KR20100054094A

KR20100054094A - 결함 수정 장치

Info

Publication number: KR20100054094A
Application number: KR1020090106800A
Authority: KR
Inventors: 다쓰야 나카무라; 다카유키 아카하네
Original assignee: 올림푸스 가부시키가이샤
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2010-05-24
Also published as: TW201026419A; JP2010115686A; KR101624885B1; JP5301955B2; TWI504464B; CN101733545A; CN101733545B

Abstract

본 발명은 결함 수정 장치에 있어서, 균일한 강도 분포를 가지는 레이저 광을 기판에 조사하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광을 광 섬유에 의해 가공 헤드로 도광(導光)하여 기판 상의 결함 부분을 수정하는 결함 수정 장치에 있어서, 상기 기판을 평면 상태로 유지하는 기판 스테이지와, 상기 기판 스테이지를 협지하여 걸쳐서 건너는 게이트형 갠트리와, 상기 기판 스테이지와 상기 갠트리 중 한쪽을 상대적으로 이동시키는 구동 기구와, 상기 갠트리의 수평 빔을 따라 이동 가능하게 설치되고, 상기 레이저 광원과 가공 헤드가 일체로 장착된 장착부와, 상기 장착부에 일체로 장착된 상기 레이저 광원과 상기 가공 헤드 사이를 연결하는 광 섬유와, 상기 광 섬유를 서로 다른 방향으로 미소하게 굴곡하여 섬유 내의 모드 분포를 조정하는 복수의 모드 스크램블러를 구비한다.

Description

결함 수정 장치{DEFECT CORRECTION DEVICE}

본 발명은, 평판형 디스플레이(FPD, Flat Pannel Display), 반도체 웨이퍼 등의 기판의 결함을 레이저 광에 의해 수정하는 결함 수정 장치에 관한 것이다.

종래, 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저 광을 가공 헤드에 의해 기판에 조사하여 기판의 결함을 수정하는 방법이 취해지고 있다. 이와 같이 결함을 수정하는 장치로서는, 예를 들면 레이저 발진기와 가공 헤드를 광 섬유에 의해 접속한 레이저 가공 장치가 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).

상기 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치는, 장치 단부(端部)에 고정된 레이저 발진기와, 공작물 상을 수평 2축 방향으로 이동 가능한 가동식 가공 헤드를 구비하고, 레이저 발진기와 가공 헤드 사이를 광 섬유로 연결하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허출원 공개번호 평 9-239578호 공보

그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치는, 광 섬유에 의해 분리된 레이저 발진기 및 가공 헤드 중 가공 헤드만을 이동시키므로 가공 헤드의 이동에 수반하여 광 섬유의 변형이 반복된다.

광 섬유의 변형이 반복되면, 내구성이 저하되고, 광 섬유의 심선(芯線)에 균열이 생겨서, 균일한 강도 분포의 레이저 광에 의한 공작물의 가공을 행할 수 없는 문제가 있다.

또한, 광 섬유의 변형이 반복되면, 광 섬유 내의 반사 조건이 바뀌기 때문에, 광 섬유 내로 전송되는 레이저 광의 품질이 바뀌어, 균일한 강도 분포의 레이저 광에 의한 기판의 가공을 행할 수 없는 문제가 있다.

본 발명의 과제는, 균일한 강도 분포를 가지는 레이저 광을 기판에 조사할 수 있는 결함 수정 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 결함 수정 장치는, 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광을 광 섬유에 의해 가공 헤드로 도광(導光)하여 기판 상의 결함 부분을 수정하는 결함 수정 장치에 있어서,

상기 기판을 평면 상태로 유지하는 기판 스테이지와,

상기 기판 스테이지를 협지하여 걸쳐서 건너는 게이트형 갠트리와,

상기 기판 스테이지와 상기 갠트리 중 한쪽을 상대적으로 이동시키는 구동 기구와,

상기 갠트리의 수평 빔을 따라서 이동 가능하게 설치되며, 상기 레이저 광원과 가공 헤드가 일체로 장착되는 장착부와,

상기 장착부에 일체로 장착된 상기 레이저 광원과 상기 가공 헤드 사이를 연결하는 광 섬유와,

상기 광 섬유를 서로 다른 방향으로 미소(微小)하게 굴곡시켜서 섬유 내의 모드 분포를 조정하는 복수의 모드 스크램블러를 구비한다.

본 발명에서는, 레이저 광원, 광 섬유, 가공 헤드 및 복수의 모드 스크램블러가 일체적으로 이동하므로, 레이저 광원과 가공 헤드와의 상대 거리가 짧으면서, 또한 섬유의 장착 형상이 일정하게 되어, 광 섬유에 변형이 생기지 않는다.

따라서, 본 발명에 의하면, 균일한 강도 분포를 가지는 레이저광을 기판에 조사할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 결함 수정 장치에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 일실시예에 따른 결함 수정 장치(1)를 나타내는 평면도 및 정면도이다.

도 2는, 결함 수정 장치(1)의 가공 헤드(5)의 내부 구조를 설명하기 위한 개략 구성도이다.

도 3a 및 도 3b는, 결함 수정 장치(1)의 광 섬유(8) 및 모드 스크램블러(11, 12)를 설명하기 위한 개략 측면도 및 개략 정면도이다.

결함 수정 장치(1)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD) 등의 FPD의 제조 단계에서의 포토리소그래피 처리 단계에서 회로 패턴이 형성된 유리 기판 A에, 배선 부분의 쇼트, 포토레지스트의 튀어나옴 등의 결함이 검출된 경우에, 레이저 광에 의해 결함을 제거하는 리페어 가공 등에 사용된다.

결함 수정 장치(1)는, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 기판 A를 수평인 평면 상태를 유지한 채 부상시키는 부상 스테이지(2)와, 이 부상 스테이지(2)의 측방에 있어서 기판 A의 일측 둘레부(반송 방향에 평행한 1변)를 흡착 유지하여 X 방향으로 반송하는 흡착 반송 스테이지(3)와, 부상 스테이지(2)를 협지하여 기판의 반송 방향과 직교하는 Y 방향으로 걸쳐서 건너는 게이트형의 갠트리(이동 기구)(4)와, 이 갠트리(4)의 수평 빔(20)을 따라 Y 방향으로 일체로 이동하는 가공 헤드(5) 및 레이저 광원 유닛[레이저 전원(6), 레이저 광원(7), 광 섬유(8) 및 2개의 모드 스크램블러(11, 12)]을 구비하고 있다.

갠트리(4)는, 가공 헤드(5)를 장착하는 헤드 장착부(18)와, 레이저 전원(6) 및 레이저 광원(7)을 장착하는 레이저 유닛 장착부(19)를 수평 빔(20)을 따라 이동시키는 이동 기구를 구비하고 있다. 헤드 장착부(18)는, 갠트리(4)를 구성하는 수평 빔(20)의 측방에 캔틸레버 빔 형상으로, 도시하지 않은 리니어 가이드 레일 및 리니어 모터에 의해 Y 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 헤드 장착부(18)에는, 대물 렌즈(9)를 수직 하방을 향해 가공 헤드(5)가 장착되어 있다.

레이저 광원 유닛 장착부(19)는, 수평 빔(20)의 상면에 설치된 레일(21)을 따라 Y 방향으로 슬라이드 가능하게 지지된 슬라이더이며, 수평 빔(20)의 수직 상방으로, 비교적 중량이 큰 레이저 전원(6) 및 레이저 광원(7)을 배치하도록 되어 있다.

이들 헤드 장착부(18) 및 레이저 광원 유닛 장착부(19)는, 서로 고정됨으로써 Y 방향으로 일체적으로 이동하도록 되어 있다.

결함 수정 장치(1)를 사용하여 유리 기판 A의 후술하는 현미경 검사 및 레이저 가공을 행하기 위해서는, 도시하지 않은 반송 로봇 등에 의해 기판 A를 부상 스테이지(2) 상에 탑재하여 부상시킨 상태에서, 기준 핀과 가압 핀을 구비한 기판 정렬 기구(23)에 의해 위치 결정한다. 위치 결정 후, 흡착 반송 스테이지(3)를 상승시켜 흡착부(3a)에 의해 유리 기판 A를 흡착하고, 흡착 반송 스테이지(3)의 리니어 모터를 구동시켜, 리니어 가이드 레일을 따라 X 방향으로 반송한다.

FPD 제조 라인에 배치된 패턴 검사 장치 등에 의해 특정된 유리 기판 A의 결함 위치 정보에 의해, 가공 헤드(5)를 Y 방향으로 이동시키고, 흡착 반송 스테이지(3)를 X 방향으로 이동시켜서, 후술하는 현미경 검사나 레이저 가공을 행함으로써, 유리 기판 A의 실질적으로 전체면에 걸쳐서 현미경 검사 및 레이저 가공을 행할 수 있다.

여기서, 광 섬유(8)는, 입사측 단면(8a)이 레이저 광원(7)에, 출사측 단면(8b)이 가공 헤드(5)의 투영 렌즈(투영 광학계)(41)가 배치된 입사 포트 측에, 각각 접속되어 있다.

광 섬유(8)에는, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 광 섬유(8)에 대하여 서로 다른 방향으로부터 가압력을 가하여 미소한 굴곡를 생성하는 2개의 모드 스크램블러(11, 12)가 배치된다. 또한 광 섬유(8)는, 가공 헤드(5)의 투영 광학계의 광축과 일치하도록 출사측 단면(8b)을 향해 일직선 상으로 연장되는 직선부(8c)가 형성되어 있다. 이 광 섬유(8)의 직선부(8c)는, 광 섬유(8)의 일부를 레이저 광원 유닛 장착부(19)에 고정 부재에 의해 고정되고, 광 섬유(8)의 선단부(先端部)를 가공 헤드(5)의 입력 포트에 장착함으로써, 광 섬유(8)의 출사측의 일부를 직선형으로 고정할 수 있다.

입사측의 모드 스크램블러(11)는, 광 섬유(8)를 협지하여 한쪽에 2개의 나사(11a, 11c)를 배치하고, 이 2개의 나사(11a, 11c) 사이가 되는 광 섬유(8)의 다른 쪽에 1개의 나사(11b)를 배치하여 구성되어 있다. 중앙의 나사(11b)는 X축의 음의 방향으로 광 섬유(8)를 가압하고, 양단(兩端)의 나사(11a, 11c)는, X축의 양의 방향으로 광 섬유(8)를 가압한다. 이로써, 입사측 단면(8a)으로부터 Y축 방향으로 연장되는 광 섬유(8)는, XY 평면에 있어서 X축 방향으로 미소하게 굴곡된다. 이 경우, 양측의 2개의 나사(11a, 11c)를 고정 핀으로 바꾸고, 한중간의 1개의 나사(11b)를 돌려넣어서 광 섬유(8)에 가압력을 가하여 미소하게 굴곡시킬 수도 있다. 또한, 한중간의 나사(11b)를 고정 핀으로 바꾸고, 양측 나사(11a, 11c)를 돌려 넣음으로써 광 섬유(8)에 가압력을 가하여 미소하게 굴곡시킬 수도 있다.

또한, 출사 측의 모드 스크램블러(12)도 입사 측의 모드 스크램블러(11)와 마찬가지로, 3개의 나사(12a, 12b, 12c)로 구성되어 있다. 중앙의 나사(12b)는 Z 축의 양의 방향으로 광 섬유(8)를 가압하고, 양단의 나사(12a, 12c)는, Z축의 음의 방향으로 광 섬유(8)를 가압한다. 이로써, Y축 방향으로 연장되는 광 섬유(8)가 YZ 평면에 있어서 Z축 방향으로 미소하게 굴곡된다.

이 경우에도 양측의 2개의 나사(12a, 12c)를 고정 핀으로 바꾸고, 한중간의 1개의 나사(11b)를 돌려 넣어서 광 섬유(8)에 가압력을 가하여 미소하게 굴곡시킬 수도 있다. 또한, 한중간의 나사(12b)를 고정 핀으로 바꾸고, 양측의 나사(12a, 12c)를 돌려 넣음으로써 광 섬유(8)에 가압력을 가하여 미소하게 굴곡시킬 수도 있다.

그리고, 모드 스크램블러(11, 12)의 각각의 나사는, 예를 들면, 모드 스크램블러(11, 12)의 도시하지 않은 케이싱 등에 형성된 나사 구멍에 나사 결합함으로써, 광 섬유의 가압량을 조정 가능하게 되어 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 입사 측의 모드 스크램블러(11)와 출사 측의 모드 스크램블러(12)는, 서로 직교하는 방향(X축 방향과 Z축 방향)으로 광 섬유(8)를 미소하게 굴곡할 수 있다.

여기서, 각 모드 스크램블러(11, 12)에 의해 광 섬유(8)를 미소하게 굴곡함으로써, 멀티 모드 광 섬유인 광 섬유(8)에 입사된 레이저 광의 고차 모드를 제거하여 안정된 모드 분포를 얻을 수 있고, 따라서 균일한 강도 분포를 가지는 레이저 광을 후술하는 가공 헤드(5)에 의해 기판 A에 조사할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 2개의 모드 스크램블러(11, 12)가 서로 직교하는 방향으로 광 섬유(8)를 미소하게 굴곡함으로써, 2개의 모드 스크램블러에 의해 동일 방향으로 광 섬유를 미소하게 굴곡하는 경우보다 고차 모드를 확실하게 제거할 수 있고, 따라서 더 한층 안정된 모드 분포를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 광 섬유(8)를 상이한 방향으로 미소하게 굴곡시키는 모드 스크램블러(11, 12)를 사용하고 있으므로, 종래의 파이버를 여러 번 선회시키는 모드 스크램블러를 사용하는 것보다 안정된 모드 분포를 얻을 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는, 2개의 모드 스크램블러(11, 12)가 서로 직교하는 방향으로 광 섬유(8)을 사행(蛇行)시키기 때문에, 매우 안정된 모드 분포를 얻을 수 있지만, 복수의 모드 스크램블러 중 2개의 모드 스크램블러가 광 섬유(8)을 사행시키는 방향이 서로 다르게 되어 있으면, 이들이 이루는 각도가 수직에 가까운 것이 바람직하기는 하지만, 동일 방향으로 미소하게 굴곡하는 경우보다 고차 모드를 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 모드 스크램블러(11, 12)의 나사에 의해 광 섬유(8)를 사행시키지만, 광 섬유(8)를 미소하게 굴곡할 수 있으면, 예를 들면 핀, 돌기, 또는, 광 섬유(8)가 삽입되는 구멍이나 홈이 사행하여 형성된 부재 등을 사용할 수 있지만, 광 섬유(8)를 쉽게 손상시키지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는, 각 모드 스크램블러(11, 12)를 3개의 나사 또는 핀의 조합으로 구성하였지만, 나사 또는 핀이 5개, 7개의 홀수개의 나사를 배치하여 동일 방향으로 복수의 미소한 굴곡을 형성할 수 있도록 해도 된다.

본 실시예의 직선부(8c)는, 광 섬유(8)를 고정하는 고정 부재에 의해 강제적으로 형성되는 것이 아니라, 모드 스크램블러(11, 12)와 가공 헤드(5)의 위치 관계 에 기인하여 일직선 상으로 연장되도록 형성되어 있지만, 예를 들면 광 섬유(8)를 고정 부재에 의해 고정함으로써 직선부(8c)를 강제적으로 형성해도 된다.

그리고, 직선부(8c)의 길이 L은, 레이저 광의 강도 분포를 균일하게 하기 위해서는, 바람직하게는 50mm 이상, 보다 바람직하게는 100mm 이상으로 하면 된다.

또한, 본 실시예에서는, 헤드 장착부(18)가 구동되면, 헤드 장착부(18) 및 레이저 유닛 장착부(19)가 일체적으로 Y 방향으로 구동되어, 결과적으로 가공 헤드(5)와 레이저 유닛[레이저 전원(6), 레이저 광원(7), 광 섬유(8) 및 모드 스크램블러(11, 12)]이 일체적으로 Y 방향으로 이동된다. 즉, 가공 헤드(5)가 이동되어도, 광 섬유(8)가 변형되지 않고, 일정한 형태를 유지한 채 이동되도록 되어 있다.

그러므로, 가공 헤드(5)가 이동해도, 레이저 광원(7), 광 섬유(8) 및 모드 스크램블러(11, 12)가 함께 이동하므로, 광 섬유(8)가 변형하지 않고, 광 섬유(8) 내의 반사 조건이 항상 일정하게 유지되며, 기판 A에 조사되는 레이저 광의 강도 분포를 안정시킬 수 있다. 그 결과, 항상 균일한 강도 분포의 레이저 광을 조사하여, 높은 정밀도의 레이저 가공을 계속 행할 수 있다.

또한, 광 섬유(8)를 변형시키지 않아도 되므로, 반복 사용에 의해 손상되기 쉬운 광 섬유(8)의 열화를 방지할 수도 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 비교적 경량의 가공 헤드(5) 만을 캔틸레버 빔형상의 헤드 장착부(18)에 장착하고, 비교적 중량이 큰 레이저 전원(6) 및 레이저 광원(7)을 게이트형의 수평 빔(20)의 수직 상방으로 배치하였으므로, 가공 헤드(5)의 이동 시에, 헤드 장착부(18)에 가해지는 부하를 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 가공 헤드(5)의 고정밀도 이동을 가능하게 하여, 양호한 정밀도로 레이저 가공을 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 유리 기판 A를 부상 스테이지(2)에 의해 부상시키고, 흡착 반송 스테이지(3)에 의해 X 방향으로 이동시키고, 가공 헤드(5)를 갠트리(4)에 의해 Y 방향으로 이동시킴으로써 기판 A의 실질적으로 전체면에 걸친 현미경 검사와 레이저 가공을 행하지만, 이에 대신하여, 기판 A를 고정하고, 갠트리(4)를 X 방향으로 이동시키고, 가공 헤드(5) 및 레이저 유닛을 갠트리(4)의 수평 빔(20)을 따라 Y 방향으로 이동시켜도 된다.

이하, 특히 도 2를 참조하면서, 결함 수정 장치(1)의 가공 헤드(5)의 내부 구성 등에 대하여 설명한다.

레이저 광원(7)은, 리페어 가공용의 광원이다. 본 실시예에서는, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 레이저 발진기(7a), 결합 렌즈(7b), 하프 미러(7c) 및 LED 광원(7e)을 가지는 구성을 채용하고 있다.

레이저 발진기(7a)는, 유리 기판 A 상의 결함을 제거할 수 있도록, 파장 및 출력이 설정된 레이저 광을 발진하는 것이며, 예를 들면 펄스 발진 가능한 YAG 레이저 등을 바람직하게 채용할 수 있다. 발진 파장은, 리페어 대상에 따라 복수의 발진 파장을 전환할 수 있도록 되어 있다.

레이저 발진기(7a)는, 제어 유닛(22)에 전기적으로 접속되고, 제어 유닛(22)으로부터의 제어 신호에 따라 발진이 제어되도록 되어 있다.

하프 미러(7c)는, 레이저 발진기(7a)에 의해 X축의 음의 방향으로 발진되는 레이저 광을 결합 렌즈(7b)를 향해 Y축의 음의 방향으로 반사한다. 또한, 하프 미러(7c)는, LED 광원(7e)으로부터 결합 렌즈(7b)를 향해 Y축의 음의 방향으로 출사되는 광을 투과한다.

하프 미러(7c)가 레이저 발진기(7a)에 의해 발진되는 레이저 광을 결합 렌즈(7b)를 향해 반사하므로, 레이저 발진기(7a)의 발진 방향을 장치 구성에 맞추어 결정할 수 있기 때문에, 설계의 자유도가 증가하고 또한 공간 절약화를 도모할 수 있다.

결합 렌즈(7b)는, 레이저 발진기(7a)로부터 출사되는 레이저 광을 섬유(3)에 광 결합시키기 위한 광학 소자이다.

광 섬유(8)는, 결합 렌즈(7b)에 의해, 섬유 단면(8a)에 광 결합된 레이저 광을 내부에서 전반(傳搬)시켜서 가공 헤드(5) 내로 인도하고, 레이저 광(60)으로서 섬유 단면(8b)으로부터 출사하는 것이다. 레이저 광(60)은, 광 섬유(8)의 내부를 전반한 후에 출사되므로, 레이저 발진기(7a)의 레이저 광이 가우시안 분포(정규 분포)라도, 광량 분포가 균일화된 확산 광선으로 되어 있다.

그리고, 도 2는 모식도이므로, 레이저 발진기(7a)로부터 출사되는 레이저 광의 광축이 Z 방향을 따르고 있는 것처럼 도시하고 있지만, 본 실시예에 있어서는 도 3b에 나타낸 바와 같이 X축 방향을 따르고 있다. 단, 레이저 발진기(7a)의 배치 위치·자세는 이들로 한정되는 것은 아니다.

또한, 레이저광의 균일화 수단으로서, 전술한 모드 스크램블러(11, 12)에 더하여, 다른 광학 소자 예를 들면, 플라이아이 렌즈(fly's eye lens), 회절 소자, 비구면 렌즈나, 칼레이도형 로드를 사용한 것 등의 각종 구성의 호모지나이저 등을 사용한 구성으로 해도 된다.

가공 헤드(5)는, 그 케이싱(5a) 내에, 투영 렌즈(투영 광학계)(41), 공간 변조 소자(42), 조사 광학계(43), 관찰용 광원(44), 관찰용 결상 렌즈(45), 촬상 소자(46) 등의 광학 소자나 디바이스 등을 유지하고 있다.

투영 렌즈(41)는, 가공 헤드(5)의 케이싱(5a)에 고정된 광 섬유(8)의 섬유 단면(8b)과 공간 변조 소자(42)의 기준면을 공역인 관계로 하는 배치로 되고, 섬유 단면(8b)의 상(像)을 공간 변조 소자(42)의 변조 영역 전체를 조사할 수 있도록 투영 배율이 설정된 렌즈 또는 렌즈군이다.

도 2에서는, 투영 렌즈(41)의 광축 P1은, ZY 평면에 있어서, Y축의 양의 방향으로부터 음의 방향으로 향함에 따라, Z축의 양의 방향으로부터 음의 방향으로 향하는 경사 방향으로 설정되어 있다.

공간 변조 소자(42)는, 투영 렌즈(41)로부터 투사된 레이저 광(61)을 공간 변조하는 것이며, 미소 미러 어레이인 DMD(Digital Mirror Device)로 이루어지고, 요동 제어 가능한 복수의 미소 미러가 직사각형의 변조 영역 내에 2차원적으로 등(等) 피치로 배열되어 있다.

본 실시예에서는, 레이저광(61)의 광로 상에 미러(47)를 배치하여, 레이저광(61)의 광축 P1을 광축 P2의 방향으로 반사하고 있다. 그리고, 레이저광(61)이, 공간 변조 소자(42)의 기준면의 법선을 따른 광축 P3를 따라 온(on) 광(62)으로서 반사되도록, 공간 변조 소자(42)의 기준면의 법선에 대해서 원하는 각도로 입사하 도록 배치하고 있다. 그리고, 광축 P1, P2와 온 광(62)의 광축 P3는, 동일 평면상에 위치한다.

조사 광학계(43)는, 공간 변조 소자(42)에서 공간 변조되고 일정 방향을 향해 반사된 온 광(62)에 의한 상을, 유리 기판 A 상에 원하는 배율로 결상하는 결상 광학계를 구성하는 광학 소자군이며, 공간 변조 소자(42) 측에 결상 렌즈(48)가, 유리 기판 A 측에 대물 렌즈(9)가 각각 배치되어 있다.

대물 렌즈(9)는, 유리 기판 A의 레지스트 패턴을 가공하기 위한 자외용(紫外用) 대물 렌즈 등의 복수의 대물 렌즈로 이루어진다. 이들 복수의 대물 렌즈는, 리볼버 기구에 의해 전환 가능하게 유지되고, 서로 배율이 다르다. 그러므로, 리볼버 기구를 회전시켜 대물 렌즈(9)를 전환함으로써, 조사 광학계(8)의 배율을 변경할 수 있도록 되어 있다. 이하에서는, 특별히 언급하지 않는 한 대물 렌즈(9)는, 조사 광학계(43)를 구성하기 위해 선택된 렌즈를 가리키는 것으로 한다.

또한, 본 실시예에서는, 결상 렌즈(48)의 광축 P4는, Y축 방향으로 평행하게 배치되고, 대물 렌즈(9)의 광축 P5는, Z축 방향으로 평행하게 배치되어 있다.

그러므로, 공간 변조 소자(42)와 결상 렌즈(48) 사이에는, 온 광(62)을 반사하여, 광축 P4를 따라 입사시키는 미러(49)가 설치되어 있다. 그리고, 결상 렌즈(48)와 대물 렌즈(9) 사이에는, 결상 렌즈(48)를 투과한 광을 반사하여, 광축 P5를 따라 입사시키는 하프 미러(51)가 설치되어 있다.

이와 같이 하여, 광축 P4, P5는, 광축 P1, P2, P3와 동일 평면 상에 위치하고 있다. 즉, 레이저 광원(7a)으로부터 공간 변조 소자(42)의 온 상태의 미소 미 러에서 반사하고 조사 광학계(43)를 거쳐 기판 A에 이르는 제1 광축을 구성하는 광축 P1∼P5는, 모두 동일 평면 상에 위치하고 있다.

또한, 미러(49) 및 하프 미러(51)는 모두 X축 주위에만 경사져 있다.

관찰용 광원(44)은, 유리 기판 A 상의 가공 가능 영역 내를 조명하기 위한 관찰용 광(70)을 발생하는 광원이며, 하프 미러(51)와 대물 렌즈(9) 사이의 광로의 측방에 설치되어 있다.

하프 미러(51)와 대물 렌즈(9) 사이의 광로 상에 있어서 관찰용 광원(44)에 대향하는 위치에는, 하프 미러(51)에서 반사된 온 광(62)을 투과하고, 관찰용 광(70)을 대물 렌즈(9)를 향해 반사하는 하프 미러(52)가 설치되어 있다. 그리고, 관찰용 광원(44)과 하프 미러(52) 사이에는, 관찰용 광(70)을 적절한 직경의 조명광속(光束)으로 집광하는 집광 렌즈(53)가 설치되어 있다. 그리고, 집광 렌즈(53)의 광축 P6는, 제1 광축이 위치하는 평면 상에 있어도 되고, 교차하는 위치에 있어도 된다.

관찰용 광원(44)으로서는, 예를 들면 가시광선을 발생하는 크세논 램프나 LED 등 적절한 광원을 채용할 수 있다. 그리고, 오토 포커스용 광원을 가지는 오토 포커스 유닛을 설치하여, 대물 렌즈(9)의 앞쪽 초점 위치를 제어하도록 해도 된다.

관찰용 결상 렌즈(촬상 광학계)(45)는, 하프 미러(51)의 상방측으로, 대물 렌즈(9)의 광축 P5와 동일한 축에 배치되고, 관찰용 광(70)에 의해 조명된 유리 기판 A로부터 반사되고, 대물 렌즈(9)에 의해 집광된 광을 촬상 소자(촬상부)(46)의 촬상면 상에 결상하기 위한 광학 소자이다. 그러므로, 광축 P5는, 기판 A로부터 촬상 광학계를 거쳐 촬상부에 이르는 제2 광축을 겸하고 있다. 그리고, 촬상 소자(46)는, 촬상면 상에 결상된 화상을 광전 변환하는 것으로서, 예를 들면 CCD 등으로 이루어진다.

제어 유닛(22)의 장치 구성은, 본 실시예에서는, CPU, 메모리, 입출력부, 외부 기억 장치 등으로 구성된 컴퓨터와 적절한 하드웨어와의 조합으로 이루어진다. 제어 유닛(22)은, 예를 들면 조작 패널, 키보드, 마우스 등의 적절한 조작 입력 수단을 구비하는 사용자 인터페이스로부터의 조작 입력에 기초하여, 결함 수정 장치(1)의 동작을 제어하는 것이며, 레이저 광원(7), 공간 변조 소자(42), 촬상 소자(46)에 전기적으로 접속되고, 각각의 동작이나 동작 타이밍을 제어할 수 있도록 되어 있다.

제어 유닛(22)이 레이저 발진기(7a)에 대해서, 레이저 광을 발진시키는 제어 신호를 송출하고, 기판 A에 따라 미리 선택된 조사 조건에 기초하여, 레이저 발진기(7a)로부터 레이저 광을 발진시킨다. 레이저 광의 조사 조건으로서는, 예를 들면 파장, 광출력, 발진 펄스폭 등을 들 수 있다.

발진된 레이저광은, 결합 렌즈(7b)에서 광 섬유(8)의 섬유 단면(8a)에 광 결합되고, 전술한 모드 스크램블러(11, 12) 및 직선부(8c)에 의해 섬유 단면(8b)으로부터 광 강도 분포가 균일화된 발산광인 레이저광(60)이 출사된다.

그리고, 본 실시예에서는, FPD 제조 단계에서 제조되는 유리 기판 A의 결함 수정을 행하는 결함 수정 장치(1)에 대하여 설명하였으나, 결함 수정 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 기판의 결함 수정을 행하는 것으로서도 사용할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는, 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 결함 수정 장치의 레이저 광원(17)을 설명하기 위한 개략 측면도이다.

그리고, 도 4a 및 도 4b에 있어서는, 결합 렌즈(17b), 하프 미러(17c) 및 미러(17d)의 가동 방향을 괄호 안의 부호로 나타내고 있다.

본 변형예의 레이저 광원(17)은, 레이저 발진기(17a)와, 결합 렌즈(17b)와, 반사 부재로서의 하프 미러(17c) 및 미러(17d)를 가진다. 전술한 실시예의 레이저 광원(7)과 상이한 점은, 주로 미러(17d)를 배치한 점, 및, 결합 렌즈(17b), 하프 미러(17c) 및 미러(17d)를 가동식으로 한 점이며, 상기 일실시예와 마찬가지로, 광 섬유(8)에는 모드 스크램블러(11, 12)가 배치되고, 또한 직선부(8c)가 형성되어 있다.

도 4b에 나타낸 바와 같이 레이저 발진기(17a)로부터 X축의 음의 방향으로 출사되는 레이저 광은, 도 4a에 나타낸 바와 같이 미러(17d)에 의해 Z축의 양의 방향으로 반사되고, 또한 하프 미러(17c)에 의해 Y축의 음의 방향으로 반사되어, 결합 렌즈(17b)에 입사한다. 그리고, 하프 미러(17c)는, LED 광원(17e)으로부터 결합 렌즈(7b)를 향해 Y축의 음의 방향으로 출사되는 광을 투과한다.

그런데, 도 2에 나타내는 공간 변조 소자(42)의 미소 미러는, 등(等) 피치로 배열되어 동일 방향으로 경사지면 레이저광 P2에 대해서 회절 격자로서 작용한다. 미러(47)에 의해 반사되는 레이저 광(61)은, 그 파장과 공간 변조 소자(42)의 미소 미러의 배열 피치에 따라 회절된다.

그러므로, 투영 광학계(41), 공간 변조 소자(42) 및 미러(47)의 경사를 조정하여 회절광을 결상 렌즈(48)의 광축 P4에 도광함으로써, 회절 효율이 높은 레이저광을 얻을 수 있다.

이 점에 있어서, 본 변형예의 도 4a 및 도 4b에 나타내는 광 섬유(8)는, 상기 일실시예의 도 3a 및 도 3b와 마찬가지로, 레이저 광원(7)으로부터 투영 광학계(41)에 걸쳐서, 모드 스크램블러(11, 12)에 의해 미소하게 굴곡되고, 또한 직선부(8c)가 형성되는 점 외에, 광섬유의 줄이 너무 길지 않아서 느슨한 상태로 되어 있지 않다.

본 변형예의 결합 렌즈(17b)는, 하프 미러(17c), 미러(17d) 및 레이저 발진기(17a)와 독립적으로 Y축 방향(광축 방향)으로 이동 가능하며, 바꾸어 말하면, 하프 미러(17c), 미러(17d) 및 레이저 발진기(17a)와의 상대 위치를 조정 가능하게 하고 있어서, 투영 광학계(41)의 경사 조정에 수반하여 광 섬유(8)의 입사측 단면(8a)이 Y축 방향으로 이동하는 것을 허용할 수 있다.

또한, 결합 렌즈(17b) 및 하프 미러(17c)는, 미러(17d) 및 레이저 발진기(17a)와 독립적으로 미러(17d)에 반사된 레이저 광의 광축 방향인 Z축 방향으로 일체적으로 이동 가능하며, 바꾸어 말하면, 미러(17d) 및 레이저 발진기(17a)와의 상대 위치를 조정 가능하게 하고 있어서, 투영 광학계(41)의 경사 조정에 수반하여 광 섬유(8)의 입사측 단면(8a)이 Z축 방향으로 이동하는 것을 허용할 수 있다.

또한, 결합 렌즈(17b), 하프 미러(17c) 및 미러(17d)는, 레이저 발진기(17a)와 독립적으로 Z축 방향[레이저 발진기(7a)에 의해 출사되는 레이저 광의 광축 방 향]에 일체적으로 이동 가능하며, 바꾸어 말하면, 레이저 발진기(17a)와의 상대 위치를 조정 가능하게 하고 있어서, 투영 광학계(41)의 경사 조정에 수반하여 광 섬유(8)의 입사측 단면(8a)이 X축 방향으로 이동하는 것을 허용할 수 있다.

이상과 같이, 본 변형예에서는, 결합 렌즈(17b)는, 레이저 발진부(17a)와의 상대 위치를 조정 가능하게 배치되어 있다. 또한, 결합 렌즈(17b) 및 반사 부재[하프 미러(17c) 및 미러(17d)]는, 레이저 발진부(17a)와의 상대 위치를 조정 가능하게 배치되어 있다.

그러므로, 결합 렌즈(17b), 하프 미러(17c) 및 미러(17d)를 레이저 발진부(17a)와 독립적으로 적절하게 이동시킴으로써, 광 섬유(8)의 입사측 단면(8a)의 XYZ축의 3축 방향으로의 이동이 허용된다.

따라서, 본 변형예에서는, 광 섬유(8)에 접속되는 투영 광학계(41)를 자유롭게 경사지게 할 수 있고, 따라서 회절광을 결상 렌즈(48)의 광축 P4에 도광함으로써, 회절 효율이 높은 레이저광을 얻을 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 결함 수정 장치를 나타낸 평면도이다.

도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 결함 수정 장치를 나타낸 정면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 결함 수정 장치의 가공 헤드의 내부 구조를 설명하기 위한 개략 구성도이다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 결함 수정 장치의 광 섬유 및 모드 스크램블러를 설명하기 위한 개략 측면도이다.

도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 결함 수정 장치의 광 섬유 및 모드 스크램블러를 설명하기 위한 개략 정면도이다.

도 4a는 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 결함 수정 장치의 레이저 광원을 설명하기 위한 개략 측면도이다.

도 4b는 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 결함 수정 장치의 레이저 광원을 설명하기 위한 개략 정면도이다.

[부호의 설명]

A: 유리 기판 1: 결함 수정 장치

4: 갠트리(이동 기구) 5: 가공 헤드

7: 레이저 광원 7a: 레이저 발진기

7b: 결합 렌즈 7c: 하프 미러

7e: LED 광원 8: 광 섬유

8a: 입사측 단면 8b: 출사측 단면

8c: 직선부 10: 낙사(落射) 조명광원

11, 12: 모드 스크램블러 11a∼11c, 12a∼12c: 나사

17: 레이저 광원 17a: 레이저 발진기

17b: 결합 렌즈 17c: 하프 미러

17d: 미러 17e: LED 광원

41: 투영 광학계 42: 공간 변조 소자

47: 미러

Claims

레이저 광원으로부터 출사된 레이저 광을 광 섬유에 의해 가공 헤드로 도광(導光)하여 기판 상의 결함 부분을 수정하는 결함 수정 장치에 있어서,

상기 기판을 평면 상태로 유지하는 기판 스테이지;

상기 기판 스테이지를 협지하여 걸쳐서 건너는 게이트형의 갠트리;

상기 기판 스테이지와 상기 갠트리 중 한쪽을 다른쪽과 상대적으로 이동시키는 구동 기구;

상기 갠트리의 수평 빔을 따라 이동 가능하게 설치되고, 상기 레이저 광원과 가공 헤드가 일체로 장착된 장착부;

상기 장착부에 일체로 장착된 상기 레이저 광원과 상기 가공 헤드 사이를 연결하는 광 섬유; 및

상기 광 섬유를 서로 다른 방향으로 미소(微小)하게 굴곡하여 섬유 내의 모드 분포를 조정하는 복수의 모드 스크램블러;

를 포함하는 결함 수정 장치.
제1항에 있어서,

상기 광 섬유는, 출사 측이 되는 상기 가공 헤드 측의 단부(端部)가 상기 가공 헤드의 입사광축에 대하여 일직선 상으로 연장되도록 배치되는, 결함 수정 장치.
제2항에 있어서,

상기 광 섬유는, 상기 장착부에 장착되고 상기 단부를 일직선으로 고정하는 고정 부재를 가지는, 결함 수정 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 모드 스크램블러는, 상기 광 섬유에 대하여 서로 다른 방향으로부터 상기 광 섬유에 가압력을 가하여 상기 광 섬유에 서로 다른 방향으로 미소한 굴곡이 생기도록 굴곡 응력을 부여하는, 결함 수정 장치.
제4항에 있어서,

상기 복수의 모드 스크램블러는, 상기 광 섬유에 대하여 서로 직교시켜서 2개 배치되는, 결함 수정 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 모드 스크램블러는, 상기 광 섬유를 협지하여 한쪽에 2개의 나사를 배치하고, 상기 2개의 나사 사이가 되는 상기 광 섬유의 다른 쪽에 1개의 나사를 배치하고, 이들 나사 중 적어도 1개를 나사 결합시켜서 상기 광 섬유에 대한 가압량을 조정하는, 결함 수정 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 모드 스크램블러는, 상기 광 섬유를 협지하여 한쪽에 2개의 핀을 배치하고, 상기 2개의 핀 사이가 되는 상기 광 섬유의 다른 쪽에 1개의 나사를 배치하고, 상기 1개의 나사를 나사 결합시켜서 상기 광 섬유에 대한 가압량을 조정하는, 결함 수정 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 모드 스크램블러는, 상기 광 섬유를 협지하여 한쪽에 2개의 나사를 배치하고, 상기 2개의 나사 사이가 되는 상기 광 섬유의 다른 쪽에 1개의 나사를 배치하고, 상기 2개의 나사를 나사 결합시켜서 상기 광 섬유에 대한 가압량을 조정하는, 결함 수정 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 모드 스크램블러는, 상기 광 섬유를 협지하여 한쪽에 2개의 핀 또는 돌기를 배치하고, 또한 상기 2개의 핀 또는 상기 돌기 사이가 되는 상기 광 섬유의 다른 쪽에 1개의 핀 또는 돌기를 배치한, 결함 수정 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 모드 스크램블러는, 상기 광 섬유를 삽입하여 상기 광 섬유를 미소하게 굴곡하여 사행시킨 홈으로 형성된, 결함 수정 장치.
제1항에 있어서,

상기 장착부는,

상기 갠트리의 수평 빔의 상면을 따라 이동 가능하게 설치되고, 상기 레이저 광원을 장착하는 레이저 유닛 장착부; 및

상기 갠트리의 수평 빔의 다른 쪽을 따라 이동 가능하게 설치되고, 상기 가공 헤드를 장착하는 헤드 장착부

를 포함하고,

상기 레이저 유닛 장착부와 상기 헤드 장착부가 상기 갠트리에 대하여 일체로 되어 이동하는, 결함 수정 장치.
제1항에 있어서,

상기 레이저 광원은,

레이저 광을 발진하는 레이저 발진부; 및

상기 레이저 발진부로부터 발진된 레이저 광을 상기 광 섬유의 단부에 결합하는 결합 렌즈

를 포함하고,

상기 결합 렌즈는, 상기 레이저 발진부와의 상대 위치를 조정 가능하게 배치되는, 결함 수정 장치.
제12항에 있어서,

상기 레이저 광원은, 상기 발진부로부터 발진되는 레이저 광을 상기 결합 렌즈에 반사시키는 반사 부재를 더 포함하고,

상기 결합 렌즈 및 상기 반사 부재는, 상기 레이저 발진부와의 상대 위치를 조정 가능하게 배치되고,

상기 결합 렌즈는, 상기 반사 부재와의 상대 위치를 조정 가능하게 배치되는, 결함 수정 장치.