Ultrazvučna disperzija sredstava za poliranje (CMP)

Neujednačena veličina čestica i nehomogena raspodjela veličine čestica uzrokuju ozbiljna oštećenja polirane površine tokom CMP procesa.
Ultrazvučna disperzija je superiorna tehnika za dispergiranje i deaglomeraciju čestica za poliranje nanometarskih dimenzija.
Ujednačena disperzija postignuta ultrazvučnom obradom omogućava superiorno CMP procesiranje površina, uz izbjegavanje ogrebotina i nedostataka uzrokovanih prevelikim zrnima.

Ultrazvučna disperzija čestica za poliranje

CMP suspenzije (hemijsko-mehaničko poliranje / planarizacija) sadrže abrazivne (nano)čestice kako bi se postigla željena svojstva poliranja. Uobičajene nanočestice abrazivnih svojstava su silicijum-dioksid (silika, SiO₂), cerijum-oksid (cerija, CeO₂), aluminijum-oksid (alumina, Al₂O₃), α- i y-Fe₂0₃, nanodijamanti i druge. Da bi se izbjegla oštećenja polirane površine, abrazivne čestice moraju imati ujednačen oblik i usku raspodjelu veličine zrna. Prosječna veličina čestica kreće se između 10 i 100 nanometara, ovisno o CMP formulaciji i njenoj upotrebi.
Ultrazvučno dispergiranje poznato je po tome što proizvodi ujednačene, dugoročno stabilne disperzije. Ultrazvučna kavitacija i smične sile unose potrebnu energiju u suspenziju tako da se aglomerati razbijaju, van der Waalsove sile savladavaju, a abrazivne nanočestice ravnomjerno raspoređuju. Ultrazvučnom obradom moguće je smanjiti veličinu čestica tačno na ciljanu veličinu zrna. Ujednačenom ultrazvučnom obradom suspenzije mogu se eliminisati prevelika zrna i neravnomjerna raspodjela veličina – čime se osigurava željena brzina uklanjanja materijala u CMP procesu uz smanjenje pojave ogrebotina.

Prednosti ultrazvučnih CMP disperzija

ciljana veličina čestica
visoka ujednačenost
niska do visoka koncentracija čvrstih tvari
visoka pouzdanost
precizna kontrola
tačna ponovljivost
linearno, besprijekorno povećanje razmjera

Ultrazvučna disperzija čestica za poliranje u CMP suspenzijama i suspenzijama.

Ultrazvučni homogenizatori koriste se za dispergiranje i mljevenje sredstava za poliranje

Ultrazvučno dispergiranje pirogenog silicijevog dioksida: Ultrazvučni homogenizator Hielscher UP400S brzo i efikasno dispergira prah silicijevog dioksida u pojedinačne nanočestice.

Cerijum(IV)-oksid, poznat i kao ceri-oksid, ceri-dioksid, cerija, cerijum-oksid ili cerijum-dioksid, može se efikasno i ujednačeno mljeti i dispergirati ultrazvučnom obradom. Ultrazvučni disperzer mikronizira i nanonizira čestice cerijum-oksida, npr. za upotrebu kao sredstvo za poliranje.

Ultrazvučna disperzija je pouzdana i vrlo efikasna tehnologija za proizvodnju nanočestica cerijum-oksida.

Ultrazvučna formulacija CMP suspenzija

Ultrazvučno miješanje i homogenizacija koriste se u mnogim industrijama za proizvodnju stabilnih suspenzija niske do vrlo visoke viskoznosti. Da bi se proizvele ujednačene i stabilne CMP suspenzije, abrazivni materijali (npr. silika, nanočestice cerije, α- i y-Fe₂0₃ itd.), aditivi i hemikalije (npr. alkalni materijali, inhibitori korozije, stabilizatori) dispergiraju se u osnovnu tekućinu (npr. prečišćenu vodu).
Što se tiče kvaliteta, za visokoučinkovite suspenzije za poliranje ključno je da suspenzija pokazuje dugoročnu stabilnost i vrlo ujednačenu raspodjelu čestica.
Ultrazvučno dispergiranje i formulacija isporučuju energiju potrebnu za deaglomeraciju i raspodjelu abrazivnih sredstava za poliranje. Precizna upravljivost parametrima ultrazvučne obrade daje najbolje rezultate uz visoku efikasnost i pouzdanost.

Ultrazvučna disperzija je vrlo efikasna za dispergiranje abrazivnih sredstava za poliranje u CMP suspenzije.

Ultrazvučni disperzer UP400St za proizvodnju CMP suspenzija u laboratoriju.

Ultrazvučni sistemi za dispergiranje

Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučne sisteme velike snage za dispergiranje materijala nanometarskih dimenzija kao što su silika, cerija, alumina i nanodijamanti. Pouzdani ultrazvučni procesori isporučuju potrebnu energiju, sofisticirani ultrazvučni reaktori stvaraju optimalne procesne uslove, a operater ima preciznu kontrolu nad svim parametrima, tako da se rezultati ultrazvučnog procesa mogu tačno podesiti prema željenim ciljevima procesa (kao što su veličina zrna, raspodjela čestica itd.).
Jedan od najvažnijih procesnih parametara je ultrazvučna amplituda. Kod kompanije Hielscher industrijski ultrazvučni sistemi mogu pouzdano postići vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se jednostavno i kontinuirano održavati u radu 24/7. Mogućnost rada s tako visokim amplitudama osigurava da se postignu čak i vrlo zahtjevni ciljevi procesa. Svi naši ultrazvučni procesori mogu se tačno podesiti prema potrebnim procesnim uslovima i jednostavno nadzirati pomoću ugrađenog softvera. To osigurava najveću pouzdanost, dosljedan kvalitet i ponovljive rezultate. Robusnost ultrazvučne opreme kompanije Hielscher omogućava rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima.

Industrijski ultrazvučni homogenizator za efikasno dispergiranje i mljevenje sredstava za poliranje.

MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inline homogenizator pogodan za industrijsku proizvodnju isplaka za bušenje. Ultrazvučna obrada koristi se za dispergiranje i mljevenje sredstava za poliranje.

Povezane teme

Literatura / Reference

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.

Zanimljivosti i korisne informacije

Hemijsko-mehanička planarizacija (CMP)

Suspenzije za hemijsko-mehaničko poliranje/planarizaciju (CMP) koriste se za zaglađivanje površina. CMP suspenzija sastoji se od hemijskih i mehaničko-abrazivnih komponenata. Stoga se CMP može opisati kao kombinovana metoda hemijskog nagrizanja i abrazivnog poliranja.
CMP suspenzije se široko koriste za poliranje i zaglađivanje površina silicijum-oksida, polisilicijuma i metala. Tokom CMP procesa s površine vafera (npr. poluprovodnika, solarnih vafera, komponenata elektronskih uređaja) uklanja se topografija.

Surfaktanti

Da bi se dobila dugoročno stabilna CMP formulacija, dodaju se surfaktanti kako bi se nanočestice zadržale u homogenoj suspenziji. Uobičajeno korištena sredstva za dispergiranje mogu biti kationska, anionska ili neionska, a uključuju natrijev dodecil-sulfat (SDS), cetilpiridinijum-hlorid (CPC), natrijevu sol kaprinske kiseline, natrijevu sol laurinske kiseline, natrijev decil-sulfat, natrijev heksadecil-sulfat, heksadeciltrimetilamonijum-bromid (C₁₆TAB), dodeciltrimetilamonijum-bromid (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 i A20.