CN1979317A - 薄膜图案形成装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄膜图案形成装置，包括：室壳体，具有与外界相连通的内部空间；第一固定单元，设置在室壳体中；图案电极板，具有以一定形状突出的突出电极，且固定至第一固定单元；第二固定单元，设置在室壳体中，且与图案电极板隔开一定间隙，用于固定其上沉积有涂墨的金属纳米材料的基板；供电单元，用于向第一固定单元和第二固定单元供应电力，以便在第一固定单元和第二固定单元处形成电极；以及干燥单元，用于干燥在基板上被图案化的涂墨的金属纳米材料。可以在基板上简单地形成诸如栅极线的金属薄膜线，且可以缩短处理时间。此外，简化了所需的设备，从而降低了安装成本，并提高了生产率。

Description

薄膜图案形成装置及方法
技术领域
本发明涉及薄膜图案形成装置及方法，具体地说，涉及一种能够在基板上容易地形成诸如栅极线的金属薄膜线、能够减少制造时间、并简化整体结构的薄膜图案形成装置及方法。
背景技术
通常，液晶显示器(LCD)包括：后基板，其在板型玻璃上具有诸如晶体管的驱动器件；前基板，其在板型玻璃上具有滤色片层等；密封剂，其将后基板和前基板彼此粘合在一起；以及液晶层，其包含在后基板与前基板之间。
液晶层的液晶分子的排列通过后基板的驱动器件的适当操作来控制。液晶层的光学特性通过液晶分子的排列来控制，从而显示图像。
为了制造后基板和前基板，通过半导体制造工艺在基板(玻璃)上形成驱动器件或滤色片层。下面将描述在基板上形成诸如栅极线等的金属薄膜线的一般过程。
如图1所示，通过溅射装置在基板上形成金属薄膜。该溅射装置包括：基板支架20，其设置在真空室壳体10中，用于固定基板S；靶托(target holder)30，其设置在真空室壳体10中，且与基板支架20相隔开，用于固定金属材料的溅射靶T；以及动力单元40，其设置在真空室壳体10的一侧，用于将电压施加到基板支架20和靶托30。
真空泵50安装在真空室壳体10的一侧，而用于供应气体的气体供应管60连接至真空室壳体10。
下面将解释通过使用上面的溅射装置在基板S上形成金属薄膜的过程。
首先，将基板S固定到基板支架20，并将溅射靶T固定到靶托30。在这种状态下，将真空室壳体10内部的空气排尽，从而在真空室壳体10内造成真空，接着，将溅射气体引入真空室壳体10内。然后，通过动力单元40将高频电压供应给真空室壳体10，从而在真空室壳体10中产生等离子体。通过真空室壳体10内部的等离子体在溅射靶T处产生粒子。粒子沉积于基板S上，从而在基板S上形成了金属薄膜。当通过动力单元40供应高频电压时，在基板支架20上形成阳极，并且在靶托30上形成阴极。
通过溅射装置完成溅射工序之后，在形成于基板S上的金属薄膜上沉积光刻胶层。接着，通过光刻和显影工序对光刻胶层进行图案化，从而除了待形成的栅极线之外可以曝光待蚀刻的金属薄膜的一部分。然后，通过干蚀刻工序或湿蚀刻工序去除金属薄膜的已曝光部分，并且去除剩余的光刻胶层，从而在基板S上形成诸如栅极线的金属薄膜线。
图2是示出了根据现有技术的在基板上形成金属薄膜图案的工序的流程图。
然而，由于在基板上形成诸如栅极线等的金属薄膜线的工艺必然包括溅射工序、光刻胶层沉积工序、曝光和显影工序、以及蚀刻工序等，因此，整个工艺很复杂且需要大量的处理时间。此外，由于需要各个装置来执行每个工序，因此导致了很高的设备成本。
而且，在真空室壳体中形成等离子体的工序非常复杂。即，为了在真空室壳体中形成等离子体，真空室壳体必须保持在真空状态下，必须将溅射气体引入到真空室壳体内，且必须将高频电压施加到真空室壳体。因此，很难构造和控制溅射装置。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种薄膜图案形成装置及方法，其能够简单地在基板上形成诸如栅极线的金属薄膜线、减少处理时间、并简化必要的设备。
为了实现这些和其它的目的和优点，并且根据本发明的宗旨，如在此实施并广泛描述的，提供了一种薄膜图案形成装置，包括：室壳体，其具有与外界相连通的内部空间；第一固定单元，其设置在室壳体中；图案电极板，其具有以一定形状突出的突出电极，且固定至第一固定单元；第二固定单元，其设置在室壳体中，且与图案电极板隔开一定间隙，用于固定其上沉积有涂墨的(inked)金属纳米材料的基板；供电单元，用于向第一固定单元和第二固定单元供应电力，以便在第一固定单元和第二固定单元处形成电极；以及干燥单元，用于干燥在基板上被图案化的金属薄膜线。
为了实现这些和其它的优点，并且根据本发明的宗旨，如在此实施并广泛描述的，还提供了一种薄膜图案形成方法，包括：在基板上沉积涂墨的金属纳米材料；将电子通量以预定图案施加到其上沉积有涂墨的金属纳米材料的基板上；以及对通过电子通量以预定图案被图案化的涂墨的金属纳米材料进行干燥。
通过下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的前述和其它的目的、特征、方面和优点将变得更显而易见。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其包含在说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与描述一起用来解释本发明的原理。附图中：
图1是示出了根据现有技术的溅射装置的示意性横截面视图；
图2是示出了根据现有技术的在基板上形成金属薄膜图案的工艺的流程图；
图3是示出了根据本发明的薄膜图案形成装置的示意性横截面视图；
图4是示出了根据本发明的图3中薄膜图案形成装置的图案电极板细节的局部放大视图；
图5和图6是示出了根据本发明的图3中薄膜图案形成装置的第二固定单元细节的局部放大视图；
图7是示出了根据本发明的在基板上形成薄膜图案的工序的流程图；以及
图8是示出了根据本发明的薄膜图案形成装置的工作状态的示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的优选实施例，本发明的实例在附图中示出。
下面，将参照附图解释根据本发明的薄膜图案形成装置及方法。
图3是示出了根据本发明的薄膜图案形成装置的示意性横截面视图。
如图所示，根据本发明的薄膜图案形成装置包括：室壳体100，围住其中的一定空间；第一固定单元200，设置在室壳体100中；图案电极板300，具有以一定形状突出的突出电极310，且固定至第一固定单元200；第二固定单元400，设置在室壳体中，且与图案电极板300隔开一定间隙；供电单元500，向第一固定单元200和第二固定单元400供应电力，从而在第一固定单元和第二固定单元处形成电极；以及干燥单元600，设置在室壳体100中，用于干燥在基板上被图案化的金属薄膜线。
室壳体100与外界相连通，从而处于大气压状态中。
用于使第一固定单元200线性往复运动的驱动单元700安装在室壳体100处。驱动单元700连接至第一固定单元200，从而使第一固定单元200线性往复运动。
图案电极板300包括具有一定面积和厚度的底部320以及以一定图案从底部320的一个表面突出的突出电极310。突出电极310用于在基板S上形成诸如栅极线的图案。
如图4所示，供电线330可以附加地安装在突出电极310处，以便增强突出电极310的电极强度。供电线330可以连接至用于向第一固定单元200供应电力的供电单元500，或可以连接至附加的供电单元。供电线由更优于图案电极板导电性的材料制成。
图案电极板300可以通过各种方法固定至第一固定单元200。作为各种方法中的一种，可以在第一固定单元200处设置真空抽吸结构。
第二固定单元400具有一定的面积，且在其上边缘处设置有平面的支撑表面410。其上沉积有涂墨的金属纳米材料M的基板S位于支撑表面410上。基板S形成为具有一定的厚度和面积，且玻璃板可以用作基板。涂墨的金属纳米材料M通过将粉末状的金属纳米材料与溶剂相混合而形成。
基板S可以通过各种方法固定至第二固定单元400。作为各种方法中的一种，可以在第二固定单元400处设置真空抽吸结构。
如图5所示，作为第二固定单元400的修改实例，突出电极420形成为具有与图案电极板300的突出电极310相对应的形状。
如图6所示，供电线430可以附加地安装在突出电极420处，以便增强第二固定单元400的突出电极420的电极强度。供电线430可以连接至用于向第二固定单元400供应电力的供电单元500，，或可以连接至附加的供电单元。
干燥单元600对沉积在基板S上进而以预定形状被图案化的涂墨的金属纳米材料进行干燥。干燥单元600可以不同方式实现。优选地，干燥单元600作为用于发射紫外光的紫外线灯来实现。
干燥单元600安装在室壳体10中，以便位于第二固定单元400的上侧。优选地，干燥单元600设置有多个。
图7是示出了根据本发明的在基板上形成薄膜图案的工序的流程图。
如图所示，根据本发明的薄膜图案形成方法包括：在基板上沉积涂墨的金属纳米材料；将电子通量以预定图案施加到其上沉积有涂墨的金属纳米材料的基板上；以及对通过电子通量以预定图案被图案化的涂墨的金属纳米材料进行干燥。上述工序是在大气压状态下进行的。
作为一个实例，基板体现为具有一定厚度和面积的玻璃板。
通过将粉末状的金属纳米材料与溶剂相混合来形成涂墨的金属纳米材料。
将参照图7解释用于将电子通量施加到基板上的工序。首先，将基板S设置在具有预定图案的阳极与具有同阳极尺寸相对应的尺寸的阴极之间。接着，将电力供应给阳极和阴极，从而在其间形成电子通量。阳极的图案可以包括诸如栅极线等的各种图案。
对以预定图案沉积在基板S上的涂墨的金属纳米材料进行干燥的工序可以以不同方式实现。作为一个实例，将紫外光照射到基板上，从而对以预定图案沉积在基板上的涂墨的金属纳米材料进行干燥。
下面，将解释薄膜图案形成装置及方法的实施。
首先，将具有预定图案的突出电极310的图案电极板300固定至第一固定单元200。接着，将其上沉积有涂墨的金属纳米材料M的基板S固定至第二固定单元400的支撑表面410。然后，通过驱动单元700移动第一固定单元200，从而可以将固定至第一固定单元200的图案电极板300与固定至第二固定单元400的基板S之间的间隙控制为预定间隙。
在将图案电极板300与基板S之间的间隙控制为预定间隙之后，将电压供应至第一固定单元200与第二固定单元400之间。此处，在图案电极板300处形成阳极，并且在第二固定单元400处形成阴极。
由于电压施加在第一固定单元200与第二固定单元400之间，因此，在图案电极板300与第二固定单元400之间形成电子通量。电子通量集中在图案电极板300的突出电极310上，并且通过通量对沉积在基板S上的涂墨的金属纳米材料M进行集中。因此，以与图案电极板300的突出电极310的形状相对应的形状，在基板S上对涂墨的金属纳米材料M进行图案化。
当以与图案电极板300的突出电极310的形状相对应的形状在第二固定单元400的上表面上形成突出电极420时，形成在图案电极板的突出电极310与第二固定单元的突出电极420之间的电子通量具有增强的强度。因此，沉积在基板S上的涂墨的金属纳米材料M可以被更有效地图案化。
当在图案电极板300的突出电极310处形成导线330时，形成在突出电极310处的通量具有增强的强度。因此，沉积在基板S上的涂墨的金属纳米材料M可以被更有效地图案化。
完成在基板S上对涂墨的金属纳米材料M的图案化之后，切断供应给第一固定单元200和第二固定单元400的电压。接着，通过驱动单元700移动第一固定单元200，从而第一固定单元200和第二固定单元400可以在其间保持预定间隙。然后，通过干燥单元600对在基板S上被图案化的涂墨的金属纳米材料M进行干燥。因此，在基板S上形成了具有与图案电极板300的突出电极310的形状相对应的形状的金属薄膜图案。根据图案电极板300的突出电极310的图案来确定形成在基板S上的金属薄膜图案。
当在基板S上以预定图案对涂墨的金属纳米材料M图案化之后，将电压供应给第一固定单元200和第二固定单元400时，干燥单元600运转，从而对在基板S上被图案化的涂墨的金属纳米材料M进行干燥。
根据本发明的薄膜图案形成方法包括：在基板S上沉积涂墨的金属纳米材料M；将电子通量以预定图案施加到其上沉积有涂墨的金属纳米材料的基板S上；以及对通过电子通量以预定图案被图案化的涂墨的金属纳米材料进行干燥。
通过使用本发明的薄膜图案形成装置，可有利地进行在基板S上沉积涂墨的金属纳米材料M的工序之后的工序。
在本发明中，在基板S上沉积涂墨的金属纳米材料M，将电子通量施加到基板上以形成图案，进而对图案进行干燥。因此，当大规模地生产相同的图案时，整个工艺比现有技术更简单，从而缩短了所需的处理时间。
此外，在本发明中，通过仅使用一台设备，金属薄膜图案就可以形成在其上沉积有涂墨的金属纳米材料M的基板S上，从而不需要更多的设备。
此外，在本发明中，由于金属薄膜图案可以在大气压状态下形成在基板S上，所以整个操作更容易。即，尽管现有技术的溅射装置必须保持其中的等离子体状态，但是在本发明中不需要这种附加条件。因此，在本发明中简化了整个操作。
如上所述，通过本发明，金属薄膜图案可以容易且简单地形成在基板上，从而减少了所需的处理时间，并提高了生产率。而且，简化了在基板上形成金属薄膜图案所需的设备，从而降低了安装成本和制造成本。因此，提高了产品竞争力。
由于在不脱离本发明的精神或实质特征的前提下，本发明可以以多种形式来实施，所以还应该理解，除非另有说明，否则上述实施例不限于前述的任一细节，而应在所附权利要求中所限定的精神和范围内广泛地构造，因此，落在权利要求或其等同物范围内的所有变化和修改，均应被所附权利要求包含。

Claims (7)

1.一种薄膜图案形成装置，包括：
室壳体，其围住内部空间，且与外界相连通；
第一固定单元，其设置在所述室壳体中；
图案电极板，其具有以一定形状突出的突出电极，且固定至所述第一固定单元；
第二固定单元，其设置在所述室壳体中，且与所述图案电极板隔开一定间隙，用于固定其上沉积有涂墨的金属纳米材料的基板；
供电单元，用于向所述第一固定单元和所述第二固定单元供应电力，以便在所述第一固定单元和所述第二固定单元处形成电极；以及
干燥单元，用于所述涂墨的金属纳米材料在所述基板上被图案化之后对其进行干燥。
2.根据权利要求1所述的薄膜图案形成装置，其中，供电线设置在所述图案电极板的所述突出电极处。
3.根据权利要求1所述的薄膜图案形成装置，其中，以与所述图案电极板的形状相对应的形状而突出的突出电极设置在所述第二固定单元处。
4.根据权利要求1所述的薄膜图案形成装置，其中，供电线设置在所述第二固定单元的所述突出电极处。
5.根据权利要求1所述的薄膜图案形成装置，其中，所述干燥单元通过照射紫外光对在所述基板上被图案化的所述涂墨的金属纳米材料进行干燥。
6.一种薄膜图案形成方法，包括：
在基板上沉积涂墨的金属纳米材料；
将电子通量以预定图案施加到其上沉积有所述涂墨的金属纳米材料的所述基板上；以及
对通过所述电子通量以预定图案被图案化的所述涂墨的金属纳米材料进行干燥。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述工艺全部在环境大气压状态下进行。
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