CN101750904A - 用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置 - Google Patents

Abstract

一种用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置包括：光源，发射光；光束边角切割器，用于提高来自光源的光的均匀性；曝光掩模，在光束边角切割器下方且包含图案；气体喷射单元，在光束边角切割器和曝光掩模之间且通过光束边角切割器和曝光掩模之间的空间喷射气体；和平台，在曝光掩模下方，放置用于平板显示设备的基板。

Description

用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置

本申请要求于2008年12月5日在韩国递交的韩国专利申请10-2008-0122878的优先权，在此援引该专利申请作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置，尤其涉及一种其中能够防止在光束边角切割器上的污染的曝光装置。

背景技术

随着社会开始紧迫地进入信息时代，具有更薄外观、更轻重量和更低功率消耗等优异性能的平板显示设备替代阴极射线管(CRT)被推行和使用。例如，平板显示设备包括LCD设备、等离子体显示面板(PDP)设备、电致发光显示(EL)设备和场发射显示(FED)设备。作为必要组件，这些平板显示设备都包括平板显示面板，该平板显示面板包括一对基板和含有荧光原料或磷光原料的原料层。

近期，其中像素以矩阵形排列并且作为开关元件的薄膜晶体管被独立控制的有源矩阵型平板显示设备被广泛地应用。

例如，因为高对比度和适合显示运动图像的特性而广泛地应用于笔记本电脑、监视器、电视等的LED设备，包括具有第一基板、第二基板和液晶层的液晶面板。第一基板和第二基板彼此相对，而液晶层插入在两者之间。在第一基板上，栅极线和数据线彼此交叉以确定像素区域。在栅极线和数据线交叉部分的薄膜晶体管(TFT)与像素区域内的像素电极连接。第一基板称为为阵列基板。在第二基板上，形成具有格子形状的黑矩阵、滤色器层和公共电极。黑矩阵屏蔽栅极线、数据线和TFT，滤色器层包括红、绿和蓝滤色器图案。公共电极与像素电极一起产生电场以驱动液晶层。在液晶面板中引起的电场改变液晶分子在液晶层中的排列以控制光的透射量。

通常，因为LCD面板是非发光型的显示设备，所以需要附加的光源。因此，背光单元被放置在LCD面板下方。LCD设备利用背光单元产生并提供给LCD面板的光来显示图像。

平板显示设备的制作工序包括：在基板上形成薄膜的沉积工序、曝光部分薄膜的光刻工序和除去薄膜的被曝光部分的构图工序。

光刻工序包括：在薄膜上形成光刻胶(PR)原料层的涂布步骤、用包含所需要的图案的掩模曝光部分PR原料层的曝光步骤和用显影液除去PR原料层的被曝光部分或者未被曝光部分的显影步骤。通过光刻获得具有所需要的图案的PR图案。由于需要大尺寸和高解析度的LCD设备，在曝光步骤中需要精细的处理。

图1是现有技术曝光装置的透视图。在图1中，曝光装置包括：发射例如紫外线或X射线的光的光源10、包含所需要的图案的掩模20、在上面放置基板2的平台30和用于提供均匀光给掩模20的光束边角切割器40。光束边角切割器40和掩模20位于光源10和平台30之间，光束边角切割器40位于光源10和掩模20之间。光束边角切割器40包含至少一个透镜(未示出)和反射镜(未示出)。在基板2上堆叠有薄膜4和PR原料层6。

掩模20和光束边角切割器40在基板2的上方放置为平行，以便从光源10发射的光通过掩模20和光束边角切割器40照射到PR原料层6。因此，如果PR原料是正性胶，则PR原料层6被照射的部分发生化学变化。在显影步骤中，用显影液除去PR原料层6的发生化学变化的部分，以使具有与掩模20图案相同形状的PR图案形成在薄膜4上。随后，在构图步骤中用PR图案作为刻蚀掩模刻蚀薄膜4。

在上述曝光装置中，在曝光步骤期间从PR原料层6蒸发出PR原料气。PR原料气沉积到光束边角切割器40的透镜和反射镜上。因此，透镜和反射镜的透光率减弱从而在薄膜上存在缺陷并且工艺效率降低。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置，其基本上避免了由于现有技术的限制和不足所导致的一个或多个问题。

在下面的描述中将列出本发明其它特征和优点，且根据下面的描述这些特征和优点的一部分将是显而易见的，或者可以从本发明的实施领会到。通过说明书、权利要求书以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的这些目的和其它优点。

为了实现这些和其它优点，并根据这里具体表示和概括描述的本发明的目的，一种用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置包括：光源，发射光；光束边角切割器，用于提高来自光源的光的均匀性；曝光掩模，在光束边角切割器下方且包含图案；气体喷射单元，在光束边角切割器和曝光掩模之间且通过光束边角切割器和曝光掩模之间的空间喷射气体；和平台，在曝光掩模下方，放置用于平板显示设备的基板。

应当理解，前面的概括性描述和后面的详细描述都是典型性和解释性的，意在提供如权利要求所述的本发明进一步的解释。

附图说明

给本发明提供进一步理解并且并入构成说明书一部分的附图图解说明了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是现有技术曝光装置的透视图。

图2是根据本发明用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置的示意性透视图。

图3是表示根据本发明用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置在设置和未设置气体喷射单元的情况下光亮度和功率的图。

图4是用于表示根据本发明用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置的示意性透视图，表示曝光步骤。

图5是表示采用根据本发明用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置的光刻工序的流程图。

具体实施方式

现在将详细描述具体实施方式，在附图中图解了这些实施方式的一些例子。

图2是根据本发明用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置的示意性透视图。在图2中，曝光装置包括：发射光的光源111、照明单元110、光束边角切割器140、曝光掩模120、气体喷射单元150、光学单元160和平台130。光学单元160控制和处理照射到放置在平台130上的基板102的光的路径。曝光装置被以扫描型驱动。例如，光束边角切割器140在曝光掩模120的整个表面上被扫描。

照明单元110包括用于阻隔来自光源111的热量的密封玻璃112、用于将来自光源111的光变为平面光的第一光学组件110a、用于提高平面光的均匀性的第二光学组件110b、用于会聚光的第三光学组件110c和用于改变光的路径的第一到第三反射镜113a到113c。来自光源111的光111可以是UV射线和X射线的其中一种。

第一光学组件110a位于第一和第二反射镜113a和113b之间并且包括第一聚光透镜115a和滤光片(未示出)以将来自光源111的光变为平面光。

第二光学组件110b位于第二和第三反射镜113b和113c之间并且基本上垂直于第一光学组件110a。第二光学组件110b包括：中继镜117、第二聚光透镜115b、复眼透镜119和第三聚光透镜115c。穿过第一光学组件110a的光在第二反射镜113b上被反射并被第二光学组件提高了均匀性。穿过第二光学组件110b的光在第三反射镜113c上被反射并提供给第三光学组件110c。

第三光学组件110c基本上垂直于第二光学组件110b并且包括至少一个凸透镜116。第三光学组件110c提高了光的直线传播性。

光束边角切割器140位于照明单元110和曝光掩模120之间。光束边角切割器140选择性地透射光边角以提供提高了均匀性的平面光给曝光掩模120。具体地说，来自照明单元110的光束(光)的剖面是不规则四边形的形状。在不规则四边形剖面的边角处光束的均匀性很差。因此，光束边角切割器140切割掉光束的边角以使提高了均匀性的光束可以提供给曝光掩模120。光束边角切割器140包括至少一个凸透镜(未示出)和至少一个反射镜(未示出)以会聚平面光。

曝光装置包括在曝光掩模120上方和在光束边角切割器140下方、用于防止在光束边角切割器140上的污染的气体喷射单元150。如上所述，在现有技术光刻工艺的曝光工序中，PR原料气沉积到光束边角切割器上。然而在本发明中，由于气体喷射单元150的缘故，可以防止在光束边角切割器140上的污染。例如，气体喷射单元150可以是气刀喷射气。气体喷射单元150具有长度与曝光掩模120的侧边基本相同的条形的形状。来自气体喷射单元150的气体在曝光掩模120和光束边角切割器140之间通过以阻隔PR原料气。气体的路径可以与曝光掩模120平行。气体喷射单元150包括多个用于喷射气体的孔。气体可以是氮气(N₂)或者冷干燥空气(CDA)。

平台130位于曝光掩模120的下方，基板102放置在平台130上。薄膜104和PR原料层106堆叠在基板102上。照明单元110穿过光束边角切割器140、曝光掩模120和光学单元160的光照射到PR原料层106。曝光掩模120包含所需要的图案以使PR原料层106对应于曝光掩模120的所需要的图案的部分在光照下曝光。PR原料层106的其它部分被曝光掩模120遮挡。PR原料层的被曝光部分和被遮挡部分与显影液发生反应。PR原料层由溶剂、聚合物和感光剂组成。根据感光剂的性质的不同，在光照下曝光的聚合物或者分解或者不分解。即根据感光剂的性质的不同，PR原料分为正性胶和负性胶。如果PR原料是正性胶，则PR原料层106的被曝光部分发生化学变化，以便在显影步骤中除去该被曝光部分。因此，对应于曝光掩模120的图案的PR图案(未示出)形成在薄膜104上。

在曝光步骤中使用上述曝光装置时，从PR原料层106中产生气体。如果没有气体喷射单元150，气体将在光束边角切割器140上产生污染。例如，气体沉积在凸透镜和/或反射镜上使它们的透光性减弱。然而，由于气体喷射单元150在本发明中不存在这些的问题。

曝光量通过光亮度和曝光时间的乘积来计算。随着光亮度的减少，曝光时间增加。因此，如果由于光束边角切割器140的透光性下降而使光亮度降低，则曝光工序的时间增加从而降低了成品率。然而，因为在本发明中由于气体喷射单元150在光束边角切割器140上不存在污染，所以提高了成品率。

图3是表示根据本发明用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置在设置和未设置气体喷射单元的情况下光亮度和功率的图。在图3中，未设置气体喷射单元的测量结果在“A”之前的部分显示，而设置气体喷射单元的测量结果在“A”之后的部分显示。在未设置气体喷射单元的“A”之前的部分中，光亮度不均匀以致在基板上产生缺陷。然而在设置气体喷射单元150的“A”之后的部分中，光亮度均匀，所以在基板102上没有缺陷。即在现有技术未设置气体喷射单元的曝光装置中，由于在曝光步骤中来自PR原料层的气体，光束边角切割器140的透光性降低。然而在根据本发明设置了气体喷射单元的曝光装置中，由于气体喷射单元可以防止上述问题的产生。因此，在薄膜或者基板上不存在缺陷，同时提高了成品率。

图4是根据本发明用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置的示意性透视图，用于表示曝光步骤。在图4中，掩模平台123和平台130分别可被驱动单元(未示出)移动。用于检测曝光掩模120的位置的图案传感器125放置在掩模平台123的边上以使位置的调节变得精确。

此外，用于检测基板102的位置的基板传感器135放置在平台130上。基板传感器135可以包括X轴检测单元和Y轴检测单元。通过在使用基板传感器135对齐基板102的位置之后执行曝光工序可以减少曝光工序的时间。曝光掩模120和平台130上的基板102同时沿着一个方向移动，以使扫描型曝光工序在基板102的整个表面上执行。

光束边角切割器140包括至少两个反射镜143。光学单元160包括至少两个反射镜161和165与至少一个透镜163。光学单元160位于曝光掩模120和在平台130上的基板102之间。光学单元160包括通过使用镜来调整光的焦点以防止光的散射的超精度镜(ultra-mirror)。超精度镜位于镜框167的内部并且包括不规则四边形形状的镜161、凸镜163、凹镜165和至少一个镜(未示出)。凸镜163位于不规则四边形形状的镜161和凹镜165之间。

图5是表示采用根据本发明用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置的光刻工序的流程图。参考图5，下面将说明采用上述根据本发明的曝光装置的光刻工序。

在图4和图5中，光刻工序包括涂布步骤“st100”、曝光步骤“st200”和显影步骤“st300”。首先，涂布步骤“st100”包括前烘烤子步骤、涂布子步骤和软烘烤子步骤以在放置于基板102上的薄膜104上形成PR原料层106。在前烘烤子步骤中，除去在薄膜104和基板102上的水汽以提高薄膜104(或基板102)与PR原料层106之间的粘合性。在涂布子步骤中，PR原料涂布在薄膜104上以形成PR原料层106。例如，PR原料层106可以通过狭缝式涂布方法、旋转式涂布方法、轧辊式涂布方法、和非旋转式涂布方法之一形成。在软烘烤子步骤中，用电热板在连线工艺中挥发掉PR原料层中例如溶剂的易挥发物。

在曝光步骤“st200”中，PR原料层106的部分在光照下曝光，而PR原料层106的其余部分不在光照下曝光。即PR原料层106的其余部分被遮挡。根据PR原料的性质，PR原料层106的被曝光部分或者未被曝光部分发生化学变化。使用图4中的曝光装置执行曝光步骤“st200”。如上所述，曝光装置包括在曝光掩模120和光束边角切割器140之间的气体喷射单元150以防止由PR原料气引起的光束边角切割器140上的污染。因此，在薄膜或者基板上不存在缺陷从而提高了成品率。在曝光工序之前，对齐曝光掩模120和基板102。

显影步骤“st300”包括显影子步骤和硬烘烤子步骤。在显影子步骤中，用显影液除去PR原料层106的被曝光部分或者未被曝光部分之一以形成具有所需要的图案的PR图案。在硬烘烤子步骤中，在预定温度下加热在上面形成有PR图案的基板102以除去PR图案中残留的易挥发物质。因此，保证了PR图案的精细度和均匀性。

在包括涂布步骤“st100”、曝光步骤“st200”和显影步骤“st300”的光刻工序之后，执行刻蚀步骤“st400”以用PR图案作为掩模来对薄膜104构图。随后，执行抛光工序以除去PR图案和执行清洗工序。

如上所述，由于曝光装置包含气体喷射单元，PR原料气不会沉积在光束边角切割器上。因此，光束边角切割器可以均匀透光，且在薄膜或者基板上不存在缺陷。此外，由于曝光工序时间的减少，提高了成品率。

对本领域的技术人员来说显而易见的是，在不偏离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明意在覆盖落在所付权利要求书及其等效范围内的对本发明的修改和变化。

Claims (13)

1.一种用于平板显示设备的制造工艺的曝光装置，包括：

光源，发射光；

光束边角切割器，用于提高来自所述光源的光的均匀性；

曝光掩模，在所述光束边角切割器下方且包含图案；

气体喷射单元，在所述光束边角切割器和所述曝光掩模之间且通过所述光束边角切割器和所述曝光掩模之间的空间喷射气体；和

平台，在所述曝光掩模下方，放置用于平板显示设备的基板。

2.根据权利要求1所述的装置，其中薄膜和光刻胶原料层堆叠在所述基板上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述气体喷射单元具有长度与所述曝光掩模的侧边基本相同的条形的形状。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述气体包括氮气和冷干燥空气的其中一种。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述光束边角切割器包括至少一个凸透镜和至少一个反射镜。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

光学单元，用于通过调整光的焦点以防止光的散射且位于所述曝光掩模和所述基板之间。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述光学单元包括超精度镜。

8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

掩模平台，包括用于检测所述曝光掩模位置的传感器，放置所述曝光掩模；

9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

基板传感器，在所述平台上，用于检测所述基板的位置。

10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

照明单元，用于处理来自所述光源的光为平面光且提高所述平面光的均匀性，其中所述照明单元位于所述光源和所述光束边角切割器之间。

11.根据权利要求10所述的装置，进一步包括：

密封玻璃，在所述光源和所述照明单元之间，用于阻隔来自所述光源的热量。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述照明单元包括：第一光学组件，用于将来自所述光源的光变为平面光；第二光学组件，用于提高所述平面光的均匀性；第三光学组件，用于会聚来自所述第二光学组件的平面光；和第一到第三反射镜，用于改变光的路径。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一光学组件位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间，所述第二光学组件位于所述第二反射镜和所述第三反射镜之间，以及所述第三光学组件位于所述第三反射镜和所述光束边角切割器之间。

Images