光刻就是將掩膜上的幾何圖形轉(zhuǎn)移到涂在半導(dǎo)體晶圓表面的光敏薄層材料（光刻膠）上的工藝過(guò)程。為了產(chǎn)生電路圖形，還需要再一次把光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠下面的組成集成電路器件的各層上去（刻蝕）。

1.光學(xué)光刻-掩膜、光刻膠

1.1 潔凈室     

由于空氣中的塵埃粒子會(huì)落到半導(dǎo)體晶圓和光刻掩模上，致使器件中產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致集成電路失效，因此潔凈室是必需的。 制造集成電路的大多數(shù)工藝區(qū)域要求100級(jí)（空氣中每立方米內(nèi)直徑大于等于0.5μm的塵埃粒子總數(shù)不超過(guò)約3500）潔凈室，在光刻區(qū)域，潔凈室要求10級(jí)或更高。

1.2 光刻膠    

光刻這個(gè)步驟中，首先是涂光刻膠：

涂光刻膠的過(guò)程：

將光刻膠涂在晶圓上，并讓晶圓高速旋轉(zhuǎn)，使光刻膠均勻分布

光刻膠是一種對(duì)輻射敏感的化合物，分為正膠和負(fù)膠。正膠的曝光部分在顯影時(shí)更易溶于溶劑而被去掉，所得的圖圖像與掩模上的相同。負(fù)膠的曝光部分在顯影時(shí)更不易被溶解，因此所得圖形與掩模上的相反。

圖(a)給出了典型的曝光反應(yīng)曲線(xiàn)與正膠圖像的截面圖。光刻膠即使沒(méi)有曝光，在顯影液中也有一定的可溶性。隨著曝光能量的增加，可溶性逐漸增加，達(dá)到閾值能量Er后，光刻膠完全可溶。圖(b)負(fù)膠同理。

由于存在衍射，光刻膠圖像邊緣一般不在掩膜圖像邊緣的垂直投影位置上，而是在吸收的光能總量等于閾值能量Er的位置上。

1.3 掩膜

集成電路制造所用的掩膜通常是縮小倍數(shù)的掩膜。制作掩膜是用電子束曝光系統(tǒng)將圖形直接轉(zhuǎn)移到對(duì)電子束敏感的掩膜上。掩模由鍍鉻玻璃板組成。電路圖形首先被轉(zhuǎn)移到對(duì)電子敏感的掩模上，再被轉(zhuǎn)移到下面的鍍鉻層上，最終得到需要的掩模。

一塊掩膜上的圖形代表了集成電路設(shè)計(jì)中的一層。綜合的布局布線(xiàn)圖按照集成電路制造對(duì)應(yīng)的工序分成若干塊掩模層，例如隔離區(qū)是一層，柵極區(qū)是另一層等。一般一個(gè)完整的集成電路工藝流程需要15~20層不同的掩膜。

2.光學(xué)光刻-曝光(設(shè)備、原理)

2.1 遮蔽式曝光（接觸式曝光、接近式曝光）：

有兩種基本的光學(xué)曝光方法：遮蔽式(shadow)曝光與投影式(projection)曝光。遮蔽式曝光可分為兩種：掩模和晶圓直接接觸，稱(chēng)為接觸式曝光；掩模和晶圓非常靠近但不接觸，稱(chēng)為接近式曝光。

圖(a)為接觸式曝光。涂了光刻膠的晶圓與掩模直接接觸，分辨率可達(dá)1μm。但是，當(dāng)掩模與晶圓接觸時(shí)，晶圓上的塵埃粒子或硅渣會(huì)嵌入掩模，對(duì)掩模造成永久性損傷，使隨后使用它曝光的每個(gè)晶圓上都留下缺陷。

要把掩模的受損程度減至最小，可采用接近式曝光，如圖(b)所示：曝光時(shí)在掩模與晶圓之間有一個(gè)小的間隙(10~50μm)。這個(gè)小間隙使掩模圖形邊緣處形成光學(xué)衍射，即在光通過(guò)不透明掩模圖形邊緣時(shí)，形成一些干涉條紋，有一些光進(jìn)入陰影區(qū)，使分辨率降到2~5μm范圍.

在遮蔽式曝光中，可以達(dá)到的最小線(xiàn)寬CD(critical dimension，也稱(chēng)臨界尺寸）約為

因此，減小λ(曝光所用的光波波長(zhǎng))與g(掩模與晶圓之間的距離，包括光刻膠的厚度)都是有利的。 當(dāng)λ＝0.4 μm,g=50 μm時(shí)，臨界尺寸CD為4.5 um。若λ降到0.25μm（波長(zhǎng)為0.2~0.3μm的光屬于紫外光譜區(qū)）,g減小到15μm，則CD降為2μm。然而，在距離g給定后，直徑大于g的塵埃粒子仍能造成掩模的損傷。

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