国产全固态DUV光源技术诞生，高端芯片能造了？

国产光刻机技术+1。

据《Advanced Photonics Nexus》报道，中国科学院研究团队成功研发出一套突破性的紧凑型全固态激光系统，可发射193nm的相干光，该波长与目前主流的DUV曝光波长一致，通过该工艺就可以在硅晶圆上蚀刻复杂电路图案。

熟悉半导体行业的读者应该明白光刻机的原理，简单来说就是利用光刻机发出的光源，通过设定好图形的光罩，对涂有光刻机的硅板进行曝光，从而“刻”出电子线路图，再进行一些后期加工，最终形成芯片的雏形。

而光刻机的难点就是光源的波长，波长越短、功率越大，这样的“光刀”就更加锋利，“雕刻”出来的电子线路图也就更加精密。

之所以ASML做出业内最顶尖的光刻机，其实就是掌握了商用EUV光源，而国内此前暂时无法解决光源这一环节。

不仅是ASML，佳能、尼康的DUV光刻机都采用了氟化氙(ArF)准分子激光技术，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，继而可以进行光刻操作。

回到这次中科院推出的新技术上面，最大的特点是“固态设计”，不需要气体混合物就能生成193nm波长的激光光束。

这里整理一下工作原理：

该新型激光系统工作重复频率为6千赫兹，采用自主研发的掺镱钇铝石榴石（Yb:YAG）晶体放大器，产生1030nm激光，通过两条不同的光学路径进行波长转换。

一路采用四次谐波转换，将1030nm激光转换为258nm，输出功率1.2W。

另路径采用光学参数放大(OPA)，将1030nm激光转换为1553nm，输出功率700mW。

之后，转换后的两路激光通过串级硼酸锂(LBO)晶体混合，生成193nm波长的激光光束。最终，获得的激光平均功率为70mW，频率为6kHz，线宽低于880MHz，半峰全宽(FWHM)小于0.11pm(皮米，千分之一纳米)，光谱纯度与现有商用准分子激光系统相当。（这标志着国际上首次实现固态激光器直接输出193纳米涡旋光束。）

虽然和DUV光刻机一样都是193nm波长，但该技术可以大幅降低光刻系统的复杂度、体积，减少对于稀有气体的依赖，并大大降低能耗，因此理论上可以超过7nm的极限。

但有报道说该技术可以生产3nm芯片，那显然是一种夸张的说法。

从参数可以看出来，该技术得到的的激光平均功率为仅70mW，而市面上的DUV光刻机输出功率通常在100 - 120W，ASML EUV光刻机的光源功率更是达到了500W，这中间相差的量级还是太大。

简单来说，技术有了，但距离商用还有很长一段路要走。

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