曝光機臺及曝光機臺中自由設定遮板的方法

2023-05-12 15:29:21 2

專利名稱：曝光機臺及曝光機臺中自由設定遮板的方法
技術領域：
本發明涉及曝光機控制領域，特別涉及一種曝光機臺及曝光機臺中自由設定遮板的方法。
背景技術：
彩色濾光片(ColorFilter, CF)作為 LCD (Liquid Crystal Display,液晶顯示器)實現彩色顯示的關鍵零部件，其性能(主要為開ロ率、色純度、色差)直接影響到液晶面板的色彩還原性、亮度、對比度。目前，彩色濾光片一般的層次結構基本為玻璃基板、BM(黑矩陣，Black Matrix)、彩色光阻(RGB)、保護層(0C, OverCoat) > ITO (IndiumTin Oxides,銦錫氧化物)透明導電膜等。而彩色濾光片的傳統製程主要有染色法(Dyeing Method)、顏料分散法(Pigment DispersedMethod)、電沉積法(Electro Deposition Method)、印刷法(PrintingMethod)等。其中，染色法使用染料作為著色劑，其製程主要有塗布、曝光顯影、染色固化等步驟，利用該製程在已經形成BM圖案的玻璃基板上分三次分別製備的紅(R)、綠(G)、藍(B)三色光阻。染色法製得的CF價格便宜，色彩鮮豔，透過率高，但是耐熱耐光性差，不適合高檔LCD。電沉積法以顏料為著色劑，先通過曝光顯影得到圖案化的IT0，然後在ITO上分別沉積R、G、B三色光阻，然後再通過塗布、曝光、顯影得到BM。電沉積法製備彩色光阻只需曝光顯影一次，但在成本上不佔有優勢。印刷法以顏料為著色劑，其主要製程是滾筒顔料附著、印刷，在已經形成BM圖案的玻璃基板上製得彩色光阻。印刷法製程簡單，但精度不高。顏料分散法以顏料為著色劑，其主要製程為塗布、曝光、顯影，製備R、G、B三色光阻需要經過三次該製程。顔料分散法エ藝相對簡單，耐候性好，目前中小尺寸的彩色濾光片絕大部分採用該方法。可以看出，在多種製作CF的エ藝中，曝光顯影都是必不可少的步驟，該步驟目前廣泛採用光刻技術進行，主要是利用曝光機將光罩(Mask)上面的圖案(Pattern)投影到玻璃基板的光阻上面，然後通過顯影機最終在玻璃基板上面複製了光罩(Mask)的圖案。以顏料分散法為例，其中，BML(Black Matrix Layer)是CFエ藝流程的第一歩，在BML中，當素玻璃從洗淨機出來後,會首先進行塗布機塗布,經過預焙(Prebake)之後塗滿BM光阻的玻璃進入曝光機進行曝光。BML曝光機的作用是(I)在玻璃上面形成BM ; (2)打上各種標記，包括用於對位的RGB對位標記(Alignment Mark),其中，通過光罩上的目標標記(Target Mark)與這些對位標記相對應。隨後，在形成了 BM的基板上形成R、G、B著色層，此時曝光機的動作，以接近式(Proximity)曝光機為例通常為預對位(Pre-alignment)—間距控制(Gap Control)—對位(Alignment)—曝光(Exposure)。以往，在CF製造過程中，已知的曝光裝置中，如圖3所示，通常採用將基板搬運(移動基臺或通過滾輪帶動基板)到曝光部分，在曝光部分透過光罩將來自光源部分的光照射到基板上的規定區域從而進行第I次曝光。接著，使所述基板再次移動規定的距離從、而將基板在曝光部分再次定位後，在第I次未能曝光的區域進行第2次曝光。重複這樣的曝光從而在大型基板的整個面上轉印光罩的圖案。曝光部分的間距(光罩下表面和玻璃基板上表面之間的距離)大小是通過間距控制進行的，這主要依靠間距傳感器304識別來自光罩302上間距測量窗ロ 308的反射信號來確定。隨後，在曝光前還需要進行曝光部分的精密定位，這是通過BML先前打下的對位標記進行的。曝光機在進行每次(Shot)曝光前需要將光罩302上面的RGB目標標記307和玻璃上面的RGB對位標記對齊，以避免因移動或間距控制造成的基板、光罩及光源間細微的角度或位置偏差。在曝光裝置在進行曝光時，如果不使用遮板(Shade)進行遮擋，光罩302上面用於間距控制的間距測量窗ロ(Gap Window) 308和用於對位的目標標記307通常會在R、G、B、PS等エ序中連續被曝光，由於玻璃基板上採用負性PR膠，則隨著R、G、Bエ序的進行，連續 曝光會導致玻璃基板上BML形成的測量窗ロ圖案和對位標記反覆重疊，影響後續過程的對位以及最後CF基板和TFT (Thin FilmTransistor，薄膜電晶體)基板的粘合。因此現有技術中，曝光機在進行曝光吋，還會採用遮板305、306對間距測量窗ロ308和目標標記307區域進行遮擋。以往曝光機用來遮擋光罩302上面間距測量窗口和目標標記的遮板通常是搭載在傳感器載體301上面一起運動的。由於各遮板不能単獨移動，遮板位置相對固定不能自由設置，大部分曝光機中均要求間距測量窗ロ遮板306和目標標記遮板305在進行遮擋時的中心線區域必須相同，這就要求光罩設計時的間距測量窗ロ、目標標記及圖案必須與遮板能夠遮擋的區域嚴格對應，明顯制約了光罩的設計。尤其在光罩圖案的邊緣區域，比如在Dummy PS(預置的柱狀隔墊物)區域，就不能過多地向邊緣延イ申，否則會導致Dummy PS處於遮板的邊緣灰區而發生形變，影響液晶的填充。

發明內容
(一)要解決的技術問題針對現有技術的缺點，本發明為了解決現有曝光機中遮板固定設置限制了在邊緣區域進行光罩圖案(如Drnnmy PS)設計的問題，採用專門的驅動裝置驅動相應的遮板，使得遮板遮擋區域可靈活設定，以適應更寬泛的光罩設計。(ニ)技術方案為此解決上述技術問題，本發明具體地採用如下技術方案進行首先，本發明提供一種曝光機臺，該曝光機臺包括至少ー個目標標記遮板405和至少ー個間距測量窗ロ遮板406，用於在曝光時對光罩402上的相應部位進行遮擋；至少ー個驅動裝置，在所述驅動裝置的驅動下，使得所述目標標記遮板405和所述間距測量窗ロ遮板406在各方向上運動。優選地，還包括至少ー個傳感器載體401，用於搭載所述目標標記遮板、所述間距測量窗ロ遮板和所述驅動裝置。優選地，所述至少一個驅動裝置包括傳感器載體的驅動單元。優選地，所述傳感器載體的驅動單元使得所述目標標記遮板和所述間距測量窗ロ遮板在第一方向上單獨運動、在垂直於所述第一方向的第二方向上一起運動。優選地，所述傳感器載體還搭載至少ー個用於對位的攝像裝置403以及至少ー個用於間距控制的間距傳感器404。優選地，所述目標標記遮板與所述攝像裝置對應設置，所述間距測量窗ロ遮板與所述間距傳感器對應設置。優選地，所述至少一個驅動裝置還包括至少ー個第一驅動單元409，所述第一驅動単元與所述目標標記遮板對應設置，使得所述目標標記遮板在各方向上単獨運動。優選地，所述至少一個驅動裝置還包括至少ー個第二驅動單元410，所述第二驅動單元與所述間距測量窗ロ遮板對應設置，使得所述間距測量窗ロ遮板在各方向上單獨運動。
優選地，所述第一驅動單元和所述第二驅動單元為線性馬達。優選地，所述線性馬達的控制精度為0. I I ii m。同時，本發明還提供一種曝光機臺中自由設定遮板的方法，該方法包括步驟在至少ー個驅動裝置的驅動下，使得至少ー個目標標記遮板405和至少ー個間距測量窗ロ遮板406在各方向上運動；控制所述目標標記遮板和所述間距測量窗ロ遮板對光罩402上的相應部位進行遮擋；對控制遮擋後的光罩進行曝光。優選地，在驅動遮板運動之前，還根據傳感器載體401上的間距傳感器404識別來自光罩402上間距測量窗ロ 408的反射信號進行間距測定。優選地，在間距測定之後、驅動遮板運動之前，還根據傳感器載體上的攝像裝置識別光罩上的目標標記進行對位。優選地，所述驅動裝置為傳感器載體的驅動單元，在所述傳感器載體的驅動單元的帶動下，控制所述目標標記遮板和所述間距測量窗ロ遮板在第一方向上単獨運動、在垂直於第一方向的第二方向上一起運動。優選地，所述至少一個驅動裝置還包括至少ー個第一驅動單元409，所述第一驅動単元與所述目標標記遮板對應設置，使得所述目標標記遮板在各方向上単獨運動。優選地，所述至少一個驅動裝置還包括至少ー個第二驅動單元410，所述第二驅動單元與所述間距測量窗ロ遮板對應設置，使得所述間距測量窗ロ遮板在各方向上單獨運動。優選地，所述第一驅動單元和所述第二驅動單元為線性馬達。優選地，通過控制臺設定所述第一驅動單元和/或所述第二驅動單元在各方向上単獨運動的偏移量，根據所述偏移量驅動所述第一驅動單元和/或所述第二驅動單元。優選地，所述對光罩402上的相應部位進行遮擋具體為由搭載在傳感器載體401上的所述間距測量窗ロ遮板對光罩上的間距測量窗ロ408進行遮擋，由搭載在傳感器載體401上的所述目標標記遮板對光罩上的目標標記407進行遮擋。(三)有益效果本發明通過添加小型驅動單元並進行軟體控制，使得遮板在各方向上的運動距離可以精確控制並與系統整體配合，因而精確控制了光罩設計的邊緣區域，不但可適應更苛刻的光罩設計同時也提高了曝光機的兼容性。


圖I為光罩設計中間距測量窗ロ與邊緣圖案的位置關係圖；圖2為光罩設計中目標標記與邊緣圖案的位置關係圖；圖3為現有技術中的曝光機臺及其上的傳感器載體結構示意圖；圖4為本發明中改進的曝光機臺及其上的傳感器載體結構示意圖。其中，101、201 :光罩圖案邊緣；102、202 :衍射區域邊界；103 :間距測量窗ロ遮板邊界;105、205 :目標標記遮板中心線;106、206 :間距測量窗ロ遮板中心線；203 :目標標記遮板邊界；207 :目標標記所在的區域;301、401 :傳感器載體;302、402 :光罩;303、403 攝像裝置;304、404 :間距傳感器;305、405 目標標記遮板;306、406 :間距測量窗ロ遮板；204,307,407 :目標標記;308、408、104 :間距測量窗ロ ；409 :第一驅動單元；410 :第二驅動單元。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。首先，參見圖1，以其中的光罩設計為例，光罩上圖案的邊緣101也是Dummy PS區域的邊界，其上方的區域為光罩圖案。間距測量窗ロ遮板遮擋的區域由邊界103圍成，因為遮板的邊緣會對照射過來的光線產生衍射，在玻璃基板上面會多形成出ー個有光線照射的區域，該衍射區域邊界102和間距測量窗ロ遮板邊界103圍成的區域稱為邊緣灰區。在光罩設計中，邊緣灰區是不能有圖案存在的。但是從目前的圖I上可以看到，此時光罩邊緣的部分圖案落在了邊緣灰區的範圍之內，不符合設計目標，為了將圖案移出邊緣灰區，我們需要將間距測量窗ロ遮板向下收縮1850 um(即圖案邊緣101和衍射區域邊界102間的距離)。在圖I中，由於間距測量窗ロ 104和間距測量窗ロ遮板邊界103之間的距離是1980 u m,大於1850 u m,因此將間距測量窗ロ遮板向下收縮1850 U m是可行的，於是根據圖I的情況決定將間距測量窗ロ遮板向下收縮1850i!m。而圖2中為同一時間目標標記遮板與目標標記之間的位置關係，從圖2中我們可以看到，此時有部分圖案落在目標標記遮板邊界203內，同時目標標記遮板造成的衍射區域邊界202所圍邊緣灰區中也存在部分圖案，圖案邊緣201與衍射區域邊界202間距離為3000u mD根據圖I中確定的調整需求，需要將間距測量窗ロ遮板向下收縮1850 iim，而按照現有技術的曝光機中遮板的操作(參照圖3)，將間距測量窗ロ遮板向下移動完全是由傳感器載體帶動的，因此目標標記遮板也會同時向下移動1850i!m。此時按照圖2，為了避開圖案區，還需要將目標標記遮板再次向下移動1150 即總共下移3000 iim)才能對圖案進行有效地曝光。
雖然圖2中攝像裝置視野邊緣207和目標標記遮板邊界203的距離為3500 y m，可支持目標標記遮板再次向下移動1150 ym，但由於現有技術的曝光機中間距測量窗ロ遮板和目標標記遮板是由傳感器載體整體帶動做共同運動，圖I中若間距測量窗ロ遮板再向下移動1150i!m則會暴露間距測量窗ロ。可見，若採用現有技術的曝光機，上述遮板的移動是無法做到的，則此光罩圖案在現有的曝光機中無法實施，只能重新設計光罩。為此，本 發明中提出了一種可單獨設定遮板區域的曝光機臺，參見圖4，該曝光機臺首先包括傳感器載體401，光罩402位於傳感器載體401正下方，光罩402上設計有用於曝光轉印的光罩圖案(圖中未示出)，在光罩402上同時還具有用於間距控制的間距測量窗ロ 408、以及用於對位的目標標記407 ;傳感器載體401搭載有用於間距控制的間距傳感器和用於對位的攝像裝置，同時還搭載有遮擋光罩402上相應區域的目標標記遮板405和間距測量窗ロ遮板406。在曝光機進行間距控制時，傳感器載體401在某一方向(如附圖中的Y方向)上整體運動，通過搭載在傳感器載體401上的間距傳感器識別光罩402上的間距測量窗ロ 408確定曝光間距。確定曝光間距之後，曝光機進行曝光區域的對位，傳感器載體401在各方向(如附圖中的X、Y方向，分別稱為第一方向和垂直於第一方向的第二方向)上整體運動進行微調，通過搭載在傳感器載體401上的攝像裝置，識別光罩402上的目標標記407和基板上的對位標記的重合情況，確定曝光區域的具體定位。隨後，在傳感器載體401的驅動單元(圖中未示出)的帶動下，使得至少ー個目標標記遮板405和至少ー個間距測量窗ロ遮板406在各方向上運動；控制目標標記遮板405和間距測量窗ロ遮板406對光罩上的目標標記和間距測量窗ロ進行遮擋。其中，傳感器載體的驅動單元可以控制所述目標標記遮板和所述間距測量窗ロ遮板在X方向(第一方向)上單獨運動、在Y方向(垂直於第一方向的第二方向)上一起運動。這是由於各遮板搭載於傳感器載體之上，驅動傳感器載體運動時可以帶動遮板一起運動，同時通過在傳感器載體上設置有特殊的滑軌或滾軸(圖中未示出)，使得各遮板在X方向(第一方向)上又可以單獨滑動。根據光罩圖案被遮擋的具體情況，移動目標標記遮板405和間距測量窗ロ遮板406，使得遮板區域及邊緣灰區中不存在光罩圖案。其中，還可以進ー步通過在目標標記遮板405上添加小型的第一驅動單元409並通過軟體控制，使得遮板405在各方向上的運動距離可以單獨控制，這樣，當光罩設計出現如上面圖1、2所示的情況時，可以通過第一驅動単元409控制目標標記遮板405単獨在Y方向(第二方向)上向下再移動1150 y m，就有效地避開了光罩上面邊緣的圖案區域與遮板區域相干渉的情況，而不再需要對光罩設計進行更改。更進一歩地，還添加了驅動間距測量窗ロ遮板406在各方向上運動的第二驅動單元410，這是考慮到在光罩設計中，目標標記遮板中心線105、205和間距測量窗ロ遮板中心線106、206的位置關係——如果二者中心線設置不重合，遮擋的區域位置會有較大的差別，以往的曝光機對中心線不重合的情況無法進行有效地處理。而在本發明中，就可以通過移動傳感器載體401到達二者中心線中間的位置，再分別通過第一和第二驅動單元移動間距測量窗ロ遮板406和目標標記遮板405各自做很小的距離偏移，這種方式下對光罩的設計要求更加寬泛，可以兼容更多形式的光罩設計。本發明中的第一驅動單元和第二驅動單元優選為線性馬達，在更為優選的實施方式中，選擇在傳感器載體上搭載線性馬達。這是因為在實際情況中，間距測量窗口和目標標記即使在設計時存在一定的偏差，其偏差 通常不會相差太遠，需要的調整量通常也並不太大，因此在本發明中利用改進過的軟硬體，可以僅通過在曝光機的傳感器載體控制臺軟體中添加間距測量窗ロ遮板和目標標記遮板偏移量選項進行控制，這也將極大地提高了曝光機對不同設計光罩的兼容性。但由於本身搭載在傳感器載體上的部件就比較多(一個用於對位的相機和兩個用於間距控制的間距傳感器，相關部件及配線也比較多)，因此用於安裝線性馬達的空間較小。將優先選取體積較小的線性馬達，同時馬達的移動精度一定要得到保證。優選的控制精度為0. I Iii m。此外，進行線性馬達的安裝時，必須注意目標標記遮板馬達的驅動杆部分必須繞開相機的視野，以免造成對位標記的識別幹擾。相對於現有的技術，本發明由於採用了線性馬達，能夠控制遮板在各方向的自由運動，提高了曝光機適應不同光罩設計的能力，解決了曝光機的間距測量窗ロ遮板和對位標記遮板不能單獨控制的問題。這極大地提高了曝光機對不同設計的光罩的兼容性，改變了目前光罩開發時，設計出來的光罩必須根據曝光機的模式進行修改以適應曝光機的問題，減少了資源浪費並提高了效率。同時由於對遮板能進行精確控制，也使得CF產品的精度能得到進ー步地提高。本領域的技術人員可以意識到，本發明中的曝光機臺在CF產品製備過程中的應用僅為ー種優選的實施方式，其他任何需要對曝光位置進行精確控制的領域，如半導體製造、光電電子產品、平板設備、射頻微波設備、衍射光學設備、微機電系統、凹凸或覆晶設備等，也均可採用本發明中的曝光機臺及相應方法進行實施，這些實施方式均應視作本優選實施方式的替代。以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的發明保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種曝光機臺，其特徵在於，所述曝光機臺包括 至少ー個目標標記遮板(405)和至少ー個間距測量窗ロ遮板(406)，用於在曝光時對光罩(402)上的相應部位進行遮擋； 至少ー個驅動裝置，在所述驅動裝置的驅動下，使得所述目標標記遮板(405)和所述間距測量窗ロ遮板(406)在各方向上運動。
2.根據權利要求I所述的曝光機臺，其特徵在於，還包括至少ー個傳感器載體(401)，用於搭載所述目標標記遮板、所述間距測量窗ロ遮板和所述驅動裝置。
3.根據權利要求2所述的曝光機臺，其特徵在於，所述至少一個驅動裝置包括傳感器載體的驅動單元。
4.根據權利要求3所述的曝光機臺，其特徵在於，所述傳感器載體的驅動單元使得所述目標標記遮板和所述間距測量窗ロ遮板在第一方向上単獨運動、在垂直於所述第一方向的第二方向上一起運動。
5.根據權利要求2所述的曝光機臺，其特徵在於，所述傳感器載體還搭載至少ー個用於對位的攝像裝置(403)以及至少ー個用於間距控制的間距傳感器(404)。
6.根據權利要求5所述的曝光機臺，其特徵在於，所述目標標記遮板與所述攝像裝置對應設置，所述間距測量窗ロ遮板與所述間距傳感器對應設置。
7.根據權利要求1-6任一所述的曝光機臺，其特徵在於，所述至少一個驅動裝置還包括至少ー個第一驅動單元(409)，所述第一驅動單元與所述目標標記遮板對應設置，使得所述目標標記遮板在各方向上単獨運動。
8.根據權利要求7所述的曝光機臺，其特徵在於，所述至少一個驅動裝置還包括至少ー個第二驅動單元(410)，所述第二驅動單元與所述間距測量窗ロ遮板對應設置，使得所述間距測量窗ロ遮板在各方向上単獨運動。
9.根據權利要求8所述的曝光機臺，其特徵在於，所述第一驅動單元和所述第二驅動単元為線性馬達。
10.根據權利要求9所述的曝光機臺，其特徵在於，所述線性馬達的控制精度為O.I I μ m0
11.一種曝光機臺中自由設定遮板的方法，其特徵在於，該方法包括步驟 在至少ー個驅動裝置的驅動下，使得至少ー個目標標記遮板(405)和至少ー個間距測量窗ロ遮板(406)在各方向上運動； 控制所述目標標記遮板和所述間距測量窗ロ遮板對光罩(402)上的相應部位進行遮擋； 對控制遮擋後的光罩進行曝光。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，在驅動遮板運動之前，還根據傳感器載體(401)上的間距傳感器(404)識別來自光罩(402)上間距測量窗ロ(408)的反射信號進行間距測定。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，在間距測定之後、驅動遮板運動之前，還根據傳感器載體上的攝像裝置識別光罩上的目標標記進行對位。
14.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述驅動裝置為傳感器載體的驅動單元，在所述傳感器載體的驅動單元的帶動下，控制所述目標標記遮板和所述間距測量窗ロ遮板在第一方向上単獨運動、在垂直於第一方向的第二方向上一起運動。
15.根據權利要求11-14任一所述的方法，其特徵在於，所述至少一個驅動裝置還包括至少ー個第一驅動單元(409)，所述第一驅動單元與所述目標標記遮板對應設置，使得所述目標標記遮板在各方向上単獨運動。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述至少一個驅動裝置還包括至少ー個第二驅動單元(410)，所述第二驅動單元與所述間距測量窗ロ遮板對應設置，使得所述間距測量窗ロ遮板在各方向上単獨運動。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述第一驅動單元和所述第二驅動單元為線性馬達。
18.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，通過控制臺設定所述第一驅動單元和/或所述第二驅動單元在各方向上単獨運動的偏移量，根據所述偏移量驅動所述第一驅動單元和/或所述第二驅動單元。
19.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述對光罩(402)上的相應部位進行遮擋具體為 由搭載在傳感器載體(401)上的所述間距測量窗ロ遮板對光罩上的間距測量窗ロ(408)進行遮擋，由搭載在傳感器載體(401)上的所述目標標記遮板對光罩上的目標標記(407)進行遮擋。
全文摘要
本發明涉及曝光機控制領域，提供了一種曝光機臺及曝光機臺中自由設定遮板的方法，通過將小型驅動單元作為目標標記遮板和間距測量窗口遮板的驅動，能夠分別控制兩種遮板在各方向上的遮擋區域，從而解決了以往光罩圖案邊緣設計必須完全服從於曝光機遮板單一遮擋距離的限制，實現了對光罩圖案的精確控制，並可以在新的光罩開發設計時，將光罩的圖案區域儘可能的向邊緣延伸。
文檔編號G03F7/20GK102650831SQ20111008220
公開日2012年8月29日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者張力舟, 徐先華 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 合肥京東方光電科技有限公司