Ultrazvuková disperze lešticích prostředků (CMP)
- Nerovnoměrná velikost částic a nehomogenní distribuce velikosti částic způsobují vážné poškození leštěného povrchu během procesu CMP.
- Ultrazvuková disperze je vynikající technika pro dispergaci a deaglomeraci nano lešticích částic.
- Rovnoměrná disperze dosažená sonikací má za následek vynikající zpracování povrchů CMP, čímž se zabrání poškrábání a vadám způsobeným nadměrně velkými zrny.
Ultrazvuková disperze leštících částic
Chemicko-mechanické leštění / planarizace (CMP) suspenze obsahují abrazivní (nano-)částice, aby byly zajištěny požadované lešticí vlastnosti. Mezi běžně používané nanočástice s abrazivitou patří oxid křemičitý (oxid křemičitý, SiO2), oxid ceričitý (oxid ceru, CeO2), oxid hlinitý (oxid hlinitý, Al2O3), α- a y-Fe203, nanodiamanty a další. Aby nedošlo k poškození leštěného povrchu, musí mít brusné částice jednotný tvar a úzkou distribuci velikosti zrna. Průměrná velikost částic se pohybuje mezi 10 a 100 nanometry v závislosti na formulaci CMP a jejím použití.
Je dobře známo, že ultrazvuková dispergace vytváří rovnoměrné, dlouhodobě stabilní disperze. Ultrazvukový kavitace a smykové síly spojují potřebnou energii do suspenze tak, aby se aglomeráty rozbily, Waalsovy síly se překonaly a abrazivní nanočástice se rovnoměrně rozložily. Se sonikací je možné snížit velikost částic přesně na cílovou velikost zrna. Rovnoměrným ultrazvukovým zpracováním kejdy lze eliminovat nadměrná zrna a nerovnoměrné rozložení velikosti – zajištění požadované rychlosti odstranění CMP při minimalizaci výskytu škrábanců.
- Cílová velikost částic
- vysoká rovnoměrnost
- nízká až vysoká koncentrace pevných látek
- vysoká spolehlivost
- Přesné ovládání
- Přesná reprodukovatelnost
- Lineární, bezproblémové škálování
Ultrazvukové homogenizátory se používají k dispergaci a mletí lešticích prostředků
Ultrazvuková disperze je spolehlivá a vysoce účinná technologie pro výrobu nanočástic oxidu ceru.
Ultrazvukové formulování CMP
Ultrazvukové míchání a míchání se používá v mnoha průmyslových odvětvích k výrobě stabilních suspenzí s nízkou až velmi vysokou viskozitou. Aby se vytvořily jednotné a stabilní suspenze CMP, abrazivní materiály (např. oxid křemičitý, nanočástice oxidu ceru, α- a y-Fe203 atd.), přísady a chemikálie (např. alkalické materiály, inhibitory koroze, stabilizátory) jsou dispergovány do základní kapaliny (např. čištěná voda).
Z hlediska kvality je pro vysoce výkonné lešticí suspenze zásadní, aby suspenze vykazovala dlouhodobou stabilitu a vysoce rovnoměrné rozložení částic.
Ultrazvuková dispergace a formulování dodává potřebnou energii k deaglomeraci a distribuci abrazivních lešticích prostředků. Přesná ovladatelnost parametrů ultrazvukového zpracování poskytuje nejlepší výsledky při vysoké účinnosti a spolehlivosti.
Ultrazvukový dispergátor UP400St pro výrobu CMP suspenzí v laboratoři.
Ultrazvukové dispergační systémy
Hielscher Ultrasonics dodává vysoce výkonné ultrazvukové systémy pro disperzi nano-velkých materiálů, jako je oxid křemičitý, oxid křemičitý, oxid hlinitý a nanodiamanty. Spolehlivé ultrazvukové procesory dodávají potřebnou energii, sofistikované ultrazvukové reaktory vytvářejí optimální procesní podmínky a obsluha má přesnou kontrolu nad všemi parametry, takže výsledky ultrazvukového procesu lze přesně vyladit podle požadovaných cílů procesu (jako je velikost zrna, distribuce částic atd.).
Jedním z nejdůležitějších procesních parametrů je ultrazvuková amplituda. Hielscherův Průmyslové ultrazvukové systémy může spolehlivě dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Schopnost pracovat s tak vysokými amplitudami zajišťuje, že lze dosáhnout i velmi náročných procesních cílů. Všechny naše ultrazvukové procesory lze přesně nastavit na požadované procesní podmínky a snadno je sledovat pomocí vestavěného softwaru. Tím je zajištěna nejvyšší spolehlivost, konzistentní kvalita a reprodukovatelné výsledky. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v náročném provozu a v náročných prostředích.
MultiSonoReactor MSR-4 je průmyslový inline homogenizátor vhodný pro průmyslovou výrobu vrtných kalů. Sonikace se používá pro dispergaci a mletí lešticích prostředků.
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.
Fakta, která stojí za to vědět
Chemicko-mechanická planarizace (CMP)
K vyhlazení povrchů se používají chemicko-mechanické leštící/planarizační (CMP) suspenze. Suspenze CMP se skládá z chemických a mechanicko-abrazivních složek. CMP lze tedy popsat jako kombinovanou metodu chemického leptání a abrazivního leštění.
Suspenze CMP jsou široce používány k leštění a vyhlazování povrchů z oxidu křemičitého, polysilikonu a kovů. Během procesu CMP je z povrchu waferu odstraněna topografie (např. polovodiče, solární destičky, součásti elektronických zařízení).
povrchově aktivní látky
Aby se získalo dlouhodobě stabilní složení CMP, přidávají se povrchově aktivní látky, které udržují nanočástice v homogenní suspenzi. Běžně používaná dispergační činidla mohou být kationtová, aniontová nebo neiontová a zahrnují dodecylsulfát sodný (SDS), cetylpyridiniumchlorid (CPC), sodnou sůl kyseliny kaprinové, sodnou sůl kyseliny laurové, decylsulfát sodný, hexadecyltrimethylamoniumbromid (C16TAB), dodecyltrimethylamoniumbromid (C12TAB), Triton X-100, Doplnění 20, Doplnění 40, Doplnění 60, Doplnění 80, Symperonic A4, A7, A11 a A20.