灰度掩模板光刻工艺

7.5　灰度掩模板光刻工艺

采用了配置有非完全曝光图形的掩模板的曝光工艺叫做灰度掩模板（GTM）光刻。采用这种曝光工艺显影后，能够控制3种以上不同等级的光刻胶的膜厚。

GTM工艺中使用的掩模板在TFT沟道处图形的尺寸处于曝光分辨率（4μm）以下，使得TFT沟道处的光刻胶未被充分曝光，显影后光刻胶在TFT沟道处形成保护膜。正是由于这部分TFT沟道处残留的光刻胶，实现了使用一张掩模板形成D层图形与硅岛图形的工艺。在表7.8中，左栏图为通常采用的5次光刻工艺形成D层图形与硅岛的过程，该过程使用了两张掩模板进行曝光；右栏图为使用GTM工艺形成D层图形与硅岛的过程，只使用了一张掩模板进行曝光。由于在GTM工艺中，硅岛的刻蚀是在D层成膜之后，因此，在D层图形下有一层非晶硅。由于非晶硅层的存在，因此在D层上制作的用于接触孔光刻（C-PR）预对位的“田”字标记的形状与没有非晶硅层的标记形状不一样，在C-PR曝光预对位时，容易出错报警，这时需要改变曝光时预对位参数的设置，进行预对位参数的最佳化。

表7.8　5次光刻工艺与4次光刻工艺比较

在GTM工艺中，沟道处光刻胶的形状决定了膜层上TFT沟道的形状，对TFT的性能产生影响，从而影响显示器最终的显示效果。因此，对沟道处光刻胶形状的管理十分重要，GTM形状的评价参数有沟道宽度L、倾斜角θ、残膜厚度T（见图7.32）。影响光刻胶形状的主要因素有：

图7.32　GTM工艺中显影后光刻胶的形状

（1）GTM工艺用掩模板曝光在掩模板上TFT沟道处的图形的偏差会直接影响光刻胶上图形的形状，造成沟道参数产生偏差。

（2）曝光时的焦点如果产生偏移，会使沟道宽度变窄，倾斜角变小，残膜厚度变大。

（3）狭缝宽度增加，基板上沟道宽度的偏差会减小，因此，GTM工艺中使用17mm的狭缝进行曝光。

（4）显影时间对光刻胶形状无明显影响，为了使沟道处光刻胶保持一定的倾斜角，显影后必须将显影后烘焙温度从145℃降为100℃。

（5）光刻胶的材料与膜厚光刻胶膜厚增加，会减少基板内沟道宽度的偏差，因此，GTM工艺中光刻胶的涂敷膜厚为2.2μm。