Kostbare testfaciliteit TNO moet bijdragen aan economisch succes euv

0

Hoe minder de spiegels in de chipproductiemachines van ASML het kostbare extreem ultraviolet (euv) licht absorberen, hoe succesvoller de euv-lithografie zal zijn. Spiegelfabrikant Zeiss heeft dan ook alle belang bij de EBL2 (Extreme Ultra Violet Belichtings- en analysefaciliteit 2) die TNO volgende maand in gebruik neemt. Om daarmee die spiegels te testen. Daarnaast zullen andere partijen uit de wereldwijde semiconketen zich voor testwerk melden in Delft.

Reflecteren of absorberen, dat is de vraag. 

Zo’n tien miljoen euro heeft de EBL2 gekost. Dat bedrag is opgebracht door het Toekomstfonds van EZ, NanoLabNL, het Europese programma Horizon 2020 en TNO, het onderzoeksinstituut dat het apparaat heeft ontwikkeld en waar het sinds enkele weken in de kelder staat opgesteld. Een investering die zich, conform het businessplan, de komende tien jaar moet terugverdienen, maar die primair is gedaan om de Nederlandse semicon, in casu ASML en zijn supply base, een impuls te geven. ‘Het is voor negentig procent Nederlands belastinggeld, dat zich – als euv-lithografie een marktsucces wordt – zeker zal vertalen in werkgelegenheid in Brainport en de rest van Nederland’, verwacht Rogier Verberk, directeur Semiconductor Equipment van TNO.

Reflecteren

De EBL2 moet dus bijdragen aan het creëren van een halfgeleiderwereld waarin euv-lithografie de standaard is. ASML sleutelt al tientallen jaren aan deze technologie, die de lijntjes waaruit chipstructuren zijn opgebouwd verder versmalt door het nu gangbare licht met een golflengte van 193 nanometer te vervangen door 13,7 nanometer licht. Dat vraagt onder meer dat de spiegels, die het euv-licht transporteren van de laserbron naar de resist-laag op de wafer, van zeer hoge kwaliteit zijn. Zodanig dat ze het extreem kortgolvige licht over een zo lang mogelijke periode reflecteren en niet absorberen. Zodat de output, uitgedrukt in belichte wafers per uur, zo hoog mogelijk is. ‘Dé fabrikant van deze spiegels, Carl Zeiss SMT, wil daarom weten hoe zijn spiegels zich onder invloed van euv-licht gedragen’, legt Verberk uit. ‘Ze bestaan uit verschillende nanometerdunne laagjes van silicium en het metalige molybdeen met daaroverheen een beschermlaagje. Met name de overgangen van het ene materiaal naar het andere blijken gevoelig te zijn voor dat euv-licht. Ook door vervuiling van het beschermlaagje kan de reflectie minder worden.’

Spiegels, reticles en pellicles

Zodra de ‘faciliteit’ helemaal is ingeregeld en op 27 maart de officiële ingebruikname is gevierd, zal Zeiss met regelmaat samples van spiegels insturen die elk net iets anders van samenstelling zijn, of op een net iets andere wijze zijn geproduceerd. Of de Duitse ASML-kernleverancier stuurt een hele set exact dezelfde. ‘Zodat wij ze hier kunnen testen bij verschillende omstandigheden’, meldt Verberk. Naast de samples van spiegels van Zeiss zal TNO ook onderzoek doen aan euv-reticles: volledig vlakke spiegels die, net als de traditionele maskers, de structuur bevatten van een van de lagen waaruit een chip wordt opgebouwd. Een set van die euv-reticles, goed voor de projectie van de verschillende lagen van één type chip, kost al gauw een miljoen euro. ‘Dus gebruikers – chipfabrikanten en hun leveranciers – hebben er alle belang bij dat wij hier zoveel mogelijk inzicht vergaren in hoe je deze reticles belicht, behandelt en vervoert, opdat ze zolang mogelijk meegaan.’

Rogier Verberk, directeur Semiconductor Equipment van TNO.

Zo’n tien miljoen euro heeft de EBL2 gekost. ‘Voor negentig procent Nederlands belastinggeld, dat zich – als euv-lithografie een marktsucces wordt – zeker zal vertalen in werkgelegenheid in Nederland’, verwacht TNO’s Rogier Verberk.

Daarom zullen behalve Zeiss en diens klant ASML ook fabrikanten van reticles, als de Japanse bedrijven DNP en Toppan, en gebruikers, als IBM, Intel en TSMC, zich naar verwachting melden in Delft. Voorts zullen aankloppen de fabrikanten van de zogeheten pellicles, die de reticles moeten beschermen tegen vuildeeltjes. ‘Dat zijn een soort membranen op vier pootjes die als een tentje over de reticle worden geplaatst. Omdat ze niet meer dan een paar duizend euro per stuk zullen kosten, is het veel goedkoper die te vervangen’, aldus Verberk. Hij noemt Intel, het Belgische Imec en de Nijmeegse start-up Applied Nanolayers als bedrijven en instellingen die hard werken aan de ontwikkeling van pellicles.

Showcase

Daarnaast zijn er nog twee bedrijven die een (fors) belang hebben bij de EBL2: het Japanse Ushio en het Duitse ASYS Automatic Systems. Ushio heeft TNO – ‘met korting’ – de LDP-bron (laser-assisted discharge-produced plasma) geleverd die het euv-licht moet gaan produceren. Ook technologie met een Nederlandse historie, want afkomstig van Philips, maar niet het brontype dat ASML tegenwoordig benut; ‘Veldhoven’ gebruikt de LPP-technologie (laser-produced plasma) van het Amerikaanse Cymer (inmiddels in handen van ASML). ‘Voor het testen hebben we genoeg aan de hele kleine vlek euv-licht die de LDP-bron produceert, veel kleiner dan nodig is voor het op grote schaal fabriceren van wafers’, legt Verberk uit. ‘Deze bron is dan ook een stuk goedkoper dan de LPP-bron. Onze EBL2 is voor Ushio in feite een showcase van hun LDP-bron die gebruikt kan worden voor metrologische doeleinden als hier bij ons.’ Dezelfde motivatie geldt voor ASYS, dat TNO tegen een schappelijke prijs vacuüm- en atmosferische robots leverde die de samples transporteren. ‘Met de EBL2 kunnen zij klanten laten zien dat hun robots, ook als ze in beweging zijn, geen enkele vervuiling produceren.’

Best spannend

De EBL2 is de opvolger van, jawel, de EBL1. Veertien jaar geleden ontwikkeld en gebouwd door TNO samen met Zeiss. Tegenwoordig vergt het apparaat erg vaak onderhoud. En het is voorzien van een minder krachtige euv-bron, waardoor tests veel langer duren dan bij zijn opvolger. Mede door z’n geringe output is de EBL1 de laatste jaren voortdurend overboekt. De EBL2 wordt de komende weken nog uitvoerig getest, zodat klanten nauwkeurig kan worden aangetoond hoe het apparaat zich precies gedraagt. Dat het niet bijvoorbeeld verontreiniging produceert tijdens het belichten. Daarna is de machine te huren tegen een bedrag per uur, per dag of per hoeveelheid licht. TNO hoopt de investering er dus in tien jaar uit te hebben. Alles bij elkaar best spannend, maakt Rogier Verberk duidelijk: ‘Dit is wel veruit de grootste investering van de afgelopen tien jaar.’

Internationaal gezelschap

Bij de ontwikkeling en bouw van de EBL2 was een internationaal gezelschap van bedrijven betrokken. Naast Ushio en ASYS Automatic Systems zijn er componenten betrokken van de Duitse bedrijven Pfeiffer Vacuum, Festo en Vacom, de Zwitserse ondernemingen VAT Vacuum Valves en Oerlikon, het Tsjechische Rigaku, het Britse Kratos, Symetrie uit Frankrijk en MKS Instruments uit de VS. En ook van een aantal Nederlandse: voor delen van de vacuümtechnologie is Vacutech uit Rijswijk ingezet en voor een deel van het metaalwerk machinefabriek West End uit Lisse. Voorts Kusters Precision Parts, CZL Tilburg (oppervlaktetechniek), Lamers High Tech Systems, Heijmans, Vernooy Vacuüm Engineering en Lenntech (waterbehandeling).

Share.

Reageer

CAPTCHA Image

Reload Image