(57)【要約】      （修正有）【課題】下地層の材質や層の膜厚のばらつきに影響されること無く、適正に加工対象の欠陥部を修正加工できるようにする。【解決手段】レーザ修正方法は、基板１００上に形成された多層膜構造１１０の欠陥部における加工対象層にレーザ光Ｌを照射して修正加工を行うものであり、欠陥部を含むようにレーザ光の走査範囲を設定し、レーザ光の照射によって生成されるプラズマによって発生する光の発光スペクトルに基づいて、加工された物質を同定し、同定結果によって加工対象層の加工状態をモニタする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された多層膜構造の欠陥部における加工対象層にレーザ光を照射して修正加工を行うレーザ修正方法であって、
前記欠陥部を含むように前記レーザ光の走査範囲を設定し、
前記レーザ光の照射によって生成されるプラズマによって発生する光の発光スペクトルに基づいて、加工された物質を同定し、当該同定結果によって前記加工対象層の加工状態をモニタすることを特徴とするレーザ修正方法。
【請求項２】
前記発光スペクトルによって、前記加工対象層の下層レイヤーの物質が同定された時点で、前記レーザ光の修正レシピを変更することを特徴とする請求項１記載のレーザ修正方法。
【請求項３】
前記発光スペクトルによって、前記走査範囲の全域で前記加工対象層の下層レイヤーの物質が同定されたところで、修正加工を終了することを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ修正方法。
【請求項４】
基板上に形成された多層膜構造の欠陥部における加工対象層にレーザ光を照射して修正加工を行うレーザ修正装置であって、
前記欠陥部を含む走査範囲にレーザ光を走査するレーザ照射部と、
前記レーザ光の照射によって生成されるプラズマによって発生する光の発光スペクトルを分析する分析部と、
前記分析部の分析結果に基づいて前記レーザ照射部を制御する制御部とを備えることを特徴とするレーザ修正装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記走査範囲内での前記レーザ光の走査時に、前記分析部によって前記加工対象層の下層レイヤーの物質が同定された時点で、前記レーザ光の修正レシピを変更することを特徴とする請求項４記載のレーザ修正装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記分析部によって前記走査範囲の全域で前記加工対象層の下層レイヤーの物質が同定されたところで、修正加工を終了することを特徴とする請求項４又は５に記載のレーザ修正装置。
【請求項７】
前記レーザ照射部は、前記欠陥部をモニタする顕微鏡を介して前記欠陥部にレーザ光を照射することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載のレーザ修正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ修正方法、レーザ修正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ修正（laser repair）は、ＦＰＤ（Flat Panel Display）などの製造工程において、検査工程後に行われ、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などの多層膜基板を対象に、検査工程で特定された欠陥部に対してレーザ光を照射して修正加工を行うものである。
【０００３】
従来のレーザ修正は、基板上に形成された多層膜構造の配線パターンに対して、検査対象箇所を撮影した欠陥画像と、欠陥の無い参照画像とを照合して欠陥を検出し、入力される指示内容に基づいて、検出された欠陥に対してレーザ光が照射される加工位置及び加工範囲を指定し、指定された加工位置及び加工範囲にレーザ光を照射することがなされている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８８６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーザ修正装置は、検出された欠陥が分かる配線パターンの画像に対して、グラフィック・ユーザ・インターフェースにより画像上に欠陥部を含む長方形の加工範囲を指定し、その加工範囲全域に一定の修正レシピ（レーザエネルギー、レーザ周波数、レーザショット数など加工パラメータ）で修正加工を行っている。
【０００６】
このような従来のレーザ修正装置は、多層膜構造の加工対象において、加工対象の欠陥部における下地層の材質が部分的に異なる場合などであっても、加工範囲内を決められた一定の修正レシピで加工するため、下地層の材質の違いで除去される部分と除去されない部分のむらが生じてしまい、欠陥部に対して適正な修正を行うことができない場合があった。これに対して、過剰な条件での加工で欠陥部を全て除去しようとすると、欠陥部の下地層が過剰に除去されてしまい、適正な層構造が維持できない問題があった。
【０００７】
また、多層膜構造の加工対象物において、大型基板の製造工程などで、層の膜厚にばらつきがある場合に、前述した従来のレーザ修正装置では、修正場所によって膜厚が異なっているにも拘わらず、決められた一定の修正レシピで欠陥部の加工が行われるため、この場合にも加工で除去すべき欠陥部が残ってしまったり、過剰な加工で下地層が除去されてしまったりして、適正な修正を行うことができない問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、下地層の材質や層の膜厚のばらつきに影響されること無く、適正に加工対象の欠陥部を修正加工できるようにすること、加工対象の欠陥部が残ってしまったり、加工対象の欠陥部の下地層が過剰に加工されてしまうことを抑止した適正な修正加工を行えるようにすること、などが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
【００１０】
基板上に形成された多層膜構造の欠陥部における加工対象層にレーザ光を照射して修正加工を行うレーザ修正方法であって、前記欠陥部を含むように前記レーザ光の走査範囲を設定し、前記レーザ光の照射によって生成されるプラズマによって発生する光の発光スペクトルに基づいて、加工された物質を同定し、当該同定結果によって前記加工対象層の加工状態をモニタすることを特徴とするレーザ修正方法。
【００１１】
基板上に形成された多層膜構造の欠陥部における加工対象層にレーザ光を照射して修正加工を行うレーザ修正装置であって、前記欠陥部を含む走査範囲にレーザ光を走査するレーザ照射部と、前記レーザ光の照射によって生成されるプラズマによって発生する光の発光スペクトルを分析する分析部と、前記分析部の分析結果に基づいて前記レーザ照射部を制御する制御部とを備えることを特徴とするレーザ修正装置。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ修正装置を示す説明図。
【図２】分析部が出力する発光スペクトルを示す説明図（（ａ）が加工対象層加工時の発光スペクトル、（ｂ）が加工対象層の下層レイヤー加工時の発光スペクトル）。
【図３】レーザ修正方法の工程を示した説明図である。
【図４】加工工程における制御部の動作フローを示した説明図である。
【図５】欠陥部の加工状態（（ａ）が走査範囲の全域で加工を行う状態、（ｂ）が走査範囲の一部で加工を行う状態）を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
【００１４】
図１に示すように、レーザ修正装置１は、基板１００上に形成された多層膜構造１１０の欠陥部に、レーザ光を照射して修正加工を行う装置である。基板１００は、平面的に移動可能なステージＳ上に支持されており、レーザ修正装置１の光軸Ｐを基板上の任意の位置に合わせることができるようになっている。
【００１５】
加工の対象は、例えば、ＴＦＴ基板であり、ＴＦＴ基板は、ガラスなどの基板１００上にＴＦＴ（Thin-Film-Transistor）の多層膜構造１１０が形成されている。多層膜構造１１０は、一例として、第１層（例えば、ポリシリコン層（p-Si;polysilicon)）、第２層（例えば、メタル電極層）、第３層（例えば、絶縁層）などで構成されている。
【００１６】
図１において、レーザ修正装置１は、レーザ照射部２と、分析部３と、制御部４とを備えている。また、レーザ修正装置１は、欠陥部を拡大画像でモニタする画像モニタ部５を備えている。
【００１７】
レーザ照射部２は、欠陥部を含む走査範囲にレーザ光Ｌを照射するものであり、レーザ光Ｌを出射するレーザ発振器２０と、レーザ光Ｌを設定された走査範囲に走査する走査部２１とを備えている。走査部２１は、ガルバノミラー２１Ａ，２１Ｂの駆動範囲によって、ミラー２２で反射されたレーザ光Ｌの走査範囲（加工範囲）が設定され、レーザ光Ｌの照射点を走査範囲内で移動させる。走査の形態は特に限定されないが、図示のように、２つのガルバノミラー２１Ａ，２１Ｂを用いる例では、一つのガルバノミラー２１Ａの駆動で一次元的な線走査を行い、もう一つのガルバノミラー２１Ｂの駆動で線走査と交差する方向の走査を行うラスター走査を行うことができる。
【００１８】
分析部３は、レーザ光Ｌの照射によって生成されるプラズマによって発光する光の発光スペクトルを分析して、レーザ光Ｌの照射によって加工された物質を同定するものであり、図示の例では、光ファイバ３０と分光器３１を備えている。光ファイバ３０は、発光する光を受光して分光器３１に伝送するものであり、分光器３１は、光ファイバ３０によって伝送された光の発光スペクトルを出力する。
【００１９】
制御部４は、分析部３の分析結果に基づいてレーザ照射部２を制御するものであり、分析部３から出力された発光スペクトルにより、レーザ光Ｌの照射によって加工された物質を同定し、この同定結果によって加工対象層の加工状態をモニタしながら、レーザ照射部２を制御する。
【００２０】
画像モニタ部５は、顕微鏡５０、白色光源５１、撮像カメラ５２、画像処理部５３、表示装置５４などを備えている。画像モニタ部５は、白色光源５１から出射される白色光が、ミラー５１Ａ、ハーフミラー５０Ｂ、顕微鏡５０の光学系５０Ａを経由して、欠陥部の画像取得領域に照射され、そこから反射した光が、光学系５０Ａ、ハーフミラー５０Ｂ，５０Ｃを経由して、撮像カメラ５２の撮像面に結像される。撮像カメラ５２が取得した画像は、画像処理部５３で適宜の画像処理がなされて、表示装置５４の表示画面に表示される。
【００２１】
ここで、レーザ照射部２から出射されるレーザ光Ｌは、画像モニタ部５における顕微鏡５０を介して欠陥部に照射される。すなわち、画像モニタ部５の顕微鏡５０の光軸と欠陥部に向かうレーザ光Ｌの光軸が同軸になっており、画像モニタ部５は、レーザ光Ｌが照射されている欠陥部の加工状態が画像でモニタできるようになっている。この際、撮像カメラ５２の前方には、欠陥部で反射したレーザ光をカットするレーザ光カットフィルタ（図示省略）が設けられており、表示装置５４には、白色光の反射画像（カラー画像）が、顕微鏡５０によって設定された適宜の拡大倍率で鮮明に表示できるようになっている。
【００２２】
ここで、分析部３について更に詳細に説明する。分析部３では、レーザ誘起プラズマ分光法による分析が行われる。この分析では、レーザ発振器２０から短パルスのレーザ光Ｌが出射され、このレーザ光Ｌが顕微鏡５０の光学系５０Ａで集光されて欠陥部の表面に照射される。この際、レーザ光Ｌの集光点では、高温高密度のプラズマ（破壊プラズマ）が生成され、集光点の表面にある原子がこのプラズマによって誘起されて、励起された原子は固有の波長の光を放射して状態遷移する。これにより、このとき発生した光の発光スペクトルを分光器３１で取得し、発光スペクトルを分析することで、レーザ光Ｌが照射された欠陥部表面の物質の種類や量を同定することができ、この同定によって、レーザ光Ｌの照射による欠陥部の加工状態をモニタすることができる。
【００２３】
このようなレーザ修正装置１は、画像モニタ部５による欠陥部画像のモニタと、分析部３でのレーザ誘起プラズマ分光法による欠陥部の加工状態のモニタとを適宜組み合わせることで、欠陥部の加工状態をリアルタイムで正確に把握することができる。そして、欠陥部の加工状態に応じて制御部４を制御することで、修正レシピなどを欠陥部の加工状態に応じて制御することができる。
【００２４】
図２は、分析部３で取得した発光スペクトルの一例を示している。（ａ）が欠陥部における加工対象層にレーザ光Ｌを照射している際に取得される発光スペクトルの例であり、（ｂ）が加工対象層の下層レイヤにレーザ光Ｌを照射している際に取得される発光スペクトルである。このような発光スペクトルの違いは、制御部４が備える分析アルゴリズムで分析され、物質の同定がなされる。ここでの分析アルゴリズムには、ニューラルネットワークなどの学習済みＡＩを用いることができる。
【００２５】
このようなレーザ修正装置１を用いたレーザ修正方法の一例を説明する。レーザ修正方法における修正工程は、図３に示すように、検査工程Ｓ１の後に行われ、欠陥位置特定工程Ｓ２、欠陥形状特定工程Ｓ３、修正加工工程Ｓ４の順に行われる。
【００２６】
先ず、欠陥位置特定工程Ｓ２では、修正工程に先立って行われる検査工程Ｓ１の結果から欠陥部の位置を特定する。その際には、画像モニタ部５で取得される拡大画像を低倍率に設定して、多層膜構造における複数の周期パターン（ＴＦＴ基板の表示画素に対応するパターン）を含む画像を取得し、これを画像処理部５３にて画像処理することで、欠陥部が存在する周期パターンの位置を特定する。そして、特定された位置に顕微鏡５０の光軸を合わせて、欠陥部の形状がモニタリングできるように拡大倍率を高め、欠陥部がセンタリングされた拡大画像を得る。
【００２７】
欠陥形状特定工程Ｓ３では、欠陥部がセンタリングされた拡大画像によって、欠陥部の形状を特定する。その際には、画像処理部５３が、欠陥部を含む周期パターン画像を、欠陥部を含まない周期パターン画像と比較することで、欠陥部の形状を特定する。
【００２８】
この欠陥部の形状特定においても、ニューラルネットワークなどのＡＩモデルを用いることができる。具体的には、欠陥部を含む周期パターン画像（欠陥部がセンタリングされた拡大画像）を学習済みのＡＩに入力して、このＡＩの出力に基づいて、画像処理部５３が欠陥部を含む周期パターン画像内から欠陥部の形状を特定する。
【００２９】
修正加工工程Ｓ４では、先ず、画像処理部５３にて特定された欠陥部の形状が含まれるように、制御部５がレーザ照射部２のレーザ照射範囲を設定する。レーザ照射範囲は、走査部２１の走査範囲であり、欠陥部の形状が複数箇所に分離して存在する場合には、これらの全てを含むように、走査範囲を設定する。
【００３０】
走査範囲が設定されると、図４に示すように、レーザ加工を開始する。加工が開始されて、設定された修正レシピでレーザ光Ｌが欠陥部に照射される（Ｓ０１）と、レーザ光の照射によって生成されるプラズマによって発生する光が光ファイバ３０を介して分光器３１に取り込まれ、分析部３と制御部４による加工物質の同定がなされる。
【００３１】
制御部４は、加工対象層の下層レイヤーの物質が同定された否かを判断し（Ｓ０２）、下層レイヤーの物質が同定されていない場合には（Ｓ０２：ＮＯ）、設定された修正レシピでレーザ光の照射を継続する。そして、下層レイヤーの物質が同定された場合には（Ｓ０２：ＹＥＳ）、修正レシピを下層レイヤーがダメージを受けない程度に変更してレーザ光を照射する。
【００３２】
更に、レーザ走査範囲内のレーザ走査を継続する際に、制御部４は、レーザ走査範囲の全域で下層レイヤーの物質が同定されたか否かの判断を行い（Ｓ０４）、走査範囲の全域で下層レイヤーの物質が同定されていない場合は（Ｓ０４：ＮＯ）、走査を継続し、走査範囲の全域で下層レイヤーの物質が同定された場合は（Ｓ０４：ＮＯ）、加工終了する。
【００３３】
これによると、図５（ａ）に示すように、走査範囲Ｆ内でのレーザ光の出力状態は、欠陥部Ｗにおいて加工対象層１１２上に走査位置がある場合に、レーザ光は設定された修正レシピで出力され、下層レイヤー１１１上に走査位置がある場合には、レーザ光の修正レシピは、下層レイヤーがダメージを受けない程度に出力が低下した状態になる（図示の太線が設定された修正レシピでレーザ光が照射されている状態を示している。）。
【００３４】
これにより、仮に、図５（ｂ）に示すように、２回目以降の全域走査で、走査範囲Ｆ内の一部で下層レイヤーが露出し、部分的に欠陥部Ｗが残っているような場合には、走査範囲Ｆ内の下層レイヤーの物質が同定されている走査位置では、レーザ光の出力は低いレシピになり、走査範囲Ｆ内の加工対象層上の走査位置のみで、レーザ光は設定された修正レシピで照射されることになる。
【００３５】
このようなレーザ修正装置１及びそれによるレーザ修正方法によると、欠陥部にレーザ光を照射した場合の加工物質を同定することで、加工対象層のみに選択的に設定した修正レシピでレーザ光を照射することができ、また、加工対象層が全て除去された時点で速やかに加工を終了することができる。これにより、下層レイヤーのダメージを極力抑えて、削り残し無く欠陥部Ｗを除去することができるようになり、下層レイヤーの材質や層の膜厚のばらつきに影響されること無く、適正に欠陥部Ｗを修正加工することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１：レーザ修正装置，２：レーザ照射部，３：分析部，
４：制御部，５：画像モニタ部，
２０：レーザ発振器，２１：走査部，２１Ａ，２１Ｂ：ガルバノミラー，
３０：光ファイバ，３１：分光器，
５０：顕微鏡，５０Ａ：光学系，
５１：白色光源，５２：撮像カメラ，
５３：画像処理部，５４：表示装置，
１００：基板，１１０：多層膜構造，
Ｓ：ステージ，Ｐ：光軸，Ｌ：レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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