Polírozószerek ultrahangos diszpergálása (CMP)
- A nem egyenletes részecskeméret és az inhomogén részecskeméret-eloszlás súlyos károsodást okoz a polírozott felületen a CMP-folyamat során.
- Az ultrahangos diszpergálás kiváló technika a nanoméretű polírozórészecskék diszpergálására és deagglomerálására.
- Az ultrahangos kezeléssel elért egyenletes diszperzió kiváló CMP-felületmegmunkálást eredményez, elkerülve a túlméretes szemcsék okozta karcolásokat és hibákat.
Polírozórészecskék ultrahangos diszpergálása
A kémiai-mechanikai polírozáshoz / planarizáláshoz (CMP) használt szuszpenziók abrazív (nano-)részecskéket tartalmaznak a kívánt polírozási tulajdonságok biztosítására. A gyakran használt abrazív nanorészecskék közé tartozik a szilícium-dioxid (szilika, SiO2), a cérium-oxid (céria, CeO2), az alumínium-oxid (timföld, Al2O3), az α- és y-Fe203, valamint többek között a nanogyémántok. A polírozott felület károsodásának elkerülése érdekében az abrazív részecskéknek egyenletes alakkal és szűk szemcseméret-eloszlással kell rendelkezniük. Az átlagos részecskeméret 10 és 100 nanométer között van, a CMP-készítmény összetételétől és felhasználásától függően.
Az ultrahangos diszpergálás közismerten egyenletes, hosszú távon stabil diszperziókat eredményez. Az ultrahangos kavitáció és a nyíróerők a szükséges energiát a szuszpenzióba csatolják, így az agglomerátumok felbomlanak, a van der Waals-erőket leküzdik, és az abrazív nanorészecskék egyenletesen eloszlanak. Ultrahangos kezeléssel a részecskeméret pontosan a megcélzott szemcseméretre csökkenthető. A szuszpenzió egyenletes ultrahangos kezelésével kiküszöbölhetők a túlméretes szemcsék és az egyenetlen méreteloszlás – biztosítva a kívánt CMP-anyageltávolítási sebességet, miközben minimálisra csökken a karcolások előfordulása.
- megcélzott részecskeméret
- nagyfokú egyenletesség
- alacsonytól magasig terjedő szilárdanyag-koncentráció
- nagy megbízhatóság
- pontos szabályozás
- pontos reprodukálhatóság
- lineáris, zökkenőmentes méretnövelés
Az ultrahangos homogenizátorokat polírozószerek diszpergálására és őrlésére használják
Az ultrahangos diszpergálás megbízható és rendkívül hatékony technológia a cérium-oxid-nanorészecskék előállítására.
CMP-készítmények ultrahangos előállítása
Az ultrahangos keverést és elegyítést számos iparágban alkalmazzák az alacsonytól a nagyon magas viszkozitásig terjedő stabil szuszpenziók előállítására. Egyenletes és stabil CMP-szuszpenziók előállításához az abrazív anyagokat (pl. szilícium-dioxid, cérium-oxid-nanorészecskék, α- és y-Fe203 stb.), az adalékanyagokat és a vegyszereket (pl. lúgos anyagok, rozsdásodásgátlók, stabilizátorok) az alapfolyadékban (pl. tisztított vízben) diszpergálják.
A minőség szempontjából a nagy teljesítményű polírozószuszpenzióknál elengedhetetlen, hogy a szuszpenzió hosszú távon stabil legyen, és rendkívül egyenletes részecskeeloszlást mutasson.
Az ultrahangos diszpergálás és készítmény-előállítás biztosítja az abrazív polírozószerek deagglomerálásához és eloszlatásához szükséges energiát. Az ultrahangos kezelési paraméterek pontos szabályozhatósága a legjobb eredményeket biztosítja nagy hatékonyság és megbízhatóság mellett.
UP400St ultrahangos diszpergáló CMP-szuszpenziók laboratóriumi előállításához.
Ultrahangos diszpergáló rendszerek
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos rendszereket kínál nanoméretű anyagok, például szilícium-dioxid, cérium-oxid, alumínium-oxid és nanogyémántok diszpergálására. A megbízható ultrahangos processzorok biztosítják a szükséges energiát, a kifinomult ultrahangos reaktorok optimális folyamatkörülményeket teremtenek, a kezelő pedig minden paramétert pontosan szabályozhat, így az ultrahangos folyamat eredményei pontosan a kívánt folyamatcélokhoz (például szemcseméret, részecskeeloszlás stb.) igazíthatók.
Az egyik legfontosabb folyamatparaméter az ultrahang amplitúdója. A Hielscher ipari ultrahangos rendszerei megbízhatóan képesek nagyon nagy amplitúdókat biztosítani. Az akár 200µm-es amplitúdók könnyen fenntarthatók folyamatos, 24/7 üzemelés során. Az ilyen nagy amplitúdókkal való működés képessége biztosítja, hogy még a rendkívül magas követelményeket támasztó folyamatcélok is elérhetők legyenek. Minden ultrahangos processzorunk pontosan hozzáigazítható a szükséges folyamatkörülményekhez, és a beépített szoftver segítségével könnyen felügyelhető. Ez a legmagasabb szintű megbízhatóságot, állandó minőséget és reprodukálható eredményeket biztosítja. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága nagy terhelés mellett és igényes környezetben is lehetővé teszi a 24/7 üzemelést.
A MultiSonoReactor MSR-4 egy ipari, átfolyó rendszerű homogenizátor, amely alkalmas fúróiszapok ipari előállítására. Az ultrahangos kezelést polírozószerek diszpergálására és őrlésére használják.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.
Hasznos tudnivalók
Kémiai-mechanikai planarizálás (CMP)
A kémiai-mechanikai polírozáshoz/planarizáláshoz (CMP) használt szuszpenziókat felületek simítására alkalmazzák. A CMP-szuszpenzió kémiai és mechanikai-abrazív összetevőkből áll. Ezért a CMP a kémiai maratás és az abrazív polírozás kombinált módszereként írható le.
A CMP-szuszpenziókat széles körben használják szilícium-oxid-, poliszilícium- és fémfelületek polírozására és simítására. A CMP-folyamat során eltávolítják a szelet felületének topográfiai egyenetlenségeit (pl. félvezetők, napelemes szeletek, elektronikus eszközök alkatrészei esetében).
Felületaktív anyagok
A hosszú távon stabil CMP-készítmény elérése érdekében felületaktív anyagokat adnak hozzá, hogy a nanorészecskéket homogén szuszpenzióban tartsák. A gyakran használt diszpergálószerek lehetnek kationosak, anionosak vagy nemionosak, és közéjük tartozik a nátrium-dodecil-szulfát (SDS), a cetil-piridinium-klorid (CPC), a kaprinsav nátriumsója, a laurinsav nátriumsója, a nátrium-decil-szulfát, a nátrium-hexadecil-szulfát, a hexadecil-trimetil-ammónium-bromid (C16TAB), a dodecil-trimetil-ammónium-bromid (C12TAB), a Triton X-100, a Tween 20, a Tween 40, a Tween 60, a Tween 80, a Symperonic A4, A7, A11 és A20.