고 에너지 레이저 유기 충격파의 특성 평가와 세정 효과에 관한 연구

Abstract

공기 중에서 1 J 이상의 높은 레이저 에너지를 가지는 Q-switched Nd:YAG 레이저의 집속에 의한 plasma shock wave는 laser beam deflection method에 의해 특성평가 되어졌고, 최초로 입자 제거 평가에 이용되었다. 레이저 에너지와 gap distance에 따른 레이저 집속에 의해 발생하는 plume의 두께와 shock wave의 절대 속도의 특성은 세정 효과 달성을 이해하기 위해 측정 된다. 충격파의 속도는 gap distance가 증가함에 따라 급격하게 감소하였고, 세정 지역은 하트모양으로 나타나게 된다. 효과적인 입자 제거를 위하여 다양한 조건이 평가되었는데, 그 조건들은 입자 크기, 레이저 에너지, gap distance, irradiation frequency, aging 시간, 습도, 모재 표면, 그리고 입자 오염 방식이다. 입자 제거 효율은 입자 크기가 증가하고, 레이저 에너지가 증가하고, gap distance가 감소하며, irradiation frequency가 증가할수록 증가하였다. 그리고 실리콘 질화막 상에서의 입자 제거 효율은 실리콘 산화막에서의 효율보다 낮았다. 또한 aging 시간이 증가하고 습도가 높아 질수록 큰 adhesion force의 작용으로 입자 제거가 어려웠다. 마지막으로 IPA를 이용한 입자 오염 방식이 DI water를 이용한 오염 방식보다 제거 효율이 높았다.; Plasma shock wave induced by focusing a Q-switched Nd:YAG laser with laser energy of over 1 J in air atmosphere were characterized by laser beam deflection method and applied to particle removal for the first time. The characteristics of dimension of plume and velocities of shock wave as a function of laser energy and gap distance were measured to understand cleaning performance. The shock velocity decayed exponentially as the gap distance increased. The cleaning area was heart-shaped. For effective removal of particle, various factors were estimated; particle size, laser energy, gap distance, irradiation frequency, aging time, humidity, substrates, and deposition method. The particle removal efficiency (PRE) is increased as particle size is increased, laser energy is increased, gap distance is decreased, and irradiation frequency is increased. The PRE on silicon nitride surface is lower than that on silicon dioxide. The longer the aging time and the greater the humidity, the larger adhesion force. The PRE when particles deposited in DI water is lower than that in IPA.