Poleerimisainete ultraheli dispergeerimine (CMP)

Ebaühtlane osakeste suurus ja ebahomogeenne osakeste suurusjaotus põhjustavad CMP-protsessi käigus poleeritud pinnale tõsiseid kahjustusi.
Ultraheli dispergeerimine on suurepärane meetod nanosuuruses poleerimisosakeste dispergeerimiseks ja deaglomereerimiseks.
Ultraheli töötlusega (sonikeerimisega) saavutatud ühtlane dispersioon tagab pindade parema CMP-töötluse, vältides liiga suurte terade põhjustatud kriimustusi ja defekte.

Poleerimisosakeste ultraheli dispergeerimine

Keemilis-mehaanilise poleerimise / planariseerimise (CMP) suspensioonid sisaldavad abrasiivseid (nano)osakesi, et tagada soovitud poleerimisomadused. Sageli kasutatavate abrasiivsete omadustega nanoosakeste hulka kuuluvad ränidioksiid (silika, SiO₂), tseeriumoksiid (tseeria, CeO₂), alumiiniumoksiid (alumiiniumoksiid, Al₂O₃), α- ja y-Fe₂0₃, nanoteemandid ja teised. Poleeritud pinna kahjustamise vältimiseks peavad abrasiivsetel osakestel olema ühtlane kuju ja kitsas terasuuruse jaotus. Osakeste keskmine suurus jääb vahemikku 10 kuni 100 nanomeetrit, olenevalt CMP koostisest ja kasutusotstarbest.
Ultraheli dispergeerimise kohta on hästi teada, et see annab ühtlased ja pikaajaliselt stabiilsed dispersioonid. Ultraheli kavitatsioon ja nihkejõud kannavad vajaliku energia suspensiooni, nii et aglomeraadid purunevad, van der Waalsi jõud saadakse üle ja abrasiivsed nanoosakesed jaotuvad ühtlaselt. Ultraheli töötlusega (sonikeerimisega) on võimalik vähendada osakeste suurus täpselt soovitud terasuuruseni. Suspensiooni ühtlase ultraheli töötlemise abil saab kõrvaldada liiga suured terad ja ebaühtlase suurusjaotuse – see tagab soovitud CMP eemaldamiskiiruse, vähendades samal ajal kriimustuste teket.

Ultraheli CMP dispersioonide eelised

sihipärane osakeste suurus
suur ühtlus
madal kuni kõrge tahkete osakeste kontsentratsioon
suur töökindlus
täpne juhtimine
täpne korratavus
lineaarne, sujuv mastaapimine

Poleerimisosakeste ultraheli dispergeerimine CMP suspensioonidesse ja suspensioonidesse.

Ultraheli homogenisaatoreid kasutatakse poleerimisainete dispergeerimiseks ja jahvatamiseks

Pürogeense ränidioksiidi ultrahelidispergeerimine: Hielscher ultrahelihomogenisaator UP400S dispergeerib ränidioksiidipulbri kiiresti ja tõhusalt üksikuteks nanoosakesteks.

Tseerium(IV)oksiidi, tuntud ka kui tseerioksiid, tseeriumdioksiid, tseeria või tseeriumoksiid, saab ultraheli töötlusega tõhusalt ja ühtlaselt jahvatada ja dispergeerida. Ultraheli dispergaator mikroniseerib ja nanoniseerib tseeriumoksiidi osakesed, nt kasutamiseks poleerimisvahendina.

Ultraheli dispergeerimine on töökindel ja väga tõhus tehnoloogia tseeriumoksiidi nanoosakeste tootmiseks.

CMP ultraheli koostamine

Ultraheli segamist ja kombineerimist kasutatakse paljudes tööstusharudes, et toota stabiilseid suspensioone, mille viskoossus on madal kuni väga kõrge. Ühtlaste ja stabiilsete CMP suspensioonide tootmiseks dispergeeritakse abrasiivsed materjalid (nt ränidioksiid, tseeria nanoosakesed, α- ja y-Fe₂0₃ jne), lisandid ja kemikaalid (nt aluselised ained, roostetõkestid, stabilisaatorid) alusvedelikku (nt puhastatud vette).
Kvaliteedi seisukohast on kõrgjõudlusega poleerimissuspensioonide puhul oluline, et suspensioon oleks pikaajaliselt stabiilne ja osakeste jaotus väga ühtlane.
Ultraheli dispergeerimine ja koostamine annab vajaliku energia abrasiivsete poleerimisainete deaglomereerimiseks ja jaotamiseks. Ultraheli töötlusparameetrite täpne juhitavus annab parimad tulemused suure tõhususe ja töökindluse juures.

Ultraheli dispergeerimine on väga tõhus abrasiivsete poleerimisainete dispergeerimiseks CMP suspensioonidesse.

Ultraheli dispergaator UP400St CMP suspensioonide tootmiseks laboris.

Ultraheli dispergeerimissüsteemid

Hielscher Ultrasonics pakub suure võimsusega ultraheli süsteeme nanosuuruses materjalide, nagu ränidioksiid, tseeria, alumiiniumoksiid ja nanoteemandid, dispergeerimiseks. Töökindlad ultraheli protsessorid annavad vajaliku energia, keerukad ultraheli reaktorid loovad optimaalsed protsessitingimused ning operaator juhib kõiki parameetreid täpselt, nii et ultraheli töötluse tulemusi saab täpselt häälestada soovitud protsessieesmärkidele (nt terasuurus, osakeste jaotus jne).
Üks olulisemaid protsessiparameetreid on ultraheli amplituud. Hielscheri tööstuslikud ultraheli süsteemid suudavad töökindlalt anda väga suuri amplituude. Kuni 200 µm amplituudidega saab hõlpsasti pidevalt töötada ööpäevaringses 24/7 režiimis. Võime töötada nii suurte amplituudidega tagab, et saavutada saab ka väga nõudlikke protsessieesmärke. Kõiki meie ultraheli protsessoreid saab täpselt kohandada vajalikele protsessitingimustele ja neid saab sisseehitatud tarkvara kaudu hõlpsasti jälgida. See tagab suurima töökindluse, ühtlase kvaliteedi ja korratavad tulemused. Hielscheri ultraheliseadmete vastupidavus võimaldab 24/7 töötada suure koormuse all ja nõudlikes keskkondades.

Tööstuslik ultraheli homogenisaator poleerimisainete tõhusaks dispergeerimiseks ja jahvatamiseks.

MultiSonoReactor MSR-4 on tööstuslik läbivoolu-homogenisaator, mis sobib puurimismudade tööstuslikuks tootmiseks. Ultraheli töötlust (sonikeerimist) kasutatakse poleerimisainete dispergeerimiseks ja jahvatamiseks.

Seotud teemad

Kirjandus / viited

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.

Väärt teada

Keemilis-mehaaniline planariseerimine (CMP)

Keemilis-mehaanilise poleerimise/planariseerimise (CMP) suspensioone kasutatakse pindade silumiseks. CMP suspensioon koosneb keemilistest ja mehaanilis-abrasiivsetest komponentidest. Seega võib CMP-d kirjeldada kui keemilise söövitamise ja abrasiivse poleerimise kombineeritud meetodit.
CMP suspensioone kasutatakse laialdaselt ränioksiidi, polüräni ja metallpindade poleerimiseks ja silumiseks. CMP-protsessi käigus eemaldatakse vahvli pinnalt topograafia (nt pooljuhid, päikesevahvlid, elektroonikaseadmete komponendid).

Pindaktiivsed ained

Pikaajaliselt stabiilse CMP koostise saamiseks lisatakse pindaktiivseid aineid, et hoida nanoosakesi homogeenses suspensioonis. Sageli kasutatavad dispergeerivad ained võivad olla katioonsed, anioonsed või mitteioonsed ning nende hulka kuuluvad naatriumdodetsüülsulfaat (SDS), tsetüülpüridiiniumkloriid (CPC), kapriinhappe naatriumsool, lauriinhappe naatriumsool, detsüülnaatriumsulfaat, heksadetsüülnaatriumsulfaat, heksadetsüültrimetüülammooniumbromiid (C₁₆TAB), dodetsüültrimetüülammooniumbromiid (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 ja A20.