Semiconductor Equipment: quantum, metrologie voor halfgeleiders, diagnostische instrumenten

TNO was een van de vier architecten van apparatuur voor lithografie op basis van extreem ultraviolet licht (EUV-lithografie) in het consortium, geleid door ASML en Carl Zeiss. TNO heeft meerdere eerste generatie-modules ontwikkeld (bijvoorbeeld de reticle handler, positiesensor) waarvan de designs, hoewel ondertussen verbeterd door ASML en haar partners, nog steeds goed herkenbaar zijn. TNO specialiseerde zich verder in de ontwikkeling van apparatuur (immersie & EUV lithografie, nieuwe metrologieconcepten), de realisatie van test- en kwalificatieapparatuur en de R&D voor verontreinigingscontrole. TNO investeert in quantumtechnologieën en geïntegreerde fotonica om klaar te staan voor toekomstige vraagstukken van onze partners.

System lifetime en productiviteit (verontreinigingscontrole)

TNO is gespecialiseerd in verontreinigingscontrole voor EUV-lithografie. TNO is al 20 jaar de preferred partner van ASML en Carl Zeiss bij de ontwikkeling van modules, testapparatuur en strategieën voor de verontreinigingscontrole van EUV-lithografieapparatuur. TNO breidde haar unieke infrastructuur voor R&D op het gebied van verontreinigingscontrole uit, inclusief oppervlakteanalyse-apparatuur en gas- en vacuüminstallaties met behulp van haar eigen (tweede) EUV-lichtbundellijn. Een unieke voorziening die operationeel werd in 2018 en ingezet wordt voor onderzoek naar materialen zoals optica, reticles en pellicles, en voor iedere partij in het EUV-lithografieveld: leveranciers van materialen, eindgebruikers (IDM's - Integrated Direct Meterings) en apparatuurontwikkelaars (OEM's- original equipment manufacturers). De flow- en thermisch-regelspecialisten van TNO hebben meer dan 10 jaar ervaring met tweefasige stroomregeling voor de meest veeleisende toepassing: immersielithografie.

Concepten voor metrologie en apparatuur

Voor fabrikanten van apparatuur ontwikkelt TNO nieuwe machineconcepten, waaronder optische lithografie, optische metrologie en scanning probe microscopy (SPM). In dergelijke projecten combineert TNO haar kennis van de behoeftes in de halfgeleiderindustrie met haar ervaring in de systems engineering (zie ook de Space Systems Engineering-portfolio van TNO) en kennis van technologie die het resultaat is van wetenschappelijke ontwikkelingen.

Een voorbeeld is scanning probe microscopy, waar TNO sinds 2014 bij betrokken is. In slechts enkele jaren tijd ontwikkelde TNO een machineconcept dat deze techniek bijna 1000 keer sneller maakt. Dit concept wordt nu op de markt gebracht door TNO spin-off bedrijf Nearfield Instruments (met cofinanciering van Samsung en Innovation Industries). Daarnaast werkt TNO aan meer uitgebreide features om bijvoorbeeld preciezer halfgeleiderapparatuur te kunnen checken. TNO onderzoekt nearfield-optica en metamaterialen voor toekomstige optische metrologieconcepten.

Quantumtechnologieën

TNO gelooft in quantumtechnologieën als uitbreiding op ontwikkelingen op het gebied van nanotechnologie en halfgeleiders. Samen met de Technische Universiteit Delft en met steun van de Nederlandse overheid heeft TNO QuTech opgericht, een instituut dat zich richt op de ontwikkeling van de eerste quantumcomputer en het quantuminternet. Samen met Microsoft en Intel werken bijna 300 wetenschappers en ingenieurs aan deze ambitie. Zie Quantum Inspire als een voorbeeld van een eerste demonstratie van quantum computing en QuTech voor meer informatie. TNO onderzoekt ook mogelijke toepassingen van quantumtechnologieën op het gebied van ICT en defensie en security.

Impact

We willen Nederlandse fabrikanten positioneren om via sleuteltechnologie de informatiegedreven samenleving vorm te geven (nodig voor vrijwel alle duurzaamheidsdoeleinden), wat dient te leiden tot duurzame banen en een groei van het BBP. Naast één-op-één-support wil TNO de ontwikkeling ondersteunen van concurrerende ecosystemen met een sterke positie in Nederland. TNO werkt samen met wereldwijde marktleiders om aangesloten te blijven op de recente technologieën en trends.

Partners

TNO werkt samen met grote technologiebedrijven als ASML, Carl Zeiss, Intel en Microsoft, alsook het Nederlandse Bronkhorst High-Tech bv. Dit gebeurt meestal in vertrouwelijke projecten, omdat dit de snelste route naar valorisatie is. Voor minder ontwikkelde technologieën werkt TNO samen in Europese consortia (bv. ECSEL projecten), nationale consortia (bv. PhotonDelta) en zelfs via gedeelde ontwikkelingsprogramma's (bv. QuTech). Daarnaast wil TNO het Nederlandse MKB ondersteunen, met name via technologieoverdrachten zoals licentie- en spin-out activiteiten. TNO is er trots op dat innovatieve Nederlandse MKB bedrijven gebruik maken of hebben gemaakt van TNO IP, zoals Delta Diagnostics, Hittech, LansEngineering, Mecal, Nearfield Instruments, Somni, Technobis, Technology of Sense en Valley Optics.

Toekomst

TNO is voornemens fabrikanten van apparatuur en andere spelers in de halfgeleiderindustrie te ondersteunen, nu én in de toekomst. De eisen aan deze apparatuur vormen een steeds grotere uitdaging. Mixed machine overlay vraagt bijvoorbeeld om meer nauwkeurige lithografiesystemen. Systemen worden duurder en daarom gaan eisen op het vlak van productiviteit, levensduur en betrouwbaarheid omhoog. Om dit mogelijk te maken, ontwikkelt TNO technologie om steeds kleinere deeltjes en thermische besturingsconcepten te meten. Kleinere features vragen meer nauwkeurige metrologische apparatuur en daarom onderzoekt TNO nearfield-optica, metamaterialen en andere onconventionele methodes om informatie te halen uit eigenschappen van nanometer formaat. Het ontwerpen van apparatuur vraagt nieuwe benaderingen zoals STOP-analysis en kunstmatige intelligentie. Quantumtechnologie zal geen nieuwe geïsoleerde markt worden, maar gaat ook meer nauwkeurige sensoren leveren voor de besturing van apparatuur. En op apparaat niveau wordt de conventionele CMOS industrie verrijkt met fotonische geïntegreerde chips en quantumapparatuur. TNO is actief in al deze technologieën.

Contact

Bent u op zoek naar concrete innovaties voor de halfgeleiderapparatuur industrie? Neem contact op met Rogier Verberk om te bespreken hoe TNO kan helpen.