Parlatma Maddelerinin Ultrasonik Dispersiyonu (CMP)

Tekdüze olmayan parçacık boyutu ve homojen olmayan parçacık boyutu dağılımı, CMP işlemi sırasında parlatılan yüzeyde ciddi hasarlara neden olur.
Ultrasonik dispersiyon, nano boyutlu parlatma parçacıklarını disperse etmek ve deaglomerasyonlarını sağlamak için üstün bir tekniktir.
Sonikasyonla elde edilen homojen dispersiyon, aşırı büyük tanelerden kaynaklanan çizikleri ve kusurları önleyerek yüzeylerde üstün CMP işlem sonuçları sağlar.

Parlatma Parçacıklarının Ultrasonik Dispersiyonu

Kimyasal-mekanik parlatma / düzlemselleştirme (CMP) bulamaçları, istenen parlatma özelliklerini sağlamak için aşındırıcı (nano) parçacıklar içerir. Yaygın olarak kullanılan aşındırıcı nanoparçacıklar arasında silisyum dioksit (silika, SiO₂), seryum oksit (serya, CeO₂), alüminyum oksit (alümina, Al₂O₃), α- ve y-Fe₂0₃, nanodiyamondlar ve diğerleri bulunur. Parlatılan yüzeyde hasarı önlemek için aşındırıcı parçacıkların tekdüze bir şekle ve dar bir tane boyutu dağılımına sahip olması gerekir. Ortalama parçacık boyutu, CMP formülasyonuna ve kullanımına bağlı olarak 10 ile 100 nanometre arasında değişir.
Ultrasonik dispersiyon işleminin homojen, uzun süre kararlı dispersiyonlar ürettiği iyi bilinmektedir. Ultrasonik kavitasyon ve kesme kuvvetleri, gerekli enerjiyi süspansiyona aktararak aglomeratların parçalanmasını, van der Waals kuvvetlerinin aşılmasını ve aşındırıcı nanoparçacıkların homojen biçimde dağılmasını sağlar. Sonikasyonla parçacık boyutunu tam olarak hedeflenen tane boyutuna indirmek mümkündür. Bulamacın homojen ultrasonik işlenmesiyle aşırı büyük taneler ve düzensiz boyut dağılımı ortadan kaldırılabilir – böylece çizik oluşumu en aza indirilirken istenen CMP malzeme kaldırma hızı sağlanır.

Ultrasonik CMP Dispersiyonlarının Avantajları

hedeflenen parçacık boyutu
yüksek homojenlik
düşükten yükseğe katı madde konsantrasyonu
yüksek güvenilirlik
hassas kontrol
tam tekrarlanabilirlik
doğrusal, sorunsuz ölçek büyütme

Parlatma parçacıklarının CMP bulamaçları ve süspansiyonları içinde ultrasonik dispersiyonu.

Ultrasonik homojenizatörler, parlatma maddelerini disperse etmek ve öğütmek için kullanılır

Pirojenik silikanın ultrasonik dispersiyonu: Hielscher UP400S ultrasonik homojenizatör, silika tozunu hızlı ve verimli bir şekilde tekil nanoparçacıklara ayırarak disperse eder.

Serik oksit, serik dioksit, serya, seryum oksit veya seryum dioksit olarak da bilinen seryum(IV) oksit, ultrasonikasyonla verimli ve homojen biçimde öğütülebilir ve disperse edilebilir. Ultrasonik disperser, örneğin parlatma malzemesi olarak kullanılmaları için seryum oksit parçacıklarını mikron ve nano boyutlara indirir.

Ultrasonik dispersiyon, seryum oksit nanoparçacıklarının üretimi için güvenilir ve son derece verimli bir teknolojidir.

CMP Formülasyonlarının Ultrasonik Hazırlanması

Ultrasonik karıştırma ve harmanlama, düşükten çok yükseğe kadar değişen viskozitelere sahip kararlı süspansiyonlar üretmek için birçok endüstride kullanılır. Homojen ve kararlı CMP bulamaçları üretmek için aşındırıcı malzemeler (ör. silika, serya nanoparçacıkları, α- ve y-Fe₂0₃ vb.), katkı maddeleri ve kimyasallar (ör. alkali malzemeler, pas önleyiciler, stabilizatörler) temel sıvı içinde (ör. saflaştırılmış su) disperse edilir.
Kalite açısından, yüksek performanslı parlatma bulamaçlarında süspansiyonun uzun süreli kararlılık ve son derece homojen bir parçacık dağılımı göstermesi esastır.
Ultrasonik dispersiyon ve formülasyon hazırlama işlemleri, aşındırıcı parlatma maddelerinin deaglomerasyonu ve dağıtılması için gerekli enerjiyi sağlar. Ultrasonik işlem parametrelerinin hassas biçimde kontrol edilebilmesi, yüksek verimlilik ve güvenilirlikle en iyi sonuçları sağlar.

Ultrasonik dispersiyon, aşındırıcı parlatma maddelerinin CMP bulamaçları içinde dispersiyonu için son derece verimlidir.

UP400St ultrasonik disperseri laboratuvarda CMP bulamaçlarının üretimi için kullanılır.

Ultrasonik Dispersiyon Sistemleri

Hielscher Ultrasonics, silika, serya, alümina ve nanodiyamondlar gibi nano boyutlu malzemelerin dispersiyonu için yüksek güçlü ultrasonik sistemler tedarik eder. Güvenilir ultrasonik işlemciler gerekli enerjiyi sağlar, gelişmiş ultrasonik reaktörler optimum işlem koşullarını oluşturur ve operatör tüm parametreler üzerinde hassas kontrole sahiptir; böylece ultrasonik işlem sonuçları, istenen işlem hedeflerine (tane boyutu, parçacık dağılımı vb.) tam olarak uyarlanabilir.
En önemli işlem parametrelerinden biri ultrasonik genliktir. Hielscher firmasının endüstriyel ultrasonik sistemleri çok yüksek genlikleri güvenilir biçimde sağlayabilir. 200µm’ye kadar genliklerde 24/7 kesintisiz çalışma kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Bu kadar yüksek genliklerde çalışabilme kapasitesi, çok zorlu işlem hedeflerine bile ulaşılabilmesini sağlar. Tüm ultrasonik işlemcilerimiz, gerekli işlem koşullarına tam olarak ayarlanabilir ve yerleşik yazılım aracılığıyla kolayca izlenebilir. Bu, en yüksek güvenilirliği, tutarlı kaliteyi ve tekrarlanabilir sonuçları sağlar. Hielscher ultrasonik ekipmanlarının sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.

Parlatma maddelerinin verimli dispersiyonu ve öğütülmesi için endüstriyel ultrasonik homojenizatör.

MultiSonoReactor MSR-4, sondaj çamurlarının endüstriyel üretimine uygun, endüstriyel bir hat içi homojenizatördür. Sonikasyon, parlatma maddelerinin dispersiyonu ve öğütülmesi için kullanılır.

İlgili Konular

Literatür / Kaynaklar

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.

Bilinmeye Değer Bilgiler

Kimyasal Mekanik Düzlemselleştirme (CMP)

Kimyasal-mekanik parlatma/düzlemselleştirme (CMP) bulamaçları, yüzeyleri pürüzsüzleştirmek için kullanılır. CMP bulamacı, kimyasal ve mekanik-aşındırıcı bileşenlerden oluşur. Bu nedenle CMP, kimyasal aşındırma ile aşındırıcı parlatmayı birleştiren bir yöntem olarak tanımlanabilir.
CMP süspansiyonları, silisyum oksit, polisilisyum ve metal yüzeylerini parlatmak ve pürüzsüzleştirmek için yaygın olarak kullanılır. CMP işlemi sırasında, wafer yüzeyindeki topografya giderilir (ör. yarı iletkenler, güneş hücresi waferları, elektronik cihaz bileşenleri).

Yüzey Aktif Maddeler

Uzun süre kararlı bir CMP formülasyonu elde etmek için nanoparçacıkları homojen bir süspansiyonda tutmak üzere yüzey aktif maddeler eklenir. Yaygın olarak kullanılan dispersiyon maddeleri katyonik, anyonik veya iyonik olmayan türlerde olabilir ve bunlar arasında sodyum dodesil sülfat (SDS), setilpiridinyum klorür (CPC), kaprik asidin sodyum tuzu, laurik asidin sodyum tuzu, desil sodyum sülfat, hekzadesil sodyum sülfat, hekzadesiltrimetilamonyum bromür (C₁₆TAB), dodesiltrimetilamonyum bromür (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 ve A20 bulunur.