蝕刻是什麼？乾蝕刻和濕蝕刻差在哪

蝕刻（etching）就是照著黃光印在光阻上的圖案，把晶圓上沒被光阻蓋住的那一層材料刻掉。光阻像一張貼在晶圓上的鏤空模板：蓋住的地方留下來，露出來的地方被刻走。刻完再把光阻去掉，電路的圖案就真的做進晶圓裡了。中國大陸多寫成「刻蝕」，說的是同一件事。

蝕刻和黃光是什麼關係？

黃光負責「印」，蝕刻負責「刻」。黃光把圖案印在光阻上，下面的材料還一點都沒動；怎麼印，寫在「微影（黃光）是什麼？」。接著蝕刻才把露出來的材料真的拿掉。

晶片是一層一層疊起來的，很多層都要走一遍「長一層材料 → 黃光印圖案 → 蝕刻刻出來」。所以一片晶圓在做完之前，會進蝕刻機很多次。

濕蝕刻是什麼？

濕蝕刻就是泡藥水。把晶圓泡進（或噴上）會溶解某種材料的藥液，露出來的那一層就被慢慢溶掉。例如氫氟酸會溶掉二氧化矽，也就是玻璃的主要成分。

它的好處是簡單：設備不複雜、刻得快，一槽藥水可以同時泡很多片。藥水通常也很「挑」，只溶要溶的那一層。

問題在方向。大部分的藥水沒有方向感，往下吃的同時也往旁邊吃，會從光阻邊緣的底下往內挖。往下刻多深，旁邊大約就吃進去多少，刻出來的邊是圓的，像用湯匙挖出來的碗。

為什麼細的圖案不能用濕蝕刻？

想像要刻出一條線，線的寬度跟這一層材料的厚度差不多。濕蝕刻往下刻穿的時候，線的兩邊也各被吃掉差不多一個厚度，這條線就少了一大半，甚至整條不見。

圖案大的時候，邊緣多吃一點沒關係。有大學的課程講義寫，濕蝕刻大約只適合幾微米以上的圖案（要看膜多厚）；今天晶片上最細的線只有幾十奈米或更細，小了幾十倍以上。所以細的圖案多半交給乾蝕刻，濕蝕刻多半用在不必照圖案刻的地方，例如把整層拿掉、把表面洗乾淨。

乾蝕刻是什麼？「電漿」又是什麼？

乾蝕刻不用藥水，用氣體。晶圓放進一個抽到接近真空的密閉空間，叫腔體；通進特定的氣體，再用高頻的電把氣體變成電漿（中國大陸叫等離子體）。

電漿是氣體被電「拆開」的樣子：電子被拉出原子，變成一團帶電的粒子，還有很多很活潑、很想起反應的碎片。霓虹燈裡發光的就是電漿，蝕刻機的腔體裡也會亮起一團光。

電漿用兩種力量一起刻：

• 化學：活潑的碎片跟表面的材料起反應，變成氣體，被抽走。
• 撞擊：帶電的粒子被電場往下拉，筆直地撞向晶圓，把表面撞鬆、撞掉，有點像在真空裡噴砂。

粒子從正上方打下來，洞的底部一直被打，側壁幾乎打不到。所以乾蝕刻主要往下走，刻得出又直又深的牆。代價是機台複雜得多，要顧的條件也多。

比一比	濕蝕刻	乾蝕刻
用什麼刻	藥水	電漿
往哪裡刻	往四面八方一起吃	主要往下刻
刻出來的邊	圓的，像碗	直的
多半用在	大的圖案、整層拿掉、清洗	細的圖案

刻多寬、刻多直、刻到哪裡停？

蝕刻在意的大概是三件事：刻出來的線寬要跟黃光印的一樣；側壁要直，底下不能被掏空；要刻穿這一層，又不能傷到下面那一層。

機台怎麼知道刻穿了？很多機台一邊刻，一邊看電漿的光。正在刻的材料被打下來、混進電漿，會讓某幾種顏色的光變強；這一層刻完、露出下面的材料，那幾種光就變弱。看到這個轉折，就知道刻到了，這叫終點偵測。

可是這時候，不是每個地方都刻穿了：同一片晶圓上，膜不是處處一樣厚，刻的速度也不是處處一樣快。所以還要再多刻一段，確保每一個洞都到底，這叫過蝕刻。太久會傷到下面那一層，太短有的洞會不通；洞越細越深，越難拿捏。

選擇比是什麼？

想像用橡皮擦擦鉛筆字：字很快就擦掉了，紙卻幾乎沒變薄。蝕刻也希望這樣：要刻的那一層掉得快，不想刻的掉得很慢。兩種材料被刻掉的速度相比，就叫選擇比。

選擇比高，過蝕刻多刻的那一段，下面那一層只掉一點點；選擇比低，多刻幾秒就可能刻穿。光阻自己也會被刻，選擇比不夠，光阻還沒撐到最後就先被吃光了。一般來說，靠化學反應刻比較「挑」材料，純靠撞擊的比較不挑；乾蝕刻把兩種力量放在一起，就是想同時要到「直」和「挑」。

刻錯了，可以重來嗎？

很難。黃光印錯了，只要還沒進蝕刻，可以把光阻洗掉重新印，這叫重工。蝕刻拿走的材料放不回去：刻得不夠，有時還能補刻；刻過頭、傷到下面那一層，就回不去了，嚴重的只能報廢。

為什麼蝕刻機每天都要有人盯？

因為腔體裡的狀態會慢慢飄。每刻一片，刻下來的東西有一部分會黏在腔體內壁上，慢慢積成一層。這層東西會吸收或放出電漿裡的成分，刻的速度就跟著變。同一份Recipe（機台照著跑的設定），這個月和下個月刻出來的可能不一樣。所以要照固定的步驟照顧它：

1. 定期PM（保養）：把腔體打開清乾淨，換掉磨耗的零件。
2. 清完之後腔壁太乾淨，頭幾片反而刻得跟平常不一樣。所以先跑幾片不是客戶貨的晶圓，讓內壁回到穩定的狀態，這叫 Season。
3. 再跑測試用的晶圓，量刻的速度、數多了幾顆微粒，在規格內才放回生產，這叫測機。
4. 平常刻完要量線寬，畫在管制圖上，看有沒有慢慢往一邊偏。

機台出狀況會亮燈，燈怎麼看，讀「機台上的紅黃綠燈是什麼意思？」；誰顧做出來的東西、誰顧機台，寫在「製程工程師和設備工程師差在哪？」。

在 fab24hr 裡

在 fab24hr，蝕刻是主角之一。按「進廠」、選「打工人的一天」，在「今天你是」卡片上點「量產廠」、左右滑到製程工程師，名字下面再點「蝕刻」，就是蝕刻製程工程師。深夜班 02:47 電話響了：ETCH-03 的 A 腔跳了 alarm，一片晶圓刻到一半卡在裡面。早班，機台開過腔，要決定跑幾片 Season、抽真空烤多久，讓蝕刻速率和 particle 都回到規格內。午班，要用補蝕刻把那一片沒刻完的補上，手動下貨的畫面一打開卻是全選；你沒按錯的話，出事的是隔壁 ETCH-05 的新人。晚班，ETCH-03 的氦氣流量一點一點往上爬，亮起了黃燈。

主線「晶片的一生」第 6 到 9 章，就是這位製程工程師的一天；第 5 章「最後一格」在研發線，蝕刻的研發製程工程師要在交給量產廠之前，定下氦氣流量的 alarm 上限。遊戲裡的公司、人物、機台編號和數字都是虛構的；蝕刻怎麼刻、為什麼要盯，照公開的一般資料寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。