In de cruciale schakel van de chipfabricage – het scannen van wafers – bepaalt de nauwkeurigheid van de apparatuur de kwaliteit van de chip. Het probleem van thermische uitzetting van de granieten machinebasis, een belangrijk onderdeel van deze apparatuur, heeft veel aandacht gekregen.
De thermische uitzettingscoëfficiënt van graniet ligt doorgaans tussen 4 en 8 × 10⁻⁶/℃, wat veel lager is dan die van metalen en marmer. Dit betekent dat de afmetingen relatief weinig veranderen bij temperatuurschommelingen. Het is echter belangrijk om te benadrukken dat een lage thermische uitzetting niet betekent dat er geen thermische uitzetting plaatsvindt. Zelfs de kleinste uitzetting kan bij extreme temperatuurschommelingen de nauwkeurigheid van waferscans op nanoschaal beïnvloeden.
Tijdens het scannen van wafers kunnen er verschillende oorzaken zijn voor thermische uitzetting. De temperatuurschommelingen in de werkplaats, de warmte die wordt gegenereerd door de werking van de apparatuur en de kortstondige hoge temperaturen die ontstaan door de laserbewerking, zorgen er allemaal voor dat de granieten basis uitzet en krimpt als gevolg van temperatuurveranderingen. Door deze thermische uitzetting kan de rechtheid van de geleiderail en de vlakheid van het platform afwijken, wat resulteert in een onnauwkeurige bewegingsbaan van de wafertafel. Ook de ondersteunende optische componenten kunnen verschuiven, waardoor de scanstraal afwijkt. Continu gebruik gedurende langere tijd leidt bovendien tot een opeenhoping van fouten, waardoor de nauwkeurigheid steeds verder afneemt.
Maar geen zorgen. Er zijn al oplossingen. Qua materialen worden granietaders met een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt geselecteerd en onderworpen aan een verouderingsbehandeling. Wat de temperatuur betreft, wordt de temperatuur in de werkplaats nauwkeurig geregeld op 23 ± 0,5 °C of zelfs lager, en er wordt een actief warmteafvoersysteem voor de basis ontworpen. Qua constructie worden symmetrische structuren en flexibele ondersteuningen toegepast, en wordt realtime monitoring uitgevoerd met behulp van temperatuursensoren. Fouten veroorzaakt door thermische vervorming worden dynamisch gecorrigeerd door algoritmen.
Hoogwaardige apparatuur zoals ASML-lithografiemachines zorgt er met deze methoden voor dat de thermische uitzetting van de granieten basis binnen een zeer klein bereik blijft, waardoor de nauwkeurigheid van het scannen van wafers nanometerniveau kan bereiken. Zolang het echter goed wordt gecontroleerd, blijft de granieten basis daarom een betrouwbare keuze voor apparatuur voor het scannen van wafers.
Geplaatst op: 12 juni 2025