这波长正好是当下DUV光刻机的心跳点,全球主流设备都靠它来刻芯片图案。
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消息一出,半导体圈子立刻热闹起来,大家都知道,这套激光不用氩氟气体混合,不用高压电场激发稀有气体分子,彻底换了条路子。
以前ASML、佳能、尼康这些巨头,全靠准分子激光,功率高到上百瓦,频率也飙到8-9千赫,可维护麻烦,能耗大,还得定期换气。
中国这套方案用Yb:YAG晶体放大1030纳米光,再分两条路:一条四次谐波变258纳米,另一条光学参量放大出1553纳米,最后在级联硼酸锂晶体里混成193纳米。
平均功率虽只有70毫瓦,重复频率6千赫,但线宽窄到880兆赫以下,光谱纯度已经跟商用水平挨得很近。
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这个突破不是突然冒出来的惊喜,而是实验室里日复一日调参数攒出来的。团队从1030纳米起步,先把光分成两路走不同转换,再小心翼翼地把两束光合起来。
过程中还加了螺旋相位板,把1553纳米光变成带轨道角动量的涡旋光束,成功把涡旋特性带到193纳米处,这是全球第一次在固态激光里做到这一步。
涡旋光束对种子混合准分子激光器很有价值,未来在半导体缺陷检测等领域可能用得上。
相比传统气体激光,这套固态系统体积小得多,结构简单,省了稀有气体依赖,能耗也低一大截,环保又省心。
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这一技术突破或对全球光刻机光源市场格局产生影响。
ASML家 DUV 机型在中国市场卖得火热,可一旦中国自产光源成熟,客户转向自家方案的日子就不远了。传统准分子激光体积大、维护复杂,中国固态方案正好戳中痛点。
虽说现在功率和频率还差得远,离真正上产线高吞吐量还有距离,但光谱纯度已经追上商用水准,这一步就够让人看到希望。
全球半导体供应链里,193 纳米是 7 纳米及以上成熟制程的支柱,中国这条新路等于在光源环节开了自家门。
后续迭代如果把功率冲上去,产业链补齐光学系统和精密部件,先进制程自给就不是空谈。ASML的垄断地位,本来靠专利和供应链护着,现在多了一道隐忧。
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这条技术路走得不容易。过去几十年,中国在光刻机上吃过太多苦头,从早期靠进口二手设备,到后来被层层管制,只能自己闷头干。
上海微电子2002年出90纳米投影机时,大家觉得总算有个起步,可再往前走就卡壳了。国家后来把半导体当成头等大事,资金、人才、政策全往里砸,中科院、哈工大这些单位埋头攻关。
固态DUV这条线,从红外光源起步,一步步往紫外推,材料、晶体、转换效率,每关都得反复啃。哈工大在极紫外方向也攒了不少进展,两条腿走路,慢慢把差距拉近。
这次193纳米固态激光出来,很多人感慨,封锁越狠,自研的劲头反而越大。
现在看,这套光源还在实验室优化阶段,功率要继续往上提,频率也得跟上,离整机集成还有好几道坎。光学匹配、稳定性、量产流程,都得一步步过。
可好消息是,国内晶体材料和精密加工这些配套环节已经在加速补链。未来如果真把功率频率追平,成熟制程实现自给,先进节点也多出备选路径。
ASML的日子恐怕真不好过了,全球半导体市场靠技术垄断吃饭的格局,可能要被撼动。
中国这条路走得苦,每一步都踩实了,科研人员这些年守着仪器熬夜的日子,换来了今天这一束光。路还长,但至少现在,大家已经能跟顶尖玩家面对面掰手腕了。
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