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講師コラム:服部 毅 氏


『半導体製造汚染防止・除去のためのクリーン化・洗浄技術の最新動向 (1)』



コラムへのご意見、ご感想がありましたら、こちらまでお願いします。

第1回「台湾TSMCがEUV露光用マスクの「ドライクリーン技術」を量産導入し歩留向上」(2020/8/18)



 2020年8月現在、米国インテルや韓国サムスンエレクトロニクスは先端のロジックデバイス試作ラインにEUV(波長13.5nmの極端紫外光)リソグラフィを導入しているが、製造歩留まりが長期にわたり低迷しており、7/5nmデバイスを量産できる状態には至っておらず、台TSMCだけが量産に成功して独り勝ち状態にあると半導体メディアが伝えている(参考文献1.2)。
 なぜ、TSMCだけ最先端の超微細デバイスの歩留まりを高く保つことができているのだろうか。その背景に隠されていたTSMCの様々な歩留まり向上策の一端が最近明らかになったので紹介しよう。

 TSMCは、EUVリソグラフィ工程で使用されるEUVマスク上に付着したパーティクル(異物微粒子)除去に、従来の薬液や純水を大量に使うウエット洗浄プロセスにかわる環境にやさしい「ドライクリーン技術(Dry-Clean Technique)」を量産ラインに導入してEUV適用デバイスの製造歩留まり向上を図っていることが明らかになった(参考文献3)。ドライクリーン技術は薬液や純水のかわりに物理力でパーティクルを除去してウェハ表面を清浄化する「ドライクリーニング技術」とも異なり、付着したパーティクルを1粒ずつ組成分析して同定し、発生源を特定してその発生源を排除することにより、マスク上にパーティクルが付着せぬようにするパーティクル付着防止手法である。なお、Dry-Clean Techniqueは、TSMCの独自の呼び方である。



TSMCの半導体製造クリーンルームでEUVマスク表面を拡大画像で観察しているエンジニア (出所;TSMC)


 落下するパーティクルの分析と汚染源の排除により、10,000ウェハごとのマスク付着パーティクル数が以前の数百個から1桁台に減少させ、2020年までに99%の削減率を達成できたという。同社によれば、導入以来、節水量は約735トン、薬品節約量は約36トンとなっている。改善効果は70億円に達したという。すでにこの手法を完全自動化し、そのシステムを量産ラインに導入済だという。

 同社は、「ドライクリーン技術」は世界初の量産導入と宣伝しているが、確かにEUVマスクに関しては世界初であっても、シリコンウェハ上のパーティクル対策としては極めて常識的な対策であろう。歩留まり向上には、こういった地道な努力の積み重ねが必須である。



【参考文献】
1) 服部毅:「Intel、7nmでも歩留まりの低迷で外部ファウンドリの活用の可能性も」
https://news.mynavi.jp/article/20200727-1177821/  マイナビニュース 2020/7/27

2) 服部毅:「Samsungの5nm EUVプロセスに歩留りトラブル発生か?! - 海外メディア報道」
https://news.mynavi.jp/article/20200724-1172912/ マイナビニュース 2020/7/24

3) 服部毅:「なぜTSMCだけEUVプロセスで高い歩留まりを達成できるのか?」
https://news.mynavi.jp/article/20200807-1204728/ マイナビニュース 2020/8/07

マイナビニュース(服部毅の記事一覧) (https://news.mynavi.jp/author/0001750/) に、毎日、世界中の半導体産業や半導体学会のニュースを執筆しておりますので、グローバルな半導体産業や半導体技術に関する最新情報入手にご活用ください。

服部 毅 氏のご紹介

■ご略歴:
30年余りソニー株式会社に勤務し、半導体材料基礎研究(中央研究所)からプロセス・デバイス開発(半導体事業本部)歩留まり向上・クリーン化(九州および米国量産ライン)まで広範な業務に従事。ウルトラクリーンテクノロジー研究室長、リサーチフェロー。この間、本社研究開発戦略スタッフ、米国スタンフォ―ド大学留学、同集積回路研究所客員研究員なども経験。

2007年に国際技術コンサルタントとして独立し現在に至る。内外の多数の半導体・製造装置・材料メーカーや市場動向調査企業などで技術指導・社員教育・開発戦略・学会発表支援などを担当。


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