文╱勀傑科技團隊
在半導體前段製造與先進封裝（Advanced Packaging）迅速發展的趨勢下，晶片尺寸不斷縮小，對圖案精準度與表面潔淨度的要求也達到前所未有的標準。無論是黃光微影製程（Lithography）中微米級的線寬控制，還是下一代面板級封裝關鍵的玻璃穿孔技術（Through-Glass Via, TGV），微小殘渣或光阻毛邊都可能導致整片晶圓或基板報廢。
文將深入解析 Plasma Cleaner（電漿清潔機） 如何透過物理轟擊與化學反應，精準解決黃光微影與 TGV 製程中的關鍵缺陷，幫助半導體製造商有效提升後段製程良率。
一、 半導體 IC 製造四核心階段簡介
IC製程主要包含四個階段，黃光微影(Lithography)、蝕刻(Etch)、薄膜沉積(ThinFilm)、擴散/摻雜(Diffusion/Doping)：
1、黃光微影(Lithography)：
將設計好的電路圖案『印』到塗有光阻劑的晶圓表面，並使用極紫外光(EUV)等光源透過光罩進行曝光及顯影，決定了產品最終的尺寸。
2、蝕刻(Etch)：
利用化學藥劑或電漿，將沒有光阻保護、不需要的多餘材料『刻』掉，分為乾式及濕式製程，精準的留下電路溝槽與形貌。
3、薄膜沉積(ThinFilm)：
在晶圓表面『加上』一層薄薄的導電金屬、絕緣介電質或半導體材料，常用化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)，配合化學機械研磨(CMP)進行平坦化。
4、擴散/摻雜(Diffusion/Doping)：
透過高溫擴散或離子佈值(Ion implanter)，將特定異質原子打入晶圓中，藉以改變矽晶體的導電特性，打造電晶體的PN接面以控制電流。
二、 黃光微影製程痛點：EUV 散射導致毛邊與 Plasma Cleaner 解決方案
1、微影散射痛點解析
在黃光微影製程中，會在晶圓表面塗佈一層光阻，接著在上方放置光罩，光罩上大部分區域都是遮住的，只有在洞的位置是可以透光的，照光之後，被光照射的光阻會變得容易被顯影液溶解掉，進而裸露未被光阻塗布的晶圓，之後就可以進行蝕刻製程，因光阻可以保護晶圓不被蝕刻，故可以藉由黃光微影製程進行特定位置的電路製作，最後再將剩餘光阻清除。
然而，黃光微影製程中，常見的問題是極紫外光的散射問題，當使用極紫外光照射光阻進行處理時，會因為光阻的內部微結構及晶圓表面的粗糙度造成光線的反射及散射，使得原本不應該曝光的區域意外吃光，造成後續製程(蝕刻或電鍍)產生毛邊，影響電路的線寬。
2、Plasma Cleaner 精準去除毛邊
透過 Plasma Cleaner（電漿清潔機）針對顯影後的殘留毛邊進行重點式清潔：
- 作用機制：電漿產生的電子、正離子及化學自由基。
- 物理與化學作用：結合物理性轟擊與化學性反應，精準打斷殘留光阻鏈並將其汽化排除。
- 成果：消除因 EUV 反射與散射造成的毛邊，顯影邊緣變得極為平整，顯著提升後續電鍍與蝕刻的成功率。
下圖為使用 Plasma Cleaner 清潔前後的 SEM 對比：顯影邊緣毛邊被有效清除，電路溝槽邊界更清晰。
三、 玻璃穿孔 (TGV) 製程痛點與 Plasma Cleaner 的關鍵應用
隨著 AI 晶片與高算力需求爆發，玻璃穿孔（TGV）技術成為取代傳統矽中介層（Si Interposer）的重要方案。TGV製程主要包含四個階段，基板前處理(Substrate Preparation)、核心通孔成型(Via Formation / LIDE 工藝)、金屬化/電鍍填銅(Metallization & Copper Filling)、後段重佈線層與表面處理(RDL & Surface Finishing)：
1、基板前處理(Substrate Preparation)
針對基板表面的顆粒污染物進行移除，並使用強酸、強鹼進行清洗，並使用去離子水進行沖洗及烘乾，接著使用Plasma cleaner進行材料表面的清洗，並透過電漿切斷玻璃表面的化學鍵(Si-O鍵)，形成高活性的羫基(-OH)官能基，可以降低玻璃表面的接觸角，提升後續金屬層或光阻的附著力。
2、核心通孔成型(Via Formation / LIDE 工藝)
利用物理雷射誘發改質(Laser Induced Deep Etching)，使用超快雷射(皮秒或飛秒雷射)，聚焦玻璃內部特定位置，雷射的高能量會造成玻璃內部分子結構及晶相改變，但不會像物理性鑽孔方式直接炸開，再搭配化學性選擇蝕刻(Selective Chemical Etching)，在發生分子結構或晶相改變的位置，泡入氫氟酸(HF)腐蝕，該位置蝕刻速率會比正常位置的蝕刻速率快數十到數百倍，在玻璃上開出高長寬比(ＡAspect ratio)，且無裂紋的微孔。
3、金屬化/電鍍填銅(Metallization & Copper Filling)
透過物理氣相沉積(PVD)在玻璃孔壁及表面上濺鍍一層極薄的鈦(Ti)，再利用電鍍填銅的方式，從TGV的兩側均勻的將銅填滿至孔壁及玻璃表面。
4、後段重佈線層與表面處理(RDL & Surface Finishing)
填銅完成後，使用CMP將玻璃表面溢出的銅層磨平，露出乾淨、平整的玻璃及銅通孔，最後在玻璃表面透過曝光、顯影、蝕刻等黃光製程，製作出精細的晶片佈線(Routing)，讓TGV的孔洞能夠向上對接AI晶片，向下對接傳統電路。
下圖為玻璃通孔過程中，產生的碳/石墨顆粒污染物，藉由酸鹼溶劑清洗，無法有效去除顆粒物，透過Plasma cleaner進行Ar/O2的清潔，能夠有效的去除碳/石墨顆粒污染物。
小結：Plasma Cleaner 在TGV製程中的應用
1、TGV 前處理：表面活性改質
在基板前處理階段，Plasma Cleaner 能切斷玻璃表面的化學鍵（Si-O 鍵），形成高活性的羥基（-OH）官能基。這能降低玻璃表面的接觸角，大幅提升後續光阻附著力與金屬薄膜（PVD 鈦層）的粘著強度。
2、TGV 鑽孔殘渣去除：Ar/O₂ 電漿清潔
在雷射與化學蝕刻通孔過程中，孔洞週邊常會產生堅硬的碳 / 石墨顆粒污染物。這類非極性顆粒無法單靠傳統酸鹼溶劑有效清洗。導入 Plasma Cleaner 並通入氬氣/氧氣（Ar/O2）混合氣體，結合氬氣物理濺射與氧自由基的化學氧化反應，能徹底移除微孔周邊及孔壁上的碳與石墨雜質，確保後續 PVD 濺鍍與電鍍填銅無空洞（Void）產生。
四、 總結：Plasma Cleaner 如何為您的 IC 製程帶來競爭優勢？
- 去除 EUV 散射毛邊：提升黃光微影圖案清晰度與線寬控制精度。
- 高效表面改質：增加玻璃基板（TGV）親水性與薄膜附著力。
- 消除微孔顆粒：徹底清潔 TGV 雷射鑽孔產生的碳/石墨雜質，防止電鍍缺陷。
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