由于具有被动探测隐蔽性好、探测波长范围广、器件性能强等优点，制冷型碲镉汞红外探测器在军事和民用的许多领域发挥了必不可少的作用。
大部分物体的电磁辐射处在红外波段。红外探测器通过收集这些辐射形成清晰的图像，因此在某些无法应用可见光探测的情况下仍旧能使用红外探测。
在摩尔定律的驱动下，光学光刻技术经历了接触／接近、扫描等倍投影、步进投影、缩小步进投影、步进扫描投影等曝光方式的变革，曝光波长不断减小，工艺线宽不断降低。
目前先进的集成电路制造过程中，光刻工艺已经发展到高分辨率、低缺陷的投影式光刻。
但是在碲镉汞红外探测器芯片制造技术中，由于碲锌镉衬底尺寸较小，并且形状为方形而不是常见的圆形，所以无法应用于大规模的批量化生产。
在接触式光刻技术中，掩膜与涂覆光刻胶的芯片直接接触，并需要施加一定压力，所以每次接触过程都可能在芯片和掩膜上形成缺陷，造成良率下降。
接下来我们针对碲镉汞红外探测器产业的发展所需，利用尼康公司生产的缩小步进投影光刻机（以下简称“步进式光刻机”）开发了碲镉汞芯片步进式投影光刻工艺，提高了光刻工艺质量和效率。
接触式光刻机是最简单的光刻机，在工艺过程中以一定压力将光刻版与芯片压在一起，通过曝光将光刻版上的图形转移到芯片上。
它的主要优点是能够正常的使用结构相对简单、价格不太昂贵的设备制备出非常小的特征尺寸。
而其缺点也很明显，涂覆光刻胶的芯片与掩膜的每次接触过程都可能在芯片和掩膜上形成缺陷。
因此，接触式光刻机一般仅限用于对缺陷水平容忍度较高的器件工艺。但是，碲镉汞芯片由于材料尺寸和形状的限制不得不使用接触式光刻机进行曝光。
从理论上说，接触式曝光中整个芯片都会与掩膜接触，因此芯片与光学扰动物（即掩膜）的间隙为０，衍射效应可减小到最低。
此时，分辨率主要受到光刻胶内光散射的影响，但是，实际的芯片表面不可能是完全平整的，会有一定的起伏，掩膜表面也不是绝对的平整。
因此，掩膜与芯片的接触在整个芯片表面各处是变化的，需要施加一定的压力使得掩膜与芯片的接触更加紧密。
但是这种方法只能部分改善掩膜与芯片的接触，所以仍会造成以下情况：芯片表面凸起的地方与掩膜接触较好，光刻图形转移精度高。
由此引起的芯片表面不一样的区域光刻质量的差异会导致光刻工艺一致性下降，影响到后续其他工艺的效果，最终造成器件响应的均匀性变差，品质降低。
在碲镉汞薄膜的外延生长过程中，生长腔体内汞和碲蒸气的泄漏会导致母液气相不均匀。
它与温度不均匀性一起将在气相和母液中引发不均匀蒸发及对流效应，造成外延片表面各点的外延速率出现差异，最后导致表面形貌的起伏。
一个典型的碲镉汞外延片的表面形貌测试结果如下图所示，芯片中心最高点与四周最低点的高度差最大接近５ｍ。
因此，采用接触式光刻工艺制备碲镉汞芯片将会造成芯片上不一样的区域的光刻效果产生差异，而且芯片越大，这种差异越显著。
如果芯片与掩膜之间混入异物，则会在芯片和掩膜上形成缺陷，造成光刻图形的缺失甚至掩膜的损坏。
由于碲镉汞薄膜质地脆弱、硬度低，这样形成的缺陷极易造成碲镉汞材料内部出现严重的损伤，破坏探测器像元的pn结构，最后导致器件出现盲元，探测性能降低。
步进式光刻机在碲镉汞芯片工艺中的应用还非常少。但是从原理上来说，步进式光刻机更适用于碲镉汞芯片的光刻工艺。
步进式光刻机在曝光时，光源发出的光经过曲面镜反射后变成平行光，照在掩膜上形成多级衍射光，再通过透镜组把这些衍射光收集并聚焦在芯片上形成曝光图案。
步进式光刻机能轻松实现接触式光刻机的高分辨率，同时还可避免掩膜与芯片接触而造成缺陷。
不过商业上应用的步进式光刻机都是针对集成电路工艺中使用的８in或12in硅晶圆片而设计的，无法直接用于形状、尺寸差异较大的碲镉汞芯片，因此就需要进行一些特殊设计和调整。
商业上成熟的为晶圆代工厂设计的步进式光刻机均是默认晶圆为圆形，并据此设置曝光程序。
为了让步进式光刻机适用于矩形的碲镉汞芯片流片，需要在曝光程序中将晶圆设置为矩形，并分割曝光区域。
同时，曝光时放置芯片的载物台也要进行替换和改造，即把原先适用于圆形晶圆的载物台改造成适合放置矩形芯片的载物台。
在曝光参数的设定上，根据所用光刻胶的曝光剂量以及步进式光刻机的光源强度来确定曝光时间。
对于步进式光刻机，还有一个参数（离焦量）需要设置。设置合适的离焦量可使芯片上的曝光区域都处在设备聚焦深度范围内，从而获得最佳曝光效果。
通过在芯片上进行变离焦量的曝光实验，能确定获得最佳曝光效果的离焦量的数值。
如果芯片表面部分区域因为起伏较大而偏离聚焦深度的范围，那么曝光图形质量会变差，如下图（ａ）所示。
经调试，在最佳条件下分别使用步进式光刻机与接触式光刻机曝光同样的版图，二者的曝光效果相当。
此外，曝光使用的光刻图形是正方形的点阵能够准确的看出，接触式光刻机曝光显影出的图形有轻微的变形（更圆），而步进式光刻机的曝光图形更接近原始设计的图案。
对于接触式光刻机来说，在芯片表面较低的地方，由于芯片与掩膜接触不好，所以曝光后的图形会发生不同程度的变形。
受接触式光刻工艺原理的限制，凭借工艺操作几乎没办法避免因为芯片表面起伏过大而导致的曝光图形质量差的问题。
但是步进式光刻机可以通过调整离焦量来提高曝光质量，使得芯片上所有曝光区域都能获得较好的曝光图形。
在光刻工艺质量高的时候，光刻胶的剖面倾斜角大，光刻胶可以遮挡离子的轰击，保护光刻胶附近的金属而形成外围一些额外的金属层。
分析根据结果得出，这些额外的金属对于像元是有好处的，如果光刻工艺质量降低、光刻图形变形，则会极容易使得光刻胶形成倾斜角较小的斜坡。
那么在离子铣刻蚀时，光刻胶就无法阻挡离子，不能起到保护光刻胶边缘金属的作用。
而且刻蚀的离子在光刻胶侧壁形成反射，导致光刻胶附近的金属被过度刻蚀，甚至造成金属下方的钝化层被刻蚀掉，最终形成导电的沟槽。
由于步进式光刻机可以通过调节曝光过程中的离焦量参数来改变设备聚焦深度的ｚ向位置，因此在某些表面起伏较大的芯片上可获得比接触式光刻更好的曝光效果。
而且投影式曝光过程中光刻版与芯片不接触，从而完全避免在芯片上产生缺陷，步进式光刻机的对准精度更高，工艺效率更佳。
所以我们显而易见，非接触式光刻技术的应用将改善碲镉汞芯片的光刻质量，提高芯片的制备工艺稳定性。
下一步的研究方向是使设备能自动调节离焦量参数至最佳值，由此减少人对曝光过程的干预，提高自动化程度，提升工艺效率。