(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式ＲＡＭＯ４で表される単結晶体（一般式において、Ｒは、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ａは、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｇａ、およびＡｌからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ｍは、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＣｄからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す）からなるＲＡＭＯ４基材部を含み、
前記ＲＡＭＯ４基材部は、端部にベベル部を有し、
前記ＲＡＭＯ４基材部の主面は、前記単結晶体の劈開面に対してオフ角θを有し、
前記ベベル部は、前記主面に対して角度θ１を有する第１領域と、前記第１領域より外周側に形成され、かつ前記主面に対して角度θ２を有する第２領域とを含み、
θ、θ１、およびθ２が、θ１＜θ＜θ２の関係を満たす、ＲＡＭＯ４基板。
【請求項２】
θが、０．０９ｄｅｇ≦θ≦４５ｄｅｇを満たし、かつ、
θおよびθ２が、θ２＜θ＋４５ｄｅｇを満たす、
請求項１に記載のＲＡＭＯ４基板。
【請求項３】
前記第１領域の前記主面と平行方向の長さをｗ１、
前記第２領域の前記主面と平行方向の長さをｗ２としたとき、
ｗ１は０．１ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下であり、かつｗ２は０．１ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下である、
請求項１または２に記載のＲＡＭＯ４基板。
【請求項４】
前記主面は、５００ｎｍ以上の凹凸を有さない、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＲＡＭＯ４基板。
【請求項５】
前記単結晶体は、ＳｃＡｌＭｇＯ４から構成される、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のＲＡＭＯ４基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＲＡＭＯ４基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｃＡｌＭｇＯ４基板は、ＧａＮ等の窒化物半導体のエピタキシャル成長用基板等として用いられている（例えば、特許文献１参照）。図５は、特許文献１に記載された従来のＳｃＡｌＭｇＯ４基板の製造方法を示す例である。図５に示されるように、従来のＳｃＡｌＭｇＯ４基板は、ＳｃＡｌＭｇＯ４バルク材料を劈開することにより製造されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されるように、劈開性を有するＳｃＡｌＭｇＯ４は、劈開性を利用して基板を形成しやすい反面、その劈開性が、基板の堅牢性に影響を及ぼすことがある。例えば、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板を用いてウェハやデバイスを製造する際、基板の端部（エッジ）にチッピングや欠けが生じることがあり、歩留まりに影響を及ぼすこと等がある。そこで、より堅牢性の高い基板が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、一般式ＲＡＭＯ４で表される単結晶体（一般式において、Ｒは、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、およびランタノイド系元素からなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ａは、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｇａ、およびＡｌからなる群から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ｍは、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＣｄからなる群から選択される一つまたは複数の二価の元素を表す）からなるＲＡＭＯ４基材部を含み、前記ＲＡＭＯ４基材部が、端部にベベル部を有する、ＲＡＭＯ４基板を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、堅牢性の高いＲＡＭＯ４基板を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の実施の形態１におけるベベル部の断面図
【図２】図２Ａ、図２Ｂは、ベベル部の一例を表す断面図
【図３】図３Ａ、図３Ｂはベベル研磨における加工負荷を説明する図、図３Ｃ、図３Ｄはベベル部の形状と劈開のしやすさとの関係を説明する図
【図４】本開示の実施の形態２におけるベベル部の断面図
【図５】従来のＳｃＡｌＭｇＯ４基板の製造工程の図
【図６】従来の劈開のみで形成したエピタキシャル成長面の平面度測定結果の図
【図７】図７Ａは、本実施の形態のＳｃＡｌＭｇＯ４基板の複数の劈開面を有するエピタキシャル成長面の平面図、図７Ｂは、当該ＳｃＡｌＭｇＯ４基板の側面図
【図８】２μｍダイヤモンドスラリーを用い、ＳｃＡｌＭｇＯ４劈開面を研磨加工したときの平面度測定結果の図
【図９】ＳｃＡｌＭｇＯ４基板の剪断力を測定する方法の説明図
【図１０】ＳｃＡｌＭｇＯ４基板のオフ角と剪断力との関係を示す図
【図１１】エッジクラウンを説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。実施の形態において、ＲＡＭＯ４基板をＳｃＡｌＭｇＯ４として説明する。また、以下の実施の形態においてＳｃＡｌＭｇＯ４基板をＳｃＡｌＭｇＯ４基材部と同じ意味で用いる場合もある。
【０００９】
（実施の形態１）
はじめに、本開示に至った知見を説明する。ＳｃＡｌＭｇＯ４単結晶は、岩塩型構造（１１１）面的なＳｃＯ２層と、六方晶（０００１）面的なＡｌＭｇＯ２層とが交互に積層した構造となっている。六方晶（０００１）面的な２層は、ウルツ鉱型構造に比較して平面的になっており、面内の結合と比較して、上下層間の結合は、０．０３ｎｍほど長く、結合の力が弱い。このため、ＳｃＡｌＭｇＯ４単結晶は、（０００１）面で劈開することができる。この特性を利用し、劈開によってバルク材料を分断し、板状態を準備する工程（劈開工程）を行うことができる。
【００１０】
しかしながら、上記のＳｃＡｌＭｇＯ４単結晶の劈開に関する性質は劈開工程を容易に実施可能とできる、すなわちＳｃＡｌＭｇＯ４インゴットから劈開を用いてＳｃＡｌＭｇＯ４基板に加工できる反面、従来の加工方法による劈開面の加工を困難にする。ＳｃＡｌＭｇＯ４バルク材料を劈開したときの劈開面（以下「エピタキシャル成長面」とも称する）の平面度測定データを図６に示す。当該データはφ４０ｍｍのＳｃＡｌＭｇＯ４基板の同一平面内で直交するＸＹ軸でレーザー反射式測長機（三鷹光器製ＮＨ−３ＭＡ）を用いて取得したデータである。図６に矢印で示すように、劈開によって形成される劈開面には５００ｎｍ以上の凹凸部が存在する。ＳｃＡｌＭｇＯ４基板を形成する際、劈開時の劈開方向の剥がし力がばらつくことで、同一原子層での劈開が起こらず、結果的に、５００ｎｍ以上の段差からなる凹凸部が生じると考えられる。
【００１１】
次にＳｃＡｌＭｇＯ４単結晶の（０００１）面（ＳｃＡｌＭｇＯ４基板の劈開面）へのエピタキシャル成長について説明する。エピタキシャル成長面は単一の（０００１）面（劈開面）で構成されてもよい。ただし、エピタキシャル成長面に欠陥や異物などの偶発的な結晶成長の種となる部分が存在すると、エピタキシャル成長面に例えばＭＯＣＶＤ法でＧａＮの気相成長を行う際に、偶発的な結晶成長の種にＧａ原子が集まり、局所的な不均一成長が発生することがある。
【００１２】
そこで、上記劈開工程で得られたＳｃＡｌＭｇＯ４基板のエピタキシャル成長面を平坦に加工することが求められるが、上述のように、劈開面に生じた５００ｎｍ以上の凹凸を除去するのは容易ではない。特に、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板の劈開面の加工時に、劈開で生じた凹凸を除去しようとしても、全体に占める平坦面の割合が大きいと、平坦面を加工する際に、一部の領域（凹凸）に加工負荷が集中しやすくなる。そして、表面ではなく、より表面から深い内部で劈開による割れが発生することがある。新しい凹凸は、割れ部分が除去されることによって形成されると考えられる。また、平坦面の割合が高い場合に、内部で劈開しないような荷重を加えただけでは、劈開工程で生じた凹凸をほとんど除去出来ない。
【００１３】
ここで、従来の加工法で劈開面（エピタキシャル成長面）を平坦化したＳｃＡｌＭｇＯ４基板について説明する。一般的に粗研磨加工に用いられる直径２μｍサイズのダイヤモンドスラリー（砥粒）を用い、ＳｃＡｌＭｇＯ４の劈開面をラップ研磨加工した結果を図８に示す。図８は加工した面の平坦度をＸ方向に測定した結果である。図８に示されるように、当該加工を行うと、表面に５００ｎｍ以上の凹凸が発生することがわかる。ラップ研磨加工ではダイヤモンドスラリーがＳｃＡｌＭｇＯ４表面を転がることにより、転がった部分の材料を微小に除去する。しかし、単結晶ＳｃＡｌＭｇＯ４は、多数のＳｃＯ２層とＡｌＭｇＯ２層との積層体であるために、加工力のばらつきにより部分的に深い層で剥がれが発生すると考えられる。そのため、図８に示されるように、５００ｎｍ以上の凹凸が発生したと考察される。つまり、ＳｃＡｌＭｇＯ４の劈開性は、劈開現象を用いてインゴットからある厚みの基板に分断することに対しては非常に有効であるが、ミクロで見ると上述のような凹凸が発生し、外力により、劈開しやすい。そのため、劈開性が基板の表面状態や形状に影響を及ぼすといえる。
【００１４】
上記現象に対して、本発明者らは鋭意研究し、特殊な加工法により、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板に、互いに段差によって分離した劈開面を形成可能であることを見出した。当該加工方法で得られるＳｃＡｌＭｇＯ４基板は、図７に示すように、エピタキシャル成長面２０２に、規則的に分布する複数の劈開面（以下、「微小平面」とも称する）２６０を有する。また、当該エピタキシャル成長面２０２は、５００ｎｍ以上の凹凸を有さない。
【００１５】
本発明者らは、具体的には、以下に詳述する加工方法（粗凹凸形成工程および微少凹凸形成工程）を見出した。これが本開示の凹凸除去工程である。具体的には、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板のエピタキシャル成長面とする領域全面に一定の高さの凹凸形状を形成する（粗凹凸形成工程）。次いで、段階的に加圧力を小さくしていくことで、加圧力のばらつきの絶対量を小さくして内部での劈開を防止しつつ、全面に形成した一定の高さの凹凸形状を徐々に小さくする（微少凹凸形成工程）。
【００１６】
粗凹凸形成工程では、連続して表面粗さが５００ｎｍ以下である領域（以下、「平坦部」とも称する）の面積がいずれも１ｍｍ２以下となるように、エピタキシャル成長面とする領域の全面に凹凸形状を分布させる。粗凹凸形成工程で１ｍｍ２より大きい平坦部を形成してしまうと、微少凹凸形成工程において、加工負荷の集中によって内部で劈開し、５００ｎｍよりも大きい凹凸が発生するからである。また、粗凹凸形成工程で形成する複数の凹凸の凸部の高さの差は、±０．５μｍ以下の範囲に収まることが好ましい。高さのばらつきがこの範囲内に入るような、均一な高さの凹凸を全面に形成することで、微少凹凸形成工程によって徐々に凹凸の高さを低くでき、面内に均一な平坦部を形成できる。
【００１７】
具体的には、粗凹凸形成工程において、高さ５００ｎｍ以上の凹凸を、第１砥粒を用いて形成し、微少凹凸形成工程において、高さ５００ｎｍ未満の凹凸を、前記第１砥粒よりも硬度の低い第２砥粒を用いて形成する。
【００１８】
より詳細には、一定の高さの凹凸形状を加工する粗凹凸形成工程では、砥粒サイズの大きいダイヤモンド固定砥粒を用いた研削加工を行う。砥粒サイズとしては♯３００以上♯２００００以下（好ましくは＃６００）のダイヤモンド砥粒を使用する。この範囲のサイズのダイヤモンド砥粒を用いた加工によれば、加工面の凹凸の高さの差を±５μｍ以下の範囲に収められる。また、粗凹凸形成工程における加工条件は、砥石回転数５００ｍｉｎ―１以上５００００ｍｉｎ―１以下（好ましくは１８００ｍｉｎ―１）、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板回転数１０ｍｉｎ―１以上３００ｍｉｎ―１以下（好ましくは１００ｍｉｎ―１）、加工速度０．０１μｍ／秒以上１μｍ／秒以下（好ましくは０．３μｍ／秒）、加工除去量１μｍ以上３００μｍ以下（好ましくは２０μｍ）とすることが好ましい。例えば、♯６００のダイヤモンド砥粒を用い、砥石回転数１８００ｍｉｎ―１、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板回転数１００ｍｉｎ―１、加工速度０．３μｍ／秒、加工除去量２０μｍで加工すると、エピタキシャル成長面とする領域に１ｍｍ２以上の平坦部（凹凸の高さが５００ｎｍ以下である領域が１ｍｍ２以上連続した箇所）が生じず、規則正しい凹凸形状を形成することが出来る。
【００１９】
次に粗凹凸形成工程で形成した凹凸を徐々に除去する微少凹凸形成工程を説明する。微少凹凸形成工程において、前記高さ５００ｎｍ以上の凹凸を除去しつつ、高さ５００ｎｍ未満の凹凸を、加圧力を段階的に弱めた研磨により形成する。微少凹凸形成工程では、砥粒としてコロイダルシリカを主成分とするスラリーを用い、回転数１０ｍｉｎ−１以上１０００ｍｉｎ−１以下（好ましくは６０ｍｉｎ−１）、スラリー供給量０．０２ｍｌ／分以上２ｍｌ／分以下（好ましくは０．５ｍｌ／分）、研磨パッドは不織布パッドとすることが好ましい。スラリー供給量は基板面積により量を変える。具体的には、基板面積が大きくなる程スラリー供給量を増やすことが好ましい。凹凸が多い場合、凸部に加工力が選択的に集中しやすい。そこで、加圧量は、微少凹凸形成工程の初期には１００００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下の範囲とし、凸部が平坦になってくるにつれて５０００Ｐａ以上１００００Ｐａ未満とし、最終的には１０００Ｐａ以上５０００Ｐａ以下の範囲とすることが好ましい。このように段階的に加圧力を低減することで、内部での劈開を生じさせることなくエピタキシャル成長面とする領域から高さ５００ｎｍ以上の凹凸を除去することが出来る。
【００２０】
実際に、微少凹凸形成工程において、最初に加圧力を１５０００Ｐａで３分間研磨加工を行い、次に加圧力を８０００Ｐａに下げて５分間研磨加工を行い、最後に加圧力を１０００Ｐａに下げて１０分間研磨加工を行った結果を以下に示す。得られたエピタキシャル成長面の１０μｍ角の範囲について、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）によって表面形状測定を行ったところ、１０μｍ角の範囲において高さ５００ｎｍ以上の凹凸は無く、最大高さを示すＲｍａｘが６．４２ｎｍであった。つまり、高さ５０ｎｍ以上の凹凸も観察されなかった。なお、二乗平均平方根粗さを示すＲｑは０．１７９ｎｍであった。さらに当該エピタキシャル成長面について詳細に形状分析を行ったところ、１００μｍ２の微小な領域において、表面粗さＲａが０．１３９ｎｍであり、５０ｎｍ以上の凹凸のない極平滑面が形成できていた。ここで、得られたエピタキシャル成長面の表面粗さＲａは０．０８ｎｍ以上０．５ｎｍ以下であった。なお表面粗さＲａ等は、ＢＲＵＫＥＲ社のＤｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｉｃｏｎで、ＩＳＯ１３５６５−１に準拠して測定した。
【００２１】
以上説明したような加工方法（粗凹凸形成工程および微少凹凸形成工程）によれば、互いに段差によって分離した劈開面を含むエピタキシャル成長面を有する、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板が準備される。
【００２２】
上記の特殊な加工法で準備されるＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の構造を、より具体的に説明する。図７に示すように、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１は、複数の微小平面２６０を有するエピタキシャル成長面２０２を具備する。図７ＡはＳｃＡｌＭｇＯ４基板の一部のエピタキシャル成長面２０２の平面図であり、図７ＢはＳｃＡｌＭｇＯ４基板の側面から見た模式図である。図７Ａに示されるように、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板において、エピタキシャル成長面２０２は、複数の微小平面２６０から構成されている。微小平面２６０は長尺状の形状をしており、互いに平行に規則正しく並んでいる。本開示では、微小平面２６０のＸ方向の幅を微小平面幅２６１、隣接する微小平面間の段差高さを微小平面高さ２６２とする。
【００２３】
また、当該ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１では、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面が、微小平面（劈開面）２６０に対してオフ角θを有する。本開示において、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面とは、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１を巨視的に観察したときの、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１のエピタキシャル成長面２０２の表面とする。本実施の形態のＳｃＡｌＭｇＯ４基板１のエピタキシャル成長面２０２の表面は、巨視的には平坦であり、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面は、複数の微小平面（劈開面）２６０の表面側の稜線を含む平面とすることができる。一方、本実施の形態において、オフ角θとは、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と、互いに分離した微小平面（劈開面）２６０とが成す角度とする。すなわち、エピタキシャル成長面２０２の主面の面方位は、ＳｃＡｌＭｇＯ４の劈開面に対してθ傾いている。また、オフ角θとは、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面とＳｃＡｌＭｇＯ４の（０００１）面とが成す角度と換言することもできる。
【００２４】
なお、オフ角θは、種基板となるＳｃＡｌＭｇＯ４基板１（ＳｃＡｌＭｇＯ４基材部）上にＩＩＩ族窒化物のｃ面などの極性面を成長させる場合において、種基板（ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１）の主面と、エピタキシャル成長面のｃ面などの極性面とがなす角度でもある。ここでは、種基板の主面に対してオフ角を有する面、すなわち微小平面２６０を、ＳｃＡｌＭｇＯ４の単結晶のｃ面（極性面）として説明したが、微小平面２６０が、ＳｃＡｌＭｇＯ４の単結晶のｍ面（非極性面）である場合や、ＳｃＡｌＭｇＯ４の単結晶のａ面（半極性面）である場合においても、オフ角の位置づけは同じである。オフ角の設けられたＳｃＡｌＭｇＯ４基板１は、微視的には、図７Ｂに示すように、複数の微小平面２６０が階段状に連続する。
【００２５】
次に、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板の端部の形状について説明する。上述のようなエピタキシャル成長面を有する、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板では、その劈開しやすさが、基板のエッジ形状にも影響を及ぼす。エッジ形状とは、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板の端部の形状、すなわちエピタキシャル成長面２０２より外周側の基板の形状である。本実施の形態において、当該端部は、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板に対して角度を成すように形成されており、本開示では、当該領域をベベル部と称する。基板のエッジ形状を作りこむ目的は、ウェハやデバイス製造時のチッピング、カケの防止、エピタキシャル成長時に周辺部で異常成長が起こり環状に盛り上がるクラウンの防止などである。また、表裏の識別を目的とすることもある。しかし、ベベル部を劈開しやすい形状にした場合、劈開によりその形状が変化したり、ベベル部における劈開がエピタキシャル成長面におよび、エピタキシャル成長面の有効面積が減少する問題が発生する。従って、本開示では、下記に示す形状のベベル部を設けることで、劈開性を持つＳｃＡｌＭｇＯ４基板（ＲＡＭＯ４）基板の堅牢性を高め、その破壊を防止することを目的とする。
【００２６】
図１に本開示の実施の形態１に係る、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１（基材部）のエピタキシャル成長面より外周に設けられたベベル部の形状を示す。ベベル部は、その表面がＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面に対して角度θ１を有する第１領域と、第１領域より外周側に位置し、その表面がＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面に対して角度θ２を有する第２領域と、を含む。第１領域と第２領域とでは、ベベルの角度（ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面に対する傾斜角度）が異なり、両者の境界には変局点Ａが存在する。また図１において、ｗ１はベベル領域において第１領域の始点から角度が変化する変局点Ａまでの距離であり、ｗ２は変局点Ａから第２領域の終点、すなわち基板１の側面までの距離である。より正確には、ｗ１は、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と平行方向における第１領域の長さであり、ｗ２は、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と平行方向における第２領域の長さである。
【００２７】
また、図１において、θはＳｃＡｌＭｇＯ４基板１のオフ角を示す。オフ角は、上述したように、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と、エピタキシャル成長面におけるＳｃＡｌＭｇＯ４の劈開面とが成す角度である。一方、θ１はＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と、第１領域の表面とが成す角度であり、θ２はＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と、第２領域の表面とが成す角度である。より正確には、ベベル部の各領域とＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面とがなす角度（θ１およびθ２）は、主面に平行な面とベベル部の各領域の表面とが成す角である。ベベル部における各領域の角度は、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板の断面形状等から導き出すことができる。
【００２８】
本実施の形態のように、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面がオフ角θを有する場合、ベベル部は、主面に対する角度がオフ角θより小さい角度θ１である第１領域と、主面に対する角度がオフ角θより大きい角度θ２である第２領域とを有することが好ましい。すなわち、θ、θ１、およびθ２がθ＜θ＜θ２の関係を満たすことが望ましい。ベベル部に、このような第１領域および第２領域が形成されていると、ベベル部における劈開の発生をより防止することが可能であり、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板の堅牢性を改善することができる。以下、その理由を説明する。
【００２９】
まず、オフ角θが１４ｄｅｇ以上であり、ベベル部の形状が、変局点Ａ（角度の変わる点）を有さない直線状である場合について、図２を用いて説明する。図２Ａはベベル部の表面とＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面とが成す角度がオフ角θよりも大きい場合である。この場合、ベベル部の表面へ荷重が加えられると、ＳｃＡｌＭｇＯ４は非常に劈開されやすいため、ベベル部の内周側の領域（図２Ａにおける領域Ｂ）において、ベベル部の表面（以下「ベベル面」とも称する）が劈開方向に破壊されることがある。一方、図２Ｂはベベル部の表面と、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面とが成す角度が、オフ角θよりも小さい場合である。この場合、ベベル面へ荷重が加えられると、ベベル部の外周側の領域（図２Ｂにおける領域Ｃ）において、劈開方向にベベル面が破壊されることがある。
【００３０】
次に、図３を用いて、ベベル部の形成時に生じる負荷と、ベベル部の劈開のし易さとを説明する。図３Ａは、形成するベベル部の表面が、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と角度θ２を成す場合に、ベベル面の形成時に生じる負荷を説明するための図である。ここでθ２は、オフ角θより大きいものとする。ベベル部は、後述のように、研磨砥石や研磨テープ等で形成されるが、いずれの方法においても、ベベル部を形成するための面には、図３Ａに示すように水平方向に加工負荷Ｆが加わる。そして、ベベル面にはＦ・ｃｏｓθ２の力が加わる。また、ベベル面に加わる力の劈開方向の分力Ｆ１は、下記（１）式で表すことができる。
Ｆ１＝Ｆ・ｃｏｓθ２・ｃｏｓ（θ２−θ）    ・・・（１）
つまり、劈開方向が最も劈開しやすいと考えた場合、形成するベベル面の劈開面に対する角度が離れるほど、劈開し難くなる。すなわち、θ２が大きくなるほど、上記（１）式におけるＦ１が小さくなり、劈開し難くなるといえる。この劈開のし難さは、剪断応力と同様の特性と考えた場合、ｓｉｎ（２×（４５ｄｅｇ−（θ２−θ））となる。従って劈開のしやすさは、下記（２）式で表すことができる。
劈開のしやすさ＝ｃｏｓθ２・ｃｏｓ（θ２−θ）・ｓｉｎ（２×（４５ｄｅｇ−（θ２−θ）））    ・・・（２）
【００３１】
一方、図３Ｂに示す図はθがθ１より大きい場合のベベル形状である。ベベルを加工する面には、図３Ｂに示すように水平方向に加工負荷Ｆが加わる。ベベル形状の面にはＦ・ｃｏｓθ１の力が加わる。このベベル形状の面に加わる力の劈開方向の分力Ｆ２は、下記（３）式で表すことができる。
Ｆ２＝Ｆ・ｃｏｓθ１・ｃｏｓ（θ−θ１）    ・・・（３）
劈開方向が最も劈開しやすいと考えた場合、形成するベベル面の劈開面に対する角度が離れるほど劈開し難くなる。この劈開のし難さは、剪断応力と同様の特性と考えた場合、ｓｉｎ（２×（４５ｄｅｇ−（θ−θ１）））となる。従って劈開のしやすさは、下記（４）式で表すことができる。
劈開のしやすさ＝ｃｏｓθ１・ｃｏｓ（θ−θ１）・ｓｉｎ（２×（４５ｄｅｇ−（θ−θ１）））    ・・・（４）
【００３２】
ここで、図３Ｃおよび図３Ｄは、劈開のしやすさを示す図であり、上記（３）式および（４）式に基づいて作製した図である。図３Ｃは、オフ角θを３０ｄｅｇとしたときの図であり、図３Ｄは、オフ角θを１４ｄｅｇとしたときの図である。また、これらの図では、値が大きい程、ベベル部において、劈開が生じやすいことを表す。
【００３３】
図３Ｃおよび図３Ｄを参照すると、θ１は小さいほど、θ２は大きいほど、ベベル部において劈開が生じ難くなる。つまり、ベベル部に前述の第１領域（ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面に対して角度θ１を有する領域）と、前述の第１領域（ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面に対して角度θ２を有する領域）とを形成し、角度θ１およびθ２を適切に設定することで、劈開し難いベベル部を有し、強度を確保したＳｃＡｌＭｇＯ４基板を実現できる。
【００３４】
ここで、図３Ｃおよび図３Ｄでは、オフ角θ（３０ｄｅｇまたは１４ｄｅｇ）における劈開のしやすさに対して、劈開しやすさが１０％低減した場合の角度をθ１よびθ２として設定している。具体的には、図３Ｃの態様では、θ１を１３ｄｅｇ、θ２を３７ｄｅｇと設定できる。一方、図３Ｄでは、θ１を１ｄｅｇ、θ２を２３ｄｅｇと設定できる。なお、本実施の形態では、オフ角θ（３０ｄｅｇまたは１４ｄｅｇ）における劈開のしやすさを基準に、当該基準値から劈開しやすさが１０％低減するときの角度を、θ１またはθ２とする例を示したが、ベベル部を形成する工程以降に、ベベル部に加わる力に基づき、θ１およびθ２は決定することができる。ベベル部の形成工程以降に、ベベル部に加わる力としては、研磨工程において、研磨パッドからベベル部にかかる力や、基板搬送時にベベル部にかかる力などがある。そこで、これらの力の大きさを勘案して、θ１およびθ２を決定することができる。
【００３５】
一方、オフ角θと、劈開しやすさとの関係について、説明する。ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１のオフ角と、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面に平行方向にかかる力（以下、「剪断力」とも称する）との関係を測定した。まず、図９に示すように、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１上にφ２ｍｍ、長さ４ｍｍのアルミ製のリベット５１を、シアノアクリレートを主成分とする接着剤５２で接着した。そして、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と平行にリベット５１に荷重を付加し、リベット５１が剥離したときの荷重を測定し、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の劈開しやすさを評価した。ＳｃＡｌＭｇＯ４基板１の主面と劈開面とがなす角度（オフ角）θが０ｄｅｇ、５ｄｅｇ、１０ｄｅｇ、４５ｄｅｇである基板について、それぞれ測定を行なった結果を図１０に示す。図１０に示すように、オフ角θが大きい程、リベット５１が剥離するまでの力、すなわち剪断力が大きくなり、オフ角θが大きい程、劈開し難くなるといえる。なお、接着剤５２は、リベット５１と接着剤５２との界面で剥離してしまうことや、接着剤５２とＳｃＡｌＭｇＯ４基板１との界面で剥がれてしまうことがないよう、十分接着力が強いものを用いた。
【００３６】
以上のような発明者の鋭意検討の結果、オフ角θとベベル部の第１領域の角度θ１および第２領域の角度θ２の好ましい関係が見出された。すなわち、オフ角θは、０．０９ｄｅｇ以上かつ４５ｄｅｇ以下であり、θ１は０ｄｅｇ超かつθｄｅｇ未満であり、かつθ２はθ超かつθ＋４５ｄｅｇ未満であることが特に好ましい。
【００３７】
なお、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板のエピタキシャル成長面を用いてエピタキシャル成長させる場合、ベベル部を有さない基板では、図１１に示すように、エピタキシャル成長膜５３の周辺部で異常成長が起こり、環状に盛り上がる、エッジクラウンと呼ばれる現象が発生することがある。また、フォトレジスト塗布の際にも同様にフォトレジスト５４の周辺部で異常堆積が発生することがある。ベベル部を形成する目的は、前述したように外力を受けた際の劈開を防ぐだけでなく、エッジクラウンの防止にもある。そこで、ベベル部に第１領域および第２領域を設ける場合、エッジクラウンの影響を考慮して、各領域のＳｃＡｌＭｇＯ４基板の主面に平行方向の長さ（図１において、ｗ１およびｗ２で表される長さ）を決めることが好ましい。具体的には、ベベル部の第１領域側、すなわちＳｃＡｌＭｇＯ４基板の内周側では、エッジクラウンの傾斜が緩くなりやすく、ベベル部の第２領域側、すなわちＳｃＡｌＭｇＯ４基板の外周側では、傾斜が急になりやすい。そこで、これらを考慮すると、上述のように図１に示すベベル部における第１領域とＳｃＡｌＭｇＯ４基板の主面とが成す角度θ１より、第２領域とＳｃＡｌＭｇＯ４基板の主面とが成す角度θ２を急に設定することが好ましい。また、第１領域のＳｃＡｌＭｇＯ４基板の主面と平行方向の長さｗ１は、０．１ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下であることが好ましく、第２領域のＳｃＡｌＭｇＯ４基板の主面と平行方向の長さｗ２は０．１ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ベベル部に生じるエッジクラウンの形状は、エピタキシャル成長工程の条件や、フォトレジスト塗布の条件により異なる。したがって、エッジクラウンの形状に合わせて、ｗ１＜ｗ２、ｗ１＝ｗ２、ｗ１＞ｗ２のいずれかの条件を選択することができる。
【００３８】
上記では、第１領域と第２領域との間に変局点Ａを有するベベル部を説明したが、エピタキシャル成長面とベベル部の第１領域との境界部分や、ベベル部の第１領域と第２領域との境界部分に、研削・研磨・面取りを施し、これらがなめらかに連続性を保つ形状となるようにしてもよい。
【００３９】
また、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板は、裏面（エピタキシャル成長面と反対面）にもベベル部を有してもよい。この場合、表面（エピタキシャル成長面）側と同様の課題が発生する場合には、裏面側のベベル部の形状を、図１に示すベベル部と同様の形状としてもよい。裏面にベベル部を設けることにより、チッピング、カケの防止はもちろん、表裏の識別や、ピンセットを用いて基板をハンドリングする場合のし易さに有効に働く。
【００４０】
次に、上記のような形状を有するベベル部を形成する方法について説明する。ベベル部は、例えば、回転砥石を使用して研摩する方法や、研摩テープを使用して研摩する方法により形成することができる。砥石を使用するベベル研摩方法では、回転するウェハに、回転する砥石を接触させ、ウェハまたは砥石をベベル形状に合わせて高さや角度を変えながら接触させる。砥石を接触させる角度や、高さ、回転数などはＮＣ（数値演算）装置により任意に設定し、プログラム動作により任意に動作可能であるため、所望の形状にベベル部を形成することができる。また、研摩テープを使用するベベル研磨装置は、研磨テープをウェハのベベル部に押し当てる圧力と研磨角度の制御が可能な研磨ヘッドと，研磨テープの送り出し・巻き取り機構部で構成され、ベベルの形状に合わせて研磨ヘッド角度を任意にプログラミングすることが可能である。これにより種々の形状が存在するベベルに対して確実な研磨を可能とし、目的の形状を実現できる。ただし、上述の通り、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板は、高い劈開性を有する。このため、ベベル部も、エピタキシャル成長面と同様の方法、すなわち本開示の特殊な加工方法で形成することが好ましい。
【００４１】
（実施の形態２）
図４に本開示の実施の形態２に係る、ＳｃＡｌＭｇＯ４基板のベベル部の形状を示す。本開示の実施の形態２のＳｃＡｌＭｇＯ４基板１のベベル部は、その表面とＳｃＡｌＭｇＯ４基板１との主面とが成す角度がオフ角θより小さくなる領域、すなわち実施の形態の第１領域に相当する領域が極単区間または近似的には無く、その表面とＳｃＡｌＭｇＯ４基板１との主面とが成す角度がオフ角θより大きくなる領域、すなわち実施の形態の第２領域に相当する領域を主に有する。当該ベベル部では、その表面とＳｃＡｌＭｇＯ４基板１との主面とが成す角度が、θ２１からθ２ｎまで角度が大きくなるように設定されている。つまり、ベベル部の表面とＳｃＡｌＭｇＯ４基板１との主面とが成す角度が段階的に変化している。θ２ｎにおけるｎは、ベベル部表面とＳｃＡｌＭｇＯ４基板１との主面とが成す角度の変化回数、すなわちベベル部の形成時に設定する２以上の自然数であり、ｎを増やすと、ベベル部が滑らかな形状となる。
【００４２】
なお、実施の形態２では実施の形態１の第２領域に相当する領域の角度が、２つ以上の角度となるように設定したが、実施の形態１の第１領域に相当する領域の角度が、２つ以上の角度となるように設定してもよい。また、これらの領域において、角度の変化する境界部分に更に研削・研磨・面取りを施し、なめらかに連続性を保つ形状にするようにしてもよい。
【００４３】
（他の実施形態）
なお、上述の実施の形態１及び２では、一般式ＲＡＭＯ４で表される単結晶体からなる基板のうち、ＳｃＡｌＭｇＯ４の単結晶体から得られる基板について説明したが、本開示は、これに限定されない。具体的には、本開示の基板は、一般式ＲＡＭＯ４で表されるほぼ単一結晶材料から構成される。上記一般式において、Ｒは、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、およびランタノイド系元素（原子番号６７−７１）から選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、Ａは、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｇａ、およびＡｌから選択される一つまたは複数の三価の元素を表し、ＭはＭｇ、Ｍｎ、Ｆｅ（ＩＩ），Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄから選択される一つまたは複数の二価の元素を表す。なお、ほぼ単一結晶材料とは、エピタキシャル成長面を構成するＲＡＭＯ４が９０ａｔｍ％以上含まれ、かつ、任意の結晶軸に注目したとき、エピタキシャル成長面のどの部分においてもその向きが同一であるような結晶質固体をいう。ただし、局所的に結晶軸の向きが変わっているものや、局所的な格子欠陥が含まれるものも、単結晶として扱う。なお、Ｏは酸素である。ただし、上記の通り、ＲはＳｃ、ＡはＡｌ、ＭはＭｇとするのが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
基板上へＭＯＣＶＣ気相成長時でＬＥＤ発光層を成長されＬＥＤ素子を製造するにあたり、本開示に係る基板を利用することで、生産歩留まりを向上させながら、ＬＥＤ素子として発光ムラが発生することを抑制し、さらには輝度の低下を防ぐことが出来る。
【符号の説明】
【００４５】
１  ＳｃＡｌＭｇＯ４基板
５１  リベット
５２  接着剤
５３  エピタキシャル成長膜
５４  フォトレジスト
２０２  エピタキシャル成長面
２６０  微小平面
２６１  微小平面幅
２６２  微小平面高さ
【図１】
0006347354.tif 000002
【図２】
0006347354.tif 000003
【図３】
0006347354.tif 000004
【図４】
0006347354.tif 000005
【図５】
0006347354.tif 000006
【図６】
0006347354.tif 000007
【図７】
0006347354.tif 000008
【図８】
0006347354.tif 000009
【図９】
0006347354.tif 000010
【図１０】
0006347354.tif 000011
【図１１】
0006347354.tif 000012