પોલિશિંગ એજન્ટોનું અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ (CMP)
- CMP પ્રક્રિયા દરમિયાન કણોનું અસમાન કદ અને કણકદનું અસમાન વિતરણ પોલિશ કરેલી સપાટીને ગંભીર નુકસાન પહોંચાડે છે.
- નેનોકદના પોલિશિંગ કણોને વિખેરવા અને તેમના સમૂહોને છૂટા પાડવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ એક શ્રેષ્ઠ તકનીક છે.
- સોનિકેશનથી પ્રાપ્ત થતું સમાન વિખેરણ સપાટીઓની શ્રેષ્ઠ CMP પ્રક્રિયામાં પરિણમે છે અને વધુ મોટા કણોને કારણે થતા ઉઝરડા અને ખામીઓને ટાળે છે.
પોલિશિંગ કણોનું અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ
ઇચ્છિત પોલિશિંગ ગુણધર્મો પ્રદાન કરવા માટે રાસાયણિક–યાંત્રિક પોલિશિંગ / સમતલીકરણ (CMP) સ્લરીઓમાં ઘર્ષક (નેનો-)કણો હોય છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ઘર્ષક નેનોકણોમાં સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ (સિલિકા, SiO2), સેરિયમ ઓક્સાઇડ (સેરિયા, CeO2), એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ (એલ્યુમિના, Al2O3), α- અને y-Fe203, નેનો હીરા અને અન્ય કણોનો સમાવેશ થાય છે. પોલિશ કરેલી સપાટીને નુકસાન થતું અટકાવવા માટે ઘર્ષક કણોનો આકાર સમાન હોવો જોઈએ અને તેમના કદના વિતરણની વ્યાપ્તિ સાંકડી હોવી જોઈએ. CMP ફોર્મ્યુલેશન અને તેના ઉપયોગના આધારે કણોનું સરેરાશ કદ 10 અને 100 નેનોમીટરની વચ્ચે હોય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ સમાન અને લાંબા ગાળા સુધી સ્થિર રહેતાં વિખેરણો ઉત્પન્ન કરવા માટે જાણીતું છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન અને કર્તન બળો જરૂરી ઊર્જાને સસ્પેન્શનમાં સંચારિત કરે છે, જેથી કણસમૂહો તૂટે છે, વાન ડર વાલ્સ બળોને પાર કરવામાં આવે છે અને ઘર્ષક નેનોકણો સમાન રીતે વિતરિત થાય છે. સોનિકેશન વડે કણોનું કદ ઘટાડીને ચોક્કસપણે લક્ષિત કણકદ સુધી લાવવું શક્ય છે. સ્લરીની સમાન અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા દ્વારા વધુ મોટા કણો અને કદના અસમાન વિતરણને દૂર કરી શકાય છે – જેથી ઉઝરડા પડવાનું લઘુતમ રાખવાની સાથે ઇચ્છિત CMP પદાર્થ-દૂરકરણ દર સુનિશ્ચિત થાય છે.
- લક્ષિત કણકદ
- ઉચ્ચ સમાનતા
- ઘન પદાર્થની ઓછીથી ઊંચી સાંદ્રતા
- ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા
- ચોકસાઈપૂર્વકનું નિયંત્રણ
- ચોક્કસ પુનરુત્પાદકતા
- રેખીય, અવરોધરહિત ઉત્પાદન-સ્તર વિસ્તરણ
સેરિયમ ઓક્સાઇડના નેનોકણોના ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ એક વિશ્વસનીય અને અત્યંત કાર્યક્ષમ તકનીક છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી CMP ફોર્મ્યુલેશન તૈયાર કરવું
ઓછીથી લઈને ખૂબ ઊંચી શ્યાનતા ધરાવતાં સ્થિર સસ્પેન્શનો ઉત્પન્ન કરવા માટે ઘણા ઉદ્યોગોમાં અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ અને સંમિશ્રણનો ઉપયોગ થાય છે. સમાન અને સ્થિર CMP સ્લરીઓ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઘર્ષક પદાર્થો (દા.ત. સિલિકા, સેરિયા નેનોકણો, α- અને y-Fe203 વગેરે), ઉમેરણો અને રસાયણો (દા.ત. આલ્કલાઇન પદાર્થો, કાટ અવરોધકો, સ્થિરકર્તાઓ)ને આધાર પ્રવાહી (દા.ત. શુદ્ધ કરેલું પાણી)માં વિખેરવામાં આવે છે.
ગુણવત્તાની દૃષ્ટિએ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળી પોલિશિંગ સ્લરીઓ માટે સસ્પેન્શન લાંબા ગાળાની સ્થિરતા અને કણોનું અત્યંત સમાન વિતરણ દર્શાવે તે આવશ્યક છે.
અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ અને ફોર્મ્યુલેશન તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયા ઘર્ષક પોલિશિંગ એજન્ટોના કણસમૂહોને છૂટા પાડવા અને તેમને વિતરિત કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા પૂરી પાડે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાના પરિમાણોને ચોકસાઈપૂર્વક નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતા સાથે શ્રેષ્ઠ પરિણામો આપે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરક UP400St નો પ્રયોગશાળામાં CMP સ્લરીઓના ઉત્પાદન માટે ઉપયોગ થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ પ્રણાલીઓ
Hielscher Ultrasonics સિલિકા, સેરિયા, એલ્યુમિના અને નેનો હીરા જેવા નેનોકદના પદાર્થોના વિખેરણ માટે ઉચ્ચ શક્તિવાળી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓ પૂરી પાડે છે. વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો જરૂરી ઊર્જા પૂરી પાડે છે, અત્યાધુનિક અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ સર્જે છે અને સંચાલક તમામ પરિમાણો પર ચોકસાઈપૂર્વકનું નિયંત્રણ ધરાવે છે, જેથી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાનાં પરિણામોને ઇચ્છિત પ્રક્રિયા લક્ષ્યો (જેમ કે કણકદ, કણોનું વિતરણ વગેરે) અનુસાર ચોક્કસપણે ગોઠવી શકાય છે.
પ્રક્રિયાનાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણોમાંનું એક અલ્ટ્રાસોનિક કંપનવિસ્તાર છે. Hielscher ની ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓ વિશ્વસનીય રીતે ખૂબ ઊંચા કંપનવિસ્તારો પ્રદાન કરી શકે છે. 200µm સુધીના કંપનવિસ્તારો પર 24/7 કામગીરી સરળતાથી સતત ચલાવી શકાય છે. આવા ઊંચા કંપનવિસ્તારો પર ચલાવવાની ક્ષમતા અત્યંત પડકારજનક પ્રક્રિયા લક્ષ્યો પણ હાંસલ કરી શકાય તે સુનિશ્ચિત કરે છે. અમારા તમામ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરોને જરૂરી પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ અનુસાર ચોક્કસપણે ગોઠવી શકાય છે અને તેમાં સમાવિષ્ટ સોફ્ટવેર દ્વારા સરળતાથી તેમનું નિરીક્ષણ કરી શકાય છે. આ સર્વોચ્ચ વિશ્વસનીયતા, સાતત્યપૂર્ણ ગુણવત્તા અને પુનરુત્પાદિત કરી શકાય તેવાં પરિણામો સુનિશ્ચિત કરે છે. Hielscher નાં અલ્ટ્રાસોનિક સાધનોની મજબૂતાઈ ભારે કાર્યભાર હેઠળ અને પડકારજનક પર્યાવરણોમાં 24/7 કામગીરીની સુવિધા આપે છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- 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.
જાણવા યોગ્ય હકીકતો
રાસાયણિક યાંત્રિક સમતલીકરણ (CMP)
સપાટીઓને લીસી બનાવવા માટે રાસાયણિક–યાંત્રિક પોલિશિંગ/સમતલીકરણ (CMP) સ્લરીઓનો ઉપયોગ થાય છે. CMP સ્લરીમાં રાસાયણિક અને યાંત્રિક–ઘર્ષક ઘટકો હોય છે. તેથી, CMPને રાસાયણિક એચિંગ અને ઘર્ષક પોલિશિંગની સંયુક્ત પદ્ધતિ તરીકે વર્ણવી શકાય છે.
સિલિકોન ઓક્સાઇડ, પોલી સિલિકોન અને ધાતુની સપાટીઓને પોલિશ કરવા અને લીસી બનાવવા માટે CMP સસ્પેન્શનોનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. CMP પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફરની સપાટી (દા.ત. અર્ધવાહકો, સૌર વેફરો, ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ઘટકો) પરથી ઊંચનીચ દૂર કરવામાં આવે છે.
પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થો
લાંબા ગાળા સુધી સ્થિર રહેતું CMP ફોર્મ્યુલેશન મેળવવા માટે નેનોકણોને સમાન સસ્પેન્શનમાં જાળવી રાખવા પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થો ઉમેરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા વિખેરક એજન્ટો ધનાયનિક, ઋણાયનિક અથવા બિનઆયનિક હોઈ શકે છે અને તેમાં સોડિયમ ડોડેસિલ સલ્ફેટ (SDS), સેટિલ પિરિડિનિયમ ક્લોરાઇડ (CPC), કેપ્રિક એસિડનું સોડિયમ ક્ષાર, લોરિક એસિડનું સોડિયમ ક્ષાર, ડેસિલ સોડિયમ સલ્ફેટ, હેક્સાડેસિલ સોડિયમ સલ્ફેટ, હેક્સાડેસિલટ્રાઇમિથાઇલએમોનિયમ બ્રોમાઇડ (C16TAB), ડોડેસિલટ્રાઇમિથાઇલએમોનિયમ બ્રોમાઇડ (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 અને A20નો સમાવેશ થાય છે.

