TWI510834B - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法

本發明係有關於一種雷射加工裝置及雷射加工方法，尤其係有關於在不弄傷配線上之絕緣膜下除去液晶基板之彩色濾光器，並可修正配線之缺陷的雷射加工裝置及雷射加工方法。

在對在液晶基板將絕緣膜與彩色濾光器附加於配線上之COA(Color filter On Array)基板的配線之修正加工，一般採用以脈衝雷射對配線連接用之路徑進行雷射照射，而除去彩色濾光器後，藉CVD(Chemical Vapor Deposition)成膜來進行配線連接的手法。

可是，在本修正加工，在藉脈衝雷射進行彩色濾光器的除去加工時，會發生除去位於彩色濾光器與配線之間的絕緣膜的情況，或未殘留充分的絕緣膜，而在與別的線交叉下進行配線連接的成膜加工時，會發生電性短路的情況。

為了防止這種短路，要求使配線上的絕緣膜殘留，而僅正確地除去彩色濾光器等之薄膜的加工法。

提議一種加工法，該加工法係對除去薄膜等 之物質的加工，使用被變換成紫外線區域之波長的脈衝雷射，調整雷射頻率、掃描速度、能量強度的條件後進行加工，藉此，僅正確地除去薄膜(參照專利文獻1、2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平9-152568號公報

[專利文獻2]日本特開2007-72116號公報

可是，因為存在於液晶基板之配線上的彩色濾光器與存在於配線之間的絕緣膜係下層之絕緣膜的厚度比上層之彩色濾光器小了約1位數，所以即使將加工條件設定成可完全除去彩色濾光器，因為一藉尖峰功率高的脈衝雷射除去時，會連下層之絕緣膜都除去，所以會發生未殘留可足以絕緣的絕緣膜的情形，因為進行與別的線交叉之藉CVD加工的修正時，會發生在交叉部分發生短路的情況，所以無法進行可靠性高的修正加工。

又，亦想到藉由使用尖峰功率低的CW(Continuous Wave)雷射，在對絕緣膜無損害下除去彩色濾光器，但是在僅使用CW雷射除去時，因為彩色濾光器之層過厚，所以無法充分地除去彩色濾光器。

本發明係鑑於這種狀況而完成者，尤其在除去在液晶基板之彩色濾光器時，在藉尖峰功率高的脈衝 雷射除去直到使未到達絕緣膜之一部分殘留的狀態後，藉尖峰功率低的CW雷射除去殘留之部分的彩色濾光器，藉此，可在抑制對絕緣膜的損害下，除去彩色濾光器，抑制絕緣膜的損害所造成之短路等的不良，而實現可靠性高的缺陷修正。

本發明之一形態的雷射加工裝置，係修正以基板上之薄膜所覆蓋之配線的缺陷的雷射加工裝置，其包含：脈衝雷射，係將修正該配線之缺陷之路徑的薄膜除去至在其厚度方向殘留一部分之狀態；及CW(Continuous Wave)雷射，係在藉該脈衝雷射將修正該配線之缺陷之路徑的該薄膜除去至殘留一部分之狀態後，除去在該厚度方向所殘留之部分的薄膜。

本發明之一形態的雷射加工方法，係修正以基板上之薄膜所覆蓋之配線的缺陷之雷射加工裝置的雷射加工方法，該方法係藉脈衝雷射將修正該配線之缺陷之路徑的薄膜除去至在其厚度方向殘留一部分之狀態；在藉該脈衝雷射將修正該配線之缺陷之路徑的薄膜除去至其在厚度方向殘留一部分之狀態後，藉CW(Continuous Wave)雷射除去該殘留之部分的薄膜。

在本發明之一形態，藉脈衝雷射將修正該配線之缺陷之路徑的薄膜除去至在其厚度方向殘留一部分之狀態，並在藉該脈衝雷射將修正該配線之缺陷之路徑的該薄膜除去至在其厚度方向殘留一部分之狀態後，藉CW(Continuous Wave)雷射除去該殘留之部分的薄膜。

因此，因為藉尖峰功率高的脈衝雷射光將配線之缺陷位置的薄膜除去至在薄膜的厚度方向殘留一部分之狀態，所以可在不會損害成為薄膜之下層的絕緣膜下，除去大部分的薄膜。進而，之後，因為藉尖峰功率低的CW雷射，除去在厚度方向所殘留之部分的薄膜，所以可不會損害存在於薄膜之下層的絕緣膜，而且可完全除去薄膜。

結果，因為不會不必要地除去絕緣膜，所以可防止由不必要地除去絕緣膜所引起之修正配線的短路，而可實現可靠性高之配線的缺陷修正。

可作成在藉該CW雷射除去該薄膜後，使該脈衝雷射除去在修正該配線之缺陷的路徑之設置於該薄膜與該配線之間的絕緣膜，在藉該脈衝雷射除去該絕緣膜後，使該CW雷射藉由利用CVD(Chemical Vapor Deposition)成膜來連接修正配線之缺陷的路徑。

因此，藉由使用除去薄膜與絕緣膜的脈衝雷射及CVD用之CW雷射，可不會損害存在於薄膜之下層的絕緣膜，而且可完全除去薄膜。

使被該脈衝雷射所除去而成為該配線之缺陷位置的薄膜之一部分殘留的狀態係可設為殘留可藉該CW雷射除去之薄膜之一部分的狀態。

因此，藉由使用CVD用之CW雷射，可不會損害存在於薄膜之下層的絕緣膜，而且可完全除去薄膜。

該基板上之薄膜係可作為液晶基板上的彩色濾光器。

藉此，因為在藉尖峰功率高的脈衝雷射光除去至使薄膜、即彩色濾光器的一部分殘留後，可藉尖峰功率低的CW雷射除去彩色濾光器之剩下的一部分，所以可不會損害絕緣膜下，完全除去彩色濾光器。

該CW雷射係在藉該脈衝雷射將修正該配線之缺陷的路徑之薄膜除去至在厚度方向殘留一部分之狀態後，除去該殘留之部分的薄膜時，與藉由利用該CVD成膜來連接修正配線之缺陷的路徑時相比，可設為掃描速度更高速，而且雷射功率更強。

藉此，可在不會損害比薄膜下層之絕緣膜下，完全除去薄膜。

若依據本發明，在修正以基板上的薄膜所覆蓋之配線的缺陷時，可除去薄膜而不會損害位於基板上之薄膜的下層並比配線上層的絕緣膜，所以可防止因除去絕緣膜而發生之短路，而可提高缺陷修正的可靠性。

1‧‧‧雷射加工裝置

2‧‧‧液晶基板

11‧‧‧CW雷射振盪器

12‧‧‧雷射照射強度均勻化光學系統

13‧‧‧脈衝雷射振盪器

14‧‧‧雷射照射強度均勻化光學系統

15‧‧‧可變縫隙

16‧‧‧成像加工光學系統

16a‧‧‧物鏡

16b‧‧‧微動工作台

17‧‧‧氣體單元

18‧‧‧原料氣體供給‧排氣單元

22‧‧‧控制部

22a‧‧‧功率控制部

22b‧‧‧掃描速度控制部

第1圖係說明應用本發明之雷射加工裝置的一實施形態之構成例的方塊圖。

第2圖係說明藉第1圖之雷射加工裝置所進行之缺陷修正處理的流程圖。

第3圖係說明液晶基板之配線之缺陷修正位置的圖。

第4圖係說明除去彩色濾光器的處理之液晶基板的上視圖。

第5圖係說明除去彩色濾光器的處理之液晶基板的側視圖。

第6圖係說明接觸加工處理之液晶基板的上視圖。

第7圖係說明CVD加工處理之液晶基板的上視圖。

第8圖係說明CVD加工處理之液晶基板的側視圖。

[實施發明之形態]

[雷射加工裝置的構成例]

第1圖係表示應用本發明之雷射加工裝置的一實施形態之構成例的圖。

第1圖的雷射加工裝置1係藉雷射加工修正基板等之加工對象物的配線之缺陷的裝置。此外，以下，舉液晶基板2作為加工對象物的一例來說明。

雷射加工裝置1構成為包含CVD加工用之CW雷射振盪器11、雷射照射強度均勻化光學系統12、ZAP加工用之脈衝雷射振盪器13、雷射照射強度均勻化光學系統14、可變縫隙15、成像加工光學系統16、氣體單元17、原料氣體供給‧排氣單元18、夾具19、XY工作台20、觀察光學系統21及控制部22。

CW雷射振盪器11係例如由激發CW(Continuous Wave)的Q開關Nd：YLF雷射所構成，並使第4高諧波之雷射光(以下亦稱為CW雷射光)振盪並射出。

雷射照射強度均勻化光學系統12係用以使通過可變縫隙15之CW雷射光的強度分布大致均勻化的光學系統。例如，雷射照射強度均勻化光學系統12係以擴 束器擴大CW雷射光的光束徑，使強度差小之光束中央部射入可變縫隙15的開口，藉此，使通過可變縫隙15之CW雷射光之空間方向的強度分布均勻化。又，雷射照射強度均勻化光學系統12係藉電流計等使雷射光束搖動，而使通過可變縫隙15之CW雷射光之時間方向的強度分布均勻化。

脈衝雷射振盪器13係例如由脈衝激發之Q開關Nd：YLF雷射所構成，並使第3高階波之雷射光(以下稱為脈衝雷射光)振盪並射出。

雷射照射強度均勻化光學系統14係具有與雷射照射強度均勻化光學系統12相同的構成，並使使通過可變縫隙15之脈衝雷射光之空間方向及時間方向的強度分布大致均勻化。又，雷射照射強度均勻化光學系統14具有用以調整脈衝雷射光之照射功率密度的光衰減器。

此外，以下，在不必特別區別CW雷射光與脈衝雷射光的情況，僅稱為雷射光。

可變縫隙15係設置2組2片一組的刀刃，藉由調整各組之刀刃的間隔，可改變矩形之開口的大小。又，可變縫隙15具有使整體繞光軸旋轉的機構。

成像加工光學系統16係使通過可變縫隙15的雷射光在液晶基板2之表面成像的光學系統。成像加工光學系統16係例如由物鏡16a、成像透鏡(未圖示)、二向分光鏡(未圖示)、形成雷射光之光路的反射鏡(未圖示)、測量通過可變縫隙15後之雷射光的輸出的雷射輸出測量器(未圖示)等所構成。又，成像加工光學系統16係具有為 了使雷射光所產生之可變縫隙15之開口之像、即照射點在液晶基板2上以既定速度掃描而使物鏡16a微動的微動工作台16b。

氣體單元17係將用以搬運原料氣體之載送氣體及沖洗氣體供給至原料氣體供給‧排氣單元18。又，氣體單元17係對從原料氣體供給‧排氣單元18的吸引口所吸引之氣體所含的原料氣體進行熱分解後，藉過濾器捕捉。此外，被供給至液晶基板2的加工部之原料氣體的濃度係根據控制部22的控制，調整原料氣體之容器的溫度，而調整所產生之原料氣體的濃度，或藉由調整沖洗氣體及載送氣體的流量來調整。

原料氣體供給‧排氣單元18係將載送氣體及沖洗氣體供給至液晶基板2的加工部。原料氣體係被載送氣體供給至液晶基板2的加工部。沖洗氣體係從液晶基板2的加工部除去空氣。又，原料氣體供給‧排氣單元18係具有吸引原料氣體而不會洩漏至外部的吸引口，並將所吸引之氣體供給至氣體單元17。藉此，將液晶基板2之加工部附近的空間保持於原料氣體環境。而且，藉由在將液晶基板2之加工部附近的空間保持於原料氣體環境之狀態將雷射光照射於加工部，而CVD膜堆積於加工部。

又，原料氣體供給‧排氣單元18具有使雷射光透過的窗板。沖洗氣體亦發揮防止該窗板被進行CVD加工的功用。

此外，CW雷射光係在除去在修正液晶基板2 之配線的缺陷之路徑的彩色濾光器時，在沖洗氣體及載送氣體都未被從原料氣體供給‧排氣單元18供給之狀態被照射。即，液晶基板2係以成為表面之最上層的為彩色濾光器的方式所構成，並往下層依序以絕緣膜及配線層的順序所構成。在修正配線之缺陷時，在除去在修正配線的缺陷之路徑的彩色濾光器後，僅對修正缺陷之路徑中與發生缺陷之配線接觸的區域，在因為接觸加工絕緣膜破損之狀態下，藉CVD新設置旁通配線以跨其他的絕緣膜，藉此，完成缺陷修正。

如上述所示，對用以形成修正之配線之缺陷之旁通配線的路徑，首先，除去彩色濾光器，而彩色濾光器的除去係使用脈衝雷射光及CW雷射光的任一種。更詳細說明之，對在修正缺陷之路徑的彩色濾光器，首先，藉尖峰功率高的脈衝雷射光，將彩色濾光器除去直到部分之彩色濾光器殘留於絕緣膜上的狀態(部分厚度之彩色濾光器殘留於絕緣膜上的狀態)。然後，藉尖峰功率低的CW雷射光，除去該部分厚度殘留於絕緣膜上的彩色濾光器。藉由依此方式除去彩色濾光器，因為對接近絕緣膜的部分使用尖峰功率低的CW雷射光，所以可一面抑制對絕緣膜的損害，一面完全地除去彩色濾光器。結果，即使以後將旁通配線形成於藉CVD修正缺陷的路徑上，亦因為應連接發生缺陷之配線的位置以外的部分，絕緣膜有效地殘留，所以即使連接修正用之旁通配線以跨其他的配線，亦因為彼此維持絕緣狀態，所以防止旁通配線與以旁通配線交叉方式存在的配線的短路，而可實 現可靠性高的缺陷修正。

夾具19被搭載於XY工作台20上，並固定液晶基板2的位置。

XY工作台20係根據控制部22的控制，使夾具19在水平方向移動，並進行夾具19所保持之液晶基板2之加工位置的定位。

控制部22係例如由電腦或各種處理器等所構成，控制雷射加工裝置1的各部。更詳細說明之，控制部22係控制氣體單元17，調整原料氣體的濃度及沖洗氣體與載送氣體的流量。又，控制部22包括功率控制部22a及掃描速度控制部22b。功率控制部22a調整CW雷射振盪器11之Q開關頻率或CW雷射光的脈寬等。又，功率控制部22a控制雷射照射強度均勻化光學系統12之光衰減器，調整CW雷射光的照射功率密度。進而，功率控制部22a調整脈衝雷射振盪器13之開關頻率或脈衝雷射光的脈寬等。又，功率控制部22a控制雷射照射強度均勻化光學系統14之光衰減器，調整脈衝雷射光的照射功率密度。

掃描速度控制部22b控制成像加工光學系統16的微動工作台16b，調整照射點的掃描速度。又，掃描速度控制部22b控制XY工作台20，使液晶基板2之水平方向的位置移動。

[缺陷修正處理]

其次，參照第2圖的流程圖，說明藉第1圖之雷射加工裝置而進行之雷射加工之液晶基板2之配線的缺陷修正處理。

在步驟S1，控制部22係控制脈衝雷射振盪器13及雷射照射強度均勻化光學系統14，產生脈衝雷射光，經由可變縫隙15及成像加工光學系統16，將修正液晶基板2之配線的缺陷之路徑的彩色濾光器除去成部分厚度之彩色濾光器殘留於絕緣膜上。在此時，控制部22控制XY工作台20，而控制藉夾具19所保持之液晶基板2的加工位置。

即，例如，液晶基板2上的缺陷位置如果是在第3圖之缺陷位置51所示的情況，藉脈衝雷射光將用以形成用以修正在第4圖中區域61所表示的缺陷之旁通配線的路徑上的彩色濾光器除去成其部分之厚度殘留於絕緣膜上。更詳細說明之，如第5圖之在第4圖的AA剖面圖所示，在彩色濾光器71之區域61中之以第5圖之朝右上的斜線部所示的區域.61中，藉脈衝雷射光僅將上層部61a除去成使成為彩色濾光器71之部分厚度的下層部61b殘留。

此外，第3圖、第4圖係液晶基板2的上視圖，第5圖係在第4圖之區域61的AA剖面圖。如在第5圖所示，液晶基板2係在構成區域61之前的階段，將閘極線配線53-2形成於絕緣膜72-1上，將絕緣膜72-2形成於其上而覆蓋閘極線配線53-2，將彩色濾光器71以積層的方式形成於絕緣膜72-2的上層。

又，在第3圖、第4圖，表示資料線配線52-1、52-2及閘極線配線53-1至53-4隔著絕緣膜(未圖示)分別在水平方向及垂直方向配線之狀態。又，資料線配線52-1上之閘極線配線53-2之以圖中左側之點線所示的圓記號 表示資料線配線52-1斷線的缺陷位置51。

在步驟S2，控制部22控制CW雷射振盪器11及雷射照射強度均勻化光學系統12，產生CW雷射光，經由可變縫隙15及成像加工光學系統16，除去在修正液晶基板2之配線的缺陷位置51所需之彩色濾光器71的區域61中，藉步驟S1之處理未被脈衝雷射光除去而殘留於絕緣膜72-2上之部分厚度的彩色濾光器。在此時，控制部22控制XY工作台20，而控制藉夾具19所保持之液晶基板2的加工位置。

即，如在第5圖所示，藉CW雷射光除去以圖中朝右下的斜線部所示的下層部61b，該下層部61b係在彩色濾光器71的區域61中，未被脈衝雷射光除去，而僅部分厚度殘留的部分。

因此，利用在尖峰功率高的脈衝雷射光，僅除去形成修正缺陷之旁通配線的路徑之彩色濾光器71的區域61中彩色濾光器71之部分厚度殘留於絕緣膜72-2上的上層部61a，所以可除去彩色濾光器71的大部分而不會損害絕緣膜72-2。又，藉尖峰功率低的CW雷射光僅除去雷區域61中藉脈衝雷射光除去上層部61a時之剩下之彩色濾光器71的下層部61b。因此，可不會損害絕緣膜72-2，而且可完全除去彩色濾光器71。此外，因為可藉CW雷射光除去之彩色濾光器71的厚度有限，所以以可將可藉CW雷射光除去之彩色濾光器71的厚度設定成下層部61b之厚度的方式設定應藉脈衝雷射光除去之上層部61a的厚度。

又，CW雷射係在除去彩色濾光器71時，需要使掃描速度比後述之將配線形成於修正缺陷之路徑上的CVD加工時更高速，而且使雷射強度更強。因此，在藉CW雷射除去彩色濾光器71時，控制部22的掃描速度控制部22b係控制成像加工光學系統16的微動工作台16b，將照射點的掃描速度控制成比CVD加工時更高速，同時功率控制部22a將CW雷射光的雷射強度控制成比CVD加工時更強。

在步驟S3，控制部22係控制脈衝雷射振盪器13及雷射照射強度均勻化光學系統14，產生脈衝雷射光，經由可變縫隙15及成像加工光學系統16，進行所謂的接觸加工，該接觸加工係除去第6圖所示之區域61中成為修正液晶基板2之配線的缺陷之路徑的區域61中以圖中之點線的圓記號所示之位置81-1、81-2的絕緣膜72-1。

即，藉該處理，在位置81-1係如在第6圖所示，成為已除去絕緣膜72-2之狀態。此外，在第6圖，僅表示已除去在位置81-1之絕緣膜72-2之狀態，在位置81-2亦一樣地進行接觸加工，而除去絕緣膜72-2。

在步驟S4，控制部22係控制CW雷射振盪器11及雷射照射強度均勻化光學系統12，產生CW雷射光，經由可變縫隙15及成像加工光學系統16，施加CVD加工，該CVD加工係用以對修正液晶基板2之配線的缺陷位置51之路徑、即區域61a形成旁通配線。在此時，控制部22係控制XY工作台20，而控制藉夾具19所保持之液晶基板2的加工位置。又，控制部22係依需要，控制氣體單元17 ，對原料氣體供給‧排氣單元18供給用以搬運CVD加工所需之原料氣體的載送氣體及沖洗氣體。

結果，藉CVD加工，如第7圖之朝右下的斜線部所示，將旁通配線91形成於修正缺陷位置51的路徑。旁通配線91係如第8圖之在第7圖的BB剖面圖所示，因為在被接觸加工的位置81-1除去絕緣膜72，所以與資料線配線52-1以電性連接。又，雖未圖示，因為對位置81-2亦成為相同的構成，所以旁通配線91還是為了修正資料線配線52-1的缺陷而成為以電性連接之狀態。進而，在已形成旁通配線的區域，在被接觸加工之位置81-1、81-2以外的區域，絕緣膜72-2有效地存在。因此，例如，即使成為如在第7圖之位置92所示之閘極線配線53-2與旁通配線91交叉的構成，因為絕緣膜72-2存在於其之間，所以在電性上絕緣，而可在防止發生短路之狀態下，形成用以修正資料線配線52-1之在缺陷位置51所示的缺陷之旁通配線91。

藉以上的處理，因為作成在液晶基板的缺陷修正處理之除去彩色濾光器時，藉尖峰功率高的脈衝雷射光，將彩色濾光器除去成使其部分厚度殘留於位於彩色濾光器之下層的絕緣膜上後，藉尖峰功率低的CW雷射光除去僅部分厚度殘留於絕緣膜上的彩色濾光器，所以可減少對絕緣膜的損害，而且完全除去彩色濾光器。

結果，因為在除去彩色濾光器時，被受到損害之絕緣膜所被覆的配線變成露出的情形受到抑制，所以即使成為旁通配線與其他的配線交叉這類的構成，亦 可防止發生短路之不良。

此外，在以上，說明了除去用以形成修復缺陷之旁通配線的路徑之彩色濾光器的例子，但是亦可應用於如下之加工處理：對絕緣膜具有充分的厚度者，在除去於下層設置有絕緣膜之薄膜的情況下，可不會損害絕緣膜地除去薄膜。

如以上所示，若依據本發明，在修正以基板上的薄膜所覆蓋之配線的缺陷時，因為可除去薄膜而不會損害位於基板上之薄膜的下層並比配線上層的絕緣膜，所以在除去薄膜時，即使藉由亦除去絕緣膜，成為如旁通配線與其他的配線交叉的構成，亦可防止在電性上發生短路，而可提高缺陷修正的可靠性。

又，在本專利說明書，執行各種處理的步驟係沿著所記載之順序以時間序列所進行之處理當然不一定要依照時間序列來處理，亦包含並列或個別地執行的處理。

Claims (6)

1. 一種雷射加工裝置，係修正以基板上之彩色濾光器所覆蓋之配線的缺陷的雷射加工裝置，其包含：脈衝雷射，係將修正該配線之缺陷之路徑的彩色濾光器除去至在其厚度方向殘留一部分之狀態；及CW(Continuous Wave)雷射，係在藉該脈衝雷射將修正該配線之缺陷之路徑的該彩色濾光器除去至在厚度方向殘留一部分之狀態後，除去該殘留之部分的彩色濾光器。
2. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中該脈衝雷射係在藉該CW雷射除去該彩色濾光器後，除去在修正該配線之缺陷的路徑之設置於該彩色濾光器與該配線之間的絕緣膜；該CW雷射係在藉該脈衝雷射除去該絕緣膜後，藉由利用CVD(Chemical Vapor Deposition)成膜來連接修正配線之缺陷的路徑。
3. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中使藉該脈衝雷射所除去之修正該配線之缺陷的路徑之彩色濾光器的一部分殘留之狀態，係使可藉該CW雷射光除去之彩色濾光器的一部分殘留之狀態。
4. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中該基板係液晶基板。
5. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中該CW雷射係在藉該脈衝雷射將修正該配線之缺陷的路徑之彩色濾光器除去至在厚度方向殘留一部分之狀態後，除 去該殘留之部分的彩色濾光器時，與藉由藉該CVD成膜來連接修正配線之缺陷的路徑時相比，掃描速度更高速，而且雷射功率更強。
6. 一種雷射加工方法，係修正以基板上之彩色濾光器所覆蓋之配線的缺陷之雷射加工裝置的雷射加工方法，該方法係：藉脈衝雷射將修正該配線之缺陷之路徑的彩色濾光器除去至在其厚度方向殘留一部分之狀態；在藉該脈衝雷射將修正該配線之缺陷之路徑的彩色濾光器除去至在厚度方向殘留一部分之狀態後，藉CW(Continuous Wave)雷射除去該殘留之部分的彩色濾光器。