アルミナセラミックス – ハイエンド精密製造分野に欠かせないキーマテリアル
近年、リソグラフィー装置はまさにバズワードとなり、業界内外で大きな注目を集めています。リソグラフィー装置といえば、まずシリコンカーバイド（SiC）を思い浮かべる人が多いかもしれません。第三世代の半導体材料として、シリコンカーバイドは急速に注目を集める材料の一つとなっています。
しかし、実際には、露光装置の大規模な設備システムの中には、もう一つの重要な材料が静かに重要な役割を果たしている。アルミナセラミックス炭化ケイ素が半導体分野における新たなパートナーであるならば、アルミナセラミックスは電子材料分野におけるベテランの貢献者であり、中核を担う存在であることは間違いありません。その優れた総合性能により、アルミナセラミックスは多くの高精度デバイスの主要構造部品に最適な材料の一つとなっています。
❶主要成分の調製技術
集積回路産業（IC産業）は、国家経済、政治、そして国防安全保障に関わる戦略産業です。集積回路の主要設備の開発は、高度な設計技術や精密制御技術に加え、主要部品の製造技術によっても厳しい制約を受けており、集積回路の先端製造設備の現地化プロセスに深刻な影響を与えています。
❷アルミナセラミックスは、高級精密機器の分野で広く使用されています。
アルミナセラミックスは、高い弾性率と比剛性を有し、変形しにくく、低い熱膨張係数と高い熱安定性を備えています。優れた構造材料として、航空宇宙、石油化学工学、機械製造、原子力産業、マイクロエレクトロニクス産業などの分野で広く利用されています。
しかし、アルミナセラミック材料の原子結合は主にイオン結合であり、一部は共有結合も伴うため、硬度が非常に高く、脆性も著しく、精密加工が困難です。さらに、アルミナは融点が高いため、緻密でニアネットシェイプな焼結が困難です。そのため、大型で複雑な形状の特殊中空構造アルミナ部品を高精度に製造することは非常に困難であり、集積回路などのハイエンド機器の製造におけるアルミナセラミックスの幅広い応用には限界があります。
❸アルミナセラミックガイドレールは、動作精度と長期安定性の実現に貢献します
リソグラフィー装置などの超精密機器において、アルミナセラミックス製ガイドレールは重要な役割を果たします。これは、高速、大ストローク、6自由度、そして長期安定性を備えたナノスケールの超精密動作を機器が実現するための重要な基礎部品です。
超高速、超安定ナノスケール動作を実現
リソグラフィー装置のワークステージは、マスクやウェハとともに極めて高い加速度と速度で移動し、瞬時にナノスケールの位置決め点で正確に停止する必要があります。
アルミナセラミックスは高い弾性率を有し、荷重下でも変形が最小限に抑えられます。ガイドレールとして使用すると、動作システム全体に極めて安定した基準を提供し、動作加速による力誘起変形を抑制し、動作軌道の直線性と平坦性を確保します。
安定した熱機械的特性を提供する
リソグラフィー装置の稼働中、モーターやドライバーなどの部品は発熱し、周囲温度にわずかな変動が生じます。あらゆる材料の熱膨張は、位置決め誤差に直接影響します。ほとんどの金属（例：航空宇宙用アルミニウム）や花崗岩と比較して、アルミナセラミックスは熱膨張係数が低いです。そのため、同じ温度変動下でも、セラミックガイドレールの変形は他の材料で作られたガイドレールよりもはるかに小さく、動作システム全体に対してより安定した信頼性の高い熱機械基準を提供します。
優れた化学的・物理的安定性
アルミナセラミックスは、優れた真空性能、耐腐食性、良好な絶縁性を備えているため、半導体や光電子デバイスなどの絶縁構造部品や真空チャンバー部品として最適であり、機器の長期信頼性を確保します。