تاریخی ترقی کو دیکھتے ہوئے، لتھوگرافی مشینوں کے ارتقاء اور اطلاق (خاص طور پر ان کا حوالہ دیتے ہیں جو مربوط سرکٹ مینوفیکچرنگ کے فرنٹ اینڈ پراسیس میں استعمال ہوتے ہیں) میں بہت سے موڑ اور موڑ آئے ہیں۔ مجموعی طور پر، دو قابل ذکر ادوار ہیں۔ پہلا وہ ہے جب ASML سابقہ ​​صنعت کے رہنماؤں کو پیچھے چھوڑتے ہوئے، وسرجن ٹیکنالوجی کا فائدہ اٹھا کر ایک غالب کھلاڑی کے طور پر ابھرا۔ یہ ٹیکنالوجی کی جنگ تھی۔ دوسرے دور کا آغاز انتہائی الٹرا وائلٹ (EUV) لتھوگرافی کے کمرشلائزیشن کے ساتھ ہوا، کیونکہ TSMC، Samsung، اور Intel کے درمیان ایڈوانس پروسیس نوڈس (16nm سے شروع ہونے والے) کا مقابلہ تیز ہوا، جنہوں نے EUV کی محدود صلاحیت کے لیے مقابلہ کیا۔ یہ کاروبار کی لڑائی تھی۔

موجودہ صورت حال سے، لتھوگرافی مشینوں میں مقابلے کی تیسری لہر پک رہی ہے، اور اس کی پچھلی دو لہروں سے زیادہ پیچیدہ اور شدید ہونے کی توقع ہے۔

پہلی لہر: جوابی حملہ

1957 میں، امریکی فوج کی ایک لیبارٹری سے جے لیتھروپ اور جیمز نال نے فوٹو لیتھوگرافی ٹیکنالوجی کو پیٹنٹ کیا، جس کا استعمال مجرد ٹرانزسٹروں کو جوڑنے کے لیے سیرامک ​​سبسٹریٹس پر دھاتی پٹیوں کو جمع کرنے کے لیے کیا جاتا تھا۔ 1959 میں، لیتھروپ نے ٹیکساس انسٹرومنٹس میں شمولیت اختیار کی اور نال فیئر چائلڈ سیمی کنڈکٹر میں چلا گیا۔ 1958 میں، جے لاسٹ اور رابرٹ نوائس نے فیئر چائلڈ سیمی کنڈکٹر میں پہلا "اسٹیپ اینڈ ریپیٹ" کیمرہ تیار کیا، جس میں فوٹو لیتھوگرافی کا استعمال کرتے ہوئے ایک ہی ویفر پر کئی ٹرانجسٹر بنائے گئے۔ یہ فوٹو لیتھوگرافی مشین کا پروٹو ٹائپ تھا۔

1980 کی دہائی میں، ریاستہائے متحدہ کی جی سی اے کارپوریشن نے عالمی فوٹو لیتھوگرافی مشین مارکیٹ پر غلبہ حاصل کر لیا تھا۔ تاہم مناسب معائنے کے بغیر صارفین تک سامان پہنچانے میں رش کی وجہ سے سینکڑوں ناکارہ لینز مارکیٹ میں بھیج دیے گئے۔ تقریباً اسی عرصے میں، جاپان سے نیکون نے فوٹو لیتھوگرافی مشین کے فوکسنگ سسٹم کو بہتر بنایا اور ایک بڑے عددی یپرچر کے ساتھ جی لائن مقاصد تیار کیے، جس سے سسٹم کو چھوٹے نمونوں کو فوٹو ریزسٹ پر زیادہ واضح طور پر پیش کرنے کا موقع ملا۔ اس اختراع نے تیزی سے Nikon کو مارکیٹ پر غلبہ حاصل کرنے کا موقع دیا، اور صارفین نے GCA کی فوٹو لیتھوگرافی مشینوں کو ترک کر دیا، جس کی وجہ سے GCA تیزی سے زوال پذیر ہوا۔

اسی وقت، کینن نے مارکیٹ سے منظور شدہ پروڈکٹس بھی لانچ کیں، جو اس وقت فوٹو لیتھوگرافی مشین انڈسٹری میں نیکون کے ساتھ ساتھ دو لیڈروں میں سے ایک بن گئی۔

دریں اثنا، قدم اور اسکین فوٹو لیتھوگرافی مشینوں میں اپنی کامیابی کی بنیاد پر، ASML نے دھیرے دھیرے پکڑ لیا، خاص طور پر اس کی مشہور پروڈکٹ PAS 5500 کے ساتھ، جسے مارکیٹ نے بہت سراہا تھا۔ برسوں کی محنت کے بعد، ASML قدم اور اسکین فوٹو لیتھوگرافی مشین کے دور میں ایک بڑا بن گیا۔

تاہم، اس وقت، ASML کی صنعت کی پوزیشن اتنی نمایاں نہیں تھی جتنی کہ اب ہے، اور یہ Nikon اور Canon سے قدرے کمتر تھی۔

فوٹو لیتھوگرافی مشین انڈسٹری میں ASML کا غلبہ 193nm سے 157nm تک اپ گریڈ کرنے کے عمل سے شروع ہوا۔ اس سے پہلے، قدم اور اسکین فوٹو لیتھوگرافی مشینیں خشک (ایکسپوزر میڈیم ایئر ہے) ٹیکنالوجی روٹ کا استعمال کرتی تھیں اور اعلیٰ سطحی نمائش کے روشنی کے ذرائع کا استعمال کرکے تکنیکی ترقی کی حمایت کرتی تھیں۔ اعلی ریزولیوشن کے حصول میں، روشنی کے منبع کی طول موج ابتدائی 365nm سے 248nm، پھر 193nm میں تبدیل ہو گئی۔ اس کے بعد، اس تکنیکی راستے پر آگے بڑھنا مشکل تھا۔

اس وقت، صنعت کو دو انتخاب کا سامنا تھا: تکنیکی بہتری اور خلل۔ دو کمپنیاں Nikon اور Canon نے اپنے موجودہ تکنیکی راستے کو بہتر بنانے کا انتخاب کیا، جب کہ ASML نے جوا کھیلنے کا انتخاب کیا کیونکہ ایک نئی ڈوبی ٹیکنالوجی سامنے آئی تھی۔

وسرجن لیتھوگرافی، بنجمن لن نے اس وقت تجویز کی تھی جب وہ TSMC میں سائنسدان تھے، تخلیقی طور پر پانی کو وسرجن میڈیم کے طور پر استعمال کرتے تھے۔ اس نے اب بھی اصل 193nm طول موج کی روشنی کا ذریعہ استعمال کیا، لیکن پانی کے انعطاف کے ذریعے، photoresist میں داخل ہونے والی طول موج کو کم کر کے 134nm کر دیا گیا۔ ہوا میں 193nm روشنی کے منبع کا اضطراری انڈیکس 1 ہے، جبکہ پانی میں یہ 1.4 ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ روشنی کے منبع کے انہی حالات میں، وسرجن لتھوگرافی مشینوں کی ریزولوشن کو 1.4 گنا بہتر کیا جا سکتا ہے۔

تاہم، یہ ٹیکنالوجی اس وقت بہت بولڈ لگ رہی تھی، جس میں تکنیکی مشکلات اور لاگت زیادہ تھی۔ روایتی لتھوگرافی ٹیکنالوجیز سے فائدہ اٹھانے والے اسے قبول کرنے سے گریزاں تھے۔ لِن نے وسرجن لتھوگرافی کو فروغ دینے اور لتھوگرافی مشین بنانے والوں کو اپنا آئیڈیا بیچنے کے لیے امریکہ، جاپان، جرمنی اور ہالینڈ کا سفر کیا۔ لیکن اسے صنعت کے زیادہ تر جنات کی جانب سے مسترد ہونے کا سامنا کرنا پڑا، اور نیکون نے یہاں تک کہ TSMC پر اسے "مارنے" کے لیے دباؤ ڈالا۔

اس صورت حال میں، لن نے اپنی آخری امید ASML پر رکھی، اور مؤخر الذکر نے اسے مایوس نہیں ہونے دیا۔ جب ٹیکنالوجی اور صنعت کی ترقی ایک سنگم پر پہنچ گئی، ASML نے خلل ڈالنے والی اختراع کا انتخاب کیا اور جوا جیت لیا۔

2003 میں، ASML اور TSMC نے پہلے وسرجن لیتھوگرافی کا سامان، TWINSCAN XT:1150i تیار کرنے میں تعاون کیا، جس کے بعد اگلے سال ایک بہتر ورژن سامنے آیا۔ اسی سال، Nikon، تحقیق اور ترقی میں سست پیش رفت کے ساتھ، آخر کار 157nm ڈرائی لیتھوگرافی مشین کا پروٹو ٹائپ متعارف کرایا۔

ایک نئی ٹکنالوجی تھی جس نے اصل 193nm روشنی کا ذریعہ استعمال کیا اور پانی کے ذریعے 132nm کی طول موج تک تیار کیا، جب کہ دوسری 157nm کی طول موج کے ساتھ ایک پروٹو ٹائپ تھی۔ وسرجن لتھوگرافی کے فوائد واضح تھے۔ یہ ٹیکنالوجی موجودہ 65nm نوڈ تک 32nm، 16nm، 7nm، اور 3nm جیسے بعد کے عمل کے نوڈس کے لیے مرکزی دھارے میں موجود لتھوگرافی حل بن گئی۔

انتخاب کوشش سے بڑا ہے۔ ASML نے صحیح انتخاب کیا، جبکہ Nikon اور Canon نے غلط انتخاب کیا۔ مارکیٹ نے تیزی سے وسرجن لیتھوگرافی مشینوں کو اپنا لیا، روایتی خشک لتھوگرافی کی مصنوعات کو گوداموں میں دھول اکٹھا کرتے ہوئے چھوڑ دیا۔ اس کی وجہ سے Nikon اور Canon کے اربوں ڈالر کی تحقیق اور ترقی کے اخراجات میں کمی واقع ہوئی اور ان کے مارکیٹ شیئر میں نمایاں کمی واقع ہوئی۔ 15 سے پہلے کے 2000 سالوں میں، ASML لتھوگرافی مشینوں کے اعلی درجے میں سب سے چھوٹا کھلاڑی تھا، جس کا مارکیٹ شیئر 10% سے کم تھا۔ وسرجن لتھوگرافی کی کمرشلائزیشن کے ساتھ، 2008 تک، ASML کا مارکیٹ شیئر 60% تک پہنچ گیا، جو تنہا کھڑا تھا۔

ٹیکنالوجی پر مبنی لتھوگرافی مشین مقابلے کی پہلی لہر ختم ہوگئی، اور ASML فاتح کے طور پر ابھرا۔

جاری ہے...