【レーザ】エキシマレーザ

概要

エキシマレーザーとは Excited Dimer Laser の略称で、強い紫外領域のレーザーが得られることが特徴です。CO2レーザーなどの赤外線レーザーと異なり熱を発生しないため、より鋭利で微細な加工が可能となります。樹脂に対しては、化学的な結合を切ることで加工を実現できます。

 特徴・応用例

高気圧下におけるエキシマレーザーの生成効率は高く、紫外線レーザーとしては例外的に高い発振効率を示すレーザーです。

発振波長は、ガスの成分で異なります。KrF で 248 nm、XeCl で 308 nm、ArF で 193 nmです。また、パルスレーザーとして動作し、典型的な例では、パルス幅数ns、尖頭出力数 MW の高繰り返し出力が容易に得られます。

平均出力も大きいため、光化学や紫外分光の光源として利用されています。さらに、芳香族環など DNA の吸収を利用する医学分野への応用や、最近では半導体の微細加工用に回路パターンを転写する光学系の光源として、さらに数 pm に狭帯域化することで色収差を防ぐ技術などが工業化されています。

原理

チャンバー(膨張室)内にハロゲン、希ガス(Kr、Ar、Xe等)、バッファー(Ne、He等)の混合ガスを封入した状態で、放電を行います。すると電気の力で励起（Excited）されて、レア・ハロゲン二量体が生成（Dimer)されます。この状態は不安定のため、基底状態である本来のレアとハロゲンの形に速やかに移行します。その際、電気で得たエネルギーを紫外光に変換して放出します。これがエキシマレーザーの原理です。

通常の発振では、放電 1 回につき 1 回しか発信されませんが、連続して放電を繰り返すことによって、ある程度連続したレーザー出力を得ることができます。封入するガスであるレア・ハロゲンの組み合わせにより、得られるレーザー波長が変わります。基本的には波長が短いほどレーザーのエネルギーは強くなり、より微細な加工が可能となります。

参考

1. エキシマレーザーとは？
2. エキシマレーザー(excimer laser) – Produced by 光響