Wafer-Orientierungssystem zur Messung der Kristallorientierung

Wafer-Orientierungssystem zur Kristallorientierungsmessung – Titelbild

Kurzbeschreibung:

Ein Wafer-Orientierungsinstrument ist ein hochpräzises Gerät, das Röntgenbeugungsprinzipien nutzt, um Halbleiterfertigungs- und Materialwissenschaftsprozesse durch die Bestimmung kristallographischer Orientierungen zu optimieren. Zu seinen Kernkomponenten gehören eine Röntgenquelle (z. B. Cu-Kα, Wellenlänge 0,154 nm), ein Präzisionsgoniometer (Winkelauflösung ≤ 0,001°) und Detektoren (CCD- oder Szintillationszähler). Durch Rotation der Proben und Analyse der Beugungsmuster berechnet es kristallographische Indizes (z. B. (100), (111)) und Gitterabstände mit einer Genauigkeit von ±30 Bogensekunden. Das System unterstützt automatisierte Abläufe, Vakuumfixierung und Mehrachsenrotation und ist mit 2- bis 8-Zoll-Wafern kompatibel, um schnelle Messungen von Waferkanten, Referenzebenen und der Ausrichtung epitaktischer Schichten zu ermöglichen. Wichtige Anwendungen umfassen das Schneiden von orientierten Siliziumkarbid- und Saphirwafern sowie die Validierung der Hochtemperaturleistung von Turbinenschaufeln, wodurch die elektrischen Eigenschaften und die Ausbeute von Chips direkt verbessert werden.

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Merkmale

Gerätevorstellung

Waferorientierungsinstrumente sind Präzisionsgeräte, die auf Röntgenbeugungsprinzipien (XRD) basieren und vorwiegend in der Halbleiterfertigung, bei optischen Materialien, Keramik und anderen kristallinen Materialindustrien eingesetzt werden.

Diese Instrumente bestimmen die Kristallgitterorientierung und steuern präzise Schneid- oder Polierprozesse. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:

Hochpräzise Messungen:In der Lage, kristallographische Ebenen mit Winkelauflösungen bis zu 0,001° aufzulösen.
Kompatibilität mit großen Proben:Unterstützt Wafer mit einem Durchmesser von bis zu 450 mm und einem Gewicht von bis zu 30 kg und eignet sich für Materialien wie Siliziumkarbid (SiC), Saphir und Silizium (Si).
Modulares Design:Zu den erweiterbaren Funktionalitäten gehören die Analyse von Rocking-Curve-Kurven, die Kartierung von 3D-Oberflächendefekten und Stapelvorrichtungen für die Verarbeitung mehrerer Proben.

Wichtige technische Parameter

Parameterkategorie	Typische Werte/Konfiguration
Röntgenquelle	Cu-Kα (0,4 × 1 mm Brennfleck), 30 kV Beschleunigungsspannung, 0–5 mA einstellbarer Röhrenstrom
Winkelbereich	θ: -10° bis +50°; 2θ: -10° bis +100°
Genauigkeit	Neigungswinkelauflösung: 0,001°, Oberflächenfehlererkennung: ±30 Bogensekunden (Rocking-Kurve)
Scangeschwindigkeit	Der Omega-Scan schließt die vollständige Gitterorientierung in 5 Sekunden ab; der Theta-Scan dauert etwa 1 Minute.
Probenahmephase	V-Nut, pneumatische Absaugung, Mehrwinkelrotation, kompatibel mit 2–8-Zoll-Wafern
Erweiterbare Funktionen	Analyse von Schaukelkurven, 3D-Kartierung, Stapelvorrichtung, optische Fehlererkennung (Kratzer, Korngrenzen)

Funktionsprinzip

1. Stiftung für Röntgenbeugung

Röntgenstrahlen wechselwirken mit Atomkernen und Elektronen im Kristallgitter und erzeugen dabei Beugungsmuster. Das Bragg'sche Gesetz (nλ = 2d sinθ) beschreibt den Zusammenhang zwischen den Beugungswinkeln (θ) und dem Gitterabstand (d).
Detektoren erfassen diese Muster, die anschließend analysiert werden, um die kristallographische Struktur zu rekonstruieren.

2. Omega-Scantechnologie

Der Kristall rotiert kontinuierlich um eine feste Achse, während er von Röntgenstrahlen beleuchtet wird.
Die Detektoren erfassen Beugungssignale über mehrere kristallographische Ebenen hinweg und ermöglichen so die vollständige Bestimmung der Gitterorientierung in 5 Sekunden.

3. Analyse der Rocking-Kurve

Bei festem Kristallwinkel werden die Einfallswinkel der Röntgenstrahlen variiert, um die Halbwertsbreite (FWHM) der Peaks zu messen und so Gitterdefekte und Dehnungen zu beurteilen.

4. Automatisierte Steuerung

SPS- und Touchscreen-Schnittstellen ermöglichen voreingestellte Schnittwinkel, Echtzeit-Feedback und die Integration mit Schneidemaschinen für eine Regelung im geschlossenen Regelkreis.

Vorteile und Merkmale

1. Präzision und Effizienz

Winkelgenauigkeit ±0,001°, Fehlererkennungsauflösung <30 Bogensekunden.
Die Scangeschwindigkeit von Omega ist 200-mal schneller als die herkömmlicher Theta-Scans.

2. Modularität und Skalierbarkeit

Erweiterbar für spezielle Anwendungen (z. B. SiC-Wafer, Turbinenschaufeln).
Lässt sich in MES-Systeme integrieren und ermöglicht so die Produktionsüberwachung in Echtzeit.

3. Kompatibilität und Stabilität

Geeignet für unregelmäßig geformte Proben (z. B. gerissene Saphirbarren).
Die luftgekühlte Konstruktion reduziert den Wartungsaufwand.

4. Intelligenter Betrieb

Kalibrierung mit einem Klick und Multitasking-Verarbeitung.
Automatische Kalibrierung mit Referenzkristallen zur Minimierung menschlicher Fehler.

Anwendungen

1. Halbleiterfertigung

Wafer-Sägeorientierung: Bestimmt die Ausrichtung von Si-, SiC- und GaN-Wafern für eine optimierte Schneidleistung.
Defektkartierung: Identifiziert Oberflächenkratzer oder Versetzungen zur Verbesserung der Chipausbeute.

2. Optische Materialien

Nichtlineare Kristalle (z. B. LBO, BBO) für Lasergeräte.
Saphirwafer-Referenzflächenmarkierung für LED-Substrate.

3. Keramik und Verbundwerkstoffe

Analysiert die Kornorientierung in Si3N4 und ZrO2 für Hochtemperaturanwendungen.

4. Forschung und Qualitätskontrolle

Universitäten/Labore für die Entwicklung neuartiger Materialien (z. B. Hoch-Entropie-Legierungen).
Industrielle Qualitätskontrolle zur Sicherstellung der Chargenkonsistenz.

Dienstleistungen von XKH

XKH bietet umfassenden technischen Support über den gesamten Lebenszyklus von Wafer-Orientierungsinstrumenten, einschließlich Installation, Prozessparameteroptimierung, Rocking-Curve-Analyse und 3D-Oberflächendefektkartierung. Maßgeschneiderte Lösungen (z. B. Ingot-Stacking-Technologie) steigern die Produktionseffizienz von Halbleitern und optischen Materialien um über 30 %. Ein spezialisiertes Team führt Schulungen vor Ort durch, während 24/7-Fernsupport und schneller Ersatzteilaustausch die Zuverlässigkeit der Anlagen gewährleisten.

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