揭示高端芯片制造中EUV光源背后的复杂流动机制 | NSR

发布时间：2026-06-28来源：中国科学杂志社

极紫外光刻技术是推动半导体器件持续发展的关键技术之一。在 EUV 光刻机中，光源系统需要产生强烈、稳定且波长约为 13.5 纳米的极紫外光。实现这一过程的核心方式，是利用高功率激光轰击微米尺度的熔融锡液滴，使其形成高温等离子体并辐射出极紫外光。

这一过程看似简单，但其背后涉及极其复杂的物理机制。在一篇新的综述文章中，研究人员系统梳理了激光产生等离子体 EUV 光源中的流动机制与建模挑战。作者指出，EUV 光源的产生不仅是等离子体物理或光学工程问题，更是一个典型的跨尺度、多物理场耦合流体力学问题，涉及激光与液滴相互作用、液滴变形、辐射输运、相变过程以及碎屑输运等多个环节。

该综述强调，EUV 光源研究面临的一个核心挑战，是其时间和空间尺度跨度极大。整个过程从超快激光与锡液滴相互作用开始，经历液滴快速变形、等离子体形成与辐射释放，随后又延伸到碎屑在低压腔室中的迁移、沉积与控制。这些过程横跨从纳秒到秒级、从微米到设备尺度的范围，使得直接数值模拟和实验观测都面临巨大困难。

作者进一步指出，碎屑控制是提升 EUV 光源稳定性和寿命的关键问题。即使光源能够产生足够强的极紫外辐射，激光作用后产生的锡离子、原子团簇、微液滴和其他碎屑仍可能污染收集镜，降低光学系统效率并缩短设备使用寿命。因此，理解碎屑如何产生、如何在腔室中运动，以及如何通过缓冲气流或磁场等方式进行调控，对于发展高性能 EUV 光源至关重要。

作者认为，流体力学将在下一代高效率、高稳定性、低污染 EUV 光源设计中发挥越来越重要的作用。这一认识不仅有助于提升当前 EUV 光刻系统的可靠性，也可能为未来超越现有 EUV 技术的新型光刻光源提供理论基础和工程思路。

该文章作者包括庄启亮、王伯福、王峰、闫锐、丁航、孙超、周全。通讯作者包括丁航、孙超、周全。参与机构包括上海大学、清华大学和中国科学技术大学，发表在《国家科学评论》。

文章信息

Flow physics and modeling in extreme ultraviolet sources

National Science Review

https://doi.org/10.1093/nsr/nwag298

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