等离子体作为物质的第四态，通过射频电源（13.56MHz/2.45GHz）电离工艺气体（如O₂、Ar、CF₄等），生成包含离子、电子、自由基的高活性粒子群。在晶圆清洗中，这些粒子通过双重作用实现纳米级清洁：
物理轰击：氩离子（Ar⁺）以数百电子伏特动能撞击表面，剥离颗粒污染物和金属杂质；
化学刻蚀：氧气等离子体将光刻胶残留物氧化为CO₂、H₂O等挥发性物质，通过真空泵排出。
关键技术参数包括气体配比（O₂去除有机物，H₂/Ar混合气体还原金属氧化物）、功率控制（100-500W避免热损伤）及真空度（10-1000Pa）。
工艺优势与传统湿法清洗对比
对比维度真空等离子清洗湿法清洗清洁精度纳米级污染物去除（深宽比>10:1结构）微米级，高深宽比区域清洗不均表面损伤低温（<150℃）处理，无晶格应力化学溶液易腐蚀敏感层环保性无废液排放，能耗降低40%需处理酸碱废液工艺控制参数数字化调节（气体/功率/时间）依赖溶液浓度和浸泡时间
典型案例显示，3D NAND闪存制造中，等离子清洗使512层堆叠结构的深孔污染物清除率提升至99%，芯片良率从82%升至97%。
半导体封装中的核心应用场景
晶圆级预处理
倒装芯片工艺中清除凸点（Bump）成型区的光刻胶残留，使脱落率降至0.05%以下；
铜互连层采用氮气等离子体选择性去除TaN阻挡层，提升电迁移性能。
先进封装适配
2.5D/3D封装中，通过CF₄/O₂混合气体刻蚀硅通孔（TSV）内的聚合物，避免湿法清洗的"钻蚀效应"；
晶圆切割前处理使铜凸块表面粗糙度增加，亲水性接触角从86°降至11°，增强封装可靠性。
缺陷控制优化
某厂商优化射频功率（200W）与气体流量（O₂:CF₄=4:1）后，光刻胶去除速率提升30%，腔体温度稳定在120℃±5℃；
实时等离子体密度监测技术可将清洗均匀性误差控制在±2%以内。
技术挑战与发展趋势
当前瓶颈包括：高频电源稳定性要求高（±1%功率波动）、超薄栅氧化层（<5nm）易受离子损伤。未来方向聚焦：
智能化控制：集成AI算法动态调节参数，如根据晶圆表面状态自动匹配气体比例；
材料扩展：碳化硅（SiC）功率器件低温清洗工艺开发；
设备集成：与原子层沉积（ALD）设备联机，实现"清洗-镀膜"全流程自动化。
