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レーザー洗浄の原理

2021-12-17

1980年代半ば、Beklemyshev、Allrn、およびその他の科学者は、実際の作業ニーズに合わせてレーザー技術と洗浄技術を組み合わせ、関連する研究を実施しました。それ以来、レーザー洗浄（レーザー洗浄）の技術的概念が生まれました。汚染物質と基質の関係はよく知られています。結合力は、共有結合、二重双極子、毛細管現象、ファンデルワールス力に分けられます。この力を克服または破壊することができれば、除染の効果が達成されます。
レーザー洗浄とは、エネルギー密度が高く、方向を制御でき、収束能力が高いという特徴を持つレーザービームを使用することで、汚染物質と基板の結合力を破壊するか、汚染物質を直接気化させて汚染物質を除染・低減します。マトリックスとの接着強度、そしてワークの表面を洗浄する効果を実現します。ワークピースの表面の汚染物質がレーザーのエネルギーを吸収すると、それらは急速に気化するか、加熱された後すぐに膨張して、汚染物質と基板の表面との間の力に打ち勝ちます。加熱エネルギーの増加により、汚染粒子が振動して基板の表面から落下します。
レーザー洗浄プロセス全体は、大きく4つの段階に分けられます。つまり、レーザーの気化と分解、レーザーのストリッピング、汚染物質粒子の熱膨張、基板表面の振動、汚染物質の分離です。もちろん、レーザークリーニング技術を適用する場合は、クリーニング対象のレーザークリーニングしきい値にも注意を払い、最適なクリーニング効果を実現するために適切なレーザー波長を選択する必要があります。レーザー洗浄は、基板の表面に損傷を与えることなく基板表面の粒子構造と配向を変えることができ、基板の表面粗さを制御することもでき、それによって基板表面の全体的な性能を向上させることができます。洗浄効果は、主にビームの特性、基板と汚れの材料の物理的パラメータ、およびビームのエネルギーを吸収する汚れの能力などの要因によって影響を受けます。
現在、レーザー洗浄技術には、乾式レーザー洗浄技術、湿式レーザー洗浄技術、レーザープラズマ衝撃波技術の3つの洗浄方法があります。
1.乾式レーザー洗浄とは、パルスレーザーを直接照射してワークを洗浄することで、基板や表面の汚染物質がエネルギーを吸収して温度が上昇し、基板の熱膨張や熱振動を引き起こして両者を分離します。この方法は、大きく2つの状況に分けることができます。1つは、表面の汚染物質がレーザーを吸収して膨張することです。もう1つは、基板がレーザーを吸収して熱振動を発生させることです。
2.ウェットレーザー洗浄は、パルスレーザーでワークピースを照射する前に、表面に液膜をプレコートすることです。レーザーの作用により、液膜の温度が急激に上昇し、気化します。気化の瞬間に衝撃波が発生し、汚染粒子に作用します。、基板から脱落させます。この方法では、基板と液膜が反応しないため、適用範囲が限定されます。
3.レーザープラズマ衝撃波は、レーザー照射プロセス中に空気媒体を分解することによって生成される球状プラズマ衝撃波です。衝撃波は、洗浄される基板の表面に作用し、エネルギーを放出して汚染物質を除去します。レーザーは基板に作用しないため、基板に損傷を与えることはありません。レーザープラズマ衝撃波洗浄技術により、粒子サイズが数十ナノメートルの粒子汚染物質を洗浄できるようになり、レーザー波長に制限はありません。
実際の生産では、高品質の洗浄ワークピースを得るために、ニーズに応じてさまざまな試験方法と関連パラメータを具体的に選択する必要があります。レーザー洗浄プロセスでは、表面洗浄効率と品質評価は、レーザー洗浄技術の品質を決定するための重要な指標です。

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