Pernah dengar litografi ultraviolet ekstrem, atau EUV? Teknologi ini menghasilkan cahaya di luar panjang gelombang yang terlihat normal dengan laser berdaya tinggi dan digunakan untuk mengetsa pola pada wafer semikonduktor yang digunakan dalam chip silikon. Demi mencegah kontaminasi, proses EUV dilakukan di lingkungan yang kaya hidrogen.
Produsen semikonduktor (semi-fab) mulai menggunakan EUV pada pertengahan tahun 2000-an karena memungkinkan chip yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih kuat untuk smartphone dan komputasi canggih.
Seiring dengan peningkatan penerapan teknologi EUV, perusahaan semikonduktor menghadapi tiga tantangan: memastikan ketersediaan hidrogen yang mencukupi, mengakomodasi infrastruktur vakum dan sistem pengolahan limbah (abatement) yang berskala besar, serta mengurangi emisi.
Memanfaatkan keahlian selama puluhan tahun
Edwards, merek teknologi vakum di dalam Atlas Copco Group, mengambil tantangan inovasi. Tim ini telah membangun 'benang emas' keahlian dalam kimia gas, pemurnian, dan integrasi sistem untuk industri semikonduktor sejak akhir tahun 1990-an.
"Tidak seperti banyak proses semikonduktor, EUV beroperasi dalam keadaan stabil dan tidak ada kimia jahat di dalamnya," kata Chris Bailey, VP Emerging Technologies di divisi Semikonduktor Grup. "Kami sudah melakukan beberapa pekerjaan pada daur ulang hidrogen dalam teknologi lain, jadi jika kami bisa melakukannya pada sesuatu, kami bisa melakukannya pada hal ini."
Tim ini bekerja sama dengan perusahaan teknologi elektrokimia dan integrator sistem, keduanya berbasis di Negara Bagian New York, dan NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority), untuk mengembangkan sistem pemulihan hidrogen (HRS) yang mampu memurnikan hidrogen yang dipulihkan hingga kelas ultra-murni.
Sistem pemulihan hidrogen (HRS), yang dikembangkan oleh Edwards, mampu memurnikan hidrogen yang dipulihkan hingga kelas ultra-murni.
Pengurangan emisi
Sebagian besar hidrogen di dunia dibuat dari bahan bakar fosil. Dengan sistem pemulihan hidrogen, emisi karbon dapat dihindari.
"Ada faktor lingkungan yang sangat besar di sini," kata Manajer Teknologi Zach Dunbar yang bergabung dengan tim pada tahun 2016 ketika proyek ini mulai membangun elektrokimia di balik sistem.
"Biasanya, hidrogen dihasilkan dari gas metana, tetapi bisa berupa batu bara atau minyak bumi, sehingga Anda mengeluarkan banyak CO2 saat memproduksinya. Jelas jika Anda mendaur ulang hidrogen, maka Anda tidak menggunakan metana itu atau apa pun yang menghasilkan CO2."
Menghilangkan risiko pasokan
Faktor pendorong lain yang sama kuatnya bagi pelanggan adalah logistik. Rantai pasok dan peraturan keselamatan menciptakan kendala tambahan terkait penyimpanan serta pengiriman di lokasi.
“Terdapat batasan logistik, terutama di pulau seperti Taiwan, tempat beberapa produsen cip terbesar berada. Setiap molekul hidrogen harus didatangkan dari luar,” ujar Chris.
“Di beberapa lokasi, kita berbicara mengenai pengiriman hidrogen cair menggunakan truk tangki tabung setiap harinya,” tambah Anthony Keen, Manajer Teknologi dan Aplikasi EUV Global di divisi Semikonduktor.
Dengan mendaur ulang hidrogen di titik penggunaan, HRS dapat mengurangi konvoi pengiriman, memudahkan risiko rantai pasokan, meningkatkan margin keselamatan, dan membebaskan penyimpanan.
Dari teori hingga teknologi
Apa yang dimulai sebagai proyek R&D eksplorasi telah matang menjadi penawaran komersial yang selaras dengan peta jalan industri semikonduktor.
"Dengan memurnikan dan mengendalikan gas yang dimasukkan kembali ke alat EUV, kami sekarang berinteraksi di sisi output dan input. Kami membuat sistem yang harus stabil di kedua ujungnya," jelas Chris.
"Di industri ini, Anda bisa memiliki ide hebat 10 atau 15 tahun lalu yang hanya menjadi relevan sekarang," kata Anthony.
Sudah lama dikembangkan, tetapi ini adalah teknologi yang sudah tiba saatnya.
