氟化氩激光器（ArF激光器）是准分子激光器的一种特定类型，有时更准确地称为激基复合物激光器（exciplex laser）。其波长为193 nm，属于深紫外激光器，广泛用于半导体集成电路制造、眼科手术、微加工与科学研究。“Excimer”是“激发态二聚体”（excited dimer）的缩写，而“exciplex”则是“激发态复合物”（excited complex）的缩写。准分子激光器通常使用稀有气体（如氩、氪或氙）与卤素气体（如氟或氯）的混合物。在适宜的电刺激与高压条件下，该混合物会在紫外波段发射相干受激辐射（激光）。
ArF与氟化氪激光器准分子激光器广泛应用于高分辨率光刻机，此为微电子芯片制造的关键技术。准分子激光光刻技术。使晶体管特征尺寸从1990年的800纳米缩小至2018年的7纳米。在部分场景中，极紫外光刻机已取代ArF光刻机。极紫外光刻机只需较少步骤即可提供充足分辨率，不仅能实现更小的特征尺寸，还能提高产率。
准分子激光光刻技术的发展被视为激光50年历史中的重大里程碑之一。
理论
氟化氩激光器从源吸收能量，促使氩气与氟气发生反应，生成处于激发能态的瞬态配合物——一氟化氩：
: 2 Ar + → 2 ArF
该配合物可发生自发或受激辐射，将其能态降低至亚稳态且高度。基态配合物迅速解离为未结合的原子：
: 2 ArF → 2 Ar +
最终产生在193 nm处辐射能量的激基复合物激光器。此波长位于光谱的远紫外区域，对应于配合物基态与激发态之间6.4 eV的能量差。
应用
光刻
ArF准分子激光器最广泛的工业应用是制造微电子器件（即半导体集成电路或“芯片”）的深紫外光刻技术。随后二十年设备技术逐渐进步，使用准分子激光光刻技术制造的半导体电子器件年产值达到4000亿美元。
表面微加工
通过使用由两个微透镜阵列组成的新型衍射漫射系统，ArF激光可在上使用进行亚微米精度的。
聚变能
2021年，美國海軍研究實驗室开始研发用于慣性局限融合的ArF激光器，该技术可提供高达16%的能量轉換效率。
LaserFusionX正在开发一种使用氟化氩激光器的直接驱动聚变能原型。截至2024年，该公司的重点是利用固态脉冲电源建造内爆设施，以设计并测试能够提供足够快发射速率的激光器。
安全性
人眼无法看到ArF激光器发射的光，因此操作此类激光器时必须采取额外的安全预防措施，以避免杂散光束。需要佩戴手套以保护皮肤免受其潜在致癌特性的影响，并需佩戴紫外线防护眼镜以保护眼睛。
参见
- 激基缔合物
- 准分子激光
*
- 氟化氪激光器
*
*
- 光刻
- 摩尔定律
参考
评论 (0)