Ultrazvučna disperzija sredstava za poliranje (CMP)
- Neujednačena veličina čestica i nehomogena distribucija veličine čestica uzrokuje ozbiljna oštećenja polirane površine tijekom CMP procesa.
- Ultrazvučna disperzija je vrhunska tehnika za raspršivanje i deaglomeraciju čestica za poliranje nano veličine.
- Ujednačena disperzija postignuta sonikacijom rezultira vrhunskom CMP obradom površina izbjegavajući ogrebotine i nedostatke zbog prevelikih zrnaca.
Ultrazvučna disperzija čestica za poliranje
Kašike za kemijsko-mehaničko poliranje/planarizaciju (CMP) sadrže abrazivne (nano)čestice kako bi se osigurala željena svojstva poliranja. Često korištene nanočestice s abrazivnošću uključuju silicijum dioksid (silicijev dioksid, SiO2), cerijev oksid (ceria, CeO2), aluminijev oksid (aluminij, Al2O3), α- i y-Fe203, između ostalog nanodijamanti. Da bi se izbjegla oštećenja na poliranoj površini, čestice abraziva moraju imati ujednačen oblik i usku raspodjelu veličine zrna. Prosječna veličina čestica kreće se između 10 i 100 nanometara, ovisno o formulaciji CMP-a i njegovoj uporabi.
Poznato je da ultrazvučno raspršivanje proizvodi jednolike, dugoročno stabilne disperzije. Ultrazvučni kavitacija i posmične sile spajaju potrebnu energiju u suspenziju tako da se aglomerati razbijaju, Waalsove sile nadvladaju i abrazivne nanočestice ravnomjerno raspoređuju. Sonikacijom je moguće smanjiti veličinu čestica točno na ciljanu veličinu zrna. Ujednačenom ultrazvučnom obradom kaše mogu se eliminirati prevelika zrna i neravnomjerna raspodjela veličine – osiguravajući željenu stopu uklanjanja CMP-a uz smanjenje pojave ogrebotina.
- ciljanu veličinu čestica
- visoka ujednačenost
- niske do visoke koncentracije čvrste tvari
- visoka pouzdanost
- precizna kontrola
- točna ponovljivost
- linearno, neprimjetno povećanje
Ultrazvučni homogenizatori se koriste za raspršivanje i mljevenje sredstava za poliranje
Ultrazvučna disperzija je pouzdana i visoko učinkovita tehnologija za proizvodnju nanočestica cerijevog oksida.
Ultrazvučno formuliranje CMP-a
Ultrazvučno miješanje i miješanje koristi se u mnogim industrijama za proizvodnju stabilnih suspenzija niske do vrlo visoke viskoznosti. Kako bi se proizvela jednolika i stabilna CMP kaša, abrazivni materijali (npr. silicij, nanočestice ceria, α- i y-Fe203 itd.), aditivi i kemikalije (npr. alkalni materijali, inhibitori hrđe, stabilizatori) dispergiraju se u osnovnoj tekućini (npr. pročišćena voda).
Što se tiče kvalitete, za kaše za poliranje visokih performansi bitno je da suspenzija pokazuje dugotrajnu stabilnost i vrlo ujednačenu raspodjelu čestica.
Ultrazvučno raspršivanje i formuliranje isporučuje potrebnu energiju za deaglomeraciju i distribuciju abrazivnih sredstava za poliranje. Precizno upravljanje parametrima ultrazvučne obrade daje najbolje rezultate uz visoku učinkovitost i pouzdanost.
Ultrazvučni raspršivač UP400St za proizvodnju CMP kaše u laboratoriju.
Ultrazvučni sustavi za raspršivanje
Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučne sustave velike snage za disperziju materijala nano veličine kao što su silicij, cerij, glinica i nanodijamanti. Pouzdani ultrazvučni procesori isporučuju potrebnu energiju, sofisticirani ultrazvučni reaktori stvaraju optimalne procesne uvjete, a operater ima preciznu kontrolu nad svim parametrima, tako da se rezultati ultrazvučnog procesa mogu točno prilagoditi željenim ciljevima procesa (kao što su veličina zrna, raspodjela čestica itd.). ).
Jedan od najvažnijih parametara procesa je ultrazvučna amplituda. Hielscherova industrijski ultrazvučni sustavi može pouzdano isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Sposobnost pokretanja tako visokih amplituda osigurava da se mogu postići čak i vrlo zahtjevni procesni ciljevi. Svi naši ultrazvučni procesori mogu se točno prilagoditi potrebnim procesnim uvjetima i lako nadzirati putem ugrađenog softvera. To osigurava najveću pouzdanost, dosljednu kvalitetu i ponovljive rezultate. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inline homogenizator pogodan za industrijsku proizvodnju isplake za bušenje. Sonikacija se koristi za disperziju i mljevenje sredstava za poliranje.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Kemijska mehanička planarizacija (CMP)
Kašice za kemijsko-mehaničko poliranje/planarizaciju (CMP) koriste se za glačanje površina. CMP kaša se sastoji od kemijskih i mehaničko-abrazivnih komponenti. Stoga se CMP može opisati kao kombinirana metoda kemijskog jetkanja i abrazivnog poliranja.
CMP suspenzije naširoko se koriste za poliranje i zaglađivanje silicij oksida, poli silicija i metalnih površina. Tijekom CMP procesa, topografija se uklanja s površine pločice (npr. poluvodiči, solarne pločice, komponente elektroničkih uređaja).
surfaktanti
Kako bi se dobila dugotrajno stabilna CMP formulacija, dodaju se površinski aktivne tvari koje održavaju nanočestice u homogenoj suspenziji. Uobičajeno korištena sredstva za raspršivanje mogu biti kationska, anionska ili neionska i uključuju natrijev dodecil sulfat (SDS), cetil piridinijev klorid (CPC), natrijevu sol kaprinske kiseline, natrijevu sol laurinske kiseline, decil natrijev sulfat, heksadecil natrijev sulfat, heksadeciltrimetilamonijev bromid (C16TAB), dodeciltrimetilamonijev bromid (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 i A20.