Sistema de Orientação de Wafer para Medição de Orientação de Cristais

Descrição curta:

Um instrumento de orientação de wafers é um dispositivo de alta precisão que utiliza princípios de difração de raios X para otimizar a fabricação de semicondutores e os processos de ciência dos materiais, determinando orientações cristalográficas. Seus principais componentes 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 amostras e analisar padrões de difração, ele calcula índices cristalográficos (por exemplo, 100, 111) e espaçamento de rede com precisão de ± 30 segundos de arco. O sistema suporta operações automatizadas, fixação a vácuo e rotação multieixo, 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 envolvem a validação de desempenho em alta temperatura de lâminas de turbina, carboneto de silício orientado para corte e wafers de safira, melhorando diretamente as propriedades elétricas e o rendimento do chip.

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Características

Introdução ao equipamento

Instrumentos de orientação de wafers são dispositivos de precisão baseados em princípios de difração de raios X (XRD), usados principalmente na fabricação de semicondutores, materiais ópticos, cerâmicas e outras indústrias de materiais cristalinos.

Esses instrumentos determinam a orientação da estrutura cristalina e guiam 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 de amostra grande:Suporta wafers de até 450 mm de diâmetro e pesos de 30 kg, adequado para materiais como carboneto de silício (SiC), safira e silício (Si).
Design modular:As funcionalidades expansíveis incluem análise de curva de oscilação, mapeamento de defeitos de superfície 3D e dispositivos de empilhamento para processamento de múltiplas amostras.

Parâmetros técnicos principais

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

Princípio de funcionamento

1. Fundação de Difração de Raios X

Os raios X interagem com núcleos atômicos e 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 digitalização Omega

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

3. Análise da curva de balanço

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

4. Controle Automatizado

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

Vantagens e Características

1. Precisão e Eficiência

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

2. Modularidade e Escalabilidade

Expansível para aplicações especializadas (por exemplo, wafers de SiC, lâminas de turbina).
Integra-se com sistemas MES para monitoramento de produção em tempo real.

3. Compatibilidade e estabilidade

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

4. Operação Inteligente

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

Aplicações

1. Fabricação de semicondutores

Orientação de corte do wafer: determina as orientações do wafer de Si, SiC e GaN para eficiência de corte otimizada.
Mapeamento de defeitos: identifica arranhões ou deslocamentos na superfície para melhorar o rendimento do cavaco.

2. Materiais Ópticos

Cristais não lineares (por exemplo, LBO, BBO) para dispositivos a laser.
Marcação de superfície de referência de wafer de safira para substratos de LED.

3. Cerâmicas e Compósitos

Analisa a orientação dos grãos em Si3N4 e ZrO2 para aplicações de alta temperatura.

4. Pesquisa e Controle de Qualidade

Universidades/laboratórios para desenvolvimento de novos materiais (por exemplo, ligas de alta entropia).
Controle de qualidade industrial para garantir a consistência do lote.

Serviços da XKH

A XKH oferece suporte técnico abrangente durante todo o ciclo de vida de instrumentos de orientação de wafers, incluindo instalação, otimização de parâmetros de processo, análise de curva de oscilação e mapeamento 3D de defeitos de superfície. Soluções personalizadas (por exemplo, tecnologia de empilhamento de lingotes) são fornecidas para aumentar a eficiência da produção de semicondutores e materiais 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 do equipamento.

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