Ultraskaņas dispersija pulēšanas līdzekļiem (CMP)

Nevienmērīgs daļiņu izmērs un neviendabīgs daļiņu izmēra sadalījums CMP procesa laikā izraisa smagus pulējamās virsmas bojājumus.
Ultraskaņas dispersija ir pārāka tehnika nanoizmēra pulēšanas daļiņu dispersijai un deaglomerācijai.
Ar ultraskaņas apstrādi sasniegtā viendabīgā dispersija nodrošina augstāku CMP virsmu apstrādes kvalitāti, izvairoties no skrāpējumiem un defektiem, ko izraisa pārmērīgi lieli graudi.

Ultraskaņas dispersija pulēšanas daļiņām

Ķīmiski mehāniskās pulēšanas / planarizācijas (CMP) suspensijas satur abrazīvas (nano-)daļiņas, lai nodrošinātu vēlamās pulēšanas īpašības. Bieži izmantotās nanodaļiņas ar abrazīvām īpašībām ietver silīcija dioksīdu (silīcija dioksīds, SiO₂), cērija oksīdu (cērija dioksīds, CeO₂), alumīnija oksīdu (alumīnija oksīds, Al₂O₃), α- un y-Fe₂0₃, nanodiamantus un citas. Lai nepieļautu pulējamās virsmas bojājumus, abrazīvajām daļiņām jābūt ar vienādu formu un šauru graudu izmēra sadalījumu. Vidējais daļiņu izmērs ir no 10 līdz 100 nanometriem atkarībā no CMP sastāva un tā lietojuma.
Disperģēšana ar ultraskaņu ir labi pazīstama kā metode viendabīgu, ilgstoši stabilu dispersiju iegūšanai. Ultraskaņas kavitācija un bīdes spēki ievada suspensijā nepieciešamo enerģiju, lai sašķeltu aglomerātus, pārvarētu van der Vālsa spēkus un vienmērīgi izkliedētu abrazīvās nanodaļiņas. Ar apstrādi ar ultraskaņu ir iespējams samazināt daļiņu izmēru precīzi līdz paredzētajam graudu izmēram. Vienmērīgi apstrādājot suspensiju ar ultraskaņu, var novērst pārmērīgi lielu graudu klātbūtni un nevienmērīgu izmēra sadalījumu – nodrošinot vēlamo materiāla noņemšanas ātrumu CMP procesā un vienlaikus samazinot skrāpējumu rašanos.

Ultraskaņas CMP dispersiju priekšrocības

paredzētais daļiņu izmērs
augsts viendabīgums
zema līdz augsta cietvielu koncentrācija
augsta uzticamība
precīza kontrole
precīza atkārtojamība
lineāra, vienmērīga mēroga palielināšana

Pulēšanas daļiņu disperģēšana ar ultraskaņu CMP pulēšanas suspensijās un suspensijās.

Ultraskaņas homogenizatorus izmanto pulēšanas līdzekļu disperģēšanai un malšanai

Pirogēnā silīcija dioksīda disperģēšana ar ultraskaņu: Hielscher ultraskaņas homogenizators UP400S ātri un efektīvi disperģē silīcija dioksīda pulveri līdz atsevišķām nanodaļiņām.

Cērija(IV) oksīdu, kas pazīstams arī kā cērija(IV) oksīds, cērija(IV) dioksīds, cērija dioksīds, cērija oksīds vai cērija dioksīds, var efektīvi un vienmērīgi samalt un disperģēt ar ultraskaņu. Ultraskaņas dispersors samazina cērija oksīda daļiņas līdz mikronu un nanometru izmēram, piemēram, izmantošanai par pulēšanas materiālu.

Ultraskaņas dispersija ir uzticama un ļoti efektīva tehnoloģija cērija oksīda nano-daļiņu ražošanai.

Ultraskaņas CMP formulēšana

Maisīšanu un sajaukšanu ar ultraskaņu izmanto daudzās nozarēs, lai iegūtu stabilas suspensijas ar viskozitāti no zemas līdz ļoti augstai. Lai iegūtu viendabīgas un stabilas CMP suspensijas, abrazīvos materiālus (piemēram, silīcija dioksīdu, cērija dioksīda nanodaļiņas, α- un y-Fe₂0₃ u. c.), piedevas un ķīmiskās vielas (piemēram, sārmainus materiālus, rūsas inhibitorus, stabilizatorus) disperģē pamatšķidrumā (piemēram, attīrītā ūdenī).
Augstas veiktspējas pulēšanas suspensiju kvalitātei ir būtiska ilgstoša stabilitāte un ļoti vienmērīgs daļiņu sadalījums.
Disperģēšana un sastāva veidošana ar ultraskaņu nodrošina nepieciešamo enerģiju abrazīvo pulēšanas līdzekļu deaglomerēšanai un izkliedēšanai. Iespēja precīzi kontrolēt apstrādes ar ultraskaņu parametrus nodrošina labākos rezultātus ar augstu efektivitāti un uzticamību.

Disperģēšana ar ultraskaņu ir ļoti efektīva abrazīvo pulēšanas līdzekļu disperģēšanai CMP suspensijās.

Ultraskaņas dispersors UP400St CMP suspensiju ražošanai laboratorijā.

Ultraskaņas dispersijas sistēmas

Hielscher Ultrasonics piegādā lieljaudas ultraskaņas sistēmas nanoizmēra materiālu, piemēram, silīcija dioksīda, cērija dioksīda, alumīnija oksīda un nanodiamantu, disperģēšanai. Uzticami ultraskaņas procesori nodrošina nepieciešamo enerģiju, tehnoloģiski pilnveidoti ultraskaņas reaktori rada optimālus procesa apstākļus, un operators var precīzi kontrolēt visus parametrus, lai ultraskaņas procesa rezultātus varētu precīzi pielāgot vēlamajiem procesa mērķiem (piemēram, graudu izmēram, daļiņu sadalījumam utt.).
Viens no svarīgākajiem procesa parametriem ir ultraskaņas amplitūda. Hielscher rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas var uzticami nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Darbību ar amplitūdām līdz pat 200µm var viegli nodrošināt nepārtraukti 24/7 režīmā. Iespēja darboties ar tik augstām amplitūdām nodrošina, ka var sasniegt pat ļoti prasīgus procesa mērķus. Visus mūsu ultraskaņas procesorus var precīzi pielāgot nepieciešamajiem procesa apstākļiem un viegli uzraudzīt, izmantojot iebūvēto programmatūru. Tas nodrošina visaugstāko uzticamību, nemainīgu kvalitāti un atkārtojamus rezultātus. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj tām darboties 24/7 režīmā ar lielu slodzi un prasīgā vidē.

Rūpniecisks ultraskaņas homogenizators efektīvai pulēšanas līdzekļu disperģēšanai un malšanai.

MultiSonoReactor MSR-4 ir rūpniecisks plūsmas homogenizators, kas piemērots urbšanas duļķu rūpnieciskai ražošanai. Apstrādi ar ultraskaņu izmanto pulēšanas līdzekļu disperģēšanai un malšanai.

Saistītās tēmas

Literatūra / Atsauces

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.

Fakti, kurus vērts zināt

Ķīmiski mehāniskā planarizācija (CMP)

Ķīmiski mehāniskās pulēšanas/planarizācijas (CMP) suspensijas izmanto virsmu izlīdzināšanai. CMP suspensija sastāv no ķīmiskām un mehāniski abrazīvām sastāvdaļām. Tādējādi CMP var raksturot kā kombinētu ķīmiskās kodināšanas un abrazīvās pulēšanas metodi.
CMP suspensijas plaši izmanto silīcija oksīda, polisilīcija un metāla virsmu pulēšanai un izlīdzināšanai. CMP procesa laikā no plāksnes virsmas tiek noņemts reljefs (piemēram, pusvadītāju, saules elementu plākšņu un elektronisko ierīču sastāvdaļu gadījumā).

Virsmaktīvās vielas

Lai iegūtu ilgstoši stabilu CMP formulējumu, tiek pievienotas virsmaktīvās vielas, lai nano-daļiņas paliktu viendabīgā suspensijā. Parasti izmantotie dispersijas aģenti var būt katjoniski, anjoniski vai nejoniski, un tie ietver nātrija dodecilsulfātu (SDS), cetilpiridīnija hlorīdu (CPC), kaprīnskābes nātrija sāli, laurīnskābes nātrija sāli, decilnātrija sulfātu, heksadecilnātrija sulfātu, heksadeciltrimetilamonija bromīdu (C₁₆TAB), dodeciltrimetilamonija bromīdu (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 un A20.