Εάν οι μαγνήτες σπάνιων γαιών είναι οι «μυς» του εξοπλισμού ημιαγωγών, τότε οι ενώσεις σπάνιων γαιών είναι τα «νυστέρια» στο στάδιο της επεξεργασίας. Στη «μεταμόρφωση» ενός δίσκου από έναν ακατέργαστο δίσκο πυριτίου σε ένα τσιπ, κάθε βήμα «σμίλευσης» βασίζεται στην «ακριβή λειτουργία» των σπάνιων γαιών. Η χημική μηχανική στίλβωση (CMP) είναι το πιο τυπικό παράδειγμα. Όταν η επιφάνεια ενός δίσκου πρέπει να επιτύχει ατομικό επίπεδο επιπεδότητας, τα παραδοσιακά λειαντικά (όπως το διοξείδιο του πυριτίου) βασίζονται στην «άγρια λείανση», η οποία είναι επιρρεπής στο να χαράξει τον δίσκο. ενώ το διοξείδιο του δημητρίου (CeO₂) τα λειαντικά χρησιμοποιούν τη διπλή επίδραση της «χημικής αντίδρασης + φυσικής λείανσης», σαν μια «έξυπνη γόμα» για την ακριβή αφαίρεση ακαθαρσιών. Σε ένα αλκαλικό περιβάλλον, τα ιόντα δημητρίου (Ce³⁺/Ce⁴⁺) στην επιφάνεια του CeO₂ αντιδρούν με το διοξείδιο του πυριτίου (SiO₂) για να σχηματίσουν διαλυτό πυριτικό δημητρίου, επιτυγχάνοντας «εκλεκτική αφαίρεση» - ο ρυθμός αφαίρεσης του SiO₂ είναι τρεις φορές μεγαλύτερος από αυτόν των παραδοσιακών λειαντικών, αλλά σχεδόν δεν καταστρέφει γύρω υλικά όπως το νιτρίδιο του πυριτίου. Επί του παρόντος, πάνω από το 90% των διαδικασιών στίλβωσης ρηχών τάφρων απομόνωσης (STI) παγκοσμίως χρησιμοποιούν λειαντικά CeO₂ και μια μόνο διαδικασία στίλβωσης δίσκου 12 ιντσών απαιτεί την κατανάλωση περίπου 10 γραμμαρίων CeO υψηλής καθαρότητας₂ (καθαρότητα 99,99%).
Η «προστατευτική ασπίδα» των μηχανών χάραξης βασίζεται επίσης σε σπάνιες γαίες. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χάραξης, το πλάσμα φθορίου είναι τόσο διαβρωτικό όσο το «aqua regia» και τα συνηθισμένα εξαρτήματα χαλαζία θα διαβρωθούν με τρύπες σε ελάχιστο χρόνο. Ωστόσο, μια επίστρωση οξειδίου του υττρίου (Y₂O₃) μπορεί να σχηματίσει ένα «χημικό φράγμα» στην επιφάνεια του εξαρτήματος: το οξείδιο του υττρίου (Y) έχει εξαιρετικά ισχυρή χημική σταθερότητα και θα σχηματίσει ένα πυκνό στρώμα προστασίας φθοριούχου υττρίου (YF₃) στο πλάσμα φθορίου, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος από 3 μήνες σε πάνω από 1 έτος. Η εσωτερική επένδυση των μηχανών χάραξης προηγμένης επεξεργασίας από την TSMC και τη Samsung είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου επικαλυμμένη με Y₂O₃ - αυτή η «αντιδιαβρωτική προσέγγιση σπάνιων γαιών» δεν έχει επί του παρόντος εναλλακτική λύση.
Ακόμη και το στάδιο επιθεώρησης δεν μπορεί να γίνει χωρίς σπάνιες γαίες. Το βασικό υλικό του λέιζερ που χρησιμοποιείται για την ευθυγράμμιση των δίσκων είναι ο κρύσταλλος γρανάτη αλουμινίου υττρίου με προσθήκη νεοδυμίου (Nd:YAG). Τα ιόντα νεοδυμίου (Nd³⁺) μπορούν να δημιουργήσουν λέιζερ 1,064μm, το οποίο μετατρέπεται σε υπεριώδες φως 355nm για την επίτευξη επιθεώρησης ευθυγράμμισης νανομέτρων. Χωρίς αυτό το λέιζερ, ο δίσκος δεν μπορεί να «ευθυγραμμιστεί» με τη μάσκα και η απόδοση του τσιπ θα μειωνόταν κατά περισσότερο από 90%.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
