Ultrazvočna disperzija sredstev za poliranje (CMP)
- Neenakomerna velikost delcev in nehomogena porazdelitev velikosti delcev povzročita hude poškodbe polirane površine med postopkom CMP.
- Ultrazvočna disperzija je vrhunska tehnika za razpršitev in deaglomeracijo nano-velikih polirnih delcev.
- Enakomerna disperzija, dosežena z ultrazvočnim razbijanjem, ima za posledico vrhunsko CMP obdelavo površin, ki preprečuje praske in pomanjkljivosti zaradi prevelikih zrn.
Ultrazvočna disperzija delcev poliranja
Suspenzije za kemično-mehansko poliranje / planarizacijo (CMP) vsebujejo abrazivne (nano) delce, da zagotovijo želene lastnosti poliranja. Pogosto uporabljeni nanodelci z abrazivnostjo vključujejo silicijev dioksid (silicijev dioksid, SiO2), cerijev oksid (cerij, CeO2), aluminijev oksid (aluminijev oksid, Al2O3), α- in y-Fe203, nanodiamanti med drugim. Da bi se izognili poškodbam na polirani površini, morajo imeti abrazivni delci enakomerno obliko in ozko porazdelitev velikosti zrn. Povprečna velikost delcev se giblje med 10 in 100 nanometri, odvisno od formulacije CMP in njene uporabe.
Znano je, da ultrazvočna disperzija proizvaja enakomerne, dolgoročno stabilne disperzije. Ultrazvočno Kavitacija in strižne sile združijo potrebno energijo v suspenzijo, tako da se aglomerati zlomijo, van Waalsove sile premagajo in abrazivni nanodelci enakomerno porazdelijo. Z ultrazvočnim razbijanjem je mogoče zmanjšati velikost delcev natančno na ciljno velikost zrn. Z enakomerno ultrazvočno obdelavo gnojevke je mogoče odpraviti prevelika zrna in neenakomerno porazdelitev velikosti – zagotavljanje želene stopnje odstranjevanja CMP, hkrati pa zmanjšanje pojava prask.
- Ciljna velikost delcev
- visoka enakomernost
- nizka do visoka koncentracija trdnih snovi
- visoka zanesljivost
- natančen nadzor
- natančna ponovljivost
- linearno, brezhibno povečanje
Ultrazvočni homogenizatorji se uporabljajo za razprševanje in mletje sredstev za poliranje
Ultrazvočna disperzija je zanesljiva in zelo učinkovita tehnologija za proizvodnjo nanodelcev cerijevega oksida.
Ultrazvočna formulacija CMP
Ultrazvočno mešanje in mešanje se uporablja v številnih industrijah za izdelavo stabilnih suspenzij z nizko do zelo visoko viskoznostjo. Za proizvodnjo enakomernih in stabilnih gnojevk CMP so abrazivni materiali (npr. silicijev dioksid, nanodelci cerija, α- in y-Fe203 itd.), se aditivi in kemikalije (npr. alkalni materiali, zaviralci rje, stabilizatorji) razpršijo v osnovno tekočino (npr. prečiščeno vodo).
Kar zadeva kakovost, je za visoko zmogljive gnojevke za poliranje bistveno, da vzmetenje kaže dolgoročno stabilnost in zelo enakomerno porazdelitev delcev.
Ultrazvočna disperzija in formuliranje zagotavlja potrebno energijo za deaglomeracijo in distribucijo abrazivnih sredstev za poliranje. Natančna nadzorljivost parametrov ultrazvočne obdelave daje najboljše rezultate pri visoki učinkovitosti in zanesljivosti.
Ultrazvočni razpršilnik UP400St za proizvodnjo gnojevk CMP v laboratoriju.
Ultrazvočni disperzijski sistemi
Hielscher Ultrasonics dobavlja ultrazvočne sisteme visoke moči za disperzijo nano-velikih materialov, kot so silicijev dioksid, cerija, aluminijev oksid in nanodiamanti. Zanesljivi ultrazvočni procesorji zagotavljajo potrebno energijo, sofisticirani ultrazvočni reaktorji ustvarjajo optimalne procesne pogoje in upravljavec ima natančen nadzor nad vsemi parametri, tako da se lahko rezultati ultrazvočnega procesa natančno prilagodijo želenim ciljem procesa (kot so velikost zrn, porazdelitev delcev itd.).
Eden najpomembnejših procesnih parametrov je ultrazvočna amplituda. Hielscherjeva Industrijski ultrazvočni sistemi lahko zanesljivo zagotovi zelo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju. Zmožnost izvajanja tako visokih amplitud zagotavlja, da je mogoče doseči tudi zelo zahtevne procesne cilje. Vse naše ultrazvočne procesorje je mogoče natančno prilagoditi zahtevanim procesnim pogojem in jih enostavno spremljati z vgrajeno programsko opremo. To zagotavlja najvišjo zanesljivost, dosledno kakovost in ponovljive rezultate. Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inline homogenizator, primeren za industrijsko proizvodnjo vrtalnih blatov. Sonication se uporablja za disperzijo in mletje sredstev za poliranje.
Literatura / Reference
- 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.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kemična mehanska planarizacija (CMP)
Kemično-mehansko poliranje / planarizacija (CMP) se uporabljajo za glajenje površin. Gnojevka CMP je sestavljena iz kemičnih in mehansko-abrazivnih komponent. S tem lahko CMP opišemo kot kombinirano metodo kemičnega jedkanja in abrazivnega poliranja.
Suspenzije CMP se pogosto uporabljajo za poliranje in glajenje silicijevega oksida, polisilicija in kovinskih površin. Med postopkom CMP se topografija odstrani s površine rezine (npr. polprevodniki, sončne rezine, sestavni deli elektronskih naprav).
površinsko aktivne snovi
Da bi dobili dolgoročno stabilno formulacijo CMP, se dodajo površinsko aktivne snovi, da nanodelci ostanejo v homogeni suspenziji. Pogosto uporabljena disperzijska sredstva so lahko kationska, anionska ali neionska in vključujejo natrijev dodecil sulfat (SDS), cetil piridinijev klorid (CPC), natrijevo sol kaprinske kisline, natrijevo sol lavrinske kisline, decil natrijev sulfat, heksadecil natrijev sulfat, heksadeciltrimetilamonijev bromid (C16TAB), dodeciltrimetilamonijev bromid (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 in A20.