TW200816272A - Light source for exposure, exposure device, exposure method, and manufacturing method of a panel substrate for display - Google Patents

Description

200816272 24199pif.doc 九、發明說明： 【無明所屬之技術領域】 . ^暇關於-種在液晶顯示裝置等的顯示用面板基 • ’細基板曝光時所使㈣曝光用光源、曝光 ^置、曝光方法、以及使用上述曝光用光源、曝光裝置、 膝光方法的顯示用面板基板的製造方法。 【先前技術】 〇 作為顯示用面板而使用的液晶顯示器裝置的TFT(thin film tmnsistor，薄膜電晶體）基板或彩色濾光片基板、電 ‘心頁小态面板用基板、啕機el ( electro luminescence)顯 示面板用基板等的製造是以如下方式而進行的，即，使用 曝光裝置並利用微影（photolithography)技術，在基板上 形成圖案。曝光裝置是隔著光罩（mask)向塗佈著感光樹 脂材料（photoresist，光致光阻）的基板照射上述曝光光東， 由此，將光罩的圖案轉印到基板上。 曝光I置的產生膝光光束的光源，使用如水銀燈、南 I 素燈（halogenlamp)、以及氣氣燈（xen〇nlamp)等將高 屢氣體密封進燈泡（bulb)内的燈。由於上述燈的發熱2 多，並且，溫度過高時燈泡將有可能破裂，因此，必須一 方面對燈泡進行冷卻一方面使用。例如，在專利文獻1中 揭示有曝光用照明裝置的冷卻機構。 【專利文獻1】日本專利特開2004 — 71782號公報 一般而言，曝光光束的照度（illumination)是根據燈 的表面溫度而變化。對於燈而言，給定有表面溫度的额定 200816272 zHiy^pif.doc 值，當進行曝光處理時，為使曝光光束的照度穩定，必須 將燈的表面溫度保持在額定值。 /、 • 曝光光束的光夏，與曝光光束的照度及曝光時間成比 • 例。近年來，伴隨著顯示用面板的大畫面化，基板也趨向 大土 =，並且，要求日寮光裝置的光源為高亮度的光源。光 源的党度越高，曝光光束的照度就越高，短時間曝光即可， 從而縮短製程時間（tacttime)，提高生產量（ihr〇ughpu^。 f) ㈢^且，當因基板的大小或光致光阻的種類的不同，而 需要不同的曝光光束的光量時，先前，必須更換燈 來變更^源的亮度。由於更換燈要花費時間與人力，因此 存在以下要求：不更換燈而變更光源的亮度。 。 窗為y滿足上述要求，人們考慮到使用多個燈來作為產 生日I7DTL米的光源，從整體上提高光源的亮彦，並且，通 過燈白㈣換來變更光源的亮度。然而，存在以下問題：如 果僅僅使用多個燈，則難以使燈的表面溫度均勾，且曝光 i% t束的照度不穩定。其在於：各燈所產生的曝光光束 / 部分’直接或透過設置在各燈周圍的聚錢而向鄰接 的I照射，由此在相鄰接的燈的曝光光束所照射的部分與 未照射的部分上產生溫度差。而且，各燈所產生的熱將向 鄰接的燈傳送，由此在靠近相鄰接的燈的地方與遠離相鄰 接的燈的地方，產生溫度差。 【發明内容】 #本發明的賴在於，使用多個燈來—方面應對高亮度 及又更儿度的要求’ -方面使燈的表面溫度均勻，以使曝 200816272 z^iyypif,d〇c 照度穩定。而且，本發明的課題在於 衣杜時間來製造高品質的基板。 Ο 多個ii:的曝光用光源包括:產生曝光光束的多個燈； 光設ΐίί燈的周圍，且對各燈所產生的曝光 *的威光^^以’⑤置在各燈之間，防止各燈所產 以燈且抑制各燈所產生的熱向其 且收納著多個ρ Ϊ w卻介質的吸氣口及排氣口， 成冷卻介質“間隔壁’在各燈的周圍形 用上述曝光光裝置包括上述曝光用光源，且利 行曝光用先屬的多個燈所產生的曝光光束，對基板進 而且，本發明的 曝光光束的光源· I汰1，使用多個燈來作為產生 所產生的曝光光束的周圍設置著聚光鏡，以對各燈 以防止各燈所產光’在各燈之間設置著間隔壁， 所產生的熱向其他卢f光束向其他燈照射，且抑制各燈 多個聚光鏡及間隔二傳f在燈收納室中，收納著多個燈、 氣口及排氣σ，在二燈收納室上設置著冷卻介質的吸 行冷卻；且利用多^^圍形成冷卻介質流以對各燈進 光。 &斤產生的曝光光束，對基板進行曝 由於使用多個、斤才 ^ 可整體上提高光源的^為產生曝光光束的光源，因此， 亮度。設置在各燈之^度，並且，可切換燈來變更光源的 之間的間隔壁可防止各燈所產生的曝光 8 200816272 24199pif.doc 光束向其他燈照射，且抑制各燈所產生的熱向其他燈傳 送，因此，在各燈的表面上，可減小因來自其他燈的曝光 • 光束及熱的影響而導致的溫度差。由此，當在燈收納室中 收納著多個燈、多個聚光鏡及間隔壁，且在燈收納室上設 置著冷卻介質的吸氣口及排氣口，並在各燈的周圍形成著 冷卻介質流來冷部各燈時，可使燈的表面均勻地冷卻。 進而，本發明的曝光用光源中，間隔壁具有流動著冷 ◎ 部水的冷卻水通路。而且，本發明的曝光裝置，具備上诚 曝光用光源，且利用上述曝光用光源的多個燈所產生的曝 光光束，對基板進行曝光。而且，本發明的曝光方法中， 在間隔壁上設置著冷卻水通路，在冷卻水通路上流動著冷 卻水以對間隔壁進行冷卻。 7 由於用冷部水來冷部間隔壁，因此，將進一步抑制 各燈所產生的熱向其他燈傳送，且進一步減小燈的表面= 溫度差。由此，當將多個燈、多個聚光鏡及間隔壁收納在 燈收納室中，且在燈收納室上設置著冷卻介質的吸氣口及 ( 排氣口，並在各燈的周圍形成著冷卻介質流來對各燈進行 冷卻時，可使燈的表面更均勻地冷卻。 本發明的顯示用面板基板的製造方法是使用上述任一 個曝光裝置或曝光方法，將光罩上的圖案轉印到基^上。 利用上述曝光裝置或曝光方法，來一方筒應對高亮度及變 更亮度的要求，—方面使曝光光束的照度穩定，因此可用 較短的製程時間製造出高品質的基板。 ’ [發明的效果] 200816272 24iyypif.doc 根據本發·明的曝光用光源、曝光裝置、以及曝光方法， 使用夕個燈，可一方面應對南亮度及變更亮度的要求，一 方面減小燈的表面温度差，且對燈的表面均勻地冷卻。由 此’可使燈的表面溫度均勻，以使曝光光束的照度穩定。 進而’根據本發明的曝光用光源、曝光裝置、以及曝 光方法，在間隔壁上設置著冷卻水通路，並在冷卻水通路 中流動著冷卻水以對間隔壁進行冷卻，由此可進一步減小 燈的表面溫度差，以使燈的表面更均勻地冷卻。因此，可 使燈的表面溫度更均勻，以使曝光光束的照度更穩定。 根據本發明的顯示用面板基板的製造方法，可一方面 應對高亮度及變更亮度的要求，一方面使曝光光束的照度 穩定，因此，可用較短的製程時間來製造出高品質的基板。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 圖1是表示本發明中的一個實施形態的曝光裝置的概 略構成的圖。本貫施形悲表不接近式（pr〇ximity)曝光裝 置的示例，該曝光裝置中，在光罩與基板之間設置著微小 間隙（proximity gap，貼近間隙），將光罩上的圖案轉印 到基板上。曝光裝置包括底板3、X導執4、χ平臺$、γ 導軌6、Υ平臺7、Θ平臺8、Ζ —傾斜機構9、夹盤1〇、 光罩架（maskholder) 20、以及曝光光束照射裝置3〇。再 者’曝光裝置除上述之外，還包括：搬入基板1的搬入單 200816272 iyypif.doc 元、搬~出基板1的搬出單元、以及進行裝置内的溫度管理 的溫度控制單元等。 在圖1中，夾盤10位於對基板1進行曝光的曝光位置 上。在曝光位置的上空，利用光罩架20以保持著光罩2。 在離開曝光位置的傳送位置上，利用未圖示的搬入單元將 基板1搭載到夾盤10上，或利用未圖示的搬出單元自夾盤 10回收基板1。 利用Z—傾斜機構9將夾盤10搭載到Θ平臺8上，在 Θ平臺8的下方，設置著Y平臺7及X平臺5。X平臺5 沿著設置在底板3上的X導執4,向X方向（圖式中的横 方向）移動。利用X平壹5向X方向的移動，而使夾盤 10在傳送位置與曝光位置之間移動。Y平臺7沿著設置在 X平臺5上的Y導執6，向Y方向（圖式中的深度方向） 移動。Θ平堂8向Θ方向旋轉’ Z —傾斜機構9向Z方向（圖 式中的縱方向）移動及傾斜。 在曝光位置上，利用X平臺5向X方向的移動、Y平 臺7向Y方向的移動、以及Θ平壹8向Θ方向的旋轉，而 對基板1進行定位。而且，利用Z—傾斜機構9向Z方向 的移動及傾斜’而控制光罩2與基板1之間的間隊。 在光罩架20的上空，設置著曝光光束照射裝置30。 曝光光束照射裝置30包括：燈31a、31b、31c、31d ;聚 光鏡32a、32b、32c、、32d ;第1平面鏡33 ;透鏡34 ; 光閘35 ;準直透鏡36 ;第2平面鏡37 ;電源38 ;燈冷卻 機構；以及間隔壁50a、50b、50c、50d及50e。 200816272 24iyypif.doc 圖2是本發明中的一個娘 “ —A / 们1施形態的燈的頂視圖。在太 仏㈣中’使用4個燈31a、3ib、3u、3id來作為声^ ΙΓ!:!。燈31&，，*如水銀燈:： '、’且减k寺’使用將高壓氣體密封進燈泡内的燈。、、、 m ==31°、31_圍，設置著對燈 暴ΐ:束進行聚光的聚光鏡％、 Ο 32c、32d的一部分，、由此；;中接:刀除聚錢，、细、 於聚光鏡直徑的距離。然而，n妾^_2個㈣1為接近到小 32c、32d的-部分，而使可。不赠聚^鏡32a、32b、 光鏡直徑的距離。、、的2個燈配置為間隔大於聚 自圖1中的雷源於， 3M點亮，且產生曝光光f =後’使燈31a、31b、3le、 生的曝光光束，將由聚^ fMa、3ib、31e、31c^A 向圖1中_平面鏡tm、32b、32e、32_i 圖1中，由第1平面# 眼透鏡或柱狀透鏡等所槿=所反射的曝光光束，將向複 34而使照度分佈變;^成t透鏡34入射，並且透過透鏡 34的曝光光束，將透過=開光閘&時，透過透鏡 由第2平面鏡37反射後向成為平行光束’並 由於使用4個燈^ 7 光束的光源，因此31卜31(1來作為產生曝光 過切換各燈3la、3lb\主肢上提高光源的亮度，並且可通 使用所有燈崎度。例如， 田*先所需的曝光光束的 12 200816272 24199pif.doc 光量較多時將所有燈點亮，且當曝光所需的曝光光束的光 量較少時，僅將一部分的燈點亮。或者，使用所有或一部 分的燈的亮度不同的燈，當曝光所需的曝光光束的光量較 多時，將所有燈點亮，且當曝光所需的曝光光束的光量較 少時，僅將與所需的曝光光束的光量相一致的亮度的燈點 亮。 圖2中，在燈31a與燈31b之間，設置著間隔壁50a。 而且，在燈31b與燈31c之間，設置著間隔壁50b。進而， 在燈31c與燈31d之間，設置著間隔壁50c。進而，在燈 31d與燈31a之間，設置著間隔壁50d。進而，在燈31a 與燈31c之間，設置著間隔壁50e。 此外，間隔壁可設置在燈與燈之間，且其數量可根據 多個燈的配置而適當地規定。例如，當將4個燈配置為相 鄰接的燈之間的距離相等時，間隔壁的數量可為4個。並 且，也可將多個間隔壁連接成一體。 圖3是圖2中的沿著A — A部的局部剖面侧視圖。並 且，圖4是圖2中的沿著B — B部的局部剖面側視圖。此 外，圖3或圖4中，聚光鏡32a、32b、32c、32d由沿著A — A部或B — B部的剖面圖來表示，燈31a、31b、31c、3Id 以及間隔壁50a、50b、50d、50e由侧視圖來表示。 間隔壁50a、50b、50c、50d、50e，由紫外線反射率 高的鋁所形成，以防止各燈31a、31b、31c、31d所產生的 曝光光束向其他燈照射，且抑制各燈31a、31b、31c、31d 所產生的熱向其他燈傳送。 13 200816272 24199pif.doc 由於設置在燈31a、31b、31c、3Id之間的間隔壁5〇a、 50b、50c、50d、50e，可防止各燈 31a、31b、31c、31d 所 產生的曝光光束向其他燈照射，且抑制各燈3la、31b、 31c、31d所產生的熱向其他燈傳送，因此，在燈31a、31b、 31c、31d的表面上，可減小因來自其他燈的曝光光束及熱 的影響而導致的溫度差。由此，當利用下述的燈冷卻機構 來對燈31a、31b、31c、3Id進行冷卻時，可使各燈3ia、 31b、31c、3Id的表面均勻地冷卻。 進而，本實施形態中，在間隔壁5〇a、50b、50c、50d、 50e ’設置著冷卻機構。圖5是表示本發明中的一個實施形 態的間隔壁冷卻機構的圖。在間隔壁5〇e的内部，設置著 流動著冷卻水的冷卻水通路51。將溫度經調節後的冷卻 水’目供水管52向冷卻水通路51供給，且將流過冷卻水 通路51的冷卻水自排水管53排出。由冷卻水通路51中流 動的冷卻水來冷卻間隔壁5〇e。間隔壁50a、50b、50c、50d 的構成也與間隔壁50e的構成相同。 由於利用冷卻水來冷卻各間隔壁50a、50b、50c、50d、 50e，因此，進一步抑制各燈3la、31b、31c、31d所產生 的熱向其他燈傳送，並且進一步減小各燈3la、31b、31c、 31 d的表面溫度至。由此’當利用下述的燈冷卻機構來對 各燈3la、3lb、3lc、3Id進行冷卻時，可使各燈3la、31b、 31 c、31 d的表面更均勻地冷卻。 圖6是表示本發明中的一個實施形態的燈冷卻機構的 圖。燈冷卻機構包括：燈收納室（lamp housing) 39以及 14 200816272 ZH-iyyjjii.doc 排氣風扇（exhaust fan ) 40。 在燈收納室39中，收納著燈31a、31b、31c、3Id ; 聚光鏡32a、32b、32c、3.2d ;第1平面鏡33 ;透鏡34 ; 以及間隔壁50a、50b、50c、50d、50e。燈收納室39，在 燈31a、31b、31c、31d更下方的位置上具有空氣吸氣口 39a，在燈31a、31b、31c、31d更上方的位置上具有空氣 排氣口 39b。排氣風扇40與排氣口 39b連接。起動排氣風 扇40後，燈收納室39内的空氣自排氣口 39b排出，且為 了向燈收納室39内補充空氣，而自吸氣口 39a吸入空氣。 在聚光鏡32a、32b、32c、32d的底部，設置著燈31 a、 31b、31c、31d所貫通的開口，且自吸氣口 39a吸入的空 氣，如箭頭符號所示，通過各聚光鏡32a、32b、32c、32d 的開口，在各燈31a、31b、31c、3 Id的周圍流動，對各燈 31a、31b、31c、3Id 進行冷卻。在各燈 31a、31b、31c、 3Id的周圍流動的空氣，吸收各燈31a、31b、31c、31d的 熱而使溫度上升，且自排氣口 39b排出。 根據以上所說明的實施形態，使用多個燈31a、31b、 31c、31d，可一方面應對高亮度及變更亮度的要求，一方 面減小各燈31a、31b、31c、31d的表面溫度差，且使各燈 31a、31b、31c、31d的表面均勻地冷卻。由此，可使燈31a、 3lb、31c、31d的表面溫度均勻，使曝光光束的照度穩定。 進而，在間隔壁50a、50b、50c、50d、50e上設置著 冷卻水通路51，在冷卻水通路51中流動著冷卻水以對間 隔壁進行冷卻，由此，可進一步減小各燈31a、31b、31c、 15 200816272 ZHiyypif.doc 训的表面溫度差，且可使各燈灿、灿、3le、μ声 面更均勻地冷卻。由此，可進-步使燈31a、3lb、3le、、 31d的表面溫度均勻，使曝光光束的照度進_步穩定。 再者，在以上所說明的實施形態中，使用4個燈3la、 31b :1c 31d作為產生曝光光束的光源，但本發 限定於此，也可使用2個、3個、5個或5個以上的燈亚^ 且，在以上所制的實施形態巾，使用线來作為對 〇la、31b ”1C、31d進行冷卻的冷卻介質（咖 medium)、，但本發明並非限定於此，也可使用空氣以外白^ 氣體來作為冷卻介質。而且，在以上所說明的實施形態中， 在燈收納室39上設置著2個吸氣口 39a，但也可設置著工 個、或3個或3個以上的吸氣口。同樣，在以上所說明的 實施形態中，在燈收納室39上設置著]個排氣口 3%，但 也可設置著2個或2個以上的排氣口。 I ~ 本發明並不限定於接近式曝光裝置，也可應用於使用 透鏡或鏡將光罩上的圖案投影到基板上的投影曝光裴置。 通過使用本發明的曝光裝置或曝光方法，將光罩上的 圖案轉印到基板上，可一方面應對高亮度及變更亮度的要 求，一方面使曝光光束的照度穩定，因此，可用較短的製 程時間製造出高品質的基板。 $ 例如，圖7是表示液晶顯示器裝置的TFT基板的製造 步驟的一例的流程圖。在薄膜形成步驟（步驟1〇1)中， 利用濺射法（sputtering method )及電漿化學氣相沉積 CCVD，chemical vapor deposition)法等，在玻璃基板上 200816272 vvpif.doc 形，作為液晶驅動用的透明電極的導電體膜或絕緣體膜等 的薄膜。在光阻塗佈步驟（步驟102)中，利用輥(r0ller) 塗佈法等，塗佈感光樹脂材料（光致光阻），且在薄膜形 成步驟（步驟KU)中所形成的薄膜上，形成光致光^且膜二 光步驟（步驟則中，使雜近式曝光裝置或投影 =光教置等，將光罩關轉印到光致光阻膜上。在 Ο :::驟1〇4) t，利用林浴式顯影法等，將顯影液： 致Γ膜上，除去光致光阻膜上的多餘部分。在钱 =㈣105)中，利輸刻’除去在薄膜形成步 tr'1。1)情形成的_中的未被絲光阻膜掩蓋 離。力上夂乂外一 y 1的艽皁作用的光致光阻膜剥 洗齡^驟之17或之後，可根據需要，對基板實施 成^=驟。錢進行數次上述步驟，在玻璃基板上形 的製造步驟，二Ίί日日-不器|置的彩色濾光片基板 形成步驟(：Γ=程圖。在黑色矩陣 著色圖宰带成牛、⑼在破璃基板上形成黑色矩陣。在 散法、ί:=Γ:2)中，利用染色法、』 對尺、G、Β 基板上形成著色圖案。 護膜形成步驟^ ^重银進仃者色圖案形成步驟。保 然後，透明中，在著色圖案上形成保護膜， __成步驟（步驟2⑷中，在保護膜上 200816272 ZH-iyypif.doc 形成透明電極膜。在上述各步驟之前、中途或之後，可根 據需要，對基板實施洗淨/乾燥步驟。 _ 本發明的曝光裝置或曝光方法可應用於圖7所示的 TFT基板的製造步驟中的曝光步驟（步驟103)、圖8所 ‘ 示的彩色濾光片基板的製造步驟中的黑色矩陣形成步驟 (步驟201)及著色圖案形成步驟（步驟202)的曝光處理。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 〇 ， ^ 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1是表示本發明中的一個實施形態的曝光裝置的概 略構成的圖。 圖.2是本發明中的一個實施形態的燈的頂視圖。 圖3是圖2中的沿著A —A部的局部剖面侧視圖。 圖4是圖2中的沿著B — B部的局部剖面侧視圖。 U 圖5是表示本發明中的一個實施形態的間隔壁冷卻機 構的圖。 圖6是表示本發明中的一個實施形態的燈冷卻機構的 圖。 圖7是表示液晶顯示器裝置的TFT基板的製造步驟的 一例的流程圖。 圖8是表示液晶顯示器裝置的彩色濾光片基板的製造 步驟的一例的流程圖。 18 200816272 Z4iyypif.doc 【主要元件符號說明】 1 :基板 2 光罩 〇 0 底板 4 X導執 5 X平臺 6 Υ導執 7 Υ平臺 8 Θ平臺 9 : Z—傾斜機構 10 :夾盤 20 :光罩架 30 :曝光光束照射裝置 31a、31b、31c、31d :燈 32a、32b、32c、32d :聚光鏡 33 :第1平面鏡 Ο 34 :透鏡 35 :光閘 36 :準直透鏡 37 :第2平面鏡 3 8 ·電源 39 :燈收納室 39a :吸氣口 39b :排氣口 19 200816272 24iyypif.doc 40 :排氣風扇 50a、50b、50c、50d、50e :間隔壁 51 :冷卻水通路 5.2 :供水管 53 :排水管

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Claims (1)

1. 200816272 24iyypif.doc 十、申請專利範圍： 用光源’其特徵在於包括： 產生螓光光束的多個燈； 多個聚光鏡，設置在各慘 的曝光光束進行聚光；^關，並且對各燈所產生 間隔壁’設置在各燈門 u 束向其他親射，且抑制^ =燈所產生的曝光光 Ο

   以及 卩“各垃所產生的熱向其他燈傳送； 具有冷卻介質的吸氣口及排氣口，且收納 了上^知、上衫個技鏡、 燈周圍形成冷卻介質流，以對各燈進行冷卻。在各 2. 如找專利範圍第丨項所述之曝光周光源，其中上 L壁具有流動著冷卻水的冷卻水通路。 3. —種曝光裝置’其特徵在於： 包括帽專利範圍第丨項或f 2項所述之曝光用光 泰，且利用該曝光用光源的上述多個燈所產生的曝光光 末，對基板進行曝光。 4·一種曝光方法，其特徵在於： 使用多個燈來作為產生曝光光束的光源； 在各燈的周圍設置著聚光鏡，對各燈所產生的曝光光 束進行聚光； “在各燈之間設置著間隔壁，以防止各燈所產生的曝光 光束向其他燈照射，且抑制各燈所產生的熱向其他燈傳送； 在燈收納室中，收納著多個燈、多個聚光鏡、以及間 21 200816272 24iyypif.doc 隔壁；且 在燈收納室上，設置著冷卻介質的吸氣口及排氣口， 且在各燈的周圍形成冷卻介質、/筑5以對各燈進4亍冷卻， 利用多個燈所產生的曝光光束，對基板進行曝光。 5. 如申請專利範圍第4項所述之曝光方法，其中： 在間隔壁上設置著冷卻水通路，且在冷卻水通路中流 動著冷卻水，以對間隔壁進行冷卻。 6. —種顯示用面板基板的製造方法，其特徵在於： 使用如申請專利範圍第3項所述之曝光裝置，將光罩 上的圖案轉印到基板上。 7. —種顯示用面板基板的製造方法，其特徵在於： 使用如申請專利範圍第4項或第5項所述之曝光方 法，將光罩的圖案轉印到基板上。