(57)【要約】【課題】  加工形状を自由に制御することができるレーザエッチング装置を提供する。【解決手段】  走査方向端部の側壁面に例えば５μｍの幅で傾斜をつけたい場合、開口４１の後端を走査開始位置Ｐ１に合わせて開口４１を初期寸法５μｍだけ開けた状態から開き始めると同時にレーザ光の照射を始め、目標寸法１０μｍ□に達するまで開く。その際、制御部は、開口４１を５μｍ／ｓｅｃの速度で開かせると共に、レーザ光を７．５μｍ／ｓｅｃの速度で走査させる。次いで、開口４１を目標寸法１０μｍ□に維持して、レーザ光を１０μｍ／ｓｅｃの速度で走査させ、開口４１の先端が走査終端位置Ｐ２よりも５ｍｍ手前に達したら開口４１を閉じ始め、開口４１が初期寸法５ｍｍまで閉まると同時にレーザ光ＬＢの照射を停止する。その際、制御部７０は、開口４１を５μｍ／ｓｅｃの速度で閉じると共に、レーザ光を７．５μｍ／ｓｅｃの速度で走査させる。【選択図】図４
2006263805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するステージと、
エッチング用のレーザ光を発生するレーザ光源と、
前記レーザ光源と前記ステージとの間の光路に開閉可能な開口を有し、前記開口の大きさが可変な光サイズ調整部と、
前記光サイズ調整部の開口の大きさを変更させる第１の駆動部と、
前記レーザ光源からのレーザ光が基板を走査するよう前記ステージを二次元座標軸方向に移動させる第２の駆動部と、
前記第１の駆動部および第２の駆動部を制御し、前記開口の開閉速度とレーザ光の走査速度とを協調させることにより基板のレーザ照射領域の走査方向の照射エネルギー量を調整する制御部と
を備えたことを特徴とするレーザエッチング装置。
【請求項２】
前記制御部は、レーザ光の走査開始位置近傍および走査終端位置近傍において前記開口の開閉速度とレーザ光の走査速度とを協調させて、基板のレーザ照射領域の走査方向端部における照射エネルギー量の変化状態を調整し、これにより前記走査方向端部の側壁面の立ち上がり角度を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のレーザエッチング装置。
【請求項３】
前記制御部は、レーザ光の走査開始位置近傍および走査終端位置近傍において前記開口の開閉速度とレーザ光の走査速度とを協調させて、基板のレーザ照射領域の走査方向全部にわたり照射エネルギー量を同じにし、これにより前記走査方向端部の側壁面の立ち上がり角度を垂直にする
ことを特徴とする請求項２記載のレーザエッチング装置。
【請求項４】
前記開口の開閉速度Ｖopenおよびレーザ光の走査速度Ｖtrans は、数１を満たす
ことを特徴とする請求項２記載のレーザエッチング装置。
（数１）
Ｖopen＝Ｖ（１−Ａ／Ｂ）
Ｖtrans ＝Ｖ｛（１＋Ａ／Ｂ）／２｝
（数１において、Ｖは前記走査方向端部以外の領域におけるレーザ光の走査速度、Ａは前記側壁面に傾斜をつけたい部分の幅、Ｂは前記走査方向端部以外の領域における前記開口の寸法をそれぞれ表す。）
【請求項５】
前記基板は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板である
ことを特徴とする請求項１記載のレーザエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変スリットを通してレーザ光を照射することにより配線修正などを行うレーザエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザエッチング装置は、半導体製造において、または液晶あるいは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの製造において、フォトマスクの欠陥修正や、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板の配線修正などに用いられている。
【０００３】
従来のレーザエッチング装置は、ＸＹステージ上に載置された基板上に形成された配線などの薄膜に、可変スリットを通してレーザ光を照射することにより、薄膜を選択的に除去するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。その際、除去すべき部分の面積がレーザ光のビーム径に比べて小さい場合には、レーザ光を可変スリットで遮り適切な光サイズに調整しておき、レーザ光を静止させた状態で照射する。一方、除去すべき部分の面積がレーザ光のビーム径に比べて大きい場合には、ＸＹステージで基板を移動させて、除去すべき部分の全体にわたってレーザ光を走査させることにより加工を行う。
【特許文献１】実公昭５９−１２８７３２号公報（第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のレーザエッチング装置では、例えば図５に示したように、基板１１０上の薄膜１１１に対してレーザ光を静止させた状態で照射した場合、加工された薄膜１１１の側壁面１１１Ａが切り立った形状となっていた。そのため、加工された部分の上に更に別の膜を形成する必要がある場合、薄膜１１１の側壁面１１１Ａに膜が付かず、露出したままになってしまうという問題があった。このことが原因となって、例えば図６に示したように、基板２１０上に第１の金属膜２１１，絶縁膜２１２および第２の金属膜２１３を順に積層した多層構造を形成しようとする場合、第１の金属膜２１１を形成したのちにレーザエッチング装置で修正し、続いて絶縁膜２１２を形成すると、第１の金属膜２１１の側壁面２１１Ａに絶縁膜２１２が付かず、所謂絶縁膜２１２の段切れが生じ、その結果、第１の金属膜２１１と第２の金属膜２１３とが短絡してしまうという問題が生じていた。また、加工された薄膜の上に外気を遮断するためのパッシベーションとして絶縁膜を形成する場合には、絶縁膜で覆われていない部分があると、そこから外気中の水分が浸入してしまい、パネルの信頼性を低下させる原因となっていた。
【０００５】
一方、レーザ光を走査させて加工を行う場合、例えば図７（Ａ）に示したように、可変スリットによりレーザ光の光サイズを１０μｍ□としておき、レーザ光を１０μｍ／ｓｅｃで走査させながら１０００Ｈｚのパルス照射を行うと、レーザ照射領域の走査方向の照射エネルギー量は、図７（Ｂ）に示したように走査開始位置Ｐ１近傍および走査終端位置Ｐ２近傍において大きな傾斜ができてしまい、加工形状は、図７（Ｃ）に示したように加工端部が極端に傾斜して、形状がぼやけてしまっていた。この結果、例えば、配線パターンを従来のレーザエッチング装置で修正すると、正常な配線パターンの形状と加工された部分の形状とが違ったものになり、配線の断面積が変化してしまっていた。従って、パターンの抵抗値に敏感な部分にレーザエッチングを適用すると、ＴＦＴの特性を変化させてしまうという問題が起こっていた。なお、このような端部の傾斜をなくすため、不要な部分を除去するのに必要なエネルギー以上の大きさをもつエネルギーを与えることも考えられる。しかし、この方法では端部の傾斜を小さくすることはできるが、過剰なエネルギーにより加工すべき薄膜の下層や周囲の膜などに対して過剰加工や熱的損傷を与えてしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、加工形状を自由に制御することができるレーザエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるレーザエッチング装置は、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の要件を備えることにより、加工形状を自由に制御することを可能としたものである。
（Ａ）基板を保持するステージ
（Ｂ）エッチング用のレーザ光を発生するレーザ光源
（Ｃ）レーザ光源とステージとの間の光路に開閉可能な開口を有し、開口の大きさが可変な光サイズ調整部
（Ｄ）光サイズ調整部の開口の大きさを変更させる第１の駆動部
（Ｅ）レーザ光源からのレーザ光が基板を走査するようステージを二次元座標軸方向に移動させる第２の駆動部
（Ｆ）第１の駆動部および第２の駆動部を制御し、開口の開閉速度とレーザ光の走査速度とを協調させることにより基板のレーザ照射領域の走査方向の照射エネルギー量を調整する制御部
【０００８】
本発明のレーザエッチング装置では、第１の駆動部により、光サイズ調整部の開口が開閉されると共に、第２の駆動部により、基板を保持したステージが二次元座標軸方向に移動し、光サイズ調整部の開口を通ってきたレーザ光が基板を走査する。第１の駆動部および第２の駆動部は、制御部により、開口の開閉速度とレーザ光の走査速度とが協調するように制御され、これにより、基板のレーザ照射領域の走査方向端部の側壁面が意図した加工形状になるように、基板のレーザ照射領域の走査方向の照射エネルギー量が調整される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレーザエッチング装置によれば、制御部により、第１の駆動部および第２の駆動部を制御し、開口の開閉速度とレーザ光の走査速度とを協調させて基板のレーザ照射領域の走査方向の照射エネルギー量を調整するようにしたので、基板のレーザ照射領域の加工形状を自由に制御することができる。
【００１０】
特に、制御部により、レーザ光の走査開始位置近傍および走査終端位置近傍において開口の開閉速度とレーザ光の走査速度とを協調させて、基板のレーザ照射領域の走査方向端部における照射エネルギー量の変化状態を調整し、これにより基板のレーザ照射領域の走査方向端部の側壁面の立ち上がり角度を制御するようにすれば、加工端部の傾斜を自由に制御することができる。また、傾斜を解消するためにエネルギーを大きくする必要がないので、加工のためのエネルギーを最小限に抑えることができ、加工すべき膜の下層や周囲の膜などに対する過剰加工や熱的損傷をなくし、高品質の加工を行うことができる。ここで「側壁面の立ち上がり角度」とは、基板のレーザ照射領域の走査方向端部の側壁面が、加工された部分の底面に対してなす角度をいう。
【００１１】
更に、制御部により、レーザ光の走査開始位置近傍および走査終端位置近傍において開口の開閉速度とレーザ光の走査速度とを協調させて基板のレーザ照射領域の走査方向全部にわたり照射エネルギー量を同じにし、これにより基板のレーザ照射領域の走査方向端部の側壁面の立ち上がり角度を垂直にするようにすることも可能である。
【００１２】
本発明のレーザエッチング装置は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板を対象とした配線修正装置などに極めて好適であり、正常な配線パターンの形状と加工した部分の形状とを同一にし、配線の断面積を一定にすることができる。よって、配線パターンの抵抗値にむらが生じるのを防いで、設計どおりの特性を有するＴＦＴを形成することができ、配線修正の信頼性を高めると共に製造歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザエッチング装置の構成を表すものである。このレーザエッチング装置は、例えば、液晶あるいは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの製造においてＴＦＴの配線修正に用いられるものであり、加工対象であるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板１０を保持するステージ２０と、エッチング用のレーザ光ＬＢを発生するレーザ光源３０と、ステージ２０とレーザ光源３０との間の光路に開閉可能な開口４１を有する光サイズ調整部４０とを有している。また、このレーザエッチング装置は、光サイズ調整部４０を駆動する第１の駆動部５０およびステージ２０を駆動する第２の駆動部６０と、これら第１の駆動部５０および第２の駆動部６０をそれぞれ制御する制御部７０とを備えている。なお、ステージ２０に保持されたガラス基板１０は、観察部８０により観察することができるようになっている。
【００１５】
レーザ光源３０は、例えばＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、波長３５５ｎｍおよび５３２ｎｍのレーザ光ＬＢを発生するものである。レーザ光源３０から発したレーザ光ＬＢは、光サイズ調整部４０の開口４１を通り、平行化レンズ９１およびミラー９２を含む光学系９０を介してステージ２０上のガラス基板１０へと投影されるようになっている。なお、レーザ光源３０と光サイズ調整部４０との間には、レーザ光ＬＢを発生させていない場合のパイロットランプとしての光サイズ調整用照明部４２と、ミラー４３とが配置されている。
【００１６】
光サイズ調整部４０は、具体的には、例えば図２に示したように、４枚の光遮蔽板４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄで開口４１を構成したもの、すなわち可変スリットである。互いに対向する光遮蔽板４０Ａおよび光遮蔽板４０Ｃ、光遮蔽板４０Ｂおよび光遮蔽板４０Ｄは、図２の矢印で示したように中心軸４０Ｅ，４０Ｆからの距離がそれぞれ自動調整されることにより、開口４１の大きさを変更することができるようになっている。すなわち、この光サイズ調整部４０は両開きの可変スリットであり、開口４１の中心Ｃがレーザ光ＬＢの中心に略一致するようになっている。
【００１７】
第１の駆動部５０は、この光サイズ調整部４０の光遮蔽板４０Ａ〜４０Ｄの距離の調整を行い、その開口４１の大きさを変更させるものである。一方、第２の駆動部６０は、ステージ２０を二次元座標軸方向に移動させることにより、レーザ光源３０からのレーザ光ＬＢをガラス基板１０上の所望の位置に位置決めしたり、レーザ光ＬＢをガラス基板１０上で走査させるものである。
【００１８】
制御部７０は、これら第１の駆動部５０および第２の駆動部６０を制御し、開口４１の開閉速度とレーザ光ＬＢの走査速度とを協調させることによりガラス基板１０のレーザ照射領域の走査方向の照射エネルギー量を調整するようにしている。これにより、このレーザエッチング装置では、ガラス基板１０のレーザ照射領域の加工形状を自由に制御することができるようになっている。
【００１９】
観察部８０は、ミラー９２とステージ２０との間に設けられた対物レンズ８１と、この対物レンズ８１の上方に配置されたＣＣＤカメラ８２と、ミラー９２とＣＣＤカメラ８２との間に挿入された観察用照明部８３およびミラー８４とを有している。
【００２０】
図３は、このレーザエッチング装置の動作の一例を説明するためのものであり、制御部７０により、レーザ光ＬＢの走査開始位置Ｐ１近傍および走査終端位置Ｐ２近傍において開口４１の開閉速度とレーザ光ＬＢの走査速度とを協調させて、ガラス基板１０のレーザ照射領域の走査方向全部にわたり照射エネルギー量を同じにするようにした場合である。
【００２１】
すなわち、まず、図３（Ａ）に示したように、走査開始位置Ｐ１において開口４１を閉じた状態から開き始めると同時にレーザ光ＬＢの照射を始め、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示したように、目標寸法１０μｍ□に達するまで開く。その際、制御部７０は、第１の駆動部５０を制御して開口４１を１０μｍ／ｓｅｃの速度で開かせると共に、これに協調して、第２の駆動部６０を制御してレーザ光ＬＢを５μｍ／ｓｅｃの速度で走査させる。その理由は、光サイズ調整部４０が両開きの場合には、レーザ光ＬＢを静止させたままで光サイズ調整部４０を開くと、レーザ光ＬＢが走査開始位置Ｐ１からはみ出して照射されてしまうおそれがあるからである。また、レーザ光ＬＢのプロファイルは中心が最も良好なので、このように開口４１を開くと共にレーザ光ＬＢを走査させて開口４１の中心Ｃをずらしていくことにより、レーザ光ＬＢの中心の最良の成分を有効利用することができるからである。
【００２２】
次いで、開口４１を目標寸法１０μｍ□に維持して、レーザ光ＬＢを１０μｍ／ｓｅｃの速度で走査させ、図３（Ｄ）および図３（Ｅ）に示したように、開口４１の先端が走査終端位置Ｐ２に達したら開口４１を閉じ始め、図３（Ｆ）に示したように、開口４１が完全に閉まると同時にレーザ光ＬＢの照射を停止する。その際、制御部７０は、第１の駆動部５０を制御して開口４１を１０μｍ／ｓｅｃの速度で閉じると共に、これに協調して、第２の駆動部６０を制御してレーザ光ＬＢを５μｍ／ｓｅｃの速度で走査させる。
【００２３】
この場合、レーザ光ＬＢの走査開始位置Ｐ１から走査終端位置Ｐ２までのレーザ照射領域の走査方向における照射エネルギー量は、図３（Ｇ）に示したように走査方向全部にわたり同一となり、レーザ照射領域の加工形状は、図３（Ｈ）に示したように、走査方向端部の側壁面の立ち上がり角度θが垂直になる。
【００２４】
なお、レーザ光ＬＢの周波数などの照射条件は、レーザ光源３０の仕様により例えば１０００Ｈｚパルス照射のようにほぼ決められており、その照射条件とエッチングしたい深さとに応じて、レーザ光ＬＢの走査速度や開口４１の目標寸法を実験などにより求めることができる。
【００２５】
図４は、このレーザエッチング装置の動作の他の例を説明するためのものであり、制御部７０により、レーザ光ＬＢの走査開始位置Ｐ１近傍および走査終端位置Ｐ２近傍において開口４１の開閉速度とレーザ光ＬＢの走査速度とを協調させて、ガラス基板１０のレーザ照射領域の走査方向端部における照射エネルギー量の変化状態を調整し、これによりレーザ照射領域の走査方向端部の側壁面の立ち上がり角度θを制御するようにした場合である。
【００２６】
すなわち、レーザ照射領域の走査方向端部の側壁面に例えば５ｍｍの幅で傾斜をつけたい場合、まず、図４（Ａ）に示したように、開口４１の後端を走査開始位置Ｐ１に合わせて開口４１を初期寸法５ｍｍだけ開けた状態から開き始めると同時にレーザ光ＬＢの照射を始め、図４（Ｂ）に示したように、目標寸法１０μｍ□に達するまで開く。その際、制御部７０は、第１の駆動部５０を制御して開口４１を５μｍ／ｓｅｃの速度で開かせると共に、これに協調して、第２の駆動部６０を制御してレーザ光ＬＢを７．５μｍ／ｓｅｃの速度で走査させる。
【００２７】
開口４１の開閉速度Ｖopenおよびレーザ光ＬＢの走査速度Ｖtrans は、数１を満たす。ここで開口４１の開閉速度Ｖopenは、開口４１の中心Ｃの速度として表している。
【００２８】
（数１）
Ｖopen＝Ｖ（１−Ａ／Ｂ）
Ｖtrans ＝Ｖ｛（１＋Ａ／Ｂ）／２｝
（数１において、Ｖは走査方向端部以外の領域におけるレーザ光ＬＢの走査速度、Ａは側壁面に傾斜をつけたい部分の幅（開口４１の初期寸法）、Ｂは走査方向端部以外の領域における開口４１の寸法（目標寸法）をそれぞれ表す。）
【００２９】
なお、図３は、図４においてθ＝９０°となる特殊な場合であり、数１においてＡ＝０の場合に相当する。
【００３０】
次いで、開口４１を目標寸法１０μｍ□に維持して、レーザ光ＬＢを１０μｍ／ｓｅｃの速度で走査させ、図４（Ｃ）に示したように、開口４１の先端が走査終端位置Ｐ２よりも５ｍｍ手前に達したら開口４１を閉じ始め、図４（Ｄ）に示したように、開口４１が初期寸法５ｍｍまで閉まると同時にレーザ光ＬＢの照射を停止する。その際、制御部７０は、第１の駆動部５０を制御して開口４１を５μｍ／ｓｅｃの速度で閉じると共に、これに協調して、第２の駆動部６０を制御してレーザ光ＬＢを７．５μｍ／ｓｅｃの速度で走査させる。
【００３１】
この場合、レーザ光ＬＢの走査開始位置Ｐ１から走査終端位置Ｐ２までのレーザ照射領域の走査方向における照射エネルギー量は、図４（Ｅ）に示したようにレーザ照射領域の走査方向端部で傾斜を有することになり、レーザ照射領域の加工形状は、図４（Ｆ）に示したように、レーザ照射領域の走査方向端部の側壁面の立ち上がり角度θが、側壁面に５ｍｍの幅で傾斜がつくように制御される。
【００３２】
このように本実施の形態では、制御部７０により、第１の駆動部５０および第２の駆動部６０を制御し、開口４１の開閉速度とレーザ光ＬＢの走査速度とを協調させてガラス基板１０のレーザ照射領域の走査方向の照射エネルギー量を調整するようにしたので、ガラス基板１０のレーザ照射領域の加工形状を自由に制御することができる。
【００３３】
特に、制御部７０により、レーザ光ＬＢの走査開始位置Ｐ１近傍および走査終端位置Ｐ２近傍において開口４１の開閉速度とレーザ光ＬＢの走査速度とを協調させて、ガラス基板１０のレーザ照射領域の走査方向端部における照射エネルギー量の変化状態を調整し、これにより走査方向端部の側壁面の立ち上がり角度θを制御するようにすれば、加工端部の傾斜を自由に制御することができる。また、傾斜を解消するためにエネルギーを大きくする必要がないので、加工のためのエネルギーを最小限に抑えることができ、加工すべき膜の下層や周囲の膜などに対する過剰加工や熱的損傷をなくし、高品質の加工を行うことができる。
【００３４】
本実施の形態のレーザエッチング装置をフラットパネルディスプレイ用のガラス基板１０を対象とした配線修正装置に用いることにより、正常な配線パターンの形状と加工した部分の形状とを同一にし、配線の断面積を一定にすることができる。よって、配線パターンの抵抗値にむらが生じるのを防いで、設計どおりの特性を有するＴＦＴを形成することができ、配線修正の信頼性を高めると共に製造歩留まりを向上させることができる。
【００３５】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態においては、レーザエッチング装置の構成を具体的に挙げて説明したが、レーザエッチング装置の構成は上記実施の形態に限られない。例えば、上記実施の形態では、光サイズ調整部４０が両開きの可変スリットにより構成されている場合について説明したが、本発明は光サイズ調整部４０が片開きの可変スリットにより構成されている場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のレーザエッチング装置は、上述したようにフラットパネルディスプレイ用のガラス基板を対象とした配線修正装置、フォトマスクの欠陥修正装置等、フラットパネルディスプレイ製造装置全般に極めて好適であるが、これに限らず、半導体ウェハを対象とした半導体製造装置、プリント配線基板等を対象とした電子回路基板製造装置、またはレーザアニール装置などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザエッチング装置の構成を表す図である。
【図２】図１に示した光サイズ調整部の構成を表す図である。
【図３】図１に示したレーザエッチング装置の動作の一例を説明するための図である。
【図４】図１に示したレーザエッチング装置の動作の他の例を説明するための図である。
【図５】従来のレーザエッチング装置の問題点を説明するための断面図である。
【図６】従来のレーザエッチング装置の他の問題点を説明するための断面図である。
【図７】従来のレーザエッチング装置の更に他の問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ガラス基板、２０…ステージ、３０…レーザ光源、４０…光サイズ調整部、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…光遮蔽板、４１…開口、４２…光サイズ調整用照明部、４３…ミラー、５０…第１の駆動部、６０…第２の駆動部、７０…制御部、８０…観察部、８１…対物レンズ、８２…ＣＣＤカメラ、８３…観察用照明部、８４…ミラー、９０…光学系、９１…平行化レンズ、９２…ミラー、Ｃ…中心
【図１】
2006263805.tif 000003
【図２】
2006263805.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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