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

Description courte :

Un instrument d'orientation de plaquettes est un dispositif de haute précision utilisant les principes de la diffraction des rayons X pour optimiser les procédés de fabrication des semi-conducteurs et 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 figures de diffraction, il calcule les indices cristallographiques (par exemple, (100), (111)) et le paramètre de maille avec une précision de ±30 secondes d'arc. Le système prend en charge les opérations automatisées, la fixation sous vide et la rotation multi-axes, et est compatible avec les plaquettes de 2 à 8 pouces pour des mesures rapides des bords de plaquettes, des plans de référence et de l'alignement des couches épitaxiales. Ses principales applications concernent la découpe de plaquettes de carbure de silicium et de saphir orientées, ainsi que la validation des performances à haute température des aubes de turbine, améliorant 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 la 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 opérations de découpe ou de polissage de précision. Leurs principales caractéristiques sont les suivantes :

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

Paramètres techniques clés

Catégorie de paramètres	Valeurs/Configuration typiques
Source de rayons X	Cu-Kα (foyer de 0,4 × 1 mm), tension d'accélération de 30 kV, courant de tube réglable de 0 à 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 diffraction)
Vitesse de numérisation	Le balayage Omega effectue l'orientation complète du réseau en 5 secondes ; le balayage Theta prend environ 1 minute.
Étape d'échantillonnage	Rainure en V, aspiration pneumatique, rotation multi-angles, compatible avec les plaquettes de 2 à 8 pouces
Fonctions extensibles	Analyse de la courbe de diffraction, cartographie 3D, dispositif d'empilement, détection optique des défauts (rayures, joints de grains)

Principe de fonctionnement

1. Fondation de diffraction des rayons X

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

2. Technologie de balayage Omega

Le cristal tourne continuellement autour d'un axe fixe tandis que des rayons X l'illuminent.
Les détecteurs collectent les 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 roche

Angle cristallin fixe avec angles d'incidence des rayons X variables pour mesurer la largeur du pic (FWHM), évaluant les défauts et les contraintes du réseau.

4. Contrôle automatisé

Les interfaces PLC et écran tactile permettent de prérégler les angles de coupe, de fournir un retour d'information en temps réel et d'intégrer les 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 balayage Omega est 200 fois plus rapide que les balayages Theta traditionnels.

2. Modularité et évolutivité

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

3. Compatibilité et stabilité

Convient aux échantillons de forme irrégulière (par exemple, les lingots de saphir fissurés).
La conception à refroidissement par air réduit les besoins d'entretien.

4. Fonctionnement intelligent

Calibrage en un clic et traitement multitâche.
Auto-étalonnage avec des cristaux de référence pour minimiser les erreurs humaines.

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 afin d’améliorer le rendement des puces.

2. Matériaux optiques

Cristaux non linéaires (par exemple, LBO, BBO) pour dispositifs laser.
Marquage de référence de la surface des plaquettes de saphir pour les 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 de la qualité

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

Services de XKH

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

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