(57)【要約】【課題】所望の面方位の基板表面を有する酸化ガリウム系基板を安定に製造することができる酸化ガリウム系基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る酸化ガリウム系基板の製造方法は、基板表面の結晶方位が（ａ０ｃ）面（ａ，ｃは０以外の整数）である酸化ガリウム系基板の製造方法であって、酸化ガリウム系の単結晶基板を作製し、前記単結晶基板の表面に対して［ｃ０−ａ］方向の第１のオフ角が任意の角度となるように前記表面を研削し、前記表面に対して［０１０］方向の第２のオフ角が任意の角度となるように前記表面を再研削する。【選択図】図３
2014086458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の結晶方位が（ａ０ｃ）面（ａ，ｃは０以外の整数）である酸化ガリウム系基板の製造方法であって、
酸化ガリウム系の単結晶基板を作製し、
前記単結晶基板の表面に対して［ｃ０−ａ］方向の第１のオフ角が任意の角度となるように、前記表面を研削し、
前記表面に対して［０１０］方向の第２のオフ角が任意の角度となるように、前記表面を再研削する
酸化ガリウム系基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の酸化ガリウム系基板の製造方法であって、
前記第１のオフ角および前記第２のオフ角をＸ線回折法により測定する
酸化ガリウム系基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の酸化ガリウム系基板の製造方法であって、
前記単結晶基板は、（１００）面と（００１）面をへき開面として有する
酸化ガリウム系基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸化ガリウム系基板の製造方法であって、
前記単結晶基板の作製は、ＥＦＧ法によって酸化ガリウム系のバルク単結晶を育成することを含む
酸化ガリウム系基板の製造方法。
【請求項５】
基板表面の結晶方位が（ａｂ０）面（ａ，ｂは０以外の整数）である酸化ガリウム系基板の製造方法であって、
酸化ガリウム系の単結晶基板を作製し、
前記単結晶基板の表面に対して［ｂ−ａ０］方向の第１のオフ角が任意の角度となるように、前記表面を研削し、
前記表面に対して［００１］方向の第２のオフ角が任意の角度となるように、前記表面を再研削する
酸化ガリウム系基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の面方位の基板表面を有する酸化ガリウム（Ｇａ2Ｏ3）系基板を安定に製造することができる酸化ガリウム系基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化ガリウム系基板と、その上に積層された窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料のエピタキシャル層とを有する発光素子の開発が進められている（例えば下記特許文献１参照）。Ｇａ2Ｏ3は導電性を有するため、電流密度が低く、素子寿命が長いＬＥＤ（Light Emitting Diode）を構成できるとともに、可視領域から紫外領域の光を透過するため、III−Ｖ族系化合物半導体の発光領域の全波長領域での利用が可能であるという利点を有する。
【０００３】
発光素子の作製に用いられる酸化ガリウム系基板は、典型的には、酸化ガリウム系のバルク単結晶を育成する工程と、表面が所定の面方位となるように上記バルク単結晶を加工する工程とを経て製造される。基板の表面は、エピタキシャル成長層の下地を形成するため、所望の発光特性を有する発光素子を製造するに際しては、基板表面を所定の面方位に高精度に加工する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら酸化ガリウム系基板はへき開性が強く、典型的には、（１００）面と（００１）面にへき開面を有する。特に（１００）面の方がへき開性が強い。したがって酸化ガリウム単結晶を基板化する際、表面の加工中に割れや欠けが発生してしまい、所望の面方位の基板表面を有する酸化ガリウム系基板を安定に製造することができないという問題がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、所望の面方位の基板表面を有する酸化ガリウム系基板を安定に製造することができる酸化ガリウム系基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る酸化ガリウム系基板の製造方法は、基板表面の結晶方位が（ａ０ｃ）面（ａ，ｃは０以外の整数）である酸化ガリウム系基板の製造方法であって、酸化ガリウム系の単結晶基板を作製することを含む。
上記単結晶基板の表面に対して［ｃ０−ａ］方向の第１のオフ角が任意の角度となるように、上記表面が研削される。
上記表面に対して［０１０］方向の第２のオフ角が任意の角度となるように、上記表面が再研削される。
【０００８】
本発明の他の形態に係る酸化ガリウム基板の製造方法は、基板表面の結晶方位が（ａｂ０）面（ａ，ｂは０以外の整数）である酸化ガリウム系基板の製造方法であって、酸化ガリウム系の単結晶基板を作製することを含む。
上記単結晶基板の表面に対して［ｂ−ａ０］方向の第１のオフ角が任意の角度となるように、上記表面が研削される。
上記表面に対して［００１］方向の第２のオフ角が任意の角度となるように、上記表面が再研削される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】β−Ｇａ2Ｏ3結晶の基本構成を示す立体図である。
【図２】本発明の実施形態において用いられる単結晶製造装置を示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る酸化ガリウム系基板の製造方法を説明する工程図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るβ−Ｇａ2Ｏ3単結晶基板を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態において用いられるオフ研削加工用の治具の概略平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る基板の研削工程を説明する側面図である。
【図７】ｃ軸方向からみたβ−Ｇａ2Ｏ3結晶の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る酸化ガリウム系基板の製造方法は、基板表面の結晶方位が（ａ０ｃ）面（ａ，ｃは０以外の整数）である酸化ガリウム系基板の製造方法であって、酸化ガリウム系の単結晶基板を作製することを含む。
【００１１】
酸化ガリウムは、ガリウム（Ｇａ）と酸素（Ｏ）との化学量論比が２：３の化合物半導体である。酸化ガリウムには、α、β、γ、δ、εの構造の異なる５つの形態が存在し、典型的には、最も安定な構造である単斜晶系のβ−Ｇａ2Ｏ3が用いられる。酸化ガリウム系単結晶には、酸化ガリウム単結晶のほか、導電率等を制御するための不純物元素がドープされた酸化ガリウム単結晶が含まれる。
【００１２】
単結晶の育成方法は特に限定されず、例えば、ＣＺ（Czochralski）法、ＥＦＧ（Edge-defined Film-fed Growth）法等が採用される。結晶の成長方向、引き上げ方向等は特に限定されない。ＥＦＧ法によれば、ダイの上端部の形状で規定された単結晶が育成されるので、結晶成長界面での温度勾配を極めて小さくできる。さらに、酸化ガリウムの融液がスリットを通して供給されるので、酸化ガリウム融液中の成分の蒸発ならびに酸化ガリウム融液の組成変動を極めて小さくでき、高品質の単結晶を作製することができる。単結晶の成長面、引き上げ方向は任意に設定可能である。ここでは、所望とする基板表面の結晶方位が（ａ０ｃ）面である場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
上記単結晶基板の表面は、結晶面の方位を制御するべき基板の表面あるいは主面を意味し、典型的には、エピタキシャル成長層の下地面となる基板の表面が該当する。上記所定の表面は、必ずしも所望の面方位を有するとは限られず、当該所望の面方位に対してオフ角を有した面方位で形成される場合がある。あるいは、所定の面方位を有するバルク単結晶の表面が異なる面方位となるように当該表面を加工したい場合がある。
【００１４】
このような場合に、まず、上記単結晶基板の表面に対して［ｃ０−ａ］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、上記表面が研削される（第１の研削工程）。続いて上記表面に対して［０１０］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、上記表面が再研削される（第２の研削工程）。所望とする基板表面の結晶方位が例えば（１０１）面のとき（ａ＝ｃ＝１）、上記［ｃ０−ａ］方向は、［１０−１］方向に相当する。
【００１５】
基板表面の加工を上述の順序で行うことにより所定の面方位を有する基板を安定に製造することができる。すなわち、上記第１の研削工程と第２の研削工程とを相互に逆の順序で実施した場合、結晶のへき開面に作用するストレスが原因で加工中に基板が割れる頻度が高かったが、本発明に係る製造方法によれば、上記へき開面に作用するストレスが緩和されることで基板の割れが抑制され、所望とする面方位への基板のオフ研削を安定して行うことが可能となる。
【００１６】
ここで、上記第１および第２のオフ角は、例えば研削装置の加工精度に応じて設定される。オフ角の大きさとしては、上記表面に対する、対象とする軸方向の任意の角度で定義することができる。上記所定のオフ角は、第１の研削工程と第２の研削工程各々について同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００１７】
上記第１のオフ角および第２のオフ角の測定には、典型的には、Ｘ線回折法が用いられる。これにより簡便かつ容易に所定表面の結晶方位を測定することができる。
【００１８】
上記製造方法によれば、所望の面方位の基板表面を有する酸化ガリウム系基板を安定に製造することができる。特に酸化ガリウム単結晶はへき開性が強く、（１００）面と（００１）面をへき開面として有する。特に（１００）面の方がへき開性が強い。このような単結晶基板であっても、加工中における基板の割れや欠けを抑制することができる。
【００１９】
上記基板の研削処理は、上記各軸まわりへの姿勢調整をすべて終了した後、一回の処理で一括的に行うことも可能であるが、上述のように各軸まわりへの姿勢調整毎に行うことで、加工中における基板の割れをより抑制することができる。
【００２０】
本発明の他の実施形態に係る酸化ガリウム基板の製造方法は、基板表面の結晶方位が（ａｂ０）面（ａ，ｂは０以外の整数）である酸化ガリウム系基板の製造方法であって、酸化ガリウム系の単結晶基板を作製することを含む。
上記単結晶基板の表面に対して［ｂ−ａ０］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、上記表面が研削される。
続いて、上記所定の表面に対して［００１］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、上記表面が再研削される。
【００２１】
所望とする基板表面の結晶方位が例えば（２１０）面のとき（ａ＝２、ｂ＝１）、上記第２のオフ角は、上記所定の表面に対する（２１０）面の［１−２０］方向に平行な軸まわりのオフ角をいう。上記製造方法においても、基板の割れや欠けを抑制しつつ、所望の面方位の基板表面を有する酸化ガリウム系基板を安定に製造することができる。
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。本実施形態ではＥＦＧ法により育成した酸化ガリウム系単結晶基板の一表面を所望とする面方位に加工する例について説明する。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
図１は、β−Ｇａ2Ｏ3結晶の基本構成を示す立体図である。
【００２４】
β−Ｇａ2Ｏ3結晶１は、ａ軸、ｂ軸およびｃ軸を有する単斜晶で構成される。ここで、ｂ軸とｃ軸とのなす角（α）は９０°、ａ軸とｃ軸とのなす角（β）は１０３．８°、ａ軸とｂ軸とのなす角（γ）は９０°である。また、ａ軸の格子定数（ａ0）は１２．３Å、ｂ軸の格子定数（ｂ0）は３．０Å、ｃ軸の格子定数（ｃ0）は５．８Åである。β−Ｇａ2Ｏ3結晶１は、（１００）面と（００１）面にへき開面を有する。
【００２５】
β−Ｇａ2Ｏ3結晶１の結晶面および方向は、一般的にミラー指数（ｈｋｌ）、［ｕｖｗ］でそれぞれ表される。ここで、ｈ，ｋ，ｌ，ｕ，ｖ，ｗはそれぞれ整数である。指数が負の値であるときは、一般的には当該指数に上線が施されるが（例えば図４参照）、本明細書においては当該指数の前に符号「−」を付記するものとする。
【００２６】
図２は、本実施形態において用いられる単結晶製造装置を示す概略断面図である。
【００２７】
単結晶製造装置１０は、石英管１１の内側にβ−Ｇａ2Ｏ3融液１２を受容するルツボ１３と、ルツボ１３内に立設されてスリット１４Ａを有するダイ１４と、スリット１４Ａの開口１４Ｂを除くルツボ１３の上面を閉塞する蓋１５とを有する。
【００２８】
また単結晶製造装置１０は、ルツボ１３を支持する支持台１６と、ルツボ１３の周囲を包囲する断熱材１７と、石英管１１および断熱材１７を介してルツボ１３を誘導加熱する高周波コイル１８とを有する。単結晶製造装置１０はさらに、β−Ｇａ2Ｏ3種結晶（以下、種結晶という。）２０を保持する種結晶保持具２１と、種結晶保持具２１を昇降可能に支持するシャフト２２と、石英管１１および断熱材１７を支持する基部２３と、基部２３に取り付けられた脚部２４とを有する。
【００２９】
ルツボ１３は、β−Ｇａ2Ｏ3融液１２を受容し得る耐熱性を有した金属材料で形成されており、本実施形態ではイリジウム（Ｉｒ）で構成されている。ルツボ１３は、内部に収容された粒状のβ−Ｇａ2Ｏ3を溶解させて得られたβ−Ｇａ2Ｏ3融液１２を受容する。β−Ｇａ2Ｏ3融液の温度は、例えば、１７２５℃程度とされる。
【００３０】
ダイ１４は、中間部にβ−Ｇａ2Ｏ3融液１２を毛細管現象により上昇させる０．５ｍｍの間隙を備えたスリット１４Ａを有する。スリット１４Ａは、紙面奥方向に幅を有し、ダイ１４の上部には、毛細管現象で上昇したβ−Ｇａ2Ｏ3融液１２に接触するように、種結晶２０が位置決めされる。
【００３１】
蓋１５は、ルツボ１３から高温のβ−Ｇａ2Ｏ3融液１２が蒸発することを防止し、さらにスリット１４Ａの上面以外の部分にβ−Ｇａ2Ｏ3融液１２の蒸気が付着することを抑制する。断熱材１７は、高周波コイル１８への通電に基づいて誘導加熱されたルツボ１３の急激な温度変化を抑制する保温性を有し、ルツボ１３の周囲に所定の間隔を有して設けられている。種結晶２０は、β−Ｇａ2Ｏ3融液１２に接触する面つまり結晶成長面が、本実施形態では（０１０）面となるように種結晶保持具２１に保持されており、β−Ｇａ2Ｏ3融液１２との接触に基づいて平板状のβ−Ｇａ2Ｏ3単結晶２５を成長させる。なお、結晶成長面は（０１０）面に限られず、例えば（００１）面から（０１０）面にかけての面であってもよい。
【００３２】
図３は、本実施形態に係る酸化ガリウム系基板の製造方法を説明する工程図である。本実施形態は、酸化ガリウムの結晶育成工程（ステップ１０１）と、アニール工程（ステップ１０２）と、オフ研削工程（ステップ１０３）と、切断工程（ステップ１０４）と、（表面・裏面研磨工程（ステップ１０５）と、洗浄・評価工程（ステップ１０６）とを有する。
【００３３】
結晶育成工程は、上述した構成の単結晶製造装置１０を用いて作製される。当該装置を用いたβ−Ｇａ2Ｏ3単結晶基板の育成方法の詳細については省略するが、種結晶２０をシャフト２２の軸方向に所定速度で引き上げながら、厚みが例えば２ｍｍ〜３ｍｍのβ−Ｇａ2Ｏ3単結晶２５を成長させる。アニール工程は、育成したＧａ2Ｏ3単結晶基板の内部歪の除去等を目的として実施される。
【００３４】
オフ研削工程は、エピタキシャル成長層の下地面を構成する基板表面を所望の結晶面に調整するための処理である。後述するようにオフ研削工程は、基板表面に対する所望の結晶面に平行な相互に直交する２軸方向のオフ角が所定角度範囲内となるように基板表面を研削する工程を意味する。
【００３５】
研削装置としては、典型的には、平面研削機が用いられる。砥石（研削具）が回転する機構が採用されてもよいし、基板が回転する機構が採用されてもよいし、砥石および基板の双方が相互に逆方向に回転する機構が採用されてもよい。
【００３６】
切断工程は、所定の基板サイズに個片化するための工程である。研磨工程、洗浄・評価工程は、基板の仕上げ工程に相当し、作製すべきデバイスの種類に応じて各処理条件が設定される。デバイスの種類としては、典型的には、ＬＥＤ等の発光素子が該当するが、これ以外にも、パワートランジスタやパワーダイオード等の各種パワーデバイスが含まれる。
【００３７】
［オフ研削工程］
続いて、オフ研削工程の詳細について説明する。上述のようにオフ研削工程は、エピタキシャル成長面である基板表面が所望の結晶方位を有する結晶面となるように加工する工程である。
【００３８】
オフ研削工程では、所望とする結晶面が研削装置の工具面（研削面）と平行となるように基板の姿勢を固定した後、基板表面を上記工具面に対向させ、基板の表面を研削する。典型的には、所望とする結晶面に平行であり、かつ相互に直交する２軸方向のまわりに基板を各々回動させることで、上記結晶面と工具面とが平行となるように基板の姿勢を調整する。
【００３９】
［１−１．（１０１）面へのオフ研削］
以下、（１０１）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。
【００４０】
図４は、育成工程において作製されたβ−Ｇａ2Ｏ3単結晶基板（以下単に基板という。）Ｓを示す概略断面図である。基板Ｓの表面Ｓａは、Ｇａ2Ｏ3結晶１の結晶面（１０１）の［０１０］、［１０−１］の各方向に対し、オフ角のずれがある。そこで本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面Ｓａが結晶面（１０１）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００４１】
（第１の研削工程）
まず、基板表面に対して［１０−１］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面Ｓａが研削される。本実施形態では基板表面Ｓａに対する［１０−１］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面Ｓａが研削される。
【００４２】
第１のオフ角の調整と基板表面の研削処理には、図５に模式的に示す専用の治具２００が用いられる。図５は、治具２００の概略平面図である。
【００４３】
治具２００は、基板Ｓを支持する支持台２０１と、支持台２０１を中央部で支持し回動軸２０５のまわりに回動可能な調整テーブル２０２と、調整テーブル２０２を回動軸２０５のまわりに回動可能に支持する架台２０３とを有する。治具２００はさらに、調整テーブル２０２に取り付けられ架台２０３に対して調整テーブル２０２を回動軸２０５のまわりに回動させる調整ネジ２０４ａ，２０４ｂと、架台２０３に取り付けられ回動軸２０５の両端を支持する支持ブロック２０６とを有する。支持ブロック２０６は、回動軸２０５を水平に支持する。
【００４４】
基板Ｓは、表面Ｓａを上方に向けた姿勢で、支持台２０１の上に固定される。回動軸２０５に沿う基板Ｓの軸方向は任意に設定可能である。続いて治具２００を図示しないＸ線回折装置に装填し、基板Ｓの表面にＸ線を照射してその回折パターンを測定し、基板表面Ｓａに対する［１０−１］方向のオフ角（第１のオフ角）を測定する。その後、Ｘ線回折装置から治具２００が取り出され、上記第１のオフ角が０°となるように、基板Ｓを回動軸２０５のまわりに回動させる。このようにして、［１０−１］方向が水平となる状態に基板Ｓの姿勢が調整される。
【００４５】
なお上述の例では、第１のオフ角が０°となるように基板Ｓの姿勢が調整されたが、第１のオフ角は０°に限られない。要するに、目的とする面方位が得られる適宜のオフ角が設定可能である（以下の実施形態についても同様）。
【００４６】
図６は、基板Ｓの研削工程を説明する側面図である。治具２００は、研削装置に装着され、研削具３０１を支持するヘッド部３００の直下に配置される。ヘッド部３００は研削具３０１を水平面内で回転させ、基板Ｓに接触する位置まで移動し、基板Ｓの表面Ｓａを研削（あるいは研磨）する。
【００４７】
（第２の研削工程）
続いて、基板表面に対して［０１０］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面Ｓａが研削される。本実施形態では基板表面Ｓａに対する［０１０］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面Ｓａが再研削される。
【００４８】
第２のオフ角の調整と基板表面の再研削工程においても、治具２００が用いられる。第２の研削工程において、基板Ｓは、表面Ｓａを上方に向け、かつ、基板Ｓの［１０−１］方向を回動軸２０５の軸上に整列させた姿勢で、支持台２０１の上に固定される。続いて治具２００を図示しないＸ線回折装置に装填し、基板Ｓの表面にＸ線を照射してその回折パターンを測定し、基板表面Ｓａに対する［０１０］方向のオフ角（第２のオフ角）を測定する。その後、Ｘ線回折装置から治具２００が取り出され、上記第２のオフ角が０°となるように、基板Ｓを［１０−１］軸まわりに回動させる。このようにして、［１０−１］方向と直交する［０１０］方向が水平となる状態に基板Ｓの姿勢が調整される。
【００４９】
その後、研削装置を用いて基板表面Ｓａが再研削される。これにより、所望とする結晶面（１０１）を有する基板表面Ｓａが得られることになる。
【００５０】
なお上述の例では、第２のオフ角が０°となるように基板Ｓの姿勢が調整されたが、第２のオフ角は０°に限られない。要するに、目的とする面方位が得られる適宜のオフ角が設定可能である（以下の実施形態についても同様）。
【００５１】
本実施形態においては、上述の順序でオフ研削工程を実施することにより、所望の面方位（１０１）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を安定に製造することができる。特にＧａ2Ｏ3単結晶はへき開性が強く、（１００）面と（００１）面をへき開面として有する。このような単結晶基板であっても、加工中における基板の割れや欠けを抑制することができる。
【００５２】
比較例として本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［０１０］、２軸目の軸方向を［１０−１］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。これは、Ｇａ2Ｏ3のへき開面（１００）と（００１）面に研削時のストレスが強く作用するためである考えられる。
【００５３】
これに対して本実施形態のように、水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［１０−１］方向としたとき、Ｇａ2Ｏ3のへき開面（１００）と（００１）面に作用するストレスが緩和され、その結果、研削時の割れを抑制できたものと考えられる。特に１軸目として［１０−１］方向を水平方向に調整した場合、安定したオフ研削工程を実施できるものと考えられる。
【００５４】
［１−２．（１０２）面へのオフ研削］
次に、（１０２）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。基板Ｓの表面Ｓａは、Ｇａ2Ｏ3結晶１の結晶面（１０２）の［０１０］、［２０−１］の各軸方向に対し、オフ角のずれがある。そこで本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面Ｓａが結晶面（１０２）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００５５】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［２０−１］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［２０−１］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面Ｓａが再研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［０１０］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［０１０］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面Ｓａが再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００５６】
以上のようにして、所望の面方位（１０２）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００５７】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［０１０］方向、２軸目の軸方向を［２０−１］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００５８】
［１−３．（２０１）面へのオフ研削］
次に、（２０１）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。基板Ｓの表面Ｓａは、Ｇａ2Ｏ3結晶１の結晶面（２０１）の［０１０］、［１０−２］の各軸方向に対し、オフ角のずれがある。そこで本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面Ｓａが結晶面（２０１）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００５９】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［１０−２］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［１０−２］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［０１０］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［０１０］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００６０】
以上のようにして、所望の面方位（２０１）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００６１】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［０１０］方向、２軸目の軸方向を［１０−２］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００６２】
［１−４．（−２０１）面へのオフ研削］
次に、（−２０１）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。基板Ｓの表面Ｓａは、Ｇａ2Ｏ3結晶１の結晶面（−２０１）の［０１０］、［１０２］の各軸方向に対し、オフ角のずれがある。そこで本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面Ｓａが結晶面（−２０１）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００６３】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［１０２］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［１０２］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［０１０］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［０１０］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００６４】
以上のようにして、所望の面方位（−２０１）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００６５】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［０１０］方向、２軸目の軸方向を［１０２］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００６６】
［１−５．（−１０１）面へのオフ研削］
次に、（−１０１）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。基板Ｓの表面Ｓａは、Ｇａ2Ｏ3結晶１の結晶面（−１０１）の［０１０］、［１０１］の各軸方向に対し、オフ角のずれがある。そこで本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面Ｓａが結晶面（−１０１）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００６７】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［１０１］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［１０１］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［０１０］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［０１０］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００６８】
以上のようにして、所望の面方位（−１０１）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００６９】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［０１０］方向、２軸目の軸方向を［１０１］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００７０】
［１−６．（−１０２）面へのオフ研削］
本例では、（−１０２）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。基板Ｓの表面Ｓａは、Ｇａ2Ｏ3結晶１の結晶面（−１０２）の［０１０］、［２０１］の各軸方向に対し、オフ角のずれがある。そこで本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面Ｓａが結晶面（−１０２）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００７１】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［２０１］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［２０１］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［０１０］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［０１０］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００７２】
以上のようにして、所望の面方位（−１０２）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００７３】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［０１０］方向、２軸目の軸方向を［２０１］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００７４】
［１−７．総括］
以上のように、［０１０］方向に垂直な（ａ０ｃ）面（ａ，ｃは０以外の整数）へのオフ研削に際しては、まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［ｃ０−ａ］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［０１０］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。これにより所望の面方位（ａ０ｃ）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することが可能となる。
【００７５】
＜第２の実施形態＞
図７は、ｃ軸方向からみたＧａ2Ｏ3結晶１の概略平面図である。以下、本発明の第２の実施形態として、［００１］方向に垂直な（ａｂ０）面（ａ，ｂは０以外の整数）へのオフ研削する方法について説明する。
【００７６】
［２−１．（２１０）面へのオフ研削］
以下、（２１０）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面が結晶面（２１０）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００７７】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［１−２０］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［１−２０］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［００１］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［００１］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００７８】
以上のようにして、所望の面方位（２１０）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００７９】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［００１］方向、２軸目の軸方向を［１−２０］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００８０】
［２−２．（１１０）面へのオフ研削］
次に、（１１０）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面が結晶面（１１０）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００８１】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［１−１０］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［１−１０］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［００１］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［００１］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００８２】
以上のようにして、所望の面方位（１１０）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００８３】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［００１］方向、２軸目の軸方向を［１−１０］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００８４】
［２−３．（１２０）面へのオフ研削］
次に、（１２０）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面が結晶面（１２０）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００８５】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［２−１０］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［２−１０］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［００１］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［００１］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００８６】
以上のようにして、所望の面方位（１２０）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００８７】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［００１］方向、２軸目の軸方向を［２−１０］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００８８】
［２−４．（１−２０）面へのオフ研削］
次に、（１−２０）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面が結晶面（１−２０）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００８９】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［２１０］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［２１０］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［００１］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［００１］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００９０】
以上のようにして、所望の面方位（１−２０）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００９１】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［００１］方向、２軸目の軸方向を［２１０］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００９２】
［２−５．（１−１０）面へのオフ研削］
次に、（１−１０）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面が結晶面（１−１０）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００９３】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［１１０］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［１１０］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［００１］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［００１］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００９４】
以上のようにして、所望の面方位（１−１０）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００９５】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［００１］方向、２軸目の軸方向を［１１０］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【００９６】
［２−６．（２−１０）面へのオフ研削］
次に、（２−１０）面が基板表面となるように単結晶基板をオフ研削する方法について説明する。本実施形態では、オフ研削工程として、基板表面が結晶面（２−１０）と平行な面となるように、以下の２段階の研削処理によって基板が研削される。
【００９７】
まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［１２０］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。本実施形態では基板表面に対する［１２０］方向の第１のオフ角が０°となるように、基板表面が研削される。
続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［００１］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。本実施形態では基板表面に対する［００１］方向の第２のオフ角が０°となるように、基板表面が再研削される。
上記第１，第２のオフ角の調整および基板の研削工程に際しては、図５，６を参照して説明した治具２００や研削装置を用いることができる。
【００９８】
以上のようにして、所望の面方位（２−１０）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することができる。
【００９９】
比較例として、本発明者らは、上述した第１および第２の研削工程の順序を逆にしてオフ研削工程を実施したところ、最初の研削工程で基板の割れが発生しやすかった。すなわち水平方向に調整すべき１軸目の軸方向を［００１］方向、２軸目の軸方向を［１２０］方向としたとき、基板の研削工程において割れが多く発生し、安定に基板を加工することができなかった。
【０１００】
［２−７．総括］
以上のように、［００１］方向に垂直な（ａｂ０）面（ａ，ｂは０以外の整数）へのオフ研削に際しては、まず、第１の研削工程として、基板表面に対して［ｂ−ａ０］方向に平行な軸が第１のオフ角となるように、基板表面が研削される。続いて、第２の研削工程として、基板表面に対して［００１］方向に平行な軸が第２のオフ角となるように、基板表面が再研削される。これにより所望の面方位（ａｂ０）の基板表面を有するＧａ2Ｏ3系基板を割れや欠けの発生を抑えつつ安定に製造することが可能となる。
【０１０１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１０２】
例えば以上の実施形態では、オフ研削工程において所定の軸方向に基板の表面を順次研削したが、各軸方向に沿った基板表面の加工毎に基板の裏面も加工してもよい。これにより基板の両面を平行に維持できるため、基板の加工プロセスを容易に行うことが可能となる。
【０１０３】
また以上の第１の実施形態では、基板表面の所望とする結晶方位として（１０１）、（１０２）、（２０１）、（−２０１）、（−１０１）、（−１０２）の各結晶面を例に挙げて説明したが、これ以外にも、［０１０］方向に垂直な他の面方位についても適用可能である。同様に、以上の第２の実施形態では、基板表面の所望とする結晶方位として（２１０）、（１１０）、（１２０）、（１−２０）、（１−１０）、（２−１０）の各結晶面を例に挙げて説明したが、これ以外にも、［００１］方向に垂直な他の面方位についても適用可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１…β−Ｇａ2Ｏ3結晶
１０…単結晶製造装置
２００…治具
３０１…研削具
Ｓ…基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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