CN101154052B - 曝光用光源、曝光装置、曝光方法、以及面板基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种曝光用光源、曝光装置、曝光方法、及显示用面板基板的制造方法，本发明的曝光用光源使用多个灯，一面来应对高亮度以及变更亮度的要求，一面使灯的表面温度均匀，以使曝光光束的照度稳定。使用多个灯(31a、31b、31c、31d)来作为产生曝光光束的光源，并且在各灯之间，设置着间隔壁(50a、50b、50c、50d、50e)，以防止各灯所产生的曝光光束向其他灯上照射，且抑制各灯所产生的热向其他灯上传送。在灯收纳室中，收纳着灯(31a、31b、31c、31d)以及聚光镜(32a、32b、32c、32d)及间隔壁(50a、50b、50c、50d、50e)，且在灯收纳室(39)上，设置着冷却介质的吸气口(39a)及排气口(39b)，在各灯的周围形成冷却介质流以冷却各灯。

Description

曝光用光源、曝光装置、曝光方法、以及面板基板的制造方法

技术领域

本发明是关于一种在液晶显示装置等的显示用面板基板的制造中，进行基板曝光时所使用的曝光用光源、曝光装置、曝光方法、以及使用上述曝光用光源、曝光装置、曝光方法的显示用面板基板的制造方法。

背景技术

作为显示用面板而使用的液晶显示器装置的TFT(thin filmtransistor，薄膜晶体管)基板或彩色滤光片基板、等离子显示器面板用基板、有机EL(electro luminescence)显示面板用基板等的制造是以如下方式而进行的，即，使用曝光装置并利用光刻(photo lithography)技术，在基板上形成图案。曝光装置是隔着掩膜(mask)向涂布着感光树脂材料(photoresist，光致抗蚀剂)的基板照射上述曝光光束，由此，将掩膜的图案转印到基板上。

曝光装置的产生曝光光束的光源，使用如水银灯、卤素灯(halogenlamp)、以及氙气灯(xenon lamp)等将高压气体密封进灯泡(bulb)内的灯。由于上述灯的发热量多，并且，温度过高时灯泡将有可能破裂，因此，必须一面对灯泡进行冷却一面使用。例如，在专利文献1中揭示有曝光用照明装置的冷却机构。

【专利文献1】日本专利特开2004-71782号公报

一般而言，曝光光束的照度(illumination)是根据灯的表面温度而变化。对于灯而言，给定有表面温度的额定值，当进行曝光处理时，为使曝光光束的照度稳定，必须将灯的表面温度保持在额定值。

曝光光束的光量，与曝光光束的照度及曝光时间成比例。近年来，伴随着显示用面板的大画面化，基板也趋向大型化，并且，要求曝光装置的光源为高亮度的光源。光源的亮度越高，曝光光束的照度就越高，短时间曝光即可，从而缩短制程时间(tact time)，提高生产量(throughput)。

而且，当因基板的大小或光致抗蚀剂的种类的不同，而曝光时需要不同的曝光光束的光量时，先前，必须更换灯来变更光源的亮度。由于更换灯要花费时间与人力，因此存在以下要求：不更换灯而变更光源的亮度。

为了满足上述要求，人们考虑到使用多个灯来作为产生曝光光束的光源，从整体上提高光源的亮度，并且，通过灯的切换来变更光源的亮度。然而，存在以下问题：如果仅仅使用多个灯，则难以使灯的表面温度均匀，且曝光光束的照度不稳定。其原因在于：各灯所产生的曝光光束的一部分，直接或透过设置在各灯周围的聚光镜而向邻接的灯照射，由此在相邻接的灯的曝光光束所照射的部分与未照射的部分上产生温度差。而且，各灯所产生的热将向邻接的灯传送，由此在靠近相邻接的灯的地方与远离相邻接的灯的地方，产生温度差。

发明内容

本发明的课题在于，使用多个灯来一面应对高亮度及变更亮度的要求，一面使灯的表面温度均匀，以使曝光光束的照度稳定。而且，本发明的课题在于，以较短的制程时间来制造高品质的基板。

本发明的曝光用光源包括：产生曝光光束的多个灯；多个聚光镜，设置在各灯的周围，且对各灯所产生的曝光光束进行聚光；间隔壁，设置在各灯之间，防止各灯所产生的曝光光束向其他灯照射，且抑制各灯所产生的热向其他灯传送；灯收纳室，具有冷却介质的吸气口及排气口，且收纳着多个灯、多个聚光镜及间隔壁，在各灯的周围形成冷却介质流以对各灯进行冷却。

而且，本发明的曝光装置包括上述曝光用光源，且利用上述曝光用光源的多个灯所产生的曝光光束，对基板进行曝光。

而且，本发明的曝光方法中，使用多个灯来作为产生曝光光束的光源；在各灯的周围设置着聚光镜，以对各灯所产生的曝光光束进行聚光；在各灯之间设置着间隔壁，以防止各灯所产生的曝光光束向其他灯照射，且抑制各灯所产生的热向其他灯传送；在灯收纳室中，收纳着多个灯、多个聚光镜及间隔壁；在灯收纳室上设置着冷却介质的吸气口及排气口，在各灯的周围形成冷却介质流以对各灯进行冷却；且利用多个灯所产生的曝光光束，对基板进行曝光。

由于使用多个灯来作为产生曝光光束的光源，因此，可整体上提高光源的亮度，并且，可切换灯来变更光源的亮度。设置在各灯之间的间隔壁可防止各灯所产生的曝光光束向其他灯照射，且抑制各灯所产生的热向其他灯传送，因此，在各灯的表面上，可减小因来自其他灯的曝光光束及热的影响而导致的温度差。由此，当在灯收纳室中收纳着多个灯、多个聚光镜及间隔壁，且在灯收纳室上设置着冷却介质的吸气口及排气口，并在各灯的周围形成着冷却介质流来冷却各灯时，可使灯的表面均匀地冷却。

进而，本发明的曝光用光源中，间隔壁具有流动着冷却水的冷却水通路。而且，本发明的曝光装置，具备上述曝光用光源，且利用上述曝光用光源的多个灯所产生的曝光光束，对基板进行曝光。而且，本发明的曝光方法中，在间隔壁上设置着冷却水通路，在冷却水通路上流动着冷却水以对间隔壁进行冷却。

由于利用冷却水来冷却间隔壁，因此，将进一步抑制各灯所产生的热向其他灯传送，且进一步减小灯的表面的温度差。由此，当将多个灯、多个聚光镜及间隔壁收纳在灯收纳室中，且在灯收纳室上设置着冷却介质的吸气口及排气口，并在各灯的周围形成着冷却介质流来对各灯进行冷却时，可使灯的表面更均匀地冷却。

本发明的显示用面板基板的制造方法是使用上述任一个曝光装置或曝光方法，将掩膜上的图案转印到基板上。利用上述曝光装置或曝光方法，来一面应对高亮度及变更亮度的要求，一面使曝光光束的照度稳定，因此可用较短的制程时间制造出高品质的基板。

[发明的效果]

根据本发明的曝光用光源、曝光装置、以及曝光方法，使用多个灯，可一面应对高亮度及变更亮度的要求，一面减小灯的表面温度差，且对灯的表面均匀地冷却。由此，可使灯的表面温度均匀，以使曝光光束的照度稳定。

进而，根据本发明的曝光用光源、曝光装置、以及曝光方法，在间隔壁上设置着冷却水通路，并在冷却水通路中流动着冷却水以对间隔壁进行冷却，由此可进一步减小灯的表面温度差，以使灯的表面更均匀地冷却。因此，可使灯的表面温度更均匀，以使曝光光束的照度更稳定。

根据本发明的显示用面板基板的制造方法，可一面应对高亮度及变更亮度的要求，一面使曝光光束的照度稳定，因此，可用较短的制程时间来制造出高品质的基板。

附图说明

图1是表示本发明中的一个实施形态的曝光装置的概略构成的图。

图2是本发明中的一个实施形态的灯的顶视图。

图3是图2中的沿着A-A部的局部剖面侧视图。

图4是图2中的沿着B-B部的局部剖面侧视图。

图5是表示本发明中的一个实施形态的间隔壁冷却机构的图。

图6是表示本发明中的一个实施形态的灯冷却机构的图。

图7是表示液晶显示器装置的TFT基板的制造步骤的一例的流程图。

图8是表示液晶显示器装置的彩色滤光片基板的制造步骤的一例的流程图。

1：基板    2：掩膜

3：底板    4：X导轨

5：X平台   6：Y导轨

7：Y平台                  8：θ平台

9：Z-倾斜机构             10：夹盘

20：掩膜架                30：曝光光束照射装置

31a、31b、31c、31d：灯    32a、32b、32c、32d：聚光镜

33：第1平面镜             34：透镜

35：光闸                  36：准直透镜

37：第2平面镜             38：电源

39：灯收纳室              39a：吸气口

39b：排气口               40：排气风扇

50a、50b、50c、50d、50e：间隔壁

51：冷却水通路            52：供水管

53：排水管

具体实施方式

图1是表示本发明中的一个实施形态的曝光装置的概略构成的图。本实施形态表示接近式(proximity)曝光装置的示例，该曝光装置中，在掩膜与基板之间设置着微小间隙(proximity gap，贴近间隙)，将掩膜上的图案转印到基板上。曝光装置包括底板3、X导轨4、X平台5、Y导轨6、Y平台7、θ平台8、Z-倾斜机构9、夹盘10、掩膜架(mask holder)20、以及曝光光束照射装置30。再者，曝光装置除上述之外，还包括：搬入基板1的搬入单元、搬出基板1的搬出单元、以及进行装置内的温度管理的温度控制单元等。

在图1中，夹盘10位于对基板1进行曝光的曝光位置上。在曝光位置的上空，利用掩膜架20以保持着掩膜2。在离开曝光位置的传送位置上，利用未图示的搬入单元将基板1搭载到夹盘10上，或利用未图示的搬出单元自夹盘10回收基板1。

利用Z-倾斜机构9将夹盘10搭载到θ平台8上，在θ平台8的下方，设置着Y平台7及X平台5。X平台5沿着设置在底板3上的X导轨4，向X方向(图式中的横方向)移动。利用X平台5向X方向的移动，而使夹盘10在传送位置与曝光位置之间移动。Y平台7沿着设置在X平台5上的Y导轨6，向Y方向(图式中的深度方向)移动。θ平台8向θ方向旋转，Z-倾斜机构9向Z方向(图式中的纵方向)移动及倾斜。

在曝光位置上，利用X平台5向X方向的移动、Y平台7向Y方向的移动、以及θ平台8向θ方向的旋转，而对基板1进行定位。而且，利用Z-倾斜机构9向Z方向的移动及倾斜，而控制掩膜2与基板1之间的间隙。

在掩膜架20的上空，设置着曝光光束照射装置30。曝光光束照射装置30包括：灯31a、31b、31c、31d；聚光镜32a、32b、32c、、32d；第1平面镜33；透镜34；光闸35；准直透镜36；第2平面镜37；电源38；灯冷却机构；以及间隔壁50a、50b、50c、50d及50e。

图2是本发明中的一个实施形态的灯的顶视图。在本实施形态中，使用4个灯31a、31b、31c、31d来作为产生曝光光束的光源。灯31a、31b、31c、31d，如水银灯、卤素灯、氙气灯等，使用将高压气体密封进灯泡内的灯。

在灯31a、31b、31c、31d的周围，设置着对灯31a、31b、31c、31d所产生的曝光光束进行聚光的聚光镜32a、32b、32c、32d。本实施形态中，切除聚光镜32a、32b、32c、32d的一部分，由此使邻接的2个灯配置为接近到小于聚光镜直径的距离。然而，也可不切除聚光镜32a、32b、32c、32d的一部分，而使邻接的2个灯配置为间隔大于聚光镜直径的距离。

自图1中的电源38施加电压后，使灯31a、31b、31c、31d点亮，且产生曝光光束。灯31a、31b、31c、31d所产生的曝光光束，将由聚光镜32a、32b、32c、32d聚光，并向图1中的第1平面镜33照射。

图1中，由第1平面镜33所反射的曝光光束，将向复眼透镜或柱状透镜等所构成的透镜34入射，并且透过透镜34而使照度分布变得均匀。当打开光闸35时，透过透镜34的曝光光束，将透过准直透镜36而成为平行光束，并由第2平面镜37反射后向掩膜2照射。

由于使用4个灯31a、31b、31c、31d来作为产生曝光光束的光源，因此，可整体上提高光源的亮度，并且可通过切换各灯31a、31b、31c、31d来变更光源的亮度。例如，使用所有灯的亮度均相同的灯，当曝光所需的曝光光束的光量较多时将所有灯点亮，且当曝光所需的曝光光束的光量较少时，仅将一部分的灯点亮。或者，使用所有或一部分的灯的亮度不同的灯，当曝光所需的曝光光束的光量较多时，将所有灯点亮，且当曝光所需的曝光光束的光量较少时，仅将与所需的曝光光束的光量相一致的亮度的灯点亮。

图2中，在灯31a与灯31b之间，设置着间隔壁50a。而且，在灯31b与灯31c之间，设置着间隔壁50b。进而，在灯31c与灯31d之间，设置着间隔壁50c。进而，在灯31d与灯31a之间，设置着间隔壁50d。进而，在灯31a与灯31c之间，设置着间隔壁50e。

此外，间隔壁可设置在灯与灯之间，且其数量可根据多个灯的配置而适当地规定。例如，当将4个灯配置为相邻接的灯之间的距离相等时，间隔壁的数量可为4个。并且，也可将多个间隔壁连接成一体。

图3是图2中的沿着A-A部的局部剖面侧视图。并且，图4是图2中的沿着B-B部的局部剖面侧视图。此外，图3或图4中，聚光镜32a、32b、32c、32d由沿着A-A部或B-B部的剖面图来表示，灯31a、31b、31c、31d以及间隔壁50a、50b、50d、50e由侧视图来表示。

间隔壁50a、50b、50c、50d、50e，由紫外线反射率高的铝所形成，以防止各灯31a、31b、31c、31d所产生的曝光光束向其他灯照射，且抑制各灯31a、31b、31c、31d所产生的热向其他灯传送。

由于设置在灯31a、31b、31c、31d之间的间隔壁50a、50b、50c、50d、50e，可防止各灯31a、31b、31c、31d所产生的曝光光束向其他灯照射，且抑制各灯31a、31b、31c、31d所产生的热向其他灯传送，因此，在灯31a、31b、31c、31d的表面上，可减小因来自其他灯的曝光光束及热的影响而导致的温度差。由此，当利用下述的灯冷却机构来对灯31a、31b、31c、31d进行冷却时，可使各灯31a、31b、31c、31d的表面均匀地冷却。

进而，本实施形态中，在间隔壁50a、50b、50c、50d、50e，设置着冷却机构。图5是表示本发明中的一个实施形态的间隔壁冷却机构的图。在间隔壁50e的内部，设置着流动着冷却水的冷却水通路51。将温度经调节后的冷却水，自供水管52向冷却水通路51供给，且将流过冷却水通路51的冷却水自排水管53排出。由冷却水通路51中流动的冷却水来冷却间隔壁50e。间隔壁50a、50b、50c、50d的构成也与间隔壁50e的构成相同。

由于利用冷却水来冷却各间隔壁50a、50b、50c、50d50e，因此，进一步抑制各灯31a、31b、31c、31d所产生的热向其他灯传送，并且进一步减小各灯31a、31b、31c、31d的表面温度差。由此，当利用下述的灯冷却机构来对各灯31a、31b、31c、31d进行冷却时，可使各灯31a、31b、31c、31d的表面更均匀地冷却。

图6是表示本发明中的一个实施形态的灯冷却机构的图。灯冷却机构包括：灯收纳室(lamp housing)39以及排气风扇(exhaust fan)40。

在灯收纳室39中，收纳着灯31a、31b、31c、31d；聚光镜32a、32b、32c、32d；第1平面镜33；透镜34；以及间隔壁50a、50b、50c、50d、50e。灯收纳室39，在灯31a、31b、31c、31d更下方的位置上具有空气吸气口39a，在灯31a、31b、31c、31d更上方的位置上具有空气排气口39b。排气风扇40与排气口39b连接。起动排气风扇40后，灯收纳室39内的空气自排气口39b排出，且为了向灯收纳室39内补充空气，而自吸气口39a吸入空气。

在聚光镜32a、32b、32c、32d的底部，设置着灯31a、31b、31c、31d所贯通的开口，且自吸气口39a吸入的空气，如箭头符号所示，通过各聚光镜32a、32b、32c、32d的开口，在各灯31a、31b、31c、31d的周围流动，对各灯31a、31b、31c、31d进行冷却。在各灯31a、31b、31c、31d的周围流动的空气，吸收各灯31a、31b、31c、31d的热而使温度上升，且自排气口39b排出。

根据以上所说明的实施形态，使用多个灯31a、31b、31c、31d，可一面应对高亮度及变更亮度的要求，一面减小各灯31a、31b、31c、31d的表面温度差，且使各灯31a、31b、31c、31d的表面均匀地冷却。由此，可使灯31a、31b、31c、31d的表面温度均匀，使曝光光束的照度稳定。

进而，在间隔壁50a、50b、50c、50d、50e上设置着冷却水通路51，在冷却水通路51中流动着冷却水以对间隔壁进行冷却，由此，可进一步减小各灯31a、31b、31c、31d的表面温度差，且可使各灯31a、31b、31c、31d的表面更均匀地冷却。由此，可进一步使灯31a、31b、31c、31d的表面温度均匀，使曝光光束的照度进一步稳定。

再者，在以上所说明的实施形态中，使用4个灯31a、31b、31c、31d作为产生曝光光束的光源，但本发明并非限定于此，也可使用2个、3个、5个或5个以上的灯。而且，在以上所说明的实施形态中，使用空气来作为对各灯31a、31b、31c、31d进行冷却的冷却介质(cooling medium)，但本发明并非限定于此，也可使用空气以外的气体来作为冷却介质。而且，在以上所说明的实施形态中，在灯收纳室39上设置着2个吸气口39a，但也可设置着1个、或3个或3个以上的吸气口。同样，在以上所说明的实施形态中，在灯收纳室39上设置着1个排气口39b，但也可设置着2个或2个以上的排气口。

本发明并不限定于接近式曝光装置，也可应用于使用透镜或镜将掩膜上的图案投影到基板上的投影曝光装置。

通过使用本发明的曝光装置或曝光方法，将掩膜上的图案转印到基板上，可一面应对高亮度及变更亮度的要求，一面使曝光光束的照度稳定，因此，可用较短的制程时间制造出高品质的基板。

例如，图7是表示液晶显示器装置的TFT基板的制造步骤的一例的流程图。在薄膜形成步骤(步骤101)中，利用溅射法(sputtering method)及等离子化学气相沉积(CVD，chemical vapor deposition)法等，在玻璃基板上形成作为液晶驱动用的透明电极的导电体膜或绝缘体膜等的薄膜。在抗蚀剂涂布步骤(步骤102)中，利用辊涂法等，涂布感光树脂材料(光致抗蚀剂)，且在薄膜形成步骤(步骤101)中所形成的薄膜上，形成光致抗蚀剂膜。在曝光步骤(步骤103)中，使用接近式曝光装置或投影曝光装置等，将掩膜的图案转印到光致抗蚀剂膜上。在显影步骤(步骤104)中，利用淋浴式显影法等，将显影液供给到光致抗蚀剂膜上，除去光致抗蚀剂膜上的多余部分。在蚀刻步骤(步骤105)中，利用湿蚀刻，除去在薄膜形成步骤(步骤101)中所形成的薄膜中的未被光致抗蚀剂膜掩盖的部分。在剥离步骤(步骤106)中，利用剥离液，将已完成蚀刻步骤(步骤105)中的掩膜作用的光致抗蚀剂膜剥离。在上述各步骤之前或之后，可根据需要，对基板实施洗净/干燥步骤。重复进行数次上述步骤，在玻璃基板上形成TFT阵列。

此外，图8是表示液晶显示器装置的彩色滤光片基板的制造步骤中的一例的流程图。在黑色矩阵(black matrix)形成步骤(步骤201)中，通过涂布抗蚀剂、曝光、显影、蚀刻、及剥离等的处理，在玻璃基板上形成黑色矩阵。在着色图案形成步骤(步骤202)中，利用染色法、颜料分散法、印刷法、电镀法等，在玻璃基板上形成着色图案。对R、G、B的着色图案重复进行着色图案形成步骤。保护膜形成步骤(步骤203)中，在着色图案上形成保护膜，然后，透明电极膜形成步骤(步骤204)中，在保护膜上形成透明电极膜。在上述各步骤之前、中途或之后，可根据需要，对基板实施洗净/干燥步骤。

本发明的曝光装置或曝光方法可应用于图7所示的TFT基板的制造步骤中的曝光步骤(步骤103)、图8所示的彩色滤光片基板的制造步骤中的黑色矩阵形成步骤(步骤201)及着色图案形成步骤(步骤202)的曝光处理。

Claims (7)

1.一种曝光用光源，其特征在于包括：

产生曝光光束的多个灯；

多个聚光镜，设置在各灯的周围，并且对各灯所产生的曝光光束进行聚光；

间隔壁，设置在各灯之间，防止各灯所产生的曝光光束向其他灯照射，且抑制各灯所产生的热向其他灯传送；以及

灯收纳室，具有冷却介质的吸气口及排气口，且收纳着上述多个灯、上述多个聚光镜、以及上述间隔壁，在各灯周围形成冷却介质流，以对各灯进行冷却。

2.如权利要求1所述的曝光用光源，其特征在于：上述间隔壁具有流动着冷却水的冷却水通路。

3.一种曝光装置，其特征在于：

包括权利要求1或权利要求2所述的曝光用光源，且利用该曝光用光源的上述多个灯所产生的曝光光束，对基板进行曝光。

4.一种曝光方法，其特征在于：

使用多个灯来作为产生曝光光束的光源；

在各灯的周围设置着聚光镜，对各灯所产生的曝光光束进行聚光；

在各灯之间设置着间隔壁，以防止各灯所产生的曝光光束向其他灯照射，且抑制各灯所产生的热向其他灯传送；

在灯收纳室中，收纳着多个灯、多个聚光镜、以及间隔壁；且

在灯收纳室上，设置着冷却介质的吸气口及排气口，且在各灯的周围形成冷却介质流，以对各灯进行冷却；

利用多个灯所产生的曝光光束，对基板进行曝光。

5.如权利要求4所述的曝光方法，其特征在于：

在间隔壁上设置着冷却水通路，且在冷却水通路中流动着冷却水，以对间隔壁进行冷却。

6.一种显示用面板基板的制造方法，其特征在于：

使用如权利要求3所述的曝光装置，将掩膜上的图案转印到基板上。

7.一种显示用面板基板的制造方法，其特征在于：

使用如权利要求4或权利要求5所述的曝光方法，将掩膜的图案转印到基板上。

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