Ултразвукова дисперсия на полиращи агенти (CMP)
- Неравномерният размер на частиците и нехомогенното разпределение на размера на частиците причиняват сериозни повреди на полираната повърхност по време на CMP процес.
- Ултразвуковата дисперсия е превъзходна техника за диспергиране и деагломериране на наноразмерни полиращи частици.
- Равномерната дисперсия, постигната чрез ултразвук, води до превъзходна CMP обработка на повърхностите, като се избягват драскотини и дефекти, дължащи се на големи зърна.
Ултразвукова дисперсия на полиращи частици
Химико-механичните суспензии за полиране/планаризация (CMP) съдържат абразивни (нано)частици, за да осигурят желаните полиращи свойства. Често използваните наночастици с абразивност включват силициев диоксид (силициев диоксид, SiO2), цериев оксид (церия, CeO2), алуминиев оксид (алуминиев оксид, Al2O3), α- и y-Fe203, нанодиаманти и др. За да се избегнат повреди по полираната повърхност, абразивните частици трябва да имат еднаква форма и тясно разпределение на размера на зърната. Средният размер на частиците варира между 10 и 100 нанометра, в зависимост от формулата на CMP и нейната употреба.
Ултразвуковото диспергиране е добре известно, че произвежда равномерни, дългосрочни стабилни дисперсии. Ултразвукова Кавитация и силите на срязване свързват необходимата енергия в суспензията, така че агломератите да се разрушат, силите на Ваалс да се преодолеят и абразивните наночастици да се разпределят равномерно. С ултразвука е възможно да се намали размерът на частиците точно до целевия размер на зърното. Чрез равномерна ултразвукова обработка на суспензията могат да бъдат елиминирани извънгабаритните зърна и неравномерното разпределение на размера – осигуряване на желаната скорост на отстраняване на CMP, като същевременно минимизира появата на драскотини.
- целеви размер на частиците
- висока еднородност
- ниска до висока концентрация на твърдо вещество
- висока надеждност
- прецизен контрол
- Точна възпроизводимост
- Линейно, безпроблемно мащабиране
Ултразвуковите хомогенизатори се използват за диспергиране и фрезоване на полиращи агенти
Ултразвуковата дисперсия е надеждна и високоефективна технология за производство на наночастици от цериев оксид.
Ултразвуково формулиране на CMP
Ултразвуковото смесване и смесване се използва в много индустрии за производство на стабилни суспензии с нисък до много висок вискозитет. За да се произвеждат еднородни и стабилни суспензии от CMP, абразивните материали (напр. силициев диоксид, наночастици от церия, α- и y-Fe203 и т.н.), добавките и химикалите (напр. алкални материали, инхибитори на ръждата, стабилизатори) се диспергират в основната течност (напр. пречистена вода).
По отношение на качеството, за високоефективните полиращи суспензии е от съществено значение суспензията да показва дългосрочна стабилност и силно равномерно разпределение на частиците.
Ултразвуковото диспергиране и формулиране доставя необходимата енергия за деагломериране и разпределение на абразивните полиращи агенти. Прецизната управляемост на параметрите на ултразвуковата обработка дава най-добри резултати при висока ефективност и надеждност.
Ултразвуков диспергатор UP400St за производство на CMP суспензии в лабораторията.
Ултразвукови диспергиращи системи
Hielscher Ultrasonics доставя мощни ултразвукови системи за дисперсия на наноразмерни материали като силициев диоксид, церия, алуминиев оксид и нанодиаманти. Надеждните ултразвукови процесори доставят необходимата енергия, усъвършенстваните ултразвукови реактори създават оптимални условия на процеса, а операторът има прецизен контрол върху всички параметри, така че резултатите от ултразвуковия процес да могат да бъдат настроени точно към желаните цели на процеса (като размер на зърната, разпределение на частиците и т.н.).
Един от най-важните параметри на процеса е ултразвуковата амплитуда. Хилшер Индустриални ултразвукови системи може надеждно да достави много високи амплитуди. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. Способността за работа с такива високи амплитуди гарантира, че дори много взискателните цели на процеса могат да бъдат постигнати. Всички наши ултразвукови процесори могат да бъдат точно настроени към необходимите условия на процеса и лесно да се наблюдават чрез вградения софтуер. Това гарантира най-висока надеждност, постоянно качество и възпроизводими резултати. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
MultiSonoReactor MSR-4 е индустриален вграден хомогенизатор, подходящ за промишлено производство на сондажни разтвори. Соникацията се използва за диспергиране и фрезоване на полиращи агенти.
Литература / Препратки
- Mondragón Cazorla R., Juliá Bolívar J. E.,Barba Juan A., Jarque Fonfría J. C. (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology Vol. 224, 2012.
- Pohl M., Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. Partec, 2004.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
Факти, които си струва да знаете
Химико-механична планаризация (CMP)
Химико-механичните суспензии за полиране/планаризация (CMP) се използват за изглаждане на повърхности. CMP суспензията се състои от химически и механично-абразивни компоненти. По този начин CMP може да се опише като комбиниран метод за химическо ецване и абразивно полиране.
CMP суспензиите се използват широко за полиране и изглаждане на силициевия оксид, полисилициевите и металните повърхности. По време на процеса CMP топографията се отстранява от повърхността на пластината (напр. полупроводници, слънчеви пластини, компоненти на електронни устройства).
повърхностноактивни вещества
За да се получи дългосрочна стабилна формула на CMP, се добавят повърхностноактивни вещества, за да се запазят наночастиците в хомогенна суспензия. Често използваните диспергиращи агенти могат да бъдат катионни, анионни или нейонни и включват натриев додецил сулфат (SDS), цетилпиридиниев хлорид (CPC), натриева сол на капринова киселина, натриева сол на лауринова киселина, децил натриев сулфат, хексадецилтриметиламониев бромид (C16TAB), додецилтриметиламониев бромид (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 и A20.