Nieuws

Dr. Steef Wittekoek (1937); projectleider eerste wafersteppers Philips/ASML

Begin jaren zeventig wordt een patroon van een elektrische schakeling via contactafdruk overgebracht op een silicium plak (wafer). Dat brengt echter regelmatig beschadigingen van masker en plak met zich mee, en bovendien zijn er problemen met uitrichten. De halfgeleiderfabriek van Philips in Nijmegen meldt dat deze techniek gaat vastlopen. Aan Philips Natlab de vraag om dit probleem aan te pakken.

Een groep onderzoekers bij Natlab is al met onderzoek bezig, wanneer Steef Wittekoek zich in 1973 als projectleider bij hen voegt. ‘Het is heel leuk om met een groep knappe specialisten te werken en dingen te bouwen waarvan je weet dat het theoretisch kan, maar die je alleen kunt realiseren als ieder zijn eigen vakkennis en ervaring inbrengt.’ Ingenieurs van Natlab hebben al machines gemaakt – foto-repeaters – om met behulp van projectie maskers te produceren. De vraag komt op of dat met silicium plakken ook mogelijk is. Projectie heeft als voordelen dat er geen contact is tussen masker en wafer, en dat het patroon in het masker wordt verkleind (destijds vijf maal), waardoor onvolkomenheden in het masker worden geminimaliseerd.

 

Laser

Wittekoek werkt zelf aan het verplaatsingsmechanisme om lens en plak nauwkeurig ten opzichte van elkaar te positioneren. In eerste instantie bewegen ze allebei ten opzichte van elkaar, maar dat werkt langzaam, is instabiel en weinig nauwkeurig. Wittekoek pakt het anders aan door de lens te fixeren en de plak op een xy-tafel te plaatsen die in beide richtingen kan bewegen en roteren. Deze methode wordt ook nu nog in de ASML-machines toegepast. De verplaatsing van de plak geschiedt destijds met een nauwkeurigheid van honderd nanometer. Nu is dat vijf nm. Hij verbetert ook de methode om de lens nauwkeurig op de plak te focusseren. Dit wordt tot dan toe gedaan met een pneumatische sensor, maar dat is langzaam, niet nauwkeurig genoeg en kan ook tot beschadiging van de plak leiden. Wittekoek vervangt deze sensor door een vaste stof laser, die nauwkeuriger, sneller en volledig contactloos is.

‘Het moeilijkste was om een hoge nauwkeurigheid te combineren met een hoge productiviteit. Als je alle tijd hebt, is het niet zo moeilijk om nauwkeurig te werken, bij hoge snelheid is dat veel lastiger.’

De eerste waferstepper is in 1974 gereed. Wittekoek: ‘Een mooie machine, maar langzaam. Elke chip werd apart belicht.’ Een plak heeft in die tijd een doorsnede van drie inch. De tweede generatie steppers verschijnt in 1978. Daar zijn een paar prototypes van gebouwd.

 

Resolutie

Philips twijfelt lang over serieproductie van wafersteppers. Productie alleen voor eigen gebruik is voor dergelijke kostbare machines niet haalbaar. Er is overigens veel belangstelling van potentiële gebruikers, zoals Bell Labs en IBM, en ook van andere machinebouwers, zoals GCA en Perkin Elmer. Deze laatste heeft een alternatieve machine op de markt, met 1:1 projectie. Deze techniek domineert tweede helft jaren zeventig de markt, maar loopt uiteindelijk vast op de te lage resolutie.

Philips voert intensieve besprekingen met vooral Amerikaanse bedrijven over samenwerking bij productie van wafersteppers, ook met Perkin Elmer, maar het wil daarbij zelf de leiding houden. Bijna wordt voor dit doel een firma overgenomen. Uiteindelijk vindt men een partner in Nederland, ASMI in Bilthoven, dat al machines voor chipsproductie op de markt brengt, zoals ovens, testers en etsapparaten. Samen met een waferstepper kan het tweetal zo de complete inrichting van een chipsfabriek leveren. Er ontstaat een joint venture, ASML, waarin Philips en ASMI voor elk de helft deelnemen.

In 1986 brengt ASML de eerste waferstepper op de markt, de Philips Automatic Stepper (PAS) 2000, nog grotendeels ontwikkeld samen met Philips Science & Industry. Deze werkt met hydraulische besturing (olie onder hoge druk: 80 atmosfeer). De lenzen van een Franse firma vertonen helaas tekortkomingen.

In 1987 komt ASML met de tweede generatie machines, de PAS 2500. Deze heeft elektrische besturing en is voorzien van betere lenzen van het fameuze Duitse Zeiss. Wittekoek: ‘In het begin zagen ze ons nauwelijks staan, nu is ASML hun grootste klant’.

 

Twinscan

Rond 1990 komt ASML met de PAS 5500, een waferstepper voor acht inch plakken. Deze is voorzien van enkele geavanceerde lenzen, ook geschikt voor diep ultraviolet licht. Maar belangrijker: IBM meldt zich als klant. ‘Toen gingen in de hele wereld deuren open’, aldus Wittekoek.

Op een gegeven moment worden chips zo groot dat het niet meer mogelijk is
om het masker met één keer belichten op de plak te krijgen. Daarom gaat men het masker scannen en vervolgens op de plak projecteren. De vierde generatie wafersteppers wordt dan ook met ‘step and scan’ aangeduid.

De vijfde generatie apparaten, de Twinscan, is geschikt voor twaalf inch plakken. De naam is ontleend aan de manier van produceren, waarbij tijdens het belichten van de ene wafer de volgende alvast wordt geladen en voor productie wordt voorbereid.

Wittekoek, tot medio 1998 aan ASML verbonden, heeft wel degelijk zijn twijfels gehad over de levensvatbaarheid van de waferstepper. Dat speelt met name rond 1983, als Philips geen productiepartner kan vinden. Hij heeft destijds ook driekwart jaar voor Philips Medical Systems in New York gewerkt.

Maar als na oprichting van ASML de general manager hem benadert vanwege zijn technische expertise keert hij terug. Zijn finest hour beleeft hij bij Philips Natlab, als de eerste machine blijkt te werken. En nog een keer als hij in 1986 de eerste Amerikaanse klant – AMD – ervan kan overtuigen dat ASML de beste wafersteppertechnologie ter wereld heeft. ‘Toen is het succes van ASML begonnen.’

Deel deze pagina

Maritiem Nederland

Maritiem Nederland is een magazine, website en nieuwsbrief met alle relevante en interessante ontwikkelingen binnen het maritieme cluster. Met interviews, opmerkelijke reportages, portretten en columns.
Meer informatie over Maritiem Nederland

Damen

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers TW

Ontvang de nieuwsbrief, binnenkort 2 keer per week!

Meld je nu aan!

Vision & Robotics

Vision & Robotics is hét onafhankelijke vakblad voor machinebouwers, system integrators en eindgebruikers van productielijnen in de maak- en agro-/foodindustrie. 

Graag meer lezen over onderwerpen zoals robotica, sensoren, kunstmatige intellegentie en nog veel meer klik hier

Vision & Robotics heeft ook een nieuwsbrief! klik hier om je in te schrijven.

TW online gratis voor jongeren

TW Investeert in technisch onderwijs

Leerlingen tot 18 jaar lezen gratis TW. Meld je aan en ontvang 23 online edities per jaar geheel gratis!

Naar boven