"سنگ شکن دقیق" برای پردازش وافره: زمین های نادر "جراحي حداقل تهاجمی" برای نیمه هادی ها را امکان پذیر می کنند

اگر آهنرباهای خاکی کمیاب «عضلات» تجهیزات نیمه‌رسانا هستند، پس ترکیبات خاکی کمیاب «چاقوهای جراحی» در مرحله پردازش هستند. در «تبدیل» یک ویفر از یک ویفر سیلیکونی خام به یک تراشه، هر مرحله از «حکاکی» به «عملکرد دقیق» عناصر خاکی کمیاب متکی است. پرداخت مکانیکی شیمیایی (CMP) بارزترین نمونه است. هنگامی که سطح یک ویفر نیاز به دستیابی به صافی در سطح اتمی دارد، مواد ساینده سنتی (مانند دی اکسید سیلیکون) به «سایش با نیروی زیاد» متکی هستند که مستعد خراشیدن ویفر است. در حالی که مواد پرداخت کننده دی اکسید سریم (CeO₃ ) از اثر دوگانه «واکنش شیمیایی + سایش فیزیکی» استفاده می کنند، مانند یک «پاک کن هوشمند» برای حذف دقیق ناخالصی ها. در یک محیط قلیایی، یون های سریم (Ceμ/Ce⁴⁺) روی سطح CeO«محافظ» دستگاه های اچ نیز به عناصر خاکی کمیاب متکی است. در طول فرآیند اچ، پلاسما فلوئور به اندازه «آب سلطنتی» خورنده است و اجزای کوارتز معمولی در کمترین زمان با سوراخ هایی فرسایش می یابند. با این حال، یک پوشش اکسید ایتریم (Yبا دی اکسید سیلیکون (SiO₃ ) واکنش می دهند و سیلیکات سریم محلول را تشکیل می دهند و به «حذف انتخابی» دست می یابند - میزان حذف SiO«محافظ» دستگاه های اچ نیز به عناصر خاکی کمیاب متکی است. در طول فرآیند اچ، پلاسما فلوئور به اندازه «آب سلطنتی» خورنده است و اجزای کوارتز معمولی در کمترین زمان با سوراخ هایی فرسایش می یابند. با این حال، یک پوشش اکسید ایتریم (Yسه برابر مواد ساینده سنتی است، اما به سختی به مواد اطراف مانند نیترید سیلیکون آسیب می رساند. در حال حاضر، بیش از 90٪ از فرآیندهای پرداخت جداسازی شیار کم عمق (STI) در سراسر جهان از مواد پرداخت کننده CeO«محافظ» دستگاه های اچ نیز به عناصر خاکی کمیاب متکی است. در طول فرآیند اچ، پلاسما فلوئور به اندازه «آب سلطنتی» خورنده است و اجزای کوارتز معمولی در کمترین زمان با سوراخ هایی فرسایش می یابند. با این حال، یک پوشش اکسید ایتریم (Yاستفاده می کنند و یک فرآیند پرداخت ویفر 12 اینچی به حدود 10 گرم CeO با خلوص بالا نیاز دارد (خلوص 99.99٪).«محافظ» دستگاه های اچ نیز به عناصر خاکی کمیاب متکی است. در طول فرآیند اچ، پلاسما فلوئور به اندازه «آب سلطنتی» خورنده است و اجزای کوارتز معمولی در کمترین زمان با سوراخ هایی فرسایش می یابند. با این حال، یک پوشش اکسید ایتریم (Y₂

O₃ پوشانده شده است - این رویکرد «ضد خوردگی خاکی کمیاب» در حال حاضر جایگزینی ندارد.₂) در پلاسما فلوئور تشکیل می دهد و طول عمر جزء را از 3 ماه به بیش از 1 سال افزایش می دهد. آستر داخلی دستگاه های اچ فرآیند پیشرفته TSMC و سامسونگ تقریباً به طور کامل با Y₂O₃ پوشانده شده است - این رویکرد «ضد خوردگی خاکی کمیاب» در حال حاضر جایگزینی ندارد.حتی مرحله بازرسی نیز نمی تواند بدون عناصر خاکی کمیاب باشد. ماده اصلی لیزر مورد استفاده برای تراز کردن ویفر، کریستال گارنت آلومینیوم ایتریم با دوپ نئودیمیوم (Nd:YAG) است. یون های نئودیمیوم (Nd³⁺

) می توانند لیزر 1.064μm را تولید کنند که به نور ماوراء بنفش 355 نانومتری تبدیل می شود تا به بازرسی تراز در سطح نانومتر دست یابد. بدون این لیزر، ویفر نمی تواند به طور دقیق با ماسک «تراز» شود و بازده تراشه بیش از 90٪ کاهش می یابد.