מערכות אופטיות מסורתיות, כגון מצלמות וטלסקופים, מיישרות אלמנטים אופטיים בצורה צירית, שאינה מתאימה לאור EUV בשל אורך הגל הקצר במיוחד וקצב הספיגה הגבוה שלו. במקום זאת, אור EUV מונחה באמצעות מראות בצורת חצי סהר, אך הדבר גורם לאור לסטות מהציר המרכזי, מה שמפחית את הביצועים האופטיים.

כדי להתמודד עם זה, הטכנולוגיה החדשה מסדרת שתי מראות ציר סימטריות עם פתחים מרכזיים קטנים בתצורה ליניארית. אור EUV מאבד כ-40% מהאנרגיה שלו עם כל השתקפות מראה, כך שמערכות מסורתיות דורשות כ-10 מראות, כאשר רק כ-1% מאנרגיית ה-EUV מגיעה לפרוסה. על ידי הגבלת מספר המראות לארבע, המערכת החדשה מאפשרת ליותר מ-10% מהאנרגיה להגיע לפרוסה, מה שמפחית משמעותית את צריכת החשמל.

מקרן הליבה של טכנולוגיית ה-EUV החדשה משתמש בשתי מראות כדי להעביר את תמונת המסכה אל הרקיק, בדומה לטלסקופ. ההגדרה הפשוטה הזו, בהשוואה לשש המראות הנדרשות במערכות מסורתיות, הושגה על ידי חשיבה מחודשת על תיאוריית תיקון סטייה אופטית, והביצועים שלה אומתו על ידי תוכנת הדמיה אופטית. הצוות גם פיתח שיטת תאורה אופטית חדשה של "שדה דו-קו", המאפשרת לכוון אור EUV אל המסכה המישורית מבלי להפריע לנתיב האופטי.

תצפית ערך טכני

מכונות פוטוליתוגרפיה, הידועות גם כמיישרות מסכות, מערכות חשיפה או מערכות ליתוגרפיה, הן חיוניות לייצור מוליכים למחצה. הם משתמשים בתהליך דומה לפיתוח צילום כדי להעביר דפוסים מורכבים ממסכות על גבי פרוסות סיליקון. מכונות אלו חיוניות בתעשיית המוליכים למחצה, שכן הפוטוליתוגרפיה קובעת את רוחב קווי המוליכים למחצה ומשפיעה על ביצועי השבב וצריכת החשמל. במעלה הזרם של תעשיית מכונות הפוטוליתוגרפיה כולל רכיבי ליבה ומתקנים תומכים, בעוד שהזרם במורד מתמקד בייצור ואריזה של מוליכים למחצה ומעגלים משולבים.

פרופסור באוניברסיטה יפני עיצב טכנולוגיית ליטוגרפיה אקסטרים אולטרה סגול (EUV) העולה על הסטנדרטים הנוכחיים לייצור מוליכים למחצה, ומפחיתה משמעותית את עלויות הייצור. טכנולוגיה זו ממוקמת בפלח במעלה הזרם של שרשרת תעשיית מכונות הפוטוליתוגרפיה.

תצפית שוק מאקרו

מכונות פוטוליתוגרפיה, הידועות גם בשם יישור מסכות, מערכות חשיפה או מערכות ליתוגרפיה, הן חיוניות לייצור שבבים ופיתוח פוטו-רזיסט מתקדם. לפי מידע מ-Crystal Clear Materials על מו"פ מתקדם של פוטו-רזיסט, עלויות הציוד וההתקנה מהוות 69% מסך ההשקעה, כאשר מכונות פוטוליתוגרפיה מייצגות 44% מהוצאות הציוד וההתקנה.

הופעת מכונות ליטוגרפיה EUV

במהלך העשור האחרון, טכנולוגיית הפוטוליתוגרפיה התפתחה ממערכות קו G-קו (436 ננומטר) מוקדמות למכונות הליטוגרפיה החדישות ביותר של Extreme Ultraviolet (EUV). אבולוציה זו התקדמה ממגע לקרבה, ולבסוף למערכות צעד וחזרה. מכונות ליטוגרפיה EUV, כלים חיוניים לייצור שבבים, הן הליבה לייצור מעגלים משולבים מתקדמים. הם חיוניים לייצור שבבים עם גודל פרוסות מתחת ל-5 ננומטר, אותם ניתן לייצר רק באמצעות טכנולוגיית EUV.

מכירת מכונות ליטוגרפיה גלובלית

שוק מכונות הליטוגרפיה העולמי מרוכז מאוד, כאשר שלושת היצרנים המובילים מחזיקים בלמעלה מ-90% מנתח השוק. מ-2015 עד 2020, המכירות העולמיות של מכונות ליתוגרפיה גדלו בסך הכל, והגיעו ל-413 יחידות ב-2020, עלייה של 16.7% מהשנה הקודמת.

אבולוציה ומכירות של מכונת ליטוגרפיה

מכונות ליטוגרפיה התפתחו מ-G-line ו-I-line ל- KrF, ArF, וכעת לטכנולוגיית EUV. בשנת 2020, המכירות העולמיות נשלטו על ידי מוצרים מקצה בינוני עד נמוך (KrF, I-Line), בהיקף כולל של 264 יחידות והיוו כ-65% מהשוק. למכונות ה-EUV היוקרתיות נמכרו 31 יחידות, המהוות כ-19% מהכלל.

ASML מובילה את שוק מכונות הליטוגרפיה העולמי

בשנת 2020, החברה ההולנדית ASML הובילה את שוק מכונות הליתוגרפיה העולמי עם נתח של 62% ו-258 יחידות שנשלחו, על פני ניקון וקנון.

Eתמחור מכונת ליטוגרפיה UV

מכונות ליתוגרפיה של EUV, בשל מחסומי הטכנולוגיה המתקדמת שלהן, מוערכות בכ-150 מיליון אירו כל אחת. ASML היא כיום החברה היחידה המסוגלת לייצר אותן. מאז 2018, מחירן של מכונות ה-EUV של ASML עלה בהתמדה, והגיע לכ-154 מיליון אירו ליחידה נכון ל-4 ביולי 2021, שווה ערך ל-11.7 מיליארד ליש"ט (בשער חליפין של 1 אירו = 7.6 יואן סיני).