レーザー光学系とこれを有するリペア装置及び方法
【課題】高速で、且つ実時間でリペア作業をレビューしながらリペアできるレーザー光学系付きリペア装置を提供する。
【解決手段】基板５７０をリペアするためのレーザービームを発生させるレーザー発生装置５０１と、レーザー発生装置から発生したレーザービームを反射させてレーザービームの進行経路を変更させるスキャンモジュール５１０と、レーザービームを基板にフォーカシングされるように圧縮させる対物レンズ５６０と、スキャンモジュールでスキャンされたレーザービームが対物レンズの入射範囲にあるように案内するリレーレンズ５３０と、基板のリペアされる過程を実時間で撮影するレビュー光学系５５０と、スキャンモジュールを調節する制御装置５１９と、を含む。
【解決手段】基板５７０をリペアするためのレーザービームを発生させるレーザー発生装置５０１と、レーザー発生装置から発生したレーザービームを反射させてレーザービームの進行経路を変更させるスキャンモジュール５１０と、レーザービームを基板にフォーカシングされるように圧縮させる対物レンズ５６０と、スキャンモジュールでスキャンされたレーザービームが対物レンズの入射範囲にあるように案内するリレーレンズ５３０と、基板のリペアされる過程を実時間で撮影するレビュー光学系５５０と、スキャンモジュールを調節する制御装置５１９と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レーザー光学系とこれを有するリペア装置及び方法に係り、より詳細には、レーザーを用いて基板に対して特殊パターン、マーキング、修正などのリペアを行うレーザー光学系とこれを有するリペア装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーザーを用いて対象物に特殊パターンを形成したり所望の模様をマーキングしたりすることができ、例えば、半導体ウエハーまたは液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、“ＬＣＤ”という。）パネルに回路などのパターンを形成することができる。ただし、このようなパターンやマーキングを形成する上で欠陥が発生することがあり、歩留まりを高めるためには、対象物体を検査して欠陥を見出し、当該欠陥を解決する必要がある。
【０００３】
いままで開発された欠陥除去のための装置は、作業用ステージ（Ｓｔａｇｅ）上にＬＣＤパネルあるいはマザーガラス（Ｍｏｔｈｅｒ Ｇｌａｓｓ）を載置した後、ステージまたはレーザー光学系の装着されているガントリー（Ｇａｎｔｒｙ）全体を移動させ、ＣＣＤカメラを用いて実時間でレビューしながらリペア工程を行う構造を有する。しかし、このような構造では、マイクロ単位の微細なピクセルをレーザーリペアするために、レーザーシステム全体を作業経路に沿ってマイクロ単位に反復して移動させなければならず、リペア作業に時間がかかるという問題点がある。
【０００４】
また、スキャンモジュールを用いるレーザーリペア装置も開発されている。このようなリペア装置は、レーザー光学系の装着されているガントリー及び作業ステージを動かすことなく所望のレーザーリペア作業を行うことができるが、Ｆ−ｔｈｅｔａレンズを使用する光学系の構造的特性の上、ＣＣＤカメラを用いて実時間レビューができないという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、基板の欠陥を、新しい構造のレーザー光学系を用いてリペアすることによって、基板の欠陥を高速で処理すると同時に実時間でリペア過程をレビューできるレーザー光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このために、本発明の一側面に係るレーザー光学系は、
基板をリペアするためのレーザービームを発生させるレーザー発生装置と、
前記レーザー発生装置から発生したレーザービームを反射させてレーザービームの進行経路を変更させるスキャンモジュールと、
前記レーザービームが前記基板にフォーカシングされるように圧縮させる対物レンズと、
前記スキャンモジュールでスキャンされたレーザービームが、前記対物レンズの認識範囲にあるように導くリレーレンズと、
前記基板がリペアされる過程を実時間で撮影するレビュー光学系と、
前記スキャンモジュールを調節する制御装置と、を含む。
【０００７】
また、前記基板は、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）であり、前記レーザービームは前記ＬＣＤの欠陥をリペアすることができる。
【０００８】
前記対物レンズは、前記レーザービームを前記ＬＣＤのピクセルサイズにフォーカシングされるように圧縮させることができる。
【０００９】
また、前記スキャンモジュールは、Ｘ、Ｙ方向の２軸に前記レーザービームの進行方向を変更させることができる。また、前記スキャンモジュールは、２個のスキャンミラーを含み、前記２個のスキャンミラーが連続して前記レーザービームをスキャンするように設置され、いずれか一方のスキャンミラはＸ軸をスキャンし、他方のスキャンミラーはＹ軸をスキャンすることができる。
【００１０】
また、前記スキャンモジュールは、２つのスキャンモジュールを含み、各スキャンモジュールは１個のスキャンミラーを含み、いずれか一方のスキャンモジュールはＸ軸をスキャンし、他方のスキャンモジュールはＹ軸をスキャンすることもできる。
【００１１】
また、前記スキャンモジュールは、１個のスキャンミラーを含み、前記スキャンミラーを用いてＸ、Ｙ軸をスキャンすることもできる。
【００１２】
また、前記制御装置は、基板上において、前記対物レンズから出射するレーザービームのスポットの位置を調節するためにスキャンモジュールの角度を調節する。
【００１３】
また、レビュー光学系は、レビューのための照明装置、レーザー光学系またはレビュー光学系の焦点を補正するオートフォーカシング装置、ＬＣＤリペア過程を実時間で撮影するレビューカメラを含む。
【００１４】
また、上記のレーザー光学系は、レーザー光学系を画像対画像光学系またはスポット光学系に切り替えるように着脱自在に設けられるチューブレンズをさらに含むことができる。
【００１５】
この場合、チューブレンズがレーザー発生装置とスキャンモジュールとの間に装着されると画像対画像光学系となり、取り外されるとスポット光学系となることができる。
【００１６】
本発明の他の側面に係るリペア装置は、
前記レーザー光学系と、
前記レーザー光学系が装着されるガントリーと、
前記基板が載置されるステージと、
前記レビュー光学系で撮影されたリペア映像をディスプレイするモニターと、
を含む。
【００１７】
本発明のさらに他の側面に係るリペア方法は、
基板をリペアするためにレーザービームを発生させ、
前記発生したレーザービームをスキャンモジュールで反射させてレーザービームの進行経路を変更させ、
前記レーザービームが前記基板にフォーカシングされるように対物レンズを通してレーザービームを圧縮させ、
前記スキャンされたレーザービームが前記対物レンズの入射範囲にあるように、リレーレンズを通してレーザービームを案内し、
前記基板がリペアされる過程をレビュー光学系を用いて実時間で撮影し、
前記撮影された映像を実時間でディスプレイする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スキャンモジュールを用いた画像対画像の大面積高速リペア作業が可能になると同時に、レーザーの照射される領域及びその近傍に対する実時間映像を獲得できるため、リペア作業中に実時間でレビューすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図７】本発明の一実施例によるレーザー光学系を有するリペア装置を用いてＬＣＤをリペアする様子を示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置の動作過程を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置を示す斜視図である。以下、図１〜図３を参照して説明する。
【００２２】
リペア装置１は、ステージ１００、ガントリー３００、レーザー光学系５００、モニター７００を含む。
【００２３】
ステージ１００は、基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が載せられるもので、固定した形態でリペア装置１に設置されることもでき、移送装置によって移送可能な形態で設置されることもできる。ステージ１００を移送可能な形態にすることは、ステージ１００上の基板にレーザービームが照射されるような領域へと移動させるためである。
【００２４】
ここで、基板は、電気回路が組み込まれるもので、絶縁基板の表面に導体パターンを形成できる絶縁材料からなる。また、レーザーを基板に照射することによって、基板を削磨（ａｂｌａｔｉｏｎ）、炭化（ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ）、特殊パターニングまたはマーキングすることができる。特に、レーザーを用いる削磨（ａｂｌａｔｉｏｎ）は、主として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のリペアに適用され、炭化（ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ）は、主としてカラーフィルター（ＣＦ）のリペアに適用される。本発明の一実施例によるレーザー光学系は、削磨または炭化過程のいずれを含むリペアにも適用することができる。
【００２５】
本発明の実施例によるレーザー光学系付きリペア装置は、基板を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とし、レーザービームを用いてＬＣＤの欠陥をリペアする過程を挙げて説明する。
【００２６】
ガントリー３００は、レーザー光学系５００が装着されるもので、ステージ１００と同様に、レーザー光学系付きリペア装置１に固定した形態で設置されることもでき、移送装置によって移送可能な形態で設置されることもできる。ガントリー３００を移送可能な形態にすることは、ガントリー３００に装着されるレーザー光学系５００に移動性を与えるためである。
【００２７】
レーザー光学系５００は、ＬＣＤ５７０をリペアするために、レーザービームをＬＣＤ５７０に照射する。レーザー光学系５００は、ガントリー３００に固定して装着されることもでき、移送装置によって移送可能なように設置されることもできる。ただし、本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置１は、レーザー光学系５００がガントリー３００に固定されており、レーザー光学系５００に含まれているスキャンモジュール５１０のスキャンミラーの角度を調節することによって、ＬＣＤ５７０上の欠陥をより精密にリペアできるものとする。
【００２８】
モニター７００は、レビュー光学系５５０に含まれるレビューカメラ５５１により撮影されるリペア作業過程の映像を、ユーザが実時間で見ることができるようにディスプレイする役割を果たす。
【００２９】
図２は、本発明の一実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００３０】
図３は、本発明の他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００３１】
以下、図２及び図３に示すレーザー光学系の構造について説明する。ここで、図３に示すレーザー光学系５００は、図２の構造に付加可能な構成要素を含めた形態である。
【００３２】
レーザー光学系５００は、レーザー発生装置５０１、スキャンモジュール５１０、制御装置５１９、リレーレンズ５３０、レビュー光学系５５０、対物レンズ５６０を含む。
【００３３】
レーザー発生装置５０１は、ＬＣＤ５７０のリペア作業のためにレーザービームを発生させる装置であり、レーザービームは、ナノ秒、ピコ秒またはフェムト秒レーザーなどの種々のレーザーソースを使用することができる。
【００３４】
スキャンモジュール５１０は、Ｘ、Ｙ方向の２軸をスキャンできるスキャンミラーを含み、レーザー発生装置５０１から発生したレーザービームの角度を様々な角度で反射させることができる。ここで、Ｘ方向は、レーザー光学系５００の設置されるガントリー３００と垂直な方向に設定することができ、このＸ方向と垂直な方向をＹ方向に設定することができる。スキャンモジュール５１０は、レーザービームの角度を様々な角度で反射させることで、ＬＣＤ５７０上に存在する欠陥の位置でリペアするから、ステージ１００やガントリー３００の移動によって欠陥の位置を見つけてＬＣＤ５７０をリペアする場合に比べて、高速でリペアを行うことが可能になる。そのため、タクトタイム（Ｔａｃｔ Ｔｉｍｅ）が顕著に短縮する。タクトタイムは、要求する生産目標を達成するために一つの製品を生産するのに要する時間で、ここでは、ＬＣＤ５７０の欠陥をリペアする時間を指す。
【００３５】
制御装置５１９は、対物レンズ５６０を通過したレーザービームのスポット（Ｓｐｏｔ）の位置をＬＣＤ５７０上において調節するために、スキャンモジュール５１０の角度を調節する。スキャンモジュール５１０はレーザー光学系５００において進行するレーザーを調節し、特に、基板に照射されるレーザーの進行経路を、スキャンモジュール５１０に含まれたスキャンミラーによって調節する。すなわち、レーザー発生装置５０１から出射されるレーザービームは、シャッター５０３などを通過し、スキャンモジュール５１０で反射され、リレーレンズ５３０を通して案内されて最後には対物レンズ５６０に入射して、基板５７０に直接リペア作業を行う。ここで、基板、すなわち、ＬＣＤ５７０に照射されるレーザービームの位置は、スキャンモジュール５１０に含まれるスキャンミラーの配置角度や距離により決定され、よって、スキャンモジュール５１０を調節する制御装置５１９を用いて、ＬＣＤ５７０に照射されるレーザービームの進行経路を調節することができる。
【００３６】
リレーレンズ５３０は、スキャンモジュール５１０で反射されたレーザービームが拡散されることなく正確に所望の方向に進行できるように、反射されたレーザービームを導く。すなわち、リレーレンズ５３０は、スキャンモジュール５１０でスキャンされたレーザービームを対物レンズ５６０の入射範囲に導く役割を果たす。また、リレーレンズ５３０がスキャンモジュール５１０と対物レンズ５６０との間に設置されることから光学的に空間が確保され、この空間を用いるレビュー光学系５５０を介して、ユーザは、レーザービームを用いるＬＣＤ５７０の欠陥リペア過程を実時間で見ることができる。然るに、従来のようにスキャンモジュール５１０を使用する場合は、スキャンモジュール５１０で反射されたレーザービームが直接対物レンズ５６０に入射するから、スキャンモジュール５１０を用いた高速リペアは可能だったが、スキャンモジュール５１０と対物レンズ５６０間の物理的制約によって実時間レビューは不可能だった。しかし、本実施例によれば、リレーレンズ５３０を設置することによって、リペア過程をレビュー光学系５５０を用いて実時間でレビューすることが可能になる。
【００３７】
レビュー光学系５５０により、ＬＣＤ５７０上に存在する欠陥をリペアする過程を実時間で見ることが可能になる。特に、リペア作業では、レーザーリペア過程中にわずかな誤りが生じても全体ＬＣＤパネルを使用できなくなるという危険性があり、よって、レビュー光学系５５０を用いた実時間レビューの必要性は大きい。
【００３８】
レビュー光学系５５０は、レビューカメラ５５１、ミラー（Ｍｉｒｒｏｒ）５５３、照明装置５５５、オートフォーカシング装置（Ｌａｓｅｒ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ：ＬＡＦ）５５７を含む。
【００３９】
レビューカメラ５５１は、現在リペア作業を実施しようとするＬＣＤ５７０の領域を実時間で撮影してそれをモニター７００を通してユーザに実時間で表示することで、実時間作業を可能にする。
【００４０】
照明装置５５５は、レビューのための光源であって、光を発生させて、レーザーによりＬＣＤ５７０をリペアする映像を、レビューカメラ５５１が撮影できるようにする。
【００４１】
ミラー５５３は、照明装置５５５から発生する光の方向を調節して、レビューカメラ５５１がレーザーリペア映像を撮影できるようにする。
【００４２】
オートフォーカシング装置（ＬＡＦ）５５７は、作業しようとするＬＣＤ５７０の表面にレーザー光学系５００の焦点が正確に位置するようにレーザー光学系５００の焦点を補正する。
【００４３】
対物レンズ５６０は、スキャンモジュール５１０またはリレーレンズ５３０を通して入射したレーザービームがＬＣＤ５７０のピクセルサイズにフォーカシングされるようにレーザービームを圧縮する役割を果たす。対物レンズ５６０で圧縮されたレーザービームがＬＣＤ５７０にフォーカシングされながらＬＣＤ５７０上の欠陥をリペアすることができる。対物レンズ５６０を用いて高精度のレーザービームレゾリューション（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を確保することができ、レーザービームに高いエネルギー密度を有させることができる。
【００４４】
レーザー光学系５００は、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スリット５０７、チューブレンズ５０９をさらに含むことができる。
【００４５】
シャッター５０３は、レーザービームの出力を断続し、ＬＣＤ５７０リペア作業をオン／オフするスイッチの役割を果たす。
【００４６】
ビームエキスパンダ５０５は、レーザー発生装置から発生したレーザービームの大きさを拡張したり、レーザービームのエネルギー分布を平均化させる。
【００４７】
スリット５０７は、レーザービームの形状を円形、四角形及びひし形などの様々な形状または大きさに変換させる。
【００４８】
ここで、チューブレンズ５０９は、ビームエキスパンダ５０５により拡張されたレーザービームの大きさを再び圧縮させる。また、チューブレンズ５０９がレーザー光学系５００に装着されると、この光学系は画像対画像（Ｉｍａｇｅ ｔｏ Ｉｍａｇｅ）光学系となり、チューブレンズ５０９が取り外されるとスポット（Ｓｐｏｔ）光学系となる。レーザーを用いる加工方法には、その光源のフォーカシング（Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）方法によって画像対画像（Ｉｍａｇｅ ｔｏ Ｉｍａｇｅ）光学系とスポット光学系とに分けられる。画像対画像光学系は、スリットを用いて様々な形状のレーザービームを生成することができるから、パターン加工などの形状加工に適しており、スポット光学系は、レーザービームのエネルギー損失を最小化させることで１箇所に高いエネルギーを集中させるから、エネルギー削磨工程及び炭化工程などに適している。
【００４９】
したがって、このチューブレンズ５０９の固定マウント上に簡単な装着／分離用の器具構造を設置することによって、画像対画像光学系とスポット光学系との切り替えが自由にでき、所望の作業工程に応じて適切な光学系を選択してレーザー工程を進行することができる。
【００５０】
図４は、本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００５１】
本発明の他の実施例によるレーザー光学系５００は、レーザー発生装置５０１、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スキャンモジュール５１１、制御装置５１９、リレーレンズ５３０、レビュー光学系５５０、対物レンズ５６０を含む。
【００５２】
レーザー発生装置５０１から発生したレーザービームが、シャッター５０３及びビームエキスパンダ５０５を通してスキャンモジュール５１１に入射し、この場合、制御装置５１９によりスキャンモジュール５１１の反射角度が決定される。
【００５３】
ここで、スキャンモジュール５１１は、２個のスキャンミラーを含み、２個のスキャンミラーが、入射するレーザービームを連続してスキャンするように設置される。２個のスキャンミラーのうちのいずれか一方は、Ｘ軸をスキャンしてＸ軸方向のレーザービーム進行経路を調節し、いずれか他方は、Ｙ軸をスキャンしてＹ軸方向のレーザービーム進行経路を調節することで、レーザービームの２次元進行経路を調節することができる。
【００５４】
スキャンモジュール５１１でスキャンされたレーザービームは、リレーレンズ５３０を経由して対物レンズ５６０に到達し、対物レンズ５６０を通してレーザービームがＬＣＤ５７０に照射されて、ＬＣＤ５７０上の欠陥をリペアする。また、リレーレンズ５３０と対物レンズ５６０との間及び対物レンズ５６０とＬＣＤ５７０との間に現れるレーザービームの経路をレビュー光学系５５０で収集して、ＬＣＤ５７０のリペア過程を実時間でユーザに表示することができる。
【００５５】
図５は、本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００５６】
本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系５００は、レーザー発生装置５０１、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スキャンモジュール５１２，５１３、制御装置５１９、２個のリレーレンズ５３１，５３２（以下、第１リレーレンズ５３１及び第２リレーレンズ５３２という。）、レビュー光学系５５０、対物レンズ５６０を含み、レーザー発生装置５０１から発生したレーザービームがシャッター５０３及びビームエキスパンダ５０５を通してスキャンモジュール５１２，５１３に入射し、この場合、制御装置５１９によりスキャンモジュール５１２，５１３の反射角度が決定される。
【００５７】
ここで、スキャンモジュールは、図３に示すスキャンモジュール５１０と違い、２つのスキャンモジュール５１２，５１３からなり、２つのスキャンモジュール５１２，５１３は、スキャンミラーをそれぞれ１個ずつ含む。２つのスキャンモジュールのうちのいずれか一方５１２（以下、第１スキャンモジュールという）は、Ｘ軸をスキャンしてＸ軸方向のレーザービーム進行経路を調節し、いずれか他方５１３（以下、第２スキャンモジュールという）は、Ｙ軸をスキャンしてＹ軸方向のレーザービーム進行経路を調節することで、レーザービームの２次元進行経路を調節することができる。
【００５８】
第１スキャンモジュール５１２でＸ軸方向に対してスキャンしたレーザービームは、第１リレーレンズ５３１を経て第２スキャンモジュール５１３に到達し、第２スキャンモジュール５１３でＹ軸方向に対してスキャンされる。このようにスキャンされたレーザービームは、続いて、第２リレーレンズ５３２を経由して対物レンズ５６０に到達し、このレーザービームは対物レンズ５６０を通してＬＣＤ５７０に照射されることで、ＬＣＤ５７０に存在する欠陥をリペアする。また、第２リレーレンズ５３２、対物レンズ５６０及びＬＣＤ５７０の間に現れるレーザービームの経路をレビュー光学系５５０で収集して、ＬＣＤ５７０のリペア過程を実時間でユーザに表示することができる。
【００５９】
図５に示すように、第２リレーレンズ５３２はスリット５０７を含み、第１リレーレンズ５３１はスリット５０７を含まなくても良い。すなわち、レーザービームの大きさと形状を様々に変形させうるスリット５０７を、リレーレンズ５３１，５３２が選択的に含むことができる。
【００６０】
図６は、本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００６１】
本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系５００は、レーザー発生装置５０１、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スキャンモジュール５１４、制御装置５１９、リレーレンズ５３０、レビュー光学系５５０、対物レンズ５６０を含み、レーザー発生装置５０１から発生したレーザービームが、シャッター５０３及びビームエキスパンダ５０５を通してスキャンモジュール５１４に入射し、この場合、制御装置５１９によりスキャンモジュール５１４の反射角度が決定される。
【００６２】
ここで、スキャンモジュール５１４は、図４及び図５に示すスキャンモジュール５１１，５１２，５１３と違い、１個のスキャンモジュール５１４がＸ、Ｙ軸を同時にスキャンできる１個のスキャンミラーを含み、これによってレーザービームの２次元進行経路を調節することができる。
【００６３】
スキャンモジュール５１４でスキャンされたレーザービームは、リレーレンズ５３０を経由して対物レンズ５６０に到達し、対物レンズ５６０を通してＬＣＤ５７０に照射されることで、ＬＣＤ５７０に存在する欠陥をリペアする。また、リレーレンズ５３０、対物レンズ５６０及びＬＣＤ５７０間に現れるレーザービームの経路をレビュー光学系５５０で収集して、ＬＣＤ５７０のリペア過程を実時間でユーザに表示することができる。
【００６４】
図７は、本発明の一実施例によるレーザー光学系を用いてＬＣＤをリペアする様子を示す図である。図７に示すように、レーザー光学系５００がＬＣＤ５７０のマイクロ単位の微細なピクセルをリペアする。レーザー光学系５００から出射されるレーザービームが、ＬＣＤ５７０の作業経路（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｒｏｕｔｅ）上の一定領域（レーザースポット（Ｌａｓｅｒ Ｓｐｏｔ））に照射される。照射されたレーザービームは、ＬＣＤ５７０の作業経路上に存在する欠陥をリペアする。
【００６５】
図８は、本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置の動作過程を示す流れ図である。
【００６６】
まず、レーザー光学系５００に含まれるレーザー発生装置５０１からレーザービームを発生させる（７００）。発生したレーザービームは、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スリット５０７またはチューブレンズ５０９を通してスキャンモジュール５１０に入射する。スキャンモジュール５１０に含まれるスキャンミラーは、入射したレーザービームを様々な角度で反射させて、レーザービームの進行方向を変更させる（７１０）。スキャンモジュール５１０のスキャンミラーで反射されたレーザービームは、リレーレンズ５３０に入射し、このリレーレンズ５３０により、入射したレーザービームは拡散されることなく目標とする方向に導かれることとなる（７２０）。ここで、目標とする方向は、対物レンズ５６０がレーザービームを取り込む部分への方向を指し、リレーレンズ５３０は、レーザービームの拡散によって対物レンズ５６０に入射するレーザービームが損失することを防止する。すなわち、リレーレンズ５３０は、スキャンモジュール５１０から反射されたレーザービームが対物レンズ５６０の入射範囲内にあるように案内する。リレーレンズ５３０から取り込まれたレーザービームが基板をリペアする過程を、レビュー光学系５５０が実時間で撮影して、モニター７００を通して実時間でユーザにディスプレイする（７３０）。このため、ユーザは、レビュー光学系５５０から実時間でリペア過程を見ながら、レーザー光学系５００に含まれるスキャンモジュール５１０を介して高速で且つ精密にレーザーリペア過程を行うことができる。
【００６７】
以上説明した本発明の実施例によるレーザー光学系とこれを有するリペア装置及び方法は、一実施例として挙げたＬＣＤの欠陥をリペアする過程の他に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のリペア、ソーラーセル（Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）のリペアなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ リペア装置
１００ ステージ
３００ ガントリー
５００ レーザー光学系
５０１ レーザー発生装置
５０３ シャッター
５０５ ビームエキスパンダ
５０７ スリット
５０９ チューブレンズ
５１０，５１１，５１２，５１３，５１４ スキャンモジュール
５１９ 制御装置
５３０、５３１、５３２ リレーレンズ
５５０ レビュー光学系
５５１ レビューカメラ
５５３ ミラー
５５５ 照明装置
５５７ オートフォーカシング装置
５６０ 対物レンズ
５７０ 基板
７００ モニター
【技術分野】
【０００１】
レーザー光学系とこれを有するリペア装置及び方法に係り、より詳細には、レーザーを用いて基板に対して特殊パターン、マーキング、修正などのリペアを行うレーザー光学系とこれを有するリペア装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーザーを用いて対象物に特殊パターンを形成したり所望の模様をマーキングしたりすることができ、例えば、半導体ウエハーまたは液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、“ＬＣＤ”という。）パネルに回路などのパターンを形成することができる。ただし、このようなパターンやマーキングを形成する上で欠陥が発生することがあり、歩留まりを高めるためには、対象物体を検査して欠陥を見出し、当該欠陥を解決する必要がある。
【０００３】
いままで開発された欠陥除去のための装置は、作業用ステージ（Ｓｔａｇｅ）上にＬＣＤパネルあるいはマザーガラス（Ｍｏｔｈｅｒ Ｇｌａｓｓ）を載置した後、ステージまたはレーザー光学系の装着されているガントリー（Ｇａｎｔｒｙ）全体を移動させ、ＣＣＤカメラを用いて実時間でレビューしながらリペア工程を行う構造を有する。しかし、このような構造では、マイクロ単位の微細なピクセルをレーザーリペアするために、レーザーシステム全体を作業経路に沿ってマイクロ単位に反復して移動させなければならず、リペア作業に時間がかかるという問題点がある。
【０００４】
また、スキャンモジュールを用いるレーザーリペア装置も開発されている。このようなリペア装置は、レーザー光学系の装着されているガントリー及び作業ステージを動かすことなく所望のレーザーリペア作業を行うことができるが、Ｆ−ｔｈｅｔａレンズを使用する光学系の構造的特性の上、ＣＣＤカメラを用いて実時間レビューができないという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、基板の欠陥を、新しい構造のレーザー光学系を用いてリペアすることによって、基板の欠陥を高速で処理すると同時に実時間でリペア過程をレビューできるレーザー光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このために、本発明の一側面に係るレーザー光学系は、
基板をリペアするためのレーザービームを発生させるレーザー発生装置と、
前記レーザー発生装置から発生したレーザービームを反射させてレーザービームの進行経路を変更させるスキャンモジュールと、
前記レーザービームが前記基板にフォーカシングされるように圧縮させる対物レンズと、
前記スキャンモジュールでスキャンされたレーザービームが、前記対物レンズの認識範囲にあるように導くリレーレンズと、
前記基板がリペアされる過程を実時間で撮影するレビュー光学系と、
前記スキャンモジュールを調節する制御装置と、を含む。
【０００７】
また、前記基板は、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）であり、前記レーザービームは前記ＬＣＤの欠陥をリペアすることができる。
【０００８】
前記対物レンズは、前記レーザービームを前記ＬＣＤのピクセルサイズにフォーカシングされるように圧縮させることができる。
【０００９】
また、前記スキャンモジュールは、Ｘ、Ｙ方向の２軸に前記レーザービームの進行方向を変更させることができる。また、前記スキャンモジュールは、２個のスキャンミラーを含み、前記２個のスキャンミラーが連続して前記レーザービームをスキャンするように設置され、いずれか一方のスキャンミラはＸ軸をスキャンし、他方のスキャンミラーはＹ軸をスキャンすることができる。
【００１０】
また、前記スキャンモジュールは、２つのスキャンモジュールを含み、各スキャンモジュールは１個のスキャンミラーを含み、いずれか一方のスキャンモジュールはＸ軸をスキャンし、他方のスキャンモジュールはＹ軸をスキャンすることもできる。
【００１１】
また、前記スキャンモジュールは、１個のスキャンミラーを含み、前記スキャンミラーを用いてＸ、Ｙ軸をスキャンすることもできる。
【００１２】
また、前記制御装置は、基板上において、前記対物レンズから出射するレーザービームのスポットの位置を調節するためにスキャンモジュールの角度を調節する。
【００１３】
また、レビュー光学系は、レビューのための照明装置、レーザー光学系またはレビュー光学系の焦点を補正するオートフォーカシング装置、ＬＣＤリペア過程を実時間で撮影するレビューカメラを含む。
【００１４】
また、上記のレーザー光学系は、レーザー光学系を画像対画像光学系またはスポット光学系に切り替えるように着脱自在に設けられるチューブレンズをさらに含むことができる。
【００１５】
この場合、チューブレンズがレーザー発生装置とスキャンモジュールとの間に装着されると画像対画像光学系となり、取り外されるとスポット光学系となることができる。
【００１６】
本発明の他の側面に係るリペア装置は、
前記レーザー光学系と、
前記レーザー光学系が装着されるガントリーと、
前記基板が載置されるステージと、
前記レビュー光学系で撮影されたリペア映像をディスプレイするモニターと、
を含む。
【００１７】
本発明のさらに他の側面に係るリペア方法は、
基板をリペアするためにレーザービームを発生させ、
前記発生したレーザービームをスキャンモジュールで反射させてレーザービームの進行経路を変更させ、
前記レーザービームが前記基板にフォーカシングされるように対物レンズを通してレーザービームを圧縮させ、
前記スキャンされたレーザービームが前記対物レンズの入射範囲にあるように、リレーレンズを通してレーザービームを案内し、
前記基板がリペアされる過程をレビュー光学系を用いて実時間で撮影し、
前記撮影された映像を実時間でディスプレイする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スキャンモジュールを用いた画像対画像の大面積高速リペア作業が可能になると同時に、レーザーの照射される領域及びその近傍に対する実時間映像を獲得できるため、リペア作業中に実時間でレビューすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【図７】本発明の一実施例によるレーザー光学系を有するリペア装置を用いてＬＣＤをリペアする様子を示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置の動作過程を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置を示す斜視図である。以下、図１〜図３を参照して説明する。
【００２２】
リペア装置１は、ステージ１００、ガントリー３００、レーザー光学系５００、モニター７００を含む。
【００２３】
ステージ１００は、基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が載せられるもので、固定した形態でリペア装置１に設置されることもでき、移送装置によって移送可能な形態で設置されることもできる。ステージ１００を移送可能な形態にすることは、ステージ１００上の基板にレーザービームが照射されるような領域へと移動させるためである。
【００２４】
ここで、基板は、電気回路が組み込まれるもので、絶縁基板の表面に導体パターンを形成できる絶縁材料からなる。また、レーザーを基板に照射することによって、基板を削磨（ａｂｌａｔｉｏｎ）、炭化（ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ）、特殊パターニングまたはマーキングすることができる。特に、レーザーを用いる削磨（ａｂｌａｔｉｏｎ）は、主として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のリペアに適用され、炭化（ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ）は、主としてカラーフィルター（ＣＦ）のリペアに適用される。本発明の一実施例によるレーザー光学系は、削磨または炭化過程のいずれを含むリペアにも適用することができる。
【００２５】
本発明の実施例によるレーザー光学系付きリペア装置は、基板を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とし、レーザービームを用いてＬＣＤの欠陥をリペアする過程を挙げて説明する。
【００２６】
ガントリー３００は、レーザー光学系５００が装着されるもので、ステージ１００と同様に、レーザー光学系付きリペア装置１に固定した形態で設置されることもでき、移送装置によって移送可能な形態で設置されることもできる。ガントリー３００を移送可能な形態にすることは、ガントリー３００に装着されるレーザー光学系５００に移動性を与えるためである。
【００２７】
レーザー光学系５００は、ＬＣＤ５７０をリペアするために、レーザービームをＬＣＤ５７０に照射する。レーザー光学系５００は、ガントリー３００に固定して装着されることもでき、移送装置によって移送可能なように設置されることもできる。ただし、本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置１は、レーザー光学系５００がガントリー３００に固定されており、レーザー光学系５００に含まれているスキャンモジュール５１０のスキャンミラーの角度を調節することによって、ＬＣＤ５７０上の欠陥をより精密にリペアできるものとする。
【００２８】
モニター７００は、レビュー光学系５５０に含まれるレビューカメラ５５１により撮影されるリペア作業過程の映像を、ユーザが実時間で見ることができるようにディスプレイする役割を果たす。
【００２９】
図２は、本発明の一実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００３０】
図３は、本発明の他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００３１】
以下、図２及び図３に示すレーザー光学系の構造について説明する。ここで、図３に示すレーザー光学系５００は、図２の構造に付加可能な構成要素を含めた形態である。
【００３２】
レーザー光学系５００は、レーザー発生装置５０１、スキャンモジュール５１０、制御装置５１９、リレーレンズ５３０、レビュー光学系５５０、対物レンズ５６０を含む。
【００３３】
レーザー発生装置５０１は、ＬＣＤ５７０のリペア作業のためにレーザービームを発生させる装置であり、レーザービームは、ナノ秒、ピコ秒またはフェムト秒レーザーなどの種々のレーザーソースを使用することができる。
【００３４】
スキャンモジュール５１０は、Ｘ、Ｙ方向の２軸をスキャンできるスキャンミラーを含み、レーザー発生装置５０１から発生したレーザービームの角度を様々な角度で反射させることができる。ここで、Ｘ方向は、レーザー光学系５００の設置されるガントリー３００と垂直な方向に設定することができ、このＸ方向と垂直な方向をＹ方向に設定することができる。スキャンモジュール５１０は、レーザービームの角度を様々な角度で反射させることで、ＬＣＤ５７０上に存在する欠陥の位置でリペアするから、ステージ１００やガントリー３００の移動によって欠陥の位置を見つけてＬＣＤ５７０をリペアする場合に比べて、高速でリペアを行うことが可能になる。そのため、タクトタイム（Ｔａｃｔ Ｔｉｍｅ）が顕著に短縮する。タクトタイムは、要求する生産目標を達成するために一つの製品を生産するのに要する時間で、ここでは、ＬＣＤ５７０の欠陥をリペアする時間を指す。
【００３５】
制御装置５１９は、対物レンズ５６０を通過したレーザービームのスポット（Ｓｐｏｔ）の位置をＬＣＤ５７０上において調節するために、スキャンモジュール５１０の角度を調節する。スキャンモジュール５１０はレーザー光学系５００において進行するレーザーを調節し、特に、基板に照射されるレーザーの進行経路を、スキャンモジュール５１０に含まれたスキャンミラーによって調節する。すなわち、レーザー発生装置５０１から出射されるレーザービームは、シャッター５０３などを通過し、スキャンモジュール５１０で反射され、リレーレンズ５３０を通して案内されて最後には対物レンズ５６０に入射して、基板５７０に直接リペア作業を行う。ここで、基板、すなわち、ＬＣＤ５７０に照射されるレーザービームの位置は、スキャンモジュール５１０に含まれるスキャンミラーの配置角度や距離により決定され、よって、スキャンモジュール５１０を調節する制御装置５１９を用いて、ＬＣＤ５７０に照射されるレーザービームの進行経路を調節することができる。
【００３６】
リレーレンズ５３０は、スキャンモジュール５１０で反射されたレーザービームが拡散されることなく正確に所望の方向に進行できるように、反射されたレーザービームを導く。すなわち、リレーレンズ５３０は、スキャンモジュール５１０でスキャンされたレーザービームを対物レンズ５６０の入射範囲に導く役割を果たす。また、リレーレンズ５３０がスキャンモジュール５１０と対物レンズ５６０との間に設置されることから光学的に空間が確保され、この空間を用いるレビュー光学系５５０を介して、ユーザは、レーザービームを用いるＬＣＤ５７０の欠陥リペア過程を実時間で見ることができる。然るに、従来のようにスキャンモジュール５１０を使用する場合は、スキャンモジュール５１０で反射されたレーザービームが直接対物レンズ５６０に入射するから、スキャンモジュール５１０を用いた高速リペアは可能だったが、スキャンモジュール５１０と対物レンズ５６０間の物理的制約によって実時間レビューは不可能だった。しかし、本実施例によれば、リレーレンズ５３０を設置することによって、リペア過程をレビュー光学系５５０を用いて実時間でレビューすることが可能になる。
【００３７】
レビュー光学系５５０により、ＬＣＤ５７０上に存在する欠陥をリペアする過程を実時間で見ることが可能になる。特に、リペア作業では、レーザーリペア過程中にわずかな誤りが生じても全体ＬＣＤパネルを使用できなくなるという危険性があり、よって、レビュー光学系５５０を用いた実時間レビューの必要性は大きい。
【００３８】
レビュー光学系５５０は、レビューカメラ５５１、ミラー（Ｍｉｒｒｏｒ）５５３、照明装置５５５、オートフォーカシング装置（Ｌａｓｅｒ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ：ＬＡＦ）５５７を含む。
【００３９】
レビューカメラ５５１は、現在リペア作業を実施しようとするＬＣＤ５７０の領域を実時間で撮影してそれをモニター７００を通してユーザに実時間で表示することで、実時間作業を可能にする。
【００４０】
照明装置５５５は、レビューのための光源であって、光を発生させて、レーザーによりＬＣＤ５７０をリペアする映像を、レビューカメラ５５１が撮影できるようにする。
【００４１】
ミラー５５３は、照明装置５５５から発生する光の方向を調節して、レビューカメラ５５１がレーザーリペア映像を撮影できるようにする。
【００４２】
オートフォーカシング装置（ＬＡＦ）５５７は、作業しようとするＬＣＤ５７０の表面にレーザー光学系５００の焦点が正確に位置するようにレーザー光学系５００の焦点を補正する。
【００４３】
対物レンズ５６０は、スキャンモジュール５１０またはリレーレンズ５３０を通して入射したレーザービームがＬＣＤ５７０のピクセルサイズにフォーカシングされるようにレーザービームを圧縮する役割を果たす。対物レンズ５６０で圧縮されたレーザービームがＬＣＤ５７０にフォーカシングされながらＬＣＤ５７０上の欠陥をリペアすることができる。対物レンズ５６０を用いて高精度のレーザービームレゾリューション（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を確保することができ、レーザービームに高いエネルギー密度を有させることができる。
【００４４】
レーザー光学系５００は、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スリット５０７、チューブレンズ５０９をさらに含むことができる。
【００４５】
シャッター５０３は、レーザービームの出力を断続し、ＬＣＤ５７０リペア作業をオン／オフするスイッチの役割を果たす。
【００４６】
ビームエキスパンダ５０５は、レーザー発生装置から発生したレーザービームの大きさを拡張したり、レーザービームのエネルギー分布を平均化させる。
【００４７】
スリット５０７は、レーザービームの形状を円形、四角形及びひし形などの様々な形状または大きさに変換させる。
【００４８】
ここで、チューブレンズ５０９は、ビームエキスパンダ５０５により拡張されたレーザービームの大きさを再び圧縮させる。また、チューブレンズ５０９がレーザー光学系５００に装着されると、この光学系は画像対画像（Ｉｍａｇｅ ｔｏ Ｉｍａｇｅ）光学系となり、チューブレンズ５０９が取り外されるとスポット（Ｓｐｏｔ）光学系となる。レーザーを用いる加工方法には、その光源のフォーカシング（Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）方法によって画像対画像（Ｉｍａｇｅ ｔｏ Ｉｍａｇｅ）光学系とスポット光学系とに分けられる。画像対画像光学系は、スリットを用いて様々な形状のレーザービームを生成することができるから、パターン加工などの形状加工に適しており、スポット光学系は、レーザービームのエネルギー損失を最小化させることで１箇所に高いエネルギーを集中させるから、エネルギー削磨工程及び炭化工程などに適している。
【００４９】
したがって、このチューブレンズ５０９の固定マウント上に簡単な装着／分離用の器具構造を設置することによって、画像対画像光学系とスポット光学系との切り替えが自由にでき、所望の作業工程に応じて適切な光学系を選択してレーザー工程を進行することができる。
【００５０】
図４は、本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００５１】
本発明の他の実施例によるレーザー光学系５００は、レーザー発生装置５０１、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スキャンモジュール５１１、制御装置５１９、リレーレンズ５３０、レビュー光学系５５０、対物レンズ５６０を含む。
【００５２】
レーザー発生装置５０１から発生したレーザービームが、シャッター５０３及びビームエキスパンダ５０５を通してスキャンモジュール５１１に入射し、この場合、制御装置５１９によりスキャンモジュール５１１の反射角度が決定される。
【００５３】
ここで、スキャンモジュール５１１は、２個のスキャンミラーを含み、２個のスキャンミラーが、入射するレーザービームを連続してスキャンするように設置される。２個のスキャンミラーのうちのいずれか一方は、Ｘ軸をスキャンしてＸ軸方向のレーザービーム進行経路を調節し、いずれか他方は、Ｙ軸をスキャンしてＹ軸方向のレーザービーム進行経路を調節することで、レーザービームの２次元進行経路を調節することができる。
【００５４】
スキャンモジュール５１１でスキャンされたレーザービームは、リレーレンズ５３０を経由して対物レンズ５６０に到達し、対物レンズ５６０を通してレーザービームがＬＣＤ５７０に照射されて、ＬＣＤ５７０上の欠陥をリペアする。また、リレーレンズ５３０と対物レンズ５６０との間及び対物レンズ５６０とＬＣＤ５７０との間に現れるレーザービームの経路をレビュー光学系５５０で収集して、ＬＣＤ５７０のリペア過程を実時間でユーザに表示することができる。
【００５５】
図５は、本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００５６】
本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系５００は、レーザー発生装置５０１、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スキャンモジュール５１２，５１３、制御装置５１９、２個のリレーレンズ５３１，５３２（以下、第１リレーレンズ５３１及び第２リレーレンズ５３２という。）、レビュー光学系５５０、対物レンズ５６０を含み、レーザー発生装置５０１から発生したレーザービームがシャッター５０３及びビームエキスパンダ５０５を通してスキャンモジュール５１２，５１３に入射し、この場合、制御装置５１９によりスキャンモジュール５１２，５１３の反射角度が決定される。
【００５７】
ここで、スキャンモジュールは、図３に示すスキャンモジュール５１０と違い、２つのスキャンモジュール５１２，５１３からなり、２つのスキャンモジュール５１２，５１３は、スキャンミラーをそれぞれ１個ずつ含む。２つのスキャンモジュールのうちのいずれか一方５１２（以下、第１スキャンモジュールという）は、Ｘ軸をスキャンしてＸ軸方向のレーザービーム進行経路を調節し、いずれか他方５１３（以下、第２スキャンモジュールという）は、Ｙ軸をスキャンしてＹ軸方向のレーザービーム進行経路を調節することで、レーザービームの２次元進行経路を調節することができる。
【００５８】
第１スキャンモジュール５１２でＸ軸方向に対してスキャンしたレーザービームは、第１リレーレンズ５３１を経て第２スキャンモジュール５１３に到達し、第２スキャンモジュール５１３でＹ軸方向に対してスキャンされる。このようにスキャンされたレーザービームは、続いて、第２リレーレンズ５３２を経由して対物レンズ５６０に到達し、このレーザービームは対物レンズ５６０を通してＬＣＤ５７０に照射されることで、ＬＣＤ５７０に存在する欠陥をリペアする。また、第２リレーレンズ５３２、対物レンズ５６０及びＬＣＤ５７０の間に現れるレーザービームの経路をレビュー光学系５５０で収集して、ＬＣＤ５７０のリペア過程を実時間でユーザに表示することができる。
【００５９】
図５に示すように、第２リレーレンズ５３２はスリット５０７を含み、第１リレーレンズ５３１はスリット５０７を含まなくても良い。すなわち、レーザービームの大きさと形状を様々に変形させうるスリット５０７を、リレーレンズ５３１，５３２が選択的に含むことができる。
【００６０】
図６は、本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系の構造を示す図である。
【００６１】
本発明のさらに他の実施例によるレーザー光学系５００は、レーザー発生装置５０１、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スキャンモジュール５１４、制御装置５１９、リレーレンズ５３０、レビュー光学系５５０、対物レンズ５６０を含み、レーザー発生装置５０１から発生したレーザービームが、シャッター５０３及びビームエキスパンダ５０５を通してスキャンモジュール５１４に入射し、この場合、制御装置５１９によりスキャンモジュール５１４の反射角度が決定される。
【００６２】
ここで、スキャンモジュール５１４は、図４及び図５に示すスキャンモジュール５１１，５１２，５１３と違い、１個のスキャンモジュール５１４がＸ、Ｙ軸を同時にスキャンできる１個のスキャンミラーを含み、これによってレーザービームの２次元進行経路を調節することができる。
【００６３】
スキャンモジュール５１４でスキャンされたレーザービームは、リレーレンズ５３０を経由して対物レンズ５６０に到達し、対物レンズ５６０を通してＬＣＤ５７０に照射されることで、ＬＣＤ５７０に存在する欠陥をリペアする。また、リレーレンズ５３０、対物レンズ５６０及びＬＣＤ５７０間に現れるレーザービームの経路をレビュー光学系５５０で収集して、ＬＣＤ５７０のリペア過程を実時間でユーザに表示することができる。
【００６４】
図７は、本発明の一実施例によるレーザー光学系を用いてＬＣＤをリペアする様子を示す図である。図７に示すように、レーザー光学系５００がＬＣＤ５７０のマイクロ単位の微細なピクセルをリペアする。レーザー光学系５００から出射されるレーザービームが、ＬＣＤ５７０の作業経路（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｒｏｕｔｅ）上の一定領域（レーザースポット（Ｌａｓｅｒ Ｓｐｏｔ））に照射される。照射されたレーザービームは、ＬＣＤ５７０の作業経路上に存在する欠陥をリペアする。
【００６５】
図８は、本発明の一実施例によるレーザー光学系付きリペア装置の動作過程を示す流れ図である。
【００６６】
まず、レーザー光学系５００に含まれるレーザー発生装置５０１からレーザービームを発生させる（７００）。発生したレーザービームは、シャッター５０３、ビームエキスパンダ５０５、スリット５０７またはチューブレンズ５０９を通してスキャンモジュール５１０に入射する。スキャンモジュール５１０に含まれるスキャンミラーは、入射したレーザービームを様々な角度で反射させて、レーザービームの進行方向を変更させる（７１０）。スキャンモジュール５１０のスキャンミラーで反射されたレーザービームは、リレーレンズ５３０に入射し、このリレーレンズ５３０により、入射したレーザービームは拡散されることなく目標とする方向に導かれることとなる（７２０）。ここで、目標とする方向は、対物レンズ５６０がレーザービームを取り込む部分への方向を指し、リレーレンズ５３０は、レーザービームの拡散によって対物レンズ５６０に入射するレーザービームが損失することを防止する。すなわち、リレーレンズ５３０は、スキャンモジュール５１０から反射されたレーザービームが対物レンズ５６０の入射範囲内にあるように案内する。リレーレンズ５３０から取り込まれたレーザービームが基板をリペアする過程を、レビュー光学系５５０が実時間で撮影して、モニター７００を通して実時間でユーザにディスプレイする（７３０）。このため、ユーザは、レビュー光学系５５０から実時間でリペア過程を見ながら、レーザー光学系５００に含まれるスキャンモジュール５１０を介して高速で且つ精密にレーザーリペア過程を行うことができる。
【００６７】
以上説明した本発明の実施例によるレーザー光学系とこれを有するリペア装置及び方法は、一実施例として挙げたＬＣＤの欠陥をリペアする過程の他に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のリペア、ソーラーセル（Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）のリペアなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ リペア装置
１００ ステージ
３００ ガントリー
５００ レーザー光学系
５０１ レーザー発生装置
５０３ シャッター
５０５ ビームエキスパンダ
５０７ スリット
５０９ チューブレンズ
５１０，５１１，５１２，５１３，５１４ スキャンモジュール
５１９ 制御装置
５３０、５３１、５３２ リレーレンズ
５５０ レビュー光学系
５５１ レビューカメラ
５５３ ミラー
５５５ 照明装置
５５７ オートフォーカシング装置
５６０ 対物レンズ
５７０ 基板
７００ モニター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をリペアするためのレーザービームを発生させるレーザー発生装置と、
前記レーザー発生装置から発生したレーザービームを反射させてレーザービームの進行経路を変更させるスキャンモジュールと、
前記レーザービームが前記基板にフォーカシングされるように圧縮させる対物レンズと、
前記スキャンモジュールでスキャンされたレーザービームが、前記対物レンズの認識範囲にあるように導くリレーレンズと、
前記基板がリペアされる過程を実時間で撮影するレビュー光学系と、
前記スキャンモジュールを調節する制御装置と、
を含むレーザー光学系。
【請求項２】
前記リレーレンズは、前記スキャンモジュールと前記対物レンズとの間の光学的空間を確保するために前記スキャンモジュールと前記対物レンズとの間に配置され、前記光学的空間を通して前記レビュー光学系により前記リペア過程を実時間で見ることを可能にする、請求項１に記載のレーザー光学系。
【請求項３】
前記基板は液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）であり、前記レーザービームは前記ＬＣＤの欠陥をリペアする、請求項２に記載のレーザー光学系。
【請求項４】
前記対物レンズは、前記レーザービームを前記ＬＣＤのピクセルサイズにフォーカシングされるように圧縮させる、請求項３に記載のレーザー光学系。
【請求項５】
前記スキャンモジュールは、Ｘ、Ｙ方向の２軸に前記レーザービームの進行方向を変更させる、請求項４に記載のレーザー光学系。
【請求項６】
前記スキャンモジュールは、２個のスキャンミラーを含み、前記２個のスキャンミラーが連続して前記レーザービームをスキャンするように設置され、いずれか一方のスキャンミラはＸ軸をスキャンし、他方のスキャンミラはＹ軸をスキャンする、請求項５に記載のレーザー光学系。
【請求項７】
前記スキャンモジュールは、２つのスキャンモジュールを含み、各スキャンモジュールは１個のスキャンミラーを含み、いずれか一方のスキャンモジュールはＸ軸をスキャンし、他方のスキャンモジュールはＹ軸をスキャンする、請求項５に記載のレーザー光学系。
【請求項８】
前記スキャンモジュールは１個のスキャンミラーを含み、前記スキャンミラーを用いてＸ、Ｙ軸をスキャンする、請求項５に記載のレーザー光学系。
【請求項９】
前記制御装置は、前記基板上において、前記対物レンズから出射するレーザービームのスポットの位置を調節する、請求項５に記載のレーザー光学系。
【請求項１０】
前記レビュー光学系は、レビューのための照明装置、前記レーザー光学系または前記レビュー光学系の焦点を補正するオートフォーカシング装置、前記ＬＣＤリペア過程を実時間で撮影するレビューカメラを含む、請求項９に記載のレーザー光学系。
【請求項１１】
前記レーザー光学系を画像対画像光学系またはスポット光学系に切り替えるように着脱自在に設けられるチューブレンズをさらに含む、請求項１に記載のレーザー光学系。
【請求項１２】
前記チューブレンズが前記レーザー発生装置と前記スキャンモジュールとの間に装着されると前記画像対画像光学系となり、取り外されると前記スポット光学系となる、請求項１１に記載のレーザー光学系。
【請求項１３】
請求項１に記載の前記レーザー光学系と、
前記レーザー光学系が装着されるガントリーと、
前記基板が載置されるステージと、
前記レビュー光学系で撮影されたリペア映像をディスプレイするモニターと、
を含む、リペア装置。
【請求項１４】
基板をリペアするためにレーザービームを発生させ、
前記発生したレーザービームをスキャンモジュールで反射させてレーザービームの進行経路を変更させ、
前記レーザービームが前記基板にフォーカシングされるように対物レンズを通してレーザービームを圧縮させ、
前記スキャンされたレーザービームが前記対物レンズの入射範囲にあるように、リレーレンズを通してレーザービームを案内し、
前記基板がリペアされる過程をレビュー光学系を用いて実時間で撮影し、
前記撮影された映像を実時間でディスプレイする、リペア方法。
【請求項１】
基板をリペアするためのレーザービームを発生させるレーザー発生装置と、
前記レーザー発生装置から発生したレーザービームを反射させてレーザービームの進行経路を変更させるスキャンモジュールと、
前記レーザービームが前記基板にフォーカシングされるように圧縮させる対物レンズと、
前記スキャンモジュールでスキャンされたレーザービームが、前記対物レンズの認識範囲にあるように導くリレーレンズと、
前記基板がリペアされる過程を実時間で撮影するレビュー光学系と、
前記スキャンモジュールを調節する制御装置と、
を含むレーザー光学系。
【請求項２】
前記リレーレンズは、前記スキャンモジュールと前記対物レンズとの間の光学的空間を確保するために前記スキャンモジュールと前記対物レンズとの間に配置され、前記光学的空間を通して前記レビュー光学系により前記リペア過程を実時間で見ることを可能にする、請求項１に記載のレーザー光学系。
【請求項３】
前記基板は液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）であり、前記レーザービームは前記ＬＣＤの欠陥をリペアする、請求項２に記載のレーザー光学系。
【請求項４】
前記対物レンズは、前記レーザービームを前記ＬＣＤのピクセルサイズにフォーカシングされるように圧縮させる、請求項３に記載のレーザー光学系。
【請求項５】
前記スキャンモジュールは、Ｘ、Ｙ方向の２軸に前記レーザービームの進行方向を変更させる、請求項４に記載のレーザー光学系。
【請求項６】
前記スキャンモジュールは、２個のスキャンミラーを含み、前記２個のスキャンミラーが連続して前記レーザービームをスキャンするように設置され、いずれか一方のスキャンミラはＸ軸をスキャンし、他方のスキャンミラはＹ軸をスキャンする、請求項５に記載のレーザー光学系。
【請求項７】
前記スキャンモジュールは、２つのスキャンモジュールを含み、各スキャンモジュールは１個のスキャンミラーを含み、いずれか一方のスキャンモジュールはＸ軸をスキャンし、他方のスキャンモジュールはＹ軸をスキャンする、請求項５に記載のレーザー光学系。
【請求項８】
前記スキャンモジュールは１個のスキャンミラーを含み、前記スキャンミラーを用いてＸ、Ｙ軸をスキャンする、請求項５に記載のレーザー光学系。
【請求項９】
前記制御装置は、前記基板上において、前記対物レンズから出射するレーザービームのスポットの位置を調節する、請求項５に記載のレーザー光学系。
【請求項１０】
前記レビュー光学系は、レビューのための照明装置、前記レーザー光学系または前記レビュー光学系の焦点を補正するオートフォーカシング装置、前記ＬＣＤリペア過程を実時間で撮影するレビューカメラを含む、請求項９に記載のレーザー光学系。
【請求項１１】
前記レーザー光学系を画像対画像光学系またはスポット光学系に切り替えるように着脱自在に設けられるチューブレンズをさらに含む、請求項１に記載のレーザー光学系。
【請求項１２】
前記チューブレンズが前記レーザー発生装置と前記スキャンモジュールとの間に装着されると前記画像対画像光学系となり、取り外されると前記スポット光学系となる、請求項１１に記載のレーザー光学系。
【請求項１３】
請求項１に記載の前記レーザー光学系と、
前記レーザー光学系が装着されるガントリーと、
前記基板が載置されるステージと、
前記レビュー光学系で撮影されたリペア映像をディスプレイするモニターと、
を含む、リペア装置。
【請求項１４】
基板をリペアするためにレーザービームを発生させ、
前記発生したレーザービームをスキャンモジュールで反射させてレーザービームの進行経路を変更させ、
前記レーザービームが前記基板にフォーカシングされるように対物レンズを通してレーザービームを圧縮させ、
前記スキャンされたレーザービームが前記対物レンズの入射範囲にあるように、リレーレンズを通してレーザービームを案内し、
前記基板がリペアされる過程をレビュー光学系を用いて実時間で撮影し、
前記撮影された映像を実時間でディスプレイする、リペア方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−９６２８８（Ｐ２０１２−９６２８８Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９７４８（Ｐ２０１１−２２９７４８）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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