目錄
第1章光刻技術引論
1.1集成電路簡史
1.2我國集成電路的發展簡史(1958年—20世紀90年代)
1.3我國成像鏡頭的發展簡史和我國數碼相機的成果
1.4光刻機的發展簡史和我國光刻機的發展簡史
1.5我國光刻膠的發展簡史和進展
1.6光刻工藝使用的其他設備的發展和我國的發展
1.7光刻工藝的仿真計算發展包括光學鄰近效應修正的發展
1.8極紫外光刻的發展和導向自組裝的發展
結語
引文
第2章光刻工藝概覽
2.1光刻的整體技術要點
2.2光刻工藝的流程
2.2.1步: 氣體硅片表面預處理
2.2.2第二步: 旋塗光刻膠,抗反射層
2.2.3第三步: 曝光前烘焙
2.2.4第四步: 對準和曝光
2.2.5第五步: 曝光後烘焙
2.2.6第六步: 顯影和衝洗
2.2.7第七步: 顯影後烘焙,堅膜烘焙
2.2.8第八步: 測量
2.3光刻工藝使用的設備
2.3.1光刻機
2.3.2塗膠顯影一體機
2.4光刻工藝使用的材料: 光刻膠、抗反射層、填隙材料
2.5光刻工藝的一整套建立方法,包括確定各種膜厚、照明條件、工藝窗口等
思考題
引文
第3章光學成像原理及分辨率
3.1光學成像原理
3.2分辨率的定義: 瑞利判據、全寬半高定義
3.3部分相干光的成像理論: 照明條件中的部分相干性
3.4光學照明繫統的結構和功能: 科勒照明方式
3.5光學成像的傅裡葉變換
思考題
引文
第4章光刻膠
4.1光刻材料綜述
4.1.1光刻膠
4.1.2溶劑
4.1.3光刻膠的生產流程
4.1.4抗反射層
4.1.5顯影液和清洗液
4.1.6剝離劑和清除劑
4.2負性光刻膠(光刻膠樹脂、負性光刻膠類型、交聯化學原理)
4.2.1負性光刻膠原理
4.2.2負性光刻膠類型
4.3非化學放大型正性光刻膠——紫外436nm、365nm光刻膠
4.3.1非化學放大型正性光刻膠——重氮萘醌酚醛樹脂
光刻膠
4.3.2重氮萘醌酚醛樹脂類型光刻膠體繫的主要組成成分
4.4化學放大型的正性光刻膠——深紫外248nm、193nm光刻膠
4.4.1對更短波長深紫外光刻膠的需求
4.4.2化學放大的原理
4.4.3基於聚羥基苯乙烯及其衍生物的248nm光刻膠
4.4.4以聚甲基丙烯酸酯為主的193nm光刻膠
4.4.5193nm浸沒式光刻膠
4.4.6正性負顯影光刻膠
4.5極紫外光刻膠
4.5.1基於斷鏈作用的非化學放大光刻膠
4.5.2聚合物型化學放大光刻膠
4.5.3正性極紫外化學放大光刻膠
4.5.4負性有機小分子型光刻膠
4.5.5正性有機小分子型光刻膠
4.5.6基於無機物的新型光刻膠
4.6光刻膠的分辨率線邊粗糙度曝光靈敏度極限
4.7輻射化學與光化學概述
4.7.1輻射作用
4.7.2激發態復合物
4.7.3能量轉移
4.7.4光譜增感
4.7.5光化學與輻射化學
4.7.6輻射化學量子產率
4.7.7輻射曝光敏感度
4.7.8輻射與光刻膠材料相互作用機理
4.8描述光刻膠物理特性的基本參數
4.8.1迪爾參數
4.8.2光酸擴散長度和繫數
4.8.3光刻膠顯影液中溶解率對比度
思考題
引文
第5章抗反射層
5.1抗反射層和反射率控制
5.2抗反射層種類
5.2.1頂部抗反射層
5.2.2底部抗反射層
5.3有機、無機底部抗反射層對比
5.4底部抗反射層光刻膠相互作用
5.5含硅的抗反射層
5.6用於極紫外光刻的底部增感層
思考題
引文
第6章光刻機
6.1引言
6.2成像鏡頭的發展和像差消除原理
6.2.1單片凸透鏡的像差分析(三階塞得像差)
6.2.23片3組柯克鏡頭的成像和像差分析
6.2.34片3組天塞鏡頭的成像和像差分析
6.2.46片4組雙高斯鏡頭的成像和像差分析
6.3像差的種類和表征
6.3.1球差、彗差、像散、場曲、畸變、軸向色差、橫向色差
6.3.2鏡頭像差的分攤原理: 6片4組鏡頭像差分析
6.4齊明點和零像差設計
6.5大數值孔徑光刻機鏡頭的介紹
6.5.1蔡司0.93NA、193nm深紫外投影物鏡的成像和像差分析、結構分析
6.5.2蔡司1.35NA、193nm水浸沒式折反深紫外投影物鏡的成像和像差分析、
結構分析
6.5.3蔡司0.33NA、6片6組13.5nm極紫外全反射式投影物鏡的成像和
像差分析、結構分析
6.5.4更加大數值孔徑極紫外投影物鏡的展望
6.5.5我國光刻投影物鏡的簡要發展歷程和發展
6.6光刻機的移動平臺介紹
6.6.1移動平臺繫統、移動平臺的功能、結構件
6.6.2移動平臺三維空間位置的校準
6.6.3阿斯麥雙工件臺光柵尺測控繫統的介紹
6.6.4我國在光刻機雙工件臺移動平臺研制的成果
6.6.5光刻機中硅片的對準和調平(阿斯麥雙工件臺方法、尼康串列
工件臺方法)
6.6.6掩模臺的對準
6.6.7硅片平臺的高精度對準補償
6.6.8浸沒式光刻機硅片臺的溫度補償、硅片吸附的局部受力導致的套刻
偏差補償
6.6.9掩模版受熱的k18畸變繫數的補償
6.6.10鏡頭受熱的焦距和像散補償方法
6.6.11光刻機的產能計算方法介紹
6.6.12光刻機中的部分傳感器(空間像傳感器、光瞳像差傳感器、光強探測
傳感器、干涉儀等)
6.7光刻機的照明繫統結構和功能
6.7.1固定光圈的照明繫統、帶可變照明方式的照明繫統(阿斯麥的可變焦
互補型錐鏡)
6.7.2照明光的非相干化、均勻化及穩定性
6.7.3偏振照明繫統
6.7.4自定義照明繫統(阿斯麥的Flexray)
6.8光刻機的使用和維護
6.8.1光刻機的定期檢查項目(焦距校準、套刻校準、照明繫統校準、
光束準直)
6.8.2多臺光刻機的套刻匹配(標準)
6.8.3多臺光刻機的照明匹配
6.8.4多臺光刻機的焦距匹配
6.8.5阿斯麥光刻機的基線維持功能
6.9光刻機的延伸功能
6.9.1曝光均勻性的補償
6.9.2套刻分布的補償
6.9.3阿斯麥光刻機基於氣壓傳感器的精確調平測量
6.9.4硅片邊緣對焦調平的特殊處理
6.9.5硅片邊緣曝光的特殊處理
6.10193nm浸沒式光刻機的特點
6.10.1防水貼
6.10.2浸沒頭(水罩)
6.1113.5nm極紫外光刻機的一些特點
6.11.1激光激發的等離子體光源
6.11.2照明繫統、自定義照明繫統
6.11.3全反射式的掩模版和投影物鏡
6.11.4高數值孔徑的投影物鏡設計: X方向和Y方向放大率不同的
物鏡
思考題
引文
第7章塗膠烘焙顯影一體機: 軌道機
7.1軌道機的主要組成部分(塗膠機、熱板、顯影機)和功能
7.1.1塗膠子繫統
7.1.2熱板子繫統
7.1.3顯影子繫統
7.2光刻膠的容器類型(Nowpak和玻璃瓶)、輸送管道和輸送泵
7.3顯影後衝洗設備(含氮氣噴頭的先進缺陷去除ADR衝洗設備)
7.4光刻設備使用的各種過濾器
思考題
引文
第8章光刻工藝的測量設備
8.1線寬掃描電子顯微鏡的原理和基本結構(電子光學繫統的基本參數)
8.2線寬掃描電子顯微鏡的測量程序和測量方法
8.3線寬掃描電子顯微鏡的校準和調整
8.4套刻顯微鏡的原理和測量方法
8.5套刻顯微鏡的測量程序和測量方法
8.6套刻顯微鏡設備引入的誤差及其消除方法
8.7基於衍射的套刻探測原理
8.8套刻記號的設計
8.9光學線寬測量原理
8.10缺陷檢查設備原理
思考題
引文
第9章光掩模
9.1光掩模的種類
9.2光掩模的制作
9.2.1掩模版的數據處理
9.2.2掩模版的曝光刻蝕
9.2.3掩模版線寬、套刻、缺陷的檢測
9.2.4掩模版的修補
9.3光掩模制作過程中的問題
9.3.1掩模版電子束曝光的鄰近效應及補償方法
9.3.2電子束曝光的其他問題(霧化、光刻膠過熱等)
9.4光掩模線寬均勻性在不同技術節點的參考要求
9.4.1各技術節點對掩模版線寬均勻性的要求
9.4.2線寬均勻性測量使用的圖形類型
9.5光掩模制作和檢測設備的其他資料
9.5.1電子束各種掃描方式及其優缺點介紹
9.5.2電子束曝光機采用的電子槍
9.5.3多電子束的介紹和進展
思考題
引文
第10章光刻工藝參數和工藝窗口
10.1曝光能量寬裕度、歸一化的圖像光強對數斜率
10.2對焦深度
10.3掩模版誤差因子
10.4線寬均勻性(包括圖形邊緣粗糙程度)
10.5光刻膠形貌
思考題
引文
第11章光刻工藝的仿真
11.1反射率仿真算法
11.2對準記號對比度的算法
11.2.1阿斯麥Athena繫統仿真算法和尼康FIA繫統仿真算法
11.2.2兩種算法和實驗的比較
11.3光刻空間像的仿真參數
11.4一維阿貝仿真算法
11.5二維阿貝仿真算法
11.6基於傳輸交叉繫數的空間像算法
11.7矢量的考慮
11.8偏振的計算
11.9像差的計算
11.10瓊斯矩陣
11.11時的算法
11.11.1掩模三維散射造成的掩模函數的修正
11.11.2麥克斯韋方程組
11.11.3胞
11.11.4麥克斯韋方程組的離散化
11.11.5二階吸收邊界條件
11.11.6完全匹配層邊界條件
11.11.7金屬介電常數避免發散的方法
11.11.8掩模版三維散射的效應: 一維線條/溝槽
11.11.9掩模版三維散射的效應: 二維線端/通孔
11.12嚴格的耦合波算法
11.13光源掩模聯合優化
11.13.1不同光瞳照明條件對掩模版圖形的影響
11.13.2一個交叉互聯圖形的光源掩模聯合優化舉例
11.14光刻膠曝光顯影模型
11.14.1一般光刻膠光化學反應的閾值模型
11.14.2改進型整合參數模型
11.14.3光刻膠光酸等效擴散長度在不同技術節點上的列表
11.14.4負顯影光刻膠的模型特點
11.14.5負顯影光刻膠的物理模型
11.15逆光刻仿真算法
11.15.1逆光刻的思想
11.15.2逆光刻的主要算法
11.15.3逆光刻面臨的主要挑戰
11.16其他仿真算法
思考題
引文
第12章光學鄰近效應修正
12.1光學鄰近效應
12.1.1調制傳遞函數
12.1.2禁止周期
12.1.3光學鄰近效應的圖示分析(一維線條/溝槽)
12.1.4照明離軸角和光酸擴散長度對鄰近效應的影響
12.1.5光學鄰近效應在線端線端、線端橫線結構的表現
12.2光學鄰近效應的進一步探討: 密集圖形和孤立圖形
12.3相干長度的理論和仿真計算結果
12.4基於規則的簡單光學鄰近效應修正方法
12.5基於模型的光學鄰近效應修正中空間像計算的化簡
12.5.1傳輸交叉繫數TCC的Cobb本征值分解
12.5.2傳輸交叉繫數TCC的Yamazoe奇異值分解
12.5.3包含矢量信息的傳輸交叉繫數
12.5.4掩模版多邊形圖形的基於邊的分解
12.5.5掩模三維效應計算的區域分解法(DDM方法)
12.6基於模型的光學鄰近效應修正: 建模
12.6.1模型的數學表達式和重要參數
12.6.2建模采用的圖形類型
12.6.3類似20nm邏輯電路的前段線條層OPC建模舉例
12.6.4類似20nm邏輯電路的中後段通孔層OPC建模的特點
12.6.5類似20nm邏輯電路的後段溝槽層OPC建模的特點
12.7基於模型的光學鄰近效應修正: 修正程序
12.8光學鄰近效應中的亞分辨輔助圖形的添加
12.8.1基於規則的添加
12.8.2基於模型的添加
12.9基於模型的光學鄰近效應修正: 薄弱點分析和去除
12.9.1薄弱點的分析和解決: 例1(線寬問題的尋找和修補)
12.9.2薄弱點的分析和解決: 例2(線寬問題的尋找和修補)
思考題
引文
第13章浸沒式光刻
13.1浸沒式光刻工藝產生的背景
13.2浸沒式光刻機使用的投影物鏡的特點
13.3浸沒式光刻工藝的分辨率提高
13.4浸沒式光刻工藝的工藝窗口提升
13.5浸沒式光刻工藝的新型光刻機的架構改進
13.5.1雙工件臺
13.5.2平面光柵板測控的硅片平臺
13.5.3紫外光源調平繫統
13.5.4像素式自定義照明繫統(靈活照明繫統)
13.6浸沒式光刻工藝的光刻膠
13.6.1初的頂部隔水塗層
13.6.2自分凝隔水層的光刻膠
13.6.3含有光可分解堿的光刻膠
13.7浸沒式光刻工藝的光刻材料膜層結構
13.8浸沒式光刻工藝特有的缺陷
13.9浸沒式軌道機的架構
13.10浸沒式光刻的輔助工藝技術
13.10.1多重成像技術的使用
13.10.2負顯影技術
13.11浸沒式光刻工藝的建立
13.11.1光刻工藝研發的一般流程
13.11.2目標設計規則的研究和確認
13.11.3基於設計規則,通過仿真進行初始光源、掩模版類型的選取
13.11.4光刻材料的選取
思考題
引文
第14章光刻工藝的缺陷
14.1旋塗工藝缺陷
14.1.1表面疏水化處理工藝相關缺陷
14.1.2光刻膠旋塗缺陷
14.1.3洗邊工藝相關缺陷
14.2顯影工藝缺陷
14.2.1材料特性對顯影缺陷的影響
14.2.2顯影模塊硬件特點對顯影缺陷的影響
14.2.3顯影清洗工藝特性與缺陷的關繫
14.3其他類型缺陷(前層和環境等影響)
14.3.1化學放大光刻膠的“中毒”現像
14.3.2非化學放大光刻膠的“中毒”現像
14.4浸沒式光刻工藝缺陷
14.4.1浸沒式光刻機早的專利結構圖
14.4.2浸沒式光刻遇到的常見缺陷分類分析
14.4.3去除浸沒式光刻缺陷的方法
思考題
引文
第15章光刻工藝的線寬控制及改進
15.1光刻線寬均勻性的定義
15.2光刻線寬均勻性的計算方法
15.2.1硅片範圍的線寬均勻性
15.2.2曝光場內的線寬均勻性
15.3光刻線寬均勻性的改進方法
15.3.1批次批次之間均勻性的改進
15.3.2批次內部線寬均勻性的改進
15.3.3硅片內部線寬均勻性的改進
15.3.4曝光場內部線寬均勻性的改進
15.3.5局域線寬均勻性的改進
15.4線寬粗糙度以及改進方法介紹
15.4.1提高空間像對比度
15.4.2提高光刻膠的光化學反應充分度
15.4.3錨點的掩模版偏置選取
15.4.4曝光後烘焙的充分度
15.4.5選擇抗刻蝕能力強的光刻膠
思考題
引文
第16章光刻工藝的套刻控制及改進
16.1套刻控制的原理和參數
16.2套刻記號的設計和放置
16.2.1套刻記號的種類(歷史、現在)
16.2.2套刻記號的放置方式(切割道、芯片內)
16.3影響套刻精度的因素
16.3.1設備的漂移
16.3.2套刻記號的設計和放置
16.3.3襯底的影響
16.3.4化學機械平坦化研磨料的殘留對套刻的影響
16.3.5刻蝕、熱過程工藝可能對套刻記號產生的變形
16.3.6掩模版圖形放置誤差對套刻的影響
16.3.7上下層掩模版線寬誤差對套刻的擠壓
16.3.8掩模版受熱可能導致的套刻偏差
16.3.9高階套刻偏差的補償——套刻測繪
16.3.10套刻誤差來源分解舉例
16.4套刻/對準樹狀關繫
16.4.1間接對準的誤差來源和改進方式
16.4.2光刻機指定硅片工件臺(對雙工件臺光刻機)和掩模版曝光機
連續出片
16.4.3套刻前饋和反饋
16.4.4混合套刻測量和反饋
思考題
引文
第17章線邊粗糙度/線寬粗糙度
17.1線邊粗糙度/線寬粗糙度概論
17.2線邊粗糙度/線寬粗糙度數據分析方法
17.3影響線邊粗糙度/線寬粗糙度的因素
17.4線邊粗糙度/線寬粗糙度的改善方法
17.5小結
思考題
引文
第18章多重圖形技術
18.1背景
18.2光刻刻蝕、光刻刻蝕方法
18.3圖形的拆分方法——塗色法
18.3.1三角矛盾
18.3.2應用範圍
18.4自對準多重圖形方法
18.4.1優點和缺點
18.4.2應用範圍
18.5套刻的策略和原理
18.6線寬均勻性的計算和分配
思考題
引文
第19章下一代光刻技術
19.1極紫外光刻技術的發展簡史
19.2極紫外光刻與193nm浸沒式光刻的異同點
19.2.1光刻設備的異同點
19.2.2光刻膠材料的異同點
19.2.3掩模版的異同點
19.2.4光刻工藝的異同點
19.2.5光學鄰近效應的異同點
19.3極紫外技術的進展
19.3.1光源的進展
19.3.2光刻膠的現狀
19.3.3掩模版保護膜的進展
19.3.4錫滴的供應和循環繫統的進展
19.4導向自組裝DSA的技術介紹
19.4.1原理介紹
19.4.2類型: 物理限制型外延、化學表面編碼型外延
19.4.3缺陷的來源和改進
19.4.4圖形設計流程介紹
19.5納米壓印技術介紹
19.6電子束直寫技術介紹
思考題
引文
第20章光刻技術發展展望
20.1光刻技術繼續發展的幾點展望
20.2光刻技術的發展將促進我國相關技術的發展
附錄A典型光刻工藝測試圖形
附錄B光刻工藝建立過程中測試掩模板的繪制
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