Słyszeliście kiedyś o litografii ultrafioletowej lub EUV? Ta technologia wytwarza światło o długościach fal wykraczających poza normalne widoczne za pomocą lasera o dużej mocy i jest stosowana do wytrawiania wzorów na płytkach półprzewodnikowych używanych w chipach krzemowych. Aby zapobiec zanieczyszczeniu, proces EUV odbywa się w środowisku bogatym w wodór.
Producenci półprzewodników (półfabrykaty) rozpoczęli stosowanie technologii EUV w połowie lat 2000-tych, ponieważ umożliwia ona stosowanie mniejszych, szybszych i bardziej wydajnych układów scalonych w smartfonach i zaawansowanych systemach komputerowych.
W miarę jak półfabrykaty skalowały wdrażanie EUV, napotykały trzy wyzwania: zapewnienie wystarczającej ilości wodoru, dostosowanie się do dużej infrastruktury próżniowej i oczyszczania oraz zmniejszenie emisji.
Wykorzystanie wieloletniego doświadczenia
Edwards, marka technologii próżniowej należąca do Grupy Atlas Copco, podjęła wyzwanie związane z innowacjami. Zespół zbudował już od końca lat 1990-tych „złotą nić” wiedzy w zakresie chemii gazowej, oczyszczania i integracji systemów dla branży półprzewodnikowej.
„W przeciwieństwie do wielu procesów półprzewodnikowych, EUV działa w stanie stabilnym i nie ma w nim żadnych nieprzyjemnych chemikaliów” - mówi Chris Bailey, wiceprezes ds. nowych technologii w dziale półprzewodników Grupy. „Wykonaliśmy już pewną pracę nad recyklingiem wodoru w innej technologii, więc jeśli moglibyśmy to zrobić w czymkolwiek, moglibyśmy to zrobić w tym”.
Zespół współpracował z firmą elektrochemiczną i integratorem systemów, zarówno z siedzibą w stanie Nowy Jork, jak i z NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority), aby opracować system odzyskiwania wodoru (HRS) zdolny do oczyszczania odzyskanego wodoru do ultraczystej jakości.
Opracowany przez firmę Edwards system odzyskiwania wodoru (HRS) jest w stanie oczyszczać odzyskany wodór do ultraczystej jakości.
Redukcja zużycia paliwa i emisji spalin
Większość wodoru na świecie jest wytwarzana z paliw kopalnych. Dzięki systemom odzyskiwania wodoru można uniknąć emisji dwutlenku węgla.
„Tutaj jest absolutnie duży czynnik środowiskowy” - mówi Zach Dunbar, kierownik technologiczny, który dołączył do zespołu w 2016 roku, gdy projekt rozpoczął budowę elektrochemii stojącej za systemem.
„Zwykle wodór jest wytwarzany z gazu metanowego, ale może to być węgiel lub ropa naftowa, więc podczas jego produkcji emitujesz dużo CO2. Oczywiście, jeśli recyklingujesz wodór, nie używasz tego metanu lub czegokolwiek innego, co wytwarza CO2”.
Eliminacja ryzyka dostaw
Kolejnym, równie silnym czynnikiem wpływającym na klientów jest logistyka. Łańcuchy dostaw i przepisy bezpieczeństwa stwarzają dodatkowe ograniczenia dotyczące przechowywania i dostaw na miejscu.
"Zwłaszcza na wyspie takiej jak Tajwan, na której znajdują się siedziby największych producentów chipów, istnieją ograniczenia logistyczne. Każda cząsteczka wodoru musi być importowana" - mówi Chris.
„W niektórych lokalizacjach mówimy o codziennych dostawach ciekłego wodoru do naczep rurowych” - dodaje Anthony Keen, Global EUV Technology and Apps Manager w dziale półprzewodników.
Dzięki recyklingowi wodoru w miejscu jego użycia HRS może zmniejszyć liczbę konwojów dostawczych, zmniejszyć ryzyko w łańcuchu dostaw, poprawić marginesy bezpieczeństwa i zwolnić miejsce w magazynie.
Od teorii do technologii
To, co rozpoczęło się jako poszukiwawczy projekt badawczo-rozwojowy, rozwinęło się w ofertę komercyjną dostosowaną do planu działania branży półprzewodnikowej.
"Poprzez oczyszczanie i kontrolę gazu doprowadzanego z powrotem do urządzenia EUV, tworzymy teraz interfejs zarówno po stronie wyjściowej, jak i wejściowej. Tworzymy system, który musi być stabilny po obu stronach" - wyjaśnia Chris.
„W tej branży można mieć wspaniały pomysł 10 lub 15 lat temu, który staje się istotny dopiero teraz” - mówi Anthony.
Rozwój tej technologii trwa od dawna, ale jest to technologia, której czas nadszedł.
