前言

科技创新是综合国力提升的关键，是人类进步的基石。以蒸汽机的广泛使用为代表的第一次工业革命，将人类从农业时代带进了工业时代，开创了以机器代替手工劳动的时代。以电力能源代替或补充蒸汽机动力为代表的第二次工业革命，将人类带进了电气时代，科技和生产力得到了空前发展。以电子信息技术为代表的第三次工业革命，将人类带进了全新的科技世界。英国引领并主导了第一次工业革命，使其迅速成长为“日不落帝国”。欧洲国家和美国、日本同时经历了第二次工业革命，综合国力得到了大大的提升。美国引领并主导了第三次工业革命，确定了在全球的统治地位。

我国自改革开放以来，赶上并抓住了第三次工业革命，综合国力得到了很大提升。当今，世界正处于百年未有之大变局，以“智能制造”为主的第四次工业革命已经到来。智能工厂、智能生产、智能汽车、智能家居、智能物流等产业即将爆发。

集成电路被称为智能产品的“大脑”，重要程度可见一斑。先进集成电路制造极为复杂，需要全球多个产业分工协作才可完成。对于28nm以下的技术节点，刻蚀的加工精度可达到头发丝直径的几千分之一甚至上万分之一，其中涉及大量的材料、射频、机械、电气、软件等专业知识。等离子体刻蚀机作为集成电路制造的重要设备之一，其重要程度仅次于光刻机。尤其是近年来，随着集成电路特征尺寸的缩小，特别是对于14nm以下节点，等离子体刻蚀机的重要程度尤为突出。传统的深紫外光光刻机的光刻尺寸极限为76nm，必须使用多重图形化技术才能进一步缩小尺寸，如使用自对准双重图形（SADP）和自对准四重图形（SAQP）技术可以成倍缩小图形尺寸，可提高集成电路的集成度。多重图形化进一步增加了等离子体刻蚀工艺的步骤，加大了等离子体刻蚀机的使用比重。所以，等离子体刻蚀机的品质或能力直接关系到晶圆制造的水平。当下，随着集成电路需求的提升、集成电路制造产线的扩充，等离子体刻蚀机的需求旺盛，相关专业人才严重紧缺。

本书系统地介绍了等离子体刻蚀原理以及工艺工程问题和解决方案，希望可提升从业者的专业技术水平，为行业的进步尽绵薄之力。

由北方华创刻蚀团队研发的等离子体刻蚀机具有良好的工艺性能，广泛应用于微电子产品制造领域，凭借在等离子体控制技术、腔室设计技术、刻蚀工艺技术、软件技术等方面的积累与创新，实现了对硅、介质、金属等材料的良好刻蚀。

本书基于已公开发表的文献以及北方华创刻蚀团队近20年来对等离子体刻蚀研究的经验和结论，内容包括集成电路简介、等离子体基本原理、集成电路制造中的等离子体刻蚀工艺、集成电路封装中的等离子体刻蚀工艺、等离子体刻蚀机、等离子体测试和表征、等离子体仿真、颗粒控制和量产。

本书主编为赵晋荣，副主编为孙岩、李东三、黄亚辉、纪安宽，编委成员还有蒋中伟、林源为、韦刚、李兴存、唐希文、董子晗、连庆庆。另外，特别感谢王海莉、杨京、王建龙、苏恒毅、简师节、杨光、朱海云、郝亮等。

由于编者水平有限，加之时间仓促，书中不当之处在所难免，敬请各位专家、学者以及工程技术人员批评指正。

赵晋荣

2022年8月于北京北方华创

作者简介

赵晋荣，北京北方华创微电子装备有限公司董事长，教授级高工，北京学者。

赵晋荣同志从事集成电路装备行业37年，主导实施了多项国家科技攻关项目，项目成果填补多项国内空白。曾获得国家科技进步二等奖、国家科技重大专项“突出贡献奖”、“北京市劳动模范”等多项荣誉，入选国家百千万人才工程、科技北京百名领军人才等多项人才计划。