GONIOMÈTRE Série GM

Les systèmes de mesure à rayons X de la série GM sont des équipements de production polyvalents et robustes, spécialement conçus pour la mesure de l’orientation de produits cristallins par rapport à un plan cristallographique sélectionné.

Les procédés d’orientation de cristaux de petite à moyenne dimension peuvent être réalisés à l’aide de supports et outillages dédiés, garantissant précision, répétabilité et efficacité en environnement industriel.

Tous types de monocristaux peuvent être traités, pour des applications couvrant notamment les semi-conducteurs, l’optoélectronique, l’optique et les domaines connexes.

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Applications

■ Mesures d’orientation

Orientation de la face cristal
(wafer, ébauche, bloc, barre, etc.)
Selon la taille de l’échantillon, des supports dédiés peuvent être nécessaires.
Détermination du flat de lingot
Détermination du wafer flat et du wafer notch
(support optionnel)
Orientation de l’axe de graine (seed)
(formes rondes ou carrées – support optionnel)

■ Procédés d’orientation

Orientation du flat sur lingots de taille moyenne rectifiés OD
Orientation de la face cristal à l’aide de supports réglables spécifiques

Affichage angulaire numérique

■ Options d’affichage

Affichage décimal : résolution 0,01° à 0,001°
Affichage en degrés, minutes, secondes : résolution 1 ou 5 secondes
PC et logiciel dédié :
- affichage décimal et degrés/minutes/secondes
- résolution configurable
- affichage simultané des angles absolus et relatifs (delta-thêta)
- logiciel standard ou personnalisé
- enregistrement des données de mesure

■ Fonctions avancées

Réinitialisation à zéro possible en toute position
Remise à zéro automatique du delta-thêta pour chaque plan cristallographique
Recalibration automatique au démarrage ou à tout moment

Versions et configurations

Version à double diffraction

■ Capacités

Charges admissibles jusqu’à 10 kg
Charges admissibles jusqu’à 25 kg
Versions spéciales pour des charges jusqu’à 100 kg
Versions sur mesure selon application
Configurations double station, incluant des versions mixtes avec une station des séries GM.SI ou GM.WS
Supports dédiés disponibles pour l’ensemble des applications

■ Option double diffraction

Les goniomètres de la série GM sont disponibles :

soit en configuration simple diffraction, suffisante pour la majorité des applications liées aux semi-conducteurs
soit en configuration double diffraction, intégrant un monochromateur sur le faisceau incident

Le monochromateur standard est constitué d’un cristal de quartz orienté selon le plan (01-1).
D’autres configurations utilisant des cristaux tels que LiF, Si, Ge, etc., peuvent également être proposées.

Dans un goniomètre à simple diffraction, la finesse du pic de réflexion dépend principalement de la divergence du faisceau, issue du collimateur.

Même dans les meilleures conditions, il n’est pas possible d’obtenir un pic de réflexion permettant une précision de mesure meilleure que ±10 à 15 secondes d’arc.

Avec la configuration à double diffraction, un premier cristal, jouant le rôle de monochromateur, est placé directement sur le trajet du faisceau X incident.

Par réflexion de Bragg sur une famille de plans réticulaires, le faisceau devient quasi parallèle, avec une divergence réduite à quelques secondes d’arc.

Après réflexion sur l’échantillon, le faisceau devient monochromatique, générant un pic de réflexion extrêmement fin.

L’électronique spécifique développée par DELTA, intégrant un système de « peak amplifier », permet alors une détection avec une précision comprise entre 1 et 2 secondes d’arc.

Plage de fonctionnement

Plage de rotation du goniomètre : de 0° à environ 70°, avec un contrôle de rotation rapide/grossier et lent/fin sur l’ensemble de la plage
Plage de réglage du détecteur : de 0° à environ 110°
Le détecteur peut être indexé sur plusieurs positions prédéfinies (option).

Performances (simple diffraction)

Configurations

Tension de sortie : 30 kV – DC
Courant maximal : 30 mA
Tube à rayons X : cible cuivre, refroidissement par eau
Autres cibles disponibles sur demande
Foyer apparent : foyer linéaire fin
Foyer ponctuel disponible selon application
Alimentation secteur : 220 V – 50/60 Hz, monophasé, 10 A
Alimentation en eau : 2,5 bar / Débit : 3,5 l/min

Précision de mesure : ± 0,005° à ± 0,02°, selon le type de cristal, le plan cristallographique et l’état de surface

Performances (double diffraction)

Précision de mesure : de ± 2 secondes d’arc à ± 15 secondes d’arc, selon le type de cristal, le plan cristallographique et l’état de surface.
Exemples :
Quartz (01-1) : ± 1 seconde, reproductible sur 20 mesures
Quartz (02-3) : ± 2 secondes sur 30 mesures

Des essais de mesure peuvent être réalisés sur des échantillons clients.

Unité de détection

Compteur proportionnel associé à un intégrateur spécifique avec amplificateur de pic, assurant une très haute précision de détection
Détecteurs à fenêtre longue disponibles en option pour la détection de faisceaux réfléchis par des plans fortement inclinés
(plan cristallographique incliné, non parallèle à l’axe du goniomètre)
Tension réglable de 1000 à 1850 V
Voltmètre et potentiomètre de réglage intégrés en façade, côté opérateur

Supports d’échantillons

Support sous vide en acier inoxydable pour la mesure de l’orientation de la face wafer.

Gravure intégrée assurant un positionnement précis du wafer pour la détermination du flat et du notch.

Modèles disponibles pour des wafers jusqu’à 300 mm de diamètre.

L’un des principaux avantages des unités à rayons X de la série GM réside dans leur grande modularité, permettant l’installation d’un large éventail d’accessoires tels que des supports d’échantillons, tables, glissières, montages spécifiques et outillages dédiés, afin d’adapter l’équipement à de nombreuses applications.

La conception mécanique du système permet d’effectuer ces changements sans nécessiter de réalignement du faisceau, d’ajustements mécaniques complexes ou de recalibration.

Selon le type d’accessoire utilisé, le temps de mise en œuvre varie de quelques secondes à quelques minutes.

Les échantillons peuvent être maintenus sur les différents supports :

soit par un poussoir à ressort réglable,
soit par maintien sous vide, selon l’application.

Bien que de petites sections cristallines puissent être mesurées avec une bonne précision (par exemple des flats de wafer de 0,3 × 8 mm), la meilleure fiabilité de mesure est obtenue lorsque la face cristalline est suffisamment large pour être correctement et précisément maintenue sur le support d’échantillon.

Des étapes de procédé ultérieures, telles que le dicing, peuvent être réalisées après le contrôle d’orientation, ces opérations n’affectant pas l’orientation de la face cristalline.

Une large gamme de supports d’échantillons standards est déjà disponible pour la plupart des applications.
Lorsque nécessaire, des supports spécifiques ou sur mesure peuvent être développés.

Assure un excellent maintien pour tous les échantillons dont les dimensions dépassent la largeur minimale de la fenêtre.
Compatible avec des angles de faisceau incident et réfléchi compris entre environ 7° et 55°.

Assure un maintien optimal pour des échantillons dont la largeur est supérieure à celle de la fente.
Utilisé dans les cas de faibles angles de faisceau incident.
L’angle du faisceau réfléchi est limité à environ 55°.

Dans cette configuration, le faisceau X passe au-dessus du support pour atteindre la face cristalline maintenue.
Utilisé pour tous les angles de faisceau incident et réfléchi lorsque les autres types de supports ne sont pas adaptés.

Support dédié à la mesure de l’orientation du wafer flat.
À utiliser en combinaison avec un support à fenêtre verticale.

Support spécifique pour des angles de faisceau incident faibles.
Doit être utilisé notamment avec des cristaux tels que LiNbO₃ et LiTaO₃.

Support dédié à la mesure de l’orientation des graines.
Montage immédiat sur la table du goniomètre.

Support dédié à la mesure de l’orientation du wafer flat et du wafer notch.
Compatible avec des wafers de 100 à 300 mm de diamètre.

Option affichage PC (voir page 1).
Affichage en degrés décimaux et en degrés sexagésimaux.
Logiciel standard ou personnalisé.
Enregistrement jusqu’à 4 mesures par échantillon.

Sécurités et protections

Les équipements ont été conçus pour offrir à la fois un niveau de protection maximal et une exploitation simple et sûre.

Obturateur rotatif électromagnétique, commandé par une pédale non verrouillante
Interverrouillage de l’obturateur, activé uniquement lorsque l’échantillon est en position de mesure
Voyants de contrôle vert / rouge, indiquant l’état de l’obturateur
Voyant “Rayons X ON” avec arrêt automatique de l’équipement en cas de défaillance de la lampe
Écrans et blindages empêchant toute exposition aux rayonnements directs ou diffusés

Support standard à fenêtre verticale,
couramment utilisé pour de nombreuses applications.

Support rotatif motorisé pour la mesure de l’orientation des wafers.
Le logiciel PC calcule automatiquement le décalage total du plan cristallographique ainsi que la direction du décalage.

Support dédié au procédé d’orientation du flat de lingot.
Le support de lingot permet le transfert de l’orientation vers la machine de rectification.

Support à inclinaison spécifique pour la mesure de cristaux présentant des plans fortement inclinés.
Dans certains cas, des détecteurs à fenêtre longue peuvent être utilisés en alternative.

Équipements sur mesure

Malgré la grande variété d’équipements et d’accessoires proposés, il est souvent nécessaire de personnaliser les équipements afin de répondre précisément aux exigences des utilisateurs, notamment en ce qui concerne la taille et la géométrie des échantillons.

Ce catalogue ne présente pas l’ensemble des supports disponibles.

Lorsque les échantillons à mesurer ne peuvent pas être maintenus correctement à l’aide des supports standards présentés dans ce catalogue, ou déjà fournis pour des applications similaires, DELTA Technologies est en mesure de proposer des solutions spécifiques.

Cela peut notamment être le cas lorsque les dimensions de l’échantillon sont inférieures à l’ouverture du faisceau X du support d’échantillon monté sur le goniomètre.

Pour toute application particulière, n’hésitez pas à nous consulter.

DELTA Technologies améliore en permanence ses produits.
Les équipements peuvent différer des données mentionnées dans ce document non contractuel.

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