使用电子束固化基底上油墨的装置和方法

专利名称：使用电子束固化基底上油墨的装置和方法
技术领域：
本发明涉及电子器件制造，尤其是使用电子束在基底上固化油墨的装置和方法。
背景技术：
平板显示器的各像素通常包括充填以红色、绿色或蓝色油墨的亚像素(尽管其它的颜色可以被使用)。可以使用一系列光刻步骤制造这些亚像素。例如，可以在基底上沉积光致抗腐蚀层并构图以断开所有的将要沉积红色油墨的亚像素区。其后，可以将红色油墨沉积在全部基底上，这样断开的亚像素区被充填以红色油墨。油墨可以被固化，通常使用紫外线的方法，以及可以除去沉积光致抗腐蚀层，这样仅有红色油墨填充的亚像素区保留在基底上。然后可以重复上述过程(两次)以通过类似地形成和充填绿色和蓝色亚像素区完成彩色滤色片的构造。
尽管这种工艺非常有效，但它耗时且昂贵，和需要三次单独的光刻步骤形成红色、绿色和蓝色亚像素。又，通常每种颜色沉积在一个单独的操作室中，需要重要的加工设备资源。因此需要改进的制造彩色滤色片的方法和装置。

发明内容
第一方面，本发明提供一种固化基底上油墨的方法，该方法包括下列步骤将基底放在油墨固化室的支承台上；和对油墨固化室中的基底表面进行电子束扫描以固化基底上的油墨。
第二方面，本发明提供一种固化油墨的装置。该装置包括适于发射电子束的电子束发射器，和电子束发射器定位设备。电子束发射器定位设备适合支撑电子束发射器高出包含油墨的基底表面一定距离和移动电子束发射器，以在基底表面上扫描电子束且使存在于基底上的油墨固化。本发明也提供许多其它的方面。
这里所描述的各计算机程序产品可以由计算机可读介质(如载波信号、软盘、光盘、DVD、硬盘、随机存取存储器等)携带。
参照下面详细的说明书、附带的权利要求书和附图，本发明的其它特征和方面将变得非常明显。


图1是本发明的示例性油墨固化装置的原理框图；图2是图1装置的油墨固化处理设施的示例实施例的透视图；图3是图2的处理设施的顶视图；图4是本发明装置的另一个示例实施例的处理设施的顶视图；图5是与本发明装置关联使用的示例电子束发射器器件的侧视图；图6是图5的电子束发射器器件的透视图；图7是图解本发明的装置和方法的操作的示例性实施例的流程图；图8A、8B和8C是图解本发明的装置和方法的操作的又一示例性实施例的流程图。
具体实施例方式
形成平板显示器的一种替代方法是使用喷墨打印。在喷墨打印过程中，安装在滑架中的一个或多个喷墨打印头(或喷墨头)可以横跨基底来回地移动。随基底相对于喷墨头移动，控制系统可以使喷墨头中的单个喷嘴活化从而在形成于基底上的预成形着墨孔上沉积或喷射墨滴(或其它流体液滴)。
在一些实施例中，如果采用UV固化，可能损坏形成在基底上的预成形着墨孔。因此，希望开发用于平板显示器制造的其它固化技术。
本发明涉及电子器件制造，尤其是使用不会损坏形成在基底上的预成形着墨孔的电子束固化基底上的油墨的装置和方法。本发明的装置和方法可以用于固化油墨，这种油墨用来在显示体、显示器件或显示板(下文统称为显示体)中形成彩色滤色片，此显示体用于以更有效和更节省成本的方式制造平板显示器，如薄膜晶体板(TFT)的液晶显示器(LCD)。
在本发明的一个或多个实施例中，提供有用于固化沉积在基底上的油墨的电子束固化模。油墨可以包括，如聚合物、颜料、染料、胶囊颜料、纯颜料和染料的混合物、晶态UFH和UFK与UTT(UV)油墨、SOVH和SOVK(溶剂)油墨、OPK和OPT(油基)油墨等。基底可以为任何尺寸，如2000cm2～52800cm2。电子束固化模可以包括容纳电子束发射器的处理室。电子束发射器适合于发射电子束，该电子束可以在基底表面上扫描和/或移动以固化预先沉积在基底上的油墨。在一个特定实施例中，电子束固化模可以包括用于探测电子束模的处理室中X射线泄漏的X射线探测器。进一步，电子束固化模可以包括氧探测器和/或臭氧探测器，其用于探测这些气体在处理室中不希望的浓度水平。为响应对处理室中X射线泄漏，和/或处理室中氧气和/或臭氧的不希望的水平的探测，可以中止电子束固化模的操作。也可以利用室门互锁系统或装置以确保仅在处理室的门正确关闭和/或锁上的时候操作电子束固化模。
系统综述图1是本发明的示例性装置的原理方块图，通常以标号100表示。参照图1，装置100包括与电子束发射器系统200连接的系统控制器150，该电子束发射器200包括位于处理室220中的电子束发射器件210。电子束发射器件210可发射电子束以固化位于处理室220中的基底上的油墨。装置100也包括与系统控制器150连接的电子束发射器定位系统250，其用于在位于处理室220中的基底表面上方移动和/或扫描电子束发射器器件210。基底处理系统300和基底支持系统350(具有位于处理室220中的基底支承台360)分别连接到系统控制器150，并且可以用于定位处理室220的基底支承台360上的基底。为存储那里的基底信息，基底数据库400可以被系统控制器150使用，和为清洗和/或降低处理室220中的氧气和/或臭氧水平，可以提供清洗系统450。
装置100可以进一步包括一个或多个下面的器件(1)具有氧传感器或探测器件510的氧气探测器件500；(2)具有臭氧传感器或探测器件560的臭氧探测系统550；和/或(3)具有X射线传感器或探测器件610的X射线泄漏探测系统600，这些器件都与系统控制器150连接。为探测处理室220的门27是否正确地关闭和/或锁上(和为向系统控制器150提供这样的信息)，室门互锁系统650也可以提供门互锁探测器660。现在详细地描述装置100的这些部分和其它部分的另外的细节。
系统控制器150可以控制装置100和这里所描述的装置100的一个或多个各种电组成部分和机械组成部分与系统的操作。在一个示例性实施例中，系统控制器150可以是任意适合的计算机或计算机系统，或可以包括任何数量的计算机或计算机系统。
进一步，系统控制器150可以是或可以包括通常被计算机或计算机系统所使用或与它们关联使用的任何组成部分或器件。在此方面，系统控制器150可以包括中心处理单元(可多个)、只读存储器(ROM)器件、随机存取存储器(RAM)器件和/或输入器件或用户界面器件，如键盘和/或鼠标或允许使用者操作装置100或提供对装置100的控制的其它点击器件。系统控制器150也可以包括输出器件，如打印机或可以得到数据和/或信息的其他设备，显示器件，如用于向使用者或操作者显示信息的监视器，和/或发射器和/或接收器，其用于方便与其它系统组成部分和/或网络环境便于通讯。系统控制器150进一步可以包括用于储存任何适合数据和/或信息的数据库，和/或任何其它的组成部分或系统，包括任何外设和/或基底数据库400。
电子束发射系统200可以是，或者包括任一适合的电子束发射器件210，其可以提供足够的用于固化沉积在这里所述的任一显示器或基底上的油墨的电子束。在一个示例性实施例中，用于装置100的电子束发射器件210可以是高级电子束公司100Kv电子束源(Advanced Electron Beams，Inc.100 Kvolt electron beam source)，其所能提供的电子束在100kV具有大约10.5″×2″的束斑和小于±10％的束均匀度变化。在一些实施例中，可以使用具有20平方英寸或更高的束斑的其它的电子束源。束斑可以形成为任何希望形状包括矩形、圆形、椭圆形、三角形等。可以使用任何其它的适合的电子束发射器。在本发明的装置中可以利用任何数目的电子束发射器器件210。系统控制器150可以控制和/或监控电子束发射器系统200和/或电子束发射系统200的任何部件的操作。
在装置100的操作过程中，为了在油墨固化室220中将电子束发射器器件210安装在其上和为了沿X轴方向、Y轴方向、和/或X轴和Y轴两个方向移动电子束发射器器件210，电子束发射定位系统250，这里会更详细地加以描述，可以包括一个或多个发动机、控制器件和相关硬件，包括安装硬件、支持硬件或支撑臂等。
电子束发射器定位系统250可以设计为沿X轴和Y轴两个方向具有任何希望的往复能力。在一个示例性实施例中，电子束发射器定位系统250可以具有大于750mm的X轴方向的往复距离范围的移动和大于1180mm的Y轴方向的往复距离范围的移动。
电子束发射器定位系统250也可以设计成沿X轴和Y轴方向以任何适合的速度移动电子束发射器器件210。在一个示例性实施例中，电子束发射器定位系统250可以设计成提供大于750mm/2s的X轴方向速率和大于1180mm/2s的Y轴方向速率。
电子束发射器定位系统250也可以包括用于探测和/或监测电子束发射器器件210(如线性编码器和/或其它等效器件)的任何移动的任何适合的移动探测器件(未示出)。该系统控制器150可以控制和/或监控电子束发射器定位系统250和/或电子束发射器定位系统250的任何部件的操作。
基底处理系统300可在由装置100执行的任何油墨固化操作之前、过程中、和/或随后，物理处理具有一个或多个显示器件的基底。基底处理系统300可以是，或者可以包括任一设备、器件(可多个)、或系统(可多个)，它们可以用来处理基底或曾经位于装置100的油墨固化室220中和在任何处理操作(可多个)中的一个或多个基底。
在一个示例性实施例中，基底处理系统300可以包括任何数量的基底起模顶杆和/或运输器件，和/或可用来将基底降落到支承台上的任何相关的硬件，以将基底从支承台升起，和/或将基底移向支承台或从支承台移开。基底处理系统300也可以包括定位器件(未示出)，该定位器件适于探测基底的物理位置，为了在各处理操作之前和/或过程中探测和确定基底的适合位置或方向。系统控制器150可以控制和/或监控基底处理系统300和/或基底处理系统300的任何部件的操作。
基底支承系统350能支承和完成用于支承和移动基底(可多个)的基底支承台360的移动。在一个示例性实施例中，当基底在本发明的油墨固化室220中进行处理时，具有一个或多个显示体(如一个或多个显示板)的基底可以放置在支承台360上。
支承台360可以为任何适合的尺寸以容纳由装置100处理的基底。在一个示例性实施例中，支承台360能够支承尺寸为750mm×950mm和1100mm×1300mm(或任何其它尺寸)的基底。
基底支承台360可以是，例如，用于基底的静止的支承面。在又一个实施例中，支承台360可以是适合沿X轴、沿Y轴、和/或X轴和Y轴两个方向移动的X-Y台。在一个或多个实施例中，支承台360也可以适合沿顺时针或逆时针方向的任一方向或两个方向旋转(如手动或通过电动机或其它适合的旋转机构)，以有利于支承台360和/或基底和位于其上的显示体的任何定位或重定位。
支承台360也可以包括能用来将基底固定在支承台顶面的真空设备362或抽气设备。真空设备362可以包括真空泵(未示出)、在支承台360顶面中的沟槽和/或孔、管路等用来将真空压力施加到基底上。也可以使用其它的固定设备。可替代地，基底可以支撑在支承台360上，通过重力、没有抽吸力、真空或用来支承基底就位的硬件。在一些实施例中，支承台360可以包括一个或多个基底移动探测器件364，其指示基底是否从支承台360上的位置移出。这样的基底移动探测器件364可以与系统控制器150和/或基底处理系统300连接。
基底支承系统350也可以包括一个或多个发动机、控制器件(可多个)和相关的硬件(包括安装硬件)、多个支持器件或支撑臂等，它们适于将支承台360安装其上和将支承台360沿X轴方向、沿Y轴方向、和/或X轴和Y轴双方向移动。基底支承系统350以可以包括用于探测和/或监测支承台360的任何移动的任何适合的移动探测器件(未示出)。在一个示例性实施例中，移动探测器件可以是，或能够包括任何数量的线性编码器或其它的等效器件。系统控制器150可以控制和/或监测基底支承系统350和/或基底支承系统350的任何组件的操作。
基底数据库400可以储存数据和/或信息，所相关的信息包括可以被装置100处理的基底、显示器类型等，可以用来与基底或显示器件关联使用的油墨种类，油墨固化速率，功率电平(power level)，固化时间，油墨固化扫描图案、和/或可能与任一油墨固化过程和/或装置100的使用或操作有关和/或相应的任何其它的信息。系统控制器150可以控制和/或监控基底数据库400。
清洗系统450可以包括气体供给或容器和用于分配氮气或其它适合气体(如氩气)到油墨固化室220以降低同样在其中的氧气浓度(因为被电子束轰击时氧气可以产生臭氧)的一个分配设备或多个分配设备。清洗系统450也可以包括用于从固化室220中去除氮气的排气和/或真空系统。在一个示例性实施例中，装置100的油墨固化室220可以被氮气清洗以降低氧气量以及在电子束固化操作过程中降低和/或阻止臭氧的形成。例如，如这里所述，清洗系统450可以在油墨固化的全过程中运行操作。同样地，可以提高油墨固化室220的清洗速率以能够清洗探测到的任何过量的氧气和/或臭氧浓度。清洗系统450可以连接到系统控制器150、被系统控制器150控制和/或监控。
氧气探测系统500可以包括能感知或探测油墨固化室220中氧气的存在的任何数量的氧气传感器或探测器件510。各氧气传感器或探测器件510可以定位在油墨固化室中的任何适合位置。
探测氧气后，各传感器或探测器件510可以产生适当的氧气探测信号并提供给控制器150。接收、探测、和/或处理氧气探测信号后，控制器150可以(1)使清洗系统450活化以清洗、降低或去除油墨固化室中氧气的存在或氧气的浓度；(2)如果不希望浓度的氧气被探测到，则阻止电子束发射器210和/或装置100活化或接通；和/或(3)如果在电子束发射器210的操作过程中，探测到不希望的氧气浓度水平，使电子束发射器210和/或装置100失效或关闭和/或使警报器(未示出)报警。在示例性实施例中，可以要求小于大约0.3％浓度的氧气以阻止电子束固化操作中臭氧的产生或形成。
臭氧探测系统550可以包括可以感知或探测油墨固化室220中臭氧存在的任何数量的臭氧传感器或探测器件560。各臭氧传感器或探测器件560可以位于油墨固化室中任何适合的位置。
在一个示例性实施例中，如果检测到不希望的臭氧浓度，臭氧探测系统500可以阻止电子束发射器210和/或装置100活化或接通。在又一个示例性实施例中，如果在操作过程中检测到不希望的臭氧浓度，臭氧探测系统500可以使电子束发射器210和/或装置100失效或关闭和/或使警报器(未示出)报警。
举例来说，探测到臭氧后，各传感器或探测器件560可以产生适当的臭氧探测信号并提供给控制器150。接收，探测、和/或处理臭氧探测信号后控制器150可以(1)激活清洗系统450来清洗、降低或去除油墨固化室中臭氧的存在或浓度；(2)阻止电子束发射器210的活化；和/或(3)断开电子束发射器210或使其失效。
X射线泄漏探测系统600可以包括位于油墨固化室220的外面或外部和/或其附近的任何数量的X射线传感器或探测器件610。X射线传感器或探测器件610可以位于油墨固化室220外部的任何地方和/或油墨固化室220存在的空间或场所中的任何地方。由于X射线可能危害靠近油墨固化室220的操作者或个人，任何检测到的X射线的泄漏都需要关闭装置100的操作直到导致泄漏的问题被修复或纠正。
在一个示例性实施例中，如果预定量级的X射线泄漏被探测到，X射线泄漏探测系统600可以阻止电子束发射器210和/或装置100的活化或接通。在又一个示例性实施例中，如果在操作中预定量级的X射线泄漏被检测到，X射线泄漏探测系统600可以使电子束发射器210和/或装置100失效或使其关闭和/或使警报器(未示出)报警。
举例来说，检测到X射线泄漏后，各X射线传感器或探测器件610可能产生适当的X射线泄漏检测信号并提供给控制器150。在接收、探测、和/或处理X射线泄漏探测信号后，控制器150可以使电子束发射器210和/或装置100失效。
室门互锁系统650可以包括门互锁探测器660，该门互锁探测器能探测油墨固化室220的室门27没有上锁、没有正确的地上锁、和/或没有完全关闭的时候。因为能从电子束发射器210产生和发射X射线，因此正确地关闭和/或锁住油墨固化室门27是重要的。室门互锁系统650的门互锁探测器660能够探测门27没有正确地关闭和/或在不适当的锁止位置，并产生适合的“门未关闭”或“门未锁”信号并提供给控制器150。
在一个示例性实施例中，如果探测到“门未关闭”或“门未锁”条件，室门互锁系统650可以阻止电子束发射器210和/或装置100活化或接通。在又一个示例性实施例中，如果在操作过程中“门未关闭”或“门未锁”条件被探测到，室门互锁系统650可以使电子束发射器210和/或装置100失效或断开和/或使警报器(未示出)报警。
举例来说，在接收、探测、和/或处理“门未关闭”或“门未锁”信号后，控制器150可以使电子束发射器210和/或装置100失效或阻止其活化。
图2是图1的装置100的油墨固化处理室220的示例性实施例的透视图。参照图2，油墨固化处理室220包括所示的底架12和机架14。在一个示例性实施例中，机架14可以由铝或任何其它适合的材料形成并可以具有贯穿其中的铅板衬层(未单独示出)以提供充分的的保护以防止或避免射线泄漏，例如来自各电子束发射器210或在装置100中被利用的其它电子束器件的X射线泄漏。例如，厚度为3.2mm的铅板衬层可以用来提供充分的免于X射线泄漏的保护。可以使用其它的衬层厚度。
再一次参照图2，油墨固化处理室220也包括用于向室220供给清洗气(如氮气、空气等)和/或用于使气体从室220排出的清洗阀20和排气出口22。油墨固化室220也包括室门开口26，通过该门开口26基底可以被移入油墨固化处理室220和/或从中移出。在一个示例性实施例中，用来关闭和密封室门开口26的室门27(由于清楚的原因从图2中去除但在图1和3中可见)可以由铝或任何其它适合的金属制造并能衬以铅板以提供充分的防止或避免射线泄漏的保护，如X射线泄漏。室门27(图1和3)可以自动操作和/或手动操作。
铅屏蔽或铅电镀可以用于油墨固化处理室220的任何墙壁或结构中以保护免于通常与使用电子束器件如电子束发射器器件210相关的辐射或射线泄漏。
再一次参照图2，它也示出了电子束发射器系统200的电子束发射器器件210。图2中示出的电子束发射器系统200的其它部件包括电子束器件支承215，在其上安装有可以在油墨固化室220内到处移动的电子束固化器件210。油墨固化室220也包括能控制电子束发射器器件210和完成其移动的电子束器件定位系统250。电子束器件定位系统250的操作可以被控制和/或监控，例如也在图2中示出的系统控制器150。图2中，电缆152用于连接系统控制器150和处理室220的组件。可以使用其它的通讯形式/介质如无线通讯。
在一个示例性实施例中，电子束器件定位系统250包括适于沿X轴方向移动电子束发射器器件210的X轴执行器254，和适于沿Y轴方向(如沿轨道258)移动电子束发射器器件210的Y轴执行器256。在此方面，电子束发射器器件210可以沿X轴和Y轴双方向移动并且可以在基底上(未示出)被扫描以固化沉积在其上的油墨。
再次参照图2，其显示了具有一个或多个显示器件的支承基底330的支承台360。如图所示，电子束发射器器件210支承在支承台360和基底330上，并且可以相对于支承台360和基底330移动以及在它们上面移动。在图2中，基底330依靠重力固定就位在支承台360的顶面上。在又一个实施例中，基底330可以依靠真空设备或抽吸设备(未示出)或夹具或其它硬件设备(也未示出)固定就位。
在图2中靠近室门开口26之处也显示了X射线传感器610。任何数量的X射线传感器或探测器件610可以利用且可以定位在油墨固化室220的外部结构上的任何位置和油墨固化室220的附近的任何地方。
再次参照图2，在一个示例性实施例中，氧气传感器或探测器件510和/或臭氧传感器或探测器件560可以安装在机架14的内壁。可替代地或额外地，氧气传感器或探测器件510和/或臭氧传感器或探测器件560可以安装在可移动的电子束发射器器件210上，如图所示。任何数量的氧气传感器或探测器件510和/或臭氧传感器或探测器件560可以在处理室220内部使用并且能安装到处理室220的任何固定和/或移动部件上。
门互锁探测器660也图2中示出，同样安装到靠近室门开口26处。
图3是图2中除去机架14顶壁的处理室220的顶视图。参照图3，顶视透视图显示了处理室220和/或装置100的上述元件。在此方面，图3显示了清洗阀20、排气出口22、室门开口26和X射线传感器610和所示安装在室门开口26附近的门互锁探测器660。室门27和系统控制器150也在图3中示出。
再次参照图3，其所示出的位于油墨固化处理室220中的是支承台360、基底330、电子束发射器器件210和电子束器件支承215，电子束固化器件210可以安装在电子束器件支承215上并且在油墨固化处理室220内部到处移动。在图3的示例性实施例中，氧气传感器或探测器件510和臭氧传感器或探测器件560可以安装在机架14的内壁上和/或如图所示安装在电子束发射器器件210上。
再次参照图3，其也示出了电子束器件定位系统250、X轴执行器254、Y轴执行器256和轨道258。图3也图解了位于系统控制器150与各清洗阀20、排气出口22、X射线传感器610、门互锁探测器660、电子束发射器器件210、氧气传感器或探测器件510、臭氧传感器或探测器件560和电子束器件定位系统250之间的电连接152。
在又一个示例性实施例中，装置100可以配备有多个电子束发射器器件210，为有利于对更大面积基底进行油墨固化操作，上述多个电子束发射器器件210可以排列为一列。图4是本发明装置的又一个示例性实施例的处理室的顶视图，其中装置100提供有排成一列的多个电子束发射器器件。
在图4的一个示例性实施例中，示出了安装在电子束器件支承台215上的三个电子束发射器器件210。重要提示，尽管图4显示了被利用且以并肩排列方式排列的三个电子束发射器器件210，但任何数量的电子束发射器器件210可以在装置100中被利用且可以以任何适合的方式或形式排列。
图4进一步示出了上面所述与图2和图3的示例性实施例有关的装置100和/或处理室220的其它组件。
图5是可与本发明的装置关联使用的示例性电子束发射器器件210的侧视图。如上所提示，在一个示例性实施例中，电子束发射器器件210可以是高级电子束(有限)公司100kV电子束源，其能提供100kV的电子束且具有大约10.5″×2″的束斑。束斑是孔隙的尺寸，通过该孔隙发射电子束。可以使用其它的电子束发射器。
大束斑允许更有效的油墨固化处理并且可以根据需要分配以精确对准地操作电子束发射器210。在此方面，基底330相对于电子束发射器210的预对准、旋转等可以被分配。
再次参照图5，电子束发射器器件210包括真空室210A、高压板(HVP)元件210B、灯丝210C、加速带210D和箔片210E，在一个示例性实施例中，箔片可以是钛箔或硅箔。例如，箔片210E可以是具有大约6微米厚度的钛箔或具有大约2-3微米厚度的硅箔。可以使用其它的箔片类型和/或尺寸。在一个示例性实施例中，箔片210E具有形成在其中的多个狭槽、狭缝、孔和/或缝隙。
在一个特定实施例中，电子束发射器器件210固定在基底330上面，这样箔片210E位于离基底330大约2～3毫米的距离处。可以使用其它的距离。固化过程中优选箔片210E和基底330之间的小空隙以减少电子束发射器器件210发射的电子和空气分子之间的撞击几率并且使得撞击基底330的显示体上的油墨的电子束的数量最大。在这些实施例中，在负载和未负载操作中支承台360可以操作向下移动以提供位于支承台360和箔片210E之间的负载和未负载时充分的空隙。这允许发射器器件210保持不动。尤为特殊地，在一些实施例中，支承台360可操作离箔片210E一定距离向下移动以在基底330上提供空隙。然后支承台360可以继续向下移动以允许静止的起模顶杆(未示出)从支承台360中的开口伸出，并且接触和支撑基底330，在支承台360继续下降以在基底330下提供足够的空隙时，如用大气机器人(atmospheric robot)从起模顶杆移除基底330和随后在起模顶杆上放入一新基底330。然后支承台360可以被提升以接触新基底并将基底定位在发射器器件210下面。
操作中，向HVP元件210B施加高压，如大约80～100kV，和电流，如大约10～20mA通过灯丝210C。施加到HVP元件210B的高压从灯丝210C掠夺电子。电子朝向箔片210E加速并穿过形成在其中的狭槽、狭缝、孔和/或缝隙。电子移向箔片210E且穿过箔片210E并冲击或撞击基底330的显示体上的油墨从而固化油墨。
图6是图5的电子束发射器器件的透视图。参照图6，电子束发射器器件210也包括面板210F。在面板210F中及穿过面板210F有一系列的水道210G，其经由面板210F供冷却水。从水箱(未示出)和供给系统(未示出)提供冷却水。在操作电子束发射器器件210的过程中冷却水起到冷却面板210F的作用。
图6也图解了箔片210E和电子束窗口210H。电子束被引导通过电子束窗口210H并朝向基底330。
本发明的装置和方法允许使用电子束固化一个或多个基底上的油墨。在一个示例性实施例中，支撑在基底上一定距离并相对于基底可移动的电子束发射器器件210提供电子束。电子束发射器器件210可移动横跨过基底，如当从其中发射电子束时其横跨基底被扫描。电子束发射器器件210可以以连续扫描移动方式移动横跨基底或以分段方式移动或扫描横跨基底，如通过离散的步骤移动。在整个扫描过程中可以发射电子束。
图7是图解本发明装置和方法的操作的示例性实施例的流程图。
参照图7，装置100的操作开始于步骤700。在步骤701，具有预沉积在其上的油墨的基底330交付给处理室220并放在支承台360上。在步骤702，激活清洗系统450和清除处理室中不希望的气体如氧气。在一些实施例中，在这里所述的整个油墨固化过程中清洗系统450可以持续清洗不希望的气体。在替代的和/或额外的实施例中，清洗系统450可以清洗气体以响应电子束发射器器件210被激活。
在步骤703中，激活电子束发射器器件210。一旦激活，电子束发射器器件210发射用于固化预沉积在基底330上的油墨的电子束。
在步骤704中，基底330被电子束发射器器件210扫描并且预沉积在基底330上的油墨被固化。一旦在步骤704中完成扫描步骤，在步骤705中关闭电子束发射器器件210。
在步骤706中，基底330可以从处理室220中移去。此后在步骤707中终止装置100的操作。
在又一个示例性实施例中，图7所示的电子束扫描操作可以通过多个电子束发射器器件210执行。
在又一个示例性实施例中，可以如下所述地与一个或多个氧气探测系统500、臭氧探测系统550、X射线泄漏探测系统600和/或室门互锁系统650连同使用本发明的装置和方法。
图8A、8B和8C图解了本发明的装置100的又一个示例性油墨固化操作的流程图。参照图8A、8B和8C，装置的操作开始于步骤800。在步骤801，基底330交付给处理室220且在步骤802基底放在支承台360上。
在步骤803，关闭和/或密封室门27以阻止气体和X射线从处理室220泄漏。
在步骤804，能激活系统控制器150。在步骤805，系统控制器150可以获得并处理，与被处理的基底有关的数据。例如，系统控制器150可以从基底数据库400获得基底数据。如上所述，基底数据可以包括这样的数据和/或信息，它们涉及一个或多个基底类型、基底上的显示器件、要被固化的油墨类型、油墨固化速率、功率级、固化时间、油墨固化扫描图案、和或其他任何数据、和/或可能与装置100的操作有关的信息。
在步骤805，系统控制器也可以激活清洗系统450并清洗油墨固化室220的气体如氧气。在一个示例性实施例中，可以使用氮气清洗油墨固化室220。在装置100的操作中如果希望可以持续操作清洗系统450。在至少一个实施例中，如这里所述，如果在油墨固化过程中探测到氧气或臭氧，可以控制清洗系统450以在提高的清洗级或速率提供清洗。
在步骤806，系统控制器150可以处理这样的信息，它们涉及一个或多个氧气探测系统500、臭氧探测系统550、X射线泄漏探测系统600、和/或室门互锁系统650，以分别确保在处理室220中不存在不安全级的氧气或臭氧，确保探测到无X射线泄漏，和/或确保室门27被正确的关闭和/或密封。
在步骤807，系统控制器150可以在一个或多个氧气探测系统500、臭氧探测系统550、X射线泄漏探测系统600和/或室门互锁系统650上进行试验，以分别确保在处理室220中不存在不安全级的氧气或臭氧，确保探测到无X射线泄漏，和/或确保室门27被正确的关闭和/或密封。在步骤807，如果确定在处理室中存在一个或多个不安全级的氧气或臭氧，探测到了X射线泄漏，和/或室门27没有正确地密封或锁上，那么系统控制器150的操作可以进入步骤808，系统控制器150可以(1)提高清洗系统450的清洗级以降低氧气或臭氧的浓度；(2)使报警器报警以提供警报；和/或(3)使电子束发射器器件210不能激活。
完成步骤808后，系统控制器150可以进入步骤806并重复上述操作和试验直到确定油墨固化过程可以安全的进行。
在步骤807，如果确定氧气或臭氧浓度在安全界限内，没有X射线泄漏存在，以及室门27被正确地关闭和锁止，那么操作会进入步骤809。
在步骤809，系统控制器150激活电子束发射定位系统250并移动电子束发射器器件210到相对于基底的开始位置或“家(home)”位置。可以从来自基底数据库400的数据和/或信息决定开始位置或“家(home)”位置。在步骤810，系统控制器150激活电子束发射器器件210。例如，操作电子束发射器器件210的功率级也可以被系统控制器150控制及可在从基底数据库400的特定基底获得的数据和/或信息的基础上被确定。
在步骤811，系统控制器150激活电子束发射器定位系统250及开始扫描电子束发射器器件210及，因此，在基底表面上和横跨基底表面从其中发射电子束。随电子束在油墨上扫描，它固化基底上的油墨。
在一个示例性实施例中，用于移动电子束发射器210的扫描图案可以从基底数据库400得到以及系统控制器150可以控制电子束发射器定位系统250以便电子束发射器器件210在基底上扫描从而完成全部的油墨固化操作。系统控制器150也可以控制电子束发射器器件210的扫描速度。
在步骤811，系统控制器150可以自动地完成电子束发射器器件210在基底上的扫描，直到对基底执行扫描图案，如对基底执行所有需要的电子束发射器器件210的X轴方向和/或Y轴方向移动。可以采用任何适合的扫描图案。例如，可以利用任何适合的长轴扫描、光栅扫描、和/或任何其它的扫描惯用方式直到完成扫描操作。
在一个示例性实施例中，通过执行连续扫描移动可以完成在步骤811中所进行的扫描操作，当来自电子束发射器器件210的电子束传递给基底时，伴随以油墨固化。可替代地，步骤811所进行的扫描操作可以通过进行分步扫描模式完成，由此以分布模式移动电子束发射器器件210穿越扫描图案。
在一个示例性实施例中，其中利用了一列电子束发射器器件210，如结合图4所描述，可以调节扫描图案以解释被利用的另外的电子束发射器器件210。
在步骤811中发生的电子束扫描和油墨固化的操作中，系统控制器150可以同时监控、接收数据和/或信息、和/或处理数据和/或信息，这些数据和/或信息来自或关于一个或多个氧气探测系统500、臭氧探测系统550、X射线泄漏探测系统600、和/或室门互锁系统650。如果在任何时候任何不希望的条件出现，系统控制器150可以控制适当的响应。
例如，如果在处理室220中检测到氧气或臭氧，在步骤811中，系统控制器150可以采用清洗系统450以减少氧气或臭氧的量级。如果探测到X射线泄漏，系统控制器150可以关闭电子束发射器器件210并启动适合的安全报警器。如果室门27被确定未锁或被打开，系统控制器150可以关闭电子束发射器器件210并启动适合的安全警报器。也可以执行或启动其它的响应。
一旦在步骤811完成了扫描和油墨固化操作，在步骤812系统控制器150关闭电子束发射器器件210，和/或使电子束发射器器件210回到初始态或“家(home)”的位置。在步骤813，系统控制器150可以使用清洗系统450以降低氧气或臭氧的量级。在步骤814，可以打开室门27和可以从处理室220中移除基底330。其后，装置100的操作会在步骤815停止。
前述的描述仅揭示了本发明的示例性实施例。落在本发明的保护范围的上面所揭示的装置和方法的改动对所属领域的技术人员将是显而易见的。例如，又一个适合的电子束源可以包括，但不限于此，一种电子枪，其被普通转让的美国专利申请顺序号为No.10/055869所公开，该专利申请于2002年1月22日提交，标题为“具有改进的电子枪的电子束光刻系统”(Electron Beam Lithography System Having Improved Electron Gun)，在这里其作为参考文献被全文引用。可以用作适合掺杂在彩色油墨所包含的单体和/或低聚体中的有效的电子束交联取代物的化学取代物的例子包括，但不仅限于此，(a)碳碳双键(如内含或附于五环(如adamantyl cage)上的烯烃官能团)或依附于侧基或聚合物；(b)“应力”环体系，举例来说，但不限于此，经受电子束辐照后易于发生断环和交联的三环或四环环烷烃；(c)卤代化合物，如在贯穿与挤出卤化氢(如氯化氢HCl)相关的过程中在电子束辐照下易于发生交联的卤甲基取代物；和/或(d)一个或多个有机硅部分，其在普通转让的美国专利申请顺序号为No.10/447729中被特定地描述，该专利申请于2003年5月28日提交，标题为“电子束固化抗蚀剂和电子束固化抗蚀剂的方法”(E-Beam Curable Resist AndProcess For E-Beam Curing The Resist)，在这里其作为参考文献被全文引用。
如这里所用，术语电子束处理指将膜暴露在电子束下，例如但不局限于此，相对均匀的电子束。如这里所用，术语电子束源或电子束发射器指能产生电子束的器件。优选地使用来自均匀的大面积电子束源的宽而大束的电子辐射进行电子束处理步骤。在一个实施例中，这样的电子束源可以同时覆盖整个基底面积或显示体。在基底尺寸大于宽的电子束源的制造环境下，电子束发射器可以以均匀地裸露在电子束下的方式扫描彩色滤色片。电子束处理可以在如常压下进行。又一个适合的电子束室包括从加州圣克拉拉的应用材料公司(Applied Materials，Inc.of Santa Clara，Calif.)获得的电子固化TM室(ElectronCureTM)。该装置的操作原理和工作特性在普通转让的的美国专利No.5003178所描述，在这里该专利作为参考文献被全文引用。电子束能量可以位于大约1～大约200kV的范围内，依据处理压力和条件，尽管可以使用其它的能量范围。彩色滤色片聚合的电子的总剂量可以根据彩色滤色片的类型和厚度、室或密封条件、基底移动速率、和/或电子束能量来调节。
电子束室中的气体可以包括氮气、氧气、氢气、氩气、氙气、氦气、二氧化碳、或这些气体的两种或多种的任意组合，但不局限与此。电子束处理优选地在常压下进行。在一个实施例中，当使用真空室时，真空条件可以保持在刚低于常压到大约10-7Torr的压力范围内。可以使用其它的压力。在至少一个实施例中，基底的温度可以在大约20℃～大约200℃的范围内变化。在一个特定实施例中，温度可以控制在20℃～80℃的范围内。可以使用其它的温度范围(如室温)。另外，对于厚膜，电子束剂量可以被分成降低电压的步骤，其提供了均匀的剂量过程，在此过程中材料从底部向上固化。这样，在处理过程中电子束穿透的深度可以变化。由于本领域的技术人员容易地认识到，电子束处理的长度可以依靠一个或多个上面标明的参数。
因此，虽然在这里已经揭示了本发明连同它的示例性实施例，但应当理解其它的实施例可能落入下列的权利要求所限定的本发明的说明书和保护范围内。
权利要求
1.一种固化基底上的油墨的方法，包括将基底放在油墨固化室的支承台上；和在位于油墨固化室中的基底表面上扫描电子束以固化存在于基底上的油墨。
2.如权利要求1所述的方法，其中在基底表面上扫描电子束包括在该基底的表面上移动一个电子束发射器。
3.如权利要求1所述的方法，其中在基底表面上扫描电子束包括在该基底表面上移动多个电子束发射器。
4.如权利要求2所述的方法，其中移动电子束发射器包括沿X轴和Y轴方向的至少一个方向移动该电子束发射器。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括探测油墨固化室中的氧气量级。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括确定氧气量级是否超出预定量级，和如果氧气量级超出预定量级，进行清洗油墨固化室和使电子束失效操作中的至少一个操作。
7.如权利要求6所述的方法，其中使电子束失效包括关闭电子束。
8.如权利要求6所述的方法，其中使电子束失效包括阻止电子束激活。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括探测油墨固化室中臭氧的量级。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括确定臭氧量级是否超出预定量级，和如果臭氧量级超出预定量级，进行清洗油墨固化室和关闭电子束操作中的至少一个操作。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括探测油墨固化室中X射线泄漏的量级。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括探测X射线泄漏的量级是否超出预定量级，和如果X射线泄漏量级超出预定量级，关闭电子束。
13.如权利要求1所述的方法，进一步包括探测油墨固化室的门打开或未锁的状态。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括确定油墨固化室的门是否打开或未锁，和如果门打开或未锁，则使电子束失效。
15.如权利要求1所述的方法，进一步包括在扫描基底的过程中用惰性气体清洗油墨固化室。
16.如权利要求15所述的方法，其中在扫描基底的过程中用惰性气体清洗油墨固化室包括用氮气清洗油墨固化室。
17.一种固化油墨的装置，包括一个室，它具有用于发射电子束的电子束发射器；和电子束发射器定位设备，其中电子束发射器定位设备适于将电子束发射器支承在包含油墨的基底表面上方的一定距离处，以及移动电子束发射器以便在基底表面上扫描电子束和固化存在于基底上的油墨。
18.如权利要求17所述的装置，进一步包括适于控制该装置操作的控制器。
19.如权利要求18所述的装置，其中控制器适于控制电子束发射器定位设备。
20.如权利要求17所述的装置，进一步包括多个电子束发射器，各电子束发射器适于在基底表面上扫描电子束。
21.如权利要求17所述的装置，其中电子束发射器定位设备适于沿X轴方向和Y轴方向的至少一个方向移动电子束发射器。
22.如权利要求17所述的装置，进一步包括适于探测油墨固化室中的氧气量级的氧气探测器。
23.如权利要求22所述的装置，进一步包括一控制器，该控制器与氧气探测器连接并适于确定氧气量级是否超出预定量级，并且如果氧气量级超出预定量级，则进行清洗油墨固化室和使电子束失效操作中的至少一个操作。
24.如权利要求17所述的装置，进一步包括适于探测油墨固化室中的臭氧量级的臭氧探测器。
25.一种用于固化油墨的装置，包括一个室，它具有适于发射电子束的电子束发射器；和电子束发射器定位设备，其中电子束发射器定位设备适于将电子束发射器支承在包含油墨的基底表面上方的一定距离处，及移动电子束发射器以便在基底表面上扫描电子束和固化存在于基底上的油墨。适于探测油墨固化室中臭氧量级的臭氧探测器；一控制器，该控制器与臭氧探测器连接并适于接收来自探测器的信号、确定臭氧量级是否超出预定量级，并且如果臭氧量级在预定量级之上，进行清洗油墨固化室和关闭电子束操作中的至少一个操作。一X射线探测器，该X射线探测器与控制器连接并适于探测油墨固化室中X射线泄漏的量级，其中该控制器适于接收来自X射线探测器的信号，确定X射线泄漏量级是否超出预定量级，并且如果X射线泄漏量级在预定量级之上，则启动关闭电子束；一互锁系统，该互锁系统与控制器连接并适于探测油墨固化室的门的打开或未锁状态，其中该控制器适于接收指示油墨固化室门是否处于打开或未锁状态的信号，如果室门打开或未锁，则启动关闭电子束；和一清洗系统，该清洗系统与控制器连接并适于响应来自控制器的激活信号、用惰性气体清洗油墨固化室，其中在基底负载/未负载操作中电子束发射器定位设备适于保持在恒定的Z轴位置，其中该装置进一步包括适于支承基底的支承台，和其中支承台适于被降低以允许静止的起模顶杆伸出支承台，支承基底，和当支承台被降低时在基底上面和下面提供空隙。
全文摘要
本发明的第一方面，提供有一种固化基底上油墨的方法。该方法包括步骤(1)把基底放在油墨固化室的支承台上；和(2)在位于油墨固化室中的基底表面上扫描电子束以固化存在基底上的油墨。本发明也提供许多其它的方面。
文档编号C03C17/00GK1817811SQ20051013805
公开日2006年8月16日 申请日期2005年11月4日 优先权日2004年11月4日
发明者约翰·M·怀特, 史勋祥, 上泉元, 栗田真一, 吉鸿宾, 雅努什·尤伊维亚克, 黄颖泉, 伊曼纽尔·比尔 申请人:应用材料股份有限公司