CN102792420B - 单晶衬底、单晶衬底的制造方法、带多层膜的单晶衬底的制造方法以及元件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的单晶衬底、单晶衬底的制造方法、使用该单晶衬底的带多层膜的单晶衬底的制造方法以及利用该制造方法的元件制造方法，对因多层膜的成膜而产生的翘曲进行矫正；在由第一区域(10D)和第二区域(10U)构成的两个区域中的任意一个区域内设有热改性层，并且，设有热改性层的区域的面侧翘曲成凸状，其中，第一区域(10D)和第二区域(10U)是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。

Description

单晶衬底、单晶衬底的制造方法、带多层膜的单晶衬底的制造方法以及元件制造方法
技术领域
本发明涉及的是单晶衬底、单晶衬底的制造方法、带多层膜的单晶衬底的制造方法以及元件制造方法。
背景技术
以氮化镓为代表的氮化物半导体，由于带隙宽且能够发出蓝色系光，因此，被广泛地使用于LED(发光二极管)或LD(半导体激光器)等中。近年来，对进一步提高发光效率或高亮度化的研究正积极地进行。
一般的氮化物半导体发光元件结构具有如下那样的双异质结构，即，在蓝宝石衬底上依次层压有由GaN构成的缓冲层、由n型GaN构成的n型接触层、由n型AlGaN构成的n型包层、由n型InGaN构成的活性层、由p型AlGaN构成的p型包层、由p型GaN构成的p型接触层的双异质结构。活性层构成为：包含仅具有由InxGa1-xN(0≤X≤1)构成的阱层的单量子阱(SQW：SingleQuantumWell)结构、或者由InxGa1-xN(0≤X≤1)构成的阱层和由InyGa1-yN(0≤y≤1、y＜x)构成的阻挡层的多量子阱结构(MQW：MultiQuantumWell)中的In(参照专利文献1)。
当在蓝宝石衬底上形成上述多层膜时，由于多层膜与蓝宝石的热膨胀系数差和晶格常数差而在成膜后的蓝宝石衬底上产生翘曲的情况已被认知。例如在非专利文献1中，公开了对在蓝宝石衬底上外延生长AlN缓冲层和GaN层并如何根据GaN层膜厚度来缓和因成膜产生的热应力的情况进行调查的结果。在该非专利文献1中，明确了如下那样的情况，即，随着膜厚度变厚而衬底的翘曲变大，并且，通过伴随于此产生界面缺陷(InterfaceDefects)、微观裂纹(Microcracks)或位错(Dislocation)、宏观裂纹(Macrocracks)来缓和应力。
另外，在非专利文献2的图4中，公开了对通过在蓝宝石衬底上外延生长GaN系LED结构的工序而产生的衬底翘曲进行In-situ(原位)观察的分析方法。通过这样，发现在一系列的成膜工序中，蓝宝石衬底的曲率根据成膜物质、成膜温度、膜厚度的变化而大幅变化。进而明确了如下那样的情况，即，通过形成为在作为活性层的InGaN层的生长阶段中蓝宝石衬底的曲率大致为0这样的成膜工序，而使衬底面内的发光波长均匀化。
由以上说明可知，经过一系列的成膜工序导致蓝宝石衬底的翘曲大幅变化，从而对氮化物半导体膜的质量或发光波长的均匀性带来影响。另外，实际上利用与衬底的热膨胀系数差，并以InGaN系活性层中衬底曲率大致为0的方式来设定蓝宝石衬底的翘曲形状和翘曲量的情况较多。在这样的背景下，为了控制蓝宝石衬底的形状和翘曲量，研究了各种各样的研磨加工技术(参照专利文献2等)。
另一方面，在对蓝宝石衬底上层压有氮化物半导体的发光元件进行分割时，在具有80～90μm左右厚度的蓝宝石衬底的内部会聚脉冲激光，从而形成与发光元件的分割预定线相对应的改性区域的技术已被认知(专利文献3)。专利文献3中所公开的技术，是即使对蓝宝石衬底照射激光光线而分割成各个发光元件，也能够抑制发光元件的亮度降低的蓝宝石衬底的加工方法，以发光元件的分割为目的。
【现有技术文献】
专利文献
专利文献1：日本特许第3250438号公报
专利文献2：日本特开2006-347776号公报
专利文献3：日本特开2008-6492号公报
非专利文献
非专利文献1：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.32(1993)pp.1528-1533
非专利文献2：J.Cryst.Growth、Vol.272、lssues1-4、(2004)、pp.94-99
发明内容
如以上所说明，当为了制造发光元件等的各种元件而在蓝宝石衬底等的单晶衬底上根据元件的结构成膜多层膜时，成膜后的衬底(带多层膜的单晶衬底)通常会翘曲。另一方面，在制造元件方面，通常是对带多层膜的单晶衬底进一步实施各种后工序。但是，当以带多层膜的衬底翘曲的状态实施后工序时，会导致元件的质量偏差或成品率降低等。
例如，当在后工序中欲对多层膜进行图案形成处理时，会产生以下所说明的问题。即，在对多层膜进行图案形成处理时，使用光掩模将形成在多层膜上的保护膜曝光。此时，带多层膜的单晶衬底呈翘曲状态。因此，在将为了曝光而照射的光的焦点对准位于单晶衬底中央部的多层膜的表面时，在位于单晶衬底的端部附近的多层膜表面处焦点模糊。该情况下，由于在多层膜的面内发生曝光不均匀，因此，导致经过后工序制造的元件的质量偏差或者成品率降低。
另外，当在后工序中欲对带多层膜的单晶衬底的与形成有多层膜的面为相反侧的面进行研磨(背磨处理)时，需要将带多层膜的单晶衬底的形成有多层膜的面粘合并固定在平坦的磨盘上。但是，该情况下，当带多层膜的单晶衬底翘曲时，为了使进行背磨处理的面变平坦，在粘合时需要对带多层膜的单晶衬底施加大的压力来进行粘合处理。但是，由于翘曲越大则必须施加越大的压力，因此，结果在带多层膜的单晶衬底中容易产生裂缝，从而导致成品率降低。另外，为了避免发生这样的问题，也考虑使用厚度更厚的单晶衬底。但是，在该方法中，需要背磨处理的研磨量增大，从而使研磨时间变得更长，因此，生产率降低从而缺乏实用性。
另一方面，在制造上述带多层膜的单晶衬底时，一般是使用几乎无翘曲的大致平坦的单晶衬底来成膜多层膜。然后，当多层膜被成膜在单晶衬底的一面上时，由于因多层膜而产生的内部应力，使得通过在单晶衬底的厚度方向上将单晶衬底进行二等分的线而分割的两侧区域的应力平衡被破坏。其结果可以说，当多层膜的成膜结束时单晶衬底翘曲。考虑到上述情况，认为作为带多层膜的单晶衬底的制造中所使用的单晶衬底优选使用预先翘曲状态的衬底，以使因多层膜的成膜而产生的翘曲在多层膜的成膜结束时被矫正。
另外，上述翘曲是从在单晶衬底上成膜多层膜的成膜工序阶段开始产生，当成膜工序中的单晶衬底的翘曲行为的变动剧烈时，会在构成多层膜的各层中发生膜厚度不均匀和/或膜质量不均匀。由于该膜厚度不均匀和/或膜质量不均匀，导致上述各种元件的质量产生偏差或者成品率降低。
本发明是鉴于上述情况而作成的，其课题在于，提供一种能够矫正因多层膜的成膜而产生的翘曲的单晶衬底、单晶衬底的制造方法、使用该单晶衬底的带多层膜的单晶衬底的制造方法以及利用该制造方法的元件制造方法。
上述课题通过以下的本发明来实现。即，
本发明的单晶衬底的特征在于，在由第一区域和第二区域构成的两个区域中的任意一个区域内设有热改性层，并且，设有热改性层的区域的面侧翘曲成凸状，其中，第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。
进而，本发明的单晶衬底的一实施方式，优选设有热改性层的区域为第一区域。
另外，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选设有热改性层的区域为第二区域。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选在对于衬底的厚度方向的相对位置将第一区域侧的面假设为0％、第二区域侧的面假设为100％时，热改性层设置在衬底的厚度方向的大于等于5％且小于50％的范围内。
另外，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选在对于衬底的厚度方向的相对位置将第一区域侧的面假设为0％、第二区域侧的面假设为100％时，热改性层设置在衬底的厚度方向的大于50％且小于等于95％的范围内。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选热改性层通过激光照射而形成。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选热改性层设置成与衬底的两面平行。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选热改性层相对于衬底的平面方向设置成从下述i)～vii)中选择的至少任意一种图形形状，即，
i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状，
ii)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的圆或椭圆的形状，
iii)同心圆状，
iv)形成为相对于衬底的中心点略呈点对称的形状，
v)形成为相对于通过衬底的中心点的直线略呈线对称的形状，
vi)带状，以及
vii)螺旋状。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状为网格状。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选构成呈网格状的图形的线之间的间距在50μm～2000μm的范围内。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选衬底的曲率在200km-1以下的范围内。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选衬底的材质为蓝宝石。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选衬底的直径为50mm以上且300mm以下。
进而，本发明的单晶衬底的其他实施方式，优选衬底的厚度为0.05mm以上且5.0mm以下。
另外，本发明的单晶衬底的制造方法的特征在于，至少经过热改性层形成工序来制造设有热改性层的区域的面侧翘曲成凸状的单晶衬底，其中，上述热改性层形成工序是：从激光照射处理前的单晶衬底的一面侧照射激光，由此，在由第一区域和第二区域构成的两个区域中的上述任意一个区域内形成热改性层，上述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。
进而，本发明的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选形成热改性层的区域为上述第一区域。
进而，本发明的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选对上述单晶衬底照射上述激光是从上述单晶衬底的上述第一区域侧的面进行。
另外，本发明的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选形成热改性层的区域为上述第二区域。
进而，本发明的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选对上述单晶衬底照射上述激光是从上述单晶衬底的上述第二区域侧的面进行。
进而，本发明的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选激光的照射满足下述A～B所示的至少任意一个中所记载的照射条件而实施。
<照射条件A>
·激光波长：200nm～350nm
·脉冲宽度：纳秒级
<照射条件B>
·激光波长：350nm～2000nm
·脉冲宽度：飞秒级～皮秒级
另外，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的特征在于，至少经过多层膜形成工序来制造带多层膜的单晶衬底，其中，上述多层膜形成工序是在单晶衬底的第二区域侧的面上形成具有两个以上的层的多层膜，上述单晶衬底在由第一区域和上述第二区域构成的两个区域中的上述任意一个区域内设有热改性层，并且，设有上述热改性层的区域的面侧翘曲成凸状，上述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选形成热改性层的区域为第一区域。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选在对于衬底的厚度方向的相对位置将第一区域侧的面假设为0％、第二区域侧的面假设为100％时，热改性层形成为位于衬底的厚度方向的大于等于5％且小于50％的范围内。
另外，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选形成热改性层的区域为第二区域。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选在对于衬底的厚度方向的相对位置将第一区域侧的面假设为0％、第二区域侧的面假设为100％时，热改性层形成为位于衬底的厚度方向的大于50％且小于等于95％的范围内。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选至少经过热改性层形成工序来制造第一区域的面侧翘曲成凸状的单晶衬底，然后，对该单晶衬底实施多层膜形成工序，其中，上述热改性层形成工序是：从上述单晶衬底的一面侧照射激光，由此，在由上述第一区域和第二区域构成的两个区域中的第一区域内形成热改性层，上述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选对上述单晶衬底照射上述激光是从上述单晶衬底的上述第一区域侧的面进行。
另外，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选至少经过热改性层形成工序来制造第二区域的面侧翘曲成凸状的单晶衬底，然后，对该单晶衬底实施多层膜形成工序，其中，上述热改性层形成工序是：从上述单晶衬底的一面侧照射激光，由此，在由第一区域和上述第二区域构成的两个区域中的第二区域内形成热改性层，上述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的一实施方式，优选对上述单晶衬底照射上述激光是从上述单晶衬底的上述第二区域侧的面进行。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选激光的照射满足下述A～B所示的至少任意一个中所记载的照射条件而实施。
<照射条件A>
·激光波长：200nm～350nm
·脉冲宽度：纳秒级
<照射条件B>
·激光波长：350nm～2000nm
·脉冲宽度：飞秒级～皮秒级
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选热改性层被形成为与多层膜平行。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选热改性层相对于衬底的平面方向按照描绘从下述i)～vii)中选择的至少任意一种图形形状的方式形成，
i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状，
ii)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的圆或椭圆的形状，
iii)同心圆状，
iv)形成为相对于衬底的中心点略呈点对称的形状，
v)形成为相对于通过衬底的中心点的直线略呈线对称的形状，
vi)带状，以及
vii)螺旋状。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状为网格状。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选构成呈网格状的图形的线之间的间距在50μm～2000μm的范围内。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选设有上述热改性层且形成上述多层膜之前的上述单晶衬底的曲率在200km-1以下的范围内。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选衬底的材质为蓝宝石。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选衬底的直径为50mm以上且300mm以下。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选衬底的厚度为0.05mm以上且5.0mm以下。
进而，本发明的带多层膜的单晶衬底的制造方法的其他实施方式，优选构成多层膜的至少任意一层为氮化物半导体结晶层。
另外，本发明的元件制造方法的特征在于，至少经过多层膜形成工序来制造带多层膜的单晶衬底，进而，至少经过元件部分形成工序来制造包含元件部分和具有与该元件部分略对应尺寸的单晶衬底的元件，其中，上述多层膜形成工序是在单晶衬底的第二区域侧的面上形成具有两个以上的层的多层膜，上述单晶衬底在由第一区域和上述第二区域构成的两个区域中的上述任意一个区域内设有热改性层，并且，设有上述热改性层的区域的面侧翘曲成凸状，上述第一区域和第二区域是在单晶衬底的厚度方向上进行二等分而得到的；上述元件部分形成工序是：对该带多层膜的单晶衬底的上述多层膜至少实施图案形成处理，由此制造作为从发光元件、光发电元件、半导体元件中选择的任意一种元件发挥作用的元件部分。
(发明效果)
如以上所说明，根据本发明，能够提供一种能够矫正因多层膜的成膜而产生的翘曲的单晶衬底、单晶衬底的制造方法、使用该单晶衬底的带多层膜的单晶衬底的制造方法以及利用该制造方法的元件制造方法。
附图说明
图1是表示本实施方式的单晶衬底的制造方法的一例的模式说明图。
图2是与图1所示内容呈对应关系的、表示本实施方式的单晶衬底的制造方法的一例的模式说明图。
图3是表示对现有无翘曲的大致平坦的单晶衬底成膜多层膜后得到的带多层膜的单晶衬底的翘曲状态的一例的模式剖面图。
图4是表示对本实施方式的单晶衬底成膜多层膜后得到的带多层膜的单晶衬底的翘曲状态的一例的模式剖面图。
图5是表示热改性层相对于单晶衬底平面方向的配置图形形状的一例的俯视图。在此，图5(a)是表示相对于衬底的定向平面垂直地形成有多条线的带状的俯视图，图5(b)是表示相对于衬底的定向平面平行地形成有多条线的带状的俯视图，图5(c)是表示将图5(a)和图5(b)所示的配置图形形状组合后的网格状的俯视图，图5(d)是表示将相同尺寸的多个正六角形以正六角形的六个顶点全部一定与该正六角形所邻接的正六角形的任意一个顶点相互重合的方式有规律地进行配置的形状的俯视图，图5(e)是表示同心圆状的俯视图。
图6是表示多层膜形成工序的一例的模式说明图。在此，图6(a)是表示成膜开始前的状态的图，图6(b)是表示形成了低温缓冲层之后的状态的图，图6(c)是表示形成了n-GaN层之后的状态的图，图6(d)是表示形成了具有多量子阱结构的InGaN系活性层之后的状态的图。
图7是表示多层膜形成工序中的单晶衬底的翘曲行为的一例的图表。
图8是说明从圆形衬底的曲率计算出衬底的翘曲量的方法的模式说明图。
图9是表示本实施方式的元件制造方法的一例的模式说明图。在此，图9(a)是表示元件部分形成工序的图，图9(b)是表示研磨工序的图，图9(c)是表示分割预定线形成工序的图，图9(d)是表示分割工序的图。
图10是表示从第一区域侧的面进行了激光照射的激光处理后的单晶衬底中的、热改性层的深度和曲率变化量的图表。
图11是表示本实施方式中的AIN膜的形成和LT-GaN膜的形成工序中的单晶衬底的翘曲行为的图表。
图12是表示在第二区域内形成有热改性层的单晶衬底上形成多层膜的工序中的单晶衬底的翘曲行为的一例的图表。
图13是表示本实施方式的其他方式涉及的单晶衬底的制造方法的一例的模式说明图。
图14是表示从第二区域侧的面进行了激光照射的激光处理后的单晶衬底中的、热改性层的深度和曲率变化量的图表。
(符号说明)
10A激光处理前的单晶衬底
10B激光处理后的单晶衬底
10C研磨后衬底
10D第一区域
10U第二区域
10R配置有激光照射装置30侧的区域(能够成为第一区域10D的区域)
12非成膜面
12A研磨后的非成膜面
20、20A、20B、20C、20D热改性层
28、28A、28B、28C、28D热改性层
30激光照射装置
30A、30B、30C带多层膜的单晶衬底
40多层膜
42元件部分
50激光处理后的蓝宝石衬底
52成膜面
54非成膜面
60低温缓冲层
62n-GaN层
64GaN系层
64AInGaN系活性层
64BGaN系阻挡层
64CAlGaN系阻挡层
70多层膜
80磨盘
90分割预定线
100元件
具体实施方式
(单晶衬底、单晶衬底的制造方法以及带多层膜的单晶衬底的制造方法)
本实施方式的单晶衬底(以下，根据需要仅称为“衬底”)的特征在于，在由第一区域和第二区域构成的两个区域中的上述任意一个区域内设有热改性层，并且，设有上述热改性层的区域的面侧翘曲成凸状，其中，上述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。
另外，使用了本实施方式的单晶衬底的本实施方式的带多层膜的单晶衬底的制造方法的特征在于，至少经过多层膜形成工序来制造带多层膜的单晶衬底，其中，上述多层膜形成工序是在本实施方式的单晶衬底的第二区域侧的面上形成具有两个以上的层的多层膜。设置上述热改性层的区域为上述第一区域或第二区域的任意一个区域。
在此，因多层膜的成膜而产生的翘曲，能够在使用本实施方式的单晶衬底形成多层膜时进行矫正。该情况下，基本上优选通过将该翘曲矫正而尽可能地使带多层膜的单晶衬底接近于平坦状态，但是，也可以保持因多层膜的成膜产生的翘曲方向不变而仅稍微减小翘曲的程度，或者，也可以以使因多层膜的成膜产生的翘曲方向反转而朝向反向翘曲的方式来矫正因多层膜的成膜而产生的翘曲。
另外，在通过将因多层膜的形成而产生的翘曲矫正来使带多层膜的单晶衬底接近于大致平坦的状态时，与在现有单晶衬底上成膜多层膜后实施后工序来制造元件时相比较，在本实施方式的单晶衬底上成膜多层膜后实施后工序来制造元件时，更加容易抑制元件的质量偏差且提高成品率。
在使用本实施方式的单晶衬底成膜多层膜时能够矫正因多层膜而产生的翘曲的理由是：在本实施方式的单晶衬底中，在第一区域内设有热改性层，在成膜多层膜时将多层膜形成于第二区域侧的面上。
如以上所说明，通过对具有翘曲的本实施方式的单晶衬底以消除该翘曲的方式成膜多层膜，能够矫正因多层膜而产生的带多层膜的单晶衬底的翘曲。另外，由该情况也可以预想到：即使取代通过形成热改性层而翘曲的单晶衬底，而使用具有与通过研磨处理发生了翘曲时相同的弯曲形状的单晶衬底，也能够得到与上述相同的效果。
但是，由于通常的研磨是对平坦的衬底进行，因此，制造具有与通过研磨处理发生了翘曲时相同的弯曲形状的单晶衬底是非常困难的。另外，在利用透镜研磨时，能够容易地得到具有与翘曲时相同的弯曲形状的单晶衬底。但是，该情况下，露出于研磨面的结晶面在衬底面内产生偏差。另一方面，在以制造某一元件等为目的而对单晶衬底成膜时，一般来说，利用露出于单晶衬底表面的结晶面来外延生长结晶性膜的情况较多。考虑到对这样的单晶衬底的需求，使用通过透镜研磨处理而弯曲的单晶衬底来形成多层膜本身几乎是无法设想的，从而缺乏实用性或通用性。
另外，还可以预想到：除了研磨处理以外，通过利用离子注入在单晶衬底的表面上形成组分改性层而使衬底翘曲，由此也能够得到与上述相同的效果。但是，由于离子注入限于衬底表面附近的区域，因此，与在第一区域内的任意位置上设置热改性层的情况相比，认为单晶衬底的翘曲的控制范围非常窄。除此之外，由于离子注入需要在真空环境下实施，因此生产率非常低。考虑到以上方面，认为利用离子注入的方法极其缺乏实用性。
另外，本实施方式的单晶衬底内所形成的“热改性层”，是通过将单晶衬底的一部分区域局部地进行加热而形成的层。该热改性层具有如下那样的作用，即，当在由下述线、即在单晶衬底的厚度方向上将单晶衬底进行二等分的线分割的两个区域中的一个区域内形成有该热改性层时，使单晶衬底翘曲成该一个区域侧呈凸状的作用。
作为该热改性层的形成方法并没有特别限定，通常使用对单晶衬底进行激光照射的方法。该情况下，通过被激光照射的区域中所存在的原子的多光子吸收而使该区域被局部地加热，从而使该区域相对于周围区域发生晶体结构或结晶性变化等的某一改性，由此形成热改性层。即，能够至少经过热改性层形成工序来制造翘曲成第一区域的面侧呈凸状的本实施方式的单晶衬底，其中，上述热改性层形成工序是：从激光照射处理前的单晶衬底的一面侧照射激光，由此，在由在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的第一区域和第二区域构成的两个区域中的第一区域内形成热改性层。然后，在经过该热改性层形成工序后实施多层膜形成工序。
另外，从抑制激光束的吸收损耗这一观点来看，在第一区域内形成热改性层时，通常优选从第一区域侧的面实施激光照射，但是，也可以根据需要从第二区域侧的面实施。
-激光照射条件-
另外，只要能够形成热改性层，激光的照射便可以以任何照射条件实施，但是，一般地从能够将能量集中在短的时间宽度中因而能够得到高的峰值输出功率这一点来看，优选使用间断地发出激光束的脉冲激光并在下述1)和2)所示的范围内实施。
1)激光波长：200nm～5000nm
2)脉冲宽度：飞秒级～纳秒级(1fs～1000ns)
在此，激光波长或脉冲宽度是在考虑到基于成为激光照射对象的单晶衬底的材质的透光性/光吸收性，或者形成于单晶衬底内的热改性层的尺寸或图形精度，实用上可利用的激光装置等后适当地进行选择。但是，在进行激光照射时，尤其以选择下述A所示的照射条件为佳。
<照射条件A>
·激光波长：200nm～350nm
·脉冲宽度：纳秒级(1ns～1000ns)。另外，更为优选10ns～15ns。
<照射条件B>
·激光波长：350nm～2000nm
·脉冲宽度：飞秒级～皮秒级(1fs～1000ps)。另外，更为优选200fs～800fs。
另外，与照射条件B相比，照射条件A利用的是激光波长更短的波段的激光。因此，在使除了激光波长和脉冲宽度以外的其他条件相同而实施激光照射时，与照射条件B相比，照射条件A能够缩短为了得到相同程度的翘曲矫正效果所需的激光加工时间。另外，所使用的激光的波长，适宜选择比成为激光照射对象的单晶衬底的吸收端波长更长的波段的波长。
在此，当单晶衬底为蓝宝石衬底时，能够利用上述照射条件A、B。该情况下，作为除了激光波长和脉冲宽度以外的其他条件，例如从实用性或批量生产率等的观点来看，优选在以下所示的范围内进行选择。
·重复频率：50kHz～500kHz
·激光功率：0.05W～0.8W
·激光的光斑尺寸：0.5μm～4.0μm(更为优选2μm左右)
·试样台的扫描速度：100mm/s～1000mm/s
另外，当单晶衬底为Si衬底时，能够利用上述照射条件B。该情况下，作为除了激光波长以外的其他条件，例如从实用性或批量生产率等的观点来看，优选在以下所示的范围内进行选择。
·脉冲宽度：50ns～200ns
·重复频率：10kHz～500kHz
·照射能量：3μJ～12μJ
·激光的光斑尺寸：0.5μm～4.0μm
·试样台的扫描速度：50mm/s～1000mm/s(更为优选100mm/s～1000mm/s)
另外，当单晶衬底为GaAs(砷化镓)衬底时，能够利用上述照射条件B。该情况下，作为除了激光波长以外的其他条件，例如从实用性或批量生产率等的观点来看，优选在以下所示的范围内进行选择。
·脉冲宽度：30ns～80ns
·重复频率：10kHz～500kHz
·照射能量：8μJ～20μJ
·激光的光斑尺寸：0.5μm～4.0μm
·试样台的扫描速度：50mm/s～1000mm/s(更为优选100mm/s～1000mm/s)
另外，当单晶衬底为水晶衬底时，能够利用上述照射条件B。该情况下，作为除了激光波长以外的其他条件，例如从实用性或批量生产率等的观点来看，优选在以下所示的范围内进行选择。
·脉冲宽度：200fs～800fs
·重复频率：10kHz～500kHz
·照射能量：3μJ～6μJ
·激光的光斑尺寸：0.5μm～4.0μm
·试样台的扫描速度：50mm/s～1000mm/s(更为优选100mm/s～1000mm/s)
另外，表1中表示对Si衬底、GaAs衬底以及水晶衬底形成热改性层时的激光照射条件的一例。另外，在进行激光照射时，单晶衬底的被激光照射侧的面尤其优选为镜面状态(表面粗糙度Ra为1nm以下程度)。为了将被激光照射的面形成为镜面状态，例如可以实施镜面研磨。
[表1]
Si GaAs 水晶
波长(nm) 1064 1064 1045
脉冲宽度(sec) 120×10-9 70×10-9 500×10-15
重复频率(kHz) 100 15 100
光斑尺寸(μm) 1.5 1.5 1
激光功率(W) 0.3～1.2 0.2 0.4
试样台扫描速度(mm/s) 200～300 200 400
另外，通过在本实施方式的单晶衬底的第二区域内设置热改性层，能够抑制在单晶衬底上成膜多层膜的成膜工序中产生的单晶衬底的翘曲行为的变动，从而能够使成膜工序中的任意成膜阶段中的单晶衬底的翘曲为0。因此，能够防止在构成多层膜的各层中发生膜厚度不均匀和/或膜质量不均匀。通过防止膜厚度不均匀和/或膜质量不均匀，能够防止各种元件的质量偏差或成品率降低等。
设置在第二区域内的热改性层的形成方法也没有特别限定，通常使用对单晶衬底进行激光照射的方法。通过至少经过在第二区域内形成热改性层的热改性层形成工序，能够制造翘曲成第二区域的面侧呈凸状的其他实施方式的单晶衬底。在经过该热改性层形成工序后实施多层膜形成工序。另外，从抑制激光束的吸收损耗这一观点来看，在第二区域内形成热改性层时，通常优选从第二区域侧的面实施激光照射，但是，也可以根据需要而从第一区域侧的面实施。
-热改性层形成工序的具体例-
接着，使用附图对热改性层形成工序的具体例进行说明。图1和图2是表示本实施方式的单晶衬底的制造方法的一例的模式说明图，具体是对热改性层形成工序的一例进行说明的模式说明图。在此，图1的上段是表示实施热改性层形成工序之前的单晶衬底的模式剖面图，图1的下段是表示实施了热改性层形成工序之后的单晶衬底的模式剖面图。另外，图2是表示正在实施热改性层形成工序时的状态、即正在从单晶衬底的一面(第一区域侧的面)照射激光的状态的模式剖面图。
如图1的上段所示，实施热改性层形成工序之前的现有单晶衬底(激光处理前的单晶衬底10A)没有翘曲，呈大致平坦状。相对于此，图1的下段所示的实施了热改性层形成工序之后的本实施方式的单晶衬底(激光处理后的单晶衬底10B)翘曲成第一区域10D的面侧呈凸状。另外，如图1的下段所示，在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上利用点划线L将激光处理后的单晶衬底10B进行二等分而得到的第一区域10D和第二区域10U中的第一区域10D内，相对于激光处理后的单晶衬底10B的平面方向呈等间隔地形成有具有固定厚度的多个热改性层20(20A、20B、20C、20D)。
另外，在以下的说明中，存在在指代激光处理前的单晶衬底10A和激光处理后的单晶衬底10B的两者或者任意一个均可以时称为“单晶衬底10”的情况。
在此，如图2中的一例所示，热改性层形成工序是以将激光处理前的单晶衬底10A固定在未图示的试样台上的状态而实施。另外，优选通过例如真空吸附等来实施固定。然后，利用激光照射装置30从固定在试样台上的激光处理前的单晶衬底10A的与配置试样台侧为相反侧的面照射激光。此时，使激光会聚在区域10R、即能够成为第一区域10D的区域内，并且，使激光照射装置30和激光处理前的单晶衬底10A沿水平方向相对移动，由此形成热改性层20，其中，区域10R是在激光处理前的单晶衬底10A的厚度方向上将激光处理前的单晶衬底10A进行二等分而得到的两个区域中的、配置激光照射装置30侧的区域。
在此，通过适当地选择激光的光斑尺寸、激光功率、脉冲宽度等，能够控制热改性层20相对于激光处理后的单晶衬底10B的平面方向或厚度方向的尺寸或改性程度等。另外，通过适当地选择激光照射装置30相对于激光处理前的单晶衬底10A的相对移动速度(例如在试样台能够移动时为试样台的扫描速度)、激光的重复频率，能够控制相对于激光处理后的单晶衬底10B的平面方向的各个热改性层20A、20B、20C、20D之间的间隔。
另外，如图13的上段所示，实施在第二区域10U内形成热改性层的工序之前的现有单晶衬底(激光处理前的单晶衬底10A)也没有翘曲，呈大致平坦状。相对于此，图13的中段所示的对第二区域10U实施了热改性层形成工序之后的其他实施方式的单晶衬底(激光处理后的单晶衬底10B)，翘曲成第二区域10U的面侧呈凸状。在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上利用点划线将激光处理后的单晶衬底10B进行二等分而得到的第一区域10D和第二区域10U中的第二区域10U内，相对于激光处理后的单晶衬底10B的平面方向呈等间隔地形成有具有固定厚度的多个热改性层28(28A、28B、28C、28D)。
另外，与上述同样地，在以下的说明中，存在在指代激光处理前的单晶衬底10A和激光处理后的单晶衬底10B的两者或者任意一个均可以时称为“单晶衬底10”的情况。另外，形成有热改性层20或28的单晶衬底均是被实施了激光处理后的单晶衬底，并且，在设有热改性层区域的面侧翘曲成凸状这一点上相同，因此，均表示为“激光处理后的单晶衬底10B”。
在此，对第二区域10U形成热改性层的工序，也以将激光处理前的单晶衬底10A固定在未图示的试样台上的状态而实施。然后，利用激光照射装置30，从固定在试样台上的激光处理前的单晶衬底10A的、与配置试样台侧为相反侧的面照射激光。此时，使激光会聚在能够成为第二区域10U的区域内，并且，使激光照射装置30和激光处理前的单晶衬底10A沿水平方向相对移动，由此形成热改性层28。通过适当地选择激光照射装置30相对于激光处理前的单晶衬底10A的相对移动速度(例如在试样台能够移动时为试样台的扫描速度)、激光的重复频率，能够控制相对于激光处理后的单晶衬底10B的平面方向的各个热改性层28A、28B、28C、28D之间的间隔。
-多层膜形成工序实施后的带多层膜的单晶衬底的翘曲-
接着，对比对现有无翘曲的大致平坦的激光处理前的单晶衬底10A成膜多层膜后得到的带多层膜的单晶衬底的翘曲状态，就对具有翘曲的本实施方式的激光处理后的单晶衬底10B成膜多层膜后得到的带多层膜的单晶衬底的翘曲状态的一例进行说明。图3是表示对现有无翘曲的大致平坦的单晶衬底成膜多层膜后得到的带多层膜的单晶衬底的翘曲状态的一例的模式剖面图，图4是表示对本实施方式的单晶衬底成膜多层膜后得到的带多层膜的单晶衬底的翘曲状态的一例的模式剖面图。另外，在图3和图4中，对于与图1、图2中所示部分具有相同功能或结构的部分赋予相同符号。另外，在图3和图4中，对于构成多层膜的各层省略了记载。
图3所示的带多层膜的单晶衬底30A由激光处理前的单晶衬底10A和多层膜40构成，其中，上述激光处理前的单晶衬底10A如图1的上段所示在成膜前的状态下无翘曲而呈大致平坦，上述多层膜40设置在该激光处理前的单晶衬底10A的一面上。如图3所示，带多层膜的单晶衬底30A大幅翘曲成设有多层膜40侧的面呈凸状。
相对于此，图4所示的带多层膜的单晶衬底30B由激光处理后的单晶衬底10B和多层膜40构成，其中，上述激光处理后的单晶衬底10B如图1的下段所示在成膜前的状态下大幅翘曲成第一区域10D的面侧呈凸状，上述多层膜40设置在该激光处理后的单晶衬底10B的第二区域10U面侧。存在热改性层20的带多层膜的单晶衬底30B无翘曲，呈大致平坦的状态。
另外，图13的下段所示的带多层膜的单晶衬底30C由激光处理前的单晶衬底10A和多层膜40构成，其中，上述激光处理前的单晶衬底10A如图13的上段所示在成膜前的状态下无翘曲而呈大致平坦，上述多层膜40设置在该激光处理前的单晶衬底10A的一面上。如图13的下段所示，带多层膜的单晶衬底30C大幅翘曲成设有多层膜40侧的面呈凸状。
图13的下段所示的带多层膜的单晶衬底30C由激光处理后的单晶衬底10B和多层膜40构成，其中，上述激光处理后的单晶衬底10B如图13的中段所示在成膜前的状态下大幅翘曲成第二区域10U的面侧呈凸状，上述多层膜40设置在该激光处理后的单晶衬底10B的第二区域10U面侧。存在热改性层28的带多层膜的单晶衬底30C在第二区域10U的面侧具有凸状的翘曲。
-热改性层的配置图形-
如图3和图4所例示，当使用在第一区域10D内设有热改性层20的激光处理后的单晶衬底10B成膜多层膜40时，能够矫正带多层膜的单晶衬底30B的翘曲。但是，当热改性层20相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向或平面方向设置在偏心位置上、或者呈不规则地配置、或者呈不对称地配置时，存在矫正因多层膜40而产生的翘曲变得困难、或者带多层膜的单晶衬底30B的形状变形的情况。
为了避免发生上述问题，热改性层20优选相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向设置成与多层膜40平行。另外，该情况下，如图10所示，在对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向的相对位置，将第一区域10D侧的面假设为0％、第二区域10U侧的面假设为100％时，热改性层20优选设置在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向的大于等于5％且小于50％的范围内，更优选设置在5％以上且30％以下的范围内。通过将热改性层20相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向设置在上述数值范围内，能够更加有效地矫正因多层膜40而产生的激光处理后的单晶衬底10B的翘曲，从而也能够抑制带多层膜的单晶衬底30B的变形。
另外，图10中的曲率变化量的符号，将图1下段所示那样的、第一区域侧的面呈凸状的翘曲下的曲率变化量设为“+”(正)，第一区域侧的面呈凹状的翘曲下的曲率变化量设为“-”(负)。激光处理时的对于激光处理前的单晶衬底10A的激光照射，优选如图2所示那样从第一区域10D侧的面实施。图10是表示从第一区域10D侧的面进行了激光照射后的激光处理后的单晶衬底10B中的、热改性层的深度和曲率变化量的图表。
作为从第一区域侧的面进行激光照射的优点，除了如上所述能够抑制激光束的吸收损耗这一点之外，还存在如下那样的优点。即，由图10所示可知，在将热改性层20形成在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上的大于等于5％且小于50％的范围内时，当从第一区域侧的面进行激光照射时，激光处理后的单晶衬底10B的曲率变化量变大。另一方面可知，在将热改性层形成在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上的大于50％且小于等于95％的范围内时，当从第一区域侧的面进行激光照射时，虽然能够得到曲率变化量，但是，作为其绝对值的大小是极小的。因此，当欲在抑制热改性层20的形成数量的同时，较大地设置多层膜成膜前的激光处理后的单晶衬底10B的翘曲量时，优选从第一区域侧的面进行激光照射。
另外，热改性层20相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向的存在位置，优选各个热改性层20A、20B、20C、20D全部存在于同一位置上，但是，也可以存在于不同位置上。该情况下，也可以在考虑到各个热改性层20A、20B、20C、20D相对于衬底平面方向的配置位置的基础上，以带多层膜的单晶衬底30B的形状不会变形、或者不会显著损失由设置热改性层20带来的翘曲矫正效果的方式，将各个热改性层20A、20B、20C、20D相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向配置在不同位置上。另外，热改性层20相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向的长度，根据激光的光斑尺寸、照射能量(激光功率/重复频率)、脉冲宽度而决定，通常在数μm～数十μm的范围内。
另外，为了避免发生上述问题，热改性层20优选相对于激光处理后的单晶衬底10B的平面方向以以下所示的图形形状而设置。即，热改性层20优选相对于激光处理后的单晶衬底10B的平面方向以从下述i)～vii)中选择的至少任意一种图形形状而设置。该情况下，能够更加有效地矫正因多层膜40而产生的带多层膜的单晶衬底30B的翘曲，从而也能够抑制带多层膜的单晶衬底30B的变形。
i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状
ii)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的圆或椭圆的形状
iii)同心圆状
iv)形成为相对于衬底的中心点略呈点对称的形状
v)形成为相对于通过衬底的中心点的直线略呈线对称的形状
vi)带状
vii)螺旋状
另外，在上述i)～vii)所示的图形形状中，从能够更加均匀地矫正因多层膜40而产生的带多层膜的单晶衬底30B的翘曲，并且也能够使带多层膜的单晶衬底30B的形状的变形变得更小的观点来看，更优选为i)～iv)所示的图形形状。
另外，在形成热改性层20时，从与其他图形形状相比而激光扫描、即激光照射装置30相对于激光处理前的单晶衬底10A的相对移动比较简单且激光加工容易的观点来看，图形形状优选为i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状。进而，作为i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状，尤其优选为将多个相同形状和相同尺寸的四角形按照构成各个四角形的四条边与相邻四角形的任意一条边相互重叠的方式有规律地进行配置的形状、即网格状。该情况下，激光扫描仅在纵向和横向的两个方向上进行即可，不仅激光加工变得更加容易，而且，带多层膜的单晶衬底30B的翘曲量控制或形状控制的设计也变得更加容易。
在此，构成呈网格状的图形的线之间的间距优选在50μm～2000μm的范围内，更优选在100μm～1000μm的范围内。通过将间距设为50μm以上，能够抑制激光加工所需时间不必要地增大，另外，通过将间距设为2000μm以下，能够更加可靠地矫正因多层膜40而产生的带多层膜的单晶衬底30B的翘曲。
图5是表示热改性层相对于衬底平面方向的配置图形形状的一例的俯视图，具体是表示激光处理后的单晶衬底10B的平面形状为具有定向平面的圆形时热改性层20的配置图形形状的一例的图。如图5所示，热改性层20的配置图形形状例如可以举出相对于衬底的定向平面垂直或平行地形成有多条线的带状(图5(a)、图5(b))、将该两者组合的网格状(图5(c))等。另外，作为该其他的配置图形形状，还可以举出将相同尺寸的多个正六角形以正六角形的六个顶点全部一定与该正六角形所邻接的正六角形的任意一个顶点相互重合的方式有规律地进行配置的形状(图5(d))、同心圆状(图5(e))等。另外，图5(a)中所示的宽度W是指线之间的间距。
另外，在图4所示的例子中，可能还存在以带多层膜的单晶衬底30B的任意一面侧呈凸状的方式产生翘曲的情况。但是，无论在哪一种情况下，图3所示那样的翘曲都被矫正成翘曲方向相同且翘曲量被抑制的状态，或者，被矫正成翘曲方向成为反向。即，因多层膜40而产生的翘曲的程度，根据多层膜40的层结构或膜厚度、激光处理后的单晶衬底10B的厚度或材质等而不同。
但是，通过根据该翘曲的程度而适当地选择以上所说明的、i)热改性层20在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上的长度、ii)热改性层20在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上的配置位置、以及iii)热改性层20在激光处理后的单晶衬底10B的平面方向上的配置图形形状并加以组合，相对于带多层膜的单晶衬底30A，不仅能够矫正带多层膜的单晶衬底30B因多层膜40而产生的翘曲，而且还能够将带多层膜的单晶衬底30B形成为大致平坦状。
另外，作为带多层膜的单晶衬底30B的曲率，从能够使因翘曲而产生的后工序中的不良影响变得更小的观点来看，优选在±30km-1的范围内，更优选在±20km-1的范围内。
另外，在第二区域10U中设有热改性层28时，也优选将热改性层28在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上设置成与多层膜40平行。另外，该情况下，在对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向的相对位置，将第一区域10D侧的面假设为0％、第二区域10U侧的面假设为100％时，热改性层28优选设置在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向的大于50％且小于等于95％的范围内。进而，更优选设置在80％以上且95％以下的范围内。通过将热改性层28设置在上述数值范围内，能够将多层膜40成膜期间的任意成膜阶段中的激光处理后的单晶衬底10B的翘曲为0，并且也能够抑制带多层膜的单晶衬底30A的变形。
另外，图14中的曲率变化量的符号，将图13中段所示那样的、第二区域10U侧的面呈凸状的翘曲下的曲率变化量设为“+”(正)，将第二区域10U侧的面呈凹状的翘曲下的曲率变化量设为“-”(负)。激光处理时对于激光处理前的单晶衬底10A的激光照射，优选如图13上段所示那样从第二区域10U侧的面实施。图14是表示从第二区域侧的面进行了激光照射的激光处理后的单晶衬底10B中的、热改性层的深度和曲率变化量的图表。
作为从第二区域侧的面进行激光照射的优点，除了如上所述能够抑制激光束的吸收损耗这一点之外，还存在如下那样的优点。即，由图14所示可知，在将热改性层28形成于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上的大于50％且小于等于95％的范围内时，当从第二区域侧的面进行激光照射时，激光处理后的单晶衬底10B的曲率变化量变大。另一方面可知，在将热改性层形成于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上的大于等于0％且小于50％的范围内时，当从第二区域侧的面进行激光照射时，虽然能够得到曲率变化量，但是，作为其绝对值的大小是极小的。因此，当欲在抑制热改性层28的形成数量的同时，较大地设置多层膜成膜前的激光处理后的单晶衬底10B的翘曲量时，优选从第二区域侧的面进行激光照射。
另外，热改性层28相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向的存在位置，也优选各个热改性层28A、28B、28C、28D全部存在于同一位置上，但是，也可以存在于不同位置上。该情况下，也可以在也考虑到各个热改性层28A、28B、28C、28D的配置位置的基础上，以带多层膜的单晶衬底30C的形状不会变形、或者不会显著损失由设置热改性层28带来的效果的方式，将上述热改性层28A、28B、28C、28D相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向配置在不同位置上。另外，热改性层28相对于激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向的长度，根据激光的光斑尺寸、照射能量(激光功率/重复频率)、脉冲宽度而决定，通常在数μm～数十μm的范围内。
另外，热改性层28与上述热改性层20同样地，优选相对于激光处理后的单晶衬底10B的平面方向以从下述i)～vii)中选择的至少任意一种图形形状而设置。
i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状
ii)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的圆或椭圆的形状
iii)同心圆状
iv)形成为相对于衬底的中心点略呈点对称的形状
v)形成为相对于通过衬底的中心点的直线略呈线对称的形状
vi)带状
vii)螺旋状
另外，在上述i)～vii)所示的图形形状中，从能够更加均匀地矫正因多层膜40而产生的带多层膜的单晶衬底30C的翘曲，并且也能够使带多层膜的单晶衬底30C的形状的变形变得更小的观点来看，更优选i)～iv)所示的图形形状。
另外，在形成热改性层28时，从与其他图形形状相比而激光扫描、即激光照射装置30相对于激光处理前的单晶衬底10A的相对移动比较简单且激光加工容易的观点来看，图形形状优选为i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状。进而，作为i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状，尤其优选为将多个相同形状和相同尺寸的四角形以构成各个四角形的四条边与相邻四角形的任意一条边相互重叠的方式有规律地进行配置的形状、即网格状。该情况下，激光扫描仅在纵向和横向的两个方向上进行即可，不仅激光加工变得更加容易，而且，带多层膜的单晶衬底30C的翘曲量控制或形状控制的设计也变得更加容易。
在此，构成呈网格状的图形的线之间的间距优选在50μm～2000μm的范围内，更优选在100μm～1000μm的范围内。通过将间距设为50μm以上，能够抑制激光加工所需时间不必要地增大，另外，通过将间距设为2000μm以下，能够更加有效地实现将多层膜40成膜期间的任意成膜阶段中的激光处理后的单晶衬底10B的翘曲设定为0。
热改性层28的配置图形形状可以举出图5所示的各种形状等。另外，图5(a)中所示的宽度W是指线之间的间距。
另外，通过根据因多层膜40而产生的翘曲的程度适当地选择以上所说明的、i)热改性层28在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上的长度、ii)热改性层28在激光处理后的单晶衬底10B的厚度方向上的配置位置、以及iii)热改性层28在激光处理后的单晶衬底10B的平面方向上的配置图形形状并加以组合，不仅能够矫正带多层膜的单晶衬底30C因多层膜40而产生的翘曲，而且还能够使多层膜成膜期间的任意成膜阶段中的激光处理后的单晶衬底10B的翘曲为0。
-激光处理后的单晶衬底的曲率-
另一方面，如图1的下段所示，只要激光处理后的单晶衬底10B翘曲成第一区域10D侧的面呈凸状，其曲率并没有特别限定，但是，曲率的上限值优选为200km-1以下，更优选为150km-1以下，进而更优选为60km-1以下。该情况下，将成膜多层膜40后得到的带多层膜的单晶衬底30B的翘曲抑制从而形成为更加平坦的状态变得容易。
表2中表示激光处理后的单晶衬底的翘曲的曲率例子和上述翘曲的曲率为200km-1以下的实施方式例子。由表2可知，激光处理前(加工前)的单晶衬底的曲率为10或11km-1且呈凹状。即，在第一区域内设有热改性层，第一区域的衬底面侧呈凸状，其他区域的衬底面侧呈凹状。通过在该激光处理前(加工前)的单晶衬底中以100μm以上的加工间距设置热改性层20，能够将激光处理后(加工后)的单晶衬底的曲率控制到200km-1以下。
进而可知，即使加工间距相同，通过将热改性层在单晶衬底厚度方向上形成在相对于第二区域而靠近第一区域侧的位置上，也使得单晶衬底的曲率变得更大。进而可知，即使将热改性层在单晶衬底的厚度方向上形成在同一位置上，也是加工间距小的情况下单晶衬底的曲率更大。
[表2]
另外，如图13中段所示那样通过激光处理在第二区域10U内形成了热改性层28后的激光处理后的单晶衬底10B，只要翘曲成第二区域10U侧的面呈凸状，其曲率便没有特别限定，但是，曲率的上限值优选为200km-1以下，更优选为150km-1以下，进而更优选为60km-1以下。该情况下，更加容易抑制成膜多层膜40而得到的带多层膜的单晶衬底30C的翘曲，并使多层膜40成膜期间的任意成膜阶段中的激光处理后的单晶衬底10B的翘曲为0。
-单晶衬底-
作为构成激光处理后的单晶衬底10B的制造中所使用的激光处理前的单晶衬底10A的材质，只要是能够通过激光照射形成热改性层20、28的周知的单晶材料，便可以利用任意的材料，例如可以举出蓝宝石、氮化物半导体、Si、GaAs、水晶、SiC等。另外，本实施方式的带多层膜的单晶衬底利用由单晶材料构成的单晶衬底。但是，即使取代这样的衬底而使用由多晶材料构成的衬底(例如石英衬底)、或者由非晶质材料构成的衬底(例如玻璃衬底)，也能够得到因多层膜而引起的翘曲被矫正了的平坦的带多层膜的衬底。
另外，激光处理前的单晶衬底10A通常使用至少一面被进行了镜面研磨的衬底，也可以使用双面被进行了镜面研磨的衬底。在仅一面被进行了镜面研磨的情况下，通常是从该面侧进行激光照射而制造激光处理后的单晶衬底10B，接着，在将第二区域10U侧的面进行了镜面研磨后形成多层膜40。另外，作为激光处理后的单晶衬底10B的制造中所使用的激光处理前的单晶衬底10A，从衬底的制造和获取容易度的观点来看，通常使用如下那样的衬底，即，在既未形成有通过激光加工等形成的任何热改性层、或者通过离子注入等形成的任何的组分改性层，并且也未成膜有任何膜的状态下翘曲量几乎为零、即大致平坦的衬底。
单晶衬底10的平面方向的形状并没有特别限定，例如也可以为方形等，但是，从容易应用于周知的各种元件的生产线中这一观点来看，优选为圆形，尤其优选为设有定向平面的圆形。
在单晶衬底10的形状为圆形或设有定向平面的圆形时，单晶衬底10的直径优选为50mm以上，更优选为75mm以上，进而更优选为100mm以上。当将直径设为50mm以上时，在使用激光处理前的单晶衬底10A形成多层膜40来制造带多层膜的单晶衬底30A时，在直径增大的同时相对于垂直方向的带多层膜的单晶衬底30A的中央部附近与端部附近的高低差(翘曲量)变大，其中，上述垂直方向是假设将带多层膜的单晶衬底30A静置于平坦面上时的垂直方向。
但是，在使用激光处理后的单晶衬底10B形成多层膜40来制造带多层膜的单晶衬底30B、30C时，由于能够矫正这样的大的翘曲从而能够容易地减小翘曲量，因此，能够减小对后工序的不良影响。另外，直径的上限值并没有特别限定，但是，从实用上的观点来看，优选为300mm以下。
另外，单晶衬底10的厚度优选为5.0mm以下，优选为3.0mm以下，更优选为2.0mm以下。当将厚度设为5.0mm以下时，由于厚度薄，因此，激光处理后的单晶衬底10B的刚度降低从而容易变形。该情况下，在使用激光处理前的单晶衬底10A形成多层膜40而得到的带多层膜的单晶衬底30A中，翘曲量容易增大。但是，在使用激光处理后的单晶衬底10B形成多层膜40时，通过在考虑到使用上述激光处理前的单晶衬底10A时的翘曲的增大而预先对激光处理后的单晶衬底10B的翘曲量加以调整，能够容易地将所制造的带多层膜的单晶衬底30B的翘曲量控制到0附近。或者，能够将多层膜成膜期间的任意成膜阶段中的带多层膜的单晶衬底30C的翘曲设定为0。因此，即使单晶衬底10的直径增大，也能够减小对后工序的不良影响。
另外，从以上所说明的情况可知，当需要在后工序中通过带多层膜的单晶衬底30B、30C的第一区域10D面侧的研磨而将激光处理后的单晶衬底10B研磨至规定厚度时，能够在不会增大对后工序的不良影响的范围内使用厚度更薄的激光处理后的单晶衬底10B来形成多层膜40，以使研磨余量变得更小。该情况下，能够缩短后工序中的研磨所需的时间，从而能够提高后工序中的生产率。
厚度的下限值并没有特别限定，但是，从确保能够形成热改性层20或28的区域的观点来看，优选为0.05mm以上，优选为0.1mm以上。另外，当单晶衬底10的形状为圆形或设有定向平面的圆形时，在直径为50mm以上且100mm以下时，厚度优选为0.3mm以上，在直径超过100mm时，厚度优选为0.5mm以上。
-多层膜-
在本申请说明书中，所谓的“多层膜”是指具有两个以上的层的膜。除此之外，“多层膜”是指构成该多层膜的各层由相对于衬底的平面方向具有相同膜厚度的连续的层构成且不具有贯穿最外层膜的错层的膜。多层膜40的层结构和构成多层膜40的各层的膜厚度、材料以及结晶性/非结晶性，根据通过对使用本实施方式的单晶衬底10B制造的带多层膜的单晶衬底30B、30C进一步进行后加工而制造的元件的种类、或者制造元件时所适用的制造工序而适当地选择。
但是，优选构成多层膜40的至少任意一层为结晶性层。另外，从能够利用露出于激光处理后的单晶衬底10B的成膜面的结晶面进行外延生长这一观点来看，优选构成多层膜40的各层中的、至少与激光处理后的单晶衬底10B的成膜面直接接触的层为结晶性层，构成多层膜40的所有层都为结晶性层也是可以的。另外，所谓的外延生长，包括含有相同组成或混合晶的同质外延生长、异质外延生长。
另外，构成多层膜40的各层的材料也根据所制造的元件适当地进行选择，但是，当考虑到激光处理后的单晶衬底10B的制造中所使用的衬底由蓝宝石等的无机材料构成时，构成各层的材料也优选为金属材料、金属氧化物材料、无机半导体材料等的无机材料，并且，优选所有层都由这些无机材料构成。但是，当作为成膜法而使用MOCVD法(有机金属化学气相沉积法)时，存在层的无机材料中含有源自有机金属的有机物的情况。
作为构成多层膜40的各层的具体例，例如作为适于制造面发光激光器等中所使用的发光元件、光传感器或太阳能电池等中所使用的受光元件、电子电路等中所使用的半导体元件等各种利用氮化物半导体的元件的层，可以举出GaN系、AlGaN系、InGaN系等的氮化物半导体结晶层。另外，该情况下，作为激光处理后的单晶衬底10B的制造中所使用的衬底，适宜使用蓝宝石衬底。
另外，作为多层膜40的层结构的具体例，例如在作为元件而制造利用氮化物半导体的发光元件时，能够采用如下那样的层结构，即，作为激光处理后的单晶衬底10B而使用形成有热改性层20、28的蓝宝石衬底，并从该蓝宝石衬底侧起依次层压有由GaN构成的缓冲层、由n型GaN构成的n型接触层、由n型AlGaN构成的n型包层、由n型InGaN构成的活性层、由p型AlGaN构成的p型包层、由p型GaN构成的p型接触层的层结构。
作为多层膜40的膜厚度，根据所制造的元件适当地选择，一般来说，多层膜40的膜厚度越大则对激光处理前的单晶衬底10A成膜多层膜40后的带多层膜的单晶衬底30A的翘曲量越发增大。现有技术下，对于元件的质量偏差或成品率的影响明显。另外，该情况下，在多层膜40中，在成膜后容易因为由翘曲引起的脆性破坏而产生裂缝。但是，在按照能够将形成了多层膜40后的带多层膜的单晶衬底30B的翘曲量控制到0附近的方式使用激光处理后的单晶衬底10B来成膜多层膜40时，能够更加可靠地抑制上述问题的发生，其中，上述激光处理后的单晶衬底10B是以具有规定的翘曲量的方式进行激光照射而制造的。另外，多层膜40的膜厚度的上限并没有特别限定。另外，多层膜的层数只要是两层以上即可，可以根据所制造的元件的种类来适当地选择层数。
作为多层膜40的成膜方法并没有特别限定，能够利用周知的成膜方法，也能够对构成多层膜40的每一层采用不同的成膜方法和/或成膜条件进行成膜。作为成膜法还可以举出电镀法等的液相成膜法，但是，优选使用溅射法或CVD法(ChemicalVaporDeposition、化学气相沉积法)等的气相成膜法。另外，在以制造发光元件等为目的而成膜氮化物半导体结晶层等的半导体结晶层时，更优选利用MOCVD法(MetalOrganicChemicalVaporDeposition、有机金属化学气相沉积法)、HVPE法(Hydridevaporphaseepitaxy、氢化物气相外延法)、MBE法(MolecularBeamEpitaxy、分子束外延法)等的气相成膜法。
另外，激光处理后的单晶衬底10B的成膜有多层膜40侧的面，尤其优选为镜面状态(表面粗糙度Ra为1nm以下程度)。为了将形成有多层膜40的面形成为镜面状态，例如可以实施镜面研磨。
-多层膜形成工序的具体例-
接着，作为成膜多层膜40时的具体例，使用附图对如下情况进行说明，即，作为激光处理后的单晶衬底10B而使用通过激光照射形成了热改性层20、28的蓝宝石衬底(激光处理后的蓝宝石衬底)，并在该激光处理后的蓝宝石衬底的一面上通过外延生长而层压多层氮化物半导体层来形成多层膜40的情况。
图6是表示多层膜形成工序的一例的模式说明图，具体是表示通过在蓝宝石衬底上层压氮化物半导体层等而形成多层膜的工序的图。在此，图6(a)是表示成膜开始前的状态的图，图6(b)是表示形成了低温缓冲层之后的状态的图，图6(c)是表示形成了n-GaN层之后的状态的图，图6(d)是表示形成了具有多量子阱结构(multiquantumwellstructures)的InGaN系活性层之后的状态的图。另外，在图中，对于多层膜成膜期间和多层膜成膜后的激光处理后的蓝宝石衬底有无翘曲或翘曲的程度、热改性层20、第一区域10D以及第二区域10U省略了记载。
首先，在成膜开始前对激光处理后的蓝宝石衬底50(激光处理后的单晶衬底10B)的第二区域10U侧的面(以下，称为“成膜面52”)进行热清洗(图6(a))。接着，在成膜面52上依次生长低温缓冲层60(图6(b))、n-GaN层62(图6(c))以及具有多量子阱结构的InGaN系活性层64A(GaN系层64)(图6(d))。由此，在激光处理后的蓝宝石衬底50的一面上形成由三个层构成的多层膜70(多层膜40)。另外，在此之后通过进行规定的后加工能够得到LED芯片等的发光元件。另外，构成多层膜70的各层，能够利用例如MOCVD法、HVPE法、MBE法等而形成。
接着，对多层膜形成工序中的单晶衬底10的翘曲行为进行说明。图7是表示单晶衬底在多层膜形成工序中的翘曲行为的一例的图表，具体是表示在成膜图6所示的多层膜70期间的、激光处理后的蓝宝石衬底50或激光处理前的蓝宝石衬底的翘曲行为的图表。另外，在图7的说明中，在指代激光处理后的蓝宝石衬底50和激光处理前的蓝宝石衬底的双方时，仅称为“蓝宝石衬底”。
在此，在图7中，横轴表示时间，纵轴表示成膜面上的蓝宝石衬底的曲率。另外，纵轴的正向是指蓝宝石衬底翘曲成成膜面侧呈凸状的状态，纵轴的负向是指蓝宝石衬底翘曲成成膜面侧呈凹状的状态。另外，关于成为图7所示波谱A～C的测量对象的蓝宝石衬底的规格和对于该蓝宝石衬底的成膜条件的详细情况，在后述的实施例中详细叙述。
另外，图7所例示那样的多层膜形成工序实施期间的蓝宝石衬底的翘曲行为，能够利用非专利文献2中所公开的In-situ(原位)观察方法来掌握。另外，能够从图7的纵轴所例示的衬底的曲率计算出衬底的翘曲量。图8是对从圆形衬底的曲率计算出衬底的翘曲量的方法进行说明的模式说明图。在图8中，将衬底的曲率半径设为R、具有1/R曲率的衬底的翘曲量设为X、衬底的直径近似地设为D进行表示。作为这些值的相关性，通过使用勾股定理能够表示为(1/R)2＝((1/R)-X)2+(D/2)2。根据该公式，能够在衬底的直径为50mm时以0.322×曲率(km-1)求出翘曲量(μm)，在衬底的直径为100mm时以1.250×曲率(km-1)求出翘曲量(μm)。
在图7所示的表示翘曲行为的变化的三个波谱中，波谱A表示使用未形成有热改性层20的激光处理前的现有蓝宝石衬底来形成多层膜70时的翘曲行为的变化。另外，波谱B和波谱C表示除了取代激光处理前的现有蓝宝石衬底而使用激光处理后的蓝宝石衬底50之外，以与波谱A的测量相同的条件形成多层膜70时的翘曲行为的变化。另外，波谱B和波谱C的差异，仅在于在激光处理后的蓝宝石衬底50的平面方向上以网格状图形形成的热改性层20的线之间的间距不同这一点上。
在此，波谱B的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50的线之间的间距为250μm，波谱C的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50的线之间的间距为100μm。即，与波谱B的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50相比，波谱C的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50相对于衬底的平面方向更加紧密地形成有网格状图形的热改性层20。而且，其结果是也如图7所示，关于成膜开始前的衬底的曲率的绝对值，也是波谱C的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50大于波谱B的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50。
另外，沿图7的横轴以(a)～(e)表示的区间与多层膜形成工序中依次实施的各工序相对应。在此，工序(a)与对蓝宝石衬底的成膜面进行热清洗的工序相对应，工序(b)与形成低温缓冲层60的工序相对应，工序(c)与形成n-GaN层62的工序相对应，工序(d)与形成InGaN系活性层64A(64)的工序相对应，工序(e)与进行冷却的工序相对应。
接着，对图7所示的波谱A的翘曲行为的变化进行说明。首先，在(a)成膜面的热清洗工序中，由于激光处理前的蓝宝石衬底的成膜面与非成膜面的温度差，使得成膜面朝向欲形成凹面的方向(图7中的纵轴的负侧)翘曲，从而曲率大幅变化。接着，在(b)形成低温缓冲层60的工序中，激光处理前的蓝宝石衬底的温度相比实施(a)成膜面52的热清洗工序期间的温度降低，通常维持为500～600℃左右的温度。因此，成膜面朝向欲形成凸面的方向(图7中的纵轴的正侧)翘曲，从而曲率的绝对值变小。
接着，在(c)形成n-GaN层62的工序中，使激光处理前的蓝宝石衬底的温度再次升高至1000℃左右，从而形成n-GaN层62。在该工序中，由于氮化镓与蓝宝石的晶格常数差而使成膜面朝向欲形成凹面的方向翘曲，从而使曲率的绝对值稍微增大。
接着，在(d)形成InGaN系活性层64A(64)的工序中，使激光处理前的蓝宝石衬底的温度降低至700～800℃左右，从而形成InGaN系活性层64A(64)。然后，最后在对形成有多层膜70的激光处理前的蓝宝石衬底进行(e)冷却的工序中，由于多层膜70与激光处理前的蓝宝石衬底的热膨胀系数差，使得激光处理前的蓝宝石衬底朝向成膜面侧凸起的方向翘曲，从而也使曲率的绝对值增大。另外，在冷却至常温附近而结束冷却后，也维持激光处理前的蓝宝石衬底翘曲成成膜面侧呈凸状的状态。但是，这样的翘曲能够通过在成膜多层膜70时使用激光处理后的蓝宝石衬底50进行矫正，进而，通过将热改性层20的配置图形最佳化，也能够如波谱C所示那样将曲率形成为0左右。该情况下，即使为了得到LED芯片等的发光元件而实施图案形成处理或背磨处理等各种后工序，也能够可靠地抑制因翘曲而引起的发光元件的质量偏差或成品率降低。
在此，在通过使用图6(d)所示的带多层膜70的激光处理后的蓝宝石衬底50进行规定的后加工来制造LED芯片等的发光元件时，InGaN系活性层64A(64)的膜厚度和InGaN系活性层64A(64)中的In组分的均匀性影响发光波长的面内均匀性，进而也影响发光元件的制造成品率。InGaN系活性层64A(64)的膜厚度和InGaN系活性层64A(64)中的In组分的均匀性受成膜温度影响。因此，在图7的(d)形成InGaN系活性层64A(64)的工序中，可以说成膜期间的蓝宝石衬底的曲率优选尽可能地接近于0，以提高衬底面内的温度均匀性。由这样的情况可知，在如波谱A所示那样使用现有的未进行激光处理的蓝宝石衬底成膜多层膜70时，工序(d)中的曲率被维持在大致0左右的情况较多。
但是，当将多层膜70的成膜中所使用的衬底从现有的未进行激光处理的蓝宝石衬底变更为激光处理后的蓝宝石衬底50时，如波谱B、C所示，工序(d)中的曲率变得小于0。因此，在使用激光处理后的蓝宝石衬底50成膜多层膜70时，通过对成膜后的设有多层膜70的激光处理后的蓝宝石衬底50的翘曲加以抑制，一方面具有(1)能够进一步减小对够工序的不良影响这样的优点，而另一方面具有(2)由于工序(d)中的曲率的绝对值的增大使得衬底面内的温度均匀性降低，结果使发光元件的成品率降低这样的缺点。但是，作为消除该缺点的一种方法，也可以在工序(d)中利用与激光处理后的蓝宝石衬底50的翘曲方向或曲率相对应的弯曲形状的加热器对激光处理后的蓝宝石衬底50进行加热(例如，参照E.Armouret.al.，semiconductorTODAYCompounds&AdvancedSilicon，Vol.4，Issue3，April/May2009，“LEDgrowthcompatibilitybetween2″，4″and6″sapphire”)。该情况下，即使使用激光处理后的蓝宝石衬底50进行多层膜70的成膜，也能够在避免上述缺点的同时仅享受上述优点。
另外，在工序(c)中，在波谱A～C的任意一个波普中，在4000s以后，随着时间的经过而曲率的绝对值均增大。由于这样的变化会导致作为InGaN系活性层64A(64)的基底层的n-GaN层62的膜厚度方向上的膜质量或膜厚度产生偏差等，因而并不理想。该情况下，优选在实施了工序(a)之后取代工序(b)而形成AIN层。通过这样，在工序(c)中，能够在随着时间的经过而曲率的绝对值增大的同时将曲率保持为大致固定。
另外，在第二区域10U中形成热改性层28而成膜多层膜40时的具体例也如图6所示。对该情况下的多层膜形成工序中的单晶衬底10的翘曲行为进行说明。图12是表示在第二区域中形成有热改性层28的单晶衬底上形成多层膜的工序中单晶衬底的翘曲行为的一例的图表。另外，在图12的说明中，在指代激光处理后的蓝宝石衬底和激光处理前的蓝宝石衬底的双方时，仅称为“蓝宝石衬底”。在此，在图12中，横轴表示时间，纵轴表示成膜面上的蓝宝石衬底的翘曲量。另外，纵轴的正向是指蓝宝石衬底翘曲成成膜面侧呈凸状的状态，纵轴的负向是指蓝宝石衬底翘曲成成膜面侧呈凹状的状态。另外，关于成为图12所示波谱A～C的测量对象的蓝宝石衬底的规格和相对于该蓝宝石衬底的成膜条件的详细情况，在后述的实施例中详细叙述。
另外，图12所例示那样的多层膜形成工序实施期间的蓝宝石衬底的翘曲行为，能够利用非专利文献2中所公开的In-situ(原位)观察方法来掌握。
在图12所示的表示翘曲行为的变化的三个波谱中，波谱A表示使用未形成有热改性层28的激光处理前的现有蓝宝石衬底形成多层膜70时的翘曲行为的变化。另外，波谱B和波谱C表示除了取代激光处理前的现有蓝宝石衬底而使用激光处理后的蓝宝石衬底50之外，以与波谱A的测量相同的条件形成多层膜70时的翘曲行为的变化。另外，波谱B和波谱C的差异，仅在于在激光处理后的蓝宝石衬底50的平面方向上以网格状图形形成的热改性层28的线之间的间距不同这一点上。
在此，波谱B的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50的线之间的间距为500μm，波谱C的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50的线之间的间距为300μm。即，与波谱B的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50相比，波谱C的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50相对于衬底的平面方向更加紧密地形成有网格状图形的热改性层28。而且，其结果是也如图12所示，关于成膜开始前的衬底的曲率的绝对值，也是波谱C的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50大于波谱B的测量中所使用的激光处理后的蓝宝石衬底50。
另外，沿图12的横轴以(a)～(e)表示的区间与多层膜形成工序中依次实施的各工序相对应。在此，工序(a)与对蓝宝石衬底的成膜面进行热清洗的工序相对应，工序(b)与形成低温缓冲层60的工序相对应，工序(c)与形成n-GaN层62的工序相对应，工序(d)与形成任意的GaN系阻挡层64B(GaN系层64)的工序相对应，工序(e)与进行冷却的工序相对应。
接着，对图12所示的波谱A的翘曲行为的变化进行说明。首先，在(a)成膜面的热清洗工序中，由于激光处理前的蓝宝石衬底的成膜面与非成膜面的温度差，使得成膜面朝向欲形成凹面的方向(图12中的纵轴的负侧)翘曲，从而使翘曲量大幅变化。接着，在(b)形成低温缓冲层60的工序中，激光处理前的蓝宝石衬底的温度相比实施(a)成膜面52的热清洗工序期间的温度降低，通常维持为500～600℃左右的温度。因此，成膜面朝向欲形成凸面的方向(图12中的纵轴的正侧)翘曲，从而使曲率的绝对值变小。
接着，在(c)形成n-GaN层62的工序中，使激光处理前的蓝宝石衬底的温度再次升高至1000℃左右，从而形成n-GaN层62。在该工序中，由于氮化镓与蓝宝石的晶格常数差，使得成膜面朝向欲形成凹面的方向翘曲，从而使曲率的绝对值稍微增大。
接着，在(d)形成任意的GaN系阻挡层64B(64)的工序中，使激光处理前的蓝宝石衬底的温度升高至1100～1200℃左右，从而形成GaN系阻挡层64B(64)。然后，最后在对形成有多层膜70的激光处理前的蓝宝石衬底进行(e)冷却的工序中，由于多层膜70与激光处理前的蓝宝石衬底的热膨胀系数差，使得激光处理前的蓝宝石衬底朝向成膜面侧凸起的方向翘曲，从而也使曲率的绝对值增大。另外，在冷却至常温附近而结束冷却后，也维持激光处理前的蓝宝石衬底翘曲成成膜面侧呈凸状的状态。
在此，在通过使用带多层膜70的激光处理后的蓝宝石衬底50进行规定的后加工来制造HEMT(HighElectronMobilityTransistor、高电子迁移率晶体管)等半导体元件时，GaN系阻挡层64B(64)的膜厚度和GaN系阻挡层64B(64)中的组分的均匀性(膜质量)影响器件性能，进而也影响半导体元件的制造成品率。GaN系阻挡层64B(64)的膜厚度和GaN系阻挡层64B(64)中的组分的均匀性受成膜工序中的单晶衬底的翘曲行为的变动的影响。因此，在图12的(d)形成GaN系阻挡层64B(64)的工序中，可以说成膜期间的蓝宝石衬底的曲率优选尽可能地接近于0，以抑制衬底的翘曲行为。
当将多层膜70的成膜中所使用的衬底从现有的未进行激光处理的蓝宝石衬底变更为对第二区域实施了激光处理后的蓝宝石衬底50时，如波谱B、C所示，工序(d)中的翘曲量为0或者接近于0。因此，在使用激光处理后的蓝宝石衬底50成膜多层膜70时，具有能够抑制多层膜70的膜厚度不均匀和/或膜质量不均匀这样的效果。
另外，也可以在实施了工序(a)之后取代工序(b)而形成AIN层，通过形成AIN层，能够在工序(c)中将翘曲量保持为大致固定。
(元件制造方法)
能够通过对图6(d)中的一例所示那样的带多层膜的单晶衬底30B、30C进一步实施各种后工序来制造元件。该情况下，在后工序中，能够至少经过元件部分形成工序来制造包括元件部分和具有与该元件部分略对应尺寸的单晶衬底的元件，其中，上述元件部分形成工序是：对多层膜40至少实施图案形成处理，由此制造作为从发光元件、光发电元件、半导体元件中选择的任意一种元件发挥作用的元件部分。在此，多层膜40的层结构根据最终制造的元件的种类适当地进行选择。另外，在制造元件时，作为后工序，除了元件部分形成工序之外，还可以依次实施研磨工序、分割预定线形成工序以及分割工序。
该情况下，使用通过本实施方式带多层膜的单晶衬底的制造方法制造的带多层膜的单晶衬底30B、30C的元件制造方法具体为：通过至少依次实施以下(1)～(4)所示的工序，能够制造包括元件部分和具有与该元件部分略对应尺寸的单晶衬底的元件。
(1)对带多层膜的单晶衬底的多层膜进行图案形成而形成各个元件部分的元件部分形成工序；
(2)将在一面上形成有元件部分的带元件部分的单晶衬底的未形成有元件部分的面，至少研磨至热改性层形成工序中所形成的热改性层被除去为止的研磨工序；
(3)从在研磨工序中被研磨的面侧沿各元件部分的分界线照射激光，由此形成分割预定线的分割预定线形成工序；
(4)沿分割预定线形成工序中形成的分割预定线施加外力，由此将带元件部分的单晶衬底以元件部分为单位进行分割的分割工序。
在此，在实施(3)分割预定线形成工序和(4)分割工序时，能够利用专利文献3中所记载的技术。
另外，在激光处理后的单晶衬底10B内的热改性层20、28形成为网格状图形时，在研磨工序中研磨至热改性层20、28未被完全除去的程度之后，将残留在激光处理后的单晶衬底10B内的热改性层20、28用作分割预定线，由此来实施分割工序在原理上也是可能的。但是，若不是在多层膜40被个别化成各元件部分之后的话，则无法进行在确认了元件部分的存在位置之后用于激光照射的对位。因此，在制造各元件部分之前形成兼具分割预定线的功能的热改性层20、28的上述方法中，与各元件部分相对应而正确地形成分割预定线是困难的。即，在上述方法中，由于分割预定线偏离相邻接的两个元件部分之间的分界线的可能性变大，因此容易缺乏实用性。因此，可以说在利用通过激光照射形成的热改性层实施分割工序时，尤其优选依次实施上述(1)～(4)所示的工序。
另外，在实施分割预定线形成工序时，作为激光的照射条件，尤其以选择上述的照射条件B为佳。原因如下：在激光波长为紫外区波长的照射条件A中，由于基于激光波长的激光的能量大，因而形成的分割预定线的宽度粗，并且，分割预定线的粗细也容易相对于线的长度方向产生偏差，因此，在分割工序中存在难以呈直线且正确地进行分割的情况。
图9是表示本实施方式的元件制造方法的一例的模式说明图，具体是表示使用图1的下段所示的激光处理后的单晶衬底10B依次实施(1)元件部分形成工序(图9(a))、(2)研磨工序(图9(b))、(3)分割预定线形成工序(图9(c))以及(4)分割工序(图9(d))时的一例的图。另外，在图中，对于与图1或图13所示部分具有相同的功能或构成的部分赋予相同符号，另外，对于激光处理后的单晶衬底10B有无翘曲或翘曲的程度省略了记载。
首先，对图1的下段或图13的中段所示的激光处理后的单晶衬底10B中所形成的多层膜40进行图案形成处理，由此将多层膜40个别化而形成多个元件部分42。在此，图案形成处理例如可以如下那样实施。
首先，在多层膜40上形成保护膜之后，使用光掩模将该保护膜曝光后进行显影，由此进行图案形成而将保护膜局部地除去。然后，通过蚀刻将保护膜被除去部分的多层膜40除去，由此形成元件部分42(图9(a))。
接着，将形成有元件部分42的面与平坦的磨盘80粘合，由此将形成有元件部分42的激光处理后的单晶衬底10B固定在磨盘80上，从而对与形成有元件部分42的面为相反侧的面(非成膜面12)侧进行研磨。该研磨在形成有热改性层20时至少实施至热改性层20被完全除去为止(图9(b))。另外，在第二区域中形成热改性层28时的研磨余量为任意值。
然后，从研磨后的非成膜面12A侧照射激光，由此形成分割预定线90。该分割预定线90相对于将激光处理后的单晶衬底10B进行研磨而得到的研磨后衬底10C的平面方向，形成在相邻接的两个元件部分42之间(图9(c))。
最后，沿该分割预定线90施加外力，由此按每一个元件部分42将研磨后衬底10C分割，从而得到多个元件100(图9(d))。
实施例
以下，举以实施例对本发明进行说明，但是本发明并不仅限于以下的实施例。
<实施例1>
(评价用样品的制造)
对未进行任何预处理的现有蓝宝石衬底(激光处理前的蓝宝石衬底)进行激光照射处理，由此制造激光处理后的蓝宝石衬底50。接着，如图6所示那样对激光处理前的蓝宝石衬底和激光处理后的蓝宝石衬底50成膜多层膜70。此时，对多层膜成膜前的激光照射前后的翘曲量以及从成膜预定面侧观察的翘曲方向、和多层膜成膜后的翘曲量以及从成膜面侧观察的翘曲方向进行了评价。以下，对测试条件和评价结果的详细情况进行说明。
-蓝宝石衬底-
作为激光处理前的蓝宝石衬底，使用具有定向平面的圆形蓝宝石衬底(直径：4英寸(100mm)、厚度：650μm)。另外，该蓝宝石衬底的双面被进行了镜面研磨。
-热改性层的形成条件-
首先，通过真空吸附将激光处理前的蓝宝石衬底固定在平坦的试样台上。在该状态下，从激光处理前的蓝宝石衬底的与配置试样台的面侧相反的面(非成膜面54)侧以以下的照射条件进行激光照射，由此形成热改性层20，得到激光处理后的蓝宝石衬底50。
另外，在进行激光照射时，以试样台的纵向的扫描方向与激光处理前的蓝宝石衬底的定向平面一致的方式，将激光处理前的蓝宝石衬底固定在试样台上。然后，使试样台沿纵向和横向相对于激光照射装置进行扫描，从而相对于激光处理前的蓝宝石衬底的平面方向呈网格状图形地形成热改性层20。在此，也制造了通过改变试样台的扫描速度而使网格状图形的线之间的间距改变的样品。
·激光波长：1045nm
·脉冲宽度：500×10-15sec
·重复频率：100kHz
·光斑尺寸：1.6～3.5μm
·激光功率：0.3W
·试样台的扫描速度：400mm/s(根据线之间的间距在左侧所示的范围内适当地进行选择)
-多层膜的层结构和成膜条件-
如图6所示那样在激光处理前和激光处理后的两种蓝宝石衬底上形成三层结构的多层膜70。另外，具体的成膜条件如下，并以以下所示(1)～(5)的顺序实施工序。
(1)热清洗
在将蓝宝石衬底配置到MOCVD(有机金属化学气相沉积)装置内之后，以1100℃的衬底温度实施约120秒的成膜面的热清洗。
(2)低温缓冲层60的形成
将成膜时的衬底温度设为530℃，并以0.16nm/s的成膜速率形成低温缓冲层60(Ga(镓)、N(氮))直至膜厚度成为30nm为止。
(3)n-GaN层62的形成
将成膜时的衬底温度设为1050℃，并以2000nm/s的成膜速率形成n-GaN层62直至膜厚度成为3500nm为止。
(4)InGaN系活性层64A(64)的形成
将成膜时的衬底温度设为750℃，并以10nm/s的成膜速率形成InGaN系活性层64A(64)直至膜厚度成为408nm为止。
(5)冷却
将在一面上依次形成有低温缓冲层60、n-GaN层62以及InGaN系活性层64A(64)的蓝宝石衬底冷却至常温附近。
(评价结果)
-翘曲量和翘曲方向的评价-
将对多层膜成膜前的激光照射前后的翘曲量以及从成膜预定面侧观察的翘曲方向、和多层膜成膜后的翘曲量以及从成膜面侧观察的翘曲方向进行评价的结果表示于表3中。另外，样品1、样品2以及比较例分别与图7所示的波谱C、B以及A相对应。
如表3所示，在使用激光处理前的蓝宝石衬底成膜多层膜70的比较例中，翘曲成成膜面侧呈凸状，翘曲量为75μm。但是，在使用激光处理后的蓝宝石衬底成膜多层膜70的样品2中，翘曲量减少至25μm。进而，在相比样品2将线之间的间距缩小而形成热改性层20的样品1中，翘曲量为0μm。由此结果可知，在使用激光处理后的蓝宝石衬底50成膜多层膜70时，能够将因多层膜70而产生的翘曲矫正从而减小翘曲量，进而也能够形成为平坦的状态。
[表3]
<实施例2>
(评价用样品的制造)
作为评价用样品，按以下顺序制造与图6(d)所示的衬底相同的、在蓝宝石衬底50的一面上形成有三层结构的多层膜70的衬底。制造了如下那样得到的带多层膜的蓝宝石衬底，即，首先，从蓝宝石衬底50的成膜面52侧照射激光，由此以网格状图形形成热改性层28，接着，在成膜面52上形成多层膜70，然后，从非成膜面54侧照射激光，由此以网格状图形形成热改性层20而得到的带多层膜的蓝宝石衬底。此时，对多层膜成膜前的激光照射前后的翘曲量以及从成膜面侧观察的翘曲方向，多层膜成膜后的激光照射前后的翘曲量以及从成膜面侧观察的翘曲方向，多层膜成膜后的激光照射前后的翘曲量变化与激光照射时的线之间的间距的关系，以及多层膜成膜期间的蓝宝石衬底的曲率的最大值与最小值之差进行了评价。以下，对测试条件和评价结果的详细情况进行说明。
-蓝宝石衬底-
作为蓝宝石衬底50，使用了具有定向平面的圆形蓝宝石衬底(直径：2英寸(50.8mm)、厚度：430μm)。另外，该蓝宝石衬底50的一面被进行了镜面研磨，多层膜70是将该被进行了镜面研磨的面作为成膜面52而形成的。另外，未进行任何成膜处理或激光照射处理的状态下的该蓝宝石衬底50的翘曲量在±10μm的范围内。
-热改性层的形成条件-
热改性层28的形成通过如下那样进行实施，即，在将蓝宝石衬底50以成膜面52为上面而配置在平坦的试样台上，并通过真空吸附将蓝宝石衬底50固定的状态下，从成膜面52侧以以下的照射条件进行激光照射。另外，在进行激光照射时，以试样台的纵向的扫描方向与蓝宝石衬底50的定向平面一致的方式将蓝宝石衬底50固定在试样台上。然后，使试样台沿纵向和横向相对于激光照射装置进行扫描，从而相对于蓝宝石衬底50的平面方向呈网格状图形地形成第一热改性层28。在此，通过改变试样台的扫描速度而使线之间的间距改变。
·激光波长：1045nm
·脉冲宽度：500fs
·重复频率：100kHz
·光斑尺寸：1.6～3.5μm
·激光功率：0.3W
·试样台的扫描速度：400mm/s(根据线之间的间距在左侧所示的范围内适当地进行选择)
-多层膜的层结构和成膜条件-
在形成有热改性层28的蓝宝石衬底50的成膜面52上形成三层结构的多层膜70。另外，具体的成膜条件如下，并以以下所示的(1)～(5)的顺序实施工序。
(1)热清洗
在将蓝宝石衬底50配置到MOCVD装置内之后，以1100℃的衬底温度实施约120秒的成膜面52的热清洗。
(2)低温缓冲层60的形成
将成膜时的衬底温度设为530℃，并以0.16nm/s的成膜速率形成低温缓冲层60直至膜厚度成为30nm为止。
(3)n-GaN层62的形成
将成膜时的衬底温度设为1050℃，并以2000nm/s的成膜速率形成n-GaN层62直至膜厚度成为3500nm为止。
(4)AlGaN系阻挡层64C(GaN系层64)的形成
将成膜时的衬底温度设为1150℃，并以0.2nm/s的成膜速率形成AlGaN系阻挡层64C(64)直至膜厚度成为30nm为止。
(5)冷却
将在一面上依次形成有低温缓冲层60、n-GaN层62以及AlGaN系阻挡层64C(64)的蓝宝石衬底50冷却至常温附近。
(评价结果)
-翘曲量和翘曲方向的评价-
将对多层膜成膜前的激光照射前后的翘曲量和从成膜面52侧观察的翘曲方向、多层膜成膜期间的翘曲量和从成膜面侧观察的翘曲方向、以及多层膜成膜后的翘曲量和从成膜面侧观察的翘曲方向进行评价的结果，表示于表4中。另外，图12中表示多层膜成膜期间的单晶衬底的翘曲行为的变化。在此，在图12中，符号(a)～(e)所示的区间分别与上述(1)～(5)所示的多层膜的成膜工序相对应。
对形成有热改性层28的单晶衬底50的成膜面52侧依次实施上述(1)～(5)所示的工序。此时，在图12中，确认了在实施符号(d)所示的AlGaN系阻挡层64C(64)的成膜工序期间，能够如表4和图12所示那样使样品1的单晶衬底50的翘曲为0。另外，图12中的波谱A相当于比较例，波谱B相对于样品2，波谱C相当于样品1。
另外，在图12中，确认了在实施符号(c)所示的n-GaN层的成膜工序期间，能够如表4和图12所示那样使样品2的单晶衬底50的翘曲以该成膜工序的整个期间内的平均值的形式形成为0。
[表4]
<实施例3>
如表5所示，对于三个(样品1～3)未进行任何预处理的现有蓝宝石衬底(激光处理前的蓝宝石衬底)，仅对一个蓝宝石衬底在多层膜成膜前在第一区域内实施激光照射处理而设置热改性层20，由此制造样品3的激光处理后的蓝宝石衬底。接着，对样品1或样品2的激光处理前的蓝宝石衬底和样品3的激光处理后的蓝宝石衬底成膜多层膜。
在样品1、2的激光处理前的蓝宝石衬底上分别成膜了LT-GaN膜或AIN膜。另一方面，在样品3的激光处理后的蓝宝石衬底上成膜了AIN膜。将LT-GaN膜和AIN膜各自的成膜期间的蓝宝石衬底的翘曲行为表示于图11中。此时，对AIN膜成膜前的激光照射前后的蓝宝石衬底的翘曲量以及从成膜预定面侧观察的翘曲方向、和多层膜成膜后的翘曲量以及从成膜面侧观察的翘曲方向进行了评价。
以下，对测试条件和评价结果的详细情况进行说明。另外，所使用的蓝宝石衬底、热改性层的形成条件与上述实施例1相同。进而，LT-GaN膜或AIN膜的成膜条件是，在进行了与实施例1相同的热清洗和形成低温缓冲层之后，分别成膜LT-GaN膜或AIN膜。
(评价结果)
-翘曲量和翘曲方向的评价-
将AIN膜成膜前的激光照射前后的翘曲量及从成膜预定面侧观察的翘曲方向、和AIN膜成膜后的翘曲量及从成膜面侧观察的翘曲方向进行评价的结果，作为样品3(外延预加工衬底+AIN)表示于表5中。进而，作为比较例，还分别表示了在现有蓝宝石衬底(激光处理前的蓝宝石衬底)上形成LT-GaN膜的样品1(STD+LT-GaN)和形成有AIN膜的样品2(STD+AIN)。
如表5所示，在未进行成膜前的激光处理的样品1(STD+LT-GaN)、样品2(STD+AIN)中，在成膜后翘曲成成膜面侧呈凸状，翘曲量为60或80μm。但是，在使用激光处理后的蓝宝石衬底成膜了AIN膜的样品3(外延预加工衬底+AIN)中，翘曲量减少至10μm。尤其明确了，尽管成膜了相同的AIN膜，也能够将成膜后的蓝宝石衬底的翘曲量减少至1/8。
[表5]

Claims (39)

1.一种单晶衬底，其特征在于，
在由第一区域和第二区域构成的两个区域中的任意一个所述区域内通过激光照射而设有热改性层，其中，所述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的；
所述单晶衬底翘曲成设有所述热改性层的区域的面侧呈凸状，以能够矫正所述衬底因多层膜的成膜而产生的朝向任意一个面的翘曲；
并且，在所述衬底上形成所述热改性层的时间点上，所述衬底上未设置有所述多层膜。
2.如权利要求1所述的单晶衬底，其特征在于，设有所述热改性层的区域为所述第一区域。
3.如权利要求1所述的单晶衬底，其特征在于，设有所述热改性层的区域为所述第二区域。
4.如权利要求2所述的单晶衬底，其特征在于，
在对于所述衬底的厚度方向的相对位置，将所述第一区域侧的面假设为0％、所述第二区域侧的面假设为100％时，
所述热改性层设置在衬底的厚度方向的大于等于5％且小于50％的范围内。
5.如权利要求3所述的单晶衬底，其特征在于，
在对于所述衬底的厚度方向的相对位置，将所述第一区域侧的面假设为0％、所述第二区域侧的面假设为100％时，
所述热改性层设置在衬底的厚度方向的大于50％且小于等于95％的范围内。
6.如权利要求1～5中任一项所述的单晶衬底，其特征在于，所述热改性层被设置成与衬底的两面平行。
7.如权利要求6所述的单晶衬底，其特征在于，
所述热改性层相对于衬底的平面方向设置成从下述i)～vii)中选择的至少任意一种图形形状：
i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状，
ii)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的圆或椭圆的形状，
iii)同心圆状，
iv)形成为相对于所述衬底的中心点呈点对称的形状，
v)形成为相对于通过所述衬底的中心点的直线呈线对称的形状，
vi)带状，以及
vii)螺旋状。
8.如权利要求7所述的单晶衬底，其特征在于，所述有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状为网格状。
9.如权利要求8所述的单晶衬底，其特征在于，构成呈所述网格状的图形的线之间的间距在50μm～2000μm的范围内。
10.如权利要求9所述的单晶衬底，其特征在于，所述衬底的曲率在200km-1以下的范围内。
11.如权利要求10所述的单晶衬底，其特征在于，所述衬底的材质为蓝宝石。
12.如权利要求11所述的单晶衬底，其特征在于，所述衬底的直径为50mm以上且300mm以下。
13.如权利要求12所述的单晶衬底，其特征在于，所述衬底的厚度为0.05mm以上且5.0mm以下。
14.一种单晶衬底的制造方法，其特征在于，
至少经过热改性层形成工序来制造单晶衬底，
所述热改性层形成工序是：从激光照射处理前的单晶衬底的一面侧照射激光，由此，在由第一区域和第二区域构成的两个区域中的任意一个所述区域内形成热改性层，其中，所述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的；
所述单晶衬底翘曲成设有所述热改性层的区域的面侧呈凸状，以能够矫正所述衬底因多层膜的成膜而产生的朝向任意一个面的翘曲；
并且，在所述衬底上形成所述热改性层的时间点上，所述衬底上未设置有所述多层膜。
15.如权利要求14所述的单晶衬底的制造方法，其特征在于，设有所述热改性层的区域为所述第一区域。
16.如权利要求15所述的单晶衬底的制造方法，其特征在于，对所述单晶衬底照射所述激光是从所述单晶衬底的所述第一区域侧的面进行。
17.如权利要求14所述的单晶衬底的制造方法，其特征在于，设有所述热改性层的区域为所述第二区域。
18.如权利要求17所述的单晶衬底的制造方法，其特征在于，对所述单晶衬底照射所述激光是从所述单晶衬底的所述第二区域侧的面进行。
19.如权利要求14～18中任一项所述的单晶衬底的制造方法，其特征在于，所述激光的照射满足下述A～B所示的至少任意一个中所记载的照射条件而实施，其中，
<照射条件A>
·激光波长：200nm～350nm
·脉冲宽度：纳秒级
<照射条件B>
·激光波长：350nm～2000nm
·脉冲宽度：飞秒级～皮秒级。
20.一种带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，
至少经过多层膜形成工序来制造带多层膜的单晶衬底，
所述多层膜形成工序是在单晶衬底的第二区域侧的面上作为所述多层膜而形成两个以上的层，其中，所述单晶衬底在由第一区域和所述第二区域构成的两个区域中的任意一个所述区域内通过激光照射而设有热改性层，所述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的；
所述单晶衬底翘曲成设有所述热改性层的区域的面侧呈凸状，以能够矫正所述衬底因多层膜的成膜而产生的朝向任意一个面的翘曲；
并且，在所述衬底上形成所述热改性层的时间点上，所述衬底上未设置有所述多层膜。
21.如权利要求20所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，设有所述热改性层的区域为所述第一区域。
22.如权利要求21所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，
在对于所述衬底的厚度方向的相对位置，将所述第一区域侧的面假设为0％、所述第二区域侧的面假设为100％时，
所述热改性层形成为位于所述衬底的厚度方向的大于等于5％且小于50％的范围内。
23.如权利要求20所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，设有所述热改性层的区域为所述第二区域。
24.如权利要求23所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，
在对于所述衬底的厚度方向的相对位置，将所述第一区域侧的面假设为0％、所述第二区域侧的面假设为100％时，
所述热改性层形成为位于所述衬底的厚度方向的大于50％且小于等于95％的范围内。
25.如权利要求22所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，
至少经过热改性层形成工序来制造所述第一区域的面侧翘曲成凸状的所述单晶衬底，然后，对该单晶衬底实施所述多层膜形成工序；
所述热改性层形成工序是：从所述单晶衬底的一面侧照射激光，由此，在由所述第一区域和所述第二区域构成的两个区域中的所述第一区域内形成所述热改性层，所述第一区域和第二区域是在所述衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。
26.如权利要求25所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，对所述单晶衬底照射所述激光是从所述单晶衬底的所述第一区域侧的面进行。
27.如权利要求24所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，
至少经过热改性层形成工序来制造所述第二区域的面侧翘曲成凸状的所述单晶衬底，然后，对该单晶衬底实施所述多层膜形成工序；
所述热改性层形成工序是：从所述单晶衬底的一面侧照射激光，由此，在由所述第一区域和所述第二区域构成的两个区域中的所述第二区域内形成热改性层，所述第一区域和第二区域是在衬底的厚度方向上进行二等分而得到的。
28.如权利要求27所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，对所述单晶衬底照射所述激光是从所述单晶衬底的所述第二区域侧的面进行。
29.如权利要求25～28中任一项所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，所述激光的照射满足下述A～B所示的至少任意一个中所记载的照射条件而实施，其中，
<照射条件A>
·激光波长：200nm～350nm
·脉冲宽度：纳秒级
<照射条件B>
·激光波长：350nm～2000nm
·脉冲宽度：飞秒级～皮秒级。
30.如权利要求29所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，所述热改性层被形成为与所述多层膜平行。
31.如权利要求30所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，所述热改性层相对于衬底的平面方向按照描绘从下述i)～vii)中选择的至少任意一种图形形状的方式形成，
i)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状，
ii)有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的圆或椭圆的形状，
iii)同心圆状，
iv)形成为相对于所述衬底的中心点呈点对称的形状，
v)形成为相对于通过所述衬底的中心点的直线呈线对称的形状，
vi)带状，以及
vii)螺旋状。
32.如权利要求31所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，所述有规律地配置有多个相同形状和相同尺寸的多角形的形状为网格状。
33.如权利要求32所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，构成呈所述网格状的图形的线之间的间距在50μm～2000μm的范围内。
34.如权利要求33所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，设有所述热改性层且形成所述多层膜之前的所述单晶衬底的曲率在200km-1以下的范围内。
35.如权利要求34所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，所述衬底的材质为蓝宝石。
36.如权利要求35所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，所述衬底的直径为50mm以上且300mm以下。
37.如权利要求36所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，所述衬底的厚度为0.05mm以上且5.0mm以下。
38.如权利要求37所述的带多层膜的单晶衬底的制造方法，其特征在于，构成所述多层膜的至少任意一层为氮化物半导体结晶层。
39.一种元件制造方法，其特征在于，
至少经过多层膜形成工序来制造带多层膜的单晶衬底，
接着，至少经过元件部分形成工序来制造包含元件部分和具有与该元件部分对应尺寸的单晶衬底的元件；
所述多层膜形成工序是在单晶衬底的第二区域侧的面上作为所述多层膜而形成两个以上的层，其中，所述单晶衬底在由第一区域和所述第二区域构成的两个区域中的任意一个所述区域内通过激光照射而设有热改性层，所述第一区域和第二区域是在所述单晶衬底的厚度方向上进行二等分而得到的，并且，所述单晶衬底翘曲成设有所述热改性层的区域的面侧呈凸状，以能够矫正所述衬底因多层膜的成膜而产生的朝向任意一个面的翘曲；
所述元件部分形成工序是：对该带多层膜的单晶衬底的所述多层膜至少实施图案形成处理，由此制造作为从发光元件、光发电元件、半导体元件中选择的任意一种元件发挥作用的元件部分；
在所述元件制造方法中，在所述衬底上形成所述热改性层的时间点上，所述衬底上未设置有所述多层膜。
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