W kluczowym ogniwie produkcji układów scalonych – skanowaniu płytek półprzewodnikowych – dokładność sprzętu decyduje o jakości układu. Problem rozszerzalności cieplnej granitowej podstawy maszyny, jako ważnego elementu wyposażenia, przyciągnął wiele uwagi.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej granitu wynosi zazwyczaj od 4 do 8×10⁻⁶/℃, czyli jest znacznie niższy niż w przypadku metali i marmuru. Oznacza to, że wraz ze zmianą temperatury jego rozmiar zmienia się stosunkowo nieznacznie. Należy jednak pamiętać, że niska rozszerzalność cieplna nie oznacza jej braku. Przy ekstremalnych wahaniach temperatury nawet najmniejsze rozszerzenie może wpłynąć na dokładność skanowania płytek w skali nano.
Podczas procesu skanowania płytek istnieje wiele przyczyn występowania rozszerzalności cieplnej. Wahania temperatury w warsztacie, ciepło generowane przez pracę podzespołów oraz natychmiastowa wysoka temperatura powstająca podczas obróbki laserowej powodują „rozszerzanie i kurczenie się” granitowej podstawy pod wpływem zmian temperatury. Gdy podstawa ulegnie rozszerzeniu cieplnemu, prostoliniowość prowadnicy i płaskość platformy mogą ulec odchyleniu, co skutkuje niedokładną trajektorią ruchu stołu z płytkami. Przesunięciu ulegną również wspierające elementy optyczne, powodując „odchylenie” wiązki skanującej. Długotrwała ciągła praca będzie również skutkować akumulacją błędów, co z kolei pogorszy dokładność.
Ale bez obaw. Ludzie już mają rozwiązania. Jeśli chodzi o materiały, zostaną wybrane żyły granitowe o niższym współczynniku rozszerzalności cieplnej i poddane procesowi starzenia. Jeśli chodzi o kontrolę temperatury, temperatura w warsztacie będzie precyzyjnie kontrolowana i będzie wynosić 23 ± 0,5°C lub nawet mniej, a dla podstawy zostanie również zaprojektowane aktywne urządzenie do odprowadzania ciepła. Jeśli chodzi o projekt konstrukcyjny, zastosowano symetryczne struktury i elastyczne podpory, a monitorowanie w czasie rzeczywistym odbywa się za pomocą czujników temperatury. Błędy spowodowane odkształceniami termicznymi są dynamicznie korygowane za pomocą algorytmów.
Zaawansowany sprzęt, taki jak maszyny litograficzne ASML, dzięki tym metodom utrzymuje rozszerzalność cieplną granitowej podstawy w niezwykle małym zakresie, umożliwiając dokładność skanowania płytek sięgającą nanometrów. Dlatego też, pod warunkiem odpowiedniej kontroli, granitowa podstawa pozostaje niezawodnym wyborem dla urządzeń do skanowania płytek.
Czas publikacji: 12 czerwca 2025 r.