Los sistemas ópticos tradicionales, como cámaras y telescopios, alinean los elementos ópticos axialmente, lo que no es adecuado para la luz ultravioleta extrema debido a su longitud de onda extremadamente corta y su alta tasa de absorción. En cambio, la luz ultravioleta extrema se guía mediante espejos en forma de medialuna, pero esto hace que la luz se desvíe del eje central, lo que reduce el rendimiento óptico.

Para solucionar este problema, la nueva tecnología dispone dos espejos axisimétricos con pequeñas aberturas centrales en una configuración lineal. La luz ultravioleta extrema pierde alrededor del 40% de su energía con cada reflexión del espejo, por lo que los sistemas tradicionales requieren unos 10 espejos, y solo alrededor del 1% de la energía ultravioleta extrema llega a la oblea. Al limitar el número de espejos a cuatro, el nuevo sistema permite que más del 10% de la energía llegue a la oblea, lo que reduce significativamente el consumo de energía.

El proyector principal de la nueva tecnología EUV utiliza dos espejos para transferir la imagen de la máscara a la oblea, de forma similar a un telescopio. Esta sencilla configuración, en comparación con los seis espejos necesarios en los sistemas tradicionales, se logró replanteando la teoría de corrección de la aberración óptica, y su rendimiento ha sido validado por un software de simulación óptica. El equipo también desarrolló un nuevo método óptico de iluminación de "campo de doble línea", que permite dirigir la luz EUV hacia la máscara plana sin alterar la trayectoria óptica.

Observación del valor técnico

Las máquinas de fotolitografía, también conocidas como alineadores de máscaras, sistemas de exposición o sistemas de litografía, son cruciales para la fabricación de semiconductores. Utilizan un proceso similar al revelado de fotografías para transferir patrones intrincados de las máscaras a obleas de silicio. Estas máquinas son esenciales en la industria de los semiconductores, ya que la fotolitografía determina el ancho de las líneas de semiconductores e impacta en el rendimiento del chip y el consumo de energía. La parte inicial de la industria de las máquinas de fotolitografía incluye componentes básicos e instalaciones de soporte, mientras que la parte final se centra en la fabricación y el empaquetado de semiconductores y circuitos integrados.

Un profesor universitario japonés ha diseñado una tecnología de litografía ultravioleta extrema (EUV) que supera los estándares actuales de fabricación de semiconductores, reduciendo significativamente los costos de producción. Esta tecnología se sitúa en el segmento ascendente de la cadena industrial de máquinas de fotolitografía.

Observación del mercado macro

Las máquinas de fotolitografía, también conocidas como alineadores de máscara, sistemas de exposición o sistemas de litografía, son cruciales para la fabricación de chips y el desarrollo avanzado de fotorresistencias. Según la información de Crystal Clear Materials sobre I+D de fotorresistencias de alta gama, los costes de equipamiento e instalación representan el 69% de la inversión total, y las máquinas de fotolitografía representan el 44% de este gasto en equipamiento e instalación.

Aparición de las máquinas de litografía EUV

En la última década, la tecnología de fotolitografía ha evolucionado desde los primeros sistemas de línea G (436 nm) hasta las últimas máquinas de litografía ultravioleta extrema (EUV). Esta evolución avanzó desde el contacto hasta la proximidad y, finalmente, hasta los sistemas de repetición por pasos. Las máquinas de litografía EUV, herramientas esenciales para la producción de chips, son fundamentales para la fabricación de circuitos integrados avanzados. Son cruciales para producir chips con tamaños de obleas inferiores a 5 nanómetros, que solo se pueden fabricar utilizando tecnología EUV.

Ventas globales de máquinas de litografía

El mercado mundial de máquinas litográficas está muy concentrado y los tres principales fabricantes poseen más del 90 % de la cuota de mercado. Entre 2015 y 2020, las ventas mundiales de máquinas litográficas crecieron en general y alcanzaron las 413 unidades en 2020, un aumento del 16.7 % respecto del año anterior.

Evolución y venta de máquinas de litografía

Las máquinas de litografía han evolucionado desde las líneas G e I hasta las tecnologías KrF, ArF y, ahora, EUV. En 2020, las ventas globales estuvieron dominadas por productos de gama media a baja (KrF, I-Line), con un total de 264 unidades y representando aproximadamente el 65% del mercado. Las máquinas EUV de gama alta tuvieron 31 unidades vendidas, lo que representa aproximadamente el 19% del total.

ASML lidera el mercado mundial de máquinas de litografía

En 2020, la empresa holandesa ASML lideró el mercado mundial de máquinas de litografía con una participación del 62% y 258 unidades enviadas, superando a Nikon y Canon.

EPrecios de máquinas de litografía UV

Las máquinas de litografía EUV, debido a sus barreras de alta tecnología, están valoradas en unos 150 millones de euros cada una. Actualmente, ASML es la única empresa capaz de producirlas. Desde 2018, el precio de las máquinas EUV de ASML ha aumentado de forma constante, alcanzando aproximadamente 154 millones de euros por unidad el 4 de julio de 2021, equivalentes a 11.7 1 millones de yenes (al tipo de cambio de 7.6 EUR = XNUMX RMB).