能生產3奈米晶片！ 陸科學院研發全固態DUV光源技術

中國科學院研發出突破性的固態深紫外線（DUV）雷射，可發射193奈米的相干光（Coherent Light），與目前主流的DUV曝光波長一致，能將半導體製程推進至3奈米。相關論壇已經於本月初被披露在了國際光電工程學會（SPIE）的官網上。

然而這種全固態DUV光源技術雖然在光譜純度上，已和商用標準相差無幾，但是輸出功率、頻率都還低很多。對比ASML的技術，頻率達到了約三分之二，但輸出功率只有0.7％的水平，因此仍然需要繼續迭代、提升才能商用。

快科技報導，ASML、佳能、Nikon的DUV曝光機都採用氟化氙（ArF）準分子雷射技術，透過氬、氟氣體混合物在高壓電場下生成不穩定分子，釋放出193奈米波長的光子，然後以高能量的短脈衝形式發射，輸出功率100到120W，頻率8k-9kHz，再透過光學系統調整，用於曝光設備。

中科院的固態DUV雷射技術完全基於固態設計，由自製的Yb:YAG晶體放大器產生1030奈米的雷射，在通過兩條不同的光學路徑進行波長轉換。之後，轉換後的兩路雷射透過串級硼酸鋰（LBO）晶體混合，產生193奈米波長的雷射光束。

最後獲得的雷射平均功率為70mW，頻率為6kHz，線寬低於880MHz，半峰全寬（FWHM）小於0.11皮米（千分之一奈米），光譜純度與現有商用準分子雷射系統相當。基於此，可用於3奈米的製程節點。

報導稱，這種設計可以大幅降低微影系統的複雜度、體積，減少對於稀有氣體的依賴，並大幅降低能耗。