पॉलिशिंग एजेंटों (CMP) का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण
- कणों का असमान आकार और कण आकार का असमरूप वितरण CMP प्रक्रिया के दौरान पॉलिश की गई सतह को गंभीर क्षति पहुँचाते हैं।
- नैनो आकार के पॉलिशिंग कणों को परिक्षेपित करने और उनके एग्लोमरेट तोड़ने के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण एक उत्कृष्ट तकनीक है।
- सोनिकेशन से प्राप्त एकसमान परिक्षेपण सतहों की उत्कृष्ट CMP प्रोसेसिंग सुनिश्चित करता है और अत्यधिक बड़े कणों के कारण होने वाली खरोंचों और दोषों से बचाता है।
पॉलिशिंग कणों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण
वांछित पॉलिशिंग गुण प्रदान करने के लिए रासायनिक-यांत्रिक पॉलिशिंग / समतलीकरण (CMP) स्लरियों में अपघर्षक (नैनो-)कण होते हैं। आम तौर पर उपयोग किए जाने वाले अपघर्षक नैनोकणों में सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिका, SiO2), सीरियम ऑक्साइड (सीरिया, CeO2), एल्युमिनियम ऑक्साइड (एल्युमिना, Al2O3), α- और y-Fe203, नैनोडायमंड आदि शामिल हैं। पॉलिश की गई सतह को क्षति से बचाने के लिए अपघर्षक कणों का आकार एकसमान होना चाहिए और उनके कण आकार का वितरण संकीर्ण होना चाहिए। CMP फॉर्मुलेशन और उसके उपयोग के आधार पर औसत कण आकार 10 से 100 नैनोमीटर के बीच होता है।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण एकसमान और लंबे समय तक स्थिर रहने वाले परिक्षेपण बनाने के लिए सुविख्यात है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन और अपरूपण बल निलंबन में आवश्यक ऊर्जा संचारित करते हैं, जिससे एग्लोमरेट टूट जाते हैं, वान डर वाल्स बलों पर काबू पाया जाता है और अपघर्षक नैनोकण एकसमान रूप से वितरित हो जाते हैं। सोनिकेशन से कण आकार को घटाकर ठीक लक्षित कण आकार तक लाना संभव है। स्लरी की एकसमान अल्ट्रासोनिक प्रोसेसिंग से अत्यधिक बड़े कणों और असमान आकार वितरण को समाप्त किया जा सकता है – इससे खरोंचें पड़ने की घटनाओं को न्यूनतम रखते हुए वांछित CMP पदार्थ निष्कासन दर सुनिश्चित होती है।
- लक्षित कण आकार
- उच्च एकरूपता
- निम्न से उच्च ठोस सांद्रता
- उच्च विश्वसनीयता
- सटीक नियंत्रण
- सटीक पुनरुत्पादकता
- रैखिक, निर्बाध पैमाना-विस्तार
सीरियम ऑक्साइड नैनोकणों के उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण एक विश्वसनीय और अत्यधिक दक्ष तकनीक है।
CMP का अल्ट्रासोनिक फॉर्मुलेशन
निम्न से अत्यधिक उच्च श्यानता वाले स्थिर निलंबन तैयार करने के लिए अनेक उद्योगों में अल्ट्रासोनिक मिश्रण और सम्मिश्रण का उपयोग किया जाता है। एकसमान और स्थिर CMP स्लरियाँ तैयार करने के लिए अपघर्षक पदार्थों (जैसे सिलिका, सीरिया नैनोकण, α- और y-Fe203 आदि), योजकों और रसायनों (जैसे क्षारीय पदार्थ, जंग अवरोधक, स्थिरीकारक) को आधार द्रव (जैसे शुद्ध जल) में परिक्षेपित किया जाता है।
गुणवत्ता की दृष्टि से, उच्च प्रदर्शन वाली पॉलिशिंग स्लरियों के लिए यह आवश्यक है कि निलंबन में दीर्घकालिक स्थिरता और कणों का अत्यधिक एकसमान वितरण हो।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण और फॉर्मुलेशन अपघर्षक पॉलिशिंग एजेंटों के एग्लोमरेट तोड़ने और उन्हें वितरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते हैं। अल्ट्रासोनिक प्रोसेसिंग के मापदंडों की सटीक नियंत्रणीयता उच्च दक्षता और विश्वसनीयता के साथ सर्वोत्तम परिणाम देती है।
अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर UP400St प्रयोगशाला में CMP स्लरियों के उत्पादन के लिए।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण प्रणालियाँ
Hielscher Ultrasonics सिलिका, सीरिया, एल्युमिना और नैनोडायमंड जैसे नैनो आकार के पदार्थों के परिक्षेपण के लिए उच्च शक्ति वाली अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ उपलब्ध कराता है। विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते हैं, परिष्कृत अल्ट्रासोनिक रिएक्टर प्रक्रिया की इष्टतम परिस्थितियाँ बनाते हैं और ऑपरेटर का सभी मापदंडों पर सटीक नियंत्रण होता है, जिससे अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया के परिणामों को वांछित प्रक्रिया लक्ष्यों (जैसे कण आकार, कण वितरण आदि) के बिल्कुल अनुरूप समायोजित किया जा सकता है।
प्रक्रिया के सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक अल्ट्रासोनिक आयाम है। Hielscher की औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ विश्वसनीय रूप से बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकती हैं। 200µm तक के आयामों पर 24/7 संचालन में आसानी से लगातार काम किया जा सकता है। इतने उच्च आयामों पर संचालन की क्षमता यह सुनिश्चित करती है कि प्रक्रिया के अत्यंत चुनौतीपूर्ण लक्ष्य भी प्राप्त किए जा सकते हैं। हमारे सभी अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों को आवश्यक प्रक्रिया परिस्थितियों के बिल्कुल अनुरूप समायोजित किया जा सकता है और अंतर्निहित सॉफ़्टवेयर के माध्यम से उनकी आसानी से निगरानी की जा सकती है। इससे उच्चतम विश्वसनीयता, सुसंगत गुणवत्ता और पुनरुत्पादनीय परिणाम सुनिश्चित होते हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती भारी कार्यभार और चुनौतीपूर्ण परिवेशों में 24/7 संचालन की अनुमति देती है।
साहित्य / संदर्भ
- 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.
जानने योग्य तथ्य
रासायनिक यांत्रिक समतलीकरण (CMP)
रासायनिक-यांत्रिक पॉलिशिंग/समतलीकरण (CMP) स्लरियों का उपयोग सतहों को चिकना बनाने के लिए किया जाता है। CMP स्लरी में रासायनिक और यांत्रिक-अपघर्षक घटक होते हैं। इस प्रकार CMP को रासायनिक एचिंग और अपघर्षक पॉलिशिंग की संयुक्त विधि के रूप में वर्णित किया जा सकता है।
CMP निलंबनों का व्यापक रूप से उपयोग सिलिकॉन ऑक्साइड, पॉलीसिलिकॉन और धातु की सतहों को पॉलिश करने और चिकना बनाने के लिए किया जाता है। CMP प्रक्रिया के दौरान वेफ़र की सतह (जैसे अर्धचालक, सौर वेफ़र, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के घटक) से ऊँचाई की असमानताएँ हटाई जाती हैं।
पृष्ठसक्रिय पदार्थ
लंबे समय तक स्थिर रहने वाला CMP फॉर्मुलेशन प्राप्त करने के लिए नैनोकणों को समांगी निलंबन में बनाए रखने हेतु पृष्ठसक्रिय पदार्थ मिलाए जाते हैं। आम तौर पर उपयोग किए जाने वाले परिक्षेपण एजेंट धनायनिक, ऋणायनिक या अनायनिक हो सकते हैं और इनमें सोडियम डोडेसिल सल्फेट (SDS), सेटिल पाइरिडिनियम क्लोराइड (CPC), कैप्रिक अम्ल का सोडियम लवण, लॉरिक अम्ल का सोडियम लवण, डेसिल सोडियम सल्फेट, हेक्साडेसिल सोडियम सल्फेट, हेक्साडेसिलट्राइमेथिलअमोनियम ब्रोमाइड (C16TAB), डोडेसिलट्राइमेथिलअमोनियम ब्रोमाइड (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 और A20 शामिल हैं।

