Nel campo della produzione di semiconduttori, in quanto apparecchiatura fondamentale che determina la precisione del processo di produzione dei chip, la stabilità dell'ambiente interno della macchina fotolitografica è di vitale importanza. Dall'eccitazione della sorgente di luce ultravioletta estrema al funzionamento della piattaforma di movimento di precisione nanometrica, non può esserci la minima deviazione in ogni collegamento. Le basi in granito, con una serie di proprietà uniche, dimostrano vantaggi ineguagliabili nel garantire il funzionamento stabile delle macchine fotolitografiche e nel migliorare la precisione della fotolitografia.
Eccezionali prestazioni di schermatura elettromagnetica
L'interno di una macchina fotolitografica è permeato da un ambiente elettromagnetico complesso. Le interferenze elettromagnetiche (EMI) generate da componenti come sorgenti di luce ultravioletta estrema, motori di azionamento e alimentatori ad alta frequenza, se non controllate efficacemente, comprometteranno seriamente le prestazioni dei componenti elettronici di precisione e dei sistemi ottici all'interno dell'apparecchiatura. Ad esempio, le interferenze possono causare lievi deviazioni nei pattern fotolitografici. Nei processi di produzione avanzati, questo è sufficiente a causare connessioni errate dei transistor sul chip, riducendo significativamente la resa del chip.
Il granito è un materiale non metallico e non conduce elettricità di per sé. Non si verifica alcun fenomeno di induzione elettromagnetica causato dal movimento di elettroni liberi al suo interno, come nei materiali metallici. Questa caratteristica lo rende un corpo schermante elettromagnetico naturale, in grado di bloccare efficacemente il percorso di trasmissione delle interferenze elettromagnetiche interne. Quando il campo magnetico alternato generato dalla sorgente di interferenza elettromagnetica esterna si propaga alla base di granito, poiché il granito non è magnetico e non può essere magnetizzato, il campo magnetico alternato risulta difficile da penetrare, proteggendo così i componenti principali della macchina fotolitografica installata sulla base, come i sensori di precisione e i dispositivi di regolazione delle lenti ottiche, dall'influenza delle interferenze elettromagnetiche e garantendo la precisione del trasferimento del pattern durante il processo fotolitografico.
Ottima compatibilità con il vuoto
Poiché la luce ultravioletta estrema (EUV) viene facilmente assorbita da tutte le sostanze, inclusa l'aria, le macchine litografiche EUV devono operare in un ambiente sotto vuoto. A questo punto, la compatibilità dei componenti dell'apparecchiatura con l'ambiente sotto vuoto diventa particolarmente cruciale. Nel vuoto, i materiali possono dissolversi, desorbirsi e rilasciare gas. Il gas rilasciato non solo assorbe la luce EUV, riducendone l'intensità e l'efficienza di trasmissione, ma può anche contaminare le lenti ottiche. Ad esempio, il vapore acqueo può ossidare le lenti e gli idrocarburi possono depositare strati di carbonio sulle lenti, compromettendo seriamente la qualità della litografia.
Il granito ha proprietà chimiche stabili e rilascia pochissimo gas in un ambiente sotto vuoto. Secondo test professionali, in un ambiente sotto vuoto simulato di una macchina fotolitografica (come l'ambiente sotto vuoto ultra-pulito in cui si trovano il sistema ottico di illuminazione e il sistema ottico di imaging nella camera principale, che richiede H₂O < 10⁻⁵ Pa, CₓHᵧ < 10⁻⁷ Pa), il tasso di degassamento della base in granito è estremamente basso, di gran lunga inferiore a quello di altri materiali come i metalli. Ciò consente all'interno della macchina fotolitografica di mantenere un elevato grado di vuoto e una pulizia prolungata, garantendo un'elevata trasmittanza della luce EUV durante la trasmissione e un ambiente di utilizzo ultra-pulito per le lenti ottiche, prolungando la durata del sistema ottico e migliorando le prestazioni complessive della macchina fotolitografica.
Elevata resistenza alle vibrazioni e stabilità termica
Durante il processo di fotolitografia, la precisione nanometrica richiede che la macchina fotolitografica non subisca la minima vibrazione o deformazione termica. Le vibrazioni ambientali generate dal funzionamento di altre apparecchiature e dal movimento del personale in officina, così come il calore prodotto dalla macchina fotolitografica stessa durante il funzionamento, possono interferire con la precisione della fotolitografia. Il granito ha un'elevata densità e una consistenza dura, e possiede un'eccellente resistenza alle vibrazioni. La sua struttura cristallina minerale interna è compatta, il che può attenuare efficacemente l'energia delle vibrazioni e sopprimerne rapidamente la propagazione. Dati sperimentali mostrano che, a parità di sorgente di vibrazione, la base in granito può ridurre l'ampiezza delle vibrazioni di oltre il 90% in 0,5 secondi. Rispetto alla base in metallo, può ripristinare la stabilità dell'apparecchiatura più rapidamente, garantendo la precisa posizione relativa tra la lente fotolitografica e il wafer ed evitando sfocature o disallineamenti causati dalle vibrazioni.
Allo stesso tempo, il coefficiente di dilatazione termica del granito è estremamente basso, pari a circa (4-8) × 10⁻⁶/℃, molto inferiore a quello dei materiali metallici. Durante il funzionamento della macchina fotolitografica, anche in caso di fluttuazioni di temperatura interna dovute a fattori quali il calore generato dalla sorgente luminosa e l'attrito dei componenti meccanici, la base in granito mantiene la stabilità dimensionale e non subisce deformazioni significative dovute all'espansione e alla contrazione termica. Fornisce un supporto stabile e affidabile per il sistema ottico e la piattaforma di movimento di precisione, mantenendo la costanza della precisione fotolitografica.
Data di pubblicazione: 20 maggio 2025