Ultralydsdispergering af poleringsmidler (CMP)

• Uensartet partikelstørrelse og inhomogen partikelstørrelsesfordeling forårsager alvorlige skader på den polerede overflade under en CMP-proces.
• Ultralydsdispergering er en overlegen teknik til at dispergere og deagglomerere poleringspartikler i nanostørrelse.
• Den ensartede dispergering, der opnås ved sonikering, resulterer i overlegen CMP-bearbejdning af overflader og forebygger ridser og fejl, der skyldes for store korn.

Ultralydsdispergering af poleringspartikler

Slam til kemisk-mekanisk polering / planarisering (CMP) indeholder abrasive (nano-)partikler for at give de ønskede poleringsegenskaber. Almindeligt anvendte nanopartikler med slibende egenskaber omfatter siliciumdioxid (silica, SiO₂), ceriumoxid (ceria, CeO₂), aluminiumoxid (alumina, Al₂O₃), α- og y-Fe₂0₃, nanodiamanter og andre. For at undgå skader på den polerede overflade skal de abrasive partikler have en ensartet form og en snæver kornstørrelsesfordeling. Den gennemsnitlige partikelstørrelse ligger mellem 10 og 100 nanometer afhængigt af CMP-formuleringen og dens anvendelse.
Ultralydsdispergering er velkendt for at producere ensartede dispersioner med langtidsstabilitet. Ultralydsinduceret kavitation og forskydningskræfter kobler den nødvendige energi ind i suspensionen, så agglomerater brydes op, van der Waals-kræfter overvindes, og de abrasive nanopartikler fordeles ensartet. Med sonikering er det muligt at reducere partikelstørrelsen præcist til den tilsigtede kornstørrelse. Ved ensartet ultralydsbehandling af slammet kan for store korn og uensartet størrelsesfordeling elimineres – hvilket sikrer den ønskede materialefjernelseshastighed ved CMP og samtidig minimerer forekomsten af ridser.

Ultralydsdispergering er en pålidelig og yderst effektiv teknologi til produktion af ceriumoxidnanopartikler.

Formulering af CMP-slam med ultralyd

Blanding med ultralyd anvendes i mange industrier til at producere stabile suspensioner med lave til meget høje viskositeter. For at producere ensartet og stabilt CMP-slam dispergeres de abrasive materialer (f.eks. silica, ceriananopartikler, α- og y-Fe₂0₃ osv.), tilsætningsstoffer og kemikalier (f.eks. alkaliske materialer, rustinhibitorer, stabilisatorer) i basisvæsken (f.eks. renset vand).
Med hensyn til kvalitet er det afgørende for højtydende poleringsslam, at suspensionen udviser langtidsstabilitet og en meget ensartet partikelfordeling.
Dispergering og formulering med ultralyd tilfører den nødvendige energi til at deagglomerere og fordele de abrasive poleringsmidler. Præcis styring af parametrene for ultralydsbehandlingen giver de bedste resultater med høj effektivitet og pålidelighed.

Ultralydssystemer til dispergering

Hielscher Ultrasonics leverer ultralydssystemer med høj effekt til dispergering af materialer i nanostørrelse såsom silica, ceria, alumina og nanodiamanter. Pålidelige ultralydsprocessorer leverer den nødvendige energi, avancerede ultralydsreaktorer skaber optimale procesbetingelser, og operatøren har præcis kontrol over alle parametre, så resultaterne af ultralydsprocessen kan tilpasses præcist til de ønskede procesmål (såsom kornstørrelse, partikelfordeling osv.).
En af de vigtigste procesparametre er ultralydsamplituden. Hielschers industrielle ultralydssystemer kan pålideligt levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift. Muligheden for at arbejde med så høje amplituder sikrer, at selv meget krævende procesmål kan opnås. Alle vores ultralydsprocessorer kan tilpasses præcist til de nødvendige procesbetingelser og nemt overvåges via den indbyggede software. Dette sikrer den højeste pålidelighed, ensartet kvalitet og reproducerbare resultater. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr muliggør 24/7-drift under høj belastning og i krævende miljøer.