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Qu'est-ce que l'ASML ?

ASML est une entreprise néerlandaise de semi-conducteurs qui fabrique des machines de photolithographie utilisées pour la production de microprocesseurs. Elle est reconnue comme le fournisseur exclusif de systèmes de lithographie ultraviolette extrême (EUV), essentiels à l'impression de motifs de haute précision sur les plaquettes de silicium . Fondée en 1984, ASML a connu une croissance rapide à partir de 2019 et est aujourd'hui la plus grande entreprise technologique d'Europe. En mars 2026, sa capitalisation boursière devrait dépasser les 500 milliards de dollars . À titre de comparaison, cela représente plus que la capitalisation boursière cumulée de Coca-Cola et de Disney .

Cet article explique de manière claire et accessible les principes scientifiques de la lithographie EUV. Vous trouverez à la fin de l'article la définition de certains termes scientifiques utilisés.

Le logo d'ASML
Crédit photo : Reuters

La machine de lithographie massive d'ASML
Crédit photo : MIT Technology Review

De 436 à 193 nanomètres

Pour concrétiser la loi de Moore, une loi économique empirique qui prédit que le nombre de transistors sur une puce électronique augmentera de façon exponentielle, ASML a commencé à développer des technologies permettant de générer des longueurs d' onde lumineuses plus courtes, car ces longueurs d'onde plus courtes permettent d'imprimer des motifs plus précis et plus denses sur les puces électroniques lors du processus de lithographie.

Le premier système de lithographie d'ASML utilisait une lampe à vapeur de mercure. Le passage du courant électrique à travers le mercure produisait de la lumière de différentes couleurs, et donc de différentes longueurs d'onde. Initialement, la lumière bleue, d'une longueur d'onde de 436 nm, permettait de réaliser des motifs de puce d'environ 1000 nm. Par la suite, ASML a adopté la lumière ultraviolette de 365 nm, ce qui a permis de réduire la taille des motifs à 220 nm.

Pour la prochaine innovation en matière de lithographie, ASML a mis en œuvre les lasers excimères ultraviolets profonds (DUV) , des lasers à gaz pulsés produisant une lumière UV de haute énergie par la réaction d'un gaz rare (krypton ou argon) et d'un halogène (chlore ou fluorure). Les premiers systèmes DUV utilisaient un mélange de krypton et de fluorure pour produire une lumière d'une longueur d'onde de 248 nm. Une longueur d'onde encore plus courte, de 193 nm, obtenue grâce aux lasers excimères argon-fluorure (ArF), a permis aux machines DUV d'imprimer des motifs plus petits, de l'ordre de 38 nm.

La génération de lumière EUV d'ASML

Poursuivant la loi de Moore, la prochaine étape majeure pour ASML a consisté à produire une lumière encore plus courte, appelée lumière EUV (longueur d'onde de 10 à 124 nm). Puisque la lumière EUV n'existe naturellement que dans l'espace, ASML a mis au point une méthode unique pour la générer en laboratoire. Le procédé débute avec un laser CO₂ dont la puissance est amplifiée. L'impulsion laser pénètre ensuite dans une enceinte où un générateur éjecte à grande vitesse des gouttelettes microscopiques d'étain fondu. Une première impulsion laser aplatit la gouttelette, puis une seconde impulsion plus puissante la transforme en plasma, produisant ainsi une lumière EUV de 13,5 nm. Cette technologie a considérablement réduit la longueur d'onde de la lumière DUV et a permis à ASML de produire des motifs de microprocesseurs plus complexes, d'une taille de 8 nm.

procédé de génération de lumière EUV
Crédit photo : Premier Science

À l'intérieur de la machine de lithographie EUV d'ASML
Crédit : Éducation de la branche

Comment fonctionne une machine de photolithographie EUV

Une fois la lumière EUV générée, un miroir collecteur la focalise dans l'illuminateur. Là, elle est réfléchie par de multiples miroirs composés de plus de 100 couches microscopiques et présentant une surface d'une régularité atomique. L'EUV étant absorbée par la quasi-totalité de la matière, y compris l'air et le verre, la transmission du faisceau s'effectue par des miroirs fournis par Zeiss, et non par des lentilles. De plus, des pompes à vide intégrées au système de transport du faisceau éliminent tout l'air. Le rôle des miroirs dans les illuminateurs est de focaliser et de modeler le faisceau selon un motif d'illumination complexe avant qu'il n'atteigne un photomask. Ce photomask, ou réticule, contient le motif d'une couche d'une puce électronique. La lumière EUV est ensuite réfléchie du photomask vers le boîtier optique de projection, où un ensemble de miroirs réduit la taille du motif du photomask d'un facteur quatre. Enfin, la lumière EUV ainsi structurée est projetée sur une plaquette de silicium recouverte de résine photosensible. Lorsque la lumière EUV frappe la résine photosensible , les photons de haute énergie déclenchent une réaction chimique qui rompt les chaînes polymères. De ce fait, les zones affectées par le motif lumineux EUV deviennent solubles et sont ensuite éliminées par lavage, transférant ainsi le motif sur la plaquette.

Une machine de lithographie EUV imprime le même motif de microprocesseur 100 fois sur la plaquette en seulement 18 secondes. Pour se faire une idée de la complexité de cette machine, elle coûte environ 380 millions de dollars et pèse environ 150 tonnes, soit l'équivalent de deux Airbus A320.

Opportunités pour les étudiants

ASML, l'une des entreprises de haute technologie les plus avancées au monde, soutient activement la prochaine génération d'ingénieurs en offrant de nombreuses opportunités aux étudiants. À son siège mondial de Veldhoven, de nombreux étudiants de l'Université de technologie d'Eindhoven (TU/e) ont la chance de découvrir le monde professionnel grâce au programme de stages et de projets de fin d'études d'ASML .

Pour mieux comprendre ce que c'est que de travailler chez ASML, j'ai discuté avec Alexander Ivanov, 22 ans, ancien élève de l'Université de technologie d'Eindhoven (TU/e), qui vient de terminer un stage de six mois au sein de l'entreprise. Il a travaillé sur des projets de migration logicielle dans le département « Positionnement des étapes et étalonnage de la grille » de la méthodologie DUV. À propos de l'environnement de travail, il a déclaré : « Même en tant que stagiaire, je me suis vraiment senti intégré à l'équipe. J'étais pleinement intégré et je participais à toutes les réunions quotidiennes, les réunions d'équipe et les séances de planification. » Il a ajouté que l'environnement était très accueillant et collaboratif, soulignant que « dès que j'avais des difficultés, mes collègues étaient prêts à m'aider ». Avec les deux autres stagiaires du département, ils organisaient des réunions régulières pour faire le point sur leurs travaux respectifs, ce qui favorisait l'apprentissage mutuel. Il a conclu : « Mon expérience chez ASML a été formidable et un excellent tremplin pour ma carrière professionnelle. »

partenariats universitaires

ASML est présente dans 16 pays à travers le monde et s'efforce constamment de se développer et d'attirer les meilleurs ingénieurs. Ces cinq dernières années, ses effectifs ont augmenté de 70 % . Un élément clé de son développement réside dans ses partenariats avec plus de 180 universités de recherche à travers le monde. Grâce à ces partenariats, ASML contribue à la création de programmes, de cours et de cursus destinés à former la prochaine génération d'ingénieurs aux enjeux de l'industrie des semi-conducteurs. En 2024, ASML et l'Université de technologie d'Eindhoven (TU/e) ont prolongé leur collaboration pour dix ans. ASML investira alors 80 millions d'euros dans un projet de recherche conjoint sur les semi-conducteurs et dans la formation d'une centaine de doctorants. Bien que l'entreprise ne publie pas de statistiques sur le nombre de stagiaires qui rejoignent ensuite ASML à temps plein, elle considère les stages comme « l'étape finale vers l'emploi ».

Terminologie:

lithographie – procédé d'impression de motifs sur des microstructures

Le transistor est un composant semi-conducteur utilisé pour activer, désactiver ou amplifier le courant électrique. Les microprocesseurs contiennent des milliards de transistors.

plaquettes – fines tranches circulaires de semi-conducteur, généralement en silicium cristallin

plasma – un état de la matière résultant d'un gaz ionisé chaud et constitué d'électrons et d'ions

Lasers pulsés – lasers qui produisent de la lumière sous forme d'impulsions optiques, comme des éclairs lumineux, et non sous forme d'onde continue

photorésine – matériau photosensible qui forme des motifs sur une surface lorsqu'il est exposé à la lumière

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