光刻工藝(光刻工藝的原理是什么?)
1.光刻工藝的原理是什么?
光刻工藝是利用類似照相制版的原理，在半導體晶片表面的掩膜層上面刻蝕精細圖形的表面加工技術。也就是使用可見光和紫外光線把電路圖案投影“印刷”到覆有感光材料的硅晶片表面，再經過蝕刻工藝去除無用部分，所剩就是電路本身了。光刻工藝的流程中有制版、硅片氧化、涂膠、曝光、顯影、腐蝕、去膠等。
光刻是制作半導體器件和集成電路的關鍵工藝。自20世紀60年代以來，都是用帶有圖形的掩膜覆蓋在被加工的半導體芯片表面，制作出半導體器件的不同工作區(qū)。隨著集成電路所包含的器件越來越多，要求單個器件尺寸及其間隔越來越小，所以常以光刻所能分辨的最小線條寬度來標志集成電路的工藝水平。國際上較先進的集成電路生產線是1微米線，即光刻的分辨線寬為1微米。日本兩家公司成功地應用加速器所產生的同步輻射X射線進行投影式光刻，制成了線寬為0.1微米的微細布線，使光刻技術達到新的水平。
2.光刻技術的原理是什么?
光刻技術的原理集成電路制造中利用光學- 化學反應原理和化學、物理刻蝕方法，將電路圖形傳遞到單晶表面或介質層上，形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術。
隨著半導體技術的發(fā)展，光刻技術傳遞圖形的尺寸限度縮小了2~3個數量級（從毫米級到亞微米級），已從常規(guī)光學技術發(fā)展到應用電子束、X射線、微離子束、激光等新技術；使用波長已從4000埃擴展到 0.1埃數量級范圍。光刻技術成為一種精密的微細加工技術。
光刻技術是在一片平整的硅片上構建半導體MOS管和電路的基礎，這其中包含有很多步驟與流程。首先要在硅片上涂上一層耐腐蝕的光刻膠，隨后讓強光通過一塊刻有電路圖案的鏤空掩模板（MASK）照射在硅片上。
被照射到的部分（如源區(qū)和漏區(qū)）光刻膠會發(fā)生變質，而構筑柵區(qū)的地方不會被照射到，所以光刻膠會仍舊粘連在上面。接下來就是用腐蝕性液體清洗硅片，變質的光刻膠被除去，露出下面的硅片，而柵區(qū)在光刻膠的保護下不會受到影響。
隨后就是粒子沉積、掩膜、刻線等操作，直到最后形成成品晶片（WAFER）。
3.光刻技術的工藝流程
常規(guī)光刻技術是采用波長為2000~4500埃的紫外光作為圖像信息載體，以光致抗蝕劑為中間（圖像記錄）媒介實現圖形的變換、轉移和處理，最終把圖像信息傳遞到晶片（主要指硅片）或介質層上的一種工藝（圖1）。在廣義上，它包括光復印和刻蝕工藝兩個主要方面。
①光復印工藝：經曝光系統(tǒng)將預制在掩模版上的器件或電路圖形按所要求的位置，精確傳遞到預涂在晶片表面或介質層上的光致抗蝕劑薄層上。
②刻蝕工藝：利用化學或物理方法，將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質層除去，從而在晶片表面或介質層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。集成電路各功能層是立體重疊的，因而光刻工藝總是多次反復進行。例如，大規(guī)模集成電路要經過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。在狹義上，光刻工藝僅指光復印工藝，即圖1中從④到⑤或從③到⑤的工藝過程。 常用的曝光方式分類如下：
接觸式曝光和非接觸式曝光的區(qū)別，在于曝光時掩模與晶片間相對關系是貼緊還是分開。接觸式曝光具有分辨率高、復印面積大、復印精度好、曝光設備簡單、操作方便和生產效率高等特點。但容易損傷和沾污掩模版和晶片上的感光膠涂層，影響成品率和掩模版壽命，對準精度的提高也受到較多的限制。一般認為，接觸式曝光只適于分立元件和中、小規(guī)模集成電路的生產。
非接觸式曝光主要指投影曝光。在投影曝光系統(tǒng)中，掩膜圖形經光學系統(tǒng)成像在感光層上，掩模與晶片上的感光膠層不接觸，不會引起損傷和沾污，成品率較高，對準精度也高，能滿足高集成度器件和電路生產的要求。但投影曝光設備復雜，技術難度高，因而不適于低檔產品的生產?，F代應用最廣的是 1:1倍的全反射掃描曝光系統(tǒng)和x:1倍的在硅片上直接分步重復曝光系統(tǒng)。 直接分步重復曝光系統(tǒng) （DSW） 超大規(guī)模集成電路需要有高分辨率、高套刻精度和大直徑晶片加工。直接分步重復曝光系統(tǒng)是為適應這些相互制約的要求而發(fā)展起來的光學曝光系統(tǒng)。主要技術特點是：①采用像面分割原理，以覆蓋最大芯片面積的單次曝光區(qū)作為最小成像單元，從而為獲得高分辨率的光學系統(tǒng)創(chuàng)造條件。②采用精密的定位控制技術和自動對準技術進行重復曝光，以組合方式實現大面積圖像傳遞，從而滿足晶片直徑不斷增大的實際要求。③縮短圖像傳遞鏈，減少工藝上造成的缺陷和誤差，可獲得很高的成品率。④采用精密自動調焦技術，避免高溫工藝引起的晶片變形對成像質量的影響。⑤采用原版自動選擇機構（版庫），不但有利于成品率的提高，而且成為能靈活生產多電路組合的常規(guī)曝光系統(tǒng)。這種系統(tǒng)屬于精密復雜的光、機、電綜合系統(tǒng)。它在光學系統(tǒng)上分為兩類。一類是全折射式成像系統(tǒng)，多采用1/5~1/10的縮小倍率，技術較成熟；一類是1:1倍的折射-反射系統(tǒng)，光路簡單，對使用條件要求較低。
4.光刻工藝
光刻是通過一系列生產步驟將晶圓表面薄膜的特定部分除去的工藝（圖4。
7）。在此之后，晶圓表面會留下帶有微圖形結構的薄膜。
被除去的部分可能形狀是薄膜內的孔或是殘留的島狀部分。 光刻工藝也被稱為大家熟知的Photomasking, masking, photolithography， 或microlithography。
在晶圓的制造過程中，晶體三極管、二極管、電容、電阻和金屬層的各種物理部件在晶圓表面或表層內構成。這些部件是每次在一個掩膜層上生成的，并且結合生成薄膜及去除特定部分，通過光刻工藝過程，最終在晶圓上保留特征圖形的部分。
光刻生產的目標是根據電路設計的要求，生成尺寸精確的特征圖形，并且在晶圓表面的位置正確且與其它部件（parts）的關聯正確。 光刻是所有四個基本工藝中最關鍵的。
光刻確定了器件的關鍵尺寸。光刻過程中的錯誤可造成圖形歪曲或套準不好，最終可轉化為對器件的電特性產生影響。
圖形的錯位也會導致類似的不良結果。光刻工藝中的另一個問題是缺陷。
光刻是高科技版本的照相術，只不過是在難以置信的微小尺寸下完成。 在制程中的污染物會造成缺陷。
事實上由于光刻在晶圓生產過程中要完成5層至20層或更多，所以污染問題將會放大。 。
