JPH02165883A

JPH02165883A - レーザトリミング装置

Info

Publication number: JPH02165883A
Application number: JP63321020A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1990-06-26
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JP2574440B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は薄膜の加工、＠細配線のトリミングをおこなう
レーザトリミング装置に関するものである。

従来の技術近年、液晶表示装置に用いるアクティブマトリックスア
レイ、ＩＣメモリなどを冗長構成にし、不良部分を切断
あるいは加工することにより製造歩留まりを向上させる
方法が用いられつつある。

アクティブマトリックスアレイは絵素数が百万個以上、
ＩＣメモリは４Ｍバイト以上になると冗長構成をとらな
ければ、製造歩留まりはほとんど望むことができない。

前述の冗長部の加工あるいは切断にはレーザ光を用いる
ことが有効であり、したがって微細かつ良好に加工でき
るレーザトリミング装置が求められている。

以下図面を参照しながら従来のレーザトリミング装置に
ついて説明する。第４図は従来のレーザトリミング装置
の一実施例におけるブロック図である。第４図において
、４０１はアクティブマトリックスアレイ基板、ＩＣメ
モリ半導体基板などの加工対象物（以後、加工基板と呼
ぶ。）、４０２はＸＹステージなどの位置決め手段、４
０３はＹＡＧレーザを発生させるＹＡＧレーザ光発生手
段、４０４は前記ＹＡＧレーザ発生手段４０３が発生し
たレーザ光４０８を加工基板４０１に集光。

照射させるためのレーザ光学系、４０５はＹＡＧレーザ
光発生手段４０３のレーザ光の照射、光照射を制御する
ための制御手段、４０６は加工基板４０１トリミング状
態をモニタするためのテレビカメラなどのモニタ手段で
ある。

次に従来のレーザトリミング装置の動作について説明す
る。まず加工基板４０１は位置決め手段４０２上に積載
される。つぎにモニタ手段４０６で加工基板４０１の表
面を観察しながら、位置決め手段４０２を用いてレーザ
光照射位置に加工箇所がくるように位置決めをおこなう
。位置決めが完了すると、制御手段４０５に付加されて
いるスイッチをおす。すると、ＹＡＧレーザ光発生手段
４０３は前記スイッチにより、内部に具備するＱスイッ
チなどを動作させ、先頭値電力の大きいパルス状のレー
ザ光を発生する。前記レーザ光はレーザ光学系により集
光され、高い電力回度となって加工基板４０１の照射位
置に照射される。

発明が解決しようとする課題以下、従来のレーザトリミング装置の問題点を明らかに
するため、図面を用いて説明する。第５図ｔａ＞はアク
ティブマトリックスアレイなど加工基板４０１に形成さ
れた薄膜トランジスタ（以後、ＴＰＴと呼ぶ、）の模擬
的平面図である。また第５図（ｂ）は第５図（ａ）のＡ
Ａ’線での断面図である。

第５図（ａ）の平面図はＴＰＴの切断箇所を明らかにす
るため、上層に形成される絶縁体膜および反射電極は省
略して描いている。先にものべたようにアクティブマト
リックスアレイに百万個以上のＴＰＴを形成する場合、
現在の製造技術ではすべてのＴＰＴを無欠陥で形成する
ことは困難である。

欠陥ＴＰＴは動作時に異常信号を反射電極に印加するた
め、前記電極上の液晶が配向動作をおこしてしまう。し
たがって、不要な部分が表示され、液晶表示パネルの表
示品質は著じるしく低下してしまう、そのため、不良Ｔ
ＰＴをレーザで切断し、反射電極から切り離してしまう
必要がある。アクティブマトリックスアレイが１つの反
射電極に２個のＴＰＴを形成されたような冗長構成がと
られている場合、不良ＴＰＴを反射電極から切断する。

信号は他方のＴＰＴにより信号を反射電極に印加するこ
とができる。第５図（ａ）、　（ｂ）において、５０３
はソース信号線、５０９はゲート信号線、５０１は前記
信号線間を絶縁状態とするために形成された絶縁体膜、
５０４はＴＰＴのソース電極、５０５はＴＰＴのドレイ
ン電極、５０６はＴＰＴのゲート端子、５０７はＴＦＴ
のドレイン端子、５０８は反射電極５１１とドレイン端
子５０７との電気的接続をとるためのコンタクトホール
、５０２はレーザ光照射位置、５１２はガラス基板、５
１０は反射電極５１１とＴＰＴとを電気的に絶縁するた
めの絶縁体層である。第５図（ａ）に示すＴＦＴが不良
の場合、レーザ照射位置５０２などにレーザ光を照射し
、ドレイン端子５０７およびゲート端子５０６を切断す
る必要がある。

第６図はトリミング方法を説明するための説明図である
。第６図において６０１はレーザトリミング装置から照
射されるレーザ光である。レーザ光６０１はガラス基板
５１２を透過させ、レーザ光照射位置５０２に照射され
る。前記理由はＴＰＴの上層部には反射電極５１１が形
成されているため反射電極側からはレーザ光を入射させ
ることができないためである。したがってトリミング位
置のゲート端子５０６およびドレイン端子５０７は一方
はガラス基板５１２に、他方は絶縁体層５１０に周囲を
かこまれ、レーザ光により溶解または蒸発した物質の逃
げ場がない。従来のレーザトリミング装置は切断性をよ
くするため、Ｑスイッチを用いレーザパルスの先頭値電
力を極力大きく、かつレーザ光の照射時間が５０ｎｓｅ
ｃ以下と短かく設計されていた。そのため、レーザ光に
より加熱された物質はで、激に膨張蒸発する。第７図（
ａ）、　（ｂ）はトリミング後のＴＰＴの断面図である
。第７図（ａ）は溶解物７０１が反射電極５１１と短絡
した場合を示している。前記短絡が生じる理由は、レー
ザ光により物質が急激に膨張、蒸発する。蒸発した物質
は絶縁体層５１０にクランクを発生させ、前記クランク
を通じて溶解物７０１が反射電極５１１に達する。また
第７図（ｂ）は反射電極５１１の一部がなくなったとこ
ろを示している。

これは、レーザ光により膨張、蒸発した物質が絶縁体層
および反射電極をも破壊し、外部にＲ敗したものである
。

以上のように従来のレーザトリミングｉｉではレーザパ
ルスの先頭値電力の大きさにより加工をおこなっている
ものと思われる。しかしながら１、ｖＩ記先頭値電力の
大きさは非常に制御が困難であり、第７図（ａ）、　（
ｂ）のような不良を発生させてしまう。特に第６図（ａ
）、　（ｂ）で示すような切断端子またはリンクの周囲
が他の物質により囲まれている場合、急激に蒸発した物
質の逃げ場がなく、不良を発生させる。またＹＡＧレー
ザ光発生手段４０３にはＱスイッチなどを用いず連続状
にレーザ光を発生させるものがあるが、前記レーザ光で
は照射箇所の周辺部に熱的影響を与え、平均的に大きな
レーザパワーの投入を必要とし切断性も悪い。

課題を解決するための手段以上の問題点を解決するために、第１の本発明のレーザ
トリミング装置は連続状のレーザ光（以後、連続レーザ
と呼ぶ、）を発生する第１のレーザ光発生手段と、パル
ス状のレーザ光（以後パルスレーザ光と呼ぶ、）を発生
させる第２のレーザ光発生手段と、前記第１および第２
のレーザ光発生手段が発生したレーザ光を加工基板の同
一位置に集光させる光学手段を具備するものである。ま
た第２の本発明のレーザトリミング装置は、第１の発明
のレーザトリミング装置に加えて、第２のレーザ光発生
手段が発生し所定位置ごとに照射するレーザパルス数を
制御するレーザパルス制御手段と、第２のレーザ光発生
手段が発生したパルスレーザ光を減衰させるレーザ光減
衰手段を具備するものである。

作用第１の本発明のレーザトリミング装置は、第１のレーザ
光発生手段を用いて、加工箇所を局部的に加熱し、第２
のレーザ光発生手段を用いて、前記加熱箇所にさらにパ
ルスレーザ光を重畳させて照射する。前記装置を用いる
ことにより、加工箇所の構成物質はほとんど蒸発せずに
溶解する。また第２の本発明のレーザトリミング装置は
加工箇所に複数のレーザパルスを照射することにより加
工することを基本とする。Ｉ＆初のレーザパルス光が照
射されると、加工箇所の表面状態が変化しレーザ光の吸
収率が向上する。したがって第２パルス目のレーザ光を
減光し、レーザパワーを小さくすることにより均一なレ
ーザパワーを加工位置に照射できる。多数パルスで加工
することにより、加工箇所の構成物質は徐々に加工され
、はとんど蒸発せずに溶解し、リンクなどは切断される
。

実施例以下図面を参照しながら、第１の本発明のレーザトリミ
ング装置について説明する。第１図は本発明のレーザト
リミング装置のブロック図である。

第１図において、１０２は連続モードのレーザ光を発振
発生させるレーザ光発生手段（以後、連続レーザ光発生
手段と呼ぶ、）、１０３はＱスイッチなどを具備し、前
記Ｑスイッチをオン、オフさせることによりパルスレー
ザ光を発振発生させるレーザ光発生手段（以後、パルス
レーザ光発生手段と呼ぶ。）、前記レーザ光の波長とし
てはＹＡＧレーザ　ネオンヘリウムレーザなどが用いら
れ、中でもＹＡＧレーザの１．０６μｍまたは０．５３
μｍ波長のものがレーザパワー出力、吸光率の観点から
適当と考えられ、また１、０６μｍ波長のものが最も適
当である。前記２種類のレーザ光の波長は同一波長にす
ることにより、加工箇所の物質のレーザ光吸収率の観点
から、加工調整が容易になる。また、パルスレーザ光発
生手段１０３が発生するレーザパルスの半値幅は数ｎｍ
〜１（１００　ｎ　ｍが用いられ、中でも２０ｎｍ〜３
（１０　ｎｍに設定することが金属薄膜などに対して好
ましい。１０１は連続レーザ光発生手段１０２およびパ
ルスレーザ光発生手段１０３のレーザ光照射時間９特刻
などを制御するための制御手段、１０４，１０５はレー
ザ光発生手段が発生したレーザ光を加工位置に照射させ
るための光学手段であり、加工位置にレーザ光を集光手
段または結像手段を具備する。前記光学手段としては加
工箇所の精度上の観点から少なくともパルスレーザ光発
生手段はレーザ光を加工位置に結像させる結像光学系を
用いることが好ましい、結像光学系を用いることにより
、加工位置形状を任意の形にすることができ、レーザ光
照射範囲内のレーザパワー密度を均一にすることができ
、加工、切断状態が良好となる。また光学手段は加工に
不用な部分にレーザ光を照射されるのを防止するスリッ
トを具備し、レーザ光を矩形の光学像にして加工位置に
照射することができる。

また加工位置に照射されるレーザ光の範囲は連続レーザ
光発生手段の方が広範囲に設定され、パルスレーザ光発
生手段は前記範囲内におさまるように設定できる。１０
６はテレビなどの観察手段（以後、モニタ手段と呼ぶ。

）で加工基板１０８の加工面をモニターテレビなどによ
り観察することができる。１０７は加工基板１０Ｂの積
載手段である。前記積載手段はアクティブマトリックス
アレイ基板などの加工対象物のスイッチング素子形成面
を下方にし、かつ前記素子形成面などに物体が接触しな
いように基板の周辺部で保持することができる。また、
光学手段などがレーザ光を加工位置に位置決めする手段
を具備しないときは、手動あるいはプログラムにより加
工位置の位置決めをおこなえる位置決め手段を具備させ
る。前記位置決め手段としてはＸＹステージなどが用い
られる。好ましくは、積載手段１０７は制御手段１０１
とデータのやりとりが可能なコントロール手段（図示せ
ず）により自動制御され、次々と加工箇所の位置決めが
おこなえるように制御されることが好ましい。１１２，
１１３．１１４はミラーなどであり、１０９，１１０，
１１１はレーザ光である。

以下、第１の本発明のレーザトリミング装置についてそ
の動作を説明する。まず積載手段１０７およびモニタ手
段１０６を用いて、加工基板１０Ｂ上に形成された位置
決めマーク（図示せず、以後アライメントマークと呼ぶ
、）により、初期位置決めをおこなう０次に積載手段１
０７を動作させ、最初の加工位置にレーザ光が照射され
るよう位置決めが行なわれる０位置決めが完了すると、
制御手段１０１は連続レーザ光発生手段１０２に対して
レーザ光照射指令をおくる。連続レーザ光発生手段１０
２は前記指令に基づき、所定のレーザパワーの連続レー
ザ光を照射する。前記レーザ光は光学手段１０４により
照射位置で矩形の光学像になるよう加工され、集光され
て、加工基板１０８に照射される。一方、パルスレーザ
光発生手段１０３は制御手段１０１によりＱスイッチな
どを制御され、レーザパルス光を１パルス以上発生する
。前記レーザパルス光は光学手段１０５により照射位置
で矩形の光学像になるようにスリットなどで加工され、
集光されて加工基板１０８に照射される０以上のように
加工基板１０８の加工位置は連続レーザ光で加熱され、
さらにレーザパルス光により重畳的に加熱される。前述
のトリミング方法により、加工位置の構成物質は主とし
てレーザパルス光の照射をトリガとして溶解する。

このとき、連続レーザ光の加熱の効果により、はとんど
構成物質は蒸発することがなく、また蒸発しても、加工
位置の上層の絶縁体層が破れるような蒸発量は発生しな
い、また溶解物質は主として第５図（ａ）、［有］）の
例ではゲート端子５０６と絶縁体層５１０の界面に凝縮
されバルク状になり固化する。したがって、加工箇所の
周囲に空間がなくとも、良好な切断加工をおこなうこと
ができる０以上の手続きで一箇所の加工が終了すると、
次の加工箇所に位置決めされ、加工が次々とおこなわれ
る。

以下図面を参照しながら、第２の本発明のレーザトリミ
ング装置について説明する。第２図は本発明のレーザト
リミング装置のブロック図である。

第２図において、２０２は１加工箇所に照射するレーザ
パルス数を制御する手段（以後、レーザパルス数制御手
段と呼ぶ、）である。前記制御手段は１加工箇所ごとに
照射するレーザパルス光を２パルスあるいは３パルスな
どと制御できることが好ましい、前述の制御の必要な理
由は、加工箇所の膜厚および切断幅などにより投入すべ
きレーザパワーがそれぞれ異なるためである。したがっ
て、たとえば膜厚の厚い箇所は他よりも１パルスあるい
は２パルス多くレーザパルスを照射し加工をおこなう。

２０３はレーザパルスのレーザパワーを減光し、所定の
レーザパワーに調整するための手段（以後、減光手段と
呼ぶ、）である、前記手段はレーザパルスごとに所定の
レーザパワーに調整できることが好ましい。たとえばパ
ルスレーザ光発生手段１０３が１ｋ）Ｉｚで発振してい
る場合、レーザパルス光は１　ｍ５ｅｃの間隔で出力さ
れる。したがって１ｍ５ｅｃ内で所定値に減光する。前
記減光手段としては、電気的に透過量を変化させるＡＯ
アッテネータなどとよばれるものなどがある。前述のよ
うにレーザパルスごとにレーザパワーを調整するのは、
最初の１パルス目は加工箇所の加工面が鏡面状態でレー
ザ光の吸収がよくなく、次のレーザパルスでは最初のレ
ーザパルスにより加工されレーザ光の吸収率が向上して
いるためである。

したがって、２パルス目以後のレーザパワーを小さくす
ることにより、平均的に加工箇所にレーザパワーが印加
されることにより、良好な切断がおこなえるためである
。２０１は制御手段であり、連続、パルスレーザ光発生
手段１０２，１０３、レーザパルス数制御手段２０２お
よび減光手段２０３の制御をおこなう。なお、他の箇所
の第一の本発明のレーザトリミング装置と同様である。

以下第２の本発明のレーザトリミング装置の動作につい
て説明する。まず積載手段１０７およびモニタ手段１０
６を用いて、加工基板１０８上に形成されたアライメン
トマーク（図示せず）により、初期位置決めをおこなう
０次に積載手段１０７を動作させ、最初の加工位置にレ
ーザ光が照射されるように位置決めがおこなわれる。位
置決めが完了すると、制御手段２０１は連続レーザ光発
生手段１０２に対して、レーザ光照射指令をおくる。

連続レーザ光発生手段１０２は前記指令に基づき、所定
のレーザパワーの連続レーザを照射する。前記レーザは
光学手段１０４により所定の光学像になるように制御さ
れ、加工位置に集光される。

方、パルスレーザ光発生手段１０３およびレーザパルス
数制御手段２０２は記憶手段（図示せず）に格納された
、加工位置箇所ごとの照射レーザパルス数にもとづき、
レーザパルスを発生照射する。

前記レーザパルスは各レーザパルスごとに減光手段２０
３により所定値に減光され、光学手段１０５を通過し、
加工位置に照射される０通常減光手段２０３は１箇所に
照射するレーザパルスのレーザパワーを徐々に小さくな
るように制御されるが、加工箇所の切断性に問題がない
場合、一定の減光値に制御される場合もある。一箇所の
加工が終了すると、記憶手段（図示せず）より次の加工
位置データが読みだされ、積載手段１０７の移動をおこ
なって、同様に次の加工箇所の加工がおこなわれる。

以上のように第２の発明のレーザトリミング装置では、
加工箇所ごとの照射レーザパルス数を記憶し、前記レー
ザパルス数にもとづき、加工をおこなうため、総和すれ
ば各箇所に最適なレーザパワー投入量を設定することが
できる。また各レーザパルスごとのレーザパワーを制御
できるため、加工箇所へのレーザ吸収率をほぼ一定にす
ることができる。以上のことより、良好な加工または切
断が可能である。

なお、本発明のレーザトリミング装置において、結像光
学系は光学手段１０４，１０５に具備するとしたがこれ
に限定するものではなく、たとえば第３図のように結像
手段３０１を配置してもよい。

また光学手段とミラーとの位置関係は何ら本発明の装置
を限定するものではない。また本発明の明細書中におい
て、トリミング対象物を加工基板としたが、これに限定
されるものではない。また第２の本発明のレーザトリミ
ング装置において、光学手段１０５と減光手段２０３の
位置関係はこれに限定するものではなく、前述の逆の位
置関係にしても、本発明の同様の効果が得られることは
明らかである。

発明の効果本発明のレーザトリミング装置は連続レーザ光発生手段
とパルスレーザ光発生手段を具備することにより、加工
位置の構成物質をほとんど蒸発させることなく加工ある
いは切断をおこなうことができる。したがって、切断不
良などが生じず３次元的に形成された膜構造の構成体の
内部配線を加工することができ、反射型アクティブマト
リックスアレイなどの加工に最適である。

また第２の本発明のレーザトリミング装置では、第１の
発明のレーザトリミング装置に加えて、減光手段および
レーザパルス数制御手段を具備する。

したがって、加工箇所ごとに最適なレーザパルス数で加
工でき、また加工時のレーザ光の吸収率を考慮して加工
をおこなうことができる。したがって第１の本発明のレ
ーザトリミング装置に比較して、さらに最適な加工、切
断をおこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の本発明のレーザトリミング装置のブロッ
ク図、第２図は第２の本発明のレーザトリミング装置の
ブロック図、第３図は本発明の他の実７１Ｆｆｒ例にお
けるレーザトリミング装置のブロック図、第４図は従来
のレーザトリミング装置のブロック図、第５図（ａ）、
　（ｂ）はアクティブマトリックスアレイの一部拡大平
面図および断面図、第６図はレーザトリミング加工の説
明図、第７図（ａ）、　（ｂ）は加工終了後のアクティ
ブマトリックスアレイの断面図である。１０１・・・・・・制御手段、１０２・・・・・・連続
レーザ光発生手段、１０３・・・・・・パルスレーザ光
発生手段、１０４．１０５・・・・・・光学手段、１０
６・・・・・・モニタ手段、１０７・・・・・・積載手
段、１０８，４０１・旧・・加工対象物、１０９，１１
０．１１１・・・・・・レーザ光、１１２，１１３，１
１４・・・・・・ミラー、２０１・・・・・・制御手段
、２０２・・・・・・レーザパルス数制御手段、２０３
・・・・・・減光手段、３０１・・・・・・結像手段、
４０２・・・・・・位置決め手段、４０３・・・・・・
ＹＡＧレーザ光発生手段、４０４・・・・・・レーザ光
学系、４０５・・・・・・制御手段、・４０６・・・・
・・モニタ手段、４０７・・・・・・ミラー、４０８・
・・・・・レーザ光、５０１・・・・・・絶縁体膜、５
０２・・・・・・レーザ光照射位置、５０３・・・・・
・ソース信号線、５０４・・・・・・ソース電極、５０
５・・・・・・ドレイン電ｔｉ、５０６・・・・・・ゲ
ート端子、５０７・・・・・・ドレイン端子、５０８・
・・・・・コンタクトホール、５０９・・・・・・ゲー
ト信号線、５１０・・・・・・反射電極、１・・・・・
・絶縁体層、５１２・・・・・・基板、６０１・・・・・・レーザ光
、７０１・・・・・・溶解物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）連続状のレーザ光を発生させる第１のレーザ光発
生手段と、パルス状のレーザ光を発生させる第２のレー
ザ光発生手段と、前記第１および第２のレーザ光発生手
段が発生したレーザ光を加工基板の同一位置に集光させ
る光学手段と、加工基板を積載する積載手段とを具備す
ることを特徴とするレーザトリミング装置。
（２）第１のレーザ光発生手段と第２のレーザ光発生手
段が発生するレーザ光の波長は同一波長であることを特
徴とする請求項（１）記載のレーザトリミング装置。
（３）光学手段は結像光学系を具備することを特徴とす
る請求項（１）記載のレーザトリミング装置。
（４）積載手段は加工基板の加工範囲以外の部分で前記
基板を保持できることを特徴とする請求項（１）記載の
レーザトリミング装置。
（５）連続状のレーザ光を発生させる第１のレーザ光発
生手段と、パルス状のレーザ光を発生させる第２のレー
ザ光発生手段と、第２のレーザ光発生手段が発生し所定
位置ごとに照射するレーザパルス数を制御できるレーザ
パルス制御手段と、第２のレーザ光発生手段が発生した
レーザ光を減衰させるレーザ光減衰手段と、第１および
第２のレーザ光発生手段が発生したレーザ光を加工基板
の同一位置に集光させる光学手段と、加工基板を積載す
る積載手段とを具備することを特徴とするレーザトリミ
ング装置。
（６）第１のレーザ光発生手段と第２のレーザ光発生手
段が発生するレーザ光の波長は同一波長であることを特
徴とする請求項（５）記載のレーザトリミング装置。
（７）レーザ光減衰手段は第２のレーザ光発生手段が発
生するレーザパルスごとに前記レーザパルスのレーザパ
ワーを可変できることを特徴とする請求項（５）記載の
レーザトリミング装置。
（８）光学手段は結像光学系を具備することを特徴とす
る請求項（５）記載のレーザトリミング装置。
（９）積載手段は加工基板の加工範囲以外の部分で前記
基板を保持できることを特徴とする請求項（５）記載の
レーザトリミング装置。
（１０）第１のレーザ光発生手段が発生し所定位置に照
射する第１のレーザ光照射開始時刻と第２のレーザ光発
生手段が発生し所定位置に照射する第２のレーザ光照射
開始時刻とを制御できることを特徴とする請求項（５）
記載のレーザトリミング装置。
（１１）第２のレーザ光照射開始時刻は第１のレーザ光
照射開始時刻より遅延されたものであることを特徴とす
る請求項（１０）記載のレーザトリミング装置。