Herkömmliche optische Systeme wie Kameras und Teleskope richten optische Elemente axial aus, was für EUV-Licht aufgrund seiner extrem kurzen Wellenlänge und hohen Absorptionsrate nicht geeignet ist. Stattdessen wird EUV-Licht mithilfe halbmondförmiger Spiegel geleitet, was jedoch dazu führt, dass das Licht von der Mittelachse abweicht und die optische Leistung verringert.

Um dieses Problem zu lösen, ordnet die neue Technologie zwei achsensymmetrische Spiegel mit kleinen zentralen Öffnungen in einer linearen Konfiguration an. EUV-Licht verliert bei jeder Spiegelreflexion etwa 40 % seiner Energie, sodass herkömmliche Systeme etwa 10 Spiegel benötigen, wobei nur etwa 1 % der EUV-Energie den Wafer erreicht. Durch die Beschränkung der Spiegelzahl auf vier ermöglicht das neue System, dass über 10 % der Energie den Wafer erreichen, was den Stromverbrauch deutlich senkt.

Der Kernprojektor der neuen EUV-Technologie verwendet zwei Spiegel, um das Maskenbild auf den Wafer zu übertragen, ähnlich einem Teleskop. Dieser einfache Aufbau im Vergleich zu den sechs Spiegeln, die in herkömmlichen Systemen erforderlich sind, wurde durch ein Umdenken in der Theorie der optischen Aberrationskorrektur erreicht, und seine Leistung wurde durch optische Simulationssoftware validiert. Das Team entwickelte außerdem eine neue optische „Dual-Line-Field“-Beleuchtungsmethode, mit der EUV-Licht auf die planare Maske gerichtet werden kann, ohne den optischen Pfad zu stören.

Technische Wertbeobachtung

Photolithografiemaschinen, auch als Mask-Aligner, Belichtungssysteme oder Lithografiesysteme bekannt, sind für die Halbleiterherstellung von entscheidender Bedeutung. Sie verwenden ein Verfahren ähnlich der Fotoentwicklung, um komplizierte Muster von Masken auf Siliziumwafer zu übertragen. Diese Maschinen sind in der Halbleiterindustrie unverzichtbar, da die Photolithografie die Breite der Halbleiterlinien bestimmt und sich auf die Chipleistung und den Stromverbrauch auswirkt. Der Upstream der Photolithografiemaschinenindustrie umfasst Kernkomponenten und unterstützende Einrichtungen, während sich der Downstream auf die Herstellung und Verpackung von Halbleitern und integrierten Schaltkreisen konzentriert.

Ein japanischer Universitätsprofessor hat eine Extrem-Ultraviolett-Lithografietechnologie (EUV) entwickelt, die die aktuellen Standards in der Halbleiterherstellung übertrifft und die Produktionskosten deutlich senkt. Diese Technologie ist im vorgelagerten Segment der Produktionskette für Photolithografiemaschinen angesiedelt.

Makromarktbeobachtung

Photolithographiemaschinen, auch als Mask-Aligner, Belichtungssysteme oder Lithographiesysteme bekannt, sind für die Chipherstellung und die Entwicklung fortschrittlicher Fotolacke von entscheidender Bedeutung. Nach Angaben von Crystal Clear Materials zur Forschung und Entwicklung von High-End-Fotolacken machen die Geräte- und Installationskosten 69 % der Gesamtinvestition aus, wobei die Photolithographiemaschinen 44 % dieser Geräte- und Installationskosten ausmachen.

Entstehung von EUV-Lithographiemaschinen

Im letzten Jahrzehnt hat sich die Photolithografietechnologie von frühen G-Line-Systemen (436 nm) zu den neuesten Extrem-Ultraviolett-Lithografiemaschinen (EUV) entwickelt. Diese Entwicklung führte vom Kontakt- zum Näherungs- und schließlich zu Step-and-Repeat-Systemen. EUV-Lithografiemaschinen sind unverzichtbare Werkzeuge für die Chipproduktion und bilden den Kern der Herstellung hochentwickelter integrierter Schaltkreise. Sie sind entscheidend für die Herstellung von Chips mit Wafergrößen unter 5 Nanometern, die nur mit EUV-Technologie hergestellt werden können.

Weltweiter Verkauf von Lithografiemaschinen

Der globale Markt für Lithografiemaschinen ist stark konzentriert, wobei die drei größten Hersteller über 90 % des Marktanteils halten. Von 2015 bis 2020 stieg der weltweite Absatz von Lithografiemaschinen insgesamt und erreichte im Jahr 413 2020 Einheiten, ein Plus von 16.7 % gegenüber dem Vorjahr.

Entwicklung und Verkauf von Lithografiemaschinen

Lithografiemaschinen haben sich von der G-Linie und I-Linie zur KrF-, ArF- und jetzt EUV-Technologie entwickelt. Im Jahr 2020 dominierten Produkte der mittleren bis unteren Preisklasse (KrF, I-Linie) den weltweiten Absatz. Insgesamt wurden 264 Einheiten verkauft, was etwa 65 % des Marktes entspricht. Von High-End-EUV-Maschinen wurden 31 Einheiten verkauft, was etwa 19 % des Gesamtumsatzes entspricht.

ASML ist weltweiter Marktführer für Lithographiemaschinen

Im Jahr 2020 war das niederländische Unternehmen ASML mit einem Anteil von 62 % und 258 ausgelieferten Einheiten Marktführer auf dem weltweiten Markt für Lithografiemaschinen und überholte damit Nikon und Canon.

EPreise für UV-Lithographiemaschinen

EUV-Lithografiemaschinen haben aufgrund ihrer hochtechnologischen Barrieren einen Wert von rund 150 Millionen Euro pro Stück. ASML ist derzeit das einzige Unternehmen, das diese Maschinen produzieren kann. Seit 2018 ist der Preis für die EUV-Maschinen von ASML stetig gestiegen und lag am 154. Juli 4 bei rund 2021 Millionen Euro pro Stück, was 11.7 Milliarden Yen entspricht (bei einem Wechselkurs von 1 EUR = 7.6 RMB).