صنعت تولید نیمه‌هادی‌ها که همواره با چالش‌های تأمین مواد اولیه دست‌وپنج نرم کرده است، اکنون گامی حیاتی در جهت خودکفایی و کاهش وابستگی به بازارهای جهانی برداشته است. شرکت Gigaphoton، سازنده پیشرو ابزارهای لیتوگرافی، به تازگی از سیستم نوآورانه بازیافت گاز نئون با نام hTGM برای لیزرهای اگزایمر آرگون-فلوراید (ArF) رونمایی کرده است که می‌تواند پایداری تولید تراشه را در عصر پرشتاب هوش مصنوعی تضمین کند.
اهمیت حیاتی نئون در لیتوگرافی DUV
گاز نئون یکی از ارکان اصلی در تولید تراشه‌های پیشرفته با استفاده از فناوری لیتوگرافی فرابنفش عمیق (DUV) است. حدود ۷۰ درصد از کل تولید نئون جهان در صنعت نیمه‌هادی مصرف می‌شود. نئون به دلیل ویژگی‌های گاز نجیب و پایداری شیمیایی، محیطی ایده‌آل برای عملکرد لیزرهای اگزایمر ArF فراهم می‌کند که وظیفه تابش نور برای حکاکی الگوهای نانو روی ویفرها را بر عهده دارند. برخلاف لیتوگرافی EUV که از پلاسما قلع بهره می‌برد، فرآیندهای DUV همچنان به شدت به این گاز کمیاب وابسته هستند.
بحران تأمین و ضرورت بازیابی
از زمان آغاز درگیری‌ها در اوکراین در سال ۱۴۰۱ (۲۰۲۲)، که تأمین‌کننده اصلی نئون جهان محسوب می‌شد، زنجیره تأمین نیمه‌هادی‌ها با شوک بزرگی مواجه شد. در پاسخ به این بحران، کشورهایی نظیر کره جنوبی، تایوان و چین اقدام به بومی‌سازی تولید نئون و توسعه سیستم‌های بازیافت در درون سایت‌های تولید (Fab) کردند. سیستم hTGM شرکت گیگافوتون در همین راستا طراحی شده است تا با بازیابی نئون مصرفی در لیزرهای ArF، هزینه‌های مواد اولیه را کاهش داده و ریسک نوسانات بازار را به حداقل برساند.
تحلیل فنی سیستم بازیافت hTGM
مشخصات و قابلیت‌های سیستم بازیافت گیگافوتون
- نام محصول: hTGM (Gigaphoton Neon Recycling System)
- کاربری: اختصاصی برای لیزرهای اگزایمر ArF
- نرخ بازیابی اعلام شده: ۵۰ درصد (با پتانسیل افزایش در تنظیمات بهینه‌تر)
- نرخ کاهش مصرف: تا ۴۷۰ کیلوتر در سال برای هر واحد
- رقبای اصلی: سیستم بازیافت شرکت Kanken Techno با نرخ کارایی بالای ۹۰ درصد
اگرچه نرخ ۵۰ درصدی گیگافوتون در نگاه اول انقلابی به نظر نمی‌رسد، اما پتانسیل فنی این سیستم برای ارتقا به نرخ‌های بالاتر (بیش از ۹۰ درصد) در نسخه‌های آتی، موضوعی است که تحلیلگران را امیدوار کرده است. شرکت ژاپنی Kanken Techno نیز اخیراً سیستمی با نرخ بازیابی بیش از ۹۰ درصد را در نمایشگاه SemiCon Taiwan به نمایش گذاشت که رقابت در این حوزه را برای افزایش بهره‌وری فیزیکی گاز نئون داغ کرده است.
آینده لیتوگرافی و گذار از نئون
در حالی که بازیافت نئون یک راهکار کوتاه‌مدت و بسیار ضروری برای تثبیت صنعت است، مسیرهای تکنولوژیک جایگزین در حال بررسی هستند. لیتوگرافی EUV به‌طور ذاتی نیازی به نئون ندارد. همچنین فناوری‌های نوظهوری مانند لیتوگرافی چاپ نانو (Nanoimprint Lithography) و لیزرهای حالت جامد در حال توسعه هستند که می‌توانند در آینده نیاز به گازهای نجیب یا سمی را در لیتوگرافی DUV به کلی حذف کنند. با این حال، تا زمان بلوغ این فناوری‌ها، سیستم‌های بازیافت مانند hTGM ستون فقرات حفظ پایداری زنجیره تأمین تراشه در دهه جاری باقی خواهند ماند.
