Nel passaggio chiave della produzione di chip, ovvero la scansione dei wafer, la precisione dell'apparecchiatura determina la qualità del chip. Come componente importante dell'apparecchiatura, il problema dell'espansione termica della base in granito della macchina ha attirato molta attenzione.
Il coefficiente di dilatazione termica del granito è solitamente compreso tra 4 e 8×10⁻⁶/℃, molto inferiore a quello dei metalli e del marmo. Ciò significa che al variare della temperatura, le sue dimensioni variano relativamente poco. Tuttavia, è importante notare che una bassa dilatazione termica non significa che non ci sia dilatazione termica. In caso di fluttuazioni estreme di temperatura, anche la minima dilatazione può influire sulla precisione nanometrica della scansione dei wafer.
Durante il processo di scansione dei wafer, le cause della dilatazione termica sono molteplici. Le fluttuazioni di temperatura in officina, il calore generato dal funzionamento dei componenti dell'apparecchiatura e l'elevata temperatura istantanea generata dalla lavorazione laser causano l'espansione e la contrazione della base in granito a causa delle variazioni di temperatura. Una volta che la base subisce l'espansione termica, la rettilineità della guida e la planarità della piattaforma potrebbero deviare, causando una traiettoria di movimento imprecisa del tavolo di scansione. Anche i componenti ottici di supporto si sposteranno, causando una "deviazione" del fascio di scansione. Anche il funzionamento continuo per un lungo periodo di tempo accumulerà errori, peggiorando progressivamente la precisione.
Ma non preoccupatevi. Le soluzioni sono già disponibili. Per quanto riguarda i materiali, verranno selezionate vene di granito con un coefficiente di dilatazione termica inferiore, che saranno sottoposte a un trattamento di invecchiamento. Per quanto riguarda il controllo della temperatura, la temperatura dell'officina verrà mantenuta con precisione a 23±0,5 °C o anche meno, e verrà progettato anche un dispositivo di dissipazione attiva del calore per la base. Per quanto riguarda la progettazione strutturale, verranno adottate strutture simmetriche e supporti flessibili, e il monitoraggio in tempo reale verrà effettuato tramite sensori di temperatura. Gli errori causati dalla deformazione termica verranno corretti dinamicamente tramite algoritmi.
Grazie a questi metodi, apparecchiature di fascia alta come le macchine litografiche ASML mantengono l'effetto di espansione termica della base in granito entro un intervallo estremamente ridotto, consentendo una precisione di scansione dei wafer pari a un nanometro. Pertanto, se opportunamente controllata, la base in granito rimane una scelta affidabile per le apparecchiature di scansione dei wafer.
Data di pubblicazione: 12 giugno 2025