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単結晶検査・方位測定

結晶方位測定装置
  結晶の加工・検査・評価にたずさわるお客様に!
  サファイア、Si、SiC、GaAs、GaN、InP、水晶、ダイアモンドなどの単結晶材料の結晶方位測定・評価に
   
  X線結晶方位測定装置 XCO-Multi >>
  • 試料結晶の面方位測定を、パソコンの操作画面で自動設定します。
  • 精密測定では、測定精度は 0.01°程度です。
  カット面検査装置 >>
  • インゴット、ウエハーを試料台に置くだけで  切断面、オリフラ面の結晶方位の確認に
    Φ4 Φ6 Φ8 インチ、最大12インチに対応する試料台を用意します。
  結晶方位測定用キット >>
  • 結晶加工のラインに、結晶の方位測定システムを組む、X線発生装置、X線検出器、スリット等のユニットです。
X線結晶方位測定装置 XCO-Multi

サファイア、Si、SiC、GaAs、GaN、InP、水晶、ダイアモンドなどの単結晶材料の結晶方位測定に

インゴットの切出し方位の設定に  オリフラ・ノッチ基準面の同定に
ウエハ―の主面方位の測定に  カット面の検査に  結晶性の評価、加工面の評価に  精密ロッキングカーブ測定に





特長

1. 多種の結晶、結晶面の測定に対応します。
  • 水平ゴニオメータを採用、試料台は独立に置かれますから結晶試料に合わせた試料台を交換して測定できます。
  • 結晶種別、測定結晶面(hkl)、オフ角の設定など、予め登録した条件で自動的に測定します。

2. 一回の測定(ω走査)で、方位角検査を行う短時間法精密測定は、2又は4方位測定を設定します。
  • 短時間1回測定ではウエハ―の偏差角を、1分以内で検査します。
  • 測定角度再現精度は 0.1°程度です。
  • 精密測定では、測定角度再現精度は ±0.01°程度です。
  • 試料面内回転(Φ) 0°・180°又は 0°・90°・180°・270°設定
  • 測定完了時に、格子面方位角の算出・表示します。
 

測定例 Si単結晶(111)面の傾斜角 Φ=0°方向 0.238°、Φ=90°方向 1.935° 

 測定例 Si単結晶(111)面の傾斜角 Φ=0°方向 0.090°、Φ=90°方向 0.075°  

 

試料結晶の形状、測定目的に合わせた試料台を用意しています。

試料サイズ Φ4 Φ6 Φ8 長さ(インゴット)300mmに対応します。
Φ10 Φ12 インチも対応します。

Φ角自動回転試料台   簡易手動回転試料台
  Φ角:360°回転 自動
α角:±10°手動
β角:±15°手動
Z軸:+0-6mm 手動
 
 
  Φ角:360°回転 自動
α角:±10°手動
β角:±15°手動
Z軸:+0-6mm 手動
 


オリフラ・ノッチ方位測定用 ウエハー・インゴット端面測定用 インゴット周面測定用


 X線回折装置仕様
X線発生部 微小焦点X線管球Cu 連続定格 40W 40KV 1mA (1点プリセット式)
X線管  空冷式 Cu
X線管 最大出力50kV 1mA 最大出力50kV 1mA
0.1mm×1.2mm(50W) など選択
ゴニオメーター
試料水平設置型
走査角度範囲 2θ -5~160°(2θ)  θs、θd -5°~120°
最小ステップ角 0.001°(θ)  0.002°(2θ)  0.001°(ω)
走査モード θs/θd連動(2θ/θスキャン、ωスキャン)
θs、θd単独(2θスキャン) 
出射コリメータ* Φ0.5mm  Φ1.0mm  散乱カバー Φ20mm 
検出器/計数計 シンチレーションカウンタ  HV/PHA
測定及びデータ処理 パソコン OS Windows ディスプレイ17インチ プリンター(オプション)
制御 駆動ポジショニング θ、2θ、θ/2θ、ωスキャンニング
基本データ処理  バックグラウンド除去、スムージング、Kα1・2分離、ピークサーチ、ピーク分離、半価幅計算、ピーク位置決定、結晶主面方位測定算出
装置外形寸法 700mm(幅)×600~700mm(奥行)×640~900mm(高さ)
試料台により筺体カバー寸法は変更します。
設置条件 電源 単相100V 1kW 接地 100Ω以下

届出:本装置の使用には電離放射線障害防止規則、労働安全衛生規則に基づいて、設置の届出が必要です。


 

カット面検査装置

結晶カット面方位検査装置

本結晶カット面方位検査装置では、試料台を選定して、X線管と検出器の配置を決めます。


 X線装置部の主な仕様
X線発生部 連続定格 40W 40KV 1mA (1点プリセット式)
X線管  空冷式 Cu
X線光学系
測定対象結晶面により決定
X線焦点-スリットー試料-検出器  ~300mm
設置角度(2θ) ≦90°半固定 微調角度 ±2.5°
試料回転(θ)  調整角度範囲 −15°~+15° 
スリット 巾0.05、0.1、0.2mm 高さ1mm(実測後 選択固定)
X線検出・計数部 検出器(シンチレ−ションカウンタ) HV/PHA
制御・データ処理 システムコントローラー(パソコン Windows)
ω駆動走査
測定操作   測定開始(スタート/ストップ)
測定結果記録 試料番号 測定時刻 ピーク角度/方位設定角度
プリンター 
防X線カバー 試料装填扉付き
設置設備条件 電源 単相 100V±10% 30A 1個
結晶方位測定用キット RE&RS Unit

結晶加工のラインに、結晶の方位測定システムを組む、X線発生装置、X線検出器、スリット等のユニットです。

Ⅰ.X線発生装置 RE-40

X線管と高圧発生装置を筺体に組み、AC電源を接続すればX線発生装置として動作します。

 構成
X線管 微小焦点X線管球Cu
最大出力50kV 1mA
高圧発生装置 最大出力 50kV 2mA  50ワット
X線窓シャッター (X線窓シャッターオープン検知付)
  X線管冷却及び温度検知センサー(サーミスタ)
電源 単相 100~240V 100W
寸法 幅 400mm×奥行 300mm×高さ 160mm


  左図は:X線管、高圧発生装置の単品をスリットを配置した光学系ユニットに組付けたケースです。  


光学系ユニット
 構成
光学系ベース
スリット及びスリットホルダー
位置決め(距離)センサー
X線ビーム位置微動調整



コントローラー接続コネクター
 構成
管電圧&管電流 制御入力 管電圧 : 0-10V=0-50kV  
管電流 : 0-10V=0-2mA
管電圧&管電流 モニタ出力 管電圧 : 0-10V=0-50kV 
管電流 : 0-10V=0-2mA
X線出力ON入力 GND接続でX線出力ON
X線窓シャッターオープン入力 GND接続でX線窓シャッターオープン
X線窓シャッターオープン検知出力 X線窓シャッターオープン時GNDレベル
X線管温度状況出力 X線管温度異常時GNDレベル


Ⅱ.X線検出器・計測カウンター
 
X線検出器 NaIシンチレーター    
X線窓 Φ22mm    
ホトマルチプライヤチューブ    
同上 印加高圧電源    
プリアンプ回路
計測回路 測定・制御コントローラー    
(パソコン)にUSB接続    
カウンター 波高分析回路    
ホトマル印加電圧の設定    
シングルチャンネル ウインドウ設定    
計測ソフトウエア(CD)
 
 

X線回折モノクロメータ
 
tgインシデント・モノクロメータ  
  spctxthedサファイア単結晶評価 方位測定用  
   
  spcfig4本、2回対称反射チャンネルカット結晶モノクロメータをX線管窓に装着して、二結晶X線回折計を構成できます。
サファイア結晶(0012)格子面のロッキングカーブを測定します。
 
 
結晶 シリコン(Si) 格子面 (333)
形状 チャンネルカット
調整機構 回折角(ω)、あおり角(Φ)、上下(Y)
 スリット 入射スリット 0.1mm
出射スリット 0.1mm
幅制限スリット 10mm
 
    対象となる結晶の種類及び格子面ごとに、分光結晶と格子面の選択調整を行います。  
   

 
tg4結晶 チャンネルカット・モノクロメータ  
 
fig4socシリコン(Si)単結晶(400)反射のチャンネルカット結晶2個を(++)配置したX線モノクロメータです。
単色性・平行性に優れたX線ビームが得られます。
既存のX線回折計に簡単に装着できます。二結晶回折装置として、単結晶、格子面の結晶性の良否判定、結晶面方位の測定などが可能です。
結晶 シリコン(Si) 格子面(400)
形状 チャンネルカット 配置(++)
調整機構 回折角(ω)、あおり角(Φ)、上下(Y)
 スリット 結晶前 幅0.05×高さ 2.0 5.0 8.0
出射ビーム 高さ 1.0 2.0 5.0
 
   

 
tgSiC結晶の二結晶回折計によるロッキングカーブ測定  
  spctxthedSiC(004)面をSi(111)モノクロメータを用いて二結晶光学系を構成
spctxthedSi(111)の角度広がりは 6.8秒
spctxthed測定されるロッキングカーブの半価幅は ω=9.6秒
spctxthedω2 = ω12 + ω22 + { (⊿λ/λ)・(tanθB1 ± tanθB2 ) } 2 により計算される。
 
 
ω1 : 第1結晶(モノクロメータ)の角度広がり
ω2 : 第2結晶(サンプル結晶)の角度広がり
θB1 : 第1結晶の回折角
θB2 : 第2結晶の回折角
⊿λ/λ : 第2結晶に入射するX線ビームの波長幅
± : -符号は(+-)配置,+符号は(++)配置に対応
 
     
       4H-SiC(004)面の面間隔 d=2.52Å  
       SiC(004)の本来の角度広がりとロッキングカーブの半価幅との計算値は:  
 
SiC(004) ロッキングカーブの半価幅
10秒 12.8秒
15 17
20

21.5

 
 
 

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