कैमरे और दूरबीन जैसे पारंपरिक ऑप्टिकल सिस्टम ऑप्टिकल तत्वों को अक्षीय रूप से संरेखित करते हैं, जो EUV प्रकाश के लिए उपयुक्त नहीं है क्योंकि इसकी तरंगदैर्घ्य बहुत कम होती है और अवशोषण दर बहुत अधिक होती है। इसके बजाय, EUV प्रकाश को अर्धचंद्राकार दर्पणों का उपयोग करके निर्देशित किया जाता है, लेकिन इससे प्रकाश केंद्रीय अक्ष से विचलित हो जाता है, जिससे ऑप्टिकल प्रदर्शन कम हो जाता है।

इस समस्या को हल करने के लिए, नई तकनीक दो अक्षीय सममित दर्पणों को रैखिक विन्यास में छोटे केंद्रीय एपर्चर के साथ व्यवस्थित करती है। EUV प्रकाश प्रत्येक दर्पण प्रतिबिंब के साथ अपनी ऊर्जा का लगभग 40% खो देता है, इसलिए पारंपरिक प्रणालियों को लगभग 10 दर्पणों की आवश्यकता होती है, जिसमें केवल 1% EUV ऊर्जा वेफर तक पहुँचती है। दर्पणों की संख्या को चार तक सीमित करके, नई प्रणाली 10% से अधिक ऊर्जा को वेफर तक पहुँचने देती है, जिससे बिजली की खपत काफी कम हो जाती है।

नई EUV तकनीक का मुख्य प्रोजेक्टर मास्क छवि को वेफर में स्थानांतरित करने के लिए दो दर्पणों का उपयोग करता है, जो एक दूरबीन के समान है। पारंपरिक प्रणालियों में आवश्यक छह दर्पणों की तुलना में यह सरल सेटअप, ऑप्टिकल विपथन सुधार सिद्धांत पर पुनर्विचार करके प्राप्त किया गया था, और इसके प्रदर्शन को ऑप्टिकल सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर द्वारा मान्य किया गया है। टीम ने एक नई "दोहरी-रेखा क्षेत्र" रोशनी ऑप्टिकल विधि भी विकसित की, जिससे ऑप्टिकल पथ को बाधित किए बिना EUV प्रकाश को प्लेनर मास्क पर निर्देशित किया जा सकता है।

तकनीकी मूल्य अवलोकन

फोटोलिथोग्राफी मशीनें, जिन्हें मास्क एलाइनर, एक्सपोज़र सिस्टम या लिथोग्राफी सिस्टम के रूप में भी जाना जाता है, सेमीकंडक्टर निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं। वे मास्क से जटिल पैटर्न को सिलिकॉन वेफ़र पर स्थानांतरित करने के लिए फोटो डेवलपमेंट के समान प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। ये मशीनें सेमीकंडक्टर उद्योग में आवश्यक हैं, क्योंकि फोटोलिथोग्राफी सेमीकंडक्टर लाइनों की चौड़ाई निर्धारित करती है और चिप के प्रदर्शन और बिजली की खपत को प्रभावित करती है। फोटोलिथोग्राफी मशीन उद्योग के अपस्ट्रीम में मुख्य घटक और सहायक सुविधाएँ शामिल हैं, जबकि डाउनस्ट्रीम सेमीकंडक्टर और एकीकृत सर्किट निर्माण और पैकेजिंग पर केंद्रित है।

एक जापानी विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ने एक चरम पराबैंगनी (ईयूवी) लिथोग्राफी तकनीक तैयार की है जो वर्तमान अर्धचालक विनिर्माण मानकों को पार करती है, जिससे उत्पादन लागत में काफी कमी आती है। यह तकनीक फोटोलिथोग्राफी मशीन उद्योग श्रृंखला के अपस्ट्रीम सेगमेंट में स्थित है।

मैक्रो मार्केट अवलोकन

फोटोलिथोग्राफी मशीनें, जिन्हें मास्क एलाइनर, एक्सपोजर सिस्टम या लिथोग्राफी सिस्टम के रूप में भी जाना जाता है, चिप निर्माण और उन्नत फोटोरेसिस्ट विकास के लिए महत्वपूर्ण हैं। उच्च-स्तरीय फोटोरेसिस्ट आरएंडडी पर क्रिस्टल क्लियर मैटेरियल्स की जानकारी के अनुसार, उपकरण और स्थापना लागत कुल निवेश का 69% है, जिसमें फोटोलिथोग्राफी मशीनें इस उपकरण और स्थापना व्यय का 44% प्रतिनिधित्व करती हैं।

EUV लिथोग्राफी मशीनों का उद्भव

पिछले दशक में, फोटोलिथोग्राफी तकनीक शुरुआती जी-लाइन (436nm) सिस्टम से नवीनतम एक्सट्रीम अल्ट्रावॉयलेट (EUV) लिथोग्राफी मशीनों तक विकसित हुई है। यह विकास संपर्क से निकटता और अंततः स्टेप-एंड-रिपीट सिस्टम तक आगे बढ़ा। EUV लिथोग्राफी मशीनें, चिप उत्पादन के लिए आवश्यक उपकरण, उन्नत एकीकृत सर्किट के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं। वे 5 नैनोमीटर से कम आकार के वेफर वाले चिप्स के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण हैं, जिन्हें केवल EUV तकनीक का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है।

वैश्विक लिथोग्राफी मशीन बिक्री

वैश्विक लिथोग्राफी मशीन बाजार अत्यधिक केंद्रित है, जिसमें शीर्ष तीन निर्माताओं के पास 90% से अधिक बाजार हिस्सेदारी है। 2015 से 2020 तक, लिथोग्राफी मशीनों की वैश्विक बिक्री कुल मिलाकर बढ़ी, 413 में 2020 इकाइयों तक पहुंच गई, जो पिछले वर्ष की तुलना में 16.7% की वृद्धि थी।

लिथोग्राफी मशीन का विकास और बिक्री

लिथोग्राफी मशीनें जी-लाइन और आई-लाइन से विकसित होकर केआरएफ, एआरएफ और अब ईयूवी तकनीक तक पहुंच गई हैं। 2020 में, वैश्विक बिक्री में मध्यम से निम्न-स्तरीय उत्पादों (केआरएफ, आई-लाइन) का वर्चस्व रहा, कुल 264 इकाइयाँ और बाजार का लगभग 65% हिस्सा। उच्च-स्तरीय ईयूवी मशीनों की 31 इकाइयाँ बिकीं, जो कुल का लगभग 19% है।

ASML वैश्विक लिथोग्राफी मशीन बाज़ार में अग्रणी है

2020 में, डच कंपनी एएसएमएल ने 62% हिस्सेदारी और 258 इकाइयों की शिपिंग के साथ निकॉन और कैनन को पीछे छोड़ते हुए वैश्विक लिथोग्राफी मशीन बाजार का नेतृत्व किया।

Eयूवी लिथोग्राफी मशीन मूल्य निर्धारण

अपनी उच्च-तकनीकी बाधाओं के कारण, EUV लिथोग्राफी मशीनों का मूल्य लगभग €150 मिलियन प्रति मशीन है। ASML वर्तमान में इनका उत्पादन करने में सक्षम एकमात्र कंपनी है। 2018 से, ASML की EUV मशीनों की कीमत लगातार बढ़ रही है, जो 154 जुलाई, 4 तक लगभग €2021 मिलियन प्रति इकाई तक पहुँच गई है, जो ￥11.7 बिलियन (1 EUR = 7.6 RMB की विनिमय दर पर) के बराबर है।