Ultrazvučno dispergiranje sredstava za poliranje (CMP)

Neujednačena veličina čestica i nehomogena raspodjela veličine čestica uzrokuju ozbiljna oštećenja polirane površine tijekom CMP procesa.
Ultrazvučno dispergiranje vrhunska je tehnika za dispergiranje i deaglomeraciju čestica za poliranje nanometarske veličine.
Jednolika disperzija postignuta sonikacijom omogućuje vrhunsku CMP obradu površina uz izbjegavanje ogrebotina i nedostataka uzrokovanih prevelikim zrnima.

Ultrazvučno dispergiranje čestica za poliranje

Suspenzije za kemijsko-mehaničko poliranje / planarizaciju (CMP) sadrže abrazivne (nano)čestice kako bi se osigurala željena svojstva poliranja. Često korištene nanočestice s abrazivnim svojstvima uključuju silicijev dioksid (silika, SiO₂), cerijev oksid (cerija, CeO₂), aluminijev oksid (alumina, Al₂O₃), α- i y-Fe₂0₃, nanodijamante i druge. Kako bi se izbjegla oštećenja polirane površine, abrazivne čestice moraju imati ujednačen oblik i usku raspodjelu veličine zrna. Prosječna veličina čestica kreće se između 10 i 100 nanometara, ovisno o formulaciji CMP suspenzije i njezinoj primjeni.
Ultrazvučno dispergiranje poznato je po stvaranju jednolikih, dugoročno stabilnih disperzija. Ultrazvučna kavitacija i smične sile prenose potrebnu energiju u suspenziju tako da se razbijaju aglomerati, svladavaju sile van the Waals i ravnomjerno raspodjeljuju abrazivne nanočestice. Sonikacijom je moguće smanjiti veličinu čestica točno na ciljanu veličinu zrna. Ujednačenom ultrazvučnom obradom suspenzije mogu se ukloniti prevelika zrna i neujednačena raspodjela veličine čestica – čime se osigurava željena brzina uklanjanja materijala pri CMP obradi uz smanjenje pojave ogrebotina na najmanju moguću mjeru.

Prednosti ultrazvučno pripremljenih CMP disperzija

ciljana veličina čestica
visoka ujednačenost
od niske do visoke koncentracije krute tvari
visoka pouzdanost
precizna kontrola
točna reproducibilnost
linearno povećanje proizvodnog kapaciteta bez poteškoća

Ultrazvučno dispergiranje čestica za poliranje u CMP suspenzije i druge suspenzije.

Ultrazvučni homogenizatori upotrebljavaju se za dispergiranje i mljevenje sredstava za poliranje

Ultrazvučno dispergiranje pirogenog silicijeva dioksida: ultrazvučni homogenizator Hielscher UP400S brzo i učinkovito dispergira prah silicijeva dioksida u pojedinačne nanočestice.

Cerijev(IV) oksid, poznat i kao cerični oksid, cerični dioksid, cerija, cerijev oksid ili cerijev dioksid, može se učinkovito i jednoliko mljeti i dispergirati ultrazvukom. Ultrazvučni dispergatori usitnjavaju čestice cerijeva oksida do mikrometarskih i nanometarskih veličina, npr. za upotrebu kao sredstva za poliranje.

Ultrazvučno dispergiranje pouzdana je i vrlo učinkovita tehnologija za proizvodnju nanočestica cerijeva oksida.

Ultrazvučna priprema CMP formulacija

Ultrazvučno miješanje i umješavanje primjenjuje se u mnogim industrijama za proizvodnju stabilnih suspenzija niske do vrlo visoke viskoznosti. Za proizvodnju jednolikih i stabilnih CMP suspenzija abrazivni materijali (npr. silika, nanočestice cerijeva oksida, α- i y-Fe₂0₃ itd.), aditivi i kemikalije (npr. alkalni materijali, inhibitori hrđanja, stabilizatori) dispergiraju se u osnovnoj tekućini (npr. pročišćenoj vodi).
Kad je riječ o kvaliteti, za visokoučinkovite suspenzije za poliranje ključno je da suspenzija pokazuje dugoročnu stabilnost i vrlo ujednačenu raspodjelu čestica.
Ultrazvučno dispergiranje i priprema formulacija osiguravaju potrebnu energiju za deaglomeraciju i raspodjelu abrazivnih sredstava za poliranje. Mogućnost precizne kontrole parametara ultrazvučne obrade daje najbolje rezultate uz visoku učinkovitost i pouzdanost.

Ultrazvučno dispergiranje vrlo je učinkovito za dispergiranje abrazivnih sredstava za poliranje u CMP suspenzije.

Ultrazvučni dispergator UP400St za proizvodnju CMP suspenzija u laboratoriju.

Sustavi za ultrazvučno dispergiranje

Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučne sustave velike snage za dispergiranje materijala nanometarske veličine kao što su silika, cerijev oksid, aluminijev oksid i nanodijamanti. Pouzdani ultrazvučni procesori osiguravaju potrebnu energiju, sofisticirani ultrazvučni reaktori stvaraju optimalne procesne uvjete, a rukovatelj ima preciznu kontrolu nad svim parametrima, tako da se rezultati ultrazvučnog procesa mogu točno prilagoditi željenim procesnim ciljevima (kao što su veličina zrna, raspodjela čestica itd.).
Jedan od najvažnijih procesnih parametara jest amplituda ultrazvuka. Kad je riječ o tvrtki Hielscher, njezini industrijski ultrazvučni sustavi mogu pouzdano osiguravati vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati pri radu 24/7. Mogućnost rada pri tako visokim amplitudama osigurava da se mogu postići čak i vrlo zahtjevni procesni ciljevi. Svi naši ultrazvučni procesori mogu se točno prilagoditi potrebnim procesnim uvjetima i jednostavno nadzirati putem ugrađenog softvera. To osigurava najvišu pouzdanost, dosljednu kvalitetu i ponovljive rezultate. Robusnost ultrazvučne opreme tvrtke Hielscher omogućuje rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima.

Industrijski ultrazvučni homogenizator za učinkovito dispergiranje i mljevenje sredstava za poliranje.

MultiSonoReactor MSR-4 industrijski je protočni homogenizator prikladan za industrijsku proizvodnju isplaka za bušenje. Sonikacija se primjenjuje za dispergiranje i mljevenje sredstava za poliranje.

Povezane teme

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.

Korisne informacije

Kemijsko-mehanička planarizacija (CMP)

Suspenzije za kemijsko-mehaničko poliranje/planarizaciju (CMP) upotrebljavaju se za zaglađivanje površina. CMP suspenzija sastoji se od kemijskih i mehaničko-abrazivnih komponenti. Stoga se CMP može opisati kao kombinirana metoda kemijskog jetkanja i abrazivnog poliranja.
CMP suspenzije široko se primjenjuju za poliranje i zaglađivanje površina silicijeva oksida, polisilicija i metala. Tijekom CMP procesa uklanjaju se topografske neravnine s površine pločice (npr. poluvodiča, solarnih pločica, komponenti elektroničkih uređaja).

Površinski aktivne tvari

Kako bi se dobila dugoročno stabilna CMP formulacija, dodaju se površinski aktivne tvari koje održavaju nanočestice u homogenoj suspenziji. Često korištena sredstva za dispergiranje mogu biti kationska, anionska ili neionska, a uključuju natrijev dodecil-sulfat (SDS), cetilpiridinijev klorid (CPC), natrijevu sol kaprinske kiseline, natrijevu sol laurinske kiseline, natrijev decil-sulfat, natrijev heksadecil-sulfat, heksadeciltrimetilamonijev bromid (C₁₆TAB), dodeciltrimetilamonijev bromid (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 i A20.