中科院成功研发固态DUV激光技术，助力半导体工艺迈向3nm

一、中科院取得固态DUV激光技术突破

中国科学院成功研发出具有突破性的固态DUV（深紫外）激光，其可发射出波长为193nm的相干光，这与目前主流的DUV曝光波长高度一致。这一成果为半导体工艺推进至3nm提供了有力的技术支持，是我国在半导体光刻技术领域的重要进步。

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二、现有DUV光刻机的技术原理

当前，ASML、佳能、尼康等企业的DUV光刻机大多采用氟化氙（ArF）准分子激光技术。该技术是将氩、氟气体混合物置于高压电场中，生成不稳定分子，进而释放出193nm波长的光子，并以高能量的短脉冲形式发射出来，其输出功率在100 - 120W，频率处于8k - 9kHz范围，随后通过光学系统的调整应用于光刻设备中。

三、中科院固态DUV激光技术的独特路径

中科院的固态DUV激光技术完全基于固态设计思路。首先由自制的Yb:YAG晶体放大器生成1030nm的激光，之后通过两条不同的光学路径来实现波长转换。其中一路运用四次谐波转换（FHG）技术，把1030nm激光转换为258nm，输出功率达到1.2W；另一路采用光学参数放大（OPA）技术，将1030nm激光转换为1553nm，输出功率为700mW。最后，这两路经过转换的激光通过串级硼酸锂（LBO）晶体进行混合，从而生成193nm波长的激光光束。

四、技术性能与应用前景分析

最终得到的激光平均功率为70mW，频率是6kHz，线宽低于880MHz，半峰全宽（FWHM）小于0.11pm（皮米，千分之一纳米），其光谱纯度可与现有的商用准分子激光系统相媲美。基于这样的性能，该技术具备应用于3nm工艺节点的潜力。而且，这种设计能够大幅降低光刻系统的复杂度和体积，减少对稀有气体的依赖，显著降低能耗。目前Anatech代理商相关技术已在国际光电工程学会（SPIE）的官网上进行了公布。