光刻是將掩模版上的圖形轉移到塗有光致抗蝕劑（或稱光刻膠）的矽片上，透過一系列生產步驟將矽片表面薄膜的特定部分除去的一種圖形轉移技術。光刻技術是借用照相技術、平板印刷技術的基礎上發展起來的半導體關鍵工藝技術。
通俗易懂的說，積體電路製造，是要在幾平方釐米的面積上，成批的製造出數以億計的器件，而每個器件結構的也相當複雜，如圖1所示。打個比方，這個規模相當於在一根頭髮絲的橫截面積上製造幾十上百萬個這樣的電晶體。有些類似於印刷術或者照相的技術，首選需要一個模具，然後想辦法將模具上的圖形結構轉移到旋塗有光刻膠的基底上。然而由於要做的電晶體結構相當小，只有借用“無孔不入”的光來實現這一功能，這就是光刻技術，字面理解，就是用光來“雕刻”。
想象一下照相，物體反射的光線經過鏡頭，投影在底片上，然後底片上的感光材料發生變化，從而將物體“轉移”到底片上，這是一個成像過程。光刻也類似，如圖2所示，光源發出的光線照射在掩模版（前文說的模具）上，出射的光線已經攜帶了掩模版上的圖形資訊。掩模版就是在透明的基底（石英）上繪製出需要製作的圖形結構，有圖形的地方是透明的，沒有圖形的地方是遮光（金屬鉻）的，也可以反過來。攜帶掩模版圖形資訊的光線照射在旋塗有感光材料（光刻膠）的基底上，這一過程稱為曝光，受到照射的位置光刻膠性質會發生改變，使其能夠溶於鹼性或者酸性溶液，這一過程稱為顯影。透過曝光和顯影，掩模版上的圖形就被轉移到了光刻膠上，然後經過後續刻蝕或者薄膜澱積等工藝再將光刻膠上的圖形轉移到基底上。
根據曝光方式的不同，光刻機主要分為3種，接觸式，接近式以及投影式，如圖3所示。接觸式光刻機是最簡單的光刻機，曝光時，掩模壓在塗有光刻膠的晶圓片上，優點是裝置簡單，解析度高，沒有衍射效應，缺點是掩模版與塗有光刻膠的晶圓片直接接觸，每次接觸都會在晶圓片和掩模版上產生缺陷，降低掩模版使用壽命，成品率低，不適合大規模生產。接近式光刻機掩模版與光刻膠間隔10~50μm，所以缺陷大大減少，優點是避免晶圓片與掩模直接接觸，缺陷少，缺點是解析度下降，存在衍射效應。而現今矽片光學曝光最主要的方法是投影式曝光，一般光學系統將掩模版上的影象縮小4x或5x倍，聚焦並與矽片上已有的圖形對準後曝光，每次曝光一小部分，曝完一個圖形後，矽片移動到下一個曝光位置繼續對準曝光，這種方法有接觸式的解析度，但不產生缺陷。實際光刻機中的曝光系統複雜的多，如圖4所示。
上面簡述了光刻工藝的流程，在實際工藝中，一個晶片的產生要經歷幾十次光刻才能完成，有些結構層甚至需要多次光刻才能形成。光刻是晶片製造的核心，是IC製造的最關鍵步驟，在主流的微電子製造過程中，光刻是最複雜、昂貴和關鍵的工藝，其成本約佔整個矽片加工成本的三分之一甚至更多。
說道晶片製造，不得不說摩爾定律，摩爾定律是由英特爾創始人之一戈登·摩爾於1965年提出來的。其內容為：積體電路上可容納的電晶體（電晶體）數目，約每隔24個月便會增加一倍；經常被引用的“18個月”，是由英特爾執行長大衛·豪斯所說：預計18個月會將晶片的效能提高一倍（即更多的電晶體使其更快）。
摩爾定律的推動下，為了更高的新能，更低的功耗以及更低的成本，用於光刻的光源波長從436nm（G線，汞燈），405nm（H線，汞燈），365nm（I線，汞燈），248nm（DUV，汞燈KrF準分子鐳射），193nm（DUV，ArF），157nm（未使用），到目前最先進的13.5nm（EUV）。157nm的光源並未實際使用，而是由193nm浸沒式光刻所替代（利用水的折射率大於空氣的原理，如圖5所示）。
之所以要不斷縮小波長，就是要提高光刻解析度，光刻解析度，就是指能清晰分辨出矽片上相隔很近的特徵圖形的能力，公式是R=kλ/NA，其中k代表工藝因子，λ表示波長，NA表示曝光系統的數值孔徑。可以看出，要提高光刻解析度，需要減小光源波長，或者增大數值孔徑。光刻機曝光波長與透鏡數值孔徑發展趨勢如下表所示，193nm波長乾式光刻機的極限數值孔徑為0.93，之後採取浸沒式光刻，數值孔徑增加到1.35。解析度高了，做的結構體積就越小，效能和功耗自然就會改善，最重要的是，成本會更低（簡單的理解，同樣大小的矽晶圓上，可以生產更多的晶片）
摩爾定律的驅使下，晶片器件尺寸不斷縮小，對工藝的要求越來越高，最大的瓶頸就是解析度的提高，而光刻機的發展逐漸跟不上節奏了，更小波長的光刻機難以製造，因此出現了一系列解析度增強技術，例如離軸照明、多級光源，光學臨近效應修正，移相掩模，光源掩模協同最佳化，多重曝光，自對準多重光刻技術等，這些技術的出現，將摩爾定律硬生生延續了下來，當然，也有人在研究光刻技術的替代技術，例如奈米壓印，DSA等。
光刻是將掩模版上的圖形轉移到塗有光致抗蝕劑（或稱光刻膠）的矽片上，透過一系列生產步驟將矽片表面薄膜的特定部分除去的一種圖形轉移技術。光刻技術是借用照相技術、平板印刷技術的基礎上發展起來的半導體關鍵工藝技術。
通俗易懂的說，積體電路製造，是要在幾平方釐米的面積上，成批的製造出數以億計的器件，而每個器件結構的也相當複雜，如圖1所示。打個比方，這個規模相當於在一根頭髮絲的橫截面積上製造幾十上百萬個這樣的電晶體。有些類似於印刷術或者照相的技術，首選需要一個模具，然後想辦法將模具上的圖形結構轉移到旋塗有光刻膠的基底上。然而由於要做的電晶體結構相當小，只有借用“無孔不入”的光來實現這一功能，這就是光刻技術，字面理解，就是用光來“雕刻”。
想象一下照相，物體反射的光線經過鏡頭，投影在底片上，然後底片上的感光材料發生變化，從而將物體“轉移”到底片上，這是一個成像過程。光刻也類似，如圖2所示，光源發出的光線照射在掩模版（前文說的模具）上，出射的光線已經攜帶了掩模版上的圖形資訊。掩模版就是在透明的基底（石英）上繪製出需要製作的圖形結構，有圖形的地方是透明的，沒有圖形的地方是遮光（金屬鉻）的，也可以反過來。攜帶掩模版圖形資訊的光線照射在旋塗有感光材料（光刻膠）的基底上，這一過程稱為曝光，受到照射的位置光刻膠性質會發生改變，使其能夠溶於鹼性或者酸性溶液，這一過程稱為顯影。透過曝光和顯影，掩模版上的圖形就被轉移到了光刻膠上，然後經過後續刻蝕或者薄膜澱積等工藝再將光刻膠上的圖形轉移到基底上。
根據曝光方式的不同，光刻機主要分為3種，接觸式，接近式以及投影式，如圖3所示。接觸式光刻機是最簡單的光刻機，曝光時，掩模壓在塗有光刻膠的晶圓片上，優點是裝置簡單，解析度高，沒有衍射效應，缺點是掩模版與塗有光刻膠的晶圓片直接接觸，每次接觸都會在晶圓片和掩模版上產生缺陷，降低掩模版使用壽命，成品率低，不適合大規模生產。接近式光刻機掩模版與光刻膠間隔10~50μm，所以缺陷大大減少，優點是避免晶圓片與掩模直接接觸，缺陷少，缺點是解析度下降，存在衍射效應。而現今矽片光學曝光最主要的方法是投影式曝光，一般光學系統將掩模版上的影象縮小4x或5x倍，聚焦並與矽片上已有的圖形對準後曝光，每次曝光一小部分，曝完一個圖形後，矽片移動到下一個曝光位置繼續對準曝光，這種方法有接觸式的解析度，但不產生缺陷。實際光刻機中的曝光系統複雜的多，如圖4所示。
上面簡述了光刻工藝的流程，在實際工藝中，一個晶片的產生要經歷幾十次光刻才能完成，有些結構層甚至需要多次光刻才能形成。光刻是晶片製造的核心，是IC製造的最關鍵步驟，在主流的微電子製造過程中，光刻是最複雜、昂貴和關鍵的工藝，其成本約佔整個矽片加工成本的三分之一甚至更多。
說道晶片製造，不得不說摩爾定律，摩爾定律是由英特爾創始人之一戈登·摩爾於1965年提出來的。其內容為：積體電路上可容納的電晶體（電晶體）數目，約每隔24個月便會增加一倍；經常被引用的“18個月”，是由英特爾執行長大衛·豪斯所說：預計18個月會將晶片的效能提高一倍（即更多的電晶體使其更快）。
摩爾定律的推動下，為了更高的新能，更低的功耗以及更低的成本，用於光刻的光源波長從436nm（G線，汞燈），405nm（H線，汞燈），365nm（I線，汞燈），248nm（DUV，汞燈KrF準分子鐳射），193nm（DUV，ArF），157nm（未使用），到目前最先進的13.5nm（EUV）。157nm的光源並未實際使用，而是由193nm浸沒式光刻所替代（利用水的折射率大於空氣的原理，如圖5所示）。
之所以要不斷縮小波長，就是要提高光刻解析度，光刻解析度，就是指能清晰分辨出矽片上相隔很近的特徵圖形的能力，公式是R=kλ/NA，其中k代表工藝因子，λ表示波長，NA表示曝光系統的數值孔徑。可以看出，要提高光刻解析度，需要減小光源波長，或者增大數值孔徑。光刻機曝光波長與透鏡數值孔徑發展趨勢如下表所示，193nm波長乾式光刻機的極限數值孔徑為0.93，之後採取浸沒式光刻，數值孔徑增加到1.35。解析度高了，做的結構體積就越小，效能和功耗自然就會改善，最重要的是，成本會更低（簡單的理解，同樣大小的矽晶圓上，可以生產更多的晶片）
摩爾定律的驅使下，晶片器件尺寸不斷縮小，對工藝的要求越來越高，最大的瓶頸就是解析度的提高，而光刻機的發展逐漸跟不上節奏了，更小波長的光刻機難以製造，因此出現了一系列解析度增強技術，例如離軸照明、多級光源，光學臨近效應修正，移相掩模，光源掩模協同最佳化，多重曝光，自對準多重光刻技術等，這些技術的出現，將摩爾定律硬生生延續了下來，當然，也有人在研究光刻技術的替代技術，例如奈米壓印，DSA等。