用于消费盘算机芯片的光刻机的电机功率进步了5倍

革命性的超导磁体板设计与阐发

在集成电路(盘算机芯片)的生产中，连续的创新是连结竞争力的要害。一个重要目的是进步光刻机的生产力，这部门取决于它们的电磁马达。TU/e机器工程系的博士生巴特·库尔米斯(Bart Koolmees)专注于为这些电机开辟一种超导替换品。他的事情评释，如许的设计可以将电机的功率进步凌驾500%，他还设计了一些重要技能挑衅的办理方案:隔热和超导线圈的完备性。他将于12月9日举行论文答辩。

在光刻机中，掩模上的图像被多次投射到具有感光层的晶片上。图像不会连忙投射，而是像影印机一样，用光的小漏洞扫描。准确的电磁电机用于扫描和反转历程中同步移动掩模和晶片。通过优化当前的电机设计，可以进步电机的加快以进步生产率。正如库尔米斯所发起的那样，利用超导体极大地转变了设计，向前迈进了一大步。

“高温”超导(HTS)质料在90k(-183℃)以下温度下电阻为零;它们能传导的最大电流随温度的低落而增大。电流密度为100.000 A/mm2到600.000 A/mm2在4 K到20 K(-269℃到-253℃)的温度范畴内是可行的，而在室温下，开始进的铜电机线圈的电流密度为35 A/mm2。对付第一个演示器设计，Koolmees发起将一台电机的一半更换为超导替换，以增添电机内部的磁场强度。

进步5倍

因为4 K(-269℃)的冷却服从在0.04%到0.14%之间，库尔米斯设计了一种高效的隔热质料，以最大限度地淘汰冷却成效。这种绝缘将通过两个半电机之间;为了连结电机服从，它应该有最小的厚度。库尔米斯开辟了两种厚度为5毫米的保温设计，这两种设计都能连结近300度的温差，同时要求1.5米x2.5米面积的冷却本领小于1瓦。他还阐发了支持和牢固的超导线圈热丧失温度4K，表现热传导低于0.5 W。这些热负荷充足低，贸易上可用的关闭式轮回冷却器足以消除它们。

为电机应用而设计的超导线圈履历了高机器负荷，相识机器妨碍是否可以防备是很紧张的。Koolmees举行了深入阐发，盘算了重要荷载情形下的机器载荷。这评释，精确的制造要领可以防备超导线圈的失效。

库尔米斯的研究评释，与现在开始进的电磁电机相比，超导磁铁板可以将磁场强度进步5倍以上。别的，他对重要技能挑衅的办理方案使这种磁铁板的可行性非常有大概。

泉源: Eindhoven University of Technology