Ultraljudsdispergering av polermedel (CMP)

• Ojämn partikelstorlek och inhomogen partikelstorleksfördelning orsakar allvarliga skador på den polerade ytan under en CMP-process.
• Ultraljudsdispergering är en överlägsen teknik för att dispergera och deagglomerera polerpartiklar i nanostorlek.
• Den jämna dispersion som uppnås genom ultraljudsbehandling ger överlägsen CMP-bearbetning av ytor och förhindrar repor och defekter som orsakas av alltför stora korn.

Ultraljudsdispergering av polerpartiklar

Suspensioner för kemisk-mekanisk polering / planarisering (CMP) innehåller slipande (nano-)partiklar för att ge önskade poleringsegenskaper. Vanliga nanopartiklar med slipverkan är bland annat kiseldioxid (silika, SiO₂), ceriumoxid (ceria, CeO₂), aluminiumoxid (alumina, Al₂O₃), α- och y-Fe₂0₃, samt nanodiamanter. För att undvika skador på den polerade ytan måste de slipande partiklarna ha en enhetlig form och en snäv kornstorleksfördelning. Den genomsnittliga partikelstorleken ligger mellan 10 och 100 nanometer, beroende på CMP-formuleringen och dess användning.
Ultraljudsdispergering är välkänd för att ge jämna dispersioner med långtidsstabilitet. Ultraljudsinducerad kavitation och skjuvkrafter kopplar in den nödvändiga energin i suspensionen så att agglomerat bryts upp, van der Waals-krafter övervinns och de slipande nanopartiklarna fördelas jämnt. Med ultraljudsbehandling är det möjligt att minska partikelstorleken exakt till den avsedda kornstorleken. Genom jämn ultraljudsbehandling av suspensionen kan alltför stora korn och ojämn storleksfördelning elimineras – vilket säkerställer önskad materialavverkningshastighet vid CMP samtidigt som förekomsten av repor minimeras.

Ultraljudsdispergering är en tillförlitlig och mycket effektiv teknik för framställning av nanopartiklar av ceriumoxid.

Formulering av CMP-suspensioner med ultraljud

Blandning med ultraljud används inom många industrier för att framställa stabila suspensioner med låg till mycket hög viskositet. För att framställa jämna och stabila CMP-suspensioner dispergeras de slipande materialen (t.ex. silika, ceria-nanopartiklar, α- och y-Fe₂0₃ osv.), tillsatser och kemikalier (t.ex. alkaliska ämnen, rostinhibitorer, stabilisatorer) i basvätskan (t.ex. renat vatten).
För kvaliteten hos högpresterande polersuspensioner är det avgörande att suspensionen uppvisar långtidsstabilitet och en mycket jämn partikelfördelning.
Dispergering och formulering med ultraljud tillför den energi som krävs för att deagglomerera och fördela de slipande polermedlen. Möjligheten att exakt styra ultraljudsbehandlingens processparametrar ger bästa resultat med hög effektivitet och tillförlitlighet.

Ultraljudssystem för dispergering

Hielscher Ultrasonics levererar ultraljudssystem med hög effekt för dispergering av material i nanostorlek, såsom silika, ceria, alumina och nanodiamanter. Tillförlitliga ultraljudsprocessorer tillför den nödvändiga energin, avancerade ultraljudsreaktorer skapar optimala processförhållanden och operatören har exakt kontroll över alla parametrar, så att ultraljudsprocessens resultat kan anpassas exakt till de önskade processmålen (såsom kornstorlek, partikelfördelning osv.).
En av de viktigaste processparametrarna är ultraljudsamplituden. Hielschers industriella ultraljudssystem kan tillförlitligt leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift dygnet runt, alla dagar i veckan. Möjligheten att arbeta med så höga amplituder säkerställer att även mycket krävande processmål kan uppnås. Alla våra ultraljudsprocessorer kan ställas in exakt efter de nödvändiga processförhållandena och enkelt övervakas via den inbyggda programvaran. Detta säkerställer högsta tillförlitlighet, jämn kvalitet och reproducerbara resultat. Hielscher-utrustningens robusthet möjliggör ultraljudsdrift dygnet runt, alla dagar i veckan, vid hög belastning och i krävande miljöer.