在先进制程芯片制造的光刻环节，氦气等离子体的作用逻辑始终是半导体制程领域关注度较高的细分技术方向。不同于常规惰性气体在制程中仅作为保护介质的定位，经过特定功率激发产生的氦气等离子体，会直接对光刻胶的表面结构、组分稳定性产生多重可量化的作用效果。
低能量密度下的氦气等离子体接触光刻胶表层时，会优先打断光刻胶高分子链顶端的弱键合基团，在不破坏主体交联结构的前提下，在光刻胶表层形成密集的极性官能团位点，这类位点能够显著提升后续刻蚀环节中掩模层与光刻胶的结合力，避免出现边缘钻蚀导致的线宽偏移，7nm以下制程中引入该预处理步骤的产线，光刻胶与掩模的结合牢固度可提升约42%，线宽均匀度的波动范围可控制在0.15nm以内。
当等离子体激发功率阈值超过设定区间时，氦气的亚稳态粒子会持续轰击光刻胶表层，逐步渗透进入高分子交联网络的间隙，引发局部的断链反应，此时光刻胶的表面粗糙度会出现反向抬升，同时表层的抗刻蚀能力会出现阶梯式下降。部分制程参数匹配失当的产线曾出现过，氦气等离子体处理时长超出标准值2秒，光刻胶的刻蚀选择比就从原有的4.1跌落至1.8，直接导致后续刻蚀环节的图形转移失真。
氦气等离子体的存在还会直接影响光刻胶曝光后的显影速率，由于氦气粒子的质量极轻，不会像氩气等离子体那样在轰击过程中嵌入光刻胶内部形成杂质残留，只会通过表面的官能团改性改变显影液对光刻胶的浸润性，经过参数优化的氦气等离子体处理，能够让光刻胶未曝光区域的显影溶解速率降低30%左右，有效避免显影过度导致的图形边缘坍塌，对于EUV光刻工艺中厚度仅数十纳米的超薄光刻胶层而言，这种低损伤的改性作用是其他类型等离子体难以替代的。
需要注意的是，不同化学组分的光刻胶对氦气等离子体的耐受区间存在明显差异，含硅元素的硬掩模光刻胶对氦气等离子体的功率耐受上限比常规碳基光刻胶高出约60%，而掺有光敏助剂的深紫外光刻胶，在接触到过量氦气等离子体时还会出现光敏基团提前失活的问题，直接导致光刻胶的曝光灵敏度下降，无法达到预设的曝光阈值要求。当前主流晶圆厂都会将氦气等离子体的激发功率、处理时长、腔体气压三个参数绑定到对应光刻胶型号的专属制程库中，通过闭环参数管控规避非预期的作用效果，在利用其表面改性优势的同时，将可能出现的性能波动控制在制程允许的误差范围内。
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