# Fiche d’assemblage : Matériels de photolithographie DUV

## Description générale

Les scanners **DUV** (Deep Ultraviolet – 193 nm ArF immersion / 193 nm ArF sec / 248 nm KrF) couvrent les nœuds **28 nm à 7 nm** (couches critiques) et les niveaux moins exigeants.
Un ArF immersion de dernière génération (**TWINSCAN NXT:2100i**) compte environ **55 000 pièces**, pèse 115 t et coûte **90 – 140 M€**.
Les KrF modernes (**NSR‑S635E**, Nikon) se vendent autour de **45 M€**.

Le flux d’assemblage s’effectue en 4 phases :

1. **Pré‑intégration modules** (laser, optique, châssis) aux Pays‑Bas ou au Japon
2. **Intégration finale en salle blanche** (ASML Veldhoven, Nikon Kumagaya/Hiroshima, Canon Utsunomiya)
3. **Démontage logistique** (≈ 15–18 conteneurs)
4. **Ré‑assemblage & qualification** chez le fondeur (3–6 mois)

| Plateforme | λ (nm) | NA max | Débit wafers/h | Commercialisation |
| :-- | :--: | :--: | :--: | :-- |
| **TWINSCAN NXT (ASML)** | 193 i | 1,35 | 275 | 2010 – |
| **NSR‑S635E (Nikon)** | 193 i | 1,35 | 250 | 2018 – |
| **FPA‑3030iR (Canon)** | 193 i | 1,35 | 240 | 2019 – |

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## Composants assemblés

| **Sous-système** | **Fonction** | **Fournisseur principal** | **Part dans le coût** |
| :-- | :-- | :-- | :-- |
| Source laser excimère (ArF / KrF) | Génère impulsions 193 / 248 nm | Cymer (ASML), Gigaphoton | 18–22 % |
| Optique projection & illumination | Lentilles CaF₂ / fused‑silica | Zeiss SMT, Nikon Hikari | 20–25 % |
| Système immersion | Injecte eau ultra‑pure à 6 L/s | ASML Hydra, Nikon SIS | 8–10 % |
| Plateau wafer & méca‑statif | Positionne wafer ± 2 nm | ASML Motion, Nikon Precision | 12–14 % |
| Métrologie & alignement | Mesure overlay < 2 nm | ASML Horus, Nikon In‑Chip | 6–8 % |
| Vide & environnement | 10⁻³ mbar, filtration H₂O | Edwards, Pfeiffer | 4–6 % |
| Contrôle / logiciel | Pilotage temps‑réel | ASML Twinscan SW, Nikon CTL | 5–6 % |

_Coûts indicatifs pour NXT:2100i (2024)._

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## Principaux assembleurs (livraisons 2024)

| **Pays d'implantation** | **Entreprise** | **Pays d'origine** | **Part de marché** |
| :-- | :-- | :-- | :-- |
| Pays‑Bas | ASML | Pays‑Bas | 84 % |
| **Pays-Bas** | **Total** | **Pays-Bas** | **84 %** |
| Japon | Nikon | Japon | 12 % |
| Japon | Canon | Japon | 4 % |
| **Japon** | **Total** | **Japon** | **16 %** |

_Total 2024 : ~ 240 DUV scanners (toutes longueurs d’onde) livrés, dont 90 % destinés à la Chine._

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## Contraintes spécifiques

| **Contrainte** | **Description** | **Impact** |
| :-- | :-- | :-- |
| Qualité eau immersion | TOC < 1 ppb, particules < 20 nm | Risque bulles & défauts |
| Lentilles CaF₂ | Birefringence, hygroscopie | Variation de focus |
| Overlay multi‑patterning | ≤ 2 nm à 120 pauses | Dépend stabilité stage |
| Export‑control | Aucune restriction stricte sur DUV | Chine peut acheter ArF |
| Vieillissement laser | Tubes ArF MTTF ≈ 5 Gshots | OPEX source important |

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## Logistique et transport

- **15–18 caisses** (air + mer) ; modules ≤ 12 t
- Transport aérien Boeing 747‑8F / 777F, conteneurs maritimes 40’ HC
- Délai porte‑à‑porte : **45 jours** (Europe → États‑Unis ou Japon → Corée)
- Assurance cargo typique **100 M$** par scanner

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## Durabilité et cycle de vie

| **Volet** | **Détail** |
| :-- | :-- |
| Maintenance | Contrats 10 ans, remplacement tube laser tous 6 mois |
| Consommation | 350 kW (immersion) / 120 kW (KrF) |
| Re‑polissage lentilles | Tous les 50 kpl |
| Recyclabilité | 75 % masse métallique, CaF₂ recyclage dédié |

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## Matrice des risques

| **Impact / Probabilité** | **Faible** | **Moyen** | **Fort** |
| :-- | :-- | :-- | :-- |
| **Fort** | – | R1 (Monopole laser ArF) | R2 (Optiques CaF₂) |
| **Moyen** | R4 (Logistique trans‑Pacifique) | R3 (Eau immersion) | R5 (Concentration marché) |
| **Faible** | – | – | – |

**Descriptions**
- **R1** : Cymer + Gigaphoton = duopole sur lasers excimère haute puissance.
- **R2** : Goulot Zeiss / Nikon Hikari pour lentilles CaF₂ grand diamètre.
- **R3** : Qualité eau immersion impacte rendement et overlay.
- **R4** : Retards fret aérien / maritime ; 18 caisses hors‑gabarit.
- **R5** : 84 % des livraisons assurées par un seul acteur (ASML).

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## Indice de Herfindahl-Hirschmann (HHI)

| **IHH** | **Faible** | **Modéré** | **Élevé** |
| :-- | :-- | :-- | :-- |
| **Acteurs** |  |  | **72** |
| **Pays** |  | **73** |  |

*Acteurs* : ASML 84 %, Nikon 12 %, Canon 4 %
*Pays* : Pays‑Bas + Japon dominants.

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## En résumé

- **Trois assembleurs** (ASML, Nikon, Canon) mais **ASML domine** le segment ArF immersion.
- Le **laser excimère** (Cymer, Gigaphoton) constitue la plus forte dépendance.
- Les scanners DUV restent **vendables à la Chine**, ce qui oriente une grande partie de la production.
- Principaux risques : capacité optiques CaF₂, disponibilité lasers, logistique trans‑Pacifique.

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## Autres informations

| Étape | Localisation principale | Commentaire |
| :-- | :-- | :-- |
| Fabrication stages wafer/reticle | **Wilton (CT, USA)** | Modules DUV/EUV expédiés vers Veldhoven |
| Production laser excimère | **San Diego (Cymer, USA)** & **Oyama (Gigaphoton, JP)** | Sources ArF / KrF |
| Optiques transmissives | **Oberkochen (Zeiss SMT, DE)** / **Kumagaya (Nikon Hikari, JP)** | Lentilles CaF₂ haute pureté |
| Intégration finale scanners ASML | **Veldhoven (NL)** | Montage, alignement, qualification |
| Intégration finale scanners Nikon | **Kumagaya & Hiroshima (JP)** | Deux lignes DUV |
| Intégration finale scanners Canon | **Utsunomiya (JP)** | Ligne i‑line / KrF / ArF |
| Ré‑assemblage & mise en service | **Fabs client** (TSMC, SMIC, UMC, Samsung) | Supervision constructeur |

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## Sources techniques

1. ASML – Brochure « TWINSCAN NXT:2100i » (2024)
2. Cymer – « ArF immersion laser roadmap » (2025)
3. Gigaphoton – « KrF / ArF Source Spec Sheet » (2024)
4. Zeiss SMT – « DUV Optics White‑paper » (2023)
5. Nikon – « NSR History & Production Sites » (2024)
6. Canon – Communiqué « Utsunomiya expansion lithography » (2024)
7. DigiTimes – « ASML has installed 1 400 DUV tools in China » (2025)
8. ASML Veldhoven – Location & manufacturing footprint (2024)