Sistema de orientação de wafers para medição da orientação de cristais

Descrição resumida:

Um instrumento de orientação de wafers é um dispositivo de alta precisão que utiliza os princípios da difração de raios X para otimizar os processos de fabricação de semicondutores e ciência dos materiais, determinando as orientações cristalográficas. Seus componentes principais incluem uma fonte de raios X (por exemplo, Cu-Kα, comprimento de onda de 0,154 nm), um goniômetro de precisão (resolução angular ≤0,001°) e detectores (CCD ou contadores de cintilação). Ao girar as amostras e analisar os padrões de difração, o instrumento calcula os índices cristalográficos (por exemplo, 100, 111) e o espaçamento da rede cristalina com precisão de ±30 segundos de arco. O sistema suporta operações automatizadas, fixação a vácuo e rotação multieixos, sendo compatível com wafers de 2 a 8 polegadas para medições rápidas de bordas de wafers, planos de referência e alinhamento de camadas epitaxiais. As principais aplicações incluem wafers de carbeto de silício e safira orientados para corte, além da validação do desempenho em altas temperaturas de pás de turbina, aprimorando diretamente as propriedades elétricas e o rendimento dos chips.

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Características

Introdução ao equipamento

Os instrumentos de orientação de wafers são dispositivos de precisão baseados nos princípios da difração de raios X (DRX), utilizados principalmente na fabricação de semicondutores, materiais ópticos, cerâmica e outras indústrias de materiais cristalinos.

Esses instrumentos determinam a orientação da rede cristalina e orientam processos precisos de corte ou polimento. As principais características incluem:

Medições de alta precisão:Capaz de resolver planos cristalográficos com resoluções angulares de até 0,001°.
Compatibilidade com amostras grandes:Suporta wafers de até 450 mm de diâmetro e peso de 30 kg, sendo adequado para materiais como carbeto de silício (SiC), safira e silício (Si).
Design modular:As funcionalidades expansíveis incluem análise de curva de oscilação, mapeamento de defeitos de superfície em 3D e dispositivos de empilhamento para processamento de múltiplas amostras.

Parâmetros técnicos principais

Categoria do parâmetro	Valores/Configuração típicos
Fonte de raios X	Cu-Kα (ponto focal de 0,4×1 mm), tensão de aceleração de 30 kV, corrente do tubo ajustável de 0 a 5 mA
Faixa angular	θ: -10° a +50°; 2θ: -10° a +100°
Precisão	Resolução do ângulo de inclinação: 0,001°, detecção de defeitos na superfície: ±30 segundos de arco (curva de oscilação)
Velocidade de digitalização	A varredura ômega completa a orientação da rede cristalina em 5 segundos; a varredura teta leva cerca de 1 minuto.
Etapa de Amostragem	Sulco em V, sucção pneumática, rotação multiangular, compatível com wafers de 2 a 8 polegadas.
Funções expansíveis	Análise da curva de oscilação, mapeamento 3D, dispositivo de empilhamento, detecção óptica de defeitos (arranhões, contornos de grão)

Princípio de funcionamento

1. Fundação de Difração de Raios X

Os raios X interagem com os núcleos atômicos e os elétrons na rede cristalina, gerando padrões de difração. A Lei de Bragg (nλ = 2d senθ) rege a relação entre os ângulos de difração (θ) e o espaçamento da rede (d).
Os detectores capturam esses padrões, que são analisados para reconstruir a estrutura cristalográfica.

2. Tecnologia de escaneamento Omega

O cristal gira continuamente em torno de um eixo fixo enquanto é iluminado por raios X.
Os detectores coletam sinais de difração em múltiplos planos cristalográficos, permitindo a determinação completa da orientação da rede em 5 segundos.

3. Análise da Curva de Oscilação

Ângulo cristalino fixo com ângulos de incidência de raios X variáveis para medir a largura do pico (FWHM), avaliando defeitos na rede cristalina e deformação.

4. Controle automatizado

Interfaces PLC e de tela sensível ao toque permitem ângulos de corte predefinidos, feedback em tempo real e integração com máquinas de corte para controle em circuito fechado.

Vantagens e características

1. Precisão e Eficiência

Precisão angular de ±0,001°, resolução de detecção de defeitos <30 segundos de arco.
A velocidade de varredura Omega é 200 vezes mais rápida do que as varreduras Theta tradicionais.

2. Modularidade e Escalabilidade

Expansível para aplicações especializadas (ex.: wafers de SiC, pás de turbina).
Integra-se com sistemas MES para monitoramento da produção em tempo real.

3. Compatibilidade e Estabilidade

Acomoda amostras com formato irregular (por exemplo, lingotes de safira trincados).
O design com refrigeração a ar reduz as necessidades de manutenção.

4. Operação Inteligente

Calibração com um clique e processamento multitarefa.
Calibração automática com cristais de referência para minimizar erros humanos.

Aplicações

1. Fabricação de semicondutores

Orientação de corte do wafer: Determina as orientações dos wafers de Si, SiC e GaN para otimizar a eficiência de corte.
Mapeamento de defeitos: Identifica arranhões ou deslocamentos na superfície para melhorar o rendimento do chip.

2. Materiais Ópticos

Cristais não lineares (ex.: LBO, BBO) para dispositivos a laser.
Marcação da superfície de referência de wafers de safira para substratos de LED.

3. Cerâmicas e Compósitos

Analisa a orientação dos grãos em Si3N4 e ZrO2 para aplicações em altas temperaturas.

4. Pesquisa e Controle de Qualidade

Universidades/laboratórios para o desenvolvimento de novos materiais (ex.: ligas de alta entropia).
Controle de qualidade industrial para garantir a consistência dos lotes.

Serviços da XKH

A XKH oferece suporte técnico completo ao longo do ciclo de vida de instrumentos de orientação de wafers, incluindo instalação, otimização de parâmetros de processo, análise de curvas de oscilação e mapeamento de defeitos de superfície em 3D. Soluções personalizadas (como a tecnologia de empilhamento de lingotes) são fornecidas para aumentar a eficiência da produção de materiais semicondutores e ópticos em mais de 30%. Uma equipe dedicada realiza treinamentos no local, enquanto o suporte remoto 24 horas por dia, 7 dias por semana, e a rápida substituição de peças de reposição garantem a confiabilidade dos equipamentos.

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