Im entscheidenden Schritt der Chipfertigung – dem Wafer-Scanning – bestimmt die Genauigkeit der Anlagen die Chipqualität. Als wichtige Anlagenkomponente hat das Problem der Wärmeausdehnung des Granit-Maschinenfundaments viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Granit liegt üblicherweise zwischen 4 und 8 × 10⁻⁶/℃ und ist damit deutlich niedriger als der von Metallen und Marmor. Das bedeutet, dass sich seine Größe bei Temperaturänderungen nur geringfügig ändert. Es ist jedoch zu beachten, dass eine geringe Wärmeausdehnung nicht bedeutet, dass keine Wärmeausdehnung stattfindet. Bei extremen Temperaturschwankungen kann selbst die geringste Ausdehnung die Genauigkeit des Wafer-Scannens im Nanometerbereich beeinträchtigen.
Beim Wafer-Scannen treten aus verschiedenen Gründen thermische Ausdehnungen auf. Temperaturschwankungen in der Werkstatt, die durch den Betrieb der Anlagenkomponenten erzeugte Wärme und die kurzzeitig hohen Temperaturen bei der Laserbearbeitung führen dazu, dass sich die Granitplatte temperaturabhängig ausdehnt und zusammenzieht. Durch diese thermische Ausdehnung können die Geradheit der Führungsschiene und die Ebenheit der Plattform beeinträchtigt werden, was zu ungenauen Bewegungsbahnen des Wafertisches führt. Auch die optischen Komponenten verschieben sich, wodurch der Scanstrahl abgelenkt wird. Bei längerem, kontinuierlichem Betrieb akkumulieren sich diese Fehler und verschlechtern die Genauigkeit zunehmend.
Aber keine Sorge. Es gibt bereits Lösungen. Bei den Materialien werden Granitadern mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgewählt und einer Alterungsbehandlung unterzogen. Die Temperatur in der Werkstatt wird präzise auf 23 ± 0,5 °C oder sogar darunter geregelt, und für das Fundament wird eine aktive Wärmeableitungsvorrichtung vorgesehen. Hinsichtlich der Konstruktion kommen symmetrische Strukturen und flexible Stützen zum Einsatz, und die Temperatur wird in Echtzeit mittels Sensoren überwacht. Fehler, die durch thermische Verformung entstehen, werden dynamisch durch Algorithmen korrigiert.
Hochwertige Anlagen wie die Lithographiemaschinen von ASML halten durch diese Verfahren die thermische Ausdehnung der Granitbasis in einem extrem kleinen Bereich, wodurch die Wafer-Scangenauigkeit im Nanometerbereich erreicht wird. Daher bleibt die Granitbasis bei sachgemäßer Kontrolle eine zuverlässige Wahl für Wafer-Scansysteme.
Veröffentlichungsdatum: 12. Juni 2025