比利時微電子研究中心（imec）證實，在極紫外光刻（EUV）曝光后的關(guān)鍵步驟中，對氣體成分進(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，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

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，比利時微電子研究中心進(jìn)一步證實，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。

比利時微電子研究中心的伊萬?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，我們觀察到光刻膠的感光速度加快了 15%-20%—— 這一趨勢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：通過控制氣體成分，我們獲得了一個全新的研究維度，可深入探究環(huán)境因素對金屬氧化物光刻膠 lithographic 變異性的影響根源。設(shè)備制造商可將這些見解作為參考，對其工具進(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?！?/p>

上述研究成果是通過 BEFORCE 工具實現(xiàn)的 —— 這是比利時微電子研究中心研發(fā)的一款獨特研究設(shè)備，專門用于探究周圍環(huán)境對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。這種獨特的設(shè)計，再加上集成的感光速度測量功能，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?！?/p>

后續(xù)研究方向

為充分發(fā)揮氣體成分對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程中涉及的化學(xué)機(jī)理。

目前，相關(guān)實驗正在持續(xù)進(jìn)行中 —— 研究團(tuán)隊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)。

計劃為 BEFORCE 工具新增先進(jìn)的計量功能，這將助力比利時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)行光刻膠評估。

相關(guān)研究成果及初步的基礎(chǔ)研究見解，已在 2026 年 SPIE 先進(jìn)光刻 + 圖形化會議上以兩篇論文的形式發(fā)布：

1. 論文編號 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?波倫蒂爾等）

2. 論文編號 13983-50——《環(huán)境因素對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）