能生產3nm！中科院成功研發全固態DUV光源技術：完全不同于ASML

快科技3月25日消息，據悉，中國科學院成功研發除了突破性的固態DUV(深紫外)激光，可發射193nm的相干光，與目前主流的DUV曝光波長一致，能將半導體工藝推進至3nm。

據悉，ASML、佳能、尼康的DUV光刻機都采用了氟化氙(ArF)準分子激光技術，通過氬、氟氣體混合物在高壓電場下生成不穩定分子，釋放出193nm波長的光子，然后以高能量的短脈沖形式發射，輸出功率100-120W，頻率8k-9kHz，再通過光學系統調整，用于光刻設備。

中科院的固態DUV激光技術完全基于固態設計，由自制的Yb:YAG晶體放大器生成1030nm的激光，在通過兩條不同的光學路徑進行波長轉換。

一路采用四次諧波轉換(FHG)，將1030nm激光轉換為258nm，輸出功率1.2W。

另路徑采用光學參數放大(OPA)，將1030nm激光轉換為1553nm，輸出功率700mW。

之后，轉換后的兩路激光通過串級硼酸鋰(LBO)晶體混合，生成193nm波長的激光光束。

最終獲得的激光平均功率為70mW，頻率為6kHz，線寬低于880MHz，半峰全寬(FWHM)小于0.11pm(皮米，千分之一納米)，光譜純度與現有商用準分子激光系統相當。

基于此，甚至可用于3nm的工藝節點。

這種設計可以大幅降低光刻系統的復雜度、體積，減少對于稀有氣體的依賴，并大大降低能耗。

相關技術已經在國際光電工程學會(SPIE)的官網上公布。

不過相信大家也看出來了，這種全固態DUV光源技術雖然在光譜純度上已經和商用標準相差無幾，但是輸出功率、頻率都還低得多。

對比ASML的技術，頻率贏達到了約2/3，但輸出功率只有0.7％的水平，因此仍然需要繼續迭代、提升才能落地。