Οι "Μυϊκές Ίνες" των Μηχανών Λιθογραφίας: Σπάνιες Γαίες Μαγνήτες Υποστηρίζουν Ακρίβεια Επιπέδου Νανομέτρων

Το "ποταμάκι του στέμματος" του εξοπλισμού ημιαγωγών, η μηχανή λιθογραφίας, συχνά χαιρετίζεται ως το "ποταμάκι της ανθρώπινης βιομηχανίας".Λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν ότι το "μαργαριτάρι" του υποστηρίζεται εξ ολοκλήρου από μαγνήτες σπάνιων γαιών.Οι μηχανές λιθογραφίας EUV απαιτούν το στάδιο της πλάκας να κινείται με ταχύτητα αρκετών μέτρων ανά δευτερόλεπτο, διατηρώντας την ακρίβεια θέσης κάτω των νανομέτρων.Αυτή η "υψηλής ταχύτητας, αλλά σταθερή σαν βράχος" κίνηση γίνεται δυνατή από την "βίαιη ενέργεια" των μόνιμων μαγνητών σπάνιων γαιών.

Οι μαγνήτες νεοδύμιο σιδήρου βορίου (NdFeB) είναι οι βασικοί παίκτες.Κερδίζοντας τον τίτλο του "Βασιλιά των μόνιμων μαγνητών"Ωστόσο, το νεοδύμιο από μόνο του δεν αρκεί: όταν λειτουργεί η μηχανή λιθογραφίας, η θερμοκρασία του κινητήρα μπορεί να υπερβαίνει τα 100 °C.°Σε αυτό το σημείο, δύο σπάνια στοιχεία γης, το δυσπροσίο (Dy) και το τερβίμιο (Tb), μπαίνουν σε παιχνίδι.Λειτουργούν σαν "σταθεροποιητές υψηλής θερμοκρασίας", " αυξάνοντας την θερμοκρασία Curie (το κρίσιμο σημείο απομαγνητισμού) του μαγνήτη από 312°C έως πάνω από 400°Γ. Τα στοιχεία δείχνουν ότι για μια μόνο μηχανή λιθογραφίας EUV απαιτούνται δεκάδες χιλιόγραμμα μαγνητικού χάλυβα NdFeB, με το νεοδύμιο να αντιπροσωπεύει περίπου το 30% και το δυσπροσίο και το τερβίμιο να αντιπροσωπεύουν το 1% έως 3% το καθένα.Αυτά τα "υποκλαστικά στοιχεία" καθορίζουν άμεσα αν το μηχάνημα λιθογραφίας μπορεί να σαρώσει πλακίδια με ταχύτητα 125 χιλιοστών την ώρα, διατηρώντας το σφάλμα τοποθέτησης μικρότερο από 0..3 νανομέτρα (ισοδύναμο με σφάλμα 1 εκατοστού στην διάμετρο της Γης).

Σήμερα η Κίνα αντιπροσωπεύει πάνω από το 90% της παγκόσμιας παραγωγικής ικανότητας των πιο προηγμένων μόνιμων μαγνητών σπάνιων γαιών,και η Κίνα κατέχει το 73% και το 40% των παγκόσμιων αποθεμάτων δυσπροσίου και τερβίουΧωρίς μαγνήτες σπάνιων γαιών, το στάδιο των κυψελών της μηχανής λιθογραφίας θα γινόταν ένας "ασθενής του Πάρκινσον," και θα ήταν αδύνατο να παραχθεί σταθερά σε μάζα ακόμα και διαδικασίες 28 νανομέτρων, πόσο μάλλον τα 3 νανομέτρα.