Har du nogensinde hørt om ekstrem ultraviolet litografi eller EUV? Denne teknologi producerer lys ud over normale synlige bølgelængder med en kraftig laser og bruges til at ætse mønstre på de halvlederplader, der anvendes i siliciumchips. For at forhindre forurening finder EUV-processen sted i et brintrigt miljø.
Halvlederproducenter (semi-fabs) begyndte at bruge EUV i midten af 2000'erne, da det muliggør mindre, hurtigere og mere kraftfulde chips til smartphones og avanceret databehandling.
Da halvfabrikker skalerede EUV-indførelsen, stod de over for tre udfordringer: sikring af tilstrækkelig brint, tilpasning til den store vakuum- og reduktionsinfrastruktur og reduktion af emissioner.
Udnyt årtiers ekspertise
Edwards, et vakuumteknologimærke inden for Atlas Copco Group, tog innovationsudfordringen op. Teamet havde allerede opbygget en "gylden tråd" af ekspertise inden for gaskemi, rensning og systemintegration til halvlederindustrien siden slutningen af 1990'erne.
"I modsætning til mange halvlederprocesser kører EUV i steady state, og der er ingen dårlig kemi i den," siger Chris Bailey, VP Emerging Technologies i koncernens halvlederdivision. "Vi havde allerede gjort noget arbejde med brintgenanvendelse i en anden teknologi, så hvis vi kunne gøre det på noget, kunne vi gøre det på det."
Teamet samarbejdede med en elektrokemisk teknologivirksomhed og systemintegrator, der begge er baseret i New York State, og NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority), om at udvikle et brintgenvindingssystem (HRS), der er i stand til at rense genvundet brint til ultraren kvalitet.
Hydrogengenvindingssystemet (HRS), der er udviklet af Edwards, er i stand til at rense genvundet hydrogen til ultraren kvalitet.
Lavere emissioner
Det meste brint i verden fremstilles ud fra fossile brændstoffer. Med brintgenvindingssystemer kan kulstofemissioner undgås.
"Der er absolut en stor miljøfaktor her," siger teknologichef Zach Dunbar, der blev en del af teamet i 2016, da projektet begyndte at bygge elektrokemien bag systemet.
"Typisk produceres brint af metangas, men det kan være kul eller olie, så man udleder meget CO2, når man producerer det. Hvis man genanvender brinten, bruger man naturligvis ikke den metan eller noget andet, der producerer CO2."
Fjernelse af forsyningsrisici
En anden lige så stærk kundedrivkraft er logistikken. Forsyningskæder og sikkerhedsbestemmelser skaber yderligere begrænsninger for opbevaring og levering på stedet.
"Der er logistiske begrænsninger, især på en ø som Taiwan, hvor nogle af de største chipproducenter er placeret. Alle brintmolekyler skal importeres," siger Chris.
"Nogle steder taler man om rørtrailere med flydende brint, der leveres hver dag," tilføjer Anthony Keen, Global EUV Technology and Apps Manager i semiconductor-divisionen.
Ved at genanvende brint på brugsstedet kan HRS reducere leveringskonvojer, lette forsyningskæderisici, forbedre sikkerhedsmarginer og frigøre lagerplads.
Fra teori til teknologi
Det, der startede som et eksplorativt forsknings- og udviklingsprojekt, har udviklet sig til et kommercielt tilbud, der er på linje med halvlederindustriens køreplan.
"Ved at rense og styre den gas, der føres tilbage til EUV-værktøjet, er vi nu i gang med at integrere både på udgangs- og indgangssiden. Vi laver et system, der skal være stabilt i begge ender," forklarer Chris.
"I denne branche kan man have en god idé for 10 eller 15 år siden, som først bliver relevant nu," siger Anthony.
Det har været lang tid at udvikle, men det er en teknologi, hvis tid er kommet.
