近日，中国科学院在半导体技术领域取得了突破性进展，成功研发出固态DUV(深紫外)激光技术。这一技术能够发射193nm的相干光，与目前主流的DUV曝光波长一致，有望将半导体工艺推进至3nm节点。
据悉，ASML、佳能、尼康等光刻机巨头所采用的氟化氙(ArF)准分子激光技术，是通过氩、氟气体混合物在高压电场下生成不稳定分子，释放出193nm波长的光子，并以高能量的短脉冲形式发射。而中科院的固态DUV激光技术则完全基于固态设计，通过自制的Yb晶体放大器生成1030nm的激光，再经过复杂的波长转换过程，最终获得193nm波长的激光光束。
该固态激光技术的核心在于其波长转换过程。其中一路采用四次谐波转换(FHG)，将1030nm激光转换为258nm，输出功率达到1.2W;另一路径则采用光学参数放大(OPA)，将1030nm激光转换为1553nm，输出功率为700mW。这两路激光随后通过串级硼酸锂(LBO)晶体混合，生成了所需的193nm波长激光。
值得注意的是，尽管这一固态DUV激光技术在光谱纯度上已经达到了商用标准，但在输出功率和频率方面仍有待提升。目前，该技术获得的激光平均功率为70mW，频率为6kHz，相较于现有的氟化氙准分子激光技术，频率达到了约2/3的水平，但输出功率仅有0.7%。尽管如此，这一突破性进展仍然为半导体工艺的进一步发展提供了新的可能。
中科院表示，这一固态DUV激光技术的研发成功，不仅可以大幅降低光刻系统的复杂度、体积和能耗，还可以减少对稀有气体的依赖。相关技术已经在国际光电工程学会(SPIE)的官网上公布，并有望在未来进一步迭代提升，最终应用于半导体生产领域。
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