Jos Benschop

ā€œHet begrijpen en beheersen van het gedrag van gas- en vloeistofstromingen is van vitaal belang voortalrijke aspecten binnen de industrie en voor ASML in het bijzonder. Vanaf de eerste tot de laatste generatie EUV-machines voor chipfabricage is het fundamentele begrip, voorspelling en controle van de vloeistofstromen in onze apparatuur van cruciaal belang gebleken voor het bereiken van hun topprestaties. Deze machines zijn ontwikkeld in nauwe samenwerking met onze academischeen toeleveringspartners, vaak ook met steun vanuit deNederlandse overheid. De waarde van een dergelijke infrastructuur voor onderzoek en innovatie is voor ASML van vitaal belang voor het realiseren van innovaties in de volgende generaties van onze machines. Stromingsleer is essentieel om te  voldoen aan de onverzadigbare  behoefte van de samenleving  aan lithografietechnologie ter  ondersteuning van de wereldwijde  digitale economie.

 Wij mogen wij ons gelukkig prijzen dat wij in Nederland beschikken over een schat aan deskundigheid die aangewend kan worden bij de grote industriĆ«le en maatschappelijke uitdagingen.ā€

Jos Benschop

Corporate Vice President Technology, ASML

Geavanceerde systemen met vloeistofdynamica

Stromingsleer bij ASML voor Lithografie.

De micro-elektronica industrie volgt  al tientallen jaren de groeilijn volgens  de Wet van Moore: elke twee jaar  verdubbelt het aantal transistors per  chip. Optische lithografie is hiervoor  de belangrijkste bouwsteen, waarbij  smallere lijnen worden ge-etst door  een combinatie van het reduceren van  de golflengte van het gebruikte licht  en het vergroten van de opening van  de lens die wordt toegepast om dat  licht op de patronen op de halfgeleider  te richten. Vloeistofdynamica speelt  een belangrijke rol in de prestaties  van ASML-lithografieapparatuur en is  een van de belangrijkste technieken  gebleken voor het behalen van  concurrentievoordelen door het bedrijf. 

Bij microscopisten is het bekend  dat het toevoegen van een vloeistof  tussen het laatste lenselement en  een object de resolutie verhoogt.  De lithografische industrie benutte  deze toepassing van vloeistoffen bij  onderdompelingstechnologie in het  begin van de jaren 2000 om een  hogere dichtheid in waferpatronen  te bereiken. Het onderdompelen  van lithografische optiek met  een snel bewegende wafer in  vloeistof brengt echter aanzienlijke  vloeistofdynamische uitdagingen met  zich mee. 

Met een bijdrage van Nederlandse  onderzoeksgelden ontwikkelde ASML  samen met partners uit de industrie  en universiteiten een systeem dat  gebaseerd is op het gedeeltelijk  bevochtigen van de wafer onder de  lens, terwijl de vloeistof tijdens het  fabricageproces voortdurend wordt  ververst. Het toepassen van dit principe  bij lithografie vereiste het vinden van  een oplossing om water onder de  lens te houden terwijl de gedeeltelijk  bevochtigde wafer snel beweegt (> 0,5  m/s) en snel versnelt (> 1 g). Terwijl het  consortium onder leiding van ASML in  2003 de eerste commerciĆ«le scanners  kon introduceren, duurde het nog twee  jaar voordat de enige overgebleven  Japanse concurrent een minder  goed presterende immersiescanner  introduceerde. Deze vertraging stelde  ASML in staat een marktaandeel van  ongeveer 70% te bereiken. Dit is tot  op heden alleen maar toegenomen,  waardoor ASML is uitgegroeid tot een  bedrijf met een jaarlijkse omzet van  orde ā‚¬ 20 miljard en een van de meest  vooraanstaande leveranciers van  halfgeleiderapparatuur ter wereld. 

Immersiegebaseerde scanners  vormen vandaag de dag de  ruggengraat van de productie  van geĆÆntegreerde circuits. ASML  verscheepte 68 immersiescanners in  2020 en 81 in 2021. Er zijn lopende  onderzoeksprogrammaā€™s om de  wafersnelheid van immersiescanners  verder te verhogen, hetgeen nog meer  stromingsgerelateerde uitdagingen  met zich mee zal brengen. 

De nieuwste lithografieapparatuur  van ASML is gebaseerd op Extreme  Ultra Violet (EUV) technologie voor  de allerkleinste 3 nanometer lijnen.  EUV-scanners bevatten ook veel  vloeistofdynamische fysica, aangezien  de EUV-bron is gebaseerd op het  verdampen van 50000 tindruppels per  seconde om het licht te genereren dat  nodig is voor de patronen. 

ASML-lithografiemachine met detail van vloeistof in de immersielens
Stoming van en nabij een vloeistofdruppel