logo
баннер баннер

Подробности блога

Created with Pixso. Дом Created with Pixso. Блог Created with Pixso.

Проверка сапфировых булей перед обработкой пластин: кристаллическая ориентация, дефекты пузырей, стресс и полезная производительность

Проверка сапфировых булей перед обработкой пластин: кристаллическая ориентация, дефекты пузырей, стресс и полезная производительность

2026-08-28

А.сапфировая пластинкаКристаллическая ориентация, внутренние пузырьки, включения, низкоугольные границы зерна,трещины и остаточные нагрузки уже существуют внутри сапфирового шарика и могут определить, производит ли низовая обработка первичные пластины или чрезмерный лом.

Проверка шарика перед разделкой и нарезанием помогает производителям избежать обработки дефектных участков, выбрать правильное направление резки и оценить фактическое количество полезных пластинок.

В этой статье объясняются основные пункты проверки сапфировых шариков, общие методы проверки и взаимосвязь между качеством шариков и конечным урожаем вафли.

последние новости компании о Проверка сапфировых булей перед обработкой пластин: кристаллическая ориентация, дефекты пузырей, стресс и полезная производительность  0

Зачем проверять сапфир перед обработкой пластин?

Синтетический сапфир представляет собой однокристаллический оксид алюминия, Al2O3. Он сочетает в себе высокую твердость, химическую устойчивость, тепловую устойчивость и оптическую передачу, что делает его подходящим для:

  • светодиодные эпитаксиальные субстраты;
  • Обработка полупроводников;
  • оптические окна;
  • Компоненты часов;
  • лазерные системы;
  • защита датчиков;
  • Приложения SOS и RF;
  • Компоненты для наблюдения при высоких температурах.

Выращивание большого сапфирового кристалла не гарантирует, что весь шар может быть преобразован в полезные пластинки.вывих или отклонение ориентации.

Исследования крупных сапфировых шариков показали, что пузыри, включения и двойная преломляемость напряжения могут быть сконцентрированы вблизи периферийных областей, а не равномерно распределены по всему кристаллу.Это делает пространственный осмотр и картографирование дефектов более полезными, чем один результат прохождения/отказаИсследование роста больших сапфировых шариков и распределения дефектов

Инспекция до обработки позволяет производителям:

  • Подтвердить кристаллографическое направление;
  • Выберите лучшее место для нанесения ядра;
  • исключить дефектные края;
  • обнаружение трещин перед механическим резкой;
  • Определить кластеры пузырей и кластеры включения;
  • Оценить остаточные нагрузки;
  • Оценка полезного объема шариков;
  • Улучшить урожайность нарезания и полировки;
  • Сопоставьте различные области шариков с различными продуктами.

От сапфировой булы до готовой вафли

Упрощенный процесс производства сапфировых пластин включает:

  1. рост сапфировых кристаллов;
  2. охлаждение и отжигание булей;
  3. очистка внешней поверхности;
  4. визуальная и оптическая проверка;
  5. измерение ориентации кристаллов;
  6. Картирование дефектов и напряжений;
  7. Стержневое или диаметровое шлифование;
  8. Маркировка конечной точки и ориентации;
  9. Нарезка;
  10. шлифование краев;
  11. Лапирование;
  12. тепловая обработка, если это необходимо;
  13. Полировка и CMP;
  14. Последняя проверка пластинки.

Если ось натяжения не соответствует правильному положению, то все пластины, вырезанные из ядра, могут иметь недопустимую ошибку ориентации.Если внутренняя трещина пропускается, он может распространяться во время нарезания и разрушать несколько пластин.

Подтверждение кристаллической ориентации

Ориентация кристаллов является одним из первых параметров, которые должны быть подтверждены перед разбивкой или нарезанием.

Сапфир имеет тригональную кристаллическую структуру и является анизотропным. Его механическое, оптическое и обрабатывающее поведение варьируется в зависимости от кристаллографического направления.

  • рост эпитаксиальной пленки;
  • атомная структура поверхности;
  • скорость шлифования и полировки;
  • поведение расщепления и перелома;
  • оптическое двойное преломление;
  • Тепловое расширение;
  • прочность пластинки;
  • Последняя производительность устройства.

Общие ориентации сапфировых пластин

Ориентация Общая обозначение Типичные приложения
С-плоскость (0001) Светодиоды, эпитаксии GaN, полупроводниковые субстраты
А-плоскость (11-20) Неполярная эпитаксия и специализированное оптическое применение
Р-плоскость (1-102) Кремний на сапфире и электронные приложения
М-плоскость (10-10) Неполярные исследования ГаН и специализированные устройства

С-плоскость сапфира широко используется для светодиодов на основе GaN и полупроводниковой эпитаксии.в то время как A-плоскость и M-плоскость используются в приложениях, которые выигрывают от неполярных кристаллических поверхностей.

Методы проверки ориентации

Ориентация кристаллов обычно измеряется с помощью рентгеновских методов.

Общие методы включают:

  • Дифракция рентгеновских лучей;
  • Лау ретро-рефлексия;
  • рентгеновская гониометрия;
  • Ориентационное отображение на нескольких позициях шариков.

Одно измерение ориентации может быть недостаточным для большого шарика.Средний и хвостовой концы могут помочь определить ориентационный дрейф или регионы, затронутые низкими углами границ.

Ориентация Толерантность

Допустимая толерантность ориентации зависит от конечного применения.

В докладе об инспекции следует проводить различие между:

  • номинальная кристаллическая плоскость;
  • фактически измеренная плоскость;
  • Угол отсека;
  • направление отхода;
  • неопределенность измерения;
  • Изменение ориентации по всему шарику.

Угол отсека и направление отсека не должны объединяться в одно неоднозначное значение.

Дефекты пузырьков в сапфировых булях

Пузыри - это внутренние дефекты, похожие на пустоту, которые могут образовываться во время роста кристалла сапфира.

Исследования производства сапфира показывают, что inclusions пузырей, вывихы и низкоугольные границы зерна являются важными дефектами сыпучих кристаллов.Их образование тесно связано с условиями плавления и формой и устойчивостью плавильного интерфейсаОбзор интерфейса плавильного кристалла в производстве сапфира

Почему образуются пузыри

На образование пузырей могут влиять:

  • Газ, застрявший в расплаве;
  • Загрязнение сырья;
  • атмосфера печи;
  • скорость роста кристаллов;
  • колебания температуры;
  • Конвекция плавления;
  • Форма интерфейса;
  • состояние плавильного котла;
  • Местная нестабильность во время затвердевания.

Точный механизм зависит от метода роста кристаллов и условий печи.

Почему пузыри важны

Пузырь может влиять как на оптические, так и на полупроводниковые пластины.

Возможные последствия включают:

  • Рассеивание света;
  • Сниженная оптическая передача;
  • локальная концентрация напряжения;
  • трещины во время нарезания;
  • Поверхностные ямы после шлифования или полировки;
  • отклонение при автоматизированной оптической проверке;
  • Сниженная прозрачная диафрагма;
  • Эпитаксические дефекты, если пузырь пересекает поверхность пластины.

Глубоко закопанный пузырь может казаться безобидным в шарике, но после того, как шарик разрезан, он становится открывающейся ямой.

Методы проверки пузырей

В зависимости от размера шариков и оптического состояния, для проверки пузырей могут использоваться:

  • освещение яркого поля;
  • освещение темного поля;
  • Колимированный световой провод;
  • Лазерное рассеивание;
  • Боковое освещение;
  • оптическая микроскопия;
  • Автоматическая визуализация и картография дефектов.

Дефекты должны регистрироваться по расположению, размеру и плотности. Простое утверждение, такое как "нет видимых пузырей", трудно проверить, если не определены условия освещения и порог обнаружения.

Включения и чужеродный материал

Инклюзии - это твердые инородные фазы или области, состав которых отличается от окружающего сапфирового кристалла.

Потенциальные источники включают:

  • Загрязнение сырья;
  • Загрязнение плавильным месторождением;
  • Огнеупорные частицы;
  • Нерастворенный алюминиевый спирт;
  • Деградация компонентов печи;
  • Местная химическая сегрегация.

Включения могут появляться в виде темных точек, отражающих частиц, облачных областей или центров рассеяния.

Даже небольшие пробои могут стать причиной неисправности при резке и полировании, потому что сапфир твердый, но хрупкий.Местные различия в тепловом расширении или механических свойствах создают напряжение вокруг включения.

Для оптического сапфира инклюзии уменьшают качество передачи и прозрачность диафрагмы.

Трещины и повреждения подповерхности

Сапфировые шарики могут развивать трещины во время роста, охлаждения, отжига, транспортировки или предварительной обработки.

Общие типы трещин

  • Поверхностные трещины;
  • радиальные трещины;
  • Осяные трещины;
  • трещины на краю;
  • Внутренние трещины;
  • трещины от теплового удара;
  • Подземные трещины, вызванные измельчением.

Некоторые трещины легко видны, в то время как другие могут быть обнаружены только при направленном освещении или неразрушающем испытании.

Почему небольшие трещины опасны

Небольшая трещина вблизи края шарика может распространяться во время:

  • Стержневые;
  • шлифовка диаметра;
  • Нарезка проволоки;
  • Ультразвуковая очистка;
  • Лапирование;
  • Тепловая обработка.

Если трещина достигает планируемой области ядра, окружающий объем следует исключить или отнести к менее требовательному продукту.

Перерезание трещины без первоначального нанесения на нее карты может повредить режущую проволоку, вызвать разрыв вафры и загрязнение оборудования обработки фрагментами.

Остатковый стресс и стрессовое нарушение

Остаточное напряжение является еще одним важным параметром качества шариков.

Стресс может быть следствием:

  • Большие тепловые градиенты;
  • Неравномерное охлаждение;
  • Неравномерные интерфейсы плавильных кристаллов;
  • Изменения диаметра кристалла;
  • нестабильность темпов роста;
  • Ограничения на семена;
  • дефекты и включения;
  • Недостаточное отжигание.

Последствия стресса

Остатковое напряжение может вызвать:

  • Трещины во время разделки или нарезания;
  • Протяженность вафры и варп;
  • Неравномерность толщины после обшивки;
  • Неравномерное полирование;
  • Окрашивание краев;
  • Местное оптическое двойное преломление;
  • Размерная нестабильность при нагревании;
  • Сниженная механическая прочность.

Исследования показали, что нерегулярное изношение во время ранней обработки сапфировых пластин может повлиять на механически сформированную пластинку.Таким образом, стресс Буле и стресс, вызванный обработкой, должны рассматриваться как отдельные, но взаимодействующие факторы.Исследование формирования лука при переработке сапфировых пластин

Инспекция поляризованным светом

Сапфир является оптически анизотропным, поэтому оценка напряжения требует соответствующей конфигурации проверки для выбранного кристаллографического направления.

Поляроскоп или установка с перекрестным поляризатором может выявить оптические шаблоны, связанные со стрессом.

Система контроля должна определять:

  • длина волны света;
  • ориентация поляризатора;
  • Ориентация на буль;
  • длина оптического пути;
  • геометрия изображения;
  • Стандарт принятия.

Для скрининга полезна качественная проверка поляризованным светом, но для количественной оценки напряжения могут потребоваться калиброванные фотоэластические измерения, спектроскопия Рамана или другие специализированные методы..

Границы зерна с низким углом

Буль, предназначенная для одного кристалла, может содержать соседние области с небольшой кристаллографической дезориентацией.

Их трудно определить при обычном визуальном осмотре, но они могут влиять на:

  • однородность ориентации;
  • Механическая прочность;
  • Плоскость пластины;
  • Поведение полировки;
  • Единообразие эпитаксии;
  • Устройство дает сигнал.

Рентгеновская топография, ориентационное отображение или методы офорта могут помочь обнаружить эти границы.

Если низкоугольная граница пересекает запланированное ядро, то пластины, вырезанные из этой области, могут показывать различную кристаллическую ориентацию на одной поверхности.Такие пластинки могут быть непригодны для требовательных эпитаксиальных применений, даже если они кажутся оптически прозрачными.

Вывих и качество кристаллов

Их плотность и распределение зависят от условий роста кристалла, теплового напряжения и метода роста.

Вывих может повлиять на:

  • Механическая прочность;
  • Плотность резной ямы;
  • оптическое качество;
  • Подготовка поверхности;
  • Поведение эпитаксиальной пленки.

Методы проверки могут включать:

  • рентгеновская топография;
  • Селективное химическое гравирование;
  • измерение плотности резки;
  • оптическая микроскопия;
  • Синхротронная или лабораторная рентгенография.

Не каждое применение требует одного и того же предела плотности дислокации.Оптические окна, светодиодные подложки и исследовательские пластины могут иметь различные критерии приемлемости.

Размерное осмотр булы

Прежде чем рассчитать урожайность, необходимо точно измерить физические размеры шариков.

К важным измерениям относятся:

  • Максимальный и минимальный диаметры;
  • Общая длина;
  • прямая полезная длина;
  • Конькость;
  • Круглость;
  • Нерегулярность поверхности;
  • Исключение семенного конца;
  • исключение задней части;
  • Глубина дефекта края.

Большие номинальные размеры шариков могут вводить в заблуждение, если для достижения целевого диаметра ядра необходимо удалить значительную наружную зону.

Карта диаметра вдоль длины шарика помогает определить, где можно извлечь полноразмерное цилиндрическое ядро.

Картографирование булы перед кореном

Практическая карта шариков сочетает в себе информацию о измерениях, кристаллографии и дефектах.

Каждый дефект может быть зарегистрирован с помощью:

  • Положение оси;
  • радиальное положение;
  • Положение окружности;
  • тип дефекта;
  • Размер дефекта;
  • Метод проверки;
  • уровень доверия;
  • Необходимая граница исключения.

Эта карта позволяет инженерам выбирать местонахождение ядра и направление резки, которые максимизируют полезный материал.

В некоторых случаях наиболее ценным результатом является не одно большое ядро.

Вычисление теоретической производительности пластинки

Простое теоретическое количество пластинок можно оценить, используя:

Не используемый. Не используемый.

где:

  • Не теоретический.теоретическое количество ломтиков;
  • Используемый- используемая длина ядра;
  • СлайсT_\text{slice}начальная толщина лома;
  • КкерфК_\text{керф}это материал, потерянный при каждом разрезе.

Первоначальная толщина ломты должна включать в себя достаточное количество:

  • Лапирование;
  • шлифование;
  • Полировка;
  • CMP;
  • конечная допустимая толщина;
  • Коррекция дуга и варпа.

Эта формула предоставляет только оценку планирования, не включая разрыв, исключение краев, отклонения ориентации или потери качества поверхности.

Оценка полезного урожая

Более реалистичную оценку можно выразить следующим образом:

Yusable=Ycore×Yslice×Ylap×Ypolish×Yfinal inspectionY_\text{usable}= Y_\text{core} \times Y_\text{slice} \times Y_\text{lap} \times Y_\text{polish} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection}\times Y_\text{core} \times Y_\text{slice} \times Y_\text{lap} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text}

Каждая производительность процесса должна основываться на фактических производственных данных по классу шариков, диаметру пластины, ориентации и требуемой спецификации.

Основные причины потери урожая

Стадия обработки Типичные причины потери урожая
Выбор булей Пузыри, включения, напряжение, ошибка ориентации
Корневища Трещины, недостаточный диаметр, не централизованное ядро
Нарезка Потеря резки, сломанные ломтики, распространение трещин
Лапирование Потеря толщины, отломки, неравномерное удаление
Полировка Поверхностные ямы, царапины, чрезмерное удаление
Заключительная проверка TTV, дуг, варп, ориентация или отторжение поверхности

Используемая урожайность должна измеряться количеством пластин, соответствующих окончательной спецификации, а не просто количеством произведенных ломтиков.

Пример планирования урожайности

Предположим, что сапфирное ядро имеет измеренную полезную длину 120 мм после исключения семенного конца, хвостового конца и дефектных областей.

Если планируемая толщина нарезки равна 0,75 мм и эффективная потеря нарезки равна 0,20 мм, теоретическая производительность равна:

Нтеоретический=1200.75+0.20≈126N_\text{теоретический}= \frac{120}{0.75+0.20} \approx126

Если совокупная урожайность ниже по производству составляет 85%, предполагаемое количество приемлемых пластин становится приблизительно:

126×0,85≈107126\кратно 0,85\приблизительно107

Фактическая проницаемость, допустимость обработки и урожайность в дальнейшем зависит от оборудования для резки, диаметра пластины, ориентации кристаллов и окончательной спецификации.

Методы проверки и их роль

Инспекционный пункт Типичный мет
баннер
Подробности блога
Created with Pixso. Дом Created with Pixso. Блог Created with Pixso.

Проверка сапфировых булей перед обработкой пластин: кристаллическая ориентация, дефекты пузырей, стресс и полезная производительность

Проверка сапфировых булей перед обработкой пластин: кристаллическая ориентация, дефекты пузырей, стресс и полезная производительность

А.сапфировая пластинкаКристаллическая ориентация, внутренние пузырьки, включения, низкоугольные границы зерна,трещины и остаточные нагрузки уже существуют внутри сапфирового шарика и могут определить, производит ли низовая обработка первичные пластины или чрезмерный лом.

Проверка шарика перед разделкой и нарезанием помогает производителям избежать обработки дефектных участков, выбрать правильное направление резки и оценить фактическое количество полезных пластинок.

В этой статье объясняются основные пункты проверки сапфировых шариков, общие методы проверки и взаимосвязь между качеством шариков и конечным урожаем вафли.

последние новости компании о Проверка сапфировых булей перед обработкой пластин: кристаллическая ориентация, дефекты пузырей, стресс и полезная производительность  0

Зачем проверять сапфир перед обработкой пластин?

Синтетический сапфир представляет собой однокристаллический оксид алюминия, Al2O3. Он сочетает в себе высокую твердость, химическую устойчивость, тепловую устойчивость и оптическую передачу, что делает его подходящим для:

  • светодиодные эпитаксиальные субстраты;
  • Обработка полупроводников;
  • оптические окна;
  • Компоненты часов;
  • лазерные системы;
  • защита датчиков;
  • Приложения SOS и RF;
  • Компоненты для наблюдения при высоких температурах.

Выращивание большого сапфирового кристалла не гарантирует, что весь шар может быть преобразован в полезные пластинки.вывих или отклонение ориентации.

Исследования крупных сапфировых шариков показали, что пузыри, включения и двойная преломляемость напряжения могут быть сконцентрированы вблизи периферийных областей, а не равномерно распределены по всему кристаллу.Это делает пространственный осмотр и картографирование дефектов более полезными, чем один результат прохождения/отказаИсследование роста больших сапфировых шариков и распределения дефектов

Инспекция до обработки позволяет производителям:

  • Подтвердить кристаллографическое направление;
  • Выберите лучшее место для нанесения ядра;
  • исключить дефектные края;
  • обнаружение трещин перед механическим резкой;
  • Определить кластеры пузырей и кластеры включения;
  • Оценить остаточные нагрузки;
  • Оценка полезного объема шариков;
  • Улучшить урожайность нарезания и полировки;
  • Сопоставьте различные области шариков с различными продуктами.

От сапфировой булы до готовой вафли

Упрощенный процесс производства сапфировых пластин включает:

  1. рост сапфировых кристаллов;
  2. охлаждение и отжигание булей;
  3. очистка внешней поверхности;
  4. визуальная и оптическая проверка;
  5. измерение ориентации кристаллов;
  6. Картирование дефектов и напряжений;
  7. Стержневое или диаметровое шлифование;
  8. Маркировка конечной точки и ориентации;
  9. Нарезка;
  10. шлифование краев;
  11. Лапирование;
  12. тепловая обработка, если это необходимо;
  13. Полировка и CMP;
  14. Последняя проверка пластинки.

Если ось натяжения не соответствует правильному положению, то все пластины, вырезанные из ядра, могут иметь недопустимую ошибку ориентации.Если внутренняя трещина пропускается, он может распространяться во время нарезания и разрушать несколько пластин.

Подтверждение кристаллической ориентации

Ориентация кристаллов является одним из первых параметров, которые должны быть подтверждены перед разбивкой или нарезанием.

Сапфир имеет тригональную кристаллическую структуру и является анизотропным. Его механическое, оптическое и обрабатывающее поведение варьируется в зависимости от кристаллографического направления.

  • рост эпитаксиальной пленки;
  • атомная структура поверхности;
  • скорость шлифования и полировки;
  • поведение расщепления и перелома;
  • оптическое двойное преломление;
  • Тепловое расширение;
  • прочность пластинки;
  • Последняя производительность устройства.

Общие ориентации сапфировых пластин

Ориентация Общая обозначение Типичные приложения
С-плоскость (0001) Светодиоды, эпитаксии GaN, полупроводниковые субстраты
А-плоскость (11-20) Неполярная эпитаксия и специализированное оптическое применение
Р-плоскость (1-102) Кремний на сапфире и электронные приложения
М-плоскость (10-10) Неполярные исследования ГаН и специализированные устройства

С-плоскость сапфира широко используется для светодиодов на основе GaN и полупроводниковой эпитаксии.в то время как A-плоскость и M-плоскость используются в приложениях, которые выигрывают от неполярных кристаллических поверхностей.

Методы проверки ориентации

Ориентация кристаллов обычно измеряется с помощью рентгеновских методов.

Общие методы включают:

  • Дифракция рентгеновских лучей;
  • Лау ретро-рефлексия;
  • рентгеновская гониометрия;
  • Ориентационное отображение на нескольких позициях шариков.

Одно измерение ориентации может быть недостаточным для большого шарика.Средний и хвостовой концы могут помочь определить ориентационный дрейф или регионы, затронутые низкими углами границ.

Ориентация Толерантность

Допустимая толерантность ориентации зависит от конечного применения.

В докладе об инспекции следует проводить различие между:

  • номинальная кристаллическая плоскость;
  • фактически измеренная плоскость;
  • Угол отсека;
  • направление отхода;
  • неопределенность измерения;
  • Изменение ориентации по всему шарику.

Угол отсека и направление отсека не должны объединяться в одно неоднозначное значение.

Дефекты пузырьков в сапфировых булях

Пузыри - это внутренние дефекты, похожие на пустоту, которые могут образовываться во время роста кристалла сапфира.

Исследования производства сапфира показывают, что inclusions пузырей, вывихы и низкоугольные границы зерна являются важными дефектами сыпучих кристаллов.Их образование тесно связано с условиями плавления и формой и устойчивостью плавильного интерфейсаОбзор интерфейса плавильного кристалла в производстве сапфира

Почему образуются пузыри

На образование пузырей могут влиять:

  • Газ, застрявший в расплаве;
  • Загрязнение сырья;
  • атмосфера печи;
  • скорость роста кристаллов;
  • колебания температуры;
  • Конвекция плавления;
  • Форма интерфейса;
  • состояние плавильного котла;
  • Местная нестабильность во время затвердевания.

Точный механизм зависит от метода роста кристаллов и условий печи.

Почему пузыри важны

Пузырь может влиять как на оптические, так и на полупроводниковые пластины.

Возможные последствия включают:

  • Рассеивание света;
  • Сниженная оптическая передача;
  • локальная концентрация напряжения;
  • трещины во время нарезания;
  • Поверхностные ямы после шлифования или полировки;
  • отклонение при автоматизированной оптической проверке;
  • Сниженная прозрачная диафрагма;
  • Эпитаксические дефекты, если пузырь пересекает поверхность пластины.

Глубоко закопанный пузырь может казаться безобидным в шарике, но после того, как шарик разрезан, он становится открывающейся ямой.

Методы проверки пузырей

В зависимости от размера шариков и оптического состояния, для проверки пузырей могут использоваться:

  • освещение яркого поля;
  • освещение темного поля;
  • Колимированный световой провод;
  • Лазерное рассеивание;
  • Боковое освещение;
  • оптическая микроскопия;
  • Автоматическая визуализация и картография дефектов.

Дефекты должны регистрироваться по расположению, размеру и плотности. Простое утверждение, такое как "нет видимых пузырей", трудно проверить, если не определены условия освещения и порог обнаружения.

Включения и чужеродный материал

Инклюзии - это твердые инородные фазы или области, состав которых отличается от окружающего сапфирового кристалла.

Потенциальные источники включают:

  • Загрязнение сырья;
  • Загрязнение плавильным месторождением;
  • Огнеупорные частицы;
  • Нерастворенный алюминиевый спирт;
  • Деградация компонентов печи;
  • Местная химическая сегрегация.

Включения могут появляться в виде темных точек, отражающих частиц, облачных областей или центров рассеяния.

Даже небольшие пробои могут стать причиной неисправности при резке и полировании, потому что сапфир твердый, но хрупкий.Местные различия в тепловом расширении или механических свойствах создают напряжение вокруг включения.

Для оптического сапфира инклюзии уменьшают качество передачи и прозрачность диафрагмы.

Трещины и повреждения подповерхности

Сапфировые шарики могут развивать трещины во время роста, охлаждения, отжига, транспортировки или предварительной обработки.

Общие типы трещин

  • Поверхностные трещины;
  • радиальные трещины;
  • Осяные трещины;
  • трещины на краю;
  • Внутренние трещины;
  • трещины от теплового удара;
  • Подземные трещины, вызванные измельчением.

Некоторые трещины легко видны, в то время как другие могут быть обнаружены только при направленном освещении или неразрушающем испытании.

Почему небольшие трещины опасны

Небольшая трещина вблизи края шарика может распространяться во время:

  • Стержневые;
  • шлифовка диаметра;
  • Нарезка проволоки;
  • Ультразвуковая очистка;
  • Лапирование;
  • Тепловая обработка.

Если трещина достигает планируемой области ядра, окружающий объем следует исключить или отнести к менее требовательному продукту.

Перерезание трещины без первоначального нанесения на нее карты может повредить режущую проволоку, вызвать разрыв вафры и загрязнение оборудования обработки фрагментами.

Остатковый стресс и стрессовое нарушение

Остаточное напряжение является еще одним важным параметром качества шариков.

Стресс может быть следствием:

  • Большие тепловые градиенты;
  • Неравномерное охлаждение;
  • Неравномерные интерфейсы плавильных кристаллов;
  • Изменения диаметра кристалла;
  • нестабильность темпов роста;
  • Ограничения на семена;
  • дефекты и включения;
  • Недостаточное отжигание.

Последствия стресса

Остатковое напряжение может вызвать:

  • Трещины во время разделки или нарезания;
  • Протяженность вафры и варп;
  • Неравномерность толщины после обшивки;
  • Неравномерное полирование;
  • Окрашивание краев;
  • Местное оптическое двойное преломление;
  • Размерная нестабильность при нагревании;
  • Сниженная механическая прочность.

Исследования показали, что нерегулярное изношение во время ранней обработки сапфировых пластин может повлиять на механически сформированную пластинку.Таким образом, стресс Буле и стресс, вызванный обработкой, должны рассматриваться как отдельные, но взаимодействующие факторы.Исследование формирования лука при переработке сапфировых пластин

Инспекция поляризованным светом

Сапфир является оптически анизотропным, поэтому оценка напряжения требует соответствующей конфигурации проверки для выбранного кристаллографического направления.

Поляроскоп или установка с перекрестным поляризатором может выявить оптические шаблоны, связанные со стрессом.

Система контроля должна определять:

  • длина волны света;
  • ориентация поляризатора;
  • Ориентация на буль;
  • длина оптического пути;
  • геометрия изображения;
  • Стандарт принятия.

Для скрининга полезна качественная проверка поляризованным светом, но для количественной оценки напряжения могут потребоваться калиброванные фотоэластические измерения, спектроскопия Рамана или другие специализированные методы..

Границы зерна с низким углом

Буль, предназначенная для одного кристалла, может содержать соседние области с небольшой кристаллографической дезориентацией.

Их трудно определить при обычном визуальном осмотре, но они могут влиять на:

  • однородность ориентации;
  • Механическая прочность;
  • Плоскость пластины;
  • Поведение полировки;
  • Единообразие эпитаксии;
  • Устройство дает сигнал.

Рентгеновская топография, ориентационное отображение или методы офорта могут помочь обнаружить эти границы.

Если низкоугольная граница пересекает запланированное ядро, то пластины, вырезанные из этой области, могут показывать различную кристаллическую ориентацию на одной поверхности.Такие пластинки могут быть непригодны для требовательных эпитаксиальных применений, даже если они кажутся оптически прозрачными.

Вывих и качество кристаллов

Их плотность и распределение зависят от условий роста кристалла, теплового напряжения и метода роста.

Вывих может повлиять на:

  • Механическая прочность;
  • Плотность резной ямы;
  • оптическое качество;
  • Подготовка поверхности;
  • Поведение эпитаксиальной пленки.

Методы проверки могут включать:

  • рентгеновская топография;
  • Селективное химическое гравирование;
  • измерение плотности резки;
  • оптическая микроскопия;
  • Синхротронная или лабораторная рентгенография.

Не каждое применение требует одного и того же предела плотности дислокации.Оптические окна, светодиодные подложки и исследовательские пластины могут иметь различные критерии приемлемости.

Размерное осмотр булы

Прежде чем рассчитать урожайность, необходимо точно измерить физические размеры шариков.

К важным измерениям относятся:

  • Максимальный и минимальный диаметры;
  • Общая длина;
  • прямая полезная длина;
  • Конькость;
  • Круглость;
  • Нерегулярность поверхности;
  • Исключение семенного конца;
  • исключение задней части;
  • Глубина дефекта края.

Большие номинальные размеры шариков могут вводить в заблуждение, если для достижения целевого диаметра ядра необходимо удалить значительную наружную зону.

Карта диаметра вдоль длины шарика помогает определить, где можно извлечь полноразмерное цилиндрическое ядро.

Картографирование булы перед кореном

Практическая карта шариков сочетает в себе информацию о измерениях, кристаллографии и дефектах.

Каждый дефект может быть зарегистрирован с помощью:

  • Положение оси;
  • радиальное положение;
  • Положение окружности;
  • тип дефекта;
  • Размер дефекта;
  • Метод проверки;
  • уровень доверия;
  • Необходимая граница исключения.

Эта карта позволяет инженерам выбирать местонахождение ядра и направление резки, которые максимизируют полезный материал.

В некоторых случаях наиболее ценным результатом является не одно большое ядро.

Вычисление теоретической производительности пластинки

Простое теоретическое количество пластинок можно оценить, используя:

Не используемый. Не используемый.

где:

  • Не теоретический.теоретическое количество ломтиков;
  • Используемый- используемая длина ядра;
  • СлайсT_\text{slice}начальная толщина лома;
  • КкерфК_\text{керф}это материал, потерянный при каждом разрезе.

Первоначальная толщина ломты должна включать в себя достаточное количество:

  • Лапирование;
  • шлифование;
  • Полировка;
  • CMP;
  • конечная допустимая толщина;
  • Коррекция дуга и варпа.

Эта формула предоставляет только оценку планирования, не включая разрыв, исключение краев, отклонения ориентации или потери качества поверхности.

Оценка полезного урожая

Более реалистичную оценку можно выразить следующим образом:

Yusable=Ycore×Yslice×Ylap×Ypolish×Yfinal inspectionY_\text{usable}= Y_\text{core} \times Y_\text{slice} \times Y_\text{lap} \times Y_\text{polish} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection}\times Y_\text{core} \times Y_\text{slice} \times Y_\text{lap} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text}

Каждая производительность процесса должна основываться на фактических производственных данных по классу шариков, диаметру пластины, ориентации и требуемой спецификации.

Основные причины потери урожая

Стадия обработки Типичные причины потери урожая
Выбор булей Пузыри, включения, напряжение, ошибка ориентации
Корневища Трещины, недостаточный диаметр, не централизованное ядро
Нарезка Потеря резки, сломанные ломтики, распространение трещин
Лапирование Потеря толщины, отломки, неравномерное удаление
Полировка Поверхностные ямы, царапины, чрезмерное удаление
Заключительная проверка TTV, дуг, варп, ориентация или отторжение поверхности

Используемая урожайность должна измеряться количеством пластин, соответствующих окончательной спецификации, а не просто количеством произведенных ломтиков.

Пример планирования урожайности

Предположим, что сапфирное ядро имеет измеренную полезную длину 120 мм после исключения семенного конца, хвостового конца и дефектных областей.

Если планируемая толщина нарезки равна 0,75 мм и эффективная потеря нарезки равна 0,20 мм, теоретическая производительность равна:

Нтеоретический=1200.75+0.20≈126N_\text{теоретический}= \frac{120}{0.75+0.20} \approx126

Если совокупная урожайность ниже по производству составляет 85%, предполагаемое количество приемлемых пластин становится приблизительно:

126×0,85≈107126\кратно 0,85\приблизительно107

Фактическая проницаемость, допустимость обработки и урожайность в дальнейшем зависит от оборудования для резки, диаметра пластины, ориентации кристаллов и окончательной спецификации.

Методы проверки и их роль

Инспекционный пункт Типичный мет