サファイヤ単結晶基板
【課題】走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いて、１０−１０〜１０−８ｍオーダのマイクロラフネス（ｍｉｃｒｏ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）や段差の測定を行う際に、高さ精度を校正するための標準試料として用いられサファイヤ単結晶基板であって、特にステップの高さを高精度に読み取ることが可能であり、かつ係る校正をスムーズに行うことが出来るような、ＳＰＭの校正用のサファイヤ単結晶基板を提供する。
【解決手段】主面に１分子層の高さを有する略平行な略直線状のステップ２ａを有し、前記主面のサファイヤの特定結晶面からの傾斜の大きさ、又は前記ステップ２ａの相互間に形成された特定のテラス３ａの幅が、所定の範囲内のいずれかの値であり、かつ前記テラスの幅が各々略等しいサファイヤ単結晶基板１。
【解決手段】主面に１分子層の高さを有する略平行な略直線状のステップ２ａを有し、前記主面のサファイヤの特定結晶面からの傾斜の大きさ、又は前記ステップ２ａの相互間に形成された特定のテラス３ａの幅が、所定の範囲内のいずれかの値であり、かつ前記テラスの幅が各々略等しいサファイヤ単結晶基板１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子間力顕微鏡観察装置（ＡＦＭ）をはじめとした走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いて、１０−１０〜１０−８ｍオーダのマイクロラフネス（ｍｉｃｒｏ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）や段差の測定を行う際に、高さ精度を校正するために標準試料が用いられている。こうした標準試料として、シリコン単結晶基板を超高真空中で熱処理して得られるシリコンステップ基板を用いることが従来知られている（非特許文献１）。
【０００３】
非特許文献１に示すシリコンステップ基板は、主面にシングルステップ構造を有しており、そのステップの高さがシリコンの２原子層分の高さ（３.１×１０−１０ｍ）となるように作られており、各ステップの間に存在するテラスの幅が一般的に１×１０−７ｍ未満である。ＳＰＭを校正するに当たっては、このシリコンステップ基板についてＳＰＭによる測定を行い、各ステップの間に存在するテラスを水平化処理して、ステップの高さを求めている。このとき、求められたステップの高さを３.１×１０−１０ｍとして、高さ方向の校正を行っている。
なお、発明者は、本発明に関連する技術内容を開示している（非特許文献２参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】（社）電子情報技術産業協会規格 「ＡＦＭにおける１ｎｍオーダの高さ校正法」ｐ．３〜５ ２００２年７月
【非特許文献２】エスアイアイ・ナノテクノロジ株式会社「走査型プローブ顕微鏡セミナー ２００６」２００６年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１に示すようなシリコンステップ基板を用いて校正を行う場合には、テラスの幅が狭く、テラスを完全な水平状態に画像処理することが困難であった。そのため、ステップの高さの値が定まらず、正確な校正を行うことができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、特にステップの高さを高精度に読み取ることが可能であり、かつ係る校正をスムーズに行うことが出来るような、ＳＰＭの校正に適した基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜本発明のサファイヤ単結晶基板の基本構成について＞
本発明に係るサファイヤ単結晶基板１は、サファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面もしくはＲ面又はこれらの面から傾斜させた面を主面として、その主面に１分子層の高さＨを有するシングルステップ（以下、ステップ２ａ，２ｂとする。）を形成して構成したものである。
【０００８】
すなわち、サファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面もしくはＲ面又はこれらの面から所定の範囲内の傾斜角度θだけ傾斜させた主面上に、略直線状のステップ２ａを形成したものである。または、上述の面方位を有する主面の略同一の位置に重心を有する複数の円状又は三角形状のステップ２ｂを形成したものであり、このうち最も内側にあるステップ２ｂがなす円形又は三角形の重心から、この円形又は三角形のうち最も遠い部分までの距離が、５×１０−８〜３×１０−７ｍの範囲内の値をとるように構成したものであり、さらにその外側に形成された輪状のテラス３ｂの幅Ｌのうち最も広い部分の幅Ｌmaxが、少なくとも円形又は三角形の重心から半径５×１０−７ｍの範囲においては１×１０−７〜３×１０−７ｍの範囲内の値をとるように構成したものである。
【０００９】
＜本発明のサファイヤ単結晶基板の基本原理について＞
本発明ではサファイヤの単結晶を材料として用いており、大気中をはじめ水中や強酸中といった過酷な状況下でもステップ２ａ，２ｂ及びテラス３ａ，３ｂからなるステップ構造が安定的に存在できる。それとともに、サファイヤ単結晶基板１を再洗浄又は再アニールすることで、ステップ構造を保持したまま、表面についた汚れのみを除去し、ステップ基板として再生させることができる。
【００１０】
そして、直線状のステップ２ａを形成させた場合は、サファイヤ単結晶基板１の主面について、サファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面又はＲ面からの傾斜角度θを所定の範囲内に抑えることで、その幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定が行える程度にテラス３ａの幅Ｌが確保される。幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定を行うことにより、測定された各座標位置の位置関係からそのままテラス３ａの水平面を認識できるため、テラス３ａを完全な水平状態に画像処理することも容易であり、ステップ２ａの高さＨの値も高精度に捉えることができる。したがって、本発明に係るサファイヤ単結晶基板１を用いることで、ＳＰＭの校正をより容易にかつ正確に行うことができる。一方で、円形又は三角形のステップ２ｂを形成させた場合であっても、主面に形成されるテラス３ｂの幅Ｌのうち最も広い部分の幅Ｌmaxが概ね１×１０−７ｍ以上であれば、上述と同様の基本原理により、ＳＰＭの校正をより容易にかつ正確に行うことができる。
【００１１】
また、直線状のステップ２ａを形成させた場合は、サファイヤ単結晶基板１の主面について、サファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面又はＲ面からの傾斜角度θを所定の範囲内に抑えることで、テラス３ａの幅Ｌが必要以上に大きくなり過ぎず、ステップ２ａを形成させるために主面に設ける傾斜角度θを過剰に小さくする必要がなくなり、傾斜角度θの誤差によってテラス３ａの幅Ｌに生じるばらつきを抑えることができる。
【００１２】
一方で、円形又は三角形のステップ２ｂを有するステップ構造のテラス３ｂの幅Ｌのうち最も広い部分の幅Ｌmaxが３×１０−７ｍ以下のときは、例えば１×１０−６ｍ角といったＳＰＭ像の範囲で、校正に必要な本数のステップ２ｂをＳＰＭ像に捉えることが容易となる。
【実施例１】
【００１３】
本実施例に係るサファイヤ単結晶基板１として、ｃ面から種々の傾斜角度θで傾斜させた面を主面として有するサファイヤ基板材料を材料として用い、その主面に略直線状のステップ２ａ及びテラス３ａを形成させたサファイヤ単結晶基板１を作製した。ここで、ステップ２ａ及びテラス３ａは、サファイヤ基板材料の主面を超平坦面（表面粗さＲａで１×１０−９ｍ以下の面）となるように研磨・洗浄した後、大気中で熱処理することにより形成させた。
【００１４】
熱処理温度が１１００℃より高いと、シングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、熱処理温度が９００℃未満であるとシングルステップが形成されない。
【００１５】
熱処理時間は、熱処理温度ほどシングルステップの形成に大きく影響しないが、１０時間を超えるとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、３０分以下であるとシングルステップが形成されない。
【００１６】
このようにして作製されたサファイヤ単結晶基板１の表面は、図１に示すように、主面に１分子層の高さＨを有するステップ２ａが各々ほぼ平行に形成された、略直線状のステップ構造であり、隣接するステップ２ａの間には細長いテラス３ａがあり、テラス３ａの幅Ｌは各々ほぼ等しい値を取るものであった。本実施例では、このステップ構造を用いてＳＰＭの校正を行った。
【００１７】
その結果、傾斜角度θが０.２５°より大きいものを用いるとステップ２ａが狭くなりすぎ、同一のテラス３ａにおいて幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定を行うのが困難になった。また、傾斜角度θが０.０４°未満のものでは、単一のＳＰＭ像により複数のステップ２ａを明瞭に捉えることが困難になり、ＳＰＭの校正作業に支障が生じた。その一方で、傾斜角度θが０.０４°〜０.２５°のものでは、１×１０−６ｍ角の範囲のＳＰＭ像を用いて複数のステップ２ａを同時にかつ明瞭に捉えることができ、ＳＰＭの校正をより高精度にかつスムーズに行うことができた。
【００１８】
上に述べた結果は、サファイヤ単結晶基板１の主面の面方位をｃ面からａ軸方向に傾斜させた場合、ｃ面からｍ軸方向に傾斜させた場合、ｃ面からａ軸とｍ軸の間にある方向に傾斜させた場合のいずれにおいても、同様の結果であった。
【実施例２】
【００１９】
本実施例では、実施例１と同様にして、ａ面，ｒ面，ｍ面及びＲ面から種々の傾斜角度θで傾斜させた面を主面として有するサファイヤ基板材料を用い、サファイヤ単結晶基板１について、その主面に形成されたステップ構造を用いてＳＰＭの校正を行った。
【００２０】
ａ面から傾斜させた面を主面として有するサファイヤ基板材料を用いた場合、熱処理温度が１２００℃より高いとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、熱処理温度が９００℃未満であるとシングルステップが形成されない。
【００２１】
熱処理時間は、熱処理温度ほどシングルステップの形成に大きく影響しないが、１０時間を超えるとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、３０分以下であるとシングルステップが形成されない。
【００２２】
ｒ面から傾斜させた面を主面として有するサファイヤ基板材料を用いた場合、熱処理温度が１１００℃より高いと、シングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、熱処理温度が９００℃未満であるとシングルステップが形成されない。
【００２３】
熱処理時間は、熱処理温度ほどシングルステップの形成に大きく影響しないが、１０時間を超えるとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、３０分以下であるとシングルステップが形成されない。
【００２４】
ａ面からの傾斜角度θが０.３０°より大きいもの、又はｒ面からの傾斜角度θが０.４０°より大きいものを用いるとステップ２ａが狭くなりすぎ、同一のテラス３ａの幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定を行うのが困難になった。また、ａ面からの傾斜角度θが０.０４°未満、又はｒ面からの傾斜角度θが０.０６°未満のものでは、単一のＳＰＭ像により複数のステップ２ａを明瞭に捉えることが困難になった。その一方で、ａ面からの傾斜角度θが０.０４〜０.３０°、又はｒ面からの傾斜角度θが０.０６〜０.４０°のものでは、１×１０−６ｍ角の範囲のＳＰＭ像を用いて複数のステップ２ａを同時にかつ明瞭に捉えることができ、ＳＰＭの校正をより高精度にかつスムーズに行うことができた。
【００２５】
さらに、ｍ面及びＲ面から傾斜させた面を主面として有するサファイヤ単結晶基板１を用いた場合も、ＳＰＭの校正に適したステップ構造を形成できることが確認された。
【実施例３】
【００２６】
本実施例では、例えば図２に示すような、主面に円形又は三角形のステップ２ｂを有するサファイヤ単結晶基板１について、そのステップ構造を用いてＳＰＭの校正を行った。本実施例で用いるサファイヤ単結晶基板１は、主面としてｃ面を有するサファイヤ基板材料を用い、その主面を超平坦面（表面粗さＲａで１×１０−９ｍ以下の面）となるように研磨した後、サファイヤ基板材料の格子欠陥へのエッチングの手段を用いて直径数μｍ程度、深さ１μｍ以下の凹部を形成し、この凹部を大気中で熱処理して凹部の底面及び側面をテーパ化させて、略同一の位置に重心を有する複数の円状又は三角形状のステップ２ｂ及びテラス３ｂを形成することにより得た。
【００２７】
熱処理温度が１４００℃より高いと、シングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、熱処理温度が９００℃未満であるとシングルステップが形成されない。
【００２８】
熱処理時間は、熱処理温度ほどシングルステップの形成に大きく影響しないが、４時間を超えるとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、３０分以下であるとシングルステップが形成されない。
【００２９】
少なくともステップ構造のステップ２ｂがなす円形又は三角形の重心から半径５×１０−７ｍの範囲において、輪状に形成されたテラス３ｂの幅Ｌのうち最も広い部分の幅Ｌmaxが１×１０−７〜３×１０−７ｍのものでは、ＳＰＭ像を用いて複数のステップ２ｂを同時にかつ明瞭に捉えることができ、ＳＰＭの校正をより高精度にかつスムーズに行うことができた。その一方で、上述のテラス３ｂの幅Ｌmaxが１×１０−７ｍ未満であると、ステップ２ｂが狭くなりすぎ、同一のテラス３ｂにおいて幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定を行うのが困難になった。また、上述のテラス３ｂの幅Ｌmaxが３×１０−７ｍより大きいと、校正に必要な本数のステップ２ｂを単一のＳＰＭ像に捉えるためにＳＰＭの視野を広くする必要が生じるため、結果的にステップ構造を明瞭に捉えることが困難となった。
【００３０】
ここで特に、凹部の深さをコントロールして、凹部の底にありステップ構造の重心が属している円形又は三角形のテラス３ｂが、サファイヤ単結晶基板１の主面から５×１０−１０〜１×１０−６ｍの深さの位置にあるようにしたところ、上記円形又は三角形のテラス３ｂを含んだステップ構造をＳＰＭにより確実に測定することができ、これを校正に用いることができた。その一方で、上述のテラス３ｂの位置がサファイヤ単結晶基板１の主面から５×１０−１０ｍより浅い位置にあるようにした場合には、上述のテラス３ｂからサファイヤ単結晶基板１の主面に向かって上述の間隔で複数段のステップ２ｂを形成することが困難であった。
【００３１】
なお、本実施例に用いるサファイヤ基板材料としては、主面としてｃ面を有するもののみならず、ａ面，ｒ面，ｍ面もしくはＲ面又はこれらの面から傾斜させた面を主面として有するものも用いることができる。また、凹部の形成方法としては、上述の格子欠陥へのエッチングの手段の他、ＦＩＢ（集束イオンビーム），レーザ加工，フォトリソグラフィ（反応性イオンエッチング），ダイヤモンド圧子の押圧等の手段を用いることが出来る。
【実施例４】
【００３２】
本実施例では、サファイヤ基板材料として目印を有しておりかつ外形が円形であるものを用いた。ここで、目印としては、図３のように前記円形の一部を直線状に切り欠いて設けた直線部４を用いた。サファイヤ基板材料の主面に、実施例１〜２に示したステップ構造を形成させ、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで、直線部４は、ステップの形成方向２ｄに対して一定の位置関係すなわち垂直又は平行になるように形成させた。
【００３３】
直線部４を目印として用いることで、直線部４が形成された方向により、肉眼では決して確認することのできないステップの形成方向２ｄについて目安を付け、ＳＰＭの校正の際にステップ２ａがほぼ所望の方向を向くようにすることができる。その結果、ＳＰＭを校正する時に、ステップの形成方向２ｄをＳＰＭのプローブ（図示せず）が楽に動かせる方向（例えば、上下左右の方向）に合わせられるため、より効率的に校正を行うことができた。
【実施例５】
【００３４】
本実施例では、サファイヤ基板材料として目印を有しておりかつ外形が多角形であるものを用いた。目印として図４のような切欠部５を前記多角形のうち１つの角に設けた。このサファイヤ基板材料の主面に、実施例４と同様にステップ構造を形成させ、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで、ステップの形成方向２ｄは、切欠部５を有する角に隣接する辺の少なくとも一方に対して垂直又は平行になるようにした。
【００３５】
その結果、切欠部５から向かって左側又は右側に伸びる辺の向きによって、ステップの形成方向２ｄについて目安を付けることができ、実施例４と同様に、より効率的に校正を行うことができた。
【実施例６】
【００３６】
円形又は三角形のステップ構造の形成位置２ｐについての目印を有するサファイヤ単結晶基板１の実施例を図５（ａ）、（ｂ）に示す。ここで、サファイヤ基板材料としては、目印を有しておりかつ外形が円形又は多角形であるものを用いた。ここで目印として、実施例４及び５と同様の方法により、直線部４を設けたものと（図５（ａ））、切欠部５を設けたもの（図５（ｂ））を用いた。そして、サファイヤ基板材料の主面に、実施例３に示した円形又は三角形のステップ構造を形成させ、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで、上述のステップ構造は、直線部４又は切欠部５に対して一定の位置関係を有する場所、すなわち直線部４又は切欠部５から所定の距離だけ離した場所に形成させた。
【００３７】
直線部４又は切欠部５を目印として用いることで、直線部４又は切欠部５が形成された位置により、肉眼では決して確認することのできないステップの形成位置２ｐについて目安を付けることができた。
【実施例７】
【００３８】
本実施例では、サファイヤ単結晶基板１に対して、目印として例えば図６（ａ）、（ｂ）のような刻印６を設けた。ここで、刻印６はサファイヤ単結晶基板１の材質の表面、裏面又は内部に形成させることも可能である。本実施例では、両面研磨を行ったサファイヤ基板材料の材質の内部にレーザ加工により刻印６を形成させ、刻印６を形成する時に周囲が汚染することを防いだ。そして、非対称な形状の刻印６をサファイヤ単結晶基板１の特定の辺に沿って形成させた後で、サファイヤ単結晶基板１の主面に実施例１〜３に示したステップ構造を形成させ、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで、実施例１及び２に係る直線状のステップ構造は、刻印６を有する辺に対して垂直又は平行になるように形成させた（図６（ａ））。また、実施例３に係る円形又は三角形のステップ構造は、刻印６の位置から所定の距離だけ離した場所、もしくは刻印６に囲まれた領域内に形成させた（図６（ｂ））。
【００３９】
その結果、直線状のステップ構造を形成させた場合は、刻印６を有する辺の向きによりステップの形成方向２ｄについて目安を付けることができた。一方、円形又は三角形のステップ構造を形成させた場合は、刻印６によりステップの形成位置２ｐについて目安を付けることができた。これらに加えて、非対称な形状の刻印６をサファイヤ単結晶基板１の主面に設けたことから、表面と裏面の区別が困難な両面研磨基板においてその区別が容易に行うことができた。
【実施例８】
【００４０】
本実施例では、サファイヤ基板材料の主面に実施例１〜２に示したステップ構造を形成させた後で、サファイヤ基板材料の材質の内部に、目印として例えば図７（ａ）のような刻印６ａを設け、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで刻印６ａの形成は、サファイヤ単結晶基板１の表面を傷付けることのない方法として、図７（ｂ）に示すように、レーザ発光源８ａから取り出したレーザ８を集光レンズ８ｂにより集光させて載置台９に載せたサファイヤ基板材料に照射させ、集光により生じる焦点８ｃの近傍で多光子吸収を起こさせて刻印６ａを形成させる方法を用いた。そして、この刻印６ａの形成工程は、ＳＰＭにより観察しながら、実際のステップの形成方向２ｄに沿って行われた。そして形成された刻印６ａの形状は、ステップの形成方向２ｄが容易に分かる形状、例えば矢印の形状とした。
【００４１】
その結果、刻印６ａの矢印の方向により、ステップの形成方向２ｄが正確に肉眼でわかることから、サファイヤ単結晶基板１を所望の向きにより正確に設置することができた。
【実施例９】
【００４２】
本実施例では、サファイヤ基板材料の主面に実施例３に示した円形又は三角形のステップ構造を形成させた後で、サファイヤ基板材料の材質の内部に、目印として例えば図８のような刻印６ｂを設け、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで刻印６ｂの形成は、実施例８と同様の方法により行った。そして、この刻印６ｂの形成は、ＳＰＭにより観察しながら、実際のステップ構造の形成位置２ｐに従って行われた。そして形成された刻印６ｂの形状は、ステップの形成位置２ｐが容易に分かる形状、例えば矢印の形状とした。本実施例の方法で刻印６ｂを設けることで、刻印６ｂと実際に形成されたステップの形成位置２ｐとの位置関係をより正確にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１に係る、主面に略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の要部断面図である。
【図２】実施例３に係る、主面に円形又は三角形のステップを有するサファイヤ単結晶基板の要部断面図である。
【図３】実施例４に係る、目印として円形の一部を直線状に切り取って直線部を設けた、略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【図４】実施例５に係る、目印として多角形のうち１つの角に切欠部を設けた、略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【図５】実施例６に係る、目印として（ａ）直線部、（ｂ）切欠部を設けた円形又は三角形のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【図６】実施例７に係る、目印として非対称な形状の刻印を設けた（ａ）略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図と、（ｂ）円形又は三角形のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【図７】実施例８に係る、（ａ）目印として矢印の形状の刻印を内部に設けた略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図と、（ｂ）刻印の形成工程の要部断面図である。
【図８】実施例９に係る、目印として矢印の形状の刻印を内部に設けた、円形又は三角形のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ サファイヤ単結晶基板
２ａ，２ｂ ステップ
２ｄ ステップの形成方向
２ｐ ステップの形成位置
３ａ，３ｂ テラス
４ 直線部
５ 切欠部
６、６ａ、６ｂ 刻印
８ レーザ
８ａ レーザ発光源
８ｂ 集光レンズ
８ｃ 焦点
９ 載置台
θ 傾斜角度
Ｌ テラスの幅
Ｈ ステップの高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子間力顕微鏡観察装置（ＡＦＭ）をはじめとした走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いて、１０−１０〜１０−８ｍオーダのマイクロラフネス（ｍｉｃｒｏ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）や段差の測定を行う際に、高さ精度を校正するために標準試料が用いられている。こうした標準試料として、シリコン単結晶基板を超高真空中で熱処理して得られるシリコンステップ基板を用いることが従来知られている（非特許文献１）。
【０００３】
非特許文献１に示すシリコンステップ基板は、主面にシングルステップ構造を有しており、そのステップの高さがシリコンの２原子層分の高さ（３.１×１０−１０ｍ）となるように作られており、各ステップの間に存在するテラスの幅が一般的に１×１０−７ｍ未満である。ＳＰＭを校正するに当たっては、このシリコンステップ基板についてＳＰＭによる測定を行い、各ステップの間に存在するテラスを水平化処理して、ステップの高さを求めている。このとき、求められたステップの高さを３.１×１０−１０ｍとして、高さ方向の校正を行っている。
なお、発明者は、本発明に関連する技術内容を開示している（非特許文献２参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】（社）電子情報技術産業協会規格 「ＡＦＭにおける１ｎｍオーダの高さ校正法」ｐ．３〜５ ２００２年７月
【非特許文献２】エスアイアイ・ナノテクノロジ株式会社「走査型プローブ顕微鏡セミナー ２００６」２００６年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１に示すようなシリコンステップ基板を用いて校正を行う場合には、テラスの幅が狭く、テラスを完全な水平状態に画像処理することが困難であった。そのため、ステップの高さの値が定まらず、正確な校正を行うことができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、特にステップの高さを高精度に読み取ることが可能であり、かつ係る校正をスムーズに行うことが出来るような、ＳＰＭの校正に適した基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜本発明のサファイヤ単結晶基板の基本構成について＞
本発明に係るサファイヤ単結晶基板１は、サファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面もしくはＲ面又はこれらの面から傾斜させた面を主面として、その主面に１分子層の高さＨを有するシングルステップ（以下、ステップ２ａ，２ｂとする。）を形成して構成したものである。
【０００８】
すなわち、サファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面もしくはＲ面又はこれらの面から所定の範囲内の傾斜角度θだけ傾斜させた主面上に、略直線状のステップ２ａを形成したものである。または、上述の面方位を有する主面の略同一の位置に重心を有する複数の円状又は三角形状のステップ２ｂを形成したものであり、このうち最も内側にあるステップ２ｂがなす円形又は三角形の重心から、この円形又は三角形のうち最も遠い部分までの距離が、５×１０−８〜３×１０−７ｍの範囲内の値をとるように構成したものであり、さらにその外側に形成された輪状のテラス３ｂの幅Ｌのうち最も広い部分の幅Ｌmaxが、少なくとも円形又は三角形の重心から半径５×１０−７ｍの範囲においては１×１０−７〜３×１０−７ｍの範囲内の値をとるように構成したものである。
【０００９】
＜本発明のサファイヤ単結晶基板の基本原理について＞
本発明ではサファイヤの単結晶を材料として用いており、大気中をはじめ水中や強酸中といった過酷な状況下でもステップ２ａ，２ｂ及びテラス３ａ，３ｂからなるステップ構造が安定的に存在できる。それとともに、サファイヤ単結晶基板１を再洗浄又は再アニールすることで、ステップ構造を保持したまま、表面についた汚れのみを除去し、ステップ基板として再生させることができる。
【００１０】
そして、直線状のステップ２ａを形成させた場合は、サファイヤ単結晶基板１の主面について、サファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面又はＲ面からの傾斜角度θを所定の範囲内に抑えることで、その幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定が行える程度にテラス３ａの幅Ｌが確保される。幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定を行うことにより、測定された各座標位置の位置関係からそのままテラス３ａの水平面を認識できるため、テラス３ａを完全な水平状態に画像処理することも容易であり、ステップ２ａの高さＨの値も高精度に捉えることができる。したがって、本発明に係るサファイヤ単結晶基板１を用いることで、ＳＰＭの校正をより容易にかつ正確に行うことができる。一方で、円形又は三角形のステップ２ｂを形成させた場合であっても、主面に形成されるテラス３ｂの幅Ｌのうち最も広い部分の幅Ｌmaxが概ね１×１０−７ｍ以上であれば、上述と同様の基本原理により、ＳＰＭの校正をより容易にかつ正確に行うことができる。
【００１１】
また、直線状のステップ２ａを形成させた場合は、サファイヤ単結晶基板１の主面について、サファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面又はＲ面からの傾斜角度θを所定の範囲内に抑えることで、テラス３ａの幅Ｌが必要以上に大きくなり過ぎず、ステップ２ａを形成させるために主面に設ける傾斜角度θを過剰に小さくする必要がなくなり、傾斜角度θの誤差によってテラス３ａの幅Ｌに生じるばらつきを抑えることができる。
【００１２】
一方で、円形又は三角形のステップ２ｂを有するステップ構造のテラス３ｂの幅Ｌのうち最も広い部分の幅Ｌmaxが３×１０−７ｍ以下のときは、例えば１×１０−６ｍ角といったＳＰＭ像の範囲で、校正に必要な本数のステップ２ｂをＳＰＭ像に捉えることが容易となる。
【実施例１】
【００１３】
本実施例に係るサファイヤ単結晶基板１として、ｃ面から種々の傾斜角度θで傾斜させた面を主面として有するサファイヤ基板材料を材料として用い、その主面に略直線状のステップ２ａ及びテラス３ａを形成させたサファイヤ単結晶基板１を作製した。ここで、ステップ２ａ及びテラス３ａは、サファイヤ基板材料の主面を超平坦面（表面粗さＲａで１×１０−９ｍ以下の面）となるように研磨・洗浄した後、大気中で熱処理することにより形成させた。
【００１４】
熱処理温度が１１００℃より高いと、シングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、熱処理温度が９００℃未満であるとシングルステップが形成されない。
【００１５】
熱処理時間は、熱処理温度ほどシングルステップの形成に大きく影響しないが、１０時間を超えるとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、３０分以下であるとシングルステップが形成されない。
【００１６】
このようにして作製されたサファイヤ単結晶基板１の表面は、図１に示すように、主面に１分子層の高さＨを有するステップ２ａが各々ほぼ平行に形成された、略直線状のステップ構造であり、隣接するステップ２ａの間には細長いテラス３ａがあり、テラス３ａの幅Ｌは各々ほぼ等しい値を取るものであった。本実施例では、このステップ構造を用いてＳＰＭの校正を行った。
【００１７】
その結果、傾斜角度θが０.２５°より大きいものを用いるとステップ２ａが狭くなりすぎ、同一のテラス３ａにおいて幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定を行うのが困難になった。また、傾斜角度θが０.０４°未満のものでは、単一のＳＰＭ像により複数のステップ２ａを明瞭に捉えることが困難になり、ＳＰＭの校正作業に支障が生じた。その一方で、傾斜角度θが０.０４°〜０.２５°のものでは、１×１０−６ｍ角の範囲のＳＰＭ像を用いて複数のステップ２ａを同時にかつ明瞭に捉えることができ、ＳＰＭの校正をより高精度にかつスムーズに行うことができた。
【００１８】
上に述べた結果は、サファイヤ単結晶基板１の主面の面方位をｃ面からａ軸方向に傾斜させた場合、ｃ面からｍ軸方向に傾斜させた場合、ｃ面からａ軸とｍ軸の間にある方向に傾斜させた場合のいずれにおいても、同様の結果であった。
【実施例２】
【００１９】
本実施例では、実施例１と同様にして、ａ面，ｒ面，ｍ面及びＲ面から種々の傾斜角度θで傾斜させた面を主面として有するサファイヤ基板材料を用い、サファイヤ単結晶基板１について、その主面に形成されたステップ構造を用いてＳＰＭの校正を行った。
【００２０】
ａ面から傾斜させた面を主面として有するサファイヤ基板材料を用いた場合、熱処理温度が１２００℃より高いとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、熱処理温度が９００℃未満であるとシングルステップが形成されない。
【００２１】
熱処理時間は、熱処理温度ほどシングルステップの形成に大きく影響しないが、１０時間を超えるとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、３０分以下であるとシングルステップが形成されない。
【００２２】
ｒ面から傾斜させた面を主面として有するサファイヤ基板材料を用いた場合、熱処理温度が１１００℃より高いと、シングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、熱処理温度が９００℃未満であるとシングルステップが形成されない。
【００２３】
熱処理時間は、熱処理温度ほどシングルステップの形成に大きく影響しないが、１０時間を超えるとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、３０分以下であるとシングルステップが形成されない。
【００２４】
ａ面からの傾斜角度θが０.３０°より大きいもの、又はｒ面からの傾斜角度θが０.４０°より大きいものを用いるとステップ２ａが狭くなりすぎ、同一のテラス３ａの幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定を行うのが困難になった。また、ａ面からの傾斜角度θが０.０４°未満、又はｒ面からの傾斜角度θが０.０６°未満のものでは、単一のＳＰＭ像により複数のステップ２ａを明瞭に捉えることが困難になった。その一方で、ａ面からの傾斜角度θが０.０４〜０.３０°、又はｒ面からの傾斜角度θが０.０６〜０.４０°のものでは、１×１０−６ｍ角の範囲のＳＰＭ像を用いて複数のステップ２ａを同時にかつ明瞭に捉えることができ、ＳＰＭの校正をより高精度にかつスムーズに行うことができた。
【００２５】
さらに、ｍ面及びＲ面から傾斜させた面を主面として有するサファイヤ単結晶基板１を用いた場合も、ＳＰＭの校正に適したステップ構造を形成できることが確認された。
【実施例３】
【００２６】
本実施例では、例えば図２に示すような、主面に円形又は三角形のステップ２ｂを有するサファイヤ単結晶基板１について、そのステップ構造を用いてＳＰＭの校正を行った。本実施例で用いるサファイヤ単結晶基板１は、主面としてｃ面を有するサファイヤ基板材料を用い、その主面を超平坦面（表面粗さＲａで１×１０−９ｍ以下の面）となるように研磨した後、サファイヤ基板材料の格子欠陥へのエッチングの手段を用いて直径数μｍ程度、深さ１μｍ以下の凹部を形成し、この凹部を大気中で熱処理して凹部の底面及び側面をテーパ化させて、略同一の位置に重心を有する複数の円状又は三角形状のステップ２ｂ及びテラス３ｂを形成することにより得た。
【００２７】
熱処理温度が１４００℃より高いと、シングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、熱処理温度が９００℃未満であるとシングルステップが形成されない。
【００２８】
熱処理時間は、熱処理温度ほどシングルステップの形成に大きく影響しないが、４時間を超えるとシングルステップがバンチングして不整列なマルチステップになってしまい、３０分以下であるとシングルステップが形成されない。
【００２９】
少なくともステップ構造のステップ２ｂがなす円形又は三角形の重心から半径５×１０−７ｍの範囲において、輪状に形成されたテラス３ｂの幅Ｌのうち最も広い部分の幅Ｌmaxが１×１０−７〜３×１０−７ｍのものでは、ＳＰＭ像を用いて複数のステップ２ｂを同時にかつ明瞭に捉えることができ、ＳＰＭの校正をより高精度にかつスムーズに行うことができた。その一方で、上述のテラス３ｂの幅Ｌmaxが１×１０−７ｍ未満であると、ステップ２ｂが狭くなりすぎ、同一のテラス３ｂにおいて幅Ｌの方向について複数の座標位置の測定を行うのが困難になった。また、上述のテラス３ｂの幅Ｌmaxが３×１０−７ｍより大きいと、校正に必要な本数のステップ２ｂを単一のＳＰＭ像に捉えるためにＳＰＭの視野を広くする必要が生じるため、結果的にステップ構造を明瞭に捉えることが困難となった。
【００３０】
ここで特に、凹部の深さをコントロールして、凹部の底にありステップ構造の重心が属している円形又は三角形のテラス３ｂが、サファイヤ単結晶基板１の主面から５×１０−１０〜１×１０−６ｍの深さの位置にあるようにしたところ、上記円形又は三角形のテラス３ｂを含んだステップ構造をＳＰＭにより確実に測定することができ、これを校正に用いることができた。その一方で、上述のテラス３ｂの位置がサファイヤ単結晶基板１の主面から５×１０−１０ｍより浅い位置にあるようにした場合には、上述のテラス３ｂからサファイヤ単結晶基板１の主面に向かって上述の間隔で複数段のステップ２ｂを形成することが困難であった。
【００３１】
なお、本実施例に用いるサファイヤ基板材料としては、主面としてｃ面を有するもののみならず、ａ面，ｒ面，ｍ面もしくはＲ面又はこれらの面から傾斜させた面を主面として有するものも用いることができる。また、凹部の形成方法としては、上述の格子欠陥へのエッチングの手段の他、ＦＩＢ（集束イオンビーム），レーザ加工，フォトリソグラフィ（反応性イオンエッチング），ダイヤモンド圧子の押圧等の手段を用いることが出来る。
【実施例４】
【００３２】
本実施例では、サファイヤ基板材料として目印を有しておりかつ外形が円形であるものを用いた。ここで、目印としては、図３のように前記円形の一部を直線状に切り欠いて設けた直線部４を用いた。サファイヤ基板材料の主面に、実施例１〜２に示したステップ構造を形成させ、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで、直線部４は、ステップの形成方向２ｄに対して一定の位置関係すなわち垂直又は平行になるように形成させた。
【００３３】
直線部４を目印として用いることで、直線部４が形成された方向により、肉眼では決して確認することのできないステップの形成方向２ｄについて目安を付け、ＳＰＭの校正の際にステップ２ａがほぼ所望の方向を向くようにすることができる。その結果、ＳＰＭを校正する時に、ステップの形成方向２ｄをＳＰＭのプローブ（図示せず）が楽に動かせる方向（例えば、上下左右の方向）に合わせられるため、より効率的に校正を行うことができた。
【実施例５】
【００３４】
本実施例では、サファイヤ基板材料として目印を有しておりかつ外形が多角形であるものを用いた。目印として図４のような切欠部５を前記多角形のうち１つの角に設けた。このサファイヤ基板材料の主面に、実施例４と同様にステップ構造を形成させ、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで、ステップの形成方向２ｄは、切欠部５を有する角に隣接する辺の少なくとも一方に対して垂直又は平行になるようにした。
【００３５】
その結果、切欠部５から向かって左側又は右側に伸びる辺の向きによって、ステップの形成方向２ｄについて目安を付けることができ、実施例４と同様に、より効率的に校正を行うことができた。
【実施例６】
【００３６】
円形又は三角形のステップ構造の形成位置２ｐについての目印を有するサファイヤ単結晶基板１の実施例を図５（ａ）、（ｂ）に示す。ここで、サファイヤ基板材料としては、目印を有しておりかつ外形が円形又は多角形であるものを用いた。ここで目印として、実施例４及び５と同様の方法により、直線部４を設けたものと（図５（ａ））、切欠部５を設けたもの（図５（ｂ））を用いた。そして、サファイヤ基板材料の主面に、実施例３に示した円形又は三角形のステップ構造を形成させ、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで、上述のステップ構造は、直線部４又は切欠部５に対して一定の位置関係を有する場所、すなわち直線部４又は切欠部５から所定の距離だけ離した場所に形成させた。
【００３７】
直線部４又は切欠部５を目印として用いることで、直線部４又は切欠部５が形成された位置により、肉眼では決して確認することのできないステップの形成位置２ｐについて目安を付けることができた。
【実施例７】
【００３８】
本実施例では、サファイヤ単結晶基板１に対して、目印として例えば図６（ａ）、（ｂ）のような刻印６を設けた。ここで、刻印６はサファイヤ単結晶基板１の材質の表面、裏面又は内部に形成させることも可能である。本実施例では、両面研磨を行ったサファイヤ基板材料の材質の内部にレーザ加工により刻印６を形成させ、刻印６を形成する時に周囲が汚染することを防いだ。そして、非対称な形状の刻印６をサファイヤ単結晶基板１の特定の辺に沿って形成させた後で、サファイヤ単結晶基板１の主面に実施例１〜３に示したステップ構造を形成させ、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで、実施例１及び２に係る直線状のステップ構造は、刻印６を有する辺に対して垂直又は平行になるように形成させた（図６（ａ））。また、実施例３に係る円形又は三角形のステップ構造は、刻印６の位置から所定の距離だけ離した場所、もしくは刻印６に囲まれた領域内に形成させた（図６（ｂ））。
【００３９】
その結果、直線状のステップ構造を形成させた場合は、刻印６を有する辺の向きによりステップの形成方向２ｄについて目安を付けることができた。一方、円形又は三角形のステップ構造を形成させた場合は、刻印６によりステップの形成位置２ｐについて目安を付けることができた。これらに加えて、非対称な形状の刻印６をサファイヤ単結晶基板１の主面に設けたことから、表面と裏面の区別が困難な両面研磨基板においてその区別が容易に行うことができた。
【実施例８】
【００４０】
本実施例では、サファイヤ基板材料の主面に実施例１〜２に示したステップ構造を形成させた後で、サファイヤ基板材料の材質の内部に、目印として例えば図７（ａ）のような刻印６ａを設け、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで刻印６ａの形成は、サファイヤ単結晶基板１の表面を傷付けることのない方法として、図７（ｂ）に示すように、レーザ発光源８ａから取り出したレーザ８を集光レンズ８ｂにより集光させて載置台９に載せたサファイヤ基板材料に照射させ、集光により生じる焦点８ｃの近傍で多光子吸収を起こさせて刻印６ａを形成させる方法を用いた。そして、この刻印６ａの形成工程は、ＳＰＭにより観察しながら、実際のステップの形成方向２ｄに沿って行われた。そして形成された刻印６ａの形状は、ステップの形成方向２ｄが容易に分かる形状、例えば矢印の形状とした。
【００４１】
その結果、刻印６ａの矢印の方向により、ステップの形成方向２ｄが正確に肉眼でわかることから、サファイヤ単結晶基板１を所望の向きにより正確に設置することができた。
【実施例９】
【００４２】
本実施例では、サファイヤ基板材料の主面に実施例３に示した円形又は三角形のステップ構造を形成させた後で、サファイヤ基板材料の材質の内部に、目印として例えば図８のような刻印６ｂを設け、サファイヤ単結晶基板１とした。ここで刻印６ｂの形成は、実施例８と同様の方法により行った。そして、この刻印６ｂの形成は、ＳＰＭにより観察しながら、実際のステップ構造の形成位置２ｐに従って行われた。そして形成された刻印６ｂの形状は、ステップの形成位置２ｐが容易に分かる形状、例えば矢印の形状とした。本実施例の方法で刻印６ｂを設けることで、刻印６ｂと実際に形成されたステップの形成位置２ｐとの位置関係をより正確にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１に係る、主面に略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の要部断面図である。
【図２】実施例３に係る、主面に円形又は三角形のステップを有するサファイヤ単結晶基板の要部断面図である。
【図３】実施例４に係る、目印として円形の一部を直線状に切り取って直線部を設けた、略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【図４】実施例５に係る、目印として多角形のうち１つの角に切欠部を設けた、略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【図５】実施例６に係る、目印として（ａ）直線部、（ｂ）切欠部を設けた円形又は三角形のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【図６】実施例７に係る、目印として非対称な形状の刻印を設けた（ａ）略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図と、（ｂ）円形又は三角形のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【図７】実施例８に係る、（ａ）目印として矢印の形状の刻印を内部に設けた略直線状のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図と、（ｂ）刻印の形成工程の要部断面図である。
【図８】実施例９に係る、目印として矢印の形状の刻印を内部に設けた、円形又は三角形のステップを有するサファイヤ単結晶基板の正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ サファイヤ単結晶基板
２ａ，２ｂ ステップ
２ｄ ステップの形成方向
２ｐ ステップの形成位置
３ａ，３ｂ テラス
４ 直線部
５ 切欠部
６、６ａ、６ｂ 刻印
８ レーザ
８ａ レーザ発光源
８ｂ 集光レンズ
８ｃ 焦点
９ 載置台
θ 傾斜角度
Ｌ テラスの幅
Ｈ ステップの高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面に１分子層の高さを有する略直線状のステップを有し、
前記ステップが一定の間隔毎に各々略平行に形成され、
前記主面がサファイヤのｃ面から所定の角度だけ傾斜させた面からなり、
前記所定の角度が０.０４〜０.２５°の範囲内にあり、
前記ステップの相互間に形成されたテラスの幅が各々略等しいことを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項２】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面に１分子層の高さを有する略直線状のステップを有し、
前記ステップが一定の間隔毎に各々略平行に形成され、
前記主面がサファイヤのａ面から所定の角度だけ傾斜させた面からなり、
前記所定の角度が０.０４〜０.３０°の範囲内にあり、
前記ステップの相互間に形成されたテラスの幅が各々略等しいことを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項３】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面に１分子層の高さを有する略直線状のステップを有し、
前記ステップが一定の間隔毎に各々略平行に形成され、
前記主面がサファイヤのｒ面から所定の角度だけ傾斜させた面からなり、
前記所定の角度が０.０６〜０.４０°の範囲内にあり、
前記ステップの相互間に形成されたテラスの幅が各々略等しいことを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項４】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面に１分子層の高さを有する略直線状のステップを有し、
前記ステップが一定の間隔毎に各々略平行に形成され、
前記主面がサファイヤのｍ面又はＲ面のうちいずれかの面から傾斜させた面からなり、
前記ステップの相互間に形成されたテラスの幅が各々略等しいことを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項５】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面がサファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面若しくはＲ面又はこれらの面から傾斜させた面からなり、
前記主面に１分子層の高さを有しておりかつ略同一の位置に重心を有する複数の円形又は三角形のステップを有し、
前記ステップのうち最も内側にあるステップがなす円形又は三角形の重心から前記内側にあるステップのうち最も遠い部分までの距離が５×１０−８〜３×１０−７ｍの範囲内のいずれかの値であり、
前記円形又は三角形のテラスの外側に形成された輪状のテラスの幅のうち最も広い部分の幅が、少なくとも前記円形又は前記三角形の重心から半径５×１０−７ｍの範囲において１×１０−７〜３×１０−７ｍの範囲内のいずれかの値であることを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項６】
前記円又は前記三角形の重心の属するテラスが、前記主面から所定の深さだけ内部に入ったところにあり、
前期所定の深さが５×１０−１０ｍ〜１×１０−６ｍであることを特徴とする請求項５に記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項７】
前記ステップの形成された方向又は前記ステップの形成された位置に対して一定の位置関係を示す目印を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項８】
前記サファイヤ単結晶基板の外形が円形であり、
前記目印が前記円形の一部を切り欠いた直線部であることを特徴とする請求項７に記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項９】
前記サファイヤ単結晶基板が多角形であり、
前記目印が前記多角形の角に設けた切欠部であることを特徴とする請求項７に記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項１０】
前記目印が前記サファイヤ単結晶基板の材質の内部に存する刻印であることを特徴とする請求項７に記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項１】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面に１分子層の高さを有する略直線状のステップを有し、
前記ステップが一定の間隔毎に各々略平行に形成され、
前記主面がサファイヤのｃ面から所定の角度だけ傾斜させた面からなり、
前記所定の角度が０.０４〜０.２５°の範囲内にあり、
前記ステップの相互間に形成されたテラスの幅が各々略等しいことを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項２】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面に１分子層の高さを有する略直線状のステップを有し、
前記ステップが一定の間隔毎に各々略平行に形成され、
前記主面がサファイヤのａ面から所定の角度だけ傾斜させた面からなり、
前記所定の角度が０.０４〜０.３０°の範囲内にあり、
前記ステップの相互間に形成されたテラスの幅が各々略等しいことを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項３】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面に１分子層の高さを有する略直線状のステップを有し、
前記ステップが一定の間隔毎に各々略平行に形成され、
前記主面がサファイヤのｒ面から所定の角度だけ傾斜させた面からなり、
前記所定の角度が０.０６〜０.４０°の範囲内にあり、
前記ステップの相互間に形成されたテラスの幅が各々略等しいことを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項４】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面に１分子層の高さを有する略直線状のステップを有し、
前記ステップが一定の間隔毎に各々略平行に形成され、
前記主面がサファイヤのｍ面又はＲ面のうちいずれかの面から傾斜させた面からなり、
前記ステップの相互間に形成されたテラスの幅が各々略等しいことを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項５】
ＳＰＭの校正に用いられるサファイヤ単結晶基板であって、
主面がサファイヤのｃ面，ａ面，ｒ面，ｍ面若しくはＲ面又はこれらの面から傾斜させた面からなり、
前記主面に１分子層の高さを有しておりかつ略同一の位置に重心を有する複数の円形又は三角形のステップを有し、
前記ステップのうち最も内側にあるステップがなす円形又は三角形の重心から前記内側にあるステップのうち最も遠い部分までの距離が５×１０−８〜３×１０−７ｍの範囲内のいずれかの値であり、
前記円形又は三角形のテラスの外側に形成された輪状のテラスの幅のうち最も広い部分の幅が、少なくとも前記円形又は前記三角形の重心から半径５×１０−７ｍの範囲において１×１０−７〜３×１０−７ｍの範囲内のいずれかの値であることを特徴とするサファイヤ単結晶基板。
【請求項６】
前記円又は前記三角形の重心の属するテラスが、前記主面から所定の深さだけ内部に入ったところにあり、
前期所定の深さが５×１０−１０ｍ〜１×１０−６ｍであることを特徴とする請求項５に記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項７】
前記ステップの形成された方向又は前記ステップの形成された位置に対して一定の位置関係を示す目印を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項８】
前記サファイヤ単結晶基板の外形が円形であり、
前記目印が前記円形の一部を切り欠いた直線部であることを特徴とする請求項７に記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項９】
前記サファイヤ単結晶基板が多角形であり、
前記目印が前記多角形の角に設けた切欠部であることを特徴とする請求項７に記載のサファイヤ単結晶基板。
【請求項１０】
前記目印が前記サファイヤ単結晶基板の材質の内部に存する刻印であることを特徴とする請求項７に記載のサファイヤ単結晶基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−３１０２７（Ｐ２００８−３１０２７Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９１６９９（Ｐ２００７−９１６９９）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２４０４７７）並木精密宝石株式会社 (210)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２４０４７７）並木精密宝石株式会社 (210)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
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