Lithografiemaschinen sind in den letzten Jahren zu einem viel diskutierten Thema geworden und haben sowohl innerhalb als auch außerhalb der Branche große Aufmerksamkeit erregt. Bei Lithografiemaschinen denkt man oft zuerst an Siliziumkarbid (SiC). Als Halbleitermaterial der dritten Generation hat sich Siliziumkarbid schnell zu einem der bekanntesten Werkstoffe entwickelt.
In Wirklichkeit spielt jedoch innerhalb des großtechnischen Anlagensystems von Lithographiemaschinen ein anderer Schlüsselmaterialtyp im Stillen eine entscheidende Rolle –AluminiumoxidkeramikWenn Siliziumkarbid ein neuer Partner im Halbleiterbereich ist, dann ist Aluminiumoxidkeramik zweifellos ein etablierter und unverzichtbarer Bestandteil im Bereich der elektronischen Materialien. Dank ihrer hervorragenden Eigenschaften hat sich Aluminiumoxidkeramik zu einem der bevorzugten Werkstoffe für wichtige Strukturbauteile in vielen hochpräzisen Geräten entwickelt.
❶Herstellungstechnologie der Schlüsselkomponenten
Die Halbleiterindustrie ist eine strategische Branche mit weitreichenden Auswirkungen auf Wirtschaft, Politik und Verteidigung. Neben fortschrittlicher Design- und Präzisionssteuerungstechnik wird die Entwicklung von Schlüsselanlagen für integrierte Schaltungen auch maßgeblich durch die Fertigungstechnologie wichtiger Komponenten eingeschränkt, was die Lokalisierung fortschrittlicher Fertigungsanlagen für integrierte Schaltungen erheblich beeinträchtigt.
❷Aluminiumoxidkeramiken finden breite Anwendung im Bereich der hochpräzisen Instrumente.
Aluminiumoxidkeramiken zeichnen sich durch einen hohen Elastizitätsmodul und eine hohe spezifische Steifigkeit aus, sind formstabil und weisen einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie eine hohe thermische Stabilität auf. Als hervorragendes Konstruktionsmaterial finden sie breite Anwendung in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Petrochemie, dem Maschinenbau, der Nuklearindustrie und der Mikroelektronik.
Da die atomare Bindung von Aluminiumoxid-Keramiken hauptsächlich aus Ionenbindungen mit einigen kovalenten Bindungen besteht, weisen sie eine extrem hohe Härte und ausgeprägte Sprödigkeit auf, was die Präzisionsbearbeitung erschwert. Zudem besitzt Aluminiumoxid einen hohen Schmelzpunkt, wodurch ein dichtes und formnahes Sintern schwierig ist. Daher stellt die Herstellung großformatiger, komplex geformter, hochpräziser Hohlstrukturbauteile aus Aluminiumoxid eine große Herausforderung dar, was die breite Anwendung von Aluminiumoxid-Keramiken in der Fertigung von High-End-Geräten wie integrierten Schaltkreisen einschränkt.
❸Aluminiumoxid-Keramik-Führungsschienen tragen zur Erzielung von Bewegungspräzision und Langzeitstabilität bei
In Ultrapräzisionsgeräten wie Lithographiemaschinen spielen Führungsschienen aus Aluminiumoxidkeramik eine entscheidende Rolle. Sie sind grundlegende Komponenten, die es den Geräten ermöglichen, ultrapräzise Bewegungen im Nanometerbereich mit hoher Geschwindigkeit, großem Hub und sechs Freiheitsgraden sowie langfristiger Stabilität auszuführen.
Erreiche ultraschnelle, ultrastabile Nanobewegungen
Der Werkstücktisch einer Lithographiemaschine muss sich mit einer Maske oder einem Wafer mit extrem hoher Beschleunigung und Geschwindigkeit bewegen und in einem Augenblick präzise an einem Positionierpunkt im Nanometerbereich anhalten.
Aluminiumoxidkeramiken weisen einen hohen Elastizitätsmodul auf, was bedeutet, dass sie sich unter Belastung nur minimal verformen. Als Führungsschienen eingesetzt, bieten sie eine äußerst stabile Referenz für das gesamte Bewegungssystem, widerstehen kraftbedingten Verformungen durch Beschleunigung und gewährleisten die Geradlinigkeit und Ebenheit der Bewegungsbahn.
Gewährleisten stabile thermomechanische Eigenschaften
Beim Betrieb einer Lithografiemaschine erzeugen Komponenten wie Motoren und Treiber Wärme, was zu geringfügigen Schwankungen der Umgebungstemperatur führt. Die Wärmeausdehnung von Materialien verursacht direkt Positionierfehler. Im Vergleich zu den meisten Metallen (z. B. Aluminium für die Luft- und Raumfahrt) und Granit weisen Aluminiumoxidkeramiken einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Dies bedeutet, dass sich keramische Führungsschienen bei gleichen Temperaturschwankungen deutlich weniger verformen als Führungsschienen aus anderen Materialien. Dadurch wird eine stabilere und zuverlässigere thermomechanische Referenz für das gesamte Bewegungssystem gewährleistet.
Ausgezeichnete chemische und physikalische Stabilität
Aluminiumoxidkeramiken zeichnen sich durch hervorragende Vakuumleistung, Korrosionsbeständigkeit und gute Isolationseigenschaften aus und eignen sich daher hervorragend für den Einsatz als isolierende Strukturbauteile und Vakuumkammerbauteile in Halbleiter- und optoelektronischen Geräten, wodurch die langfristige Zuverlässigkeit der Anlagen gewährleistet wird.