Ультразвукове диспергування полірувальних засобів (CMP)

Неоднаковий розмір частинок і неоднорідний розподіл частинок за розмірами спричиняють серйозні пошкодження полірованої поверхні під час процесу CMP.
Ультразвукове диспергування є високоефективним методом диспергування та деагломерації нанорозмірних полірувальних частинок.
Рівномірне диспергування, досягнуте завдяки ультразвуковій обробці, забезпечує вищу якість обробки поверхонь методом CMP, запобігаючи подряпинам і дефектам, спричиненим надмірно великими зернами.

Ультразвукове диспергування полірувальних частинок

Суспензії для хіміко-механічного полірування / планаризації (CMP) містять абразивні (нано-)частинки для забезпечення бажаних полірувальних властивостей. До широко використовуваних наночастинок з абразивними властивостями належать діоксид кремнію (кремнезем, SiO₂), оксид церію (церіа, CeO₂), оксид алюмінію (глинозем, Al₂O₃), α- та y-Fe₂0₃, нанодіаманти та інші. Щоб уникнути пошкоджень полірованої поверхні, абразивні частинки повинні мати однакову форму та вузький розподіл зерен за розмірами. Середній розмір частинок становить від 10 до 100 нанометрів залежно від складу суспензії CMP та її застосування.
Ультразвукове диспергування добре відоме як метод отримання однорідних дисперсій, стабільних упродовж тривалого часу. Ультразвукова кавітація та зсувні сили передають необхідну енергію в суспензію, завдяки чому агломерати руйнуються, сили Ван дер Ваальса долаються, а абразивні наночастинки рівномірно розподіляються. За допомогою ультразвукової обробки можна зменшити розмір частинок точно до цільового розміру зерен. Рівномірна ультразвукова обробка суспензії дає змогу усунути надмірно великі зерна та нерівномірний розподіл за розмірами – забезпечуючи бажану швидкість зняття матеріалу під час CMP і водночас мінімізуючи появу подряпин.

Переваги дисперсій CMP, отриманих ультразвуковим методом

цільовий розмір частинок
висока однорідність
від низької до високої концентрації твердої фази
висока надійність
точний контроль
точна відтворюваність
лінійне, плавне масштабування

Ультразвукове диспергування полірувальних частинок у суспензіях CMP та інших суспензіях.

Ультразвукові гомогенізатори використовують для диспергування та подрібнення полірувальних засобів

Ультразвукове диспергування пірогенного діоксиду кремнію: ультразвуковий гомогенізатор Hielscher UP400S швидко й ефективно диспергує порошок діоксиду кремнію до окремих наночастинок.

Оксид церію(IV), також відомий як оксид чотиривалентного церію, діоксид чотиривалентного церію, церіа, оксид церію або діоксид церію, можна ефективно та рівномірно подрібнювати й диспергувати за допомогою ультразвукової обробки. Ультразвукові диспергатори подрібнюють частинки оксиду церію до мікро- та нанорозмірів, наприклад, для використання як полірувальних матеріалів.

Ультразвукове диспергування – надійна та високоефективна технологія виробництва наночастинок оксиду церію.

Ультразвукове приготування композицій CMP

Ультразвукове перемішування та змішування використовують у багатьох галузях промисловості для отримання стабільних суспензій із в’язкістю від низької до дуже високої. Для отримання однорідних і стабільних суспензій CMP абразивні матеріали (наприклад, кремнезем, наночастинки оксиду церію, α- та y-Fe₂0₃ тощо), добавки та хімічні речовини (наприклад, лужні матеріали, інгібітори іржавіння, стабілізатори) диспергують у базовій рідині (наприклад, очищеній воді).
Для забезпечення якості високоефективних полірувальних суспензій необхідно, щоб суспензія мала тривалу стабільність і високий ступінь рівномірності розподілу частинок.
Ультразвукове диспергування та приготування композицій забезпечують необхідну енергію для деагломерації та розподілу абразивних полірувальних засобів. Можливість точного керування параметрами ультразвукової обробки забезпечує найкращі результати за високої ефективності та надійності.

Ультразвукове диспергування є високоефективним для диспергування абразивних полірувальних засобів у суспензіях CMP.

Ультразвуковий диспергатор UP400St для виробництва суспензій CMP у лабораторії.

Системи ультразвукового диспергування

Hielscher Ultrasonics постачає потужні ультразвукові системи для диспергування нанорозмірних матеріалів, таких як кремнезем, оксид церію, оксид алюмінію та нанодіаманти. Надійні ультразвукові процесори забезпечують необхідну енергію, досконалі ультразвукові реактори створюють оптимальні умови процесу, а оператор має точний контроль над усіма параметрами, завдяки чому результати ультразвукової обробки можна точно налаштувати відповідно до бажаних цілей процесу (таких як розмір зерен, розподіл частинок тощо).
Одним із найважливіших параметрів процесу є амплітуда ультразвукових коливань. Створені Hielscher промислові ультразвукові системи можуть надійно забезпечувати дуже високі амплітуди. Роботу з амплітудами до 200µm можна легко підтримувати безперервно в режимі 24/7. Можливість роботи з такими високими амплітудами забезпечує досягнення навіть дуже складних технологічних цілей. Усі наші ультразвукові процесори можна точно налаштувати відповідно до необхідних умов процесу та легко контролювати за допомогою вбудованого програмного забезпечення. Це забезпечує найвищу надійність, стабільну якість і відтворювані результати. Міцність ультразвукового обладнання Hielscher дає змогу працювати в режимі 24/7 за великих навантажень і в складних умовах експлуатації.

Промисловий ультразвуковий гомогенізатор для ефективного диспергування та подрібнення полірувальних засобів.

MultiSonoReactor MSR-4 – промисловий проточний гомогенізатор, придатний для промислового виробництва бурових розчинів. Ультразвукову обробку використовують для диспергування та подрібнення полірувальних засобів.

Пов’язані теми

Література / Джерела

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.

Корисні відомості

Хіміко-механічна планаризація (CMP)

Суспензії для хіміко-механічного полірування/планаризації (CMP) використовують для вирівнювання поверхонь. Суспензія CMP складається з хімічних і механічно-абразивних компонентів. Отже, CMP можна описати як комбінований метод хімічного травлення та абразивного полірування.
Суспензії CMP широко використовують для полірування та вирівнювання поверхонь оксиду кремнію, полікристалічного кремнію та металів. Під час процесу CMP усувають рельєф поверхні пластини (наприклад, напівпровідникових пластин, пластин для сонячних елементів, компонентів електронних пристроїв).

Поверхнево-активні речовини

Для отримання композиції CMP, стабільної впродовж тривалого часу, додають поверхнево-активні речовини, щоб утримувати наночастинки в однорідній суспензії. Широко використовувані диспергувальні агенти можуть бути катіонними, аніонними або неіоногенними та включають додецилсульфат натрію (SDS), хлорид цетилпіридинію (CPC), натрієву сіль капринової кислоти, натрієву сіль лауринової кислоти, децилсульфат натрію, гексадецилсульфат натрію, бромід гексадецилтриметиламонію (C₁₆TAB), бромід додецилтриметиламонію (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 та A20.