光学非球面的设计加工与检验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:苏州大学出版社

作者:潘君骅

出品人:

页数:201

译者:

出版时间:2004-12

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787810904001

丛书系列:

图书标签:

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现代光刻技术及其前沿应用 内容概要 本书系统阐述了现代光刻技术的核心原理、关键设备、先进工艺及其在微纳制造领域的广泛应用。全书内容聚焦于当前集成电路制造、光电子器件和精密光学元件生产中最具挑战性和前沿性的技术领域，旨在为相关领域的工程技术人员、科研人员和高年级学生提供一本全面、深入且具有实践指导意义的专业参考书。 本书从光刻的物理基础入手，详细剖析了光刻成像、套刻精度、分辨率极限等基本概念，并深入探讨了辐射源（如深紫外光、极紫外光）的选择与特性。随后，重点介绍了光刻系统的关键组成部分，包括先进的光刻机（如步进扫描系统）、掩模版（Mask）的设计、制造与检测，以及光刻胶（Photoresist）的化学机理与性能优化。 在工艺方面，本书着重讲解了多重曝光技术（如SADP、SAQP）、纳米压印技术（NIL）等超分辨率制造方法的原理与实施难点，并对先进封装技术中常用的光刻工艺进行了详细的案例分析。特别地，针对当前半导体行业面临的挑战，书中对下一代极紫外光刻（EUVL）的技术瓶颈、防护策略和未来发展方向进行了详尽的论述。 本书强调理论与实践的结合，收录了大量最新的行业标准、工艺流程图和故障排除指南，力求使读者不仅理解“是什么”，更能掌握“怎么做”和“为什么”。 --- 第一章：光刻技术基础与发展历程 本章首先回顾了光刻技术自诞生以来的发展脉络，从早期的接触式曝光到当前的浸没式深紫外光刻，阐明了技术进步对摩尔定律持续有效性的支撑作用。 1.1 辐射源的演进与特性 详细分析了汞灯、准分子激光（ArF, KrF）在光刻中的应用优势与局限性。重点阐述了激光的相干性、光束整形技术对曝光均匀性的影响。此外，引入了下一代光源——极紫外光（EUV）的产生机制（激光诱导等离子体 LPP），包括光源效率、波长特性及高真空环境对工艺的要求。 1.2 图像形成与衍射理论 基于惠更斯-菲涅耳原理，建立了光刻系统的成像模型。深入探讨了阿贝衍射极限（Abbe Limit）的数学表达，并引入了瑞利判据（Rayleigh Criterion）来量化分辨率。详细分析了光刻参数——数值孔径（NA）、曝光波长（$lambda$）和掩模对比度（$k_1$因子）之间的相互制约关系，为后续超分辨率技术打下理论基础。 1.3 关键性能指标的量化 定义并详细解释了光刻过程中的关键性能指标，包括： 分辨率 (R)：线宽的最小可分辨尺寸。 套刻精度 (Overlay)：多层图形对准的误差容限。 临界尺寸均匀性 (CDU)：晶圆上特征尺寸的一致性。 缺陷密度 (Defect Density)：光刻过程中引入的无效结构数量。 --- 第二章：先进光刻系统与设备原理 本章深入解析了现代高端光刻机的核心部件及其精密控制技术。 2.1 步进扫描曝光机结构 详细介绍了步进扫描（Step-and-Scan）系统的架构，包括： 照明系统（Illuminator）：解析了对光瞳（Pupil）的控制，如照明方式（平行光、聚光）和掩模板上的偏置照明（Off-Axis Illumination, OAI）对对比度和焦深的影响机制。 投影物镜系统（Projection Optics）：聚焦于高NA物镜的设计挑战，特别是色差、球面像差和像场弯曲的校正技术。探讨了镜片材料的选择与多层介质膜的镀膜工艺。 高精度运动平台：阐述了晶圆台和掩模版台的激光干涉仪反馈控制、误差补偿算法（如静电吸附、动态形变矫正），以确保皮米级的定位精度。 2.2 掩模版（Mask）的制造与质量控制 讨论了光刻掩模版的结构（如透明基板、铬层、抗反射层），并区分了用于DUV和EUV系统的掩模版差异（如EUV的反射式设计）。重点分析了掩模版缺陷检测技术（如暗场检测、高精度扫描），以及缺陷修补（Defect Repair）工艺，包括离子束刻蚀和沉积修复。 2.3 光刻胶：涂覆、曝光与显影 系统梳理了先进光刻胶的化学组成，如化学放大胶（CAR）的工作原理。详细描述了涂胶（Spin Coating）过程中的流体力学控制，以实现均匀的薄膜厚度。在显影环节，分析了关键的等向性/各向异性去除机制，以及残余光刻胶（Residue）的去除方法。 --- 第三章：超分辨率制造技术 面对纳米级特征尺寸的制造需求，本章聚焦于超越传统衍射极限的突破性技术。 3.1 浸没式光刻（Immersion Lithography） 深入讲解了浸液介质（如超纯水）引入对NA值提升的物理基础。分析了液滴控制技术、界面稳定性问题以及浸液环境对光刻胶敏感性的影响。对多重浸没技术（Multi-patterning）进行了初步介绍。 3.2 多重曝光工艺（Double/Quadruple Patterning） 详细剖析了为实现更小特征尺寸而采用的图案分割策略： LELE (Litho-Etch-Litho-Etch)：工艺流程的优化与线宽控制。 SADP/SAQP (Self-Aligned Double/Quadruple Patterning)：基于薄膜沉积和各向异性刻蚀的自对准技术，重点讨论了侧壁转移（Sidewall Transfer）的精度控制。 3.3 纳米压印技术 (Nanoimprint Lithography, NIL) 将NIL作为一种非光学光刻方法进行介绍。分析了模板的制作、高粘度压印胶的填充动力学、以及去粘（Debonding）过程中对图案的拉伸和损伤控制。 --- 第四章：极紫外光刻（EUVL）的挑战与解决方案 EUVL是当前半导体制造的焦点，本章集中讨论其工程化所面临的独特难题。 4.1 EUV光学系统设计 由于空气对EUV光吸收严重，系统必须在接近真空的环境下工作。重点解析了反射式光学系统（Reflection Optics）的原理，包括： 多层反射镜（Multilayer Mirrors）：布拉格反射理论，交替堆积的Mo/Si膜结构，以及反射率的优化。 光束路径的真空要求：对真空泵、密封技术及系统污染控制的严格要求。 4.2 EUV光刻胶与光刻过程 与化学放大胶不同，EUV光刻胶依赖于光子在材料中的能量沉积。探讨了新型无机和有机EUV光刻胶的反应机制，以及光子散粒噪声（Stochastic Effect）对图形保真度的影响。 4.3 EUV掩模版（Reticle）的制造与防护 EUV掩模版是反射式的，其制造难度远高于透射掩模版。详细介绍了掩模基板的平整度要求、缓冲层和反射层的沉积，以及光掩模的表面缺陷如何通过投影系统映射到晶圆上，造成“黑点”或“白点”缺陷。 --- 第五章：光刻在微纳器件制造中的应用 本章将光刻技术置于实际制造流程中，展示其在不同领域的应用实例。 5.1 集成电路（IC）制造流程整合 将光刻工序嵌入到CMOS器件制造流程中，涵盖了从栅极、源/漏区到金属互连层的关键光刻步骤。讨论了先进逻辑工艺节点（如7nm, 5nm）中关键层（如Contact/Via层）的工艺窗口管理。 5.2 光电子器件制造 探讨了光刻在制造半导体激光器（LD）、光波导、以及光栅结构中的应用，特别是对周期性结构（如光子晶体）的精确图案化要求。 5.3 微机电系统（MEMS）与传感器制造 分析了在制造高深宽比（High Aspect Ratio）结构时，光刻如何与深反应离子刻蚀（DRIE）工艺紧密配合，以实现高精度的三维结构制造。 --- 第六章：光刻过程的量测与检测技术 精准的量测是保证光刻工艺稳定性的前提。本章介绍用于过程控制的先进量测工具。 6.1 关键尺寸（CD）量测 详述了扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在CD量测中的应用，以及如何通过形貌建模和图像处理技术消除测量误差。 6.2 套刻精度量测 介绍了专用套刻结构（Overlay Targets）的设计，以及基于光学信号分析的高精度套刻量测设备（Overlay Metrology Tools）的工作原理。 6.3 在线与离线缺陷检测 对比了基于激光散射的在线检测系统和基于高分辨率成像的离线检测系统，重点分析了如何区分工艺引入的随机缺陷与掩模版带来的周期性缺陷。 --- 第七章：面向未来的光刻技术展望 本章对光刻技术的未来发展趋势进行预测和探讨。 7.1 替代光刻技术探索 对电子束直写（EBL）在小批量、高精度制造中的定位，以及X射线光刻（XRL）的工程化潜力进行评估。 7.2 智能制造与AI赋能 探讨了如何利用大数据、机器学习和深度学习技术优化光刻参数（如曝光剂量、焦点位置），实现对CD、套刻的实时反馈控制和预测性维护，以提高良率和设备综合效率（OEE）。

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这本书简直是光学设计领域的一股清流，读起来酣畅淋漓。虽然我对非球面光学系统一直抱有一些敬畏之心，总觉得那是高深莫测的理论，但作者的讲解方式却让人感觉豁然开朗。特别是关于像差理论的阐述，不同于传统教科书中那种冷冰冰的公式堆砌，作者似乎总能找到最直观的比喻来描绘复杂的物理现象。举个例子，书中对彗差和场曲的描述，简直就像在给一个初学者绘制一幅生动的地图，让你一下子就能定位到问题所在。更让我惊喜的是，它不仅仅停留在理论层面，而是深入到了实际的加工和检验环节。我印象最深的是关于自由曲面加工误差的分析，那部分内容极其细致，不仅列举了各种可能出现的误差源，还提供了具体的量化标准和评估方法，这对于我们这些一线工程师来说，简直是雪中送炭。这本书的结构安排也很有逻辑性，从基础概念到高级应用，层层递进，让人在学习过程中始终保持着探索的动力。我特别推荐那些正在进行高精度光学元件开发的人士阅读，它能帮你建立起一个全面而扎实的知识体系。

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我是一位刚接触光学设计不久的研究生，这本书对我来说简直是“及时雨”。我之前尝试看一些经典教材，但往往因为缺乏实际工程背景的支撑，读起来枯燥乏味，很多概念总是停留在纸面上。而这本《光学非球面的设计加工与检验》的独特之处在于，它非常注重“工程实践”这一环节。作者在阐述如何优化非球面参数时，没有回避实际操作中的难点，比如迭代过程中的收敛问题，或者在有限计算资源下的策略选择。读到加工部分时，我才真正理解了为什么有些理论上完美的设计，在实际做出来之后性能却大打折扣——原来是加工精度和测量误差在作祟。书中对这些“灰色地带”的讨论，显得非常真诚和坦率。它没有给我们描绘一个“完美世界”的蓝图，而是教会我们如何在充满不确定性的现实世界中，找到最优解。这种脚踏实地的态度，让我对非球面光学设计这门学科的信心大增，不再觉得它遥不可及。

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这本书的作者显然是一位经验极其丰富的实践者，他没有被学术界的某些教条所束缚。阅读这本书的过程，就像是跟随一位大师进行了一场深入的“学术徒步旅行”。他不仅告诉我们“是什么”，更重要的是解释了“为什么会这样”以及“如何应对”。在谈到现代光学设计软件的使用技巧时，书中披露了一些业界内流传的“窍门”和“陷阱”，这些是用户手册中绝对不会提及的。比如，在处理高数值孔径的系统时，如何避免求解器陷入局部最优解的策略，这些细节体现了作者多年来积累的“直觉”和“经验”。对于那些已经掌握了基础理论，但苦于无法将设计推向更高性能境界的工程师来说，这本书提供了一条清晰的进阶路径。它不是一本入门教材，而是一部实战手册，它指导我们如何将光线的抽象行为，转化为可触摸、可制造的高质量光学产品。

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我更侧重于光学仪器的精度控制和质量评估。这本书在“检验”这一部分的内容深度和广度，远远超出了我的预期。它没有简单地介绍几种主流的检测方法，而是深入探讨了不同检测技术（比如干涉测量、三坐标测量）的适用场景、局限性以及它们如何影响最终的光学性能评估。特别是关于系统级误差的传递和累积分析，给我带来了很大的启发。我之前总是在单个元件的精度上打转，但这本书提醒我，在复杂的组装环境中，如何科学地量化和分配公差，才是决定产品成败的关键。作者提供了一些实用的公差分析模型，这些模型是基于大量的工程实践经验总结出来的，而非纯粹的数学推导。这使得我们能够更有效地与机械和装配团队进行沟通，用一套共同的语言来确保最终产品的性能达标。这本书的价值，在于它架起了光学设计、制造和检测之间的沟通桥梁。

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这本书的排版和图示质量令人印象深刻，这一点在专业技术书籍中常常被忽视，但作者在这方面显然下了不少功夫。大量的示意图和流程图清晰地勾勒出了复杂的算法步骤和光学系统的结构。尤其是在讨论波前像差的分解和重建时，那些高分辨率的图形帮助我快速理解了傅里叶变换在光学信息处理中的应用。我个人认为，对于理解几何光学和物理光学交汇处的概念，视觉辅助是至关重要的。这本书在这方面的投入是值得称赞的。此外，书中的专业术语解释得非常到位，即便是那些在不同领域有不同含义的词汇，作者也能给出清晰的界定，避免了读者在跨学科阅读时产生的困惑。总的来说，这是一本不仅内容硬核，连“阅读体验”都做得相当出色的著作。对于希望深入钻研非球面光学细节的专业人士而言，这本书的实用价值是无可替代的。

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