RENT VATTEN GER LÖNSAMHET

Kvaliteten på processvattnet är en mycket viktig faktor för lönsamheten inom nanoelektronik.

Vid tillverkning av nanoelektroniska komponenter inom halvledarindustrin används den högsta klassen (Typ 1) av renvatten (Ultrapure Water – UPW). Komponenterna består av tusentals integrerade kretsar. Komponenterna måste rengöras efter varje tillverkningssteg, vilket innebär att det sköljs i UPW hundra gånger eller mer för att avlägsna alla kemikalier och reaktionsprodukter som har använts i processen. Även den minsta förorening som finns kvar i komponenten kan orsaka funktionsfel, vilket gör att komponenten måste kasseras i det slutgiltiga kvalitetstestet. Att komponenter måste kasseras minskar lönsamheten. Ju renare vatten, desto högre lönsamhet och möjlighet till utveckling av mindre chip.

Xzero utvecklar och bygger system till halvledarindustrin. Kvaliteten på vatten är A och O.

LAST RINSE - PRODUKTEN

XZERO har utvecklat en teknik som effektivt avlägsnar alla föroreningar, även de minsta nanopartiklar under 20 nanometer som inte går att avlägsna med existerande metoder. Det kommer att minska kassationsprocenten och öka lönsamheten vid tillverkning av mikroprocessorer. Den första produkten heter LastRinse.

Som en allmän riktlinje används 30 – 40 liter renvatten per dag. Användningen inom nanoelektronik (halvledarindustrin) över hela världen är flera miljarder liter per dag. Det totala antalet internationella tillverkare är några hundra. Var och en kan ha flera fabriker på olika platser.

 

LastRinse erbjuder följande

  • Lägre kostnad
  • Mindre underhåll
  • Kompromisslös renhet
  • Möjlighet till noll utsläpp

Xzeros teknik garanterar en högre och mer konsekvent renhet. Genom att minska antalet processteg finns det färre felkällor än i dagens spetsteknik. Färre steg betyder, färre komplikationer och högre tillförlitlighet, vilket med hänsyn till de dyrbara processerna anses viktigt i branschen.

Genomtänkt design och urval av konstruktionsmaterial garanterar att vattnet inte förorenas under tillverkningen. Sen är det är viktigt att vattnet hålls helt rent fram till användningen.

LastRinse kan därför tillverkas med den kapacitet som krävs för att placeras precis bredvid de processer där vattnet behövs. Genom lagring i kvävgas och transport under vacuum garanteras att vattnet håller sig rent fram till dess att det används.

ATT BYGGA KRETSAR/HALVLEDARE

Man börjar ned en skiva (en rund tunn disk, vanligtvis av kisel) på engelska Wafer – våffla. Efter minutiös rengöring av skivan i renrum byggs flera hundra separata nanoelektroniska komponenter (chips) steg för steg, lager på lager av komplicerade strukturer läggs på skivan genom att bygga olika lager med ledande och halvledande ämnen. Vid varje steg i denna process testas skivan med specialdesignad utrustning. Inga föroreningar får hamna på produkten.

När processen är klar sluttestas alla komponenter på skivan individuellt. De komponenter som passerar testet skärs sedan ut från skivan med vattenkylda höghastighetssågar och monteras i metall- eller plastpaket (packaging), så kallade moduler. Dessa moduler testas sedan igen.

De primära byggstenarna på skivan är transistorerna, d.v.s. små strömbrytare som genom att vara av eller på uttrycker 0 eller 1 och blir grunden för alla digitala system. Nästa byggsten är den integrerade kretsen (IC). En IC består av flera delar av olika slag – transistorer, dioder, motstånd och kondensatorer. Dessa är anslutna till en specifik krets med en specifik funktion. En IC kan bestå av så få som två komponenter upp till hundratals miljarder komponenter. Snart kommer tekniken för att skapa IC-enheter förmodligen att kunna sätta hundratals trillioner komponenter i en IC. Ju fler komponenter i en IC, desto mer avancerade och snabbare funktioner. Ju mindre komponenterna blir desto renare måste sköljvattnet vara för att undanröja defekter och kassation.

På en kiselplatta sitter omkring 100 microchip. Det finns många olika sorters microchip för olika ändamål.

DAGENS SYSTEM - KONKURRENTERNA

För att åstadkomma så rent vatten som möjligt använder den etablerade vattenreningstekniken en stor mängd olika tekniker i rad. Varje steg är avsett för att ta bort en specifik grupp av föroreningar, men varje steg kan även orsaka nya föroreningar som måste avlägsnas genom ett senare steg. Ofta används 15-20 reningssteg i följd.

I LastRinse skiljer man bara på två typer av föroreningar. Flyktiga och icke-flyktiga. LastRinse tar bort flyktiga ämnen genom avgasning. Rent vatten extraheras sedan molekyl för molekyl från återstående vatten. Överskottet omvandlas till en koncentrerad saltlösning. En del av saltlösningen tappas kontinuerligt av och kan därefter koncentreras till fast avfall genom indunstning.

HISTORIK

Vi beställde den fösta prototypen från ABB Corporate Research i Västerås. När den blev klar och testad valdes den ut till ett testprogram i USA av ett konsortium bestående av den amerikanska branschens institut för halvledarforskning (Sematech), Förenta Staternas Miljödepartement (EPA) och Förenta staternas försvarsdepartement (DoD) .

Utvärderingen utfördes av Sandia National Laboratories i Albuquerque, New Mexico, USA (www.sandia.gov). Slutsatsen var att Xzeros utrustning i endast två steg producerade lika rent vatten som de existerande konventionella systemen som använder omkring tjugo rengöringssteg.

Sedan testerna gjordes på Sandia har Xzero arbetat med långtidstestning, optimering av produktionsmetoder och förbättrad systemdesign. Arbetet har också utförts för att öka effektiviteten i vatten- och energiförbrukningen, för att utveckla komponenter och biutrustning och för att utveckla nya material, bättre komponenter och förbättrade tillverkningsmetoder.
Föroreningar som andra system kan vara svåra att avlägsna, såsom kiseldioxid, TOC, arsenik, bor och nanopartiklar avlägsnas helt av Xzeros-systemet.

År 2018 påbörjades att program för att industrialisera och marknadslansera den första kommersiella produkten – LastRinse.