することが出来る。尚、Ａｒレーザ光１８の照射が大気
中で行われるため、レーザ出力によっては析出した金属
膜が酸化して抵抗値が高くなる場合がある。この場合、
形成した金属は貴金属であるから、レーザ照射部を窒素
ガスあるいは不活性ガスなどの非酸化性雰囲気にし、金
属膜形成時に使用したＡｒレーザ光１８を再度金属膜に
照射することで、酸化物から酸素を脱離させて金属膜と
することで、抵抗値を低減することが出来る。

【００３０】同一基板内にほかの断線欠陥がある場合に
は、上に述べた手順で修正を行い、修正が完了すると、
対象基板を次の工程に搬送する。

【００３１】

【発明の効果】以上で説明したように、電子回路基板上
の配線の断線欠陥を修正するために、液体材料を断線部
に塗布する際、清浄な気体を吹き付けることにより、液
体材料を小さな塗布幅に十分な厚さで塗布することが出
来、レーザ照射による熱分解で低抵抗の修正が行える。
これにより、電子回路基板の製造歩留まりを向上するこ
とが出来、結果的に製造コストの低減を図ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の修正対象であるＴＦＴ基板の画素部と
断線欠陥を説明するＴＦＴ基板の平面図である。

【図２】本発明の一実施例である修正装置の構成を示す
略断面図である。

【図３】液体材料の塗布形状を説明する平面図およびそ
の側面図である。

【図４】乾燥気体吹き付けの有無による液体材料の塗布
形状の違いを説明する射視図である。

【図５】本発明の一実施例である修正装置を構成する清
浄気体吹き付け機構の断面図である。

【符号の説明】

２・・・・ゲート線（電極）、 ６・・・・ドレイン線（電極）、 ９・・・・断線欠陥部、 １２・・・・門形フレーム、 １５・・・・ステージ、 １６・・・・Ａｒレーザ発振器、 ２１・・・・光学系、 ２２・・・・液体材料、 ２３・・・・ガラスピペット、 ２６・・・・インジェクタ、 ２８・・・・液体材料格納容器、 ３３・・・・清浄気体吹き付けノズル、 ３５・・・・制御装置、 ４８・・・・画像処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 政志 千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製 作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 宮田 一史 千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製 作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 轟 悟 千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製 作所電子デバイス事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子回路基板上の配線断線部に吐出機構に
   より液体材料を供給し、該液体材料にレーザ光を照射し
   て加熱し、導電膜とすることで該配線断線部を電気的に
   接続する電子回路基板の配線修正方法において、該液体
   材料を該配線断線部に塗布する際、該吐出機構先端及び
   吐出された該液体材料に、フィルタにより清浄化した気
   体を吹き付けることを特徴とする電子回路基板の修正方
   法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の電子回路基板
   の修正方法において、吹き付ける気体を加熱することを
   特徴とする電子回路基板の修正方法。
3. 【請求項３】電子回路基板を保持しその位置決めを行う
   機構と、液体材料を充填した吐出機構を保持しその位置
   決めを行う機構と、吐出機構に不活性ガスを供給する手
   段と、レーザ光を発生する手段と、電子回路基板の観察
   とレーザ光の集光照射を行う光学系と、溶媒の蒸発を防
   止する手段を有する該液体材料を格納する容器と、配管
   とバルブとノズルで構成される清浄気体吹き付け機構
   と、該電子回路基板の保持・位置決め機構とレーザ照射
   手段と吐出機構の保持・位置決め機構と液体材料格納容
   器の蓋の開閉を制御するための制御装置から構成される
   ことを特徴とする電子回路基板の修正装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の電子回路基板
   の修正装置において、清浄気体吹き付け機構の清浄気体
   流路の一部に気体の加熱手段を設けたことを特徴とする
   電子回路基板の修正装置。