製程原理與基礎

黃光製程的主要目的為何？

將光罩 (mask/reticle) 上的圖形轉印到晶圓上的光阻層，作為後續蝕刻或鍍膜的圖案轉移基礎。

為什麼叫「黃光」？

因為曝光光源為紫外光 (UV)，而光阻對 200–450 nm 的光敏感，為避免環境光造成光阻曝光，無塵室需使用大於500nm 波長的燈源，綠光(500-550nm)，黃光(550-610nm)，紅光(610-780nm)皆可使用.綠光與紅光亮度不足，顯色性差，對人眼不舒適。而黃光兼具安全性與人眼可視舒適度，因此成為無塵室的主流照明。

黃光製程流程步驟是什麼？

1. 晶圓清洗（Wafer Cleaning）
    去除晶圓表面的有機物、金屬離子、顆粒、自然氧化層等污染物，以確保後續製程的可靠性與良率
2. 塗佈光阻 (Photoresist Coating， Spin Coating)
    在晶圓表面旋轉塗佈光阻 (PR)，形成均勻薄膜。依需求選擇正光阻或負光阻。
3. 軟烘 (Soft Bake， Prebake)
    在熱板上加熱（約90~120℃），去除溶劑，增加光阻附著性與膜厚均勻性。
4. 對準曝光流程」（Alignment & Exposure Process）
    把光罩上的圖案精確轉移到晶圓上，並且要跟前一層圖形正確對準，確保多層電路能精密堆疊
    使用光罩 (Mask/Reticle) 與曝光機，將電路圖形轉移到光阻層。光阻受光區域的化學性質會改變。
5. 後烘 (Postbake， Hard Bake / PEB)
    顯影後進行烘烤，增加光阻與基材的黏著性，改善抗蝕刻能力，並減少殘餘溶劑。
6. 顯影 (Development)
    將光阻放入顯影液中（鹼性水溶液），使曝光區或未曝光區（取決於正、負光阻）被溶解，留下圖案。
7. 圖形檢查 (Pattern Inspection / Review)
    主要是確保光阻圖案是否正確轉移，沒有缺陷，並符合線寬/對準精度的規格。
8. 硬烤 (Hard Bake)
    目的是讓光阻圖形更堅固，增加耐蝕刻與耐高溫的能力。
9. 蝕刻 (Etching) 或 離子植入 (Ion Implantation)
    依需求進行乾蝕刻 (Dry Etch) 或濕蝕刻 (Wet Etch)，將圖案轉移到下層薄膜或基板。
10. 去光阻 (Photoresist Stripping)
    使用化學溶液或等離子方式去除殘留光阻，完成圖案轉移

常用的曝光光源有哪些？

• 傳統紫外光（UV，Ultraviolet)：G-line (436 nm)，H-line (405 nm) .I-line (365 nm)
• 深紫外光（DUV，Deep UV）：KrF 激光（248 nm），ArF 激光（193 nm）
• 極紫外光（EUV，Extreme UV）：EUV 光源（13.5 nm）

正光阻與負光阻的差別？

正光阻：曝光區溶解 → 顯影後留下未曝光區。
負光阻：曝光區交聯硬化 → 顯影後留下曝光區。

光阻劑(PR)成分的作用為何？

光阻劑的主要組成為酚醛樹脂(Novolac Resin)與感光物重氮萘(Diazo-naphtho-quinon; DNQ)。酚醛樹脂在鹼性顯影劑水溶液中相對容易溶解，但當添加DNQ時，由於DNQ分子的疏水性及其與樹脂間的氫鍵作用力，會使酚醛樹脂+DNQ的光阻組成，在顯影液中的溶解速率降低，此時，DNQ扮演溶解抑制劑的角色。而當DNQ在紫外線照射下與水發生反應時，它會釋放氮氣，並形成羧酸(Indene Carboxylic Acid; ICA)，羧酸基的親水性使其轉換成溶解促進劑，增加了光阻在鹼性溶液中的溶解度。

消除駐波效應的方法有幾種？

光在光阻與基板（或光阻與空氣界面）之間來回反射，造成干涉，最後在光阻厚度方向產生強弱相間的光強分布，導致顯影後圖案邊緣有週期性條紋 (swing curve / standing wave pattern) 常見改善方法。
1. 使用抗反射層(anti-reflective coating， ARC)來減少晶圓表面的反射。
2. 在光阻內添加染料可減低光的反射強度， 以降低駐波效應的形成。
3. 利用曝後烤(PEB Post-Exposure Bake），來消除駐波效應，曝後烤時會將光阻加熱到玻態轉換溫度，此時光阻會變軟並稍具流動性，而鋸齒狀的表面由於應力較大，因此光阻的分子便會重新排列，變成應力較小的平滑表面。曝後烤的溫度通常介於軟烤與硬烤之間。

曝光劑量(Dose)與線寬的關係為何？

曝光劑量的定義
曝光劑量 (Dose， 單位：mJ/cm²) = 光強度 (mW/cm²) × 曝光時間 (sec)。
1. 劑量過低 (Underdose)
光阻曝光不完全 → 感光不足。
對 正光阻 (Positive PR) → 線條會變 偏粗 (CD > 設計值)，因為未充分曝光區域不容易被顯影液溶解。
對 負光阻 (Negative PR) → 線條會變 偏窄(CD <設計值)，因為曝光不足導致交聯不完全。
2. 劑量過高 (Overdose)
光阻曝光過度 → 顯影時多餘區域被去除。
正光阻：線條會變 偏窄 (CD < 設計值)。
負光阻：線條會變 偏寬 (CD > 設計值)。

為什麼曝光機的光強均勻度這麼重要？

如果光照不均勻，光阻上的劑量就會不一致，造成線寬變化 (CDU， Critical Dimension Uniformity) 增大，直接影響到產品良率。

LED 相較汞燈的優點為何？

• 波長單一且穩定：發射光接近單色光（窄波段），可精準控制曝光光譜。減少駐波與干涉效應，改善曝光均勻性。
• 高效率與低能耗：光電轉換效率高，產生相同光強下耗能較低。減少製程散熱需求，節能且穩定。
• 長壽命：壽命通常可達數萬小時。不易衰減，減少頻繁更換與維護成本。
• 即時啟動：無需暖機，打開即達全亮度。適合需要快速啟停或精密曝光製程。
• 光束可控性強：容易設計聚光、均光、准直或特定形狀光束。方便與光學系統整合，改善曝光精度。
• 環保安全：不含汞，不會造成汞污染。對操作人員與環境更安全。
• 穩定性高：光輸出受溫度、電壓影響小。適合需要高重複性與精密控制的製程

在先進製程中，為什麼 EUV (13.5 nm) 要取代 193 nm ArF 光刻？

當線寬縮小到 7 nm 以下時，193 nm 光源即使配合多重曝光，解析度和成本還是受到限制；EUV 的波長更短，可以一次性形成更細的圖形，提升效率與精度。

電子束曝光 (e-beam lithography) 和紫外光曝光最大的差異在哪？

電子束是用電子直接寫圖，解析度非常高，可以做到 sub-10 nm，非常適合用在掩模製作或研發。但速度慢，產能無法和光學曝光相比，因此不適合大規模量產。

曝光與對位技術

不同曝光方式的解析度與光罩耐用度比較

1. 解析度：Vacuum+Hard contact>Vacuum contact>Hard contact>Soft contact>proximity
2. 光罩耐用度：proximity>Soft contact>Hard contact>Vacuum contact>Vacuum+Hard contact

曝光模式分為幾種？

曝光模式可分為soft contact，hard contact. proximity.和vac. contact四種。

機台曝光前的接觸模式分別是什麼意思？

Soft Contact：Chuck平台上升至平整高度，Wafer 與 Mask 貼緊
HardContact：Chuck平台上升至平整高度，Wafer 與 Mask 貼緊，並將Wafer真空解除，改吹正壓氮氣，使Wafer 與 Mask 更加緊密接觸
Vacuum Contact：先在Chuck平台上安裝真空環，Chuck平台上升至平整高度，Wafer 與 Mask 貼緊，並將Wafer真空解除，Chuck平台由真空氣孔抽氣，創造真空環境。
Proximity：Chuck平台移至設定的對位高度，Wafer 與 Mask 有間隙

基板&光罩整平基本原理是甚麼？

基板放置於一整平機構上，整平機構為三點過壓裝置與鎖缸裝置，當基板上升觸碰到光罩時，此機構如彈簧般觸碰光罩並與其貼平，後鎖缸裝置會將此機構活動部分固定住，即可保值穩定的平整效果。

如何實現對位、曝光GAP控制？

整平機構放置於一組Z軸上下驅動裝置，當整平機構平整並鎖固，Z軸驅動裝置可一照設定值上下移動，使基板與光罩間達到可控的間隙。

曝光機中的 Overlay 精度是什麼意思？

Overlay 指的是新一層電路圖形與前一層之間的對位誤差。如果誤差太大，可能導致線路偏移或短路。在 7 nm 以下的製程，對 Overlay 的要求特別嚴格。
電子束曝光和紫外光曝光最大的差異

什麼是接觸式曝光機的自動對位？

自動對位是一種利用光學系統與影像辨識技術，將光罩 (Mask) 上的圖形與晶圓 (Wafer) 上已存在的圖形自動對準的功能。它可以大幅提升對位精度與效率，避免人工誤差。

為什麼自動對位在接觸式曝光機中很重要？

接觸式曝光機常用於多層製程，如果上下層圖形無法精確對準，產品就可能失效。自動對位能確保圖形層層精準重疊，提升良率，並減少人工調整時間。

自動對位的精度大約是多少？

現代自動對位系統正面對位精度通常可達 ±0.5 微米 以內，背面對位精度可達±1 微米 以內 足以滿足 MEMS、光電、PCB 及部分半導體應用的需求。

自動對位如何運作？

設備會先透過光學鏡頭拍攝晶圓上的對位標記 (Alignment Key)，再與光罩上的對位標記 (Alignment Mark)比對，並自動計算出最佳位置，最後由平台進行微調，使兩者準確重疊。

自動對位相比人工對位的優勢是什麼？

速度快：自動演算，大幅縮短調整時間
精度高：避免人工視覺判斷誤差
穩定性佳：每片晶圓皆能保持一致精度
適合大量生產：提升製程良率

自動對位系統是否適合所有製程？

對於需要多層結構的產品（如 MEMS、生醫晶片、LED、光電器件），自動對位是非常必要的功能。但如果是單層或圖形要求不高的應用，則可以選擇人工對位以降低成本。

我們公司的自動對位系統有什麼特色？

我們的自動對位系統具備：
• 高解析度影像辨識，對位精度可達亞微米等級
• 多種對位演算法，適應不同圖形與材料
• 友善操作介面，支援全自動或半自動模式
• 高穩定性設計，適合長時間量產

光阻、塗佈、顯影與清洗

Spin coating 塗佈光阻時，影響膜厚的主要因素？

轉速 (rpm)、溶液黏度、時間、環境溫濕度。

Bake 的種類及作用是什麼？

1. Soft bake：去除溶劑、提升附著力。
2. Post-exposure bake (PEB)：讓光酸擴散，提升解析度。
3. Hard bake：增加抗蝕刻性、強化膜強度。

各種顯影方式的優缺點為何？

1. IMERSSION (浸液)，通常配合循環或超音波，加速顯影。均勻性高，化學耗用多，適用大尺寸面板。
2. DIPPING (浸泡)，液體覆蓋完整，容易造成化學浪費，適合批量生產。
3. Spin-Puddle(水坑式)，先在晶圓表面滴顯影液，停留一段時間（浸泡），再旋轉甩掉多餘液體，液體消耗少，控制時間及旋轉速度需精準。
4. Spin-Spary(旋噴)，適合大尺寸晶圓或面板製程，可以快速完成顯影，設備複雜，噴嘴設計需精準，旋轉速度與噴灑速率需同步控制。

光阻塗佈設備(Spin Coater)需考慮那些作業參數？

膜厚均勻性、轉速控制精度

顯影設備(Developer)，需考慮那些作業參數？

顯影液均勻分佈能力、顯影時間與乾燥溫度控制精度

清洗設備(Rinsing)需考慮那些作業參數？

清洗方式（如濕式、乾式、超音波或旋轉清洗）、顆粒去除率。