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 principios de difracción de rayos X para optimizar la fabricación de semiconductores y los procesos de 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 muestras y el análisis de patrones de difracción, calcula índices cristalográficos (p. ej., 100, 111) y el espaciado reticular con una precisión de ±30 segundos de arco. El sistema admite operaciones automatizadas, fijación al vacío y rotación multieje, compatible con obleas de 2-8 pulgadas para mediciones rápidas de bordes de obleas, planos de referencia y alineación de capas epitaxiales. Las aplicaciones clave incluyen carburo de silicio orientado al corte, obleas de zafiro y validación del rendimiento a alta temperatura de álabes de turbina, lo que mejora directamente las propiedades eléctricas y el rendimiento del chip.

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Características

Introducción al equipo

Los instrumentos de orientación de obleas son dispositivos de precisión basados en 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 precisos de corte o pulido. Sus principales características 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 30 kg, adecuado para materiales como carburo de silicio (SiC), zafiro y silicio (Si).
Diseño modular:Las funcionalidades expandibles incluyen análisis de curvas de balanceo, mapeo de defectos de superficie en 3D y dispositivos de apilamiento para el procesamiento de múltiples muestras.

Parámetros técnicos clave

Categoría de parámetro	Valores típicos/configuración
Fuente de rayos X	Cu-Kα (punto focal de 0,4 × 1 mm), voltaje de aceleración de 30 kV, corriente de 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 de superficie: ±30 segundos de arco (curva oscilante)
Velocidad de escaneo	El escaneo Omega completa la orientación de la red 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 expandibles	Análisis de curvas de balanceo, mapeo 3D, dispositivo de apilamiento, detección de defectos ópticos (arañazos, GB)

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 espaciamiento reticular (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 los rayos X lo iluminan.
Los detectores recogen señales de difracción en múltiples planos cristalográficos, lo que permite la determinación completa de la orientación de la red en 5 segundos.

3. Análisis de la curva de balanceo

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

4. Control automatizado

Las interfaces PLC y de pantalla táctil permiten ángulos de corte preestablecidos, retroalimentación en tiempo real e integración con máquinas de corte para control de circuito cerrado.

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 los escaneos Theta tradicionales.

2. Modularidad y escalabilidad

Ampliable para aplicaciones especializadas (por ejemplo, obleas de SiC, álabes de turbinas).
Se integra con sistemas MES para el monitoreo de producción en tiempo real.

3. Compatibilidad y estabilidad

Admite muestras con formas irregulares (por ejemplo, lingotes de zafiro agrietados).
El 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.

Aplicaciones

1. Fabricación de semiconductores

Orientación de corte de obleas: determina las orientaciones de las obleas de Si, SiC y GaN para lograr una eficiencia de corte optimizada.
Mapeo de defectos: identifica rayones o dislocaciones en la superficie para mejorar el rendimiento de la viruta.

2. Materiales ópticos

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

3. Cerámicas 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 del lote.

Servicios de XKH

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

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