[发明专利]用于使移动的基板上的薄膜图案化的方法及工具

说明书

技术领域

本发明涉及激光烧蚀方法及工具。具体地说，涉及在用于制造平板显示器 的大面积玻璃基板上对薄膜进行激光烧蚀处理的领域。本发明是新颖的，它只 使用小掩模来烧蚀甚至最大的显示器的全部区域，并在移动中的基板上进行操 作。

背景技术

制造平板显示器(‘FPD’)的各组成部分需要多个加工步骤，所述步骤包括： 从掩模进行光刻图案转移，以在合适的光敏抗蚀层中形成图像，然后在稍后的 蚀刻加工期间用该图像在该抗蚀层下面的薄膜中限定一图案。

为产生高分辨率的图案，一般需要使用光学投影系统，其中利用合适的投 影透镜将掩模图案成像到抗蚀层的表面上。这种系统通常使用在紫外区操作的 灯作为辐射源来照明该掩模并使该抗蚀层曝光。该抗蚀层表面处的辐射强度是 较低的，使得要实现所要求的抗蚀层曝光剂量就意味着需要多达数秒的曝光时 间。在曝光期间，需要掩模和基板准确地保持在正确的相关位置中，以确保良 好的图像逼真度。这可以通过一种以所谓的分步重复模式使掩模和基板保持静 止的方法来实现；或是以所谓的曝光扫描模式使掩模和基板图案保持对准这样 一种方式来同时移动掩模和基板的方法来实现。如果用发射短脉冲辐射的激光 源来取代用于照明掩模的灯源，基板表面处的辐射强度就可能超过烧蚀阀值， 而且可能在不使用抗蚀剂和任何蚀刻加工的情况下就直接除去基板材料。

这种激光烧蚀工具广泛用于在小区域上直接地使薄膜结构化，但是至目前 为止，尚未广泛用于FPD制造中的大面积基板的直接图案化。其原因与用于将 图像投影到FPD装置的基板上所需要的掩模的尺寸有关。用于FPD制造的大 部分扫描光刻工具使用1x放大投影系统，其中掩模尺寸与将形成的图像的尺寸 相同。这是由于使用1x掩模可使掩模与基板运动的协作较为简单。在此情况下， 在基板处实现直接烧蚀就意味着使掩模经历会导致其受损的能量密度。只有通 过使用一般具有2倍或更高倍数的缩小因子的缩小投影光学系统，才能安全地 使用石英掩模上的标准铬来直接烧蚀。用于使掩模图案缩小的光学投影系统意 味着掩模尺寸须大于图像尺寸，因此，对于大型FPD基板的移动烧蚀工具而言 掩模尺寸的问题变得更为困难。

本发明寻求解决此问题以及与加工大面积基板的扫描烧蚀工具相关的高 成本。本文描述了一种使用缩小光学投影系统的激光烧蚀处理和激光烧蚀工 具，其中所用的小型固定掩模可用于在移动的大型基板表面上产生复杂的重复 的图案。本发明特别适合于FPD装置制造。

发明内容

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用脉冲激光束(3，10)的辐射直 接在基板(1，5)上的薄膜(2)上进行烧蚀，以在该薄膜中形成有规律地重复的图 案的方法，其特征在于，使辐射束(3，10)穿过用于描绘该图案的合适的掩模(7)， 通过合适的投影透镜(8)将掩模图案的图像缩小到薄膜(2)的表面上，使得薄膜 处的能量密度足够高，以使薄膜经烧蚀被直接除去，执行以下印刻步骤：

(i)在使用掩模(7)的一连串重复的不连续激光烧蚀步骤中，掩模相对于投 影透镜(8)是固定的，而且只代表基板(1，5)总区域中的一小部分，并在每一步骤 中都使用单一短脉冲辐射(3)来照明掩模(7)，在基板(1，5)处的辐射脉冲所具有 的能量密度高于薄膜(2)的烧蚀阀值；以及

(ii)通过沿着与将要在基板上形成的图案的一个轴相平行的方向(X1)移动 激光束(3，10)或基板(1，5)并且当基板(1，5)或射束(3，10)已移动了一段相当于基 板(1，5)上的重复图案的整倍数周期的距离时立即激活脉冲激光掩模照明光源， 在基板(1)的整个表面区域上重复上述一连串的不连续激光烧蚀步骤，从而给出 包含多个像素的完整图案。

根据本发明第一方面的第一较佳方案，该方法的特征在于，在印刻期间， 在平行于基板(1，5)或射束(3，10)移动方向的方向(X1)中，基板照明区的尺寸是 足够大的，使得当基板在照明区下面通过之后，薄膜的每一部分都接收到足够 数量的脉冲辐射而使其完全烧蚀。

根据本发明第一方面或其第一较佳方案的第二较佳方案，该方法的特征在 于，印刻期间利用光学投影系统(8)将掩模图案转移到基板(1，5)上。

根据本发明第一方面或其任一在前的较佳方案的第三较佳方案，该方法的 特征在于，脉冲激光束的源是UV准分子激光器。