TSMC در فرآیندهای 1 نانومتری به جای ماشین‌های High-NA EUV از Pellicles استفاده می‌کند

شرکت تایوانی TSMC که در زمینه صنایع نیمه‌هادی فعالیت دارد، تصمیم گرفته است تا در فرآیندهای پیشرفته خود برای ۱.۴ نانومتر و ۱ نانومتر به‌جای دستگاه‌های بسیار پرهزینه لیتوگرافی فرابنفش High-NA EUV، به استفاده از پِلیکل‌های فوتومسک (photomask pellicles) روی آورد. این اقدام نمایانگر یک تغییر استراتژیک قابل توجه در نحوه رویارویی با هزینه‌های سرسام‌آور تجهیزات نسل جدید به شمار می‌آید.

طبق گزارش‌های مربوط به حوزه صنایع نیمه‌هادی از رسانه‌های فناوری مانند تکنا، درحالی‌که فرآیند جدید ۲ نانومتری می‌تواند به تولید انبوه با کارایی بالا و با استفاده از دستگاه‌های EUV جاری ادامه یابد، اما پیشرفت به سمت گره‌های کمتر از ۲ نانومتر، نظیر ۱.۴ نانومتر (A14) و ۱ نانومتر (A10) این غول فناوری تایوانی را با چالش‌های جدی در تولید روبرو خواهد کرد. اگرچه این موانع با خرید ماشین‌آلات پیشرفته High-NA EUV از ASML قابل رفع است، به‌نظر می‌رسد که TSMC به‌سمت یک روش جایگزین حرکت کرده است.

با توجه به ارزیابی‌ها، به‌کارگیری پلیکل‌های فوتومسک هزینه‌ای به‌مراتب کمتر از خرید هر یک از دستگاه‌های High-NA EUV که قیمت آن چهارصد میلیون دلار آمریکا است، خواهد داشت. با این حال، به‌نظر می‌رسد این شرکت برای بهبود قابلیت اطمینان تولید با این روش نوین، ناگزیراست از رویکرد آزمون و خطا بهره ببرد. هدفگذاری TSMC این است که تولید انبوه ویفرهای ۲ نانومتری را تا پایان سال ۲۰۲۵ آغاز کند و سپس به سمت فرآیندهای ۱.۴ نانومتری پیش برود.

شروع تولید فرآیند ۱.۴ نانومتری به احتمال زیاد در سال ۲۰۲۸ خواهد بود. TSMC برای تحقق این هدف با سرمایه‌گذاری اولیه عظیم ۱.۵ تریلیون دلار تایوان (معادل تقریباً ۴۹ میلیارد دلار آمریکا) زیرساخت‌های لازم را فراهم کرده است. تحقیقات و توسعه فرآیند ۱.۴ نانومتری در کارخانه هسینچو (Hsinchu) آغاز گردیده و ۳۰ دستگاه EUV نیز برای این منظور خریداری شده‌اند.

تصمیم به عدم خرید دستگاه‌های High-NA EUV از ASML احتمالاً به دلیل این است که TSMC بر این باور است که اعتباری که به این سخت‌افزارها داده می‌شود، با ارزش واقعی آن برابر نیست. درحالی‌که این تجهیزات گران‌بها ظرفیت‌های بالایی برای تولید ویفرهای ۱.۴ و ۱ نانومتری با کیفیت بیشتری را ارائه می‌دهند، از سوی دیگر، با محدودیت‌های شدید در عرضه مواجه هستند.

شایان ذکر است که ASML تنها قادر است سالانه بین پنج تا شش دستگاه High-NA EUV تولید کند. از طرفی، TSMC برای پاسخگویی به درخواست‌های روزافزون مشتریانش، از جمله اپل، به خرید ۳۰ دستگاه استاندارد EUV دست زده است. بنابراین، هزینه‌های گزاف برای تعداد محدودی دستگاه نمی‌تواند پاسخگوی اهداف بلندمدت این شرکت باشد.

فرآیندهای تولید زیر ۲ نانومتر لزوماً نیازمند استفاده از پلیکل‌ها می‌باشند. پلیکل لایه‌ای است که از آلوده شدن فوتومسک به‌وسیله گرد و غبار و ذرات دیگر در زمان تولید جلوگیری می‌کند. استفاده از این روش همراه با دستگاه‌های EUV استاندارد نیز چالش‌هایی را به همراه دارد.

برای تولید ویفرهای ۱.۴ و ۱ نانومتری با دستگاه‌های استاندارد، نیاز به نوردهی بیشتری وجود دارد که بدین معناست که فوتومسک باید دفعات بیشتری مورد استفاده قرار گیرد و این مسأله ممکن است موجب کاهش بازدهی تولید شود. در این راستا، به‌کارگیری پلیکل‌ها برای جلوگیری از ورود ذرات آلاینده به فرآیند تولید ویفر کاملاً ضروری خواهد بود.