Slyšeli jste už o extrémní ultrafialové litografii neboli EUV? Tato technologie využívá vysoce výkonný laser k vytváření světla s vlnovými délkami mimo běžné viditelné spektrum. Pomocí něj se vytvářejí vzory na polovodičových destičkách používaných při výrobě křemíkových čipů. Aby se zabránilo kontaminaci, probíhá proces EUV v prostředí s vysokým obsahem vodíku.
Výrobci polovodičů začali technologii EUV využívat v polovině prvního desetiletí 21. století, protože umožňuje vyrábět menší, rychlejší a výkonnější čipy pro chytré telefony a pokročilé výpočetní technologie.
S rostoucím nasazením technologie EUV se polovodičové firmy potýkaly se třemi klíčovými výzvami: zajištěním dostatečného množství vodíku, zvládnutím rozsáhlé vakuové a čisticí infrastruktury a omezením emisí.
Využíváme desítky let zkušeností
Edwards, značka vakuových technologií v rámci Atlas Copco Group, se této inovační výzvy chopila. Tým přitom mohl stavět na dlouholetých zkušenostech s chemií plynů, jejich čištěním a integrací systémů pro polovodičový průmysl, které rozvíjí již od konce 90. let.
„Na rozdíl od mnoha jiných procesů při výrobě polovodičů probíhá EUV nepřetržitě ve stabilním režimu a nevyužívá žádné problematické chemické látky,“ říká Chris Bailey, VP Emerging Technologies v divizi Semiconductor Atlas Copco Group. „S recyklací vodíku jsme už měli zkušenosti z jiné technologie, takže jsme věděli, že pokud to může fungovat někde, pak právě tady.“
Tým navázal spolupráci s elektrochemickou technologickou společností a systémovým integrátorem se sídlem ve státě New York, a také s agenturou NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority), aby vyvinul systém recyklace vodíku (HRS) schopný purifikovat získaný vodík na mimořádně vysokou úroveň čistoty.
Systém rekuperace vodíku (HRS), vyvinutý společností Edwards, dokáže vyčištěný vodík upravit na úroveň mimořádně vysoké čistoty.
Nižší emise
Většina vodíku na světě se vyrábí z fosilních paliv. Díky systémům rekuperace vodíku lze související emise uhlíku výrazně snížit.
„Environmentální faktor je zde opravdu zásadní,“ vysvětluje technologický manažer pan Zach Dunbar, jenž se k týmu přidal v roce 2016, kdy se začínala vytvářet elektrochemická část systému.
„Vodík se obvykle vyrábí ze zemního plynu, ale také z uhlí nebo ropy, a při jeho výrobě tak vzniká velké množství CO₂. Pokud vodík recyklujeme, není nutné tyto suroviny využívat, a tím se snižují i související emise CO₂.“
Eliminace dodavatelských rizik
Dalším, neméně důležitým faktorem pro zákazníky je logistika. Dodavatelské řetězce a bezpečnostní předpisy přinášejí další omezení pro skladování v místě provozu a dodávky.
„Samozřejmě existují logistická omezení – zejména na ostrově, jako je Tchaj-wan, kde sídlí někteří z největších výrobců čipů. Každá molekula vodíku se musí dovážet,“ říká Chris Bailey.
„Na některá místa se kapalný vodík dováží v cisternách každý den,“ dodává Anthony Keen, Global EUV Technology and Apps Manager v divizi Semiconductor.
Recyklací vodíku přímo v místě spotřeby může systém HRS omezit potřebu častých dodávek, snížit rizika v dodavatelském řetězci, zvýšit bezpečnostní rezervy a uvolnit skladovací kapacity.
Od teorie k technologii
Co začalo jako průzkumný projekt výzkumu a vývoje, dozrálo v komerční řešení odpovídající plánům polovodičového sektoru.
„Díky čištění a kontrole plynu, který se vrací zpět do EUV zařízení, nyní pracujeme jak s jeho výstupem, tak se vstupem. Vytváříme systém, který musí být stabilní na obou stranách,“ vysvětluje Chris.
„V polovodičovém průmyslu se může stát, že výborný nápad získá aktuální význam až po 10 či 15 letech,“ upozorňuje Anthony Keen.
Vývoj byl zdlouhavý, avšak tato technologie nyní přichází ve správný okamžik.
