CN1873541A - 具有良好平坦度的基板卡盘的曝光装置 - Google Patents

具有良好平坦度的基板卡盘的曝光装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种曝光装置，包括：掩模平台；用于支撑该掩模平台的支撑体；位于掩模平台下部的基板；用于支撑该基板的基板卡盘；用于移动该基板卡盘的基板卡盘移动装置；安装在基板卡盘移动装置上用于控制基板和掩模平台之间间隙的间隙动力单元；以及用于恒定保持基板卡盘平坦度的基板卡盘平坦度保持装置。因此，即使对大基板也能够以恒定的平坦度执行曝光工艺。

Description

具有良好平坦度的基板卡盘的曝光装置
技术领域
本发明涉及一种接近型(proximity type)曝光装置，并尤其涉及一种具有可以保持大玻璃基板的平坦度以及用于支撑玻璃基板的基板卡盘的平坦度的平坦度保持单元的接近型曝光装置。
背景技术
为了制造半导体器件或者液晶显示(LCD)器件，需要用于形成多层薄膜的工艺。主要通过曝光技术、光刻技术执行该薄膜形成工艺。紫外线或者X射线经过具有一定图案的掩模照射在基板上从而曝光沉积在基板上的光敏材料，进而在该基板上形成所述一定图案。
采用曝光技术构图液晶显示器件的栅线、数据线和单元像素，并形成滤色片基板的滤色片层。因此，曝光装置对于在基板上形成精确图案来说显得至关重要。
通常，该曝光装置主要分为将掩模图案提取/放大——转移到基板上的投影型(projection type)，和采用水平型平行光逐一地将图案转移到基板上的接近型。
可以执行收缩曝光的投影型曝光装置主要用于制造需要集成度的器件，诸如半导体器件，而采用较大掩模的接近型曝光装置主要用于制造具有其上形成有同样图案的大面积的LCD器件或者PDP。
在接近型曝光装置中，为了将掩模图案完全转移到基板上，掩模必须靠近基板。在这种情况下，掩模可能与该基板接触，将这种情况称为接触型曝光装置。然而，在接触型曝光装置的情况下，基板上的杂质可能会破坏掩模。因此，现在的任务是要制造一种接近基板但不与接近型曝光装置接触的掩模平台。
接近型曝光装置和投影型曝光装置分别包括产生用于曝光所需光的发光器件、用于支撑具有一定图案的掩模的掩模平台、放置要将掩模图案转移到其上的基板的基板卡盘。
为了准确对准基板和掩模平台从而将掩模图案准确地转移到基板上，该曝光装置设置有多个用于确认基板和掩模平台各位置的对准照相机。该对准照相机通过确认形成在基板卡盘或者基板上的对准键而准确对准基板和掩模平台。
因此，随着近来LCD器件尺寸的增加，用于支撑掩模的掩模平台也随之变大。通过固定装置将掩模固定到掩模平台的下部使得该掩模靠近基板。
以下将参照图1描述接近型曝光装置。
参照图1，该接近型曝光装置包括发光器件101、形成在发光器件101的下部用于支撑掩模110的掩模平台105、用于支撑掩模平台四个边缘的支撑体120、形成在掩模平台105的下部用于支撑基板114的基板卡盘130、用于支撑和移动基板卡盘130的Y-轴驱动平台113和X-轴驱动平台112，以及形成有X-轴驱动平台112和Y-轴驱动平台113的基座150。
发光器件101发出诸如紫外线或者X射线的光从而将掩模图案转移到基板上。
掩模平台105由掩模110直接连接到其上的上部平台和用于支撑上部平台并用作掩模平台底座的下部平台102构成。
为了使掩模110尽可能的靠近基板114，将直接与掩模连接的上部平台103与下部平台102的下表面连接从而支撑该掩模110。
下部平台102和上部平台103的中间部分为空的使得由发光器件101产生的光可以经过掩模110照射到基板114上。
由条状支撑体120支撑掩模平台105的四个边缘。
通过基板卡盘130支撑的基板114，以及用于移动基板卡盘130的Y-轴驱动平台113和X-轴驱动平台112安装在掩模平台105的下部。
可以在基座150上或者在形成于基座150上的支撑卡盘(未示出)上安装X-轴驱动平台112。在基座150或者支撑卡盘上沿X-轴方向安装一轨道，并且X-轴驱动平台112连接到该轨道上。在X-轴驱动平台112上沿Y-轴方向安装一轨道，并且Y-轴驱动平台113连接到该轨道。
在Y-轴驱动平台113上安装基板卡盘130，并且加载在基板卡盘130上的基板114通过X-轴驱动平台112和Y-轴驱动平台113而移动到一定坐标。通常，掩模尺寸大于基板尺寸。因此，在固定掩模的状态下通过移动基板而执行多次曝光，从而将掩模图案转移到整个基板上。
在用于将微小掩模图案转移到基板上的曝光装置中，必须正确地对准掩模平台和该基板。因此，在掩模平台上设置用于在该基板和掩模平台之间正确对准的对准照相机(未示出)。而且，在基板或者X-轴驱动平台上设置可以由对准照相机检测的对准键。
该对准照相机确定所述对准键从而正确地对准基板和掩模平台。
然而，用于对准基板和掩模平台的传统方法存在问题。即，由于在对准基板和掩模平台时通过X-轴驱动平台112和Y-轴驱动平台113移动该基板，因此在对准单位小于微米的基板和掩模平台时存在局限性。
而且，由于在X-轴驱动平台和Y-轴驱动平台上设置基板卡盘并且在该基板卡盘上设置要曝光的基板，因此在获得基板微小平坦度方面存在局限性。在接近型曝光装置中，基板和掩模的准确对准以及在二者之间保持微小间隙是至关重要的。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可以精确对准基板和掩模的接近型曝光装置。
本发明的另一目的在于提供用于精确对准基板和掩模的基板卡盘对准装置以及用于防止由于大基板重量导致的误对准的防止误对准装置。
为了根据本发明的原理实现这些和其他优点，这里进行具体而广泛的描述，本发明提供了一种接近型曝光装置，包括：掩模平台；用于支撑所述掩模平台的支撑体；位于掩模平台下部的基板；用于支撑所述基板的基板卡盘；用于移动所述基板卡盘的基板卡盘移动装置；安装在所述基板卡盘移动装置上用于控制基板和掩模平台之间间隙的间隙动力单元；以及用于恒定保持基板卡盘平坦度的基板卡盘平坦度保持装置。
该基板卡盘移动装置包括用于沿X-方向移动该基板卡盘的X-轴驱动平台，以及用于沿Y-方向移动基板卡盘的Y-轴驱动平台。
在基板卡盘移动装置上以三角形形状设置三个间隙动力单元，从而支撑该基板卡盘。
该基板卡片平坦度保持装置为用于通过一定气压支撑基板卡盘的空气气缸。
该空气气缸实施为多个，通过该空气气缸支撑该基板卡盘的中心和边缘。还进一步设置用于恒定保持空气气缸压力的电子调节器。通过该电子调节器恒定控制该空气气缸的压力，其中该电子调节器应用由基板卡盘平坦度检测装置提供的基板卡盘的平坦度信息。
进一步提供用于支撑该基板的多个基板支撑销。在该基板卡盘下部设置安装有该基板支撑销的基板支撑销卡盘。该基板支撑销通过基板卡盘支撑该基板。
在用于曝光大基板等的接近型曝光装置中，恒定保持基板与掩模之间的间隙尤为重要。本发明的曝光装置提供了用于精确设定基板与掩模之间间隙的间隙动力单元。而且，还提供了在通过间隙动力单元支撑基板卡盘时用于避免基板卡盘偏斜的基板卡盘平坦度保持装置。
本发明的接近型曝光装置包括放置掩模的掩模平台，以及放置要将掩模图案转移到基板上的底座。
该掩模平台包括其上放置掩模的掩模平台，以及构成掩模平台底座的掩模底座。在下部平台的四个边缘处设置用于将掩模平台与该基板分隔开预定间隙的掩模平台支撑体。
在底座上形成其上设置有基板的基板卡盘。在底座上安装用于沿X方向和Y方向移动基板卡盘的基板卡盘移动装置。通过移动基板卡盘移动装置而将该基板移动到一定坐标处，从而将掩模图案转移到基板上。
在接近型曝光装置中，对准其间具有微小间隙的掩模和基板并且恒定保持该间隙至关重要。通过安装在基板卡盘移动装置上的间隙动力单元而恒定保持掩模和基板之间的间隙。在通过间隙动力单元支撑基板卡盘的状态下，如果具有大尺寸的基板卡盘偏斜，则无法均匀保持基板与掩模之间的间隙。因此，进一步在基板卡盘移动装置上安装有用于防止基板卡盘偏斜的基板卡盘平坦度保持装置。该基板卡盘平坦度保持装置可以是用于通过气压对基板卡盘施加压力的空气气缸。通过电子调节器使得该空气气缸具有恒定压力。
结合附图，对本发明进行以下详细说明将使本发明的上述和其他目的、特征、方面和优点更加显而易见。
附图说明
所附的附图被包括用来提供对本发明的进一步理解，并结合构成说明书的一部分，示出了本发明的各种实施方式，而且与下面的描述一起用来说明本发明的原理。在附图中：
图1所示为根据传统技术的接近型曝光装置的截面图；
图2所示为根据本发明的接近型曝光装置的掩模平台透视图；
图3所示为根据本发明的包括接近型曝光装置的基板卡盘的下部器件的透视图；
图4A和4B所示为根据本发明具有基板卡盘平坦度保持装置的基板卡盘的平面图和截面图；
图5所示为根据本发明的基板卡盘平坦度保持装置的放大截面图；以及
图6所示为根据本发明的基板卡盘的截面图。
具体实施方式
现在，详细说明本发明的各种优选实施方式，其实施例示出在附图中。
以下，将根据本发明附图对接近型曝光装置进行说明。
图2和图3为掩模平台和底座的视图。
参照图2，本发明的掩模平台200包括具有正方形形状的掩模底座201；形成于底座201中部用于固定掩模210的掩模固定平台204；形成于掩模底座201的边缘用于支撑该掩模底座201的支撑体202；用于克服掩模固定平台204重量并将掩模固定平台204和掩模底座201彼此连接的重量支撑体206；以及多个用于精确移动掩模固定平台204的导向单元205a、205b和205c。
掩模平台200的掩模底座201具有正方形形状。在该掩模底座201的四个边缘处安装有用于支撑掩模平台200的支撑体202。
支撑体202可以是形成在掩模基座的四个边缘处的四个柱状物，并构造该支撑体以控制掩模平台200的高度。该支撑体202与接近型曝光装置的掩模底座201相连接。
在掩模底座201的中部空闲空间处安装有掩模固定平台204。该掩模固定平台204其本身也具有空闲空间，并且在该空闲空间处设置掩模210。从发光器件(未示出)发出的光经过掩模210照射在基板上。
本发明的接近型曝光装置适用于曝光具有大面积的LCD面板，在该装置中采用较大掩模。因此，用于固定该掩模的掩模固定平台204也很大并且由金属材料形成，其具有以吨为单位计的相当大的重量。因此，设置了用于支撑掩模固定平台204的重量并将掩模固定平台204连接到掩模底座201的重量支撑体206。
在掩模固定平台204的各边缘处形成至少一个重量支撑体206。该重量支撑体206的一部分通过连接装置与掩模固定平台204连接，并且其另一部分与掩模底座201连接，同时在二者之间插入球状轴承。具体地说，构建该重量支撑体206以通过直接与形成于掩模底座201上的球状轴承接触而在掩模底座201上微小地移动。
在底座上安装用于沿X、Y和Θ方向引导掩模固定平台的导向单元，从而沿X、Y和Θ方向微小移动掩模固定平台以对准该掩模固定平台和基板。
在基板或者基板驱动平台上设置用于正确对准固定在掩模平台上的掩模和安装在底座上的基板的多个对准键。而且，在掩模平台处设置用于检测该对准键的对准照相机。通过对准照相机检测基板和掩模的对准，并且通过导向单元将掩模与基板精细对准。
由于通过支撑体202固定该掩模平台，因此需要用于移动基板以在掩模和基板之间正确对准的基板驱动装置。
在设置于掩模平台下部的底座上安装基板。以下参照图3说明安装于底座上的基板驱动装置以及用于支撑该基板的基板卡盘。
参照图3，在接近型曝光装置的底座301上形成位于掩模平台下部的基板卡盘304和基板驱动装置302和303。在底座301的四个边缘处形成具有正方形形状用于安装支撑体202以支撑该掩模平台的支撑体安装单元315。在支撑体安装单元315处安装该支撑体202以实现上下驱动，从而首先确定掩模和基板之间的间隙。
在底座301上安装用于移动基板的基板驱动装置302和303。基板驱动装置302为用于沿X方向驱动基板卡盘304的X轴驱动平台302，而基板驱动装置303为用于沿Y方向驱动基板卡盘304的Y轴驱动平台303。X轴驱动平台302与形成于底座301上的X轴驱动轨道310连接从而沿X方向移动，而Y轴驱动平台303与形成于X轴驱动平台302上的Y轴驱动轨道311连接从而沿Y方向移动。
通过X轴驱动平台302和Y轴驱动平台303沿X方向和Y方向移动安装在Y轴驱动平台303上的基板卡盘304从而使其移动到一定坐标处。由于在掩模平台处固定安装该掩模，因此移动该掩模底部的基板以使其与掩模对准并且然后执行曝光工艺。
在Y轴驱动平台303上形成用于支撑基板的基板卡盘304。该基板卡盘304设置有用于精确控制掩模和基板之间间隙的间隙动力(motor)单元313。以三角形形状安装的三个间隙动力单元支撑基板卡盘304。该间隙动力单元313的首要目的是以几百微米的高精度恒定保持基板和掩模之间的间隙，并因此设置三个间隙动力单元。首先通过该三个间隙动力单元控制基板和掩模之间的间隙，然后通过两个间隙动力单元和一个间隙动力单元控制该基板的平坦度。
首先通过用于支撑掩模平台的支撑体202控制掩模与基板之间的间隙，然后通过间隙动力单元313在几百微米范围内精确控制掩模与基板之间的间隙。
因此，随着诸如LCD器件以及PDP器件的图像显示器件逐渐变大，基板和基板卡盘也在变大。
由于大玻璃基板具有几米的较大尺寸，因此用于支撑基板的基板卡盘具有几米的较大尺寸。该基板卡盘由金属材料形成因此具有多达几吨的重量。在通过间隙动力单元313支撑基板卡盘304时，没有由间隙动力单元313支撑的基板卡盘304的部分会偏斜并因此不能维持均匀的平坦度。为了防止基板卡盘的偏斜，可以将基板卡盘形成得较厚。但是，这种情况下，该基板卡盘会变得更重从而不易平稳工作。
因此，本发明还提供了用于恒定保持基板卡盘和掩模之间间隙的基板卡盘平坦度保持装置314。
作为基板卡盘平坦度保持装置的一个实施例，在基板卡盘的下部安装多个浮动空气气缸314从而防止基板卡盘按照各位置的偏斜。
在本发明的接近型曝光装置中，在掩模平台上还安装有用于检测基板卡盘平坦度的基板卡盘平坦度检测装置(未示出)。该基板卡盘平坦度检测装置检测基板卡盘的平坦度。然后，如果随着位置的改变而使基板卡盘的平坦度发生改变，则该基板卡盘平坦度检测装置向控制器反馈信息。因此，通过该浮动空气气缸314可以使该基板具有一定的平坦度。
以下将参照图4A和4B说明基板卡盘和基板卡盘平坦度保持装置。
参照图4A，设置为三角形形状的三个间隙动力单元313在基板卡盘304的边缘处支撑基板卡盘304。间隙动力单元313提升或者降低该基板卡盘304从而设置基板卡盘与掩模之间的间隙。
在基板卡盘304的下表面处形成用于保持基板卡盘均匀平坦度的多个浮动空气气缸314。在基板卡盘可能容易偏斜的位置处安装该浮动空气气缸。例如，当在基板卡盘304的各边缘处安装间隙动力单元313时，在中部和远离间隙动力单元313的位置处容易产生基板卡盘的偏斜。因此，在中部和远离间隙动力单元313的位置处安装该空气气缸314。参照图4A，在基板卡盘304的中部以预定间隔安装三个空气气缸314并且在安装有一个间隙动力单元313的基板卡盘304边缘的各拐角处安装两个空气气缸314，从而总共安装五个空气气缸314。
以下参照图4B说明浮动空气气缸的工作情况。
在用于支撑掩模的掩模平台上安装多个检测传感器410。该检测传感器410检测基板卡盘304的平坦度，并如果基板卡盘偏斜则向控制器(未示出)发送信号。然后，该控制器向空气气缸314发送该信号从而控制空气气缸的气压。因此，空气气缸314支撑基板卡盘304的提升和下降，从而恒定保持基板卡盘的平坦度。操作者可以设定保持基板卡盘平坦度的空气气缸初始压力值。然后，如果通过基板卡盘检测装置检测到的基板卡盘的平坦度发生变化，则将该信息发送给空气气缸并从而控制该空气气缸使其具有初始压力值。本发明还设置有用于通过从控制器接收基板卡盘的偏斜信息而恒定保持空气气缸压力的电子调整器。
参照图5，电子调整器314具有活塞510和气缸511，并且还具有分别在其上部和下部与基板卡盘304和Y-轴驱动平台303接触的支撑体。在活塞510和气缸511之间填充空气，并且通过安装在各空气气缸304处的电子调整器314恒定保持该空气压力。
在基板卡盘304下部还设置有具有用于从基板卡盘上以一定高度卸载已经加载到基板卡盘304上的基板的基板支撑销的基板支撑销卡盘。当通过机械手向基板卡盘上加载或者从基板卡盘上卸载基板时，该支撑销以一定高度从基板卡盘上卸载基板。
以下将参照图6说明该基板支撑销以及用于支撑该基板支撑销的基板支撑销卡盘。
参照图6，通过间隙动力单元313和空气气缸314支撑基板卡盘304。而且，基板400位于基板卡盘304的上表面。
在基板支撑卡盘304的下部还提供有基板支撑销卡盘501。在基板支撑销卡盘501上以预定间隙设置多个基板支撑销502。基板支撑销502通过该基板支撑卡盘支撑该基板。通过其它支撑轴503固定基板支撑销卡盘501。
空气气缸314和间隙动力单元313通过基板支撑销卡盘501支撑基板卡盘304。
由于固定了基板支撑销卡盘304以及安装于其上的基板支撑销，因此通过上下移动间隙动力单元313将基板400加载到基板卡盘304或者将基板从基板卡盘304上卸载。
如上所述，在本发明中，提供用于使基板卡盘靠近掩模的间隙动力单元，从而设定高精度的基板和掩模之间的间隙并因此提高曝光效果。
在曝光较大基板的情况下，还提供了用于防止基板卡盘偏斜的平坦度保持装置，从而可以在执行接近曝光时恒定保持基板与掩模之间的间隙。而且，由于设置了平坦度保持装置，即使基板卡盘很薄也可以获得极好的平坦度。因此，在执行接近曝光时可以将掩模图案准确地转移到基板上。
由于在不脱离本发明的精神和实质的情况下可以通过多种形式实施本发明，因此应该理解到上述的实施方式不受上述说明任何细节的限制，除非另有说明，本发明应该由所附权利要求书的精神和范围进行广泛解释，并且因此本发明希望包括所有落入权利要求书界限范围内的所有变化和修改或者该界限内的等同变形。

Claims (19)

1、一种曝光装置，包括：
掩模平台；
用于支撑所述掩模平台的支撑体；
位于所述掩模平台下部的基板；
用于支撑所述基板的基板卡盘；
用于移动所述基板卡盘的基板卡盘移动装置；
安装在所述基板卡盘移动装置上用于控制所述基板和掩模平台之间间隙的间隙动力单元；以及
用于恒定保持所述基板卡盘平坦度的基板卡盘平坦度保持装置。
2、根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，所述基板卡盘移动装置包括：
用于沿X-方向移动所述基板卡盘的X-轴驱动平台；以及
用于沿Y-方向移动所述基板卡盘的Y-轴驱动平台。
3、根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，在所述基板卡盘移动装置上以三角形形状设置三个间隙动力单元，从而支撑所述基板卡盘。
4、根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，所述基板卡盘平坦度保持装置为用于通过一定气压支撑所述基板卡盘的空气气缸。
5、根据权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，所述空气气缸实施为多个，通过该空气气缸支撑所述基板卡盘的中心和边缘。
6、根据权利要求5所述的曝光装置，其特征在于，还包括用于恒定保持所述空气气缸压力的电子调节器。
7、根据权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，还包括用于检测所述基板卡盘平坦度的基板卡盘平坦度检测装置，其中所述电子调节器基于由所述基板卡盘平坦度检测装置提供的该基板卡盘的平坦度信息而恒定维持所述空气气缸的压力。
8、根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，还包括用于支撑所述基板的多个基板支撑销。
9、根据权利要求8所述的曝光装置，其特征在于，将安装有所述基板支撑销的基板支撑销卡盘设置在所述基板卡盘的下部。
10、根据权利要求9所述的曝光装置，其特征在于，所述基板支撑销通过所述基板卡盘支撑所述基板。
11、根据权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，所述间隙动力单元和基板卡盘平坦度保持装置通过所述基板支撑销卡盘支撑所述基板卡盘。
12、根据权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，固定所述基板支撑销，并且通过上下移动所述间隙动力单元将所述基板加载到基板卡盘上或者从所述基板卡盘上卸载所述基板。
13、一种曝光装置，包括：
基板卡盘；
安装用于上下移动所述基板卡盘的间隙动力单元；
用于恒定保持所述基板卡盘平坦度的基板卡盘平坦度保持装置；以及
用于检测所述基板卡盘平坦度的基板卡盘平坦度检测装置。
14、根据权利要求13所述的曝光装置，其特征在于，所述基板卡盘平坦度保持装置为用于通过气压维持恒定压力的空气气缸。
15、根据权利要求14所述的曝光装置，其特征在于，还包括用于从所述基板卡盘平坦度检测装置接收基板卡盘平坦度信息的电子调节器，从而恒定保持所述空气气缸的压力。
16、根据权利要求13所述的曝光装置，其特征在于，还包括用于将所述基板卡盘移动到一定位置的基板卡盘移动装置。
17、根据权利要求16所述的曝光装置，其特征在于，所述基板卡盘移动装置包括：
用于沿X-方向移动所述基板卡盘的X-轴驱动平台；以及
用于沿Y-方向移动所述基板卡盘的Y-轴驱动平台。
18、根据权利要求13所述的曝光装置，其特征在于，还包括：
用于支撑加载在所述基板卡盘上的基板的基板支撑销；以及
用于固定所述基板支撑销的基板支撑销卡盘。
19、根据权利要求18所述的曝光装置，其特征在于，在所述基板卡盘下部设置基板支撑销卡盘，并且所述基板支撑销通过所述基板卡盘支撑所述基板。
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