中國(guó)科學(xué)院近期在激光科技領(lǐng)域取得了引人注目的進(jìn)展，成功研制出一款新型的固態(tài)深紫外（DUV）激光源。這款激光源能夠產(chǎn)生與當(dāng)前主流DUV曝光技術(shù)相匹配的193納米波長(zhǎng)相干光，為半導(dǎo)體工藝向3納米節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)提供了關(guān)鍵支撐。

目前，市場(chǎng)上主流的DUV光刻機(jī)，例如ASML、佳能和尼康等品牌，主要依賴于氟化氙（ArF）準(zhǔn)分子激光技術(shù)。這種技術(shù)通過(guò)特定氣體混合物在高壓電場(chǎng)中的激發(fā)，釋放出193納米波長(zhǎng)的光子，并以高能量短脈沖的形式發(fā)射，再經(jīng)過(guò)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整應(yīng)用于光刻設(shè)備。

相比之下，中科院此次研發(fā)的固態(tài)DUV激光技術(shù)采用了全新的設(shè)計(jì)思路。該技術(shù)首先利用自制的Yb:YAG晶體放大器生成1030納米的激光，然后將其引導(dǎo)至兩條不同的光學(xué)路徑進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。其中一條路徑通過(guò)四次諧波轉(zhuǎn)換技術(shù)，將激光波長(zhǎng)縮短至258納米；另一條路徑則利用光學(xué)參數(shù)放大技術(shù)，將激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為1553納米。最終，這兩束激光在串級(jí)硼酸鋰（LBO）晶體中相遇并混合，成功產(chǎn)生了193納米波長(zhǎng)的激光光束。

經(jīng)過(guò)精密測(cè)量，這款固態(tài)DUV激光源的性能表現(xiàn)出色。其平均功率達(dá)到了70毫瓦，頻率為6千赫茲，線寬低于880兆赫茲，半峰全寬更是小于0.11皮米（即千分之一納米）。這些參數(shù)表明，該激光源的光譜純度與現(xiàn)有的商用準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)相當(dāng)，完全能夠滿足高端半導(dǎo)體制造的需求。

除了光譜純度方面的優(yōu)勢(shì)，這款固態(tài)DUV激光源還在降低光刻系統(tǒng)復(fù)雜度、減小體積、減少稀有氣體依賴以及降低能耗等方面展現(xiàn)出了巨大潛力。然而，盡管其頻率已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有技術(shù)的約三分之二水平，但輸出功率仍有待進(jìn)一步提升，才能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。因此，中科院將繼續(xù)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深入研究和優(yōu)化，以期早日實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化應(yīng)用。

值得注意的是，這一研究成果已經(jīng)在國(guó)際光電工程學(xué)會(huì)（SPIE）的官方平臺(tái)上公布，并引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注和熱議。固態(tài)DUV激光技術(shù)的這一突破性進(jìn)展，無(wú)疑為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展注入了新的活力和希望。