EUV光源方案井喷!国家EUV光源负责人披露的上海光机

一种高功率EUV光刻光源的双脉冲驱动光源，其特征在于，所述驱动光源中的脉冲种子源和放大器使用的激光增益介质为掺Tm材料，输出激光波长范围为1800～2500nm、脉冲宽度范围在1ps至20ns区间的第一脉冲和第二脉冲。

所述第一脉冲11先于第二脉冲12输出，并且第一脉冲11与第二脉冲12之间的时间延时可调；所述第一脉冲的能量足够将靶材液滴轰击为理想几何分布，第二脉冲12的能量足够将第一脉冲处理后的靶材转换为发射EUV光的等离子体。

摘要：

本发明涉及激光技术领域，公开了一种高功率EUV光刻光源的双脉冲驱动光源，波长范围为1800～2500nm，使用掺Tm材料作为激光增益介质，包括脉冲种子源、脉冲选择器、脉冲分束装置、脉冲延时装置、脉冲整形器和激光脉冲放大系统，其中脉冲种子源包括锁模振荡器和纳秒脉冲种子源。

驱动光源输出的双脉冲可由同一脉冲种子源产生，通过脉冲分束装置和脉冲延时装置实现时间延时可调的双脉冲输出，驱动光源的激光脉冲放大系统包括至少一级脉冲放大器，并且可通过脉冲展宽器和脉冲压缩器调节脉冲宽度。

驱动源输出的双脉冲也可以分别由不同脉冲种子源产生，脉冲序列通过脉冲选择器降低至合适重频后，利用脉冲延时装置实现双脉冲的延时输出，激光脉冲放大系统包括至少一级脉冲放大器，并且可通过脉冲展宽器和脉冲压缩器调节脉冲宽度。

本发明通过利用高功率2μm波段全固态激光器高平均功率、高插墙效率、小装置体积等特性，替代目前作为驱动光源的CO-2激光器，获得更高的平均功率输出，提升激发EUV辐射的功率，解决EUV光刻机芯片产量提升的问题。

5月26日，上海市科学技术奖励大会在沪召开。会上颁发了2022年度各项科技奖励，上海光机所四项科研成果荣获2022年度上海市科学技术奖一等奖，其中“高功率偏振无关光谱合束光栅关键技术及应用”项目荣获上海市技术发明奖一等奖。

光谱合束技术是目前实现高功率光纤激光器发展最为迅猛的技术路线之一，该技术是利用光栅逆色散原理将数百路不同波长的千瓦级子束激光合成一束高功率激光，但由于偏振无关、宽光谱高效率、低温升畸变光谱合束光栅研制难度极高，多年来未形成有效突破。

美国利弗莫尔国家实验室、先进薄膜公司和洛克希德马丁公司历经多年联合攻关，研制出可支撑三十千瓦高能激光系统的光谱合束光栅，荣获2014年度美国科技大奖“R&D100”创新奖。2022年，更进一步实现了三百千瓦的合成激光输出。

该项目强有力地推动了我国高功率光谱合成激光技术的迅猛发展，使合成输出功率跃升了4~5个数量级，保障了我国相关领域系列高功率激光装备建设。相关成果也应用于激光多普勒测风雷达、半导体激光、超强超短激光、蓝绿激光加工等激光应用领域，部分产品还出口国外。此外，也带动了国内超精密光学加工、高功率激光薄膜制备、光刻胶旋涂、离子束刻蚀等相关技术的进步，取得了显著的社会和经济效益。

本项目在国家相关单位的大力支持下，突破了光栅结构体系设计及工程评估、光栅结构精密控制、热畸变探测及温升抑制等系列关键技术，形成具有自主知识产权的光栅生产成套工艺装备。获授权发明专利15项，发表论文26篇，十多位领域专家对该成果鉴定指出：“该项目技术复杂、难度高、创新性强，整体技术在高功率激光光纤合束光栅领域达到国际先进水平，其中光谱带宽和衍射效率指标国际领先”。

重点是这两段：

美国利弗莫尔国家实验室、先进薄膜公司和洛克希德马丁公司历经多年联合攻关，研制出可支撑三十千瓦高能激光系统的光谱合束光栅，荣获2014年度美国科技大奖“R&D100”创新奖。2022年，更进一步实现了三百千瓦的合成激光输出。

该项目强有力地推动了我国高功率光谱合成激光技术的迅猛发展，使合成输出功率跃升了4~5个数量级（那就是1万到10万倍！），保障了我国相关领域系列高功率激光装备建设。

近期，上海光机所偏振无关合束光栅的研制取得突破进展。中科院强激光材料实验室在国内率先研制出偏振无关全介质合束光栅，所研制的50mm×50mm光栅在无偏激光1040nm-1070nm范围内衍射效率达到94%以上，可承受功率达到数千瓦。

基于强激光薄膜的工艺基础和光栅设计基础，上海光机所科研人员结合强激光薄膜的制作工艺、灵活的光栅结构设计，巧妙地提高了光栅制作各环节的制作容差，实现了我国偏振无关全介质合束光栅研制的突破。

高功率光纤激光器合成技术已成为国际上的研究热点，其中非相干光谱合成是近期发展迅猛的合成方式，其核心元器件即为偏振无关全介质合束光栅，全世界唯有供给美国。