曝光设备、曝光方法、彩膜基板及其制作方法与流程

本发明涉及光刻技术领域。更具体地，涉及一种曝光设备、曝光方法、彩膜基板及其制作方法。

背景技术：

传统的基板在制作的过程中，光刻工艺利用曝光装置将平行光束垂直的透过掩膜板的开口部，对基板上待曝光的光刻胶进行曝光，进一步通过显影形成所需的光刻胶图案。从而，在现有的这种曝光方法中，只能得到一种固定线宽的光刻胶图案，而无法获得不同线宽的光刻胶图案。也即，一种尺寸的光刻胶图案只能对应一个掩膜板，不同尺寸产品之间使用的掩膜板不可以复用。而掩膜板价格昂贵，在项目研发成本中占有极大的比例。

因此，如何低成本形成不同线宽光刻胶图案，是本领域技术人员需要解决的一个重要问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，如何低成本形成不同线宽光刻胶图案。

为此，本发明第一个实施例提供一种曝光设备，包括

可旋转镜，所述可旋转镜将平行光束透过设置于其下方的掩膜板的开口部对基板上的光刻胶进行曝光，其中所述可旋转镜旋转以调节所述平行光束入射到所述掩膜板表面的入射方向。

优选地，所述曝光设备还包括

光源，出射光束；

平面镜，将所述出射光束反射；

蝇眼透镜，接收所述平面镜反射的出射光束；以及

凹面镜，将从蝇眼透镜出射的光束形成所述平行光束并将所述平行光束入射到所述可旋转镜。

优选地，所述开口部为相对于掩膜板的表面的竖直开口，并且

所述可旋转镜旋转以将所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向调节为竖直，得到第一线宽的光刻胶图案；

所述可旋转镜旋转以将所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向调节为倾斜，得到第二线宽的光刻胶图案，其中第一线宽大于第二线宽。

优选地，所述开口部为相对于掩膜板表面的倾斜开口，且所述倾斜开口的相对倾斜侧壁设置为相互平行；并且

所述可旋转镜旋转以将所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向调节与所述开口的倾斜方向趋势相同，得到第三线宽的光刻胶图案；

所述可旋转镜旋转将所述平行光束的入射方向相对于所述掩膜板的表面调节为竖直，得到第四线宽的光刻胶图案；

所述可旋转镜旋转以将所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向与所述开口的倾斜方向趋势相反，得到第五线宽的光刻胶图案，

其中第三线宽大于第四线宽，第四线宽大于第五线宽。

本发明第二个实施例提供一种曝光方法，包括

使平行光束透过掩膜板的开口部对基板上的光刻胶进行曝光，其中，所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向能够被调节，以使得被曝光的光刻胶图案的线宽能够被调节。

优选地，光源出射光束；

平面镜将所述出射光束反射；

蝇眼透镜接收所述平面镜反射的出射光束；

凹面镜将从蝇眼透镜出射的光束形成所述平行光束并将所述平行光束入射到可旋转镜；以及

可旋转镜将平行光束透过设置于其下方的掩膜板的开口部对基板上的光刻胶进行曝光，其中所述可旋转镜旋转以调节所述平行光束入射到所述掩膜板表面的入射方向。

优选地，所述开口部设置为相对于掩膜板的表面的竖直开口，并且

旋转所述可旋转镜以将所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向调节为竖直，得到第一线宽的光刻胶图案；

旋转所述可旋转镜以将所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向调节为倾斜，得到第二线宽的光刻胶图案，其中第一线宽大于第二线宽。

优选地，所述开口部设置为相对于掩膜板表面的倾斜开口，且所述倾斜开口的相对倾斜侧壁设置为相互平行；并且

旋转所述可旋转镜以将所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向调节与所述开口的倾斜方向趋势相同，得到第三线宽的光刻胶图案；

旋转所述可旋转镜将所述平行光束的入射方向相对于所述掩膜板的表面调节为竖直，得到第四线宽的光刻胶图案；

旋转所述可旋转镜以将所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向与所述开口的倾斜方向趋势相反，得到第五线宽的光刻胶图案，

其中第三线宽大于第四线宽，第四线宽大于第五线宽。

本发明第三个实施例提供一种彩膜基板的制作方法，包括

在衬底上形成黑矩阵材料；

在所述黑矩阵材料上形成光刻胶；

利用根据第二个实施例提供的曝光方法形成光刻胶图案；

去除露出的黑矩阵材料形成黑矩阵；

在黑矩阵和露出的衬底上形成色阻材料；

利用根据第二个实施例提供的曝光方法形成光刻胶图案，所述光刻胶图案覆盖所述露出的衬底上形成的色阻材料；

去除露出的色阻材料形成色阻层。

本发明第四个实施例提供一种彩膜基板，其为利用上述第三个实施例提供的制作方法制作得到。

本发明的有益效果如下：

本发明的曝光设备中设置有可旋转镜，通过该可旋转经旋转实现了入射到掩膜板表面的平行光束的入射方向可调节，进而使得使用该曝光设备曝光的光刻胶图案的线宽也可调。该装置易于操作且成本低，结构简单。采用该曝光设备进行曝光时，在不更换掩膜板的条件下，即可获得不同的连续线宽的光刻胶图案，极大的降低了曝光光刻的成本。进一步地，将该曝光设备对应的掩膜板的开口部设置为相对于该掩膜板表面的倾斜开口，从而使得在通过可旋转镜旋转时，获得特定线宽的光刻胶图案更容易。本发明的曝光方法中，无需通过调整掩膜板开口部的大小即可实现连续调节被曝光的光刻胶图案的线宽，极大的提高了掩膜板的使用效率，降低了在获得不同线宽光刻胶图案时因掩膜板的更换而带来的较高的生产成本。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出根据本发明一个实施例的曝光设备。

图2示出根据本发明另一实施例的曝光方案，其中掩膜板开口部设置为竖直开口。

图3-5中示出根据本发明另一实施例的曝光方案，其中掩膜板开口部设置为倾斜开口。

图6示出根据本发明另一实施例的平行光束入射方向和开口部倾斜方向趋势形相同的情形。

图7示出根据本发明另一实施例的平行光束入射方向和开口部倾斜方向趋势相反的情形。

图8示出根据本发明另一实施例曝光方法流程图。

图9示出根据本发明另一实施例的彩膜基板制作方法流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明的一个实施例提供一种曝光设备，包括可旋转镜，可旋转镜将平行光束透过设置于其下方的掩膜板的开口部对基板上的光刻胶进行曝光，其中可旋转镜旋转以调节所述平行光束入射到所述掩膜板表面的入射方向。

在图1所示的具体示例中，曝光设备10包括光源101、平面镜102、蝇眼透镜103、凹面镜104以及可旋转镜105。

光源101出射光束，其中光源101可为点光源、线光源、面光源，优选地，为点光源。进一步，该光源101优选为激光光源，其准直性能更好。

从光源101出射的光束入射到平面镜102，平面镜102将所述出射光束反射至蝇眼透镜103。在图中的示例中，平面镜102设置于光源101上方，光源101向上出射光束。

蝇眼透镜103接收平面镜102反射的光束并出射到凹面镜104。

凹面镜104将从蝇眼透镜103出射的光束形成所述平行光束并将所述平行光束入射到可旋转镜105。

从可旋转透镜105出射的平行光束入射到设置在下方的掩膜板20的表面上。

结合图1和图2所示的情况，开口部201为相对于掩膜板20的表面的竖直开口。图1中，平行光束竖直通过开口部201照射基板30上涂布的光刻胶，对其进行曝光、显影，得到如图中附图标记301所示的光刻胶图案，线宽为S1。图中被曝光的光刻胶显影后得以保留，意味着该光刻胶为负性光刻胶。然而本领域技术人员均理解，使用正性光刻胶的方案也在本申请的保护范围内，只是未曝光部分被留下。

在图2所示的情况下，可旋转镜旋转以将平行光束相对于掩膜板20表面的入射方向调节为倾斜，得到光刻胶图案，线宽为S2。

图2和图1相比，可知，由于倾斜的平行光束被竖直的开口部201部分阻挡，导致线宽S1大于线宽S2。

在现有的曝光设备中，将平行光束固定的垂直照射至掩膜板，通过这种方式，需要利用不同开口部大小的掩膜板来获得不同线宽的光刻胶图案。

比较而言，在本实施例中的曝光设备中，通过调节可旋转镜的旋转角度进而调节平行光束相对于掩膜板表面(也就是说，开口部)的入射方向，即可使得被曝光的光刻胶图案的线宽能够被连续调节且该操作简单，曝光过程中，在无需置换不同掩膜板的情况下，能够实现获得不同线宽光刻胶图案，极大的提高了掩膜板的利用率，降低了曝光工艺的成本。

本领域技术人员能够明了，上述曝光设备的组成仅仅是一个示例，通过本申请的教导，各个光学器件的具体器件参数、设置位置、设置角度、设置间距等等均可以在具体应用场景中参照实际需要进行设定，只要使得入射到掩膜板表面的平行光束的入射方向可调节即可。

在图3-5所示的示例中，将掩膜板20的开口部201制作成相对于掩膜板20表面倾斜，且倾斜开口的相对倾斜侧壁2011和2012形成为相互平行。

其中，在图3所示的示例中，与图1所示的示例相同之处在于，可旋转镜旋转仍将平行光束竖直于掩膜板20表面入射。平行光束通过开口部201照射基板30上涂布的光刻胶，对其进行曝光、显影，得到如图中附图标记301所示的光刻胶图案，线宽为S4。图中被曝光的光刻胶显影后得以保留，意味着该光刻胶为负性光刻胶。然而本领域技术人员均理解，使用正性光刻胶的方案也在本申请的保护范围内，只是未曝光部分被留下。

相比于图1而言，可以看到，由于倾斜的开口部201部分遮挡了平行光束的入射，在开口部201开口孔径不变的情况下，线宽S4小于线宽S1。

在图4所示的示例中，可旋转镜旋转以将平行光束相对于掩膜板20表面的入射方向调节与所述开口的倾斜方向趋势相同，得到光刻胶图案301，线宽为S3。

由于平行光束相对于掩膜板20表面的入射方向与所述开口的倾斜方向趋势相同，容易理解，线宽S3大于S4。

在图5所示的示例中，可旋转镜旋转以将平行光束相对于掩膜板20表面的入射方向调节与所述开口的倾斜方向趋势相反，得到光刻胶图案301，线宽为S5。

由于平行光束相对于掩膜板20表面的入射方向与所述开口的倾斜方向趋势相反，倾斜开口部201遮挡了大部分的入射平行光束，容易理解，线宽S5小于S4。

在本文中，所述“趋势相同”和“趋势相反”结合如图6和图7给出解释。

如图6所示，设平行光束的入射方向为自所述掩膜板20表面顺着第一方向(在图6中为沿逆时针方向)旋转锐角角度达到的方向，若开口部201的倾斜方向也为自掩膜板20表面顺着该第一方向(在图6中为沿逆时针方向)旋转锐角角度达到的方向，二者的旋转方向相同(在图6中均为逆时针方向)，在这种情况下，称为“趋势相同”。

当然，本领域技术人员能够明了，图6是以二者均沿逆时针方向旋转给出的例子，然而，二者均沿顺时针方向旋转的示例也是容易想到的。

如图7所示，设开口部201的倾斜方向为自掩膜板20表面顺着第一方向(在图7中为沿逆时针方向)旋转锐角角度达到的方向，若平行光束的入射方向为自所述掩膜板20表面顺着第二方向(在图7中为沿顺时针方向)旋转锐角角度达到的方向，二者的旋转方向相反，在这种情况下，称为“趋势相反”。

当然，本领域技术人员根据本申请的教导容易想到，平行光束的入射方向为自所述掩膜板表面顺着第一方向旋转锐角角度达到的方向，开口部的倾斜方向为自掩膜板表面顺着第二方向旋转锐角角度达到的方向的情形。

当开口部为相对于掩膜板表面的倾斜开口，且该倾斜开口的相对倾斜侧壁设置为相互平行时，调节平行光束从相对于掩膜板表面的入射方向与所述开口的倾斜方向趋势相同至相对于掩膜板表面的入射方向与开口的倾斜方向趋势相反时，得到的光刻胶图案的线宽从S3逐渐降低至S4再进一步降低至S5，其中S5可小至趋向于0。此方案中，可旋转镜不仅可实现对光刻胶图案线宽的连续调整，获得不同线宽光刻胶图案的目的，同时，从图中可以看出，由于从线宽S3降低至线宽S5时平行光束相对于掩膜板表面的入射方向调节范围相对更大，从而，更容易调整获得特定线宽的光刻胶图案。

在本发明另一个实施例中，提供一种曝光方法，包括使平行光束透过掩膜板的开口部对基板上的光刻胶进行曝光，其中，所述平行光束相对于所述掩膜板表面的入射方向能够被调节，以使得被曝光的光刻胶图案的线宽能够被调节。

在一个具体示例中，结合图1和图8，所述曝光方法还包括

S100、光源101出射光束。

光源101可为点光源、线光源、面光源，优选地，为点光源。进一步，该光源101优选为激光光源，其准直性能更好。

S105、平面镜102将所述出射光束反射。

在图中的示例中，平面镜102设置于光源101上方，光源101向上出射光束。

S110、蝇眼透镜103接收所述平面镜102反射的出射光束。

S115、凹面镜104将从蝇眼透镜103出射的光束形成所述平行光束并将所述平行光束入射到所述可旋转镜105。以及

S120、可旋转透镜105将平行光束透过设置于其下方的掩膜板20的的开口部对基板上的光刻胶进行曝光，其中所述可旋转镜旋转以调节所述平行光束入射到所述掩膜板表面的入射方向。

由于现有曝光方法中，主要是通过利用不同开口部大小的掩膜板来获得不同线宽的光刻胶图案，由于掩膜板的成本较高，因此曝光成本也高，相比较而言，在本实施例的曝光方法中，通过调节平行光束相对于掩膜板表面的入射方向而无需更换掩膜板即可连续的调节被曝光的光刻胶图案的线宽，一方面降低了该曝光方法的曝光成本，另一方面提高了掩膜板的利用率。

结合图1，在此图所示的情况中，开口部201设置为相对于掩膜板20的表面的竖直开口。平行光束竖直通过开口部201照射基板30上涂布的光刻胶，对其进行曝光、显影，得到如图中附图标记301所示的光刻胶图案，线宽为S1。图中被曝光的光刻胶显影后得以保留，意味着该光刻胶为负性光刻胶。然而本领域技术人员均理解，使用正性光刻胶的方案也在本申请的保护范围内，只是未曝光部分被留下。

结合图2，在图2所示的情况下，平行光束相对于掩膜板20表面的入射方向调节为倾斜，得到光刻胶图案，线宽为S2。

由于图2中，倾斜的平行光束被竖直的开口部201部分阻挡，从而线宽S2小于图1中的线宽S1。

结合图3-5，在图3至图5所示的示例中，掩膜板20的开口部201设置为相对于掩膜板20表面的倾斜开口，且该倾斜开口的相对倾斜侧壁2011和2012设置为相互平行。

其中，在图3所示的示例中，与图1所示的示例相同之处在于，平行光束仍竖直于掩膜板20表面入射。平行光束通过开口部201照射基板30上涂布的光刻胶，对其进行曝光、显影，得到如图中附图标记301所示的光刻胶图案，线宽为S4。图中被曝光的光刻胶显影后得以保留，意味着该光刻胶为负性光刻胶。然而本领域技术人员均理解，使用正性光刻胶的方案也在本申请的保护范围内，只是未曝光部分被留下。

与图1中的情况相比，由于倾斜的开口部201部分遮挡了平行光束的入射，在开口部201开口孔径不变的情况下，线宽S4小于线宽S1。

在图4所示的示例中，平行光束旋转为相对于掩膜板20表面的入射方向调节与所述开口的倾斜方向趋势相同，得到光刻胶图案301，线宽为S3。

由于平行光束相对于掩膜板20表面的入射方向与所述开口的倾斜方向趋势相同，容易理解，线宽S3大于S4。

在图5所示的示例中，平行光束旋转使其相对于掩膜板20表面的入射方向调节与所述开口的倾斜方向趋势相反，得到光刻胶图案301，线宽为S5。

由于平行光束相对于掩膜板20表面的入射方向与所述开口的倾斜方向趋势相反，倾斜开口部201遮挡了大部分的入射平行光束，容易理解，线宽S5小于S4。

当开口部为相对于掩膜板表面的倾斜开口，且该倾斜开口的相对倾斜侧壁设置为相互平行时，该曝光方法中，调节平行光束从相对于掩膜板表面的入射方向与所述开口的倾斜方向趋势相同至相对于掩膜板表面的入射方向与开口的倾斜方向趋势相反时，得到的光刻胶图案的线宽从S3逐渐降低至S4再进一步降低至S5，其中S5可小至趋向于0。此方案中，不仅可通过对平行光束入射方向的调整实现对光刻胶图案线宽的连续调整，获得不同线宽光刻胶图案的目的，同时，从图中可以看出，由于从线宽S3降低至线宽S5时平行光束相对于掩膜板表面的入射方向调节范围相对更大，从而，更容易调整获得特定线宽的光刻胶图案。

本发明的又一个实施例提供一种彩膜基板的制作方法，如图9所示，包括如下步骤：

S200、在衬底上形成黑矩阵材料；

S205、在所述黑矩阵材料上形成光刻胶；

S210、利用上述第一个实施例提供的曝光方法形成光刻胶图案；

S215、去除露出的黑矩阵材料形成黑矩阵；

S220、在黑矩阵和露出的衬底上形成色阻材料；

S225、利用上述第一个实施例提供的曝光方法形成光刻胶图案，所述光刻胶图案覆盖所述露出的衬底上形成的色阻材料；

S230、去除露出的色阻材料形成色阻层。

可以理解，该彩膜基板的制作方法中，还包括曝光后显影的步骤。且色阻层包含红绿蓝三色。此均为本领域公知常识，在此不赘述。

通过在彩膜基板的制作中，使用该特定的曝光方法，从而使得在不替换掩膜板的条件下，获得不同线宽的色阻层和黑矩阵层成为现实，极大的节省了现有技术中因不同线宽黑矩阵层或色阻层需搭配具有不同开口部的掩膜板而带来的较高的成本。

基于同一发明构思，本发明的又一个实施例提供一种彩膜基板，利用上述实施例提供的彩膜基板的制作方法制作得到。由于该彩膜基板解决技术问题的原理与本发明实施例提供的上述彩膜基板的制作方法相似，该彩膜基板的实施可参见上述彩膜基板的制作方法的实施，再此不再重复。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。