专利名称：一种晶体材料晶向的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量晶体晶向偏差或晶棒加工晶面的晶向的方法，具体来说涉及一种晶体晶向偏差或晶棒加工晶面的晶向的X射线检测方法。
背景技术：
单晶材料在尖端科学技术中有着广泛的用途，例如单晶硅、蓝宝石单晶等，由于单晶材料的特殊晶体结构和晶体的特性，在半导体行业和光学的光学透镜、棱镜、观察窗口中应用广泛，在特定的晶向下光学特性显著，但是在测量晶体晶向时现有的定向仪和测向方法无法精准测量和晶向校正。现有技术的定向方法有单一测量法和双向测量法，多采用的是双向测量法。此种方法主要是将样品晶体放在旋转回台的专用夹具中，先进行X轴方向调整，再将旋转回台顺时针(或逆时针)旋转90度，进行Y轴方向调整，多次重复以上操作，直至在0-90度范围内，测量值不变，此时为校正好的晶向晶面。如图1所示，为现有技术的一种单晶材料晶向的测量方法，测试前，在试样14宏观表面的中心画上十字线，扣在玻璃板上。用吸盘16的外端面圈住试样14,从吸盘16另一侧的孔中用胶泥13将试样14粘接，然后将吸盘16穿过刻度盘12固定在轴套端面7上。在试样14进行测试时，将XRD探测器移到某种晶面衍射出现的2 Θ位置上不动。在启动电机10让试样14快速自转的同时，进行Θ扫描，得到阶梯线的包络图。在采集的图谱上确定衍射极大值出现的位置Al、A2值，二者之差的平均值就是所要测的晶向偏离角B。在探测器仍保持在2 Θ位置，让Θ轴移到Al或A2位置也保持不动的情况下，仅让试样缓慢自转，通过显示屏看衍射极大值对应的试样十字划线在刻度盘12上的角度，该角度即是晶向偏离角在宏观表面的投影——方位角C。利用步进电机，可以找到C，实现单晶定向。对于块体单晶将原切下的试样位置复原依据B和C就可以在切割机切出某晶面。此种晶向测量方法存在以下缺点:1、测试需要一个宏观表面，即一个光滑平面，增加了测试前的加工工序；2、此种测试对于薄膜、晶片、块体等有形试样而言适用，对于形状不规则表面粗糙的试样不适用，测试试样范围窄；3、试样需被紧贴在吸盘上，对于大尺寸如6寸、8寸等很难固定；4、在找准偏离角后，需拆卸试样，根据测试值重新固定，进入下道工序，没有加工连贯性；5、找方位角是使用刻度盘读数，存在读数误差。为解决上述难题，提出一种晶体材料晶向的测量方法。
发明内容
本发明采用的测量方法是对晶体晶面的晶向扫描，通过扫面曲线找出峰值下的晶体位置角度，同时通过波谷的位置角度测量出该位置角度下晶体晶向的角度偏差。只需一次扫描，两次制动旋转就可以精准的校正晶向。本发明提供如下一种晶体材料晶向的测量方法，利用测量仪器对晶体材料晶向进行测量，所述测量仪器包括:旋转工作台组件、超声波探测器、定向头、电机、XRD(X-raydiffraction, X射线衍射)探测器和显示器；该方法包含以下步骤:将晶体固定在所述旋转工作台组件的夹具中，利用所述超声波探测器设定一个用于测量的虚拟平面；所述定向头向下运动，在所述超声波探测器探测下，至所述设定的虚拟平面停止;所述旋转工作台组件在所述电机带动下进行360度旋转，同时用所述XRD探测器对晶体晶面的晶向进行扫描；将晶体的晶向特性以示意波形的方式在所述显示器中显示，所述波形中相邻两个波峰位置相差180度、相邻两个波谷位置相差180度；任意取一波峰位置，其位置角度为Θ，那么Θ+90度位置为晶向角度偏差最大位置，将工作台旋转至此位置，测出晶向角度；根据所述晶向角度计算得出偏差值；根据所述偏差值通过所述夹具中的调角组件校正晶向角度，从而得到标准的晶向角度。上述旋转工作台组件在所述电机带动下进行360度旋转的旋转精度< 30"。本发明的测量方法的特点是:1、将试样放在旋转工作台组件上的夹具中，适合大尺寸和不规则晶体测量；2、利用超声波探测器设定一个测量的虚拟平面，适用于光滑平面、粗糙平面或凹凸不平的表面；3、在找准偏离角后，可以通过调角组件将晶向现场纠正，纠正后将夹具拆卸进入下道 工序，方便快捷；4、所有角度显示为数字显示，精确到小数点3位，避免了读数误差。
图1是现有技术的晶向测量工作台；图2是本发明的旋转工作台及调角组；图3是本发明的显示器曲线示意图；图4是本发明的定向头示意图。
具体实施例方式利用测量仪器对晶体材料晶向进行测量，所述测量仪器包括:旋转工作台组件18、超声波探测器24、定向头20、电机27、XRD探测器和显示器(未图示)。如图2，将晶体固定在旋转工作台组件18的夹具中，利用超声波探测器24设定一个用于测量的虚拟平面，定向头20向下运动，在超声波探测器24探测下，至所设定的虚拟平面停止，旋转工作台组件18在电机27带动下进行360度旋转，旋转精度< 30"，同时用XRD探测器进行扫描，根据晶体的特性会在显示器中显示如图3所示的示意图的波形，图3中X轴为旋转工作台的位置角度，Y轴为晶向角度测量的角度值(数字精确到小数点后3位)，图中相邻两个波峰位置相差180度，相邻两个波谷位置相差180度。根据布拉格定理，波峰位置为标准晶向位置，波谷位置为晶向角度偏差最大位置。任意取一波峰位置，位置角度为Θ，那么Θ+90度位置为晶向角度偏差最大位置，将工作台旋转至此位置，测出晶向角度，计算得出偏差值，根据此偏差值通过夹具中的调角组件21校正晶向角度，从而得到标准的晶向晶面。本发明的定向方法是自动对晶体360度旋转扫描，能快速定位角度偏差最大位置，方法简单精确，图形显示定向曲线，直观清楚。本测量方法适用于自动控制，减少人为误差，节约时间。本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所`进行的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种晶体材料晶向的测量方法，利用测量仪器对晶体材料晶向进行测量，所述测量仪器包括:旋转工作台组件、超声波探测器、定向头、电机、XRD探测器和显示器；该方法包含以下步骤: 将晶体固定在所述旋转工作台组件的夹具中，利用所述超声波探测器设定一个用于测量的虚拟平面； 所述定向头向下运动，在所述超声波探测器探测下，至所述设定的虚拟平面停止； 所述旋转工作台组件在所述电机带动下进行360度旋转，同时用所述XRD探测器对晶体晶面的晶向进行扫描； 将晶体的晶向特性以示意波形的方式在所述显示器中显示，所述波形中相邻两个波峰位置相差180度、相邻两个波谷位置相差180度； 任意取一波峰位置，其位置角度为Θ，那么Θ+90度位置为晶向角度偏差最大位置，将工作台旋转至此位置，测出晶向角度； 根据所述晶向角度计算得出偏差值； 根据所述偏差值通过所述夹具中的调角组件校正晶向角度，从而得到标准的晶向角 度。
2.如权利要求1所述的一种晶体材料晶向的测量方法，其特征在于，所述360度旋转的旋转精度< 30"。
全文摘要
本发明提供一种晶体晶向偏差或晶棒加工晶面的晶向的X射线检测方法，采用的测量方法是对晶体晶面的晶向扫描，通过扫面曲线找出峰值下的晶体位置角度，同时通过波谷的位置角度测量出该位置角度下晶体晶向的角度偏差。只需一次扫描，两次制动旋转就可以精准的校正晶向。
文档编号G01N23/20GK103234991SQ20131013287
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者林鸿良, 陈俊 申请人:合肥晶桥光电材料有限公司
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