CN102998893B - 使用反射式掩膜版的曝光装置及曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式掩膜版，曝光装置及曝光方法。反射式掩膜版包括衬底，衬底上包括可反射曝光光线的反射区域，衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域；其中，反射区域形成反射式掩膜版的图案。曝光装置包括上述任一的反射式掩膜版。曝光方法，包括如下步骤：在基板上涂覆光敏材料；曝光光线照射到上述反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光；基板上形成曝光图案；其中，反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角可调。本发明可以用同一块反射式掩膜版通过改变倾斜角度，得到不同的曝光图案，增强了透射式掩膜版的通用性。

Description

使用反射式掩膜版的曝光装置及曝光方法

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，特别涉及一种反射式掩膜版，曝光装置及曝光方法。 

背景技术

光刻技术是目前电子行业普遍使用的技术，广泛应用于制造电路图案，在显示基板领域制造滤光层和黑矩阵，在立体显示领域制造光栅和相位差板。在光刻技术中，曝光工序需要用掩膜版，光线透过掩膜版对光敏材料进行曝光，目前掩膜版大多是透射式掩膜版，常见的光敏材料包括光刻胶，光阻胶，光取向层等。 

光刻技术用于制造电路图案的流程如下：先在基板上沉积一层金属或其他材料，然后再在上面涂覆一层光刻胶，然后在上面设置一片透射式掩膜版，通过透射式掩膜版对光刻胶进行曝光；其中被曝光的光刻胶将表现出于不曝光的光刻胶不一样的性能，例如对于有的光刻胶，曝光的光刻胶在显影时就会被洗掉，这样就会将下面的金属或其他材料曝露出来，然后进行刻蚀，形成电路图案。光刻技术用于在显示基板领域制造滤光层和黑矩阵，立体显示领域制造光栅的具体流程如下：先在基板上涂覆光阻胶，然后在透射式掩膜版下曝光，然后显影，曝光的部分就会被保留，其余的部分洗掉；被保留的就用作立体显示领域的光栅。 

但是，上述光刻技术中的透射式掩膜版和曝光方法存在的问题在于，一旦所需要的电路图案，滤光层，黑矩阵和光栅发生变化，就必须重新制造与之对应的透射式掩膜版，这样，导致透射式掩膜版的通用性比较差，生产成本比较高。 

发明内容

本发明提供了一种反射式掩膜版，曝光装置及曝光方法，本发明增强了透射式掩膜版的通用性，降低了生产成本。 

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案： 

一种曝光装置，包括： 

基板承载单元，用于承载需要进行曝光的基板； 

曝光光源，用于形成曝光光线； 

反射式掩膜版，其包括衬底，所述衬底上包括可反射曝光光线的反射区域，所述衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域；其中，所述反射区域形成反射式掩膜版的图案；其特征在于， 

所述反射式掩膜版具有图案的一面可接收曝光光线，且所述反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角是锐角且可调节； 

曝光光源形成的曝光光线照射到反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光。 

优选地，所述反射式掩膜版的所述反射区域的表面是可发生镜面反射的表面，所述非反射区域是可吸收曝光光线的吸收区域或可透过曝光光线的透过区域。 

优选地，所述曝光光线与所述需要进行曝光的基板相平行。 

优选地，还包括掩膜版承载单元，用于承载所述反射式掩膜版，所述掩膜版承载单元可相对于与基板承载单元调节以调整所述反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角。 

优选地，所述曝光光源是近紫外光线曝光光源或远紫外光线曝光光源或红外光线光源或可见光光源或激光光源。 

本发明还提供了以下技术方案: 

一种曝光方法，包括如下步骤： 

在基板上涂覆光敏材料，并将涂覆有光敏材料的基板水平放置； 

曝光光线照射到反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光；其中，反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角可调； 

基板上形成与反射式掩膜版的图案相关的曝光图案； 

其中，所述反射式掩膜版包括衬底，所述衬底上包括可反射曝光光线的反射区域，所述衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域；其中，所述反射区域形成反射式掩膜版的图案。 

优选地，所述反射式掩膜版的所述反射区域的表面是可发生镜面反射的表面，所述非反射区域是可吸收曝光光线的吸收区域或可透过曝光光线的透过区域。 

优选地，所述曝光光线与基板相平行； 

在曝光光线照射到反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光的步骤中具体包括如下步骤： 

根据反射式掩膜版图案的反射区域的宽度W和所需要的曝光后反射区域在光敏材料上形成的曝光图案的单元的宽度F，计算出所需要的反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角θ，θ=arccos(W/2F)； 

调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角使其等于θ； 

其中，反射式掩膜版图案的反射区域的宽度W是指反射区域在和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角等于θ的方向上的长度，曝光图案的单元是指反射区域曝光后在曝光图案上形成的部分。 

优选地，所述光敏材料可以为光刻胶，光阻胶或光取向层。 

优选地，调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧 的表面之间的夹角使其等于θ包括如下步骤： 

将所述反射式掩膜版固定在掩膜版承载单元上； 

调整掩膜版承载单元以调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角。 

本发明提供的反射式掩膜版，曝光装置及曝光方法，所述反射式掩膜版通过反射区域形成的图案对曝光光线的反射，能够得到与反射式掩膜版的图案相关的曝光图案；在反射式掩膜版与曝光方法相结合的情况下，可以通过调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角来实现用同一块反射式掩膜版通过改变倾斜角度，得到不同的曝光图案，增强了透射式掩膜版的通用性，降低了生产成本。本发明的曝光装置通过简单的结构实现了曝光方法。 

附图说明

图1为本发明的反射式掩膜版的一个实施例的示意图； 

图2为图1所示反射式掩膜版的A-A剖视图； 

图3本发明的反射式掩膜版的另一个实施例的示意图； 

图4为图3所示反射式掩膜版的B-B剖视图； 

图5为本发明的反射式掩膜版的另一个实施例的示意图； 

图6为图5所示反射式掩膜版的C-C剖视图； 

图7为本发明的曝光装置和曝光方法的示意图； 

图8为本发明的曝光方法的流程图； 

图9为本发明的曝光方法的原理示意图； 

图10为本发明的曝光方法的反射式掩膜版具有图案的一面与基板上表面朝向曝光光线的夹角为另一角度时示意图。 

主要附图标记说明如下： 

100反射式掩膜版，110衬底，120反射区域，130非反射区域， 

200曝光光源， 

310基板，320光敏材料。 

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。 

本发明的反射式掩膜版，包括： 

衬底，所述衬底上包括可反射曝光光线的反射区域，所述衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域；其中，所述反射区域形成反射式掩膜版的图案。 

例如图1和图2所示的反射式掩膜版100，衬底110是长方体，衬底上包括六条沿衬底的长度方向分布的周期性条状反射区域120，形成反射式掩膜版的图案，衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域130。又如图3和图4所示的反射式掩膜版100，衬底110是长方体，衬底上包括六列×四行分布的周期性圆形反射区域120，形成反射式掩膜版的图案，衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域130。 

如图5和图6所示的反射式掩膜版100，衬底110是长方体，衬底上包括多个形状不同的反射区域120，如位于衬底110最下方的反射区域依次为包括圆形反射区域，长方形反射区域和三角形反射区域，形成反射式掩膜版的图案，衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域130。 

需要说明的是，图1，图2和图3，图4和图5，图6所示的反射式掩膜版只是用来举例进行说明的，而不是全部的实施例，不用来限定本发明的反射式掩膜版。 

本发明的反射式掩膜版，通过反射区域形成的反射式掩膜版的图案对曝光 光线的反射，能够在基板上得到与反射式掩膜版的图案相关的曝光图案；在与下述本发明的曝光方法相结合的情况下，可以用同一块反射式掩膜版通过改变该反射式掩膜版的倾斜角度，得到不同的曝光图案，增强了透射式掩膜版的通用性，降低了生产成本。 

在一个具体实施例中，所述反射区域的表面是可发生镜面反射的表面，所述非反射区域是可吸收曝光光线的吸收区域或可透过曝光光线的透过区域。所述反射区域反射率很高，不会发生漫反射。这样，能够降低散射和漫反射。进一步地，反射区域可以用铬、铝等反射率高的材料做成，以提高反射区域的反射率。 

本发明的曝光装置，如图7所示，包括上述任一所述的反射式掩膜版100。 

在一个具体实施例中，如图7所示，还包括： 

基板承载单元，用于承载需要进行曝光的基板310； 

曝光光源200，用于形成曝光光线； 

所述反射式掩膜版具有图案的一面可接收曝光光线，且所述反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角是锐角且可调节。 

进一步地，所述曝光光线是与所述需要进行曝光的基板相平行的曝光光线。 

进一步地，还包括掩膜版承载单元，用于承载所述反射式掩膜版，所述掩膜版承载单元可相对于与基板承载单元调节以调整所述反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角。 

进一步地，所述曝光光源是是近紫外光线曝光光源或远紫外光线曝光光源或红外光线光源或可见光光源或激光光源。 

本发明的曝光方法，如图7和图8所示，包括如下步骤： 

在基板310上涂覆光敏材料320，并将涂覆有光敏材料的基板310水平放置； 

曝光光线照射到反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光；其中，反射式掩膜版 具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角可调； 

基板上形成与反射式掩膜版的图案相关的曝光图案； 

其中，反射式掩膜版上述任一所述的反射式掩膜版，曝光图案是指反射式掩膜版的图案曝光后在基板上形成的图案。 

在一个具体的实施例中，如图7和图8所示，所述曝光光线与基板相平行；在曝光光线照射到反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光的步骤中具体包括如下步骤： 

根据反射式掩膜版图案的反射区域的宽度W和所需要的曝光后反射区域的长度在光敏材料上形成的曝光图案单元的宽度F，计算出所需要的反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角θ，θ=arccos(W/2F)； 

调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角使其等于θ； 

其中，其中，反射式掩膜版图案的反射区域的宽度W是指反射区域在和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角等于θ的方向上的长度，曝光图案的单元是指反射区域曝光后在曝光图案上形成的部分。 

本发明的曝光方法的原理，如图9所示，CA，DB是与基板上表面相平行的曝光光线，AA’为CA的反射线，BB’为DB的反射线；AB线段代表在反射式掩膜版的反射区域的长度，用W表示；A’B’线段代表曝光后反射区域在光敏材料上形成的曝光图案单元的宽度，用F表示；CA∥DB∥A’B’； 

在AB长度一定的情况下，∠AOA’决定了A’B’的长度。其比例如下： 

A’B’BP是平行四边形，即A’B’=BP； 

∠ABD=∠BAA’，即AP=BP，所以

$A^{,}{B}^{,}=\mathrm{BP}=\frac{\mathrm{AB}}{2\cos \mathrm{\θ}}$

可以得到： $F=\frac{W}{2\cos \mathrm{\θ}}.$

即在反射式掩膜版图案的反射区域的宽度W确定的情况下，通过调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间，可以调整曝光后反射区域在光敏材料上形成的曝光图案单元的宽度F。如图10所示，本发明的曝光方法的反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间夹角为另一角度时示意图。 

这样，本发明的曝光方法，在反射式掩膜版图案的反射区域的宽度W确定的情况下，所需要的曝光后反射区域在光敏材料上形成的曝光图案单元的宽度F是已知的情况下，可以通过调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角来实现。 

进一步地，所述光敏材料可以为光刻胶，光阻胶或光取向层。 

在一个具体实施例中，调整反射式掩膜版具有图案的一面与基板上表面朝向曝光光线的夹角使其等于θ包括如下步骤： 

调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角使其等于θ包括如下步骤： 

将所述反射式掩膜版固定在掩膜版承载单元上； 

调整掩膜版承载单元以调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角。 

本发明的曝光方法，如果采用图1所示的反射式掩膜版且放置方式与图7和图8中所示相同时，反射式掩膜版的反射区域是条状反射区域，则曝光图案单元的长度与条状反射区域的长度相同，曝光图案单元的宽度比条状反射区域的宽度窄； 

如果反射式掩膜版的放置方式与图7和图8所示不同，旋转90度时，则曝光图案单元的宽度与条状反射区域的宽度相同，曝光图案单元的长度比条状反射区域的长度短；如果需要曝光图案单元的长度和宽度方向上与条状反射区域不同，则需要在两个方向上进行调整，原理相同，不与累述。 

同理，在针对反射式掩膜版的任何一个反射区域（可能是规则的也可能是不规则的）进行曝光后，得到的对应的曝光图案单元可以在任意一个方向调整，也可以在两个方向上进行调整。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (10)

1.一种曝光装置，包括：

基板承载单元，用于承载需要进行曝光的基板；

曝光光源，用于形成曝光光线；

反射式掩膜版，其包括衬底，所述衬底上包括可反射曝光光线的反射区域，所述衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域；其中，所述反射区域形成反射式掩膜版的图案；其特征在于，

所述反射式掩膜版具有图案的一面可接收曝光光线，且所述反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角是锐角且可调节；

曝光光源形成的曝光光线照射到反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光。

2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，所述反射式掩膜版的所述反射区域的表面是可发生镜面反射的表面，所述非反射区域是可吸收曝光光线的吸收区域或可透过曝光光线的透过区域。

3.根据权利要求1或2所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光光线与所述需要进行曝光的基板相平行。

4.根据权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，还包括掩膜版承载单元，用于承载所述反射式掩膜版，所述掩膜版承载单元可相对于与基板承载单元调节以调整所述反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角。

5.根据权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，所述曝光光源是近紫外光线曝光光源或远紫外光线曝光光源或红外光线光源或可见光光源或激光光源。

6.一种曝光方法，其特征在于，包括如下步骤：

在基板上涂覆光敏材料，并将涂覆有光敏材料的基板水平放置；

曝光光线照射到反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光；其中，反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角是锐角且可调；

基板上形成与反射式掩膜版的图案相关的曝光图案；

其中，所述反射式掩膜版包括衬底，所述衬底上包括可反射曝光光线的反射区域，所述衬底上反射区域以外的部分是不可反射曝光光线的非反射区域；其中，所述反射区域形成反射式掩膜版的图案。

7.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于，所述反射式掩膜版的所述反射区域的表面是可发生镜面反射的表面，所述非反射区域是可吸收曝光光线的吸收区域或可透过曝光光线的透过区域。

8.根据权利要求6或7所述的曝光方法，其特征在于，所述曝光光线与基板相平行；

在曝光光线照射到反射式掩膜版具有图案的一面，经反射式掩膜版的图案反射的曝光光线照射到涂覆有光敏材料的基板上进行曝光的步骤中具体包括如下步骤：

根据反射式掩膜版图案的反射区域的宽度W和所需要的曝光后反射区域在光敏材料上形成的曝光图案单元的宽度F，计算出所需要的反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角θ，θ＝arccos(W/2F)；

调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角使其等于θ；

其中，反射式掩膜版图案的反射区域的宽度W是指反射区域在和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角等于θ的方向上的长度，曝光图案的单元是指反射区域曝光后在曝光图案上形成的部分。

9.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，所述光敏材料可以为光刻胶，光阻胶或光取向层。

10.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角使其等于θ包括如下步骤：

将所述反射式掩膜版固定在掩膜版承载单元上；

调整掩膜版承载单元以调整反射式掩膜版具有图案的一面和基板与曝光光线位于同一侧的表面之间的夹角。

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