TSMC hat eine sehr interessante und vielversprechende Strategie entwickelt, um die FAB 3-Anlage im Hsinchiu Science Park, die bereits aus der Produktion genommen wurde, für neue Zwecke zu nutzen. Ursprünglich wurden in dieser Anlage 8-Zoll-Siliziumwafer hergestellt, aber aus heutiger Sicht ist sie nicht mehr in der klassischen Produktion tätig und könnte in nicht allzu ferner Zukunft für eine völlig neue Aufgabe genutzt werden: die Herstellung spezieller Schutzmembranen für die EUV-Lithographie, die zur Verbesserung der Produktionsrate benötigt werden.
Diese Schutzmembranen bestehen aus einem transparenten Material mit einer bestimmten Schichtdicke und sind in der Lithografie unerlässlich, um zu verhindern, dass die Oberfläche des zu strukturierenden Siliziumwafers verunreinigt wird, was die Produktionsrate beeinträchtigen könnte, da es zu Problemen bei der Beleuchtung kommen könnte, die zur Unbrauchbarkeit eines bestimmten Wafers führen könnten. TSMC wird in der Lage sein, solche Schutzmembranen im FAB-3-Bereich zu produzieren, weil es die für die Herstellung dieser Membranen erforderlichen Komponenten, die ansonsten sehr teuer sind, kostengünstiger und effizienter bereitstellen kann.
Ein wichtiger Aspekt für diese Spezialmembranen ist, dass sie den in EUV-Lithographieanlagen verwendeten 400-W-Lichtquellen standhalten, die in der Maske in kleinen Bereichen Temperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius erzeugen können. Diese Membranen müssen in der Lage sein, der EUV-Strahlung und der thermischen Belastung bei minimaler Verzerrung der Lichtwellenlänge standzuhalten, und sie müssen optisch vollkommen transparent sein und mit minimaler Lichtabsorption arbeiten.
Angesichts der oben beschriebenen extremen Belastungen ist es nicht verwunderlich, dass diese Schutzschichten relativ häufig ausgetauscht werden müssen, und zwar alle drei bis vier Tage, um die positive Wirkung aufrechtzuerhalten, da sonst die Schutzmembran selbst Probleme verursachen kann. Durch die eigene Herstellung dieser speziellen Additive kann TSMC die Kosten pro Einheit senken, das Design der Membranen besser auf die eigenen Bedürfnisse abstimmen und sicherstellen, dass die geringeren Kosten einen häufigeren Austausch dieser Komponenten ermöglichen, was sich positiv auf die Produktionsrate auswirken kann.
TSMC könnte diese Produkte in der oben erwähnten Fabrik selbst entwickeln und herstellen und auch Materialforschung betreiben. Was die Verwendung von Materialien betrifft, so scheint eine Membran auf der Basis von Kohlenstoffnanoröhrchen die beste Wahl zu sein, da sich damit Membranen herstellen lassen, die ausreichend verschleißfest sind und gleichzeitig günstige optische Parameter aufweisen.
TSMC wird die neuen Lösungen sowohl für die N2- als auch für die A16-Fertigungstechnologie testen, wo leistungsfähigere Schutzmembranen die Produktionsrate erheblich steigern können, was dem Unternehmen die weitere Führung im Segment der High-End-Fertigungstechnologie sichern könnte.
Interessanterweise kosten solche Membranen für die DUV-Lithographie etwa 720 $ pro Stück, während Membranen für die höheren Anforderungen der EUV-Lithographie etwa 10 000 $ kosten. Die Eigenproduktion kann langfristig sogar die Kosten erheblich senken, da die Membranen nicht nur kostengünstiger hergestellt werden können, um den aktuellen Anforderungen gerecht zu werden, sondern auch eine bessere Leistung erbringen, die Produktionsrate erhöhen und somit eine gute Rendite für die Kapitalinvestition in ihre Entwicklung und Produktion bieten.
