Dispersión ultrasónica de agentes de pulido (CMP)

• La falta de uniformidad en el tamaño de las partículas y una distribución heterogénea de sus tamaños provocan daños graves en la superficie pulida durante un proceso de CMP.
• La dispersión ultrasónica es una técnica superior para dispersar y desaglomerar partículas de pulido de tamaño nanométrico.
• La dispersión uniforme obtenida mediante sonicación permite un procesamiento CMP superior de las superficies, evitando arañazos y defectos debidos a granos de tamaño excesivo.

Dispersión ultrasónica de partículas de pulido

Las suspensiones de pulido / planarización químico-mecánicos (CMP) contienen (nano)partículas abrasivas para proporcionar las propiedades de pulido deseadas. Entre las nanopartículas abrasivas de uso habitual se incluye el silicum dioxide (sílice, SiO₂), el óxido de cerio (ceria, CeO₂), el óxido de aluminio (alúmina, Al₂O₃), α- e y-Fe₂0₃, y los nanodiamantes, entre otros. Para evitar daños en la superficie pulida, las partículas abrasivas deben tener una forma uniforme y una distribución estrecha del tamaño de grano. El tamaño medio de las partículas oscila entre 10 y 100 nanómetros, según la formulación CMP y su uso.
La dispersión ultrasónica es una técnica reconocida para producir dispersiones uniformes y estables a largo plazo. La cavitación ultrasónica y las fuerzas de cizallamiento acoplan la energía necesaria a la suspensión, de modo que se rompen los aglomerados, se vencen las fuerzas de van the Waals y las nanopartículas abrasivas se distribuyen uniformemente. Mediante la sonicación es posible reducir el tamaño de las partículas exactamente hasta el tamaño de grano deseado. El procesamiento ultrasónico uniforme de la suspensión permite eliminar los granos de tamaño excesivo y la distribución irregular de tamaños – garantizando la tasa de eliminación de material deseada en el proceso CMP y minimizando la aparición de arañazos.

La dispersión ultrasónica es una tecnología fiable y altamente eficiente para la producción de nanopartículas de óxido de cerio.

Formulación de suspensiones CMP mediante ultrasonidos

La mezcla y combinación mediante ultrasonidos se utiliza en muchas industrias para producir suspensiones estables con viscosidades de bajas a muy altas. Para producir suspensiones CMP uniformes y estables, los materiales abrasivos (p. ej., sílice, nanopartículas de ceria, α- e y-Fe₂0₃ etc.), los aditivos y las sustancias químicas (p. ej., materiales alcalinos, inhibidores de la oxidación, estabilizantes) se dispersan en el líquido base (p. ej., agua purificada).
En cuanto a la calidad, para las suspensiones de pulido de alto rendimiento es esencial que la suspensión presente estabilidad a largo plazo y una distribución de partículas muy uniforme.
La dispersión y formulación mediante ultrasonidos aporta la energía necesaria para desaglomerar y distribuir los agentes abrasivos de pulido. El control preciso de los parámetros del procesamiento ultrasónico proporciona los mejores resultados con una alta eficiencia y fiabilidad.

Sistemas de dispersión ultrasónica

Hielscher Ultrasonics suministra sistemas ultrasónicos de alta potencia para la dispersión de materiales de tamaño nanométrico, como sílice, ceria, alúmina y nanodiamantes. Los procesadores ultrasónicos fiables aportan la energía necesaria, los reactores ultrasónicos avanzados crean condiciones de proceso óptimas y el operador dispone de un control preciso de todos los parámetros, de modo que los resultados del proceso ultrasónico pueden ajustarse exactamente a los objetivos de proceso deseados (como el tamaño de grano, la distribución de partículas, etc.).
Uno de los parámetros de proceso más importantes es la amplitud ultrasónica. Hielscher cuenta con sistemas ultrasónicos industriales que pueden proporcionar amplitudes muy elevadas de forma fiable. Es posible trabajar fácilmente y de forma continua con amplitudes de hasta 200 µm en funcionamiento 24/7. La capacidad de trabajar con amplitudes tan elevadas garantiza que puedan alcanzarse incluso objetivos de proceso muy exigentes. Todos nuestros procesadores ultrasónicos pueden ajustarse exactamente a las condiciones de proceso requeridas y supervisarse fácilmente mediante el software integrado. Esto garantiza la máxima fiabilidad, una calidad constante y resultados reproducibles. La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intensivo y en entornos exigentes.