Na etapa crucial da fabricação de chips — a digitalização de wafers — a precisão do equipamento determina a qualidade do chip. Como um componente importante do equipamento, o problema da expansão térmica da base de granito da máquina tem atraído muita atenção.
O coeficiente de expansão térmica do granito geralmente situa-se entre 4 e 8×10⁻⁶/°C, sendo muito inferior ao de metais e mármore. Isso significa que, com a variação de temperatura, suas dimensões se alteram relativamente pouco. Contudo, é importante ressaltar que baixa expansão térmica não significa ausência de expansão térmica. Sob flutuações extremas de temperatura, mesmo a menor expansão pode afetar a precisão em nanoescala da digitalização de wafers.
Durante o processo de escaneamento de wafers, a expansão térmica pode ocorrer por diversos motivos. As flutuações de temperatura na oficina, o calor gerado pela operação dos componentes do equipamento e a alta temperatura instantânea causada pelo processamento a laser fazem com que a base de granito se expanda e contraia devido às variações de temperatura. Uma vez que a base sofre expansão térmica, a retidão do trilho guia e a planicidade da plataforma podem ser comprometidas, resultando em uma trajetória de movimento imprecisa da mesa de wafers. Os componentes ópticos de suporte também se deslocam, causando o desvio do feixe de escaneamento. O trabalho contínuo por longos períodos também acumula erros, piorando progressivamente a precisão.
Mas não se preocupe. Já existem soluções. Em termos de materiais, serão selecionados veios de granito com baixo coeficiente de expansão térmica, que serão submetidos a tratamento de envelhecimento. Quanto ao controle de temperatura, a temperatura da oficina será controlada com precisão em 23 ± 0,5 °C ou até menos, e um dispositivo ativo de dissipação de calor também será projetado para a base. Em termos de projeto estrutural, serão adotadas estruturas simétricas e suportes flexíveis, e o monitoramento em tempo real será realizado por meio de sensores de temperatura. Os erros causados pela deformação térmica serão corrigidos dinamicamente por algoritmos.
Equipamentos de ponta, como as máquinas de litografia da ASML, por meio desses métodos, mantêm o efeito de expansão térmica da base de granito dentro de uma faixa extremamente pequena, permitindo que a precisão da varredura do wafer atinja o nível nanométrico. Portanto, desde que seja devidamente controlada, a base de granito continua sendo uma escolha confiável para equipamentos de varredura de wafers.
Data da publicação: 12 de junho de 2025