重磅！中科院点亮固态DUV光源之光，半导体光刻“逆袭”有望？

在半导体光刻领域，光源技术一直是决定芯片制程精度的关键因素。

4月8日，一则振奋人心的消息传来：中国科学院研究人员成功研发出全固态深紫外（DUV）激光技术，能发射193纳米的相干光，与当下全球主流DUV光刻技术的光源波长一致。这一成果已在国际光电工程学会（SPIE）官网披露，瞬间引发行业内外高度关注。

当前，全球主要的DUV光刻机制造商，像ASML、佳能和尼康，采用的是氟化氩（ArF）准分子激光技术。该技术利用氩和氟的气体混合物，在高压电场作用下生成不稳定分子，进而释放出193纳米波长的光子。这些光子以短脉冲、高能量的形式发射，输出功率在100W - 120W之间，频率为8kHz - 9kHz，经过复杂的光学系统调整后应用于光刻设备。

中科院研发的全固态DUV激光技术则另辟蹊径，它完全基于固态设计，优势显著。

一方面，有望大幅简化系统设计，缩小设备体积，摆脱对稀有气体的依赖，降低能耗。其核心是自制的Yb:YAG晶体放大器，先产生1030纳米激光，再通过两条不同路径进行波长转换。一条路径采用四次谐波转换（FHG），将1030纳米激光转换为258纳米，输出功率达1.2W；另一条路径运用光学参数放大（OPA）技术，转换为1553纳米，输出功率700mW。

最终，258纳米和1553纳米的两束激光，通过串级硼酸锂（LBO）晶体混合，产生193纳米波长的激光光束。其平均功率70mW，频率6kHz，线宽低于880MHz，半峰全宽小于0.11μm，光谱纯度与现有商用准分子激光系统相当。这一技术不仅能满足7nm硅制程需求，理论上还可应用于3nm的先进工艺节点。

更值得一提的是，中科院团队还进行了创新性探索。在1553nm激光器的光路中引入螺旋相位板（SPP），将高斯模式转换为带有轨道角动量（OAM）的涡旋光束，拓扑电荷为1。以此作为频率转换的泵浦源，成功将OAM转移到221nm和193nm激光器，获得拓扑电荷为2的193nm涡旋光束。这不仅是首次利用OPA和级联LBO晶体构建紧凑型193nm激光发生系统，也是固态激光器在193nm产生涡旋光束的首次演示，为固态激光技术开辟了全新应用方向。

不可否认，目前中科院的这项技术与现有商用技术相比，在输出功率和频率上还有差距。ASML的ArF准分子激光技术输出功率超100W，频率超9kHz，而中科院的固态DUV激光仅为70mW和6kHz，难以满足高产能晶圆制造的需求。但技术的发展是动态的，这一成果的出现，无疑为我国半导体光刻技术发展注入了一针“强心剂”。

从我国半导体产业发展的大环境来看，这一突破意义非凡。长期以来，我国在高端光刻机领域受限于国外技术封锁，发展掣肘重重。如今中科院的全固态DUV光源技术，为国产光刻机研发带来了新希望。它不仅有望打破国外在DUV光源技术上的垄断，降低对进口光源的依赖，还能带动国内相关产业链上下游的协同发展，从光学材料、激光设备制造到芯片制程工艺等环节，都可能迎来新的发展机遇。

在未来，随着技术的持续迭代和优化，我坚信这项技术将逐步提升性能，满足实际商用需求。同时，这也激励着国内科研人员和企业加大研发投入，在半导体光刻领域持续创新。

我们不应满足于此，还要以此次突破为契机，加强产学研合作，加速技术成果转化，争取在全球半导体光刻技术竞争中实现弯道超车，让中国半导体产业真正拥有属于自己的核心技术优势，摆脱“卡脖子”困境。

对于国产DUV光刻机你怎么看？你觉得我们能赶超吗？欢迎评论区留言讨论