不想做萬年老二！臺積電死敵研發秘密武器 專家曝：靠這材料殺出重圍

臺積電與三星彼此競爭相當激烈。（示意圖／shutterstock）

在全球晶圓代工市場，臺積電以超過5成的市佔率穩居龍頭寶座，南韓三星電子則以約18%的市佔率排名第二。不過雙方在先進製程上競爭激烈，專家指出，三星雖在3奈米搶先，良率卻是痛點。爲了大幅提升良率，三星正在積極開發石墨烯（Graphene）光罩護膜（Pellicle）作爲彎道超車臺積電的秘密武器。

「曲博科技教室」的創辦人曲博在YT頻道上解釋三星視爲秘密武器的石墨烯光罩護膜。曲博表示，積體電路的光學曝光系統必須在非常乾淨的潔淨室內操作，但是無論多幹淨，都無法避免有少量的灰塵，如果灰塵掉落到光罩上，經由光學曝光系統投影到晶圓上，就會產生「對焦」的陰影，這時候就會造成元件的缺陷。

曲博指出，如果在光罩上成長一層「光罩護膜」，就算有灰塵掉落，但由於光罩護膜有一個厚度與距離，經由光學曝光系統，再投影到晶圓上，就會產生「失焦」（Defocused）的陰影，由於陰影沒有對焦，因此不會影響投影的結果，基本上就不會產生缺陷，這樣就可以提升晶片的良率，同時減少光罩使用時的清潔與檢驗工作。

曲博表示，光罩護膜是一種超薄的薄膜型態，安裝在光罩（Reticle）表面上方几毫米的地方，屬於需要定期更換的高階消耗品，必須讓紫外光穿透率越高越好，才能減少能量損耗。極紫外光（EUV）會穿透光罩護膜2次，穿透的次數越多，就會使溫度升高，因此極紫外光的光罩護膜材料特性要求相當嚴格。

曲博直言，2019年以來，臺積電一直在其量產線上使用自己開發的極紫外光光罩護膜，而2021年極紫外光光罩護膜生產能力已比2019年提升20倍。三星電子顯然也意識到極紫外光光罩護膜在提升良率上的重要性，一直在積極開發，計劃用石墨烯製造極紫外光的光罩護膜，彎道超車臺積電。

不過曲博也指出，石墨烯是全球已知最薄最輕最強的材料，目前離商業化最近的領域應該是極紫外光的光罩護膜，一旦商業化成功，將大幅提升晶片良率，但目前石墨烯奈米薄膜的相關技術仍有待開發。

曲博強調，光罩護膜是幾十奈米厚的薄膜，非常脆弱，在安裝拆卸或輸送的過程中，如果不小心弄破，會嚴重污染反應設備，在晶圓廠是非常嚴重的問題，因此相關製程都是非常大的技術挑戰。臺積電與三星都在想盡方法克服困難，而這樣的技術將來也成爲不同晶圓代工廠彼此競爭的關鍵。