Système d'orientation des plaquettes pour la mesure de l'orientation des cristaux

Brève description :

Un instrument d'orientation de plaquettes est un dispositif de haute précision utilisant les principes de la diffraction des rayons X pour optimiser la fabrication de semi-conducteurs et les procédés de science des matériaux en déterminant les orientations cristallographiques. Ses principaux composants comprennent une source de rayons X (par exemple, Cu-Kα, longueur d'onde de 0,154 nm), un goniomètre de précision (résolution angulaire ≤ 0,001°) et des détecteurs (CCD ou compteurs à scintillation). En faisant tourner les échantillons et en analysant les diagrammes de diffraction, il calcule les indices cristallographiques (par exemple, 100, 111) et l'espacement des mailles avec une précision de ± 30 secondes d'arc. Le système prend en charge les opérations automatisées, la fixation sous vide et la rotation multiaxe, compatible avec les plaquettes de 2 à 8 pouces, pour des mesures rapides des bords des plaquettes, des plans de référence et de l'alignement des couches épitaxiales. Ses principales applications concernent la découpe orientée de plaquettes de carbure de silicium, de plaquettes de saphir et la validation des performances à haute température des aubes de turbine, améliorant ainsi directement les propriétés électriques et le rendement des puces.

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Caractéristiques

Présentation de l'équipement

Les instruments d'orientation de plaquettes sont des dispositifs de précision basés sur les principes de diffraction des rayons X (DRX), principalement utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs, de matériaux optiques, de céramiques et d'autres industries de matériaux cristallins.

Ces instruments déterminent l'orientation du réseau cristallin et guident les processus de découpe ou de polissage précis. Leurs principales caractéristiques sont les suivantes :

Mesures de haute précision :Capable de résoudre des plans cristallographiques avec des résolutions angulaires allant jusqu'à 0,001°.
Compatibilité avec les grands échantillons :Prend en charge des plaquettes jusqu'à 450 mm de diamètre et des poids de 30 kg, adaptées à des matériaux tels que le carbure de silicium (SiC), le saphir et le silicium (Si).
Conception modulaire :Les fonctionnalités extensibles incluent l'analyse des courbes de bascule, la cartographie des défauts de surface 3D et les dispositifs d'empilement pour le traitement multi-échantillons.

Paramètres techniques clés

Catégorie de paramètre	Valeurs/Configuration typiques
Source de rayons X	Cu-Kα (point focal 0,4 × 1 mm), tension d'accélération 30 kV, courant de tube réglable 0–5 mA
Plage angulaire	θ : -10° à +50° ; 2θ : -10° à +100°
Précision	Résolution de l'angle d'inclinaison : 0,001°, détection des défauts de surface : ±30 secondes d'arc (courbe de bascule)
Vitesse de numérisation	Le balayage Omega effectue l'orientation complète du réseau en 5 secondes ; le balayage Thêta prend environ 1 minute
Étape d'échantillonnage	Rainure en V, aspiration pneumatique, rotation multi-angle, compatible avec les plaquettes de 2 à 8 pouces
Fonctions extensibles	Analyse de courbes de bascule, cartographie 3D, dispositif d'empilement, détection optique de défauts (rayures, GB)

Principe de fonctionnement

1. Fondation de la diffraction des rayons X

Les rayons X interagissent avec les noyaux atomiques et les électrons du réseau cristallin, générant des motifs de diffraction. La loi de Bragg (nλ = 2d sinθ) régit la relation entre les angles de diffraction (θ) et l'espacement du réseau (d).
Les détecteurs capturent ces motifs, qui sont analysés pour reconstruire la structure cristallographique.

2. Technologie de numérisation Omega

Le cristal tourne continuellement autour d'un axe fixe tandis que les rayons X l'illuminent.
Les détecteurs collectent des signaux de diffraction sur plusieurs plans cristallographiques, permettant une détermination complète de l'orientation du réseau en 5 secondes.

3. Analyse de la courbe de bascule

Angle de cristal fixe avec angles d'incidence des rayons X variables pour mesurer la largeur du pic (FWHM), évaluer les défauts du réseau et la contrainte.

4. Contrôle automatisé

Les interfaces PLC et à écran tactile permettent des angles de coupe prédéfinis, un retour d'information en temps réel et une intégration avec des machines de découpe pour un contrôle en boucle fermée.

Avantages et caractéristiques

1. Précision et efficacité

Précision angulaire ±0,001°, résolution de détection des défauts <30 secondes d'arc.
La vitesse de numérisation Omega est 200 fois plus rapide que les numérisations Theta traditionnelles.

2. Modularité et évolutivité

Extensible pour des applications spécialisées (par exemple, plaquettes de SiC, aubes de turbine).
S'intègre aux systèmes MES pour une surveillance de la production en temps réel.

3. Compatibilité et stabilité

Convient aux échantillons de forme irrégulière (par exemple, des lingots de saphir fissurés).
La conception refroidie par air réduit les besoins de maintenance.

4. Fonctionnement intelligent

Calibrage en un clic et traitement multitâche.
Auto-étalonnage avec des cristaux de référence pour minimiser l'erreur humaine.

Applications

1. Fabrication de semi-conducteurs

Orientation de découpe des plaquettes : détermine les orientations des plaquettes Si, SiC, GaN pour une efficacité de découpe optimisée.
Cartographie des défauts : identifie les rayures ou les dislocations de surface pour améliorer le rendement des copeaux.

2. Matériaux optiques

Cristaux non linéaires (par exemple, LBO, BBO) pour dispositifs laser.
Marquage de surface de référence de plaquette de saphir pour substrats LED.

3. Céramiques et composites

Analyse l'orientation des grains dans Si3N4 et ZrO2 pour les applications à haute température.

4. Recherche et contrôle qualité

Universités/laboratoires pour le développement de nouveaux matériaux (par exemple, alliages à haute entropie).
Contrôle qualité industriel pour garantir la cohérence des lots.

Services de XKH

XKH offre un support technique complet tout au long du cycle de vie des instruments d'orientation des plaquettes, incluant l'installation, l'optimisation des paramètres de procédé, l'analyse des courbes de basculement et la cartographie 3D des défauts de surface. Des solutions sur mesure (par exemple, la technologie d'empilement de lingots) sont proposées pour améliorer de plus de 30 % l'efficacité de la production de semi-conducteurs et de matériaux optiques. Une équipe dédiée assure les formations sur site, tandis qu'une assistance à distance 24h/24 et 7j/7 et le remplacement rapide des pièces de rechange garantissent la fiabilité des équipements.

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