Ever heard of extreme ultraviolet lithography, or EUV? This technology produces light beyond normal visible wavelengths with a high-powered laser and is used to etch patterns onto the semiconductor wafers used in silicon chips. To prevent contamination, the EUV process takes place in a hydrogen-rich environment.
Οι κατασκευαστές ημιαγωγών (ημιαγωγικές μονάδες) άρχισαν να χρησιμοποιούν την τεχνολογία EUV στα μέσα της δεκαετίας του 2000, καθώς επιτρέπει τη δημιουργία μικρότερων, ταχύτερων και πιο ισχυρών τσιπ για smartphones και προηγμένους υπολογιστές.
Καθώς οι ημιαγωγοί αύξαναν την υιοθέτηση της τεχνολογίας EUV, αντιμετώπισαν τρεις προκλήσεις: την εξασφάλιση επαρκούς υδρογόνου, την προσαρμογή της μεγάλης υποδομής κενού και απομάκρυνσης ρύπων, και τη μείωση των εκπομπών.
Αξιοποιώντας δεκαετίες εμπειρίας
Edwards, a vacuum technology brand within Atlas Copco Group, took up the innovation challenge. The team had already built up a ‘golden thread’ of expertise in gas chemistry, purification and systems integration for the semiconductor industry since the late 1990s.
“Unlike many semiconductor processes, EUV operates in steady state and there is no nasty chemistry in it,” says Chris Bailey, VP Emerging Technologies in the Group’s Semiconductor division. “We’d already done some work on hydrogen recycling in another technology, so if we could do it on anything, we could do it on this.”
The team collaborated with an electrochemical technology company and system integrator, both based in New York State, and NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority), to develop a hydrogen recovery system (HRS) capable of purifying recovered hydrogen to ultra-pure grade.
Το σύστημα ανάκτησης υδρογόνου (HRS), που αναπτύχθηκε από την Edwards, είναι ικανό να καθαρίζει το ανακτηθέν υδρογόνο σε υπερ-καθαρή ποιότητα.
Μειωμένες εκπομπές
Το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου παγκοσμίως παράγεται από ορυκτά καύσιμα. Με συστήματα ανάκτησης υδρογόνου, μπορούν να αποφευχθούν οι εκπομπές άνθρακα.
«Υπάρχει σίγουρα ένας σημαντικός περιβαλλοντικός παράγοντας εδώ», λέει ο Διευθυντής Τεχνολογίας Ζακ Ντάνμπαρ, ο οποίος εντάχθηκε στην ομάδα το 2016 καθώς το έργο ξεκινούσε την ανάπτυξη της ηλεκτροχημείας πίσω από το σύστημα.
Συνήθως, το υδρογόνο παράγεται από μεθάνιο, αλλά μπορεί να προέρχεται από άνθρακα ή πετρέλαιο, οπότε εκπέμπεται πολύ CO2 κατά την παραγωγή του. Προφανώς, αν ανακυκλώνετε το υδρογόνο, τότε δεν χρησιμοποιείτε το μεθάνιο ή ό,τι άλλο παράγει CO2.
Απομάκρυνση κινδύνων εφοδιασμού
Ένας ακόμη εξίσου σημαντικός παράγοντας για τον πελάτη είναι η εφοδιαστική αλυσίδα. Οι αλυσίδες εφοδιασμού και οι κανονισμοί ασφαλείας δημιουργούν επιπλέον περιορισμούς για την αποθήκευση και τις παραδόσεις στον χώρο.
«Υπάρχουν λογιστικοί περιορισμοί, ειδικά σε ένα νησί όπως η Ταϊβάν όπου βρίσκονται μερικοί από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές τσιπ. Κάθε μόριο υδρογόνου πρέπει να εισαχθεί», λέει ο Κρις.
«Σε ορισμένες τοποθεσίες, μιλάμε για καθημερινές παραδόσεις υγρού υδρογόνου σε σωληνοειδείς δεξαμενές», προσθέτει ο Anthony Keen, Παγκόσμιος Διευθυντής Τεχνολογίας EUV και Εφαρμογών στη διεύθυνση Ημιαγωγών.
Με την ανακύκλωση υδρογόνου στο σημείο χρήσης, το HRS μπορεί να μειώσει τις συνοδείες παράδοσης, να μειώσει τον κίνδυνο στην αλυσίδα εφοδιασμού, να βελτιώσει τα περιθώρια ασφαλείας και να απελευθερώσει χώρο αποθήκευσης.
Από τη θεωρία στην τεχνολογία
Αυτό που ξεκίνησε ως ένα εξερευνητικό έργο Έρευνας και Ανάπτυξης έχει ωριμάσει σε μια εμπορική προσφορά ευθυγραμμισμένη με τον οδικό χάρτη της βιομηχανίας ημιαγωγών.
«Με τον καθαρισμό και τον έλεγχο του αερίου που επιστρέφει στο εργαλείο EUV, πλέον συνδεόμαστε τόσο στην έξοδο όσο και στην είσοδο. Δημιουργούμε ένα σύστημα που πρέπει να είναι σταθερό και στις δύο άκρες», εξηγεί ο Κρις.
«Σε αυτήν τη βιομηχανία, μπορεί να έχεις μια εξαιρετική ιδέα πριν από 10 ή 15 χρόνια που γίνεται σχετική μόνο τώρα», λέει ο Άντονι.
Η ανάπτυξή της κράτησε πολύ, αλλά αυτή είναι μια τεχνολογία της οποίας ο χρόνος έχει φτάσει.
