光刻技术在晶圆上形成光刻胶图像。随后的蚀刻、剥离或离子注入过程在光刻掩模指定的区域被光刻胶图像所掩盖。因此，晶圆上的薄膜材料被选择性地移除、堆积或选择性地改变其特性。复制掩模图案会产生光刻胶图像，除非在晶圆上制作掩模或直接写入。图 1.1 描绘了使用成像透镜的掩模复制过程。聚光镜收集来自光源的光并照亮掩模图案。然后，光穿过成像透镜形成空间图像以选择性地曝光光刻胶。显影后，产生光刻胶图像。图 1.2 说明了从光刻胶到底层薄膜的各种形式的图像转移。可以使用图案化的光刻胶作为掩模，对薄膜进行各向同性或各向异性的蚀刻、剥离、镀覆或注入。
图像形成过程由光子、电子或离子组成的信息载束促进。光学光刻使用光子来执行此过程。可以使用能量范围从可见光到 X 射线波长的光子。然而，实际应用中中，波长范围在 157 到 436 nm 之间。这些波长中的大多数已在制造半导体集成电路中得到充分利用。其他波长已被研究。
光刻在集成电路制造中的作用
光刻是半导体制造技术的重要组成部分，因为每个掩蔽层都需要它。在典型的 0.13 微米 CMOS 集成电路制造中，有四个金属层，有 30 多个掩蔽层，使用 474 个处理步骤，其中 212 个步骤与光刻曝光有关，105 个步骤与使用光刻胶图像的图案转移有关。相关步骤如下。
光刻曝光相关：
• 晶圆清洁和底漆以提高附着力
• 在光刻胶涂覆之前和/或之后应用抗反射涂层
• 光刻胶涂覆
• 涂覆后烘烤
• 曝光/对准
• 曝光后烘烤
• 光刻胶显影
• 光刻胶硬化
• 临界尺寸 (CD) 监控
• 对准监控
• 选择性去除抗反射涂层
• 剥离抗反射涂层和抗蚀剂
图案转移相关：
• 蚀刻
• 离子注入
• CD 监控
• 表面处理
• 电镀
请注意，实际的加工步骤顺序和数量可能因特定的掩蔽级别而异。例如，如果晶圆-抗蚀剂界面处的底部抗反射涂层是无机的，则在涂底漆和涂抗蚀剂之前将其沉积在晶圆上。否则，它会在涂底漆和涂抗蚀剂步骤之间应用。在后一种情况下，底部抗反射涂层需要额外的烘烤步骤。顶部抗反射涂层可以在涂抗蚀剂和烘烤之后应用，可以有也可以没有底部抗反射涂层。在应用顶部抗反射涂层之后是另一个烘烤步骤。图 1.3 显示了显示这些处理步骤的可能顺序和关系的框图。
光刻技术之所以重要，不仅因为所有掩蔽层都需要它。它通常是进入下一个技术节点的限制因素。对于每个节点，最小特征尺寸及其间隔都会减少 2 倍。因此，1 微米光刻技术的下一代是 0.7 微米，然后是 0.5 微米、0.35 微米、0.25 微米、0.18 微米、0.13 微米、90 纳米、65 纳米、45 纳米、32 纳米、22 纳米等，这需要提高分辨率和叠加精度，这需要进行以下许多改进：增加数值孔径 (NA)、减小波长、抑制反射、更好的抗蚀剂、更好的掩模、更高的步进精度、更高精度的对准、更少的镜头失真、更好的晶圆平整度等等。光刻的目标
为了使电路可用，在其上制造的特征必须满足某些标准。其中最重要的标准是边缘位置控制。芯片上特征的任何给定边缘的位置必须在与标称位置的给定公差范围内。当边缘满足此要求时，线宽和覆盖控制均得到保持。这在图 1.4 中进行了说明，其中 L 形特征的六个边缘中的每一个都必须适合边缘周围的六个窗口。标称位置（由中心线表示）是边缘的理想位置。特征尺寸或特征位置会导致偏离理想的边缘位置。为了方便起见，特征尺寸控制和特征位置通常分开处理，尽管最终它们的组合必须满足边缘位置要求。
光刻的指标
遵循上述目标，衡量成功的标准在于特征尺寸和位置控制的工艺窗口大小，这些控制将给定的特征边缘保持在公差范围内。特征尺寸控制参数包括焦深 (DOF) 和曝光宽容度 (EL)，而特征位置控制参数包括对准精度、放大倍数和旋转。所有这些都是相互依赖的，可以在晶圆曝光期间设置。在这五个参数中，曝光散焦 (E-D) 窗口最常用。它如图 1.5 所示，其相互权衡如图 1.6 所示。添加对准精度、放大倍数和旋转可将度量概括为包括与叠加相关的参数。
