CN114167678A - 曝光装置及其组合光罩 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种曝光装置及其组合光罩，其中，组合光罩包括：第一金属层，所述第一金属层上开设有多个第一透光孔；第二金属层，与所述第一金属层相对设置，所述第二金属层上开设有多个第二透光孔，所述第二透光孔沿光轴与所述第一透光孔对应设置。本申请通过多层金属层滤除光束中的斜向光，保证光束内各光线均沿光轴方向传播，增加了光束内各光线的平行度，使得激光光束的分散性更低，进而使得激光光束在大间隙下也能进行精准刻蚀。解决了现有技术中目前接近式曝光机的光路平行度不高，导致形成的激光光束较为分散，需要使用较低间隙的技术问题。

Description

曝光装置及其组合光罩
技术领域
本申请涉及显示领域，具体涉及一种曝光装置及其组合光罩。
背景技术
光刻蚀加工是对薄膜表面或金属进行精密、微小和复杂图形加工的技术，尤其在半导体制造工业中，更是一项极为重要的制造技术。光刻蚀工艺流程是一个较为复杂的过程，其中曝光是光刻蚀技术中最重要的工艺环节。曝光需要光罩、光源和基底等材料。
在光刻蚀过程中，要求光线穿过光罩后，集中照射到光刻胶上，形成的光路需要较高的平行度。随着工艺能力要求不断提高，光刻蚀的区域精度的要求也越高。但由于目前接近式曝光机的光路平行度不高，导致形成的激光光束较为分散，此时需要使用较低的间隙，使光罩更靠近基板进行刻蚀，以减小光束分散。一个曝光动作内，需要间隙从大到小变化，越小移动越缓慢，若间隙过小，会导致在制备过程中，制备时间延长40％左右，产能损失大，同时，间隙过小，光罩被划伤的风险也更高。
发明内容
本申请实施例提供一种曝光装置及其组合光罩，可以解决现有技术中目前接近式曝光机的光路平行度不高，导致形成的激光光束较为分散，需要使用较低间隙的技术问题。
本申请实施例提供一种组合光罩，包括：
第一金属层，所述第一金属层上开设有多个第一透光孔；
第二金属层，与所述第一金属层相对设置，所述第二金属层上开设有多个第二透光孔，所述第二透光孔沿光轴与所述第一透光孔对应设置。
在本申请的一些实施例中，所述组合光罩包括：
第一光罩，所述第一光罩包括第一透光层和所述第一金属层，所述第一金属层贴合于所述第一透光层的一侧；
第二光罩，贴合于所述第一透光层背离所述第一金属层的一侧，所述第二光罩包括第二透光层和所述第二金属层，所述第二金属层贴合于所述第二透光层的一侧，并与所述第一透光层贴合。
在本申请的一些实施例中，所述第一光罩和所述第二光罩之间还设有粘胶层，所述粘胶层将所述第一光罩和所述第二光罩粘接。
在本申请的一些实施例中，所述粘胶层包括：
固胶层，粘贴于所述第二金属层背离所述第二透光层的一面；
液胶层，涂敷于所述固胶层背离所述第二金属层的一面。
在本申请的一些实施例中，所述第一透光孔的孔径不大于所述第二透光孔的孔径。
在本申请的一些实施例中，所述第一透光孔和所述第二透光孔同心设置。
在本申请的一些实施例中，所述组合光罩的整体厚度大于12毫米小于14毫米。
在本申请的一些实施例中，所述第一金属层和所述第二金属层之间的间距在1毫米至13毫米之间。
相应的，本申请实施例还提供一种曝光装置，包括：
如上所述的组合光罩；
承载平台，设置于所述第一金属层背离所述第二金属层的一侧，所述承载平台用于承载待刻蚀材料；
光源，设置于所述组合光罩背离于所述承载平台的一侧，所述光源发出的激光穿过所述第一透光孔和所述第二透光孔，形成刻蚀光束，以刻蚀所述待刻蚀材料，所述刻蚀光束内的光线与所述光轴的夹角小于0.5度。
在本申请的一些实施例中，所述光源发出的激光穿过所述第一透光孔形成一束沿所述光轴方向的过渡光束，所述过渡光束穿过所述第二透光孔形成刻蚀光束；所述过渡光束的光束角大于所述刻蚀光束的光束角。
本申请实施例中，通过设置两层金属层对光源发出的激光进行两次滤光，每次滤光时，光束中与光轴夹角过大的光线受到金属层阻挡，无法穿过透光孔而遭到滤除，保证光束内各光线均沿光轴方向传播，增加了光束内各光线的平行度，使得激光光束的分散性更低，进而使得激光光束在大间隙下也能进行精准刻蚀。解决了现有技术中目前接近式曝光机的光路平行度不高，导致形成的激光光束较为分散，需要使用较低间隙的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的曝光装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的组合光罩的结构简图；
图3是本申请实施例提供的组合光罩的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的粘胶层的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的组合光罩的结构尺寸图。
附图标记说明：
10、机架；20、光源；30、组合光罩；40、承载平台；50、待刻蚀材料；100、第一光罩；200、第二光罩；300、粘胶层；110、第一金属层；120、第一透光层；130、第一透光孔；210、第二金属层；220、第二透光层；230、第二透光孔；310、固胶层；320、液胶层。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，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申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
本申请实施例提供一种曝光装置及其组合光罩30。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
本申请提供一种曝光装置，该曝光装置可以用于阵列基板、彩膜基板、驱动集成电路以及芯片等的光刻蚀加工。
请参阅图1，该曝光装置包括机架10、光源20、组合光罩30以及承载平台40。机架10为该曝光装置的主体，光源20、组合光罩30以及承载平台40均通过不同形式与机架10连接。例如组合光罩30可以通过支撑架、固定台以及抓手等与机架10连接。其中光源20设置于组合光罩30的上方，用来发射用于刻蚀的激光。承载平台40设置于组合光罩30的下方，用于承托待刻蚀材料50，该待刻蚀材料50包括基板以及涂敷于基板上的光刻胶。在进行刻蚀时，光源20发出激光穿过光罩的透光孔投射在光刻胶上，即开始对基板进行刻蚀。
其中，请结合参阅图2，上述的组合光罩30包括第一光罩100和第二光罩200，第一光罩100设于底部朝向承载平台40设置，第二光罩200设于顶部，朝向光源20设置。在进行刻蚀时，光源20发射的激光先穿过第二光罩200，再穿过第一光罩100，最终投射在光刻胶上。第二光罩200和第一光罩100均会使光源20发射的激光的光束角减小，保证激光光束的均是竖直向下的光束。
其中，请结合参阅图3，第一光罩100包括第一金属层110和第一透光层120，第一金属层110贴合于第一透光层120下方，其上开设有多个第一透光孔130。第二光罩200包括第二金属层210和第二透光层220，第二金属层210贴合于第二透光层220下方，并与第一透光层120的顶面贴合，其上开设有多个第二透光孔230，第二透光孔230的数量与第一透光孔130的数量相同，且第二透光孔230与第一透光孔130为一一对应关系。
第一透光层120和第二透光层220一般采用如玻璃、有机玻璃等耐高温硬度高的透明材料制成，其一般为长方体。第一金属层110和第二金属层210一般采用镍、铬等耐高温硬度高的金属材料制成。
在进行刻蚀时，光源20发出的激光先穿过第一透光孔130形成一束沿光轴方向传播的过渡光束。该过渡光束内光线与光轴的夹角不超过2度，即其光束角小于4度。该过渡光束穿过第二透光孔230后形成刻蚀光束。该刻蚀光束内光线与光轴的夹角不超过0.6度，即其光束角小于1.2度，远小于过渡光束的光束角。在该光束角下，组合光罩30和待刻蚀材料50之间的间隙可以放宽，解决了现有技术中目前接近式曝光机的光路平行度不高，导致形成的激光光束较为分散，需要使用较低间隙的技术问题。节约了光刻制备的时间，提高了光刻制备的产能。同时也降低了光罩被划伤的风险。
在本公开的一些实施例中，上述的第二透光孔230可以与第一透光孔130中心对正，也可以与第一透光孔130边缘对齐，本公开在此不做限定。当第二透光孔230与第一透光孔130中心对正，同心设置时，第一透光孔130中心和第二透光孔230中心的连线即为光轴，该结构可以保证最终得到的刻蚀激光的光束角较小，光束的平行度更高，单位长度光束截面积变化越小。
在本公开的一些实施例中，上述的第一透光孔130和第二透光孔230的形状有多种，其可以时方孔、圆孔、腰型孔等，具体与需要刻蚀的基板的图案相关。特别地，第一透光孔130的孔径需不大于所述第二透光孔230的孔径。例如当第二透光孔230的孔径为52微米时，第一透光孔130的孔径为50微米，以保证滤光效果。当第一透光孔130的孔径等于第二透光孔230的孔径时，透光效果最好。
在本公开的一些实施例中，请结合参阅图3和图4，第一光罩100和第二光罩200之间还设有粘胶层300，粘胶层300将第一光罩100和第二光罩200粘接在一起。粘胶层300需要采用耐高温的透明粘性材料，以保证在光刻过程中粘胶层300的粘性不会消失。
在本申请的一个实施例中，该粘胶层300包括一层固胶层310和一层液胶层320。固胶层310粘贴于第二金属层210背离第二透光层220的一面。液胶层320涂敷于固胶层310背离第二金属层210的一面，并与第一透光层120粘接。
上述的透光层需采用喷涂(OverCoating,OC)胶制成，一般采用光学透明胶(Optically Clear Adhesive,OCA)制成，进一步地，其包括有机硅橡胶、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂等胶粘剂，以保证较好的光学性能和较低的固化收缩率，保证光刻蚀过程中的精度。
在本公开的一些实施例中，上述的组合光罩30的制备过程为，先将第一光罩100和第二光罩200清洗干净，然后在第二光罩200的第二金属层210上涂敷一层光学胶，形成上述的粘胶层300，再通过电耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)控制将第二光罩200精准放置于第一光罩100上，最后固化后即可得到上述的组合光罩30。
在本公开的一些实施例中，请结合参阅图5，上述组合光罩30的整体厚度应该控制在13毫米左右，最大范围在12毫米至14毫米之间，一般需要控制在12.7毫米至13.3毫米之间，以匹配接近式曝光机，其最佳厚度为13毫米。
同时，第一金属层110和第二金属层210之间的间距应该控制1毫米至13毫米之间，第一金属层110与第二金属层210之间的间距越大，最终射出的刻蚀激光的分散性越低，平行度越好，越接近于笔直。
例如，在一个实施例中，组合光罩30与待刻蚀材料50之间的间隙为250微米，则带入公式计算
Figure BDA0003403561810000061
可得，当h＝1mm时，Dp＝1.5Dm；当h＝2mm时，Dp＝1.25Dm；当h＝3mm时，Dp＝1.17Dm；当h＝4mm时，Dp＝1.125Dm；当h＝5mm时，Dp＝1.1Dm；当h＝6mm时，Dp＝1.083Dm；当h＝7mm时，Dp＝1.071Dm；当h＝8mm时，Dp＝1.06Dm；当h＝9mm时，Dp＝1.056Dm；当h＝10mm时，Dp＝1.05Dm；当h＝11mm时，Dp＝1.045Dm；当h＝12mm时，Dp＝1.0417Dm；当h＝13mm时，Dp＝1.038Dm。
其中，上述的公式中，Dp为刻蚀光束在待刻蚀材料50上投射的截面的径向尺寸，Dm为第一透光孔130的径向尺寸，Lg为组合光罩30与待刻蚀材料50之间的间隙，β为刻蚀激光束中的光线与光轴的最大夹角，h为第一金属层110和第二金属层210之间的间距。
由上述公式的计算结果可知，在Lg＝250μm的情况下，当h＝6mm时，Dp值相对于Dm值增加的尺寸仅有原尺寸的0.083，该增加尺寸较小，符合公差要求。故在本申请的一些实施例中，可以采用两个厚度为6.5毫米的光罩叠加在一起，形成组合光罩30，该组合光罩30可以将刻蚀激光的扩张尺寸限制在原尺寸的0.07至0.08之间，不仅能够很好地控制光束分散，同时由于采用两个相同的光罩，物料通用性也有所增加，减少了生产的成本。
同时，在本公开的一个实施例中，第一透光孔130和第二透光孔230的径向尺寸均为50微米，第一金属层110和第二金属层210的厚度均为0.8微米，粘胶层300的厚度为1微米，第一透明层的厚度为5毫米，第二透明层的厚度为8毫米，可以计算得到整个光罩的整体厚度为13.0018毫米，第一金属层110和第二金属层210之间的间距为5.001毫米。则在组合光罩30与待刻蚀材料50之间的间隙为523.8微米时，刻蚀光束在待刻蚀材料50上投射的截面的径向尺寸为60.476微米。若采用单层光罩，则需要将组合光罩30与待刻蚀材料50之间的间隙降低至50微米，即本公开很好地控制了刻蚀光束中的光线与光轴的最大夹角，使得其由单层光罩时的α(即过渡光束中的光线与光轴的最大夹角)，变为更小的β。
故在本公开的实施例中，通过上述组合式光罩，即可以在高间隙的情况下控制刻蚀光束截面的扩张程度，保证了刻蚀的精细程度，使得相关人员可以通过涂布法及传统的黄光制程，让曝光机在使用高间隙的情形下使用较低制程得到更精细的图案。解决了现有技术中目前接近式曝光机的光路平行度不高，导致形成的激光光束较为分散，需要使用较低间隙的技术问题。
以上对本申请实施例所提供的一种曝光装置及其组合光罩30进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种组合光罩，其特征在于，包括：
第一金属层，所述第一金属层上开设有多个第一透光孔；
第二金属层，与所述第一金属层相对设置，所述第二金属层上开设有多个第二透光孔，所述第二透光孔沿光轴与所述第一透光孔对应设置。
2.如权利要求1所述的组合光罩，其特征在于，所述组合光罩包括：
第一光罩，所述第一光罩包括第一透光层和所述第一金属层，所述第一金属层贴合于所述第一透光层的一侧；
第二光罩，贴合于所述第一透光层背离所述第一金属层的一侧，所述第二光罩包括第二透光层和所述第二金属层，所述第二金属层贴合于所述第二透光层的一侧，并与所述第一透光层贴合。
3.如权利要求2所述的组合光罩，其特征在于，所述第一光罩和所述第二光罩之间还设有粘胶层，所述粘胶层将所述第一光罩和所述第二光罩粘接。
4.如权利要求3所述的组合光罩，其特征在于，所述粘胶层包括：
固胶层，粘贴于所述第二金属层背离所述第二透光层的一面；
液胶层，涂敷于所述固胶层背离所述第二金属层的一面。
5.如权利要求1所述的组合光罩，其特征在于，所述第一透光孔的孔径不大于所述第二透光孔的孔径。
6.如权利要求2所述的组合光罩，其特征在于，所述第一透光孔和所述第二透光孔同心设置。
7.如权利要求1所述的组合光罩，其特征在于，所述组合光罩的整体厚度大于12毫米小于14毫米。
8.如权利要求7所述的组合光罩，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层之间的间距在1毫米至13毫米之间。
9.一种曝光装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至8任意一项所述的组合光罩；
承载平台，设置于所述第一金属层背离所述第二金属层的一侧，所述承载平台用于承载待刻蚀材料；
光源，设置于所述组合光罩背离于所述承载平台的一侧，所述光源发出的激光穿过所述第一透光孔和所述第二透光孔，形成刻蚀光束，以刻蚀所述待刻蚀材料，所述刻蚀光束内的光线与所述光轴的夹角小于0.5度。
10.如权利要求9所述的曝光装置，其特征在于，所述光源发出的激光穿过所述第一透光孔形成一束沿所述光轴方向的过渡光束，所述过渡光束穿过所述第二透光孔形成刻蚀光束；
所述过渡光束的光束角大于所述刻蚀光束的光束角。
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