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.
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
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% |
В ЦФП ИОФ РАН разработан прототип эксимерного лазер для работы в составе фотолитографических комплексов со следующими характеристиками
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 pHe. 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).
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).