據(jù)國(guó)際光電工程學(xué)會(huì)（SPIE）報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院（CAS）研究人員成功研發(fā)突破性的固態(tài)深紫外（DUV）激光，能發(fā)射193納米的相干光（Coherent Light），與當(dāng)前被廣泛采用的DUV曝光技術(shù)的光源波長(zhǎng)一致。相關(guān)論壇已經(jīng)于本月初被披露在了國(guó)際光電工程學(xué)會(huì)（SPIE）的官網(wǎng)上。https://www.spiedigitallibrary.org/journals/advanced-photonics-nexus/volume-4/issue-02/026011/Compact-narrow-linewidth-solid-state-193-nm-pulsed-laser-source/10.1117/1.APN.4.2.026011.full據(jù)Tom's Hardware引述國(guó)際光學(xué)與光子學(xué)會(huì)（SPIE）報(bào)告指出，上述固態(tài)DUV技術(shù)可應(yīng)用于半導(dǎo)體先進(jìn)制程的曝光機(jī)設(shè)備，挑戰(zhàn)目前以氣態(tài)準(zhǔn)分子雷射為主的曝光技術(shù)。以傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)看，全球主要的DUV光刻機(jī)制造商如ASML、Canon和Nikon，均采用氟化氬（ArF）準(zhǔn)分子激光技術(shù)產(chǎn)生193nm光源。這種技術(shù)通過氬（Ar）和氟（F）氣體混合物在高壓電場(chǎng)下生成不穩(wěn)定分子ArF（或準(zhǔn)分子），釋放出193納米波長(zhǎng)的光子。這些光子以短脈沖、高能量形式發(fā)射，輸出功率可達(dá)100 W~120 W，頻率在8 kHz~9 kHz之間，最終通過光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整后用于光刻設(shè)備。圖源：Advanced Photonics Nexus相比之下，中科院的固態(tài)DUV激光技術(shù)完全基于固態(tài)設(shè)計(jì)，由其核心由自制的Yb:YAG晶體放大器生成1,030納米激光，并通過兩條不同的光學(xué)路徑進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。一種路徑采用四次諧波轉(zhuǎn)換（FHG），將1,030納米激光轉(zhuǎn)換為258納米，輸出功率為1.2 W；另一種路徑利用光學(xué)參數(shù)放大（OPA）技術(shù)，將1,030納米轉(zhuǎn)換為1,553納米，輸出功率為700 mW。圖源：Advanced Photonics Nexus最終，這兩束激光（258納米和1,553納米）通過串級(jí)硼酸鋰（LBO）晶體混合，生成193納米波長(zhǎng)的激光光束。其平均功率為70 mW，頻率為6 kHz，線寬低于880 MHz，光譜純度與現(xiàn)有商用準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)相當(dāng)。然而，這一測(cè)試系統(tǒng)的輸出功率相比ASML ArF準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)仍存在數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)的差距，后者可提供100~120W的功率，且運(yùn)作頻率達(dá)9 kHz。反觀中國(guó)中科院的固態(tài)DUV則分別僅70 mW、6 kHz，仍無(wú)法滿足高產(chǎn)能晶圓制造的需求。這項(xiàng)技術(shù)仍處于早期研究階段，能否實(shí)現(xiàn)商用仍待進(jìn)一步驗(yàn)證。盡管如此，新技術(shù)仍突破傳統(tǒng)準(zhǔn)分子雷射的限制，若能進(jìn)一步提升功率并解決穩(wěn)定性問題，有來(lái)可望為半導(dǎo)體制程提供新的曝光光源選擇。分析認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展將取決于未來(lái)幾代的研發(fā)與工程突破。為了探索新的應(yīng)用，中科院團(tuán)隊(duì)還在1553 nm激光器的光路中引入了螺旋相位板 （SPP），將其高斯模式轉(zhuǎn)換為拓?fù)潆姾蔀?的帶有軌道角動(dòng)量（OAM）的渦旋光束。然后將該渦旋光束用作頻率轉(zhuǎn)換的泵浦源，成功地將OAM轉(zhuǎn)移到221 nm和193 nm激光器。結(jié)果，獲得了193 nm處的渦旋光束，拓?fù)潆姾蔀?。據(jù)稱，這是第一個(gè)使用OPA和級(jí)聯(lián)LBO晶體的緊湊型193 nm激光發(fā)生系統(tǒng)，也是固態(tài)激光器在193 nm處產(chǎn)生渦旋光束的首次演示。這種創(chuàng)新配置為固態(tài)激光技術(shù)的應(yīng)用開辟了新的可能性。圖源：Advanced Photonics NexusJVz28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com
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