Jos Benschop
“Het 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 industriële en maatschappelijke uitdagingen.”
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 commerciële 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 € 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 geïntegreerde circuits. ASML verscheepte 68 immersiescanners in 2020 en 81 in 2021. Er zijn lopende onderzoeksprogramma’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.
