(57)【要約】【課題】ＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜を形成することが可能なヒ化ガリウム基板を提供する。【解決手段】主面を有するヒ化ガリウム基板であって、前記ヒ化ガリウム基板は、前記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析により測定した場合、前記領域におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有するヒ化ガリウム基板であって、
前記ヒ化ガリウム基板は、前記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析により測定した場合、前記領域におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となる、ヒ化ガリウム基板。
【請求項２】
前記ヒ化ガリウム基板は、前記領域におけるＧａＡｓの個数をＧａＡｓ量とし、前記領域におけるＧａ酸化物の個数およびＡｓ酸化物の個数の和を酸化物量とした場合、前記ＧａＡｓ量に対する前記酸化物量の比が２．７以下である、請求項１に記載のヒ化ガリウム基板。
【請求項３】
前記ＸＰＳ分析は、エネルギーが１５０ｅＶであるＸ線を用いて実行される、請求項１または請求項２に記載のヒ化ガリウム基板。
【請求項４】
前記ヒ化ガリウム基板は、前記主面が（１００）面から０°以上１５°以下のオフ角を有する面である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム基板。
【請求項５】
前記ヒ化ガリウム基板は、７５ｍｍ以上３００ｍｍ以下の直径を有する円盤状の形状である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム基板。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム基板と、前記ヒ化ガリウム基板の前記主面に形成されたエピタキシャル膜とを含む、エピタキシャル基板。
【請求項７】
前記エピタキシャル膜における前記ヒ化ガリウム基板側とは反対側の膜表面に長径が１０μｍ以上のＬＰＤが存在し、
前記膜表面１ｃｍ2当たりの前記ＬＰＤの個数が１００個以下である、請求項６に記載のエピタキシャル基板。
【請求項８】
前記エピタキシャル膜は、Ａｌ1-y-zＧａyＩｎzＡｓからなる化合物膜であり、
前記ｙは、０以上１以下であり、
前記ｚは、０以上１以下であり、
前記ｙと前記ｚとの和は、０以上１以下である、請求項６または請求項７に記載のエピタキシャル基板。
【請求項９】
ヒ化ガリウム基板前駆体から、主面を有するヒ化ガリウム基板を得るための洗浄工程を有するヒ化ガリウム基板の製造方法であって、
前記洗浄工程は、
前記ヒ化ガリウム基板前駆体を、有機溶剤で洗浄する工程と、
前記ヒ化ガリウム基板前駆体を、塩基性化合物を０．１質量％以下含むアルカリ性溶液で洗浄する工程と、
前記ヒ化ガリウム基板前駆体を、水で洗浄する工程と、
前記ヒ化ガリウム基板前駆体に対し、その表面に付着した前記水をイソプロピルアルコールに置換する工程と、
前記ヒ化ガリウム基板前駆体に対し、イソプロピルアルコール蒸気を用いて加熱乾燥することにより前記ヒ化ガリウム基板を得る工程とを含み、
前記塩基性化合物は、金属元素を含まない有機化合物および金属元素を含まない無機化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である、ヒ化ガリウム基板の製造方法。
【請求項１０】
前記ヒ化ガリウム基板に対し、前記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析する工程をさらに含む、請求項９に記載のヒ化ガリウム基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のヒ化ガリウム基板の製造方法により製造されたヒ化ガリウム基板は、前記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析により測定した場合、前記領域におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となる、ヒ化ガリウム基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のヒ化ガリウム基板の製造方法により製造されたヒ化ガリウム基板の前記主面に、エピタキシャル膜を形成する工程を含む、エピタキシャル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ヒ化ガリウム基板、エピタキシャル基板、ヒ化ガリウム基板の製造方法およびエピタキシャル基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平０５−２９１２３３号公報（特許文献１）は、以下のようなＧａＡｓウエハの洗浄方法を開示している。すなわち上記洗浄方法は、まずＧａＡｓウエハを鏡面研磨し、有機洗浄し、水洗する。次に、水およびイソプロピルアルコール（以下、「ＩＰＡ」とも記す）の双方に可溶な溶剤に上記ウエハを浸漬することにより、上記ウエハ表面の付着水を上記溶剤で置換する。その後ＩＰＡによる蒸気乾燥を行う。特許文献１では、上記洗浄方法を実行することにより、ＧａＡｓウエハにエピタキシャル成長させた膜（以下、「エピタキシャル膜」とも記す）を形成した場合、エピタキシャル膜の表面の欠陥を低減できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−２９１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エピタキシャル膜の表面の欠陥の一つとしてＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）があり、その数が増大することとデバイス特性が低下することとが相関することが知られる。ＬＰＤとは、エピタキシャル膜の表面に光を照射することによって上記表面の平滑性（段差の有無）を評価するときに用いられる用語であって、ＬＰＤの個数が多い程、上記エピタキシャル膜の表面に多くの段差が存在することを意味する。当該段差は、たとえばヒ化ガリウム基板にエピタキシャル膜を成長させたときに生じる積層欠陥（スタッキングフォルト）に由来する。このため、表面の平滑性が高いヒ化ガリウム基板を実現することにより、ＬＰＤの個数を低減させることが要求されている。特許文献１に開示されたＧａＡｓウエハに対しても、ＬＰＤの個数をより一層低減させることが要求される場合があった。
【０００５】
以上の点に鑑み、本開示は、ＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜を形成することが可能なヒ化ガリウム基板、エピタキシャル基板、ヒ化ガリウム基板の製造方法およびエピタキシャル基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係るヒ化ガリウム基板は、主面を有するヒ化ガリウム基板であって、上記ヒ化ガリウム基板は、上記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析により測定した場合、上記領域におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となる。
【０００７】
本開示に係るエピタキシャル基板は、上記ヒ化ガリウム基板と、上記ヒ化ガリウム基板の上記主面に形成されたエピタキシャル膜とを含む。
【０００８】
本開示に係るヒ化ガリウム基板の製造方法は、ヒ化ガリウム基板前駆体から、主面を有するヒ化ガリウム基板を得るための洗浄工程を有するヒ化ガリウム基板の製造方法であって、上記洗浄工程は、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、有機溶剤で洗浄する工程と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、塩基性化合物を０．１質量％以下含むアルカリ性溶液で洗浄する工程と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、水で洗浄する工程と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体に対し、その表面に付着した上記水をイソプロピルアルコールに置換する工程と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体に対し、イソプロピルアルコール蒸気を用いて加熱乾燥することにより上記ヒ化ガリウム基板を得る工程とを含み、上記塩基性化合物は、金属元素を含まない有機化合物および金属元素を含まない無機化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である。
【０００９】
本開示に係るエピタキシャル基板の製造方法は、上記ヒ化ガリウム基板の製造方法により製造されたヒ化ガリウム基板の上記主面に、エピタキシャル膜を形成する工程を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、ＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜を形成することが可能なヒ化ガリウム基板、エピタキシャル基板、ヒ化ガリウム基板の製造方法およびエピタキシャル基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ヒ化ガリウム基板の主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域（極表面）に対しＸＰＳ分析により測定した結果を表したグラフであって、特にＧａ酸化物およびＧａＡｓを表す信号のピークが検出されるＧａ３ｄスペクトルが現れる束縛エネルギーが１６ｅＶ以上２５ｅＶ以下の範囲を表したグラフ（第１グラフ）である。
【図２】図２は、ヒ化ガリウム基板の主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域（極表面）に対しＸＰＳ分析により測定した結果を表したグラフであって、特にＡｓ酸化物およびＧａＡｓを表す信号のピークが検出されるＡｓ３ｄスペクトルが現れる束縛エネルギーが３７ｅＶ以上５０ｅＶ以下の範囲を表したグラフ（第２グラフ）である。
【図３】図３は、本実施形態に係るヒ化ガリウム基板の製造方法において、主に洗浄工程に注目して説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１３】
［１］本開示の一態様に係るヒ化ガリウム基板は、主面を有するヒ化ガリウム基板であって、上記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析により測定した場合、上記領域におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となる。このような特徴を備えるヒ化ガリウム基板は、その主面の表面の平滑性が高まるため、上記主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。
【００１４】
［２］上記ヒ化ガリウム基板は、上記領域におけるＧａＡｓの個数をＧａＡｓ量とし、上記領域におけるＧａ酸化物の個数およびＡｓ酸化物の個数の和を酸化物量とした場合、上記ＧａＡｓ量に対する上記酸化物量の比が２．７以下であることが好ましい。これにより、ヒ化ガリウム基板における主面の表面の平滑性をより一層高めることができるため、上記主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数をより一層低減させることができる。
【００１５】
［３］上記ＸＰＳ分析は、エネルギーが１５０ｅＶであるＸ線を用いて実行されることが好ましい。これにより、ヒ化ガリウム基板の主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域を精度良くＸＰＳ分析することができる。もってヒ化ガリウム基板の主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を容易に低減させることができる。
【００１６】
［４］上記ヒ化ガリウム基板は、上記主面が（１００）面から０°以上１５°以下のオフ角を有する面であることが好ましい。これにより上記主面は、電気的特性および光学的特性に優れる面となる。もって本開示では、ヒ化ガリウム基板の電気的特性および光学的特性に優れる面に対しエピタキシャル膜を形成することができ、この場合においてエピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。
【００１７】
［５］上記ヒ化ガリウム基板は、７５ｍｍ以上３００ｍｍ以下の直径を有する円盤状の形状であることが好ましい。後述のように本開示では、ヒ化ガリウム基板の形状として７５ｍｍ以上の直径を有する大型基板を適用することができる。これにより７５ｍｍ以上の直径を有する大型のヒ化ガリウム基板に対し、その主面の表面にエピタキシャル膜を形成することができ、この場合においてエピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。
【００１８】
［６］本開示の一態様に係るエピタキシャル基板は、上記ヒ化ガリウム基板と、上記ヒ化ガリウム基板の上記主面に形成されたエピタキシャル膜とを含む。このような特徴を備えるエピタキシャル基板は、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。
【００１９】
［７］上記エピタキシャル基板は、上記エピタキシャル膜における上記ヒ化ガリウム基板側とは反対側の膜表面に長径が１０μｍ以上のＬＰＤが存在し、上記膜表面１ｃｍ2当たりの上記ＬＰＤの個数が１００個以下であることが好ましい。これによりエピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数をより一層低減させることができる。
【００２０】
［８］上記エピタキシャル膜は、Ａｌ1-y-zＧａyＩｎzＡｓからなる化合物膜であり、上記ｙは、０以上１以下であり、上記ｚは、０以上１以下であり、上記ｙと上記ｚとの和は、０以上１以下であることが好ましい。後述のように本開示では、ヒ化ガリウム基板の主面に形成するエピタキシャル膜として、Ａｌ1-y-zＧａyＩｎzＡｓ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｙ＋ｚ≦１）からなる化合物膜を適用することができる。これにより、デバイスとして汎用されている化合物膜を形成したエピタキシャル基板において、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。
【００２１】
［９］本開示の一態様に係るヒ化ガリウム基板の製造方法は、ヒ化ガリウム基板前駆体から、主面を有するヒ化ガリウム基板を得るための洗浄工程を有するヒ化ガリウム基板の製造方法であって、上記洗浄工程は、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、有機溶剤で洗浄する工程と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、塩基性化合物を０．１質量％以下含むアルカリ性溶液で洗浄する工程と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、水で洗浄する工程と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体に対し、その表面に付着した上記水をイソプロピルアルコールに置換する工程と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体に対し、イソプロピルアルコール蒸気を用いて加熱乾燥することにより上記ヒ化ガリウム基板を得る工程とを含み、上記塩基性化合物は、金属元素を含まない有機化合物および金属元素を含まない無機化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である。このような特徴を備えるヒ化ガリウム基板の製造方法は、主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数が低減したヒ化ガリウム基板を得ることができる。
【００２２】
［１０］上記ヒ化ガリウム基板に対し、上記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析する工程をさらに含むことが好ましい。これにより、ヒ化ガリウム基板の主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域を精度良くＸＰＳ分析することができ、もって主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数が低減したヒ化ガリウム基板を容易に得ることができる。
【００２３】
［１１］上記ヒ化ガリウム基板は、上記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析により測定した場合、上記領域におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となることが好ましい。これによりヒ化ガリウム基板における主面の表面の平滑性を高めることができ、もって主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数が低減したヒ化ガリウム基板を得ることができる。
【００２４】
［１２］本開示の一態様に係るエピタキシャル基板の製造方法は、上記ヒ化ガリウム基板の製造方法により製造されたヒ化ガリウム基板の上記主面に、エピタキシャル膜を形成する工程を含む。このような特徴を備えるエピタキシャル基板の製造方法は、膜表面におけるＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜をヒ化ガリウム基板上に形成したエピタキシャル基板を得ることができる。
【００２５】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態（以下「本実施形態」とも記す）について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。さらに、本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。たとえば「ＡｌＧａＡｓ」と記載されている場合、ＡｌＧａＡｓを構成する原子比はＡｌ：Ｇａ：Ａｓ＝０．５：０．５：１に限られず、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。このことは、「ＡｌＧａＡｓ」以外の化合物の記載についても同様である。
【００２６】
〔ヒ化ガリウム基板〕
本実施形態に係るヒ化ガリウム基板（以下、「ＧａＡｓ基板」とも記す）は、主面を有するＧａＡｓ基板である。上記ＧａＡｓ基板は、上記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域（以下、この領域を「極表面」とも記す）をＸＰＳ分析により測定した場合、上記領域におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となる。このような特徴を備えるＧａＡｓ基板は、その主面の表面の平滑性が高まるため、上記主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。
【００２７】
本発明者らは、ＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜を形成することが可能なＧａＡｓ基板の開発を進める中で、従来に比べＧａＡｓ基板における主面の表面の状態をより精度良く分析することができる放射光を用いたＸＰＳ（Ｘ線光電子分光：Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析に注目した。具体的には、上記放射光をＸ線源として利用したＸＰＳ分析を実行することにより、ＧａＡｓ基板における主面の表面の平滑性を悪化させている原因を特定し、かつ上記原因を解消することによってＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜を形成することが可能なＧａＡｓ基板に到達することを試みた。ここでＸＰＳ分析とは、試料に対してＸ線を照射し、上記試料から放出される光電子の運動エネルギーの分布を測定することにより、上記試料の表面に存在する元素の種類、存在量、化学結合状態などについての知見を得る分析手法をいう。
【００２８】
従来、ＧａＡｓ基板の主面の表面をＸＰＳ分析により測定する場合、上記ＸＰＳ分析は、エネルギーが１．５ｋｅＶに固定されたＸ線（硬Ｘ線）を用いて実行されていた。この場合、ＧａＡｓ基板の主面の表面状態に関する知見は、ＧａＡｓ基板の主面の表面から深さ５ｎｍまでの領域を平均化した状態として得られていた。上記領域は、原子層に換算すれば約２０原子層に相当する。このため従来のＸＰＳ分析は、ＧａＡｓ基板の主面のより表面に近い領域、すなわちより表面の少ない原子層のみを捕らえることができず、ＧａＡｓ基板の主面の表面状態を精度良く分析することが困難となっていた。
【００２９】
これに対し本開示では、ＧａＡｓ基板の主面の表面に対して実行するＸＰＳ分析のＸ線源として放射光を利用する。この場合、ＸＰＳ分析に用いるＸ線のエネルギーを柔軟に選択することができる。本開示では、一般的に低エネルギーであるといわれる軟Ｘ線を選択し、これをＸＰＳ分析に用いる。具体的には、ＸＰＳ分析は、エネルギーが１５０ｅＶであるＸ線を用いて実行されることが好ましい。この場合、ＧａＡｓ基板の主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域である極表面に対し、ＸＰＳ分析を実行することができる。上記領域は、原子層に換算すれば約４原子層に相当し、もってＧａＡｓ基板の主面の表面状態を、従来に比してより一層精度良く分析することができる。
【００３０】
本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、後述する実施例（試料１〜試料６）において示されるように、上記極表面を上記放射光を用いたＸＰＳ分析により測定した場合、極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となる。このようなＧａＡｓ基板における主面の表面にエピタキシャル膜を成長させた場合、上記エピタキシャル膜の膜表面１ｃｍ2当たり、長径が１０μｍ以上のＬＰＤの個数が１００以下となる。
【００３１】
これに対し、従来のＧａＡｓ基板の極表面を上記放射光を用いたＸＰＳ分析により測定した場合、後述する比較例（試料１０１〜試料１０３）において示すように、極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８未満となる。このようなＧａＡｓ基板における主面の表面にエピタキシャル膜を成長させた場合、上記エピタキシャル膜の膜表面１ｃｍ2当たり、長径が１０μｍ以上のＬＰＤの個数が１００を超える。本明細書においてエピタキシャル膜の「膜表面」とは、エピタキシャル膜におけるヒ化ガリウム基板側とは反対側の表面をいう。
【００３２】
ここで学術的には、ＧａＡｓ基板の極表面を上記ＸＰＳ分析により測定した場合に得られるＧａ３ｄスペクトルにおけるＧａ酸化物のピーク面積をａ、Ｇａ３ｄスペクトルにおけるＧａＡｓのピーク面積をｂ、Ａｓ３ｄスペクトルにおけるＡｓ酸化物のピーク面積をｃ、Ａｓ３ｄスペクトルにおけるＡｓ酸化物のピーク面積をｄとした場合、上記ａ〜ｄの値を求めることにより、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＡｓの原子数とＧａの原子数との比を知り得ることができるとされる。具体的には、上記ｃと上記ｄとの和に６．９を乗じた値と、上記ａと上記ｂとの和に６．８を乗じた値との比を求めることにより、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＡｓの原子数とＧａの原子数との比を知ることができる。換言すれば「６．８（ａ＋ｂ）／６．９（ｃ＋ｄ）」の計算式（以下、「計算式（１）」とも記す）を用いることにより、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＡｓの原子数とＧａの原子数との比を知ることができる。上記計算式（１）に基づけば、本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、その極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が、０．８以上１以下と算出される。一方、従来のＧａＡｓ基板は、その極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が、０．８未満と算出される。本明細書において、「ピーク面積」、「Ｇａ３ｄスペクトル」および「Ａｓ３ｄスペクトル」の各用語については、後述の説明により定義される。さらに上記ａ〜ｄの値を算出する方法についても後述する。
【００３３】
以上によれば、ＧａＡｓ基板における主面の表面の平滑性を悪化させている原因（ＬＰＤの個数を増加させている原因）の一つが、ＧａＡｓ基板の極表面に存在するＡｓの原子数と、上記極表面に存在するＧａの原子数との間の比のズレであると推察される。具体的には、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＧａ：Ａｓで表される原子数の比が１：１から逸脱すればするほど、上記主面の表面の平滑性が悪化し、上記主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合においてエピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数が増加すると考えられる。一方、本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、その極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上であり、ＧａＡｓ基板の主面の表面におけるＧａ：Ａｓで表される原子数の比が１：１に近い。これにより本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、その主面の表面の平滑性が改善し、もって上記主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。このようなＧａＡｓ基板は、たとえば後述するＧａＡｓ基板の製造方法を実行することにより得ることができる。
【００３４】
本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８３以上１以下であることが好ましく、０．９以上１以下であることがさらに好ましい。これによりＧａＡｓ基板は、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数をより一層低減させることができる。
【００３５】
さらにＧａＡｓ基板は、上記領域におけるＧａＡｓの個数をＧａＡｓ量とし、上記領域におけるＧａ酸化物の個数およびＡｓ酸化物の個数の和を酸化物量とした場合、上記ＧａＡｓ量に対する上記酸化物量の比が２．７以下であることが好ましい。すなわち上記ａ〜ｄの値が、ａ／ｂ＋ｃ／ｄ≦２．７の関係式（以下、「関係式（２）」とも記す）を満たすことが好ましい。上記関係式（２）は、ＧａＡｓ基板の極表面に存在するＧａＡｓの個数を意味するＧａＡｓ量に対し、上記極表面に存在するＧａ酸化物の個数およびＡｓ酸化物の個数の和を意味する酸化物量の比が２．７以下であること、換言すれば、ＧａＡｓ基板の極表面における酸化物量はＧａＡｓ量に比して２．７倍以内に抑えられていることを意味する。すなわち上記ａ〜上記ｄの値を求めることにより、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＧａＡｓ量と酸化物量との比も知り得ることができる。
【００３６】
これにより、ＧａＡｓ基板における主面の表面の酸化物量を従来に比して抑制し、もってＧａＡｓ基板における主面の表面の平滑性をより一層高めることができる。このため上記主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数をより一層低減させることができる。ＧａＡｓ基板は、上記領域におけるＧａＡｓ量に対する酸化物量の比が２．６５以下であることが好ましい。ＧａＡｓ基板の上記領域におけるＧａＡｓ量に対する酸化物量の比の下限は、特に制限されるべきではないが、エピタキシャル膜の表面平坦性を保つ観点から２．１０以上であることが好ましい。
【００３７】
＜ＧａＡｓ基板の極表面を対象としたＸＰＳ分析＞
（Ａｓの原子数に対するＧａの原子数の比、およびＧａＡｓ量に対する酸化物量の比の算出方法）
以下、放射光をＸ線源としたＸＰＳ分析を用いてＧａＡｓ基板の極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比、およびＧａＡｓ量に対する酸化物量の比を算出する方法を、図１および図２に基づいて説明する。まず従来公知のＧａＡｓ基板の製造方法、または後述するＧａＡｓ基板の製造方法を実行することによりＧａＡｓ基板を得る。このＧａＡｓ基板における主面の表面に対し、エネルギーが１５０ｅＶであるＸ線を用いて上記ＸＰＳ分析を実行する。
【００３８】
この場合において上記ＸＰＳ分析では、ＧａＡｓ基板から放出される光電子の運動エネルギーの分布等について、たとえば高分解能ＸＰＳ分析装置（商品名：「Ｒ３０００」、Ｓｃｉｅｎｔａ  Ｏｍｉｃｒｏｎ社製）を用いることにより解析することができる。さらに上記ＸＰＳ分析では、精度良く測定する観点から、所定の束縛エネルギーの範囲をナロースキャンすることによりＧａ３ｄスペクトルおよびＡｓ３ｄスペクトルを得ることが好ましい。具体的には、束縛エネルギーが１６〜２５ｅＶである範囲をナロースキャンすることにより、上記範囲を横軸とし、縦軸を信号強度とした第１グラフにＧａ３ｄスペクトルを現し、かつ束縛エネルギーが３７〜５０ｅＶである範囲をナロースキャンすることにより、上記範囲を横軸とし、縦軸を信号強度とした第２グラフにＡｓ３ｄスペクトルを現すことができる。以上から、ＧａＡｓ基板の極表面をＸＰＳ分析により測定した結果を、図１の第１グラフに現れるＧａ３ｄスペクトル、および図２の第２グラフに現れるＡｓ３ｄスペクトルとして得ることができる。
【００３９】
ここで本明細書において「Ｇａ３ｄスペクトル」とは、束縛エネルギーが１６〜２５ｅＶである範囲において、上記高分解能ＸＰＳ分析装置が検出したＧａ（Ｇａ酸化物およびＧａＡｓに含まれるＧａ）の３ｄ軌道から放出された光電子の信号強度を表すスペクトルをいう。「Ａｓ３ｄスペクトル」とは、束縛エネルギーが３７〜５０ｅＶである範囲において、上記高分解能ＸＰＳ分析装置が検出したＡｓ（Ａｓ酸化物およびＧａＡｓに含まれるＡｓ）の３ｄ軌道から放出された光電子の信号強度を表すスペクトルをいう。
【００４０】
次に、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比を、上記Ｇａ３ｄスペクトルおよび上記Ａｓ３ｄスペクトルから以下に説明する方法を用いて上記ａ〜ｄの値を求めることにより算出する。
【００４１】
まず図１の第１グラフに現れたＧａ３ｄスペクトルにおいて、点Ａから点Ｂまでの積分値を算出する。この点Ａから点Ｂまでの積分値は、Ｇａ３ｄスペクトルにおけるＧａ酸化物のピーク面積を意味する。すなわち点Ａから点Ｂまでの積分値が上記ａの値を表す。Ｇａ３ｄスペクトルにおいて点Ａは、定常状態を示すほぼ横軸と平行な波形から、Ｇａ酸化物の信号強度が最大となるピーク１（以下、「Ｇａ第１ピーク１」とも記す）に向けて急峻に立ち上がる波形へと変化が生じる点をいう。Ｇａ３ｄスペクトルにおいて点Ｂは、Ｇａ第１ピーク１を表す波形がガウス分布を示すと仮定して作成される仮想線（図１において一点鎖線で示す）において、Ｇａ第１ピーク１より急峻に下がる波形から、定常状態を示すほぼ横軸と平行な波形へと変化が生じる点をいう。
【００４２】
さらに上記Ｇａ３ｄスペクトルにおいて、点Ｃより点Ｄまでの積分値を算出する。この点Ｃより点Ｄまでの積分値は、Ｇａ３ｄスペクトルにおけるＧａＡｓのピーク面積を意味する。すなわち点Ｃから点Ｄまでの積分値が上記ｂの値を表す。Ｇａ３ｄスペクトルにおいて点Ｃは、ＧａＡｓの信号強度が最大となるピーク２（以下、「Ｇａ第２ピーク２」とも記す）を表す波形がガウス分布を示すと仮定して作成される仮想線（図１において一点鎖線で示す）において、定常状態を示すほぼ横軸と平行な波形から、Ｇａ第２ピーク２に向けて急峻に立ち上がる波形へと変化が生じる点をいう。Ｇａ３ｄスペクトルにおいて点Ｄは、Ｇａ第２ピーク２より急峻に下がる波形から、定常状態を示すほぼ横軸と平行な波形へと変化が生じる点をいう。
【００４３】
続いて、図２の第２グラフに現れたＡｓ３ｄスペクトルにおいて点Ｅより点Ｆまでの積分値を算出する。この点Ｅより点Ｆまでの積分値は、Ａｓ３ｄスペクトルにおけるＡｓ酸化物のピーク面積を意味する。すなわち点Ｅより点Ｆまでの積分値が上記ｃの値を表す。Ａｓ３ｄスペクトルにおいて点Ｅは、定常状態を示すほぼ横軸と平行な波形から、Ａｓ酸化物の信号強度が最大となるピーク３（以下、「Ａｓ第１ピーク３」とも記す）に向けて急峻に立ち上がる波形へと変化が生じる点をいう。Ａｓ３ｄスペクトルにおいて点Ｆは、Ａｓ第１ピーク３を表す波形がガウス分布を示すと仮定して作成される仮想線（図２において一点鎖線で示す）において、Ａｓ第１ピーク３より急峻に下がる波形から、定常状態を示すほぼ横軸と平行な波形へと変化が生じる点をいう。
【００４４】
さらに上記Ａｓ３ｄスペクトルにおいて、点Ｇより点Ｈまでの積分値を算出する。この点Ｇより点Ｈまでの積分値は、Ａｓ３ｄスペクトルにおけるＧａＡｓのピーク面積を意味する。すなわち点Ｇより点Ｈまでの積分値が上記ｄの値を表す。Ａｓ３ｄスペクトルにおいて点Ｇは、ＧａＡｓの信号強度が最大となるピーク４（以下、「Ａｓ第２ピーク４」とも記す）を表す波形がガウス分布を示すと仮定して作成される仮想線（図２において一点鎖線で示す）において、定常状態を示すほぼ横軸と平行な波形から、Ａｓ第２ピーク４に向けて急峻に立ち上がる波形へと変化が生じる点をいう。Ｇａ３ｄスペクトルにおいて点Ｈは、Ａｓ第２ピーク４より急峻に下がる波形から、定常状態を示すほぼ横軸と平行な波形へと変化が生じる点をいう。
【００４５】
最後に、各積分値であるａ（Ｇａ３ｄスペクトルにおけるＧａ酸化物のピーク面積）、ｂ（Ｇａ３ｄスペクトルにおけるＧａＡｓのピーク面積）、ｃ（Ａｓ３ｄスペクトルにおけるＡｓ酸化物のピーク面積）およびｄ（Ａｓ３ｄスペクトルにおけるＧａＡｓのピーク面積）の値を、上述した計算式（１）に代入する。これによりＧａＡｓ基板の極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比を求めることができる。
【００４６】
さらにＧａＡｓ基板の極表面におけるＧａＡｓ量に対する酸化物量の比を、上記ａ〜ｄの値を上述した関係式（２）に代入することにより求めることができる。具体的には、上記ａ〜ｄの値を上述した関係式（２）に代入することにより、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＧａＡｓ量に対する酸化物量の比が２．７以下であるか否かを判定することができる。Ｇａ３ｄスペクトルおよびＡｓ３ｄスペクトルから、各積分値である上記ａ〜ｄの値を得るには、たとえば解析用ソフトウエア（商品名：「ＭｕｌｔｉＰａｋ」、Ｕｌｖａｃ−ｐｈｉ社製）を用いることができる。
【００４７】
＜ＧａＡｓ基板のオフ角＞
本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、上記主面が（１００）面から０°以上１５°以下のオフ角を有する面であることが好ましい。上記主面が（１００）面から０°以上１５°以下のオフ角を有する面である場合、ＧａＡｓ基板において電気的特性および光学的特性に優れる方位を有する面に、ＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜を形成することができる。もってＬＰＤの個数を低減させた効果を、ＧａＡｓ基板のデバイス特性の向上に有効に生かすことができる。ＧａＡｓ基板は、上記主面が（１００）面から０°以上６°以下のオフ角を有する面であることがより好ましい。ＧａＡｓ基板は、上記主面が（１００）面から２°±０．２°（１．８〜２．２°）のオフ角を有する面であることが最も好ましい。
【００４８】
ＧａＡｓ基板の主面における（１００）面からのオフ角については、従来公知の単結晶方位測定装置（たとえば商品名：「Ｘ‘Ｐｅｒｔ  ＰＲＯ  ＭＲＤ」、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ社製）を用いることにより測定することができる。
【００４９】
＜ＧａＡｓ基板の形状＞
本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、７５ｍｍ以上３００ｍｍ以下の直径を有する円盤状の形状であることが好ましい。すなわち本開示は、７５ｍｍ以上３００ｍｍ以下の直径を有する大型のＧａＡｓ基板を提供することができる。ＧａＡｓ基板は、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の直径を有する円盤状の形状であることがより好ましい。これにより７５ｍｍ以上の直径を有する大型のＧａＡｓ基板に対し、その主面の表面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤ数を低減させることができる。
【００５０】
ここで本明細書において、「７５ｍｍの直径」のＧａＡｓ基板には、３インチのＧａＡｓ基板を含むものとする。「１００ｍｍの直径」のＧａＡｓ基板には、４インチのＧａＡｓ基板を含むものとする。同様に、「１５０ｍｍの直径」のＧａＡｓ基板には、６インチのＧａＡｓ基板を含むものとする。「３００ｍｍの直径」のＧａＡｓ基板には、１２インチのＧａＡｓ基板を含むものとする。
【００５１】
＜ＧａＡｓ基板の表面粗さ＞
さらにＧａＡｓ基板は、算術平均粗さ（Ｒａ）で表される基板の主面の表面粗さが０．１ｎｍ以下であることが好ましい。これによりＧａＡｓ基板における主面の表面の平滑性をより向上させることができるため、ＬＰＤの個数がより一層低減したエピタキシャル膜を形成することができる。ＧａＡｓ基板の主面は、上記表面粗さが０．０５ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５２】
ＧａＡｓ基板の算術平均粗さ（Ｒａ）については、従来公知の表面粗さ測定装置（たとえば商品名：「Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｅｄｇｅ」、Ｂｒｕｋｅｒ社製）を用いることにより測定することができる。
【００５３】
〔エピタキシャル基板〕
本実施形態に係るエピタキシャル基板は、上記ヒ化ガリウム基板（ＧａＡｓ基板）と、上記ＧａＡｓ基板の主面に形成されたエピタキシャル膜とを含むことが好ましい。このような特徴を備えるエピタキシャル基板は、従来に比べて主面の表面の平滑性が向上したＧａＡｓ基板に対し、エピタキシャル膜を成長させることができるので、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。このようなエピタキシャル基板は、たとえば後述するエピタキシャル基板の製造方法を実行することにより得ることができる。
【００５４】
＜エピタキシャル膜＞
エピタキシャル基板は、上述のように、ＧａＡｓ基板の主面に形成されたエピタキシャル膜を含むことが好ましい。特にエピタキシャル基板は、上記エピタキシャル膜における上記ヒ化ガリウム基板側とは反対側の膜表面に長径が１０μｍ以上のＬＰＤが存在し、上記膜表面１ｃｍ2当たりの上記ＬＰＤの個数が１００個以下であることがより好ましい。この場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数をより一層低減させることができる。長径が１０μｍ以上のＬＰＤの個数は、上記膜表面１ｃｍ2当たり５０個以下であることがより好ましい。この数値は０（ゼロ）であることが最も好ましい。本明細書において「ＬＰＤ」とは、エピタキシャル基板に向けてレーザー光（アルゴンイオン）を照射した場合において、エピタキシャル膜の膜表面に現れる凹部および凸部を意味する。さらにＬＰＤの「長径」とは、上記ＬＰＤの外郭線上において最も離れた２点間の距離を意味する。
【００５５】
ここで本開示では、エピタキシャル膜の膜表面に存在するＬＰＤのうち、長径が１０μｍ以上のＬＰＤのみを、その個数として数えることとする。その理由は、長径が１０μｍ以上のＬＰＤの個数が、デバイス特性の優劣の差として直接現れるからである。すなわちエピタキシャル膜の膜表面に存在する長径が１０μｍ以上のＬＰＤが、上記膜表面１ｃｍ2当たり１００個以下であることにより、デバイス特性に非常に優れたエピタキシャル基板を提供することができる。
【００５６】
ＬＰＤの長径の最大値は、特に制限されるべきではないが、６０μｍとすればよい。長径が６０μｍを超える大きさのＬＰＤは、ＧａＡｓ基板における主面の表面の非平滑性（凹凸等）とは異なる原因により生じていると考えられるからである。
【００５７】
エピタキシャル膜は、Ａｌ1-y-zＧａyＩｎzＡｓからなる化合物膜であり、上記ｙは、０以上１以下であり、上記ｚは、０以上１以下であり、上記ｙと上記ｚとの和は、０以上１以下であることがより好ましい。すなわち本開示は、ＧａＡｓ基板の主面に形成するエピタキシャル膜として、Ａｌ1-y-zＧａyＩｎzＡｓ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｙ＋ｚ≦１）からなる化合物膜を適用することができる。これにより、デバイスとして汎用されている化合物膜を形成したエピタキシャル基板において、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数を低減させることができる。さらに上述した化合物膜は、いずれもＧａＡｓ基板に格子整合するため、ＧａＡｓ基板における主面の表面のコンディションが最も反映された膜を形成することができる。
【００５８】
エピタキシャル膜は、０．５〜１０μｍの厚みを有することが好ましい。エピタキシャル膜の厚みが上述の範囲である場合、エピタキシャル基板は広範囲の用途に適用可能となる。エピタキシャル膜は、１〜５μｍの厚みを有することがより好ましい。
【００５９】
エピタキシャル膜の厚みが０．５μｍ未満である場合、ＧａＡｓ基板の主面の表面における平滑性と、ＬＰＤの個数とが相関しない恐れがある。エピタキシャル膜の厚みが１０μｍを超える場合、ＧａＡｓ基板の主面の表面における平滑性の改善が、ＬＰＤの個数の低減に生かされない恐れがある。
【００６０】
＜ＬＰＤの個数の測定方法＞
本実施形態に係るエピタキシャル基板において、そのエピタキシャル膜の膜表面に存在するＬＰＤについては、表面検査装置（商品名：「Ｓｕｒｆ  Ｓｃａｎ  ６２２０」、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いることにより観察することができ、かつその個数を求めることができる。具体的な観察方法（ＬＰＤの個数の測定方法）は、以下のとおりである。
【００６１】
まず上記表面検査装置を用い、エピタキシャル基板におけるエピタキシャル膜の膜表面に対してレーザーで走査することにより、長径が１０μｍ以上のＬＰＤの総数を求める。次に、上記ＬＰＤの総数を上記エピタキシャル膜の膜表面の全面積で除算することにより、上記エピタキシャル膜における膜表面１ｃｍ2当たりのＬＰＤの個数を求めることができる。この場合において、上記エピタキシャル膜の膜表面の全面積には、エピタキシャル基板の外縁から３ｍｍ内側までの範囲を含まないものとする。
【００６２】
〔ヒ化ガリウム基板の製造方法〕
本実施形態に係るヒ化ガリウム基板（ＧａＡｓ基板）の製造方法は、ヒ化ガリウム基板前駆体から、主面を有するＧａＡｓ基板を得るための洗浄工程を有する。上記洗浄工程は、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、有機溶剤で洗浄する工程（有機洗浄工程）と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、塩基性化合物を０．１質量％以下含むアルカリ性溶液で洗浄する工程（アルカリ洗浄工程）と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体を、水で洗浄する工程（水洗浄工程）と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体に対し、その表面に付着した上記水をイソプロピルアルコールに置換する工程（ＩＰＡ置換工程）と、上記ヒ化ガリウム基板前駆体に対し、イソプロピルアルコール蒸気を用いて加熱乾燥することにより上記ＧａＡｓ基板を得る工程（ＩＰＡ蒸気加熱乾燥工程）とを含む。上記塩基性化合物は、金属元素を含まない有機化合物および金属元素を含まない無機化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である。
【００６３】
ＧａＡｓ基板の製造方法は、上記洗浄工程を含むことにより、ＧａＡｓ基板の主面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数が低減したＧａＡｓ基板を得ることができる。ＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板に対し、上記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析する工程（ＸＰＳ分析工程）をさらに含むことが好ましい。これにより、ＧａＡｓ基板の主面にエピタキシャル膜を形成した場合、エピタキシャル膜の膜表面におけるＬＰＤの個数が低減したＧａＡｓ基板を容易に得ることができる。ここで本明細書において「ヒ化ガリウム基板前駆体（以下、「ＧａＡｓ基板前駆体」とも記す）」とは、ＧａＡｓ単結晶成長装置で製造された後に、円盤状に切り出されたＧａＡｓ単結晶基板をいい、特に、上記洗浄工程に含まれる各工程が実行される対象物となるＧａＡｓ単結晶基板をいう。
【００６４】
本発明者らは、上述したＸＰＳ分析に基づく知見に基づき、主面の表面におけるＧａ：Ａｓで表される原子数の比が１：１に近いＧａＡｓ基板を得ることができる製造方法を鋭意検討した。この中で、ＧａＡｓ単結晶からＧａＡｓ基板を製造する過程で行われる従来の洗浄工程において、ＧａＡｓ基板の主面の表面に存在する酸化物（Ｇａ酸化物、Ａｓ酸化物など）を十分に除去できておらず、もって上記主面の表面のＧａとＡｓとの原子数の比が１：１から大きく逸脱する場合があることを知見した。
【００６５】
この知見に基づき、本発明者らは、ＧａＡｓ基板の主面の表面に存在する酸化物に対し、これをアルカリ性溶液で除去することに注目した。特に、アルカリ性溶液で洗浄する工程において、ＧａＡｓ基板の主面の表面に存在する酸化物をエッチングが過度に進行しないような条件で除去することにより、上記主面の表面におけるＧａ：Ａｓで表される原子数の比が１：１に近いＧａＡｓ基板を得ることに想到し、本開示を完成させた。
【００６６】
以下、本実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法が有する洗浄工程に含まれる各工程について、図３に基づいて具体的に説明する。
【００６７】
＜洗浄工程＞
（研磨工程Ｓ１）
ＧａＡｓ基板の製造方法は、まず研磨工程Ｓ１を含むことが好ましい。研磨工程Ｓ１は、ＧａＡｓ単結晶から切り出されたＧａＡｓ基板前駆体の表面を研磨する工程である。研磨工程Ｓ１により、ＧａＡｓ基板前駆体の表面が鏡面化される。研磨工程Ｓ１における研磨方法としては、従来公知の方法を用いることができ、各種の機械的研磨、化学的研磨などの研磨方法を用いることができる。
【００６８】
（有機洗浄工程Ｓ２）
ＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板前駆体を有機溶剤で洗浄する工程（有機洗浄工程Ｓ２）を含む。有機洗浄工程Ｓ２は、研磨工程Ｓ１において表面が鏡面化されたＧａＡｓ基板前駆体に対し、その表面に付着した研磨剤中の異物を洗浄する工程である。有機洗浄工程Ｓ２における洗浄方法としては、従来公知の方法を用いることができる。有機洗浄工程Ｓ２に用いる有機溶剤としては、従来公知の有機溶剤を用いることができ、たとえばトリクレン、アセトン、メタノールからなる群より選ばれる１種を単独で用いることができ、あるいは２種以上を併用することができる。
【００６９】
（アルカリ洗浄工程Ｓ３）
ＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板前駆体を、塩基性化合物を０．１質量％以下含むアルカリ性溶液で洗浄する工程（アルカリ洗浄工程Ｓ３）を含む。アルカリ洗浄工程Ｓ３は、具体的には、有機洗浄工程Ｓ２において表面が洗浄されたＧａＡｓ基板前駆体を、塩基性化合物を０．１質量％以下含むアルカリ性溶液を用いて洗浄するとともに、このアルカリ性溶液中でＧａＡｓ基板前駆体に対して超音波を与える工程である。
【００７０】
アルカリ洗浄工程Ｓ３に用いるアルカリ性溶液は、上述のように塩基性化合物を０．１質量％以下含む。さらに上記アルカリ性溶液は、過酸化水素水を０．０１〜１質量％含むことが好ましい。上記塩基性化合物は、金属元素を含まない有機化合物および金属元素を含まない無機化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種である。これによりアルカリ性溶液がＧａＡｓ基板前駆体に対し、電気特性に悪影響を与えることがない。アルカリ性溶液に含まれる塩基性化合物の濃度は、エッチングが過度に進行しないようにする観点から、０．１質量％未満とすることが好ましく、０．０８質量％以下とすることがより好ましく、０．０６質量％以下とすることがさらに好ましい。上記塩基性化合物の濃度の下限は、特に制限されないが０．０１質量％とすることができる。塩基性化合物の例示としては、アンモニアのほか、コリン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）などの第４級アンモニウム水酸化物、第４級ピリジニウム水酸化物などを挙げることができる。特に、塩基性化合物としてはアンモニア（水酸化アンモニウム）であることが好ましい。
【００７１】
さらにアルカリ洗浄工程Ｓ３において、アルカリ性溶液中でＧａＡｓ基板前駆体に与える超音波は、所望の効果を奏するＧａＡｓ基板を効率的に得る観点から、出力を２００〜１０００Ｗとすることが好ましく、４００〜８００Ｗとすることがより好ましく、５００〜７００Ｗとすることがさらに好ましい。このとき超音波の周波数を、低周波数（８００ｋＨｚ程度）から高周波数（３ＭＨｚ程度）まで連続的に変化させることも好ましい。アルカリ洗浄工程Ｓ３は、所謂バッチ式の洗浄方法を用いることができ、所謂枚葉式の洗浄方法を用いることもできる。
【００７２】
（水洗浄工程Ｓ４）
ＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板前駆体を水で洗浄する工程（水洗浄工程Ｓ４）を含む。水洗浄工程Ｓ４は、具体的には、アルカリ洗浄工程Ｓ３において表面が洗浄されたＧａＡｓ基板前駆体を、水を用いて洗浄する工程である。水洗浄工程Ｓ４における水を用いた洗浄方法は、特に制限されないが、ＧａＡｓ基板前駆体の表面の酸化を抑制するため、電気抵抗率が０．１ＭΩ・ｃｍ以上である純水を用いて上記表面を洗浄することが好ましい。純水の電気抵抗率は、１５ＭΩ・ｃｍ以上であることがより好ましい。さらに純水は、たとえば溶存酸素濃度（ＤＯ）が１００ｐｐｂ以下であることが好ましく、５０ｐｐｂ以下であることがより好ましい。純水の全有機炭素（ＴＯＣ）は、４０ｐｐｂ以下であることが好ましい。
【００７３】
（ＩＰＡ置換工程Ｓ５）
ＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板前駆体に対し、その表面に付着した上記水をイソプロピルアルコールに置換する工程（ＩＰＡ置換工程Ｓ５）を含む。ＩＰＡ置換工程Ｓ５は、具体的には水洗浄工程Ｓ４の後に、ＧａＡｓ基板前駆体をＩＰＡで満たされた槽に数回、数分間浸漬することにより、ＧａＡｓ基板前駆体の表面に付着した水をイソプロピルアルコールに置換する工程である。ＩＰＡ置換工程Ｓ５は、たとえばＩＰＡで満たされた槽に２回、５分間ＧａＡｓ基板前駆体を浸漬することにより、その表面に付着した水をイソプロピルアルコールに置換することができる。ＩＰＡ置換工程Ｓ５では、ＩＰＡで満たされた槽に循環濾過装置を取り付け、これを作動することにより槽に満たされたＩＰＡを常時濾過し続けることが好ましい。
【００７４】
（ＩＰＡ蒸気加熱乾燥工程Ｓ６）
ＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板前駆体に対し、イソプロピルアルコール蒸気を用いて加熱乾燥することによりＧａＡｓ基板を得る工程（ＩＰＡ蒸気加熱乾燥工程Ｓ６）を含む。ＩＰＡ蒸気加熱乾燥工程Ｓ６は、具体的には、ＩＰＡ置換工程Ｓ５の後に、従来公知のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用い、ＧａＡｓ基板前駆体を８２．５℃以上のＩＰＡ蒸気雰囲気中で乾燥させる工程である。これにより、主面の表面におけるＧａ：Ａｓで表される原子数の比が１：１に近いＧａＡｓ基板を得ることができる。特に、極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が、０．８以上１以下であるＧａＡｓ基板を得ることができる。
【００７５】
＜ＸＰＳ分析工程Ｓ７＞
ＧａＡｓ基板の製造方法は、ＧａＡｓ基板に対し、上記主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域をＸＰＳ分析する工程（ＸＰＳ分析工程Ｓ７）をさらに含むことが好ましい。ＸＰＳ分析工程Ｓ７は、具体的には、上記洗浄工程を経ることにより得たＧａＡｓ基板に対し、上述した放射光をＸ線源として用いたＸＰＳ分析を実行する工程である。ＸＰＳ分析工程Ｓ７では、上述したようにＧａＡｓ基板の主面の表面に対し、エネルギーが１５０ｅＶである軟Ｘ線を用いてＸＰＳ分析を実行することができる。これによりＧａＡｓ基板に対し、主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域（極表面）におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上であるか否かを評価することができる。上記ＸＰＳ分析工程Ｓ７を実行した場合、上記ＧａＡｓ基板の製造方法により得たＧａＡｓ基板は、極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が、０．８以上１以下となる。ＸＰＳ分析工程Ｓ７において、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比は、上述した算出方法を用いて求めた上記ａ〜ｄの値を計算式（１）に代入することによって求めることができる。
【００７６】
ＸＰＳ分析工程Ｓ７においては、上述した算出方法を用いて求めた上記ａ〜ｄの値を関係式（２）に代入することよって、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＧａＡｓ量に対する酸化物量の比が２．７以下であるか否かも判定することができる。その場合、上記ＧａＡｓ基板の製造方法により得たＧａＡｓ基板は、極表面におけるＧａＡｓ量に対する酸化物量の比が２．７以下となる。さらに上記ＧａＡｓ基板の製造方法により得たＧａＡｓ基板は、主面が有する方位を（１００）面から０°以上１５°以下のオフ角を有する面とすることができ、７５ｍｍ以上３００ｍｍ以下の直径を有する円盤状の形状を備えることができる。ＧａＡｓ基板の主面の算術平均粗さ（Ｒａ）で表される表面粗さについても、上述したＧａＡｓ基板と同じ（０．１ｎｍ以下）とすることができる。
【００７７】
＜作用＞
上述のようにＧａＡｓ基板の製造方法により得たＧａＡｓ基板は、主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域（極表面）に存在するＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下となる。このようなＧａＡｓ基板の主面にエピタキシャル膜を成長させた場合、上記エピタキシャル膜は、長径が１０μｍ以上のＬＰＤの個数を、膜表面１ｃｍ2当たり１００以下とすることができる。もってＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜を形成することが可能なＧａＡｓ基板を得ることができる。
【００７８】
〔エピタキシャル基板の製造方法〕
本実施形態に係るエピタキシャル基板の製造方法は、上記ヒ化ガリウム基板（ＧａＡｓ基板）の製造方法により製造されたＧａＡｓ基板の上記主面に、エピタキシャル膜を形成する工程を含む。このような特徴を備えるエピタキシャル基板の製造方法は、膜表面のＬＰＤの個数が低減したエピタキシャル膜がＧａＡｓ基板上に形成されたエピタキシャル基板を得ることができる。
【００７９】
上記エピタキシャル膜を形成する工程において、ＧａＡｓ基板の主面にエピタキシャル膜を形成する方法は、従来公知の方法を用いることができる。本工程において得られるエピタキシャル膜は、膜表面におけるＬＰＤの個数および大きさ、エピタキシャル膜の種類および厚みを上述したエピタキシャル膜と同じとすることができる。すなわちエピタキシャル基板の製造方法により得たエピタキシャル基板は、エピタキシャル膜の膜表面に存在する長径１０μｍ以上のＬＰＤの個数を、上記膜表面１ｃｍ2当たり１００個以下とすることができ、もってデバイス特性に優れることができる。エピタキシャル基板は、その用途として電界効果型トランジスタ、マイクロ波ダイオードなどのデバイス、その他の集積回路などに適用することができる。
【実施例】
【００８０】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８１】
［試料１〜試料６および試料１０１〜試料１０３の製造］
〔試料１〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
（ＧａＡｓ基板前駆体の準備）
垂直ブリッジマン（ＶＢ）法で成長させたＧａＡｓ単結晶を、その厚みが１ｍｍとなるようにワイヤーソーでスライスし、そのエッジ部を研削して外形を整えることにより、ＧａＡｓ基板前駆体を２枚準備した。さらに、ワイヤーソーで生じたソーマークを除去するために、上記ＧａＡｓ基板前駆体の主面を平面研削機で研削し、かつ外周の面取り部をゴム砥石で研磨することにより上記ＧａＡｓ基板前駆体を直径１００ｍｍとした。
【００８２】
（研磨工程および有機洗浄工程）
クリーンルーム（クラス１００）内で、ＧａＡｓ基板前駆体の表面を、塩素系研磨剤およびシリカパウダーの混合物を含む硬質研磨布により研磨した。次にＧａＡｓ基板前駆体の表面を、ＩＮＳＥＣ  ＮＩＢ研磨剤（株式会社フジミインコーポレーテッド製）で研磨することにより鏡面化した。さらに、表面を鏡面化したＧａＡｓ基板前駆体を、メタノールを用いて洗浄した。
【００８３】
（アルカリ洗浄工程）
アンモニア、過酸化水素および水を準備し、これらからアンモニアの濃度が０．１質量％であり、過酸化水素の濃度が０．０２質量％となるアルカリ性溶液を調製した。このアルカリ性溶液を３０℃に加温した上で、枚葉式の洗浄方法として上記ＧａＡｓ基板前駆体の表面に対してスプレーすることにより洗浄した。同時に、このＧａＡｓ基板前駆体の全面に対し、アルカリ性溶液を通じて超音波を出力６００Ｗで付与した。これにより、ＧａＡｓ基板前駆体の表面をアルカリ洗浄した。
【００８４】
（水洗浄工程）
次に、ＧａＡｓ基板前駆体のアルカリ洗浄された表面を、電気抵抗率が１５ＭΩ・ｃｍの純水に５分間浸漬することにより洗浄した。
【００８５】
（ＩＰＡ置換工程）
上述の純水で洗浄したＧａＡｓ基板前駆体を、ＩＰＡで満たされた槽に２回、５分間ずつ浸漬することにより、ＧａＡｓ基板前駆体の表面に付着した水をＩＰＡに置換した。この場合において、ＩＰＡで満たされた槽にはポア径が０．１μｍであるフィルターを備えた循環濾過装置を取り付け、これを作動することにより槽に満たされたＩＰＡを濾過し続けた。
【００８６】
（ＩＰＡ蒸気加熱乾燥工程）
次に、ＩＰＡ置換工程を経たＧａＡｓ基板前駆体を、ＩＰＡ蒸気乾燥装置内に配置することにより、８２．５℃以上のＩＰＡ蒸気雰囲気中で乾燥させた。これにより試料１のＧａＡｓ基板を製造した。試料１のＧａＡｓ基板は、１００ｍｍの直径を有する円盤状の形状を備える。試料１のＧａＡｓ基板の主面は、（１００）面から２°のオフ角を有する。試料１のＧａＡｓ基板は、上述のとおりＧａＡｓ基板前駆体が２枚準備されたことから、２枚製造された。
【００８７】
＜エピタキシャル基板の製造＞
上記ＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、その主面上に常法の有機金属気相エピタキシャル成長法（ＯＭＶＰＥ）法を用い、エピタキシャル膜として厚さ３μｍのＧａＡｓ膜を成長させることにより、試料１のエピタキシャル基板を得た。
【００８８】
〔試料２〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
ＧａＡｓ基板前駆体を準備するための原料となるＧａＡｓ単結晶が、試料１において原料としたＧａＡｓ単結晶と表面状態が異なること以外、試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法を適用することにより試料２のＧａＡｓ基板を得た。試料２のＧａＡｓ基板は、１００ｍｍの直径を有する円盤状の形状を備える。試料２のＧａＡｓ基板の主面は、（１００）面から２°のオフ角を有する。試料２のＧａＡｓ基板も２枚製造された。
【００８９】
＜エピタキシャル基板の製造＞
試料２のＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、その主面上に常法の有機金属気相エピタキシャル成長法（ＯＭＶＰＥ）法を用い、エピタキシャル膜として厚さ３μｍのＩｎＧａＡｓ膜を成長させることにより、試料２のエピタキシャル基板を得た。
【００９０】
〔試料３〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
ＧａＡｓ基板前駆体を準備するための原料となるＧａＡｓ単結晶が、試料１および試料２においてそれぞれ原料としたＧａＡｓ単結晶と表面状態が異なること以外、試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法を適用することにより試料３のＧａＡｓ基板を得た。試料３のＧａＡｓ基板は、１００ｍｍの直径を有する円盤状の形状を備える。試料３のＧａＡｓ基板の主面は、（１００）面から２°のオフ角を有する。試料３のＧａＡｓ基板も２枚製造された。
【００９１】
＜エピタキシャル基板の製造＞
試料３のＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、その主面上に常法の有機金属気相エピタキシャル成長法（ＯＭＶＰＥ）法を用い、エピタキシャル膜として厚さ３μｍのＡｌＧａＡｓ膜を成長させることにより、試料３のエピタキシャル基板を得た。
【００９２】
〔試料４〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
ＧａＡｓ基板前駆体を準備するための原料となるＧａＡｓ単結晶が、試料１〜試料３においてそれぞれ原料としたＧａＡｓ単結晶と表面状態が異なり、かつＧａＡｓ基板前駆体の直径を１５０ｍｍとしたこと以外、試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法を適用することにより試料４のＧａＡｓ基板を得た。試料４のＧａＡｓ基板は、１５０ｍｍの直径を有する円盤状の形状を備える。試料４のＧａＡｓ基板の主面は、（１００）面から６°のオフ角を有する。試料４のＧａＡｓ基板も２枚製造された。
【００９３】
＜エピタキシャル基板の製造＞
試料４のＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、その主面上に常法の有機金属気相エピタキシャル成長法（ＯＭＶＰＥ）法を用い、エピタキシャル膜として厚さ３μｍのＧａＡｓ膜を成長させることにより、試料４のエピタキシャル基板を得た。
【００９４】
〔試料５〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
ＧａＡｓ基板前駆体を準備するための原料となるＧａＡｓ単結晶が、試料１〜試料４においてそれぞれ原料としたＧａＡｓ単結晶と表面状態が異なり、かつＧａＡｓ基板前駆体の直径を１５０ｍｍとしたこと以外、試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法を適用することにより試料５のＧａＡｓ基板を得た。試料５のＧａＡｓ基板は、１５０ｍｍの直径を有する円盤状の形状を備える。試料５のＧａＡｓ基板の主面は、（１００）面から６°のオフ角を有する。試料５のＧａＡｓ基板も２枚製造された。
【００９５】
＜エピタキシャル基板の製造＞
試料５のＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、その主面上に常法の有機金属気相エピタキシャル成長法（ＯＭＶＰＥ）法を用い、エピタキシャル膜として厚さ３μｍのＩｎＧａＡｓ膜を成長させることにより、試料５のエピタキシャル基板を得た。
【００９６】
〔試料６〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
ＧａＡｓ基板前駆体を準備するための原料となるＧａＡｓ単結晶が、試料１〜試料５においてそれぞれ原料としたＧａＡｓ単結晶と表面状態が異なり、かつＧａＡｓ基板前駆体の直径を１５０ｍｍとしたこと以外、試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法を適用することにより試料６のＧａＡｓ基板を得た。試料６のＧａＡｓ基板は、１５０ｍｍの直径を有する円盤状の形状を備える。試料６のＧａＡｓ基板の主面は、（１００）面から６°のオフ角を有する。試料６のＧａＡｓ基板も２枚製造された。
【００９７】
＜エピタキシャル基板の製造＞
試料６のＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、その主面上に常法の有機金属気相エピタキシャル成長法（ＯＭＶＰＥ）法を用い、エピタキシャル膜として厚さ３μｍのＡｌＧａＡｓ膜を成長させることにより、試料６のエピタキシャル基板を得た。
【００９８】
〔試料１０１〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
試料１のＧａＡｓ基板の製造方法においてアルカリ洗浄工程を行わなかったこと以外、試料１のＧａＡｓ基板と同じ製造方法を適用することにより試料１０１のＧａＡｓ基板を得た。すなわち試料１０１のＧａＡｓ基板については、ＧａＡｓ基板前駆体を準備するための原料となるＧａＡｓ単結晶を試料１と同じとした。試料１０１のＧａＡｓ基板も２枚製造された。
【００９９】
＜エピタキシャル基板の製造＞
試料１０１のＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、試料１のエピタキシャル基板と同じ製造方法を適用することにより試料１０１のエピタキシャル基板を得た。
【０１００】
〔試料１０２〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
試料２のＧａＡｓ基板の製造方法においてアルカリ洗浄工程を行わなかったこと以外、試料２のＧａＡｓ基板と同じ製造方法を適用することにより試料１０２のＧａＡｓ基板を得た。すなわち試料１０２のＧａＡｓ基板については、ＧａＡｓ基板前駆体を準備するための原料となるＧａＡｓ単結晶を試料２と同じとした。試料１０２のＧａＡｓ基板も２枚製造された。
【０１０１】
＜エピタキシャル基板の製造＞
試料１０２のＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、試料２のエピタキシャル基板と同じ製造方法を適用することにより試料１０２のエピタキシャル基板を得た。
【０１０２】
〔試料１０３〕
＜ＧａＡｓ基板の製造＞
試料３のＧａＡｓ基板の製造方法においてアルカリ洗浄工程を行わなかったこと以外、試料３のＧａＡｓ基板と同じ製造方法を適用することにより試料１０３のＧａＡｓ基板を得た。すなわち試料１０３のＧａＡｓ基板については、ＧａＡｓ基板前駆体を準備するための原料となるＧａＡｓ単結晶を試料３と同じとした。試料１０３のＧａＡｓ基板も２枚製造された。
【０１０３】
＜エピタキシャル基板の製造＞
試料１０３のＧａＡｓ基板の２枚のうち１枚に対し、試料３のエピタキシャル基板と同じ製造方法を適用することにより試料１０３のエピタキシャル基板を得た。
【０１０４】
［各種の分析］
〔ＧａＡｓ基板に対するＸＰＳ分析〕
＜ＸＰＳ分析工程＞
佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター内の住友電気工業株式会社専用ビームラインの一つである「ＢＬ１７」を利用することにより、エネルギーが１５０ｅＶであるＸ線を準備した。このＸ線を試料１〜試料６および試料１０１〜試料１０３のＧａＡｓ基板における主面の表面に対してそれぞれ照射することにより、上記ＧａＡｓ基板の主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域である極表面を対象としてＸＰＳ分析を実行した。上記ＸＰＳ分析において、ＧａＡｓ基板から放出される光電子の運動エネルギーの分布等については、上記高分解能ＸＰＳ分析装置（商品名：「Ｒ３０００」、Ｓｃｉｅｎｔａ  Ｏｍｉｃｒｏｎ社製）を用いて測定した。
【０１０５】
さらに上記領域をＸＰＳ分析により測定した結果を、横軸を束縛エネルギーとし、縦軸を信号強度とする第１グラフおよび第２グラフに表した。次いで、この第１グラフおよび第２グラフに現れたＧａ３ｄスペクトルおよびＡｓ３ｄスペクトルから上述した算出方法に基づいて、ＧａＡｓ基板の極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比、およびＧａＡｓ量に対する酸化物量の比を試料毎に求めた。結果を表１に示す。表１中、上記極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比を「Ｇａ／Ａｓ原子数比」として表し、上記極表面におけるＧａＡｓ量に対する酸化物量の比を「酸化物／ＧａＡｓ比」として表す。さらに図１および図２には、試料１および試料１０１のＧａＡｓ基板を対象とした上記ＸＰＳ分析の結果であるＧａ３ｄスペクトルおよびＡｓ３ｄスペクトルを示した。
【０１０６】
＜長径１０μｍ以上のＬＰＤの個数＞
試料１〜試料６および試料１０１〜試料１０３のエピタキシャル基板におけるエピタキシャル膜の膜表面に対し、上述した測定方法に基づいて表面検査装置（商品名：「Ｓｕｒｆ  Ｓｃａｎ  ６２２０」、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて観察することにより、エピタキシャル膜の膜表面１ｃｍ2当たりにおける長径１０μｍ以上のＬＰＤの個数を求めた。結果を表１に示す。試料１〜試料６が実施例であり、試料１０１〜試料１０３が比較例である。
【０１０７】
【表１】
2020177970.tif 000003
【０１０８】
〔考察〕
表１によれば、試料１〜試料６のＧａＡｓ基板は、主面の表面から深さ１ｎｍまでの領域（極表面）におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８以上１以下であり、この場合において上記ＧａＡｓ基板の主面に形成したエピタキシャル膜は、膜表面１ｃｍ2当たり長径１０μｍ以上のＬＰＤの個数が１００以下であった。一方、試料１０１〜試料１０３のＧａＡｓ基板は、上記極表面におけるＡｓの原子数に対するＧａの原子数の比が０．８未満であり、この場合において上記ＧａＡｓ基板の主面に形成したエピタキシャル膜は、膜表面１ｃｍ2当たり長径１０μｍ以上のＬＰＤの個数が１００を超えた。
【０１０９】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１１０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１１】
１  Ｇａ酸化物の信号強度が最大となるピーク、２  ＧａＡｓの信号強度が最大となるピーク、３  Ａｓ酸化物の信号強度が最大となるピーク、４  ＧａＡｓの信号強度が最大となるピーク、  Ａ〜Ｈ  点。
【図１】
2020177970.tif 000004
【図２】
2020177970.tif 000005
【図３】
2020177970.tif 000006