Ултразвучно дисперговање средстава за полирање (CMP)

Неуједначена величина честица и нехомогена расподела величине честица узрокују тешка оштећења полиране површине током CMP процеса.
Ултразвучно дисперговање је супериорна техника за дисперговање и деагломерацију честица нанометарске величине за полирање.
Равномерна дисперзија постигнута соникацијом омогућава супериорну CMP обраду површина уз избегавање огреботина и недостатака насталих услед превеликих зрна.

Ултразвучно дисперговање честица за полирање

Суспензије за хемијско-механичко полирање / планаризацију (CMP) садрже абразивне (нано)честице како би се обезбедила жељена својства полирања. У уобичајено коришћене наночестице са абразивним својствима спадају силицијум-диоксид (силика, SiO₂), церијум-оксид (церија, CeO₂), алуминијум-оксид (алумина, Al₂O₃), α- и y-Fe₂0₃, нанодијаманти и друге. Да би се избегла оштећења полиране површине, абразивне честице морају имати уједначен облик и уску расподелу величине зрна. Просечна величина честица креће се између 10 и 100 нанометара, у зависности од CMP формулације и њене примене.
Познато је да се ултразвучним дисперговањем добијају уједначене, дугорочно стабилне дисперзије. Ултразвучна кавитација и силе смицања уносе потребну енергију у суспензију, тако да се агломерати разбијају, Ван дер Валсове силе савладавају, а абразивне наночестице равномерно распоређују. Соникацијом је могуће смањити величину честица тачно на циљану величину зрна. Равномерном ултразвучном обрадом суспензије могу се елиминисати превелика зрна и неуједначена расподела величине – чиме се обезбеђује жељена брзина уклањања материјала у CMP процесу уз свођење појаве огреботина на минимум.

Предности ултразвучно припремљених CMP дисперзија

циљана величина честица
висока уједначеност
од ниске до високе концентрације чврсте фазе
висока поузданост
прецизна контрола
тачна поновљивост
линеарно повећање обима производње без потешкоћа

Ултразвучно дисперговање честица за полирање у CMP суспензијама и суспензијама.

Ултразвучни хомогенизатори користе се за дисперговање и уситњавање средстава за полирање

Ултразвучно дисперговање пирогеног силицијум-диоксида: ултразвучни хомогенизатор Hielscher UP400S брзо и ефикасно диспергује прах силицијум-диоксида на појединачне наночестице.

Церијум(IV)-оксид, познат и као церични оксид, церични диоксид, церија, церијум-оксид или церијум-диоксид, може се ефикасно и равномерно уситњавати и дисперговати применом ултразвука. Ултразвучни диспергатори уситњавају честице церијум-оксида до микрометарских и нанометарских величина, нпр. за употребу као средства за полирање.

Ултразвучно дисперговање је поуздана и високо ефикасна технологија за производњу наночестица церијум-оксида.

Ултразвучна припрема CMP формулација

Ултразвучно мешање и умешавање користи се у многим индустријама за производњу стабилних суспензија ниске до веома високе вискозности. Да би се произвеле уједначене и стабилне CMP суспензије, абразивни материјали (нпр. силика, наночестице церијум-оксида, α- и y-Fe₂0₃ итд.), адитиви и хемикалије (нпр. алкални материјали, инхибитори рђања, стабилизатори) диспергују се у основној течности (нпр. пречишћеној води).
У погледу квалитета, за суспензије за полирање високих перформанси неопходно је да суспензија показује дугорочну стабилност и веома уједначену расподелу честица.
Ултразвучно дисперговање и припрема формулација обезбеђују потребну енергију за деагломерацију и распоређивање абразивних средстава за полирање. Могућност прецизне контроле параметара ултразвучне обраде даје најбоље резултате уз високу ефикасност и поузданост.

Ултразвучно дисперговање је високо ефикасно за дисперговање абразивних средстава за полирање у CMP суспензијама.

Ултразвучни диспергатор UP400St за производњу CMP суспензија у лабораторији.

Системи за ултразвучно дисперговање

Hielscher Ultrasonics испоручује ултразвучне системе велике снаге за дисперговање материјала нанометарске величине као што су силика, церија, алумина и нанодијаманти. Поуздани ултразвучни процесори обезбеђују потребну енергију, софистицирани ултразвучни реактори стварају оптималне услове процеса, а оператер има прецизну контролу над свим параметрима, тако да се резултати ултразвучног процеса могу тачно прилагодити жељеним циљевима процеса (као што су величина зрна, расподела честица итд.).
Један од најважнијих параметара процеса је ултразвучна амплитуда. Компанија Hielscher нуди индустријске ултразвучне системе који могу поуздано да обезбеде веома високе амплитуде. Амплитуде до 200µm могу се лако одржавати непрекидно у режиму рада 24/7. Могућност рада са тако високим амплитудама обезбеђује да се могу постићи чак и веома захтевни циљеви процеса. Сви наши ултразвучни процесори могу се тачно прилагодити потребним условима процеса и лако надзирати путем уграђеног софтвера. Тиме се обезбеђују највиша поузданост, уједначен квалитет и поновљиви резултати. Робусност ултразвучне опреме компаније Hielscher омогућава рад 24/7 при великим оптерећењима и у захтевним окружењима.

Индустријски ултразвучни хомогенизатор за ефикасно дисперговање и уситњавање средстава за полирање.

MultiSonoReactor MSR-4 је индустријски проточни хомогенизатор погодан за индустријску производњу исплака за бушење. Соникација се користи за дисперговање и уситњавање средстава за полирање.

Повезане теме

Литература / Референце

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.

Чињенице које вреди знати

Хемијско-механичка планаризација (CMP)

Суспензије за хемијско-механичко полирање/планаризацију (CMP) користе се за заглађивање површина. CMP суспензија састоји се од хемијских и механичко-абразивних компоненти. Стога се CMP може описати као комбинована метода хемијског нагризања и абразивног полирања.
CMP суспензије широко се користе за полирање и заглађивање површина силицијум-оксида, поликристалног силицијума и метала. Током CMP процеса уклањају се топографске неравнине са површине плочице (нпр. полупроводници, соларне плочице, компоненте електронских уређаја).

Површински активне материје

Да би се добила дугорочно стабилна CMP формулација, додају се површински активне материје које одржавају наночестице у хомогеној суспензији. Уобичајено коришћена средства за дисперговање могу бити катјонска, анјонска или нејонска и обухватају натријум-додецил-сулфат (SDS), цетилпиридинијум-хлорид (CPC), натријумову со капринске киселине, натријумову со лауринске киселине, натријум-децил-сулфат, натријум-хексадецил-сулфат, хексадецилтриметиламонијум-бромид (C₁₆TAB), додецилтриметиламонијум-бромид (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 и A20.