Oletko koskaan kuullut äärimmäisestä ultraviolettilitografiasta eli EUV:stä? Tämä tekniikka tuottaa valoa, joka ylittää normaalit näkyvät aallonpituudet tehokkaalla laserilla, ja sitä käytetään kuvioiden etsaamiseen piisiruissa käytettäviin puolijohdelevyihin. Kontaminaation estämiseksi EUV-prosessi tapahtuu vetypitoisessa ympäristössä.
Puolijohdevalmistajat aloittivat EUV:n käytön 2000-luvun puolivälissä, sillä se mahdollistaa pienemmät, nopeammat ja tehokkaammat sirut älypuhelimiin ja edistyneeseen laskentaan.
Puolivalmistajien laajennettaessa EUV:n käyttöönottoa heillä oli kolme haastetta: riittävän vedyn varmistaminen, suuren tyhjiö- ja käsittelyinfrastruktuurin sopeuttaminen ja päästöjen vähentäminen.
Vuosikymmenten asiantuntemuksen hyödyntäminen
Atlas Copco Groupiin kuuluva tyhjiöteknologiabrändi Edwards tarttui innovaatiohaasteeseen. Tiimi oli jo rakentanut ”kultaisen langan” kaasukemian, puhdistuksen ja järjestelmien integroinnin asiantuntemuksesta puolijohdeteollisuudelle 1990-luvun lopulta lähtien.
”Toisin kuin monet puolijohdeprosessit, EUV toimii vakaassa tilassa, eikä siinä ole ikävää kemiaa”, sanoo Chris Bailey, konsernin puolijohdedivisioonan kehittyvien teknologioiden johtaja. ”Olimme jo tehneet jonkin verran työtä vedyn kierrättämiseksi toisessa teknologiassa, joten jos voisimme tehdä sen mihin tahansa, voisimme tehdä sen tähän.”
Tiimi teki yhteistyötä New Yorkin osavaltiossa toimivan sähkökemian teknologiayrityksen ja järjestelmäintegraattorin sekä NYSERDA:n (New York State Energy Research and Development Authority) kanssa kehittääkseen vedyn talteenottojärjestelmän (HRS), joka pystyy puhdistamaan talteenotetun vedyn erittäin puhtaaksi.
Edwardsin kehittämä vedyn talteenottojärjestelmä (HRS) pystyy puhdistamaan talteen otetun vedyn erittäin puhtaaksi.
Vähemmän päästöjä
Suurin osa maailman vedystä valmistetaan fossiilisista polttoaineista. Vedyn talteenottojärjestelmillä voidaan välttää hiilidioksidipäästöjä.
”Täällä on ehdottomasti suuri ympäristötekijä”, sanoo teknologiapäällikkö Zach Dunbar, joka liittyi tiimiin vuonna 2016, kun projekti alkoi rakentaa järjestelmän takana olevaa sähkökemiaa.
”Yleensä vety tuotetaan metaanikaasusta, mutta se voi olla hiiltä tai öljyä, joten sen tuotannossa syntyy paljon CO2:ta. Jos kierrätät vetyä, et käytä sitä metaania tai mitään muuta, joka tuottaa CO2:ta.”
Toimitusriskien poistaminen
Toinen yhtä merkittävä asiakkaiden tarpeisiin vaikuttava tekijä on logistiikka. Toimitusketjut ja turvallisuusmääräykset asettavat lisärajoituksia varastoinnille ja toimituksille paikan päällä.
"Logistiikkaan liittyy rajoituksia, etenkin Taiwanin kaltaisella saarella, jossa sijaitsevat suurimmat sirunvalmistajat. Jokainen vetymolekyyli on tuotava maahan", Chris sanoo.
"Joissakin tuotantolaitoksissa puhutaan nestemäistä vetyä kuljettavien säiliörekkojen päivittäisistä toimituksista", lisää Anthony Keen, Global EUV Technology and Apps Manager, Semiconductor Division.
Kierrättämällä vetyä käyttöpisteessä, HRS voi vähentää toimituskuljetuksia, vähentää toimitusketjun riskejä, parantaa turvallisuusmarginaaleja ja vapauttaa varastointia.
Teoriasta teknologiaan
Se, mikä alkoi tutkivana tutkimus- ja kehitysprojektina, on kehittynyt kaupalliseksi tarjonnaksi, joka on linjassa puolijohdeteollisuuden tiekartan kanssa.
"Puhdistamalla ja ohjaamalla EUV-työkaluun syötettävää kaasua olemme nyt yhteydessä sekä lähtö- että tulopuolella. Teemme järjestelmää, jonka on oltava vakaa molemmissa päissä", Chris selittää.
"Tällä alalla hyvä idea voi olla syntynyt jo 10–15 vuotta sitten, mutta sen aika koittaa vasta nyt", Anthony toteaa.
Teknologiaa on kehitetty pitkään, mutta nyt sen aika on tullut.
