c向藍(lán)寶石晶棒a向平邊的快速確定與加工方法
【專利說明】
[0001](一)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及藍(lán)寶石晶棒加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種r向與平邊位置由特殊要求的C向藍(lán)寶石晶棒a向平邊的快速確定與加工方法。
[0002](二)
【背景技術(shù)】
藍(lán)寶石(Sapphire，又稱白寶石，分子式為Al2O3)單晶是一種用途廣泛的基片材料，是當(dāng)前藍(lán)、紫、白光發(fā)光二極管(LED)和藍(lán)光激光器(LD)工業(yè)的首選基片(需首先在藍(lán)寶石基片上外延氮化鎵薄膜)，也是重要的超導(dǎo)薄膜基片。
[0003]藍(lán)寶石單晶是一種典型的各向異性晶體，不同方向上晶體性質(zhì)不同，因此不同晶向的藍(lán)寶石材料用途也不一樣。藍(lán)寶石晶體最常用的晶面主要有c、a、m和r面，其中a、m與c面垂直，相鄰a面與m面間的夾角為30°，r面與c面間夾角為57° 36'，]"面與111面間夾角為32° 24'。^面為藍(lán)寶石晶體中的非極性面，因此r面在藍(lán)寶石器件中的位置不同，藍(lán)寶石器件的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)以及光學(xué)等性能將產(chǎn)生很大差異，這也將影響藍(lán)寶石器件的后續(xù)加工性能、加工效率和加工成品率。為了使藍(lán)寶石晶棒及后續(xù)藍(lán)寶石制品的晶體結(jié)構(gòu)一致，目前較常用的方法是在藍(lán)寶石晶棒上加工一個(gè)a向面，作為加工成晶片后的定位邊，使藍(lán)寶石晶片的r向位置保持一致。
[0004]通常，c向藍(lán)寶石晶棒a向平邊的確定方法為:首先將晶棒放置在X射線衍射儀樣品臺(tái)上，通過旋轉(zhuǎn)晶棒找到六個(gè)a向的位置，并將它們標(biāo)示在晶棒端面上；然后找到晶棒上r向所在的位置，并將其標(biāo)示在晶棒端面；最后根據(jù)要求的r面與平邊a面的位置關(guān)系，選擇一個(gè)a面進(jìn)行平邊加工。這種確定平邊的方法工藝過程繁瑣，需要先后進(jìn)行a向和r向的檢測(cè)，且每次檢測(cè)之前均要對(duì)XRD衍射儀相應(yīng)部位進(jìn)行調(diào)位，檢測(cè)過程效率低，檢測(cè)時(shí)間較長。
[0005](三)

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種r向相對(duì)平邊位置一致的操作更簡便、效率更高、定位準(zhǔn)確的c向藍(lán)寶石晶棒的a向平邊確定及加工方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:通過在XRD衍射儀上安置一個(gè)輔助裝置，首先找到一個(gè)r向，并在晶棒上標(biāo)出所對(duì)應(yīng)的位置，然后再標(biāo)示出與其垂直的a向晶面位置，最后根據(jù)要求選定一個(gè)方向進(jìn)行a向定位邊的加工；其具體工藝過程如下:
(1)安放定向輔助裝置:將一個(gè)中心軸與X射線定向儀樣品臺(tái)平面成57°36r，與X射線定向儀測(cè)量板平面成32° 24r的斜面為空心半圓柱的直角梯形臺(tái)安放在XRD衍射儀樣品臺(tái)上；
(2)XRD衍射儀調(diào)位:將XRD衍射儀的入射角和衍射角分別調(diào)整到r向的Θ (12 ° 48 ’)和 2Θ (25。36，)處;
(3)放置晶棒:將端面為c面的藍(lán)寶石晶棒放置在定向輔助裝置的空心半圓柱內(nèi)，使晶棒的中心軸平行于定向輔助裝置的中心軸；
(4)旋轉(zhuǎn)晶棒:以晶棒的中心軸為中心旋轉(zhuǎn)晶棒，旋轉(zhuǎn)過程中晶棒的中心軸始終平行于定向輔助裝置的空心半圓柱的中心軸； (5)檢測(cè)r向:旋轉(zhuǎn)晶棒，找到r面反射的X射線出現(xiàn)峰值的位置，并在晶棒上標(biāo)示出來；
(6)標(biāo)示a面:將晶棒固定在r面反射的X射線出現(xiàn)峰值的位置，以晶棒中心軸為中心、沿晶棒圓周方向，在與r向逆時(shí)針方向相間90°或與r軸順時(shí)針方向相間90°的位置，把相應(yīng)的a面標(biāo)示在藍(lán)寶石晶棒端面c面上；
(7)定位邊加工:根據(jù)要求進(jìn)行a向定位邊加工。
[0007]本發(fā)明開始測(cè)試之前，先把XRD衍射儀上的計(jì)數(shù)器調(diào)整到被測(cè)r晶面的理論2 Θ角(25° 36’)位置，同時(shí)將入射角調(diào)整到12° 48’位置。藍(lán)寶石晶棒R向定向輔助裝置為斜面為空心半圓柱面的直角梯形臺(tái)，空心半圓柱的中心軸與XRD衍射儀樣品臺(tái)平面成57° 36’，與X射線定向儀測(cè)量板平面成32° 24’。藍(lán)寶石晶棒放置在定向輔助裝置的空心半圓柱內(nèi)后，晶棒的中心軸c軸平行于空心半圓柱的中心軸。確定r向后，以晶棒中心軸為中心、在與r軸逆時(shí)針方向相間90°或順時(shí)針方向相間90°的位置，把相應(yīng)的a面標(biāo)示在藍(lán)寶石晶棒端面上。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)通過安放輔助裝置，可在普通定向儀上快速、簡便、準(zhǔn)確地找到藍(lán)寶石晶棒中的r向位置；
(2)找到r向后，利用r面與a面的特殊位置關(guān)系在藍(lán)寶石晶棒端面c面上標(biāo)示a面，藍(lán)寶石晶棒端面只有一個(gè)標(biāo)示面，避免出現(xiàn)選錯(cuò)a面的問題；
(3)平邊確定及加工工藝過程簡單，只需一次定向，就能準(zhǔn)確找到所需a向平邊的位置，簡化了定向過程，顯著縮短藍(lán)寶石晶棒定位面加工所需時(shí)間；
(4)加工平邊后，晶棒內(nèi)r向位置相同，可以顯著提高后續(xù)加工的成品率，降低藍(lán)寶石晶片的生廣制造成本。
[0009](四)
【附圖說明】
圖1為藍(lán)寶石晶體中各晶面在C面上的投影示意圖；
圖2為c向藍(lán)寶石晶棒a向平邊的快速確定與加工工藝流程圖；
圖3為XRD衍射儀調(diào)位后的位置關(guān)系示意圖；
圖4為r向定向輔助裝置的示意圖；
圖5為藍(lán)寶石晶棒端面c面上標(biāo)示r向和a面的示意圖。
[0010](五)
【具體實(shí)施方式】
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0011]圖1為藍(lán)寶石晶體中各晶面在c面上的投影示意圖，當(dāng)檢測(cè)的r面為圖中的rl時(shí)，所述的與r向具有特殊位置關(guān)系的平邊a面為圖1中與標(biāo)示的a向垂直的左右兩個(gè)邊所在的平面。
[0012]結(jié)合圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種c向藍(lán)寶石晶棒a向平邊的快速確定與加工方法。所述方法的工藝過程包括:
結(jié)合圖3，S100，XRD衍射儀調(diào)位:將XRD衍射儀入射線10調(diào)整到與衍射儀上的測(cè)量板20的后面Fl成12° 48’夾角的位置，將計(jì)數(shù)器30的位置調(diào)整到與測(cè)量板20的后面Fl成12° 48’夾角的位置。
[0013]結(jié)合圖4，S200，安置輔助裝置:輔助裝置40為斜面為空心半圓柱面的直角梯形臺(tái)結(jié)構(gòu)，空心半圓柱的中心軸與輔助裝置40的底面F2成57° 36’夾角，與輔助裝置的前面F3成32° 24’夾角，輔助裝置40的高度與測(cè)量板20的高度相同，將輔助裝置40平放在XRD衍射儀樣品臺(tái)50上，使輔助裝置40的前面F3緊貼XRD衍射儀測(cè)量板20的后面Fl。
[0014]S300，用XRD衍射儀檢測(cè)一個(gè)r向:將c向藍(lán)寶石晶棒放置在輔助裝置40的空心半圓柱內(nèi)，使晶棒的中心軸c軸平行與輔助裝置40的空心半圓柱的中心軸，以晶棒的中心軸c軸為中心旋轉(zhuǎn)晶棒，XRD衍射儀出現(xiàn)峰值時(shí)，即找到晶棒內(nèi)一個(gè)r向。
[0015]結(jié)合圖5，S400，在晶棒上標(biāo)示所測(cè)得的r向位置:將晶棒固定在S300找到的r向，在c向藍(lán)寶石晶棒的端面F4上標(biāo)示r向投影位置；
結(jié)合圖5，S500，在晶棒端面標(biāo)示出a面所在位置:以晶棒中心軸為中心、在與r向逆時(shí)針方向相間90°或與r向順時(shí)針方向相間90°的位置，把相應(yīng)的a面I或II標(biāo)示在藍(lán)寶石晶棒端面F4上；
S600，根據(jù)r向要求選擇a面:根據(jù)要求中所規(guī)定的r向與a向平邊的位置關(guān)系，在S500中端面F4上標(biāo)示的兩個(gè)a面I或II中選擇一個(gè)；
S700，a向平邊的加工:沿著S600中選擇的a面I或II進(jìn)行平邊加工。
[0016]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只限于這些說明。對(duì)于具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)的人員來講，可以很容易對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變更和修改，這些變更和修改都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種C向藍(lán)寶石晶棒的a向平邊確定及加工方法，其特征在于該方法包括在XRD衍射儀上安置一個(gè)輔助裝置，首先找到一個(gè)r向，并在晶棒上標(biāo)出所對(duì)應(yīng)的位置，然后再標(biāo)示出與其垂直的a向晶面位置，最后根據(jù)要求選定一個(gè)方向進(jìn)行a向定位邊的加工；其具體加工方法如下: (1)安放定向輔助裝置:將一個(gè)中心軸與X射線定向儀樣品臺(tái)平面成57°36r，與X射線定向儀測(cè)量板平面成32° 24r的斜面為空心半圓柱的直角梯形臺(tái)安放在XRD衍射儀樣品臺(tái)上； (2)XRD衍射儀調(diào)位:將XRD衍射儀的入射角和衍射角分別調(diào)整到r向的Θ (12 ° 48 ’)和 2Θ (25。36，)處; (3)放置晶棒:將端面為c面的藍(lán)寶石晶棒放置在定向輔助裝置的空心半圓柱內(nèi)，使晶棒的中心軸平行于定向輔助裝置的中心軸； (4)旋轉(zhuǎn)晶棒:以晶棒的中心軸為中心旋轉(zhuǎn)晶棒，旋轉(zhuǎn)過程中晶棒的中心軸始終平行于定向輔助裝置的空心半圓柱的中心軸； (5)檢測(cè)r向:旋轉(zhuǎn)晶棒，找到r面反射的X射線出現(xiàn)峰值的位置，并在晶棒上標(biāo)示出來； (6)標(biāo)示a面:將晶棒固定在r面反射的X射線出現(xiàn)峰值的位置，以晶棒中心軸為中心、沿晶棒圓周方向，在與r向逆時(shí)針方向相間90°或與r軸順時(shí)針方向相間90°的位置，把相應(yīng)的a面標(biāo)示在藍(lán)寶石晶棒端面c面上； (7)定位邊加工:根據(jù)要求進(jìn)行a向定位邊加工。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種c向藍(lán)寶石晶棒上a向平邊的快速確定與加工方法，主要針對(duì)r向與平邊位置有特殊要求的藍(lán)寶石晶棒平邊的加工。本發(fā)明通過在XRD衍射儀上安置一個(gè)輔助裝置，首先找到一個(gè)r向，并在晶棒上標(biāo)出所對(duì)應(yīng)的位置，然后再標(biāo)示出與其垂直的a向晶面位置，最后根據(jù)要求選定一個(gè)方向進(jìn)行a向平邊的加工。本發(fā)明簡化了作業(yè)步驟，使操作更加簡單，在保證所加工晶棒具有相同r向位置的同時(shí)，可以有效縮短加工周期，并顯著提高后續(xù)加工的成品率，從而降低藍(lán)寶石晶片的生產(chǎn)制造成本。
【IPC分類】B28D5/00, B28D7/00
【公開號(hào)】CN105171938
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】左洪波, 楊鑫宏, 張學(xué)軍, 袁志勇
【申請(qǐng)人】哈爾濱奧瑞德光電技術(shù)有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月19日