光刻技术是芯片制造的精髓

光刻技术在整个芯片制造中占据重要地位，是实现光刻胶（Photoresist）和衬底图案化的关键工序：首先将光刻胶涂覆在衬底上，烘烤除去溶剂，然后通过掩膜版曝光或电子束直写，诱导曝光部分发生化学反应，最后用显影液洗去可溶部分，得到3D光刻胶图形，曝光部分溶解的，光刻胶图形与掩膜版图形一致，称为正性光刻胶；未曝光部分溶解的，光刻胶图形与掩膜版图形相反，称为负性光刻胶。

图：光刻技术原理

据摩尔定律和瑞利公式 R= kl λ /NA可知：曝光波长越短，光刻胶的特征尺寸越小（分辨率越高）。光刻胶是集成电路制造的核心材料。在集成电路制造工艺中，光刻的成本往往占到整个制造工艺35%，耗费时间则高达 60%，光刻胶质量将直接影响集成电路制造成本、良率及性能。阿斯麦尔（ASML）、尼康（Nikon）、佳能（Canon）等光刻机制造商不断改进光刻机，将光源波长从高压汞灯的436nm、365nm 延伸到248nm和193nm（光源分别为氟化氪KrF和氟化氩ArF），ASML更是将光源波长缩短到极紫外（EUV）的13.5nm。英特尔、台积电、三星不断更新改进，通过多重曝光技术、EUV曝光等技术，成功实现了7nm 工艺，目前5nm和3nm已在实验中。中芯国际作为国内芯片代工龙头企业，14nm已成功量产。

光刻胶的感度快慢直接关系到芯片的生产效率和器件制造成本。高感度与高分辨率的光刻胶一直是业内及学术界的研究热点，目前主要的技术集中在化学增幅型光刻胶的开发。化学增幅型光刻胶主要由成膜树脂、溶解抑制剂、碱性淬灭剂、光致产酸剂和溶剂等组成，曝光后光致产酸剂分解产酸，催化光刻胶中的酸不稳定基团发生化学反应，催化反应完成后酸又被释放出来，继续催....