從電磁幹擾到真空相容性:光刻機中花崗岩底座的不可替代性。


在半導體製造領域,作為決定晶片製造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,每個環節都容不得絲毫偏差。花崗岩底座憑藉其一系列獨特的性能,在確保光刻機穩定運作和提升光刻精度方面展現出無可比擬的優勢。
出色的電磁屏蔽性能
光刻機的內部充滿了複雜的電磁環境。諸如極紫外光源、驅動馬達和高頻電源等組件所產生的電磁幹擾(EMI)若無法有效控制,將嚴重影響設備內部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案出現輕微偏差。在先進製造製程中,這種偏差足以導致晶片上電晶體連接錯誤,從而顯著降低晶片良率。
花崗岩是一種非金屬材料,本身不導電。它不像金屬材料那樣,內部自由電子的運動不會產生電磁感應現象。這項特性使其成為天然的電磁屏蔽體,能夠有效阻擋內部電磁幹擾的傳播路徑。當外部電磁幹擾源產生的交變磁場傳播到花崗岩基座時,由於花崗岩不具磁性且無法被磁化,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,例如精密感測器和光學鏡頭調節裝置,免受電磁幹擾的影響,並確保光刻過程中圖案轉移的精度。

精密花崗岩38
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,因此EUV微影機必須在真空環境下運作。此時,設備組件與真空環境的兼容性就顯得格外重要。在真空中,材料可能會溶解、解吸並釋放氣體。釋放的氣體不僅會吸收EUV光,降低光的強度和透射效率,還可能污染光學透鏡。例如,水蒸氣會氧化透鏡,碳氫化合物會在透鏡上沉積碳層,嚴重影響微影品質。
花崗岩具有穩定的化學性質,在真空環境下幾乎不釋放氣體。專業測試表明,在模擬光刻機真空環境(例如主腔內照明光學系統和成像光學系統所在的超潔淨真空環境,要求H₂O < 10⁻⁵ Pa,CₓHᵧ < 10⁻⁷ Pa)下,花崗岩基座的脫氣率極低,遠低於金屬等其他材料。這使得光刻機內部能夠長時間保持高真空度和潔淨度,保證了極紫外光傳輸過程中的高透過率,並為光學鏡頭提供了超潔淨的使用環境,延長了光學系統的使用壽命,從而提升了光刻機的整體性能。
較強的抗振性和熱穩定性
在光刻製程中,奈米級的精度要求光刻機不能有絲毫振動或熱變形。車間內其他設備運作和人員移動產生的環境振動,以及光刻機本身運作產生的熱量,都可能幹擾光刻精度。花崗岩密度高、質地堅硬,具有優異的抗振性能。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,在相同的振動源下,花崗岩底座可在0.5秒內將振動幅度降低90%以上。與金屬底座相比,花崗岩底座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,避免振動造成的圖案模糊或錯位。
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,即使內部溫度因光源發熱、機械部件摩擦等因素而波動,花崗岩底座也能保持尺寸穩定性,不會因熱脹冷縮而顯著變形。它為光學系統和精密運動平台提供了穩定可靠的支撐,從而保證了光刻精度的一致性。

精密花崗岩08


發佈時間:2025年5月20日