CN105549337A - 一种光刻装置及光刻方法、显示基板的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光刻装置及光刻方法、显示基板的制作方法，涉及显示技术领域，以在简化显示基板制作过程时，提高显示面板的最小解像精度。该光刻装置包括激光发生单元、光线控制单元以及光线校正单元；激光发生单元用于发射激光束，光线控制单元用于按照目标图案改变激光束的传播方向，获取可控激光束；光线校正单元用于将可控激光束校正成用于对目标层进行光刻的光刻激光束。所述光刻方法使用上述技术方案提供的光刻装置。本发明提供的光刻装置用于显示基板的制作中。

Description

一种光刻装置及光刻方法、显示基板的制作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光刻装置及光刻方法、显示基板的制作方法。
背景技术
目前，在显示基板制作过程中一般采用阵列工艺在衬底基板上形成图案化阵列，从而得到显示基板；这些显示基板种类比较多，例如常见的薄膜晶体管阵列基板、有机发光二极管阵列基板或低温多晶硅阵列基板等。
而显示基板中每层膜层在具体制作时，一般包括成膜步骤、涂胶步骤、光刻步骤、显影步骤以及刻蚀步骤，即先利用成膜步骤先形成一层薄膜，然后利用涂胶步骤在该薄膜上涂布光刻胶，以形成涂胶层，并在光刻步骤中利用曝光机和掩膜板对涂胶层进行光刻，使涂胶层中曝光的部分发生变性，接着在显影步骤中通过显影液对光刻后的涂胶层进行显影，以除去涂胶层中发生变性的部分，使涂胶层图案化，形成光刻胶阵列；最后利用刻蚀工艺刻蚀薄膜，使薄膜图案化，形成与光刻胶阵列一致的薄膜阵列。
但是，由于不同型号的显示基板或同一型号的显示基板中各层薄膜阵列的图案有着明显的差异，因此，光刻步骤中利用曝光机和掩膜板对涂胶层进行光刻时，必须更换相应图案的掩膜板，才能形成对应尺寸和图案的薄膜阵列；而且，由于在光刻步骤后，还必须经过显影步骤才能得到光刻胶阵列，因此，显示基板的制作过程比较复杂，且在显影步骤中还要使用大量显影液，以适应不同型号的显示基板中不同膜层的制作。另外，现有的光刻装置用于显示面板中的显示基板制作时显示面板的解像度比较差，难以适应高分辨率的显示面板对显示基板的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻装置及光刻方法、显示基板的制作方法，以在简化显示基板制作过程的前提下，使得光刻装置用于显示面板中的显示基板制作时，提高显示面板的最小解像精度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光刻装置，包括激光发生单元、光线控制单元以及光线校正单元；
所述激光发生单元用于发射激光束；
所述光线控制单元用于按照目标图案改变激光束的传播方向，获取可控激光束；
所述光线校正单元用于将所述可控激光束校正成用于对目标层进行光刻的光刻激光束。
优选的，所述光线控制单元包括图案控制模块以及与所述图案控制模块的输出端相连的光线方向调节模块；
所述图案控制模块用于生成所述目标图案，根据所述目标图案设定光线调节方法；
所述光线方向调节模块用于根据所述光线调节方法调节所述激光束，使所述激光束的传播方向改变，获取到所述可控激光束。
较佳的，所述光线方向调节模块为倾斜反射镜，所述图案控制模块的输出端与所述倾斜反射镜的驱动端相连。
优选的，所述光线校正单元包括反射棱镜和平行光透镜；
所述反射棱镜用于将所述可控激光束反射至所述平行光透镜，可控激光束穿过所述平行光透镜，以使所述可控激光束校正成所述光刻激光束。
优选的，所述光刻激光束与所述目标层的表面垂直。
优选的，所述光刻装置的数目为多个，每个所述光刻装置中的激光发生单元分别与扫描控制单元相连；
所述扫描控制单元用于根据所述激光发生单元的视域范围和激光发生单元的数目，获取每个所述激光发生器的扫描次数，以控制所述激光发生单元的扫描次数。
本发明还提供一种光刻方法，使用上述技术方案所述的光刻装置对目标层进行光刻，包括：
激光发生单元发射激光束；
光线控制单元按照目标图案改变激光束的传播方向，获取可控激光束；
光线校正单元将所述可控激光束校正成光刻激光束；
所述光刻激光束对目标层进行光刻，使目标层图案化。
优选的，所述光刻装置中的光线控制单元包括图案控制模块以及与所述图案控制模块的输出端相连的光线方向调节模块；
所述光线控制单元按照目标图案改变激光束的传播方向的方法为：
所述图案控制模块生成所述目标图案，根据所述目标图案设定光线调节方法；
所述光线方向调节模块根据所述光线调节方法调节所述激光束，使所述激光束的传播方向改变，获取到所述可控激光束。
较佳的，所述光线调节方法包括不同扫描方向下的光线调节方法；
所述图案控制模块将其中一种扫描方向下的光线调节方法发送给所述光线方向调节模块；
所述光线方向调节模块根据其中一种所述扫描方向下的所述光线调节方法调节所述激光束，使所述激光束的传播方向改变，获取到所述可控激光束；
使用所述光刻装置对目标层进行光刻的次数为多次：其中，
第一次使用所述光刻装置对目标层进行光刻时，激光发生单元发射的激光束的能量最大；
每次使用所述光刻装置对目标层进行光刻时，所述图案控制模块发送给所述光线方向调节模块的光线调节方法所对应的扫描方向不同。
优选的，所述激光发生单元发出的激光束的能量为40μJ-50μJ或10μJ～20μJ。
优选的，所述激光发生单元发出的激光束的波长为240nm-300nm。
本发明还提供了一种显示基板的制作方法，包括成膜步骤、涂胶步骤和光刻步骤；所述光刻步骤使用上述技术方案所述的光刻方法。
与现有技术相比，本发明提供的光刻装置具有以下有益效果：
本发明提供的光刻装置中，激光发生单元发出的激光束能够被光线控制单元按照目标图案改变激光束的传播方向，以获取到可控激光束；当可控激光束经过光线校正单元校正后，得到的光刻激光束对目标层进行光刻时，可以光刻出目标图案，从而使目标层图案化；而且，由于利用光刻激光束对目标层进行光刻时，光刻激光束能够直接将目标层中需要去除的部分去掉，因此，在显示基板制作时并不需要对光刻后的目标层进行显影，这也避免了使用光刻液所带来的环境污染问题。可见，本发明提供的光刻装置应用于显示基板的制作时，能够省去传统显示基板制作中的显影步骤，以及光刻步骤所使用的掩膜板，极大的简化了显示基板的制作过程，降低了显示基板的制作成本。而且，本发明提供的光刻装置不仅可以用于光刻步骤，还可以用于刻蚀步骤，且这两个步骤可以合成一个步骤进行，这样在制作显示基板时，完全可以通过成膜步骤、涂胶步骤和光刻步骤就可以完成显示基板的制作，而无需现有的显影步骤和刻蚀步骤。
另外，由于目标层在光刻的过程中，光线控制单元控制激光束改变方向才能够实现目标层的图案化的，这种控制方式其精确，因此，本发明提供的光刻装置用于显示面板中的显示基板制作时，显示面板的最小解像精度高于传统的光刻装置用于显示面板中的显示基板制作时，显示面板的最小解像精度，适用于高分辨率的显示装置中显示基板的制作。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的显示基板的制作方法中成膜步骤的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的显示基板的制作方法中涂胶步骤的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的显示基板的制作方法中光刻步骤的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的显示基板的制作方法中刻蚀步骤的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的光刻装置的结构框图；
图6为本发明实施例提供的光刻装置实现光刻的具体光路示意图；
图7为本发明实施例提供的光刻装置的数目为多个时，光刻装置在目标层上的分布示意图；
附图标记：
1-目标层，11-目标层；
12-薄膜，120-薄膜阵列；
13-涂胶层，130-光刻胶阵列；
2-激光发生单元，3-光线控制单元；
31-图案控制模块，32-光线方向调节模块；
4-光线校正单元，41-反射棱镜；
42-平行光透镜，5-扫描控制单元。
具体实施方式
为了进一步说明本发明实施例提供的光刻装置及光刻方法、显示基板的制作方法，下面结合说明书附图进行详细描述。
请参阅图5和图6，本发明实施例提供的光刻装置包括：激光发生单元2、光线控制单元3以及光线校正单元4；
激光发生单元2用于发射激光束；
光线控制单元3用于按照目标图案改变激光束的传播方向，获取可控激光束；
光线校正单元4用于将可控激光束校正成用于对目标层进行光刻的光刻激光束。
使用上述实施例提供的光刻装置对目标层1进行光刻时，包括以下步骤：
第一步，激光发生单元2发射激光束；
第二步，光线控制单元3按照目标图案改变激光束的传播方向，获取可控激光束；
第三步，光线校正单元4将可控激光束校正成用于对目标层1进行光刻的光刻激光束。
第四步，光刻激光束对目标层1进行光刻，使目标层1图案化。
通过上述实施例提供的光刻装置光刻目标层1的过程可知，本实施例提供的光刻装置中，激光发生单元2发出的激光束能够被光线控制单元3按照目标图案改变激光束的传播方向，以获取到可控激光束；当可控激光束经过光线校正单元4校正后，得到的光刻激光束对目标层1进行光刻时，可以光刻出目标图案，从而使目标层1图案化；而且，由于利用光刻激光束对目标层1进行光刻时，光刻激光束能够直接将目标层1中需要去除的部分去掉，因此，显示基板制作时并不需要对光刻后的目标层1进行显影，这也避免了使用光刻液所带来的环境污染问题。可见，本实施例提供的光刻装置应用于显示基板的制作时，能够省去传统显示基板制作中的显影步骤，以及光刻步骤所使用的掩膜板，极大的简化了显示基板的制作过程，降低了显示基板的制作成本。
另外，由于目标层1在光刻的过程中，光线控制单元4控制激光束改变方向才能够实现目标层1的图案化，这种控制方式其精确，因此，本发明实施例提供的光刻装置用于显示面板中的显示基板制作时，显示面板的最小解像精度高于传统的光刻装置用于显示面板中的显示基板制作时，显示面板的最小解像精度，适用于高分辨率的显示装置中显示基板的制作。经试验证明，本实施例提供的光刻装置对显示面板中的显示基板制作时，所制成的显示基板用在显示装置中，显示装置的最小解像精度为0.5μm-1μm，而现有的光刻装置用于显示面板中的显示基板制作时，显示面板的最小解像精度为1.5μm。
值得注意的是，上述实施例中的激光发生单元2可以为常用的激光发生器，而发射的激光束的脉冲时间为10-9s-10-15s，优选的，10-12s-10-15s，一般情况下，激光发生器可采用现有的皮秒级的激光发生器或纳秒级的激光发生器，无需重新设计激光发生器，简单易行。而且，优选的，上述实施例中的激光发生单元2为皮秒级的激光发生器，这种激光发生器的精度较高，且在光刻目标层1时，对光刻目标层1没有任何热影响，保证了目标图案光刻到目标层1的准确性。
请参阅图6，本实施例提供的光刻装置不仅可以用于光刻步骤，还可以用于刻蚀步骤，且这两个步骤可以合成一个步骤进行，这样在制作显示基板时，完全可以通过成膜步骤、涂胶步骤和光刻步骤就可以完成显示基板的制作，而无需现有的显影步骤和刻蚀步骤。
例如：一般来说，在显示基板制作时，上述实施例中的目标层1一般为涂胶层13，而本实施例中的还可以为被涂胶层13所覆盖的薄膜12，且光刻步骤中，一次性将涂胶层13和薄膜12图案化，省去了显影步骤和刻蚀步骤。
需要说明的是，由于光刻激光束光刻目标层1时，会产生一定的热量，并且目标层1中被光刻掉的部分会灰化，通过在上述实施例中添加冷却单元和除尘单元，以利用冷却单元冷却目标层，利用除尘单元去除目标层在光刻时产生的灰尘，保证光刻扫描效果。
请参阅图5，而上述实施例中光线控制单元3包括图案控制模块31以及与图案控制模块31的输出端相连的光线方向调节模块32；图案控制模块31用于生成目标图案，根据目标图案设定光线调节方法；光线方向调节模块32用于根据光线调节方法调节激光束，使激光束的传播方向改变，获取到可控激光束。由于图案控制模块31能够根据目标图案设定光线调节方法，以使光线方向调节模块32能够根据相应目标图案的光线调节方法调节激光束的传播方向，因此，本实施例提供的光刻装置能够将各种目标图案光刻在目标层上，而不需要对应目标图案的掩膜板辅助。
请参阅图6，具体的，上述实施例中的光线方向调节模块32为倾斜反射镜，图案控制模块31的输出端与倾斜反射镜的驱动端相连，以使倾斜反射镜能够图案控制模块31获取的按照光线调节方法偏转，以实时控制激光束与倾斜反射镜的入射角，达到控制光刻图案的目的。
而上述实施例中的光线校正单元4包括反射棱镜41和平行光透镜42；反射棱镜41用于将可控激光束反射至平行光透镜42，可控激光束穿过平行光透镜，以使可控激光束校正成光刻激光束。由于反射棱镜41能够将可控激光束发射至平行光透镜42，而平行光透镜42将可控激光束校正成光刻激光束，可见，反射棱镜41只是起到了可控激光束传播方向调节的作用，以保证入射到平行光透镜42的入射角度合适，使平行光透镜42能够将可控激光束校正成光刻激光束。
进一步的，为了提高光刻激光束光刻目标层时的光刻效果，通过限定光刻激光束与目标层的表面垂直，使得光刻激光束光刻目标层时，在目标层上形成的目标图案以及目标图案所在位置更加精确。
另外，考虑到目标层的长度比较大时，一个光刻装置完成整个光刻目标层的光刻时间过长；请参阅图7，为了节省光刻时间，上述实施例的光刻装置的数目为多个，每个光刻装置中的激光发生单元2分别与扫描控制单元5相连；扫描控制单元5用于根据激光发生单元2的视域范围和激光发生单元2的数目，获取每个所述激光发生单元的扫描次数，以控制激光发生单元2的扫描次数；这样通过多个光刻装置协作光刻同一目标层1，不但缩短了目标层1的光刻时间，而且也不会因为长久使用一个激发发生单元2而使激发发生单元4过热，影响激发发生单元4的工作，也能保证光线控制单元3在改变激光束的传播方向时的精度，保证了激光发生单元2的使用寿命。而且，还利用扫描控制单元5根据激光发生单元2的视域范围和激光发生单元2的数目，确定每个激光发生单元2的扫描次数，这样就能自动化的控制每个激光发生单元2的扫描次数，而无需人为设定。
需要说明的是，上述实施例提供的光刻装置的数目可以根据目标层的实际长度决定，例如：一个1500mm长的目标层，一般需要20个-50个光刻装置配合光刻，每个光刻装置中的激光发生单元2的视域范围为3000μ00范围为合光刻。
请参阅图5本发明实施例还提供了一种光刻方法，使用上述技术方案提供的光刻装置对目标层进行光刻，包括：
激光发生单元2发射激光束；
光线控制单元3按照目标图案改变激光束的传播方向，获取可控激光束；
光线校正单元4将可控激光束校正成光刻激光束；
光刻激光束对目标层1进行光刻，使目标层1图案化。
与现有技术相比，本发明实施例提供的光刻方法的有益效果与上述技术方案提供的光刻装置的有益效果相同，在此不做赘述。
需要说明的是，上述实施例中激光发生单元2发射的激光束的波长为240nm-300nm，优选为266nm，这种激光束的波长范围处在深紫外区，相对波长更长的紫外光或可见光，其能量更大，能够在光刻目标层1时，有效的去除目标层1中需要的去除的部分，且去除时间短，残留物少，而且由于这个波长下的激光束热量极低，光刻目标层1时，不会对目标层1中不需要光刻的部分产生影响。另外，激光发生单元2发射的激光束的波长为240nm-300nm时，可以有效的光刻非金属材料(包括有机材料)制成的目标层，而现有的显示基板在制作时，光刻步骤是对涂覆的涂胶层进行光刻，形成涂胶层的光刻胶为有机材料，因此，所使用的光刻装置中激光发生单元2发射的激光束的波长为240nm-300nm时，可以适用于显示基板制作中的光刻步骤。
而为了去除在第一次光刻目标层时，所形成的目标图案边沿的毛刺，上述实施例中的光线调节方法包括不同扫描方向下的光线调节方法；图案控制模块31将其中一种扫描方向下的光线调节方法发送给光线方向调节模块；光线方向调节模块32根据其中一种所述扫描方向下的光线调节方法调节激光束，使激光束的传播方向改变，获取到可控激光束。而且，使用光刻装置对目标层进行光刻的次数为多次：其中，
第一次使用光刻装置对目标层进行光刻时，激光发生单元2发射的激光束的能量最大。
例如：上述实施例中激光发生单元2为皮秒级的激光发生器时，上述实施例中的激光束的能量可以为40μJ-50μJ或10μJ～20μJ，即在第一次使用光刻装置对目标层进行光刻时，激光发生单元2发射的激光束的能量为40μJ-50μJ，而在后续使用光刻装置对目标层进行光刻时，激光发生单元2发射的激光束的能量为10μJ～20μJ。
每次使用光刻装置对目标层进行光刻时，图案控制模块31发送给光线方向调节模块52的光线调节方法所对应的扫描方向不同。
即：第一次使用光刻装置对目标层进行光刻时，图案控制模块31发送给光线方向调节模块32的光线调节方法所对应的扫描方向为横向，而第二次使用光刻装置对目标层进行光刻时，图案控制模块31发送给光线方向调节模块32的光线调节方法所对应的扫描方向为纵向。
通过限定上述实施例中图案控制模块31最后得到的光线调节方法包括不同扫描方向下的光线调节方法，并使用光刻装置对目标层进行光刻的次数为多次，且每次使用光刻装置对目标层进行光刻时，图案控制模块31发送给光线方向调节模块的光线调节方法所对应的扫描方向不同，这样每次使用光刻装置对目标层进行光刻时，光刻激光束对目标层的光刻角度均不一样，这样就能去除目标图案边沿的毛刺。而且，通过限定第一次使用光刻装置对目标层进行光刻时，激光发生单元2发射的激光束的能量最大，保证了后续每次使用光刻装置对目标层进行光刻时，激光发生单元2发射的激光束能够对目标层上第一次形成的目标图案进行精修，而不会因为能量过大影响目标层原来已经光刻好的目标图案。
请参阅图1-图4、图6，本发明实施例还提供了一种显示基板的制作方法，包括成膜步骤、涂胶步骤、光刻步骤和刻蚀步骤；所述光刻步骤使用上述技术方案提供的光刻方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的显示基板的制作方法与上述技术方案提供的光刻方法的有益效果相同。
值得注意的是，上述实施例提供的显示基板的制作方法中，每层薄膜阵列20在形成时都需要经过成膜步骤、涂胶步骤、光刻步骤和刻蚀步骤。
下面结合附图对上述实施例提供的显示基板的制作方法进行详细描述，另外由于每层薄膜图案化的过程中，所经过的步骤均是相同的，只是目标图案有所不同，因此，在描述显示基板的制作方法时，只说明其中一层薄膜图案化的过程。
请参阅图1，成膜步骤：在衬底基板11上形成一层薄膜12；
请参阅图2，涂胶步骤：在薄膜12上涂覆光刻胶，形成涂胶层13；
请参阅图3和图6，光刻步骤：利用上述技术方案提供的光刻方法对涂胶层13和薄膜12进行光刻，使涂胶层13和薄膜12图案化，形成光刻胶阵列130和薄膜阵列120。
需要说明的是，上述实施例在光刻步骤时，还是需要使用对准装置，以识别涂胶层13上的对位标记，以保证目标图案能够准确的光刻到涂胶层13上。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种光刻装置，其特征在于，包括激光发生单元、光线控制单元以及光线校正单元；
所述激光发生单元用于发射激光束；
所述光线控制单元用于按照目标图案改变激光束的传播方向，获取可控激光束；
所述光线校正单元用于将所述可控激光束校正成用于对目标层进行光刻的光刻激光束。
2.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述光线控制单元包括图案控制模块以及与所述图案控制模块的输出端相连的光线方向调节模块；
所述图案控制模块用于生成所述目标图案，根据所述目标图案设定光线调节方法；
所述光线方向调节模块用于根据所述光线调节方法调节所述激光束，使所述激光束的传播方向改变，获取到所述可控激光束。
3.根据权利要求2所述的光刻装置，其特征在于，所述光线方向调节模块为倾斜反射镜，所述图案控制模块的输出端与所述倾斜反射镜的驱动端相连。
4.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述光线校正单元包括反射棱镜和平行光透镜；
所述反射棱镜用于将所述可控激光束反射至所述平行光透镜，可控激光束穿过所述平行光透镜，以使所述可控激光束校正成所述光刻激光束。
5.根据权利要求1或4所述的光刻装置，其特征在于，所述光刻激光束与所述目标层的表面垂直。
6.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述光刻装置的数目为多个，每个所述光刻装置中的激光发生单元分别与扫描控制单元相连；
所述扫描控制单元用于根据所述激光发生单元的视域范围和激光发生单元的数目，获取每个所述激光发生器的扫描次数，以控制所述激光发生单元的扫描次数。
7.一种光刻方法，其特征在于，使用权利要求1、4-6中任一项所述的光刻装置对目标层进行光刻，包括：
激光发生单元发射激光束；
光线控制单元按照目标图案改变激光束的传播方向，获取可控激光束；
光线校正单元将所述可控激光束校正成光刻激光束；
所述光刻激光束对目标层进行光刻，使目标层图案化。
8.根据权利要求7所述的光刻方法，其特征在于，所述光刻装置中的光线控制单元包括图案控制模块以及与所述图案控制模块的输出端相连的光线方向调节模块；
所述光线控制单元按照目标图案改变激光束的传播方向的方法为：
所述图案控制模块生成所述目标图案，根据所述目标图案设定光线调节方法；
所述光线方向调节模块根据所述光线调节方法调节所述激光束，使所述激光束的传播方向改变，获取到所述可控激光束。
9.根据权利要求8所述的光刻方法，其特征在于，所述光线调节方法包括不同扫描方向下的光线调节方法；
所述图案控制模块将其中一种扫描方向下的光线调节方法发送给所述光线方向调节模块；
所述光线方向调节模块根据其中一种所述扫描方向下的所述光线调节方法调节所述激光束，使所述激光束的传播方向改变，获取到所述可控激光束；
使用所述光刻装置对目标层进行光刻的次数为多次：其中，
第一次使用所述光刻装置对目标层进行光刻时，激光发生单元发射的激光束的能量最大；
每次使用所述光刻装置对目标层进行光刻时，所述图案控制模块发送给所述光线方向调节模块的光线调节方法所对应的扫描方向不同。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的光刻方法，其特征在于，所述激光发生单元发出的激光束的能量为40μJ-50μJ或10μJ～20μJ。
11.根据权利要求7所述的光刻方法，其特征在于，所述激光发生单元发出的激光束的波长为240nm-300nm。
12.一种显示基板的制作方法，包括成膜步骤、涂胶步骤和光刻步骤；其特征在于，所述光刻步骤使用权利要求7～11中任一项所述的光刻方法。
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