आर्गन फ्लोराइड लेजर

आर्गन फ्लोराइड लेज़र (ArF लेज़र) एक विशेष प्रकार का उत्‍तेजद्वयी लेज़र है, जिसे कभी-कभी (अधिक सही रूप से) एक्सिप्लेक्स लेजर कहा जाता है। इसकी 193-नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य के साथ, यह एक स्थायी पराबैंगनी लेजर है, जिसका उपयोग सामान्य रूप से अर्धचालक एकीकृत परिपथ, नेत्र शल्य चिकित्सा, सूक्ष्म-मशीनन और वैज्ञानिक अनुसंधान के उत्पादन में किया जाता है। 'उत्‍तेजित द्वितय' के लिए  उत्‍तेजद्वयी (एक्साइमर)  छोटा है, जबकि उत्तेजित सम्मिश्र के लिए  एक्सिप्लेक्स  छोटा है। उत्‍तेजद्वयी लेजर सामान्य रूप से  उत्कृष्ट गैस (आर्गन, क्रिप्टन, या क्सीनन) और एक हलोजन गैस (फ्लोरीन या क्लोरीन) के मिश्रण का उपयोग करता है, जो विद्युत उद्दीपन और उच्च दबाव की उपयुक्त परिस्थितियों में पराबैंगनी परास में सुसंगत उत्तेजित विकिरण (लेजर प्रकाश) का उत्सर्जन करता है।

ArF (और KrF) उत्‍तेजद्वयी लेज़रों का व्यापक रूप से उच्च विभेदन फोटोलिथोग्राफी ( प्रकाशअश्मलेखन) मशीनों में उपयोग किया जाता है, जो सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक चिप निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक है। edit उत्‍तेजद्वयी लेजर लिथोग्राफी 1990 में 800 नैनोमीटर से 2018 में 7 नैनोमीटर तक सिकुड़ने के लिए ट्रांजिस्टर फीचर आकार को सक्षम किया है।   चरम पराबैंगनी लिथोग्राफी मशीनों ने कुछ मामलों में एआरएफ फोटोलिथोग्राफी मशीनों को बदल दिया है क्योंकि वे उत्पादकता में वृद्धि करते हुए छोटे फीचर आकार को भी सक्षम करते हैं, क्योंकि ईयूवी मशीनें कम चरणों में पर्याप्त संकल्प प्रदान कर सकती हैं। उत्‍तेजद्वयी लेजर लिथोग्राफी के विकास को लेजर के 50 साल के इतिहास में एक प्रमुख मील के पत्थर के रूप में रेखांकित किया गया है।

सिद्धांत
एक आर्गन फ्लोराइड लेजर एक स्रोत से ऊर्जा को अवशोषित करता है, जिसके कारण आर्गन गैस उत्तेजित ऊर्जा अवस्था में आर्गन मोनोफ्लोराइड, एक अस्थायी जटिल (रसायन विज्ञान) का उत्पादन करने वाली एक अधातु तत्त्व गैस के साथ प्रतिक्रिया करती है:


 * 2 अर + → 2 एआरएफ

सम्मिश्र सहज या उत्तेजित उत्सर्जन से गुजर सकता है, इसकी ऊर्जा स्थिति को एक मेटास्टेबल, लेकिन अत्यधिक प्रतिकारक स्थिति में कम कर सकता है। ग्राउंड स्टेट सम्मिश्र तेजी से अनबाउंड परमाणुओं में अलग हो जाता है:


 * 2 एआरएफ → 2 एआर +

परिणाम एक उत्‍तेजद्वयी लेज़र है जो 193 एनएम पर ऊर्जा विकीर्ण करता है, जो स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी#उपप्रकार भाग में स्थित होता है, जो जमीनी अवस्था और परिसर की उत्तेजित अवस्था के बीच 6.4 यह इलेक्ट्रॉनिक था  के ऊर्जा अंतर के अनुरूप होता है।

अनुप्रयोग
ArF उत्‍तेजद्वयी लेज़रों का सबसे व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोग गहरे-पराबैंगनी फोटोलिथोग्राफी में रहा है माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (यानी सेमीकंडक्टर इंटीग्रेटेड सर्किट या "चिप्स") के निर्माण के लिए। 1960 के दशक की शुरुआत से लेकर 1980 के दशक के मध्य तक, 436, 405 और 365 एनएम तरंग दैर्ध्य पर लिथोग्राफी के लिए Hg-Xe लैंप का उपयोग किया गया था। हालांकि, सेमीकंडक्टर उद्योग को महीन रिज़ॉल्यूशन (सघन और तेज चिप्स के लिए) और उच्च उत्पादन थ्रूपुट (कम लागत के लिए) दोनों की आवश्यकता के साथ, लैंप-आधारित लिथोग्राफी उपकरण अब उद्योग की आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं थे।

यह चुनौती तब दूर हो गई जब 1982 में एक अग्रणी विकास में, के. जैन द्वारा आईबीएम में डीप-यूवी उत्‍तेजद्वयी लेजर लिथोग्राफी का आविष्कार और प्रदर्शन किया गया। अगले दो दशकों में उपकरण प्रौद्योगिकी में हुई प्रगति के साथ, उत्‍तेजद्वयी लेजर लिथोग्राफी का उपयोग करके निर्मित सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का वार्षिक उत्पादन $400 बिलियन तक पहुंच गया। नतीजतन, उत्‍तेजद्वयी लेज़र लिथोग्राफी (ArF और KrF लेसर दोनों के साथ) तथाकथित मूर के नियम | मूर के नियम की निरंतर प्रगति में एक महत्वपूर्ण कारक रहा है। एक ArF लेसर से यूवी प्रकाश जैविक पदार्थ और कार्बनिक यौगिकों द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित होता है। सामग्री को जलाने या काटने के बजाय, एआरएफ लेजर सतह के ऊतकों के आणविक बंधनों को अलग कर देता है, जो जलने के बजाय पृथक्करण के माध्यम से हवा में कसकर नियंत्रित तरीके से विघटित हो जाता है। इस प्रकार एआरएफ और अन्य उत्‍तेजद्वयी लेसरों के पास उपयोगी संपत्ति है कि वे सतह सामग्री के असाधारण ठीक परतों को लगभग बिना किसी हीटिंग के हटा सकते हैं या शेष सामग्री को अपरिवर्तित छोड़ सकते हैं। ये गुण इस तरह के लेज़रों को सटीक सूक्ष्म-मशीनन कार्बनिक पदार्थों (कुछ पॉलिमर और प्लास्टिक सहित) और विशेष रूप से नाजुक सर्जरी जैसे नेत्र शल्य चिकित्सा (जैसे, LASIK, फोटोरिफ़्रेक्टिव कोरटक्टॉमी) के अनुकूल बनाते हैं। हाल ही में, दो माइक्रोलेंस सरणियों से बना एक उपन्यास विवर्तनिक फैलाना प्रणाली के उपयोग के माध्यम से, एआरएफ लेजर द्वारा फ्यूज्ड क्वार्ट्ज पर सतह सूक्ष्म-मशीनन को सबमाइक्रोमीटर सटीकता के साथ प्रदर्शित किया गया है। 2021 में, यूनाइटेड स्टेट्स संयुक्त राज्य नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला ने 16% तक ऊर्जा दक्षता प्रदान करते हुए जड़त्वीय कारावास संलयन में उपयोग के लिए एक ArF पर काम शुरू किया।

सुरक्षा
एआरएफ द्वारा उत्सर्जित प्रकाश मानव आंखों के लिए अदृश्य है, इसलिए इस लेजर के साथ काम करते समय आवारा बीम से बचने के लिए अतिरिक्त सुरक्षा सावधानी आवश्यक है। मांस को उसके संभावित कासीनजन िक गुणों से बचाने के लिए दस्ताने की आवश्यकता होती है, और आँखों की सुरक्षा के लिए यूवी चश्मे की आवश्यकता होती है।

यह भी देखें

 * उत्‍तेजद्वयी
 * उत्‍तेजद्वयी लेजर
 * उत्‍तेजद्वयी लैंप
 * क्रिप्टन फ्लोराइड लेजर
 * इलेक्ट्रोलेजर
 * नाइके लेजर
 * फोटोलिथोग्राफी
 * मूर की विधि