V oblasti výroby polovodičov, ako kľúčového zariadenia, ktoré určuje presnosť procesu výroby čipov, je stabilita vnútorného prostredia fotolitografického stroja životne dôležitá. Od excitácie extrémneho ultrafialového zdroja svetla až po prevádzku nanorozmernej presnej pohyblivej platformy, v každom článku nemôže dôjsť k najmenšej odchýlke. Žulové základne s radom jedinečných vlastností vykazujú bezkonkurenčné výhody pri zabezpečovaní stabilnej prevádzky fotolitografických strojov a zvyšovaní presnosti fotolitografie.
Vynikajúci elektromagnetický tieniaci výkon
Vnútro fotolitografického stroja je naplnené zložitým elektromagnetickým prostredím. Elektromagnetické rušenie (EMI) generované komponentmi, ako sú zdroje extrémneho ultrafialového žiarenia, hnacie motory a vysokofrekvenčné napájacie zdroje, ak nie je účinne kontrolované, vážne ovplyvní výkon presných elektronických komponentov a optických systémov v zariadení. Rušenie môže napríklad spôsobiť mierne odchýlky vo fotolitografických vzoroch. V pokročilých výrobných procesoch to stačí na to, aby viedlo k nesprávnemu zapojeniu tranzistorov na čipe, čo výrazne znižuje výťažnosť čipu.
Žula je nekovový materiál a sama o sebe nevedie elektrický prúd. Nedochádza k žiadnemu javu elektromagnetickej indukcie spôsobenému pohybom voľných elektrónov vo vnútri, ako je to v prípade kovových materiálov. Táto vlastnosť z nej robí prirodzené elektromagnetické tieniace teleso, ktoré dokáže účinne blokovať prenosovú cestu vnútorného elektromagnetického rušenia. Keď sa striedavé magnetické pole generované vonkajším zdrojom elektromagnetického rušenia šíri na žulový podklad, keďže žula je nemagnetická a nedá sa zmagnetizovať, striedavé magnetické pole ťažko preniká, čím sa chránia základné komponenty fotolitografického stroja nainštalovaného na podklade, ako sú presné senzory a zariadenia na nastavenie optických šošoviek, pred vplyvom elektromagnetického rušenia a zabezpečuje sa presnosť prenosu vzoru počas procesu fotolitografie.
Vynikajúca kompatibilita s vákuom
Keďže extrémne ultrafialové svetlo (EUV) je ľahko absorbované všetkými látkami vrátane vzduchu, litografické stroje EUV musia pracovať vo vákuovom prostredí. V tomto bode je kompatibilita komponentov zariadenia s vákuovým prostredím obzvlášť dôležitá. Vo vákuu sa materiály môžu rozpúšťať, desorbovať a uvoľňovať plyn. Uvoľnený plyn nielen absorbuje EUV svetlo, čím znižuje intenzitu a účinnosť prenosu svetla, ale môže tiež kontaminovať optické šošovky. Napríklad vodná para môže oxidovať šošovky a uhľovodíky môžu na šošovkách usadzovať uhlíkové vrstvy, čo vážne ovplyvňuje kvalitu litografie.
Žula má stabilné chemické vlastnosti a vo vákuovom prostredí takmer neuvoľňuje plyn. Podľa profesionálnych testov je v simulovanom vákuovom prostredí fotolitografického stroja (ako je ultračisté vákuové prostredie, v ktorom sa nachádza osvetľovací optický systém a zobrazovací optický systém v hlavnej komore, vyžadujúce H₂O < 10⁻⁵ Pa, CₓHᵧ < 10⁻⁷ Pa) miera odplyňovania žulovej základne extrémne nízka, oveľa nižšia ako u iných materiálov, ako sú kovy. To umožňuje vnútru fotolitografického stroja udržiavať vysoký stupeň vákua a čistotu po dlhú dobu, čím sa zabezpečuje vysoká priepustnosť EUV svetla počas prenosu a ultračisté prostredie používania optických šošoviek, predlžuje sa životnosť optického systému a zlepšuje sa celkový výkon fotolitografického stroja.
Silná odolnosť voči vibráciám a tepelná stabilita
Počas procesu fotolitografie si presnosť na nanometrovej úrovni vyžaduje, aby fotolitografický stroj nevykazoval ani najmenšie vibrácie ani tepelnú deformáciu. Vibrácie prostredia generované prevádzkou iných zariadení a pohybom personálu v dielni, ako aj teplo produkované samotným fotolitografickým strojom počas prevádzky, môžu ovplyvňovať presnosť fotolitografie. Žula má vysokú hustotu a tvrdú textúru a vynikajúcu odolnosť voči vibráciám. Jej vnútorná minerálna kryštalická štruktúra je kompaktná, čo dokáže účinne tlmiť vibračnú energiu a rýchlo potlačiť šírenie vibrácií. Experimentálne údaje ukazujú, že pri rovnakom zdroji vibrácií môže žulová základňa znížiť amplitúdu vibrácií o viac ako 90 % v priebehu 0,5 sekundy. V porovnaní s kovovou základňou dokáže rýchlejšie obnoviť stabilitu zariadenia, čím sa zabezpečí presná relatívna poloha medzi fotolitografickou šošovkou a doštičkou a zabráni sa rozmazaniu alebo nesprávnemu zarovnaniu vzoru spôsobenému vibráciami.
Koeficient tepelnej rozťažnosti žuly je zároveň extrémne nízky, približne (4-8) × 10⁻⁶/℃, čo je oveľa menej ako u kovových materiálov. Počas prevádzky fotolitografického stroja, aj keď vnútorná teplota kolíše v dôsledku faktorov, ako je generovanie tepla zo svetelného zdroja a trenie z mechanických komponentov, si žulová základňa zachováva rozmerovú stabilitu a nepodlieha výraznej deformácii v dôsledku tepelnej rozťažnosti a sťahovania. Poskytuje stabilnú a spoľahlivú oporu pre optický systém a platformu s presným pohybom, čím sa zachováva konzistentná presnosť fotolitografie.
Čas uverejnenia: 20. mája 2025