Dispersione ultrasonica degli agenti lucidanti (CMP)

  • La granulometria non uniforme e la distribuzione non omogenea delle particelle provoca gravi danni alla superficie lucidata durante il processo CMP.
  • La dispersione ultrasonica è una tecnica superiore per disperdere e deagglomerare particelle di lucidatura di dimensioni nanometriche.
  • La dispersione uniforme ottenuta con la sonicazione consente di ottenere un'elaborazione CMP superiore delle superfici, evitando graffi e difetti dovuti a grani sovradimensionati.

Dispersione ultrasonica delle particelle di lucidatura

Gli impasti per la lucidatura e la planarizzazione chimico-meccanica (CMP) contengono particelle (nano)abrasive per fornire le proprietà di lucidatura desiderate. Le nano-particelle comunemente utilizzate con potere abrasivo includono il biossido di silicio (silice, SiO2), ossido di cerio (ceria, CeO2), ossido di alluminio (allumina, Al2O3), α- e y-Fe203e i nanodiamanti, tra gli altri. Per evitare danni alla superficie lucidata, le particelle abrasive devono avere una forma uniforme e una distribuzione granulometrica stretta. La dimensione media delle particelle varia da 10 a 100 nanometri, a seconda della formulazione del CMP e del suo utilizzo.
La dispersione ad ultrasuoni è ben nota per produrre dispersioni uniformi e stabili a lungo termine. Ultrasuoni cavitazione e le forze di taglio accoppiano l'energia necessaria nella sospensione in modo che gli agglomerati siano rotti, le forze di Waals superate e le nanoparticelle abrasive uniformemente distribuite. Con la sonicazione è possibile ridurre la granulometria esattamente alla granulometria desiderata. Grazie all'elaborazione uniforme ad ultrasuoni del liquame, è possibile eliminare grani sovradimensionati e distribuzione granulometrica irregolare. – garantendo il tasso di rimozione del CMP desiderato e riducendo al minimo l'insorgenza di graffi.

Vantaggi delle dispersioni CMP ad ultrasuoni

  • dimensione delle particelle mirate
  • alta uniformità
  • da bassa ad alta concentrazione di solidi
  • alta affidabilità
  • controllo preciso
  • esatta riproducibilità
  • scale-up lineare, senza soluzione di continuità
Dispersione a ultrasuoni di particelle di lucidatura in impasti e sospensioni CMP.

Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono utilizzati per disperdere e macinare gli agenti lucidanti.

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Dispersione ad ultrasuoni di silice fumata: L'omogeneizzatore ad ultrasuoni Hielscher UP400S disperde la polvere di silice in modo rapido ed efficiente in singole nano particelle.

Disperdere la silicia fumata in acqua con l'UP400S

La dispersione della silice con un omogeneizzatore a ultrasuoni produce una distribuzione delle particelle stretta e omogenea.

Le dispersioni ad ultrasuoni mostrano una distribuzione granulometrica uniforme con particelle ridotte in modo omogeneo. Le curve mostrano la distribuzione delle particelle di silice prima degli ultrasuoni (curva verde) e dopo la dispersione ultrasonica (curva rossa).

Formulazione ad ultrasuoni di CMP

La miscelazione ad ultrasuoni è utilizzata in molte industrie per produrre sospensioni stabili con viscosità da bassa a molto alta. Per produrre fanghi CMP uniformi e stabili, i materiali abrasivi (ad es. silice, nanoparticelle di ceria, α- e y-Fe203 ), additivi e prodotti chimici (ad es. materiali alcalini, inibitori di ruggine, stabilizzanti) vengono dispersi nel liquido di base (ad es. acqua purificata).
In termini di qualità, per le boiacche di lucidatura ad alte prestazioni è essenziale che la sospensione mostri una stabilità a lungo termine e una distribuzione delle particelle altamente uniforme.
La dispersione e la formulazione ad ultrasuoni fornisce l'energia necessaria al deagglomerato e distribuisce gli agenti lucidanti abrasivi. La precisa controllabilità dei parametri di lavorazione ad ultrasuoni fornisce i migliori risultati ad alta efficienza e affidabilità.

La dispersione a ultrasuoni è altamente efficiente per la dispersione di agenti abrasivi di lucidatura negli impasti CMP.

Dispersore a ultrasuoni UP400St per la produzione di impasti CMP in laboratorio.

Sistemi di dispersione a ultrasuoni

Hielscher Ultrasonics fornisce sistemi ad ultrasuoni ad alta potenza per la dispersione di materiali di dimensioni nanometriche come silice, ceria, allumina e nanodiamanti. Affidabili processori ad ultrasuoni forniscono l'energia richiesta, sofisticati reattori ad ultrasuoni creano condizioni di processo ottimali e l'operatore ha un controllo preciso su tutti i parametri, in modo che i risultati del processo ad ultrasuoni possano essere sintonizzati esattamente sugli obiettivi di processo desiderati (come la dimensione dei grani, la distribuzione delle particelle, ecc.)
Uno dei parametri di processo più importanti è l'ampiezza degli ultrasuoni. Hielscher's sistemi industriali ad ultrasuoni può fornire in modo affidabile ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente gestite ininterrottamente in funzionamento 24/7. La capacità di gestire ampiezze così elevate garantisce il raggiungimento di obiettivi di processo anche molto impegnativi. Tutti i nostri processori ad ultrasuoni possono essere esattamente adattati alle condizioni di processo richieste e facilmente monitorati tramite il software integrato. Questo garantisce la massima affidabilità, qualità costante e risultati riproducibili. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi e impegnativi.

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Omogeneizzatore industriale a ultrasuoni per la dispersione e la macinazione efficiente degli agenti lucidanti.

Il MultiSonoReactor MSR-4 è un omogeneizzatore industriale in linea adatto alla produzione industriale di fanghi di perforazione. La sonicazione viene utilizzata per la dispersione e la macinazione degli agenti lucidanti.



Letteratura / Referenze

Particolarità / Cose da sapere

Planarizzazione meccanica chimica (CMP)

Le boiacchette di lucidatura/planarizzazione (CMP) chimico-meccanica sono utilizzate per lisciare le superfici. I fanghi CMP sono costituiti da componenti chimici e meccanico-abrasivi. In questo modo, il CMP può essere descritto come un metodo combinato di mordenzatura chimica e lucidatura abrasiva.
Le sospensioni CMP sono ampiamente utilizzate per lucidare e levigare le superfici in ossido di silicio, poli silicio e metallo. Durante il processo CMP, la topografia viene rimossa dalla superficie dei wafer (ad esempio, semiconduttori, wafer solari, componenti di dispositivi elettronici).

Tensioattivi

Per ottenere una formulazione CMP stabile a lungo termine, vengono aggiunti tensioattivi per mantenere le nanoparticelle in sospensione omogenea. Gli agenti disperdenti comunemente usati possono essere cationici, anionici o non ionici e comprendono: sodio dodecil solfato di sodio (SDS), cetyl pyridinium chloride (CPC), sale sodico dell'acido caprico, sale sodico dell'acido laurico, solfato di sodio decil, esadecil solfato di sodio, bromuro di esadeciltrimetilammonio (C16TAB), bromuro di dodeciltrimetilammonio (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 e A20.