能生產(chǎn)3nm！中科院成功研發(fā)全固態(tài)DUV光源技術(shù)：完全不同于ASML

快科技3月25日消息，據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)院成功研發(fā)除了突破性的固態(tài)DUV(深紫外)激光，可發(fā)射193nm的相干光，與目前主流的DUV曝光波長(zhǎng)一致，能將半導(dǎo)體工藝推進(jìn)至3nm。

據(jù)悉，ASML、佳能、尼康的DUV光刻機(jī)都采用了氟化氙(ArF)準(zhǔn)分子激光技術(shù)，通過(guò)氬、氟氣體混合物在高壓電場(chǎng)下生成不穩(wěn)定分子，釋放出193nm波長(zhǎng)的光子，然后以高能量的短脈沖形式發(fā)射，輸出功率100-120W，頻率8k-9kHz，再通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整，用于光刻設(shè)備。

中科院的固態(tài)DUV激光技術(shù)完全基于固態(tài)設(shè)計(jì)，由自制的Yb:YAG晶體放大器生成1030nm的激光，在通過(guò)兩條不同的光學(xué)路徑進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。

一路采用四次諧波轉(zhuǎn)換(FHG)，將1030nm激光轉(zhuǎn)換為258nm，輸出功率1.2W。

另路徑采用光學(xué)參數(shù)放大(OPA)，將1030nm激光轉(zhuǎn)換為1553nm，輸出功率700mW。

之后，轉(zhuǎn)換后的兩路激光通過(guò)串級(jí)硼酸鋰(LBO)晶體混合，生成193nm波長(zhǎng)的激光光束。

最終獲得的激光平均功率為70mW，頻率為6kHz，線寬低于880MHz，半峰全寬(FWHM)小于0.11pm(皮米，千分之一納米)，光譜純度與現(xiàn)有商用準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)相當(dāng)。

基于此，甚至可用于3nm的工藝節(jié)點(diǎn)。

這種設(shè)計(jì)可以大幅降低光刻系統(tǒng)的復(fù)雜度、體積，減少對(duì)于稀有氣體的依賴，并大大降低能耗。

相關(guān)技術(shù)已經(jīng)在國(guó)際光電工程學(xué)會(huì)(SPIE)的官網(wǎng)上公布。

不過(guò)相信大家也看出來(lái)了，這種全固態(tài)DUV光源技術(shù)雖然在光譜純度上已經(jīng)和商用標(biāo)準(zhǔn)相差無(wú)幾，但是輸出功率、頻率都還低得多。

對(duì)比ASML的技術(shù)，頻率贏達(dá)到了約2/3，但輸出功率只有0.7％的水平，因此仍然需要繼續(xù)迭代、提升才能落地。