В области производства полупроводников, поскольку это основное оборудование, определяющее точность процесса изготовления микросхем, стабильность внутренней среды фотолитографического станка имеет решающее значение. От возбуждения источника экстремального ультрафиолетового излучения до работы платформы нанопрецизионной точности перемещения – ни малейшего отклонения не допускается ни на одном звене. Гранитные основания, обладающие рядом уникальных свойств, демонстрируют непревзойденные преимущества в обеспечении стабильной работы фотолитографических станков и повышении точности фотолитографии.
Выдающиеся характеристики электромагнитного экранирования
Внутреннее пространство фотолитографического станка заполнено сложной электромагнитной средой. Электромагнитные помехи (ЭМП), создаваемые такими компонентами, как источники ультрафиолетового излучения, приводные двигатели и высокочастотные источники питания, при отсутствии эффективного контроля могут серьёзно повлиять на работу прецизионных электронных компонентов и оптических систем оборудования. Например, помехи могут привести к небольшим отклонениям в фотолитографических шаблонах. В сложных производственных процессах этого достаточно, чтобы привести к неправильному подключению транзисторов на кристалле, что значительно снижает выход годных кристаллов.
Гранит – неметаллический материал, не проводящий электричество. В нём отсутствует явление электромагнитной индукции, вызванное движением свободных электронов, как в металлических материалах. Эта особенность делает его естественным электромагнитным экранирующим телом, способным эффективно блокировать пути передачи внутренних электромагнитных помех. При распространении переменного магнитного поля, создаваемого внешним источником электромагнитных помех, к гранитному основанию, поскольку гранит немагнитен и не намагничивается, переменному магнитному полю трудно проникнуть, что защищает основные компоненты фотолитографической машины, установленные на основании, такие как прецизионные датчики и устройства регулировки оптических линз, от влияния электромагнитных помех и обеспечивает точность переноса рисунка в процессе фотолитографии.
Отличная совместимость с вакуумом
Поскольку экстремальный ультрафиолетовый свет (EUV) легко поглощается всеми веществами, включая воздух, литографические установки EUV должны работать в вакуумной среде. В этом случае совместимость компонентов оборудования с вакуумной средой становится особенно важной. В вакууме материалы могут растворяться, десорбироваться и выделять газ. Выделяющийся газ не только поглощает EUV-излучение, снижая его интенсивность и эффективность пропускания, но и может загрязнять оптические линзы. Например, водяной пар может окислять линзы, а углеводороды – образовывать на них углеродные отложения, что серьёзно влияет на качество литографии.
Гранит обладает стабильными химическими свойствами и практически не выделяет газ в вакуумной среде. Согласно профессиональным испытаниям, в условиях, имитирующих вакуум фотолитографической машины (например, в сверхчистой вакуумной среде, в которой находятся оптическая система освещения и система формирования изображений в основной камере, требующей H₂O < 10⁻⁵ Па, CₓHᵧ < 10⁻⁷ Па), скорость газовыделения гранитного основания чрезвычайно низка, значительно ниже, чем у других материалов, таких как металлы. Это позволяет поддерживать высокий уровень вакуума и чистоту внутри фотолитографической машины в течение длительного времени, обеспечивая высокое пропускание EUV-излучения во время передачи и сверхчистую среду для оптических линз, продлевая срок службы оптической системы и улучшая общую производительность фотолитографической машины.
Высокая вибростойкость и термостойкость
В процессе фотолитографии, точность на уровне нанометров требует, чтобы фотолитографическая машина не имела ни малейшей вибрации или тепловой деформации. Вибрации окружающей среды, возникающие при работе другого оборудования и перемещении персонала в цехе, а также тепло, выделяемое самой фотолитографической машиной во время работы, могут повлиять на точность фотолитографии. Гранит обладает высокой плотностью и твердой текстурой, а также превосходной вибростойкостью. Его внутренняя минеральная кристаллическая структура компактна, что позволяет эффективно ослаблять энергию вибрации и быстро подавлять распространение вибрации. Экспериментальные данные показывают, что при том же источнике вибрации гранитное основание может снизить амплитуду вибрации более чем на 90% в течение 0,5 секунды. По сравнению с металлическим основанием, оно позволяет быстрее восстанавливать устойчивость оборудования, обеспечивая точное взаимное расположение фотолитографической линзы и пластины, а также предотвращая размытие или смещение рисунка, вызванное вибрацией.
Между тем, коэффициент теплового расширения гранита чрезвычайно низок, приблизительно (4-8) × 10⁻⁶/℃, что значительно ниже, чем у металлических материалов. Во время работы фотолитографического станка, даже при колебаниях внутренней температуры, вызванных такими факторами, как тепловыделение от источника света и трение механических компонентов, гранитное основание сохраняет размерную стабильность и не подвергается значительным деформациям из-за теплового расширения и сжатия. Оно обеспечивает стабильную и надежную опору для оптической системы и прецизионной платформы, поддерживая постоянство точности фотолитографии.
Время публикации: 20 мая 2025 г.