氖氣(Ne)是空氣中約含 0.0018% 的稀有氣體,在半導體製造中用作 ArF、KrF 準分子雷射的振盪用氣體。準分子雷射的氣體是含少量氬、氪、氟等、其餘大部分由氖構成的混合氣體,氖扮演穩定放電的緩衝氣體角色。它是讓 DUV 曝光機光源持續運作的耗材,全球高純度氖氣需求有很大部分來自半導體產業。
氖是在將空氣液化以分離氧與氮的空氣分離設備中作為副產物取得。一般做法是在附屬於大量用氧之鋼鐵廠的大型空氣分離設備中回收粗氖,再精製成高純度品。由於前蘇聯時期鋼鐵產業的遺緒,俄羅斯與烏克蘭成為粗氖回收與精製的主要據點,據說 2022 年以前烏克蘭企業供應約一半的半導體級氖氣。
這種供應結構作為風險浮上檯面的,是 2014 年克里米亞危機與 2022 年俄羅斯入侵烏克蘭。2022 年烏克蘭南部的精製企業停止營運,氖氣價格飆漲。半導體廠商以庫存與採購來源多元化維持了眼前的生產,但也顯示集中於特定地區的稀有氣體供應,可能成為整體半導體生產的瓶頸。
作為對策,雷射廠商 Gigaphoton 與 Cymer(艾司摩爾旗下)提供大幅減少氖氣消耗量的氣體控制技術,以及回收、精製使用過的氣體並再利用的回收設備。此外,中國、美國、韓國等也推動提升從空氣分離設備回收氖的能力。另外,EUV 曝光機使用雷射激發電漿光源,因此不需要氖,但 DUV 曝光今後仍將用於許多製程,氖氣的穩定採購依然重要。