エキシマレーザ

 

 

エキシマレーザー（Excimer Laser）は、より厳密にはエキシプレックスレーザーという名称で知られているレーザーで1960年にFritz Houtermansにより提案された、非常に歴史の長いレーザーです。
希ガス（Ar, Kr, Xeなど）とハロゲンガス（F₂, Cl₂など）を基にした反応性ガス混合物を、ミラーで封じきったチャンバー内に封入し、そこに高電圧でエネルギーを与えることで、励起錯体（Excimer/Exciplex）を形成し、短寿命かつ高エネルギー状態からの緩和過程において深紫外域（DUV）の光を出力するパルスレーザーです。
代表的な波長帯はArF（193nm）、KrF（248nm）、XeCl（308nm）などで、可視光よりもはるかに短い波長を実現します。これにより、光の回折限界を超えるナノスケールのリソグラフィーが可能となり、最先端のLSI製造で用いられてきました。
エキシマレーザーによる材料除去は、熱伝導をほぼ伴わないフォトアブレーションによって行われ、低熱負荷・非接触・高精度なマイクロマシニングを実現します。特にバイオ材料や高分子材料への微細加工において威力を発揮します。
優れたビーム均一性とパルス安定性 パルス幅はナノ秒オーダー、繰り返し周波数は1000Hz以上も可能です。波面整形やビームホモジナイザーとの組み合わせにより、高いフルエンス均一性とパターン安定性が要求されるプロセスにも対応します。
このような特性を併せ持つエキシマレーザーは、「波長・パルス幅・ピーク出力」の制御性が高く、物質との選択的な相互作用と量産技術としてのスケーラビリティを両立できる稀有な光源です。
他のレーザー技術が進化した今日も、微細加工を始め、薄膜生成、ファイバーブラッググレーティング、近視治療（レーシック）をはじめとする様々な医療用途、フォトルミネッセンスなどの様々な用途で利用されています。

 

ATL Lasrtechnik社について

ATL Lasertechnikは1993年に設立されたエキシマレーザーの専門メーカーです。従来の大型エキシマレーザーと高周波励起UV光源の中間のニーズを満たす新しいレーザ技術を開発しました。
同社のATLEXシリーズは、金属-セラミックレーザ管を採用しており、157nm、193nm、248nmにおいて矩形の高品質ビームで発振します。この金属-セラミックレーザ管により、エキシマレーザが抱えるガス汚染を低減し、静的ガス寿命が大幅に向上しました。

 

 

ATLEXの最適化されたプレイオナイゼーション電気回路

均一なプロファイル

 

使い勝手の良いソフトウェア

ATLEXのソフトウェアは非常に使いやすく、直感的にご利用いただけます。
Laser Controlタブ（以下図左）ではレーザ発振の制御のほか、温度モニタリングやレーザステータスの確認ができます。
Gas Controlタブ（以下図右）では自動ガス交換が行えます。レーザ内のガスバルブは自動で開閉し、ユーザは画面上の指示に従いガスバルブやレギュレータの開閉を行うだけのシンプルなオペレーションとなります。

 

Settingタブ（以下図左）では制御PCとの接続設定やログファイルの設定を行い、Infoタブでは各種パラメータを人目で確認することができます。

 

ATLEXにはモニター用のパワーメータが内蔵されており、レーザ発振時に常時パルスエネルギーを計測します。これにより、エネルギーを一定にしあ発振が可能となります。
内部のパワーモニタはユーザが校正することができます（以下図）。

 

 

オプティクスホルダ

レーザ加工では、窒素やアルゴンの不活性ガスを使用して、レーザ出力から加工物までのビーム経路をパージ（清浄化）することが一般的です。これにより、酸素によるUV九州、オゾンや揮発性汚染物の生成、光学部品へのダメージを抑制することができます。
ATLEXでは真空チューブに簡単に取り付けられるオプティクスマウントを提供しており、光学部品の交換時にも光軸のアライメントが維持されレーザ管が密閉された状態を保つことが可能です。

 

 

 

 

エキシマレーザのアプリケーション

工業用途

半導体製造（フォトリソグラフィ）

 

微細加工

 

パルスレーザ堆積（PLD）

 

化学応用

光化学反応

 

医療・バイオ分野

眼科手術（屈折矯正、角膜切開）

 

皮膚疾患治療

 

分析分野

 

レーザー誘起ブレークダウン分光（LIBS/LIPS）