CN108508694B - 掩膜装置和曝光设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掩膜装置，包括相对设置的掩膜板和半透光板，所述掩膜板包括多个透光区和位于该多个透光区以外的不透光区，所述半透光板被划分为与所述掩膜板的透光区一一对应的半透光区，所述半透光区中的一部分区域透光，另一部分区域不透光；每个所述半透光区中，不透光的区域在所述半透光区中均匀分布。相应地，本发明还提供一种曝光设备。本发明能够提高感光层接收到的有效照度，有利于高分辨率显示产品的制作。

Description

掩膜装置和曝光设备

技术领域

本发明涉及显示产品的制作领域，具体涉及一种掩膜装置和曝光设备。

背景技术

光刻构图工艺是显示产品的制作过程常用的工艺，其中，光刻构图工艺包括曝光步骤，曝光时，掩膜板10与基板20相对设置，光线穿过掩膜板10的透光区10a照射在基板20的感光层11(例如，光刻胶层)上，如图1所示。

掩膜板10上的透光区10a的大小与待形成的图形大小相同，例如，在制作某一种颜色的色阻块时，所使用的掩膜板10上的透光区10a与该种颜色的像素大小相同。随着显示产品分辨率逐渐提高，像素尺寸逐渐减小，从而使得掩膜板10的透光区10a的尺寸逐渐减小。这时，光束在通过透光区10a时容易发生衍射，并且，光束中的杂光也会对光束中的有效光线造成干涉，在衍射和干涉作用下，透光区10a透过的光线的有效照度较小，从而影响曝光效果。图2为宽度分别为7.0μm、6.5μm和6.0μm的透光区所通过的光线的有效照度对比图，可以看出，随着透光区宽度的减小，透光区透过的光线的有效照度减小，从而影响曝光效果，不利于高分辨率产品的生产。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种掩膜装置和曝光设备，以提高感光层接收到的有效照度，有利于高分辨率显示产品的制作。

为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种掩膜装置，包括相对设置的掩膜板和半透光板，所述掩膜板包括多个透光区和位于该多个透光区以外的不透光区，所述半透光板被划分为与所述掩膜板的透光区一一对应的半透光区，所述半透光区中的一部分区域透光，另一部分区域不透光；每个所述半透光区中，不透光的部分在所述半透光区中均匀分布。

优选地，所述半透光板包括透光衬底和设置在所述透光衬底上的遮光结构，所述遮光结构覆盖每个所述半透光区的一部分，以使半透光区中的一部分区域透光，另一部分区域不透光。

优选地，所述遮光结构包括两层遮光图形层，该两层遮光图形层分别设置在所述透光衬底朝向和背离所述掩膜板的表面上，每层遮光图形层均覆盖所述半透光区的一部分；每个半透光区中，任一遮光图形层所覆盖区域中的至少一部分位于另一个遮光图形层所覆盖区域之外。

优选地，所述遮光图形层的位于所述半遮光区中的部分包括遮光网和/或多个遮光块，

所述遮光网包括多个第一遮光条和多个第二遮光条，多个第一遮光条和多个第二遮光条交叉设置，以形成网状结构。

优选地，制作所述遮光结构的材料包括铬。

优选地，所述掩膜板包括有效区域和位于所述有效区域周围的无效区域，所述透光区位于所述有效区域，所述掩膜装置还包括设置在所述半透光板和所述掩膜板之间的支撑壁，且所述支撑壁位于所述掩膜板的无效区域，以使所述支撑壁与所述掩膜板和所述半掩膜板围成空腔，所述支撑壁上设置有通孔，该通孔用于将所述空腔与抽气装置连通。

优选地，所述掩膜板和所述半透光板之间的距离在8mm～10mm之间。

优选地，所述半透光板上设置有滤光膜，用于滤除预定波长范围之外的光线。

优选地，所述预定波长范围为320nm～350nm、350nm～400nm、380nm～420nm和420nm～450nm中的任意一者。

相应地，本发明还提供一种曝光设备，包括曝光光源和本发明提供的上述掩膜装置，所述曝光光源用于从所述半透光板背离所述掩膜板的一侧朝向所述半透光板发射光线。

在本发明中，由于半透光板上与掩膜板透光区对应的区域为半透光区，该半透光区中一部分透光，另一部分遮光，且遮光的区域均匀分布，因此，照射至半透光区的光线中，一部分光线射向掩膜板，一部分光线被半透光区的遮光部分遮挡，这样就会使得经过半透光区后的光线密度减小，也就使得杂光数量减少，从而减少杂光对有效光线的干涉，进而使得每条有效光线的能量更大，因此，感光层上单位时间内接收到的光线能量更大，这样，只要增加光照时间，就可以使得感光层上所接收的有效强度达到所需要的值。因此，利用所述掩膜装置进行曝光时，能够提高感光层接收到的有效照度，从而有利于高分辨率显示产品的制作。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中的曝光工艺示意图；

图2是利用现有技术的掩膜板曝光时，宽度分别为7.0μm、6.5μm和6.0μm的透光区所通过的光线的有效照度对比图；

图3是本发明实施例中的掩膜装置的整体结构示意图；

图4是掩膜装置中掩膜板的透光区和半透光板的半透光区的对照示意图；

图5是利用图3的掩膜装置进行曝光时的光路图；

图6a和图6b是未经处理的光束和细线化的光束在通过尺寸较小的遮光区时的透光效率示意图；

图7是掩膜装置的半透光板上的遮光图形层的示意图；

图8是设置有滤光层的半透光板的结构示意图；

图9是曝光工艺中曝光光源产生光线的光谱图；

图10是本发明实施例中提供的曝光设备的结构示意图。

其中，附图标记为：

10、掩膜板；10a、透光区；10b、不透光区；11、玻璃基板；12、掩膜层；20、基板；21、感光层；30、半透光板；30a、半透光区；31、透光衬底；32、遮光图形层；321、第一遮光条；322、第二遮光条；323、遮光块；40、支撑壁；50、滤光膜；60、超高压水银灯；71、第一平面反射镜；72、第二平面反射镜；80、蝇眼透镜；90、凹面反射镜。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种掩膜装置，如图3所示，所述掩膜装置包括相对设置的掩膜板10和半透光板30，掩膜板10包括多个透光区10a和位于该多个透光区10a以外的不透光区10b，半透光板30被划分为与掩膜板10的透光区10a一一对应的半透光区30a，半透光区30a中的一部分区域透光(如图4中的a1区域)，另一部分区域不透光(图4中的半透光区30a中除a1区域之外的部分)；每个半透光区30a中，不透光的区域在半透光区30a中均匀分布。需要说明的是，“不透光的区域在半透光区30a中均匀分布”是指，对于一个半透光区30a而言，半透光区30a整体上是均匀遮光的，例如，半透光区30a中不透光的区域分为多个独立的遮光子区，多个遮光子区均匀分布；或者半透光区30a中透光的区域分为多个独立的透光子区，多个透光子区均匀分布。

现有技术在对感光层进行曝光时，仅利用一张掩膜板10进行曝光，当制作的图形尺寸较小的图形时，掩膜板10的透光区10a的尺寸也较小，透光区10a在进行透光时，杂光会对有效光线产生干涉，从而使得透光区10a所能够通过的有效光线的能量较小，即使增加光照时间，也难以增加感光层21接收到光线的有效照度。而利用本发明的掩膜装置进行曝光时，结合图4和图5所示，由于半透光板30上与掩膜板透光区10a对应的区域为半透光区30a，该半透光区30a中一部分透光，另一部分遮光，且遮光的区域均匀分布，因此，照射至半透光区30a的光线中，一部分光线射向掩膜板10，一部分光线被半透光区30a的遮光部分遮挡，这样就会使得经过半透光区30a后的光线密度减小，也就使得杂光数量减少，从而减少杂光对有效光线的干涉，进而使得每条有效光线的能量更大，因此，感光层21上单位时间内接收到的光线能量更大，这样，只要增加光照时间，就可以使得感光层21上所接收的有效强度达到所需要的值。

从整体上看，当光线密度较大的光束直接照射至掩膜板10的透光区10a时，相当于角度较大的光束在通过尺寸较小的透光区10a时，有效光线的能量损失较大，如图6a所示；而本发明中半透光板30的半透光区30a相当于对光束起到了锐化作用，使得光束细线化，如图6b所示，当光线密度较小的光束照射至掩膜板10的透光区10a时，能够更顺利通过透光区10a，以减少有效光线的能量损失较小，从而达到更高的曝光效果，进而有利于高分辨率显示产品的生产。

下面结合图3至图8对所述掩膜装置的结构进行具体介绍。

掩膜板10包括有效区域和位于有效区域周围的无效区域，透光区10a位于有效区域。掩膜板可以包括玻璃基板11和设置在玻璃基板11上的掩膜层12，如图4所示，掩膜层12对应透光区10a的部分为镂空，其余部分为遮光。

如图4所示，半透光板30包括透光衬底31和设置在所述透光衬底31上的遮光结构，所述遮光结构覆盖每个半透光区30a的一部分，以使半透光区30a的一部分区域透光，另一部分区域不透光。制作遮光结构的材料具体可以包括铬。

遮光结构具体可以为具有一定镂空区域的遮光图形层32，该遮光图形层32通过在整层的遮光层上形成刻蚀，或通过其他工艺所形成的部分遮光、部分镂空的图形结构。本发明的遮光结构具体包括两个遮光图形层32，如图4所示，该两个遮光图形层32分别设置在透光衬底31朝向和背离掩膜板10的表面上，其中，每个遮光图形层32均覆盖半透光区30a的一部分；并且，每个半透光区30a中，任一遮光图形层32所覆盖区域中的至少一部分位于另一个遮光图形层32所覆盖区域之外。也就是说，每个半透光区30a中，不透光的区域是由两个遮光图形层32的共同遮挡作用形成的，以有利于光线分布的均匀性。

具体地，如图7所示，遮光图形层32包括遮光网和/或多个遮光块323，遮光网的位于半遮光区30a中的部分包括多个第一遮光条321和多个第二遮光条322，多个第一遮光条321和多个第二遮光条322交叉设置，以形成网状结构。本发明具体将遮光图形层32的位于半遮光区30a中的部分设置为遮光网和多个遮光块323的结构，即，在遮光网的网格中设置多个遮光块323。

进一步地，如图3和图5所示，所述掩膜装置还包括设置在半透光板30和掩膜板10之间的支撑壁40。支撑壁40位于掩膜板10的无效区域，以使支撑壁40与掩膜板10和半透光板30围成空腔C，支撑壁40上设置有通孔40a，该通孔40a用于将空腔C与抽气装置连通。在进行曝光工艺时，抽气装置抽气使得空腔C内形成负压，从而吸附掩膜板10，使得半透光板30和掩膜板10保持相对固定。通过这种产生负压而吸附掩膜板10的方式使得掩膜板10中部和边缘的受力更均匀，从而提高掩膜板10的平整性，进而提高不同区域曝光效果的均一性；并且，半透光板30和掩膜板10之间的连接可拆卸，从而使得半透光板30可以和不同的掩膜板10配合使用。

在实际应用中，半透光板30位于掩膜板10的上方，而半透光板30在其自身重力作用下，其中部会向下弯曲，因此，当半透光板30与掩膜板10之间设置的距离过小时，半透光板30发生弯曲时会压迫到掩膜板10而导致掩膜板10变形，从而导致影响曝光效果；而当半透光板30与掩膜板10之间设置的距离过大时，则会导致光束传播路径过长或光路发生偏移，从而降低感光层21接收到的有效照度，同样会影响曝光效果；有鉴于此，本发明中的半透光板30和掩膜板10之间的距离在8mm～10mm之间，即，支撑壁40的高度在8mm～10mm之间。优选为10mm，以改善曝光效果。

掩膜装置可以对一整张母板上的感光层进行曝光，所述母板可以包括多个显示区域，在后续的制作工艺中，母板可以被分割为多个小的基板，每个基板对应一个显示区域。不同基板的尺寸可以不同，以用于不同显示产品(如，手机、电视)的制作。通常，在制作不同材料或不同尺寸的图形时，所需要的有效光线的波长范围不同，从而获得不同能量的光线，以达到不同的曝光程度。为此，如图8所示，本发明在半透光板30上设置滤光膜50，用于滤除预定波长范围之外的光线。预定波长范围即为曝光时所需要光线的波长范围，具体地，预定波长范围为320nm～350nm、350nm～400nm、380nm～420nm和420nm～450nm中的任意一者。

在实际生产中，可以在半透光板30的部分区域设置滤光膜50，或者在不同的区域设置不同的滤光膜50，滤光膜50所滤除的光波长范围可以根据所对应的显示区域所需要的光线波长确定。例如，在曝光设备中，曝光光源的光谱图如图9所示(图9中横轴表示光的波长，纵轴表示强度)，其所发射的光线中主要包括四种波长范围的光：波长在320nm～350nm之间的i光、波长在350nm～400nm之间的j光、波长在380nm～420nm之间的h光、波长在420nm～450nm之间的g光。当某一显示区域需要波长在320nm～350nm之间的光线进行曝光时，则在半透光板30上的相应区域设置用于滤除波长在320nm～350nm之外的光线的滤光膜50。

相应地，本发明还提供一种曝光设备，包括曝光光源和上文所述的掩膜装置，曝光光源用于从半透光板30背离掩膜板10的一侧朝向半透光板30发射光线。曝光设备可以用在彩膜基板上的黑矩阵、色阻块、隔垫物的曝光工艺中，也可以用于制作其他图形。如图10所示，曝光光源可以包括多个超高压水银灯60、第一平面反射镜71、可切换工作的两个蝇眼透镜(fly eye lens)80、凹面反射镜90、第二平面反射镜71。超高压水银灯60朝向第一平面反射镜71发射光线，第一平面反射镜71将接收到的光线朝蝇眼透镜80反射，光线穿过蝇眼透镜80后被凹面反射镜90反射至第二平面反射镜72，进而被第二平面反射镜72反射至半透光板30。

由于上述掩膜装置能够减少照射至掩膜板透光区的光线密度，起到了对光线细化的作用，从而有利于提高小尺寸透光区透过的光线的有效照度，因此，所述曝光设备在用于小尺寸图形的曝光工艺时，能够达到很好的曝光效果，从而有利于高分辨率产品的制作。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种掩膜装置，其特征在于，包括相对设置的掩膜板和半透光板，所述掩膜板包括多个透光区和位于该多个透光区以外的不透光区，所述半透光板被划分为与所述掩膜板的透光区一一对应的多个半透光区，每个所述半透光区中的一部分区域透光，另一部分区域不透光；每个所述半透光区中，不透光的区域在所述半透光区中均匀分布；所述半透光板包括透光衬底和设置在所述透光衬底上的遮光结构，所述遮光结构覆盖每个所述半透光区的一部分，以使半透光区中的一部分区域透光，另一部分区域不透光；所述遮光结构包括两层遮光图形层，该两层遮光图形层分别设置在所述透光衬底朝向和背离所述掩膜板的表面上，每层遮光图形层均覆盖所述半透光区的一部分；每个半透光区中，任一遮光图形层所覆盖区域中的至少一部分位于另一个遮光图形层所覆盖区域之外；所述遮光结构用于使得照射至所述半透光区的光线中，一部分光线射向掩膜板，一部分光线被半透光区的遮光部分遮挡，以使得经过所述半透光区后的光线密度减小，从而使杂光数量减少；

所述掩膜板包括有效区域和位于所述有效区域周围的无效区域，所述透光区位于所述有效区域，所述掩膜装置还包括设置在所述半透光板和所述掩膜板之间的支撑壁，且所述支撑壁位于所述掩膜板的无效区域，以使所述支撑壁与所述掩膜板和所述半透光板围成空腔，所述支撑壁上设置有通孔，该通孔用于将所述空腔与抽气装置连通。

2.根据权利要求1所述的掩膜装置，其特征在于，所述遮光图形层的位于所述半透光区中的部分包括遮光网和/或多个遮光块，

所述遮光网包括多个第一遮光条和多个第二遮光条，多个第一遮光条和多个第二遮光条交叉设置，以形成网状结构。

3.根据权利要求1所述的掩膜装置，其特征在于，制作所述遮光结构的材料包括铬。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的掩膜装置，其特征在于，所述掩膜板和所述半透光板之间的距离在8mm~10mm之间。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的掩膜装置，其特征在于，所述半透光板上设置有滤光膜，用于滤除预定波长范围之外的光线。

6.根据权利要求5所述的掩膜装置，其特征在于，所述预定波长范围为320nm~350nm、350nm~400nm、380nm~420nm和420nm~450nm中的任意一者。

7.一种曝光设备，其特征在于，包括曝光光源和权利要求1至6中任意一项所述的掩膜装置，所述曝光光源用于从所述半透光板背离所述掩膜板的一侧朝向所述半透光板发射光线。

Images