在全球晶圆代工市场,台积电以超过5成的市占率稳居龙头宝座,韩国三星电子则以约18%的市占率排名第二。不过双方在先进制程上竞争激烈,专家指出,三星虽在3纳米抢先,良率却是痛点。为了大幅提升良率,三星正在积极开发石墨烯(Graphene)光罩护膜(Pellicle)作为弯道超车台积电的秘密武器。
“曲博科技教室”的创办人曲博在YT频道上解释三星视为秘密武器的石墨烯光罩护膜。曲博表示,积体电路的光学曝光系统必须在非常干净的洁净室内操作,但是无论多干净,都无法避免有少量的灰尘,如果灰尘掉落到光罩上,经由光学曝光系统投影到晶圆上,就会产生“对焦”的阴影,这时候就会造成元件的缺陷。
曲博指出,如果在光罩上成长一层“光罩护膜”,就算有灰尘掉落,但由于光罩护膜有一个厚度与距离,经由光学曝光系统,再投影到晶圆上,就会产生“失焦”(Defocused)的阴影,由于阴影没有对焦,因此不会影响投影的结果,基本上就不会产生缺陷,这样就可以提升芯片的良率,同时减少光罩使用时的清洁与检验工作。
曲博表示,光罩护膜是一种超薄的薄膜型态,安装在光罩(Reticle)表面上方几毫米的地方,属于需要定期更换的高阶消耗品,必须让紫外光穿透率越高越好,才能减少能量损耗。极紫外光(EUV)会穿透光罩护膜2次,穿透的次数越多,就会使温度升高,因此极紫外光的光罩护膜材料特性要求相当严格。
曲博直言,2019年以来,台积电一直在其量产线上使用自己开发的极紫外光光罩护膜,而2021年极紫外光光罩护膜生产能力已比2019年提升20倍。三星电子显然也意识到极紫外光光罩护膜在提升良率上的重要性,一直在积极开发,计划用石墨烯制造极紫外光的光罩护膜,弯道超车台积电。
不过曲博也指出,石墨烯是全球已知最薄最轻最强的材料,目前离商业化最近的领域应该是极紫外光的光罩护膜,一旦商业化成功,将大幅提升芯片良率,但目前石墨烯纳米薄膜的相关技术仍有待开发。
曲博强调,光罩护膜是几十纳米厚的薄膜,非常脆弱,在安装拆卸或输送的过程中,如果不小心弄破,会严重污染反应设备,在晶圆厂是非常严重的问题,因此相关制程都是非常大的技术挑战。台积电与三星都在想尽方法克服困难,而这样的技术将来也成为不同晶圆代工厂彼此竞争的关键。
来源:中时新闻网
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