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光刻工艺概述范文光刻工艺是一种在微电子制造过程中使用的重要技术，它被用来制造集成电路、平板显示器、光学元件和微纳米结构等微系统设备。
光刻工艺可以实现高精度的图案转移，从而实现微电子器件的制造。
首先，光刻工艺的基础是光刻胶的使用。
光刻胶是一种特殊的液体材料，它可以在光照下发生化学反应，从而形成具有特定形状的图案。
光刻胶通常是由光敏剂、聚合物和溶剂组成的复合物。
在光刻过程中，光敏剂在光照下会发生光化学反应，而聚合物则起到保护胶膜的作用。
其次，光刻胶需要通过光刻机进行曝光。
光刻机是一种特殊的设备，它可以通过光源发射出特定波长的光，然后将光照射到光刻胶上。
光刻机通常采用紫外光或深紫外光作为光源，因为这些波长的光可以提供较高的分辨率和光刻胶的敏感性。
光照后，光刻胶中被光化学反应改变的区域会变得溶解性不同于未被照射的区域。
然后，曝光后的光刻胶需要进行显影。
显影是将光刻胶中未被光照的部分溶解掉，以显示出所需的图案。
显影过程常用的显影液是酸性的溶液，因为光刻胶通常是碱性的，酸性的显影液可以中和光刻胶中的碱性物质，从而加快显影的速度。
经过显影后，光刻胶上就会留下所需的图案。
最后，经过显影之后，就需要对光刻胶进行固化和清洗。
固化是通过加热或紫外光照射等方法使光刻胶变得硬化，以增加其耐用性和稳定性。
清洗是将显影后的光刻胶从器件表面去除。
清洗过程通常使用有机溶剂或酸碱溶液进行，以去除光刻胶的残留物。
除了上述基本步骤外，光刻工艺还有其他一些补充工艺，例如涂胶剥离、反蚀刻和多层光刻等。
涂胶剥离技术是在制造过程中用于去除曝光后的光刻胶的方法，可以使工艺更加容易进行。
反蚀刻是一种利用光化学反应来蚀刻材料的方法，可以形成多层结构。
多层光刻则是在多个层次上进行光刻，可以实现更加复杂的图案。
这些补充工艺可以根据不同需求进行选择和组合。
总的来说，光刻工艺是微电子制造中的一种重要技术，它通过使用光刻胶、光刻机和显影液等工具和材料，可以实现高精度的图案转移。
光刻工艺流程图步骤１、前处理２、匀胶３、前烘4、光刻5、显影6、坚膜7、腐蚀8、去胶一前处理（OAP）通常在150~200℃对基片进行烘考以去除表面水份，以增强光刻胶与硅片的粘附性。
（亲水表面与光刻胶的粘附性差，SI的亲水性最小，其次SIO2，最后PSI玻璃和BSI玻璃）OAP的主要成分为六甲基二硅烷，在提升光刻胶的粘附性工艺中，它起到的作用不是增粘剂，而是改变SiO2的界面结构，变亲水表面为疏水表面。
OAP通常采用蒸汽涂布的方式，简单评价粘附性的好坏，可在前处理过的硅片上滴一滴水，通过测量水与硅片的接触角，角度越大，SI二、匀胶光刻胶通常采用旋涂方式，在硅片上得到一层厚度均匀的胶层。
影响胶厚的最主要因素：光刻胶的粘度及旋转速度。
次要因素：排风；回吸；胶泵压力；胶盘；温度。
胶厚的简单算法：光刻胶理论的最小胶厚的平方乘以理论的转速=目标光刻胶的胶厚的平方乘以目标转速例如：光刻胶理论厚度1微米需要转速3000转/分，那需要光刻胶厚度1.15微米时转速应为12 *3000/1.152三、前烘前烘的目的是为了驱除胶膜中残余的溶剂，消除胶膜的机械应力。
前烘的作用： 1）增强胶层的沾附能力；2）在接触式曝光中可以提高胶层与掩模板接触时的耐磨性能；3）可以提高和稳定胶层的感光灵敏度。
前烘是热处理过程，前烘通常的温度和时间：烘箱90~115℃ 30分钟热板90~120℃ 60~90秒四、光刻光刻胶经过前烘后，原来液态光刻胶在硅片表面上固化。
光刻的目的就是将掩膜版上的图形转移到硅片上。
曝光的设备分类接触式、接近式、投影式、步进式/扫描式、电子束曝光、软X射线曝光。
五、显影经过显影，正胶的曝光区域和负胶的非曝光区域被溶解，正胶的非曝光区域和负胶的曝光区域被保留下来，从而完成图形的转移工作。
正胶曝光区域经过曝光后，生成羧酸与碱性的显影液中和反应从而被溶解。
负胶的曝光区域经过曝光后产生胶联现象，不被显影液溶解。
而未曝光的区域则被显影液溶解掉。
半导体光刻工艺介绍
半导体光刻工艺是半导体制造中最为重要的工序之一。
主要作用是将图形信息从掩模版（也称掩膜版）上保真传输、转印到半导体材料衬底上。
以下是光刻工艺的主要步骤：
硅片清洗烘干：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～250℃,1～2分钟，氮气保护）。
涂底：气相成底膜的热板涂底。
旋转涂胶：静态涂胶（Static）。
软烘：真空热板，85～120℃,30～60秒。
对准并曝光：光刻机通常采用步进式 (Stepper)或扫描式 (Scanner)等，通过近紫外光 (Near Ultra-Violet，NUV)、中紫外光 (Mid UV，MUV)、深紫外光(Deep UV，DUV)、真空紫外光 (Vacuum UV，VUV)、极短紫外光 (Extreme UV，EUV)、X-光 (X-Ray)等光源对光刻胶进行曝光，使得晶圆内产生电路图案。
后烘：PEB，Post Exposure Baking。
显影：Development。
硬烘：Hard Baking。
光刻工艺的基本原理是利用涂敷在衬底表面的光刻胶的光化学反应作用，记录掩模版上的器件图形，从而实现将集成器件图形从设计转印到衬底的目的。
光刻工艺综述
1. 什么是光刻工艺？
光刻工艺是一种集成电路制造技术，利用光刻机将设计好的图形进行投影、显影和蚀刻，从而在芯片表面形成所需的结构。
2. 光刻工艺的主要过程有哪些？
光刻工艺的主要过程包括：准备光刻片、涂覆光刻胶、预烘烤、相应的曝光时间、后烘烤和湿/干刻蚀等环节。
3. 光刻胶的种类有哪些？有何区别？
光刻胶的种类包括：正胶、负胶、混合胶等。
正胶和负胶的区别主要在于曝光后被拉膜的位置，正胶曝光后原本未被曝光的部分被拉膜，负胶则是曝光后被曝光的部分被拉膜。
混合胶是正负胶的综合体，可以在同一个芯片上使用。
4. 光刻工艺的应用领域有哪些？
光刻工艺广泛应用于半导体制造、光电子技术、微纳加工、生物医学等领域，是制造微纳器件的重要技术之一。
5. 光刻工艺的发展现状如何？
随着微纳技术和光电子技术的不断发展，光刻技术也在不断升级和完善。
目前的发展趋势包括提高分辨率、减小尺寸、实现多层和多种材料的刻蚀等。
此外，还发展出了一些新的光刻技术和新型光刻机，如电子束曝光、多光子光刻、近场光刻等。
光刻工艺知识点总结光刻工艺是半导体制造工艺中的重要环节，通过光刻技术可以实现微米级甚至纳米级的精密图案转移至半导体芯片上，是芯片制造中最关键的工艺之一。
光刻工艺的基本原理是利用光学原理将图案投射到光刻胶上，然后通过化学蚀刻将图案转移到芯片表面。
下面将对光刻工艺的知识点进行详细总结。
一、光刻工艺的基本原理1. 光刻胶光刻胶是光刻工艺的核心材料，主要由树脂和溶剂组成。
树脂的种类和分子结构直接影响着光刻胶的分辨率和对光的敏感度，而溶剂的选择和比例则会影响着光刻胶的黏度、流动性和干燥速度。
光刻胶的选择要根据不同的工艺要求，如分辨率、坚固度、湿膜厚度等。
2. 掩模掩模是用来投射光刻图案的模板，通常是通过电子束刻蚀或光刻工艺制备的。
掩模上有所需的图形样式，光在通过掩模时会形成所需的图案。
3. 曝光曝光是将掩模上的图案投射到光刻胶表面的过程。
曝光机通过紫外线光源产生紫外线，通过透镜将掩模上的图案投射到光刻胶表面，形成图案的暗部和亮部。
4. 显影显影是通过化学溶液将光刻胶上的图案显现出来的过程。
曝光后，光刻胶在图案暗部和亮部会有不同的化学反应，显影溶液可以去除未暴露的光刻胶，留下所需的图案。
5. 蚀刻蚀刻是将图案转移到硅片上的过程，通过化学腐蚀的方式去除光刻胶未遮盖的部分，使得图案转移到硅片表面。
二、光刻工艺中的关键技术1. 分辨率分辨率是指光刻工艺能够实现的最小图案尺寸，通常用实际图案中两个相邻细线或空隙的宽度之和来表示。
分辨率受到光刻机、光刻胶和曝光技术等多个因素的影响，是衡量光刻工艺性能的重要指标。
2. 等效焦距等效焦距是光刻机的重要参数，指的是曝光光学系统的有效焦距，影响光刻图案在光刻胶表面的清晰度和分辨率。
3. 曝光剂量曝光剂量是指单位面积上接收的光能量，通常用mJ/cm^2或μC/cm^2来表示。
曝光剂量的选择对分辨率和光刻胶的副反应有重要影响。
4. 曝光对位精度曝光对位精度是指光刻胶上已存在的图案和新的曝光对位的精度，是保证多层曝光图案对位一致的重要因素。
光刻工艺技术
光刻技术，又称光刻工艺技术，是一种利用高能密度的光束去刻蚀、脱落特定的表面材料从而制造出各种微小图形的技术。
典型的光刻技术包括电子束刻蚀法、激光刻蚀法等。
光刻技术主要用于半导体、集成电路制造中，是一种常用的精密加工技术。
光刻技术的工作原理是，利用高能量的光束照射表面材料，使表面材料发生化学变化，分解成低分子量的物质，再根据所需要的图形进行刻蚀，从而制造出各种微小图形。
在半导体制造中，光刻工艺技术主要用于制造晶圆的微细图形，如晶圆上的接线和装配片上的引线等。
这种技术也可以用于制造微型元件，如晶体管、集成电路等。
由于光刻时间短，速度快，因此对于大规模产品的加工尤其有效。
光刻工艺步骤介绍光刻工艺是半导体芯片制造中不可或缺的一步，其目的是将芯片设计图案转移到光刻胶上，然后通过化学腐蚀或蚀刻的方式将这些图案转移到芯片表层。
下面是一个光刻工艺的详细步骤介绍：1.准备工作：首先需要清洗芯片表面，以去除表面的杂质和污染物。
清洗可以使用化学溶液或离子束清洗仪等设备。
同时，需要准备好用于光刻的基板，这通常是由硅或其他半导体材料制成的。
2.底层涂覆：将光刻胶涂覆在基板表面，胶层的厚度通常在几微米到几十微米之间。
胶液通常是由聚合物和其他添加剂组成的，可以通过旋涂、喷涂或浸涂等方法进行涂覆。
3.烘烤和预烘烤：将涂覆好的光刻胶进行烘烤和预烘烤。
这一步的目的是除去胶液中的溶剂和挥发物，使胶层更加均匀和稳定。
烘烤的温度和时间可以根据不同的胶液和工艺要求来确定。
4.掩膜对位：将掩膜和基板进行对位。
掩膜是一个透明的玻璃或石英板，上面有芯片设计的图案。
对位过程可以通过显微镜或光刻机上的对位系统来进行。
5.曝光：将掩膜下的图案通过光源进行曝光。
光源通常是由紫外线灯或激光器组成的。
曝光时间和光照强度的选择是根据胶层的特性和所需的图案分辨率来确定的。
6.感光剂固化：曝光后，光刻胶中的感光剂会发生化学反应，使胶层中的暴露部分固化。
这一步被称为光刻胶的显影，可以通过浸泡在显影剂中或使用喷雾设备来进行。
7.显影：在光刻胶上进行显影，即移去显影剂无法固化的胶层。
显影的时间和温度可以根据胶层的特性和图案的要求来确定。
显影过程通常伴随着机械搅动或超声波搅拌，以帮助显影剂的渗透和清洗。
8.硬化：为了提高图案的耐久性和稳定性，可以对显影后的芯片进行硬化处理。
硬化可以通过烘烤、紫外线照射或热处理等方法来实现。
9.检查和修复：在完成光刻工艺后，需要对光刻图案进行检查。
如果发现图案存在缺陷或错误，可以使用激光修复系统或电子束工作站等设备进行修复。
10.后处理：最后，需要对光刻胶进行去除，以准备进行下一步的制造工艺。
去除光刻胶的方法可以采用化学溶剂、等离子体蚀刻或机械刮伤等。
光刻工艺步骤介绍光刻工艺是现代集成电路（IC）制造中不可或缺的关键步骤之一，用于在硅片上形成微小的图案和结构。
下面是光刻工艺的详细步骤介绍：1.掩膜制备：首先，需要准备好光刻掩膜。
掩膜是制定光刻图案的模板，通常是一块透明的玻璃片上涂有光刻胶。
通过利用计算机辅助设计（CAD）软件，制作出期望的图案，然后使用电子束曝光或光刻机将图案转移到掩膜上。
2.基片准备：基片通常是硅片，也可以是其他材料，如玻璃或陶瓷。
在进行光刻之前，需要对基片进行一系列的清洁和处理步骤，以去除表面的污染物和不均匀性，并提供一个适当的表面，以便光刻胶能够附着在上面。
3.光刻胶涂敷：将光刻胶涂敷在基片表面上。
光刻胶通常是一个光敏感的聚合物材料，在被暴露于紫外线或电子束之后，会发生化学反应，从而形成图案。
涂敷过程通常使用旋涂机进行，将光刻胶均匀地涂敷在基片表面上。
4.预烘焙：涂敷光刻胶之后，需要进行预烘焙步骤，将光刻胶暴露在适当的温度下，以去除溶剂，并使其形成一层均匀的薄膜。
这阶段还可以通过调整预烘焙条件来控制光刻胶的厚度。
5.掩膜对位：将掩膜和基片对准，确保所需的图案正确地转移到基片表面。
这一步骤通常使用显微镜或对位仪进行，通过视觉检查和微调来实现对位。
6.曝光：将掩膜和基片放置在光刻机中，使用紫外线或电子束等光源对光刻胶进行曝光。
曝光的位置和强度由掩膜上的图案决定，仅在掩膜上图案的部分光刻胶会发生化学反应。
曝光后，光刻胶变得不溶于溶剂。
7.显像：在曝光之后，需要进行显像步骤以形成所需的图案。
通过将基片浸入显像溶液中，溶解光刻胶中曝光部分的部分，从而形成所需的凹槽或图案。
显像过程时间的长短决定了图案的分辨率和尺寸。
8.后烘焙：在显像之后，需要进行后烘焙步骤，以进一步固化光刻胶，并去除任何剩余的溶剂。
后烘焙的温度和时间可以根据光刻胶的类型和制造工艺的要求进行调整。
9.映射：在映射（也称为芯片测量）步骤中，将基片放在显微镜下，测量和验证所得到的图案的尺寸和形状是否符合要求。
光刻工艺步骤介绍光刻工艺是半导体工艺中关键的步骤之一，它用于制造各种微细结构，如晶体管、光栅、电容或电阻等。
光刻工艺具有高分辨率、高精度和高可重复性的特点，被广泛应用于微电子、光电子、光伏等领域。
下面将对光刻工艺的步骤进行详细介绍。
1.掩膜设计：在光刻工艺中，需要首先进行掩膜设计。
掩膜是一种光刻胶的图形模板，确定了最终要形成的微细结构的形状和位置。
掩膜设计常用计算机辅助设计软件进行，设计完成后生成掩膜模板。
2.光刻胶涂覆：在光刻工艺中，需要将光刻胶均匀涂覆在待制作器件表面，这是为了保护器件表面免受光刻过程中的腐蚀或损伤。
涂覆一般使用旋涂机或喷涂机进行，确保光刻胶均匀薄膜的形成。
3.预烘烤：涂覆光刻胶后，需要进行烘烤步骤来消除光刻胶中的溶剂，使光刻胶能够形成均匀的薄膜层。
预烘烤也有助于增加光刻胶的附着力和稳定性，并使其更容易与待制作器件表面结合。
4.曝光：曝光是光刻工艺的核心步骤，也是形成微细结构的关键。
在曝光过程中，掩膜模板被置于光源下，通过透过模板的局部区域将光刻胶暴露于紫外线或可见光源。
光刻胶对光线的敏感性使其在接受曝光后发生化学或物理变化，形成暴光区域。
曝光完毕后，去除掩膜模板。
5.显影：显影是指将曝光后的光刻胶通过溶液处理，使其在暴露区域溶解去除，形成所需的微细结构。
显影液对未曝光区域没有任何溶解作用，所以它只会溶解曝光区域中的光刻胶。
显影的时间和温度需要根据光刻胶的特性和所需结构来进行控制。
6.后烘烤：显影后的光刻胶需要进行后烘烤，以固化和增加其机械强度。
后烘烤可以通过烤箱、烘干机或者其他热源进行。
在烘干的过程中，通过将温度升高，光刻胶中的溶剂会完全挥发并交联，形成具有所需形状和特性的微细结构。
7.检查和测量：制作微细结构后，需要对其进行检查和测量，以确保其满足设计规格。
常见的检查和测量方法有光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜等，这些设备可以对微细结构的尺寸、形状和位置等进行分析和评估。
光刻工艺简要流程介绍光刻工艺是半导体制造过程中十分关键的一环，用于在芯片表面形成各种图案。
下面是一份简要的光刻工艺流程介绍，具体内容如下：1.掩膜设计：光刻工艺开始时，需要先设计掩膜，即在电路设计的基础上绘制出芯片需要制造的图案。
掩膜设计是根据电路原理图进行的，可以确定各种电子元件的位置和电路连接方式。
2.掩膜制备：制作掩膜时，通常使用光刻机对一层感光剂进行曝光。
曝光时，掩膜上的图案通过透明部分的光线照射到感光剂上，使其发生化学变化，产生可溶解或不可溶解性。
3.前处理：在真正开始光刻之前，需要进行一些前处理步骤，以确保芯片表面的净化和平整。
这些步骤包括清洗、清除表面残留的污染物和平整化表面。
前处理对于之后的光刻步骤的精确度和一致性非常重要。
4.光刻涂胶：将光刻胶涂覆在芯片表面上，以形成一层均匀的涂层。
光刻胶通常是一种感光性物质，能够在曝光后保留图案的细节。
5.烘焙：涂胶后，需要将芯片放入烘箱中进行烘焙。
烘焙的主要目的是将涂胶材料固化，并使其在曝光时更好地保持细节。
6.曝光：在光刻机中，将掩膜放置在芯片上方，并通过透射或反射光线照射到芯片表面上的涂覆层上。
光线会通过掩膜上的透明区域，使涂覆层中的光刻胶发生物理或化学变化。
这会形成图案的正负影像。
7.显影：曝光后，通过显影过程将曝光过的光刻胶部分溶解掉，以暴露出芯片表面的物质。
显影剂通常是酸性或碱性溶液，可以选择性地溶解光刻胶的已曝光部分。
8.清洗：为了去除掩膜和涂胶过程中可能残留在芯片上的杂质，需要进行一次清洗步骤。
清洗是一个非常关键的步骤，可以确保芯片表面干净，并保证后续工艺步骤的准确性和可靠性。
9.检查和修复：完成光刻过程后，需进行检查，以确保图案制作的质量和完整性。
如果发现有任何缺陷或错误，需要进行修复或重新开始。
以上是一个简要的光刻工艺流程介绍。
光刻技术是半导体制造过程中非常重要的一项技术，为芯片制造提供关键的步骤，确保芯片的准确性和可靠性。
光刻工艺一、提示:光刻工艺是集成电路制造中最关键的工艺之一。
光刻是一种复印图像和化学腐蚀相结合的综合性技术.光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和掺杂的晶圆上。
这些结构首先以图形形式制作在被称为光刻掩膜版的石英膜版上,光刻工艺首先将事先做好的光刻掩膜版上的图形精确地、重复地转移到涂有光刻胶的待腐蚀层上，然后利用光刻胶的选择性保护作用，对需腐蚀图形层进行选择性化学腐蚀，从而在表面形成与光刻版相同或相反的图层.二、概要：光刻实际是将图形转移到一个平面的任一复制过程.本章先介绍了光刻的概念，接着介绍了光刻工艺的基本步骤，并相继介绍了光刻过程中的必备的两种材料，即掩膜版和光刻胶,然后对多种光刻设备做了简要介绍。
本章需重点掌握光刻工艺、光刻胶及光刻设备等.三、关键知识:光刻的概念：光刻处于晶圆加工过程的中心,一般认为是集成电路（IC)制造中最关键的步骤,需要高性能以便结合其他工艺获得高成品率。
光刻过程实际是图形由掩膜版转移到晶圆表面的过程。
光刻工艺的基本步骤:光刻工艺是一个复杂的过程，其中有很多影响其工艺宽容度的工艺变量。
为了方便起见，这里将光刻工艺分成8个基本操作：气相成底膜、旋转涂胶、软烘（前烘）、曝光、烘焙、显影、坚膜(后烘)、显影检查.光刻胶的分类：光刻包括两个基本的工艺类型，即正性光刻和负性光刻,因此用于光刻的光刻胶也有正胶和负胶之分。
正性光刻是把与掩膜版上相同的图形复制到晶圆上，负性光刻是把与掩膜版上图形的相反图形复制到晶圆表面.光刻设备：从早期的晶圆制造以来，光刻设备经历了几代的发展，每一代又以当时获得的特征尺寸分辨率所需的设备类型为基础。
主要的光刻设备认为以下五代:接触式光刻机、接近式光刻机、扫描投影光刻机、分步重复光刻机和步进扫描光刻机。
四、重点讲解：1、光刻的主要参数:（1）特征尺寸：一般是指MOS管的最小栅长，减小特征尺寸可以在单个晶圆上布局更多的芯片。
光刻技术决定了在晶圆上的特征尺寸数值.(2）分辨率:是指将晶圆上两个邻近的特征图形区分开来的能力.焦深是光焦点周围的一个范围，在这个范围内图像连续地保持清晰。
光刻工艺参数一、光刻工艺参数概述光刻工艺是半导体制造中的核心环节，其参数的选择直接影响到最终的制程质量和产品性能。
这些参数共同决定了光刻的分辨率、对比度和曝光剂量等关键因素，从而在微观层面上塑造了集成电路的几何形状和结构。
在光刻工艺中，参数主要包括光源波长、曝光剂量、焦距、数值孔径等。
它们相互关联，共同决定了光刻的质量和效果。
二、光刻工艺参数详解1.光源波长：光源波长是光刻工艺中的关键参数，它决定了光的分辨率。
短波长的光源具有较高的分辨率，但同时也需要相应的设备和材料来支持。
目前，深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光源是主流的选择。
2.曝光剂量：曝光剂量决定了曝光过程中光能量的多少，它影响着曝光时间和光强。
曝光剂量要适量，太少会导致曝光不足，太多则可能导致过度曝光。
3.焦距：焦距是指光束通过镜头时，主平面与镜头光轴之间的距离。
在光刻工艺中，焦距的准确性对成像质量有着至关重要的影响。
4.数值孔径：数值孔径（NA）描述了镜头聚光的性能，是镜头与光刻胶之间的透镜效应的量度。
数值孔径越大，光线的汇聚能力越强，成像质量越好。
三、光刻工艺参数优化随着半导体技术的不断发展，对光刻工艺的要求也越来越高。
为了提高制程质量和产品性能，必须对光刻工艺参数进行优化。
优化过程需要综合考虑多个因素，如设备条件、材料特性、环境因素等。
此外，为了实现更精细的制程和更高的产能，科研人员还在不断探索新的光源技术、镜头技术和光刻胶技术等。
四、未来展望随着科技的不断发展，未来的光刻工艺将面临更多的挑战和机遇。
一方面，随着摩尔定律的延续，集成电路的制程将会越来越小，对光刻工艺的要求也会越来越高。
另一方面，随着新材料的出现和应用，光刻工艺也将面临新的变革和突破。
例如，极紫外光刻技术（EUV）被认为是下一代光刻技术的重要方向之一，它具有更高的分辨率和更低的制造成本等优势。
此外，随着人工智能和大数据等技术的应用，光刻工艺的数据分析和智能化管理也将成为未来的重要研究方向。
光刻工艺介绍一、定义与简介光刻是所有四个基本工艺中最关键的，也就是被称为大家熟知的photo，lithography，photomasking, masking, 或microlithography。
在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成，这些部件是预先做在一块或者数块光罩上，并且结合生成薄膜，通过光刻工艺过程，去除特定部分，最终在晶圆上保留特征图形的部分。
光刻其实就是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成，现在先进的硅12英寸生产线已经做到22nm，我们这条线的目标6英寸砷化镓片上做到0.11um。
光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件的关联正确。
二、光刻工艺流程介绍光刻与照相类似，其工艺流程也类似：实际上，普通光刻工艺流程包括下面的流程：1)Substrate Pretreatment 即预处理，目的是改变晶圆表面的性质，使其能和光刻胶（PR）粘连牢固。
主要方法就是涂HMDS，在密闭腔体内晶圆下面加热到120℃，上面用喷入氮气加压的雾状HMDS，使得HMDS和晶圆表面的-OH健发生反应已除去水汽和亲水健结构，反应充分后在23℃冷板上降温。
该方法效果远比传统的热板加热除湿好。
2)Spin coat即旋转涂光刻胶，用旋转涂布法能提高光刻胶薄膜的均匀性与稳定性。
光刻胶中主要物质有树脂、溶剂、感光剂和其它添加剂，感光剂在光照下会迅速反应。
一般设备的稳定工作最高转速不超过4000rpm，而最好的工作转速在2000～3000rpm。
3)Soft Bake(Pre-bake)即软烘，目的是除去光刻胶中溶剂。
一般是在90℃的热板中完成。
4)Exposure即曝光，这也是光刻工艺中最为重要的一步，就是用紫外线把光罩上的图形成像到晶圆表面，从而把光罩上面的图形转移到晶圆表面上的光刻胶中。
这一步曝光的能量(Dose)和成像焦点偏移(Focus offset)尤为重要.5)Post Exposure Bake(PEB)即后烘，这是非常重要的一步。
在I-line光刻机中，这一步的目的是消除光阻层侧壁的驻波效应，使侧壁平整竖直；而在DUV光刻机中这一步的目的则是起化学放大反应，DUV设备曝光时，光刻胶不会完全反应，只是产生部分反应生成少量H+离子，而在这一步烘烤中H+离子起到类似催化剂的作用，使感光区光刻胶完全反应。
这一步主要控制的也是温度与时间，而对于温度的均匀性要求也非常高，通常DUV的光阻要求热板内温度偏差小于0.3℃。
6)Develop即显影，就是把光刻胶光照后的可溶部分除去，留下想要的图形。
光刻胶有正胶和负胶两种，正胶就是光照部分可溶于显影液，而负胶就是未光照部分可溶。
一般来说正胶可以得到更高的分辨率，而负胶则更耐腐蚀。
显影和清洗都在显影槽中完成，每一步的转速和时间都至为重要，对最后图形的均匀性和质量影响很大。
有的光刻工艺在显影完成后还有一步hard bake即硬烘来除去光刻胶在显影槽中清洗而残留的水分。
而有的工艺流程中，在光刻下一工序前会有一道坚膜来除去水分，hard bake就可以不要了。
7)显影完成后光刻工艺应该算基本完成，不过在将产品送到下一工序前我们还是需要验证确认光刻工艺质量，不合格的产品可以除去光刻胶来返工。
显影后检查首先就是ADI（Afer DevelopInspection）,也就是在显微镜下检查晶圆表面有无异常。
光刻中常见的问题有失焦(defocus),图形倒塌(peeling), 异常颗粒(particle)，刮伤等等。
8)CD measurement即线宽测量，目的是检查光刻得到的线宽是不是符合设计的要求，同时要检查整片晶圆上线宽的均匀性。
9)Overlay即套刻精度测量，现在IC部件都是很多层光罩套刻累加形成的，不同层之间需要对准，而Overlay就是专门测量不同层之间对准精度的。
三、光刻设备介绍在以上的工序中ADI，CD和OVL都有专门的量测设备，Exposure 是在光刻机中完成，而Pretreatment, Spin coater，Soft bake, PEB 和Develop都是在track设备中完成的，为了提高效率，track和光刻机通常是集成在一起的。
在我们采购的ASML 光刻机和TEL track 都是自动化相当高的设备，手动条件下也只需要放上要做的产品片盒后选好程序就行，而自动条件下只要放上片盒，自动化系统会自行选择要用的程序。
一般情况下ASML光刻机的产能可以做到每小时60~90片。
就Track而言，目前高端市场占有率最高的是TEL，其次就是DNS，在产能和稳定性方面，TEL占有较大优势。
不管是DNS还是TEL，其设备都是把spin coat, Develop, 热板，冷板以及洗边的模块堆叠起来，通过中间的机械手来传送晶圆。
就Scanner而言，目前在高端市场上，ASML在分辨率，稳定性和产能方面都占有绝对优势，将其竞争者（Nikon，Canon）远远甩在后面。
ASML光刻机是一个非常负责的系统，一般来说包括以下几个子系统：1)晶圆处理系统(wafer handling)，就是晶圆传送和预对准系统，通过CCD侦测晶圆边缘的预对准精度能达到40微米以下。
2)光罩处理系统（(reticle handling)，就是光罩传送和预对准系统。
3)对准系统(Alignment), 就是做晶圆和载片台（wafer stage）间对准，载片台和光罩之间对准，载片台和光罩载物台间对准。
ASML设备有不同的对准光源，主要是He-Ne激光和曝光用紫外线。
单就设备能力而言，光刻后图形的对准精度一般可以做到特征线宽的1/10左右，例如I-line stepper 100B的特征线宽可以做到0.5um，设备对准精度就可以做到0.05um。
4)成像系统（Imaging），光刻机成像系统包括光源，光罩，投影镜头组。
由于现在工艺的发展，线宽越来越小，即便是紫外线在通过光罩时，也会发生衍射，而投影镜就是收集衍射后的光线并用凹凸镜成像。
一般stepper（步进式光刻机）成像都是光罩的1/5，而scanner则是1/4.5)找平系统（Leveling）,光刻机成像系统包括光源，光罩，投影镜头组，载片台和晶圆，其中任何一个有微小偏差，都会导致成像面和晶圆不在一个平面上。
leveling系统就是在曝光前测量晶圆表面与成像面是否平行，从而在曝光时可以调整载片台的表面，使晶圆表面与成像面平行，得到最佳的光刻图形。
Leveling系统的侦测与调整都是在ppm或um的数量级内进行的。
6)照明系统（Illumination），就是把光源发出的光传送到光罩表面的系统，在传送的过程中要滤波长与要求不符和的（I-line波长365nm，DUV KrF是248nm，而ArF则是193nm），并且要使光束达到均匀一致，光束的大小也要符合曝光区域的要求。
通常ASML光束不均匀性可以做到1.5%以下，而曝光范围精度可以控制在100um以下。
7)环境控制系统（C&T），主要分成温度控制和洁净度两部分。
温度控制主要通过循环冷却水和热交换机来实现，而洁净度由downflow鼓入干净空气和向外的强排风来实现。
光刻机内部可以达到class 1的环境。
四、光刻参数介绍光刻工艺中重要的参数很多，例如数值孔径（NA），空间相干系数（Sigma），能量（dose）,焦点偏移（Focus offset），对准偏差补值（OVL offset），曝光平面旋转等等，其中最为重要的就是NA。
下面是光刻工艺中最为重要的两个公式：λ是指曝光所用光源的波长Resolution就是分辨率，也就是我们表征光刻机能力最重要的一个参数，分辨率越小表明设备能做到的线宽越小，设备越先进；DOF即景深，是有效成像对应的Focus范围，也是表征设备性能的重要参数，DOF越大表明设备工艺容忍度越高，设备越先进。
而K1、K2是两个与系统相关的系数，由这两个公式我们可以看到λ与resolution成正比，由此光刻机曝光光源由紫外线像深紫外线发展，目前最先进的是ArF激光产生的193nm光源。
而NA则是与分辨率成反比，从下面stepper和scanner的NA发展中就可发现。
但是我们在要求分辨率越来越小的同时也希望尽量增加DOF，这要求减小NA增加λ。
所以NA的变化不能太大，好在随着光刻胶与光罩技术的发展，对DOF的要求越来越小，I-line光刻机要求的DOF一般在0.6um以上，而ArF光刻机在0.2um就可以了。
NA，Sigma这些参数极为重要，在产品工艺建立初期，我们就需要通过模拟软件算出最佳设定，并通过实验来验证，在以后的工艺维护中不会轻易更改。
而验证这些设定方法就是看不同设定下工艺窗口的大小，表征工艺窗口的两个主要指标就是DOF和EL（有效能量范围），工艺窗口越大表明工艺越稳定。
后期工艺维护中就在在DOF与EL的范围内来调整focus offset和dose。
OVL补值是和不同层之间对准相关的设定，由于工艺和光罩，晶圆的偏差，我们不一定要求光刻机在对得最好的位置曝光，而是在一定偏移下曝光才能得到对得最好的图形。
OVL补值关系到当层和前层工艺、设备、光刻胶等等条件，比较难控制，一般在OVL要求很高的工艺中，把相关因素都编在一个自动补值的软件中，让软件来自动计算补值才相对准确。
如果OVL要求不是特别高，我们在做好不同设备间OVL一致性检查和补值后，通过抽检产品来监控有无异常即可。
五、光刻在GaAs中的应用光刻工艺在GaAs中的应用会有所不同，一方面有普通意义上的光刻，对光刻胶形成的图形侧壁要求85〫以上。
光刻在GaAs工艺中另外一个应用就是lift－off，光刻胶要做成倒梯形，在垂直方向长金属后，可以用去胶溶液将光刻胶除去，留下想要图形。
这与用光刻胶直接留下想要的图形的传统意义光刻是很不一样的。
Lift－off 光刻工艺中的重点就是结合光刻胶的特性，设置合适的focus offset。
总之光刻是IC电子元器件形成的重要工序，光刻工艺的发展才使得线宽越来越小，集成度越来越高，我们所用的电子产品才能越来越小巧精致。
