Wird sich die Granit-Maschinenbasis aufgrund der Hitze beim Wafer-Scannen ausdehnen?

Beim Wafer-Scannen, einem Schlüsselelement der Chipherstellung, ist die Genauigkeit der Ausrüstung ausschlaggebend für die Qualität des Chips. Als wichtiger Bestandteil der Ausrüstung hat das Problem der Wärmeausdehnung des Granit-Maschinensockels 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 relativ wenig ändert. Allerdings ist zu beachten, dass eine geringe Wärmeausdehnung nicht bedeutet, dass keine Wärmeausdehnung stattfindet. Bei extremen Temperaturschwankungen kann selbst die geringste Ausdehnung die nanoskalige Genauigkeit der Waferabtastung beeinträchtigen.

Beim Wafer-Scannen kann es zu Wärmeausdehnungen kommen. Temperaturschwankungen in der Werkstatt, die durch den Betrieb der Gerätekomponenten erzeugte Wärme und die durch die Laserbearbeitung entstehenden hohen Temperaturen führen dazu, dass sich die Granitbasis aufgrund von Temperaturschwankungen ausdehnt und zusammenzieht. Durch die Wärmeausdehnung der Basis können die Geradheit der Führungsschiene und die Ebenheit der Plattform abweichen, was zu einer ungenauen Bewegungsbahn des Wafertisches führt. Auch die tragenden optischen Komponenten verschieben sich, wodurch der Scanstrahl abweicht. Durch kontinuierliches Arbeiten über einen längeren Zeitraum häufen sich Fehler an, was die Genauigkeit zunehmend verschlechtert.

Aber keine Sorge. Es gibt bereits Lösungen. Als Materialien werden Granitadern mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgewählt und einer Alterungsbehandlung unterzogen. Die Temperaturregelung in der Werkstatt wird präzise auf 23 ± 0,5 °C oder sogar darunter geregelt. Für den Sockel wird zudem eine aktive Wärmeableitungsvorrichtung entwickelt. Die Strukturgestaltung basiert auf symmetrischen Strukturen und flexiblen Stützen. Temperatursensoren überwachen die Konstruktion in Echtzeit. Fehler durch thermische Verformung werden dynamisch durch Algorithmen korrigiert.

Hochwertige Geräte wie die Lithografiemaschinen von ASML halten durch diese Methoden den Wärmeausdehnungseffekt der Granitbasis in einem extrem kleinen Bereich, wodurch die Wafer-Scan-Genauigkeit im Nanometerbereich erreicht wird. Daher ist die Granitbasis bei richtiger Kontrolle eine zuverlässige Wahl für Wafer-Scan-Geräte.