Live

Wat is ASML?

ASML is een Nederlands halfgeleiderbedrijf dat fotolithografiemachines produceert voor de fabricage van microchips. Het bedrijf staat bekend als de enige leverancier van extreem ultraviolette (EUV) lithografiesystemen, die cruciaal zijn voor het printen van zeer nauwkeurige patronen op siliciumwafers . ASML werd opgericht in 1984 en kende vanaf 2019 een snelle groei. Het is nu het grootste technologiebedrijf van Europa. De marktwaarde zal naar schatting in maart 2026 meer dan 500 miljard dollar bedragen . Ter vergelijking: dat is meer dan de gecombineerde marktwaarde van Coca-Cola en Disney .

Dit artikel legt de wetenschap achter de EUV-lithografietechnologie op een begrijpelijke en toegankelijke manier uit. Aan het einde vindt u definities van enkele wetenschappelijke termen die in het artikel worden gebruikt.

Het logo van ASML
Bronvermelding: Reuters

De enorme lithografiemachine van ASML
Afbeelding: MIT Technology Review

Van 436 tot 193 nanometer

In navolging van de wet van Moore, een empirische economische wet die voorspelt dat het aantal transistors op een microchip exponentieel zal toenemen, begon ASML met de ontwikkeling van technologieën om licht met kortere golflengten te genereren . Kortere golflengten maken het namelijk mogelijk om preciezere en dichtere patronen op microchips te printen tijdens het lithografieproces.

Het eerste lithografiesysteem van ASML maakte gebruik van een kwikdamplamp. Wanneer elektriciteit door het kwik loopt, wordt licht van verschillende kleuren en dus golflengten geproduceerd. Aanvankelijk gebruikten ze blauw licht met een golflengte van 436 nm, waarmee chipstructuren van ongeveer 1000 nm groot konden worden gemaakt. Later begon ASML ultraviolet licht van 365 nm te gebruiken, waardoor ze de afmetingen van de structuren konden verkleinen tot 220 nm.

Voor de volgende innovatie in lithografietechnologie implementeerde ASML de diep-ultraviolette (DUV) excimerlasers . Dit zijn gepulseerde gaslasers die hoogenergetisch UV-licht produceren door de reactie van een edelgas (krypton of argon) en een halogeen (chloor of fluoride). Voor de eerste DUV-systemen werd een mengsel van krypton en fluoride gebruikt om licht met een golflengte van 248 nm te produceren. Een nog kortere golflengte van 193 nm, die werd bereikt met behulp van argon-fluoride (ArF) excimerlasers, maakte het voor DUV-machines mogelijk om kleinere structuren van 38 nm te printen.

De EUV-lichtgeneratie van ASML

Voortbouwend op de Wet van Moore was de volgende grote stap voor ASML het produceren van een nog kortere lichtgolflengte, EUV-licht (10 tot 124 nm). Omdat EUV-licht alleen in de ruimte van nature voorkomt, ontwikkelde ASML een unieke methode om EUV-licht in een laboratorium te genereren. Het proces begint met een CO₂ – laser die wordt versterkt om meer vermogen te verkrijgen. Vervolgens komt de laserpuls in een vat terecht waar een generator microscopische druppeltjes gesmolten tin met hoge snelheid uitstoot. Eerst plat een laserpuls het druppeltje af, en een sterkere tweede puls zet het om in plasma, dat EUV-licht met een golflengte van 13,5 nm produceert. Deze technologie verkortte de golflengte van DUV-licht aanzienlijk en stelde ASML in staat complexere microchipstructuren met een afmeting van 8 nm te produceren.

EUV-lichtgeneratieproces
Afbeelding: Premier Science

Binnenin de EUV-lithografiemachine van ASML
Bron: Branch Education

Hoe werkt een EUV-fotolithografiemachine?

Zodra het EUV-licht is gegenereerd, focust een collectorspiegel het licht in de illuminator. Daar wordt het licht gereflecteerd door meerdere spiegels die zijn opgebouwd uit meer dan 100 microscopische lagen en een oppervlaktegladheid op atomair niveau hebben. Omdat EUV door vrijwel alle materie wordt geabsorbeerd, inclusief lucht en glas, wordt de lichtbundel door spiegels van Zeiss geleid in plaats van door lenzen. Bovendien bevinden zich vacuümpompen in het bundeltransportsysteem die alle lucht verwijderen. De functie van de spiegels in de illuminator is om de lichtbundel te focussen en te vormen tot een complex verlichtingspatroon voordat deze een fotomasker raakt. Het fotomasker, of retikel, bevat het ontwerp van een laag van een microchip. Het EUV-licht wordt vervolgens van het fotomasker gereflecteerd naar de projectieoptiek, waar een set spiegels het fotomaskerpatroon vier keer verkleint. Ten slotte wordt het gevormde EUV-licht geprojecteerd op een silicium wafer bedekt met fotolak. Wanneer het EUV-licht de fotolak raakt , veroorzaken de hoogenergetische fotonen een chemische reactie die de polymeerketens afbreekt. Als gevolg hiervan worden de gebieden die door het EUV-lichtpatroon worden beïnvloed oplosbaar en later weggespoeld, waardoor het ontwerppatroon op de wafer wordt overgebracht.

Een EUV-lithografiemachine print hetzelfde microchipontwerp 100 keer op de wafer in slechts 18 seconden. Om de omvang van deze complexe machine in perspectief te plaatsen: hij kost ongeveer 380 miljoen dollar en weegt zo'n 150 ton, wat overeenkomt met het gewicht van twee Airbus A320-vliegtuigen.

Mogelijkheden voor studenten

Als een van 's werelds meest geavanceerde hightechbedrijven ondersteunt ASML actief de volgende generatie ingenieurs door studenten een breed scala aan mogelijkheden te bieden. Op het wereldwijde hoofdkantoor in Veldhoven krijgen veel studenten van de lokale Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) de kans om via het stage- en afstudeerprojectprogramma van ASML werkervaring in de industrie op te doen .

Om een ​​beter beeld te krijgen van hoe het is om bij ASML te werken, sprak ik met TU/e-alumnus Alexander Ivanov (22), die onlangs een stage van zes maanden bij het bedrijf heeft afgerond. Hij werkte aan softwaremigratietaken binnen de afdeling Stage Positioning and Grid Calibration van de DUV-methodologie. Over de werkomgeving zei hij: "Hoewel ik stagiair was, voelde ik me echt onderdeel van het team. Ik was volledig geïntegreerd en deed mee aan alle stand-ups, teamvergaderingen en planningssessies." Hij voegde eraan toe dat de omgeving erg gastvrij en samenwerkingsgericht was, en benadrukte: "Wanneer ik problemen had, stonden collega's altijd klaar om me te helpen." Samen met de twee andere stagiairs van de afdeling hadden ze regelmatig overleg om elkaar op de hoogte te houden van hun werk, waardoor er een ruimte ontstond om van elkaar te leren. Hij concludeerde: "Mijn ervaring bij ASML was geweldig en een sterke start van mijn professionele carrière."

Universitaire samenwerkingsverbanden

ASML heeft vestigingen in 16 landen wereldwijd en werkt voortdurend aan uitbreiding en het aantrekken van de beste ingenieurs. De afgelopen vijf jaar is het aantal werknemers met 70% gegroeid . Een belangrijk onderdeel van de voortdurende ontwikkeling van het bedrijf is de samenwerking met meer dan 180 onderzoeksuniversiteiten over de hele wereld. Via deze partnerschappen helpt ASML bij het ontwikkelen van programma's, cursussen en curricula die de volgende generatie ingenieurs opleiden in de halfgeleiderindustrie. In 2024 hebben ASML en de TU/e ​​hun samenwerking met tien jaar verlengd, waarbij ASML in totaal € 80 miljoen investeert in gezamenlijk halfgeleideronderzoek en de opleiding van honderd promovendi. Hoewel het bedrijf geen statistieken publiceert over hoeveel stagiairs na hun stage bij ASML in vaste dienst treden, beschrijft het bedrijf stages als " de laatste stap naar een vaste baan ".

Terminologie:

lithografie – het proces waarbij patronen op microstructuren worden gedrukt

Transistor – een halfgeleidercomponent die wordt gebruikt om elektrische stroom aan en uit te schakelen of te versterken. Microchips bevatten miljarden transistors.

wafers – dunne, ronde plakjes halfgeleider, meestal gemaakt van kristallijn silicium

Plasma – een toestand van materie die ontstaat uit heet geïoniseerd gas en bestaat uit elektronen en ionen.

Gepulste lasers – lasers die licht produceren in de vorm van optische pulsen, zoals lichtflitsen, en niet als een continue golf.

Fotolak – een lichtgevoelig materiaal dat patronen op een oppervlak vormt wanneer het aan licht wordt blootgesteld.

Geschreven door

Geef het gesprek vorm

Heb je iets toe te voegen aan dit verhaal? Heb je ideeën voor interviews of invalshoeken die we moeten verkennen? Laat het ons weten als je een vervolg wilt schrijven, een tegengeluid wilt laten horen of een soortgelijk verhaal wilt delen.

Een tegenargument schrijven Een gerelateerd artikel schrijven