專利名稱：一種晶體材料晶向的測量方法
技術領域：
本發(fā)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(yè)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(xiàn)有的定向儀和測向方法無法精準測量和晶向校正。現(xiàn)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(nèi)，測量值不變，此時為校正好的晶向晶面。如圖1所示，為現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)單晶定向。對于塊體單晶將原切下的試樣位置復原依據(jù)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(guī)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(jù)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(shù)，存在讀數(shù)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)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(jù)所述晶向角度計算得出偏差值；根據(jù)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(fā)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(guī)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(xiàn)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(shù)字顯示，精確到小數(shù)點3位，避免了讀數(shù)誤差。
圖1是現(xiàn)有技術的晶向測量工作臺；圖2是本發(fā)明的旋轉工作臺及調角組；圖3是本發(fā)明的顯示器曲線示意圖；圖4是本發(fā)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(jù)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(shù)字精確到小數(shù)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(jù)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(jù)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(fā)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(jié)約時間。本發(fā)明不限于以上對實施例的描述，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明揭示的內(nèi)容，在本發(fā)明基礎上不必經(jīng)過創(chuàng)造性勞動所`進行的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
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(jù)所述晶向角度計算得出偏差值； 根據(jù)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(fā)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(yōu)先權日2013年4月1日
發(fā)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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