能生产3nm！中科院成功研发全固态DUV光源技术：完全不同于ASML

3月25日消息，据悉，中国科学院成功研发除了突破性的固态DUV(深紫外)激光，可发射193nm的相干光，与目前主流的DUV曝光波长一致，能将半导体工艺推进至3nm。

据悉，ASML、佳能、尼康的DUV光刻机都采用了氟化氙(ArF)准分子激光技术，通过氩、氟气体混合物在高压电场下生成不稳定分子，释放出193nm波长的光子，然后以高能量的短脉冲形式发射，输出功率100-120W，频率8k-9kHz，再通过光学系统调整，用于光刻设备。

中科院的固态DUV激光技术完全基于固态设计，由自制的Yb:YAG晶体放大器生成1030nm的激光，在通过两条不同的光学路径进行波长转换。

一路采用四次谐波转换(FHG)，将1030nm激光转换为258nm，输出功率1.2W。

另路径采用光学参数放大(OPA)，将1030nm激光转换为1553nm，输出功率700mW。

之后，转换后的两路激光通过串级硼酸锂(LBO)晶体混合，生成193nm波长的激光光束。

最终获得的激光平均功率为70mW，频率为6kHz，线宽低于880MHz，半峰全宽(FWHM)小于0.11pm(皮米，千分之一纳米)，光谱纯度与现有商用准分子激光系统相当。

基于此，甚至可用于3nm的工艺节点。

这种设计可以大幅降低光刻系统的复杂度、体积，减少对于稀有气体的依赖，并大大降低能耗。

相关技术已经在国际光电工程学会(SPIE)的官网上公布。

不过相信大家也看出来了，这种全固态DUV光源技术虽然在光谱纯度上已经和商用标准相差无几，但是输出功率、频率都还低得多。对比ASML的技术，频率赢达到了约2/3，但输出功率只有0.7％的水平，因此仍然需要继续迭代、提升才能落地。