هل ستتمدد قاعدة آلة الجرانيت بسبب الحرارة أثناء مسح الرقاقة؟

في المرحلة المحورية من تصنيع الرقائق الإلكترونية - وهي مسح الرقاقات - تحدد دقة المعدات جودة الرقاقة. وباعتبارها مكونًا هامًا من مكونات المعدات، فقد حظيت مشكلة التمدد الحراري لقاعدة آلة الجرانيت باهتمام كبير.

يتراوح معامل التمدد الحراري للجرانيت عادةً بين 4 و 8 × 10⁻⁶/درجة مئوية، وهو أقل بكثير من معامل التمدد الحراري للمعادن والرخام. هذا يعني أن حجمه يتغير بشكل طفيف نسبيًا عند تغير درجة الحرارة. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن انخفاض التمدد الحراري لا يعني انعدامه. ففي ظل تقلبات درجات الحرارة الشديدة، قد يؤثر أدنى تمدد على دقة مسح الرقاقات على المستوى النانوي.

أثناء عملية مسح الرقاقات، توجد أسباب متعددة لحدوث التمدد الحراري. فتقلبات درجة الحرارة في ورشة العمل، والحرارة الناتجة عن تشغيل مكونات المعدات، وارتفاع درجة الحرارة المفاجئ الناتج عن معالجة الليزر، كلها عوامل تؤدي إلى تمدد وانكماش قاعدة الجرانيت نتيجة لتغيرات درجة الحرارة. وبمجرد تمدد القاعدة حراريًا، قد يختل استقامة سكة التوجيه واستواء المنصة، مما ينتج عنه مسار حركة غير دقيق لطاولة الرقاقات. كما ستتحرك المكونات البصرية الداعمة، مما يؤدي إلى انحراف شعاع المسح. ويؤدي العمل المتواصل لفترات طويلة إلى تراكم الأخطاء، مما يزيد من تدهور الدقة.

لكن لا داعي للقلق، فالحلول موجودة بالفعل. من حيث المواد، سيتم اختيار عروق الجرانيت ذات معامل التمدد الحراري المنخفض وإخضاعها لمعالجة التقادم. أما فيما يتعلق بالتحكم في درجة الحرارة، فسيتم ضبط درجة حرارة ورشة العمل بدقة عند 23±0.5 درجة مئوية أو أقل، كما سيتم تصميم جهاز فعال لتبديد الحرارة للقاعدة. وفيما يخص التصميم الإنشائي، سيتم اعتماد هياكل متناظرة ودعامات مرنة، مع مراقبة فورية باستخدام مجسات درجة الحرارة. ويتم تصحيح الأخطاء الناتجة عن التشوه الحراري ديناميكيًا بواسطة خوارزميات.

تُسهم هذه الطرق في الحفاظ على تأثير التمدد الحراري لقاعدة الجرانيت ضمن نطاق ضيق للغاية، مما يُمكّن من الوصول إلى دقة مسح الرقاقات إلى مستوى النانومتر، وذلك بفضل المعدات المتطورة مثل آلات الطباعة الحجرية من شركة ASML. لذا، وطالما يتم التحكم في هذه القاعدة بشكل صحيح، فإنها تظل خيارًا موثوقًا به لمعدات مسح الرقاقات.