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  下面以襯底上金屬連線的刻蝕為例講解光刻過程。  首先,通過金屬化過程,在矽襯底上佈置一層僅數奈米厚的金屬層。然後在這層金屬上覆上一層光阻。這層光阻劑在曝光(一般是紫外線)後可以被特定溶液(顯影液)溶解。使特定的光波穿過光掩膜照射在光阻上,可以對光阻進行選擇性照射(曝光)。然後使用前面提到的顯影液,溶解掉被照射的區域,這樣,光掩模上的圖形就呈現在光阻上。通常還將通過烘乾措施,改善剩餘部分光阻的一些性質。  上述步驟完成後,就可以對襯底進行選擇性的刻蝕或離子注入過程,未被溶解的光阻將保護襯底在這些過程中不被改變。  刻蝕或離子注入完成後,將進行光刻的最後一步,即將光阻去除,以方便進行半導體器件製造的其他步驟。通常,半導體器件製造整個過程中,會進行很多次光刻流程。生產複雜積體電路的工藝過程中可能需要進行多達50步光刻,而生產薄膜所需的光刻次數會少一些。

  微影製程中採用的感光物質被稱為光阻,主要分為正光阻和負光阻兩種。正光阻未被光照的部分在顯影后會被保留,而負光阻膠被感光的部分在顯影后會被保留。光阻不僅需要對指定的光照敏感,還需要在之後的金屬刻蝕等過程中保持性質穩定。不同的光阻一般具有不同的感光性質,有些對所有紫外線光譜感光,有些只對特定的光譜感光,也有些對X射線或者對電子束感光。光阻需要儲存在特殊的遮光器皿中。

  

  在塗抹光阻之前,矽襯底一般需要進行預處理。一般情況下,襯底表面上的水分需要蒸發掉,這一步通過脫水烘焙來完成。此外,為了提高光阻在襯底表面的附著能力,還會在襯底表面塗抹化合物。目前應用的比較多的是六甲基乙矽氮烷(英語:hexa-methyl-disilazane, HMDS)、三甲基甲矽烷基二乙胺(英語:tri-methyl-silyl-diethyl-amime, TMSDEA)等。

  在這一步中,需要將光阻均勻、平整地分佈在襯底表面上。  首先,將矽片放在一個平整的金屬託盤上,托盤內有小孔與真空管相連。由於大氣壓力的作用,矽片可以被“吸附”在托盤上,這樣矽片就可以與托盤一起旋轉。塗膠工藝一般分為三個步驟:

  完成光阻的塗抹之後,需要進行軟烘乾操作,這一步驟也被稱為前烘。  在液態的光阻中,溶劑成分佔65%-85%。雖然在甩膠之後,液態的光阻已經成為固態的薄膜,但仍有10%-30%的溶劑,容易沾汙灰塵。通過在較高溫度下進行烘培,可以使溶劑從光阻中揮發出來(前烘後溶劑含量降至5%左右),從而降低了灰塵的沾汙。同時,這一步驟還可以減輕因高速旋轉形成的薄膜應力,從而提高光阻 襯底上的附著性。  在前烘過程中,由於溶劑揮發,光阻厚度也會減薄,一般減薄的幅度為10%-20%左右。

  在這一步中,將使用特定波長的光對覆蓋襯底的光阻進行選擇性地照射。光阻中的感光劑會發生光化學反應,從而使正光阻被照射區域(感光區域)、負光阻未被照射的區域(非感光區)化學成分發生變化。這些化學成分發生變化的區域,在下一步的能夠溶解於特定的顯影液中。  在接受光照後,正性光阻中的感光劑DQ會發生光化學反應,變為乙烯酮,並進一步水解為茚並羧酸(英語:Indene-Carboxylic-Acid, CA),羧酸在鹼性溶劑中的溶解度比未感光部分的光阻高出約100倍,產生的羧酸同時還會促進酚醛樹脂的溶解。利用感光與未感光光阻對鹼性溶劑的不同溶解度,就可以進行掩膜圖形的轉移。

  通過在曝光過程結束後加入顯影液,正光阻的感光區、負光阻的非感光區,會溶解於顯影液中。這一步完成後,光阻層中的圖形就可以顯現出來。為了提高解析度,幾乎每一種光阻都有專門的顯影液,以保證高質量的顯影效果。

  光阻顯影完成後,圖形就基本確定,不過還需要使光阻的性質更為穩定。硬烘乾可以達到這個目的,這一步驟也被稱為堅膜。在這過程中,利用高溫處理,可以除去光阻中剩餘的溶劑、增強光阻對矽片表面的附著力,同時提高光阻在隨後刻蝕和離子注入過程中的抗蝕效能力。另外,高溫下光阻將軟化,形成類似玻璃體在高溫下的熔融狀態。這會使光阻表面在表面張力作用下圓滑化,並使光阻層中的缺陷(如針孔)減少,這樣修正光阻圖形的邊緣輪廓。

  這一步驟簡稱去膠。刻蝕或離子注入之後,已經不再需要光阻作保護層,可以將其除去。去膠的方法分類如下:  除了這些主要的工藝以外,還經常採用一些輔助過程,比如進行大面積的均勻腐蝕來減小襯底的厚度,或者去除邊緣不均勻的過程等等。一般在生產半導體晶片或者其它元件時,一個襯底需要多次重複光刻。

  超大規模積體電路(VLSI)是光刻使用投影系統。光刻機可以應用於積體電路產業鏈中晶圓製造、封裝測試,以及平板顯示、高亮度LED等領域。

  光刻的優點是它可以精確地控制形成圖形的形狀、大小,此外它可以同時在整個晶片表面產生外形輪廓。不過,其主要缺點在於它必須在平面上使用,在不平的表面上它的效果要差一些。此外它還要求襯底具有極高的清潔條件。
微影製程(英語:photolithography)是半導體器件製造工藝中的一個重要步驟,該步驟利用曝光和顯影在光阻層上刻畫幾何圖形結構,然後通過刻蝕工藝將光掩模上的圖形轉移到所在襯底上。這裡所說的襯底不僅包含矽晶圓,還可以是其他金屬層、介質層,例如玻璃、SOS中的藍寶石。