半導體與電子製造中的紫外線清潔與紫外線曝光

紫外線輻射在半導體與電子製造中具有兩種根本不同的用途：以乾式光化學方式清潔並活化表面，以及對輻射敏感層進行曝光。在半導體紫外線清潔中，短波長光子及其產生的活性氧物種會將有機吸附物氧化分解為 CO₂ 與 H₂O，不需任何機械或濕式化學作用力。在光阻的紫外線曝光中，所吸收的光子劑量決定了光活性化合物的化學轉化，進而決定邊緣輪廓與關鍵尺寸。

這兩種製程均取決於相同的變數：製程點的光譜輻照度、輻射曝露量、材料的吸收特性、照射間隙的幾何形狀，以及製程氣氛的組成。核心挑戰在於，這些變數皆無法從燈管的電力功率或製程時間可靠地推算出來。

• 以具體時間表淘汰水銀燈。 紫外線水銀燈的 RoHS 限時豁免至 2027 年 2 月，明確涉及 i-line 光刻與晶圓邊緣曝光。轉換為紫外線 LED 會將光譜從具有連續背景的線光譜改變為窄頻帶。劑量配方無法一對一轉換，且具有燈管專屬加權的感測器必須重新評估。
• 紫外線 LED 效率與功率密度的提升。 在 UV-A 範圍內，可達到 40 至 55 % 的插頭效率；在 265 nm 的 UV-C 範圍內，目前已有報告顯示在數百毫瓦的光學功率下效率約為 10 %。曝光時間縮短、劑量控制更穩定，但對熱管理提出了新的要求，因為發射波長會隨溫度變化。目前 LED 技術依波長所能達到的效能，彙總於UVA、UVB 和 UVC 用紫外線 LED中。
• 低臭氧短波長光源。 222 nm KrCl 光源擴大了必須避免產生臭氧的製程窗口。反應路徑從臭氧化學轉變為直接光解，這改變了製程時間與材料相容性。
• 混合黏接與 3D 整合。 在極高互連密度下，介面決定了良率。表面活化從前處理轉變為經過驗證、以計量方式確保的製程步驟，且製程窗口狹窄——包括因粗糙度增加而設定的輻照上限。
• 厚膜與面板級製程。 更大的尺寸與更厚的光阻使問題從解析度轉移至均勻性以及深度方向的劑量分布。採用面積均勻性量測，而非點量測。

此應用領域的市場規模、成長率及資料來源，彙總於紫外線技術的市場發展頁面中。

價值創造分為三個領域，其紫外線相關性差異甚大。前段製程主要以 248 nm、193 nm 及 13.5 nm 的圖形化為主；172 至 436 nm 範圍內的傳統紫外線技術在此主要出現於清潔、活化及光穩定化步驟，以及晶圓邊緣曝光。在後段封裝與先進封裝領域中，以紫外線為基礎的製程步驟數量正在增加：用於重佈線層（RDL）的厚膜光阻、暫時性黏著劑與可紫外線剝離之載帶、灌封與封裝，以及黏接與模封前的清潔。電子製造之組裝與互連環境則另涵蓋印刷電路板、感測器與光學元件之生產。

經濟上值得關注之處在於彼此間的交互作用：目前的成長主要由記憶體與 AI 裝置所帶動，這類裝置高度依賴 3D 堆疊、小晶片（chiplet）架構與混合鍵合。這些架構將價值創造轉移至那些良率直接取決於介面狀態的製程步驟。這也提高了對可重現表面活化、厚膜光阻曝光劑量精確度，以及能於製程現場（而非僅在燈源端）擷取這些量測值之量測技術的要求。

• 每台裝置的面積持續增加，而公差則不斷縮小。隨著中介層、面板級封裝及大尺寸 RDL 場域的應用，該面積上輻照度的均勻性已成為限制因素。
• 從濕式化學前處理轉向乾式前處理。 在粒子污染、乾燥痕跡或化學相容性至關重要之處，紫外線臭氧清洗與 VUV 活化正逐漸取代濕式化學處理。
• 對含汞燈管的法規壓力日增。 適用於含汞中壓與高壓紫外線燈管的 RoHS 豁免條款 4(f)-IV 有效期至 2027 年 2 月 24 日，其中明確涵蓋 i-line 光微影及晶圓邊緣曝光。這並不代表將自動禁用，但確實對技術轉型形成了規劃上的需求。

紫外線臭氧清潔是一種乾式光化學氧化程序。短波長紫外線光子透過兩種途徑作用：直接透過吸附有機分子中鍵結的光解，以及間接地由周圍大氣產生活性氧物種。

採用合成熔融石英製成低壓水銀燈管的傳統程序使用兩條共振線。185 nm 譜線使分子氧解離；產生的氧原子與 O₂ 結合形成臭氧。254 nm 譜線在 Hartley 帶中被臭氧強烈吸收，並使其再度分解，主要產生激發態原子氧 O(¹D)。這種高反應性中間體會將碳氫化合物氧化為 CO₂ 與 H₂O，並以氣體形式排除。同時，表面會形成極性官能基，使矽與氧化層表面呈現親水性。此程序的詳細運作方式及其限制，請參閱 以 UVC 與臭氧進行表面清潔與活化。

在採用 172 nm 氙準分子輻射的 VUV 程序中，以直接光解為主：此波長的光子帶有 7.2 eV，即 696 kJ/mol 的能量，高於 C–C、C–H 與 C–O 鍵的鍵能。此外，氧氣會在表面附近直接解離，使原子氧恰好在需要作用之處生成。這兩種程序可量測到的效果都是表面狀態的改變，而非材料移除：水接觸角與表面能會改變，而表面形貌理想上則維持不變。

光阻並非具有固定截止波長的閾值材料；它們具有吸收帶。以二氮萘醌與酚甲醛樹脂（novolak）為基礎的傳統正型光阻，係於 i 線（365 nm）及 h 線、g 線（405 nm、436 nm）範圍內進行曝光。曝光會使光感應化合物發生轉化；受曝光區域即成為可溶於顯影劑之狀態。用於 DUV 與 EUV 之化學放大型光阻（CAR）之作用機制則有所不同：曝光會產生一種酸，此酸僅於曝光後烘烤（post-exposure bake）期間發揮催化作用。因此，最終結果不再僅取決於光學劑量，而是同時取決於熱預算（thermal budget）。

以下為典型劑量範圍，僅供參考：於光罩對準機（mask aligner）中，薄膜 i 線正型光阻約需 65 至 110 mJ/cm²；用於重佈線層（redistribution layer）、厚度 8 至 20 µm 之厚膜光阻，於 i 線步進機（stepper）中約需 180 mJ/cm² 左右；EUV 光阻則依解析度目標之不同，約需 30 至 90 mJ/cm²。上述數值僅在與其測定所用光源之光譜組成相關聯之情況下方為有效。

電功率不等於光學劑量。 對於氣體放電燈管而言，抵達製程點且屬於相關光譜範圍內可用輻射的電功率比例，僅在百分之幾到百分之幾十的範圍內，並且會隨使用時間下降。反射鏡老化、窗口混濁與沉積物的作用是相乘的。功率讀值不變並不能排除劑量已損失達百分之幾十的可能性。

單獨的時間並非製程量。 諸如「照射 60 s」之類的規格，僅在設備配置不變的情況下才具有再現性。一旦燈管、距離、窗口或氣流發生變化，劑量就會偏移，而時間本身並不會顯示出來。

185 nm 的成分常被高估，甚至根本不存在。 低壓水銀燈管只有在燈管由具高 VUV 穿透率的合成熔融石英製成時，才會產生臭氧。經摻雜處理的燈管會刻意阻擋 185 nm。因此，兩支具有相同 254 nm 規格的燈管，其清潔行為可能完全不同。

在 172 nm，大氣本身就會限制作用距離。 分子氧在 172 nm 處的吸收截面約為 4.6 · 10⁻¹⁹ cm²。在標準狀態下的空氣中，這使得輻射在約 4 mm 後衰減至 1/e，並在約 10 mm 後衰減 90%。因此，20 mm 的工作距離並不代表「劑量略低」，而是表面幾乎完全沒有 VUV 輻射。在 185 nm 處，吸收截面約低兩個數量級；在該波長下，數公分的距離是合理的。

光子能量是必要條件，但並非充分條件。 一個 254 nm 光子帶有 471 kJ/mol 的能量，名義上高於 C–C 鍵的鍵能。然而，飽和碳氫化合物在此波長幾乎不吸收。因此，254 nm 下的清潔效果主要是透過臭氧光解間接產生的。若在沒有足夠臭氧供給的情況下使用 254 nm，將會失去主要的反應途徑。

劑量越多並不總是越好。 對矽進行過長時間的 VUV 處理時，表面粗糙度會明顯增加──在直接黏接相關研究中，於 10 mW/cm² 下照射 25 min 後，表面粗糙度從初始狀態的 0.30 nm RMS 增加到約 0.94 nm。而此時接觸角早已達到飽和。因此，該製程存在一個最佳值，而非單調的行為。

再污染的速度比預期更快。 經活化處理的表面在熱力學上是不穩定的。來自周圍空氣、包裝與鄰近材料的碳氫化合物，會在數分鐘至數小時內重新吸附。因此，活化與接合之間的時間，本身即是製程參數之一。

接觸角與劑量所測量的是不同的量。 劑量證明確實發生了定義明確的輻射輸入。接觸角或表面能則證明已達到所需的表面狀態。這兩個量彼此無法互相取代。

在製程點附近量測，並不等同於製程點的量測。 在僅數毫米的間隙尺寸、邊緣輻照度衰減以及陰影地形的影響下，構件表面上的數值與腔室壁上感測器位置的數值會有相當大的差異。

光譜的影響作用在三個層面上。首先，在光源方面：資料表上「365 nm」這樣的數值描述的是分佈的中心值。FWHM、次極大值，以及在 LED 的情況下，發射峰值隨溫度變化而產生的偏移（通常每 kelvin 變化幾十分之一奈米）都會改變有效比例。而在氣體放電燈管中，g 線、h 線與 i 線之間的比例會隨使用時間而變化。

其次，在材料方面：光阻與光起始劑具有陡峭邊緣的吸收帶。光源僅偏移幾奈米，即可使吸收比例改變數個百分點，甚至達到數十個百分點。對於厚膜光阻而言，還需考慮深度相依性：依據 Lambert-Beer 定律，輻照度會呈指數遞減，因此表面與底部的劑量會產生差異。強吸收系統因此會產生傾斜的側壁，而反射性基材則會額外產生駐波。

第三，在幾何結構方面：在 VUV 清潔中，照射間隙是一個反應空間，而非傳輸路徑。在大氣壓力下，原子氧的平均自由徑約為數微米，因此反應物種會在其產生位置附近即被消耗。增加距離不僅會降低輻照度，還會使自由基的形成位置遠離表面。對於具結構的元件而言，還會出現遮蔽效應、邊緣過度照射，以及在深溝槽與盲孔中氣體交換受限等問題。臭氧濃度本身也具有幾何效應：在臭氧濃度為 1000 ppm 時，經過 5 mm 路徑，約有 13 % 的 254 nm 輻射被吸收；在 5000 ppm 時則約吸收一半。因此，臭氧濃度越高並不會使效果無限增加，反而會開始遮蔽驅動該效應所需的輻射。

三個關係式即足以計算出主要的相互關聯性。

光子能量。由 E = h · c / λ 可得出莫耳光子能量，這決定了哪些化學鍵可以直接被裂解。

Lambert-Beer 定律。E(z) = E₀ · exp(−α · z) 描述了 VUV 輻射在含氧間隙中的衰減，以及光阻層中的劑量分布曲線。吸收係數 α 取決於波長與濃度；對於氣體而言，α = σ · n，其中 σ 為吸收截面積，n 為粒子密度。此模型假設吸收體均勻、不存在散射，且光學特性維持不變。在光阻材料中，一旦發生褪色效應，最後一項假設便不再成立。

Dill 曝光動力學。對於正型光阻，一階近似下為 M/M₀ = exp(−C · E)，其中 M 為光敏化合物的濃度，E 為劑量，C 為 Dill 參數，其單位為 cm²/mJ。只要此描述成立，輻照度與時間的乘積即為主導量——即符合互易律。將輻照度減半、時間加倍會得到相同的結果。當涉及第二個非光子驅動的反應時，此陳述便不再成立——例如化學放大光阻的曝光後烘烤中的酸擴散、厚膜中的氧抑制效應，或高輻照度下的熱效應。此時輻照度與時間便成為獨立參數。

假設條件。厚度為 2 nm 的偶發性碳氫化合物薄膜，密度為 1 g/cm³，平均結構單元為 CH₂，其摩爾質量為 14 g/mol。以 172 nm 進行輻射照射。光子能量為 1.155 · 10⁻¹⁸ J。

模型。單位面積結構單元數 N = d · ρ · N_A / M；所需光子數 N_Ph = N / Φ，其中 Φ 為完全去除一個結構單元所需的有效量子產率；劑量 H = N_Ph · E_Ph。

計算。N ≈ 8.6 · 10¹⁵ cm⁻²。在理想產率 Φ = 1 的情況下，劑量約為 10 mJ/cm²。實際上，由於再結合、氣相吸收及不完全氧化所造成的損耗，每去除一個結構單元需要多個光子。若 Φ = 0.1，則劑量約為 100 mJ/cm²；若 Φ = 0.03，則約為 330 mJ/cm²。

結果與解釋。在表面典型的 VUV 輻照度為 10 mW/cm² 的條件下，100 mJ/cm² 相當於約 10 s。實際觀察到達到接觸角低於 5° 所需的製程時間可達數分鐘之久，遠高於此數值。這種差異並非矛盾，而正是真正有意義的資訊：它量化了因氣相吸收、反應產物移除及擴散限制所造成的損耗。因此，若要將製程時間應用於其他情境，必須先掌握該製程點的輻照度；僅提供時間數值本身並不具可轉移性。

假設條件。i-line 正型光阻，清除劑量（dose-to-clear）為 110 mJ/cm²，對比度 γ = 3。使用中壓燈管進行曝光，並以一個在 365 nm 處校正之寬頻輻射計進行監測，然而其響應度亦會擷取 405 nm 及 436 nm 之成分。

模型。讀值對應於 s_rel(λ) · E_λ dλ 之積分。若燈管的線比隨其壽命而偏移，讀值之變化將與有效劑量之變化不同。剩餘光阻厚度大致遵循 Δd/d ≈ −γ · ΔE/E。

計算。在 γ = 3 之情況下，10 % 之光譜不匹配意味著顯影後膜厚將產生約 30 % 之相對變化。

解讀。光阻之對比度會放大劑量誤差。因此，光源之一次性光譜特性鑑定並非形式上之作業，而是後續任何寬頻監測得以持續具有可解讀性之先決條件。

半導體前段製程。沈積、氧化或黏接前的清潔與活化；光穩定化；光阻塗佈後的晶圓邊緣曝光。此處關鍵在於無微粒污染，以及界面狀態在整片晶圓上（直到邊緣區域）的再現性。

先進封裝與組裝。對再分佈層厚膜光阻的曝光、暫時性黏接與UV解黏、封膠與封裝、打線接合前的清潔、焊接與模封。關鍵製程量為整個日益大面積區域的劑量，以及厚光阻層底部的劑量。

直接與混合黏接。VUV/O₃活化可形成親水、低碳表面，並使黏接強度在遠低於傳統親水黏接的溫度下達成。關鍵在於接觸角、粗糙度增加與接合前所需時間。

感測器與光學元件製造。玻璃、石英、陶瓷與塑膠黏接前的紫外線活化；結構化功能層的曝光。關鍵在於光源與起始劑之間的光譜匹配，以及避免在短波長下造成材料損傷。

車用電子與電力電子。功率模組接合前的清潔、封膠與封裝，對熱循環下附著力有高度要求。關鍵在於有文件記錄的劑量歷程，因為成品模組上的製程結果幾乎無法以非破壞性方式檢測。

醫療技術與生命科學裝置。聚合物與微流體基材的活化、微結構光阻的曝光。關鍵在於材料相容性與有文件記錄的製程參數。

研究與計量。具有明確、均勻輻照度的照射腔室，用於動力學研究、材料老化與作用光譜的測定。

• 低氧製程。若要在 172 nm 下以直接光解為主導、而不涉及氧化性臭氧化學反應，則需以氮氣對間隙進行惰化處理。此時 VUV 輻射的作用範圍將大幅增加，而氧化成分則大致消失──製程會由氧化轉變為鍵斷裂與重排。
• 溫度敏感組件。172 nm 與 222 nm 的激發態準分子（excimer）光源以及 LED 系統的紅外線負載較低；對基材造成的熱應力維持在低水準，這對已裝配的元件與聚合物而言至關重要。
• 小面積選擇性照射。對於晶圓邊緣、接合墊與接合面，遮罩式系統或設計為線狀或點狀光源的系統較為合適；均勻性檢測則必須以與製程相同的幾何配置進行。
• 深層結構與盲孔。在氣體交換為限制因素之處，單靠提高輻照度或延長時間皆無助益。有效的方式是採用脈衝式運作並搭配吹淨階段、壓力循環，或改用具有不同傳輸特性的製程。
• 臭氧規避。在因職業安全或材料因素而不希望產生臭氧之處，可選用 222 nm 光源、經特殊塗層處理的燈管，或低臭氧製程環境；清潔效果會隨之明顯改變，因此必須對製程重新進行資格確認。

量測任務直接源自於製程任務。對於紫外線清潔與活化而言，目標量值為表面狀態；水接觸角或表面能量可透過既有方法量測，並輔以測定殘留碳的方法。然而，這些量值並非製程控制變數，因為它們是透過取樣方式並在製程外部所測定的。可控制的參考變數為製程點處的輻射曝露量，並輔以間隙中的臭氧濃度或含氧量。

對於光阻的紫外線曝光而言，目標量值為光阻層中吸收的劑量。實際量測的是晶圓平面上的輻照度，經曝光時間積分後所得，並加上曝光區域內的均勻度。

選擇量測方法時：

• 當光源首次進行特性鑑定時、當比較不同技術時（例如水銀燈與紫外線 LED）、當光阻或起始劑需要更換時，或懷疑譜線發生老化效應時，即需要進行光譜量測。唯有光譜輻照度才能計算吸收波段內的有效比例——可使用光譜輻射計，例如 UVpad 或 SR900 進行量測。
• 對於已合格且光譜特性已知製程的常規監控，寬頻量測已足夠——例如使用 RMD Pro 進行週期性手持式量測。前提是感測器的光譜響應與光源光譜相符，且已對 光譜不匹配 進行量化。
• 當涉及大面積、邊緣區域或多個光源時，即需要進行空間解析量測。
• 在脈衝運作、輸送系統以及互易律無法保證的化學增幅系統中，即需要進行時間解析量測。

此需求並非介面本身，而是所傳輸數值的有效性。採用三個層級的結構是合理的。

層級一——參考特性鑑定。在製程幾何條件下對光源進行光譜量測，於首次及每次介入後皆須進行一次。所得結果為相對光譜、均勻度圖，以及製程點與永久安裝感測器位置之間的轉換係數。

層級二——固定式製程監控。永久安裝且經溫度穩定化的感測器，位於固定位置持續提供輻照度，並由此推導出每個元件的劑量——線上感測器永久留在光束路徑中，PLC.net 透過乙太網路將數值傳送至控制器，PLC.D 則涵蓋序列連接與觸發運作。可轉換性至為關鍵：若無層級一所測定之係數，感測器僅能描述自身，別無其他意義。

層級三——控制與計量溯源性。根據量測所得的劑量調整燈管或 LED 功率，偵測老化趨勢，並推導出維護間隔。每個元件的劑量會與識別碼、時間戳記及設備狀態一併存檔。如此便能將一個結果在最終產品上已無法再進行非破壞性檢測的製程，記錄成可追溯的文件。

技術上具重大意義的是由時間控制轉向劑量控制的過渡：只要感測器已校正且轉換係數有效，一個以目標劑量為控制依據的系統，便能自行補償燈管老化與窗口霧化。而以時間為運作依據的系統，則完全喪失此補償能力。關於此類量測鏈如何整合至控制環境中，詳見應用頁面 用於自動化與製程整合的紫外線技術。

造成量測不確定性的主要因素包括光譜不匹配、與理想餘弦響應之偏差、偵測器的溫度與線性效應，以及照射間隙中的定位不確定性。在 VUV 量測中還有一項額外因素，即感測器本身即為吸收路徑的一部分：感測器幾何形狀及周圍氣流會改變讀值。可追溯的校正——例如由 ISO/IEC 17025 認證校正實驗室進行——可確定此不確定性中屬系統性的部分，但無法取代針對特定應用之光譜不匹配所進行的評估。

以下五項研究為本文關於清潔機制、製程最佳點與曝光動力學的核心論述提供技術依據：

1. UV／臭氧清潔的基本原理。 對各項機制的系統性整合——直接光解、185 nm 處的臭氧生成、254 nm 處的臭氧光解，以及燈管與表面之間保持短距離的重要性——由一篇綜述文章完成，該文至今仍是製程設計與預清潔要求的參考依據。 – Vig, J. R.：UV/ozone cleaning of surfaces，Journal of Vacuum Science & Technology A 3(3), 1027–1034, 1985。
2. 用於低溫直接接合的 VUV/O₃ 活化。 該研究探討 172 nm 輻射照射在 10 mW/cm² 與 2 mm 距離下對矽與熔融石英的作用。水接觸角在數分鐘內由約 70° 降至 2° 以下，200 °C 下的接合強度超越傳統親水製程在 400 °C 下的數值，但照射時間過長時粗糙度會顯著上升。這項研究同時證明了其有效性以及製程最佳點的存在。 – Xu, J.; Wang, C.; Wang, T.; Wang, Y.; Kang, Q.; Liu, Y.; Tian, Y.：Mechanisms for low-temperature direct bonding of Si/Si and quartz/quartz via VUV/O₃ activation，RSC Advances 8, 11528–11535, 2018。
3. UV 臭氧造成的劑量相關材料變化。 在二維半導體上的研究顯示，UV 臭氧處理可有意調整光學與電氣特性，但超過最佳處理時間後則會造成不可逆的劣化。就製程實務而言，這意味著「已清潔」與「未改變」無法長時間同時成立。 – Sarcan, F., et al.：Ultraviolet-Ozone Treatment: An Effective Method for Fine-Tuning Optical and Electrical Properties of Suspended and Substrate-Supported MoS₂，Nanomaterials 13(23), 3034, 2023。
4. 光阻曝光的定量描述。 後來被稱為 Dill 參數 A、B 與 C 的各項物理量之導入，奠定了將曝光視為具可量測材料常數的動力學過程之基礎，而非僅依經驗以時間設定來執行。 – Dill, F. H.; Hornberger, W. P.; Hauge, P. S.; Shaw, J. M.：Characterization of positive photoresist，IEEE Transactions on Electron Devices 22(7), 445–452, 1975。
5. 現代光阻的吸收與光子統計。 動態吸收係數的量測顯示，在短波長與低劑量條件下，每單位體積吸收的光子數變得極少，以致統計效應會共同決定製程視窗。這說明了為何無法任意將劑量降低視為生產力的提升。 – Fallica, R.; Stowers, J. K.; Grenville, A.; Frommhold, A.; Robinson, A. P. G.; Ekinci, Y.：Dynamic absorption coefficients of chemically amplified resists and nonchemically amplified resists at extreme ultraviolet，Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS 15(3), 033506, 2016。

文獻檢索工具列出本公司所掌握的所有電子與半導體相關文獻——可依設備、領域與關鍵字搜尋。

紫外線照射與微結構化在 Opsytec 客戶的出版物中也呈現出多個面向——從微流體晶片中的光刻技術，到光阻材料隨劑量變化的反應。

顯示微流體晶片中的水凝膠微結構可利用簡單的紫外線光刻技術，以達到 VLSI 等級的密度製作——曝光劑量與光罩幾何形狀決定了可達成的結構精確度。
透過自製紫外線光刻技術製作適用於超大型積體電路的微流體裝置中水凝膠圖案
Beck, Anthony, et al. "Hydrogel patterns in microfluidic devices by do-it-yourself UV-photolithography suitable for very large-scale integration." Micromachines 11.5 (2020): 479.

測量光阻材料隨曝光量變化的折射率——直接證明所吸收的劑量不僅決定了圖案轉印，也決定了材料特性。
Nanoscribe IP-Dip 光阻層隨曝光量變化的折射率
Dottermusch, Stephan, et al. "Exposure-dependent refractive index of Nanoscribe IP-Dip photoresist layers." Optics letters 44.1 (2018): 29-32.

利用光刻微結構化的聚合物載體進行同步輻射源上的序列晶體學研究——這是傳統晶片製造以外的紫外線微結構化應用，對劑量與均勻性同樣有嚴格要求。
用於同步輻射源與 XFEL 序列晶體學的微結構化聚合物固定式靶材
Carrillo, Melissa, et al. "Micro-structured polymer fixed targets for serial crystallography at synchrotrons and XFELs." IUCrJ 10.6 (2023).

在明確定義的照射條件下，探討矽異質接面太陽能電池的紫外線誘發劣化——針對已完成的半導體元件，提出相同的劑量與光譜問題。
矽異質接面太陽能電池中與鈍化接觸相關的紫外線誘發劣化
Xu, Binbin, et al. "Passivating Contacts-Related Ultraviolet-Induced Degradation in Silicon Heterojunction Solar Cells." Small Structures 7.6 (2026).

相關領域的其他著作彙整於依主題分類的客戶出版物中。

1. Vig, J. R.: UV/ozone cleaning of surfaces. Journal of Vacuum Science & Technology A 3(3), 1027–1034 (1985). DOI 10.1116/1.573115 – 紫外線／臭氧清潔的機制、距離相依性、預清潔要求。
2. Dill, F. H.; Hornberger, W. P.; Hauge, P. S.; Shaw, J. M.: Characterization of positive photoresist. IEEE Transactions on Electron Devices 22(7), 445–452 (1975). DOI 10.1109/T-ED.1975.18159 – 曝光的動力學描述，Dill 參數 A、B、C。
3. Xu, J., et al.: Mechanisms for low-temperature direct bonding of Si/Si and quartz/quartz via VUV/O₃ activation. RSC Advances 8, 11528–11535 (2018). DOI 10.1039/C7RA13095C – 172 nm 活化、接觸角、黏接強度、粗糙度極限。
4. CIE 220:2016，Characterization and Calibration Method of UV Radiometers，並參照 CIE S 017/E:2020（ILV；先前依 DIN 5031-7:1984 之德國分類已廢止且無後續版本）– 紫外線光譜範圍的定義、光譜不匹配、紫外線輻射計的校正與特性描述方法。
5. ISO 19403-2，Wettability – Determination of the surface free energy of solid surfaces by measuring the contact angle，以及 DIN EN ISO/IEC 17025:2018-03，General requirements for the competence of testing and calibration laboratories – 表面評估與可追溯輻射量測的規範基礎。
6. SEMI, Mid-Year Total Semiconductor Equipment Forecast (2026)、WSTS Semiconductor Market Forecast, Spring 2026 以及 Yole Group, Status of the Advanced Packaging Industry (2025) – 前段製程、後段製程與先進封裝投資的市場指標；各項均附上其年份。

晶圓的紫外線臭氧清潔如何運作？
短波長紫外線輻射會裂解有機吸附物中的鍵結，同時利用空氣中的氧氣產生臭氧與原子態氧。這些活性物種會將碳氫化合物氧化成 CO₂ 與 H₂O。此製程為乾式、非接觸且低微粒；其結果表現為水接觸角下降、表面能上升。

哪種波長適合用於半導體表面的紫外線清潔？
低壓水銀燈的 185/254 nm 組合主要透過臭氧生成與臭氧光解間接作用，並可容許較大的工作距離。172 nm 的氙準分子輻射則另外具有直接作用效果，因為其光子能量 7.2 eV 高於 C–C、C–H 與 C–O 的鍵能。若需避免產生臭氧，222 nm 為可行選項。

為何 172 nm 清潔在較大距離下會失效？
分子氧在 172 nm 處具有強烈吸收。在標準條件下的空氣中，輻照度約在 4 mm 後降至 1/e，約 10 mm 後降至十分之一。與此同時，此時已無法在表面產生活性氧。因此常用的工作距離範圍為 1 至 3 mm。

光阻的紫外線曝光需要多少劑量？
所需劑量取決於光阻類型、膜厚、基板反射率與光源光譜。薄膜 i-line 正型光阻在光罩對準機中通常需要 65 至 110 mJ/cm²，用於重佈線層的厚膜光阻則約需 180 mJ/cm² 左右。這些數值僅在搭配其測定時所使用的光譜時才可轉用。

輻照度與輻射曝露量有何不同？
以 mW/cm² 表示的輻照度描述當下到達的每單位面積輻射功率。以 mJ/cm² 表示的劑量則是其對時間的積分。對於一階光反應而言，轉化率由劑量決定。一旦涉及擴散或熱程序，輻照度便成為一個獨立的參數。輻照度、劑量與輻射通量密度在形式上的差異，詳見輻射度量總覽。

為何燈管的電功率不足以評估製程？
僅有部分電功率會轉換為相關光譜範圍內的可用輻射，且其中僅有部分能到達零件表面。反射鏡老化、窗口混濁、距離以及製程環境中的吸收皆會產生乘積效應。電功率維持不變並不能排除劑量出現顯著損失的可能性。功率額定值原則上為何不能作為量測量，詳見輻射度量說明。

生產設備中的紫外線劑量如何量測？
首先在製程幾何條件下對光源進行光譜特性鑑定，並確定製程點與固定感測器位置之間的關係。接著由位於固定位置的已校正寬頻感測器接手例行監控。劑量會依零件逐一存檔，以利呈現老化趨勢與製程偏差。

何時必須進行光譜量測？
在對光源進行首次特性鑑定時、比較不同技術（如水銀燈與紫外線 LED）時、更換光阻或光起始劑時，以及懷疑光譜因老化而偏移時，皆須進行光譜量測。在這些情況下，寬頻量測可能掩蓋達數十個百分點的系統性誤差。

光化學表面處理將半導體製造與相鄰領域相互連結：光學與精密元件在光學表面上使用相同的紫外線臭氧與 VUV 活化技術，光電則進行類似的晶圓製程，包括紫外線引起的劣化，而紫外線黏接、灌封與封裝則說明活化之後的接合步驟。

不清楚在幾毫米寬的間隙中，172 nm 的輻照度實際到達晶圓表面的程度有多少──或是在 15 µm 光阻層底部還剩下多少劑量？以製程幾何條件進行光譜量測，並對所使用感測器進行可計量溯源的校正，即可釐清製程窗口究竟是真實存在，還是僅為名義上的數值──請將您的問題寄給本公司。