用語エキシマレーザー発振器DUV露光装置最終更新 2026-10-10出典 2件Excel・PDF版

エキシマレーザとは

Excimer Laser

エキシマレーザとは、希ガスとハロゲンの混合ガスに放電を加え、一時的にできる分子から紫外線を出すガスレーザーです。ArF(193nm)とKrF(248nm)はDUV露光の光源として使われ、波長の幅を0.3pm以下に絞り込んで毎秒数千回発光します。XeClはLTPSのレーザーアニールに使われ、ネオンを緩衝ガスとして大量に使います。

目次7項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 設備の製造メーカー
  5. 関連用語
  6. 比較・違いを学ぶ
  7. 出典・参考資料

定義・解説

エキシマレーザとは、希ガス(アルゴン・クリプトン・キセノン)とハロゲン(フッ素・塩素)の混合ガスに放電を加え、そのときだけ一時的にできる分子(エキシマ:excited dimer)から紫外線を取り出すガスレーザーです。波長はガスの組み合わせで決まり、ArFで193nm、KrFで248nm、XeClで308nmなどになります。

半導体ではまず、露光装置の光源として欠かせません。KrFとArFのエキシマレーザは、DUV露光(液浸を含む)の光源として、現在も多くの層の露光に使われています。露光用には、波長の幅を0.3pm以下という非常に狭い範囲に絞り込み(狭帯域化)、毎秒数千回(最大6kHz程度)のパルスで安定した光を出すことが求められます。光源メーカーは、ASML傘下のCymerと日本のギガフォトンの2社にほぼ限られます。

もう1つの用途は熱処理です。XeClなどのエキシマレーザの光を線状に整えて当て、ガラス基板の上のアモルファスシリコンを溶かして多結晶にするレーザーアニール(ELA)は、スマートフォンの有機ELディスプレイのLTPS-TFTの製造に使われています。ガスには主成分の緩衝ガスとしてネオンを大量に使うため、ネオンの供給は露光の生産を左右する問題になり、ガスの再利用も進められています。

図解

ArF・KrF・XeCl・F2のエキシマレーザの波長と用途
露光用の光源メーカーは、Cymerとギガフォトンのほぼ2社。

よくある質問(FAQ)

エキシマとはどういう意味ですか?
excited dimer(励起された二量体)を縮めた言葉です。アルゴンとフッ素のように、ふだんは結びつかない原子どうしが、放電でエネルギーを受けた状態のときだけ分子を作り、それが壊れるときに紫外線を出します。ArFやKrFは厳密には異なる原子の組み合わせ(エキシプレックス)ですが、慣習としてエキシマと呼ばれます。
露光用のエキシマレーザにネオンが必要なのはなぜですか?
レーザーのガスの大部分は、ArFやKrFの元になるガスを薄めて放電を安定させる緩衝ガスで、それにネオンが使われるからです。ガスは使ううちに劣化するため定期的に交換し、ネオンを大量に消費します。そのため、ネオンの供給の混乱は露光の生産に直結します。

設備の製造メーカー

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比較・違いを学ぶ

出典・参考資料

  1. ギガフォトン「製品情報」(2026/10/10 確認)
  2. The Laser Society of Japan「Latest State of Next Generation UV Laser and Future(The Review of Laser Engineering 29巻10号)」(2026/10/10 確認)