ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ലേസർ അബ്ലേഷൻ വഴി സീറോ ഹീറ്റ്-അഫ്ഫക്റ്റഡ് സോൺ (HAZ) കോപ്പർ ഫോയിൽ പാറ്റേണിംഗ് കൈവരിക്കുന്നു.

1. ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ലേസർ അബ്ലേഷന്റെ തത്വങ്ങളും ഗുണങ്ങളും

ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ലേസറുകൾ (10⁻¹⁵ സെ പൾസ് വീതി) പൂജ്യത്തിനടുത്തുള്ള HAZ ഉള്ള നോൺ-ലീനിയർ ആഗിരണം (ഉദാ: മൾട്ടിഫോട്ടോൺ അയോണൈസേഷൻ, അവലാഞ്ച് അയോണൈസേഷൻ) പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, കാരണം:

• താപേതര ആധിപത്യം: താപ വ്യാപനത്തേക്കാൾ വേഗത്തിലുള്ള ഊർജ്ജ നിക്ഷേപം (Cu താപ വ്യാപന സമയം≈1 ps);

• ഉയർന്ന കൃത്യത: സബ്മൈക്രോൺ റെസല്യൂഷൻ (ലൈൻവിഡ്ത്ത്

• മെറ്റീരിയൽ വൈവിധ്യം: പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന ലോഹങ്ങൾ (Cu), സുതാര്യമായ വസ്തുക്കൾ, സംയുക്തങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്ക് അനുയോജ്യം.

2. പ്രധാന പ്രക്രിയ പാരാമീറ്ററുകൾ

(1) ലേസർ പാരാമീറ്ററുകൾ

• തരംഗദൈർഘ്യം: ഉയർന്ന Cu ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള UV (343/515 nm) (≈40% vs. IR 5%);

• പൾസ് എനർജിയും ഫ്ലുവൻസും: 0.1–10 μJ/പൾസ്, ഫ്ലുവൻസ്=1–5 J/cm² (Cu അബ്ലേഷൻ പരിധിക്ക് സമീപം).

(2) ബീം നിയന്ത്രണവും സ്കാനിംഗും

• ഫോക്കസിംഗ് ഒപ്റ്റിക്സ്: 1–5 μm സ്പോട്ട് വലുപ്പത്തിന് ഉയർന്ന-NA ലക്ഷ്യങ്ങൾ (NA≥0.5);

• സ്കാനിംഗ് തന്ത്രങ്ങൾ: സ്പൈറൽ/റാസ്റ്റർ സ്കാൻ, വേഗത=1–10 മീ/സെക്കൻഡ്, താപ ഇൻപുട്ട് പരമാവധി കുറയ്ക്കുന്നതിന് ≤3 പാസുകൾ.

(3) പരിസ്ഥിതി നിയന്ത്രണം

• നിഷ്ക്രിയ വാതകം (Ar/N₂): ഓക്സീകരണം കുറയ്ക്കുന്നു (XPS വഴി ഉപരിതല O

• വാക്വം (: പ്ലാസ്മ ഷീൽഡിംഗ് അടിച്ചമർത്തുന്നു.

3. സീറോ HAZ-നുള്ള സംവിധാനങ്ങൾ

• ഇലക്ട്രോൺ-ലാറ്റിസ് ഡീകൂപ്ലിംഗ്: ഇലക്ട്രോണുകളിൽ ഒതുങ്ങിനിൽക്കുന്ന ഊർജ്ജം, താപ വ്യാപനം തടയുന്നു;

• ഘട്ടം സ്ഫോടന ആധിപത്യം: നേരിട്ടുള്ള സപ്ലൈമേഷൻ/പ്ലാസ്മ രൂപീകരണം ഉരുകുന്നത് ഒഴിവാക്കുന്നു;

• താപ ശേഖരണം തടയൽ: പൾസ് ഇടവേള (>10 ns) ഇലക്ട്രോൺ തണുപ്പിക്കൽ സമയം (≈1 ps) കവിയുന്നു.

4. സാധൂകരണം

• മൈക്രോസ്കോപ്പി: SEM/TEM ഉരുകൽ അല്ലെങ്കിൽ ലാറ്റിസ് വികലത കാണിക്കുന്നില്ല (HAZ വീതി

• രാസ വിശകലനം: XPS ഓക്സൈഡ് കനം

• പ്രവർത്തന പരിശോധനകൾ:

  • ചാലകത: പ്രതിരോധശേഷി≈1.7 μΩ·cm (ബൾക്ക് പോലുള്ളത്);

  • താപ സ്ഥിരത: 300°C അനീലിംഗിന് ശേഷം HAZ വളർച്ച ഉണ്ടാകില്ല.

5. വെല്ലുവിളികളും പരിഹാരങ്ങളും

• വെല്ലുവിളി 1: ഉയർന്ന പ്രതിഫലനശേഷി:

  • പരിഹാരം: പ്രതിപ്രതിഫലന വിരുദ്ധ കോട്ടിംഗ് (ഉദാ: 10 nm Ti) അല്ലെങ്കിൽ വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ധ്രുവീകരണം.

• വെല്ലുവിളി 2: പ്ലാസ്മ ഷീൽഡിംഗ്:

  • പരിഹാരം: വാക്വം പ്രോസസ്സിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ കുറഞ്ഞ ആവർത്തന നിരക്ക് (

• വെല്ലുവിളി 3: കുറഞ്ഞ ത്രൂപുട്ട്:

  • പരിഹാരം: സമാന്തര മൾട്ടി-ബീം പ്രോസസ്സിംഗ് (DMD/SLM).

6. ആപ്ലിക്കേഷനുകളും സാമ്പത്തിക ശാസ്ത്രവും

• ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പിസിബികൾ:

• ഫ്ലെക്സിബിൾ ഇലക്ട്രോണിക്സ്: PI-അധിഷ്ഠിത Cu പാറ്റേണുകൾ 10⁵-ൽ കൂടുതൽ വളവുകളെ (R=1 mm) ചെറുക്കുന്നു;

• ചെലവ് ലാഭിക്കൽ: ലിത്തോഗ്രാഫിയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ 90% കുറവ് രാസമാലിന്യം, 5× വേഗത്തിലുള്ള സംസ്കരണം.