极紫外光源腔体内流场与碎片迁移的数值模拟

实际的极紫外(EUV)光源产生所需的 13.5 nm 辐射，但也会产生碎片，这极大限制了光刻中收集镜的寿命。在本研究中，我们利用直接数值模拟(DNS)探讨了缓冲气体在 EUV 光源腔体内输运碎片粒子的作用。我们的研究涉及一个 2m $\times$ 1m $\times$ 1m 的矩形腔体，其中注入的射流受侧向出口影响。碎片粒子以指定的初始速度被引入腔体，模拟直径范围从 0.1 $\mu$m 到 1 $\mu$m 的球形辐射图案。改变缓冲气体的流入速度（从 $1$m/s 到 $50$m/s）揭示了流场的形态转变。在低流入速度下，流动保持稳定；而在较高流入速度下，则诱导出聚集的角涡形成。当流入速度达到足够高时，射流可以穿透整个腔体并冲击端壁。有趣的是，由此产生的再循环流导致了螺旋状出流的自发形成。不同流入速度下的不同流场结构导致了不同的粒子输运模式。对于低速气体，它能有效排出所有小于 0.4 $\mu$m 的粒子；而对于高速气体，这些细小粒子会在端壁附近积聚，难以被提取。我们的发现突出了在多种应用（尤其是 EUV 光源腔体）中控制流场条件对于有效输运和清除碎片粒子的重要性。