Ultralydsdispersion af poleringsmidler (CMP)
- Uensartet partikelstørrelse og inhomogen partikelstørrelsesfordeling forårsager alvorlige skader på den polerede overflade under en CMP-proces.
- Ultralydsdispersion er en overlegen teknik til at dispergere og deagglomerere poleringspartikler i nanostørrelse.
- Den ensartede dispersion opnået ved sonikering resulterer i overlegen CMP-behandling af overflader og undgår ridser og mangler på grund af overdimensionerede korn.
Ultralydsdispersion af poleringspartikler
Kemisk-mekanisk polering / planarisering (CMP) opslæmninger indeholder slibende (nano-) partikler for at give de ønskede poleringsegenskaber. Almindeligt anvendte nanopartikler med slibeevne omfatter silicumdioxid (silica, SiO2), ceriumoxid (ceria, CeO2), aluminiumoxid (aluminiumoxid, Al2O3), α- og y-Fe203, nanodiamanter blandt andre. For at undgå skader på den polerede overflade skal slibepartiklerne have en ensartet form og en smal kornstørrelsesfordeling. Den gennemsnitlige partikelstørrelse varierer mellem 10 og 100 nanometer, afhængigt af CMP-formuleringen og dens anvendelse.
Ultralydsdispergering er velkendt for at producere ensartede, langsigtede stabile dispersioner. Ultralyd Kavitation og forskydningskræfter kobler den nødvendige energi ind i suspensionen, så agglomerater brydes, van Waals-kræfterne overvindes og de slibende nanopartikler fordeles ensartet. Med sonikering er det muligt at reducere partikelstørrelsen nøjagtigt til den målrettede kornstørrelse. Ved ensartet ultralydsbehandling af gyllen kan overdimensionerede korn og ujævn størrelsesfordeling elimineres – sikrer en ønsket CMP-fjernelseshastighed, samtidig med at forekomsten af ridser minimeres.
- målrettet partikelstørrelse
- høj ensartethed
- lav til høj koncentration af fast stof
- høj pålidelighed
- Præcis kontrol
- nøjagtig reproducerbarhed
- lineær, problemfri opskalering

Ultralydsdispersion er en pålidelig og yderst effektiv teknologi til produktion af ceriumoxid nanopartikler.
Ultralydsformulering af CMP
Ultralydsblanding og blanding bruges i mange industrier til at producere stabile suspensioner med lave til meget høje viskositeter. For at producere ensartede og stabile CMP-opslæmninger skal de slibende materialer (f.eks. silica, ceria-nanopartikler, α- og y-Fe203 osv.), dispergeres tilsætningsstoffer og kemikalier (f.eks. alkaliske materialer, rusthæmmere, stabilisatorer) i basisvæsken (f.eks. renset vand).
Med hensyn til kvalitet er det vigtigt for højtydende poleropslæmninger, at suspensionen viser langsigtet stabilitet og en meget ensartet partikelfordeling.
Ultralydsdispergering og formulering leverer den nødvendige energi til at deagglomerere og distribuere de slibende poleringsmidler. Præcis kontrollerbarhed af ultralydsbehandlingsparametrene giver de bedste resultater ved høj effektivitet og pålidelighed.

Ultralyd dispergerer UP400St til produktion af CMP-gylle i laboratoriet.
Ultralyd dispergeringssystemer
Hielscher Ultrasonics leverer ultralydssystemer med høj effekt til spredning af materialer i nanostørrelse såsom silica, ceria, aluminiumoxid og nanodiamanter. Pålidelige ultralydsprocessorer leverer den nødvendige energi, sofistikerede ultralydsreaktorer skaber optimale procesforhold, og operatøren har præcis kontrol over alle parametre, så ultralydsprocesresultaterne kan indstilles nøjagtigt til de ønskede procesmål (såsom kornstørrelse, partikelfordeling osv.).
En af de vigtigste procesparametre er ultralydsamplituden. Hielscher's Industrielle ultralydssystemer pålideligt levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. Evnen til at køre så høje amplituder sikrer, at selv meget krævende procesmål kan nås. Alle vores ultralydsprocessorer kan justeres nøjagtigt til de krævede procesforhold og nemt overvåges via den indbyggede software. Dette sikrer højeste pålidelighed, ensartet kvalitet og reproducerbare resultater. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og krævende miljøer.
Litteratur / Referencer
- 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, der er værd at vide
Kemisk mekanisk planarisering (CMP)
Kemisk-mekanisk polering/planarisering (CMP) opslæmninger bruges til at glatte overflader. CMP-gyllen består af kemiske og mekanisk-slibende komponenter. Derved kan CMP beskrives som en kombineret metode til kemisk ætsning og slibende polering.
CMP-suspensioner bruges i vid udstrækning til at polere og udglatte siliciumoxid-, polysilicium- og metaloverflader. Under CMP-processen fjernes topografien fra waferens overflade (f.eks. halvledere, solskiver, komponenter til elektroniske enheder).
overfladeaktive stoffer
For at opnå en langtidsstabil CMP-formulering tilsættes overfladeaktive stoffer for at holde nanopartiklerne i homogen suspension. Almindeligt anvendte dispergeringsmidler kan være kationiske, anioniske eller ikke-ioniske og omfatter natriumdodecylsulfat (SDS), cetylpyridiniumchlorid (CPC), natriumsalt af caprinsyre, natriumsalt af laurinsyre, decylnatriumsulfat, hexadecylnatriumsulfat, hexadecyltrimethylammoniumbromid (C16TAB), dodecyltrimethylammoniumbromid (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 og A20.