一种A向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法与流程

本发明涉及蓝宝石单晶加工，特别涉及一种a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法。

背景技术：

1、蓝宝石（α-al2o3，三方晶系）具有优异的光学透过性、化学稳定性与机械强度，被广泛用于led外延衬底、光学窗口及高压元件等领域。在晶棒的加工过程中，精确确定切割角度是保证产品性能的核心工序。

2、以图1所示，蓝宝石晶体主要晶面示意图为参考：a面、c面、m面和r面是蓝宝石的四个主晶面。当工单要求切割"c偏m 45°"这一非标准偏轴方位时，该方位既不是上述四个主晶面之一，也无法从常规仪器刻度盘上直接读取。

3、现有技术中通常采用以下两种方式：

4、经验反复试切法：操作员依靠经验估算旋转角度，多次试切后以实际测量偏角为准。该方法耗时长（通常需要30分钟以上），且因人而异，一致性差，加工损耗大。

5、相对归零法：先找到某一主晶面峰位，以该峰位作为相对零点，再旋转理论偏角。该方法对设备安装精度、晶棒装夹平整度依赖较高，累积误差较大。

6、上述方法的共同缺陷在于：缺乏绝对角度基准锚定，且未针对dxb-s1g2等设备上r面衍射峰信号极弱、峰形尖锐、易于漏检的特性进行专门的参数优化，导致搜峰失败率高。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，旨在解决现有技术中缺乏绝对角度基准锚定，且未针对dxb-s1g2等设备上r面衍射峰信号极弱、峰形尖锐、易于漏检的特性进行专门的参数优化，导致搜峰失败率高的技术问题。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了：一种a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，包括以下步骤：

3、将a向蓝宝石晶棒安装于定向仪的样品台上；

4、根据正r面标准角度值确定正r面预设扫描范围，在所述正r面预设扫描范围内对所述a向蓝宝石晶棒进行扫描，并定位满足预设峰值判定条件的正r面衍射峰，将所述正r面衍射峰对应的实测峰位确定为绝对基准零点；

5、根据蓝宝石晶体中c轴与r面法线之间的理论夹角以及目标非标准偏轴方位对应的目标偏轴角，计算相对于所述绝对基准零点的补偿偏移量；

6、根据所述绝对基准零点和所述补偿偏移量，确定分别位于所述绝对基准零点两侧的第一候选搜索位置和第二候选搜索位置；

7、将所述定向仪的灵敏度调高，并分别在所述第一候选搜索位置和所述第二候选搜索位置处进行精细扫描；

8、当在所述第一候选搜索位置或所述第二候选搜索位置检测到满足所述预设峰值判定条件的目标衍射峰时，将检测到所述目标衍射峰的位置确定为所述目标非标准偏轴定向位置。

9、根据上述技术方案的一方面，所述目标非标准偏轴方位为c偏m 45°切割方位，所述c偏m 45°切割方位为待切割平面的法线方向在c轴与m面法线所确定的晶体学截面内相对于c轴偏转45°的切割方位。

10、根据上述技术方案的一方面，将a向蓝宝石晶棒安装于定向仪的样品台上时，使所述a向蓝宝石晶棒的c轴与所述样品台的承载面之间的夹角小于或等于预设装夹角度阈值。

11、根据上述技术方案的一方面，所述正r面标准角度值为26°16′00″，所述正r面预设扫描范围为以26°16′00″为参考角度的角度搜索窗口。

12、根据上述技术方案的一方面，在所述正r面预设扫描范围内对所述a向蓝宝石晶棒进行扫描的步骤具体包括：

13、开启x射线管，在26°16′00″附近进行慢速扫描，并通过旋转所述样品台寻找正r面衍射峰；

14、当检测到满足所述预设峰值判定条件的正r面衍射峰时，确认所述a向蓝宝石晶棒处于正r面基准方位。

15、根据上述技术方案的一方面，所述补偿偏移量为蓝宝石晶体中c轴与r面法线之间的理论夹角和所述目标偏轴角之间的差值。

16、根据上述技术方案的一方面，蓝宝石晶体中c轴与r面法线之间的理论夹角为57°36′，当所述目标偏轴角为45°时，所述补偿偏移量为12°36′。

17、根据上述技术方案的一方面，所述第一候选搜索位置为由所述绝对基准零点沿角度增大方向偏移所述补偿偏移量得到的位置，所述第二候选搜索位置为由所述绝对基准零点沿角度减小方向偏移所述补偿偏移量得到的位置；当所述绝对基准零点为26°16′00″且所述补偿偏移量为12°36′时，所述第一候选搜索位置为38°52′，所述第二候选搜索位置为14°00′。

18、根据上述技术方案的一方面，将所述定向仪的计数率或灵敏度调高，并分别在所述第一候选搜索位置和所述第二候选搜索位置处进行精细扫描的步骤具体包括：

19、将所述定向仪的计数率或灵敏度调至最大量程，并将扫描步进角设置为小于或等于0.02°；

20、以所述绝对基准零点为起点向角度增大方向慢速扫描至所述第一候选搜索位置处的精细扫描窗口以搜寻目标衍射峰，再以所述绝对基准零点为起点向角度减小方向慢速扫描至所述第二候选搜索位置处的精细扫描窗口以搜寻目标衍射峰。

21、根据上述技术方案的一方面，当在所述第一候选搜索位置和所述第二候选搜索位置均未检测到满足所述预设峰值判定条件的目标衍射峰，或者检测到镜像对称的双峰干扰时，判定所述a向蓝宝石晶棒存在翻面或装夹反向情况，将所述a向蓝宝石晶棒旋转90°后重新装夹，并重新执行正r面衍射峰定位、补偿偏移量计算以及精细扫描步骤。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过以正r面衍射峰对应的实测峰位作为绝对基准零点，并利用蓝宝石晶体中c轴、r面法线及m面法线位于同一晶体学截面内的几何关系，计算c偏m 45°等非标准偏轴方位相对于正r面基准的补偿偏移量，从而将难以直接读取的非主晶面定向问题转化为基于绝对基准零点两侧候选搜索位置的双向搜峰问题，避免了传统经验试切法对操作人员经验的依赖，减少了反复试切造成的时间消耗和材料损耗；同时，相较于单纯相对归零后旋转理论角度的方式，本发明以正r面实测峰位作为基准进行补偿定位，能够降低仪器零点误差、装夹误差对目标方位定位的影响，提高c偏m 45°非标准偏轴定向一致性和角度准确性；此外，通过提高定向仪的灵敏度并采用精细扫描方式，可增强r面及目标弱衍射峰、窄衍射峰的捕获能力，降低漏峰和误判概率，并通过在两侧候选搜索位置均无有效峰或出现镜像双峰干扰时执行90°翻转纠错，提高a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向工艺的可靠性和适用性。

1.一种a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，所述目标非标准偏轴方位为c偏m 45°切割方位，所述c偏m 45°切割方位为待切割平面的法线方向在c轴与m面法线所确定的晶体学截面内相对于c轴偏转45°的切割方位。

3.根据权利要求1所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，将a向蓝宝石晶棒安装于定向仪的样品台上时，使所述a向蓝宝石晶棒的c轴与所述样品台的承载面之间的夹角小于或等于预设装夹角度阈值。

4.根据权利要求1所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，所述正r面标准角度值为26°16′00″，所述正r面预设扫描范围为以26°16′00″为参考角度的角度搜索窗口。

5.根据权利要求4所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，在所述正r面预设扫描范围内对所述a向蓝宝石晶棒进行扫描的步骤具体包括：

6.根据权利要求1所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，所述补偿偏移量为蓝宝石晶体中c轴与r面法线之间的理论夹角和所述目标偏轴角之间的差值。

7.根据权利要求6所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，蓝宝石晶体中c轴与r面法线之间的理论夹角为57°36′，当所述目标偏轴角为45°时，所述补偿偏移量为12°36′。

8.根据权利要求7所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，所述第一候选搜索位置为由所述绝对基准零点沿角度增大方向偏移所述补偿偏移量得到的位置，所述第二候选搜索位置为由所述绝对基准零点沿角度减小方向偏移所述补偿偏移量得到的位置；当所述绝对基准零点为26°16′00″且所述补偿偏移量为12°36′时，所述第一候选搜索位置为38°52′，所述第二候选搜索位置为14°00′。

9.根据权利要求1所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，将所述定向仪的计数率或灵敏度调高，并分别在所述第一候选搜索位置和所述第二候选搜索位置处进行精细扫描的步骤具体包括：

10.根据权利要求1所述的a向蓝宝石晶棒非标准偏轴定向方法，其特征在于，当在所述第一候选搜索位置和所述第二候选搜索位置均未检测到满足所述预设峰值判定条件的目标衍射峰，或者检测到镜像对称的双峰干扰时，判定所述a向蓝宝石晶棒存在翻面或装夹反向情况，将所述a向蓝宝石晶棒旋转90°后重新装夹，并重新执行正r面衍射峰定位、补偿偏移量计算以及精细扫描步骤。