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北京航空航天大学林楠教授:固态激光驱动LPP-EUV,探索EUV光源新路线
激光等离子体极紫外(LPP-EUV)光源是EUV光刻机的核心,其电光转换效率(WPE)直接关系到光源的运营成本和功率扩展能力。长期以来,商业化LPP-EUV光源主要采用CO₂激光(10.6μm)驱动锡液滴产生13.5nm EUV辐射,但受限于CO₂激光本身的电光转换效率以及激光与等离子体相互作用机制,首台量产EUV设备(NXE:3400)的系统WPE仅约0.13%,高昂的能耗与运营成本成为制约EUV光源进一步提升功率和规模化应用的重要瓶颈。

林楠教授团队围绕1μm和2μm固态激光驱动LPP-EUV光源开展研究,以进一步提升系统电光转换效率。固态激光具有较高的电光转换效率(约10%–20%),且更短的激光波长会带来不同的激光与等离子体相互作用机制,有望同时提升激光电光效率(L-WPE)和转换效率(CE)。为支撑这一研究,团队搭建了多诊断EUV光源研究平台,集成电子密度诊断、等离子体成像、EUV发射光谱、离子能谱、激光汤姆逊散射等多种诊断手段,并自主研发了13.5nm带内辐射功率计和EUV平场光栅光谱仪,为光源优化提供了实验基础。

实验结果表明,在单脉冲模式下,2μm固态激光驱动方案实现了约10%的L-WPE和4.3%的CE,总WPE达到0.43%,1μm方案WPE达到0.44%,均为传统CO₂激光双脉冲方案(0.13%)的3倍以上,达到国内领先、国际先进水平。团队通过发射-吸收双层辐射模型深入研究了等离子体内外层光学厚度随激光强度的变化规律,发现EUV再吸收是限制CE进一步提升的重要因素,为后续优化提供了方向。此外,在面向量测应用的宽带EUV辐射优化中,团队采用1μm空间束缚方案实现了52.5%的宽带转换效率,超过此前约45%的同类结果,达到该波段已报道的较高水平。
固态激光驱动LPP-EUV正在从实验室研究走向更深入的性能验证。它有望在不改变EUV曝光光学架构的基础上,通过更高的电光转换效率降低EUV光源的运营成本与能耗,同时为更高功率EUV光源的发展提供新的技术路径。未来,随着固态激光架构进一步升级、等离子体物理持续优化以及系统工程不断完善,固态激光驱动LPP-EUV有望进一步向产业应用推进。
2026年09月11日 06点09分
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激光等离子体极紫外(LPP-EUV)光源是EUV光刻机的核心,其电光转换效率(WPE)直接关系到光源的运营成本和功率扩展能力。长期以来,商业化LPP-EUV光源主要采用CO₂激光(10.6μm)驱动锡液滴产生13.5nm EUV辐射,但受限于CO₂激光本身的电光转换效率以及激光与等离子体相互作用机制,首台量产EUV设备(NXE:3400)的系统WPE仅约0.13%,高昂的能耗与运营成本成为制约EUV光源进一步提升功率和规模化应用的重要瓶颈。

林楠教授团队围绕1μm和2μm固态激光驱动LPP-EUV光源开展研究,以进一步提升系统电光转换效率。固态激光具有较高的电光转换效率(约10%–20%),且更短的激光波长会带来不同的激光与等离子体相互作用机制,有望同时提升激光电光效率(L-WPE)和转换效率(CE)。为支撑这一研究,团队搭建了多诊断EUV光源研究平台,集成电子密度诊断、等离子体成像、EUV发射光谱、离子能谱、激光汤姆逊散射等多种诊断手段,并自主研发了13.5nm带内辐射功率计和EUV平场光栅光谱仪,为光源优化提供了实验基础。
实验结果表明,在单脉冲模式下,2μm固态激光驱动方案实现了约10%的L-WPE和4.3%的CE,总WPE达到0.43%,1μm方案WPE达到0.44%,均为传统CO₂激光双脉冲方案(0.13%)的3倍以上,达到国内领先、国际先进水平。团队通过发射-吸收双层辐射模型深入研究了等离子体内外层光学厚度随激光强度的变化规律,发现EUV再吸收是限制CE进一步提升的重要因素,为后续优化提供了方向。此外,在面向量测应用的宽带EUV辐射优化中,团队采用1μm空间束缚方案实现了52.5%的宽带转换效率,超过此前约45%的同类结果,达到该波段已报道的较高水平。固态激光驱动LPP-EUV正在从实验室研究走向更深入的性能验证。它有望在不改变EUV曝光光学架构的基础上,通过更高的电光转换效率降低EUV光源的运营成本与能耗,同时为更高功率EUV光源的发展提供新的技术路径。未来,随着固态激光架构进一步升级、等离子体物理持续优化以及系统工程不断完善,固态激光驱动LPP-EUV有望进一步向产业应用推进。