Sistemas ópticos tradicionais, como câmeras e telescópios, alinham elementos ópticos axialmente, o que não é adequado para luz EUV devido ao seu comprimento de onda extremamente curto e alta taxa de absorção. Em vez disso, a luz EUV é guiada usando espelhos em forma de crescente, mas isso faz com que a luz se desvie do eixo central, reduzindo o desempenho óptico.

Para resolver isso, a nova tecnologia organiza dois espelhos axissimétricos com pequenas aberturas centrais em uma configuração linear. A luz EUV perde cerca de 40% de sua energia com cada reflexão do espelho, então os sistemas tradicionais requerem cerca de 10 espelhos, com apenas cerca de 1% da energia EUV atingindo o wafer. Ao limitar o número de espelhos a quatro, o novo sistema permite que mais de 10% da energia atinja o wafer, reduzindo significativamente o consumo de energia.

O projetor central da nova tecnologia EUV usa dois espelhos para transferir a imagem da máscara para o wafer, semelhante a um telescópio. Essa configuração simples, comparada aos seis espelhos necessários em sistemas tradicionais, foi alcançada ao repensar a teoria de correção de aberração óptica, e seu desempenho foi validado por software de simulação óptica. A equipe também desenvolveu um novo método óptico de iluminação de “campo de linha dupla”, permitindo que a luz EUV seja direcionada para a máscara planar sem perturbar o caminho óptico.

Observação de valor técnico

Máquinas de fotolitografia, também conhecidas como alinhadores de máscara, sistemas de exposição ou sistemas de litografia, são cruciais para a fabricação de semicondutores. Elas usam um processo semelhante ao desenvolvimento de fotos para transferir padrões intrincados de máscaras para wafers de silício. Essas máquinas são essenciais na indústria de semicondutores, pois a fotolitografia determina a largura das linhas de semicondutores e impacta o desempenho do chip e o consumo de energia. O upstream da indústria de máquinas de fotolitografia inclui componentes principais e instalações de suporte, enquanto o downstream se concentra na fabricação e embalagem de semicondutores e circuitos integrados.

Um professor universitário japonês projetou uma tecnologia de litografia Ultravioleta Extrema (EUV) que supera os padrões atuais de fabricação de semicondutores, reduzindo significativamente os custos de produção. Essa tecnologia está posicionada no segmento upstream da cadeia da indústria de máquinas de fotolitografia.

Observação de Macro Mercado

Máquinas de fotolitografia, também conhecidas como alinhadores de máscara, sistemas de exposição ou sistemas de litografia, são cruciais para a fabricação de chips e desenvolvimento avançado de fotorresiste. De acordo com informações da Crystal Clear Materials sobre P&D de fotorresiste de ponta, os custos de equipamento e instalação respondem por 69% do investimento total, com máquinas de fotolitografia representando 44% dessas despesas de equipamento e instalação.

Surgimento das máquinas de litografia EUV

Na última década, a tecnologia de fotolitografia evoluiu dos primeiros sistemas G-line (436 nm) para as mais recentes máquinas de litografia Extreme Ultraviolet (EUV). Essa evolução progrediu do contato para a proximidade e, finalmente, para sistemas step-and-repeat. As máquinas de litografia EUV, ferramentas essenciais para a produção de chips, são essenciais para a fabricação de circuitos integrados avançados. Elas são cruciais para a produção de chips com tamanhos de wafer abaixo de 5 nanômetros, que só podem ser fabricados usando a tecnologia EUV.

Vendas globais de máquinas de litografia

O mercado global de máquinas de litografia é altamente concentrado, com os três principais fabricantes detendo mais de 90% da participação de mercado. De 2015 a 2020, as vendas globais de máquinas de litografia cresceram no geral, atingindo 413 unidades em 2020, um aumento de 16.7% em relação ao ano anterior.

Evolução e vendas de máquinas de litografia

As máquinas de litografia evoluíram da linha G e da linha I para a tecnologia KrF, ArF e agora EUV. Em 2020, as vendas globais foram dominadas por produtos de médio a baixo custo (KrF, I-Line), totalizando 264 unidades e respondendo por aproximadamente 65% do mercado. As máquinas EUV de ponta tiveram 31 unidades vendidas, representando cerca de 19% do total.

ASML lidera o mercado global de máquinas de litografia

Em 2020, a empresa holandesa ASML liderou o mercado global de máquinas litográficas com uma participação de 62% e 258 unidades enviadas, superando a Nikon e a Canon.

EPreço da máquina de litografia UV

As máquinas de litografia EUV, devido às suas barreiras tecnológicas, são avaliadas em cerca de € 150 milhões cada. A ASML é atualmente a única empresa capaz de produzi-las. Desde 2018, o preço das máquinas EUV da ASML tem aumentado constantemente, atingindo aproximadamente € 154 milhões por unidade em 4 de julho de 2021, o equivalente a ￥ 11.7 bilhões (usando uma taxa de câmbio de 1 EUR = 7.6 RMB).