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

1.光學光刻-掩膜、光刻膠

1.1 潔凈室     

由于空氣中的塵埃粒子會落到半導體晶圓和光刻掩模上，致使器件中產生缺陷，導致集成電路失效，因此潔凈室是必需的。 制造集成電路的大多數工藝區域要求100級（空氣中每立方米內直徑大于等于0.5μm的塵埃粒子總數不超過約3500）潔凈室，在光刻區域，潔凈室要求10級或更高。

1.2 光刻膠    

光刻這個步驟中，首先是涂光刻膠：

涂光刻膠的過程：

將光刻膠涂在晶圓上，并讓晶圓高速旋轉，使光刻膠均勻分布

光刻膠是一種對輻射敏感的化合物，分為正膠和負膠。正膠的曝光部分在顯影時更易溶于溶劑而被去掉，所得的圖圖像與掩模上的相同。負膠的曝光部分在顯影時更不易被溶解，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曲線與正膠圖像的截面圖。光刻膠即使沒有曝光，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，達到閾值能量Er后，光刻膠完全可溶。圖(b)負膠同理。

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的掩膜。制作掩膜是用電子束曝光系統將圖形直接轉移到對電子束敏感的掩膜上。掩模由鍍鉻玻璃板組成。電路圖形首先被轉移到對電子敏感的掩模上，再被轉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計中的一層。綜合的布局布線圖按照集成電路制造對應的工序分成若干塊掩模層，例如隔離區是一層，柵極區是另一層等。一般一個完整的集成電路工藝流程需要15~20層不同的掩膜。

2.光學光刻-曝光(設備、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，稱為接觸式曝光；掩模和晶圓非常靠近但不接觸，稱為接近式曝光。

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1μm。但是，當掩模與晶圓接觸時，晶圓上的塵埃粒子或硅渣會嵌入掩模，對掩模造成永久性損傷，使隨后使用它曝光的每個晶圓上都留下缺陷。

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：曝光時在掩模與晶圓之間有一個小的間隙(10~50μm)。這個小間隙使掩模圖形邊緣處形成光學衍射，即在光通過不透明掩模圖形邊緣時，形成一些干涉條紋，有一些光進入陰影區，使分辨率降到2~5μm范圍.

在遮蔽式曝光中，可以達到的最小線寬CD(critical dimension，也稱臨界尺寸）約為

因此，減小λ(曝光所用的光波波長)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λ＝0.4 μm,g=50 μm時，臨界尺寸CD為4.5 um。若λ降到0.25μm（波長為0.2~0.3μm的光屬于紫外光譜區）,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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