In der Halbleiterfertigung ist die Stabilität des internen Umfelds der Fotolithografieanlage von entscheidender Bedeutung, da sie als Kernkomponente die Präzision des Chipherstellungsprozesses bestimmt. Von der Anregung durch die extreme ultraviolette Lichtquelle bis hin zum Betrieb der nanometergenauen Bewegungsplattform darf es in keinem Glied zu Abweichungen kommen. Granitfundamente mit ihren einzigartigen Eigenschaften bieten unvergleichliche Vorteile für den stabilen Betrieb von Fotolithografieanlagen und die Steigerung der Fotolithografiegenauigkeit.
Hervorragende elektromagnetische Abschirmleistung
Das Innere einer Fotolithografieanlage ist von einem komplexen elektromagnetischen Feld durchzogen. Elektromagnetische Störungen (EMI), die von Komponenten wie extremen ultravioletten Lichtquellen, Antriebsmotoren und Hochfrequenznetzteilen erzeugt werden, können, wenn sie nicht effektiv kontrolliert werden, die Leistung von Präzisionsbauteilen und optischen Systemen innerhalb der Anlage erheblich beeinträchtigen. Beispielsweise können Störungen geringfügige Abweichungen in den Fotolithografiemustern verursachen. In modernen Fertigungsprozessen reicht dies aus, um fehlerhafte Transistorverbindungen auf dem Chip zu erzeugen und die Chipausbeute deutlich zu reduzieren.
Granit ist ein nichtmetallisches Material und leitet von sich aus keinen Strom. Im Gegensatz zu metallischen Materialien tritt keine elektromagnetische Induktion durch die Bewegung freier Elektronen im Inneren auf. Diese Eigenschaft macht Granit zu einem natürlichen elektromagnetischen Abschirmkörper, der die Ausbreitung interner elektromagnetischer Störungen effektiv blockiert. Wenn sich das von einer externen elektromagnetischen Störquelle erzeugte Wechselfeld auf die Granitbasis ausbreitet, dringt es aufgrund der nichtmagnetischen Eigenschaften des Granits, der sich nicht magnetisieren lässt, nur schwer ein. Dadurch werden die Kernkomponenten der auf der Basis installierten Fotolithografieanlage, wie Präzisionssensoren und optische Linsenjustiervorrichtungen, vor elektromagnetischen Störungen geschützt und die Genauigkeit der Musterübertragung während des Fotolithografieprozesses gewährleistet.
Hervorragende Staubsaugerkompatibilität
Da extremes ultraviolettes Licht (EUV) von allen Substanzen, einschließlich Luft, leicht absorbiert wird, müssen EUV-Lithografieanlagen im Vakuum betrieben werden. Daher ist die Kompatibilität der Anlagenkomponenten mit dem Vakuum besonders wichtig. Im Vakuum können sich Materialien lösen, desorbieren und Gase freisetzen. Die freigesetzten Gase absorbieren nicht nur EUV-Licht und verringern so dessen Intensität und Transmissionseffizienz, sondern können auch optische Linsen verunreinigen. Beispielsweise kann Wasserdampf die Linsen oxidieren, und Kohlenwasserstoffe können Kohlenstoffschichten auf den Linsen ablagern, was die Qualität der Lithografie erheblich beeinträchtigt.
Granit besitzt stabile chemische Eigenschaften und gibt im Vakuum kaum Gase ab. Professionelle Tests haben gezeigt, dass die Ausgasungsrate des Granitsubstrats in einer simulierten Fotolithografie-Maschinenumgebung (wie beispielsweise der Reinraumumgebung, in der sich das Beleuchtungs- und das Abbildungssystem in der Hauptkammer befinden und die H₂O < 10⁻⁵ Pa und CₓHᵧ < 10⁻⁷ Pa erfordert) extrem niedrig ist und deutlich unter der anderer Materialien wie Metalle liegt. Dadurch kann im Inneren der Fotolithografie-Maschine über lange Zeit ein hohes Vakuum und eine hohe Reinheit aufrechterhalten werden. Dies gewährleistet eine hohe Transmission von EUV-Licht während der Transmission und eine Reinraumumgebung für optische Linsen, verlängert die Lebensdauer des optischen Systems und verbessert die Gesamtleistung der Fotolithografie-Maschine.
Hohe Vibrationsfestigkeit und thermische Stabilität
Beim Fotolithografieprozess ist Präzision im Nanometerbereich unerlässlich. Daher darf die Fotolithografiemaschine keinerlei Vibrationen oder thermischen Verformungen aufweisen. Umgebungsbedingte Vibrationen, die durch den Betrieb anderer Geräte und die Bewegungen von Personal in der Werkstatt entstehen, sowie die von der Fotolithografiemaschine selbst erzeugte Wärme können die Genauigkeit der Fotolithografie beeinträchtigen. Granit zeichnet sich durch hohe Dichte und Härte sowie eine ausgezeichnete Vibrationsfestigkeit aus. Seine kompakte innere Kristallstruktur dämpft Vibrationsenergie effektiv und unterdrückt deren Ausbreitung schnell. Experimentelle Daten zeigen, dass eine Granitbasis bei gleicher Vibrationsquelle die Vibrationsamplitude innerhalb von 0,5 Sekunden um mehr als 90 % reduzieren kann. Im Vergleich zu einer Metallbasis stabilisiert sie die Anlage schneller und gewährleistet so die präzise relative Position zwischen Fotolithografielinse und Wafer. Dadurch werden durch Vibrationen verursachte Unschärfen oder Fehlausrichtungen der Strukturen vermieden.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Granit ist mit etwa (4–8) × 10⁻⁶/℃ extrem niedrig und liegt damit deutlich unter dem von Metallen. Selbst bei Temperaturschwankungen im Inneren der Fotolithografieanlage, beispielsweise durch Wärmeentwicklung der Lichtquelle oder Reibung mechanischer Komponenten, behält die Granitbasis ihre Formstabilität und verformt sich durch Wärmeausdehnung und -kontraktion kaum. Sie bietet eine stabile und zuverlässige Unterstützung für das optische System und die Präzisionsbewegungsplattform und gewährleistet so die gleichbleibende Genauigkeit der Fotolithografie.
Veröffentlichungsdatum: 20. Mai 2025