用于去除光刻胶溶剂的装置的制造方法

用于去除光刻胶溶剂的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种用于去除光刻胶溶剂的装置。
【背景技术】
[0002]在薄膜晶体管液晶显示器(TFT-1XD)的彩膜基板的前烘工艺中，通常通过热传导的方式来将有机光刻胶(PR，photo resist)中的溶剂去除。在这种方式中，热量由热盘(HP, hot plate)经玻璃板传导至光刻胶(PR, photo resist)膜后使有机溶剂挥发，经过处理时间后再由冷盘(CP，cold plate)将玻璃板冷却至室温。
[0003]在现有技术中，原有的电加热的传导热量总是由表及里地传递以加热光刻胶，是以光刻胶中不可避免地存在温度梯度，故光刻胶的受热并不均匀，致使光刻胶中出现局部过热。
[0004]综上所述，在传统的预烘模式下，大尺寸的玻璃板通过热传导会产生光刻胶受热不均的弊端；连带造成的处理时间延长对产线的节拍时间(tact time)的提高也会产生不利影响；另外，受热不均还会导致在玻璃板中产生内应力，玻璃板破损的机率也会相应增加。

【发明内容】

[0005]为了避免产生玻璃板的受热不均、改善玻璃板的破损状况及减少处理时间，本申请通过提出了一种用于去除光刻胶溶剂的装置。
[0006]要想在玻璃板本体无温度变化的同时去除光刻胶溶剂并且固化光刻胶，则需要解决以下三个问题:1)对光刻胶微波谐振腔及微波传输线路进行合理设计；2)使得玻璃板不作为光刻胶膜及热盘之间的热传导介质而存在；3)使得光刻胶本身能有效吸收微波而发热。
[0007]本发明提出了一种用于去除光刻胶溶剂的装置，其包括能够容纳涂覆有光刻胶的待处理的玻璃板的微波谐振腔和位于所述微波谐振腔两侧的微波发射机构，其中，位于所述微波谐振腔中的玻璃板吸收来自所述微波发射机构的微波形式的能量，以烘烤去除所述玻璃板上的光刻胶溶剂。如此地，使得玻璃板不作为光刻胶膜及热盘之间的热传导介质而存在，同时使得光刻胶本身能有效吸收微波而发热。
[0008]优选地，所述微波发射机构包括:磁控管，用于引导来自所述磁控管的微波的矩形波导器件，以及用于将所述微波发射到所述微波谐振腔中的天线。如此，对光刻胶微波谐振腔及微波传输线路进行了合理设计。
[0009]优选地，所述磁控管所产生的微波频率位于2GHz_3GHz的范围内。
[0010]优选地，所述磁控管所产生的微波频率为2.45GHz ο
[0011]优选地，所述微波谐振腔中设置有多个用于支撑所述玻璃板的支撑平台。
[0012]优选地，所述支撑平台包含聚四氟乙烯或花岗岩。聚四氟乙烯或花岗岩的介电常数较小，不会造成大规模的能量耗损。
[0013]优选地，所述微波谐振腔设置有用于观测玻璃板加热状况的观察窗。如此地，可以随时监控正在处理的玻璃板的光刻胶加热状况。
[0014]优选地，所述微波谐振腔设置有用于排放加热烟雾的排气风扇和排放口。如此可以及时排除加热造成的烟雾。
[0015]优选地，在所述微波谐振腔的壳体之外设置有百叶窗，所述百叶窗用于开关送入玻璃板的通道。
[0016]优选地，在所述百叶窗和所述微波谐振腔的壳体之间设置有用于将微波锁定在内部的微波抗流结构。如此可以防止微波泄露到微波谐振腔之外，对设备或操作者造成伤害。
[0017]本申请所提出的微波加热技术与传统加热方式不同，它是通过使得被加热体内部偶极分子进行高频往复运动，产生“内摩擦热”而使被加热物料温度升高，不须任何热传导过程。这就能使物料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀，仅需传统加热方式的能耗的几分之一或几十分之一就可达到加热目的。
[0018]本申请通过设计包括微波谐振腔(加热腔)、微波源及微波传输线路的技术手段，淘汰了现有技术中前烘设备在热传导方式下需要同时设立热盘和冷盘的方案，避免了过长的工艺时间对产能提升的不利影响。
[0019]本发明的装置与传统的热传导方式的前烘设备相比较，具有制程时间短、工艺条件易控的优点，同时可避免由于玻璃板的升降温而产生的应力。通过对光刻胶进行选择性的加热，光刻胶的有机溶剂去除效果好。由于使用多个微波源对一个微波谐振腔进行辐射，并且能同时处理多张玻璃板，不仅极大提升了设备本身的节拍时间，也便于清洁维护。
[0020]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
【附图说明】
[0021]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0022]图1示意性显示了根据本发明的用于去除光刻胶溶剂的装置；
[0023]图2示意性显示了图1的装置中的矩形波导器件内部的电磁场；
[0024]图3示意性显示了图1的装置中的百叶窗开口处的微波抗流结构；
[0025]图4示意性显示了图1的装置中的观察窗；
[0026]图5示意性显示了光刻胶预烘工序中的微波加热情景；以及
[0027]图6示意性显示了图1的装置中的谐振腔内的能量密度。
[0028]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0030]图1示意性显示了根据本发明的用于去除光刻胶溶剂的装置。
[0031]如图1所示，在微波谐振腔105(即加热腔)上下两端各提供一套磁控管101作为微波发生器(即微波源)。磁控管101例如可以使用半波倍压整流的设计，另外，可以使得磁控管101产生频率位于2GHz-3GHz的范围内、尤其是2.45GHz的微波。
[0032]微波经矩形波导器件102传输至微波谐振腔105，在矩形波导器件102中的主模横向电场TElO的磁场和电场的传输模式如图2所示。在图2中，用实线箭头72来表示电场，而用虚线箭头71来表示的磁场。
[0033]可以在距离波导短路面1/4波导波长开口处设置耦合天线103，其位于电场最强的驻波位置。通过对两端的耦合天线103及可选的(如果设置有的话)微波场压缩增强螺杆进行调节，例如在微波模式转换腔104中对微波模式进行转换调节，之后可将微波能量有效地耦合到光刻胶3中。
[0034]在微波加热谐振腔105中设置多段支撑平台106，可同时对多张玻璃板2进行预烘烤处理。当进入腔体内的玻璃板2达到软件设置的预定枚数时，微波电源即自动开启，其在预烘烤工艺结束后则关闭。这样有效避免了每次针对单一的玻璃板2的处理都需开启微波电源的情况，在那种情况下对磁控管101的频繁启动和关闭会造成损害，而本发明的技术方案可以保护系统长期稳定地运行，也极大缩短了工艺时间及节约了电力成本。另外，该微波谐振腔105也可作为一个缓冲带使用，在上下游设备发生故障时，该微波谐振腔105可作为玻璃板2的临时存放位置，解决了现有技术中的前烘设备需要单独设置缓冲带的问题。
[0035]通过三维电磁仿真软件HFSS (High Frequency Structure Simulator) 的仿真测试，在各段设置的支撑平台106处，电磁场的强度均处于峰值，也就是说当玻璃板2置于此处时能以最大效率利用微波能量，使光刻胶3吸收微波发热。图6示意性显示了图1的装置中的谐振腔内的能量密度。
[0036]参照图4，为了便于对反应进行外部监控，微波谐振腔105前后端设置有观察窗109。可使用高精度的红外测温仪来对玻璃板2上的光刻胶3的温度分布进行实时测量，以实现对整个预烘过程工艺的实时监控。
[0037]另外，可再次参照图1，在微波谐振腔105的壳体之外设置有百叶窗107，百叶窗107用于开关送入玻璃板2的通道。
[0038]另外，由于微波的特殊性能，在微波谐振腔105的开孔口的外围空间附近会产生一定的微波辐射，对其他周边设备造成电磁干扰，因此必须采取有效的保护措施。在根据本发明的装置中，在微波谐振腔105四周及百叶窗(shutter) 107的开口处均设计有微波抗流结构。参照图3，在进行预烘烤工艺时，百叶窗(shutter) 107与微波谐振腔105接触处的缝隙110 (即抗流槽)正好处于半波长短路的输入端，连接的缝隙110处阻抗为零，不会发生微波辐射泄露的情况。
[0039]参照图4，还可通过在微波谐振腔105的一端追加排气风扇108即相应的排风口来将挥发出的有机溶剂(以及加热产生的废气和/或烟雾等)及时抽走，以此方式可以保持谐振腔105内部环境洁净。
[0040]图5示意性显示了光刻胶预烘工序中的微波加热情景。参照图5，在本发明所提出的技术方案中，玻璃板不再作为光刻胶膜及热盘之间的热传导介质而存在。在本发明的加热情况中，大量微波形式的能量4被吸收，溶剂5蒸发后排出。
[0041]在根据本发明的用于去除光刻胶溶剂的装置中，在玻璃板处理室内(即在微波谐振腔105内)不采用任何热传导加热源，玻璃板2进入微波谐振腔105后置于支撑平台106上(例如可采用介电常数较小的聚四氟乙烯或花岗岩来构成支撑平台106)。支撑平台106中不设置电加热装置，用于光刻胶预烘烤的能量全部由上下两端的微波发射端(即微波耦合天线103)提供。
[0042]再次参照图5，在光刻胶预烘工序中，光刻胶3吸收微波能量后在短时间(一般小于1s)内即可达到使溶剂挥发的温度，处理时间要远远小于现有技术中设置热盘及冷盘的加热及冷却时间(一般为IlOs左右)。由此可见，通过调节微波功率即可达到预烘烤时所需求的温度，制程易于控制且工艺时间短。而在此过程中，玻璃板2本身的温度几乎不会发生改变，在微波谐振腔体105中的预烘烤完成后即可进入下一步工艺，不仅提高了设备本身的节拍时间，也消除了玻璃板2产生的热应力，使得玻璃板不易破损。
[0043]光刻胶3本身能有效吸收微波而发热。从电磁场理论知道，任何一种物质(电介质)在微波电场作用下，单位体积内的功率耗散(即损耗于物料中的功率密度)转变为热能，其吸收功率的大小
[0044]P = 0.556f.ε r.tan δ.E2.ICT12
[0045]其中:Ρ表不材料中的功率耗散；Ε表不微波电场强度有效值；f表不微波的工作频率；δ表示介质损耗角；ε ^表示物料的相对介电常数。由上式可知，在微波工作频率确定后，通过寻求高介质损耗角的物料来提高对微波的吸波性能至关重要。
[0046]微波的吸收和加热均与损耗系数有关。彩膜基板所使用的光刻胶中有机溶剂为极性分子，介电常数及损耗系数大，而玻璃的损耗系数则非常小。损耗系数小的物质在微波中基本不会发热。当把极性分子介质置于微波场中时，在电磁场的作用下，介质材料中会形成偶极子，已有的偶极子会重新排列，从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向，并随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度摆动。分子要随着不断变化的高频电磁场的方向重新排列，就必须克服分子原有的热运动和分子相互间作用的干扰和阻碍，产生激烈的摩擦。在这一微观过程中，微波能量转化为介质的热量，宏观的表现就是介质温度升尚O
[0047]在根据本发明的用于去除光刻胶溶剂的装置中，通过微波谐振腔105及可调节的微波耦合天线103能将微波能量传输至位于微波谐振腔105中的玻璃板2的光刻胶3上，通过对微波耦合天线103的上下调节，能最大限度的减少微波损耗和反射。另一方面，由于微波加热的惯性很小，可以实现温度升降的快速控制，有利于连续生产并进行自动控制。
[0048]虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
【主权项】
1.用于去除光刻胶溶剂的装置，其特征在于，包括能够容纳涂覆有光刻胶的待处理的玻璃板的微波谐振腔和位于所述微波谐振腔两侧的微波发射机构， 其中，位于所述微波谐振腔中的玻璃板吸收来自所述微波发射机构的微波形式的能量，以烘烤去除所述玻璃板上的光刻胶溶剂。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波发射机构包括: 磁控管， 用于引导来自所述磁控管的微波的矩形波导器件，以及 用于将所述微波发射到所述微波谐振腔中的天线。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述磁控管所产生的微波频率位于2GHz-3GHz的范围内。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁控管所产生的微波频率为2.45GHz ο5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波谐振腔中设置有多个用于支撑所述玻璃板的支撑平台。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述支撑平台包含聚四氟乙烯或花岗岩。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波谐振腔设置有用于观测玻璃板加热状况的观察窗。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波谐振腔设置有用于排放加热废气和/或烟雾的排气风扇和排放口。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述微波谐振腔的壳体之外设置有百叶窗，所述百叶窗用于开关送入玻璃板的通道。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述百叶窗和所述微波谐振腔的壳体之间设置有用于将微波锁定在内部的微波抗流结构。
【专利摘要】本发明提出了一种用于去除光刻胶溶剂的装置，其包括能够容纳涂覆有光刻胶的待处理的玻璃板的微波谐振腔和位于所述微波谐振腔两侧的微波发射机构，其中，位于所述微波谐振腔中的玻璃板吸收来自所述微波发射机构的微波形式的能量，以烘烤去除所述玻璃板上的光刻胶溶剂。如此地，使得玻璃板不作为光刻胶膜及热盘之间的热传导介质而存在，同时使得光刻胶本身能有效吸收微波而发热。
【IPC分类】G03F7/38
【公开号】CN104880916
【申请号】CN201510355609
【发明人】吴利峰, 李启明, 黄聪, 徐先华, 方仲贤, 熊燕军
【申请人】武汉华星光电技术有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月25日