Между полупроводниковой фабрикой и унитазом гораздо больше общего, чем может показаться на первый взгляд. Самое очевидное это то, что оба этих шедевра науки и техники используют воду для удаления из системы отходов жизнедеятельности человека. Но если в случае с унитазом вдаваться в подробности необходимости нет, то на полупроводниковой фабрике использование сверхчистой воды — сложный и многогранный процесс.
В процессе изготовления чипов очистка и промывка полупроводниковых пластин происходит многократно на самых разных этапах производства. Даже незначительные пыль и мусор могут привести к дефектам чипов. После проведения влажной химической обработки, например проявления фоторезиста или этапа травления, именно вода используется как средство промывки. Ну а в случае со столь популярной в наше время иммерсионной фотолитографии глубокого ультрафиолета вода используется в качестве дополнительной линзы с целью увеличения разрешения системы.
Причём в случае с иммерсионной фотолитографией вода также не находится в статичном положении: она постоянно подаётся и удаляется из соответствующего бассейна, чтобы обеспечить соответствующий уровень чистоты. Впрочем, унитазы с системами канализации на полупроводниковых фабриках, разумеется, также имеются. В общем, полупроводниковое производство — это очень серьёзный потребитель воды.
Причём здесь японская фирма Toto? Эта компания одновременно является производителем важных компонентов для самых передовых на сегодняшний день EUV фотолитографов экстремального ультрафиолета (ключевого оборудования в производстве ультрасовременных микросхем) и широкой линейки санитарно-гигиенического оборудования, включая унитазы. Дело в том, что высокотехнологичный туалет — одна из главных визитных карточек современной Японии. Умный туалет, больше похожий на космический корабль, управляемый компьютером, давно стал в Стране восходящего солнца обычным делом.
И именно Toto является признанным передовиком в деле приобщения остального мира к японскому образу жизни, по крайней мере в таком чувствительном для всех вопросе как личная гигиена. Знаменитые сиденья для унитаза Washlet со встроенным биде стали очень популярны, в том числе далеко за пределами Японии. Опыт японской компании в области керамики пригодился и на полупроводниковом производстве. На фабрике пластина проходит множество этапов обработки (многие тысячи) от поступления сырой пластины до выхода готовых чипов. И на каждом этапе пластину нужно надёжно и точно удерживать и перемещать.
Для этого на заре фотолитографии (в некоторых случаях и сейчас) использовались механические захваты, потом доминирующее положение заняли захваты вакуумные. К примеру, в уже упомянутых иммерсионных DUV фотолитографах пластину удерживают именно вакуумные патроны. Но в EUV фотолитографах вакуумные зажимы работают не столь уверенно. Ведь EUV машины используют световые волны длиной всего 13,5 нм. В обычной воздушной среде эти волны поглощаются воздухом. Так что EUV машины работают в вакууме. Поэтому вакуумному патрону пришлось бы работать в вакуумной среде.
В итоге было найдено более эффективное решение: электростатические зажимы из алюмооксидной керамики (Al2O3), которые удерживают пластину с помощью электростатических сил. Причём диаметр керамического зажима соответствует диаметру (к примеру, 300 мм) обрабатываемой пластины. Именно Toto была в авангарде этих разработок.
Причём EUV литографами применение электростатических патронов не ограничивается. Они в том числе используются на этапах плазменного травления и химического осаждения из паровой фазы. Причём на различных этапах полупроводникового производство захваты Toto используются ещё с восьмидесятых годов. Ну а с появлением EUV фотолитографов потребность в них только увеличилась. Есть у Toto и серьёзный конкурент по части вакуумных патронов. Это также японский производитель Shinko Electric.
Поскольку электростатические зажимы демонстрируют превосходные характеристики, их востребованность в полупроводниковой промышленности только возрастает. Так что ни Toto, ни Shinko Electric на дефицит заказов не жалуются.