半导体芯片生产中的氖气应用

氖气在半导体制造中的重要性

氖气是位于元素周期表最右侧的稀有气体之一。氖气是惰性的，不会反应产生化合物。氖气对半导体芯片的制造非常重要，但不存在于芯片中。它在制造过程中不会直接接触硅。氖气有助于在半导体图案的光刻过程中产生深紫外线(DUV)光。氖气在准分子激光器中起着至关重要的作用。

图案硅制造电路是一个多步骤的过程。从光滑的表面开始，用光刻胶完全覆盖表面。光刻胶是光敏的。曝光会引起化学变化，冲走一些光刻胶。在某些类型中，曝光部分被移除，而在其他类型中，未曝光部分被移除。模具放置在光刻胶覆盖的表面。面具阻止光线照射到某些区域，并将其他区域暴露在光线下。

随后的蚀刻去除了暴露的表面，这样仍然覆盖着光刻胶的区域就不会受到影响。光刻中使用的光的波长决定了能产生的最小特征尺寸。能量越高，能量就越大。摩尔定律是短波长过渡的结果。半导体行业生产高达70%的霓虹灯，DUV激光，193nm和248nm。没有DUV激光，就没有半导体芯片。这些激光器也可用于制药和其他制造业。由于氖气供应不足，供应链断裂的芯片成为一个特殊的痛点。

氖气只是间接参与准分子激光产生紫外线的化学和物理过程。它是另一种惰性气体，氩气，起作用。刺激性分子在含有氩Ar和氟F2的气体混合物中放电，使用寿命短(ArF)*。随着193nm紫外线的释放，这种瞬态分子被分解。将放电定位在两个合适的镜子之间，结果是深紫外线激光。氖气主要用作缓冲气体，但它确实起到了与合作伙伴碰撞的作用，占混合物的95%以上。氖气几乎什么都不做，用作反应氩和氟的惰性载体。氖气是不可能更换的。没有其他材料有它的特点。

准分子的化学性质非常脆弱。杂质造成严重破坏。起始气体必须非常纯净。激光操作从腔内融化杂质并添加杂质。解决办法是在几周后更换气体。气体被清洗和排放。从大气中捕获的氖气和氩气被释放回大气中。氖气和氩气是循环经济的一部分，但仍然需要不断提供新鲜纯化的氖气和氩气。这是乌克兰进入图片的地方。

空气分离装置的施工和运行成本非常高。无论是低温液体还是压缩气体，这些产品的运输成本都不是特别困难，但运输成本非常高。空气分离设备通常为相对本地化的市场或更大的消费者提供服务。由于通常所说的“三分之二的比例因素”，蒸馏过程可以得到很好的扩展。这是与建设成本的数学关系。空气分离设备的资本投资仅为产能增长率的2/3。简而言之，越大越好。