Эксимерные лазеры

ЦФП проводит разработку эксимерных лазеров с различной спецификацией. Исследования в области эксимерных лазеров направлены на достижение высокоэффективной генерации и достижения стабильных долговременных характеристик излучения. Особое значение придается исследованиям по управлению пространственными, временными и спектральными характеристиками лазерного излучения.

Характерные параметры, разработанных эксимерных лазеров

Длины волн генерации: 157 нм (F2), 193 нм (ArF), 248 нм (KrF), 308 нм (XeCl), 351 (XeF)

Энергия в импульсе: от 10 мДж до 400 мДж

Длительность импульсов: 5 - 100 нс

Ширина спектра генерации: 1 - 100 пм

Спектральные характеристики эксимерных лазеров

Излучение эксимерных лазеров имеет малую пространственную и временную когерентность. Однако эти параметры могут быть существенно улучшены при использовании соответствующих типов резонаторов. В таблице приведены различные конфигурации резонаторов используемых в лазерах ЦФП ИОФ РАН и параметры пространственной и временной когерентности. (см."Эксимерный лазер с высокой когерентностью". В.В. Атежев, С.К. Вартапетов, А.Н. Жуков, М.А. Курзанов, А.З. Обидин Квантовая электроника 33, №. 8, с. 689-694, (2003))

Значение пространственной и временной когерентности от типа резонатора эксимерного лазера. Е - Макс. энергия импульса, ls - Макс. длина пространственной когерентности, lt Длина временной когерентности, Eu/Es энергия в импульсе излучения лазера с неустойчивым и устойчивым резонатором.

Конфигурация резонатора	E	ls	lt	Eu/Es
Телескопический НР, M=10..30	260 мДж	>1 мм	-	74%
НР цилиндр-плоскость, M=20..120	260 мДж	>10 мм	-	74%
Селективный НР с набором призм	65..230 мДж	>10 мм	0.5..10 мм	18.5..65%
Селективный НР с набором призм и плоской диффракционной решеткой	40..210 мДж	>10 мм	1..30 мм	11..60%
Телескопический НР со сферической диффракционной решеткой	200 мДж	>~2 мм	0.5 мм	57%

Фотолитография

В ЦФП ИОФ РАН разработан прототип эксимерного лазер для работы в составе фотолитографических комплексов со следующими характеристиками


Длина волны - 248 нм,
Частота повторения - 2000 Гц,
Ширина спектра - 1 пм.



F₂-лазеры

ЦФП ИОФАН проводит исследовательские работы с целью расширению эксплутационных характеристик эксимерных лазеров. Эксимерные лазеры производства ЦФП могут работать в режиме генерации вакуумного ультрафиолета на длине волны 157 нм (F₂-лазер). Эксимерный лазер, разработанный в ЦФП, генерирует импульсы с энергией до 30 мДж на длине волны 157 нм. Нами тщательно изучены все генерационные характеристики лазера в этом режиме:



Зависимость энергии излучения E от процентного содержания фтора в смеси F₂/He при некоторых значениях зарядного напряжения U₀ и давления смеси p_He. См. "Условия эффективного возбуждения электроразрядного F2-лазера". В.В. Атежев, С.К. Вартапетов, А.Н. Жуков, М.А. Курзанов, А.З. Обидин, В.А. Ямщиков Квантовая электроника 33, №. 8, с. 677-683 (2003).

Наноструктуры

Эксимерные лазеры являются мощным инструментом в различных технологиях. В Центре проводятся исследования по микрообработке материалов и их модификации под воздействием УФ излучения эксимерных лазеров. На рисунке приведены примеры создания наноструктур на поверхности различных подложек под воздействием излучения эксимерного лазера.



3D АСМ-профили поверхности алмазоподобной пленки, выращенной на шероховатой медной подложке
(F2 - лазер, 157 нм, 3 Дж/см2, 100 импульсов).



2D и 3D АСМ-профили поверхности нитрида кремния
(F2 - лазер, 157 нм, 0.6 Дж/см2, 500 импульсов).