Ces dernières années, les machines de lithographie ont fait couler beaucoup d'encre, suscitant un vif intérêt tant au sein qu'à l'extérieur du secteur. Lorsqu'on évoque les machines de lithographie, on pense immédiatement au carbure de silicium (SiC). Matériau semi-conducteur de troisième génération, le carbure de silicium s'est rapidement imposé comme l'un des matériaux les plus en vue.
Cependant, en réalité, au sein du système d'équipement à grande échelle des machines de lithographie, un autre type de matériau clé joue discrètement un rôle crucial :céramiques d'alumineSi le carbure de silicium est un nouveau venu dans le domaine des semi-conducteurs, la céramique d'alumine est sans conteste un acteur historique et un pilier essentiel du domaine des matériaux électroniques. Grâce à ses excellentes performances globales, la céramique d'alumine est devenue l'un des matériaux de prédilection pour les composants structuraux clés de nombreux dispositifs de haute précision.
❶Technologie de préparation des composants clés
L'industrie des circuits intégrés est un secteur stratégique qui touche l'économie, la politique et la sécurité nationale. Outre les technologies de conception et de contrôle de précision avancées, le développement des équipements clés pour les circuits intégrés est fortement limité par les technologies de fabrication des composants essentiels, ce qui freine considérablement la localisation de la production de ces équipements.
❷Les céramiques d'alumine sont largement utilisées dans le domaine des instruments de haute précision.
Les céramiques d'alumine possèdent un module d'élasticité et une rigidité spécifique élevés, sont peu sujettes à la déformation et présentent un faible coefficient de dilatation thermique ainsi qu'une grande stabilité thermique. Matériau de structure de haute qualité, elles sont largement utilisées dans des domaines tels que l'aérospatiale, la pétrochimie, la construction mécanique, le nucléaire et la microélectronique.
Cependant, la structure atomique des matériaux céramiques d'alumine étant principalement composée de liaisons ioniques, complétées par quelques liaisons covalentes, leur confère une dureté extrêmement élevée et une fragilité importante, rendant l'usinage de précision difficile. De plus, le point de fusion élevé de l'alumine complique l'obtention d'un frittage dense et quasi-définitif. Par conséquent, la fabrication de composants en alumine creux, de grande taille et de forme complexe, avec une grande précision, représente un véritable défi, limitant ainsi l'utilisation généralisée des céramiques d'alumine dans la fabrication d'équipements haut de gamme tels que les circuits intégrés.
❸Les rails de guidage en céramique d'alumine contribuent à la précision du mouvement et à la stabilité à long terme.
Dans les équipements ultra-précis tels que les machines de lithographie, les rails de guidage en céramique d'alumine jouent un rôle crucial. Composants fondamentaux, ils permettent à l'équipement d'atteindre une précision nanométrique, une vitesse élevée, une grande course et six degrés de liberté, tout en garantissant une stabilité à long terme.
Réaliser un mouvement nanométrique ultra-rapide et ultra-stable
L'étage porte-pièce d'une machine de lithographie doit se déplacer avec un masque ou une plaquette à une accélération et une vitesse extrêmement élevées, et s'arrêter avec précision à un point de positionnement nanométrique en un instant.
Les céramiques d'alumine possèdent un module d'élasticité élevé, ce qui leur confère une déformation minimale sous charge. Utilisées comme rails de guidage, elles offrent une référence extrêmement stable pour l'ensemble du système de mouvement, résistent aux déformations induites par l'accélération et garantissent la rectitude et la planéité de la trajectoire.
Fournir des propriétés thermomécaniques stables
Lors du fonctionnement d'une machine de lithographie, des composants tels que les moteurs et les variateurs génèrent de la chaleur, provoquant de légères fluctuations de la température ambiante. La dilatation thermique de tout matériau induit directement des erreurs de positionnement. Comparée à la plupart des métaux (par exemple, l'aluminium aérospatial) et au granit, la céramique d'alumine présente un coefficient de dilatation thermique plus faible. Ainsi, à fluctuations de température égales, la déformation des rails de guidage en céramique est bien moindre que celle des rails de guidage en d'autres matériaux, offrant une référence thermomécanique plus stable et fiable pour l'ensemble du système de mouvement.
Excellente stabilité chimique et physique
Les céramiques d'alumine possèdent d'excellentes performances sous vide, une résistance à la corrosion et de bonnes propriétés d'isolation, ce qui les rend parfaitement adaptées à une utilisation comme composants structurels isolants et pièces de chambres à vide dans les semi-conducteurs et les dispositifs optoélectroniques, et assure une fiabilité à long terme de l'équipement.