Dispersão ultrassônica de agentes de polimento (CMP)
- O tamanho de partícula não uniforme e a distribuição de tamanho de partícula não homogênea causam danos graves à superfície polida durante um processo CMP.
- A dispersão ultrassônica é uma técnica superior para dispersar e desaglomerar partículas de polimento de tamanho nanométrico.
- A dispersão uniforme alcançada pela sonicação resulta em um processamento CMP superior de superfícies, evitando arranhões e falhas devido a grãos superdimensionados.
Dispersão ultrassônica de partículas de polimento
As pastas de polimento / planarização químico-mecânica (CMP) contêm partículas abrasivas (nano) para fornecer as propriedades de polimento desejadas. As nanopartículas comumente usadas com abrasividade incluem dióxido de silício (sílica, SiO2), óxido de cério (céria, CeO2), óxido de alumínio (alumina, Al2O3), α e y-Fe203, nanodiamantes entre outros. Para evitar danos na superfície polida, as partículas abrasivas devem ter uma forma uniforme e uma distribuição estreita do tamanho do grão. O tamanho médio das partículas varia entre 10 e 100 nanômetros, dependendo da formulação do CMP e de seu uso.
A dispersão ultrassônica é bem conhecida por produzir dispersões uniformes e estáveis a longo prazo. Ultrassônico cavitação e as forças de cisalhamento acoplam a energia necessária na suspensão para que os aglomerados sejam quebrados, as forças de Waals superadas e as nanopartículas abrasivas distribuídas uniformemente. Com a sonicação, é possível reduzir o tamanho da partícula exatamente para o tamanho de grão desejado. Pelo processamento ultrassônico uniforme da pasta, grãos de tamanho grande e distribuição de tamanho desigual podem ser eliminados – garantindo uma taxa de remoção CMP desejada, minimizando a ocorrência de arranhões.
- Tamanho de partícula alvo
- alta uniformidade
- baixa a alta concentração de sólidos
- Alta confiabilidade
- Controle preciso
- reprodutibilidade exata
- Expansão linear e contínua
Os homogeneizadores ultrassônicos são usados para dispersar e moer agentes de polimento
A dispersão ultrassônica é uma tecnologia confiável e altamente eficiente para a produção de nanopartículas de óxido de cério.
Formulação ultrassônica de CMP
A mistura e mistura ultrassônica é usada em muitas indústrias para produzir suspensões estáveis com viscosidades baixas a muito altas. A fim de produzir pastas CMP uniformes e estáveis, os materiais abrasivos (por exemplo, sílica, nanopartículas de céria, α e y-Fe203 etc.), aditivos e produtos químicos (por exemplo, materiais alcalinos, inibidores de ferrugem, estabilizadores) são dispersos no líquido base (por exemplo, água purificada).
Em termos de qualidade, para pastas de polimento de alto desempenho, é essencial que a suspensão mostre estabilidade a longo prazo e uma distribuição de partículas altamente uniforme.
A dispersão e formulação ultrassônica fornecem a energia necessária para desaglomerar e distribuir os agentes de polimento abrasivos. A controlabilidade precisa dos parâmetros de processamento ultrassônico oferece melhores resultados com alta eficiência e confiabilidade.
dispersor ultrassônico UP400St para a produção de polpas CMP no laboratório.
Sistemas de dispersão ultrassônica
A Hielscher Ultrasonics fornece sistemas ultrassônicos de alta potência para a dispersão de materiais nanométricos, como sílica, céria, alumina e nanodiamantes. Processadores ultrassônicos confiáveis fornecem a energia necessária, reatores ultrassônicos sofisticados criam condições ideais de processo e o operador tem controle preciso sobre todos os parâmetros, para que os resultados do processo ultrassônico possam ser ajustados exatamente aos objetivos de processo desejados (como tamanho de grão, distribuição de partículas, etc.).
Um dos parâmetros de processo mais importantes é a amplitude ultrassônica. Hielscher Sistemas ultrassônicos industriais pode fornecer amplitudes muito altas de forma confiável. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. A capacidade de executar amplitudes tão altas garante que até mesmo metas de processo muito exigentes possam ser alcançadas. Todos os nossos processadores ultrassônicos podem ser ajustados exatamente às condições de processo necessárias e facilmente monitorados por meio do software integrado. Isso garante a mais alta confiabilidade, qualidade consistente e resultados reprodutíveis. A robustez do equipamento ultrassônico da Hielscher permite operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e exigentes.
O MultiSonoReactor MSR-4 é um homogeneizador industrial em linha adequado para a produção industrial de lamas de perfuração. A sonicação é usada para a dispersão e fresagem de agentes de polimento.
Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Planarização Químico-Mecânica (CMP)
As pastas de polimento/planarização químico-mecânica (CMP) são usadas para alisar superfícies. A pasta CMP consiste em componentes químicos e mecânico-abrasivos. Assim, o CMP pode ser descrito como um método combinado de corrosão química e polimento abrasivo.
As suspensões CMP são amplamente utilizadas para polir e alisar o óxido de silício, poli silício e superfícies metálicas. Durante o processo CMP, a topografia é removida da superfície do wafer (por exemplo, semicondutores, wafers solares, componentes de dispositivos eletrônicos).
surfactantes
Para obter uma formulação CMP estável a longo prazo, surfactantes são adicionados para manter as nanopartículas em suspensão homogênea. Os agentes dispersantes comumente usados podem ser catiônicos, aniônicos ou não iônicos e incluem dodecil sulfato de sódio (SDS), cloreto de cetilpiridínio (CPC), sal de sódio do ácido cáprico, sal de sódio do ácido láurico, decil sulfato de sódio, hexadecil sulfato de sódio, hexadecil16TAB), brometo de dodeciltrimetilamónio (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 e A20.