Ultraljudsdispersion av polermedel (CMP)
- Ojämn partikelstorlek och inhomogen partikelstorleksfördelning orsakar allvarliga skador på den polerade ytan under en CMP-process.
- Ultraljudsdispersion är en överlägsen teknik för att dispergera och deagglomerera poleringspartiklar i nanostorlek.
- Den enhetliga dispersionen som uppnås genom ultraljudsbehandling resulterar i överlägsen CMP-bearbetning av ytor som undviker repor och brister på grund av överdimensionerade korn.
Ultraljudsdispersion av poleringspartiklar
Kemisk-mekanisk polering / planarisering (CMP) slurry innehåller slipande (nano-) partiklar för att ge önskade poleringsegenskaper. Vanligt använda nanopartiklar med slipande egenskaper inkluderar kiseldioxid (kiseldioxid, SiO2), ceriumoxid (ceria, CeO2), aluminiumoxid (aluminiumoxid, Al2O3), α- och y-Fe203, bland annat nanodiamanter. För att undvika skador på den polerade ytan måste slippartiklarna ha en enhetlig form och smal kornstorleksfördelning. Den genomsnittliga partikelstorleken varierar mellan 10 och 100 nanometer, beroende på CMP-formuleringen och dess användning.
Ultraljudsdispersion är välkänt för att producera enhetliga, långsiktiga stabila dispersioner. Ultraljuds Kavitation och skjuvkrafter kopplar den nödvändiga energin i suspensionen så att agglomerat bryts, van Waals-krafterna övervinns och de slipande nanopartiklarna fördelas jämnt. Med ultraljudsbehandling är det möjligt att minska partikelstorleken exakt till den riktade kornstorleken. Genom enhetlig ultraljudsbehandling av uppslamningen kan överdimensionerade korn och ojämn storleksfördelning elimineras – säkerställa en önskad CMP-borttagningshastighet samtidigt som förekomsten av repor minimeras.
- Riktad partikelstorlek
- Hög enhetlighet
- Låg till hög koncentration av fasta ämnen
- Hög tillförlitlighet
- Exakt kontroll
- Exakt reproducerbarhet
- linjär, sömlös uppskalning
Ultraljudshomogenisatorer används för att dispergera och mala polermedel
Ultraljudsdispersion är en pålitlig och mycket effektiv teknik för produktion av ceriumoxidnanopartiklar.
Ultraljud formulering av CMP
Ultraljudsblandning och blandning används i många industrier för att producera stabila suspensioner med låga till mycket höga viskositeter. För att producera enhetliga och stabila CMP-uppslamningar måste slipande material (t.ex. kiseldioxid, ceriananopartiklar, α- och y-Fe203 etc.), dispergeras tillsatser och kemikalier (t.ex. alkaliska material, rostskyddsmedel, stabilisatorer) i basvätskan (t.ex. renat vatten).
När det gäller kvalitet är det för högpresterande polerslam viktigt att suspensionen visar långsiktig stabilitet och en mycket jämn partikelfördelning.
Ultraljudsdispergering och formulering ger den energi som krävs för att deagglomerera och fördela de slipande polermedlen. Exakt styrbarhet av ultraljudsbearbetningsparametrarna ger bästa resultat med hög effektivitet och tillförlitlighet.
Ultraljud dispergare UP400St för produktion av CMP-slam i laboratoriet.
System för ultraljudsdispergering
Hielscher Ultrasonics levererar ultraljudssystem med hög effekt för spridning av material i nanostorlek som kiseldioxid, ceria, aluminiumoxid och nanodiamanter. Pålitliga ultraljudsprocessorer levererar den energi som krävs, sofistikerade ultraljudsreaktorer skapar optimala processförhållanden och operatören har exakt kontroll över alla parametrar, så att ultraljudsprocessresultaten kan justeras exakt till de önskade processmålen (t.ex. kornstorlek, partikelfördelning etc.).
En av de viktigaste processparametrarna är ultraljudsamplituden. Hielschers Industriella ultraljudssystem kan på ett tillförlitligt sätt leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. Förmågan att köra så höga amplituder säkerställer att även mycket krävande processmål kan uppnås. Alla våra ultraljudsprocessorer kan justeras exakt till de nödvändiga processförhållandena och enkelt övervakas via den inbyggda programvaran. Detta säkerställer högsta tillförlitlighet, jämn kvalitet och reproducerbara resultat. Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tung belastning och i krävande miljöer.
MultiSonoReactor MSR-4 är en industriell inline-homogenisator som är lämplig för industriell produktion av borrslam. Ultraljudsbehandling används för dispersion och malning av polermedel.
Litteratur / Referenser
- 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.
Fakta som är värda att veta
Kemisk mekanisk planarisering (CMP)
Kemisk-mekanisk polering/planarisering (CMP) slurry används för att jämna ut ytor. CMP-slurryn består av kemiska och mekanisk-slipande komponenter. Därmed kan CMP beskrivas som en kombinerad metod för kemisk etsning och slipande polering.
CMP-suspensioner används ofta för att polera och jämna ut kiseloxid-, polykisel- och metallytor. Under CMP-processen avlägsnas topografin från waferytan (t.ex. halvledare, solskivor, komponenter i elektroniska enheter).
Ytaktiva ämnen
För att erhålla en långsiktigt stabil CMP-formulering tillsätts ytaktiva ämnen för att hålla nanopartiklarna i homogen suspension. Vanligt använda dispergeringsmedel kan vara katjoniska, anjoniska eller nonjoniska och inkluderar natriumdodecylsulfat (SDS), cetylpyridiniumklorid (CPC), natriumsalt av kaprinsyra, natriumsalt av laurinsyra, decylnatriumsulfat, hexadecylnatriumsulfat, hexadecyltrimetylammoniumbromid (C16TAB), dodecyltrimetylammoniumbromid (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 och A20.