ニュース - 次世代リソグラフィーにおける花崗岩とセラミックの選択

半導体リソグラフィーのナノメートルの世界では、わずかな構造上のゆがみや微視的な熱膨張が、数百万ドルのシリコンウェハを役に立たなくしてしまう可能性があります。業界が2nmノード以降へと移行するにつれ、装置基盤に使用される材料はもはや単なる「支持材」ではなく、精度の追求において積極的な役割を果たすようになっています。

ZHHIMGでは、世界中のOEMから次のような質問を受けることが増えています。「実績のある精密花崗岩の安定性を維持すべきでしょうか、それとも高度な技術セラミックスに移行する時期でしょうか？」答えは、お客様のアプリケーションの具体的な物理的特性にあります。

安定性の物理学：花崗岩 vs. セラミック

比較すると精密花崗岩部品セラミック部材を使用する場合は、精密工学の「三位一体」である減衰、熱安定性、剛性を考慮する必要があります。

1. 振動減衰：天然微細構造の利点

振動はスループットの敵です。天然の火成岩である花崗岩は、複雑な多結晶構造を有し、天然の衝撃吸収材として機能します。この内部摩擦により、花崗岩はほとんどの合成素材よりもはるかに効率的に機械的エネルギーを分散させることができます。

対照的に、炭化ケイ素（SiC）やアルミナなどの先進セラミックは非常に剛性が高いです。この剛性は高周波応答に有利ですが、セラミックは内部減衰が大幅に小さくなります。ステージが極めて高い加速度で移動するリソグラフィ環境において、ZHHIMGの花崗岩製ベースは、光学系の完璧なアライメントを維持するために必要な「静かな」環境を提供します。

2. 熱力学：ミクロンの管理

熱膨張は長期的な精度のボトルネックとなることがよくあります。天然花崗岩の熱膨張係数（CTE）は極めて低く、通常は5×10^{-6}/Kから6×10^{-6}/K程度です。

先進セラミックスは、公称CTE値をさらに低く抑えることができますが、多くの場合、熱慣性も低くなります。つまり、全体的な膨張量は少ないものの、周囲温度の変動に対する反応速度ははるかに速くなります。花崗岩の大きな熱質量は「緩衝材」として機能し、大規模な用途に適しています。リソグラフィー機ベース長時間の連続運転中も環境が一定に保たれる必要がある場合。

リソグラフィーの最先端材料

現代のリソグラフィー装置は、おそらくこれまでに作られた装置の中で最も複雑なものでしょう。主要な構造フレームについては、業界では歴史的に精密花崗岩部品非磁性と耐腐食性があるためです。

しかし、ウェーハチャックやショートストロークステージなど、リソグラフィスタック内の特定の高速可動部品では、優れた剛性対重量比を持つセラミックが注目を集めています。ZHHIMGでは、将来はこれらの材料の競争ではなく、戦略的なハイブリッド統合にあると考えています。基礎に花崗岩ベースを使用し、高動的部品にセラミックを使用することで、エンジニアは減衰と速度の究極のバランスを実現できます。