CN102650831A - 曝光机台及曝光机台中自由设定遮板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及曝光机控制领域，提供了一种曝光机台及曝光机台中自由设定遮板的方法，通过将小型驱动单元作为目标标记遮板和间距测量窗口遮板的驱动，能够分别控制两种遮板在各方向上的遮挡区域，从而解决了以往光罩图案边缘设计必须完全服从于曝光机遮板单一遮挡距离的限制，实现了对光罩图案的精确控制，并可以在新的光罩开发设计时，将光罩的图案区域尽可能的向边缘延伸。
Description
技术领域
本发明涉及曝光机控制领域，特别涉及一种曝光机台及曝光机台中自由设定遮板的方法。
背景技术
彩色滤光片(Color Filter，CF)作为LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)实现彩色显示的关键零部件，其性能(主要为开口率、色纯度、色差)直接影响到液晶面板的色彩还原性、亮度、对比度。目前，彩色滤光片一般的层次结构基本为玻璃基板、BM(黑矩阵，Black Matrix)、彩色光阻(RGB)、保护层(OC，OverCoat)、ITO(IndiumTin Oxides，铟锡氧化物)透明导电膜等。而彩色滤光片的传统制程主要有染色法(Dyeing Method)、颜料分散法(Pigment DispersedMethod)、电沉积法(Electro Deposition Method)、印刷法(PrintingMethod)等。
其中，染色法使用染料作为着色剂，其制程主要有涂布、曝光显影、染色固化等步骤，利用该制程在已经形成BM图案的玻璃基板上分三次分别制备的红(R)、绿(G)、蓝(B)三色光阻。染色法制得的CF价格便宜，色彩鲜艳，透过率高，但是耐热耐光性差，不适合高档LCD。电沉积法以颜料为着色剂，先通过曝光显影得到图案化的ITO，然后在ITO上分别沉积R、G、B三色光阻，然后再通过涂布、曝光、显影得到BM。电沉积法制备彩色光阻只需曝光显影一次，但在成本上不占有优势。印刷法以颜料为着色剂，其主要制程是滚筒颜料附着、印刷，在已经形成BM图案的玻璃基板上制得彩色光阻。印刷法制程简单，但精度不高。颜料分散法以颜料为着色剂，其主要制程为涂布、曝光、显影，制备R、G、B三色光阻需要经过三次该制程。颜料分散法工艺相对简单，耐候性好，目前中小尺寸的彩色滤光片绝大部分采用该方法。
可以看出，在多种制作CF的工艺中，曝光显影都是必不可少的步骤，该步骤目前广泛采用光刻技术进行，主要是利用曝光机将光罩(Mask)上面的图案(Pattern)投影到玻璃基板的光阻上面，然后通过显影机最终在玻璃基板上面复制了光罩(Mask)的图案。
以颜料分散法为例，其中，BML(Black Matrix Layer)是CF工艺流程的第一步，在BML中，当素玻璃从洗净机出来后，会首先进行涂布机涂布，经过预焙(Prebake)之后涂满BM光阻的玻璃进入曝光机进行曝光。BML曝光机的作用是(1)在玻璃上面形成BM；(2)打上各种标记，包括用于对位的RGB对位标记(Alignment Mark)，其中，通过光罩上的目标标记(Target Mark)与这些对位标记相对应。
随后，在形成了BM的基板上形成R、G、B着色层，此时曝光机的动作，以接近式(Proximity)曝光机为例通常为预对位(Pre-alignment)→间距控制(Gap Control)→对位(Alignment)→曝光(Exposure)。
以往，在CF制造过程中，已知的曝光装置中，如图3所示，通常采用将基板搬运(移动基台或通过滚轮带动基板)到曝光部分，在曝光部分透过光罩将来自光源部分的光照射到基板上的规定区域从而进行第1次曝光。接着，使所述基板再次移动规定的距离从而将基板在曝光部分再次定位后，在第1次未能曝光的区域进行第2次曝光。重复这样的曝光从而在大型基板的整个面上转印光罩的图案。
曝光部分的间距(光罩下表面和玻璃基板上表面之间的距离)大小是通过间距控制进行的，这主要依靠间距传感器304识别来自光罩302上间距测量窗口308的反射信号来确定。
随后，在曝光前还需要进行曝光部分的精密定位，这是通过BML先前打下的对位标记进行的。曝光机在进行每次(Shot)曝光前需要将光罩302上面的RGB目标标记307和玻璃上面的RGB对位标记对齐，以避免因移动或间距控制造成的基板、光罩及光源间细微的角度或位置偏差。
在曝光装置在进行曝光时，如果不使用遮板(Shade)进行遮挡，光罩302上面用于间距控制的间距测量窗口(Gap Window)308和用于对位的目标标记307通常会在R、G、B、PS等工序中连续被曝光，由于玻璃基板上采用负性PR胶，则随着R、G、B工序的进行，连续曝光会导致玻璃基板上BML形成的测量窗口图案和对位标记反复重叠，影响后续过程的对位以及最后CF基板和TFT(Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)基板的粘合。
因此现有技术中，曝光机在进行曝光时，还会采用遮板305、306对间距测量窗口308和目标标记307区域进行遮挡。以往曝光机用来遮挡光罩302上面间距测量窗口和目标标记的遮板通常是搭载在传感器载体301上面一起运动的。由于各遮板不能单独移动，遮板位置相对固定不能自由设置，大部分曝光机中均要求间距测量窗口遮板306和目标标记遮板305在进行遮挡时的中心线区域必须相同，这就要求光罩设计时的间距测量窗口、目标标记及图案必须与遮板能够遮挡的区域严格对应，明显制约了光罩的设计。尤其在光罩图案的边缘区域，比如在Dummy PS(预置的柱状隔垫物)区域，就不能过多地向边缘延伸，否则会导致Dummy PS处于遮板的边缘灰区而发生形变，影响液晶的填充。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术的缺点，本发明为了解决现有曝光机中遮板固定设置限制了在边缘区域进行光罩图案(如Dummy PS)设计的问题，采用专门的驱动装置驱动相应的遮板，使得遮板遮挡区域可灵活设定，以适应更宽泛的光罩设计。
(二)技术方案
为此解决上述技术问题，本发明具体地采用如下技术方案进行：
首先，本发明提供一种曝光机台，该曝光机台包括：
至少一个目标标记遮板405和至少一个间距测量窗口遮板406，用于在曝光时对光罩402上的相应部位进行遮挡；
至少一个驱动装置，在所述驱动装置的驱动下，使得所述目标标记遮板405和所述间距测量窗口遮板406在各方向上运动。
优选地，还包括至少一个传感器载体401，用于搭载所述目标标记遮板、所述间距测量窗口遮板和所述驱动装置。
优选地，所述至少一个驱动装置包括传感器载体的驱动单元。
优选地，所述传感器载体的驱动单元使得所述目标标记遮板和所述间距测量窗口遮板在第一方向上单独运动、在垂直于所述第一方向的第二方向上一起运动。
优选地，所述传感器载体还搭载至少一个用于对位的摄像装置403以及至少一个用于间距控制的间距传感器404。
优选地，所述目标标记遮板与所述摄像装置对应设置，所述间距测量窗口遮板与所述间距传感器对应设置。
优选地，所述至少一个驱动装置还包括至少一个第一驱动单元409，所述第一驱动单元与所述目标标记遮板对应设置，使得所述目标标记遮板在各方向上单独运动。
优选地，所述至少一个驱动装置还包括至少一个第二驱动单元410，所述第二驱动单元与所述间距测量窗口遮板对应设置，使得所述间距测量窗口遮板在各方向上单独运动。
优选地，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元为线性马达。
优选地，所述线性马达的控制精度为0.1～1μm。
同时，本发明还提供一种曝光机台中自由设定遮板的方法，该方法包括步骤：
在至少一个驱动装置的驱动下，使得至少一个目标标记遮板405和至少一个间距测量窗口遮板406在各方向上运动；
控制所述目标标记遮板和所述间距测量窗口遮板对光罩402上的相应部位进行遮挡；
对控制遮挡后的光罩进行曝光。
优选地，在驱动遮板运动之前，还根据传感器载体401上的间距传感器404识别来自光罩402上间距测量窗口408的反射信号进行间距测定。
优选地，在间距测定之后、驱动遮板运动之前，还根据传感器载体上的摄像装置识别光罩上的目标标记进行对位。
优选地，所述驱动装置为传感器载体的驱动单元，在所述传感器载体的驱动单元的带动下，控制所述目标标记遮板和所述间距测量窗口遮板在第一方向上单独运动、在垂直于第一方向的第二方向上一起运动。
优选地，所述至少一个驱动装置还包括至少一个第一驱动单元409，所述第一驱动单元与所述目标标记遮板对应设置，使得所述目标标记遮板在各方向上单独运动。
优选地，所述至少一个驱动装置还包括至少一个第二驱动单元410，所述第二驱动单元与所述间距测量窗口遮板对应设置，使得所述间距测量窗口遮板在各方向上单独运动。
优选地，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元为线性马达。
优选地，通过控制台设定所述第一驱动单元和/或所述第二驱动单元在各方向上单独运动的偏移量，根据所述偏移量驱动所述第一驱动单元和/或所述第二驱动单元。
优选地，所述对光罩402上的相应部位进行遮挡具体为：
由搭载在传感器载体401上的所述间距测量窗口遮板对光罩上的间距测量窗口408进行遮挡，由搭载在传感器载体401上的所述目标标记遮板对光罩上的目标标记407进行遮挡。
(三)有益效果
本发明通过添加小型驱动单元并进行软件控制，使得遮板在各方向上的运动距离可以精确控制并与系统整体配合，因而精确控制了光罩设计的边缘区域，不但可适应更苛刻的光罩设计同时也提高了曝光机的兼容性。
附图说明
图1为光罩设计中间距测量窗口与边缘图案的位置关系图；
图2为光罩设计中目标标记与边缘图案的位置关系图；
图3为现有技术中的曝光机台及其上的传感器载体结构示意图；
图4为本发明中改进的曝光机台及其上的传感器载体结构示意图。
其中，101、201：光罩图案边缘；102、202：衍射区域边界；103：间距测量窗口遮板边界；105、205：目标标记遮板中心线；106、206：间距测量窗口遮板中心线；203：目标标记遮板边界；207：目标标记所在的区域；301、401：传感器载体；302、402：光罩；303、403：摄像装置；304、404：间距传感器；305、405：目标标记遮板；306、406：间距测量窗口遮板；204、307、407：目标标记；308、408、104：间距测量窗口；409：第一驱动单元；410：第二驱动单元。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
首先，参见图1，以其中的光罩设计为例，光罩上图案的边缘101也是Dummy PS区域的边界，其上方的区域为光罩图案。间距测量窗口遮板遮挡的区域由边界103围成，因为遮板的边缘会对照射过来的光线产生衍射，在玻璃基板上面会多形成出一个有光线照射的区域，该衍射区域边界102和间距测量窗口遮板边界103围成的区域称为边缘灰区。
在光罩设计中，边缘灰区是不能有图案存在的。但是从目前的图1上可以看到，此时光罩边缘的部分图案落在了边缘灰区的范围之内，不符合设计目标，为了将图案移出边缘灰区，我们需要将间距测量窗口遮板向下收缩1850μm(即图案边缘101和衍射区域边界102间的距离)。在图1中，由于间距测量窗口104和间距测量窗口遮板边界103之间的距离是1980μm，大于1850μm，因此将间距测量窗口遮板向下收缩1850μm是可行的，于是根据图1的情况决定将间距测量窗口遮板向下收缩1850μm。
而图2中为同一时间目标标记遮板与目标标记之间的位置关系，从图2中我们可以看到，此时有部分图案落在目标标记遮板边界203内，同时目标标记遮板造成的衍射区域边界202所围边缘灰区中也存在部分图案，图案边缘201与衍射区域边界202间距离为3000μm。
根据图1中确定的调整需求，需要将间距测量窗口遮板向下收缩1850μm，而按照现有技术的曝光机中遮板的操作(参照图3)，将间距测量窗口遮板向下移动完全是由传感器载体带动的，因此目标标记遮板也会同时向下移动1850μm。此时按照图2，为了避开图案区，还需要将目标标记遮板再次向下移动1150μm(即总共下移3000μm)才能对图案进行有效地曝光。
虽然图2中摄像装置视野边缘207和目标标记遮板边界203的距离为3500μm，可支持目标标记遮板再次向下移动1150μm，但由于现有技术的曝光机中间距测量窗口遮板和目标标记遮板是由传感器载体整体带动做共同运动，图1中若间距测量窗口遮板再向下移动1150μm则会暴露间距测量窗口。可见，若采用现有技术的曝光机，上述遮板的移动是无法做到的，则此光罩图案在现有的曝光机中无法实施，只能重新设计光罩。
为此，本发明中提出了一种可单独设定遮板区域的曝光机台，参见图4，该曝光机台首先包括传感器载体401，光罩402位于传感器载体401正下方，光罩402上设计有用于曝光转印的光罩图案(图中未示出)，在光罩402上同时还具有用于间距控制的间距测量窗口408、以及用于对位的目标标记407；传感器载体401搭载有用于间距控制的间距传感器和用于对位的摄像装置，同时还搭载有遮挡光罩402上相应区域的目标标记遮板405和间距测量窗口遮板406。
在曝光机进行间距控制时，传感器载体401在某一方向(如附图中的Y方向)上整体运动，通过搭载在传感器载体401上的间距传感器识别光罩402上的间距测量窗口408确定曝光间距。
确定曝光间距之后，曝光机进行曝光区域的对位，传感器载体401在各方向(如附图中的X、Y方向，分别称为第一方向和垂直于第一方向的第二方向)上整体运动进行微调，通过搭载在传感器载体401上的摄像装置，识别光罩402上的目标标记407和基板上的对位标记的重合情况，确定曝光区域的具体定位。
随后，在传感器载体401的驱动单元(图中未示出)的带动下，使得至少一个目标标记遮板405和至少一个间距测量窗口遮板406在各方向上运动；控制目标标记遮板405和间距测量窗口遮板406对光罩上的目标标记和间距测量窗口进行遮挡。
其中，传感器载体的驱动单元可以控制所述目标标记遮板和所述间距测量窗口遮板在X方向(第一方向)上单独运动、在Y方向(垂直于第一方向的第二方向)上一起运动。这是由于各遮板搭载于传感器载体之上，驱动传感器载体运动时可以带动遮板一起运动，同时通过在传感器载体上设置有特殊的滑轨或滚轴(图中未示出)，使得各遮板在X方向(第一方向)上又可以单独滑动。
根据光罩图案被遮挡的具体情况，移动目标标记遮板405和间距测量窗口遮板406，使得遮板区域及边缘灰区中不存在光罩图案。其中，还可以进一步通过在目标标记遮板405上添加小型的第一驱动单元409并通过软件控制，使得遮板405在各方向上的运动距离可以单独控制，这样，当光罩设计出现如上面图1、2所示的情况时，可以通过第一驱动单元409控制目标标记遮板405单独在Y方向(第二方向)上向下再移动1150μm，就有效地避开了光罩上面边缘的图案区域与遮板区域相干涉的情况，而不再需要对光罩设计进行更改。
更进一步地，还添加了驱动间距测量窗口遮板406在各方向上运动的第二驱动单元410，这是考虑到在光罩设计中，目标标记遮板中心线105、205和间距测量窗口遮板中心线106、206的位置关系——如果二者中心线设置不重合，遮挡的区域位置会有较大的差别，以往的曝光机对中心线不重合的情况无法进行有效地处理。而在本发明中，就可以通过移动传感器载体401到达二者中心线中间的位置，再分别通过第一和第二驱动单元移动间距测量窗口遮板406和目标标记遮板405各自做很小的距离偏移，这种方式下对光罩的设计要求更加宽泛，可以兼容更多形式的光罩设计。
本发明中的第一驱动单元和第二驱动单元优选为线性马达，在更为优选的实施方式中，选择在传感器载体上搭载线性马达。这是因为在实际情况中，间距测量窗口和目标标记即使在设计时存在一定的偏差，其偏差通常不会相差太远，需要的调整量通常也并不太大，因此在本发明中利用改进过的软硬件，可以仅通过在曝光机的传感器载体控制台软件中添加间距测量窗口遮板和目标标记遮板偏移量选项进行控制，这也将极大地提高了曝光机对不同设计光罩的兼容性。
但由于本身搭载在传感器载体上的部件就比较多(一个用于对位的相机和两个用于间距控制的间距传感器，相关部件及配线也比较多)，因此用于安装线性马达的空间较小。将优先选取体积较小的线性马达，同时马达的移动精度一定要得到保证。优选的控制精度为0.1～1μm。
此外，进行线性马达的安装时，必须注意目标标记遮板马达的驱动杆部分必须绕开相机的视野，以免造成对位标记的识别干扰。
相对于现有的技术，本发明由于采用了线性马达，能够控制遮板在各方向的自由运动，提高了曝光机适应不同光罩设计的能力，解决了曝光机的间距测量窗口遮板和对位标记遮板不能单独控制的问题。这极大地提高了曝光机对不同设计的光罩的兼容性，改变了目前光罩开发时，设计出来的光罩必须根据曝光机的模式进行修改以适应曝光机的问题，减少了资源浪费并提高了效率。同时由于对遮板能进行精确控制，也使得CF产品的精度能得到进一步地提高。
本领域的技术人员可以意识到，本发明中的曝光机台在CF产品制备过程中的应用仅为一种优选的实施方式，其他任何需要对曝光位置进行精确控制的领域，如半导体制造、光电电子产品、平板设备、射频微波设备、衍射光学设备、微机电系统、凹凸或覆晶设备等，也均可采用本发明中的曝光机台及相应方法进行实施，这些实施方式均应视作本优选实施方式的替代。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的发明保护范围应由权利要求限定。
Claims (19)
1.一种曝光机台，其特征在于，所述曝光机台包括：
至少一个目标标记遮板(405)和至少一个间距测量窗口遮板(406)，用于在曝光时对光罩(402)上的相应部位进行遮挡；
至少一个驱动装置，在所述驱动装置的驱动下，使得所述目标标记遮板(405)和所述间距测量窗口遮板(406)在各方向上运动。
2.根据权利要求1所述的曝光机台，其特征在于，还包括至少一个传感器载体(401)，用于搭载所述目标标记遮板、所述间距测量窗口遮板和所述驱动装置。
3.根据权利要求2所述的曝光机台，其特征在于，所述至少一个驱动装置包括传感器载体的驱动单元。
4.根据权利要求3所述的曝光机台，其特征在于，所述传感器载体的驱动单元使得所述目标标记遮板和所述间距测量窗口遮板在第一方向上单独运动、在垂直于所述第一方向的第二方向上一起运动。
5.根据权利要求2所述的曝光机台，其特征在于，所述传感器载体还搭载至少一个用于对位的摄像装置(403)以及至少一个用于间距控制的间距传感器(404)。
6.根据权利要求5所述的曝光机台，其特征在于，所述目标标记遮板与所述摄像装置对应设置，所述间距测量窗口遮板与所述间距传感器对应设置。
7.根据权利要求1-6任一所述的曝光机台，其特征在于，所述至少一个驱动装置还包括至少一个第一驱动单元(409)，所述第一驱动单元与所述目标标记遮板对应设置，使得所述目标标记遮板在各方向上单独运动。
8.根据权利要求7所述的曝光机台，其特征在于，所述至少一个驱动装置还包括至少一个第二驱动单元(410)，所述第二驱动单元与所述间距测量窗口遮板对应设置，使得所述间距测量窗口遮板在各方向上单独运动。
9.根据权利要求8所述的曝光机台，其特征在于，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元为线性马达。
10.根据权利要求9所述的曝光机台，其特征在于，所述线性马达的控制精度为0.1～1μm。
11.一种曝光机台中自由设定遮板的方法，其特征在于，该方法包括步骤：
在至少一个驱动装置的驱动下，使得至少一个目标标记遮板(405)和至少一个间距测量窗口遮板(406)在各方向上运动；
控制所述目标标记遮板和所述间距测量窗口遮板对光罩(402)上的相应部位进行遮挡；
对控制遮挡后的光罩进行曝光。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在驱动遮板运动之前，还根据传感器载体(401)上的间距传感器(404)识别来自光罩(402)上间距测量窗口(408)的反射信号进行间距测定。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在间距测定之后、驱动遮板运动之前，还根据传感器载体上的摄像装置识别光罩上的目标标记进行对位。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述驱动装置为传感器载体的驱动单元，在所述传感器载体的驱动单元的带动下，控制所述目标标记遮板和所述间距测量窗口遮板在第一方向上单独运动、在垂直于第一方向的第二方向上一起运动。
15.根据权利要求11-14任一所述的方法，其特征在于，所述至少一个驱动装置还包括至少一个第一驱动单元(409)，所述第一驱动单元与所述目标标记遮板对应设置，使得所述目标标记遮板在各方向上单独运动。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少一个驱动装置还包括至少一个第二驱动单元(410)，所述第二驱动单元与所述间距测量窗口遮板对应设置，使得所述间距测量窗口遮板在各方向上单独运动。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元为线性马达。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，通过控制台设定所述第一驱动单元和/或所述第二驱动单元在各方向上单独运动的偏移量，根据所述偏移量驱动所述第一驱动单元和/或所述第二驱动单元。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述对光罩(402)上的相应部位进行遮挡具体为：
由搭载在传感器载体(401)上的所述间距测量窗口遮板对光罩上的间距测量窗口(408)进行遮挡，由搭载在传感器载体(401)上的所述目标标记遮板对光罩上的目标标记(407)进行遮挡。
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