Sistema de orientación de obleas para la medición de la orientación de cristales

Descripción breve:

Un instrumento de orientación de obleas es un dispositivo de alta precisión que utiliza los principios de la difracción de rayos X para optimizar los procesos de fabricación de semiconductores y ciencia de materiales mediante la determinación de orientaciones cristalográficas. Sus componentes principales incluyen una fuente de rayos X (p. ej., Cu-Kα, longitud de onda de 0,154 nm), un goniómetro de precisión (resolución angular ≤0,001°) y detectores (CCD o contadores de centelleo). Mediante la rotación de las muestras y el análisis de los patrones de difracción, calcula los índices cristalográficos (p. ej., 100, 111) y la distancia interplanar con una precisión de ±30 segundos de arco. El sistema admite operaciones automatizadas, fijación por vacío y rotación multiaxial, y es compatible con obleas de 2 a 8 pulgadas para mediciones rápidas de los bordes de la oblea, planos de referencia y alineación de capas epitaxiales. Sus aplicaciones clave incluyen el corte de obleas de carburo de silicio y zafiro orientadas, y la validación del rendimiento a alta temperatura de álabes de turbina, mejorando directamente las propiedades eléctricas y el rendimiento de los chips.


Características

Introducción al equipo

Los instrumentos de orientación de obleas son dispositivos de precisión basados ​​en los principios de difracción de rayos X (XRD), utilizados principalmente en la fabricación de semiconductores, materiales ópticos, cerámica y otras industrias de materiales cristalinos.

Estos instrumentos determinan la orientación de la red cristalina y guían procesos de corte o pulido de precisión. Sus características principales incluyen:

  • Mediciones de alta precisión:Capaz de resolver planos cristalográficos con resoluciones angulares de hasta 0,001°.
  • Compatibilidad con muestras grandes:Admite obleas de hasta 450 mm de diámetro y pesos de hasta 30 kg, adecuadas para materiales como carburo de silicio (SiC), zafiro y silicio (Si).
  • Diseño modular:Las funcionalidades ampliables incluyen análisis de curvas de balanceo, mapeo de defectos superficiales en 3D y dispositivos de apilamiento para el procesamiento de múltiples muestras.

Parámetros técnicos clave

Categoría de parámetro

Valores/Configuración típicos

Fuente de rayos X

Láser Cu-Kα (punto focal de 0,4 × 1 mm), voltaje de aceleración de 30 kV, corriente del tubo ajustable de 0 a 5 mA

Rango angular

θ: -10° a +50°; 2θ: -10° a +100°

Precisión

Resolución del ángulo de inclinación: 0,001°, detección de defectos superficiales: ±30 segundos de arco (curva de balanceo)

Velocidad de escaneo

El escaneo Omega completa la orientación de la red cristalina en 5 segundos; el escaneo Theta tarda aproximadamente 1 minuto.

Etapa de muestra

Ranura en V, succión neumática, rotación multiángulo, compatible con obleas de 2 a 8 pulgadas.

Funciones ampliables

Análisis de curvas de balanceo, mapeo 3D, dispositivo de apilamiento, detección de defectos ópticos (arañazos, límites de grano).

Principio de funcionamiento

1. Fundación de Difracción de Rayos X

  • Los rayos X interactúan con los núcleos atómicos y los electrones en la red cristalina, generando patrones de difracción. La ley de Bragg (nλ = 2d senθ) rige la relación entre los ángulos de difracción (θ) y el espaciado de la red (d).
    Los detectores capturan estos patrones, que se analizan para reconstruir la estructura cristalográfica.

2. Tecnología de escaneo Omega

  • El cristal gira continuamente alrededor de un eje fijo mientras es iluminado por rayos X.
  • Los detectores recogen señales de difracción a través de múltiples planos cristalográficos, lo que permite determinar la orientación completa de la red en 5 segundos.

3. Análisis de la curva de balanceo

  • Ángulo de cristal fijo con ángulos de incidencia de rayos X variables para medir el ancho del pico (FWHM), evaluando defectos de la red cristalina y deformación.

4. Control automatizado

  • Las interfaces PLC y de pantalla táctil permiten preestablecer ángulos de corte, obtener retroalimentación en tiempo real e integrarse con máquinas de corte para un control de bucle cerrado.

Instrumento de orientación de obleas 7

Ventajas y características

1. Precisión y eficiencia

  • Precisión angular ±0,001°, resolución de detección de defectos <30 segundos de arco.
  • La velocidad de escaneo Omega es 200 veces más rápida que la de los escaneos Theta tradicionales.

2. Modularidad y escalabilidad

  • Ampliable para aplicaciones especializadas (por ejemplo, obleas de SiC, álabes de turbina).
  • Se integra con sistemas MES para la monitorización de la producción en tiempo real.

3. Compatibilidad y estabilidad

  • Admite muestras de forma irregular (por ejemplo, lingotes de zafiro agrietados).
  • Su diseño refrigerado por aire reduce las necesidades de mantenimiento.

4. Operación inteligente

  • Calibración con un solo clic y procesamiento multitarea.
  • Autocalibración con cristales de referencia para minimizar el error humano.

Instrumento de orientación de obleas 5-5

Aplicaciones

1. Fabricación de semiconductores

  • Orientación del corte de obleas: Determina las orientaciones de las obleas de Si, SiC y GaN para una eficiencia de corte optimizada.
  • Mapeo de defectos: Identifica arañazos o dislocaciones superficiales para mejorar el rendimiento del chip.

2. Materiales ópticos

  • Cristales no lineales (por ejemplo, LBO, BBO) para dispositivos láser.
  • Marcado de superficie de referencia de obleas de zafiro para sustratos LED.

3. Cerámica y materiales compuestos

  • Analiza la orientación del grano en Si3N4 y ZrO2 para aplicaciones de alta temperatura.

4. Investigación y control de calidad

  • Universidades/laboratorios para el desarrollo de nuevos materiales (por ejemplo, aleaciones de alta entropía).
  • Control de calidad industrial para garantizar la consistencia de los lotes.

Servicios de XKH

XKH ofrece soporte técnico integral durante todo el ciclo de vida de sus instrumentos de orientación de obleas, incluyendo instalación, optimización de parámetros de proceso, análisis de curvas de balanceo y mapeo 3D de defectos superficiales. Proporciona soluciones a medida (p. ej., tecnología de apilamiento de lingotes) para aumentar la eficiencia de producción de semiconductores y materiales ópticos en más de un 30 %. Un equipo especializado imparte formación in situ, mientras que el soporte remoto 24/7 y la rápida sustitución de repuestos garantizan la fiabilidad de los equipos.


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