CN103207529B - 曝光方法及曝光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种曝光方法及实现该曝光方法的曝光设备。本发明所提供的曝光方法中，通过将多块涂覆有光刻胶的基板置于一块掩膜板的下方，采用平行曝光光线垂直照射掩膜板，平行曝光光线首先对最上方的基板上的光刻胶进行曝光，透过最上方的基板的平行曝光光线继续对其下方的基板上的光刻胶进行曝光，依次类推，直到完成所有基板上的光刻胶的曝光过程。由于可以同时对多块基板上的光刻胶进行曝光，因此有效的提高了曝光的效率；并且，由于使用的掩膜板数量大大减少，因此在很大程度上降低了曝光成本；同时，由于对同一曝光光线充分利用，因此，减少了能耗，进一步降低了曝光成本。

Description

曝光方法及曝光设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种曝光方法及实现该曝光方法的曝光设备。
背景技术
液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）由于具有画面稳定、图像逼真、消除辐射、节省空间以及节省能耗等优点，现已占据了平面显示领域的主导地位。TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid CrystalDisplay，薄膜晶体管液晶显示器）是目前主流的液晶显示器，而薄膜晶体管阵列基板（TFT-Thin Film Transistor）以及彩膜基板是其显示面板的主要构成部件。阵列基板以及彩膜基板的制备效率往往关系着整个显示装置的生产节拍。
在阵列基板以及彩膜基板的制备过程中，光刻工艺是非常重要的；如图2中所示，目前的光刻工艺通常包括：涂敷光刻胶（图示中步骤S1’-S2’）、前烘、曝光（图示中步骤S3’）、显影（图示中步骤S4’）以及后烘。其中，涂敷光刻胶是在前工序成膜后的基板上涂敷光刻胶；前烘是预热光刻胶，以及去除光刻胶的水分，增加光刻胶与基板之间的附着力；曝光是采用曝光光线通过掩膜板照射在光刻胶上，将光刻胶感光；显影是通过显影液将感光部分的光刻胶去除掉，从而形成所需要的图案；后烘是将图案中未感光的光刻胶固化，同时增加与基板之间的附着力。
现有技术中的曝光设备主要包括用于提供平行曝光光线的光源、掩膜板以及曝光机台等；如图1中所示，涂覆有光刻胶3的基板2放置在曝光机台4上，光源提供的平行曝光光线5经过掩膜板1后垂直照射在基板2上，使其形成与掩膜板一致的图案。这样，每次使用一块掩膜板只能够针对一块基板进行曝光，在一个生产节拍周期内仅仅能够完成一块基板的曝光；同时，光源提供的曝光光线仅仅只有很少的一部分被利用，其他大部分光线都是没有得到充分利用而损失掉。因此，现有技术中的曝光方法以及曝光设备不但曝光效率低下，而且造成了能源的浪费。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种能够有效的提高曝光效率以及降低曝光成本的曝光方法；进一步的，本发明还提供了一种实现上述曝光方法的曝光设备。
（二）技术方案
本发明技术方案如下：
一种曝光方法，包括：
将至少两块涂覆有光刻胶的透明基板置于一块掩膜板下方；所有所述基板与所述掩膜板平行；
平行曝光光线垂直照射所述掩膜板，沿曝光光线传播方向依次对各个基板上的光刻胶进行曝光。
优选的，所述曝光方法还包括：
所述曝光光线透过基板对下一块基板上的光刻胶进行曝光前，修正所述曝光光线传播方向，使之形成平行光并垂直照射所述下一块基板。
优选的，将所述基板根据设定位置放置。
本发明还提供了一种实现上述曝光方法的曝光设备：
一种曝光设备，包括：
用于提供平行曝光光线的光源，沿所述曝光光线传播方向依次设置的掩膜板以及至少两个基板承载机构；所述掩膜板以及基板承载机构均垂直于所述曝光光线传播方向。
优选的，相邻的两个基板承载机构之间设置有修正所述曝光光线传播方向的光学调整机构。
优选的，所述光源包括紫外线平行面光源。
优选的，所述光学调整机构包括凹透镜。
优选的，位于所述曝光光线传播路径上的基板承载机构包括石英玻璃基质的透明曝光机台。
优选的，还包括用于将基板搬运至所述基板承载机构上的基板转运机构。
优选的，所述基板转运机构包括基板夹送单元；所述基板夹送单元包括夹持基板正反面的第一夹具以及夹持基板侧面的第二夹具。
优选的，所述曝光光线垂直向下照射，位于最底部的曝光机台上开设有若干通孔，且该曝光机台底部设置有可穿过所述通孔的基板支撑柱；所述基板转运机构还包括机械手臂；所述机械手臂将基板搬运至穿过所述通孔的基板支撑柱后，所述基板支撑柱缩回所述通孔；所述基板夹送单元用于为其他曝光机台搬运基板。
（三）有益效果
本发明所提供的曝光方法中，通过将多块涂覆有光刻胶的基板置于一块掩膜板的下方，采用平行曝光光线垂直照射掩膜板，平行曝光光线首先对最上方的基板上的光刻胶进行曝光，透过最上方的基板的平行曝光光线继续对其下方的基板上的光刻胶进行曝光，依次类推，直到完成所有基板上的光刻胶的曝光过程。由于可以同时对多块基板上的光刻胶进行曝光，因此有效的提高了曝光的效率；并且，由于使用的掩膜板数量大大减少，因此在很大程度上降低了曝光成本；同时，由于对同一曝光光线充分利用，因此，减少了能耗，进一步降低了曝光成本。
附图说明
图1是现有技术中曝光设备的结构示意图；
图2是现有技术中曝光方法的流程示意图；
图3是本发明实施例中的曝光设备机构示意图；
图4是本发明实施例中曝光方法的流程示意图；
图5是本发明实施例中的基板夹送单元的机构示意图；
图6是本发明实施例中基板夹送单元的工作流程示意图；
图7是本发明实施例中基板搬运过程的流程示意图。
图中：1：掩膜板；2：光刻胶；3：基板；31：第一基板；32：第二基板；4：曝光机台；41：第一曝光机台；42：第二曝光机台；5：曝光光线；6：凹透镜；7：基板夹送单元；71：第一夹具；72：第二夹具；8：机械手臂；9：基板支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所提供的曝光设备，适用于膜层可透过光线的基板制备工艺；其主要包括，用于提供平行曝光光线的光源，沿曝光光线传播方向依次设置的掩膜板以及至少两个基板承载机构；掩膜板以及基板承载机构均垂直于曝光光线传播方向。由于在实际操作中，基板多设置在水平方向，因此本实施例中，掩膜板以及基板承载机构均设置在水平面内，曝光光线垂直向下照射在掩膜板上；同时，由于曝光光线在对每一块基板上的光刻胶进行曝光后，都会损失部分能量，对数量过多的基板同时进行曝光，可能会影响到曝光的效果，因此，本实施例中以同时对两块基板上的光刻胶进行曝光为例进行说明。
如图3中所示的曝光设备，主要包括光源、掩膜板1以及两个基板承载机构，本实施例中，两个基板承载机构分别是位于水平面内的第一曝光机台41以及与第一曝光机台41平行且位于第一曝光机台41下方的第二曝光机台42，第一曝光机台41与第二曝光机台放置在设定的位置，根据对位标记调整水平位置和垂直位置，第一曝光机台41用于承载第一基板31，第二曝光机台42用于承载第二基板32，第一基板31以及第二基板32均透明，第一基板31以及第二基板32上均涂覆有光刻胶2；掩膜板1设置在第一曝光机台41上方，且与第一曝光机台41平行；本实施例中的光源主要包括紫外线平行面光源，这是因为紫外光的波长处于现有光刻胶吸收光谱波段范围内，能够提高光能的利用率。使用该曝光设备进行曝光的曝光方法如图4中所示，首先将涂覆有光刻胶第一基板31以及第二基板32分别放置在对应的曝光机台上，光源提供的平行曝光光线5垂直照射掩膜板1，通过掩膜板1上的透光区域对第一基板31上的光刻胶进行曝光，在第一基板31上形成与掩膜板1对应的图案；未被第一基板31吸收的曝光光线透过第一基板31以及第一曝光机台41照射第二基板32，对第二基板32上的光刻胶进行曝光，由于曝光光线为平行光，因此在第二基板32与第一基板31上形成了相同的图案。本发明所提供的曝光方法中，由于可以同时对两块基板上的光刻胶进行曝光，因此有效的提高了曝光的效率；并且，由于减少了使用的掩膜板的数量，因此在很大程度上降低了曝光成本；同时，由于对同一曝光光线充分利用，因此，减少了能耗，进一步降低了曝光成本。
为了减少曝光光线光能的损失，上述第一曝光机台41优选为高透光率的材料。本实施例中的第一曝光机台41采用双面抛光的透明石英玻璃制作，其大小和强度根据承载的基板的形状以及质量来确定；由于第二曝光机台42对透光率没有要求，因此第二曝光机台42既可以采用与第一曝光机台41相同的材质，也可以选择其他材质；在第二曝光机台42的下方设置有用于支撑第二曝光机台42的承载台面；并且，第二曝光机台42上还开设有若干通孔，在第二曝光机台42的底部设置有可穿过通孔的基板支撑柱，用于在放置第二基板32时，起到支撑作用。为了避免遮挡曝光光线，在第一曝光机台41与第二曝光机台42之间不能设置支撑物，即不能在第一曝光机台41下方设置支撑台面以及基板支撑杆。
为了保证透过第一曝光机台41照射到第二基板32上的曝光光线与透过掩模板照射到第一基板31的曝光光线图案一致，照射在第二基板32上的曝光光线必须是平行光。但是由于在第一曝光机台41与第二曝光机台42之间无法设置支撑台面，第一基板31的重量以及第一曝光机台41本身的重量可能会使第一曝光机台41向下略有弯曲，从而使经过第一基板31和第一曝光机台41后的曝光光线传播方向发生偏移，致使是曝光光线不再是平行光，见图3中所示。因此，本发明中在第一曝光机台41和第二曝光机台42之间设置了光学调整机构，在曝光光线透过第一基板31以及第一曝光机台41对第二基板32上的光刻胶进行曝光前，通过光学调整机构修正曝光光线的传播方向，使之形成平行光并垂直照射第二基板32。本实施例中，光线修正机构主要包括凹透镜6，凹透镜6的凹面曲率以及设置位置根据通过第一曝光机台41后的曝光光线的传播方向偏移程度来确定；经过第一曝光机台41后的非平行光在凹透镜6的作用下重新形成平行光，并照射到第二基板32上，使掩模板的图案能够转移到第二基板32上。
由于第一曝光机台41下方无法设置基板支撑杆，故第一基板31不能采用传统的机械手臂搬运方式搬运至第一曝光机台41。因此，本发明还设计了一种新的用于将基板搬运至基板承载机构上的基板转运机构。该基板转运机构主要包括如图5中所示的基板夹送单元7，该基板夹送单元包括夹持基板正反面的第一夹具71以及夹持基板侧面的第二夹具72。由于在第二曝光机台42底部设置有基板支撑柱，因此，第二基板32的搬运既可以使用传统的机械手臂搬运方式，也可以使用上述基板夹送单元7进行搬运。本实施例中的基板转运机构包括将第一基板31搬运至第一曝光机台41的基板夹送单元7以及将第二基板32搬运第二曝光机台42的机械手臂。下面结合图6以及图7对本实施例中的基板转运机构进行说明：
如图6以及图7中所示，第一夹具71可以在竖直平面内运动，用于从正面固定夹持基板；第二夹具72可以在水平面内运动，用于从侧面固定夹持基板。在搬运第一基板31时，基板夹送单元7先下降至第二夹具72底端与第一基板31底面基本平齐的位置，第二夹具72向前运动使第一基板31四周侧面被夹紧，然后第一夹具71向下运动使基板上下面被夹紧固定。第一基板31被夹紧固定后，基板夹送单元7将第一基板31搬送到第一曝光机台41，将第一基板31根据对位标记放置在第一曝光机台41上，第一夹具71向上运动、第二夹具72向后运动松开第一基板31，然后基板夹送单元7整体移出第一曝光机台41；待第一基板31上的光刻胶曝光完成后，基板夹送单元7将第一基板31搬离第一曝光机台41，第一夹具以及第二夹具的运动方向与搬入时相反。在搬入第二基板32时，基板支撑杆9从通孔伸出，机械手臂8将第二基板32搬送至基板支撑杆9上，然后收回机械手臂8，基板支撑杆9退出通孔，将第二基板32根据对位标记放置在第二曝光机台42上；待第二基板32上的光刻胶曝光完成后，基板支撑杆9从通孔伸出，顶起第二基板32，机械手臂8将第二基板32从基板支撑杆9上搬离，基板支撑杆9退出通孔。其中，第一基板31和第二基板32按照规定的位置放置，两者分层平行设置，根据对位标记调整水平位置，两个垂直位置由第一曝光机台和第二曝光机台的位置设定。在实际生产过程中，第一基板31和第二基板32的搬入与搬离是同步进行的，待第一基板31和第二基板32同时搬送到曝光机台后，才能进行曝光，曝光完成后两块基板是同步搬离曝光机台的。
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保护范畴。

Claims (9)

1.一种曝光方法，其特征在于，包括：
将至少两块涂覆有光刻胶的透明基板置于一块掩膜板下方；所有所述基板与所述掩膜板平行；
平行曝光光线垂直照射所述掩膜板，沿曝光光线传播方向对各个基板上的光刻胶进行曝光；
所述曝光方法还包括：
所述曝光光线透过基板对下一块基板上的光刻胶进行曝光前，修正所述曝光光线传播方向，使之形成平行光并垂直照射所述下一块基板。
2.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，将所述基板根据设定位置放置。
3.一种曝光设备，其特征在于，包括：
用于提供平行曝光光线的光源，沿所述曝光光线传播方向依次设置的掩膜板以及至少两个基板承载机构；所述掩膜板以及基板承载机构均垂直于所述曝光光线传播方向；相邻的两个基板承载机构之间设置有修正所述曝光光线传播方向使其形成平行光的光学调整机构；
其中，所述基板承载机构包括高透光率的曝光机台。
4.根据权利要求3所述的曝光设备，其特征在于，所述光源包括紫外线平行面光源。
5.根据权利要求4所述的曝光设备，其特征在于，所述光学调整机构包括凹透镜。
6.根据权利要求3或5任意一项所述的曝光设备，其特征在于，位于所述曝光光线传播路径上的基板承载机构包括石英玻璃基质的透明曝光机台。
7.根据权利要求6所述的曝光设备，其特征在于，还包括用于将基板搬运至所述基板承载机构上的基板转运机构。
8.根据权利要求7所述的曝光设备，其特征在于，所述基板转运机构包括基板夹送单元；所述基板夹送单元包括夹持基板正反面并使所述基板在竖直平面内运动的第一夹具以及夹持基板侧面并使所述基板在水平面内运动的第二夹具。
9.根据权利要求8所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光光线垂直向下照射，位于最底部的曝光机台上开设有若干通孔，且该曝光机台底部设置有可穿过所述通孔的基板支撑柱；所述基板转运机构还包括机械手臂；所述机械手臂将基板搬运至穿过所述通孔的基板支撑柱后，所述基板支撑柱缩回所述通孔；所述基板夹送单元用于为其他曝光机台搬运基板。
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