Alguma vez ouviu falar de litografia ultravioleta extrema ou EUV? Esta tecnologia produz luz para além dos comprimentos de onda visíveis normais com um laser de alta potência e é utilizada para gravar padrões nos wafers semicondutores utilizados em chips de silício. Para evitar a contaminação, o processo EUV ocorre num ambiente rico em hidrogénio.
Os fabricantes de semicondutores (semi-fábricas) começaram a utilizar o EUV em meados da década de 2000, uma vez que permite chips mais pequenos, mais rápidos e mais potentes para smartphones e informática avançada.
À medida que as semifábricas aumentaram a adoção de EUV, enfrentaram três desafios: garantir hidrogénio suficiente, acomodar a grande infraestrutura de vácuo e redução e reduzir as emissões.
Aproveitando décadas de experiência
A Edwards, uma marca de tecnologia de vácuo do Grupo Atlas Copco, aceitou o desafio da inovação. A equipa já tinha construído um "fio dourado" de experiência em química de gás, purificação e integração de sistemas para a indústria de semicondutores desde o final da década de 1990.
"Ao contrário de muitos processos de semicondutores, o EUV opera em estado estável e não tem uma química desagradável", afirma Chris Bailey, VP de Tecnologias Emergentes na divisão de Semicondutores do Grupo. "Já tínhamos feito algum trabalho na reciclagem de hidrogénio noutra tecnologia, por isso, se pudéssemos fazê-lo em qualquer coisa, poderíamos fazê-lo nesta."
A equipa colaborou com uma empresa de tecnologia eletroquímica e integrador de sistemas, ambas sediadas no Estado de Nova Iorque, e com a NYSERDA (Autoridade de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia do Estado de Nova Iorque), para desenvolver um sistema de recuperação de hidrogénio (HRS) capaz de purificar o hidrogénio recuperado para um grau ultrapuro.
O sistema de recuperação de hidrogénio (HRS), desenvolvido pela Edwards, é capaz de purificar o hidrogénio recuperado para um grau ultrapuro.
Emissões reduzidas
A maioria do hidrogénio em todo o mundo é produzido a partir de um ponto de partida de combustíveis fósseis. Com sistemas de recuperação de hidrogénio, as emissões de carbono podem ser evitadas.
"Há absolutamente um grande fator ambiental aqui", diz o Gestor de Tecnologia Zach Dunbar, que se juntou à equipa em 2016, quando o projeto começou a construir a eletroquímica por trás do sistema.
"Normalmente, o hidrogénio é gerado a partir de gás metano, mas pode ser carvão ou petróleo, pelo que emite muita CO2 quando o produz. Claramente, se estiver a reciclar o hidrogénio, não está a utilizar esse metano ou qualquer outro produto que produza CO2."
Eliminar os riscos de fornecimento
Outro fator igualmente forte para o cliente é a logística. As cadeias de fornecimento e os regulamentos de segurança criam restrições adicionais para o armazenamento e as entregas no local.
"Existem limites logísticos, especialmente numa ilha como Taiwan, onde se encontram alguns dos maiores fabricantes de chips. Cada molécula de hidrogénio tem de ser importada", afirma Chris.
"Em alguns locais, estamos a falar de reboques de tubos de hidrogénio líquido que são entregues todos os dias", acrescenta Anthony Keen, Global EUV Technology and Apps Manager na divisão de Semicondutores.
Ao reciclar o hidrogénio no ponto de utilização, o HRS pode reduzir os comboios de entrega, facilitar o risco da cadeia de fornecimento, melhorar as margens de segurança e libertar armazenamento.
Da teoria à tecnologia
O que começou como um projeto de I&D exploratório evoluiu para uma oferta comercial alinhada com o roteiro da indústria dos semicondutores.
"Através da purificação e do controlo do gás alimentado de volta à ferramenta EUV, estamos agora a interligar-nos nos lados de saída e entrada. Estamos a criar um sistema que tem de ser estável em ambas as extremidades", explica Chris.
"Nesta indústria, pode ter uma grande ideia há 10 ou 15 anos que só se torna relevante agora", diz Anthony.
Há muito que se desenvolveu, mas esta é uma tecnologia cujo tempo chegou.
