מהפרעות אלקטרומגנטיות ועד תאימות ואקום: חוסר ההחלפה של בסיסי גרניט במכונות ליתוגרפיה.

​
בתחום ייצור המוליכים למחצה, בהיותו הציוד המרכזי הקובע את דיוק תהליך ייצור השבבים, יציבות הסביבה הפנימית של מכונת הפוטוליתוגרפיה היא בעלת חשיבות חיונית. החל מעירור מקור האור האולטרה סגול הקיצוני ועד להפעלת פלטפורמת התנועה המדויקת בקנה מידה ננומטרי, לא יכולה להיות סטייה קלה ביותר בכל חוליה. בסיסי גרניט, בעלי סדרה של תכונות ייחודיות, מפגינים יתרונות חסרי תקדים בהבטחת פעולה יציבה של מכונות פוטוליתוגרפיה ובשיפור דיוק הפוטוליתוגרפיה.
ביצועי מיגון אלקטרומגנטיים יוצאי דופן
פנים מכונת הפוטוליתוגרפיה מלא בסביבה אלקטרומגנטית מורכבת. הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) הנוצרות על ידי רכיבים כגון מקורות אור אולטרה סגול קיצוניים, מנועי הנעה וספקי כוח בתדר גבוה, אם לא יבוצענה בקרה יעילה, ישפיעו קשות על ביצועי הרכיבים האלקטרוניים והמערכות האופטיות המדויקות בתוך הציוד. לדוגמה, הפרעות עלולות לגרום לסטיות קלות בדפוסי הפוטוליתוגרפיה. בתהליכי ייצור מתקדמים, די בכך כדי להוביל לחיבורי טרנזיסטור שגויים על השבב, מה שמפחית משמעותית את תפוקת השבב.
גרניט הוא חומר שאינו מתכתי ואינו מוליך חשמל בעצמו. אין תופעת אינדוקציה אלקטרומגנטית הנגרמת מתנועת אלקטרונים חופשיים בתוכו כמו בחומרים מתכתיים. מאפיין זה הופך אותו לגוף מגן אלקטרומגנטי טבעי, שיכול לחסום ביעילות את נתיב ההעברה של הפרעות אלקטרומגנטיות פנימיות. כאשר השדה המגנטי המתחלף שנוצר על ידי מקור ההפרעה האלקטרומגנטית החיצוני מתפשט לבסיס הגרניט, מכיוון שהגרניט אינו מגנטי ואינו ניתן למגנט, קשה לחדור את השדה המגנטי המתחלף, ובכך מגן על רכיבי הליבה של מכונת הפוטוליתוגרפיה המותקנת על הבסיס, כגון חיישנים מדויקים והתקני כוונון עדשות אופטיות, מהשפעת ההפרעות האלקטרומגנטיות ומבטיח את דיוק העברת התבנית במהלך תהליך הפוטוליתוגרפיה.

תאימות מעולה לוואקום
מכיוון שאור אולטרה סגול קיצוני (EUV) נספג בקלות על ידי כל החומרים, כולל אוויר, מכונות ליתוגרפיה מסוג EUV חייבות לפעול בסביבת ואקום. בשלב זה, התאימות של רכיבי הציוד לסביבת הוואקום הופכת להיות קריטית במיוחד. בוואקום, חומרים עלולים להתמוסס, להיספג ולשחרר גז. הגז המשתחרר לא רק סופג אור EUV, מה שמפחית את עוצמת האור ויעילות ההעברה שלו, אלא גם עלול לזהם עדשות אופטיות. לדוגמה, אדי מים עלולים לחמצן את העדשות, ופחמימנים עלולים להצטבר בשכבות פחמן על העדשות, דבר שמשפיע קשות על איכות הליתוגרפיה.
לגרניט תכונות כימיות יציבות והוא כמעט ואינו משחרר גז בסביבת ואקום. על פי בדיקות מקצועיות, בסביבת ואקום מדומה של מכונת פוטוליתוגרפיה (כגון סביבת ואקום נקייה במיוחד שבה ממוקמות מערכת התאורה האופטית ומערכת ההדמיה האופטית בתא הראשי, הדורשת H₂O < 10⁻⁵ Pa, CₓHᵧ < 10⁻⁷ Pa), קצב פליטת הגזים של בסיס הגרניט נמוך ביותר, נמוך בהרבה מזה של חומרים אחרים כמו מתכות. זה מאפשר לחלק הפנימי של מכונת הפוטוליתוגרפיה לשמור על דרגת ואקום גבוהה וניקיון לאורך זמן, מה שמבטיח העברה גבוהה של אור EUV במהלך ההעברה וסביבת שימוש נקייה במיוחד עבור עדשות אופטיות, מאריך את חיי השירות של המערכת האופטית ומשפר את הביצועים הכוללים של מכונת הפוטוליתוגרפיה.
עמידות חזקה לרעידות ויציבות תרמית
במהלך תהליך הפוטוליתוגרפיה, הדיוק ברמת הננומטרי דורש שמכונת הפוטוליתוגרפיה לא תחווה את הרטט או העיוות התרמי הקל ביותר. רעידות סביבתיות הנוצרות כתוצאה מהפעלת ציוד אחר ותנועת כוח אדם בסדנה, כמו גם החום המופק על ידי מכונת הפוטוליתוגרפיה עצמה במהלך הפעולה, עלולים להפריע לדיוק הפוטוליתוגרפיה. לגרניט צפיפות גבוהה ומרקם קשה, והוא בעל עמידות מצוינת לרעידות. מבנה הגביש המינרלי הפנימי שלו הוא קומפקטי, שיכול להחליש ביעילות את אנרגיית הרעידות ולדכא במהירות את התפשטות הרעידות. נתונים ניסויים מראים שתחת אותו מקור רעידות, בסיס הגרניט יכול להפחית את משרעת הרעידות ביותר מ-90% תוך 0.5 שניות. בהשוואה לבסיס המתכת, הוא יכול להחזיר את הציוד ליציבות מהר יותר, להבטיח את המיקום היחסי המדויק בין עדשת הפוטוליתוגרפיה לפרוסת הבד, ולמנוע טשטוש דפוס או חוסר יישור הנגרם כתוצאה מרעידות.
בינתיים, מקדם ההתפשטות התרמית של גרניט נמוך ביותר, בקירוב (4-8) × 10⁻⁶/℃, שהוא נמוך בהרבה מזה של חומרים מתכתיים. במהלך פעולת מכונת הפוטוליתוגרפיה, גם אם הטמפרטורה הפנימית משתנה עקב גורמים כמו יצירת חום ממקור האור וחיכוך מרכיבים מכניים, בסיס הגרניט יכול לשמור על יציבות ממדית ולא יעבור עיוות משמעותי עקב התפשטות והתכווצות תרמית. הוא מספק תמיכה יציבה ואמינה למערכת האופטית ולפלטפורמת התנועה המדויקת, תוך שמירה על עקביות דיוק הפוטוליתוגרפיה.