接近式曝光装置及曝光方法
技术领域
本发明涉及光刻机制造技术领域,特别涉及一种接近式曝光装置及曝光方法。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)技术已经是当今主流显示技术之一,而其制作的关键工艺之一就是彩色滤光片的制作。彩色滤光片主要用于完成彩色显示,目前主要是利用接近式曝光装置来制备。然而,现有的接近式曝光装置的体积较大,在实际应用中非常占用空间,也不便于运输。并且,由于接近式曝光装置内部上板(将基板放置承载台上)、下板(将基板从承载台上取出)以及曝光环节的配合不合理,致使各环节衔接不紧密,容易存在较长的等待作业时间,导致整体的产率低。
因此,为实现减少空间占用以及提高产率,亟需一种新的接近式曝光装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种接近式曝光装置及曝光方法,以解决如何提高生产效率和如何缩小器件尺寸中的至少一个问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种接近式曝光装置,包括:基板传输单元、工件台传输单元以及曝光单元;
所述基板传输单元包括沿第一方向共线排列的第一基板承载台、第一运输器、基板存储结构、第二运输器以及第二基板承载台;其中,所述基板存储结构包括至少两个工位,每一所述工位存储一片基板;所述第一运输器和所述第二运输器均包括第一机械手和第二机械手,用于运输所述基板和/或掩模板;所述第一基板承载台和所述第二基板承载台用于承载并定位所述基板;
所述工件台传输单元包括设置于导轨上的第一工件台和第二工件台,用于调整所述基板和/或所述掩模板的位置,并运输至所述曝光单元;
所述曝光单元用于曝光所述基板;
其中,所述基板存储结构和所述曝光单元沿第二方向共线设置,且所述第一基板承载台和所述第二基板承载台,所述第一运输器和所述第二运输器,以及所述第一工件台和所述第二工件台均关于所述基板存储结构和所述曝光单元所在的共线呈对称分布。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述基板存储结构还包括旋转驱动器,用于调整各个所述工位的位置。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述接近式曝光装置还包括掩模板接口和掩模板存储结构;其中,所述掩模板经所述掩模板接口进入所述接近式曝光装置,并存储于所述掩模板存储结构中;和/或,所述掩模板经所述掩模板接口离开所述接近式曝光装置。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述掩模板存储结构叠置于所述第一基板承载台上,且所述第一运输器能够从所述掩模板存储结构中夹取或放置所述掩模板。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述掩模板存储结构设置于所述第一工件台远离所述第一运输器的一侧边。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述接近式曝光装置还包括第三运输器,用于从所述掩模板存储结构中夹取或放置所述掩模板;其中,所述掩模板存储结构与所述第三运输器沿所述第一方向共线设置。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述第一运输器和所述第三运输器沿所述第二方向共线设置。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述导轨包括沿所述第一方向、所述第二方向和第三方向设置的多条子导轨,用于对所述基板进行六个自由度的位置调整。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述第一基板承载台和所述第二基板承载台上均包括位置检测仪、温度控制器以及缺陷检测器;其中,所述位置检测仪用于定位所述基板;所述温度控制器用于调整所述基板的温度至设定温度,所述缺陷检测器用于检测所述基板表面的颗粒污染。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述第一工件台和所述第二工件台上均设置有多个对位相机,用于对准所述基板和/或所述掩模板的位置。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述接近式曝光装置还包括对准单元,用于在曝光之前对准所述基板和所述掩模板。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述接近式曝光装置还包括掩模台,用于吸附固定所述掩模板,并对所述掩模板进行重力补偿。
可选的,在所述的接近式曝光装置中,所述接近式曝光装置还包括基板接口,所述基板经所述基板接口进入所述接近式曝光装置,并存储于所述基板存储结构中;和/或,所述基板经所述基板接口离开所述接近式曝光装置。
基于同一发明构思,本发明还提供一种曝光方法,包括:
步骤一:所述第一运输器将所述第一工件台上曝光后的基板存储至所述基板存储结构中,并将待曝光的基板放置于所述第一工件台上;
步骤二:将所述第二工件台上待曝光的基板运输至所述曝光单元,以完成曝光;
步骤三:所述第二运输器将所述第二工件台上曝光后的基板存储至所述基板存储结构中,并将另一待曝光的基板放置于所述第二工件台上;
步骤四:将所述第一工件台上待曝光的基板运输至所述曝光单元,以完成曝光;
步骤五:重复执行步骤一至步骤四,直至所有待曝光的基板完成曝光工艺。
可选的,在所述的曝光方法中,在执行所述步骤一之后且在执行所述步骤二之前,调整所述第二工件台以对准所述第二工件台上的所述待曝光的基板的位置。
可选的,在所述的曝光方法中,在执行所述步骤三之后且在执行所述步骤四之前,调整所述第一工件台以对准所述第一工件台上的所述待曝光的基板的位置。
可选的,在所述的曝光方法中,在执行所述步骤一之前,将掩模板放置于所述第一工件台上,并经所述第一工件台对准位置后,运输至所述曝光单元。
可选的,在所述的曝光方法中,所述步骤一包括:
采用所述第一运输器中的第一机械手将曝光后的基板放置于所述基板存储结构中的一个工位上;
采用所述第一运输器中的第一机械手从所述基板存储结构中的另一个工位上夹取一待曝光的基板;
将所述第一运输器转向所述第一基板承载台,采用所述第一运输器中的第二机械手夹取所述第一基板承载台上待曝光的基板;
将所述第一运输器中的第一机械手夹取的所述待曝光基板放置于所述第一基板承载台上;
将所述第一运输器转向所述第一工件台,采用所述第一运输器中的第一机械手夹取所述第一工件台上曝光后的基板;
将所述第一运输器中的第二机械手夹取的所述待曝光的基板放置于所述第一工件台上。
可选的,在所述的曝光方法中,所述步骤三包括:
采用所述第二运输器中的第一机械手将曝光后的基板放置于所述基板存储结构中的一个工位上;
采用所述第二运输器中的第一机械手从所述基板存储结构中的另一个工位上夹取一待曝光的基板;
将所述第二运输器转向所述第二基板承载台,采用所述第二运输器中的第二机械手夹取所述第二基板承载台上待曝光的基板;
将所述第二运输器中的第一机械手夹取的所述待曝光的基板放置于所述第二基板承载台上;
将所述第二运输器转向所述第二工件台,采用所述第二运输器中的第一机械手夹取所述第二工件台上曝光后的基板;
将所述第二运输器中的第二机械手夹取的所述待曝光的基板放置于所述第二工件台上。
综上所述,本发明提供一种接近式曝光装置及曝光方法。其中,所述接近式曝光装置包括:基板传输单元、工件台传输单元以及曝光单元。所述基板传输单元包括沿第一方向共线排列的第一基板承载台,第一运输器、基板存储结构、第二运输器以及第二基板承载台。这种线性的布局方式,便于所述第一运输器和所述第二运输器转向,以提高其上板或者下板的效率。此外,所述基板存储结构包括至少两个工位,每一所述工位存储一片基板,相较于现有技术不仅增加了存储工位,还能够实现同时上板和下板,提高生产效率。并且,所述第一运输器和所述第二运输器均包括第一机械手和第二机械手,两个机械手可以分别独立进行作业,能够实现同时上板和下板,避免基板交接中出现较长的等待时间,大大减少了所述第一运输器和所述第二运输器的转动次数,精简工艺流程,进一步提高生产效率。
所述工件台传输单元包括设置于导轨上的第一工件台和第二工件台,用于调整所述基板和/或所述掩模板的位置,并运输至所述曝光单元;所述曝光单元用于曝光所述基板。其中,所述第一工件台和所述第二工件台共用一个所述曝光单元,在合理的工艺顺序安排下,不仅能够实现有序曝光,还降低了成本,缩小接近式曝光装置的整体尺寸。
其中,所述基板存储结构和所述曝光单元沿第二方向共线设置,且所述第一基板承载台和所述第二基板承载台,所述第一运输器和所述第二运输器,以及所述第一工件台和所述第二工件台均关于所述基板存储结构和所述曝光单元所在的共线呈对称分布。这种器件布局方式不仅有利于提高所述第一运输器和所述第二运输器的传输效率,以节约时间成本,提高生产效率,还能够缩小接近式曝光装置的整体尺寸,提高产品竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例一中的一种接近式曝光装置的结构示意图;
图2为本发明实施例一中的基板存储结构示意图;
图3为本发明实施例一中的第一运输器及第二运输器的结构示意图;
图4为本发明实施例一中的曝光时基板和掩模板的位置关系示意图;
图5为本发明实施例二中的一种接近式曝光装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚,以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外,附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的,各附图需要展示的侧重点不同,有时会采用不同的比例。还应当理解的是,除非特别说明或者指出,否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等,而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
<实施例一>
为解决上述技术问题,本实施例提供一种接近式曝光装置,请参阅图1,包括:基板传输单元、工件台传输单元以及曝光单元。其中,所述基板传输单元包括沿第一方向Y共线排列的第一基板承载台101、第一运输器102、基板存储结构103、第二运输器104以及第二基板承载台105。所述第一运输器102和所述第二运输器能够实现360度的自转,便于转向至第一基板承载台101、基板存储结构103以及第二基板承载台105,以实现在此之间上板和下板。而这种线性的布局方式,便于所述第一运输器102和所述第二运输器104转向,以提高其上板或者下板的效率。
此外,请参阅图2,所述基板存储结构103包括至少两个工位,每一所述工位存储一片基板。图2中仅示出两个工位1031和1032,可选的为3个、4个或者5个及以上。所述基板存储结构103还包括旋转驱动器1033,用于调整各个所述工位的位置。例如工位1031中放置一待曝光的基板,工位1032中放置一曝光后的基板。当第一运输器102或第二运输器104取走工位1031中的待曝光的基板,且工位1032中的曝光后的基板被接口机器人取走并放置一新的待曝光基板之后,在旋转驱动器1033的作用下,位于下方的工位1032旋转至上方,位于上方的工位1031旋转至下方,即两个工位1031和1032互换位置,并将的待曝光的基板放置于上方工位,以使得第一运输器102或第二运输器104能够一直在同一位置取走待曝光的基板。因此,所述基板存储结构103不仅增加了存储工位,还有利于实现同时上板和下板,提高生产效率。
进一步的,请参阅图3,所述第一运输器102和所述第二运输器104均包括第一机械手102a/104a和第二机械手102b/104b,用于运输所述基板和/或掩模板。所述第一运输器102和所述第二运输器104各自的两个机械手可以分别独立进行作业,能够实现同时上板和下板,避免基板交接中出现较长的等待时间。在运输基板的过程中,两个机械手配合使用大大减少了所述第一运输器102和所述第二运输器104的转动次数,精简工艺流程,提高生产效率。
请继续参阅图1,所述基板传输单元中的所述第一基板承载台101和所述第二基板承载台105用于承载并定位所述基板。并且,所述第一基板承载台101和所述第二基板承载台105上均包括位置检测仪、温度控制器以及缺陷检测器。其中,所述位置检测仪用于定位所述基板,以保证工艺的精准度。所述温度控制器用于调整所述基板的温度至设定温度,以便于曝光操作。所述缺陷检测器用于检测所述基板表面的颗粒污染,当基板表面污染超过阈值范围时,由对应的所述第一运输器102或所述第二运输器104将该不合格基板取出,以保证送入所述曝光单元的基板符合曝光要求,提高成品率。
进一步的,所述工件台传输单元包括设置于导轨203上的第一工件台201和第二工件台202,用于调整所述基板和/或所述掩模板的位置,并运输至所述曝光单元30。其中,所述导轨203包括沿第一方向Y、第二方向X和第三方向Z设置的多条子导轨,用于对承载于所述第一工件台201或所述第二工件台202上的所述基板进行六个自由度的位置调整,以保证曝光精度。其中,所述第一方向Y、所述第二方向X和所述第三方向Z相互垂直。并且,所述第一工件台201和所述第二工件台202上均设置有多个对位相机204,用于进一步精准定位并对准所述基板和/或所述掩模板的位置,保证成品率。
进一步的,请参阅图4,所述曝光单元30提供大尺寸光斑,以用于曝光所述基板S。所述接近式曝光装置还包括框架40、底座50、对准单元和掩模台70,其中,所述框架40和所述底座50用于支撑所述曝光单元30和所述掩模台70。所述第一工件台201或所述第二工件台202能够沿导轨移动至所述框架40内,并位于所述底座50上。所述第一工件台201或所述第二工件台202上均设置有静电吸盘205用于吸附承载所述基板S。所述掩模台70与所述曝光单元30相对设置,以便所述曝光单元30提供的光斑直接照射经过所述掩模台70,所述掩模台70不仅能够用于吸附固定所述掩模板M,还能够对所述掩模板M进行重力补偿。所述对准单元设置于所述曝光单元30和所述掩模台70之间,用于在曝光之前检测并对准所述掩模板M与所述基板S。进一步的,所述对准单元包括多个所述对准相机601和多个所述间隙测量传感器602。
其中,在本实施例提供的所述接近式曝光装置中所述第一工件台201和所述第二工件台202共用一个所述曝光单元30,在合理的工艺顺序安排下,不仅能够实现有序曝光,还降低了成本,缩小接近式曝光装置的整体尺寸。
请继续参阅图1,所述基板存储结构103和所述曝光单元30沿第二方向X共线设置,且所述第一基板承载台101和所述第二基板承载台105,所述第一运输器102和所述第二运输器104,以及所述第一工件台201和所述第二工件台202均关于所述基板存储结构103和所述曝光单元30所在的共线呈对称分布。这种器件布局方式不仅有利于提高所述第一运输器102和所述第二运输器104的传输效率,以节约时间成本,提高生产效率,还能够缩小接近式曝光装置的整体尺寸,提高产品竞争力。
此外,所述接近式曝光装置还包括掩模板接口R0、掩模板存储结构R10和所述第三运输器R11。所述掩模板经所述掩模板接口R0进入所述接近式曝光装置,并存储于所述掩模板存储结构中R10;和/或,所述掩模板经所述掩模板接口R0离开所述接近式曝光装置。进一步的,所述掩模板存储结构R10设置于所述第一工件台201远离所述第一运输器102的一侧边。所述第三运输器R11用于从所述掩模板存储结构R10中夹取或放置所述掩模板,且所述掩模板存储结构R10与所述第三运输器R11沿所述第一方向Y共线设置;所述第一运输器102和所述第三运输器R11沿所述第二方向X共线设置,这种布局方式便于所述第一运输器102和所述第三运输器R11转向至所述第一工件台201夹取或放置基板或掩模板,且结构设计紧凑,便于进一步缩小接近式曝光装置的尺寸。
进一步的,所述接近式曝光装置还包括基板接口T0、灯室80以及电气\环境柜90。其中,所述基板由接口机器人夹持经所述基板接口T0进入所述接近式曝光装置,并存储于所述基板存储结构103中;和/或,所述基板由接口机器人的夹持经所述基板接口T0离开所述接近式曝光装置。所述灯室80用于提供光源,所述电气\环境柜90用于实现曝光的环境控制以及电气控制。
基于同一发明构思,本实施例还提供一种曝光方法,在使用图1所示的所述接近式曝光装置的前提下,所述曝光方法包括:
步骤一S10:所述第一运输器102将所述第一工件台201上曝光后的基板存储至所述基板存储结构103中,并将待曝光的基板放置于所述第一工件台201上。
具体的,S101:采用所述第一运输器102中的第一机械手102a将曝光后的基板放置于所述基板存储结构103中的一个工位1032上。
S102:采用所述第一运输器102中的第一机械手102a从所述基板存储结构中103的另一个工位1031上夹取一待曝光的基板。
S103:将所述第一运输器102转动180度,朝向所述第一基板承载台101,采用所述第一运输器102中的第二机械手102b夹取所述第一基板承载台101上待曝光的基板;该待曝光的基板已经完成定位、温度检测和污染颗粒检测。
S104:将所述第一运输器102中的第一机械手102a夹取的所述待曝光的板放置于所述第一基板承载台101上,以便所述第一基板承载台101对新放上的所述待曝光的基板进行定位、温度检测和污染颗粒检测。
S105:将所述第一运输器102旋转90度,朝向所述第一工件台201,采用所述第一运输器102中的第一机械手102a夹取所述第一工件台201上曝光后的基板。
S106:将所述第一运输器102中的第二机械手102b夹取的所述待曝光的基板放置于所述第一工件台201上。由所述第一工件台201对所待曝光的基板进行位置调整。
步骤二S20:将所述第二工件台202上待曝光的基板运输至所述曝光单元,以完成曝光。曝光后的基板由所述第二工件台202运输至与所述第二运输器104交接的位置。
步骤三S30:所述第二运输器104将所述第二工件台202上曝光后的基板存储至所述基板存储结构103中,并将另一待曝光的基板放置于所述第二工件台202上。
具体的,S301:采用所述第二运输器104中的第一机械手104a将曝光后的基板放置于所述基板存储结构103中的一个工位1032上。
S302:采用所述第二运输器104中的第一机械手104a从所述基板存储结构103中的另一个工位1031上夹取一待曝光的基板。因所述基板存储结构中设计有旋转驱动器1033,用于调整各个所述工位的位置,所以所述第一机械手102a/104a可以在相同的一个工位1031上夹取所述基板,并在相同的另一个工位1032上放置所述基板。
S303:将所述第二运输器104转动180度,朝向所述第二基板承载台105,采用所述第二运输器104中的第二机械手104b夹取所述第二基板承载台105上待曝光的基板;该待曝光的基板已经完成定位、温度检测和污染颗粒检测。
S304:将所述第二运输器104中的第一机械手104a夹取的所述待曝光的基板放置于所述第二基板承载台105上,以便所述第二基板承载台105对新放上的所述待曝光的基板进行定位、温度检测和污染颗粒检测。
S305:将所述第二运输器104旋转90度,朝向所述第二工件台202,采用所述第二运输器104中的第一机械手104a夹取所述第二工件台202上曝光后的基板。
S306:将所述第二运输器104中的第二机械手104b夹取的所述待曝光的基板放置于所述第二工件台202上。由所述第二工件台202对所待曝光的基板进行位置调整。
步骤四S40:将所述第一工件台201上待曝光的基板运输至所述曝光单元30,以完成曝光。曝光后的基板由所述第一工件台201运输至与所述第一运输器102交接的位置。
步骤五S40:重复执行步骤一S10至步骤四S40,直至所有待曝光的基板完成曝光工艺。
其中,曝光后的基板以及待曝光的基板,由基板接口T0出的接口机器人实时运输。
此外,在执行所述步骤一S10之前,所述第三运输器R11从所述掩模板存储结构R10中夹取待使用的掩模板,并转动90度至交接工位,朝向所述第一工件台201,经所述第一工件台201上的对位相机对准位置后,放置于所述第一工件台201上,所述第一工件台201对所述掩模板进行6个自由度的位置调整,以使得所述掩模板位于最优位置。本实施例提供的所述接近式的曝光装置将对掩模板自由度的调整转交于所述第一工件台201,取消了现有技术中掩模台调整所述掩模板自由度的功能,不仅能够保证位置调整的精准度,还进一步降低了成本、装置尺寸以及设计难度。调整位置后的所述掩模板由所述第一工件台201移动至所述掩模台下,并由所述掩埋台吸附定位所述掩模板。所述第一工件台201回归至与所述第一运输器102交接的工位。
进一步的,申请人经过多次试验验证,测试出所述接近式曝光装置完成步骤一S10至步骤四S40单次曝光作业所用的时间。具体如下:
其中,步骤S101-步骤S106以及步骤S301-步骤S306的时间小于或等于36秒,远少于基板交换时间66秒的要求。且曝光过程的总时间少于或等于33秒符合设定要求。此外,在步骤S103-S104和步骤S303-S304中涉及到颗粒污染检测,因步骤S101-步骤S106以及步骤S301-步骤S306的时间小于或等于36秒,故污染检测的时间最优为小于或等于36(交换总时间)-12(单次交换时间)-4(夹持时间)=20秒。可见,本实施例提供的所述接近式曝光装置极大地缩短了交换时间,提高了交换效率,从而提高产率。
综上所述,本实施例提供一种接近式曝光装置及曝光方法。其中,第一基板承载台101、第一运输器102、基板存储结构103、第二运输器104以及第二基板承载台105呈线性排列,利于基板的运输。基板存储结构103包括至少两个工位,以实现同时上下板。第一运输器102和第二运输器104均包括第一机械手102a/104a和第二机械手102b/104b,两个机械手可以独立作业,提高生产效率,且共用一个所述基板存储结构103,还能够进一步缩小装置的尺寸。此外,第一工件台201和第二工件台202共用一个曝光单元30,不仅能有序曝光,还降低成本,缩小接近式曝光装置的尺寸。并且,基板存储结构103和曝光单元30共线设置,两个基板承载台、两个运输器和两个工件台均关于所述共线呈对称分布。这布局方式不仅有利于提高基板的传输效率,节约时间成本,提高生产效率,还能缩小接近式曝光装置的尺寸,提高产品竞争力。
<实施例二>
基于同一发明构思,在实施例一的基础上,本实施例提供一种接近式曝光装置,如图5所示。较之实施例一所提供的所述接近式曝光装置,本实施例去除了所述第三运输器R11,并把所述掩模板存储结构R10叠置于所述第一基板承载台101上,则利用所述第一运输器102的机械手从所述掩模板存储结构R10中夹取或放置所述掩模板,同时所述掩模板接口R0靠近所述第一基板承载台101的一侧设置,便于所述掩模板经所述掩模板接口R0进入所述接近式曝光装置,并存储于所述掩模板存储结构R10中;和/或,所述掩模板经所述掩模板接口R0离开所述接近式曝光装置。
本实施例所提供的所述接近式曝光装置中的其他器件和作业流程可参考实施例一中的记载。因此,本实施例通过去除所述第三运输器R11,把所述掩模板存储结构R10叠置于所述第一基板承载台101上,再利用现有的所述第一运输器102实现掩模板的运输,在不影响工艺效果和效率的前提下,进一步缩小了装置的尺寸,提高产品竞争力。
需要说明的是,本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可,此外,各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用,本发明对此不作限定。
此外还应该认识到,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围。