CN102243444B - 一种曝光设备、掩膜板及曝光方法 - Google Patents

一种曝光设备、掩膜板及曝光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种曝光设备、掩膜板及曝光方法，涉及薄膜晶体管液晶显示器制造领域，能够利用一块掩膜板对两层光刻胶进行曝光，减少了制造成本，提高了生产效率。该设备包括：承载基板的载台；在载台上方，与载台平行地设有掩膜板；掩膜板与载台之间设有透镜装置；第一照明光源，射出的光线从掩膜板的上方垂直射到掩膜板的上表面，穿过掩膜板，经由透镜装置射到载台；在掩膜板的下表面上，掩膜板的光吸收区域中设有光反射区域；在透镜装置中设有光反射装置；第二照明光源，射出的光线通过透镜装置中的光反射装置被垂直地反射到掩膜板的下表面，被掩膜板下表面的光反射区域反射，经由透镜装置射到载台。本发明用于光刻胶层曝光。

Description

一种曝光设备、掩膜板及曝光方法
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器制造领域，尤其涉及一种曝光设备、掩膜板及曝光方法。
背景技术
TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，薄膜晶体管液晶显示器)因其体积小，功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。
TFT-LCD器件是由阵列玻璃基板和彩膜玻璃基板对合而形成的。在阵列基板中相互交叉地配置定义像素区域的栅极线和信号线，在各像素区域中配置像素电极和薄膜晶体管。将驱动信号施加到栅极线上，图像数据通过信号线施加到像素电极。在彩膜基板上配置黑底，使光不能透过除了像素电极以外的区域，在各像素区域配置滤色层，在此基础上在配置公共电极。在阵列基板和彩膜基板中充入液晶，通过上述的加载驱动和信号的像素电极的电压来控制液晶的偏转来控制光线的强弱，配合彩膜基板的功能，在基板上显示出所要表达的图像。
其中，TFT阵列基板上的金属线部分，是先在玻璃基板上涂覆金属层，再在金属层上涂覆光刻胶，然后通过掩膜板对光刻胶层进行曝光、显影、刻蚀、剥离处理后而得。
在实现上述利用掩膜板对光刻胶层进行曝光的过程中，发明人发现现有技术中在对不同光刻胶层进行曝光时，每次都需要根据各层的曝光图形更换对应的掩膜板，由此既增加了制造成本，也降低了生产效率。
发明内容
本发明实施例提供一种曝光方法、掩膜板及曝光设备，能够利用一块掩膜板对两层光刻胶进行曝光，减少了制造成本，提高了生产效率。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种曝光设备，包括：承载基板的载台；在所述载台上方，与所述载台平行地设有掩膜板；所述掩膜板与所述载台之间设有透镜装置；第一照明光源，射出的光线从所述掩膜板的上方垂直射到所述掩膜板的上表面，穿过所述掩膜板，经由所述透镜装置射到所述载台；
在所述掩膜板的下表面上，所述掩膜板的光吸收区域中设有光反射区域；
在所述透镜装置中设有光反射装置；
第二照明光源，射出的光线通过所述透镜装置中的光反射装置被垂直地反射到所述掩膜板的下表面，被所述掩膜板下表面的光反射区域反射，经由所述透镜装置射到所述载台。
一种掩膜板，包括完全透光区域和光吸收区域，在掩膜板面向基板的一侧的光吸收区域中设有光反射区域。
一种曝光方法，包括：
将涂覆有第一光刻胶层的基板置于掩膜板的下方，所述基板与所述掩膜板平行；
开启第一照明光源，光线从所述掩膜板的上方垂直射到所述掩膜板的上表面，穿过所述掩膜板的完全透光区域，经由透镜装置射到所述第一光刻胶层上；
关闭所述第一照明光源；
将涂覆有第二光刻胶层的基板置于所述掩膜板的下方，所述基板与所述掩膜板平行；
开启第二照明光源，射出的光线通过所述透镜装置被垂直地反射到所述掩膜板的下表面，被所述掩膜板下表面的光反射区域反射，再经由所述透镜装置射到所述第二光刻胶层上，其中，在所述掩膜板面向基板的一侧的光吸收区域中设有光反射区域。
本发明提供的曝光设备、掩膜板及曝光方法，进行第一次曝光时，光线从掩膜板的上方垂直射到该掩膜板的上表面，穿过该掩膜板的完全透光区域后，射到下方的待曝光基板上；在进行第二次曝光时，不必更换掩膜板，使光线从该掩膜板下方垂直射到该掩膜板的下表面，由位于该掩膜板下表面的光反射区域反射到下方的待曝光基板上，从而实现利用一块掩膜板对两层光刻胶进行曝光。因此，进行曝光时不必如现有技术每次曝光都更换掩膜板，从而减少了掩膜板的设计、购买、维护费用，减少了制造成本，提高了生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中曝光设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的曝光设备的结构示意图；
图3为从掩膜板5的上表面向下看的俯视图；
图4为从掩膜板5的下表面向上看的仰视图；
图5为本发明实施例提供的曝光方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的曝光设备，在现有曝光设备的基础上进行了改进。在现有曝光设备构造中，如图1所示，包括：承载基板16的载台15。在该载台15的上方，与载台15平行地设有掩膜板5。该掩膜板5与载台15之间设有透镜装置101。具体的，该透镜装置101包括等腰梯形棱镜2、凹透镜3和凸透镜4，且等腰梯形棱镜2横放，即等腰梯形棱镜2的上底面与下底面垂直于掩膜板5和基台15，凹透镜3和凸透镜4位于等腰梯形棱镜2的上底面一侧。此外，该曝光设备还包括第一照明光源(图中未表示)，该第一照明光源发出的光线从掩膜板5的上方垂直射到掩膜板5的上表面，穿过掩膜板5，传输到透镜装置101的等腰梯形棱镜2的上腰面9，被该上腰面9反射到凹透镜3上，然后由凹透镜3再传输到凸透镜4上，凸透镜4反射的光线通过凹透镜3的反射后，会再次返回到梯形透镜的下腰面，经过最后一次反射后，射到载台15上，对放置在载台15上的待曝光的基板16进行曝光。
这里，等腰梯形棱镜2、凹透镜3和凸透镜4的组合是曝光设备中透镜装置101的常用组合，可以实现光线的聚焦和平行传输功能。
如图2所示，本发明在上述曝光设备的现有构造基础上，进行了改进，还包括：在掩膜板5的下表面上，在光吸收取区域(图中未表示)中，设有光反射区域501。在透镜装置101中设有光反射装置8，在本实施例中将其具体为反射镜8。此外，该曝光设备还设有第二照明光源(图中未表示)，该第二照明光源射出的光线6传输到反射镜8上，经过反射镜8的反射到达等腰梯形棱镜2的上腰面201，并通过该半透半反的上腰面201，垂直地射向掩膜板5的下表面。该掩膜板5的下表面包括完全透光区域、光吸收区域，和在光吸收区域中的光反射区域501。光线到达掩膜板5的下表面后，只有射到光反射区域501的光线7被向下垂直反射回来，经过等腰梯形棱镜2的上腰面201之后，反射向凹透镜3，随后经由与现有设备中相同的反射路径最终反射到载台15上，对放置在载台15上的待曝光的基板16进行曝光。
在此，为了保证光线能够垂直地从掩膜板5的下方射到掩膜板5的下表面，必须满足以下关系：
假设等腰梯形棱镜2的上腰面201和下底面202的夹角为b时，通过反射镜8反射向上的光线与等腰梯形棱镜2的上腰面201的法线夹角为c，假设等腰梯形棱镜2的上腰面201的折射率为n，那么c＝arcsin(cosb/n)必须被满足，设该反射镜8的水平夹角为a，且2a＝b+c。也就是说，可以通过调整第二照明光源的入射光线6和反射镜8的角度a，来满足上述条件，使光线能够垂直射到掩膜板5的下表面。
本发明提供的曝光设备，进行第一次曝光时，光线从掩膜板的上方垂直射到该掩膜板的上表面，穿过该掩膜板的完全透光区域后，射到下方的待曝光基板上；在进行第二次曝光时，不必更换掩膜板，使光线从该掩膜板下方垂直射到该掩膜板的下表面，由位于该掩膜板下表面的光反射区域反射到下方的待曝光基板上，从而实现利用一块掩膜板对两层光刻胶进行曝光。因此，进行曝光时不必如现有技术每次曝光都更换掩膜板，从而减少了掩膜板的设计、购买、维护费用，减少了制造成本，提高了生产效率。
本发明实施例提供的掩膜板，如图3、4所示，图3为从掩膜板5的上表面向下看的俯视图。该掩膜板5包括完全透光区域10和光吸收区域11。当光线从该掩膜板5的上方垂直射到掩膜板5的上表面时，光线可以穿过全透光区域10射到基板上曝光出所需图形，但不能透过光吸收区域11。
图4为从掩膜板5的下表面向上看的仰视图。同样，该掩膜板5面向基板的的一侧包括完全透光区域10和光吸收区域11，并进一步地，在光吸收区域11中设有光反射区域12。当光线从该掩膜板5的下方垂直射到掩膜板5的下表面时，只有射到光反射区域12的光线被反射回去，射到基板上曝光出所需图形，其余光线要么透过完全透光区域10，要么被光吸收区域11吸收。
利用本发明提供的掩膜板，进行第一次曝光时，光线从掩膜板的上方垂直射到该掩膜板的上表面，穿过该掩膜板的完全透光区域后，射到下方的待曝光基板上；在进行第二次曝光时，不必更换掩膜板，使光线从该掩膜板下方垂直射到该掩膜板的下表面，由位于该掩膜板下表面的光反射区域反射到下方的待曝光基板上，从而实现利用一块掩膜板对两层光刻胶进行曝光。因此，进行曝光时不必如现有技术每次曝光都更换掩膜板，从而减少了掩膜板的设计、购买、维护费用，减少了制造成本，提高了生产效率。
本发明实施例提供的曝光方法，如图5所示，包括：
S501、将涂覆有第一光刻胶层的基板置于掩膜板的下方，该基板与掩膜板平行。
S502、开启第一照明光源，光线从掩膜板的上方垂直射到掩膜板的上表面，穿过掩膜板的完全透光区域，经由透镜装置射到第一光刻胶层上。
S503、关闭第一照明光源。
S504、将涂覆有第二光刻胶层的基板置于该掩膜板的下方，基板与掩膜板平行。
S505、开启第二照明光源，射出的光线通过透镜装置被垂直地反射到掩膜板的下表面，被掩膜板下表面的光反射区域反射，再经由透镜装置射到第二光刻胶层上，其中，在该掩膜板面向基板的一侧的光吸收区域中设有光反射区域。
在此，透镜装置与上述实施例相同，包括：等腰梯形棱镜、凹透镜和凸透镜，其中，等腰梯形棱镜的上底面与下底面垂直于掩膜板，凹透镜和凸透镜位于等腰梯形棱镜的上底面一侧；光反射装置为反射镜，设于所述等腰梯形棱镜中。
且，假设等腰梯形棱镜腰面与下底面的夹角为b；等腰梯形棱镜上腰面的折射率为n；反射镜向上反射的光线与等腰梯形棱镜上腰面的法线夹角为c，则c＝arcsin(cosb/n)；假设反射镜的水平夹角为a，且2a＝b+c。也就是说，可以通过调整第二照明光源的入射光线和反射镜的角度a，来满足上述条件，使光线能够垂直射到掩膜板的下表面。
另外，该第二光源可以位于基板和掩膜板的外围侧，其所发射光线通过透镜装置被垂直地反射到掩膜板的下表面。
具体的，通过本方法，例如在制作信号线层掩膜版时，可以在其漏极图形背面(下表面)设计出与过孔图形相同的光反射区域。当制作信号线层图形的时候，开启第一照明光源，光线从掩膜版的上表面照射，在玻璃基板上形成正常的掩膜版图形。当制作过孔图形的时候，不需要更换掩膜版，只需开启第二照明光源，通过光反射装置将光线垂直地反射到掩膜版的下表面，在完全透光区域和光吸收区域都不会发生反射，只有射到过孔图形的光反射区域上的光线会被反射到基板上，从而实现过孔图形的曝光。由此，节省了过孔图形的掩膜版，以及掩膜版的更换和检查时间。
本发明实施例提供的曝光方法，进行第一次曝光时，光线从掩膜板的上方垂直射到该掩膜板的上表面，穿过该掩膜板的完全透光区域后，射到下方的待曝光基板上；在进行第二次曝光时，不必更换掩膜板，使光线从该掩膜板下方垂直射到该掩膜板的下表面，由位于该掩膜板下表面的光反射区域反射到下方的待曝光基板上，从而实现利用一块掩膜板对两层光刻胶进行曝光。因此，进行曝光时不必如现有技术每次曝光都更换掩膜板，从而减少了掩膜板的设计、购买、维护费用，减少了制造成本，提高了生产效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种曝光设备，包括：承载基板的载台；在所述载台上方，与所述载台平行地设置的掩膜板；所述掩膜板与所述载台之间设置的透镜装置；第一照明光源，射出的光线从所述掩膜板的上方垂直射到所述掩膜板的上表面，穿过所述掩膜板，经由所述透镜装置射到所述载台；
其特征在于，在所述掩膜板的下表面上，所述掩膜板的光吸收区域中设有光反射区域；
在所述透镜装置中设有光反射装置；
所述曝光设备还包括第二照明光源，射出的光线通过所述透镜装置中的光反射装置被垂直地反射到所述掩膜板的下表面，被所述掩膜板下表面的光反射区域反射，经由所述透镜装置射到所述载台。
2.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述透镜装置包括：等腰梯形棱镜、凹透镜和凸透镜，其中，所述等腰梯形棱镜的上底面与下底面垂直于所述掩膜板，所述凹透镜和凸透镜位于所述等腰梯形棱镜的上底面一侧；
所述光反射装置为反射镜，设于所述等腰梯形棱镜中。
3.根据权利要求2所述的曝光设备，其特征在于，
设所述等腰梯形棱镜腰面与下底面的夹角为b；
设所述等腰梯形棱镜上腰面的折射率为n；
设所述反射镜向上反射的光线与所述等腰梯形棱镜上腰面的法线夹角为c，则c＝arcsin(cosb/n)；
设所述反射镜的水平夹角为a，且2a＝b+c。
4.一种掩膜板，包括完全透光区域和光吸收区域，当光线从该掩膜板背向基板的一侧垂直射到掩膜板的上表面时，光线穿过完全透光区域射到基板上曝光出所需图形，但不能透过光吸收区域；其特征在于，在掩膜板面向基板的一侧的光吸收区域中设有光反射区域，当光线从该掩膜板面向基板的一侧垂直射到掩膜板的下表面时，射到光反射区域的光线被反射回去，射到基板上曝光出所需图形，其余光线部分透过完全透光区域，部分被光吸收区域吸收。
5.一种曝光方法，其特征在于，包括：
将涂覆有第一光刻胶层的基板置于掩膜板的下方，所述基板与所述掩膜板平行；
开启第一照明光源，光线从所述掩膜板的上方垂直射到所述掩膜板的上表面，穿过所述掩膜板的完全透光区域，经由透镜装置射到所述第一光刻胶层上；
关闭所述第一照明光源；
将涂覆有第二光刻胶层的基板置于所述掩膜板的下方，所述基板与所述掩膜板平行；
开启第二照明光源，射出的光线通过所述透镜装置被垂直地反射到所述掩膜板的下表面，被所述掩膜板下表面的光反射区域反射，再经由所述透镜装置射到所述第二光刻胶层上，其中，在所述掩膜板面向基板的一侧的光吸收区域中设有光反射区域。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述透镜装置包括：等腰梯形棱镜、凹透镜和凸透镜，其中，所述等腰梯形棱镜的上底面与下底面垂直于所述掩膜板，所述凹透镜和凸透镜位于所述等腰梯形棱镜的上底面一侧；所述光反射装置为反射镜，设于所述等腰梯形棱镜中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
设所述等腰梯形棱镜腰面与下底面的夹角为b；
设所述等腰梯形棱镜上腰面的折射率为n；
设所述反射镜向上反射的光线与所述等腰梯形棱镜上腰面的法线夹角为c，则c＝arcsin(cosb/n)；
设所述反射镜的水平夹角为a，且2a＝b+c。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二照明光源位于所述基板和所述掩膜板的外围侧，其所发射光线通过所述透镜装置被垂直地反射到所述掩膜板的下表面。
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