科儀新知
Plasma Technology
先進封裝製程中的關鍵界面工程
從 Cleaning、Activation、Descum 到 Etching
圖 1｜Plasma 在先進封裝中的四大功能：清潔、活化、去殘膠與蝕刻。
核心觀察 Plasma 的價值不只是「把表面洗乾淨」，而是以非接觸方式控制表面污染、表面能與化學反應性，讓 underfill、molding、bonding、sputter／plating 與後續微細製程得到更穩定的界面條件。
一、為什麼先進封裝越來越需要 Plasma？
先進封裝同時面對更細的線寬／線距、更高的互連密度，以及更多不同材料的堆疊。ABF、PI、PR、Cu、玻璃、矽、EMC、黏著層等材料在同一條製程鏈中交替出現，使「界面是否乾淨、是否容易潤濕、是否能可靠附著」直接影響良率與可靠度。
Plasma 利用電場／磁場將氣體轉換成含電子、離子、自由基與激發態物種的非平衡電漿。不同氣體與功率條件，可透過物理轟擊、化學反應或表面活化作用，選擇性地改變材料表面。
因此，Plasma 可被視為一種「製程賦能技術」：它往往不是最終產品本身，卻能決定後續製程能否穩定進行。
二、Plasma 的四大功能
- Cleaning 清潔
移除有機污染、氧化物、微量殘留與製程副產物，常位於 die attach、wire bonding、underfill、molding、de-bond 等製程前。 - Activation 表面活化
透過表面化學改質提升表面能與潤濕性，使 epoxy、underfill、molding compound 等材料更容易形成穩定界面。 - Descum / Strip 去殘膠／灰化
去除顯影後殘留 PR、PI 或 sacrificial layer，避免殘留物影響 RDL、sputter、electro-plating 與微細圖案。 Etching 蝕刻
以反應性物種進行乾式蝕刻，可控制材料移除速率、側壁形貌與方向性，應用於 ABF、Si、SiC、SiO₂ 等材料。
三、三種 Plasma 技術路線：如何選擇？
圖 2｜ICP-RIE、Plasma Enhanced、Microwave RPS／APS 的典型定位。
技術 | 主要特徵 | 典型應用 | 適合關注的指標 |
|---|---|---|---|
ICP-RIE | 高密度電漿＋bias 控制離子能量 | 微細蝕刻、ABF drilling、Si／SiC／SiO₂ | Etch rate、uniformity、AR、sidewall |
Plasma Enhanced | 大面積電極／流場／溫控整合 | Cleaning、activation、PI／PR etch、panel-level | Uniformity、contact angle、damage、throughput |
Microwave RPS | Remote plasma；電漿與工件分離 | Ashing、strip、cleaning、sacrificial layer | Ion damage、dissociation、etch rate、uniformity |
Microwave APS | 大型天線／array plasma | 大面積 PR／PI ashing、strip | Panel size、uniformity、throughput |
四、Plasma Tool：從提供資料看產品能力
圖 3｜依 NEMS 產品與應用定位。
產品架構包含 Batch Type 與 In-line Type，並可整合 Roller、Stage、Robot、EFEM 等傳送方式，以及 Industry 4.0／MES 連線。其應用範圍涵蓋 FOWLP／FOPLP、2.5D／3D、TSV、RDL、underfill、molding、de-bond 與 carrier recycle。
ICP-RIE 平台主打高電漿密度、高蝕刻均勻性與離子能量控制；ABF 應用工作尺寸最高 600×600 mm、典型蝕刻速率約 0.2–0.7 µm/min、aspect ratio 可達 10:1。以上數值屬原廠提供的典型規格，實際性能仍需依材料、recipe、膜厚與設備配置驗證。
Microwave RPS／APS 則以 remote plasma、低離子損傷及大面積處理為特色。 RPS 工作尺寸最高可至 12-inch wafer，APS 可至 700×700 mm²；PI／PR 典型蝕刻速率約 2／3 µm/min，實際數據同樣需透過 demo 與 customer recipe 驗證。
五、Plasma × FOWLP / FOPLP：最直接的應用場景
圖 4｜Plasma 可分散於 RDL、underfill、molding、de-bond 與 EOL 等多個節點
NEMS 提供的 FOWLP／FOPLP 製程資料，Plasma 可出現在 Pre-underfill cleaning、Before molding cleaning、RDL 前的 descum、Post-debond cleaning、carrier recycle，以及 RDL-EOL plasma 等節點。這代表 Plasma 並非單點設備，而可能成為一套跨製程的設備平台。
對 Panel-Level Packaging 而言，工作面積由 wafer 尺寸擴大到 510×515 mm、600×600 mm 甚至更大後，uniformity、氣體流場、溫度控制、電極設計、載具與搬運系統會變成重要設備差異化。
六、Plasma × Glass TGV：下一個值得關注的交集
Glass TGV 的成孔技術可包含雷射鑽孔、雷射改質後蝕刻、濕式／乾式蝕刻等路線。就製程整合而言，Plasma 不一定直接取代雷射成孔，更可能出現在微細結構修整、表面處理、殘留物去除、玻璃／金屬界面處理，以及與雷射＋濕蝕刻形成 hybrid process 的環節。
值得關注 若將 Plasma 與 Glass TGV 結合，建議評估：TGV 後清潔、玻璃表面活化、seed layer 前處理、Cu／glass interface、RDL dielectric etch、PR／PI descum，以及大型 panel 的 uniformity 與低損傷處理。
七、設備評估時，建議不要只看 Etch Rate
評估項目 | 為什麼重要 |
Uniformity | 大型 wafer／panel 中心到邊緣的一致性直接影響良率。 |
Ion Damage | 尤其是低介電材料、金屬界面、薄玻璃與敏感元件，需控制離子轟擊。 |
Surface Energy / Contact Angle | 清洗後的表面狀態會影響 underfill、molding、adhesive 等後續潤濕與附著。 |
Selectivity | 材料堆疊越複雜，越需要控制對不同材料的蝕刻選擇比。 |
Sidewall / Profile | 微細孔、RDL 與 dielectric 結構需要穩定的 profile。 |
Throughput / MTBF | 量產設備需同時兼顧 recipe 時間、維護頻率與 uptime。 |
Automation | Batch／In-line、Robot、EFEM、MES 整合能力會影響導入難度。 |
八、Plasma 思考
Plasma 的價值在於它可以跨越多個先進封裝節點，因此需求不一定會以「我要買 Plasma」出現，而可能從 underfill void、mold adhesion、RDL residue、Cu oxidation、ABF drilling、de-bond residue 或 surface wettability 等問題開始。
因此Plasma是「製程問題解決方案」，而非單純 Plasma Source。尤其 FOWLP／FOPLP、ABF、RDL、Glass Substrate、TGV 與 Chiplet 封裝都可作為後續應用切入點。
建議 Demo KPI Contact Angle 前／後、XPS／FTIR contamination、etch rate、within-panel uniformity、CD／profile、surface roughness、adhesion／pull test、underfill void、thermal cycling 後界面狀態，以及長時間連續運轉穩定性。
九、結語
Plasma 正從傳統 wafer fabrication 的乾式製程，逐步延伸成先進封裝中的「界面工程平台」。它可以在 cleaning、activation、descum、strip、etching 等不同節點，協助製程建立穩定且可重複的表面條件。
對辛耘 而言，Plasma 的市場價值值得從「單機設備」提升到「製程節點＋材料＋自動化＋量測」的完整方案。特別是 FOWLP／FOPLP、ABF、RDL、Glass TGV、2.5D／3D 等新型封裝架構，均可作為後續客戶開發與技術交流的切入點。
參考資料
• NEMS《Plasma Tools for FOWLP/FOPLP、2.5D/3D》公司簡報
• Nordson Electronics Solutions, Plasma Surface Treatment for Semiconductor Packaging and Assembly.
• Applied Sciences, A Comprehensive Review of Plasma Cleaning Processes Used in Semiconductor Packaging, 2025.
• IEEE CSTIC 2024, Perspective on Plasma Etching in Advanced Packaging.
• Nippon Electric Glass, Development of Large TGV Glass Core Substrates for Laser Modification / Etching and CO₂ Laser Processing, 2025.
• Electronics & Packaging, Research Progress, Challenges, and Future Prospects of TGV Technology for High-Performance Glass Substrates in Packaging, 2026.
• Micromachines, Process Integration and Reliability Challenges of Through-Glass Vias for Glass-Based Advanced Packaging: A Focused Review, 2026.
