专利名称：狭缝喷嘴的横向喷射均匀度测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及测量基板涂敷装置(Substrate Coating Apparatus)的狭缝喷嘴(Slit Nozzle)所喷出的光刻胶的横向喷射均匀度的装置及方法，尤其涉及测量当基板涂敷装置的狭缝喷嘴喷出光刻胶时沿狭缝喷嘴的横向喷出的光刻胶的横向喷射均匀度的装置及方法。
背景技术：
通常，在制造液晶显示器件时，工艺误差主要发生在使用光刻胶(Photoresist)的光刻工艺中。如果所述光刻胶没有被均匀涂敷，则在后续工艺中会发生分辨率、电路线宽的差异，而且发生反射率差异，从而引起直接反映在画面上的缺陷。
最近，提出了缩短在基板上涂敷光刻胶所需的工艺时间的要求。随之，需要研究在短时间内均匀涂敷所述光刻胶并进行干燥的方法。
用来均匀涂敷光刻胶的方法有滚涂(Roll Coating)方法、旋涂(SpinCoating)方法、狭缝涂敷(Slit Coating)方法。滚涂是在将光刻胶承载于圆柱形辊子外部之后使所述辊子在基板上按一定方向滚动而涂敷光刻胶的方法；旋涂是在圆盘形支撑体上放置基板并在所述基板中央滴落光刻胶之后使基板旋转，从而根据离心力在基板上涂敷光刻胶的方法；狭缝涂敷是按照一定方向扫过基板的同时通过狭缝形状的喷嘴将光刻胶喷到基板而进行涂敷的方法。
所述涂敷方法中，滚涂方法难以精密地控制光刻胶膜的均匀性及膜厚度，因此形成高精密图案时使用旋涂方法。但是，旋涂方法适合在晶片等面积较小的基板上涂敷感光物质，不适用于液晶显示面板所使用的玻璃基板等大面积大重量的平板显示装置用基板。这是因为基板越大越重，越难以使基板高速旋转，而且高速旋转时基板受到的损伤或能耗也越大。因此，在大型玻璃基板上涂敷光刻胶时主要使用狭缝涂敷方法。
图1为一般的狭缝涂敷机(Slit Coater)的结构示意图，图2为表示利用图1中示出的狭缝涂敷机在基板上涂敷光刻胶状态的剖面图。
如图1所示，一般的狭缝涂敷机100包含将光刻胶PR涂敷在基板GS上的狭缝喷嘴110、按一定方向移动所述狭缝喷嘴的一对喷嘴移送单元120、贴附在所述喷嘴移送单元一侧的光刻胶供应部115、从所述光刻胶供应部115向所述狭缝喷嘴110运送光刻胶PR的第一光刻胶供应管116、向所述光刻胶供应部115供应光刻胶PR的第二光刻胶供应管117。
所述狭缝喷嘴110为长条(Bar)状喷嘴，在面对基板GS的狭缝喷嘴下端中央部分形成微细的狭缝形状喷出口112，通过所述喷出口112向基板喷出一定量的光刻胶PR。所述光刻胶供应部115是向所述狭缝喷嘴110供应光刻胶PR，并向供应的光刻胶PR施加预定压力而喷出光刻胶PR的单元。通常，所述光刻胶供应部115包含泵，由此向狭缝喷嘴110施加一定压力，并根据该压力将储藏在狭缝喷嘴中的光刻胶PR喷射到基板上。
如图2所示，具有上述结构的狭缝涂敷机通过使所述狭缝喷嘴110一边从基板一端以一定速度沿纵向前进，一边向基板GS上喷出光刻胶PR，从而在基板GS上均匀涂敷光刻胶PR。
此时，所述狭缝涂敷机100的狭缝喷嘴110不仅要在狭缝喷嘴110的移动方向上均匀喷出光刻胶PR，而且在狭缝喷嘴110的横向上也要均匀喷出光刻胶PR。为了在狭缝喷嘴110的移动方向上均匀喷出光刻胶PR，需要控制所述光刻胶供应部115向光刻胶PR施加的压力随时间的变化、狭缝喷嘴110的移动速度、基板与狭缝喷嘴之间的距离等因素。
与此不同，为了沿狭缝喷嘴110的横向均匀喷出光刻胶PR，需要调节沿狭缝喷嘴110横向的喷出口的间距。为此，在所述狭缝喷嘴上沿喷嘴的横向按预定间距设置用于调节喷出口间距的螺栓(附图中未示出)。为了在狭缝喷嘴110的横向上均匀喷出光刻胶PR，首先沿狭缝喷嘴110的横向测量所述狭缝喷嘴110喷出的光刻胶PR厚度分布，即均匀度，并利用此时测量的光刻胶PR均匀度调节狭缝喷嘴喷出口间距。
实际应用中，为了在狭缝喷嘴110的横向上均匀喷出光刻胶PR，多次测量狭缝喷嘴110的横向均匀度以确保均匀度数据的可靠性之后调节狭缝喷嘴喷出口间距。然后，利用进行调节的喷出口反复进行多次测量，以确认光刻胶PR均匀度。
为此，以往采用由狭缝涂敷机在基板上直接涂敷光刻胶PR之后，直接测量涂敷的光刻胶PR厚度的方式。但是，由于这种方式直接在基板上涂敷光刻胶PR，因此会造成高价的基板及光刻胶PR的浪费。尤其，随着基板日益大型化，所消耗的光刻胶PR量会进一步增加。
并且，在测量涂敷在基板上的光刻胶PR厚度时，难以在涂敷于基板上的光刻胶PR还没有干的状态下测量光刻胶PR厚度。因此，涂敷的光刻胶PR需要经过干燥工艺之后测量厚度，这导致测量涂敷的光刻胶PR厚度的工作变得非常繁琐。尤其，由于是在涂敷的光刻胶PR经过干燥工艺之后测量其厚度，因此无法直接测量实际涂敷的光刻胶PR厚度，从而无法直接测量光刻胶的喷射均匀度。并且，由于涂敷在基板上的光刻胶PR厚度非常薄，因此测量其厚度时需要使用高价的厚度测量设备。
发明内容
本发明是为了解决现有技术存在的上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够简便而精密地测量由狭缝喷嘴喷射到基板上的光刻胶的横向喷射均匀度的狭缝喷嘴横向喷射均匀度测量装置及方法。
为了实现上述目的，依据本发明第一形式所提供的狭缝喷嘴的横向喷射均匀度测量装置包含具有与所述狭缝喷嘴的喷出口相对的检测面的多个流体压力测量单元，所述流体压力测量单元沿所述狭缝喷嘴的横向并排。
依据本发明第二形式所提供的狭缝喷嘴的横向喷射均匀度测量装置包含具有与所述狭缝喷嘴的喷出口相对的检测面的流体压力测量单元和沿所述狭缝喷嘴的横向移动所述流体压力测量单元的移动单元。
所述狭缝喷嘴最好喷出水或气体。
最好对所述流体压力测量单元进行表面处理以使其对喷射流体具有疏水性。
所述流体压力测量单元的检测面与前方表面之间或者所述流体压力测量单元的检测面与后方表面之间可以形成倾斜面。此时，所述检测面和倾斜面之间的棱角最好形成为圆角。
所述流体压力测量单元最好包含压电元件。
依据本发明第三形式所提供的狭缝喷嘴的喷射均匀度测量方法，包含步骤通过所述狭缝喷嘴的喷出口喷出流体；测量沿所述狭缝喷嘴的横向喷出的流体的喷射压力；根据测量的所述喷射压力算出均匀度，并进行显示。
此时，所述测量流体喷射压力的步骤最好包含沿所述狭缝喷嘴的横向并排多个流体压力测量单元而同时进行测量的步骤或沿所述狭缝喷嘴的横向移动一个流体压力测量单元而进行测量的步骤。
图1为一般的狭缝涂敷机(Slit Coater)的结构示意图；图2为表示利用图1中示出的狭缝涂敷机在基板上涂敷光刻胶状态的侧剖面图；图3为概略地表示狭缝喷嘴和本发明所提供的狭缝喷嘴喷射均匀度测量装置的正面图；图4为用于说明由本发明所提供的狭缝喷嘴喷射均匀度测量装置喷出喷射流体的状态的侧面图；图5为概略地表示狭缝喷嘴和本发明另一实施例所提供的狭缝喷嘴喷射均匀度测量装置的正面图。
主要符号说明100为狭缝涂敷机，110为狭缝喷嘴，112为喷出口，115为光刻胶供应部，116为第一光刻胶供应管，117为第二光刻胶供应管，320为流体压力测量单元，320f为检测面，320i为倾斜面，330为流体压力测量单元，360为控制单元，F1为喷射流体，PR为光刻胶。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明所提供的狭缝喷嘴喷射均匀度测量装置及方法的优选实施例。本发明的喷射均匀度测量装置用于测量背景技术部分进行说明的一般狭缝涂敷机的狭缝喷嘴所喷出的光刻胶PR的喷射均匀度。下面省略对这种狭缝涂敷机的说明，对于该狭缝涂敷机可以参照图1及图2。
图3为概略地表示狭缝喷嘴和本发明所提供的狭缝喷嘴喷射均匀度测量装置的正面图，图4为用于说明由本发明所提供的狭缝喷嘴喷射均匀度测量装置喷出喷射流体的状态的侧面图。
如图3所示，本发明所提供的狭缝喷嘴的横向喷射均匀度测量装置沿狭缝喷嘴的横向测量从狭缝喷嘴喷出的喷射流体的喷射压力。
即，所述本发明所提供的狭缝喷嘴的横向喷射均匀度测量装置包含与狭缝喷嘴110下端即喷出口112保持一定间距而固定在其下方的多个流体压力测量单元320；控制单元360，该控制单元360与所述流体压力测量单元320相连接，并从所述流体压力测量单元320接收信号而计量施加在各流体压力测量单元320上的喷射压力，由此算出喷出的喷射流体F1的均匀度，并将其显示出来。
所述多个流体压力测量单元320沿所述狭缝喷嘴110的横向排列成一列，而且相互之间保持一定间距，各传感器的流体压力检测面320f与所述狭缝喷嘴110的喷出口112面对面设置。此时，所述流体压力测量单元320的数量越多，就能以更精密的分辨率测量喷射均匀度，而且这些流体压力测量单元320之间的间距也越小越好。所述流体压力测量单元320可以包含具有压电元件而可以计量作用在其检测面320f上的喷射压力的各种传感器。
此时，如果为了利用本发明所提供的喷射均匀度测量装置来测量光刻胶PR均匀度而使用狭缝涂敷机100实际使用的光刻胶PR作为喷射流体F1，则由于光刻胶PR本身的价格很高，而且喷射均匀度测量装置所使用过的光刻胶PR要被废弃掉，因此会花费很多费用。再加上光刻胶PR具有一定粘度，因此如果喷出的光刻胶PR残留在流体压力测量单元320的检测面320f上，则所述流体压力测量单元320将难以可靠地测量出施加在检测面320f上的喷射流体F1的喷射压力。因此，本发明所提供的喷射均匀度测量装置所用的喷射流体F1不仅可以使用液体，还可以使用气体，而且最好使用水或空气。这是由于沿狭缝喷嘴110的横向以区间为单位测量喷射流体F1的喷射压力时，不是测量各区间的绝对值和喷出状态，而是相对测量各区间的分布度，因此可以不必使用实际所使用的光刻胶PR或与其具有相同物理特性的等同物质。
下面，首先说明使用水作为喷射流体F1的情况，然后再说明使用空气作为喷射流体F1的情况。
当使用水作为所述喷射流体F1时，所述狭缝喷嘴110的喷出口112与所述流体压力测量单元320的检测面320f之间的间距最好小于预定间距。当所述间距较大时，由于从狭缝喷嘴110的喷出口112喷出的喷射流体F1因表面张力而聚成液滴形态，因此有时会发生喷出口112喷出的喷射流体F1不能施加到位于所述喷出口112正下方的流体压力测量单元320的情况。因此，所述狭缝喷嘴110的喷出口112与所述流体压力测量单元320的检测面320f之间的间距最好小于300微米。
另外，施加到流体压力测量单元320的喷射流体F1在测量喷射压力之后流到流体压力测量单元320的下方，这些喷射流体F1有必要收集到设在流体压力测量单元320下方的喷射流体收集容器(未图示)中。
如上所述，喷射到所述流体压力测量单元320上部的喷射流体F1在施加在检测面320f上之后最好不残留在所述检测面320f上。为此，所述流体压力测量单元320的检测面320f的前后方向宽度最好大于所述喷出口112间距，并且最好在检测面320f与前方表面之间或者检测面320f与后方表面之间形成倾斜面320i(应注意所述前后方向在图4中为左右方向)。即，最好根据如上所述的倾斜面320i使喷到所述检测面320f的水等喷射流体F1沿着倾斜面320i流到下方而不残留在所述检测面320f上。尤其，虽然图4中由所述检测面320f和倾斜面320i形成的棱角呈尖角，但形成为圆角效果更好。此时，流体压力测量单元320最好只能在所述检测面320f测量喷射压力，而不能在倾斜面320i测量喷射压力。
此时，为使所述喷射流体F1从所述检测面320f经倾斜面320i流到下方，最好对所述流体压力测量单元320进行表面处理，使所述流体压力测量单元320具有不在表面附着喷射流体F1的疏水性，即所述流体压力测量单元320表面不会被喷射流体弄湿。为此，最好对所述流体压力测量单元320表面进行疏水性涂敷或者增加其表面粗糙度。
另外，如图3所示，所述流体压力测量单元320对应于所述狭缝喷嘴110两端部，从相隔一定距离Lm的位置开始进行布置。这是由于当狭缝喷嘴110在基板上涂敷光刻胶PR时，在狭缝喷嘴110的横向边缘部分涂敷的光刻胶PR的厚度均匀度并不重要。因此，所述距离Lm相当于涂敷的光刻胶PR厚度均匀度不重要的部分的宽度。但是，根据情况需要测量该区域的光刻胶PR分布量时，也可以在该区域布置流体压力测量单元320。
所述本发明所提供的喷射均匀度测量装置是测量在玻璃基板上按照一定厚度涂敷光刻胶PR等物质的狭缝涂敷机所喷射的光刻胶PR的横向喷射均匀度的装置。为此，在实际喷射光刻胶PR的狭缝喷嘴110下方设置本发明所提供的喷射均匀度测量装置，并在其上方喷射代替光刻胶PR作为喷射流体F1的水，由此间接测量沿狭缝喷嘴110横向的光刻胶PR分布度。
为了利用具有上述构成的喷射均匀度测量装置测量沿狭缝喷嘴110横向的喷射流体F1分布，如图3及图4所示，在狭缝喷嘴110下方设置喷射均匀度测量装置。然后，通过背景技术中提到的狭缝涂敷机(参照图1)的第二光刻胶供应管117向光刻胶供应部115供应作为喷射流体F1的水(而不是光刻胶PR)。接着，起动光刻胶供应部115的泵，通过第一光刻胶供应管116向狭缝喷嘴110供应水，从而使水通过狭缝喷嘴110的喷出口112喷到所述流体压力测量单元320的检测面320f。通常，在实际涂敷工艺中由狭缝喷嘴110喷出的光刻胶PR的喷射量约在0.5至15.0cc/sec范围内，这取决于基板大小和狭缝喷嘴110的移动速度。据此，喷射到所述流体压力测量单元320的检测面320f的水的喷射量被设定为1.0至12.0cc/sec左右。
由于具有预定宽度检测面320f的所述流体压力测量单元320在所述狭缝喷嘴110的喷出口112下方沿狭缝喷嘴110横向排列，因此所述各流体压力测量单元320的检测面320f上只会施加其宽度范围内的位于其正上方的喷出口112所喷出的喷射流体F1。由此，所述各流体压力测量单元320测量其宽度范围内的位于其正上方的喷出口112所喷出的喷射流体F1的喷射压力。
即，喷出口112喷出的喷射流体F1的喷射压力按照一定宽度被均匀分割而进行测量，其信号传送到控制单元360。控制单元360分别计算各流体压力测量单元320所测量的喷射流体F1的喷射压力而测量沿狭缝喷嘴110横向的喷射压力变化。所述沿狭缝喷嘴110横向的喷射压力变化表现为喷射流体F1的均匀度。
这种喷射流体F1的均匀度测量工作最好反复进行约10次左右，以确保可靠性。完成所述测量之后，基于所述均匀度调整狭缝喷嘴110的喷出口112间距。这种喷射流体均匀度测量工作及喷出口间距调整工作要反复进行，直到获得所期望的喷射流体均匀度。
虽然前述实施例中多个流体压力测量单元320按照一定间距布置在狭缝喷嘴110的喷出口112下方而同时测量喷射流体F1的喷射压力，但是也可以采用一个流体压力测量单元沿狭缝喷嘴110横向移动的方式。
即，图5所示的喷射均匀度测量装置包含与狭缝喷嘴110下端即喷出口112保持一定间距而位于其下方的流体压力测量单元330，该流体压力测量单元330可以沿所述狭缝喷嘴110横向移动；移动所述流体压力测量单元330的移动单元(未图示)；控制单元360，该控制单元360与所述流体压力测量单元330相连接，并从所述流体压力测量单元330接收信号而计量施加在流体压力测量单元330上的喷射压力，由此算出喷出的喷射流体F1的均匀度，并将其显示出来，同时还控制所述移动单元。
所述流体压力测量单元330除了可以移动之外与前述实施例的流体压力测量单元320具有相同结构。所述移动单元用于使所述流体压力测量单元330沿狭缝喷嘴110的横向移动，可以采用液压缸或气压缸、电机以及齿条-齿轮机构等方式构成。因为这些装置均为已公知的现有技术，所以省略对其进行说明。
如上所述，如图5所示的喷射均匀度测量装置在所述狭缝喷嘴110喷出喷射流体F1期间沿狭缝喷嘴110的横向按照一定速度移动所述流体压力测量单元330，同时测量喷射压力变化而求出喷射压力随时间的变化。此时，由于时间乘以所述流体压力测量单元330的速度即为沿狭缝喷嘴110的横向移动的距离，因此求出喷射流体F1在狭缝喷嘴110横向上的喷射压力，而所述喷射压力变化表现为喷射流体F1均匀度。
此时，所述移动单元应能在狭缝喷嘴110的整个宽度区域(或者，至少在除了狭缝喷嘴110两端的一定区域(Lm)以外的区域)按照一定速度直线移动流体压力测量单元330。为此，考虑到流体压力测量单元330在初期及最后移动时的加减速情况，所述移动单元最好使所述流体压力测量单元330从狭缝喷嘴110一端的外部开始移动，并停在狭缝喷嘴110另一端的外部。此时，最好在流体压力测量单元330经过狭缝喷嘴110两端部的各时刻在流体压力变化信号上附加触发(trigger)信号而表示狭缝喷嘴110两端部位置。
另外，虽然前述实施例中使用水作为喷射流体F1，但气体也可以作为喷射流体F1使用。尤其，在各种气体中最好使用空气、氮气、氩气等非反应气体作为所述喷射流体F1。此时，作为喷射流体F1的非反应气体具有不残留在流体压力测量单元上，并且在测量施加在流体压力测量单元上的喷射流体F1的喷射压力之后无需专门收集流到下方的喷射流体F1的优点。
只是，使用空气等非反应气体作为喷射流体F1时，难以直接使用如图1所示的狭缝涂敷机的第一及第二光刻胶供应管(116、117)及光刻胶供应部115。例如，驱动设在光刻胶供应部115中的泵向狭缝喷嘴110供应非反应气体是存在限制的。因此，还需要设置与所述狭缝喷嘴110相连接而向狭缝喷嘴110供应非反应气体的气体供应单元(未图示)。
使用非反应气体作为喷射流体F1时，与使用水等液体时相比除了要另外设置向狭缝喷嘴110供应非反应气体的气体供应单元之外，其构成及工作情况与本发明所提供的喷射均匀度测量装置相同，因此省略对其进行说明。
以上，虽然参照附图及实施例对本发明做了说明，但本领域技术人员应该能理解在不脱离权利要求所记载的本发明技术思想的范围内可以对本发明进行各种修改及变形。
如上所述的本发明所提供的狭缝喷嘴喷射均匀度测量装置及方法，可以简便而精密地测量由狭缝喷嘴喷射到基板上的光刻胶的横向喷射均匀度。
根据这种测量，可以更加容易地调节狭缝喷嘴的喷出口间距，因此可以缩短为了利用狭缝涂敷机涂敷基板而预先进行的准备时间和整个工艺时间。
尤其，由于测量光刻胶沿横向的喷射均匀度时不使用光刻胶，而是使用水或非反应气体，因此不会浪费高价的光刻胶，由此可以节省废弃光刻胶的处理费用。
权利要求
1.一种喷射均匀度测量装置，用于测量狭缝喷嘴的喷射均匀度，其特征在于包含沿所述狭缝喷嘴的横向并排的多个流体压力测量单元，该流体压力测量单元具有与所述狭缝喷嘴的喷出口相对的流体压力检测面，并测量所述喷出口所喷出的流体的喷射压力；控制单元，该控制单元计量施加在所述流体压力测量单元上的喷射压力而算出均匀度，并进行显示。
2.根据权利要求1所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于所述狭缝喷嘴喷出水或气体。
3.根据权利要求1所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于对所述流体压力测量单元进行表面处理以使其对喷射流体具有疏水性。
4.根据权利要求1所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于在所述流体压力测量单元的检测面与前方表面之间或者所述流体压力测量单元的检测面与后方表面之间形成倾斜面。
5.根据权利要求4所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于所述检测面和倾斜面之间的棱角形成为圆角。
6.根据权利要求1所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于所述流体压力测量单元包含压电元件。
7.一种喷射均匀度测量装置，用于测量狭缝喷嘴的喷射均匀度，其特征在于包含沿所述狭缝喷嘴的横向并排的多个流体压力测量单元，该流体压力测量单元具有与所述狭缝喷嘴的喷出口相对的流体压力检测面，并测量所述喷出口所喷出的流体的喷射压力；控制单元，该控制单元计量施加在所述流体压力测量单元上的喷射压力而算出均匀度，并进行显示；移动单元，以用于沿所述狭缝喷嘴的横向移动所述流体压力测量单元。
8.根据权利要求7所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于所述狭缝喷嘴喷出水或气体。
9.根据权利要求7所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于对所述流体压力测量单元进行表面处理以使其对喷射流体具有疏水性。
10.根据权利要求7所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于在所述流体压力测量单元的检测面与前方表面之间或者所述流体压力测量单元的检测面与后方表面之间形成倾斜面。
11.根据权利要求10所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于所述检测面和倾斜面之间的棱角形成为圆角。
12.根据权利要求7所述的喷射均匀度测量装置，其特征在于所述流体压力测量单元包含压电元件。
13.一种喷射均匀度测量方法，用于测量狭缝喷嘴的喷射均匀度，其特征在于包含步骤通过所述狭缝喷嘴的喷出口喷出流体；测量沿所述狭缝喷嘴的横向喷出的流体的喷射压力；根据测量的所述喷射压力算出均匀度，并进行显示。
14.根据权利要求13所述的喷射均匀度测量方法，其特征在于所述测量流体喷射压力的步骤包含沿所述狭缝喷嘴的横向并排多个流体压力测量单元而同时进行测量的步骤。
15.根据权利要求13所述的喷射均匀度测量方法，其特征在于所述测量流体喷射压力的步骤包含沿所述狭缝喷嘴的横向移动一个流体压力测量单元而进行测量的步骤。
全文摘要
本发明涉及测量基板涂敷装置(Substrate Coating Apparatus)的狭缝喷嘴(Slit Nozzle)所喷出的光刻胶的横向喷射均匀度的装置及方法。依据本发明所提供的狭缝喷嘴的横向喷射均匀度测量装置包含具有与所述狭缝喷嘴的喷出口相对的检测面的多个流体压力测量单元，所述流体压力测量单元沿所述狭缝喷嘴的横向并排。
文档编号G02F1/1333GK101078882SQ20071010744
公开日2007年11月28日 申请日期2007年5月11日 优先权日2006年5月23日
发明者赵康一 申请人:K.C.科技股份有限公司