中国科学院（CAS）科研团队近期在固态深紫外激光器领域取得重要突破，成功研发出可发射193纳米相干光的实验装置。这一成果被国际光学与光子学学会（SPIE）公开报道，其潜在应用方向是半导体光刻领域的光源技术。若该技术未来能实现规模化突破，将有望应用于先进制程芯片的光刻设备制造，但目前固态激光器的量产可行性仍存在不确定性。
为更好理解这项技术的创新性，我们首先需要了解目前主流光刻机制造商ASML（阿斯麦）、佳能（Canon）和尼康（Nikon）采用的193纳米光生成方案。需要特别说明的是，中国科学院的系统尚处于实验室验证阶段，目前仅完成了原理性验证。
行业标准技术解析
当前主流DUV光刻机采用氟化氩（ArF）准分子激光器。其工作原理是在激光腔室内充入氩、氟和缓冲气体（如氖），通过高压电脉冲激发气体原子形成不稳定的ArF准分子。当这些准分子回归基态时，会释放出193纳米波长的光子。
该类型激光器通过短脉冲形式输出高能光子，现代浸没式光刻系统的输出功率可达100W至120W，工作频率维持在8-9kHz范围。产生的193纳米光束需经过复杂的光学系统进行整形、稳定和引导，最终通过刻有芯片电路图案的光掩模完成曝光工艺。
创新技术方案揭秘
中国科学院的实验系统采用全固态方案替代传统气体激光器。其核心技术路线分为三个阶段：首先通过自主研发的Yb:YAG晶体放大器生成1030纳米激光束；随后将该光束分束处理为两条独立光路；最终通过光学转换获得目标波长。
第一光路采用四次谐波生成技术（FHG），将1030纳米光束转换为258纳米紫外光，输出功率达1.2W。第二光路利用光学参量放大器将1030纳米光束转换为1553纳米红外光，输出功率700mW。这两束光在级联三硼酸锂（LBO）晶体中发生非线性光学效应，最终融合生成193纳米相干光，系统平均功率70mW，工作频率6kHz。测试数据显示，该系统线宽控制在880MHz以内，光谱纯度与商业设备处于同等水平。
技术差距与挑战
与ASML量产系统相比，中国科学院的实验装置在关键参数上仍有显著差距：输出功率仅70mW（对比120W）、工作频率6kHz（对比9kHz）。虽然验证了技术可行性，但当前功率水平尚无法满足商业化芯片制造对高吞吐量和工艺稳定性的严苛要求。要实现实际应用，可能还需要经历多代技术迭代与优化。
