Çip üretiminde döngüyü tamamlıyoruz

Ekstrem ultraviyole litografi, veya EUV, size tanıdık geliyor mu? Bu teknolojide, son derece güçlü bir lazer kullanılarak görünür ışığın ötesindeki dalga boylarında ışık üretiliyor ve bu ışık, silikon çip üretiminde kullanılan yarı iletken yongalara desen işlemek için kullanılıyor. Kontaminasyonu önlemek için EUV prosesi, hidrojen açısından zengin bir ortamda gerçekleştiriliyor.

Yarı iletken üreticileri (yarı imalatçılar), akıllı telefonlar ve gelişmiş bilgi işlem uygulamaları için daha küçük, daha hızlı ve daha güçlü çiplerin üretilmesini mümkün kılan EUV'yi 2000'li yılların ortalarında kullanmaya başladı.

EUV kullanımı yaygınlaştıkça yarı imalatçılar üç önemli zorlukla karşı karşıya kaldı: Yeterli hidrojen tedarik edebilmek, büyük ölçekli vakum ve emisyon azaltma altyapısı için gereken alanı sağlamak ve emisyonları azaltmak.

Onlarca yıllık uzmanlıktan güç almak

Atlas Copco Group'un vakum teknolojisi markası Edwards, bu zorluklara yenilikçi bir çözüm getirmek için harekete geçti. Ekip, 1990'ların sonlarından bu yana yarı iletken sektöründe gaz kimyası, saflaştırma ve sistem entegrasyonu alanlarında geniş kapsamlı bir uzmanlık geliştirmişti.

Atlas Copco Group'un Yarı İletkenler bölümünde Gelişen Teknolojilerden Sorumlu Başkan Yardımcısı olan Chris Bailey, "Birçok yarı iletken prosesinin aksine EUV, kararlı durumda çalışıyor ve proses herhangi bir zararlı kimyasal içermiyor," diyor. "Daha önce başka bir teknolojide hidrojen geri dönüşümü üzerine çalışmalar yapmıştık. Dolayısıyla bunu başarabileceğimiz bir proses varsa EUV'nin bunlardan biri olduğunu düşündük."

Ekip, geri kazanılan hidrojeni ultra yüksek saflık seviyesine ulaştırabilen bir hidrojen geri kazanım sistemi (HRS) geliştirmek üzere New York Eyaleti merkezli bir elektrokimyasal teknoloji şirketi ve sistem entegratörünün yanı sıra New York Eyaleti Enerji Araştırma ve Geliştirme Kurumu (NYSERDA) ile iş birliği yaptı.

Azaltılmış emisyonlar

Dünya genelinde hidrojenin çoğu, fosil yakıtlar kullanılarak üretiliyor. Hidrojen geri kazanım sistemleri sayesinde, bu üretimden kaynaklanan karbon emisyonlarının önüne geçilebiliyor.

Projenin elektrokimya çalışmalarının başladığı 2016 yılında ekibe katılan Teknoloji Müdürü Zach Dunbar, "Çevresel fayda, bu projenin en önemli unsurlarından biri," diyor.

"Hidrojen üretiminde genellikle metan gazı, bazı durumlarda ise kömür veya petrol kullanılıyor ve bunun sonucunda önemli miktarda CO2 açığa çıkıyor. Hidrojenin geri kazanılmasıyla, CO2 emisyonuna yol açan metanı veya diğer kaynakları kullanmanıza gerek kalmıyor."

Tedarik risklerinin ortadan kaldırılması

Müşteriler için aynı ölçüde önem taşıyan bir diğer itici güç de lojistik. Tedarik zincirleri ve güvenlik düzenlemeleri, sahada hidrojen depolama ve teslimat süreçlerine ek kısıtlamalar getiriyor.

Chris Bailey, "Özellikle dünyanın en büyük çip üreticilerinden bazılarının bulunduğu Tayvan gibi bir adada lojistik olanaklar sınırlı. İhtiyaç duyulan hidrojenin tamamının ithal edilmesi gerekiyor," diyor.

Yarı iletken bölümünde Global EUV Teknolojisi ve Uygulamaları Müdürü olan Anthony Keen, "Bazı lokasyonlarda her gün tüp treylerlerle sıvı hidrojen teslimatı yapılması gerekiyor," diye ekliyor.

HRS, hidrojeni kullanım noktasında geri dönüştürerek teslimat konvoylarını azaltabiliyor, tedarik zinciri riskini hafifletebiliyor, güvenlik marjlarını iyileştirebiliyor ve depolama alanında yer açabiliyor.

Teoriden teknolojiye

Keşif amaçlı bir Ar-Ge projesi olarak başlayan çalışma, zaman içinde olgunlaşarak yarı iletken sektörünün yol haritasıyla örtüşen ticari bir çözüm haline geldi.

Chris Bailey şöyle açıklıyor: "EUV ekipmanına geri beslenen gazı saflaştırıp kontrol ederek artık sistemin hem çıkış hem de giriş tarafıyla arayüz oluşturuyoruz. Her iki uçta da kararlı çalışması gereken bir sistem yaratıyoruz."

Anthony Keen, "Bu sektörde 10 veya 15 yıl önce ortaya atılmış çok iyi bir fikir, ancak bugün gerçek anlamda karşılık bulabiliyor," diyor.

Geliştirilmesi uzun yıllar aldı, ancak artık bu teknoloji gerçek anlamda kullanıma hazır.