TWI421142B - 雷射加工裝置 - Google Patents

Description

雷射加工裝置

本發明係關於一種雷射加工裝置，特別是關於一種進行雷射CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沈積)加工的雷射加工裝置。

以往，普及地使用雷射CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沈積)法來修正使用於LCD(Liquid Crystal Display；液晶顯示)面板、或有機EL(Electro-Luminescence；電激發光)面板等顯示面板之基板的配線缺陷的雷射加工裝置(例如參閱專利文獻1)。

在使用雷射CVD法的雷射加工裝置中，係將原料氣體供給至修正基板上的配線的部分附近，並將雷射光照射於該基板上的修正部分，以利用雷射光的能量活化的原料氣體作為膜而堆積在修正部分，藉以修正基板上的配線。然而，將原料氣體供給至基板表面時，即使在未照射雷射光的部分，原料氣體也會因原料氣體與基板的溫度差而再結晶化，由再結晶化所產生的異物成為配線的缺陷部分，而使基板的品質降低。

因此，為了防止原料氣體中所含的原料物質在基板上再結晶，而在將基板加熱到預定的溫度(例如40℃前後)以上的狀態下，進行雷射CVD加工(以下也只稱為CVD加工)。例如，在習知的雷射加工裝置中，如圖1所示，將透明薄膜加熱器12貼附於載置基板21的玻璃載物台11的背面，以基板21的加工面成為預定溫度以上的方式，利用透明薄膜加熱器12加熱玻璃載物台11全體。然後，在從下方加熱基板21全體的狀態下，從上方將雷射脈衝照射於基板21，而進行CVD加工。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1　日本特開2008-279471號公報

然而，透明薄膜加熱器12容易產生斷線，每次產生斷線都要修理或更換，需要費用或工夫，並且迄至修理或更換完畢為止，作業會被停止。另一方面，若為了使斷線不易產生而降低透明薄膜加熱器12的溫度，則容易產生原料氣體中所含的原料物質的再結晶。

此外，若利用透明薄膜加熱器12加熱玻璃載物台11全體，因為連不需要的部分都會被加熱，故會有對玻璃載物台11周邊的零件或機器賦予熱所產生的不良影響之虞。

再者，伴隨顯示面板的大型化，玻璃載物台11及透明薄膜加熱器12也會有大型化的趨勢，而成為高價，同時保管作業或保管場所的確保會變困難。

此外，有時會有如為將基板21從玻璃載物台11拿起而設置的提升器用孔(未圖示)等之類不能將透明薄膜加熱器12貼附於玻璃載物台11的部分，在該部分會有產生加熱不足之虞。

本發明係有鑑於此種狀況而完成者，俾可更確實且有效率地加熱進行CVD加工的加工部分附近。

本發明之第1雷射加工裝置具備：送風手段，其送出用以加熱加工部分附近的熱風；供給手段，其藉由將原料氣體進行供給排氣，而將加工部分附近保持在原料氣體環境；照射手段，其將雷射光照射於加工部分；及控制手段，其控制送風手段、供給手段、及照射手段。

在本發明之第1雷射加工裝置中，利用熱風加熱加工部分附近，將加工部分附近保持在原料氣體環境，將雷射光照射於加工部分，在加工部分形成薄膜。

因此，可更確實且有效率地加熱進行CVD加工的加工部分附近。

此雷射加工裝置例如係由雷射修復裝置所構成。此送風手段例如係由吹出150℃～300℃的熱風的熱風機所構成。此供給手段例如係由供給由羰基鉻氣體組成的原料氣體的氣窗等所構成。此照射手段例如係由射出雷射脈衝的雷射單元所構成。此控制手段例如係由由CPU等組成的控制裝置所構成。

可使此控制手段控制如下：利用送風手段加熱加工部分附近預定時間後，利用供給手段產生原料氣體環境，利用照射手段將雷射光照射於加工部分。

藉此，可將加工部分附近的氣體環境保持為大致相同，並可防止加工不均勻的產生。

可使來自送風手段的熱風與來自供給手段的原料氣體從不同的位置供給至加工部分附近。

藉此，可將熱風及原料氣體確實地供給至加工部分附近。

本發明之第2雷射加工裝置具備：送風手段；供給手段，其被設定為比原料氣體中所含的原料物質開始再結晶之溫度還高的溫度，並且將來自送風手段的風送到加工部分附近，藉由將原料氣體進行供給排氣，而將加工部分附近保持在原料氣體環境；照射手段，其將雷射光照射於加工部分；及控制手段，其控制送風手段、供給手段、及照射手段。

在本發明之第2雷射加工裝置中，來自送風手段的風被加熱而送到加工部分附近，加熱加工部分附近，並且將加工部分附近保持在原料氣體環境，將雷射光照射於加工部分，在加工部分形成薄膜。

因此，可更確實且有效率地加熱進行CVD加工的加工部分附近。

此雷射加工裝置例如係由雷射修復裝置所構成。此送風手段例如係由風扇等的送風機、或熱風機等所構成。此供給手段例如係由供給由羰基鉻氣體組成的原料氣體的氣窗等所構成。此照射手段例如係由射出雷射脈衝的雷射單元所構成。此控制手段例如係由由CPU等組成的控制裝置所構成。

可使此控制手段控制如下：利用送風手段及供給手段送風到加工部分附近預定時間後，利用供給手段產生原料氣體環境，利用照射手段將雷射光照射於加工部分。

藉此，可將加工部分附近的氣體環境保持為大致相同，並可防止加工不均勻的產生。

可使此送風手段送出用以加熱加工部分附近的熱風。

藉此，可將加工部分的附近更快地加熱到預定的溫度以上。

依據本發明的第1裝置或第2裝置，可更確實且有效率地加熱進行CVD加工的加工部分附近。

以下，就用以實施本發明的形態(以下稱為實施形態)進行說明。另外，說明係依以下順序進行。

1.實施形態 2.變形例1 〈實施形態〉 [雷射加工裝置的構成例]

圖2為顯示適用本發明的雷射加工裝置之一實施形態的外觀的構成例的透視圖。

圖2的雷射加工裝置101為進行使用於LCD面板或有機EL面板等顯示面板之基板的配線缺陷等的修正之雷射修復裝置。例如，雷射加工裝置101係進行利用雷射誘發電漿去除基板的多餘圖案之ZAP加工、及利用雷射CVD法形成基板欠缺的圖案之CVD加工。雷射加工裝置101係以包含基台111、玻璃載物台112a至112d、軌道構件113a、113b、支柱(column)114、及頭部115的方式構成。

再者，以下將支柱114的長度方向稱為x軸方向或左右方向，將軌道構件113a、113b的長度方向稱為y軸方向或前後方向，將與x軸及y軸垂直的方向稱為z軸方向或上下方向。

在基台111上面的左右兩端設有軌道構件113a、113b。此外，在軌道構件113a與軌道構件113b之間，將長度方向與y軸方向一致的板狀玻璃載物台112a至112d以預定間隔設於基台111的上面。

如圖3所示，在玻璃載物台112a至112d的上面載置成為加工對象的基板131。此時，如圖3所示，例如將搬運基板131的自動裝填器的臂132插入各玻璃載物台之間的槽，藉此可容易地將基板131設置於玻璃載物台112a至112d、或從玻璃載物台112a至112d撤除。

另外，以下，在無需各個區別玻璃載物台112a至112d的情況，只稱為玻璃載物台112。

在軌道構件113a、113b的上面，分別設有在y軸方向延伸的軌道。此外，在軌道構件113a與軌道構件113b之間架設有支柱114，支柱114下面的長度方向的兩端與軌道構件113a、113b上面的軌道嵌合。而且，可使用未圖示的致動器等，沿著軌道構件113a、113b上面的軌道，使支柱114在y軸方向移動。

此外，在支柱114的前面及上面設有軌道，倒L字型的頭部115與支柱114的前面及上面的軌道嵌合。而且，可使用未圖示的致動器等，沿著支柱114的前面及上面的軌道，使頭部115在x軸方向移動。

參閱圖4，在頭部115設有後述的加工單元151。更具體而言，加工單元151的各部分內建於頭部115、或安裝於頭部115的下面。而且，加工單元151可利用未圖示的致動器等而在z軸方向移動。此外，如上述，藉由使支柱114在y軸方向移動、或使頭部115在x軸方向移動，可使加工單元151在x軸方向及y軸方向移動。

此外，在基台111上內建有控制部152(圖4)，該控制部152係控制支柱114、頭部115、及加工單元151的移動、或控制加工單元151的動作。

另外，以下，將未移動於場所的基台111、玻璃載物台112、及軌道構件113a、113b統稱為固定部101A，將移動於場所的支柱114、及頭部115統稱為可動部101B。

[加工單元的構成例]

圖4為顯示加工單元151的構成例的方塊圖。加工單元151係以包含氣窗161、雷射照射觀察單元162、雷射單元163、氣體吸氣排氣單元164、熱風機165、及熱風機控制單元166的方式構成。

氣窗161係在載置於玻璃載物台112的基板131上方，與基板131隔著微小的間隔而配置。再者，氣窗161與基板131之間的距離，可藉由使加工單元151在z軸方向移動而調整。詳細情形將參閱圖5及圖6於後述之，其中氣窗161具有導入口，該導入口係將從氣體吸氣排氣單元164供給的原料氣體和淨化氣體、及從熱風機165供給的熱風供給至基板131之照射雷射脈衝的部分(以下稱為雷射照射部)附近。此外，氣窗161具備吸入口，該吸入口係以不會使原料氣體和淨化氣體洩漏到外部的方式吸入。

在氣窗161的正上方設置有雷射照射觀察單元162。雷射照射觀察單元162具有改變雷射脈衝之脈衝能量的衰減器(未圖示)、使雷射脈衝的射束形狀變化的可變孔徑機構(未圖示)、使物鏡上下移動以調整焦點位置的機構(未圖示)、及用以觀察基板131的雷射照射部附近的顯微鏡機構(未圖示)等。

雷射單元163例如分別具備射出ZAP加工用的雷射脈衝(以下稱為ZAP雷射脈衝)、及CVD加工用的雷射脈衝(以下稱為CVD雷射脈衝)的雷射光源。而且，從雷射單元163射出的雷射脈衝係經由雷射照射觀察單元162及氣窗161，照射於基板131。此外，如上述，藉由配合支柱114及頭部115的移動而使加工單元151在x軸方向及y軸方向移動，可調整基板131的雷射照射部的位置。

再者，例如使用Nd：YLF雷射的三次諧波(波長351nm)、重複頻率30Hz、時間寬度20微微秒的雷射脈衝作為ZAP雷射脈衝；使用Nd：YLF雷射的三次諧波(波長349nm)、重複頻率4kHz、時間寬度30毫微秒的雷射脈衝作為CVD雷射脈衝。

氣體吸氣排氣單元164具備將原料氣體、淨化氣體在必要的時序供給至氣窗161，並且進行從氣窗161被吸引之排氣氣體的無害化處理的機構等。再者，原料氣體係使用例如羰基鉻氣體，淨化氣體係使用例如氦氣或氬氣。

熱風機165在熱風機控制單元166的控制下，在必要的時序，經由氣窗161將預定溫度(例如150～300℃)的熱風供給至基板131的雷射照射部附近。

熱風機控制單元166在控制部152的控制下，控制從熱風機165吹出熱風的時序、及熱風的溫度等。

此外，控制部152控制雷射加工裝置101的可動部101B之各部分的動作。例如，控制部152經由未圖示的致動器等，控制支柱114沿y軸方向的移動、頭部115沿x軸方向的移動、及加工單元151沿z軸方向的移動。此外，例如控制部152控制雷射照射觀察單元162的照明、孔徑、衰減器的衰減率等。再者，例如控制部152控制從雷射單元163射出之雷射脈衝的雷射能量、重複頻率、時間寬度(脈衝寬度)、及射出時序等。此外，例如控制部152進行氣體吸氣排氣單元164的氣體開關閥(未圖示)的開關時序等的控制。再者，例如控制部152經由熱風機控制單元166，控制從熱風機165吹出熱風的時序及熱風的溫度等。

[氣窗的構成例]

其次，參閱圖5及圖6，就氣窗161的構成例進行說明。圖5為從側面看氣窗161的剖面圖，圖6為氣窗161下面的平面圖。氣窗161係由圓盤狀的窗口201及圓盤狀的窗202所構成。

在窗口201的中央形成有氣體導入空間部201A。氣體導入空間部201A從窗口201的下面到預定高度，直徑為一定，從中途向上面部，直徑呈錐狀擴大。此外，以覆蓋氣體導入空間部201A上端的開口的方式，在窗口201的上面設有用以導入來自雷射單元163的雷射脈衝的窗202。

以對於基板131的上面平行且相互對向的方式，在窗202的正下方設有淨化氣體導入口201B-1、201B-2。從氣體吸氣排氣單元164供給的淨化氣體係經由淨化氣體導入口201B-1、201B-2，從氣體導入空間部201A的側面吹出，利用該淨化氣體防止窗202的模糊不清。此外，從氣體導入空間部201A的側面吹出的淨化氣體的2個氣流係在窗202的正下方相遇，朝向氣體導入空間部201A的下方，大致對基板131之面垂直下降。

在氣體導入空間部201A的直徑成為一定的區域，與基板131之面平行地設有原料氣體導入口201C。從氣體吸氣排氣單元164供給的原料氣體經由原料氣體導入口201C，從氣體導入空間部201A的側面吹出，混入淨化氣體的氣流，成為向基板131的上面大致垂直下降的氣流，擴散於窗口201與基板131之間的CVD空間211。此CVD空間211連接於基板131的雷射照射部附近，即利用雷射脈衝及原料氣體在基板131上形成薄膜的部分附近。

在窗口201下面的氣體導入空間部201A下端的開口周圍設有送風口201D-1至201D-3。從熱風機165供給的熱風自送風口201D-1至201D-3吹出，擴散於CVD空間211。

以包圍氣體導入空間部201A下端的開口周圍的方式，在窗口201下面的送風口201D-1至201D-3的外側形成有環狀的排氣口201E。再者，以包圍排氣口201E的方式形成有環狀的排氣口201F。而且，從氣體導入空間部201A吹出的淨化氣體和原料氣體、及含有從送風口201D-1至201D-3吹出之熱風的空氣被吸入此等排氣口201E、201F，從設於排氣口201E、201F的未圖示的吸入口送到氣體吸氣排氣單元164。如此，形成藉由從排氣口201E、201F吸入空氣，而從外部遮斷CVD空間211的環狀的氣幕屏蔽部212，利用氣幕屏蔽部212防止原料氣體漏到外部。而且，CVD空間211會被保持在原料氣體環境。

此外，窗口201在控制部152的控制下，利用未圖示的加熱器等設定在比原料氣體中所含的原料物質開始再結晶之溫度還高的溫度(例如65～70℃)。

[修復處理]

其次，參閱圖7的流程圖，針對由雷射加工裝置101所執行的修復處理進行說明。另外，此流程圖係顯示從基板131之某部分的加工結束後到下一部分的加工結束為止的處理流程。

在步驟S1中，控制部152使加工單元151沿z軸方向上升。例如，進行基板131的加工時，基板131與氣窗161之間的距離被設定在約0.5mm左右。然後，為了使加工單元151移動到下一個加工位置，控制部152以基板131與氣窗161之間的距離擴大為2～3mm左右的方式，使加工單元151沿z軸方向上升。

在步驟S2，氣體吸氣排氣單元164在控制部152的控制下，停止原料氣體的供給。此外，在已停止原料氣體之供給的情況，略過(skip)步驟S2的處理。繼續進行淨化氣體的供給。

在步驟S3，熱風機165在控制部152及熱風機控制單元166的控制下，開始進行熱風的供給。藉此，開始從送風口201D-1至201D-3吹出熱風，加熱基板131之接近送風口201D-1至201D-3的部分。

在步驟S4，雷射加工裝置101移動加工單元151。即，控制部152控制頭部115在x軸方向的位置及支柱114在y軸方向的位置，使加工單元151移動到下一個加工位置。

在步驟S5，控制部152係以基板131與氣窗161之間的距離接近達0.5mm左右的方式，使加工單元151在z軸方向下降。

在步驟S6，控制部152將熱風的供給時間設定於定時器。即，控制部152將下述時間設定於定時器：利用從送風口201D-1至201D-3吹出的熱風，將包含連接於CVD空間211的區域之基板131的加工面區域的溫度設成原料氣體中所含的原料物質不會再結晶的溫度(例如40℃前後)以上所需的時間。

在步驟S7，雷射加工裝置101開始加工準備。例如，雷射照射觀察單元162在控制部152的控制下，以從雷射單元163射出的雷射脈衝的焦點位置符合基板131的加工面的方式，調整物鏡的焦點位置。此外，控制部152經由未圖示的輸入部，取得關於雷射脈衝的脈衝能量、由衰減器所產生的雷射脈衝的衰減率之值、縫隙的大小等由使用者所輸入的加工條件的設定，根據該設定，控制雷射照射觀察單元162及雷射單元163。再者，控制部152經由未圖示的輸入部，取得由使用者所輸入之進行CVD加工及ZAP加工的位置的詳細資訊。

在步驟S8，熱風機165在控制部152及熱風機控制單元166的控制下，在於步驟S6中所設定的定時器之預設的期間終止的時點，停止熱風的供給。如此，在原料氣體的供給前停止熱風，在原料氣體供給中不送熱風，藉此可將加工中的CVD空間211內的氣體環境保持為大致相同，並可防止加工不均勻的產生。

在步驟S9，氣體吸氣排氣單元164在控制部152的控制下，開始進行原料氣體的供給。藉此，原料氣體從氣體導入空間部201A的下端吹出，擴散於窗口201與基板131之間的CVD空間211。

在步驟S10，雷射加工裝置101進行CVD加工。具體而言，控制部152一面控制頭部115在x軸方向的位置及支柱114在y軸方向的位置，一面控制來自雷射單元163的雷射脈衝的射出，使雷射脈衝照射於在步驟S7所設定之基板131進行CVD加工的部分。藉此，在基板131照射有雷射脈衝的部分形成由原料氣體中所含的原料物質所產生的薄膜，形成新的圖案。

在步驟S11，氣體吸氣排氣單元164在控制部152的控制下，停止原料氣體的供給。

在步驟S12，雷射加工裝置101進行ZAP加工。具體而言，控制部152一面控制頭部115在x軸方向的位置及支柱114在y軸方向的位置，一面控制來自雷射單元163的雷射脈衝的射出，使雷射脈衝照射於在步驟S7所設定之基板131進行ZAP加工的部分。藉此，去除基板131照射有雷射脈衝之部分的圖案。

再者，在無需進行ZAP加工的情況，略過步驟S11及步驟S12的處理。此外，在還留下要加工的部分的情況，從步驟S1起執行處理。

如以上，可更確實且有效率地加熱基板的進行CVD加工的部分附近。

即，由於不使用透明薄膜加熱器，所以無需進行透明薄膜加熱器的斷線等所產生的修理或更換，可削減花費於此的費用或工夫、或防止作業的停頓。

此外，由於僅加熱進行CVD加工的部分附近，所以可削減加熱所需的能源，同時可防止因加熱不要的部分而對周邊的零件或機器造成熱所產生的不良影響。

再者，可將用以加熱基板的零件小型化，並且無需隨著成為加工對象的基板大小來進行更換，可削減成本，並且可使維修品的保管容易。

此外，若是在加工單元151的移動範圍內，則可不遺漏地加熱基板的所有部分，可防止加熱不足的產生。

〈2.變形例〉

在以上的說明中，顯示從熱風機165供給預定溫度以上的熱風之例。然而，如上述，由於窗口201係設定為高的溫度(65～70℃)，所以藉由僅設成從熱風機165供給與周圍的溫度相同的風，並從窗口201的送風口201D-1至201D-3吹出，可從送風口201D-1至201D-3就吹出熱風。而且，也可利用該熱風來加熱基板131。

此外，圖5及圖6所示的淨化氣體導入口、原料氣體導入口、及送風口的數量為其一例，可按照需要增減。

再者，本發明的實施形態並不限定於上述的實施形態，可在不脫離本發明要旨的範圍內進行各種變更。

11．．．載物台

12．．．透明薄膜加熱器

21．．．基板

101．．．雷射加工裝置

101A．．．固定部

101B．．．可動部

112、112a～112d．．．玻璃載物台

113a、113b．．．軌道構件

114．．．支柱

115．．．頭部

131．．．基板

132．．．臂

151．．．加工單元

152．．．控制部

161．．．氣窗

162．．．雷射照射觀察單元

163．．．雷射單元

164．．．氣體吸氣排氣單元

165．．．熱風機

166．．．熱風機控制單元

201．．．窗口

202．．．窗

201A．．．氣體導入空間部

201B-1、201B-2．．．淨化氣體導入口

201C．．．原料氣體導入口

201D-1～201D-3．．．送風口

201E、201F．．．排氣口

211．．．CVD空間

212．．．氣幕屏蔽部

圖1為用以說明習知的CVD加工時的基板加熱方法的圖。

圖2為顯示適用本發明的雷射加工裝置之一實施形態的外觀的構成例的立體圖。

圖3為顯示基板的設置及撤除方法之例的圖。

圖4為顯示雷射加工裝置的加工單元的構成例的方塊圖。

圖5為從側面看加工單元的氣窗的剖面圖。

圖6為加工單元的氣窗下面的俯視圖。

圖7為用以說明由雷射加工裝置所執行的雷射修復處理的流程圖。

101．．．雷射加工裝置

101A．．．固定部

101B．．．可動部

112．．．玻璃載物台

131．．．基板

151．．．加工單元

152．．．控制部

161．．．氣窗

162．．．雷射照射觀察單元

163．．．雷射單元

164．．．氣體供給排氣單元

165．．．熱風機

166．．．熱風機控制單元

Claims (5)

1. 一種雷射加工裝置，其特徵在於具備：送風手段，其送出用以加熱加工部分附近的熱風；供給手段，其藉由將原料氣體進行供給與排氣，而將該加工部分附近保持在該原料氣體環境；照射手段，其將雷射光照射於該加工部分；及控制手段，其控制該送風手段、該供給手段、及該照射手段；其中，該控制手段在控制該送風手段以加熱該加工部分附近一預定時間後，控制該供給手段以產生該原料氣體環境，及控制該照射手段以將該雷射光照射於該加工部分。
2. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中來自該送風手段的熱風與來自該供給手段的該原料氣體係從不同的位置供給至該加工部分附近。
3. 一種雷射加工裝置，其特徵在於具備：送風手段；供給手段，其被設定為比原料氣體中所含的原料物質開始再結晶之溫度還高的溫度，並且將來自該送風手段的風送到加工部分附近，藉由將該原料氣體進行供給排氣，而將該加工部分附近保持在該原料氣體環境；照射手段，其將雷射光照射於該加工部分；及控制手段，其控制該送風手段、該供給手段、及該照射手段。
4. 如申請專利範圍第3項之雷射加工裝置，其中該控制手 段在後控制該送風手段以加熱該加工部分附近一預定時間後，控制該供給手段以產生該原料氣體環境，並控制該照射手段以將該雷射光照射於該加工部分。
5. 如申請專利範圍第3項之雷射加工裝置，其中該送風手段送出用以加熱該加工部分附近的熱風。