Импульсная лазерная очистка основана на характеристиках световых импульсов, генерируемых лазером, в основе фотофизической реакции, вызываемой взаимодействием между лучом высокой-интенсивности, коротким-импульсным лазером и слоем загрязнений. Его физический принцип можно резюмировать следующим образом:
(а) Лазерный луч, испускаемый лазером, поглощается слоем загрязнения на обрабатываемой поверхности.
(б) Поглощение высокой энергии образует быстро расширяющуюся плазму (сильно ионизированный нестабильный газ), генерирующую ударную волну.
(c) Ударная волна фрагментирует и удаляет загрязнения.
(d) Длительность импульса должна быть достаточно короткой, чтобы избежать перегрева, который может повредить обработанную поверхность.
(д) Эксперименты показывают, что плазма генерируется на металлических поверхностях при наличии оксидов.
Плазма генерируется только тогда, когда плотность энергии превышает пороговое значение, которое зависит от уровня удаляемых загрязнений или оксидов. Этот пороговый эффект имеет решающее значение для эффективной очистки, обеспечивая при этом безопасность материала подложки. Существует также второй порог генерации плазмы. Если плотность энергии превысит этот порог, материал подложки будет поврежден. Чтобы обеспечить эффективную очистку при сохранении безопасности материала подложки, параметры лазера необходимо отрегулировать так, чтобы плотность энергии светового импульса находилась строго между этими двумя пороговыми значениями. Каждый лазерный импульс удаляет слой загрязнения определенной толщины. Если слой загрязнения толстый, для очистки потребуется несколько импульсов. Количество импульсов, необходимых для очистки поверхности, зависит от степени загрязнения поверхности. Важным следствием двух пороговых значений является самоконтроль процесса очистки. Световые импульсы с плотностью энергии выше первого порога будут продолжать удалять загрязнения до тех пор, пока они не достигнут материала подложки. Однако, поскольку их плотность энергии ниже порога повреждения материала подложки, подложка не будет повреждена.