Personalities of science

Jos Benschop, 31. 5. 1960, Holandsko – holandský fyzik a elektronik. Študoval na Fyzikálnej fakulte Technickej univerzity Twente, kde mu udelili roku 1984 stupeň MSc. (cum laude) a roku 1989 tu obhájil PhD. V období 1984 – 1997 pôsobil ako výskumník v optickej metrológii a optickom zázname u fy. Philips v Holandsku a v ich pobočke v USA/Sunnayvale. V rokoch 1997 – 2011 bol viceprezidentom fy. ASML s. r. o., Holandsko (Advanced Semiconductor Materials Lithography) pre výskum. Ďalších 10 rokov bol profesorom priemyselnej fyziky TU Twente v čiastočnom úväzku. Následne zastával v  ASML viaceré vedúce pozície korunované postom výkonného viceprezidenta technológie a člena dozornej rady. Publikoval vyše 30 vedeckých prác a udelili mu vyše 20 patentov. Je členom správnych orgánov významných firiem  alebo laboratórií v Holandsku a Nemecku, členom Holandskej inžinierskej akadémie, členom SPIE (Medzinárodná spoločnosť optiky a fotoniky). Pôsobí ako poradca holandskej vlády a parlamentu pre vedu, techniku a inovácie. Využíva pritom svoje dlhoročné skúsenosti vedca a výskumníka v oblasti polovodičov a osobitne EUV litografie.

Príbeh EUV (extrémnej ultrafialovej) litografie

EUV litografia je kľúčom pre výrobu súčasných najvyspelejších integrovaných obvodov (IO) – čipov. Príbeh začal v 70. a 80. rokoch 20. st.  výskumom multivrstvových zrkadiel vykonanom v ZSSR a v Japonsku a jeho pokračovanie sa spája sa s menami H. Kinoshita a A. Hawryluk. Pri výrobe IO sa vtedy používala litografia so žiarením v optickej oblasti a neskôr sa prešlo a UV žiarenie excimerových laserov. Prechod do EUV oblasti s podstatne kratšími vlnovými dĺžkami žiarenia potrebnými na ďalšiu miniaturizáciu sa oprel o postupne optimalizovanú vlnovú dĺžku 13,5 nm. (Alternatívne sa rozvíjala elektrónová a iónová litografia.) V Holandsku bol priekopníkom EUV litografie F. Bijkerk, ale priemyselné tempo rozvoja nastalo, keď ASML získala na tento program roku 1997 J. Benschopa. Významnými partnermi sa stali nemecký ZEISS, Oxford Instruments v UK, Philips v Holandsku a aj zámorské inštitúcie. Prvý prototyp EUV stroja vznikol roku 2006. Roku 2009 ASML vybudovala pre ďalší vývoj technológie čisté priestory plochy 10 000 m2 vo Veldhovene, Holandsko. Roku 2010, po 13 rokoch práce, bol prvý pred-výrobný system dodaný fy. Samsung v Republike Kórea. Ďalších 9 rokov trvalo kým zariadenie dosiahlo konkurenčne schopnú produktivitu. Bol totiž potrebný aj paralelný vývoj masiek a rezistov. A keďže žiarenie 13,5 nm sa vo vzduchu absorbuje, muselo sa zariadenie umiestniť do vákua. Preto roku 2012 najvyspelejší čipoví výrobcovia Intel, Samsung a taiwanský TSMC vytvorili zákaznícky ko-investičný program. Zeiss sa ujal zhotovenia zrkadlovej EUV optiky s drsnosťou zrkadiel iba na úrovni atómu, ktorá obsahuje 6 a viac zrkadiel na báze Mo/Si mulivrstiev. ASML sa zamerala na zdroj žiarenia. Medzitým už vyše 20 rokov trvajúci výskum a vývoj narážal na tvrdú kritiku zákazníkov, čo vývojárov demoralizovalo. Extrémne komplikovaný ASML zdroj EUV vyvýjaný v spolupráci s laboratóriami v USA a v Japonsku vyžíval laser CO2 na ožiarenie kvapôčiek cínu s frekvenciou 50 000 Hz a na vytvorenie plazmy 40 x teplejšej ako povrch Slnka, ktorá generovala požadované EUV svetlo pri výkone 250 W a viac. Roku 2019 dostala fy Samsung prvý komerčný stroj s dostatočne intenzívnym žiarením a použila ho pri výrobe Samsung Galaxy smartfónov. Roku 2021 mali zákazníci na celom svete 127 priemyselných EUV litografov. Ďalší vývoj smeruje ku zvyšovaniu numerickej apertúry systému z 0,33 na 0,55, čo umožní ďalšiu miniaturizáciu.

Dôležité je zdôraziť, že táto technológia, kľúčová pre ďalší rozvoj nanoelektroniky, hoci vytvorená v širokej svetovej kooperácii, sa opiera o korene a má svoj hlavný stan v Európe.

Podľa konfigurácie majú systémy ASML približne nasledujúce parametre:

príkon 1,3 MW, hmotnosť 180 ton, cena do 400 mil. USD za kus,

výroba čipov kategórie (node) 7, 5, 3 a 2 nm

kapacita do 200 Si dosiek za hodinu.

(zdroj: www.asml.com)

Keďže najpokročilejšie čipy sú kľúčové pre rozvoj AI a stavbu top superpočítačov, deklaroval sa ASML litograf a jeho distribúcia v západnom svete ako otázka národnej bezpečnosti a na technológie extrémnej miniaturizácie sa vyhlásilo embargo, predovšetkým vo vzťahu k Číne. Tento krok vedie k procesu, ktorý sa označuje ako bifurkácia polovodičového priemyslu. ASML deklarovala, že Číne svoje zariadenie nedodala, avšak, rovnako ako v dávnejšej minulosti, sa tu odohráva intenzívna priemyselná špionáž.