專利名稱：使用電子束固化基底上油墨的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子器件制造，尤其是使用電子束在基底上固化油墨的裝置和方法。
背景技術：
平板顯示器的各像素通常包括充填以紅色、綠色或藍色油墨的亞像素(盡管其它的顏色可以被使用)?？梢允褂靡幌盗泄饪滩襟E制造這些亞像素。例如，可以在基底上沉積光致抗腐蝕層并構圖以斷開所有的將要沉積紅色油墨的亞像素區(qū)。其后，可以將紅色油墨沉積在全部基底上，這樣斷開的亞像素區(qū)被充填以紅色油墨。油墨可以被固化，通常使用紫外線的方法，以及可以除去沉積光致抗腐蝕層，這樣僅有紅色油墨填充的亞像素區(qū)保留在基底上。然后可以重復上述過程(兩次)以通過類似地形成和充填綠色和藍色亞像素區(qū)完成彩色濾色片的構造。
盡管這種工藝非常有效，但它耗時且昂貴，和需要三次單獨的光刻步驟形成紅色、綠色和藍色亞像素。又，通常每種顏色沉積在一個單獨的操作室中，需要重要的加工設備資源。因此需要改進的制造彩色濾色片的方法和裝置。

發(fā)明內容
第一方面，本發(fā)明提供一種固化基底上油墨的方法，該方法包括下列步驟將基底放在油墨固化室的支承臺上；和對油墨固化室中的基底表面進行電子束掃描以固化基底上的油墨。
第二方面，本發(fā)明提供一種固化油墨的裝置。該裝置包括適于發(fā)射電子束的電子束發(fā)射器，和電子束發(fā)射器定位設備。電子束發(fā)射器定位設備適合支撐電子束發(fā)射器高出包含油墨的基底表面一定距離和移動電子束發(fā)射器，以在基底表面上掃描電子束且使存在于基底上的油墨固化。本發(fā)明也提供許多其它的方面。
這里所描述的各計算機程序產(chǎn)品可以由計算機可讀介質(如載波信號、軟盤、光盤、DVD、硬盤、隨機存取存儲器等)攜帶。
參照下面詳細的說明書、附帶的權利要求書和附圖，本發(fā)明的其它特征和方面將變得非常明顯。


圖1是本發(fā)明的示例性油墨固化裝置的原理框圖；圖2是圖1裝置的油墨固化處理設施的示例實施例的透視圖；圖3是圖2的處理設施的頂視圖；圖4是本發(fā)明裝置的另一個示例實施例的處理設施的頂視圖；圖5是與本發(fā)明裝置關聯(lián)使用的示例電子束發(fā)射器器件的側視圖；圖6是圖5的電子束發(fā)射器器件的透視圖；圖7是圖解本發(fā)明的裝置和方法的操作的示例性實施例的流程圖；圖8A、8B和8C是圖解本發(fā)明的裝置和方法的操作的又一示例性實施例的流程圖。
具體實施例方式
形成平板顯示器的一種替代方法是使用噴墨打印。在噴墨打印過程中，安裝在滑架中的一個或多個噴墨打印頭(或噴墨頭)可以橫跨基底來回地移動。隨基底相對于噴墨頭移動，控制系統(tǒng)可以使噴墨頭中的單個噴嘴活化從而在形成于基底上的預成形著墨孔上沉積或噴射墨滴(或其它流體液滴)。
在一些實施例中，如果采用UV固化，可能損壞形成在基底上的預成形著墨孔。因此，希望開發(fā)用于平板顯示器制造的其它固化技術。
本發(fā)明涉及電子器件制造，尤其是使用不會損壞形成在基底上的預成形著墨孔的電子束固化基底上的油墨的裝置和方法。本發(fā)明的裝置和方法可以用于固化油墨，這種油墨用來在顯示體、顯示器件或顯示板(下文統(tǒng)稱為顯示體)中形成彩色濾色片，此顯示體用于以更有效和更節(jié)省成本的方式制造平板顯示器，如薄膜晶體板(TFT)的液晶顯示器(LCD)。
在本發(fā)明的一個或多個實施例中，提供有用于固化沉積在基底上的油墨的電子束固化模。油墨可以包括，如聚合物、顏料、染料、膠囊顏料、純顏料和染料的混合物、晶態(tài)UFH和UFK與UTT(UV)油墨、SOVH和SOVK(溶劑)油墨、OPK和OPT(油基)油墨等?；卓梢詾槿魏纬叽?，如2000cm2～52800cm2。電子束固化?？梢园ㄈ菁{電子束發(fā)射器的處理室。電子束發(fā)射器適合于發(fā)射電子束，該電子束可以在基底表面上掃描和/或移動以固化預先沉積在基底上的油墨。在一個特定實施例中，電子束固化模可以包括用于探測電子束模的處理室中X射線泄漏的X射線探測器。進一步，電子束固化?？梢园ㄑ跆綔y器和/或臭氧探測器，其用于探測這些氣體在處理室中不希望的濃度水平。為響應對處理室中X射線泄漏，和/或處理室中氧氣和/或臭氧的不希望的水平的探測，可以中止電子束固化模的操作。也可以利用室門互鎖系統(tǒng)或裝置以確保僅在處理室的門正確關閉和/或鎖上的時候操作電子束固化模。
系統(tǒng)綜述圖1是本發(fā)明的示例性裝置的原理方塊圖，通常以標號100表示。參照圖1，裝置100包括與電子束發(fā)射器系統(tǒng)200連接的系統(tǒng)控制器150，該電子束發(fā)射器200包括位于處理室220中的電子束發(fā)射器件210。電子束發(fā)射器件210可發(fā)射電子束以固化位于處理室220中的基底上的油墨。裝置100也包括與系統(tǒng)控制器150連接的電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250，其用于在位于處理室220中的基底表面上方移動和/或掃描電子束發(fā)射器器件210?；滋幚硐到y(tǒng)300和基底支持系統(tǒng)350(具有位于處理室220中的基底支承臺360)分別連接到系統(tǒng)控制器150，并且可以用于定位處理室220的基底支承臺360上的基底。為存儲那里的基底信息，基底數(shù)據(jù)庫400可以被系統(tǒng)控制器150使用，和為清洗和/或降低處理室220中的氧氣和/或臭氧水平，可以提供清洗系統(tǒng)450。
裝置100可以進一步包括一個或多個下面的器件(1)具有氧傳感器或探測器件510的氧氣探測器件500；(2)具有臭氧傳感器或探測器件560的臭氧探測系統(tǒng)550；和/或(3)具有X射線傳感器或探測器件610的X射線泄漏探測系統(tǒng)600，這些器件都與系統(tǒng)控制器150連接。為探測處理室220的門27是否正確地關閉和/或鎖上(和為向系統(tǒng)控制器150提供這樣的信息)，室門互鎖系統(tǒng)650也可以提供門互鎖探測器660?，F(xiàn)在詳細地描述裝置100的這些部分和其它部分的另外的細節(jié)。
系統(tǒng)控制器150可以控制裝置100和這里所描述的裝置100的一個或多個各種電組成部分和機械組成部分與系統(tǒng)的操作。在一個示例性實施例中，系統(tǒng)控制器150可以是任意適合的計算機或計算機系統(tǒng)，或可以包括任何數(shù)量的計算機或計算機系統(tǒng)。
進一步，系統(tǒng)控制器150可以是或可以包括通常被計算機或計算機系統(tǒng)所使用或與它們關聯(lián)使用的任何組成部分或器件。在此方面，系統(tǒng)控制器150可以包括中心處理單元(可多個)、只讀存儲器(ROM)器件、隨機存取存儲器(RAM)器件和/或輸入器件或用戶界面器件，如鍵盤和/或鼠標或允許使用者操作裝置100或提供對裝置100的控制的其它點擊器件。系統(tǒng)控制器150也可以包括輸出器件，如打印機或可以得到數(shù)據(jù)和/或信息的其他設備，顯示器件，如用于向使用者或操作者顯示信息的監(jiān)視器，和/或發(fā)射器和/或接收器，其用于方便與其它系統(tǒng)組成部分和/或網(wǎng)絡環(huán)境便于通訊。系統(tǒng)控制器150進一步可以包括用于儲存任何適合數(shù)據(jù)和/或信息的數(shù)據(jù)庫，和/或任何其它的組成部分或系統(tǒng)，包括任何外設和/或基底數(shù)據(jù)庫400。
電子束發(fā)射系統(tǒng)200可以是，或者包括任一適合的電子束發(fā)射器件210，其可以提供足夠的用于固化沉積在這里所述的任一顯示器或基底上的油墨的電子束。在一個示例性實施例中，用于裝置100的電子束發(fā)射器件210可以是高級電子束公司100Kv電子束源(Advanced Electron Beams，Inc.100 Kvolt electron beam source)，其所能提供的電子束在100kV具有大約10.5″×2″的束斑和小于±10％的束均勻度變化。在一些實施例中，可以使用具有20平方英寸或更高的束斑的其它的電子束源。束斑可以形成為任何希望形狀包括矩形、圓形、橢圓形、三角形等。可以使用任何其它的適合的電子束發(fā)射器。在本發(fā)明的裝置中可以利用任何數(shù)目的電子束發(fā)射器器件210。系統(tǒng)控制器150可以控制和/或監(jiān)控電子束發(fā)射器系統(tǒng)200和/或電子束發(fā)射系統(tǒng)200的任何部件的操作。
在裝置100的操作過程中，為了在油墨固化室220中將電子束發(fā)射器器件210安裝在其上和為了沿X軸方向、Y軸方向、和/或X軸和Y軸兩個方向移動電子束發(fā)射器器件210，電子束發(fā)射定位系統(tǒng)250，這里會更詳細地加以描述，可以包括一個或多個發(fā)動機、控制器件和相關硬件，包括安裝硬件、支持硬件或支撐臂等。
電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250可以設計為沿X軸和Y軸兩個方向具有任何希望的往復能力。在一個示例性實施例中，電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250可以具有大于750mm的X軸方向的往復距離范圍的移動和大于1180mm的Y軸方向的往復距離范圍的移動。
電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250也可以設計成沿X軸和Y軸方向以任何適合的速度移動電子束發(fā)射器器件210。在一個示例性實施例中，電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250可以設計成提供大于750mm/2s的X軸方向速率和大于1180mm/2s的Y軸方向速率。
電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250也可以包括用于探測和/或監(jiān)測電子束發(fā)射器器件210(如線性編碼器和/或其它等效器件)的任何移動的任何適合的移動探測器件(未示出)。該系統(tǒng)控制器150可以控制和/或監(jiān)控電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250和/或電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250的任何部件的操作。
基底處理系統(tǒng)300可在由裝置100執(zhí)行的任何油墨固化操作之前、過程中、和/或隨后，物理處理具有一個或多個顯示器件的基底?；滋幚硐到y(tǒng)300可以是，或者可以包括任一設備、器件(可多個)、或系統(tǒng)(可多個)，它們可以用來處理基底或曾經(jīng)位于裝置100的油墨固化室220中和在任何處理操作(可多個)中的一個或多個基底。
在一個示例性實施例中，基底處理系統(tǒng)300可以包括任何數(shù)量的基底起模頂桿和/或運輸器件，和/或可用來將基底降落到支承臺上的任何相關的硬件，以將基底從支承臺升起，和/或將基底移向支承臺或從支承臺移開?；滋幚硐到y(tǒng)300也可以包括定位器件(未示出)，該定位器件適于探測基底的物理位置，為了在各處理操作之前和/或過程中探測和確定基底的適合位置或方向。系統(tǒng)控制器150可以控制和/或監(jiān)控基底處理系統(tǒng)300和/或基底處理系統(tǒng)300的任何部件的操作。
基底支承系統(tǒng)350能支承和完成用于支承和移動基底(可多個)的基底支承臺360的移動。在一個示例性實施例中，當基底在本發(fā)明的油墨固化室220中進行處理時，具有一個或多個顯示體(如一個或多個顯示板)的基底可以放置在支承臺360上。
支承臺360可以為任何適合的尺寸以容納由裝置100處理的基底。在一個示例性實施例中，支承臺360能夠支承尺寸為750mm×950mm和1100mm×1300mm(或任何其它尺寸)的基底。
基底支承臺360可以是，例如，用于基底的靜止的支承面。在又一個實施例中，支承臺360可以是適合沿X軸、沿Y軸、和/或X軸和Y軸兩個方向移動的X-Y臺。在一個或多個實施例中，支承臺360也可以適合沿順時針或逆時針方向的任一方向或兩個方向旋轉(如手動或通過電動機或其它適合的旋轉機構)，以有利于支承臺360和/或基底和位于其上的顯示體的任何定位或重定位。
支承臺360也可以包括能用來將基底固定在支承臺頂面的真空設備362或抽氣設備。真空設備362可以包括真空泵(未示出)、在支承臺360頂面中的溝槽和/或孔、管路等用來將真空壓力施加到基底上。也可以使用其它的固定設備?？商娲兀卓梢灾卧谥С信_360上，通過重力、沒有抽吸力、真空或用來支承基底就位的硬件。在一些實施例中，支承臺360可以包括一個或多個基底移動探測器件364，其指示基底是否從支承臺360上的位置移出。這樣的基底移動探測器件364可以與系統(tǒng)控制器150和/或基底處理系統(tǒng)300連接。
基底支承系統(tǒng)350也可以包括一個或多個發(fā)動機、控制器件(可多個)和相關的硬件(包括安裝硬件)、多個支持器件或支撐臂等，它們適于將支承臺360安裝其上和將支承臺360沿X軸方向、沿Y軸方向、和/或X軸和Y軸雙方向移動。基底支承系統(tǒng)350以可以包括用于探測和/或監(jiān)測支承臺360的任何移動的任何適合的移動探測器件(未示出)。在一個示例性實施例中，移動探測器件可以是，或能夠包括任何數(shù)量的線性編碼器或其它的等效器件。系統(tǒng)控制器150可以控制和/或監(jiān)測基底支承系統(tǒng)350和/或基底支承系統(tǒng)350的任何組件的操作。
基底數(shù)據(jù)庫400可以儲存數(shù)據(jù)和/或信息，所相關的信息包括可以被裝置100處理的基底、顯示器類型等，可以用來與基底或顯示器件關聯(lián)使用的油墨種類，油墨固化速率，功率電平(power level)，固化時間，油墨固化掃描圖案、和/或可能與任一油墨固化過程和/或裝置100的使用或操作有關和/或相應的任何其它的信息。系統(tǒng)控制器150可以控制和/或監(jiān)控基底數(shù)據(jù)庫400。
清洗系統(tǒng)450可以包括氣體供給或容器和用于分配氮氣或其它適合氣體(如氬氣)到油墨固化室220以降低同樣在其中的氧氣濃度(因為被電子束轟擊時氧氣可以產(chǎn)生臭氧)的一個分配設備或多個分配設備。清洗系統(tǒng)450也可以包括用于從固化室220中去除氮氣的排氣和/或真空系統(tǒng)。在一個示例性實施例中，裝置100的油墨固化室220可以被氮氣清洗以降低氧氣量以及在電子束固化操作過程中降低和/或阻止臭氧的形成。例如，如這里所述，清洗系統(tǒng)450可以在油墨固化的全過程中運行操作。同樣地，可以提高油墨固化室220的清洗速率以能夠清洗探測到的任何過量的氧氣和/或臭氧濃度。清洗系統(tǒng)450可以連接到系統(tǒng)控制器150、被系統(tǒng)控制器150控制和/或監(jiān)控。
氧氣探測系統(tǒng)500可以包括能感知或探測油墨固化室220中氧氣的存在的任何數(shù)量的氧氣傳感器或探測器件510。各氧氣傳感器或探測器件510可以定位在油墨固化室中的任何適合位置。
探測氧氣后，各傳感器或探測器件510可以產(chǎn)生適當?shù)难鯕馓綔y信號并提供給控制器150。接收、探測、和/或處理氧氣探測信號后，控制器150可以(1)使清洗系統(tǒng)450活化以清洗、降低或去除油墨固化室中氧氣的存在或氧氣的濃度；(2)如果不希望濃度的氧氣被探測到，則阻止電子束發(fā)射器210和/或裝置100活化或接通；和/或(3)如果在電子束發(fā)射器210的操作過程中，探測到不希望的氧氣濃度水平，使電子束發(fā)射器210和/或裝置100失效或關閉和/或使警報器(未示出)報警。在示例性實施例中，可以要求小于大約0.3％濃度的氧氣以阻止電子束固化操作中臭氧的產(chǎn)生或形成。
臭氧探測系統(tǒng)550可以包括可以感知或探測油墨固化室220中臭氧存在的任何數(shù)量的臭氧傳感器或探測器件560。各臭氧傳感器或探測器件560可以位于油墨固化室中任何適合的位置。
在一個示例性實施例中，如果檢測到不希望的臭氧濃度，臭氧探測系統(tǒng)500可以阻止電子束發(fā)射器210和/或裝置100活化或接通。在又一個示例性實施例中，如果在操作過程中檢測到不希望的臭氧濃度，臭氧探測系統(tǒng)500可以使電子束發(fā)射器210和/或裝置100失效或關閉和/或使警報器(未示出)報警。
舉例來說，探測到臭氧后，各傳感器或探測器件560可以產(chǎn)生適當?shù)某粞跆綔y信號并提供給控制器150。接收，探測、和/或處理臭氧探測信號后控制器150可以(1)激活清洗系統(tǒng)450來清洗、降低或去除油墨固化室中臭氧的存在或濃度；(2)阻止電子束發(fā)射器210的活化；和/或(3)斷開電子束發(fā)射器210或使其失效。
X射線泄漏探測系統(tǒng)600可以包括位于油墨固化室220的外面或外部和/或其附近的任何數(shù)量的X射線傳感器或探測器件610。X射線傳感器或探測器件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存在的空間或場所中的任何地方。由于X射線可能危害靠近油墨固化室220的操作者或個人，任何檢測到的X射線的泄漏都需要關閉裝置100的操作直到導致泄漏的問題被修復或糾正。
在一個示例性實施例中，如果預定量級的X射線泄漏被探測到，X射線泄漏探測系統(tǒng)600可以阻止電子束發(fā)射器210和/或裝置100的活化或接通。在又一個示例性實施例中，如果在操作中預定量級的X射線泄漏被檢測到，X射線泄漏探測系統(tǒng)600可以使電子束發(fā)射器210和/或裝置100失效或使其關閉和/或使警報器(未示出)報警。
舉例來說，檢測到X射線泄漏后，各X射線傳感器或探測器件610可能產(chǎn)生適當?shù)腦射線泄漏檢測信號并提供給控制器150。在接收、探測、和/或處理X射線泄漏探測信號后，控制器150可以使電子束發(fā)射器210和/或裝置100失效。
室門互鎖系統(tǒng)650可以包括門互鎖探測器660，該門互鎖探測器能探測油墨固化室220的室門27沒有上鎖、沒有正確的地上鎖、和/或沒有完全關閉的時候。因為能從電子束發(fā)射器210產(chǎn)生和發(fā)射X射線，因此正確地關閉和/或鎖住油墨固化室門27是重要的。室門互鎖系統(tǒng)650的門互鎖探測器660能夠探測門27沒有正確地關閉和/或在不適當?shù)逆i止位置，并產(chǎn)生適合的“門未關閉”或“門未鎖”信號并提供給控制器150。
在一個示例性實施例中，如果探測到“門未關閉”或“門未鎖”條件，室門互鎖系統(tǒng)650可以阻止電子束發(fā)射器210和/或裝置100活化或接通。在又一個示例性實施例中，如果在操作過程中“門未關閉”或“門未鎖”條件被探測到，室門互鎖系統(tǒng)650可以使電子束發(fā)射器210和/或裝置100失效或斷開和/或使警報器(未示出)報警。
舉例來說，在接收、探測、和/或處理“門未關閉”或“門未鎖”信號后，控制器150可以使電子束發(fā)射器210和/或裝置100失效或阻止其活化。
圖2是圖1的裝置100的油墨固化處理室220的示例性實施例的透視圖。參照圖2，油墨固化處理室220包括所示的底架12和機架14。在一個示例性實施例中，機架14可以由鋁或任何其它適合的材料形成并可以具有貫穿其中的鉛板襯層(未單獨示出)以提供充分的的保護以防止或避免射線泄漏，例如來自各電子束發(fā)射器210或在裝置100中被利用的其它電子束器件的X射線泄漏。例如，厚度為3.2mm的鉛板襯層可以用來提供充分的免于X射線泄漏的保護?？梢允褂闷渌囊r層厚度。
再一次參照圖2，油墨固化處理室220也包括用于向室220供給清洗氣(如氮氣、空氣等)和/或用于使氣體從室220排出的清洗閥20和排氣出口22。油墨固化室220也包括室門開口26，通過該門開口26基底可以被移入油墨固化處理室220和/或從中移出。在一個示例性實施例中，用來關閉和密封室門開口26的室門27(由于清楚的原因從圖2中去除但在圖1和3中可見)可以由鋁或任何其它適合的金屬制造并能襯以鉛板以提供充分的防止或避免射線泄漏的保護，如X射線泄漏。室門27(圖1和3)可以自動操作和/或手動操作。
鉛屏蔽或鉛電鍍可以用于油墨固化處理室220的任何墻壁或結構中以保護免于通常與使用電子束器件如電子束發(fā)射器器件210相關的輻射或射線泄漏。
再一次參照圖2，它也示出了電子束發(fā)射器系統(tǒng)200的電子束發(fā)射器器件210。圖2中示出的電子束發(fā)射器系統(tǒng)200的其它部件包括電子束器件支承215，在其上安裝有可以在油墨固化室220內到處移動的電子束固化器件210。油墨固化室220也包括能控制電子束發(fā)射器器件210和完成其移動的電子束器件定位系統(tǒng)250。電子束器件定位系統(tǒng)250的操作可以被控制和/或監(jiān)控，例如也在圖2中示出的系統(tǒng)控制器150。圖2中，電纜152用于連接系統(tǒng)控制器150和處理室220的組件?？梢允褂闷渌耐ㄓ嵭问?介質如無線通訊。
在一個示例性實施例中，電子束器件定位系統(tǒng)250包括適于沿X軸方向移動電子束發(fā)射器器件210的X軸執(zhí)行器254，和適于沿Y軸方向(如沿軌道258)移動電子束發(fā)射器器件210的Y軸執(zhí)行器256。在此方面，電子束發(fā)射器器件210可以沿X軸和Y軸雙方向移動并且可以在基底上(未示出)被掃描以固化沉積在其上的油墨。
再次參照圖2，其顯示了具有一個或多個顯示器件的支承基底330的支承臺360。如圖所示，電子束發(fā)射器器件210支承在支承臺360和基底330上，并且可以相對于支承臺360和基底330移動以及在它們上面移動。在圖2中，基底330依靠重力固定就位在支承臺360的頂面上。在又一個實施例中，基底330可以依靠真空設備或抽吸設備(未示出)或夾具或其它硬件設備(也未示出)固定就位。
在圖2中靠近室門開口26之處也顯示了X射線傳感器610。任何數(shù)量的X射線傳感器或探測器件610可以利用且可以定位在油墨固化室220的外部結構上的任何位置和油墨固化室220的附近的任何地方。
再次參照圖2，在一個示例性實施例中，氧氣傳感器或探測器件510和/或臭氧傳感器或探測器件560可以安裝在機架14的內壁?？商娲鼗蝾~外地，氧氣傳感器或探測器件510和/或臭氧傳感器或探測器件560可以安裝在可移動的電子束發(fā)射器器件210上，如圖所示。任何數(shù)量的氧氣傳感器或探測器件510和/或臭氧傳感器或探測器件560可以在處理室220內部使用并且能安裝到處理室220的任何固定和/或移動部件上。
門互鎖探測器660也圖2中示出，同樣安裝到靠近室門開口26處。
圖3是圖2中除去機架14頂壁的處理室220的頂視圖。參照圖3，頂視透視圖顯示了處理室220和/或裝置100的上述元件。在此方面，圖3顯示了清洗閥20、排氣出口22、室門開口26和X射線傳感器610和所示安裝在室門開口26附近的門互鎖探測器660。室門27和系統(tǒng)控制器150也在圖3中示出。
再次參照圖3，其所示出的位于油墨固化處理室220中的是支承臺360、基底330、電子束發(fā)射器器件210和電子束器件支承215，電子束固化器件210可以安裝在電子束器件支承215上并且在油墨固化處理室220內部到處移動。在圖3的示例性實施例中，氧氣傳感器或探測器件510和臭氧傳感器或探測器件560可以安裝在機架14的內壁上和/或如圖所示安裝在電子束發(fā)射器器件210上。
再次參照圖3，其也示出了電子束器件定位系統(tǒng)250、X軸執(zhí)行器254、Y軸執(zhí)行器256和軌道258。圖3也圖解了位于系統(tǒng)控制器150與各清洗閥20、排氣出口22、X射線傳感器610、門互鎖探測器660、電子束發(fā)射器器件210、氧氣傳感器或探測器件510、臭氧傳感器或探測器件560和電子束器件定位系統(tǒng)250之間的電連接152。
在又一個示例性實施例中，裝置100可以配備有多個電子束發(fā)射器器件210，為有利于對更大面積基底進行油墨固化操作，上述多個電子束發(fā)射器器件210可以排列為一列。圖4是本發(fā)明裝置的又一個示例性實施例的處理室的頂視圖，其中裝置100提供有排成一列的多個電子束發(fā)射器器件。
在圖4的一個示例性實施例中，示出了安裝在電子束器件支承臺215上的三個電子束發(fā)射器器件210。重要提示，盡管圖4顯示了被利用且以并肩排列方式排列的三個電子束發(fā)射器器件210，但任何數(shù)量的電子束發(fā)射器器件210可以在裝置100中被利用且可以以任何適合的方式或形式排列。
圖4進一步示出了上面所述與圖2和圖3的示例性實施例有關的裝置100和/或處理室220的其它組件。
圖5是可與本發(fā)明的裝置關聯(lián)使用的示例性電子束發(fā)射器器件210的側視圖。如上所提示，在一個示例性實施例中，電子束發(fā)射器器件210可以是高級電子束(有限)公司100kV電子束源，其能提供100kV的電子束且具有大約10.5″×2″的束斑。束斑是孔隙的尺寸，通過該孔隙發(fā)射電子束?？梢允褂闷渌碾娮邮l(fā)射器。
大束斑允許更有效的油墨固化處理并且可以根據(jù)需要分配以精確對準地操作電子束發(fā)射器210。在此方面，基底330相對于電子束發(fā)射器210的預對準、旋轉等可以被分配。
再次參照圖5，電子束發(fā)射器器件210包括真空室210A、高壓板(HVP)元件210B、燈絲210C、加速帶210D和箔片210E，在一個示例性實施例中，箔片可以是鈦箔或硅箔。例如，箔片210E可以是具有大約6微米厚度的鈦箔或具有大約2-3微米厚度的硅箔?？梢允褂闷渌牟愋秃?或尺寸。在一個示例性實施例中，箔片210E具有形成在其中的多個狹槽、狹縫、孔和/或縫隙。
在一個特定實施例中，電子束發(fā)射器器件210固定在基底330上面，這樣箔片210E位于離基底330大約2～3毫米的距離處?？梢允褂闷渌木嚯x。固化過程中優(yōu)選箔片210E和基底330之間的小空隙以減少電子束發(fā)射器器件210發(fā)射的電子和空氣分子之間的撞擊幾率并且使得撞擊基底330的顯示體上的油墨的電子束的數(shù)量最大。在這些實施例中，在負載和未負載操作中支承臺360可以操作向下移動以提供位于支承臺360和箔片210E之間的負載和未負載時充分的空隙。這允許發(fā)射器器件210保持不動。尤為特殊地，在一些實施例中，支承臺360可操作離箔片210E一定距離向下移動以在基底330上提供空隙。然后支承臺360可以繼續(xù)向下移動以允許靜止的起模頂桿(未示出)從支承臺360中的開口伸出，并且接觸和支撐基底330，在支承臺360繼續(xù)下降以在基底330下提供足夠的空隙時，如用大氣機器人(atmospheric robot)從起模頂桿移除基底330和隨后在起模頂桿上放入一新基底330。然后支承臺360可以被提升以接觸新基底并將基底定位在發(fā)射器器件210下面。
操作中，向HVP元件210B施加高壓，如大約80～100kV，和電流，如大約10～20mA通過燈絲210C。施加到HVP元件210B的高壓從燈絲210C掠奪電子。電子朝向箔片210E加速并穿過形成在其中的狹槽、狹縫、孔和/或縫隙。電子移向箔片210E且穿過箔片210E并沖擊或撞擊基底330的顯示體上的油墨從而固化油墨。
圖6是圖5的電子束發(fā)射器器件的透視圖。參照圖6，電子束發(fā)射器器件210也包括面板210F。在面板210F中及穿過面板210F有一系列的水道210G，其經(jīng)由面板210F供冷卻水。從水箱(未示出)和供給系統(tǒng)(未示出)提供冷卻水。在操作電子束發(fā)射器器件210的過程中冷卻水起到冷卻面板210F的作用。
圖6也圖解了箔片210E和電子束窗口210H。電子束被引導通過電子束窗口210H并朝向基底330。
本發(fā)明的裝置和方法允許使用電子束固化一個或多個基底上的油墨。在一個示例性實施例中，支撐在基底上一定距離并相對于基底可移動的電子束發(fā)射器器件210提供電子束。電子束發(fā)射器器件210可移動橫跨過基底，如當從其中發(fā)射電子束時其橫跨基底被掃描。電子束發(fā)射器器件210可以以連續(xù)掃描移動方式移動橫跨基底或以分段方式移動或掃描橫跨基底，如通過離散的步驟移動。在整個掃描過程中可以發(fā)射電子束。
圖7是圖解本發(fā)明裝置和方法的操作的示例性實施例的流程圖。
參照圖7，裝置100的操作開始于步驟700。在步驟701，具有預沉積在其上的油墨的基底330交付給處理室220并放在支承臺360上。在步驟702，激活清洗系統(tǒng)450和清除處理室中不希望的氣體如氧氣。在一些實施例中，在這里所述的整個油墨固化過程中清洗系統(tǒng)450可以持續(xù)清洗不希望的氣體。在替代的和/或額外的實施例中，清洗系統(tǒng)450可以清洗氣體以響應電子束發(fā)射器器件210被激活。
在步驟703中，激活電子束發(fā)射器器件210。一旦激活，電子束發(fā)射器器件210發(fā)射用于固化預沉積在基底330上的油墨的電子束。
在步驟704中，基底330被電子束發(fā)射器器件210掃描并且預沉積在基底330上的油墨被固化。一旦在步驟704中完成掃描步驟，在步驟705中關閉電子束發(fā)射器器件210。
在步驟706中，基底330可以從處理室220中移去。此后在步驟707中終止裝置100的操作。
在又一個示例性實施例中，圖7所示的電子束掃描操作可以通過多個電子束發(fā)射器器件210執(zhí)行。
在又一個示例性實施例中，可以如下所述地與一個或多個氧氣探測系統(tǒng)500、臭氧探測系統(tǒng)550、X射線泄漏探測系統(tǒng)600和/或室門互鎖系統(tǒng)650連同使用本發(fā)明的裝置和方法。
圖8A、8B和8C圖解了本發(fā)明的裝置100的又一個示例性油墨固化操作的流程圖。參照圖8A、8B和8C，裝置的操作開始于步驟800。在步驟801，基底330交付給處理室220且在步驟802基底放在支承臺360上。
在步驟803，關閉和/或密封室門27以阻止氣體和X射線從處理室220泄漏。
在步驟804，能激活系統(tǒng)控制器150。在步驟805，系統(tǒng)控制器150可以獲得并處理，與被處理的基底有關的數(shù)據(jù)。例如，系統(tǒng)控制器150可以從基底數(shù)據(jù)庫400獲得基底數(shù)據(jù)。如上所述，基底數(shù)據(jù)可以包括這樣的數(shù)據(jù)和/或信息，它們涉及一個或多個基底類型、基底上的顯示器件、要被固化的油墨類型、油墨固化速率、功率級、固化時間、油墨固化掃描圖案、和或其他任何數(shù)據(jù)、和/或可能與裝置100的操作有關的信息。
在步驟805，系統(tǒng)控制器也可以激活清洗系統(tǒng)450并清洗油墨固化室220的氣體如氧氣。在一個示例性實施例中，可以使用氮氣清洗油墨固化室220。在裝置100的操作中如果希望可以持續(xù)操作清洗系統(tǒng)450。在至少一個實施例中，如這里所述，如果在油墨固化過程中探測到氧氣或臭氧，可以控制清洗系統(tǒng)450以在提高的清洗級或速率提供清洗。
在步驟806，系統(tǒng)控制器150可以處理這樣的信息，它們涉及一個或多個氧氣探測系統(tǒng)500、臭氧探測系統(tǒng)550、X射線泄漏探測系統(tǒng)600、和/或室門互鎖系統(tǒng)650，以分別確保在處理室220中不存在不安全級的氧氣或臭氧，確保探測到無X射線泄漏，和/或確保室門27被正確的關閉和/或密封。
在步驟807，系統(tǒng)控制器150可以在一個或多個氧氣探測系統(tǒng)500、臭氧探測系統(tǒng)550、X射線泄漏探測系統(tǒng)600和/或室門互鎖系統(tǒng)650上進行試驗，以分別確保在處理室220中不存在不安全級的氧氣或臭氧，確保探測到無X射線泄漏，和/或確保室門27被正確的關閉和/或密封。在步驟807，如果確定在處理室中存在一個或多個不安全級的氧氣或臭氧，探測到了X射線泄漏，和/或室門27沒有正確地密封或鎖上，那么系統(tǒng)控制器150的操作可以進入步驟808，系統(tǒng)控制器150可以(1)提高清洗系統(tǒng)450的清洗級以降低氧氣或臭氧的濃度；(2)使報警器報警以提供警報；和/或(3)使電子束發(fā)射器器件210不能激活。
完成步驟808后，系統(tǒng)控制器150可以進入步驟806并重復上述操作和試驗直到確定油墨固化過程可以安全的進行。
在步驟807，如果確定氧氣或臭氧濃度在安全界限內，沒有X射線泄漏存在，以及室門27被正確地關閉和鎖止，那么操作會進入步驟809。
在步驟809，系統(tǒng)控制器150激活電子束發(fā)射定位系統(tǒng)250并移動電子束發(fā)射器器件210到相對于基底的開始位置或“家(home)”位置?？梢詮膩碜曰讛?shù)據(jù)庫400的數(shù)據(jù)和/或信息決定開始位置或“家(home)”位置。在步驟810，系統(tǒng)控制器150激活電子束發(fā)射器器件210。例如，操作電子束發(fā)射器器件210的功率級也可以被系統(tǒng)控制器150控制及可在從基底數(shù)據(jù)庫400的特定基底獲得的數(shù)據(jù)和/或信息的基礎上被確定。
在步驟811，系統(tǒng)控制器150激活電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250及開始掃描電子束發(fā)射器器件210及，因此，在基底表面上和橫跨基底表面從其中發(fā)射電子束。隨電子束在油墨上掃描，它固化基底上的油墨。
在一個示例性實施例中，用于移動電子束發(fā)射器210的掃描圖案可以從基底數(shù)據(jù)庫400得到以及系統(tǒng)控制器150可以控制電子束發(fā)射器定位系統(tǒng)250以便電子束發(fā)射器器件210在基底上掃描從而完成全部的油墨固化操作。系統(tǒng)控制器150也可以控制電子束發(fā)射器器件210的掃描速度。
在步驟811，系統(tǒng)控制器150可以自動地完成電子束發(fā)射器器件210在基底上的掃描，直到對基底執(zhí)行掃描圖案，如對基底執(zhí)行所有需要的電子束發(fā)射器器件210的X軸方向和/或Y軸方向移動?？梢圆捎萌魏芜m合的掃描圖案。例如，可以利用任何適合的長軸掃描、光柵掃描、和/或任何其它的掃描慣用方式直到完成掃描操作。
在一個示例性實施例中，通過執(zhí)行連續(xù)掃描移動可以完成在步驟811中所進行的掃描操作，當來自電子束發(fā)射器器件210的電子束傳遞給基底時，伴隨以油墨固化?？商娲?，步驟811所進行的掃描操作可以通過進行分步掃描模式完成，由此以分布模式移動電子束發(fā)射器器件210穿越掃描圖案。
在一個示例性實施例中，其中利用了一列電子束發(fā)射器器件210，如結合圖4所描述，可以調節(jié)掃描圖案以解釋被利用的另外的電子束發(fā)射器器件210。
在步驟811中發(fā)生的電子束掃描和油墨固化的操作中，系統(tǒng)控制器150可以同時監(jiān)控、接收數(shù)據(jù)和/或信息、和/或處理數(shù)據(jù)和/或信息，這些數(shù)據(jù)和/或信息來自或關于一個或多個氧氣探測系統(tǒng)500、臭氧探測系統(tǒng)550、X射線泄漏探測系統(tǒng)600、和/或室門互鎖系統(tǒng)650。如果在任何時候任何不希望的條件出現(xiàn)，系統(tǒng)控制器150可以控制適當?shù)捻憫?br> 例如，如果在處理室220中檢測到氧氣或臭氧，在步驟811中，系統(tǒng)控制器150可以采用清洗系統(tǒng)450以減少氧氣或臭氧的量級。如果探測到X射線泄漏，系統(tǒng)控制器150可以關閉電子束發(fā)射器器件210并啟動適合的安全報警器。如果室門27被確定未鎖或被打開，系統(tǒng)控制器150可以關閉電子束發(fā)射器器件210并啟動適合的安全警報器。也可以執(zhí)行或啟動其它的響應。
一旦在步驟811完成了掃描和油墨固化操作，在步驟812系統(tǒng)控制器150關閉電子束發(fā)射器器件210，和/或使電子束發(fā)射器器件210回到初始態(tài)或“家(home)”的位置。在步驟813，系統(tǒng)控制器150可以使用清洗系統(tǒng)450以降低氧氣或臭氧的量級。在步驟814，可以打開室門27和可以從處理室220中移除基底330。其后，裝置100的操作會在步驟815停止。
前述的描述僅揭示了本發(fā)明的示例性實施例。落在本發(fā)明的保護范圍的上面所揭示的裝置和方法的改動對所屬領域的技術人員將是顯而易見的。例如，又一個適合的電子束源可以包括，但不限于此，一種電子槍，其被普通轉讓的美國專利申請順序號為No.10/055869所公開，該專利申請于2002年1月22日提交，標題為“具有改進的電子槍的電子束光刻系統(tǒng)”(Electron Beam Lithography System Having Improved Electron Gun)，在這里其作為參考文獻被全文引用?？梢杂米鬟m合摻雜在彩色油墨所包含的單體和/或低聚體中的有效的電子束交聯(lián)取代物的化學取代物的例子包括，但不僅限于此，(a)碳碳雙鍵(如內含或附于五環(huán)(如adamantyl cage)上的烯烴官能團)或依附于側基或聚合物；(b)“應力”環(huán)體系，舉例來說，但不限于此，經(jīng)受電子束輻照后易于發(fā)生斷環(huán)和交聯(lián)的三環(huán)或四環(huán)環(huán)烷烴；(c)鹵代化合物，如在貫穿與擠出鹵化氫(如氯化氫HCl)相關的過程中在電子束輻照下易于發(fā)生交聯(lián)的鹵甲基取代物；和/或(d)一個或多個有機硅部分，其在普通轉讓的美國專利申請順序號為No.10/447729中被特定地描述，該專利申請于2003年5月28日提交，標題為“電子束固化抗蝕劑和電子束固化抗蝕劑的方法”(E-Beam Curable Resist AndProcess For E-Beam Curing The Resist)，在這里其作為參考文獻被全文引用。
如這里所用，術語電子束處理指將膜暴露在電子束下，例如但不局限于此，相對均勻的電子束。如這里所用，術語電子束源或電子束發(fā)射器指能產(chǎn)生電子束的器件。優(yōu)選地使用來自均勻的大面積電子束源的寬而大束的電子輻射進行電子束處理步驟。在一個實施例中，這樣的電子束源可以同時覆蓋整個基底面積或顯示體。在基底尺寸大于寬的電子束源的制造環(huán)境下，電子束發(fā)射器可以以均勻地裸露在電子束下的方式掃描彩色濾色片。電子束處理可以在如常壓下進行。又一個適合的電子束室包括從加州圣克拉拉的應用材料公司(Applied Materials，Inc.of Santa Clara，Calif.)獲得的電子固化TM室(ElectronCureTM)。該裝置的操作原理和工作特性在普通轉讓的的美國專利No.5003178所描述，在這里該專利作為參考文獻被全文引用。電子束能量可以位于大約1～大約200kV的范圍內，依據(jù)處理壓力和條件，盡管可以使用其它的能量范圍。彩色濾色片聚合的電子的總劑量可以根據(jù)彩色濾色片的類型和厚度、室或密封條件、基底移動速率、和/或電子束能量來調節(jié)。
電子束室中的氣體可以包括氮氣、氧氣、氫氣、氬氣、氙氣、氦氣、二氧化碳、或這些氣體的兩種或多種的任意組合，但不局限與此。電子束處理優(yōu)選地在常壓下進行。在一個實施例中，當使用真空室時，真空條件可以保持在剛低于常壓到大約10-7Torr的壓力范圍內?？梢允褂闷渌膲毫?。在至少一個實施例中，基底的溫度可以在大約20℃～大約200℃的范圍內變化。在一個特定實施例中，溫度可以控制在20℃～80℃的范圍內。可以使用其它的溫度范圍(如室溫)。另外，對于厚膜，電子束劑量可以被分成降低電壓的步驟，其提供了均勻的劑量過程，在此過程中材料從底部向上固化。這樣，在處理過程中電子束穿透的深度可以變化。由于本領域的技術人員容易地認識到，電子束處理的長度可以依靠一個或多個上面標明的參數(shù)。
因此，雖然在這里已經(jīng)揭示了本發(fā)明連同它的示例性實施例，但應當理解其它的實施例可能落入下列的權利要求所限定的本發(fā)明的說明書和保護范圍內。
權利要求
1.一種固化基底上的油墨的方法，包括將基底放在油墨固化室的支承臺上；和在位于油墨固化室中的基底表面上掃描電子束以固化存在于基底上的油墨。
2.如權利要求1所述的方法，其中在基底表面上掃描電子束包括在該基底的表面上移動一個電子束發(fā)射器。
3.如權利要求1所述的方法，其中在基底表面上掃描電子束包括在該基底表面上移動多個電子束發(fā)射器。
4.如權利要求2所述的方法，其中移動電子束發(fā)射器包括沿X軸和Y軸方向的至少一個方向移動該電子束發(fā)射器。
5.如權利要求1所述的方法，進一步包括探測油墨固化室中的氧氣量級。
6.如權利要求5所述的方法，進一步包括確定氧氣量級是否超出預定量級，和如果氧氣量級超出預定量級，進行清洗油墨固化室和使電子束失效操作中的至少一個操作。
7.如權利要求6所述的方法，其中使電子束失效包括關閉電子束。
8.如權利要求6所述的方法，其中使電子束失效包括阻止電子束激活。
9.如權利要求1所述的方法，進一步包括探測油墨固化室中臭氧的量級。
10.如權利要求9所述的方法，進一步包括確定臭氧量級是否超出預定量級，和如果臭氧量級超出預定量級，進行清洗油墨固化室和關閉電子束操作中的至少一個操作。
11.如權利要求1所述的方法，進一步包括探測油墨固化室中X射線泄漏的量級。
12.如權利要求11所述的方法，進一步包括探測X射線泄漏的量級是否超出預定量級，和如果X射線泄漏量級超出預定量級，關閉電子束。
13.如權利要求1所述的方法，進一步包括探測油墨固化室的門打開或未鎖的狀態(tài)。
14.如權利要求13所述的方法，進一步包括確定油墨固化室的門是否打開或未鎖，和如果門打開或未鎖，則使電子束失效。
15.如權利要求1所述的方法，進一步包括在掃描基底的過程中用惰性氣體清洗油墨固化室。
16.如權利要求15所述的方法，其中在掃描基底的過程中用惰性氣體清洗油墨固化室包括用氮氣清洗油墨固化室。
17.一種固化油墨的裝置，包括一個室，它具有用于發(fā)射電子束的電子束發(fā)射器；和電子束發(fā)射器定位設備，其中電子束發(fā)射器定位設備適于將電子束發(fā)射器支承在包含油墨的基底表面上方的一定距離處，以及移動電子束發(fā)射器以便在基底表面上掃描電子束和固化存在于基底上的油墨。
18.如權利要求17所述的裝置，進一步包括適于控制該裝置操作的控制器。
19.如權利要求18所述的裝置，其中控制器適于控制電子束發(fā)射器定位設備。
20.如權利要求17所述的裝置，進一步包括多個電子束發(fā)射器，各電子束發(fā)射器適于在基底表面上掃描電子束。
21.如權利要求17所述的裝置，其中電子束發(fā)射器定位設備適于沿X軸方向和Y軸方向的至少一個方向移動電子束發(fā)射器。
22.如權利要求17所述的裝置，進一步包括適于探測油墨固化室中的氧氣量級的氧氣探測器。
23.如權利要求22所述的裝置，進一步包括一控制器，該控制器與氧氣探測器連接并適于確定氧氣量級是否超出預定量級，并且如果氧氣量級超出預定量級，則進行清洗油墨固化室和使電子束失效操作中的至少一個操作。
24.如權利要求17所述的裝置，進一步包括適于探測油墨固化室中的臭氧量級的臭氧探測器。
25.一種用于固化油墨的裝置，包括一個室，它具有適于發(fā)射電子束的電子束發(fā)射器；和電子束發(fā)射器定位設備，其中電子束發(fā)射器定位設備適于將電子束發(fā)射器支承在包含油墨的基底表面上方的一定距離處，及移動電子束發(fā)射器以便在基底表面上掃描電子束和固化存在于基底上的油墨。適于探測油墨固化室中臭氧量級的臭氧探測器；一控制器，該控制器與臭氧探測器連接并適于接收來自探測器的信號、確定臭氧量級是否超出預定量級，并且如果臭氧量級在預定量級之上，進行清洗油墨固化室和關閉電子束操作中的至少一個操作。一X射線探測器，該X射線探測器與控制器連接并適于探測油墨固化室中X射線泄漏的量級，其中該控制器適于接收來自X射線探測器的信號，確定X射線泄漏量級是否超出預定量級，并且如果X射線泄漏量級在預定量級之上，則啟動關閉電子束；一互鎖系統(tǒng)，該互鎖系統(tǒng)與控制器連接并適于探測油墨固化室的門的打開或未鎖狀態(tài)，其中該控制器適于接收指示油墨固化室門是否處于打開或未鎖狀態(tài)的信號，如果室門打開或未鎖，則啟動關閉電子束；和一清洗系統(tǒng)，該清洗系統(tǒng)與控制器連接并適于響應來自控制器的激活信號、用惰性氣體清洗油墨固化室，其中在基底負載/未負載操作中電子束發(fā)射器定位設備適于保持在恒定的Z軸位置，其中該裝置進一步包括適于支承基底的支承臺，和其中支承臺適于被降低以允許靜止的起模頂桿伸出支承臺，支承基底，和當支承臺被降低時在基底上面和下面提供空隙。
全文摘要
本發(fā)明的第一方面，提供有一種固化基底上油墨的方法。該方法包括步驟(1)把基底放在油墨固化室的支承臺上；和(2)在位于油墨固化室中的基底表面上掃描電子束以固化存在基底上的油墨。本發(fā)明也提供許多其它的方面。
文檔編號C03C17/00GK1817811SQ20051013805
公開日2006年8月16日 申請日期2005年11月4日 優(yōu)先權日2004年11月4日
發(fā)明者約翰·M·懷特, 史勛祥, 上泉元, 栗田真一, 吉鴻賓, 雅努什·尤伊維亞克, 黃穎泉, 伊曼紐爾·比爾 申請人:應用材料股份有限公司