ระบบออปติกแบบดั้งเดิม เช่น กล้องและกล้องโทรทรรศน์ จะจัดองค์ประกอบออปติกให้เรียงกันตามแกน ซึ่งไม่เหมาะกับแสง EUV เนื่องจากมีความยาวคลื่นสั้นมากและมีอัตราการดูดกลืนสูง ในทางกลับกัน แสง EUV จะถูกนำทางโดยใช้กระจกรูปพระจันทร์เสี้ยว แต่สิ่งนี้ทำให้แสงเบี่ยงเบนออกจากแกนกลาง ทำให้ประสิทธิภาพของออปติกลดลง

เพื่อแก้ปัญหานี้ เทคโนโลยีใหม่จะจัดเรียงกระจกที่มีแกนสมมาตรสองบานที่มีช่องรับแสงตรงกลางขนาดเล็กในลักษณะเชิงเส้น แสง EUV จะสูญเสียพลังงานประมาณ 40% ต่อการสะท้อนของกระจกแต่ละครั้ง ดังนั้นระบบดั้งเดิมจึงต้องใช้กระจกประมาณ 10 บาน โดยมีเพียง 1% ของพลังงาน EUV เท่านั้นที่ไปถึงเวเฟอร์ โดยการจำกัดจำนวนกระจกไว้ที่ 10 บาน ระบบใหม่นี้จึงอนุญาตให้พลังงานมากกว่า XNUMX% ไปถึงเวเฟอร์ได้ ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานได้อย่างมาก

โปรเจ็กเตอร์หลักของเทคโนโลยี EUV ใหม่ใช้กระจกสองบานเพื่อถ่ายโอนภาพของหน้ากากไปยังเวเฟอร์ ซึ่งคล้ายกับกล้องโทรทรรศน์ การตั้งค่าที่เรียบง่ายนี้เมื่อเทียบกับกระจกหกบานที่จำเป็นในระบบดั้งเดิม ทำได้โดยการคิดทฤษฎีการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของแสงใหม่ และประสิทธิภาพของมันได้รับการพิสูจน์แล้วโดยซอฟต์แวร์จำลองแสง ทีมยังได้พัฒนาวิธีการส่องสว่างด้วยแสงแบบ "สนามเส้นคู่" ใหม่ ซึ่งช่วยให้แสง EUV ส่องไปที่หน้ากากระนาบได้โดยไม่รบกวนเส้นทางแสง

การสังเกตค่าทางเทคนิค

เครื่องจักรโฟโตลิโทกราฟี หรือที่เรียกอีกอย่างว่าเครื่องจัดตำแหน่งมาสก์ ระบบรับแสง หรือระบบลิโทกราฟี มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เครื่องจักรเหล่านี้ใช้กระบวนการที่คล้ายกับการพัฒนาภาพถ่ายเพื่อถ่ายโอนรูปแบบที่ซับซ้อนจากมาสก์ไปยังเวเฟอร์ซิลิกอน เครื่องจักรเหล่านี้มีความจำเป็นอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากโฟโตลิโทกราฟีกำหนดความกว้างของเส้นเซมิคอนดักเตอร์และส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของชิปและการใช้พลังงาน อุตสาหกรรมเครื่องโฟโตลิโทกราฟีขั้นต้นประกอบด้วยส่วนประกอบหลักและสิ่งอำนวยความสะดวกสนับสนุน ในขณะที่ขั้นปลายมุ่งเน้นไปที่การผลิตและบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และวงจรรวม

ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยแห่งหนึ่งในญี่ปุ่นได้ออกแบบเทคโนโลยีการพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (EUV) ที่เหนือกว่ามาตรฐานการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในปัจจุบัน ทำให้ลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก เทคโนโลยีนี้จัดอยู่ในกลุ่มอุตสาหกรรมเครื่องจักรการพิมพ์หินขั้นต้น

การสังเกตการณ์ตลาดมหภาค

เครื่องจักรโฟโตลิโทกราฟี หรือที่เรียกอีกอย่างว่าเครื่องจัดตำแหน่งหน้ากาก ระบบรับแสง หรือระบบลิโทกราฟี มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตชิปและการพัฒนาโฟโตรีซิสต์ขั้นสูง ตามข้อมูลจาก Crystal Clear Materials เกี่ยวกับการวิจัยและพัฒนาโฟโตรีซิสต์ขั้นสูง พบว่าต้นทุนอุปกรณ์และการติดตั้งคิดเป็น 69% ของการลงทุนทั้งหมด โดยเครื่องจักรโฟโตลิโทกราฟีคิดเป็น 44% ของอุปกรณ์และค่าใช้จ่ายในการติดตั้งนี้

การเกิดขึ้นของเครื่องจักรลิโทกราฟี EUV

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีการพิมพ์หินด้วยแสงได้พัฒนาจากระบบ G-line (436nm) ในยุคแรกๆ มาเป็นเครื่องพิมพ์หิน Extreme Ultraviolet (EUV) รุ่นล่าสุด วิวัฒนาการนี้พัฒนาจากระบบสัมผัสไปสู่ระบบระยะใกล้ และในที่สุดก็เป็นระบบแบบขั้นตอนและซ้ำ เครื่องจักรการพิมพ์หิน EUV ซึ่งเป็นเครื่องมือสำคัญในการผลิตชิปเป็นแกนหลักในการผลิตวงจรรวมขั้นสูง เครื่องจักรเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการผลิตชิปที่มีขนาดเวเฟอร์ต่ำกว่า 5 นาโนเมตร ซึ่งสามารถผลิตได้โดยใช้เทคโนโลยี EUV เท่านั้น

จำหน่ายเครื่องจักรลิโทกราฟีทั่วโลก

ตลาดเครื่องพิมพ์หินระดับโลกมีความเข้มข้นสูง โดยผู้ผลิตสามอันดับแรกครองส่วนแบ่งตลาดกว่า 90% ตั้งแต่ปี 2015 ถึง 2020 ยอดขายเครื่องพิมพ์หินทั่วโลกเติบโตขึ้นโดยรวม โดยแตะระดับ 413 เครื่องในปี 2020 เพิ่มขึ้น 16.7% จากปีก่อนหน้า

วิวัฒนาการและการขายเครื่องจักรลิโทกราฟี

เครื่องจักรลิโทกราฟีพัฒนาจาก G-line และ I-line มาเป็น KrF, ArF และปัจจุบันเป็นเทคโนโลยี EUV ในปี 2020 ยอดขายทั่วโลกถูกครอบงำโดยผลิตภัณฑ์ระดับกลางถึงล่าง (KrF, I-Line) โดยมีทั้งหมด 264 เครื่องและคิดเป็นประมาณ 65% ของตลาด เครื่องจักร EUV ระดับไฮเอนด์มียอดขาย 31 เครื่อง คิดเป็นประมาณ 19% ของยอดขายทั้งหมด

ASML เป็นผู้นำตลาดเครื่องพิมพ์หินระดับโลก

ในปี 2020 บริษัท ASML ของเนเธอร์แลนด์เป็นผู้นำตลาดเครื่องพิมพ์หินของโลกด้วยส่วนแบ่ง 62% และมียอดจัดส่ง 258 เครื่อง แซงหน้า Nikon และ Canon

Eราคาเครื่องพิมพ์ลิโทกราฟี UV

เนื่องจากข้อจำกัดทางเทคโนโลยีขั้นสูง เครื่องจักรลิโธกราฟี EUV จึงมีมูลค่าประมาณ 150 ล้านยูโรต่อเครื่อง ปัจจุบัน ASML เป็นบริษัทเดียวที่สามารถผลิตเครื่องจักรเหล่านี้ได้ นับตั้งแต่ปี 2018 ราคาเครื่องจักร EUV ของ ASML เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยแตะระดับประมาณ 154 ล้านยูโรต่อเครื่อง ณ วันที่ 4 กรกฎาคม 2021 หรือเทียบเท่ากับ 11.7 พันล้านหยวน (อัตราแลกเปลี่ยน 1 ยูโร เท่ากับ 7.6 หยวน)