中科院DUV光源獲突破！
2025-03-24 12:03:33 EETOP據國際光電工程學會（SPIE）報道，中國科學院（CAS）研究人員成功研發突破性的固態深紫外（DUV）激光，能發射 193 納米的相干光（Coherent Light），該波長目前被用于半導體曝光技術。
論文已刊登在spiedigitallibrary.org
據報道而這項技術已在中國實驗室中實現。如果光源技術能夠擴展，此裝置就可以用來制造曝光設備，但至于固態激光是否能成功擴展應用，仍存在未知數。
以傳統技術來看，ASML、Canon和Nikon的DUV光刻機利用氟化氬（ArF）準分子激光產生193nm光源。激光腔內包含氬氣與氟的混合物，以及氖氣作為緩沖氣體。當施加高壓電脈沖時，氬原子與氟原子被激發，短暫形成不穩定分子ArF（或準分子），此分子迅速返回基態，釋放出波長為193納米的光子。
由于激光以短而高能量的脈沖方式發射這些光子，輸出功率高達 100W-120W、頻率在 8~9 kHz，然后這束 193 納米光束透過光學系統進行整形、引導與穩定后，當光線進入曝光掃描機時，會透過光罩（photomask）將芯片電路圖案曝光至晶圓上。
中國科學院開發的測試裝置采用全固態方法產生193nm的光，完全避免使用氣體的準分子激光。它先使用自制的Yb：YAG晶體放大器，產生1,030納米的激光光束，隨后該光束被分成兩條光路，每條光路都經過不同的光學制程，以產生193納米所需的組件。
在第一條路徑中，1,030納米光束透過四倍頻產生（FHG，Fourth-Harmonic Generation）轉換成258納米的光束。「四倍頻生成」是種非線性光學制程，可將激光光束轉換成原始波長的四分之一。
在第二條路徑中，1,030納米光束的另一半被用于泵浦光學參數放大器，產生功率為700 mW的1,553納米光束。
這兩個光束（258納米和1,553納米）之后在串聯的三硼酸鋰（LBO）晶體中結合，產生波長為193納米的相干光，平均功率為70 mW，工作頻率為6 kHz。中國科學院表示，測試系統的線寬窄于880 MHz，其光譜純度性能可媲美目前使用的商用系統。
中國科學院系統使用全固態激光產生193nm的光，具備70 mW的平均功率和6 kHz的運作頻率，并實現小于880 MHz的窄線寬。然而，這一測試系統的輸出功率相比ASML ArF準分子激光系統仍存在數個數量級的差距，后者可提供100~120W的功率，且運作頻率達9 kHz。
雖然中國科學院的初步技術展示了可行性，但目前的低功率輸出使其還無法滿足商業化半導體制造的需求，因為芯片生產高度依賴高通量與穩定的制程，因此若要使這項技術成為可行的微影光源，可能還需經歷多代技術開發與提升。
