Ultraschalldispersion von Polierkörpern (CMP)

• Nur durch sehr feine Korngrößen und eine uniforme Partikelgrößenverteilung kann eine Beschädigung der Oberfläche beim chemisch-mechanischen Polieren (CMP) verhindert werden.
• Die Dispergierung mittels Ultraschall ist eine äußerst zuverlässige und effektive Methode, um nanoskalige abrasive Partikel in der Polierschmiere zu dispergieren.
• Die gleichmäßige Korngrößenverteilung, welche durch Ultraschall erreicht wird, führt zu einer qualitativ hochwertigen CMP-Schmiere, so dass Kratzer und Beschädigungen aufgrund zu großer Körner vermieden werden.

Ultraschall-Dispergierung von Polierkörpern

Chemisch-mechanische Polier-/Planarisierungsschlämme (CMP) enthalten abrasive (Nano-)Partikel, um die gewünschten Poliereigenschaften zu erzielen. Zu den üblicherweise verwendeten Nanopartikeln mit abrasiven Eigenschaften gehören Siliziumdioxid (Silica, SiO₂), Ceroxid (Ceroxid, CeO₂), Aluminiumoxid (Aluminiumoxid, Al₂O₃), α- und y-Fe₂0₃, Nanodiamanten. Um Schäden an der zu polierenden Oberfläche zu vermeiden, müssen die Schleifpartikel eine gleichmäßige Form und eine enge Korngrößenverteilung aufweisen. Die durchschnittliche korngröße liegt zw. 10 und 100 Nanometern und ist abhängig von der CMP-Schmiere und deren Verwendung.
Die Ultraschall-Dispergierung hat sich bewährt, uniforme, langzeitstabile Dispersionen herzustellen. Ultraschall- Kavitation und deren Scherkräfte koppeln die benötigte Energie in die Suspension, so dass Agglomerate zerschlagen, van-der-Waals-Kräfte überwunden und die nanopartikulären Polierkörper gleichmäßig dispergiert werden. Mittels Hochleistungsultraschall ist es möglich, die Partikelgröße exakt auf die gezielte Korngröße zu reduzieren. Durch die effektive Verarbeitung mittels Ultraschall können Überkörner und eine ungleichmäßige Partikelgrößenverteilung in der CMP-Slurry zuverlässig eliminiert werden – wodurch die gewünschte CMP-Abtragsrate sichergestellt und Oberflächenbeschädigungen gleichzeitig minimiert werden.

Die Ultraschalldispersion ist eine zuverlässige und hocheffiziente Technologie für die Herstellung von Ceroxid-Nanopartikeln.

Formulierung von CMP-Schmiere mittels Ultraschall

Ultraschallmischer und -homogenisatoren werden in vielen Industrien eingesetzt, um stabile Suspensionen herzustellen. Die Feststoffkonzentration kann von nieder- bis sehr hochviskos variieren - unsere Ultraschalldispergatoren verarbeiten auch hochpastöse Medien problemlos. Um eine einheitliche und stabile CMP-Schmiere zu produzieren, werden die Schleif- und Polierkörper (z.B. Siliciumdioxid, Ceroxid-Nanopartikel, α- und y-Fe₂0₃ etc.), Additive und Chemikalien (z.B. alkalische Stoffe, Rostschutzmittel, Stabilisatoren) in der Grundflüssigkeit (z.B. gereinigtes Wasser) dispergiert.
Was die Qualität anbelangt, so ist es für Hochleistungs-Polierschlämme wichtig, dass die Suspension eine langfristige Stabilität und eine sehr gleichmäßige Partikelverteilung aufweist.
Beim ultraschall-gestützten Dispergieren und Formulieren wird die notwendige Energie effizient in das Poliermittel eingetragen, um die Schleif- und Polierkörper zu vermahlen und dispergieren. Durch die präzise Kontrolle der Prozessparameter werden bei der Ultraschall-Dispergierung beste Ergebnisse mit sehr hoher Effizienz und Zuverlässigkeit erreicht.

Ultraschall-Dispergiersysteme

Hielscher Ultrasonics liefert Hochleistungs-Ultraschallsysteme zur Dispersion von nanoskaligen Materialien wie Siliciumdioxid, Ceroxid, Aluminiumoxid und Nanodiamanten. Zuverlässige Ultraschallprozessoren erzeugen die benötigte Energie, welche in den optimierten Ultraschallreaktoren effizient ins Medium eingetragen werden. Der Bediener kann alle Prozessparameter präzise steuern, so dass die Ultraschall-Prozessergebnisse exakt auf die gewünschten Prozessziele abgestimmt werden können (z.B. Korngröße, Partikelverteilung etc. ).
Der mitunter wichtigste Prozessparameter ist die Ultraschallamplitude. Hielscher's industrielle Ultraschallsysteme liefern problemlos sehr hohe Amplituden. Amplituden von bis zu 200μm können kontinuierlich im 24/7-Betrieb generiert werden. Durch ihre Leistungsstärke können Hielscher Ultraschallsysteme auch sehr anspruchsvolle Prozessziele zuverlässig erfüllen. Alle unsere Ultraschallprozessoren können exakt auf die geforderten Prozessbedingungen abgestimmt und mittels der eingebauten Software einfach überwacht werden. Dies gewährleistet höchste Zuverlässigkeit, gleichbleibende Qualität und reproduzierbare Ergebnisse. Die Robustheit der Hielscher Ultraschallsysteme ermöglicht einen 24/7-Betrieb unter Heavy-Duty sowie in anspruchsvollen Umgebungen.