calendar tag arrow download print
Image
case
23 oktober 2018

Verschillen overbruggen tussen universiteit en ASML

Het Advanced Research Center for Nanolithography (ARCNL) verricht fundamenteel natuurkundig- en chemisch onderzoek geïnspireerd door mogelijke technologische toepassingen voor nanolithografie. De focus ligt nu op productie en gebruik van extreem ultraviolet (EUV) licht. Deze case laat goed zien dat partners in een strategisch partnership moeten leren omgaan met de verschillen tussen academische en commerciële belangen en culturen.

Voor het rapport Bedrijf zoekt universiteit onderzochten we drie strategische partnerships tussen universiteiten en bedrijven in Nederland. De ervaringen van ARCNL beschrijven we kort hieronder. Lees meer in het rapport.

ARCNL in 2014 opgezet door de stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (in 2017 gereorganiseerd in NWO onder de naam AMOLF), de Universiteit van Amsterdam (UvA), de Vrije Universiteit (VU) en chipmachinefabrikant ASML. De provincie Noord-Holland en gemeente Amsterdam steunden het initiatief met een gezamenlijke startfinanciering. 

ARCNL-onderzoeksgroep: atoom- en plasmafysica

Hoe kleiner de onderdelen op een chip, hoe meer functionaliteit erop past en hoe meer er met smartphones mogelijk wordt. Daarom gebruiken de nieuwste chipmachines (wafersteppers) licht met steeds kleinere golflengtes om nog meer lijnen op een chip te ‘schrijven’. De nieuwste generatie wafersteppers van ASML gebruikt extreem ultraviolet (EUV) licht met een golflengte van 13,5 nanometer, een factor veertien kleiner dan de golflengte van de vorige generatie apparaten. EUV-licht wordt opgewekt door microscopisch kleine tindruppeltjes tweemaal te beschieten met een laserpuls. Na de eerste puls versnelt en vervormt de druppel tot een soort pannenkoekje. Door de tweede, zeer krachtige, puls verandert de druppel in plasma dat EUV-licht uitstraalt.

Terwijl ASML al machines bouwt met EUV-lichtbronnen, richten ARCNL-onderzoekers van de EUV plasma processes groep zich op de beantwoording van fundamenteel wetenschappelijk vragen hierover. Hoe vervormen de tindruppels? Hoe zendt het plasma licht uit? Hoe gedragen de atomen zich in het plasma? Hieruit ontstaat bijvoorbeeld meer inzicht in waarom atomen licht van bepaalde golflengtes uitzenden en onder welke omstandigheden dit spectrum van golflengtes verandert. Het onderzoek draagt bij aan atoom- en plasmafysica. Kennis van plasmalichtbronnen komt verder ook van pas in bijvoorbeeld microscopie. Voor ASML kan het onderzoek bijdragen aan efficiëntere EUV-lichtbronnen.

Binnen ARCNL werkt de EUV plasma processes groep veel samen met de EUV generation and imaging groep die zich richt op de lasersystemen. Naast de regelmatige contacten met ASML in Veldhoven, lopen promovendi uit de groep enkele weken mee in de ‘bronbouw’-fabriek in San Diego, zodat ze de praktijk beter leren begrijpen. De onderzoeksgroep wisselt ook onderzoeksresultaten en –ervaringen uit met andere wetenschappelijke instituten zoals Los Alamos National Laboratory en het Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg.

ARCNL kan in 2014 redelijk snel van start vanwege de nauwe relatie met AMOLF, zowel qua locatie als organisatie. In eerste instantie wordt het als afdeling van AMOLF gelanceerd, waardoor het gebruik kan maken van de faciliteiten en ondersteunende staf van het natuurkundige onderzoeksinstituut. Deze samenwerking is gebleven sinds ARCNL op eigen benen is komen te staan. ARCNL maakt gebruik van ondersteunende staf (technisch, personeelszaken, financieel) van AMOLF tegen overeengekomen vergoedingen. Daarnaast hebben AMOLF en ARCNL enkele gezamenlijke onderzoeksactiviteiten. Ook wat andere aspecten betreft heeft AMOLF een duidelijk stempel gedrukt op ARCNL. Dat blijkt uit de overname van enkele gebruiken van AMOLF, waaronder de dagelijkse gezamenlijke koffiepauze in het instituut. Bij AMOLF is dat een effectieve en informele wijze van onderlinge kennisdeling gebleken.

Tempo aanpassen

In ARCNL-verband leren de partners met de verschillen in elkaars tempo omgaan. In ASML is het de gewoonte om projecten snel op te schalen, te wijzigen of stop te zetten. De academische wereld is gewend dat een onderzoek na een jaar nog maar net begonnen is en dan pas de eerste resultaten gaat opleveren. Deze verschillen hangen samen met de verschillen in prioriteiten tussen beide werelden. In het bedrijf gaat het commerciële bedrijfsbelang voor, terwijl in de universiteit de academische belangen van wetenschappers en hun reputatie-opbouw leidend zijn.

Academisch vs. commercieel

ARCNL-onderzoekers staan in de programmering en uitvoering van hun onderzoek voor de uitdaging om academische interesse en werkwijze te combineren met commerciële belangen en praktijken. Als de te verwachten onderzoeksresultaten namelijk op kortere termijn al door ASML gebruikt kunnen worden, zal het bedrijf er meteen veel eigen medewerkers voor vrij maken en het onderzoek zelf uitvoeren. In de praktijk blijkt er een goede balans te zijn als onderzoeksprojecten zodanig worden gedefinieerd dat de te verwachten onderzoeksresultaten aansluiten op de interesses van ASML, maar pas op langere termijn voor het bedrijf van belang zijn.

Geduld nodig

Voor ASML is het de uitdaging om de ARCNL-onderzoekers te benaderen met oog voor de academische tijdsschaal en –cultuur. Ook zal men met meer geduld dan men gewend is op mogelijke resultaten moeten wachten. Voor ASML is ARCNL interessant omdat het er op een andere wijze kennis opdoet, meer fundamenteel en gericht op een langere termijn.

Korte en langetermijnplanning

De onderzoeksplanning in ARCNL sluit aan op beide werelden. Het onderzoek in ARCNL wordt voornamelijk door promovendi en postdocs uitgevoerd, wat betekent dat de onderwerpen van individuele onderzoeksprojecten voor een periode van ongeveer vier jaar (twee jaar voor postdocs) vastliggen. Door daarbinnen deelprojecten met vragen te definiëren die ongeveer één jaar (één hoofdstuk of publicatie) beslaan, past het onderzoek zowel bij de academische eisen als de bedrijfsbehoefte aan resultaten op kortere termijn.

Onlangs is de jaarlijkse ARCNL Strategy Day geïntroduceerd. Vertegenwoordigers van ASML, NWO, UvA en VU komen dan met elkaar de onderzoeksplanning overeen. Tijdens de voorbereiding hiervan doorloopt elke onderzoeksgroep van ARCNL een intensieve afstemmingsfase. Onderzoekers bespreken dan alle aspecten van het onderzoek in detail met de betrokken partners om zo tot een detailplanning te komen voor het komende jaar plus een perspectief voor de langere termijn.

Intellectueel eigendom

ARCNL-onderzoekers denken actief mee in het proces rondom intellectueel eigendom van ASML. Als ze tijdens hun werkzaamheden op ideeën komen die mogelijk interessant zijn voor ASML, dan vullen ze een Invention Disclosure Form in die sterk lijkt op het bij ASML gebruikte formulier. Het bedrijf scant deze formulieren vervolgens op wat men daadwerkelijk wil patenteren.

Contact bevorderen

Om met elkaars verschillen te leren omgaan is opbouw van wederzijds vertrouwen en begrip cruciaal. Daarom is geregeld dat ARCNL-onderzoekers en -groepsleiders regelmatig contact hebben met hun contactpersonen bij ASML. Naast telefonisch en emailcontact is dat juist ook face-to-face gepland overleg. ARCNL stimuleert deze contacten doordat de centrale onderzoeksthema’s van ARCNL aansluiten op de indeling van het ASML-onderzoek. De intensiteit van contacten wisselt per onderzoekslijn en hangt ook af van de mate waarin het ‘academische’ deel van het onderzoek aansluit bij toepassingen. Andere manieren om de samenwerking te bevorderen zijn (tijdelijke) colocatie en uitwisselingen. De director of physics and chemistry research van ASML is bijvoorbeeld één dag per twee weken bij ARCNL aanwezig. Verder is één van de werkgroepsleiders op deeltijdbasis vanuit ASML bij ARCNL gedetacheerd. Ook kan een ASML-onderzoeker voor enige tijd meedraaien bij ARCNL (en andersom). Dat gebeurt overigens vooralsnog slechts in beperkte mate.

Kennis uitwisselen

ASML-medewerkers zijn nauw betrokken bij het onderzoek, niet alleen om de voortgang te monitoren, maar ook om kennis uit te wisselen. De betrokken ASML-medewerkers kunnen door hun relaties de nieuwe kennis sneller internaliseren, zodat de ARCNL-onderzoeksresultaten ASML vooruit kunnen helpen met die technologie. Andersom ontdekken ARCNL-onderzoekers hoe geavanceerd en diepgaand de kennisbasis van een bedrijf als ASML is. Bedrijfservaringen, testresultaten en eventuele nieuwe vragen uit ASML dienen daarom ook als input voor het onderzoek in ARCNL.

Gevolgen van detachering

ARCNL heeft enkele directe effecten op zijn omgeving. Eén daarvan volgt uit de wijze waarop de financiering vanuit de universiteiten is geregeld. De betreffende faculteiten dragen hoofdzakelijk in natura bij door onderzoekers bij ARCNL te detacheren. Het instituut is daarmee binnen de faculteiten een vreemde eend in de bijt: het drukt langdurig op de begroting, maar de faculteit heeft beperkte zeggenschap. Daarnaast hebben de door de faculteiten gedetacheerde onderzoekers minder tijd voor facultaire werkzaamheden, zoals het algemene onderwijs. Aan de andere kant geven ARCNL-onderzoekers colleges in ‘science & technology of nanolithography’ aan de natuurkundestudenten, waardoor deze kennismaken met de combinatie onderzoek en bedrijfstoepassingen.

Evaluatie: groeipijn

Het blijkt tijd en moeite te kosten om elkaar goed te leren kennen en begrijpen. De recente evaluatie die ARCNL en andere NWO-instituten hebben ondergaan geeft aan dat de start van ARCNL gepaard is gegaan met enige ‘groeipijn’. Daardoor is niet op alle gebieden al evenveel voortgang geboekt en zijn er spanningen. Het gaat dan met name om de belasting van wetenschappelijke staf en om de contacten tussen ARCNL en partnerorganisaties. De evaluatiecommissie concludeert dat ARCNL nog een aantal jaren nodig zal hebben om dit op orde te brengen en daarmee alle onderzoeksgebieden en de relatie met ASML tot wasdom te laten komen (Evaluation committee, 2017).

Bij ARCNL werken momenteel ongeveer 70 fte. Het plan is om door te groeien naar 100 fte. Het budget bedraagt € 100 miljoen voor tien jaar, waarvan € 22,5 miljoen van NWO afkomstig is, € 12,5 miljoen van elk van de universiteiten, € 35 miljoen van ASML en € 5 miljoen startfinanciering van de provincie Noord-Holland en de gemeente Amsterdam. Over de bijdrage van ASML ontvangt ARCNL de PPS-projecttoeslag van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat. De rest van het budget komt uit onderzoeksbeurzen en projecten met andere partijen. Het instituut is ondergebracht in een eigen gebouw op het Amsterdam Science Park, naast natuurkundig onderzoeksinstituut AMOLF.[1] ARCNL deelt enkele onderzoeksactiviteiten, geavanceerde faciliteiten en ondersteunende staf met AMOLF. Organisatorisch is ARCNL ondergebracht bij de Institutenorganisatie van NWO (NWO-I).

[1]      ‘AMOLF bestrijkt een breed onderzoeksgebied. De rode draad is het gebruik van onderzoeksmethoden uit de natuurkunde, om hiermee een systeem te kunnen begrijpen en manipuleren. Zo’n ‘systeem’ kan een complex van biomoleculen zijn, met eigenschappen die leven mogelijk maken. Het kan een nanostructuur zijn van halfgeleider- en metalen deeltjes waarin licht wordt gevangen. Of een nieuw ontworpen materiaal dat zich mechanisch heel anders gedraagt dan verwacht. Wat gebeurt er op macro-, micro- of nanoschaal en hoe is dit te verklaren?’ (herformulering van de tekst op https://amolf.nl/about/wat-is-amolf/over-amolf)