Pulēšanas līdzekļu ultraskaņas dispersija (CMP)
- Nevienmērīgs daļiņu izmērs un nehomogēns daļiņu izmēra sadalījums CMP procesa laikā rada nopietnus pulētas virsmas bojājumus.
- Ultraskaņas dispersija ir pārāka tehnika, lai izkliedētu un deagglomerētu nano izmēra pulēšanas daļiņas.
- Vienmērīga dispersija, kas panākta ar ultraskaņu, nodrošina izcilu virsmu CMP apstrādi, izvairoties no skrāpējumiem un trūkumiem lielgabarīta graudu dēļ.
Pulēšanas daļiņu ultraskaņas dispersija
Ķīmiskās-mehāniskās pulēšanas / planarizācijas (CMP) suspensijas satur abrazīvas (nano-)daļiņas, lai nodrošinātu vēlamās pulēšanas īpašības. Parasti izmantotās nanodaļiņas ar abrazīvību ietver silīcija dioksīdu (silīcija dioksīdu, SiO2), cērija oksīds (ceria, CeO2), alumīnija oksīds (alumīnija oksīds, Al2O3), α- un y-Fe203, nanodiamondus u.c. Lai izvairītos no pulētās virsmas bojājumiem, abrazīvajām daļiņām jābūt vienādai formai un šauram graudu izmēra sadalījumam. Vidējais daļiņu izmērs svārstās no 10 līdz 100 nanometriem atkarībā no CMP preparāta un tā izmantošanas.
Ultraskaņas izkliedēšana ir labi zināma, lai radītu vienmērīgas, ilgtermiņa stabilas dispersijas. Ultraskaņas Kavitāciju un bīdes spēki savieno nepieciešamo enerģiju suspensijā tā, lai aglomerāti tiktu salauzti, Van The Waals spēki pārvarētu un abrazīvās nanodaļiņas vienmērīgi sadalītos. Ar ultraskaņu ir iespējams samazināt daļiņu izmēru tieši līdz mērķa graudu izmēram. Ar vienotu vircas ultraskaņas apstrādi var novērst negabarīta graudus un nevienmērīgu izmēru sadalījumu – nodrošinot vēlamo CMP noņemšanas ātrumu, vienlaikus samazinot skrāpējumu rašanos.
- mērķa daļiņu izmērs
- augsta vienveidība
- zema līdz augsta cietās vielas koncentrācija
- augsta uzticamība
- precīza kontrole
- precīza reproducējamība
- lineāra, nemanāma mērogošana
Ultraskaņas homogenizatori tiek izmantoti, lai izkliedētu un sasmalcinātu pulēšanas līdzekļus
Ultraskaņas dispersija ir uzticama un ļoti efektīva tehnoloģija cērija oksīda nanodaļiņu ražošanai.
CMP ultraskaņas formulēšana
Ultraskaņas sajaukšana un sajaukšana tiek izmantota daudzās nozarēs, lai ražotu stabilas suspensijas ar zemu līdz ļoti augstu viskozitāti. Lai iegūtu viendabīgu un stabilu CMP vircu, abrazīvie materiāli (piemēram, silīcija dioksīds, ceria nanodaļiņas, α- un y-Fe203 u.c.), piedevas un ķīmiskās vielas (piemēram, sārmaini materiāli, rūsas inhibitori, stabilizatori) tiek disperģētas bāzes šķidrumā (piemēram, attīrītā ūdenī).
Kvalitātes ziņā augstas veiktspējas pulēšanas vircām ir svarīgi, lai suspensija parādītu ilgtermiņa stabilitāti un ļoti vienmērīgu daļiņu sadalījumu.
Ultraskaņas izkliedēšana un formulēšana nodrošina nepieciešamo enerģiju, lai deaglomerētu un izplatītu abrazīvos pulēšanas līdzekļus. Precīza ultraskaņas apstrādes parametru vadāmība dod vislabākos rezultātus ar augstu efektivitāti un uzticamību.
Ultraskaņas izkliedētājs UP400St CMP vircas ražošanai laboratorijā.
Ultraskaņas izkliedēšanas sistēmas
Hielscher Ultrasonics piegādā lieljaudas ultraskaņas sistēmas nano izmēra materiālu, piemēram, silīcija dioksīda, ceria, alumīnija oksīda un nanodiamondu, dispersijai. Uzticami ultraskaņas procesori nodrošina nepieciešamo enerģiju, sarežģīti ultraskaņas reaktori rada optimālus procesa apstākļus, un operatoram ir precīza kontrole pār visiem parametriem, lai ultraskaņas procesa rezultātus varētu precīzi pielāgot vēlamajiem procesa mērķiem (piemēram, graudu lielumam, daļiņu sadalījumam utt.).
Viens no svarīgākajiem procesa parametriem ir ultraskaņas amplitūda. Hielscher's rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas var droši nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā. Spēja vadīt tik augstas amplitūdas 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 reproducējamus rezultātus. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē.
MultiSonoReactor MSR-4 ir rūpniecisks inline homogenizators, kas piemērots urbšanas dubļu rūpnieciskai ražošanai. Ultraskaņas apstrāde tiek izmantota pulēšanas līdzekļu dispersijai un frēzēšanai.
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 ir vērts zināt
Ķīmiskā mehāniskā planarizācija (CMP)
Ķīmiskās-mehāniskās pulēšanas/planarizācijas (CMP) vircas tiek izmantotas virsmu izlīdzināšanai. CMP virca sastāv no ķīmiskiem un mehāniski abrazīviem komponentiem. Tādējādi CMP var raksturot kā kombinētu ķīmiskās kodināšanas un abrazīvās pulēšanas metodi.
CMP suspensijas tiek plaši izmantotas silīcija oksīda, polisilīcija un metāla virsmu pulēšanai un izlīdzināšanai. CMP procesa laikā topogrāfija tiek noņemta no sagataves virsmas (piemēram, pusvadītājiem, saules plāksnēm, elektronisko ierīču sastāvdaļām).
virsmaktīvās vielas
Lai iegūtu ilgtermiņā stabilu CMP formulu, pievieno virsmaktīvās vielas, lai nanodaļiņas saglabātu viendabīgu suspensiju. Parasti izmantotie disperģējošie līdzekļi var būt katjoni, anjoni vai nonjoni, un tie ietver nātrija dodecilsulfātu (SDS), cetilpiridīnija hlorīdu (CPC), kaprīnskābes nātrija sāli, laurīnskābes nātrija sāli, decilnātrija sulfātu, heksacilnātrija sulfātu, heksadeciltrimetilamonija bromīdu (C16TAB), dodeciltrimetilamonija bromīds (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 un A20.