Dispersion par ultrasons des agents de polissage (CMP)

• Une taille de particules non uniforme et une distribution granulométrique hétérogène causent de graves dommages à la surface polie lors d’un procédé CMP.
• La dispersion par ultrasons est une technique particulièrement performante pour disperser et désagglomérer les particules de polissage nanométriques.
• La dispersion uniforme obtenue par sonication permet un traitement CMP des surfaces de qualité supérieure, en évitant les rayures et les défauts dus aux grains surdimensionnés.

Dispersion par ultrasons des particules de polissage

Les suspensions de polissage / planarisation chimico-mécanique (CMP) contiennent des (nano)particules abrasives afin de conférer les propriétés de polissage souhaitées. Les nanoparticules abrasives couramment utilisées comprennent le dioxyde de silicium (silice, SiO₂), l’oxyde de cérium (cérine, CeO₂), l’oxyde d’aluminium (alumine, Al₂O₃), α- et y-Fe₂0₃, les nanodiamants, entre autres. Pour éviter d’endommager la surface polie, les particules abrasives doivent présenter une forme uniforme et une distribution granulométrique étroite. La taille moyenne des particules est comprise entre 10 et 100 nanomètres, selon la formulation CMP et son utilisation.
La dispersion par ultrasons est reconnue pour produire des dispersions uniformes et stables à long terme. La cavitation ultrasonore et les forces de cisaillement assurent le couplage de l’énergie nécessaire à la suspension, de manière à briser les agglomérats, à vaincre les forces de van der Waals et à répartir uniformément les nanoparticules abrasives. La sonication permet de réduire la taille des particules précisément à la taille de grain visée. Un traitement uniforme de la suspension par ultrasons permet d’éliminer les grains surdimensionnés et les distributions granulométriques irrégulières – ce qui garantit le taux d’enlèvement de matière souhaité en CMP tout en minimisant l’apparition de rayures.

La dispersion par ultrasons est une technologie fiable et très efficace pour la production de nanoparticules d’oxyde de cérium.

Formulation des suspensions CMP par ultrasons

Le mélange par ultrasons est utilisé dans de nombreuses industries pour produire des suspensions stables dont la viscosité varie de faible à très élevée. Pour produire des suspensions CMP uniformes et stables, les matériaux abrasifs (par exemple la silice, les nanoparticules de cérine, α- et y-Fe₂0₃ etc.), les additifs et les produits chimiques (par exemple les substances alcalines, les inhibiteurs de rouille et les stabilisants) sont dispersés dans le liquide de base (par exemple l’eau purifiée).
En matière de qualité, il est essentiel que les suspensions de polissage hautes performances présentent une stabilité à long terme et une distribution des particules très uniforme.
La dispersion et la formulation par ultrasons fournissent l’énergie nécessaire pour désagglomérer et répartir les agents de polissage abrasifs. Le contrôle précis des paramètres du traitement par ultrasons permet d’obtenir les meilleurs résultats avec une efficacité et une fiabilité élevées.

Systèmes de dispersion par ultrasons

Hielscher Ultrasonics fournit des systèmes à ultrasons de forte puissance pour la dispersion de matériaux nanométriques tels que la silice, la cérine, l’alumine et les nanodiamants. Des processeurs à ultrasons fiables fournissent l’énergie nécessaire, des réacteurs à ultrasons perfectionnés créent des conditions de traitement optimales et l’opérateur contrôle précisément tous les paramètres, de sorte que les résultats du traitement par ultrasons peuvent être ajustés exactement aux objectifs souhaités (tels que la taille des grains, la distribution des particules, etc.).
L’amplitude ultrasonore est l’un des paramètres de traitement les plus importants. Chez Hielscher, les systèmes à ultrasons industriels peuvent fournir de manière fiable des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent être maintenues sans difficulté en fonctionnement continu 24/7. La capacité à fonctionner à de telles amplitudes garantit que même les objectifs de traitement les plus exigeants peuvent être atteints. Tous nos processeurs à ultrasons peuvent être ajustés précisément aux conditions de traitement requises et facilement surveillés à l’aide du logiciel intégré. Cela garantit une fiabilité maximale, une qualité constante et des résultats reproductibles. La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants.