在之前的文章中，我們介紹了晶圓製造、氧化製程以及積體電路的部分歷史。現在，讓我們繼續探索將電子電路圖案轉移到晶圓上的光刻製程。光刻類似於用底片相機拍照，但它到底是如何運作的呢？

光刻，類似沖洗黑白照片

光刻通常稱為“照片”，因其透過光掩模曝光圖案將電路設計轉移到晶圓上的過程而得名。在晶圓上創建複製品類似於在感光紙上沖洗黑白膠片。

隨著電路圖案變得越來越密集，晶片元件也需要使用高精度奈米級製程來減少。生產這些更精細的電路圖案在很大程度上依賴光刻製程。因此，隨著晶片尺寸的縮小，高精度和先進的光刻技術至關重要。

準備在晶圓上繪製電路圖案

讓我們仔細看看光刻過程。第一步是使用電腦輔助設計軟體（EDA）設計要在晶圓上繪製的電路圖案。在這種電子電路圖案的畫布上，工程師將創建精確設計的佈局，該佈局決定了半導體晶片的整合程度。

創建功能類似照相底片的光掩模

使用鉻 (Cr)，微電路被轉移到由超純石英製成的玻璃基板上，以創建代表電路設計的光掩模。光掩模，也稱為標線，其功能類似於照相膠片，反射電路圖案。為了實現更精細的圖案，光掩模被設計為比電路尺寸大得多，然後使用透鏡光學元件以光學方式收縮到晶圓上。

光刻工藝包括塗覆、曝光和顯影階段。

1. 塗覆：在晶圓表面塗覆一層光阻（PR）。

準備工作完成後，下一步就是在晶圓上繪製圖案。首先，將一層對光敏感的光阻（PR）均勻地塗在晶圓表面。這使得晶圓充當用於沖洗照片的感光紙。光阻層需要薄且均勻，並且對紫外光高度敏感，以產生高品質和精確的電路圖案。

2. 曝光：利用光將電路圖案繪製在晶圓上。

透過使用步進機，利用紫外光將光掩模上的電路設計投影並轉移到塗有光阻的晶圓上。這個過程稱為「逐步重複曝光」。由於半導體晶片精度要求高，曝光區域可選擇且精確控制。

3. 開發：透過開發過程形成電路圖案。

光刻過程的最後一步稱為顯影，類似照片的顯影過程。此步驟至關重要，因為它決定了晶圓上電路圖案的最終形狀。當顯影劑溶液噴射到晶圓上時，會選擇性地去除某些區域以創建所需的圖案。

光阻可以是正性的，也可以是負性的，這取決於其對光的反應。如果使用正性光致抗蝕劑，則在顯影過程中移除曝光的區域，留下未曝光的區域。相反，如果使用負性光阻，則會發生相反的情況。

一旦顯影步驟完成，光刻過程就完成了。使用包括光學顯微鏡在內的各種儀器來仔細檢查晶圓。只有通過所有檢查的晶圓才能進入下一步。

在本文中，我們介紹了光刻工藝，該工藝涉及將精確的電路設計投影到晶圓上。請繼續關注本系列的下一部分，我們將學習如何透過蝕刻製程選擇性地去除不必要的材料，以在晶圓上創建所需的電路圖案。