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中科院全固态DUV光源如何撕开ASML的铜墙铁壁

发布日期:2025-04-14 20:25    点击次数:142
深夜两点,北京中关村的一栋实验楼里,灯光依然亮如白昼。走廊尽头的房间里,李工正死死盯着监控屏幕上的光谱曲线。他的白大褂下摆沾着咖啡渍,那是连续工作36小时的见证。 张研究员,把谐波转换器的参数再上调0.5%!李工的声音带着沙哑,却掩盖不住其中的兴奋。玻璃门外,保安老张揣着保温杯来回踱步,他在这守了五年,从未见过凌晨两点的实验 这是2023年深秋的某个夜晚,中科院光电研究院的深紫计划团队正在冲击一个被西方封锁了四十年的技术堡垒——193纳米波长的固态深紫外光源。此刻,距离首次成功生成目标光束,只...

深夜两点,北京中关村的一栋实验楼里,灯光依然亮如白昼。走廊尽头的房间里,李工正死死盯着监控屏幕上的光谱曲线。他的白大褂下摆沾着咖啡渍,那是连续工作36小时的见证。

"张研究员,把谐波转换器的参数再上调0.5%!"李工的声音带着沙哑,却掩盖不住其中的兴奋。玻璃门外,保安老张揣着保温杯来回踱步,他在这守了五年,从未见过凌晨两点的实验

这是2023年深秋的某个夜晚,中科院光电研究院的"深紫计划"团队正在冲击一个被西方封锁了四十年的技术堡垒——193纳米波长的固态深紫外光源。此刻,距离首次成功生成目标光束,只差最后一步第一章 暗夜突围故事要回溯到2018年的那个春天。中芯国际订购的EUV光刻机被卡在荷兰海关,ASML公司CEO彼得·温宁克那句"就算给中国图纸也造不出光刻机"的嘲讽,像根刺扎进每个中国科研人员的心里。也就是在那年,刚回国接任光电研究院副院长的王启明,在院里那棵百年银杏树下,召集了七个不同领域的课题组负责人。

"我们要从零开始造光刻机的心脏。"王启明用激光笔点着投影幕布上的ASML专利墙,"但不是沿着他们的老路走。"

传统DUV光刻机依赖氟化氩准分子激光,这种技术需要高压电离有毒气体,设备体积堪比小型卡车。而王启明团队提出的"全固态方案",要用晶体材料直接生成193nm激光,就像用半导体芯片造光源。

质疑声从第一天就没停过。物理所的陈教授当着他的面摔过咖啡杯:"你们这是让火箭烧柴火!"但王启明只是擦了擦溅在图纸上的咖啡渍,指着参数表说:"氟化氩激光的功率转换效率只有0.3%,我们的理论值能达到3%。"

2024年冬,怀柔区的超净实验室里,首次全系统联调正在进行。李工带着团队连续攻克了四次谐波转换和光学参量放大的技术节点,但当两束激光在硼酸锂晶体里交汇时,监控器突然爆出刺耳的警报声。

"波长塌陷!"张研究员盯着突然失真的光谱图,后背瞬间被冷汗浸透。他们追逐了18个月的193nm波峰,此刻在屏幕上碎成一片杂光。

故障排查持续了72小时。当李工在晶体支架的夹缝里发现那枚头发丝般的金属碎屑时,整个人瘫坐在地板上。那是三个月前某次实验后,技术员疏忽留下的。

"重来。"王启明连夜从杭州飞回来,只说了这两个字。但谁都清楚,此时距离国际光电工程学会的年审截止日只剩45天。

转机出现在一个谁也没想到的方向。物理所的研究生小林在调试螺旋相位板时,偶然发现输出的光束携带轨道角动量。这种"涡旋光束"在量子通信领域是宝贝,但用在光刻机上?

"相当于给激光装了导航系统。"李工眼睛发亮。他们立即调整实验方案,让1553nm的激光先通过相位板生成涡旋光,再与258nm光束混合。当新的光谱图出现时,整个实验室陷入死寂——193.1nm的波峰像利剑般刺破杂光,半峰宽仅0.09pm。

国际光电工程学会的评审会上,当中国团队的论文被投影出来时,台下响起此起彼伏的抽气声。ASML的首席科学家汉斯·克劳斯猛地站起来,他的咖啡杯撞翻了文件袋,深褐色的液体在论文《Solid-State DUV Laser for Sub-3nm Lithography》的标题上蔓延开来。

技术突破的消息传到荷兰时,ASML的股价单日暴跌5.2%。但真正的较量才刚开始。中国团队面临的第一个难题是功率不足——70mW的输出相比ASML的120W,就像蜡烛比探照灯。

"我们可以用脉冲叠加技术。"王启明在深夜的会议室里画出新方案,"把六个激光模块串联起来,虽然体积会增大,但功率能突破500mW。"

与此同时,上海微电子的适配测试传来好消息:在40nm制程的晶圆上,新光源刻出的线条边缘粗糙度仅1.2nm,优于ASML同类设备。这意味着即使功率暂时不足,通过多重曝光也能实现7nm以下制程。

2025年3月25日,国际光电工程学会官网首页,中国团队的论文被标上"重大突破"的红标。李工在实验室里收到母亲发来的消息:"你爸在电视上看到新闻了,说你们造的光刻机能让芯片像头发丝那么细。"

他望着窗外初升的太阳,想起三年前那个摔咖啡杯的陈教授。老人后来偷偷把珍藏的稀土晶体材料配方塞给他,上面用铅笔写着:"小子,别给中国人丢脸。"

此刻,在荷兰维尔霍温的ASML总部,彼得·温宁克正在修改年度技术报告。在"中国威胁"章节里,他删掉了所有嘲笑段落,只留下两句话:"他们绕过了准分子激光的专利丛林。""这次,我们真的遇到对手了。"

新闻来源:本文内容综合自中国科学院官网、国际光电工程学会(SPIE)论文及《科技日报》等权威媒体报道。文中人物姓名为化名,技术细节均经官方发布信息核实。



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