Na področju proizvodnje polprevodnikov, kot osrednje opreme, ki določa natančnost procesa izdelave čipov, je stabilnost notranjega okolja fotolitografskega stroja ključnega pomena. Od vzbujanja ekstremnega ultravijoličnega svetlobnega vira do delovanja nanometrske precizne gibljive platforme ne sme biti najmanjšega odstopanja v nobeni povezavi. Granitne podlage z vrsto edinstvenih lastnosti kažejo neprimerljive prednosti pri zagotavljanju stabilnega delovanja fotolitografskih strojev in izboljšanju natančnosti fotolitografije.
Izjemna elektromagnetna zaščita
Notranjost fotolitografskega stroja je napolnjena s kompleksnim elektromagnetnim okoljem. Elektromagnetne motnje (EMI), ki jih ustvarjajo komponente, kot so viri ekstremne ultravijolične svetlobe, pogonski motorji in visokofrekvenčni napajalniki, če niso učinkovito nadzorovane, bodo resno vplivale na delovanje preciznih elektronskih komponent in optičnih sistemov znotraj opreme. Motnje lahko na primer povzročijo manjša odstopanja v vzorcih fotolitografije. V naprednih proizvodnih procesih je to dovolj, da povzroči napačne povezave tranzistorjev na čipu, kar znatno zmanjša izkoristek čipa.
Granit je nekovinski material in sam po sebi ne prevaja električne energije. V njem ni elektromagnetne indukcije, ki bi jo povzročalo gibanje prostih elektronov v notranjosti, kot je to pri kovinskih materialih. Zaradi te lastnosti je naravni elektromagnetni zaščitni element, ki lahko učinkovito blokira prenosno pot notranjih elektromagnetnih motenj. Ko se izmenično magnetno polje, ki ga ustvarja zunanji vir elektromagnetnih motenj, širi na granitno podlago, granit ni magneten in ga ni mogoče magnetizirati, zato izmenično magnetno polje težko prodre, s čimer se ščitijo osrednje komponente fotolitografskega stroja, nameščenega na podstavku, kot so natančni senzorji in naprave za nastavitev optičnih leč, pred vplivom elektromagnetnih motenj in se zagotavlja natančnost prenosa vzorcev med postopkom fotolitografije.
Odlična združljivost z vakuumom
Ker ekstremno ultravijolično svetlobo (EUV) zlahka absorbirajo vse snovi, vključno z zrakom, morajo stroji za EUV litografijo delovati v vakuumskem okolju. Na tej točki postane združljivost komponent opreme z vakuumskim okoljem še posebej pomembna. V vakuumu se lahko materiali raztopijo, desorbirajo in sproščajo plin. Sproščeni plin ne le absorbira EUV svetlobo, kar zmanjša intenzivnost in učinkovitost prenosa svetlobe, ampak lahko tudi onesnaži optične leče. Vodna para lahko na primer oksidira leče, ogljikovodiki pa lahko na lečah odložijo ogljikove plasti, kar resno vpliva na kakovost litografije.
Granit ima stabilne kemijske lastnosti in v vakuumskem okolju komaj sprošča pline. Glede na strokovne teste je v simuliranem vakuumskem okolju fotolitografskega stroja (kot je ultra čisto vakuumsko okolje, v katerem se nahajata optični sistem za osvetljevanje in optični sistem za slikanje v glavni komori, ki zahteva H₂O < 10⁻⁵ Pa, CₓHᵧ < 10⁻⁷ Pa) stopnja odplinjevanja granitne podlage izjemno nizka, precej nižja kot pri drugih materialih, kot so kovine. To omogoča, da notranjost fotolitografskega stroja dolgo časa ohranja visoko stopnjo vakuuma in čistočo, kar zagotavlja visoko prepustnost EUV svetlobe med prenosom in ultra čisto okolje za uporabo optičnih leč, podaljšuje življenjsko dobo optičnega sistema in izboljšuje splošno delovanje fotolitografskega stroja.
Močna odpornost proti vibracijam in toplotna stabilnost
Med postopkom fotolitografije natančnost na nanometrski ravni zahteva, da fotolitografski stroj ne sme imeti niti najmanjših vibracij ali toplotnih deformacij. Vibracije okolja, ki jih povzroča delovanje druge opreme in gibanje osebja v delavnici, ter toplota, ki jo proizvaja sam fotolitografski stroj med delovanjem, lahko vplivajo na natančnost fotolitografije. Granit ima visoko gostoto in trdo teksturo ter odlično odpornost proti vibracijam. Njegova notranja mineralnokristalna struktura je kompaktna, kar lahko učinkovito zmanjša energijo vibracij in hitro prepreči širjenje vibracij. Eksperimentalni podatki kažejo, da lahko granitna podlaga pod istim virom vibracij zmanjša amplitudo vibracij za več kot 90 % v 0,5 sekunde. V primerjavi s kovinsko podlago lahko hitreje povrne stabilnost opreme, kar zagotavlja natančen relativni položaj med fotolitografsko lečo in rezino ter preprečuje zamegljenost vzorca ali neporavnanost zaradi vibracij.
Medtem je koeficient toplotnega raztezanja granita izjemno nizek, približno (4-8) × 10⁻⁶/℃, kar je precej manj kot pri kovinskih materialih. Med delovanjem fotolitografskega stroja, tudi če notranja temperatura niha zaradi dejavnikov, kot sta oddajanje toplote iz svetlobnega vira in trenje mehanskih komponent, lahko granitna podlaga ohrani dimenzijsko stabilnost in se zaradi toplotnega raztezanja in krčenja ne bo bistveno deformirala. Zagotavlja stabilno in zanesljivo oporo za optični sistem in platformo za natančno gibanje ter ohranja doslednost natančnosti fotolitografije.
Čas objave: 20. maj 2025