極紫外光刻（EUVL）技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工藝制程的關(guān)鍵路徑，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。當(dāng)前，LPP-EUV 光源是極紫外光刻機(jī)所采用的主流光源，其工作原理是利用波長為 10.6um 的紅外激光（IR）轟擊 Sn 等離子體，從而釋放出 EUV 輻射，隨后通過收集鏡將 EUV 輻射會(huì)聚到中間焦點(diǎn)（IF）處。

然而，在這一過程中，冗余的紅外輻射若進(jìn)入曝光光學(xué)系統(tǒng)，將會(huì)產(chǎn)生熱負(fù)載，對(duì)光刻系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及曝光圖樣質(zhì)量造成不良影響。因此，深入研究紅外輻射抑制技術(shù)，對(duì)于保障光刻機(jī)的高性能運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義。

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在此背景下，中國科學(xué)院微電子研究所齊月靜研究員團(tuán)隊(duì)取得了重要突破。該團(tuán)隊(duì)聚焦于集成光譜純化濾波結(jié)構(gòu)（SPFs）的 EUV 收集鏡紅外輻射抑制效果評(píng)估問題，創(chuàng)新性地提出了基于線性輻射通量密度的紅外抑制比（Infrared Suppression Ratio, IRSR）理論模型。這一模型具備強(qiáng)大的功能，它能夠?qū)κ占R紅外輻射通量進(jìn)行積分及降維映射，進(jìn)而有效地整合光源能量分布、收集鏡幾何面形、多層膜反射特性和光柵衍射效率等諸多關(guān)鍵因素。通過該模型，科研人員得以實(shí)現(xiàn)對(duì)各因素對(duì)收集鏡局部和全局 IRSR 貢獻(xiàn)機(jī)制的深入剖析，以及定量權(quán)重的精確計(jì)算。

編輯

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圖2 在（a）均勻分布、（b）朗伯分布和（c）高斯分布的紅外輻射源條件下，收集鏡表面的線性輻射通量密度隨歸一化入射口徑和橢圓率的變化。

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圖3 在（a）均勻分布、（b）朗伯分布和（c）高斯分布的紅外輻射源條件下，入射與零級(jí)衍射的紅外光沿收集鏡子午方向的線性輻射通量微分。

與現(xiàn)有的僅依賴衍射效率單一物理量來評(píng)估紅外抑制效果的方法相比，齊月靜研究員團(tuán)隊(duì)提出的模型具有顯著優(yōu)勢(shì)。該模型引入了多變量綜合分析框架，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)證實(shí)了全局 IRSR 是局部 IRSR 的加權(quán)調(diào)和平均積分，其中權(quán)函數(shù)為收集鏡表面線性輻射通量密度。這一發(fā)現(xiàn)極大地豐富了對(duì)紅外輻射抑制效果評(píng)估的維度，為后續(xù)的研究和優(yōu)化工作提供了更為全面和準(zhǔn)確的理論支撐。

該研究成果為收集鏡和 SPF 的協(xié)同優(yōu)化以及 IRSR 的精密測(cè)量奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，具有極高的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用潛力。基于此項(xiàng)研究成果撰寫的論文 “Modeling and evaluation for the infrared suppression ratio of an EUV collector with integrated spectral purity filters” 已發(fā)表于光學(xué)期刊《Optics Express》，這一成果也得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA0380000）的大力支持。

中科院微電子所的這一進(jìn)展，無疑為 EUV 光刻技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭日益激烈的當(dāng)下，每一項(xiàng)技術(shù)突破都可能成為改變格局的關(guān)鍵因素。未來，隨著該理論模型在實(shí)際應(yīng)用中的不斷完善和拓展，有望推動(dòng) EUV 光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)更大的飛躍，助力我國在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域邁向更高的臺(tái)階。我們期待著科研人員能夠在這一基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入探索，取得更多具有開創(chuàng)性的成果，為我國的科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更為卓越的貢獻(xiàn)。

來源：半導(dǎo)體芯科技
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審核編輯 黃宇