專利名稱：一種晶體材料晶向的測量方法
技術領域：
本發明涉及一種測量晶體晶向偏差或晶棒加工晶面的晶向的方法，具體來說涉及一種晶體晶向偏差或晶棒加工晶面的晶向的X射線檢測方法。
背景技術：
單晶材料在尖端科學技術中有著廣泛的用途，例如單晶硅、藍寶石單晶等，由于單晶材料的特殊晶體結構和晶體的特性，在半導體行業和光學的光學透鏡、棱鏡、觀察窗口中應用廣泛，在特定的晶向下光學特性顯著，但是在測量晶體晶向時現有的定向儀和測向方法無法精準測量和晶向校正。現有技術的定向方法有單一測量法和雙向測量法，多采用的是雙向測量法。此種方法主要是將樣品晶體放在旋轉回臺的專用夾具中，先進行X軸方向調整，再將旋轉回臺順時針(或逆時針)旋轉90度，進行Y軸方向調整，多次重復以上操作，直至在0-90度范圍內，測量值不變，此時為校正好的晶向晶面。如圖1所示，為現有技術的一種單晶材料晶向的測量方法，測試前，在試樣14宏觀表面的中心畫上十字線，扣在玻璃板上。用吸盤16的外端面圈住試樣14,從吸盤16另一側的孔中用膠泥13將試樣14粘接，然后將吸盤16穿過刻度盤12固定在軸套端面7上。在試樣14進行測試時，將XRD探測器移到某種晶面衍射出現的2 Θ位置上不動。在啟動電機10讓試樣14快速自轉的同時，進行Θ掃描，得到階梯線的包絡圖。在采集的圖譜上確定衍射極大值出現的位置Al、A2值，二者之差的平均值就是所要測的晶向偏離角B。在探測器仍保持在2 Θ位置，讓Θ軸移到Al或A2位置也保持不動的情況下，僅讓試樣緩慢自轉，通過顯示屏看衍射極大值對應的試樣十字劃線在刻度盤12上的角度，該角度即是晶向偏離角在宏觀表面的投影——方位角C。利用步進電機，可以找到C，實現單晶定向。對于塊體單晶將原切下的試樣位置復原依據B和C就可以在切割機切出某晶面。此種晶向測量方法存在以下缺點:1、測試需要一個宏觀表面，即一個光滑平面，增加了測試前的加工工序；2、此種測試對于薄膜、晶片、塊體等有形試樣而言適用，對于形狀不規則表面粗糙的試樣不適用，測試試樣范圍窄；3、試樣需被緊貼在吸盤上，對于大尺寸如6寸、8寸等很難固定；4、在找準偏離角后，需拆卸試樣，根據測試值重新固定，進入下道工序，沒有加工連貫性；5、找方位角是使用刻度盤讀數，存在讀數誤差。為解決上述難題，提出一種晶體材料晶向的測量方法。
發明內容
本發明采用的測量方法是對晶體晶面的晶向掃描，通過掃面曲線找出峰值下的晶體位置角度，同時通過波谷的位置角度測量出該位置角度下晶體晶向的角度偏差。只需一次掃描，兩次制動旋轉就可以精準的校正晶向。本發明提供如下一種晶體材料晶向的測量方法，利用測量儀器對晶體材料晶向進行測量，所述測量儀器包括:旋轉工作臺組件、超聲波探測器、定向頭、電機、XRD(X-raydiffraction, X射線衍射)探測器和顯示器；該方法包含以下步驟:將晶體固定在所述旋轉工作臺組件的夾具中，利用所述超聲波探測器設定一個用于測量的虛擬平面；所述定向頭向下運動，在所述超聲波探測器探測下，至所述設定的虛擬平面停止;所述旋轉工作臺組件在所述電機帶動下進行360度旋轉，同時用所述XRD探測器對晶體晶面的晶向進行掃描；將晶體的晶向特性以示意波形的方式在所述顯示器中顯示，所述波形中相鄰兩個波峰位置相差180度、相鄰兩個波谷位置相差180度；任意取一波峰位置，其位置角度為Θ，那么Θ+90度位置為晶向角度偏差最大位置，將工作臺旋轉至此位置，測出晶向角度；根據所述晶向角度計算得出偏差值；根據所述偏差值通過所述夾具中的調角組件校正晶向角度，從而得到標準的晶向角度。上述旋轉工作臺組件在所述電機帶動下進行360度旋轉的旋轉精度< 30"。本發明的測量方法的特點是:1、將試樣放在旋轉工作臺組件上的夾具中，適合大尺寸和不規則晶體測量；2、利用超聲波探測器設定一個測量的虛擬平面，適用于光滑平面、粗糙平面或凹凸不平的表面；3、在找準偏離角后，可以通過調角組件將晶向現場糾正，糾正后將夾具拆卸進入下道 工序，方便快捷；4、所有角度顯示為數字顯示，精確到小數點3位，避免了讀數誤差。
圖1是現有技術的晶向測量工作臺；圖2是本發明的旋轉工作臺及調角組；圖3是本發明的顯示器曲線示意圖；圖4是本發明的定向頭示意圖。
具體實施例方式利用測量儀器對晶體材料晶向進行測量，所述測量儀器包括:旋轉工作臺組件18、超聲波探測器24、定向頭20、電機27、XRD探測器和顯示器(未圖示)。如圖2，將晶體固定在旋轉工作臺組件18的夾具中，利用超聲波探測器24設定一個用于測量的虛擬平面，定向頭20向下運動，在超聲波探測器24探測下，至所設定的虛擬平面停止，旋轉工作臺組件18在電機27帶動下進行360度旋轉，旋轉精度< 30"，同時用XRD探測器進行掃描，根據晶體的特性會在顯示器中顯示如圖3所示的示意圖的波形，圖3中X軸為旋轉工作臺的位置角度，Y軸為晶向角度測量的角度值(數字精確到小數點后3位)，圖中相鄰兩個波峰位置相差180度，相鄰兩個波谷位置相差180度。根據布拉格定理，波峰位置為標準晶向位置，波谷位置為晶向角度偏差最大位置。任意取一波峰位置，位置角度為Θ，那么Θ+90度位置為晶向角度偏差最大位置，將工作臺旋轉至此位置，測出晶向角度，計算得出偏差值，根據此偏差值通過夾具中的調角組件21校正晶向角度，從而得到標準的晶向晶面。本發明的定向方法是自動對晶體360度旋轉掃描，能快速定位角度偏差最大位置，方法簡單精確，圖形顯示定向曲線，直觀清楚。本測量方法適用于自動控制，減少人為誤差，節約時間。本發明不限于以上對實施例的描述，本領域技術人員根據本發明揭示的內容，在本發明基礎上不必經過創造性勞動所`進行的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種晶體材料晶向的測量方法，利用測量儀器對晶體材料晶向進行測量，所述測量儀器包括:旋轉工作臺組件、超聲波探測器、定向頭、電機、XRD探測器和顯示器；該方法包含以下步驟: 將晶體固定在所述旋轉工作臺組件的夾具中，利用所述超聲波探測器設定一個用于測量的虛擬平面； 所述定向頭向下運動，在所述超聲波探測器探測下，至所述設定的虛擬平面停止； 所述旋轉工作臺組件在所述電機帶動下進行360度旋轉，同時用所述XRD探測器對晶體晶面的晶向進行掃描； 將晶體的晶向特性以示意波形的方式在所述顯示器中顯示，所述波形中相鄰兩個波峰位置相差180度、相鄰兩個波谷位置相差180度； 任意取一波峰位置，其位置角度為Θ，那么Θ+90度位置為晶向角度偏差最大位置，將工作臺旋轉至此位置，測出晶向角度； 根據所述晶向角度計算得出偏差值； 根據所述偏差值通過所述夾具中的調角組件校正晶向角度，從而得到標準的晶向角 度。
2.如權利要求1所述的一種晶體材料晶向的測量方法，其特征在于，所述360度旋轉的旋轉精度< 30"。
全文摘要
本發明提供一種晶體晶向偏差或晶棒加工晶面的晶向的X射線檢測方法，采用的測量方法是對晶體晶面的晶向掃描，通過掃面曲線找出峰值下的晶體位置角度，同時通過波谷的位置角度測量出該位置角度下晶體晶向的角度偏差。只需一次掃描，兩次制動旋轉就可以精準的校正晶向。
文檔編號G01N23/20GK103234991SQ20131013287
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月1日 優先權日2013年4月1日
發明者林鴻良, 陳俊 申請人:合肥晶橋光電材料有限公司
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