האם בסיס מכונת הגרניט יתרחב עקב חום במהלך סריקת פרוסות?

בקשר המרכזי בייצור שבבים - סריקת פרוסות סיליקון, דיוק הציוד קובע את איכות השבב. כמרכיב חשוב בציוד, בעיית ההתפשטות התרמית של בסיס מכונת הגרניט משכה תשומת לב רבה.

מקדם ההתפשטות התרמית של גרניט הוא בדרך כלל בין 4 ל-8×10⁻⁶/℃, שהוא נמוך בהרבה מזה של מתכות ושיש. משמעות הדבר היא שכאשר הטמפרטורה משתנה, גודלו משתנה יחסית מעט. עם זאת, יש לציין כי התפשטות תרמית נמוכה אינה אומרת שאין התפשטות תרמית. תחת תנודות טמפרטורה קיצוניות, אפילו ההתפשטות הקלה ביותר עשויה להשפיע על הדיוק הננומטרי של סריקת פרוסות סיליקון.

במהלך תהליך סריקת הוופלים, ישנן סיבות רבות להתרחשות התפשטות תרמית. תנודות הטמפרטורה בסדנה, החום הנוצר כתוצאה מהפעלת רכיבי הציוד והטמפרטורה הגבוהה המיידית שנגרמת על ידי עיבוד הלייזר, כולם יגרמו לבסיס הגרניט "להתרחב ולהתכווץ עקב שינויי טמפרטורה". לאחר שהבסיס עובר התפשטות תרמית, ישרות מסילת ההדרכה ושטיחות הפלטפורמה עלולות לסטות, וכתוצאה מכך מסלול תנועה לא מדויק של שולחן הוופלים. גם הרכיבים האופטיים התומכים יזוזו, מה שיגרום לקרן הסריקה "לסטות". עבודה רציפה במשך זמן רב תצבור גם שגיאות, מה שיהפוך את הדיוק לגרוע יותר ויותר.

אבל אל דאגה. לאנשים כבר יש פתרונות. מבחינת חומרים, ייבחרו עורקי גרניט בעלי מקדם התפשטות תרמית נמוך יותר ויעברו טיפול הזדקנות. מבחינת בקרת טמפרטורה, טמפרטורת הסדנה נשלטת במדויק על 23±0.5℃ או אפילו נמוכה יותר, וגם יתוכנן התקן פיזור חום אקטיבי לבסיס. מבחינת תכנון מבני, מאומצים מבנים סימטריים ותמיכות גמישות, וניטור בזמן אמת מתבצע באמצעות חיישני טמפרטורה. השגיאות הנגרמות מעיוות תרמי מתוקנות באופן דינמי על ידי אלגוריתמים.

ציוד מתקדם כמו מכונות ליתוגרפיה של ASML, באמצעות שיטות אלו, שומר על אפקט ההתפשטות התרמית של בסיס הגרניט בטווח קטן ביותר, מה שמאפשר לדיוק סריקת הוופלים להגיע לרמה ננומטרית. לכן, כל עוד הוא נשלט כראוי, בסיס הגרניט נשאר בחירה אמינה עבור ציוד סריקת הוופלים.