2.3.2　图形转移

图形转移是在晶圆内和晶圆表面形成图形的一系列工艺，包括光刻（Photolithography）、光掩膜（Photomasking）、掩膜（Masking）、去除氧化膜（Oxide Removal，OR）、去除金属膜（Metal Pemoval，MR）和微光刻（Microlithography）等。

图形转移的目标有两个：一是产生图形，在集成电路或器件设计阶段确定图形尺寸；二是将电路图正确定位于晶圆表面，其与晶圆衬底的相对镜像及各部分的相对位置也必须是正确的。

图形转移通过两个步骤完成。

第一，将图形转移到光刻胶层。光刻胶是一种与正常胶卷上所涂的物质相似的感光物质，曝光后其性质和结构会发生变化。光刻胶被曝光的部分由可溶性物质变成不可溶性物质则为负胶，反之则为正胶。将这种化学变化称为聚合（Polymerization），通过化学溶剂（显影液）把可溶性物质去掉，就会在光刻胶层留下一个图形，其与掩膜版不透光的部分相对应。

第二，图形从光刻胶层转移到晶圆层。当刻蚀剂把晶圆表面没有被光刻胶覆盖的部分去掉的时候，图形转移就发生了。光刻胶是抗刻蚀的，在刻蚀过程中不会被轻易去掉。

光刻机是微电子机械系统（MEMS）与微光学器件（MOD）的完美结合，其引发了一场微型化革命，使半导体芯片、电子器件和集成电路向集成度更高的方向发展，光刻技术是芯片制造的关键，决定了芯片的最小尺寸。图形转移技术是发展纳米电子器件、纳米芯片的关键技术，其将图形技术与图形刻蚀工艺结合，是影响器件稳定性、可靠性的关键因素之一。曝光方式包括接触式、接近式、投影式，光源为436 nm、365 nm、248 nm、193 nm，数值孔径为0.35、0.45、0.55、0.60，0.70。当特征尺寸小于100 nm时，现有的工艺和光源必须更新，目前各研究者正在研究和应用可以提高光刻分辨率的新技术，如离轴照明技术、相移掩膜技术、浸没透镜技术等，但其作用有限。为了进一步提高光刻分辨率，延长光刻寿命，各研究者开始提出和研究下一代光刻技术，如X射线、离子束投影、无掩膜、电子束投影和电子束直写等。这些技术的共同特点是：寻求波长更短的光源；依旧采用光学光刻机理；影响光刻分辨率的半波长效应仍然存在；使用这些光源不仅具有相当大的技术难度，面临许多基础理论问题，还在光学透镜系统的研制、掩膜制造工艺、光刻工艺等方面存在困难。因此，提高光刻工艺和探索更优良的工艺方法成为当前提高光刻分辨率的重要方向。在图形转移的过程中，参数选取稍有不同，就会引起图形质量的严重变化，因此必须通过科学合理地设计实验，来获得最佳光刻参数。