Dispersione a ultrasuoni di agenti lucidanti (CMP)
- Le dimensioni non uniformi delle particelle e la loro distribuzione disomogenea causano gravi danni alla superficie lucidata durante un processo CMP.
- La dispersione a ultrasuoni è una tecnica superiore per disperdere e deagglomerare le particelle di lucidatura di dimensioni nanometriche.
- La dispersione uniforme ottenuta con la sonicazione consente una lavorazione CMP superiore delle superfici, evitando graffi e difetti dovuti a grani sovradimensionati.
Dispersione a ultrasuoni di 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-Fe203, nanodiamanti e altri. Per evitare danni alla superficie lucidata, le particelle abrasive devono avere una forma uniforme e una distribuzione granulometrica ristretta. La dimensione media delle particelle varia tra 10 e 100 nanometri, a seconda della formulazione CMP e del suo utilizzo.
La dispersione a ultrasuoni è nota per produrre dispersioni uniformi e stabili a lungo termine. La dispersione a ultrasuoni cavitazione e le forze di taglio accoppiano l'energia necessaria alla sospensione in modo da rompere gli agglomerati, superare le forze di Waals e distribuire uniformemente le nanoparticelle abrasive. Con la sonicazione è possibile ridurre le dimensioni delle particelle esattamente alla granulometria desiderata. Grazie alla lavorazione uniforme ad ultrasuoni del fango, è possibile eliminare i grani sovradimensionati e la distribuzione non uniforme delle dimensioni. – garantendo un tasso di rimozione CMP desiderato e riducendo al minimo la formazione di graffi.
- dimensione mirata delle particelle
- elevata uniformità
- concentrazione solida da bassa ad alta
- alta affidabilità
- controllo preciso
- riproducibilità esatta
- scalabilità lineare e continua
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono utilizzati per disperdere e macinare gli agenti lucidanti.
La dispersione a ultrasuoni è una tecnologia affidabile e altamente efficiente per la produzione di nanoparticelle di ossido di cerio.
Formulazione a ultrasuoni di CMP
La miscelazione e la miscelazione a ultrasuoni sono utilizzate in molti settori industriali per produrre sospensioni stabili con viscosità da bassa a molto elevata. Per produrre impasti CMP uniformi e stabili, i materiali abrasivi (ad es. silice, nanoparticelle di ceria, α- e y-Fe203 ecc.), gli additivi e le sostanze chimiche (ad es. materiali alcalini, inibitori della ruggine, stabilizzatori) sono dispersi nel liquido di base (ad es. acqua depurata).
In termini di qualità, per gli impasti di lucidatura ad alte prestazioni è essenziale che la sospensione mostri una stabilità a lungo termine e una distribuzione altamente uniforme delle particelle.
La dispersione e la formulazione a ultrasuoni forniscono l'energia necessaria per deagglomerare e distribuire gli agenti abrasivi di lucidatura. La precisa controllabilità dei parametri di lavorazione a ultrasuoni offre i migliori risultati con un'elevata efficienza e affidabilità.
Dispersore a ultrasuoni UP400St per la produzione di impasti CMP in laboratorio.
Sistemi di dispersione a ultrasuoni
Hielscher Ultrasonics fornisce sistemi a ultrasuoni ad alta potenza per la dispersione di materiali di dimensioni nanometriche come silice, ceria, allumina e nanodiamanti. Gli affidabili processori a ultrasuoni forniscono l'energia necessaria, i sofisticati reattori a ultrasuoni creano condizioni di processo ottimali e l'operatore ha un controllo preciso su tutti i parametri, in modo che i risultati del processo a 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. Di Hielscher sistemi industriali a ultrasuoni può fornire in modo affidabile ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200 μm possono essere facilmente eseguite in modo continuo in funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7. La capacità di eseguire ampiezze così elevate garantisce il raggiungimento anche di obiettivi di processo molto impegnativi. Tutti i nostri processori a ultrasuoni possono essere regolati esattamente in base alle condizioni di processo richieste e facilmente monitorati tramite il software integrato. Ciò garantisce la massima affidabilità, qualità costante e risultati riproducibili. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni gravose e in ambienti difficili.
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? Riferimenti
- 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.
Particolarità? Cose da sapere
Planarizzazione chimico-meccanica (CMP)
Gli impasti di lucidatura/planarizzazione chimico-meccanica (CMP) sono utilizzati per lisciare le superfici. L'impasto CMP è composto da componenti chimici e meccanici-abrasivi. Il CMP può quindi essere descritto come un metodo combinato di incisione chimica e lucidatura abrasiva.
Le sospensioni CMP sono ampiamente utilizzate per lucidare e levigare le superfici di 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 utilizzati possono essere cationici, anionici o non ionici e comprendono il sodio dodecil solfato (SDS), il cetil piridinio cloruro (CPC), il sale di sodio dell'acido caprico, il sale di sodio dell'acido laurico, il decil solfato di sodio, l'esadecil solfato di sodio, l'esadeciltrimetilammonio bromuro (C16TAB), bromuro di dodeciltrimetilammonio (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 e A20.