In de race naar steeds snellere en krachtigere chips biedt de elektronenbundel-lithografie van Mapper Lithography in Delft een veelbelovende productie-technologie. De regio Twente speelt een hoofdrol bij de ontwikkeling en productie van de uiterst geavanceerde machines van Mapper. Me-chatronisch ontwerpbureau Demcon stond mede aan de wieg van een cruciale module, het Wafer Positio-ning System. Onlangs ontving het bedrijf een order voor herontwerp en upgrading van de module en de aansluitende productie van vier stuks – en komend voorjaar moet al worden geleverd.
Een essentiële stap in de chipfabricage is het belichten van siliciumschijven (wafers) met de extreem fijn gedetailleerde patronen voor de schakelingen van moderne chips. Nederland is goed in het bouwen van de complexe en kostbare machines voor dit zogeheten lithografieproces op basis van licht.
Mapper Lithography, een spin-off van de Technische Universiteit Delft, heeft de afgelopen tien jaar gewerkt aan een alternatieve lithografietechnologie, die sneller en goedkoper belooft te worden. Dit alternatief werkt met elektronenbundels die patronen op het silicium schrijven. De eerste testmachines staan bij geselecteerde klanten en binnen afzienbare tijd wil Mapper met commerciële systemen op de markt verschijnen.
Clean room
Een cruciale module van de Mapper-machine is het Wafer Positioning System (WPS), dat de wafers met extreme nauwkeurigheid in de elek-tronenbundel moet positioneren. Demcon is al ruim vier jaar betrokken bij de ontwikkeling van deze module en vervolgens de productie ervan. Het bedrijf investeerde er zelfs voor in een clean room, want dergelijke nauwkeurige systemen moeten van zichzelf schoon zijn; elk minuscuul stofje kan het patroon voor een chip bederven.
Nu een tweetal testmachines wordt beproefd, is de tijd rijp voor upgrading naar productiemachines. Demcon kreeg onlangs opdracht om het WPS te herontwerpen, voor een hogere doorvoersnelheid van de wafers en voor een beweging (van de zogeheten lange slag) in twee richtingen; in de eerste versie was dit in slechts één richting.
Alle disciplines
Technisch is het herontwerp een hele uitdaging, want het positioneersysteem moet met een nauwkeurigheid van nanometers de wafers kunnen positio-neren. Demcon moet er al zijn mechatronische disciplines – van systeem engineering en mechanica tot elektronica en software – voor aanspreken. Ook moet men een slimme test bedenken om te laten zien dat de module aan de gevraagde eisen voldoet. Mapper wil volgend voorjaar de eerste exemplaren van de machine V2 gereed hebben.
Bijkomende opgave in het (her)ontwerp is de magnetische afscherming. Voor het laten bewegen van het WPS worden elektromotoren gebruikt die permanente magneten bevatten en dus een magnetisch veld afgeven. Dat magneetveld kan de elektronenbundel verstoren, waardoor er bij het schrijven van de patronen fouten worden gemaakt. Om dat te voorkomen, heeft Demcon een speciale afscherming ontworpen die is opgebouwd uit lagen van zogeheten mu-metaal. Die lagen worden eerst met een laser uit plaat gesneden, vervolgens gewalst en met laserlassen aan elkaar bevestigd. Het geheel moet worden uitgegloeid om alle mechanische spanning eruit te halen.
Twentse toelevering
Alle componenten voor de WPS-module moeten van de hoogste kwaliteit zijn en in korte tijd worden geleverd. Vanwege die combinatie van kwaliteit en tijdsdruk deed Demcon een beroep op een groot aantal toeleverbedrijven in de regio. Norma, GSM en RM Precision verspanen mechanische delen, Machinefabriek Westerhof verzorgt nauwkeurig draaiwerk dat vervolgens bij Speciaal Slijperij Van Dijk op maat wordt geslepen. Het lasersnijden en laserlassen van de magnetische afscherming gebeurt bij Demar Laser, het uitgloeien bij Pontus. Voor oppervlaktebehandeling is Galvano of Jansen Chroom het adres.
De door Demcon ontwikkelde versterkers voor aansturing van de motoren worden door Elect gebouwd, terwijl Hortec protoprinten leverde. Lineaire motoren voor de korte-slagbeweging komen van Tecnotion. Metingen van de mechanische delen ter controle van de strenge specificaties vinden plaats in het Nederlands Meetinstituut NMi.
