Print deze pagina
PrintversieHet medium van een excimeer laser, is net als dat van een CO2 laser, gasvormig. De gassen bestaan meestal uit een mengsel van een edelgas xenon (Xe), krypton (Kr) of argon (Ar) en een halogeen, meestal fluor (F) of chloor (Cl). Uit dit mengsel worden moleculen gevormd (bijvoorbeeld KrF). Een dergelijk molecuul kan alleen in geëxciteerde toestand bestaan en wordt in het engels een excited dimer genoemd, vandaar de engelse benaming excimer (nederlands: excimeer). Bij het terugvallen in de grondtoestand valt het molecuul uiteen en zend een foton uit. Afhankelijk van de gassamenstelling wordt laserlicht van verschillende golflengten opgewekt in het UV bereik, zie onderstaande tabel.
| Gas | XeF | XeCl | KrF | KrCl | ArF |
|---|---|---|---|---|---|
| golflengte [nm] | 351 | 308 | 248 | 222 | 293 |
Net als bij de CO2 laser wordt het medium van een excimeer laser van energie voorzien middels een elektrische gasontlading. Het energetisch rendement bedraagt enkele procenten. Aangezien de gasontlading instabiel kan worden (en er vonken ontstaan) kunnen excimeer lasers alleen in puls mode werken. Typische pulstijden zijn 10 tot 25 ns. Maar met speciale technieken zijn ook zeer korte pulstijden van 100 femtoseconden en langere pulstijden tot enkele honderden nanoseconden mogelijk. Commerciële excimeer lasers produceren per puls van enkele mJ tot enkele tientallen J aan energie, bij herhalingsfrequenties tot circa 1 kHz. Commercieel zijn lasers verkrijgbaar met een gemiddeld vermogen tot 1 kW. De energieverdeling van de laserbundel is meestal rechthoekig met een min of meer uniform intensiteitsniveau in één richting en gaussisch in de andere richting. De bundeldivergentie varieert tussen 1 en 4 mrad.
De energie van fotonen is dermate hoog dat het bestraalde materiaal niet alleen wordt opgewarmd, maar ook de chemische verbindingen in het materiaal worden verbroken. Deze interactie wordt ablatie genoemd. Het gevolg hiervan is dat er nauwelijks thermische spanningen in het te bewerken materiaal optreden. Onder meer om deze reden, en vanwege de korte golflengte, worden excimeer lasers voornamelijk toegepast voor precisie bewerkingen, voor markeren, en als lichtbron in de fotolithografie. Bij precisiebewerkingen is een nauwkeurigheid van enkele microns haalbaar. Daarbij kan men bijvoorbeeld denken aan het boren van gaatjes in de printkop van een inktjet-printer. Hierbij wordt vrijwel altijd gebruikgemaakt van maskers in het bundelpad. Patronen in het masker worden dan verkleind op het werkstuk afgebeeld, zie onderstaande figuur.
Het patroon in het masker wordt verkleind afgebeeld op het werkstuk, dat geableerd wordt.
