比利時(shí)微電子研究中心（imec）證實(shí)，在極紫外光刻（EUV）曝光后的關(guān)鍵步驟中，對(duì)氣體成分進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可最大限度降低所需曝光劑量，進(jìn)而顯著提升晶圓產(chǎn)能。

具體而言，當(dāng)極紫外光刻曝光后烘烤（post-exposure bake）步驟在高氧濃度環(huán)境下進(jìn)行時(shí)，金屬氧化物光刻膠（MORs）的劑量響應(yīng)性能得到了顯著改善。

金屬氧化物光刻膠的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

金屬氧化物光刻膠（MORs）已成為先進(jìn)極紫外光刻應(yīng)用的核心候選材料，相較于化學(xué)放大光刻膠（CARs），它具備更高的分辨率、更低的線(xiàn)邊緣粗糙度，以及更優(yōu)異的 “劑量 - 尺寸” 控制性能。

在采用高數(shù)值孔徑（High NA）極紫外光刻技術(shù)曝光的最高分辨率金屬層制程中，金屬氧化物光刻膠對(duì)微小圖形和薄膠膜的圖案轉(zhuǎn)移能力更為突出，因此極具應(yīng)用吸引力。

如今，比利時(shí)微電子研究中心進(jìn)一步證實(shí)，在極紫外光刻的曝光后烘烤步驟（即光刻膠曝光后、顯影前的關(guān)鍵熱處理環(huán)節(jié)）中，將氧濃度提升至大氣環(huán)境濃度以上，可進(jìn)一步優(yōu)化金屬氧化物光刻膠的劑量響應(yīng)性能。

比利時(shí)微電子研究中心的伊萬(wàn)?波倫蒂爾表示：“當(dāng)曝光后烘烤環(huán)節(jié)的氧濃度從大氣環(huán)境的 21% 提升至 50% 時(shí)，我們觀(guān)察到光刻膠的感光速度加快了 15%-20%—— 這一趨勢(shì)在模型金屬氧化物光刻膠和商用金屬氧化物光刻膠材料中均有體現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)首次表明，在關(guān)鍵光刻步驟中精準(zhǔn)控制氣體成分，可大幅降低極紫外光刻所需的曝光劑量，直接提升極紫外光刻機(jī)的產(chǎn)能并降低工藝成本。這只是 BEFORCE 工具取得的初步成果：通過(guò)控制氣體成分，我們獲得了一個(gè)全新的研究維度，可深入探究環(huán)境因素對(duì)金屬氧化物光刻膠 lithographic 變異性的影響根源。設(shè)備制造商可將這些見(jiàn)解作為參考，對(duì)其工具進(jìn)行優(yōu)化，以進(jìn)一步提升極紫外光刻的產(chǎn)能和穩(wěn)定性。”

上述研究成果是通過(guò) BEFORCE 工具實(shí)現(xiàn)的 —— 這是比利時(shí)微電子研究中心研發(fā)的一款獨(dú)特研究設(shè)備，專(zhuān)門(mén)用于探究周?chē)h(huán)境對(duì)金屬氧化物光刻膠關(guān)鍵尺寸（CD）穩(wěn)定性和性能的影響。

比利時(shí)微電子研究中心的凱文?多尼解釋道：“在商用極紫外光刻集群設(shè)備中，涂膠晶圓先在真空中完成曝光，隨后被轉(zhuǎn)移至曝光后烘烤單元，在大氣環(huán)境下進(jìn)行加熱處理。而我們的 BEFORCE 工具能夠模擬這些操作流程，但晶圓轉(zhuǎn)移和曝光后烘烤環(huán)節(jié)均與潔凈室大氣環(huán)境隔離，可通過(guò)氣體注入和混合系統(tǒng)，在精準(zhǔn)控制的環(huán)境中進(jìn)行。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)，再加上集成的感光速度測(cè)量功能，是揭示氧氣在提升金屬氧化物光刻膠劑量響應(yīng)中關(guān)鍵作用的核心。”

后續(xù)研究方向

為充分發(fā)揮氣體成分對(duì)金屬氧化物光刻膠性能的積極作用，必須從根本上深入理解光刻膠在曝光后烘烤過(guò)程中涉及的化學(xué)機(jī)理。

目前，相關(guān)實(shí)驗(yàn)正在持續(xù)進(jìn)行中 —— 研究團(tuán)隊(duì)利用集成的傅里葉變換紅外光譜儀，捕捉不同環(huán)境條件下烘烤過(guò)程中光刻膠的化學(xué)變化，并將其與金屬氧化物光刻膠的性能表現(xiàn)相關(guān)聯(lián)。

計(jì)劃為 BEFORCE 工具新增先進(jìn)的計(jì)量功能，這將助力比利時(shí)微電子研究中心取得更具影響力的研究成果。

此外，BEFORCE 工具的應(yīng)用范圍可進(jìn)一步拓展，既能用于研究金屬氧化物光刻膠，也可用于化學(xué)放大光刻膠（CARs）的相關(guān)研究，且比利時(shí)微電子研究中心的合作伙伴可借助該工具進(jìn)行光刻膠評(píng)估。

相關(guān)研究成果及初步的基礎(chǔ)研究見(jiàn)解，已在 2026 年 SPIE 先進(jìn)光刻 + 圖形化會(huì)議上以?xún)善撐牡男问桨l(fā)布：

1. 論文編號(hào) 13983-36——《利用曝光后烘烤的大氣環(huán)境，探索金屬氧化物光刻膠的新型劑量降低策略》（作者：伊萬(wàn)?波倫蒂爾等）

2. 論文編號(hào) 13983-50——《環(huán)境因素對(duì)金屬氧化物光刻膠光刻化學(xué)性能影響的化學(xué)根源》（作者：凱文?多尼等）