中科院突破！固态深紫外激光源助力3纳米半导体量产进程

中国科学院近期在激光科技领域取得了引人注目的进展，成功研制出一款新型的固态深紫外（DUV）激光源。这款激光源能够产生与当前主流DUV曝光技术相匹配的193纳米波长相干光，为半导体工艺向3纳米节点的推进提供了关键支撑。

目前，市场上主流的DUV光刻机，例如ASML、佳能和尼康等品牌，主要依赖于氟化氙（ArF）准分子激光技术。这种技术通过特定气体混合物在高压电场中的激发，释放出193纳米波长的光子，并以高能量短脉冲的形式发射，再经过复杂的光学系统调整应用于光刻设备。

相比之下，中科院此次研发的固态DUV激光技术采用了全新的设计思路。该技术首先利用自制的Yb:YAG晶体放大器生成1030纳米的激光，然后将其引导至两条不同的光学路径进行波长转换。其中一条路径通过四次谐波转换技术，将激光波长缩短至258纳米；另一条路径则利用光学参数放大技术，将激光波长转换为1553纳米。最终，这两束激光在串级硼酸锂（LBO）晶体中相遇并混合，成功产生了193纳米波长的激光光束。

经过精密测量，这款固态DUV激光源的性能表现出色。其平均功率达到了70毫瓦，频率为6千赫兹，线宽低于880兆赫兹，半峰全宽更是小于0.11皮米（即千分之一纳米）。这些参数表明，该激光源的光谱纯度与现有的商用准分子激光系统相当，完全能够满足高端半导体制造的需求。

除了光谱纯度方面的优势，这款固态DUV激光源还在降低光刻系统复杂度、减小体积、减少稀有气体依赖以及降低能耗等方面展现出了巨大潜力。然而，尽管其频率已经达到了现有技术的约三分之二水平，但输出功率仍有待进一步提升，才能达到实际应用的标准。因此，中科院将继续对这项技术进行深入研究和优化，以期早日实现其商业化应用。

值得注意的是，这一研究成果已经在国际光电工程学会（SPIE）的官方平台上公布，并引起了业界的广泛关注和热议。固态DUV激光技术的这一突破性进展，无疑为半导体产业的未来发展注入了新的活力和希望。