【產(chǎn)通社，3月27日訊】中科院空天信息研究院大灣區(qū)分院成功開發(fā)了一種能夠產(chǎn)生193納米相干光的緊湊型固態(tài)納秒激光系統(tǒng)。該波長用于精密半導(dǎo)體芯片制造，是全球首次用固體激光器產(chǎn)生193納米的渦旋光束。

深紫外(DUV)激光器以高光子能量和短波長聞名，用于高分辨率光譜、精密材料加工、量子技術(shù)以及半導(dǎo)體光刻等。與準(zhǔn)分子激光器或氣體放電激光器相比，DUV激光器具有更高的相干性和更低的功耗，能夠開發(fā)出更緊湊的精密系統(tǒng)。

新的激光系統(tǒng)使用內(nèi)部開發(fā)的Yb:YAG晶體放大器產(chǎn)生1030nm激光。該激光分兩部分，一部分經(jīng)過四次諧波產(chǎn)生，輸出功率為1.2W的258納米激光；另一部分泵浦光參量放大器(OPA)產(chǎn)生平均輸出功率為700mW的1553nm激光。

通過在級聯(lián)的三硼酸鋰(LiB3O5)晶體中組合光束，研究人員產(chǎn)生了所需的193納米激光和221納米激光，平均功率為270mW。

193納米激光的平均功率為70mW，重復(fù)率為6kHz，對應(yīng)的脈沖能量超過10μJ。該激光器的線寬小于880MHz，半峰全寬小于0.11pm。

在混頻之前，研究人員在1553納米光束的光路中引入了螺旋相位板，將其高斯模式改變?yōu)閿y帶軌道角動量(OAM)的渦旋光束，拓?fù)潆姾蔀?。他們使用渦旋光束作為頻率轉(zhuǎn)換的泵浦源，成功將OAM轉(zhuǎn)移到193納米和221納米激光器，獲得了193納米的渦旋光束，拓?fù)潆姾蔀?。

中科院團(tuán)隊(duì)表示，這是第一個使用OPA和級聯(lián)LBO晶體的緊湊型193納米激光產(chǎn)生系統(tǒng)，也是全球第一次演示從固態(tài)激光器產(chǎn)生的193納米渦旋光束。渦旋光束可用于混合ArF準(zhǔn)分子激光器的種子，并具有支持晶片加工、缺陷檢測、量子通信和光學(xué)顯微應(yīng)用的潛力。

憑借高功率輸出和不同尋常的渦旋光束特性，這種創(chuàng)新的激光系統(tǒng)不僅提高了半導(dǎo)體光刻的效率和精度，還為先進(jìn)制造技術(shù)開辟了新途徑。產(chǎn)生193納米渦旋光束的能力可能會推進(jìn)半導(dǎo)體光刻技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，有望變革半導(dǎo)體芯片和電子設(shè)備的生產(chǎn)方式。

剪報來源：
https://www.photonics.com/Articles/Chinese_Academy_of_Sciences_Reports_DUV/p5/a70860
論文鏈接：
https://www.doi.org/10.1117/1.APN.4.2.026011