芯片制造过程中，光刻胶起什么用？

光刻胶，又称光致抗蚀剂，是光刻工艺的关键化学品，是一种通过紫外光、准分子激光、电子束、离子束、x射线等光源的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀刻材料。

光刻胶具有光化学敏感性，其经过曝光、显影、刻蚀等工艺，可以将设计好的微细图形从掩膜版转移到待加工基片。因此，光刻胶被广泛应用于芯片的生产制造。

芯片制造过程中，光刻工艺步骤和光刻胶的使用场景如下：

1、气体硅片表面预处理

在光刻前，硅片进行湿法清洗和去离子水冲洗，以便除去沾污物，接着还要进行疏水化处理，目的是增强硅片表面同光刻胶的黏附性。

2、涂覆光刻胶

在气体预处理后，光刻胶需要被涂覆在硅片表面。涂覆的方法是最广泛使用的旋转涂胶方法，光刻胶(大约几毫升)先被管路输送到硅片中央，然后硅片会被旋转起来，并且逐渐加速，直到稳定在一定的转速上(转速高低决定了胶的厚度，厚度反比于转速的平方根)。

3、曝光前烘焙

当光刻胶被旋涂在硅片表面后，必须经过烘焙，目的在于将几乎所有的溶剂驱赶走。这种烘焙由于在曝光前进行叫做“曝光前烘焙”，简称前烘，又叫软烘(soft bake)。前烘改善光刻胶的黏附性，提高光刻胶的均匀性，以及在刻蚀过程中的线宽均匀性控制。

4、对准和曝光

在投影式曝光方式中，掩膜版被移动到硅片上预先定义的大致位置，或者相对硅片已有图形的恰当位置，然后由镜头将其图形通过光刻转移到硅片上。对接近式或者接触式曝光，掩膜版上的图形将由紫外光源直接曝光到硅片上。

5、曝光后烘焙

曝光完成后，光刻胶需要经过又一次烘焙。后烘的目的在于通过加热的方式，使光化学反应得以充分完成。曝光过程中产生的光敏感成分会在加热的作用下发生扩散，并且同光刻胶产生化学反应，将原先几乎不溶解于显影液体的光刻胶材料改变成溶解于显影液的材料，在光刻胶薄膜中形成溶解于和不溶解于显影液的图形。由于这些图形同掩膜版上的图形一致，但是没有被显示出来，又叫“潜像”(latent image)。

6、显影

由于光化学反应后的光刻胶呈酸性，显影液采用强碱溶液。一般使用体积比为2.38%的四甲基氢氧化铵水溶液。光刻胶薄膜经过显影过程后，曝过光的区域被显影液洗去，掩膜版的图形便在硅片上的光刻胶薄膜上以有无光刻胶的凹凸形状显示出来。

7、坚膜烘焙

在显影后，由于硅片接触到水分，光刻胶会吸收一些水分，这对后续的工艺，如湿发刻蚀不利。于是需要通过坚膜烘焙(hard bake)来将过多的水分驱逐出光刻胶。由于现在刻蚀大多采用等离子体刻蚀，又称为“干刻”，坚膜烘焙在很多工艺当中已被省去。

8、测量

在曝光完成后，需要对光刻所形成的关键尺寸以及套刻精度进行测量。关键尺寸的测量通常使用扫描电子显微镜，而套刻精度的测量由光学显微镜和电荷耦合阵列成像探测器承担。

总的来说，光刻胶是芯片制造过程中最核心的工艺材料之一，起着举足轻重的作用。

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