I sistemi ottici tradizionali, come le fotocamere e i telescopi, allineano gli elementi ottici assialmente, il che non è adatto alla luce EUV a causa della sua lunghezza d'onda estremamente corta e dell'elevato tasso di assorbimento. Invece, la luce EUV è guidata tramite specchi a forma di mezzaluna, ma questo fa sì che la luce si discosti dall'asse centrale, riducendo le prestazioni ottiche.

Per risolvere questo problema, la nuova tecnologia dispone due specchi assialsimmetrici con piccole aperture centrali in una configurazione lineare. La luce EUV perde circa il 40% della sua energia a ogni riflessione dello specchio, quindi i sistemi tradizionali richiedono circa 10 specchi, con solo circa l'1% dell'energia EUV che raggiunge il wafer. Limitando il numero di specchi a quattro, il nuovo sistema consente a oltre il 10% dell'energia di raggiungere il wafer, riducendo significativamente il consumo di energia.

Il proiettore principale della nuova tecnologia EUV utilizza due specchi per trasferire l'immagine della maschera al wafer, in modo simile a un telescopio. Questa semplice configurazione, rispetto ai sei specchi richiesti nei sistemi tradizionali, è stata ottenuta ripensando la teoria della correzione dell'aberrazione ottica e le sue prestazioni sono state convalidate dal software di simulazione ottica. Il team ha anche sviluppato un nuovo metodo ottico di illuminazione "dual-line field", che consente alla luce EUV di essere diretta sulla maschera planare senza disturbare il percorso ottico.

Osservazione del valore tecnico

Le macchine per fotolitografia, note anche come allineatori di maschere, sistemi di esposizione o sistemi litografici, sono fondamentali per la produzione di semiconduttori. Utilizzano un processo simile allo sviluppo fotografico per trasferire modelli intricati dalle maschere ai wafer di silicio. Queste macchine sono essenziali nel settore dei semiconduttori, poiché la fotolitografia determina la larghezza delle linee dei semiconduttori e influisce sulle prestazioni dei chip e sul consumo energetico. L'upstream del settore delle macchine per fotolitografia include componenti principali e strutture di supporto, mentre il downstream si concentra sulla produzione e il confezionamento di semiconduttori e circuiti integrati.

Un professore universitario giapponese ha progettato una tecnologia di litografia Extreme Ultraviolet (EUV) che supera gli attuali standard di produzione dei semiconduttori, riducendo significativamente i costi di produzione. Questa tecnologia è posizionata nel segmento upstream della filiera industriale delle macchine per fotolitografia.

Osservazione del mercato macro

Le macchine per fotolitografia, note anche come allineatori di maschere, sistemi di esposizione o sistemi litografici, sono fondamentali per la produzione di chip e lo sviluppo avanzato di fotoresist. Secondo le informazioni di Crystal Clear Materials sulla R&S di fotoresist di fascia alta, i costi di attrezzatura e installazione rappresentano il 69% dell'investimento totale, con le macchine per fotolitografia che rappresentano il 44% di questa spesa per attrezzatura e installazione.

Emergenza delle macchine litografiche EUV

Negli ultimi dieci anni, la tecnologia della fotolitografia si è evoluta dai primi sistemi G-line (436nm) alle più recenti macchine litografiche Extreme Ultraviolet (EUV). Questa evoluzione è passata dal contatto alla prossimità e infine ai sistemi step-and-repeat. Le macchine litografiche EUV, strumenti essenziali per la produzione di chip, sono fondamentali per la produzione di circuiti integrati avanzati. Sono fondamentali per la produzione di chip con dimensioni wafer inferiori a 5 nanometri, che possono essere prodotti solo utilizzando la tecnologia EUV.

Vendite globali di macchine litografiche

Il mercato globale delle macchine litografiche è altamente concentrato, con i primi tre produttori che detengono oltre il 90% della quota di mercato. Dal 2015 al 2020, le vendite globali di macchine litografiche sono cresciute complessivamente, raggiungendo 413 unità nel 2020, con un aumento del 16.7% rispetto all'anno precedente.

Evoluzione e vendita delle macchine litografiche

Le macchine litografiche si sono evolute da G-line e I-line a KrF, ArF e ora tecnologia EUV. Nel 2020, le vendite globali sono state dominate da prodotti di fascia medio-bassa (KrF, I-Line), per un totale di 264 unità e rappresentando circa il 65% del mercato. Le macchine EUV di fascia alta hanno avuto 31 unità vendute, rappresentando circa il 19% del totale.

ASML è leader nel mercato globale delle macchine litografiche

Nel 2020, l'azienda olandese ASML ha guidato il mercato mondiale delle macchine litografiche con una quota del 62% e 258 unità spedite, superando Nikon e Canon.

EPrezzi delle macchine per litografia UV

Le macchine litografiche EUV, grazie alle loro caratteristiche altamente tecnologiche, hanno un valore di circa 150 milioni di euro ciascuna. ASML è attualmente l'unica azienda in grado di produrle. Dal 2018, il prezzo delle macchine EUV di ASML è aumentato costantemente, raggiungendo circa 154 milioni di euro per unità al 4 luglio 2021, equivalenti a 11.7 miliardi di yen (utilizzando un tasso di cambio di 1 EUR = 7.6 RMB).