ऐतिहासिक विकास को देखते हुए, लिथोग्राफी मशीनों के विकास और अनुप्रयोग (विशेष रूप से एकीकृत सर्किट निर्माण की फ्रंट-एंड प्रक्रियाओं में उपयोग की जाने वाली मशीनों का जिक्र) में कई उतार-चढ़ाव आए हैं। कुल मिलाकर, दो उल्लेखनीय अवधियाँ हैं। पहला तब है जब एएसएमएल पिछले उद्योग के नेताओं को पछाड़ते हुए विसर्जन प्रौद्योगिकी का लाभ उठाकर एक प्रमुख खिलाड़ी के रूप में उभरा। यह प्रौद्योगिकियों की लड़ाई थी। दूसरी अवधि चरम पराबैंगनी (ईयूवी) लिथोग्राफी के व्यावसायीकरण के साथ शुरू हुई, क्योंकि टीएसएमसी, सैमसंग और इंटेल के बीच उन्नत प्रक्रिया नोड्स (16 एनएम से शुरू) के लिए प्रतिस्पर्धा तेज हो गई, जो सीमित ईयूवी क्षमता के लिए प्रतिस्पर्धा कर रहे थे। यह व्यवसायों की लड़ाई थी।

वर्तमान स्थिति से, लिथोग्राफी मशीनों में प्रतिस्पर्धा की तीसरी लहर पनप रही है, और यह पिछली दो लहरों की तुलना में अधिक जटिल और तीव्र होने की उम्मीद है।

पहली लहर: पलटवार

1957 में, अमेरिकी सेना की एक प्रयोगशाला से जे लेथ्रोप और जेम्स नेल ने फोटोलिथोग्राफी तकनीक का पेटेंट कराया, जिसका उपयोग अलग-अलग ट्रांजिस्टर को जोड़ने के लिए सिरेमिक सब्सट्रेट्स पर धातु स्ट्रिप्स जमा करने के लिए किया गया था। 1959 में, लैथ्रोप टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स में शामिल हो गए और नेल फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर में चले गए। 1958 में, जे लास्ट और रॉबर्ट नॉयस ने फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर में पहला "स्टेप-एंड-रिपीट" कैमरा बनाया, जिसमें फोटोलिथोग्राफी का उपयोग करके एक ही वेफर पर कई ट्रांजिस्टर बनाए गए। यह फोटोलिथोग्राफी मशीन का प्रोटोटाइप था।

1980 के दशक में, संयुक्त राज्य अमेरिका के जीसीए कॉरपोरेशन ने वैश्विक फोटोलिथोग्राफी मशीन बाजार पर अपना दबदबा बना लिया था। हालाँकि, उचित निरीक्षण के बिना ग्राहकों को उपकरण वितरित करने की जल्दबाजी के कारण, सैकड़ों दोषपूर्ण लेंस बाजार में भेज दिए गए। लगभग इसी अवधि में, जापान के निकॉन ने फोटोलिथोग्राफी मशीन की फोकसिंग प्रणाली में सुधार किया और बड़े संख्यात्मक एपर्चर के साथ जी-लाइन उद्देश्यों को विकसित किया, जिससे सिस्टम को फोटोरेसिस्ट पर छोटे पैटर्न को अधिक स्पष्ट रूप से प्रोजेक्ट करने की अनुमति मिली। इस नवाचार ने निकॉन को जल्द ही बाजार पर हावी होने की इजाजत दे दी, और ग्राहकों ने जीसीए की फोटोलिथोग्राफी मशीनों को छोड़ दिया, जिससे जीसीए में तेजी से गिरावट आई।

उसी समय, कैनन ने भी बाजार-अनुमोदित उत्पाद लॉन्च किए, जो उस समय फोटोलिथोग्राफी मशीन उद्योग में निकॉन के साथ दो नेताओं में से एक बन गया।

इस बीच, स्टेप-एंड-स्कैन फोटोलिथोग्राफी मशीनों में अपनी सफलता के आधार पर, एएसएमएल ने धीरे-धीरे पकड़ बना ली, खासकर अपने प्रतिष्ठित उत्पाद पीएएस 5500 के साथ, जिसे बाजार द्वारा काफी सराहा गया। वर्षों की कड़ी मेहनत के बाद, एएसएमएल स्टेप-एंड-स्कैन फोटोलिथोग्राफी मशीन युग में एक दिग्गज कंपनी बन गई।

हालाँकि, उस समय, ASML की उद्योग स्थिति उतनी प्रमुख नहीं थी जितनी अब है, और यह Nikon और Canon से थोड़ी नीची थी।

फोटोलिथोग्राफी मशीन उद्योग में ASML का प्रभुत्व 193nm से 157nm तक प्रक्रिया उन्नयन से उत्पन्न हुआ। इससे पहले, स्टेप-एंड-स्कैन फोटोलिथोग्राफी मशीनें शुष्क (एक्सपोज़र माध्यम वायु है) प्रौद्योगिकी मार्ग का उपयोग करती थीं और उच्च-स्तरीय एक्सपोज़र प्रकाश स्रोतों का उपयोग करके तकनीकी प्रगति का समर्थन करती थीं। उच्च रिज़ॉल्यूशन की खोज में, प्रकाश स्रोत की तरंग दैर्ध्य प्रारंभिक 365nm से 248nm, फिर 193nm में बदल गई। उसके बाद, इस तकनीकी मार्ग पर आगे बढ़ना कठिन था।

उस समय, उद्योग को दो विकल्पों का सामना करना पड़ा: तकनीकी सुधार और व्यवधान। दो दिग्गज निकॉन और कैनन ने अपने मौजूदा तकनीकी पथ को बेहतर बनाने का विकल्प चुना, जबकि एएसएमएल ने जुआ खेलना चुना क्योंकि एक नई विसर्जन तकनीक सामने आई थी।

विसर्जन लिथोग्राफी, बेंजामिन लिन द्वारा उस समय प्रस्तावित की गई जब वह टीएसएमसी में वैज्ञानिक थे, रचनात्मक रूप से विसर्जन माध्यम के रूप में पानी का उपयोग किया। यह अभी भी मूल 193 एनएम तरंग दैर्ध्य प्रकाश स्रोत का उपयोग करता था, लेकिन पानी के अपवर्तन के माध्यम से, फोटोरेसिस्ट में प्रवेश करने वाली तरंग दैर्ध्य 134 एनएम तक कम हो गई थी। हवा में 193nm प्रकाश स्रोत का अपवर्तनांक 1 है, जबकि पानी में यह 1.4 है। इसका मतलब है कि समान प्रकाश स्रोत स्थितियों के तहत, विसर्जन लिथोग्राफी मशीनों के रिज़ॉल्यूशन में 1.4 गुना सुधार किया जा सकता है।

हालाँकि, उच्च तकनीकी कठिनाइयों और लागत के साथ, यह तकनीक उस समय बहुत साहसिक लग रही थी। पारंपरिक लिथोग्राफी प्रौद्योगिकियों के लाभार्थी इसे स्वीकार करने में अनिच्छुक थे। लिन ने इमर्शन लिथोग्राफी को बढ़ावा देने और लिथोग्राफी मशीन निर्माताओं को अपना विचार बेचने के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान, जर्मनी और नीदरलैंड की यात्रा की। लेकिन उन्हें अधिकांश उद्योग दिग्गजों से अस्वीकृति का सामना करना पड़ा, और निकॉन ने टीएसएमसी पर उन्हें "मारने" का दबाव भी डाला।

इस स्थिति में, लिन ने अपनी आखिरी उम्मीद एएसएमएल पर रखी और लिन ने उसे निराश नहीं किया। जब प्रौद्योगिकी और उद्योग विकास एक चौराहे पर पहुंच गए, तो एएसएमएल ने विघटनकारी नवाचार को चुना और जुआ जीत लिया।

2003 में, ASML और TSMC ने पहला इमर्शन लिथोग्राफी उपकरण, TWINSCAN XT:1150i विकसित करने के लिए सहयोग किया, जिसके बाद अगले वर्ष एक बेहतर संस्करण पेश किया गया। उसी वर्ष, अनुसंधान और विकास में धीमी प्रगति के साथ, Nikon ने अंततः 157nm सूखी लिथोग्राफी मशीन का एक प्रोटोटाइप पेश किया।

एक नई तकनीक थी जो मूल 193nm प्रकाश स्रोत का उपयोग करती थी और पानी के माध्यम से 132nm की तरंग दैर्ध्य तक विकसित हुई, जबकि दूसरी 157nm की तरंग दैर्ध्य के साथ एक प्रोटोटाइप थी। विसर्जन लिथोग्राफी के लाभ स्पष्ट थे। यह तकनीक वर्तमान 65nm नोड तक, 32nm, 16nm, 7nm और 3nm जैसे बाद के प्रक्रिया नोड्स के लिए मुख्यधारा लिथोग्राफी समाधान बन गई।

विकल्प प्रयास से बड़ा है. एएसएमएल ने सही चुनाव किया, जबकि निकॉन और कैनन ने गलत चुनाव किया। बाजार ने तेजी से विसर्जन लिथोग्राफी मशीनों को अपना लिया, जिससे पारंपरिक शुष्क लिथोग्राफी उत्पाद गोदामों में धूल फांकते रह गए। इससे निकॉन और कैनन के अरबों डॉलर के अनुसंधान और विकास खर्च बर्बाद हो गए और उनकी बाजार हिस्सेदारी में काफी गिरावट आई। 15 से पहले के 2000 वर्षों में, एएसएमएल लिथोग्राफी मशीनों के शीर्ष स्तर में सबसे छोटा खिलाड़ी था, जिसकी बाजार हिस्सेदारी 10% से कम थी। विसर्जन लिथोग्राफी के व्यावसायीकरण के साथ, 2008 तक, एएसएमएल की बाजार हिस्सेदारी 60% तक पहुंच गई, जो अकेले खड़ी थी।

प्रौद्योगिकी-संचालित लिथोग्राफी मशीन प्रतियोगिता की पहली लहर समाप्त हो गई, और एएसएमएल विजेता बनकर उभरा।

जारी रहती है...