大事记

1995年：美国Cymer开始引入DUV光刻固态电源

2002年：Cymer开始推出高频高功率MOPA双腔固态电源

(相关资料图)

2004年：双腔固态电源用于193纳米DUV浸没式光刻机

2009年：安徽光机所开发DUV光源固态电源模块

2013年：安徽光机所开发高频及MOPA双腔固态电源

2020年：安徽光机所193纳米光刻光源电源项目获安徽技术发明一等奖

解读“我的中国芯”系列文章已经渐入佳境了，许多现实里的科研人员开始登场。

上篇我们讲到中科院安徽光机所为02专项的DUV光刻光源开发的电源系统已经商用化，并且在2020年获得安徽省2019年度技术发明一等奖。所以这个案例的分析还是很有代表性的。

前文我们罗列了安徽光机所开发的固化电源的原理图和美国Cymer的固化电源原理图。他们诞生的时间前后差不多相差了20年。

Cymer的DYV光刻固化电源全称是“固态脉冲功率模块”，简写“SSPPM模块”，是上世纪1990年代开发的。自1995年起，Cymer出厂的几乎所有的DUV光源都带固化电源模块。

Cymer早期固化电源模块型号是5000，用于10W KrF光源，之后升级到30W KrF光源或20W ArF光源用的7000系列。

随着半导体光刻对光源输出功率和带宽控制要求 的提高，早期单腔体结构DUV准分子激光在功率和线宽方面不能兼顾。因此，DUV光源固化电源模块在2002年迎来重大的更新，首次推出了MOPA系统的双腔模块XLA 100。很容易就可以看到它的电路图包括了2个控制区。

这种双腔固化电源几乎是目前高频、高功率DUV光刻光源的标配，也正是02专项期间安徽光机所团队开发的项目。

正是基于XLA模块的迭代版本XLA 200，Cymer在2004年推出第一个用于45纳米浸没式光刻的光源。之后，Cymer又在2005年基于XLA 300完成业界首款193纳米ArF 6000 Hz光源。可谓一年一个台阶--也就是大家常说的挤牙膏。然而，值得一提的是，这一年Cymer已经出货了第3000个准分子光源。

那我们看下中科院安徽光机所的电源开发：

2009年，安徽光机所团队开发了脉冲能量5~8mJ的 ArF准分子激光器光源模块：

当然，此时的电源模块只能实现10Hz的低频激光，所以虽然单脉冲可以达到8.8mJ，但是激光功率整体上很低。

2013年，徽光机所团队开始研制千赫兹的固态电源模块：

当直流充电电压800V、工作频率1kHz时，它的放电脉冲上升时间为90ns，脉冲电压为16.9kV，满足 ArF准分子激光器的泵浦要求。

方晓东研究员的博士生朱能武在2017年的中国科学技术大学博士学位论文《高重复率ArF准分子激光器的关键技术研究》里，便是采用了这个kHz单腔固态电源进行ArF准分子激光研究的。

接下来讨论ArF光源的时候，我们再详细介绍朱能武博士的工作。

在单腔千赫兹固态电源模块基础上，安徽光机所科研人员开始研制更高频率的双腔固态电源模块。

双腔同步振荡放大技术的基本思想是利用MO种子腔获得窄线宽优质种子光，一般输出能量小，将种子光注入到PA放大腔实现光能量放大，获得窄线宽、大功率的优质激光束输出。双腔固态电源的引入大大提高了准分子激光器件的输出功率。

由于DUV光刻光源是在千赫兹高频下运行，因此它对双腔放电的同步性要求有很高的要求，MO腔和PA腔放电同步误差小于需5ns。

负责双腔固态电源开发的主要人员包括安徽光机所的梁勖等科研人员。

安徽光机所团队获奖的主要双腔准分子激光电源系统和ArF激光相关专利发表在2013-2015年。

那么这些技术的思路和创新点在哪里呢？其和美国Cymer的相关技术有什么渊源呢？我们下节继续聊！

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