一、准分子激光概述

1.定义

　　准分子是一种在激发态复合成分子，而在基态离解为原子的不稳定缔合物，　激光跃迁发生在束缚的激光态到排斥的基态，属于束缚-自由跃迁。　

　　准分子激光器源自 “excited dimer”一词，是高电压泵浦的气体激光，是一种波长在紫外波段的脉冲气体激光器。气体由惰性气体如氩氪等和活性气体如氯或氟。当电激发后，气体混合物在短时间聚成活跃态并发出紫外激光，有XeF、KeF、ArF、XeCl、KrCl、ArCl等。

　　具有脉冲能量大、峰值功率高、且波长在紫外区域的特点。

2.准分子激光器的典型参数

 

 

3.发展史

（1）发展史

　　1960年提出准分子束缚-自由电子产生增益思想；

　　1970年Bosov采用强流电子束激发液态氙得到准分子激光，输出波长为172nm；

　　1974年，美国Kansan州立大学报道了稀有气体卤化物在紫外波段的强荧光辐射。
　　之后激励方式： 纯电子束扩展、自持放电、预电离放电

（2）准分子激光器的发展：
　　Lambda Physik公司的紫外预电结构如图1，重复频率为500Hz，平均功率为750w左右
 　 转分子激光器的一次充气寿命进展：
　　采用低温循环净化技术去除卤化物气体产生的HF等杂质分子，采取卤素气体注入技术补充放电过程中的损耗，充气寿命增加。
（3）发展趋势——高能量、高功率、高重复率（高平均功率）
　　光刻应用中，为减小石英透镜所产生色差对分辨率的影响，要求准分子线宽在0.005-0.003nm以内
　　为避免过高的峰值功率，需要发展长脉宽准分子激光器，采用预脉冲技术实现。
　　高电压、高功率的脉冲功率技术是关键，但还处于研制阶段。

 

4.应用

　　准分子激光器用于精密加工，在当前的工业应用主要有： 半导体芯片的制备、集成电路（integrated circuits）和 屈光眼治疗手术(eye surgery)，另外还用于制造高亮度LEDs。

（1）准分子激光器在投影光刻、掺杂、化学气相淀积、诱导刻蚀等半导体超精细加工详谈

　　激光投影光刻：提高DRAM（动态随即存储器）的分辨率要求在0.35μm以下，最简单的办法就是采用更短波长的深紫外光。而准分子激光器在深紫外光具有高的输出功率、使曝光时间极短，同时激光的空间相干性可实现部分相干照明，使投影图像的反差度、有效分辨率和景色都得到改善。特特别是高能量和便于聚焦，可实现动态图形描绘。

　　诱导掺杂：利用准分子激光器的短波长、窄脉冲、高能量特点形成超浅结，掺杂时间段，半导体表面被瞬时熔融后，又迅速结晶，对晶体结构损伤小；衬底局部加热，可降低诱生缺陷和自掺杂效应，具有低温加工特点；进行超固溶度掺杂，掺杂浓度不受材料固溶度的限制。

　　激光诱导淀积： 转分子激光的光子能直接打破大多数源气体分子的化学键，产生所需要的自由基，使薄膜淀积能在室温或近室温的条件下进行，已是吸纳对金属、介质、半导体膜的激光诱导沉积。

　　激光诱导刻蚀：由光分解产生卤素自由基，通过化学过程腐蚀衬底表面而实现刻蚀，已实现半导体、金属、介质膜和聚合物的刻蚀。由于窄脉冲高能量，在局部产生很高温度，不仅使气体分解增加自由基浓度，而且加剧了卤素原子与衬底化学反应速度，能达到很高的刻蚀速率。

5.准分子激光器加工特点

　　根据工作体系的不同，准分子激光的波长在192nm（ArF）至351nm(XeF)范围内，对应的光子能量为4-6eV,足以将多种有机分子的化学键打断。紫外激光束与物质作用有微细加工与冷加工的特点。

　　（1）准分子激光通过激光诱导的化学过程对每种材料进行逛街切除，避免了红外波段激光教工中的热效应，具有“冷”加工特点

　　（2）准分子激光波长最短，在加工中具有较高的分辨率，可形成亚微米结构，及用于微米级的微孔加工，具有微细加工的特点。

6.理论基础

　　非线性光学——受激拉曼散射，增益系数只取决于泵浦光的强度，改善准分子的光束质量

 

7.准分子激光器的主要生产厂家

　　西德的Lambda Physik

　　美国的 Questek

　　加拿大的Lumonics

8.相关研究

（1）模拟准分子激光能量分布的方法

 

　　光斑能量分布图观测到光斑在X方向近似为高斯能量分布，在Y方向为一个不规则的能量分布，通过分析得到激光分子能量空间分布模型：

 

 

（2）

二、

标签：激光,气体,准分子,激光器,刻蚀,剥离,波长
来源： https://www.cnblogs.com/Sonny-xby/p/11408428.html