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| 編輯推薦： |
（1）总结了作者团队多年来在光刻工艺研发与制造上的工作经验，结合自研的、基于物理模型的光刻工艺仿真软件，直观地再现已经量产的各技术节点的光刻工艺性能参数，并且结合实际光刻工艺操作来创建全新的光刻工艺学习思路。
（2）提出了一种符合工业标准的标准化研发方法，通过理论仿真与实际曝光数据相结合，力求更清楚地展示研发过程，是经受住实际量产考验的规律总结。
（3）内容具有理论性、系统性与全面性，由浅入深，循序提升，可以让光刻从业者在短时间内掌握基本原理和实操技能，从而快速投入工作，高效且准确地完成工作。
（4）包含基础理论与工程实践，可供光刻技术领域科研院所的研究人员、大专院校的学生、集成电路工程的工程技术人员等学习和参考。
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| 內容簡介： |
本书基于作者团队多年的光刻工艺（包括先进光刻工艺）研发经验，从集成电路工厂的基本结构、半导体芯片制造中常用的控制系统、图表等基本内容出发，依次介绍光刻基础知识，一个6晶体管静态随机存储器的电路结构与3个关键技术节点中SRAM 制造的基本工艺流程，光刻机的发展历史、光刻工艺8步流程、光刻胶以及掩模版类型，光刻工艺标准化与光刻工艺仿真举例，光刻技术的发展、应用以及先进光刻工艺的研发流程，光刻工艺试流片和流片的基本过程，光刻工艺试流片和流片中出现的常见问题和解决方法，光刻工艺中采用的关键技术举例以及其他两种与光刻相关的技术等内容。
本书不仅介绍光刻工艺相关基础知识，还介绍了一种符合工业标准的标准化研发方法，通过理论与仿真相结合，力求更加清楚地展示研发过程。本书可供光刻技术领域科研院所的研究人员、高等院校的学生、集成电路工程的技术人员等作为学习光刻技术的参考书。
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| 關於作者： |
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李艳丽，复旦大学微电子学院青年研究员、硕士生导师。2010年于山东大学获学士学位，2015年于复旦大学获博士学位。博士期间主要从事硅纳米晶体和硅纳米线的制备以及研究其发光特性的工作，在国内外期刊上发表多篇论文。2015-2021年，先后在中芯国际研发部、上海集成电路研发中心，负责28 nm、14 nm和5 nm基于EUV的光刻工艺技术研发工作。2021年6月加入复旦大学微电子学院，主要研究方向是“集成电路先进光刻工艺及光刻相关设备、光刻材料、光刻相关算法软件”。自2019年起，在中国国际半导体技术大会（ CSTIC）、固态和集成电路技术国际会议（ICSICT）、国际先进光刻技术研讨会（IWAPS）、 国际专用集成电路会议（ASICON）以及其他期刊上以一作或通讯作者发表EUV、DUV相关光刻技术论文20余篇，并凭借极紫外光刻胶随机效应模型获得2020年CSTIC优秀年轻工程师二等奖。还获得2022年 ICSICT “杰出青年学者论文奖”。申报专利54项，授权16项（其中申报一作16项，授权6项），专利涉及深紫外、极紫外工艺、材料以及相关设备。 伍强，复旦大学研究员、博士生导师。1993年于复旦大学获物理学学士学位，1999年于耶鲁大学获物理学博士学位。毕业后就职于IBM公司，担任半导体集成电路光刻工艺研发工程师，在研发65nm逻辑光刻工艺时，在世界上首次通过建模精确地测量了光刻工艺的重要参数：等效光酸扩散长度。2004年回国，先后担任光刻工艺研发主管、光刻设备应用部主管，就职于上海华虹NEC电子有限公司、荷兰阿斯麦（ASML）光刻设备制造（中国）有限公司、中芯国际集成电路制造（上海）有限公司、中芯国际集成电路新技术研发（上海）有限公司、上海集成电路研发中心和复旦大学。先后研发或带领团队研发0.18um、0.13μm、90nm、65nm、40nm、28nm、20nm、14nm、10nm、7nm等逻辑光刻工艺技术和0.11μm 动态随机存储器（DRAM）光刻工艺技术，带领设备应用部团队将193nm浸没式光刻机成功引入中国。截至2023年12月，个人共获得112项专利授权，其中40项美国专利，发表光刻技术论文83篇。担任国家“02”重大专项光刻机工程指挥部专家，入选“2018年度上海市优秀技术带头人”计划。2007-2009年担任ISTC（国际半导体技术大会）光刻分会主席，2010-2024年担任CSTIC（中国国际半导体技术大会）光刻分会副主席。
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| 目錄：
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第1章集成电路工厂引论
1．1现代集成电路工厂的布局
1．2工厂结构
1．3工厂中的基本知识
1．3．1产品
1．3．2前表面可开放的统一硅片盒
1．3．3批次
1．3．4分片机
1．4工厂中的系统简介
1．4．1制造执行系统
1．4．2机台自动化程序
1．4．3先进过程控制
1．5工厂中光刻相关参数的控制
1．5．1光刻显影后线宽的SPC图表举例
1．5．2光刻显影后套刻的SPC图表举例
本章小结
参考文献
第2章光刻基础知识简介
2．1光的特性
2．2光学成像的类型
2．2．1古代光学成像类型的描述
2．2．2小孔成像的原理
2．2．3镜头(透镜)成像的原理
2．3镜头成像过程中不同方向(X、Y、Z方向)成像倍率之间的关系
2．4投影物镜双远心结构成像的原理和必要性
2．5光学系统的分辨率
2．5．1光学系统的衍射极限分辨率
2．5．2光学系统的k1因子
2．6镜头中的主要像差以及像差表征方法
2．6．1泽尼克像差
2．6．2常见像差产生原理与消除方法讨论
2．7傅里叶光学基础
2．8照明方式类型及其对光刻工艺窗口的影响
2．8．1相干照明的分辨率与对比度
2．8．2非相干照明的分辨率与对比度
2．8．3部分相干照明的分辨率与对比度
2．8．4部分相干照明与非相干照明对比度的关系
2．8．5照明条件演变过程
2．9表征光刻工艺窗口的三个重要参数
2．9．1曝光能量宽裕度的定义与影响因素
2．9．2掩模误差因子的定义与影响因素
2．9．3焦深的定义、影响因素以及计算方式
2．10禁止周期产生的原因以及改善方法
2．10．1光学邻近效应重要表现形式之一——禁止周期
2．10．2禁止周期线宽减小的原因
2．10．3禁止周期线宽“波谷”现象与照明光瞳的关系
2．10．4光学邻近效应修正之后的禁止周期
本章小结
参考文献
第3章6T SRAM电路结构与关键技术节点中的工艺流程简述
3．1光刻工艺处于工艺流程中的位置
3．26T SRAM的电路结构和基本工作原理
3．2．1一个6T SRAM的电路结构和基本原理
3．2．2对SRAM单元进行“读”的操作
3．2．3对SRAM单元进行“写”的操作
3．3晶体管结构的发展趋势及关键技术节点中的工艺流程
3．3．1晶体管结构的发展趋势
3．3．2某接近193nm水浸没式光刻极限的设计规则及HKMG平面晶体管的
工艺流程简述
3．3．314nm技术节点关键层次设计规则以及FinFET的工艺流程简述
3．3．43nm关键层次设计规则以及CFET的工艺流程简述
本章小结
参考文献
第4章光刻工艺简介
4．1光刻机及其重要子系统的发展历史和最先进光刻机的工作原理
4．1．1光刻机发展历史和重要的时间节点
4．1．2光刻机中曝光光源的发展历史
4．1．3光刻机中照明系统的发展历史
4．1．4光刻机中投影物镜镜头的发展历史
4．1．5光刻机中双工件台的基本工作原理
4．2轨道机光刻机一体机简介
4．3光刻工艺8步工艺流程
4．4线宽和套刻的测量设备与原理
4．4．1线宽测量的原理
4．4．2套刻测量的原理
4．5先进光刻工艺中不同显影类型的光刻胶
4．6掩模版类型与制作流程简介
4．6．1掩模版类型简介
4．6．2掩模版制作流程简介
本章小结
参考文献
第5章光刻工艺发展历程与工艺标准
5．1主要技术节点中关键层次的工艺细节
5．1．1250~65nm技术节点的工艺细节
5．1．245~7nm技术节点的工艺细节
5．1．35~1．5nm技术节点的工艺细节
5．1．4250~1nm技术节点的光刻工艺实现方式
5．2符合工业标准的光刻工艺探讨
5．3照明光瞳的选择
5．3．1照明光瞳选择的理论基础
5．3．2通过简单的仿真结果判断如何选择合适的照明光瞳
5．3．3仿真举例照明光瞳对线端线端的影响
本章小结
参考文献
第6章光刻技术的发展和应用、工艺的研发流程
6．1确定设计规则
6．1．1设计规则中图形类型
6．1．2设计规则形状与排布方向
6．2确立基本光刻工艺模型
6．3对光刻机中像差的要求
6．3．1彗差(Z7，Z8)对光刻工艺的影响
6．3．2球差(Z9)对光刻工艺的影响
6．4选择合适的光刻材料
6．4．1选择合适的光刻胶
6．4．2选择合适的抗反射层
6．5线宽均匀性、套刻以及焦深的分配方式
6．5．1线宽均匀性的分配方式
6．5．2套刻的分配方式
6．5．3焦深的分配方式
6．6对掩模版的类型与规格的要求
6．7先进光刻工艺的研发流程
6．7．1先进芯片工艺研发的重要时间节点
6．7．2光刻工艺研发的一般流程
6．7．3制作测试掩模版
6．7．4光刻工艺仿真条件的确定
6．7．5光刻材料的选择和评估
6．8光学邻近效应修正简介
6．8．1OPC修正的必要性
6．8．2OPC修正的一般研发流程
本章小结
参考文献
第7章光刻工艺试流片和流片简述
7．1简要介绍各部门、各工程师的分工
7．2流片的产品类型
7．3试流片和流片的具体过程
7．3．1芯片制造工艺流程与硅片批次的部分处理方法
7．3．2简述试流片和流片的准备工作
7．3．3硅片的种类
7．3．4光刻工艺模块的具体工作内容举例
7．3．5批次试跑的一般流程
7．3．6FEM硅片数据处理
7．3．7工艺窗口验证
7．4硅片批次进行常规流片时曝光以及数据的反馈流程
本章小结
参考文献
第8章光刻工艺试流片和流片中出现的常见问题和解决方法
8．1光刻中常见的批次暂停举例
8．1．1调焦调平图像异常
8．1．2APC中某些条目缺失
8．1．3长时间没有批次经过时APC系统的状态变化(一种APC设置
方式)
8．1．4套刻精度超过规格
8．2一些误操作举例
8．2．1多次涂胶
8．2．2套刻补偿错误，包括越补越大
8．2．3带有光刻胶硅片进入炉管工艺
8．2．4SRC中的一些误操作
8．2．5轨道机宕机时剥胶返工误操作
8．2．6批次被错误释放
8．2．7后段硅片进入前段机台
8．3其他的误操作举例
本章小结
参考文献
第9章光刻工艺中采用的关键技术
9．1化学放大型光刻胶
9．1．1简述光刻胶发展历史
9．1．2等效光酸扩散长度
9．2极紫外光刻工艺
9．2．1极紫外光刻工艺中的随机效应和线宽粗糙度
9．2．2极紫外光刻工艺仿真
9．3偏振照明
9．3．1采用偏振照明的原因及偏振照明与光瞳的选择
9．3．2有无偏振照明时的仿真结果
9．4负显影工艺
9．4．1正负显影工艺的原理对比
9．4．2负显影工艺的特点
9．4．3正负显影工艺的仿真结果举例
9．5PSM与OMOG掩模版
9．5．1两种掩模版在单周期的仿真结果对比
9．5．2两种掩模版在整个周期的仿真结果对比
本章小结
参考文献
第10章与光刻相关的其他技术
10．1导向自组装技术
10．1．1导向自组装技术的基本原理
10．1．2导向自组装技术的两种方式
10．1．3国内外导向自组装技术的现状和导向自组装存在的挑战
10．1．4导向自组装技术在芯片制造中的应用前景
10．2光学散射测量技术
本章小结
参考文献
索引
中英文对照表
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| 內容試閱：
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众所周知，大规模集成电路芯片制造工艺中，光刻工艺是最重要的组成部分之一，也是最为昂贵的部分。几十年来，集成电路技术通过光刻工艺中投影成像分辨率的不断提高使得制造线宽不断缩小，加上离子注入、刻蚀、金属填充、化学机械平坦化等其他工艺模块的同步改进，推动着集成电路芯片的性能持续飞跃。光刻模块中涉及光刻设备、材料与软件，因此涉及多种学科，如精密光学，工程数学，精密机械、精细化学等。光刻模块也是比较难的模块之一。多年的工作经验表明，虽然各企业与大专院校有一些培训资料，但是这些资料有的比较陈旧，有的不够系统，有的属于难度较高的专业书籍，难以满足培训各级集成电路专业人才的需求。
由于光刻涉及的内容较多，作者在编写本书时，结合多年的工作经验和光刻工艺学习历程，力求内容上由浅入深，循序提升，使得初学者能够较快地掌握光刻及相关的工艺集成基础知识。除了基础知识之外，本书的一大特点是提出标准化的光刻工艺，这一标准化的工艺窗口源于十多万光刻人在几十年间研发生产的经验积累，是一种经受住实际量产考验的规律总结，可以作为研发人员的重要参考。另外，本书还详细讲解了光刻工艺研发的一般流程，试流片和流片的一般流程以及光刻工艺发展过程中不断引进的多种新技术。本书可作为高等院校、科研院所学生进行光刻学习的教材，还可作为工程技术人员进行光刻工艺研发的参考书。鉴于现今光刻技术被国外某些发达国家对我国出口管制（俗称“卡脖子”），期望本书可以为解决日益严重的“卡脖子”问题贡献力量。阅读本书之前，读者最好具备大学物理、大学化学、高等数学、光学等相关的背景知识。
本书的主要内容如下。
第1章集成电路工厂引论，主要介绍工厂布局，工厂中的基本知识，常用的系统以及需要定期检查的图表等基本内容，这些内容是进入半导体芯片制造行业的基础。
第2章光刻基础知识简介，主要介绍光学成像原理，光刻机投影物镜类型，光学系统分辨率，镜头主要像差，傅里叶光学基础，照明方式对光刻工艺窗口的影响以及禁止周期等与光刻相关的基础知识。
第3章6T SRAM电路结构与关键技术节点中的工艺流程简述，主要介绍平面高介电常数（栅极介质层 金属栅极）晶体管，鳍型场效应晶体管以及互补场效应晶体管的一般工艺流程，熟悉光刻工艺在整个工艺流程中所处的位置和重要作用。
第4章光刻工艺简介，主要介绍光刻工艺8步工艺流程及其中涉及的主要设备（如光刻机、轨道机、扫描电子显微镜、套刻显微镜等）和材料（如光刻胶和掩模版等）。
第5章光刻工艺标准化与光刻工艺仿真举例，主要以先进技术节点为例，说明研发过程中可能碰到的问题以及解决的方法，以提高光刻工艺窗口。另外，本章涉及很多工艺仿真，注重理论与实践相结合，使得读者可以了解各技术节点的基本工艺性能，可以根据实际遇到的具体问题找出提高工艺窗口的方案。
第6章光刻技术的发展和应用、工艺的研发流程，着重讲解先进光刻工艺研发过程中的主要工作内容，包括确定各关键光刻层次的设计规则、基本的光刻工艺模型； 选择合适的光刻胶、抗反射层材料种类、厚度； 完成各关键光刻层次的线宽均匀性、套刻以及焦深的分配； 从而选择符合要求的掩模版种类、规格等。以先进光刻工艺的研发为例，详细讲解其主要的工作流程和重要的时间节点。通过本章内容，力求能让初学者了解与光刻研发相关的基本工作内容。
第7章光刻工艺试流片和流片简述，主要介绍试流片/流片的基本工作内容，重点介绍按照标准操作流程处理硅片批次的方法，防止误操作。
第8章光刻工艺试流片和流片中出现的常见问题和解决方法，主要介绍光刻工艺中常见的批次暂停原因以及解决方法。
第9章光刻工艺中采用的关键技术，主要介绍支持光刻技术持续发展的部分新技术： 化学放大型光刻胶，极紫外光刻工艺，偏振照明，负显影工艺，透射衰减相移掩模以及不透明的硅化钼玻璃掩模版。
第10章与光刻相关的其他技术，主要介绍可能应用于先进技术节点中缩孔的导向自主装技术以及通过探测散射光谱得到周期性结构精确尺寸的非成像测量技术： 光学关键尺寸测量技术。
在本书撰写过程中，得到了肖长永、陈洁老师对工艺流程的诸多指导和帮助，还得到了朱小娜、岳力挽、唐步高、解为梅、李莹老师对本书诸多知识点的指导。感谢课题组刘显和、王启老师对本书的大力支持。同时，本书在出版过程中获得了清华大学出版社文怡编辑及其团队的专业支持。另外，本书在撰写过程中，也得到了诸多同事、前同事、朋友以及家人的大力帮助和支持，在此也向他们表示由衷的感谢。
限于作者的水平，本书仍有不足之处，望各位同行、朋友多多批评指正，谢谢大家。
作者2024年6月
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