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光刻机的外壳有何用处?

2023-03-30 10:45:00

各类的粽子各有风味,但不变的是,粽子一定要用粽叶包起来。粽叶的功能不仅仅是美观而已,粽子因为有粽叶札实的包裹,在蒸煮的过程中,能确保内馅不松散,美味不流失。粽叶本身的香气增加了粽子的口感。粽叶本身还有天然抗菌的成分,在夏天可以有一定的防腐杀菌的功效。

粽叶有许多功能,粽子没有粽叶无法成就一个好吃的粽子,同样的,光刻机的外壳是不是也是有许多的功能呢?还是它只是个光刻机的外衣?今天光刻小讲堂在端午节应个景来为各位聊聊光刻机的外壳有什么功能。

 

防止污染物进入

首先,光刻机外壳有个重要功能就是防止污染物进入光刻机,虽然光刻机已经是在无尘室作业了,但无尘室并非完全无尘,一般在半导体车间的无尘等级有10级和100级两种,而如刻蚀和光刻这些重要的制程都是在无尘等级10的环境。也就是每立方英尺存在10个以下大小为0.5微米的微粒子。

虽然已经相当洁净了,但0.5微米等于是500纳米,这样大小的灰尘粒子对于现在10纳米线宽等级的芯片来说是无比巨大的。如果沾上必定造成不良。所以我们就用光刻机的外壳来阻绝外界的灰尘,再利用高效空气过滤器(HEPA filter)产生无尘的空气送往光刻机内产生正压空间。如此,外界的灰尘粒子就完全不会进入到光刻机内了。 


 

维持温度稳定

另外一个重要的功能是维持光刻机内的温度稳定。光刻机内的控温在最关键的元件部分可精准保持在22±0.005℃。高效能的控温系统当然是关键,但光刻机的外壳可以阻绝外界温度变异对内部的影响。 


 

保护工作人员安全

除了维护光刻机内部的温度和洁净度,外壳还有个重要功能就是安全。在新一代的NXT机种,ASML应用了磁悬浮的平台,以增加曝光平台的运动速度和稳定性。

在曝光平台下是一块高强磁场的永久磁铁,它的磁力达到16,000高斯。是地球磁场的20,000倍以上。即使是ASML工程师对平台进行维护,都要对磁力平台做好防护处理才能开始作业。未处理前这磁力是可能将工具吸附上去造成光刻机零件的损伤或人员的受伤。因此,在光刻机运行期间,外壳阻隔了磁力区,产生了重要的保护作用。 


 

阻挡镭射散射光

各位同学可能会问,我看过一些机台在外壳上是有透明视窗的,可以看到里面的作业。对于操作人员也比较方便。ASML的光刻机全都包的紧紧的,是有什么黑科技不给看吗?

其实不只是黑科技,更重要的是安全。光刻机中所采用的光源是镭射光,从镭射光源模组导入光刻机,通过光罩,由透镜组聚焦成像至晶圆上。 


 

镭射光依强度一般分为5级,等级Class 3B以上的镭射光对人体是有危害的。而ASML光刻机曝光镭射的功率可达9OW,是属于Class 4的高强镭射,如此功率强的镭射,即使是射至晶圆、光学元件表面等反射产生的杂散光(stray light)射入眼中都会造成眼睛的受损。

 

镭射等级

强度

设备举例

危害

Class 1

<0.39mW

CD播放器

无危害

Class 2

0.39~1mW

镭射笔

不凝视无危害

Class 3R

1mW~5mW

镭射瞄准器

不凝视无危害

Class 3B

5mW~0.5W

镭射量测

眼睛受到危害

Class 4

>0.5W

镭射切割、焊接

眼睛、皮肤、引发火灾

 

相信各位光刻小讲堂的同学,这几天在吃粽子的时候,一定会想到,ASML光刻机的外壳和粽叶一样有着重要的功能,没有这看似平凡的外壳,光刻机就不能够正常运作。

 

以上内容均发布在ASML阿斯麦光刻微信公众号,欢迎搜索关注获取更多技术洞察。

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