Ste že slišali za ekstremno ultravijolično litografijo ali EUV? Ta tehnologija proizvaja svetlobo izven običajnih vidnih valovnih dolžin z visoko zmogljivim laserjem in se uporablja za graviranje vzorcev na polprevodniške rezine, ki se uporabljajo v silicijevih čipih. Da bi preprečili onesnaženje, se EUV postopek izvaja v okolju bogatem z vodikom.
Proizvajalci polprevodnikov (polprevodniške tovarne) so začeli uporabljati EUV v sredini 2000-ih, saj omogoča manjše, hitrejše in zmogljivejše čipe za pametne telefone in napredno računalništvo.
Ko so proizvajalci polprevodnikov povečevali uporabo tehnologije EUV, so se soočili s tremi izzivi: zagotavljanjem zadostnih količin vodika, prilagajanjem obsežne vakuumske in čistilne infrastrukture ter zmanjševanjem emisij.
Izraba desetletij strokovnega znanja
Edwards, blagovna znamka vakuumske tehnologije znotraj Atlas Copco Group, je sprejela izziv inovacij. Ekipa je že od poznih 90. let prejšnjega stoletja razvijala 'zlato nit' strokovnega znanja na področju kemije plinov, čiščenja in integracije sistemov za industrijo polprevodnikov.
»Za razliko od mnogih procesov v polprevodniški industriji EUV deluje v stabilnem stanju in v njem ni nobene neprijetne kemije,« pravi Chris Bailey, podpredsednik za nastajajoče tehnologije v skupini za polprevodniške izdelke. »Na področju recikliranja vodika smo že pridobili nekaj izkušenj pri drugi tehnologiji, zato smo vedeli, da če lahko recikliranje izvedemo kjer koli, ga lahko izvedemo tudi tukaj.«
Ekipa je sodelovala z elektro-kemičnim tehnološkim podjetjem in sistemskim integratorjem, obema s sedežem v zvezni državi New York, ter z NYSERDA (Newyorška agencija za raziskave in razvoj na področju energije), da bi razvili sistem za reciklažo vodika (HRS), ki je sposoben prečistiti pridobljeni vodik do ultra-čiste stopnje.
Sistem za reciklažo vodika (HRS), ki ga je razvil Edwards, je sposoben prečistiti pridobljeni vodik do ultra čiste stopnje.
Zmanjšane emisije
Večina vodika po svetu je proizvedena iz fosilnih goriv. Z uporabo sistemov za reciklažo vodika je mogoče preprečiti emisije ogljika.
»Tu je zagotovo velik okoljski dejavnik,« pravi vodja tehnologije Zach Dunbar, ki se je ekipi pridružil leta 2016, ko se je začel razvijati elektrokemijski sistem za ta projekt.
Običajno se vodik pridobiva iz metanskega plina, lahko pa je to premog ali nafta, zato pri njegovi proizvodnji izpustite veliko CO2. Jasno je, da če reciklirate vodik, potem ne uporabljate tega metana ali česarkoli drugega, kar proizvaja CO2.
Odstranjevanje tveganj v oskrbi
Drug pomemben dejavnik, ki ga zahtevajo kupci, je logistika. Dobavne verige in varnostni predpisi ustvarjajo dodatne omejitve za skladiščenje in dostave na kraju samem.
"Obstajajo logistične omejitve, zlasti na otoku, kot je Tajvan, kjer so locirani nekateri največji proizvajalci čipov. Vsaka molekula vodika mora biti uvožena," pravi Chris.
»Na nekaterih lokacijah govorimo o dnevnih dostavah cistern s tekočim vodikom,« dodaja Anthony Keen, globalni vodja tehnologije EUV in aplikacij v oddelku za polprevodnike.
Z recikliranjem vodika na mestu uporabe lahko HRS zmanjša število dostavnih konvojev, zmanjša tveganja v dobavni verigi, izboljša varnostne meje in sprosti skladiščne kapacitete.
Od teorije do tehnologije
Kar se je začelo kot raziskovalni in razvojni projekt, se je razvilo v komercialno ponudbo, usklajeno z načrtom industrije polprevodnikov.
"S čiščenjem in nadzorom plina, ki se vrača v EUV orodje, zdaj vzpostavljamo povezavo tako na izhodni kot vhodni strani. Ustvarjamo sistem, ki mora biti stabilen na obeh koncih," pojasnjuje Chris.
»V tej industriji lahko imate odlično idejo pred 10 ali 15 leti, ki postane relevantna šele zdaj,« pravi Anthony.
Razvijalo se je dolgo časa, vendar je to tehnologija, ki je dozorela za svoj čas.
