Nieuwe solid-state lasers kunnen 193 nanometer licht produceren voor precisiechipproductie en zelfs vortexbundels met orbitaal hoekmomentum produceren – een primeur die de kwantumtechnologie en productie zou kunnen transformeren. Diepe ultraviolette (DUV) lasers zenden hoogenergetisch licht uit met extreem korte golflengten en spelen een belangrijke rol bij de productie van halfgeleiders, hogeresolutiespectroscopie, precisiemateriaalverwerking en kwantumtechnologie. Diepe UV-lasers hebben een betere coherentie en een lager energieverbruik dan traditionele excimeer- of gasontladingslasers, waardoor kleinere, efficiëntere systemen mogelijk zijn.

Compacte diep-UV-vastestoflaser genereert wervels met een golflengte van 193 nm. Bron afbeelding: H. Xuan (Greater Bay Area Branch van het Institute of Aerospace Information, Chinese Academy of Sciences)

In een recente studie gepubliceerd in Advanced Photonics Nexus kondigden onderzoekers van de Chinese Academie van Wetenschappen een grote doorbraak aan: een compact vastestoflasersysteem dat coherent licht kan produceren met een golflengte van 193 nanometer. Deze specifieke golflengte is een belangrijk hulpmiddel in de fotolithografie, een techniek die wordt gebruikt om fijne patronen op siliciumwafels te etsen die essentieel zijn voor het maken van moderne elektronische apparaten.

Het nieuwe lasersysteem werkt met een herhalingssnelheid van 6 kHz en maakt gebruik van een op maat gemaakte Yb:YAG-kristalversterker om de basislaser op 1030 nm te genereren. De laser is verdeeld in twee paden: één wordt omgezet in een straal van 258 nm via vierde harmonische generatie, met een uitgangsvermogen van 1,2 watt; de andere levert stroom aan de optische parametrische versterker en produceert een straal van 1553 nm met een vermogen van 700 milliwatt. De twee bundels worden vervolgens gecombineerd met behulp van gecascadeerde lithiumtriboraatkristallen (LBO) om gericht 193 nm-licht te produceren met een gemiddeld uitgangsvermogen van 70 milliwatt en een lijnbreedte van minder dan 880 MHz.

De onderzoekers introduceerden vóór het mengen ook een spiraalvormige faseplaat in de straal van 1553 nanometer, waardoor een wervelstraal werd gegenereerd met een orbitaal hoekmomentum. Dit is de eerste keer dat een vortexbundel van 193 nm wordt gegenereerd door een vastestoflaser. Deze bundel zal naar verwachting de kiem vormen voor hybride ArF-excimeerlasers en kan belangrijke toepassingen hebben in waferverwerking, defectdetectie, kwantumcommunicatie en optische micromanipulatie.

Dit innovatieve lasersysteem verbetert niet alleen de efficiëntie en precisie van halfgeleiderlithografie, maar opent ook nieuwe wegen voor geavanceerde productietechnologie. Het vermogen om vortexbundels van 193 nm te genereren zou tot verdere doorbraken op dit gebied kunnen leiden, wat een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de manier waarop elektronische apparaten worden geproduceerd.

Samengesteld uit /ScitechDaily