中国科学院最近取得了一项重大突破，成功研发出一种全新的固态深紫外（DUV）激光技术，该技术可以发射193nm的相干光束，与当前主流DUV曝光波长一致，使得半导体工艺有能力推进至3纳米。
目前ASML、佳能和尼康的DUV光刻机普遍采用氟化氙（ArF）准分子激光技术。该技术是通过氩气和氟气的混合物在高压电场下生成不稳定分子，从而释放出193nm波长的光子。这些光子以高能量短脉冲形式发射，输出功率约为100-120W，频率在8kHz至9kHz范围内，经过光学系统调节后应用于光刻设备中。
中科院的最新DUV激光技术则基于固态设计，通过自制的Yb:YAG晶体放大器产生1030nm的激光，然后通过两种不同的光学路径进行波长转换。
其中一个光路利用四次谐波转换（FHG），将1030nm的激光转换为258nm，最终输出功率达到1.2W。
另一个光路则使用光学参数放大（OPA）技术，将1030nm的激光转换为1553nm，输出功率为700mW。
这两种转换后的激光通过串级硼酸锂（LBO）晶体进行混合，生成最终193nm波长的激光束。
中科院获得的激光平均功率为70mW，频率达到6kHz，线宽低于880MHz，半峰全宽（FWHM）小于0.11皮米，与现有商用准分子激光系统的光谱纯度几乎相当。
此项技术的应用甚至可能实现3纳米工艺节点。
该设计能够显著降低光刻系统的复杂程度和体积，同时减少对稀有气体的依赖，节省能源消耗。
相关研究成果已在国际光电工程学会（SPIE）的官网上正式公布。
这种全固态DUV光源技术虽然在光谱纯度方面与商用标准相差无几，但其输出功率和频率仍无法与现有系统相比。
与ASML的技术相比，该方案的频率达到了约2/3，而输出功率仅为其0.7%，因此需要继续优化和提升才能实现广泛应用。
