極紫外光刻（EUVL）技術是推進半導體制造工藝邁向更先進制程的關鍵技術路徑。目前主流的LPP-EUV光源系統(tǒng)通過10.6微米波長的紅外激光（IR）轟擊錫等離子體，從而產生極紫外輻射，并由收集鏡將這些輻射聚焦到中間焦點（IF）位置。然而，系統(tǒng)中殘余的紅外輻射若進入曝光光學系統(tǒng)，會產生不必要的熱負載，進而影響光刻系統(tǒng)的穩(wěn)定性和曝光質量。因此，有效抑制紅外輻射對保障光刻機性能至關重要。

目前業(yè)界通常在EUV收集鏡表面集成光譜純化濾波結構（Spectral Purity Filters, SPFs）來過濾紅外輻射能量，但現(xiàn)有評估方法僅依靠衍射效率這一單一物理量來評估抑制效果，缺乏全面性。

![圖1 （a）集成SPFs的收集鏡示意圖，（b）中間焦點處孔徑光闌表面的紅外能量分布，（c）LPP-EUV系統(tǒng)光路示意圖]

近期，中國科學院微電子研究所齊月靜研究員團隊在這一領域取得突破性進展。團隊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。該模型能夠對收集鏡紅外輻射通量進行積分及降維映射，有效整合了光源能量分布、收集鏡幾何面形、多層膜反射特性和光柵衍射效率等多項關鍵因素，實現(xiàn)了對各因素在收集鏡局部和全局IRSR貢獻機制及定量權重的精確分析。

![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]

與現(xiàn)有僅依賴單一物理量的評估方法相比，該模型引入了多變量綜合分析框架，證實了全局IRSR實際上是局部IRSR的加權調和平均積分，其中權函數為收集鏡表面的線性輻射通量密度。這一研究為收集鏡和SPF的協(xié)同優(yōu)化以及IRSR的精密測量奠定了堅實的理論基礎。

![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，入射與零級衍射的紅外光沿收集鏡子午方向的線性輻射通量微分]

相關研究成果以"Modeling and evaluation for the infrared suppression ratio of an EUV collector with integrated spectral purity filters"為題發(fā)表在光學領域期刊《Optics Express》上。微電子所博士生金浩為論文第一作者，齊月靜研究員擔任通訊作者。該研究獲得了中國科學院戰(zhàn)略先導科技專項（XDA0380000）的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.566106

來源：中國科學院微電子研究所