Tradycyjne systemy optyczne, takie jak kamery i teleskopy, ustawiają elementy optyczne osiowo, co nie jest odpowiednie dla światła EUV ze względu na jego ekstremalnie krótką długość fali i wysoki współczynnik absorpcji. Zamiast tego światło EUV jest kierowane za pomocą luster w kształcie półksiężyca, ale powoduje to odchylenie światła od osi centralnej, co zmniejsza wydajność optyczną.

Aby temu zaradzić, nowa technologia układa dwa lustra osiowosymetryczne z małymi centralnymi otworami w konfiguracji liniowej. Światło EUV traci około 40% swojej energii przy każdym odbiciu lustra, więc tradycyjne systemy wymagają około 10 luster, a tylko około 1% energii EUV dociera do wafla. Ograniczając liczbę luster do czterech, nowy system pozwala na dotarcie ponad 10% energii do wafla, znacznie obniżając zużycie energii.

Główny projektor nowej technologii EUV wykorzystuje dwa lustra do przesyłania obrazu maski do płytki, podobnie jak teleskop. Ta prosta konfiguracja, w porównaniu do sześciu luster wymaganych w tradycyjnych systemach, została osiągnięta dzięki przemyśleniu teorii korekcji aberracji optycznej, a jej wydajność została potwierdzona przez oprogramowanie do symulacji optycznej. Zespół opracował również nową metodę optyczną oświetlenia „dual-line field”, umożliwiającą skierowanie światła EUV na planarną maskę bez zakłócania ścieżki optycznej.

Obserwacja wartości technicznej

Maszyny do fotolitografii, znane również jako wyrównywacze masek, systemy naświetlania lub systemy litografii, są kluczowe dla produkcji półprzewodników. Wykorzystują proces podobny do wywoływania zdjęć, aby przenieść skomplikowane wzory z masek na płytki krzemowe. Maszyny te są niezbędne w przemyśle półprzewodnikowym, ponieważ fotolitografia określa szerokość linii półprzewodnikowych i wpływa na wydajność chipów i zużycie energii. Górny bieg przemysłu maszyn do fotolitografii obejmuje podstawowe komponenty i urządzenia pomocnicze, podczas gdy dolny bieg koncentruje się na produkcji i pakowaniu półprzewodników i układów scalonych.

Japoński profesor uniwersytecki zaprojektował technologię litografii w ekstremalnym ultrafiolecie (EUV), która przewyższa obecne standardy produkcji półprzewodników, znacznie obniżając koszty produkcji. Technologia ta jest pozycjonowana w segmencie upstream łańcucha przemysłowego maszyn do fotolitografii.

Obserwacja rynku makro

Maszyny do fotolitografii, znane również jako wyrównywacze masek, systemy naświetlania lub systemy litografii, są kluczowe dla produkcji chipów i zaawansowanego rozwoju fotorezystu. Według informacji Crystal Clear Materials na temat zaawansowanych prac badawczo-rozwojowych nad fotorezystem, koszty sprzętu i instalacji stanowią 69% całkowitej inwestycji, a maszyny do fotolitografii stanowią 44% tych kosztów sprzętu i instalacji.

Powstanie maszyn litograficznych EUV

W ciągu ostatniej dekady technologia fotolitografii ewoluowała od wczesnych systemów G-line (436 nm) do najnowszych maszyn litograficznych Extreme Ultraviolet (EUV). Ewolucja ta postępowała od kontaktu do zbliżenia, a ostatecznie do systemów typu „krok i powtórz”. Maszyny litograficzne EUV, niezbędne narzędzia do produkcji chipów, są podstawą produkcji zaawansowanych układów scalonych. Są kluczowe dla produkcji chipów o rozmiarach płytek poniżej 5 nanometrów, które można wytwarzać wyłącznie przy użyciu technologii EUV.

Globalna sprzedaż maszyn litograficznych

Globalny rynek maszyn litograficznych jest silnie skoncentrowany, a trzej najwięksi producenci posiadają ponad 90% udziałów w rynku. Od 2015 do 2020 r. globalna sprzedaż maszyn litograficznych wzrosła, osiągając 413 sztuk w 2020 r., co stanowi wzrost o 16.7% w porównaniu z rokiem poprzednim.

Ewolucja i sprzedaż maszyn litograficznych

Maszyny litograficzne ewoluowały od G-line i I-line do KrF, ArF, a teraz technologii EUV. W 2020 r. globalna sprzedaż była zdominowana przez produkty średniej i niskiej klasy (KrF, I-Line), w sumie 264 sztuki i stanowiły około 65% rynku. Maszyny EUV wysokiej klasy sprzedały 31 sztuk, co stanowiło około 19% całości.

ASML liderem na światowym rynku maszyn litograficznych

W 2020 roku holenderska firma ASML była liderem na światowym rynku maszyn litograficznych, mając 62% udziałów i 258 sprzedanych egzemplarzy, wyprzedzając tym samym firmy Nikon i Canon.

ECennik maszyn do litografii UV

Maszyny litograficzne EUV, ze względu na ich zaawansowane technologicznie bariery, są wyceniane na około 150 milionów euro za sztukę. ASML jest obecnie jedyną firmą, która jest w stanie je produkować. Od 2018 roku cena maszyn EUV firmy ASML stale rosła, osiągając około 154 milionów euro za sztukę (stan na 4 lipca 2021 roku), co odpowiada 11.7 miliarda jenów (przy kursie wymiany 1 EUR = 7.6 RMB).