半导体制造过程中氖气的重要性

氖气是稀有气体之一，位于元素周期表的最右侧。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，使一些光刻胶被冲走。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。面具阻挡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，使仍被光刻胶覆盖的区域不受影响。光刻中使用的光的波长决定了可以产生的最小特征尺寸。能量越高，能量就越多。摩尔定律是短波长过渡的结果。DUV激光器，193nm和248nm，在半导体行业生产高达70%的氖气。没有DUV激光器，就没有半导体芯片。这些激光器也可用于医药和其他制造业。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，作用。在含氩Ar和氟F2的气体混合物中放电会产生短寿命的刺激性分子(ArF)*。这种瞬态分子随着193nm紫外线的释放而分解。将放电定位在两个合适的镜子之间，结果是深紫外线激光。氖气主要作为缓冲气体存在，但确实起到了碰撞伙伴的作用，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。不可能更换氖气。没有其他材料有它的特性。

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。激光操作从腔内消融杂质，添加杂质。解决办法是几周后更换气体。气体被洗涤和排放。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，但仍需不断供应新鲜纯化的氖气和氩气。

空气分离装置的施工和运行成本非常高。这些产品运输起来并不是特别困难，无论是低温液体还是压缩气体，但运输成本都很高。空气分离设备通常服务于相对本地化的市场或更大的消费者。蒸馏过程可以很好地扩展，受益于通常所说的“三分之二比例因素”。这是与建设成本之间的数学关系。空气分离设备的资本投资仅以产能增长率的2/3增长。简单地说，越大越好。