Strumento di orientamento del wafer basato su XRD per la determinazione ad alta precisione dell'angolo di taglio
Uno strumento di orientamento del wafer è un dispositivo ad alta precisione basato sulla tecnologia di diffrazione a raggi X (XRD), progettato per le industrie dei semiconduttori e dei materiali ottici per determinare l'orientamento del reticolo cristallino e gli angoli di taglio. I suoi componenti principali includono:
- Sistema di generazione di raggi X: Tubi a raggi X con bersaglio in rame o molibdeno con dimensioni dello spot focale di 0,4×1 mm, tensione del tubo 30–50 kV e corrente del tubo 0–5 mA.
- Goniometro: Design a collegamento a doppio asse (Ω-θ) che supporta una risoluzione angolare di ±0,001° e l'analisi della curva di rocking.
- Piano portacampioni: Struttura di allineamento a V o planare, compatibile con wafer da 2–12 pollici e lingotti di grandi dimensioni (≤20 kg).
- Modulo di automazione: Dispositivo di impilamento per il posizionamento simultaneo di 12 lingotti, che aumenta l'efficienza della produzione.
Specifiche tecniche complete dello strumento di orientamento del wafer
| Categoria di parametri |
Parametro |
Specifiche/Descrizione |
Sistema a raggi X
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Tubo a raggi X |
Bersaglio in rame (Cu), spot focale 0,4×1 mm, raffreddamento ad aria |
| Tensione/corrente dei raggi X |
30 kV, 0–5 mA regolabile |
| Tipo di rilevatore |
Tubo Geiger-Müller (bassa energia) o contatore a scintillazione (alta energia) |
| Costante di tempo |
0,1/0,4/3 sec regolabile |
Goniometro
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Dimensione del campione |
Wafer: 2–12 pollici; Lingotto: ≤200 mm (diametro) × 500 mm (lunghezza) |
| Gamma angolare |
θ: -10° a +50°, 2θ: -10° a +110° |
| Precisione di orientamento |
±10″–±30″ (modelli ad alta precisione: ±3″) |
| Risoluzione angolare |
Lettura minima: 1″ (digitale) o 10″ (scala) |
| Velocità di scansione |
Orientamento completo in 10 secondi (completamente automatizzato) |
Automazione e controllo
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Piano portacampioni |
Scanalatura a V (wafer da 2–8 pollici), allineamento bordo/OF, capacità 1–50 kg |
| Movimento multi-asse |
Posizionamento asse X/Y/Z, rotazione a 360° ±15°, controllo dell'inclinazione |
| Interfaccia |
PLC/RS232/Ethernet, compatibile con MES |
Specifiche fisiche
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Dimensioni |
1130×650×1200 mm (L×P×A) |
| Peso |
150–300 kg |
| Requisiti di alimentazione |
Monofase 220V±10%, 50/60 Hz, ≤0,5 kW |
| Livello di rumore |
<65 dB (in funzione) |
Funzionalità avanzate
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Controllo della tensione a circuito chiuso |
Monitoraggio in tempo reale, regolazione della tensione 0,1–1,0 MPa |
| Ottimizzazione basata sull'IA |
Rilevamento dei difetti, avvisi di manutenzione predittiva |
| Compatibilità multi-materiale |
Supporta cristalli cubici (Si), esagonali (zaffiro) e asimmetrici (YAG) |
#Principio di funzionamento
Il dispositivo funziona tramite diffrazione a raggi X e tecnologie di scansione Omega:
1. Diffrazione a raggi X:
- I raggi X incidenti sulla superficie del cristallo con angoli di Bragg generano segnali di diffrazione, consentendo il calcolo della spaziatura del reticolo e dell'orientamento.
- La scansione della curva di rocking valuta i difetti del reticolo e la deformazione superficiale.
2. Scansione Omega:
- Il cristallo ruota attorno a un asse fisso mentre il tubo a raggi X e il rilevatore rimangono stazionari, raccogliendo dinamicamente dati di diffrazione multi-angolo per la mappatura completa del reticolo in 5 secondi.
- Il movimento integrato sugli assi X/Y/Z consente l'orientamento cristallografico 3D.
3. Controllo automatizzato:
- Rotazione del campione controllata da PLC o computer e acquisizione dati, supportando parametri di taglio preimpostati (ad esempio, tagli a 8° o 32° per wafer di silicio).
# Caratteristiche principali e vantaggi
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Caratteristica
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Descrizione
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Parametri tecnici/Casi di studio
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Ultra-alta precisione
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Precisione di scansione Omega ±0,001°, risoluzione FWHM della curva di rocking<0,005°
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Errore di taglio del wafer in carburo di silicio ≤±0,5°
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Misurazione ad alta velocità
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Acquisizione a scansione singola di tutti i dati cristallografici, 200× più veloce della manuale
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Test in batch di wafer di silicio: 120 wafer/ora
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Compatibilità multi-materiale
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Supporta cristalli cubici (Si), esagonali (zaffiro) e asimmetrici (YAG)
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Materiali applicabili: SiC, GaN, quarzo, granato
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Integrazione IA
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Algoritmi di deep learning per il rilevamento dei difetti, ottimizzazione del processo in tempo reale
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L'ordinamento dei difetti riduce il tasso di scarto a<1%
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Design modulare
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Piattaforma X-Y espandibile per mappatura 3D o integrazione EBSD
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Rilevamento della densità di dislocazione del wafer di silicio ≤100 cm⁻²
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Strumento di orientamento del waferCampi di applicazione
1. Produzione di semiconduttori:
- Taglio di wafer di silicio: Determina gli orientamenti e , riducendo al minimo la perdita di taglio (<100><5%).<111>Wafer di carburo di silicio (SiC): il processo di taglio a 8° migliora la tensione di rottura del dispositivo, tasso di perdita<10%.
- 2. Lavorazione di materiali ottici:Substrati di zaffiro: taglia i chip LED con una precisione di ±0,1° per ridurre la perdita di efficienza luminosa.
Cristalli laser YAG: taglio preciso delle superfici del risonatore laser per una qualità del fascio superiore.
- 3. Leghe e ceramiche ad alta temperatura:
- Pale di turbina: il controllo dell'orientamento della lega a base di nichel migliora la resistenza alle alte temperature (>1200°C).
Ceramiche di zirconia: taglia i pannelli posteriori degli smartphone con uniformità dello spessore ±0,02 mm.
- 4. Ricerca e controllo qualità:
- Analisi dei difetti dei cristalli: mappa la densità di dislocazione tramite curve di rocking (
<10³ cm⁻²).
- Ricerca e sviluppo di nuovi materiali: valuta l'orientamento del reticolo delle celle solari perovskite per l'efficienza fotovoltaica.Strumento di orientamento del wafer
- FAQ
# R: La calibrazione prevede l'allineamento della sorgente e del rilevatore di raggi X utilizzando cristalli di riferimento, richiedendo in genere
<0,001° di precisione angolare e regolazioni software automatizzate per la precisione.
2. D: Qual è la precisione tipica di uno strumento di orientamento del wafer? R: I modelli di fascia alta raggiungono una precisione di ±0,001°, fondamentale per il taglio di wafer di semiconduttori e l'analisi dei difetti dei cristalli in settori come il fotovoltaico e la ceramica avanzata.
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