연마제의 초음파 분산(CMP)
- 불균일한 입자 크기와 불균일한 입도 분포는 CMP 공정 중 연마 표면에 심각한 손상을 일으킵니다.
- 초음파 분산은 나노 크기의 연마 입자를 분산하고 해응집하는 데 탁월한 기술입니다.
- 초음파 처리로 얻은 균일한 분산은 과대 입자로 인한 긁힘과 결함을 방지하여 표면의 우수한 CMP 가공을 가능하게 합니다.
연마 입자의 초음파 분산
화학적 기계적 연마 / 평탄화(CMP) 슬러리는 원하는 연마 특성을 제공하기 위해 연마성 (나노)입자를 함유합니다. 일반적으로 사용되는 연마성 나노입자로는 이산화규소(실리카, SiO2), 산화세륨(세리아, CeO2), 산화알루미늄(알루미나, Al2O3), α- 및 y-Fe203, 나노다이아몬드 등이 있습니다. 연마 표면의 손상을 방지하려면 연마 입자의 형상이 균일하고 입도 분포가 좁아야 합니다. 평균 입자 크기는 CMP 제형과 용도에 따라 10~100 나노미터 범위입니다.
초음파 분산은 균일하고 장기간 안정적인 분산액을 생성하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 초음파 캐비테이션 및 전단력은 필요한 에너지를 현탁액에 전달하여 응집체를 분해하고 반데르발스 힘을 극복하며 연마성 나노입자를 균일하게 분포시킵니다. 초음파 처리를 통해 입자 크기를 목표 입도로 정확하게 줄일 수 있습니다. 슬러리를 균일하게 초음파 처리하면 과대 입자와 불균일한 입도 분포를 제거할 수 있습니다 – 이를 통해 긁힘 발생을 최소화하면서 원하는 CMP 제거율을 확보할 수 있습니다.
- 목표 입자 크기
- 높은 균일성
- 낮은 농도부터 높은 농도까지의 고형분 농도
- 높은 신뢰성
- 정밀한 제어
- 정확한 재현성
- 선형적이고 원활한 규모 확대
초음파 균질기는 연마제를 분산하고 분쇄하는 데 사용됩니다
초음파 분산은 산화세륨 나노입자 생산을 위한 신뢰할 수 있고 효율이 매우 높은 기술입니다.
초음파를 이용한 CMP 제형화
초음파 혼합 및 배합은 여러 산업에서 점도가 낮은 것부터 매우 높은 것까지 안정적인 현탁액을 생산하는 데 사용됩니다. 균일하고 안정적인 CMP 슬러리를 생산하기 위해 연마재(예: 실리카, 세리아 나노입자, α- 및 y-Fe203 등), 첨가제 및 화학물질(예: 알칼리성 물질, 방청제, 안정제)을 기본 액체(예: 정제수)에 분산시킵니다.
품질 측면에서 고성능 연마 슬러리는 현탁액이 장기 안정성과 매우 균일한 입자 분포를 나타내는 것이 필수적입니다.
초음파 분산 및 제형화는 연마성 연마제를 해응집하고 분포시키는 데 필요한 에너지를 전달합니다. 초음파 처리 매개변수를 정밀하게 제어할 수 있어 높은 효율과 신뢰성으로 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.
초음파 분산기 UP400St는 실험실에서 CMP 슬러리를 생산하는 데 사용됩니다.
초음파 분산 시스템
Hielscher Ultrasonics는 실리카, 세리아, 알루미나, 나노다이아몬드와 같은 나노 크기 물질의 분산을 위한 고출력 초음파 시스템을 공급합니다. 신뢰할 수 있는 초음파 처리 장치는 필요한 에너지를 전달하고, 정교한 초음파 반응기는 최적의 공정 조건을 조성하며, 작업자는 모든 매개변수를 정밀하게 제어할 수 있어 초음파 공정 결과를 원하는 공정 목표(예: 입도, 입자 분포 등)에 정확하게 맞출 수 있습니다.
가장 중요한 공정 매개변수 중 하나는 초음파 진폭입니다. Hielscher의 산업용 초음파 시스템은 매우 높은 진폭을 안정적으로 제공할 수 있습니다. 최대 200µm의 진폭으로 24/7 연속 운전을 손쉽게 수행할 수 있습니다. 이처럼 높은 진폭으로 운전할 수 있으므로 매우 까다로운 공정 목표도 달성할 수 있습니다. 당사의 모든 초음파 처리 장치는 필요한 공정 조건에 정확하게 맞춰 조정할 수 있으며, 내장 소프트웨어를 통해 손쉽게 모니터링할 수 있습니다. 이를 통해 최고의 신뢰성, 일관된 품질 및 재현 가능한 결과를 보장합니다. Hielscher 초음파 장비의 견고함은 고부하 조건과 까다로운 환경에서 24/7 운전을 가능하게 합니다.
MultiSonoReactor MSR-4는 시추 이수의 산업적 생산에 적합한 산업용 인라인 균질기입니다. 초음파 처리는 연마제의 분산 및 분쇄에 사용됩니다.
문헌 / 참고 자료
- 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.
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- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
알아두면 유용한 정보
화학적 기계적 평탄화(CMP)
화학적 기계적 연마/평탄화(CMP) 슬러리는 표면을 매끄럽게 하는 데 사용됩니다. CMP 슬러리는 화학적 성분과 기계적 연마 성분으로 구성됩니다. 따라서 CMP는 화학적 식각과 연마를 결합한 방법으로 설명할 수 있습니다.
CMP 현탁액은 산화규소, 다결정 실리콘 및 금속 표면을 연마하고 매끄럽게 하는 데 널리 사용됩니다. CMP 공정 중 웨이퍼 표면(예: 반도체, 태양전지용 웨이퍼, 전자기기 부품)의 요철이 제거됩니다.
계면활성제
장기간 안정적인 CMP 제형을 얻기 위해 나노입자가 균일한 현탁 상태를 유지하도록 계면활성제를 첨가합니다. 일반적으로 사용되는 분산제는 양이온성, 음이온성 또는 비이온성일 수 있으며, 도데실황산나트륨(SDS), 염화세틸피리디늄(CPC), 카프르산나트륨, 라우르산나트륨, 데실황산나트륨, 헥사데실황산나트륨, 브로민화 헥사데실트라이메틸암모늄(C16TAB), 브로민화 도데실트라이메틸암모늄(C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 및 A20이 포함됩니다.