前言
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