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出版者:McGraw-Hill

作者:Warren J. Smith

出品人:

页数:631

译者:

出版时间:2004-10

价格:$ 124.30

装帧:HRD

isbn号码:9780071438308

丛书系列:

图书标签:

• 镜头设计
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• 光学工程
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现代光刻胶化学与应用：面向下一代半导体制造的创新路径 图书简介 在信息技术飞速发展的今天，半导体芯片的集成度、性能和功耗的持续优化，越来越依赖于先进光刻工艺的进步。而光刻胶（Photoresist）作为光刻工艺中的核心功能材料，其性能的微小提升都可能带来制程节点的巨大飞跃。本书《现代光刻胶化学与应用：面向下一代半导体制造的创新路径》旨在全面、深入地剖析当前光刻胶领域的前沿科学、关键技术挑战以及未来的发展方向，特别侧重于超越传统紫外光刻（DUV）限制，迈向极紫外光刻（EUV）以及更深紫外波段（如 13.5 nm 及以下）所必需的新型化学体系与材料科学。 本书的结构设计兼顾了理论深度与工程实践性，适合从事半导体材料研发、光刻工艺工程、微纳加工以及相关化学、物理专业的高年级本科生、研究生、科研人员以及资深工程师阅读和参考。 --- 第一部分：光刻胶的理论基础与核心化学（深入剖析光敏反应机理） 本部分将为读者构建扎实的光刻胶基础理论框架，从分子设计层面理解光敏性、溶解度变化以及成像保真度的根本来源。 第一章：光刻胶的基本组成与功能调控 详细阐述现代光刻胶的四大核心组分：聚合物基体树脂、光敏剂（PAGs/Photoacid Generators）、添加剂（如空穴传输剂、抑制剂）和溶剂。重点分析聚合物骨架的选择如何影响玻璃化转变温度（Tg）、刻蚀选择比和机械稳定性。深入讨论树脂官能团的类型（如羟基、羧基、缩醛基团）如何决定其在显影液中的溶解速率变化（Chemically Amplified Resist, CARs 的基础）。 第二章：光化学反应动力学与酸催化放大机制 这是理解先进光刻胶性能的关键。本章详述光酸生成剂（PAGs）在特定波长（如 193 nm 或 13.5 nm）下的吸收、分解路径及其酸产率（Quantum Yield）。核心内容聚焦于酸催化解保护反应的动力学模型，包括反应速率常数、扩散限制效应以及“欠曝光区”的反应残留问题。引入先进的 Monte Carlo 模拟方法，用于预测光照后酸的分布和扩散路径对最终图形精度的影响。 第三章：化学放大效应（CAR）的优化与挑战 系统性地梳理化学放大光刻胶的发展历史和技术瓶颈。讨论高数值孔径（NA）物镜下，焦点附近的光子和酸的空间分布失真问题。深入探讨后曝光烘焙（PEB）过程的温度梯度控制对曝光度（Dill Parameters）和线宽粗糙度（LWR）的耦合作用。特别指出，如何通过设计具有高空间分辨率的PAGs来应对 EUV 带来的更高活性和更短酸扩散长度的需求。 --- 第二部分：面向极紫外光刻（EUVL）的特种光刻胶设计 EUV 光刻（13.5 nm）是当前半导体制造的主流，对光刻胶的性能提出了近乎苛刻的要求。本部分聚焦于适应 EUV 辐射特性的新型材料研发。 第四章：EUV 光刻胶的材料约束与基本要求 分析 EUV 辐射的特性（高能量、高吸收率）如何影响光刻胶的选择。重点讨论 EUV 光刻胶必须克服的几大核心挑战：极高的吸收截面、极低的聚合物敏感阈值、以及对残余金属离子和水分的极端敏感性。阐述“空穴-电子对”的产生与漂移机制在 EUV 反应中的作用。 第五章：金属氧化物基 EUV 光刻胶与无聚合物体系 探讨超越传统有机聚合物的光刻胶发展方向。详细介绍基于高 Z 元素（如铪、锆、锡等）的金属氧化物无机光刻胶（Metal-Oxide Resists, MORs）。分析其工作机理——能量传递、金属键断裂与氧化还原反应。对比 MORs 在刻蚀选择比和线宽保持性上的优势与在配方稳定性上的劣势。 第六章：先进 13.5 nm 光刻胶的分子工程 聚焦于有机 EUV 光刻胶的分子设计策略。如何通过引入高原子序数元素（如硫、溴）来增强 13.5 nm 吸收，同时保持低扩散性。深入讨论“高吸收/低敏感度”矛盾的解决方案，包括设计具有多重解保护位点的“双功能”单体，以及引入新型的化学反应链式引发机制（Cascading Reactions）以实现更高效的化学放大。 --- 第三部分：光刻胶的性能表征、缺陷控制与前沿趋势 本部分将从工艺角度审视光刻胶的实际应用，并展望未来数年内可能出现的颠覆性技术。 第七章：关键性能指标的精确表征技术 系统介绍用于评估光刻胶性能的实验方法。包括：高分辨率形貌分析（如球差校正 TEM/SEM）在测量 LWR、LER 和 HDI（High Density Imaging）中的应用。光化学计量学（如 XPS、FTIR）在分析光酸产率和交联程度上的作用。着重介绍临界尺寸均一性（CDU）和线宽粗糙度（LWR）的量化分析，以及如何通过算法模型（如 Fickian 模型修正）来区分化学因子和物理因子的影响。 第八章：光刻胶相关的工艺缺陷控制与消除 缺陷是制约良率的关键因素。详细分析光刻胶配方不稳定性、前处理工艺（如底层抗反射层 Adhesion Promoter）和显影液配方对颗粒缺陷、残留物（Outgassing residues）的影响。讨论先进的浸没式光刻（Immersion Lithography）中水接触角控制对缺陷捕获的影响，以及 EUV 环境下表面污染的特殊挑战。 第九章：超越 EUV 的光刻技术探索与光刻胶的未来 展望下一代制造技术。深入探讨高数值孔径 EUV（High-NA EUV）对光刻胶的更高分辨率和更低残余敏感度的要求。分析电子束（E-Beam）直写光刻（作为补充或替代方案）所需的高灵敏度无图案化光刻胶（Pellicle-free Resists）。最后，对纳米压印（Nanoimprint Lithography, NIL）所需的抗转移材料（Transfer Layer）和清洁技术进行比较分析，揭示光刻胶技术在向 1A 节点及以下演进过程中的多路径选择。 --- 本书特点： 深度与广度的平衡： 既有严谨的分子化学和光物理理论，又有对当前工业界最关注的工程问题的详细探讨。 面向前沿： 几乎所有章节都紧密围绕 193 nm 浸没式光刻（ArF-i）向 13.5 nm EUV 迁移中的关键化学和材料瓶颈展开。 数据驱动： 结合大量最新的研究数据和模拟结果，为读者提供可量化的材料性能对比。 通过对这些复杂课题的系统梳理与深入解析，《现代光刻胶化学与应用》将成为推动下一代微纳加工技术突破的宝贵参考资料。

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读完这本书，我感觉自己对光学设计有了一种全新的、近乎**革命性的认知**。我之前看过的几本同行书籍，内容总是停留在传统的几何光学层面，而这本书则大胆地迈入了**物理光学和衍射理论**的深水区，但处理得极其优雅。作者非常擅长用直观的物理图像来解释复杂的数学公式，比如在讨论**光束整形和调制传递函数（MTF）**时，作者引入了一些非常巧妙的比喻，让原本抽象的概念变得鲜活起来。我尤其欣赏其中关于**公差分析与系统容差**的讨论，这部分内容往往是其他书籍轻描淡写的，但这本书却用严谨的态度和丰富的工程实例，揭示了设计与制造之间那道难以逾越的鸿沟，并提供了实用的应对策略。这本书的**深度和广度**都令人惊叹，它不仅教你如何设计，更教你如何思考设计背后的物理本质和工程约束，堪称光学设计领域的**百科全书式巨著**。

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对于我这种主要关注**微纳光学和光子晶体**方向的研究人员来说，这本书的价值简直是无可估量。它并没有将传统的光学设计与新兴的光子学割裂开来，而是巧妙地将二者融合，展示了如何利用**先进材料和结构**来突破传统透镜的极限。书中对**杂化光学元件（HOD）**的设计案例分析得细致入微，从材料选择到耦合效率的优化，每一步都体现了作者深厚的跨学科功底。更让我眼前一亮的是关于**优化算法**的探讨，特别是遗传算法和粒子群优化在复杂多目标优化中的应用，提供了许多实用的伪代码和思路。阅读体验非常流畅，作者的行文风格带着一种**严谨的学术魅力**，既有数学的精确性，又不失工程学的务实性。这本书无疑为未来光学系统的集成化和小型化指明了方向，是前沿研究人员的必备工具书。

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这本书绝对是光学设计领域的巅峰之作，我简直不敢相信自己竟然花了这么长时间才发现它。作者对**透镜成像原理**的阐述深入浅出，即便是初涉光学设计领域的我，也能迅速建立起扎实的理论基础。书中的章节安排极其合理，从最基础的光线追迹到复杂的像差分析，层层递进，逻辑性极强。特别是关于**现代光学设计软件的应用**那几章，简直是实战宝典，提供了大量详实的操作步骤和案例分析，让我仿佛置身于一个高级设计工作室中进行实践操作。书中对**自由曲面设计**的讲解尤其精彩，它不仅展示了数学模型的构建过程，更重要的是阐述了如何将这些复杂的理论转化为可制造的实际产品。这本书绝不仅仅是教科书，它更像是一位经验丰富的大师在手把手地传授毕生所学，对于任何希望在光学领域有所建树的人来说，这都是一本不容错过的珍贵资料。我强烈推荐给所有从事照明、成像系统或精密光学仪器设计的朋友们。

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我必须承认，这本书的**排版和图示质量**也达到了行业顶尖水平。高清的渲染图、清晰的MTF曲线图以及复杂的光线追迹示意图，都极大地提升了我的阅读效率和理解速度。最让我感到惊喜的是，作者并未固守于单一的设计范式，而是系统地对比了**不同的设计哲学**，比如“最小化像差”的经典方法与“基于能量分布”的新兴方法之间的优劣。在探讨**大口径、远心光学系统**的设计时，作者提出的某些折衷方案，简洁而高效，显示了其非凡的洞察力。这本书的价值在于它提供了一个**广阔的视角**，让你不仅能解决眼前的问题，更能预见未来的设计挑战。它真正做到了将“现代”二字融入设计思想的方方面面，是一部面向未来十年的光学设计权威著作，绝对物超所值，值得反复研读。

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坦白说，最初拿起这本书时，我有些担心它的**实操性**，毕竟名字听起来如此宏大，总怕内容过于学术化而脱离实际应用。然而，我的担忧完全是多余的。这本书在理论讲解之后，总会紧跟着一大段**工程实现与制造考量**的讨论。例如，在讲解如何设计一个高分辨率的变焦镜头时，作者不仅给出了理想的优化结果，还详细讨论了在实际玻璃加工中，如何控制表面粗糙度、如何应对热应力导致的性能漂移。这种**“从理论到车间”**的无缝对接，是其他许多光学设计书籍所欠缺的。这本书的**案例研究部分**尤其出色，每一个案例都像是一个完整的项目复盘报告，充满了从失败中吸取的教训和成功的秘诀。对于项目经理和系统工程师而言，这本书提供了一种**系统化的工程思维框架**，而不仅仅是孤立的设计技巧。

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妈的看不明白 硬着头皮看了双高斯和柯克 天塞那几章 看完就硬不起来了……

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chapter 9&10 (20180923); 重看 (20181109)

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