半导体先进光刻理论与技术

第1章 光刻工艺概述 1
1.1 从微电子器件的微型化到纳米技术 1
1.2 发展历程 3
1.3 步进扫描投影光刻机的空间像5
1.4 光刻胶工艺 8
1.5 工艺特性参数 10
1.6 总结.16
参考文献 17

第2章 投影光刻成像理论 19
2.1 投影光刻机 19
2.2 成像理论 20
2.2.1 傅里叶光学描述方法 20
2.2.2 倾斜照明与部分相干成像 24
2.2.3 其他成像仿真方法 28
2.3 阿贝-瑞利准则 28
2.3.1 分辨率极限与焦深 29
2.3.2 结论 33
2.4 总结 36
参考文献 36

第3章 光刻胶 38
3.1 光刻胶概述、常见反应机制与唯象描述 39
3.1.1 光刻胶的分类 39
3.1.2 重氮萘醌类光刻胶 41
3.1.3 *先进的正性化学放大光刻胶 42
3.1.4 唯象模型 44
3.2 光刻工艺与建模方法 45
3.2.1 光刻工艺简介 46
3.2.2 曝光 46
3.2.3 后烘 49
3.2.3.1 重氮萘醌光刻胶 50
3.2.3.2 化学放大光刻胶 50
3.2.4 化学显影 52
3.3 建模方法与紧凑光刻胶模型 56
3.4 负性与正性光刻胶材料与工艺 59
3.5 总结 63
参考文献 64

第4章 光学分辨率增强技术 70
4.1 离轴照明 70
4.1.1 线空图形的*佳离轴照明 72
4.1.2 适用于接触孔阵列的离轴照明 73
4.1.3 由传统和参数化光源形状到自由照明 75
4.2 光学邻近效应修正 76
4.2.1 孤立-密集图形偏差的补偿 76
4.2.2 线端缩短的补偿 79
4.2.3 从基于规则的 OPC到基于模型的OPC，再到反向光刻 79
4.2.4 OPC模型与工艺流程 82
4.3 相移掩模 83
4.3.1 强相移掩模：交替型相移掩模 84
4.3.2 衰减型相移掩模89
4.4 光瞳滤波 92
4.5 光源掩模优化 94
4.6 多重曝光技术 97
4.7 总结 99
参考文献 100

第5章 材料驱动的分辨率增强技术 106
5.1 分辨率极限回顾 106
5.2 非线性双重曝光 109
5.2.1 双光子吸收材料 109
5.2.2 光阈值材料 110
5.2.3 可逆对比度增强材料 110
5.3 双重与多重图形技术 112
5.3.1 光刻-刻蚀-光刻-刻蚀 112
5.3.2 光刻-冻结-光刻-刻蚀 114
5.3.3 自对准双重图形技术 115
5.3.4 双重显影技术 115
5.3.5 双重或多重图形技术的选择 116
5.4 导向自组装 117
5.5 薄膜成像技术 121
5.6 总结 123
参考文献 123

第6章 极紫外光刻 129
6.1 光源 130
6.2 EUV和多层膜薄膜中的光学材料特性 132
6.3 掩模 135
6.4 光刻机与成像 139
6.5 光刻胶 143
6.6 掩模缺陷 144
6.7 EUV光刻的光学分辨率极限 147
6.7.1 6.xnm波长 EUV光刻 (BEUV光刻） 147
6.7.2 高数值孔径光刻 148
6.7.3 减小工艺因子k1：EUV光刻分辨率增强技术 151
6.8 小结 152
参考文献 153

第7章 无需投影成像的光学光刻. 163
7.1 无投影物镜的光学光刻：接触式与接近式光刻技术 163
7.1.1 成像及分辨率极限 164
7.1.2 技术实现 166
7.1.3 先进的掩模对准光刻 169
7.2 无掩模光学光刻 172
7.2.1 干涉光刻 173
7.2.2 激光直写光刻 176
7.3 无衍射极限的光学光刻 180
7.3.1 近场光刻 180
7.3.2 光学非线性光刻 183
7.4 三维光学光刻 187
7.4.1 灰度光刻 187
7.4.2 三维干涉光刻 189
7.4.3 立体光刻与 3D微打印技术 190
7.5 关于无光光刻的几点建议 193
7.6 总结193
参考文献 194

第8章 光刻投影系统：进阶主题 206
8.1 实际投影系统中的波像差 206
8.1.1 泽尼克多项式描述方法 206
8.1.2 波前倾斜 211
8.1.3 离焦像差 212
8.1.4 像散 212
8.1.5 彗差 213
8.1.6 球差 216
8.1.7 三叶像差 217
8.1.8 泽尼克波像差总结 218
8.2 杂散光 219
8.2.1 常数杂散光模型 219
8.2.2 基于功率谱密度的杂散光模型 220
8.3 高 NA投影光刻中的偏振效应 223
8.3.1 掩模偏振效应 224
8.3.2 成像中的偏振效应. 224
8.3.3 光刻胶与硅片膜层材料界面引起的偏振效应 226
8.3.4 投影物镜偏振效应与矢量光刻成像模型.229
8.3.5 偏振照明.230
8.4 步进扫描投影光刻机中的其他成像效应231
8.5 总结 232
参考文献 232

第9章 光刻中的掩模形貌效应与硅片形貌效应 236
9.1 严格电磁场仿真方法 238
9.1.1 时域有限差分法 239
9.1.2 波导法 241
9.2 掩模形貌效应 243
9.2.1 掩模衍射分析 244
9.2.2 斜入射效应 247
9.2.3 掩模引起的成像效应 248
9.2.4 EUV光刻中的掩模形貌效应与缓解策略 252
9.2.5 三维掩模模型 256
9.3 硅片形貌效应 258
9.3.1 底部抗反射涂层的沉积策略 259
9.3.2 多晶硅线附近的光刻胶残留 260
9.3.3 双重图形技术中的线宽变化 261
9.4 总结 262
参考文献 262

第10章 先进光刻中的随机效应 269
10.1 随机变量与过程 269
10.2 现象 272
10.3 建模方法 274
10.4 内在联系与影响 276
10.5 总结 279
参考文献 279

附录 285
附录 1 名词中英文对照 285
附录 2 缩略语中英文对照 301