TW200537259A - Method for imaging regular patterns - Google Patents

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Description

200537259 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於顯影系統，且更具體而言係關於一種顯影 規律圖案之方法。 【先前技術】 用於顯示器及半導體電子裝置之常見製造技術涉及數個 顯影步驟。一塗佈有一光阻劑或其它敏感性材料之基板係 經由一光工具遮罩曝光於輻射來達成某些改變^就其本質 而言，此等製程涉及大量單獨之步驟，每一步驟通常皆具 有一有限故ρ早風險，由此降低了整個製程之良率且增加了 製成品之成本。一特定實例係製作平板顯示器之濾色片。 濾色片製作可因材料成本高及製程良率低而係一極昂貴之 製程。傳統微影蝕刻方法涉及··使用一諸如旋轉塗佈法、 狹縫（slit)及旋轉或非旋轉塗佈法之塗佈技術將色阻材料塗 施至一基板。然後，經由一光工具遮罩將該材料曝光，並 隨後實施一顯影製程。 人們已經提議使用直接顯影法來製作顯示器且尤其是濾 色片。頒於DeBoer等人之第4,965,242號美國專利闡釋一種 用於製造一濾色元件之染料轉移製程。在一染料受體元件 上疊加一染料施體元件，然後，逐一影像地加熱該染料施 體（dye donor)以選擇性地將染料自該施體輸送至該受體 (receiver)。逐一影像加熱之較佳方法係藉助一雷射光束。 二極體雷射因其易於調變、低成本及小尺寸而特別佳。 通常，直接顯影系統採用數以百計之單獨平行調變光束 99010.doc 200537259 來減少完成該顯影所花費之時間。頒於Blanchet-Fincher等 人之第6,146,792號美國專利闡釋了在一諸如一濾色片等受 體元件上產生一持久顯影。於該等實例中所建議之雷射頭 係由二十一個83 0 nm雷射二極體組成，每一雷射二極體皆 具有大約90 nW之單模輸出。現在常用之顯影頭甚至具有更 多通道，由加拿大British Columbia省Burnaby市的Creo公司 製造的SQUAREspot⑧熱顯影頭即係一實例。此等顯影頭可 具有夕達240個獨立顯影通道，每一通道具有超出n w之 功率。忒影像被寫入一系列光帶及條形區，該等光帶及條 形區緊密鄰接以形成一連續影像。 多通道顯影系統之一問題係··極難保證所有通道皆具有 相同顯影特徵。通道至通道之間在功率、光束大小、光束 ^狀及聚焦方面之變化皆全部有助於產生一通常稱作成帶 效應之顯影假影。通當 占盤 、吊成帶效應在兩個連續顯影條形區 2的區域内尤為明顯。其主要原因為：通常，最後一個 =描條形區之結尾及下一被掃描條形區之開始係由該條 开7區之對置末端處之通道 χ y各 、來寫入，且很可能具有不同之顯 小之逐、斩^錢形區内不會看到通道至通道間光斑大 巴邊界卢V但當條形區與另一條形區鄰接時，該條形 &邊界處之間斷則相當明顯。 成帶效應在多通道鞀与 準顯影頭而降低。缺而\ 常見問題且可藉由仔細校 在一定時間後再_而2及機械偏移可導致該成帶效應 形區邊界處減小成帶效庫/人們仍然需要能夠尤其在條 欢應之可視性之顯影方法。 99010.doc 200537259 【發明内容】 ，種用於特點之規律圖案之顯影方法可藉由組態該顯影 條幵/區内之通道數量以確保一顯影相貌内不出現邊界來減 少在條形區邊界處所產生之可視成帶效應。 在本發明之一恶樣中，提供一種組態一多通道顯影頭用 以顯影特點之-規律圖案之方法。該方法包括··破定該圖 〃中特點之間的重複距離；及確定用於顯影之通道數 春里以便可在該顯影頭之一單一掃描中顯影每一圖案特 點。然後，根據所確定之通道數量組態該顯影頭。 在本發明之再一態樣中，提供一種用於顯影特點之一規 律圖案之多通道顯影頭。該顯影頭係根據上述方法組態。 出於瞭解本發明之目的，現在將以舉例說明方式結合附 圖參照下文之詳細闡釋。 【實施方式】 LCD顯不面板之濾色片内使用數種彩色元件之組態。圖 φ 1-八所示條紋組態具有紅色、綠色及藍色之交替排且皆係最 常見組態。圖1-B所示馬賽克形組態具有在兩個方向上交替 之彩色元件且提供改良型彩色混合。一三角形組態（未顯示） 具有相互呈一三角關系之紅色、綠色及藍色濾色元件，可 提供最佳混色。該馬赛克形及三角形組態濾色片更難於製 作’且該馬賽克形組態額外需要一更複雜的驅動電路。 圖1 - A顯示一條紋組態漶色片1 〇之一部分。該渡色片包括 橫跨一基板18形成於交替排内之複數個紅色、綠色及藍色 彩色元件12、14及16。一黑色矩陣層2〇劃定彩色元件12-16 99010.doc 200537259 之輪廓，該黑色矩陣層將該等元件分開且防止元北 光泡漏。通常，該等列被顯影為延長條紋輯後由 陣20細分成單獨的彩色^件12_16。相關lcd面板（未、矩 上之TFT電晶體被區域22處黑色矩陣之一部分所遮蔽:不 圖i-B顯示馬賽克組態之一滤色片，其與 組態濾色片之惟-差異在於彩色元件12_16之佈置，其係伸 顏色沿行及橫跨行而交替。 μ
於本發明之一實施例中，蕤由吉拉Μ ^ 貝她椚甲错由直接將一與一受體基板緊 密接觸而置放之染料施體元件顯影來製作一濾色片。使用 一基於多通道光閥之顯影系統將染料按照影像轉移至基 板。該渡色片之紅色、綠色及藍色部分係在分別之步驟中土， 每次皆以擬下次轉移之彩色染料來替代該染料施體元件而 顯影。 一先則技術之基於光閥之顯影頭顯示於圖2中。在一矽基 板102上製造一包括複數個可變形鏡片元件ι〇ι之線性光閥 陣列100。一雷射104使用一包括柱面透鏡1〇8及11〇之變形 光束擴展器產生一照明線1〇6。頒予Gelbart之美國專利第 5,5 17,359號闡釋一種用於形成照明線1〇6之方法。一透鏡 112僅在兀件101處於非啓動狀態時經由一開口阻件内ιΐ6 之一開口 114將該雷射照明聚焦。該照明線1〇6跨越複數個 元件101橫向散佈以使每一元件1〇1皆被照明線1〇6之一部 分照射到。 當任一特定元件101未啓動時，開口丨丨4會使來自彼元件 之光透射。來自已啓動元件之光則被開口阻件丨丨6阻擋。一 99010.doc 200537259 透鏡118將光閥1 ο 〇顯影來形成一顯影條形區丨2 〇。顯影條形 區120包括複數個個別按影像調變之光束，該光束可在基板 之區域上掃描來構成一影像。
當顯影常用於製作顯示器面板之剛性基板時，所用掃描 器通常係一可將一基板固定在一平面定向之平臺式掃描 器。該基板或該顯影光束、或兩者之—組合彼此相對位移 來實施該掃描》頒於Gelbart之第1〇/44〇235號美國專利申請 案揭示一適用於顯示器面板顯影之高速平臺式掃描器之實 例。或者，可將撓性基板或固定至一滾筒式掃描器之外部 表面或内部表面來實施該掃描。只要基板充分薄且該滾筒 之直徑充分大，既使一傳統上認為係剛性之基板（例如玻璃） 亦可在一滾筒式掃描器上進行掃描。 圖3示意性描繪一直接顯影之先前技術方法。一濾色片基 板18之-部分已在—染料轉移作業中被圖案化為複數個紅 ^條紋30_36 ° -光閥38(於一多通道顯影頭内）具有複數個 可單敎址之通道4Ge圖3以虛線41來財該等光閥通道與 所轉移圖案之間的對應關系。應瞭解，儘管光閥38係以該 :影圖案相同之比例尺顯示在圖3·α中，但該示意性圖解僅 。人‘、.員不亥等光閥通道4〇與該等被寫圖案之間的對 j關系而未必係-實際關系。實務上，如圖2所示，可藉由 -透鏡118將光閥顯影至該基板上，從而可在該基板之平面 上重格式化該顯影條形區之大小及形狀。 • 土板上沿一主掃描方向42掃描由光閥38產生之光束 同時根據擬寫圖案逐_影像地調變該等光束。啓動通道‘ 99010.doc 200537259 之群組以在期望形成一條紋特點之任何位 且座生一Oj夕 個顯影光束，同時不對應於該圖案之其它通道將S夕 於該基板通常太大而無法在一單一掃描中顯影，所^由 能需要對該基板實施多重掃描來完成 x，可 凡从硪顯衫。以此 了：母7掃描皆繼之以光閥38在方向44上之平移以： 繽掃描通常能與前一掃描並排對齊。於所描繪之 中，在主掃描方向42上之每一掃描期間，掃描方== 存在移動，該位移發生在掃描完成後。 一乎筒々搞W^ k擇為’對於 滾琦式知描器而δ，可同時沿兩個掃描方向掃描，由在 以-螺旋方式寫該影像。還有幾種可用於校準心掃描： 後續掃描之任選方案。已知在顯影過程中可藉由將先前及 後續掃描重叠一個或多個通道寬度來對抗條形區邊緣效 應:或者，該後續掃描之第一顯影通道可與該先前掃描之 最後顯影通道隔開一相當於光閥上鄰近通道間之間距 離。 S的距 在-第-主掃描内掃描該等光束之同時，寫紅色條纹 3〇、32及條紋34之部分34，β在該第一主掃描完成時，㈣ 38沿次掃描方向44移動至一新位置％，，如虛線所示。該次 掃描位移對應於光閥38上可用通道之數量（此處為Μ個通 道）。位於π處之已位移光閥將第一通道46定位於鄰近最後 通道45於光間上位置38内之先前位置’由此顯影條紋34之 一部分34”。如先前所討論，避免在條紋34之部分μ，與μ" 之間的邊界處出現如線47所示之可視間斷極為困難。 於本發明中，可藉由佈置該顯影以使在連續主掃描中條 99010.doc -10- 200537259
开/區邊界不落人i条紋之被顯影區域内來避免該間斷Ο。 由於該圖案係事先已知且具有規律及無變化之特點，故此 係可能。下文將結合圖4·Α進-步闡釋此概念。條紋3〇及32 皆係沿主掃描方向在-第一掃描内顯影，但是雖然亦可在 該第-掃描中顯影條紋34之一部分，但要特別避免此類現 象之發生。於該第二主掃描中，光閥38被轉換至一新位置 38”以便將該帛-料46恰好^位於魏34開始處之影 像。（圖中顯示位於新位置38"之光閥係沿方向42位移，此 僅為避免遮擋該圖式中之細節。)使群組5〇内之通道被杯 用’以便既使在該第-主掃描期間能夠顯影條紋34之一: 分’亦要避免此現象以防止在該條紋内出現_條形區邊 界i於該第二主掃財’處於位移位置38"之光閥使用第_ 通道46顯影條紋34之開始。由於光閥％每次皆沿次掃描方 向44位移小於全條形區（由通道5〇被禁用所致）之事實，迷 度之損失較小。於圖4_A所示之簡約情形下，該速度損失係 由光閥上總計35個通道中括在52處之3個通道表示或係 8.5%。實務上，光閥可具有數百個通道且速度損失可更，二 顯而易見’處於位置38之光間無需定位通道“來顯影條纹 3〇之開始’此乃因通道50於此特定組態中均未啓用与 可開始於諸多通道之任一個而不會影像生產率。然而，2 狀況係特指-特定狀況’且若以一最佳通道數量特別製作 忒光閥，則此靈活性將不復存在。 圖4-B顯不用於一馬赛克組態濾色片之顯影方法。本發明 同樣適用於此情形’其區別在於將複數個彩色元件單獨顯 99010.doc 200537259 〜在基板1 8上而非顯影條紋。此時，通道6 6被禁用且當顯 〜心色元件6 2及6 4時，光閥再次移位至位置3 8 "，以便在一 單一掃描内顯影整個元件且無間斷出現。 同樣，亦可使用本發明之方法來顯影一三角形組態遽色 片，此乃因在此組態中亦需要一規律間隔特點之圖案。 如上所述，後續掃描可重疊或緊密鄰接先前掃描。當顯 影規律圖案時，明確存在更多可供使用的選擇方案。回頭 參照圖4-A，如圖所示，當光閥38之最後通道52落入特點34 内時’可禁用通道50且將後續掃描對準特點34之開始。另 一選擇為，假若光閥之最後通道落在特點3 2與3 4之間，則 仍可將該後續掃描對準特點34之開始，以在連續掃描或條 幵> 區之間留出一實質間隙。藉此，依據該等規律特點之特 定重複，後續掃描可重疊或可不重疊。 可以數種方式實施多通道顯影頭之組態。若一顯影頭需 用於顯影一非變化之圖案，則可製作該頭或組態其硬體用 於一特定通道數量。較佳地，若該圖案可能經常變化，則 可以一硬體或軟體開關形式來提供該組態構件。衆所周 知，可使用雙列直插式包裝（DIP)開關將電子硬體（但包括微 處理器硬體）組態成諸多顯影產品，可同樣經由該硬體之一 軟體介面來較佳地實施該組態。經由一軟體參數之控制允 許自動在線組態該顯影頭，因此，假若該圖案内存在相對 頻繁之改變，則此甚為合意。 另一選擇為，該組態可涉及重格式化表示擬顯影圖案之 影像資料，以使擬被禁用之通道不接收會導致其顯影之影 99010.doc -12 - 200537259 像資料。然而，應注意，亦需要調整每一掃描後所橫向移 動之顯影光束之量以確保正確地寫全部特點。 實例 製備一 11x13英吋三色影像用於一具有224可用通道之 1200 dpi顯影頭。每一顯影彩色元件條紋之目標寬度係μ 6 μπι，其對應於該顯影頭上之4個通道。不同顏色之相鄰條 紋間的間距係一個通道或21.167 μιη。所用顯影頭係由加拿 大 British Columbia 省 Burnaby 市 Creo 公司製造的 SQUAREspot®熱顯影頭。將該頭安裝在平臺式掃描器上， 該掃描器闡釋於論文「用於平板顯示器製造之熱轉移」， Eran Elizur及Dan Gelbart，資訊顯示器學會雜誌，第"卷 第1期，第199-202頁中。 該顯影頭介面可指定顯影通道之數量，但僅有8組。4開j 關之所選重複圖案將通道數量進一步限制為40之倍數 (5x8=40條通道）。此特定顯影頭上可使用的最大通道數量 係200。藉此，該顯影頭可指定啟用200個通道，而剩餘之 24個通道則被禁用。 藉助用於一單色分離之圖案製備一單一 Tiff格式影像檔 案，即，間隔為317.5 μιη之84·6 μιη條紋。該檔案係針對每 一藍色、紅色及綠色施體按順序分別地顯影。對於紅色施 體’影像開始位置偏移1〇5.8 μιη，而對於綠色施體，該影 像開始位置再進一步偏移105.8 μιη，而產生如圖1-Α所示完 王的父曰之顏色條紋圖案。如此組態，則顏色元件區域内 不會出現條形區邊界。 99010.doc -13- 200537259 對所產生的樣品實施主觀成帶效應特徵檢測，且發現盆 較藉助該顯影頭上全部224個可用通道所製備之樣: 更小的可視成帶效應。 ” 悉此項技術者易於明白，在春於 在先則實例中，係在現用顯 影頭組態之限制下選擇圖案及顯影頭，24個被草用通 道具有降低大約11%生產率之作^可針料—指定大小及 重複來專門製造及組態顯影頭，以避免產量損失。例如， 當使用一 2 4 0通道之曝光頭日宑，兮脊加士上、，
+尤頌f該實例中詳述之圖案顯影可 按滿生產率進行。 儘管本文已針對顯示器及電子裝置之製作闡釋了本發 明，但本文所述該等方法亦直接適用於任何規律圖案之顯 ^包括片實驗至製作之生物醫學顯影中使用的彼等規 律圖案。LOC技術係儀器與保健工業領域中一快速成長的 研究課題。其原理係生產一自動化的微型實驗室，以便在 一單一微晶片範圍内實施樣品製備、流體輸送、分析及價 測步驟。LOC晶片可具有數個重複圖案特點。 儘管結合圖2闡釋了一多通道顯影頭之特定實施例，但由 於存在諸多其它類型之多通道顯影頭，因此此實施例僅係 此一顯影頭之一實例。 如熟悉此項技術者依據先前揭示所瞭解，在本發明之實 踐中，可能存在諸多改變及修改，而此等改變及修改皆不 脫離本發明之精神及範疇。 【圖式簡單說明】 在僅以舉例說明方式圖解闡釋本發明之較佳實施例之附 99010.doc -14- 200537259 圖中： 圖l-A係一先前技術濾色片組態之一部分之平面視圖； 圖1-B係一另一先前技術濾色片組態之一部分之平面視 圖， 圖2係一先前技術顯影頭之光學系統之透視圖； 圖3係一相對於一顯影基板顯示一光閥且描繪一先前技 術顯影方法之示意圖；
圖4-A係一相對於一基板顯示的一光閥之示意圖，其描繪 本發明之一顯影方法；及 圖4-B係一相對於一基板而顯示的一光閥之示意圖，其描 繪本發明之顯影方法之替代實施例。 【主要元件符號說明】 10 遽色片 12 彩色元件 14 彩色元件 16 彩色元件 18 基板 20 黑色矩陣 22 區域 30 條紋 30 圖案 32 條紋 32 特點 34 條紋 99010.doc -15- 200537259
34 特點 34” 部分 36 紅色條紋 38 光閥 38f? 位置 40 可定址通道 41 虛線 42 主掃描方向 44 次掃描方向 45 最後通道 46 第一通道 47 線 47 間斷 48 通道 50 通道 52 最後通道 60 彩色元件 62 顯影彩色元件 64 顯影彩色元件 66 通道 100 線性光閥陣列 100 光閥 101 可定址通道 102 $夕基板 99010.doc -16- 200537259
104 雷射 106 照明線 108 柱面透鏡 110 柱面透鏡 112 透鏡 114 開口 116 開口阻件 118 透鏡 120 顯影條形區
99010.doc -17-

Claims (1)

  1. 200537259 十、申請專利範圍： 1.種組％成用於將規律圖案特點顯影之多通道顯影頭之 方法’該方法包括： 决疋忒圖案内該等特點之間的重複距離； 决疋用於顯影之通道數量，以便在該顯影頭之一單一 掃描中將每一圖案特點顯影；及 根據該確定之通道數量組態成該顯影頭。 2·根據請求項1之方法，其中組態成該顯影頭包括禁用該等 多通道至少之一。 祀據月求項2之方法，其中該顯影頭具有足以用於在該顯 影頭之-單-掃描中顯影將整數個完整之圖案特點及一 個部分圖案特點顯影之通道，且組態成該顯影頭包括禁 用至少個部分圖案特點顯影之通道，以便在該顯 々頭之單—掃描中僅將該等整數個完整之圖案特點顯 影。
    根據請求項！之方法，其中圖案係在該顯影頭之複數個掃 描中顯影，每一接續掃描係鄰接前次掃描。 ㈣請求項4之方法，其中該等多個通道係間隔一規律固 疋距離’且在該接續掃描巾所顯影H道與在該先 前掃描中所顯影之最後通道間之位移大於該固定距離。 根據請求項4之方法，其中該等多個通道包括：H 道、複數個中間通道及-最後通道’且在該接續掃描中 所顯影之該第—通道至少重疊在該先前掃描中 該最後通道。 99010.doc 200537259 7. 根據請求項j之方法，其中組 存儲在〜吃，卜舻_ 頌衫碩包括至少改變 π己憶體70件内之一個參數。 8. 根據請求項7之方法，其中該參數對 數量。 数對應於该經確定之通道 9 ·根據請求項】 特點㈣成該顯影頭包括將表示該 特點圖案之影像資料重新。 10 ·根據請求項] ^ . 同圖案頻旦影頭係用以將至少兩個不 二.、、員衫，且針對每一不同圖案實施該組態。 η:據請求们之方法’其中該圖案包括—濾色片特點圖 12::二未項11之方法’其中該等濾色片特點包括複數個 延長條紋。 13·根據睛求項u之方法，其中該濾色片特點圖案包括複數 固不同顏色特點，且分別地將每一顏色之特點顯影。 14·根據請求項13之方法，其進一步包括： 提供一濾色片基板； 對每一圖案顏色提供一有色染料施體元件；及 將每一顏色染料施體元件依次覆蓋在該基板上，且將 對應於該施體顏色之該等圖案顏色特點顯影。 15.根據請求項1之方法’其中該圖案包括表示-個或多個聚 合物半導體元件之特點。 Λ 16·，據請求们之方法，其中該圖案包括表示—晶片實驗室 裝置之元件之特點。 17. -種根據請求項i之方法而組態之用於將—特點規律圖 99010.doc 200537259 案顯影之多通道顯影頭。 18·根據請求項17之多通道顯影頭，其包括： 兴*頁複數個可控 一入射光束來產生一經調變光束； 一用於照射該等可控元件之光源； 一用於將該經調變光束引導至一顯影介質上之透鏡。 .根據請求項18之多通道顯影頭，其中該光 ^昭
    射所有元件。 τ μ 20·根據請求項18之多通道顯影 可變形鏡面元件。 其中該光間包括複數個
    99010.doc
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