في عملية مسح الرقاقة، وهي حلقة وصل أساسية في تصنيع الرقاقات، تُحدد دقة المعدات جودة الرقاقة. وقد حظيت مشكلة التمدد الحراري لقاعدة آلة الجرانيت، باعتبارها مكونًا أساسيًا من مكونات المعدات، باهتمام كبير.
يتراوح معامل التمدد الحراري للجرانيت عادةً بين 4 و8×10⁻⁶/℃، وهو أقل بكثير من معامل التمدد الحراري للمعادن والرخام. هذا يعني أنه عند تغير درجة الحرارة، يتغير حجمه قليلاً نسبيًا. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن التمدد الحراري المنخفض لا يعني انعدامه. ففي ظل التقلبات الشديدة في درجات الحرارة، قد يؤثر حتى أدنى تمدد على دقة مسح الرقاقة على المستوى النانوي.
أثناء عملية مسح الرقاقة، هناك أسباب متعددة لحدوث التمدد الحراري. تقلبات درجة الحرارة في الورشة، والحرارة الناتجة عن تشغيل مكونات المعدات، والارتفاع اللحظي في درجة الحرارة الناتج عن المعالجة بالليزر، كلها عوامل تؤدي إلى "تمدد وتقلص" قاعدة الجرانيت نتيجةً لتغيرات درجة الحرارة. بمجرد تعرض القاعدة للتمدد الحراري، قد ينحرف استقامة سكة التوجيه واستواء المنصة، مما يؤدي إلى مسار حركة غير دقيق لطاولة الرقاقة. كما ستتحرك المكونات البصرية الداعمة، مما يؤدي إلى "انحراف" شعاع المسح. كما أن العمل المتواصل لفترات طويلة سيؤدي إلى تراكم الأخطاء، مما يزيد من سوء الدقة.
لكن لا تقلق، فالحلول متوفرة بالفعل. فيما يتعلق بالمواد، سيتم اختيار عروق الجرانيت ذات معامل التمدد الحراري المنخفض وإخضاعها لمعالجة التقادم. أما فيما يتعلق بالتحكم في درجة الحرارة، فسيتم التحكم بدقة في درجة حرارة الورشة عند 23±0.5 درجة مئوية أو أقل، كما سيتم تصميم جهاز تبديد حرارة فعال للقاعدة. أما فيما يتعلق بالتصميم الهيكلي، فسيتم اعتماد هياكل متماثلة ودعامات مرنة، ويتم إجراء مراقبة آنية من خلال أجهزة استشعار درجة الحرارة. ويتم تصحيح الأخطاء الناتجة عن التشوه الحراري ديناميكيًا باستخدام الخوارزميات.
بفضل هذه الطرق، تحافظ المعدات المتطورة، مثل آلات الطباعة الحجرية ASML، على تأثير التمدد الحراري لقاعدة الجرانيت ضمن نطاق ضيق للغاية، مما يسمح بدقة مسح الرقاقة بالوصول إلى مستوى النانومتر. لذلك، طالما تم التحكم بها بشكل صحيح، تظل قاعدة الجرانيت خيارًا موثوقًا به لمعدات مسح الرقاقة.
وقت النشر: ١٢ يونيو ٢٠٢٥