比利時微電子研究中心（imec）證實，在極紫外光刻（EUV）的曝光后烘烤（PEB）環節，將氧濃度提升至大氣水平以上，可顯著提高金屬氧化物光刻膠（MOR）的感光速度。感光速度加快意味著光刻膠能以更低的 EUV 曝光劑量達到目標圖形尺寸，這將直接提升 EUV 光刻機的產能，并降低曝光工序成本。此前，行業并未將曝光后烘烤腔室的氣體成分作為 EUV 光刻的重要優化方向，因此該研究成果具有重要意義，但其產業化前景仍有待觀察。

imec 的科研人員發現，在 EUV 曝光后烘烤環節，將氧濃度從空氣環境中的 21% 提升至 50%，可使光刻膠感光速度提升 15% 至 20%，即金屬氧化物光刻膠能以更低的 EUV 曝光劑量形成目標尺寸的圖形。曝光劑量降低會縮短曝光時間，進而提升 EUV 光刻機的每小時產能，同時降低單晶圓、最終到單顆芯片的 EUV 曝光工序成本，不過這一成本下降預計不會對芯片最終產品的整體成本產生顯著影響。imec 表示，這一性能提升效果，在實驗性和商用金屬氧化物光刻膠上均得到了驗證。

金屬氧化物光刻膠已成為先進制程技術的主流候選光刻膠，廣泛適配低數值孔徑（Low-NA）EUV 光刻，并將最終用于高數值孔徑（High-NA）EUV 光刻。相比目前行業主流使用的化學放大光刻膠（CAR），金屬氧化物光刻膠具備更高的分辨率、更低的線邊緣粗糙度，且在劑量 - 尺寸調控上表現更優。其高分辨率和低線邊緣粗糙度的特性，能直接提升高數值孔徑 EUV 光刻系統在關鍵層最小圖形上的圖形轉移能力。而 imec 此次的研究發現表明，可通過調控曝光后烘烤環節的環境條件，進一步強化金屬氧化物光刻膠的性能。

圖表注氧對模型及商用金屬氧化物光刻膠 EUV 曝光劑量的影響

（數據顯示，當氧濃度高于空氣環境中的 21% 時，所需的 EUV 曝光劑量出現顯著下降）（圖片來源：imec）

需要注意的是，曝光后烘烤是整個光刻流程中最敏感的工序之一。該環節會激活并推動曝光過程中光子引發的化學反應，因此溫度、升溫速率、烘烤時間、環境氣氛的微小變化，都會對圖形關鍵尺寸（CD）、線邊緣粗糙度（LER）和隨機缺陷水平產生巨大影響 —— 同一種參數組合可能提升良率，另一種則可能成為良率殺手。因此，改變曝光后烘烤模塊內的氣體成分，不僅從半導體制造流程本身而言意義重大，還需綜合考量材料長期穩定性、設備氧化、生產安全等諸多問題。

在標準的 EUV 量產環境中，晶圓先在真空環境中完成曝光，隨后被傳送至烘烤模塊，在含 21% 氧的常規潔凈室空氣環境中進行烘烤。為開展本次實驗，imec 研發了一款名為 BEFORCE 的專用設備，可將晶圓的傳輸和烘烤工序與晶圓廠的周邊環境隔離開來。該系統集成了氣體注入與混合功能，還內置了感光速度計量模塊，研究人員可通過它調控腔室內的氧濃度，同時監測光刻膠的性能。而要將 imec 的這一研究成果落地應用，晶圓代工廠需要求設備商對曝光后烘烤設備進行改造，實現 BEFORCE 設備的同等功能。

BEFORCE 設備全稱為：可控環境下用于光刻膠評估、集成傅里葉變換紅外光譜與脫氣測量的烘烤及 EUV 系統。

imec 高級研究員伊萬?波朗蒂爾表示：“這只是 BEFORCE 設備帶來的首個研究成果，通過調控氣體成分，我們又多了一個研究手段，可深入探究環境因素對金屬氧化物光刻膠光刻差異性的影響機理。設備制造商可將這一研究結論作為指導，對現有設備進行改造，從而提升 EUV 光刻的產能和工藝穩定性。”