中国科学院的研究人员成功研发出固态深紫外（DUV）激光技术，该技术能发射193纳米的相干光，与现有DUV光刻技术的光源波长一致。这项技术基于固态设计，有望缩小系统体积、降低能耗，并减少对稀有气体的需求。虽然目前在输出功率和频率上与现有商用技术存在差距，但该技术的创新性在于其固态设计和产生涡旋光束的能力，为DUV激光技术的应用开辟了新的可能性，并可能在未来的技术迭代中满足实际商用需求。

💡 中国科学院研发的固态DUV激光能够发射193纳米相干光，与现有DUV曝光技术的光源波长一致，这对于光刻技术至关重要。

🔬 固态DUV激光技术基于固态设计，相比于传统的准分子激光技术，有望大幅缩小系统体积、降低能耗，并减少对稀有气体的需求。

⚙️ 该技术的核心在于利用自制的Yb:YAG晶体放大器生成1,030纳米激光，并通过两条不同的光学路径进行波长转换，最终生成193纳米激光。

🌀 研究团队还在1553 nm激光器的光路中引入螺旋相位板，成功产生带有轨道角动量（OAM）的涡旋光束，拓扑电荷为2，为固态激光技术的应用开辟了新方向。

⚠️ 尽管该技术在光谱纯度上已接近商用标准，但输出功率和频率仍低于现有技术，尚无法满足高产能晶圆制造需求，但具有进一步迭代的潜力。

3月24日消息，中国科学院（CAS）研究人员成功研发突破性的固态深紫外（DUV）激光，能发射 193 纳米的相干光（Coherent Light），与当前被广泛采用的DUV曝光技术的光源波长一致。相关论坛已经于本月初被披露在了国际光电工程学会（SPIE）的官网上。

目前，全球主要的DUV光刻机制造商如ASML、Canon和Nikon，均采用氟化氩（ArF）准分子激光技术。这种技术通过氩（Ar）和氟（F）气体混合物在高压电场下生成不稳定分子，释放出193纳米波长的光子。这些光子以短脉冲、高能量形式发射，输出功率可达100 W~120 W，频率在8 kHz~9 kHz之间，最终通过光学系统调整后用于光刻设备。

相比之下，中科院的固态DUV激光技术完全基于固态设计，有望大幅缩小系统设计复杂度和体积，并且减少对于稀有气体的需求，并降低能耗。其核心由自制的Yb:YAG晶体放大器生成1，030纳米激光，并通过两条不同的光学路径进行波长转换。一种路径采用四次谐波转换（FHG），将1，030纳米激光转换为258纳米，输出功率为1.2 W；另一种路径利用光学参数放大（OPA）技术，将1，030纳米转换为1，553纳米，输出功率为700 mW。

最终，这两束激光（258纳米和1，553纳米）通过串级硼酸锂（LBO）晶体混合，生成193纳米波长的激光光束。其平均功率为70 mW，频率为6 kHz，线宽低于880 MHz，导致半峰全宽 （FWHM） 小于 0.11 pm，光谱纯度与现有商用准分子激光系统相当。这是使用浸没式光刻机在 7nm 硅上产生特征尺寸的关键，并且可以用于低至 3nm 的工艺节点。

为了探索新的应用，中科院团队还在 1553 nm 激光器的光路中引入了螺旋相位板 （SPP），将其高斯模式转换为拓扑电荷为 1 的带有轨道角动量 （OAM） 的涡旋光束。然后将该涡旋光束用作频率转换的泵浦源，成功地将 OAM 转移到 221 nm 和 193 nm 激光器。结果，获得了 193 nm 处的涡旋光束，拓扑电荷为 2。据称，这是第一个使用 OPA 和级联 LBO 晶体的紧凑型 193 nm 激光发生系统，也是固态激光器在 193 nm 处产生涡旋光束的首次演示。这种创新配置为固态激光技术的应用开辟了新的可能性。

尽管中科院的技术在光谱纯度上已接近商用标准，但其输出功率和频率仍远低于现有技术。例如，ASML的ArF准分子激光技术输出功率可达100 W以上，频率超过9 kHz，而中科院的固态DUV激光仅分别达到70 mW和6 kHz，尚无法满足高产能晶圆制造需求。不过，后续该技术有望进一步迭代，以满足实际商用需求。