極紫外光刻（EUVL）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工藝制程的重要途徑。LPP-EUV光源是當(dāng)前極紫外光刻機(jī)采用的主流光源，其利用波長(zhǎng)為10.6um的紅外激光（IR）轟擊Sn等離子體釋放出EUV輻射，并通過收集鏡將EUV輻射會(huì)聚到中間焦點(diǎn)（IF）處。冗余的紅外輻射進(jìn)入曝光光學(xué)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生熱負(fù)載，影響光刻系統(tǒng)穩(wěn)定性和曝光圖樣質(zhì)量，因此研究紅外輻射抑制技術(shù)對(duì)保證光刻機(jī)性能至關(guān)重要。在EUV收集鏡的表面集成光譜純化濾波結(jié)構(gòu)（Spectral Purity Filters, SPFs）可在一定程度上將紅外輻射能量從EUV輻射中濾除，目前僅依賴衍射效率單一物理量評(píng)估紅外輻射抑制效果。

圖1 （a）集成SPFs的收集鏡示意圖，（b）中間焦點(diǎn)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。

近日，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所齊月靜研究員團(tuán)隊(duì)針對(duì)集成SPF的EUV收集鏡紅外輻射抑制效果評(píng)估問題，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，該模型可對(duì)收集鏡紅外輻射通量進(jìn)行積分及降維映射，有效整合光源能量分布、收集鏡幾何面形、多層膜反射特性和光柵衍射效率等關(guān)鍵因素，實(shí)現(xiàn)了各因素對(duì)收集鏡局部和全局IRSR貢獻(xiàn)機(jī)制和定量權(quán)重的精確分析。較現(xiàn)有僅依賴衍射效率單一物理量的紅外抑制效果評(píng)估方法，所提模型引入了多變量綜合分析框架，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。該研究為收集鏡和SPF協(xié)同優(yōu)化及IRSR精密測(cè)量打下理論基礎(chǔ)。

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。

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。

基于本研究成果的論文“Modeling and evaluation for the infrared suppression ratio of an EUV collector with integrated spectral purity filters”發(fā)表于光學(xué)期刊《Optics Express》。微電子所博士生金浩為第一作者，齊月靜研究員為通訊作者。此研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA0380000）的支持。

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