據(jù)國際光電工程學會(SPIE)消息，近日中國科學院研究人員成功研發(fā)突破性的固態(tài)深紫外(DUV)激光，能發(fā)射193nm的相干光，與目前主流的DUV曝光波長一致，能將半導體工藝推進至3nm。值得注意的是，該波長目前被用于半導體曝光技術！
中國科學院成功的研發(fā)全固態(tài)DUV光源技術是中國在高端光學和半導體領域的一項重要突破，具有重要的科學意義和產(chǎn)業(yè)價值。以下是對這一進展的詳細分析：
一、技術背景與核心突破
?DUV光源的定義：深紫外光(DUV)波長范圍通常在100-200納米，傳統(tǒng)DUV光源多依賴氣體放電燈(如準分子激光器)，但存在體積大、能耗高、穩(wěn)定性差等缺陷。
?全固態(tài)化的優(yōu)勢：中國科學院研發(fā)的全固態(tài)DUV光源采用固態(tài)激光晶體(如非線性光學晶體)結合倍頻技術，將紅外激光轉(zhuǎn)換為紫外光。相比傳統(tǒng)光源，全固態(tài)光源具有體積小、效率高、壽命長、可控性好等特點，更適合工業(yè)化和精密應用。
?二、技術難點與創(chuàng)新點
與目前主流的DUV光刻機采用的氟化氬(ArF)準分子激光技術相比，中國科學院的全固態(tài)DUV激光技術具有明顯優(yōu)勢。
?材料突破：研發(fā)團隊可能攻克了高損傷閾值、高非線性轉(zhuǎn)換效率的激光晶體材料(如KBBF、CLBO等)，解決了DUV波段倍頻過程中的光學損耗和熱管理問題。
?系統(tǒng)集成：通過優(yōu)化諧振腔設計和激光脈沖控制技術，實現(xiàn)了高功率、窄線寬的DUV輸出，滿足精密光刻或科研需求。
?國產(chǎn)化替代：此前國內(nèi)DUV光源依賴進口(如日本Gigaphoton或美國Coherent)，全固態(tài)技術的突破為國產(chǎn)光刻機核心部件提供了自主可控的解決方案。
?三、應用領域與產(chǎn)業(yè)意義
?半導體光刻：DUV光刻是制造28nm及以上制程芯片的關鍵設備(如ASML的DUV光刻機)。全固態(tài)光源的研發(fā)雖不等同于EUV(極紫外)光刻突破，但可為國內(nèi)成熟制程芯片生產(chǎn)提供穩(wěn)定光源，緩解供應鏈“卡脖子”問題。
?其他領域：
?殺菌消毒：DUV波段對微生物DNA/RNA有強破壞作用，可應用于醫(yī)療或水處理；
?激光加工：用于精密微納加工(如MEMS器件、光伏電池)；
?科研儀器：支撐前沿物理實驗或新材料研發(fā)。
四、對國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略價值
?突破封鎖：在ASML無法對華出口EUV光刻機、美國限制DUV設備的情況下，全固態(tài)DUV光源技術為國內(nèi)光刻機研發(fā)提供了關鍵技術支持，助力實現(xiàn)“去美化”供應鏈。
?產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同：該技術與國內(nèi)激光晶體、光學鍍膜、精密加工等產(chǎn)業(yè)形成聯(lián)動，推動國產(chǎn)高端裝備自主化進程。
?五、挑戰(zhàn)與未來展望
?技術迭代：需進一步提升光源功率和穩(wěn)定性，以滿足更先進制程(如7nm以下)的需求。
?配套生態(tài)：光刻機是系統(tǒng)工程，需整合光源、物鏡、控制系統(tǒng)等核心技術，中國科學院與上海微電子等企業(yè)的協(xié)同至關重要。
?國際競爭：日本、美國在DUV光源領域仍有技術積累，需加快產(chǎn)業(yè)化落地以搶占市場。
六、?總結
中國科學院全固態(tài)DUV光源技術的突破，標志著中國在高端光學器件領域邁出關鍵一步，短期內(nèi)可支撐成熟制程芯片制造，長期則為EUV光源研發(fā)積累經(jīng)驗。
這一成果不僅為半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的可能性，與此同時還增強了國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)鏈的安全性，也為全球光電子技術發(fā)展提供了新思路。未來需持續(xù)投入研發(fā)，加速技術轉(zhuǎn)化，推動國產(chǎn)光刻機從“可用”向“好用”邁進。
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