Traditionele optische systemen, zoals camera's en telescopen, richten optische elementen axiaal uit, wat niet geschikt is voor EUV-licht vanwege de extreem korte golflengte en hoge absorptiesnelheid. In plaats daarvan wordt EUV-licht geleid met behulp van halvemaanvormige spiegels, maar dit zorgt ervoor dat het licht afwijkt van de centrale as, waardoor de optische prestaties afnemen.

Om dit aan te pakken, rangschikt de nieuwe technologie twee axiaal symmetrische spiegels met kleine centrale openingen in een lineaire configuratie. EUV-licht verliest ongeveer 40% van zijn energie bij elke spiegelreflectie, dus traditionele systemen vereisen ongeveer 10 spiegels, waarbij slechts ongeveer 1% van de EUV-energie de wafer bereikt. Door het aantal spiegels te beperken tot vier, laat het nieuwe systeem meer dan 10% van de energie de wafer bereiken, wat het stroomverbruik aanzienlijk verlaagt.

De kernprojector van de nieuwe EUV-technologie gebruikt twee spiegels om het maskerbeeld over te brengen naar de wafer, vergelijkbaar met een telescoop. Deze eenvoudige opstelling, vergeleken met de zes spiegels die nodig zijn in traditionele systemen, werd bereikt door de theorie van optische aberratiecorrectie opnieuw te bedenken, en de prestaties ervan zijn gevalideerd door optische simulatiesoftware. Het team ontwikkelde ook een nieuwe optische verlichtingsmethode met "dubbele lijnveld", waarmee EUV-licht op het planaire masker kan worden gericht zonder het optische pad te verstoren.

Technische Waarde Observatie

Fotolithografiemachines, ook bekend als maskeruitlijners, belichtingssystemen of lithografiesystemen, zijn cruciaal voor de productie van halfgeleiders. Ze gebruiken een proces dat vergelijkbaar is met foto-ontwikkeling om ingewikkelde patronen van maskers over te brengen op siliciumwafers. Deze machines zijn essentieel in de halfgeleiderindustrie, omdat fotolithografie de breedte van halfgeleiderlijnen bepaalt en de chipprestaties en het stroomverbruik beïnvloedt. De upstream van de fotolithografiemachine-industrie omvat kerncomponenten en ondersteunende faciliteiten, terwijl de downstream zich richt op de productie en verpakking van halfgeleiders en geïntegreerde schakelingen.

Een Japanse universiteitsprofessor heeft een Extreme Ultraviolet (EUV) lithografietechnologie ontworpen die de huidige halfgeleiderproductienormen overtreft en de productiekosten aanzienlijk verlaagt. Deze technologie is gepositioneerd in het upstreamsegment van de fotolithografiemachine-industrieketen.

Macro-marktobservatie

Fotolithografiemachines, ook bekend als maskeruitlijners, belichtingssystemen of lithografiesystemen, zijn cruciaal voor chipproductie en geavanceerde fotoresistontwikkeling. Volgens informatie van Crystal Clear Materials over high-end fotoresist R&D, bedragen de kosten voor apparatuur en installatie 69% van de totale investering, waarbij fotolithografiemachines 44% van deze kosten voor apparatuur en installatie vertegenwoordigen.

Opkomst van EUV-lithografiemachines

In het afgelopen decennium is de fotolithografietechnologie geëvolueerd van vroege G-line (436nm) systemen naar de nieuwste Extreme Ultraviolet (EUV) lithografiemachines. Deze evolutie ging van contact naar nabijheid en uiteindelijk naar step-and-repeat systemen. EUV lithografiemachines, essentiële tools voor chipproductie, zijn essentieel voor de productie van geavanceerde geïntegreerde schakelingen. Ze zijn cruciaal voor de productie van chips met wafergroottes kleiner dan 5 nanometer, die alleen kunnen worden geproduceerd met behulp van EUV-technologie.

Wereldwijde verkoop van lithografiemachines

De wereldwijde markt voor lithografiemachines is zeer geconcentreerd, waarbij de drie grootste fabrikanten meer dan 90% van het marktaandeel in handen hebben. Van 2015 tot 2020 groeide de wereldwijde verkoop van lithografiemachines over het geheel genomen, tot 413 eenheden in 2020, een stijging van 16.7% ten opzichte van het voorgaande jaar.

Evolutie en verkoop van lithografiemachines

Lithografiemachines zijn geëvolueerd van G-line en I-line naar KrF, ArF en nu EUV-technologie. In 2020 werd de wereldwijde verkoop gedomineerd door mid-to-low-end producten (KrF, I-Line), in totaal 264 eenheden en goed voor ongeveer 65% van de markt. High-end EUV-machines hadden 31 verkochte eenheden, wat ongeveer 19% van het totaal vertegenwoordigde.

ASML leidt de wereldwijde markt voor lithografiemachines

In 2020 was het Nederlandse bedrijf ASML marktleider op het gebied van lithografiemachines met een aandeel van 62% en 258 geleverde eenheden. Daarmee overtrof het bedrijf Nikon en Canon.

EPrijzen voor UV-lithografiemachines

EUV-lithografiemachines worden, vanwege hun hightechbarrières, gewaardeerd op ongeveer € 150 miljoen per stuk. ASML is momenteel het enige bedrijf dat ze kan produceren. Sinds 2018 is de prijs van ASML's EUV-machines gestaag gestegen tot ongeveer € 154 miljoen per stuk op 4 juli 2021, wat overeenkomt met ¥ 11.7 miljard (bij een wisselkoers van 1 EUR = 7.6 RMB).