Excimérové lasery


      Vzhľadom na kľúčový význam týchto laserov pre súčasné i budúce technológie výroby integrovaných obvodov je vhodné uviesť aspoň niekoľko základných faktov i excimérových laseroch.
      Slovo excimer je skratka zo slov "excitovaný dimér", čo označuje molekulu pozostávajúcu z rovnakých atómov, ako napr. He2 alebo Xe2, ktorá existuje iba vo vzbudenom stave. Tento výraz (excimér) sa začal používať na pomenovanie všetkých dvojatómových molekúl, ktoré existujú iba vo vzbudenom stave, ako napr. ArF. V excimérových laseroch je relatívne jednoduché dosiahnuť inverzné obsadenie energetických hladín, akokoľvek malý počet aktívnych molekúl znamená zosilnenie laserového žiarenia jednoducho preto, lebo molekuly v základnom stave neexistujú. Vzhľadom na energie väzieb v molekulách excimérov tieto lasery vyžarujú v UV časti spektra. Tým je dané i ich obvyklé použitie používajú sa najmä v medicíne a vo fotolitografii.
       Najpoužívanejšie excimérové molekuly sú inertných plynov a halových prvkov, napr, ArF, KrF, XeF a XeCl. Aktívne plyny sú v laserovej komore v nízkych koncentráciách (cca 5 %), zvyšok je nárazníkový plyn (He alebo Ne), celkový tlak plynov je obvykle 100 - 500 kPa.
       Excimérové lasery sú TEA lasery, tzn. budené priečnym elektrickým výbojom pri atmosférickom tlaku. Čerpací výboj musí mať charakter tlecieho výboja, preto je laserová komora vybavená systémom predionizácie priestoru medzi elektródami hlavného (čerpacieho) výboja. Predionizácia sa uskutočňuje spravidla UV žiarením z pomocných elektrických výbojov. Excimérové molekuly majú dobu života cca 10 ns, čo určuje i trvanie laserových impulzov, sú to výhradne impulzné lasery.
        Konštrukcia typického excimérového lasera je na obrázku. Laser musí byť vybavený systémom výmeny zmesi pracovných plynov, pretože jej životnosť je obmedzená. Navyše používané plyny (Cl2 a F2) sú agresívne, čo si vyžaduje príslušné bezpečnostné opatrenia a i zodpovedajúcu konštrukciu laserovej komory. Laser je ešte vybavený systémom cirkulácie pracovnej zmesi, chladením, pre jeho činnosť je nutný výkonný vysokonapäťový zdroj a obvody na vytvorenie vysokonapäťového čerpacieho impulzu.
        Excimérové lasery majú energie impulzov od 1mJ do 500 mJ, stredné výkony od 1 W do niekoľko 100 W,  špičkové výkony od 1 do 20 MW. Celková účinnosť býva okolo 2,5 %.
        Na dosiahnutie kratších vlnových dĺžok ako 157 nm (F2 excimérový laser) je možné perspektívne použiť generovanie 2. a 3. harmonických od excimérových laserov.

excimérový laser
excimérový laser