‘De grote uitdaging is ervoor te zorgen dat het echt nooit kapotgaat’

De technologie die oorspronkelijk door Philips werd ontwikkeld voor de productie van lampen is nu cruciaal voor de EUV-scanners van ASML. Deel twee van een gesprek met procesarchitect laserapplicaties Jurgen Adriaensen van Absolem.

René Raaijmakers

Jurgen Adriaensen, van huis uit mechanisch constructeur, bouwde in Turnhout de eerste bewerkingsmachine met lasers. ‘Als hoofdconstructeur bestelde ik de laser die ze me bij Philips Innovation Services hadden aangeraden. Nadat de gepulste YAG-laser op een pallet met handleiding werd binnengereden, moest het binnen twee weken werken. Zo ben ik erin gerold.’

Hij bouwde negen laserbewerkingseenheden. ‘In het begin reed ik voor elke laser naar Duitsland. Best leuk, maar op den duur lieten we het gewoon opsturen. De vertegenwoordigers van Trumpf of Rofin kwamen heel graag langs. Dat was altijd: doe er maar vijf van dit, doe er maar zes van dat en dan graag nog eentje als reserve.’In 2003 vroeg Philips Adriaensen om een laserlaboratorium op te zetten. ‘Lasers waren hot en trending, wij zagen het nut en de houding was: bouw maar een laserlab, want wij gaan dat nodig hebben.’

Door met de technologie te spelen, leerde zijn team de laser-materiaal-interactie. ‘We hadden een wand vol mislukte proefjes en gekke verschijnselen. Van alles wat er grappig uitzag, maakten we een foto en plakten dat tegen die muur.’ Mensen die van andere Philipsvestigingen en -afdelingen langskwamen, keken altijd met interesse naar de muur met plaatjes. ‘Die hadden zoiets van: hé verrek, wat is dit?’

Adriaensen herinnert zich een foto van een mislukt proefje voor het textureren van wolfraam. ‘Ik wilde eigenlijk kerfjes maken, maar ik had de verkeerde parameter genomen. Het metaal zag er daardoor een beetje uit als een tandenborstel. Komt er een ontwikkelaar langs uit Aken en die zegt: dat moet ik hebben.’ De techniek bleek van pas te komen om niet-identieke materialen als metalen, glas en kunststof met elkaar te verbinden. ‘We hebben daar vier patenten op gepakt. Nu zit het in elke xenonkoplamp en in elke beamerlamp van Signify. Ik heb dat niet verzonnen, maar ben er gewoon overheen gevallen. Iemand anders heeft dat vervolgens vastgepakt en er iets mee gedaan. Zo zitten er heel wat innovaties in mislukte proefjes, in de bevindingen in het lab.’

Ook voor zeer eenvoudige ingrepen, zoals het afknippen van draden, bleken lasers beter dan de traditionele mechanische bewerking. ‘Vroeger hadden we knipeindjes en bramen. Als je zo’n draad met een laser doorschiet, dan krijg je bolletjes en dat wilden we niet. We hebben het opgelost met een temperatuurbehandeling waarbij het materiaal heel lokaal verbrost. Daarna kunnen we de draad heel mooi recht afbreken.’ Van mechanisch knippen naar laserknippen heeft de cyclustijd van dat specifieke proces gehalveerd. ‘Dat soort kleine innovaties, met een hele grote impact, vind ik zalig om te zien’, lacht Adriaensen.

Skin care, babyflesjes en tabletten

Het afgelopen decennium nam de nood aan ontwikkeling in lampenproductie af. Innovatie kwam steeds meer neer op variëren op bekende thema’s. Het laserlab pakte steeds meer aanvragen buiten Turnhout aan, voor scheerapparaten en skin care producten van Philips, maar ook voor machines van Agfa Gevaert en productielijnen van Avent (babyflesjes) en Borit (brandstofcellen). Van Philips Innovation Services kwamen vragen om assistentie bij klussen voor ASML.

In 2016 besliste Philips Lighting om in Turnhout echt te stoppen met bedrijfsmechanisatie. ‘Dat wisten we een jaar op voorhand; nieuwe machines waren niet meer nodig. Het is helemaal uitgeautomatiseerd, uitgepuurd, geoptimaliseerd. Bij de productie van beamerlampen zie je nog drie operators rondlopen om vier productielijnen overeind te houden.’ De toenmalige plantmanager vroeg Adriaensen of hij zin had om zijn laserclub te verzelfstandigen. Rond dezelfde tijd raakte hij ook in gesprek met Bruno Dejaeghere en Ank de Wilde. Dat ondernemersechtpaar had in 2010 een kleine dertig mechanisch constructeurs overgenomen van Altran en was daarmee ingenieursbureau Absolem gestart. De technici waren ooit als De Valk Engineering door de Franse consultancygigant opgeslokt, maar het bleek geen goede match voor de Fransen.

Dejaeghere en De Wilde hadden lucht gekregen van Philips’ plannen om mensen af te laten vloeien in Turnhout en kwamen zo in gesprek met Adriaensen. Het klikte snel. Wat ook hielp: Adriaensen had geen trek om de boel zakelijk te trekken. ‘Ik ken mezelf. Ik ben wel ondernemend, maar geen ondernemer. Als ik me te veel om het loon van de collega’s moet bekommeren, dan geeft mij dat stress. Ik wil daar niet van wakker liggen.’

De business-case was oké

Adriaensen had al op papier gezet hoe hij aankeek tegen een verzelfstandiging van zijn lab. ‘Ik had al projecten, de business-case was best oké. Philips ging ons ontslaan, maar wilde ook heel graag dat wij in de buurt bleven. Er draaiden immers 180 lasers in productie en elk uur uitval is kostbaar. Ze hebben ons ook formidabel geholpen om de verzelfstandiging voor elkaar te krijgen.’

Uiteindelijk maakte hij de oversteek samen met twee collega’s en bleef doen wat hij al jaren deed. In het begin was dat het overeind houden van de lab-activiteiten en ‘wat klooien’. Maar al snel realiseerden hij en zijn mensen zich dat ze hun machinebouwkennis weer moesten opbouwen. ‘Om de simpele reden dat klanten een oplossing willen van begin tot einde’, zegt Adriaensen. ‘Je kunt niet zeggen: ik zal laten zien hoe het werkt en daarna moet u maar iemand anders zoeken om uw probleem in de productie op te lossen. Dus nu ontwikkelen we het proces en als het nodig is, bouwen we er een machine omheen.’

Focus op lasers en machinebouw

Met de focus op lasers en machinebouw sloten meer oud-collega’s zich vanuit Philips en later Signify aan. Draaifrezers, automatiseerders, elektronica- en procesontwikkelaars. Maar ook een strategische inkoper stapte over naar Absolem. ‘Dikwijls brachten ze ook nog werk mee dat af moest, projecten van soms wel een jaar.’ Inmiddels ontwikkelen en bouwen achttien mensen in het Turnhoutse laserlab jaarlijks enkele machines en werken ze aan tientallen kleinere projecten.

De engineeringclub groeide uit tot een opleidingscentrum voor Absolem. ‘We konden schoolverlaters moeilijk voor een rendabel tarief bij klanten zetten, dat werkt niet. Dus laten we ze in ons lab eerst een paar jaar dingen ontwerpen, monteren en bouwen. Het confronteert ze met dingen die ze nog niet kunnen en ze leren ook waar hun echte passie ligt. Dit uiteraard onder begeleiding van zeer ervaren mensen.’

Vier onderdelen voor de EUV-machines

Het Turnhoutse laserlab levert een bijdrage aan maar liefst vier onderdelen voor de EUV-machines van ASML. Zo kwam de kennis van lampenproductie van pas bij de ontwikkeling van de hydrogen radical generator, een onderdeel dat waterstof splitst in waterstofradicalen die helpen om de spiegels proper te houden.

Als ASML in Turnhout langskomt, dan is het altijd om Absolems expertise op het gebied van lampenproductie. ‘Je kunt niet geloven hoeveel aspecten er bij de fabricage van zoiets ‘eenvoudigs’ als lampen komen kijken. Of het nu keramiek is, metalen, chemie, of de gasvulling. Maar ook hoogvacuüm en helium-lekdichtheid. Hoe groot de ASML-machines ook zijn, heel veel technologie sluit heel goed aan bij de productie van lampen.’

Droplet-generator voor tin

Adriaensen mag er niet in detail op ingaan, maar de kennis van lasers, glas, hoogsmeltende metalen en keramiek kwam ook van pas bij de productie van de droplet-generator in de EUV-bron, een cruciale module waaraan binnen ASML ook verschillende teams werken en die door Cymer in San Diego wordt gefabriceerd. ‘Er komen heel wat aspecten bij elkaar die de performantie van dat ding bepalen’, zegt Adriaensen. ‘De vorm is natuurlijk kritisch. Ik zeg niet dat het voodoo-magic is, er zitten heel wat afdelingen en firma’s bovenop die de vorming van die tindruppels berekenen, simuleren en testen, maar heel vaak blijkt de praktijk anders. Soms denken we dat het naar links is, maar blijkt het toch rechts te zijn.’

Klein stukje van grote puzzel

Het opvoeren van het vermogen van de EUV-lichtbron is momenteel een van de grootste uitdagingen. ‘Al hetgeen wij doen, maar ook in San Diego en Veldhoven, gaat over dat vraagstuk. Hoe kunnen wij meer output krijgen uit die bron? Om de wet van Moore te kunnen blijven volgen, moeten de EUV-machines goedkopere chips produceren. Dat betekent dat het sneller moet.’

‘Ons team is slechts een klein stukje van een grote puzzel aan het oplossen. Ontwikkelaars vanuit de ASML-organisatie doen wijzigingsvoorstellen, in Turnhout kijken ze vervolgens of het in de praktijk werkt. ‘Het gaat vooral om de grenzen van het materiaal. Vergelijk het met een auto die gemaakt is om honderd kilometer per uur te rijden. Als je daar een motor in legt die er duizend kilometer per uur kan, dan is de kans dat je op de baan blijft vrij klein. Dan moet je de auto stapsgewijs verbeteren om wel hogere snelheden te halen. Zo heeft elk concept zijn grenzen, ook het huidige, en die moeten we verleggen.’

Grote uitdaging is de borging

Adriaensen doet nu al ruim een decennium werk voor ASML. Hij zegt dat het altijd leuke en uitdagende projecten zijn waarin zijn team zich ‘nog een beetje kan uitleven.’ De opdrachten lijken soms eenvoudig, vertelt hij. ‘De grote uitdaging is de borging. Hoe ga je er nu voor zorgen dat dat ding echt nooit kapotgaat? Dat soort vragen vraagt een bijzondere aanpak. Zo’n waterstofradicaalgenerator vormt niet het hart van de machine, maar dat filament mag niet kapotgaan. Ik wil maar zeggen: we maken een heel simpel draadje, maar als het niet goed is, zijn de gevolgen echt gigantisch. Dat betekent honderden samples maken. Uit de metingen blijkt vervolgens de betrouwbaarheid van ons proces. Dat is dan weer input voor ASML om een goede machine te kunnen bouwen.’

Over de uitdagingen: ‘We zijn aan het flirten met de grenzen van de fysica. De EUV-machines moeten gewoon veel sneller worden. Dus stuiten we op een aantal problemen met de fysica en ga je ontwikkelen en uitzoeken. Maar uiteindelijk bepaalt de fysica wat er gebeurt en wat niet. Je kunt van alles willen, maar de fysica zegt op een geven moment: tot hier. Daar komt het eigenlijk op neer: we maken het werkend binnen de grenzen van de fysica.’