Στον τομέα της κατασκευής ημιαγωγών, ως ο βασικός εξοπλισμός που καθορίζει την ακρίβεια της διαδικασίας κατασκευής τσιπ, η σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος της φωτολιθογραφικής μηχανής είναι ζωτικής σημασίας. Από την διέγερση της πηγής ακραίας υπεριώδους φωτός έως τη λειτουργία της πλατφόρμας κίνησης ακριβείας νανοκλίμακας, δεν μπορεί να υπάρξει η παραμικρή απόκλιση σε κάθε σύνδεσμο. Οι βάσεις γρανίτη, με μια σειρά από μοναδικές ιδιότητες, επιδεικνύουν απαράμιλλα πλεονεκτήματα στη διασφάλιση της σταθερής λειτουργίας των φωτολιθογραφικών μηχανών και στην ενίσχυση της ακρίβειας της φωτολιθογραφίας.
Εξαιρετική απόδοση ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης
Το εσωτερικό μιας φωτολιθογραφικής μηχανής είναι γεμάτο με ένα πολύπλοκο ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον. Οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) που παράγονται από εξαρτήματα όπως πηγές ακραίας υπεριώδους φωτός, κινητήρες κίνησης και τροφοδοτικά υψηλής συχνότητας, εάν δεν ελεγχθούν αποτελεσματικά, θα επηρεάσουν σοβαρά την απόδοση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ακριβείας και των οπτικών συστημάτων εντός του εξοπλισμού. Για παράδειγμα, οι παρεμβολές μπορεί να προκαλέσουν μικρές αποκλίσεις στα πρότυπα φωτολιθογραφίας. Σε προηγμένες διαδικασίες κατασκευής, αυτό αρκεί για να οδηγήσει σε λανθασμένες συνδέσεις τρανζίστορ στο τσιπ, μειώνοντας σημαντικά την απόδοση του τσιπ.
Ο γρανίτης είναι ένα μη μεταλλικό υλικό και δεν άγει τον ηλεκτρισμό από μόνος του. Δεν υπάρχει φαινόμενο ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής που να προκαλείται από την κίνηση ελεύθερων ηλεκτρονίων στο εσωτερικό του, όπως στα μεταλλικά υλικά. Αυτό το χαρακτηριστικό τον καθιστά ένα φυσικό ηλεκτρομαγνητικό σώμα θωράκισης, το οποίο μπορεί να μπλοκάρει αποτελεσματικά τη διαδρομή μετάδοσης των εσωτερικών ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών. Όταν το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο που παράγεται από την εξωτερική πηγή ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών διαδίδεται στη βάση του γρανίτη, επειδή ο γρανίτης δεν είναι μαγνητικός και δεν μπορεί να μαγνητιστεί, το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο είναι δύσκολο να διεισδύσει, προστατεύοντας έτσι τα βασικά εξαρτήματα της μηχανής φωτολιθογραφίας που είναι εγκατεστημένη στη βάση, όπως αισθητήρες ακριβείας και συσκευές ρύθμισης οπτικών φακών, από την επίδραση των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών και διασφαλίζοντας την ακρίβεια της μεταφοράς μοτίβων κατά τη διάρκεια της φωτολιθογραφικής διαδικασίας.
Άριστη συμβατότητα με το κενό
Επειδή η ακραία υπεριώδης ακτινοβολία (EUV) απορροφάται εύκολα από όλες τις ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του αέρα, οι μηχανές λιθογραφίας EUV πρέπει να λειτουργούν σε περιβάλλον κενού. Σε αυτό το σημείο, η συμβατότητα των εξαρτημάτων του εξοπλισμού με το περιβάλλον κενού αποκτά ιδιαίτερη σημασία. Στο κενό, τα υλικά μπορούν να διαλύσουν, να εκροφήσουν και να απελευθερώσουν αέριο. Το απελευθερούμενο αέριο όχι μόνο απορροφά το φως EUV, μειώνοντας την ένταση και την απόδοση μετάδοσης του φωτός, αλλά μπορεί επίσης να μολύνει τους οπτικούς φακούς. Για παράδειγμα, οι υδρατμοί μπορούν να οξειδώσουν τους φακούς και οι υδρογονάνθρακες μπορούν να εναποθέσουν στρώματα άνθρακα στους φακούς, επηρεάζοντας σοβαρά την ποιότητα της λιθογραφίας.
Ο γρανίτης έχει σταθερές χημικές ιδιότητες και σπάνια απελευθερώνει αέριο σε περιβάλλον κενού. Σύμφωνα με επαγγελματικές δοκιμές, σε ένα προσομοιωμένο περιβάλλον κενού μηχανής φωτολιθογραφίας (όπως το εξαιρετικά καθαρό περιβάλλον κενού στο οποίο βρίσκονται το οπτικό σύστημα φωτισμού και το οπτικό σύστημα απεικόνισης στον κύριο θάλαμο, που απαιτεί H₂O < 10⁻⁵ Pa, CₓHᵧ < 10⁻⁷ Pa), ο ρυθμός απαγωγής αερίων της βάσης του γρανίτη είναι εξαιρετικά χαμηλός, πολύ χαμηλότερος από αυτόν άλλων υλικών όπως τα μέταλλα. Αυτό επιτρέπει στο εσωτερικό της μηχανής φωτολιθογραφίας να διατηρεί υψηλό βαθμό κενού και καθαριότητας για μεγάλο χρονικό διάστημα, εξασφαλίζοντας την υψηλή διαπερατότητα του φωτός EUV κατά τη μετάδοση και ένα εξαιρετικά καθαρό περιβάλλον χρήσης για τους οπτικούς φακούς, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του οπτικού συστήματος και βελτιώνοντας τη συνολική απόδοση της μηχανής φωτολιθογραφίας.
Ισχυρή αντοχή σε κραδασμούς και θερμική σταθερότητα
Κατά τη διάρκεια της φωτολιθογραφικής διαδικασίας, η ακρίβεια σε νανομετρικό επίπεδο απαιτεί η φωτολιθογραφική μηχανή να μην παρουσιάζει την παραμικρή δόνηση ή θερμική παραμόρφωση. Οι περιβαλλοντικοί κραδασμοί που παράγονται από τη λειτουργία άλλου εξοπλισμού και την κίνηση του προσωπικού στο εργαστήριο, καθώς και η θερμότητα που παράγεται από την ίδια τη φωτολιθογραφική μηχανή κατά τη λειτουργία, ενδέχεται να επηρεάσουν την ακρίβεια της φωτολιθογραφίας. Ο γρανίτης έχει υψηλή πυκνότητα και σκληρή υφή, και έχει εξαιρετική αντοχή στους κραδασμούς. Η εσωτερική ορυκτή κρυσταλλική δομή του είναι συμπαγής, γεγονός που μπορεί να μετριάσει αποτελεσματικά την ενέργεια των κραδασμών και να καταστείλει γρήγορα τη διάδοση των κραδασμών. Πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι υπό την ίδια πηγή κραδασμών, η βάση από γρανίτη μπορεί να μειώσει το πλάτος των κραδασμών κατά περισσότερο από 90% εντός 0,5 δευτερολέπτων. Σε σύγκριση με τη μεταλλική βάση, μπορεί να επαναφέρει τον εξοπλισμό σε σταθερότητα πιο γρήγορα, εξασφαλίζοντας την ακριβή σχετική θέση μεταξύ του φακού φωτολιθογραφίας και του πλακιδίου, και αποφεύγοντας το θάμπωμα των μοτίβων ή την κακή ευθυγράμμιση που προκαλείται από τους κραδασμούς.
Εν τω μεταξύ, ο συντελεστής θερμικής διαστολής του γρανίτη είναι εξαιρετικά χαμηλός, περίπου (4-8) ×10⁻⁶/℃, ο οποίος είναι πολύ χαμηλότερος από αυτόν των μεταλλικών υλικών. Κατά τη λειτουργία της φωτολιθογραφικής μηχανής, ακόμη και αν η εσωτερική θερμοκρασία κυμαίνεται λόγω παραγόντων όπως η παραγωγή θερμότητας από την πηγή φωτός και η τριβή από τα μηχανικά εξαρτήματα, η βάση του γρανίτη μπορεί να διατηρήσει διαστασιακή σταθερότητα και δεν θα υποστεί σημαντική παραμόρφωση λόγω θερμικής διαστολής και συστολής. Παρέχει σταθερή και αξιόπιστη στήριξη για το οπτικό σύστημα και την πλατφόρμα ακριβούς κίνησης, διατηρώντας τη συνέπεια της ακρίβειας της φωτολιθογραφίας.
Ώρα δημοσίευσης: 20 Μαΐου 2025