舊晶體新概念  更經濟的高功率深紫外線雷射光刻

編譯／高晟鈞

深紫外光（DUV）波長的相干光源對於光刻、缺陷檢測、計量和光譜學的應用極為重要。高功率的193nm雷射器作為由ArF振盪器和放大器組成的系統，在過去30年中，一直是半導體製程領域最可靠、使用最廣泛的光刻光源。

然而，傳統ArF準分子雷射的相干性，限制了它們在需要高解析度圖案應用（如乾涉光刻）中的有效性，因此研究團隊使用具有窄線寬的193 nm固態雷射取代ArF振盪器，開發出名為「混合ArF準分子雷射」的光刻裝置，大幅提升了圖案精度和光刻速度。

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半導體光刻膠分類

光阻劑（Photoresist）又稱光刻膠，指通過紫外光、電子束、離子束、X光等光照或輻射，使其溶解度產生變化的耐蝕刻薄膜材料，是光刻工藝中的主要材料，多用於半導體與積體電路的細微圖形加工。

光刻膠按應用領域分類，可分為PCB光刻膠、顯示面板光刻膠、半導體光刻膠，其中以半導體光刻膠的生產難度為最。

半導體光刻膠根據曝光光源波長不同來分類，分別是紫外全譜（300～450nm）、G線（436nm）、I線（365nm）、深紫外光（DUV，包括248nm和193nm）和極紫外光（EUV）。相對應於各曝光波長的光刻膠也由此而生：g線、i線、KrF（248nm）、ArF（193nm）、EUV光刻膠。通常來說，波長越短、加工解析度越佳。 

目前主流半導體製程工藝多用於8吋與12吋晶片，因此KrF和ArF可說是統治了過去30年的晶圓製造市場，分別占比21%和42%。根據目前的技術來看，在7nm製程的EUV技術成熟前，ArF光刻膠仍將是市場主流。

混和ArF準分子雷射

建構基於固態雷射的DUV光源的常見方法是透過近紅外光的多級變頻，以固體或光纖雷射作為泵浦源，通過雷射泵送給一個固體增益介質（大多為一種晶體，如紅寶石），通過多次轉換獲得明亮的深紫外光。

對此，研究團隊採用了LBO晶體作為泵浦源，成功實現了具有窄線寬、60mw（毫瓦）功率的193 nm固態DUV雷射器。值得注意的是其出色的轉換效率，221至193 nm為27%，258至193 nm為3%，展示了LBO晶體在產生經濟、高效的高功率DUV雷射系統的巨大潛力。

這些進步不僅突破了深紫外線雷射技術的界限，而且有望徹底改變科學和工業領域的無數應用。

資料來源: Innovations

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