中科院突破全固态DUV激光技术：光刻机光源功率远低于ASML产品

Meise · 发表于 2025-3-22 23:35:50

本帖最后由 Meise 于 2025-3-23 10:28 编辑

国际光学工程学会（SPIE）近日披露，中国科学院实验室成功研发出全固态深紫外激光系统，可稳定输出芯片制造所需的193纳米波长光束。这套原型机的诞生，意味着中国在光刻机核心部件研发上迈出关键一步，不过其输出功率仅70毫瓦，与阿斯麦（ASML）商用设备的百瓦级性能相差明显。

传统技术路线
目前全球所有浸没式光刻机都采用准分子激光方案：在充满氩氟混合气体的腔体内，高压电流激发形成不稳定的ArF准分子，当其分解时会释放出193纳米紫外光。这套系统能以每秒9000次的频率输出120瓦高能光束，相当于每秒钟完成9000次芯片图案的精准曝光。

中国技术突破
中科院团队另辟蹊径，采用纯固态激光设计。他们先用自主研发的掺镱钇铝石榴石晶体（Yb:YAG）生成1030纳米红外激光，随后兵分两路进行光学处理：

第一条光路通过四倍频技术，将波长压缩至258纳米，获得1.2瓦输出功率
第二条光路利用光学参量放大，生成1553纳米光束并提至700毫瓦功率
最终在LBO晶体中将两束光耦合，成功激发出193纳米深紫外光，实现平均功率70毫瓦、每秒6000次脉冲的工作频率。

现实差距与未来挑战
尽管该装置光谱线宽已缩窄至880兆赫，达到商用设备水平，但其70毫瓦的功率仅相当于ASML设备的0.06%。按照半导体行业标准，量产型光刻机需要持续输出百瓦级能量才能保证晶圆加工效率。中科院团队在论文中坦言，这套系统目前仅具备原理验证价值，要转化为实用化设备还需攻克功率放大、系统集成等多项技术难关。

值得关注的是，这项成果被收录在2025年国际光学工程学会的春季论文集。行业分析师指出，全固态方案若能突破功率瓶颈，将大幅降低光刻机制造复杂度，但目前全球尚无企业实现该技术从实验室到工厂的跨越。