中科院微电子所突破 EUV 光刻技术瓶颈

极紫外光刻（EUVL）技术作为实现先进工艺制程的关键路径，在半导体制造领域占据着举足轻重的地位。当前，LPP-EUV 光源是极紫外光刻机所采用的主流光源，其工作原理是利用波长为 10.6um 的红外激光（IR）轰击 Sn 等离子体，从而释放出 EUV 辐射，随后通过收集镜将 EUV 辐射会聚到中间焦点（IF）处。

然而，在这一过程中，冗余的红外辐射若进入曝光光学系统，将会产生热负载，对光刻系统的稳定性以及曝光图样质量造成不良影响。因此，深入研究红外辐射抑制技术，对于保障光刻机的高性能运行具有至关重要的意义。

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在此背景下，中国科学院微电子研究所齐月静研究员团队取得了重要突破。该团队聚焦于集成光谱纯化滤波结构（SPFs）的 EUV 收集镜红外辐射抑制效果评估问题，创新性地提出了基于线性辐射通量密度的红外抑制比（Infrared Suppression Ratio, IRSR）理论模型。这一模型具备强大的功能，它能够对收集镜红外辐射通量进行积分及降维映射，进而有效地整合光源能量分布、收集镜几何面形、多层膜反射特性和光栅衍射效率等诸多关键因素。通过该模型，科研人员得以实现对各因素对收集镜局部和全局 IRSR 贡献机制的深入剖析，以及定量权重的精确计算。

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图2 在（a）均匀分布、（b）朗伯分布和（c）高斯分布的红外辐射源条件下，收集镜表面的线性辐射通量密度随归一化入射口径和椭圆率的变化。

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图3 在（a）均匀分布、（b）朗伯分布和（c）高斯分布的红外辐射源条件下，入射与零级衍射的红外光沿收集镜子午方向的线性辐射通量微分。

与现有的仅依赖衍射效率单一物理量来评估红外抑制效果的方法相比，齐月静研究员团队提出的模型具有显著优势。该模型引入了多变量综合分析框架，通过严谨的理论推导证实了全局 IRSR 是局部 IRSR 的加权调和平均积分，其中权函数为收集镜表面线性辐射通量密度。这一发现极大地丰富了对红外辐射抑制效果评估的维度，为后续的研究和优化工作提供了更为全面和准确的理论支撑。

该研究成果为收集镜和 SPF 的协同优化以及 IRSR 的精密测量奠定了坚实的理论基础，具有极高的学术价值和实际应用潜力。基于此项研究成果撰写的论文 “Modeling and evaluation for the infrared suppression ratio of an EUV collector with integrated spectral purity filters” 已发表于光学期刊《Optics Express》，这一成果也得到了中国科学院战略先导科技专项（XDA0380000）的大力支持。

中科院微电子所的这一进展，无疑为 EUV 光刻技术的发展注入了新的活力。在全球半导体产业竞争日益激烈的当下，每一项技术突破都可能成为改变格局的关键因素。未来，随着该理论模型在实际应用中的不断完善和拓展，有望推动 EUV 光刻技术实现更大的飞跃，助力我国在半导体制造领域迈向更高的台阶。我们期待着科研人员能够在这一基础上，继续深入探索，取得更多具有开创性的成果，为我国的科技进步和产业发展做出更为卓越的贡献。

来源：半导体芯科技
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审核编辑 黄宇