本書詳細介紹了半導體芯片制造中的核心技術——光刻技術。主要內容包括驅動光學光刻的基本方程和參數(shù)的相關知識、曝光系統(tǒng)和成像基礎理論、光刻系統(tǒng)組件、工藝和優(yōu)化技術等；深入分析了光刻技術的發(fā)展前景，詳述了浸沒式光刻與極紫外（EUV）光刻。
本書（第二版）特別融合了作者在研究、教學以及世界級大批量制造方面的獨特經驗，增加了關于接近式曝光方面的全新內容，同時更新并擴展了曝光系統(tǒng)、成像、曝光-離焦（E-D）法、硬件組件、工藝和優(yōu)化以及EUV光刻和浸沒式光刻等方面的資料。
本書可供半導體光刻領域的工程師、管理者以及研究人員閱讀，還可作為高校微電子、光學工程、集成電路等相關學科的參考教材。
第1章緒論1
1.1光刻在集成電路制造中的作用2
1.2光刻的目標3
1.3光刻的度量標準4
1.4本書內容介紹4
第2章接近式曝光6
2.1引言6
2.2接近式成像8
2.3各種衍射近似的有效區(qū)域12
2.4鄰近圖像17
2.5E-G圖22
2.6小結26
參考文獻26
第3章曝光系統(tǒng)28
3.1投影式曝光及其與接近式曝光的比較28
3.2全晶圓視場31
3.3步進重復系統(tǒng)33
3.4步進掃描系統(tǒng)35
3.5縮小系統(tǒng)和1×系統(tǒng)39
3.6縮小系統(tǒng)制造的1×掩模40
3.7小結41
參考文獻41
第4章成像43
4.1空間像43
4.1.1球面波前及其偏差的影響43
4.1.2球面波前44
4.1.3有限數(shù)值孔徑對球面波前的影響45
4.1.4球面波前的偏差49
4.1.5從掩模圖案成像53
4.1.6空間頻率58
4.1.7成像結果62
4.2反射和折射圖像66
4.2.1掩模反射和折射圖像的評估方法66
4.2.2多次反射對焦深的影響67
4.3潛像68
4.4光刻膠圖像68
4.4.1A、B、C系數(shù) 71
4.4.2集總參數(shù)模型73
4.4.3β與η80
4.5從空間像到光刻膠圖像81
4.6轉移圖像82
4.6.1各向同性刻蝕82
4.6.2各向異性刻蝕83
4.6.3剝離83
4.6.4離子注入84
4.6.5電鍍85
參考文獻85
第5章光刻的度量：曝光-離焦（E-D）工具88
5.1分辨率和焦深比例方程88
5.2基于顯微術測定k1和k390
5.3基于光刻確定k1、k2和k391
5.3.1E-D分支、樹和區(qū)域91
5.3.2E-D窗口、DOF和曝光裕度 92
5.3.3使用E-D窗口確定k1、k2和k393
5.4k1、k2和k3作為歸一化的橫向和縱向尺寸單位94
5.5E-D工具95
5.5.1構建E-D樹95
5.5.2曝光軸使用對數(shù)比例的重要性98
5.5.3橢圓E-D窗口98
5.5.4CD居中的E-D窗口與全CD范圍的E-D窗口99
5.5.5E-D窗口和CD控制100
5.5.6E-D工具的應用101
參考文獻111
第6章光學光刻的硬件組件113
6.1光源113
6.1.1汞弧燈113
6.1.2準分子激光器114
6.2照明器118
6.2.1科勒照明系統(tǒng)118
6.2.2離軸照明119
6.2.3任意照明119
6.3掩模119
6.3.1掩模襯底和吸收體121
6.3.2保護膜121
6.3.3掩模的關鍵參數(shù)122
6.3.4相移掩模124
6.4成像透鏡130
6.4.1典型透鏡參數(shù)130
6.4.2透鏡配置131
6.4.3透鏡像差133
6.4.4透鏡加工134
6.4.5透鏡維護134
6.5光刻膠135
6.5.1分類135
6.5.2光與光刻膠的相互作用145
6.5.3顯影的光刻膠圖像149
6.5.4抗反射涂層152
6.6晶圓158
6.7晶圓臺159
6.8對準系統(tǒng)160
6.8.1離軸對準和通過透鏡對準161
6.8.2逐場、全局和增強全局對準162
6.8.3明場和暗場對準163
6.9小結163
參考文獻163
第7章工藝與優(yōu)化168
7.1曝光機的優(yōu)化168
7.1.1NA的優(yōu)化168
7.1.2照明的優(yōu)化171
7.1.3曝光和焦點174
7.1.4焦深預算174
7.1.5曝光機的產率管理181
7.2光刻膠工藝186
7.2.1光刻膠涂覆186
7.2.2光刻膠烘焙189
7.2.3光刻膠顯影192
7.2.4光刻膠圖像的高寬比194
7.2.5環(huán)境污染195
7.3k1降低195
7.3.1相移掩模195
7.3.2離軸照明204
7.3.3散射條220
7.3.4光學鄰近效應校正225
7.4偏振照明235
7.5多重圖案化235
7.5.1多重圖案化技術原理235
7.5.2MPT工藝238
7.5.3MPT版圖239
7.5.4雙重圖案化技術的G規(guī)則240
7.5.5打包-解包技術241
7.5.6分辨率倍增理論說明242
7.5.7MPT的套刻考慮243
7.5.8克服雙重成像的產率損失243
7.6CD均勻性245
7.6.1CD不均勻性分析245
7.6.2CDU的改進250
7.7對準和套刻252
7.7.1對準和套刻標記252
7.7.2使用測量數(shù)據進行對準253
7.7.3評估場間和場內套刻誤差成分254
參考文獻257
第8章浸沒式光刻261
8.1引言261
8.2浸沒式光刻概述262
8.3分辨率和焦深264
8.3.1波長縮短和空間頻率264
8.3.2分辨率比例方程和焦深比例方程265
8.3.3使用浸沒式系統(tǒng)改善分辨率和焦深265
8.3.4浸沒式系統(tǒng)中的NA266
8.4多層介質的焦深266
8.4.1多層介質中的透射和反射266
8.4.2晶圓離焦運動的影響268
8.4.3衍射焦深270
8.4.4所需焦深271
8.4.5可用焦深271
8.4.6耦合介質的首選折射率272
8.4.7分辨率和衍射焦深之間的權衡273
8.5光學成像中的偏振274
8.5.1不同偏振的成像274
8.5.2雜散光281
8.6浸沒式系統(tǒng)和組件291
8.6.1浸沒式系統(tǒng)的配置291
8.6.2浸沒介質293
8.6.3浸沒透鏡295
8.6.4浸沒介質中的氣泡295
8.6.5掩模299
8.6.6亞波長3D掩模299
8.6.7光刻膠300
8.7浸沒式光刻對工藝的影響301
8.7.1浸沒式光刻的模擬301
8.7.2多晶硅層303
8.7.3接觸層305
8.7.4金屬層307
8.7.5對三個技術節(jié)點的建議308
8.8浸沒式光刻技術實踐309
8.8.1曝光結果309
8.8.2減少缺陷311
8.8.3監(jiān)測浸沒罩和特殊路線312
8.8.4其他缺陷減少方案316
8.8.5結果317
8.9浸沒式光刻的延伸319
8.9.1高折射率材料319
8.9.2固體浸沒式掩模319
8.9.3偏振照明320
8.9.4多重圖案化320
8.10小結320
參考文獻321
第9章極紫外（EUV）光刻325
9.1引言325
9.2EUV光源328
9.2.1光源功率要求328
9.2.2激光等離子體光源331
9.2.3EUV系統(tǒng)的輸入功率要求332
9.3EUV掩模332
9.3.1EUV掩模的配置333
9.3.2斜入射對掩模的影響333
9.3.3EUV掩模的制作 337
9.3.4EUV保護膜338
9.4EUVL分辨率增強技術339
9.4.1EUV柔性照明339
9.4.2EUV鄰近效應校正341
9.4.3EUV多重圖案化341
9.4.4EUV相移掩模341
9.5EUV投影光學器件345
9.6EUV光刻膠346
9.6.1EUV光刻膠曝光機制347
9.6.2化學放大EUV光刻膠348
9.6.3非化學放大EUV光刻膠349
9.7EUVL的延伸351
9.7.1每個技術節(jié)點的光刻膠靈敏度、產率和功率351
9.7.2增加NA353
9.8EUVL小結354
9.9光刻技術展望354
參考文獻355
附錄360
附錄A基于光刻應用的有效區(qū)域評估方法360
附錄B中英文術語367
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