由于三星5nm良率遲遲無法盡快提高，最近傳出高通將放棄三星5nm轉向臺積電生產其最新移動SOC 驍龍875。面對7nm、5nm等更先進的制程，三星和臺積電同樣使用了AMSL的EUV光刻機，但是為什么良率和產量沒有臺積電高呢？為什么現在全球只有臺積電才能在EUV工藝中實現高產量？

　　其實EUV光刻機只是一個工具，拿來怎么用大有學問！臺積電是通過付出不懈努力，通過制造過程中的很多創新，才得已實現成功高量產的。這其中最重要的一個法寶是臺積電的EUV光罩干式清潔技術！

　　獨門絕技：干式EUV光罩潔凈技術

　　臺積電首創環境友善的「干式EUV光罩潔凈技術」取代傳統的沖洗流程，透過分析落塵、排除污染源的方式，成功使機臺內每一萬片晶圓曝片的落塵數從數百顆減少到個位顆數，落塵率削減99%；導入試產迄今累計節水量約735公噸，降低化學品使用量約36公噸。

　　依制程的需求，EUV微影制程光罩分為有／無保護膜二種。臺積電選用無保護膜的EUV光罩以提高透光性，減少EUV微影制程曝光光能損耗；為進一步解決無保護膜EUV光罩的落塵問題，臺積電品質暨可靠性組織攜手技術發展、營運組織，共同開發落塵分析技術。

　　臺積電以顛覆傳統的創新思維，研發「干式EUV光罩潔凈技術」，透過干式技術快速去除落塵，取代需要使用純水與化學品的濕式清潔手法；同時，以次納米級分析技術精準定位落塵來源，從根本排除污染源。經不斷的測試與優化，成功使落塵削減率超過99%。

　　當使用不帶防護膜的EUV掩模時，（1）能量損失減少且生產率提高，但是（2）沒有阻擋落下顆粒的膜，因此，當使用帶防護膜的EUV掩模時與上述相比，濕式清潔的頻率增加了，純水和化學藥品的消耗也增加了。（3）經常返修光罩會降低生產能力。因此，通常，根據傳統的濕式清潔流程（左下）通過濕式清潔去除顆粒，但是臺積電根據創新的干式清潔流程（右下）分析和識別顆粒以確定來源。建立了一種機制，可以通過識別顆粒并消除其來源來提高產量，以防止將來粘附顆粒（來源：TSMC網站）

　　通過分析，跟蹤和消除掉落的顆粒來提高產品質量

　　與使用物理方法而不是化學藥品或純水來用物理方法去除顆粒來清潔晶圓表面的技術不同，干洗技術通過執行成分分析以識別顆粒來源來識別每個顆粒。這是一種通過識別和消除生成源來防止顆粒粘附到掩模上的方法。干式EUV光罩潔凈技術是臺積電的唯一名稱。通過在所有批量生產線中引入干式EUV光罩潔凈技術，可以清楚地證明EUV工藝的生產良率得到了提高。

　　臺積電的質量和可靠性部門與技術開發和Fab操作部門合作，從2018年開始聯合開發成分分析方法，以了解粒子的真實來源，以解決從2018年開始落在面罩上的顆粒導致產量下降的問題。

　　從分析技術精確識別下降源以來，粒子可以完全消除。通過分析掉落的粒子和消除污染源，每10000個掩膜粘附粒子數量從傳統的幾百個減少到個位數字，到2020年，其減少率達到99%。據該公司稱，自引進以來，節水量約為735噸，節約化學品約36噸。

　　臺積電利用這種創新的干式EUV光罩潔凈技術，不僅實現了全球首屈一指的 EUV 工藝的大規模生產，還提高了資源的利用率。除了減少超純水和化學品外，面罩循環的頻率還基于生產周期時間的控制和管理系統。

　　自 2018 年推出以來，EUV 光罩的老化周期增加了 80% 以上，延長了高級 EUV 面罩的使用壽命，累計提高 20 億新臺幣（約 7 億美元）。

　　2019 年，臺積電成功地實現了干式EUV光罩潔凈技術。因此，在 2020 年 1 月，所有負責 EUV 的 300mm 晶圓晶圓（Fab12B、15B 和 18）都采用了已完成的自動大規模生產系統。

　　目前，臺積電的質量和可靠性部門正在不斷分析較小的跌落顆粒和清潔技術，并將繼續致力于環保綠色制造，為未來先進工藝的質量控制奠定基礎。

　　臺積公司干式EUV光罩潔凈技術發展歷程

　　總結

　　目前，英特爾和三星正在加快將EUV光刻技術引入先進邏輯器件的原型/批量生產線的步伐，但是它們正遭受著產量下降的困擾，只有臺積電成功量產并且是唯一的贏家。

　　有了EUV光刻機僅僅是第一步，關鍵還要看如何用的更好。臺積電成功的背后正是通過付出提高產量的各種努力，通過各種創新，例如顆粒分析/源數據庫構建和自動系統開發，成功實現EUV先進制成真正的高量產。