ฐานเครื่องจักรที่ทำจากหินแกรนิตจะขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างการสแกนเวเฟอร์หรือไม่?

ในขั้นตอนสำคัญของการผลิตชิป นั่นคือการสแกนเวเฟอร์ ความแม่นยำของอุปกรณ์เป็นตัวกำหนดคุณภาพของชิป และเนื่องจากฐานเครื่องจักรที่ทำจากหินแกรนิตเป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์ ปัญหาการขยายตัวทางความร้อนจึงได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของหินแกรนิตโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 4 ถึง 8×10⁻⁶/℃ ซึ่งต่ำกว่าโลหะและหินอ่อนมาก นั่นหมายความว่าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ขนาดของหินแกรนิตจะเปลี่ยนแปลงค่อนข้างน้อย อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าการขยายตัวทางความร้อนต่ำไม่ได้หมายความว่าไม่มีการขยายตัวทางความร้อนเลย ภายใต้ความผันผวนของอุณหภูมิที่รุนแรง แม้แต่การขยายตัวเพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อความแม่นยำระดับนาโนของกระบวนการสแกนเวเฟอร์ได้

ในระหว่างกระบวนการสแกนเวเฟอร์ มีหลายสาเหตุที่ทำให้เกิดการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ความผันผวนของอุณหภูมิในโรงงาน ความร้อนที่เกิดจากการทำงานของชิ้นส่วนอุปกรณ์ และอุณหภูมิสูงฉับพลันที่เกิดจากการประมวลผลด้วยเลเซอร์ ล้วนทำให้ฐานหินแกรนิต "ขยายตัวและหดตัวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ" เมื่อฐานเกิดการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ความตรงของรางนำและระนาบของแท่นอาจเบี่ยงเบนไป ส่งผลให้วิถีการเคลื่อนที่ของโต๊ะเวเฟอร์ไม่แม่นยำ ชิ้นส่วนออปติคอลที่รองรับก็จะเคลื่อนที่ ทำให้ลำแสงสแกน "เบี่ยงเบน" การทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานจะสะสมข้อผิดพลาด ทำให้ความแม่นยำแย่ลงเรื่อยๆ

แต่ไม่ต้องกังวลไป เพราะมีคนคิดค้นวิธีแก้ปัญหาไว้แล้ว ในด้านวัสดุ จะเลือกใช้หินแกรนิตที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำกว่า และนำไปผ่านกระบวนการบ่ม ในด้านการควบคุมอุณหภูมิ อุณหภูมิในโรงงานจะถูกควบคุมอย่างแม่นยำที่ 23±0.5℃ หรือต่ำกว่านั้น และจะมีการออกแบบอุปกรณ์ระบายความร้อนแบบแอคทีฟสำหรับฐานด้วย ในด้านการออกแบบโครงสร้าง จะใช้โครงสร้างแบบสมมาตรและตัวรองรับที่ยืดหยุ่น และมีการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ผ่านเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเสียรูปเนื่องจากความร้อนจะได้รับการแก้ไขแบบไดนามิกด้วยอัลกอริทึม

อุปกรณ์ระดับสูง เช่น เครื่องพิมพ์ลิโทกราฟีของ ASML ใช้วิธีการเหล่านี้ในการควบคุมผลกระทบจากการขยายตัวทางความร้อนของฐานหินแกรนิตให้อยู่ในระดับที่เล็กมาก ทำให้ความแม่นยำในการสแกนเวเฟอร์สามารถเข้าถึงระดับนาโนเมตรได้ ดังนั้น ตราบใดที่มีการควบคุมอย่างเหมาะสม ฐานหินแกรนิตจึงยังคงเป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับอุปกรณ์สแกนเวเฟอร์