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在半導體製造領域,作為決定晶片製程精度的核心設備,光刻機內部環境的穩定性至關重要。從極紫外光源的激發,到奈米級精密運動平台的運行,每個環節都不容有絲毫偏差。花崗岩基座憑藉著一系列獨特的性能,在保障光刻機穩定運作、提升光刻精度方面展現出無與倫比的優勢。
優異的電磁屏蔽性能
光刻機內部電磁環境複雜。極紫外光源、驅動馬達、高頻電源等零件所產生的電磁幹擾(EMI)若無法有效控制,將嚴重影響設備內精密電子元件和光學系統的性能。例如,幹擾可能導致光刻圖形出現微小偏差。在先進的製造流程中,這足以導致晶片上電晶體連接錯誤,從而大幅降低晶片良率。
花崗岩屬於非金屬材料,本身不導電,且不存在金屬材料內部自由電子運動所引起的電磁感應現象。這項特性使其成為天然的電磁屏蔽體,能夠有效阻斷內部電磁幹擾的傳輸路徑。當外部電磁幹擾源產生的交變磁場傳播到花崗岩基座上時,由於花崗岩本身不具磁性,無法被磁化,交變磁場難以穿透,從而保護安裝在基座上的光刻機核心部件,如精密感測器、光學鏡頭調節裝置等免受電磁幹擾的影響,確保光刻過程中圖形轉移的準確性。
優異的真空相容性
由於極紫外光 (EUV) 極易被包括空氣在內的所有物質吸收,EUV 微影機必須在真空環境中運作。此時,設備部件與真空環境的兼容性尤其重要。在真空環境中,材料會溶解、脫附並釋放氣體。這些釋放的氣體不僅會吸收 EUV 光,降低光的強度和傳輸效率,還可能污染光學鏡片。例如,水蒸氣會氧化鏡片,碳氫化合物會在鏡片上沉積碳層,嚴重影響微影品質。
花崗岩化學性質穩定,在真空環境下幾乎不釋放氣體。經專業測試,在類比光刻機真空環境下(如主腔體內照明光學系統及成像光學系統所在的超淨真空環境,要求H₂O<10⁻⁵Pa,CₓHᵧ<10⁻⁷Pa),花崗岩底座的釋氣率極低,遠低於金屬等其他材料。這使得光刻機內部能夠長期維持較高的真空度和潔淨度,確保EUV光在傳輸過程中的高透過率和光學鏡片的超淨使用環境,延長光學系統的使用壽命,提升光刻機的整體性能。
抗震性強,熱穩定性高
在光刻過程中,奈米級的精度要求光刻機不能有絲毫的振動和熱變形。車間內其他設備運作、人員走動等環境振動,以及光刻機本身運作產生的熱量,都可能對光刻精度產生幹擾。花崗岩密度高、質地堅硬,具有優異的抗振性。其內部礦物晶體結構緻密,能有效衰減振動能量,快速抑制振動傳播。實驗數據表明,在相同振源下,花崗岩底座可在0.5秒內將振動幅度降低90%以上。相較於金屬底座,它能更快地使設備恢復穩定,確保光刻鏡頭與晶圓之間的精確相對位置,避免因振動導致的圖案模糊或錯位。
同時,花崗岩的熱膨脹係數極低,約(4-8)×10⁻⁶/℃,遠低於金屬材料。在光刻機運作過程中,即使因光源發熱、機械部件摩擦等因素導致內部溫度發生波動,花崗岩底座也能保持尺寸穩定性,不會因熱脹冷縮而發生明顯變形,為光學系統和精密運動平台提供穩定可靠的支撐,保持光刻精度的一致性。
發佈時間:2025年5月20日