TWI489016B - Single crystal substrate, single crystal substrate manufacturing method, multi-layer single-crystal substrate manufacturing method and component manufacturing method - Google Patents

Single crystal substrate, single crystal substrate manufacturing method, multi-layer single-crystal substrate manufacturing method and component manufacturing method Download PDF

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Description

單結晶基板、單結晶基板之製造方法、具多層膜之單結晶基板之製造方法以及元件製造方法
本發明是關於單結晶基板、單結晶基板之製造方法、具多層膜之單結晶基板之製造方法以及元件製造方法。
以氮化鎵為代表的氮化物半導體，由於能帶間隙(band gap)寬、可發藍光，而廣泛用於LED(發光二極體)、LD(半導體雷射)等。近年來，則盛行達到近一步提升發光效率、高亮度化組合。
一般的氮化物半導體發光元件構造，是在藍寶石基板上，具有以GaN構成的緩衝層、N型GaN構成的N型接觸層、N型AlGaN構成的N型披覆層(cladding layer)、N型InGaN構成的活性層、P型AlGaN構成的P型披覆層、P型GaN構成的P型接觸層為順序層積的雙異質結構(double heterostructure)。活性層是只有由Inx Ga1-x N(0≦x≦1)構成的井層的單一量子井(SQW：single quantum well)構造、或是Inx Ga1-x N(0≦x≦1)構成的井層與Iny Ga1-y N(0≦y≦1、y(x)構成的阻障層的多重量子井(MQW：multi quantum well)構造之含In的組成而成(請參考專利文獻1)。
已知一旦在藍寶石基板上形成上述多層膜，因為多層膜與藍寶石的熱膨脹係數差及晶格常數差，會在成膜後的藍寶石基板發生翹曲。例如在非專利文獻1中揭露的研究結果，其是關於在藍寶石基板上磊晶成長AlN緩衝層與GaN層之成膜所發生的熱應力如何與GaN膜厚依存而受到緩和。在此非專利文獻1中明確指出，隨著膜厚的變厚而使基板的翹曲變大，藉由其伴隨發生的界面缺陷(interference defects)、微裂縫(microcracks)或差排(dislocation)、可視的裂縫(macrocracks)而使應力緩和。
另外，在非專利文獻2的第4圖，揭露了現地觀察經由在藍寶石基板上磊晶成長GaN系LED構造的步驟而發生的基板翹曲之解析手法。藉此顯示了，在一連串的成膜步驟中，藉由成膜物質、成膜溫度、膜厚的變化而使藍寶石基板的曲率大幅變化的情況。還明確指出藉由在活性層的InGaN層的成長階段使藍寶石基板的曲率大致為0的成膜步驟，使得在基板面內的發光波長均一化。
如以上說明，已知經由一連串的步驟使藍寶石基板的翹曲大幅變化，會對氮化物半導體膜的品質、發光波長的均一性等造成影響。另外在實際上，多有設定藍寶石基板的翹曲形狀及翹曲量，而利用與基板的熱膨脹係數差，使InGaN系活性層中的基板曲率大致為0。根據這樣的背景，為了控制藍寶石基板的形狀及翹曲量，而研究各式各樣的研磨加工技術(請參考專利文獻2等)。
另一方面，已知在分割在藍寶石基板上層積氮化物半導體而成的發光元件之時，將脈衝雷射集束於具有80~90μm左右的厚度的藍寶石基板的內部，而形成對應於發光元件的分割預定線的變質區域的技術(專利文獻3)。揭露於專利文獻3的技術，是即使在藍寶石基板照射雷射光而分割成一個個的發光元件而仍可以抑制發光元件的亮度降低的藍寶石基板的加工方法，是以發光元件的分割為目的。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本專利第3250438號公報
【專利文獻2】特開2006-347776號公報
【專利文獻3】特開2008-6492號公報
【非專利文獻】
【非專利文獻1】Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 32(1993)pp. 1528-1533
【非專利文獻2】J. Cryst. Growth,Vol. 272,Issues 1-4,(2004),pp. 94-99
如以上說明，為了製作發光元件等的各種元件，一旦在藍寶石等的單結晶基板上因應元件的構成而形成多層膜，成膜後的基板(具多層膜之單結晶基板)通常會翹曲。另一方面，在製造元件時，通常會再對具多層膜之單結晶基板實施各種的後續步驟。然而，在具多層膜之單結晶基板的翹曲狀態下實施後續步驟的情況，會導致元件的品質參差不齊、良率降低等。
例如在後續步驟中欲對多層膜作圖形化處理的情況，會發生以下說明的問題。亦即對多層膜作圖形化處理的情況，是使用光罩而將形成於多層膜上的阻劑曝光。此時，具多層膜之單結晶基板是已翹曲的狀態。因此，若對位於單結晶基板的中央部的多層膜的表面進行用於曝光所照射的光線的焦點的對焦，在位於單結晶基板的端部附近的多層膜的表面，就形成失焦。此一情況，因為在多層膜的面內發生曝光不均，而會導致經由後續步驟製造的元件的品質參差不齊、良率降低等。
另外，在後續步驟中，在欲對具多層膜之單結晶基板的多層膜形成面的相反側的面作研磨(背面研磨(back lapping)處理)的情況，有必要將具多層膜之單結晶基板的已形成多層膜的面貼附、固定在平坦的研磨盤。但是此一情況，一旦具多層膜之單結晶基板是翹曲狀態，為了使背面研磨處理面平坦化，在貼附時有必要對具多層膜之單結晶基板施加較大壓力而進行貼附處理。然而，由於翹曲愈大就必須施加愈大的壓力，結果容易在具多層膜之基板產生裂隙，而導致良率的降低。另外，為了迴避這樣的問題的發生，有人想到使用較厚的單結晶基板。然而，在此方法中，由於在背面研磨需要的研磨量增大、研磨時間變長，而使產能降低而缺乏實用性。
另一方面，在製造上述具多層膜之單結晶基板時，一般是使用幾乎無翹曲之大致平坦的單結晶基板來形成多層膜。然後，一旦在單結晶基板的單面形成多層膜，因為起因於多層膜的內部應力，而破壞在單結晶基板的厚度方向的二等分線所分割的兩側的應力平衡。其結果，可說是一完成多層膜的成膜，單結晶基板就翹曲。若考慮上述情況，公認較好為使用預留翹曲狀態的基板作為用於製造具多層膜之單結晶基板的單結晶基板，以在完成多層膜的成膜的時間點矯正因多層膜的成膜產生的翹曲。
另外，上述翹曲是從在單結晶基板上形成多層膜的成膜步驟階段發生，一旦成膜步驟中的翹曲動向的變動激烈，在構成多層膜的各層中會發生膜厚不均及/或膜質不均。由於此膜厚不均及/或膜質不均，會導致上述各種元件的品質參差不齊、良率降低等。
有鑑於此，本發明的目的是提供可矯正因多層膜的成膜而產生的翹曲之具多層膜之單結晶基板、其製造方法、使用此單結晶基板的具多層膜之單結晶基板的製造方法、以及使用此製造方法的元件製造方法。
上述目的是藉由以下的本發明而達成。也就是，
本發明之單結晶基板，其特徵在於：在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一區域內，設有一熱變性層，且設有熱變性層的區域的面側成為凸面而翹曲。
再者本發明之單結晶基板的一實施樣態，較好為設有熱變性層的區域是第一區域。
另外本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為於設有熱變性層的區域是第二區域。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為：對於基板的厚度方向的相對位置，將第一區域的那一側的面視為0%、將第二區域那一側的面視為100%時，熱變性層是設在基板的厚度方向的5%以上、不滿50%的範圍內。
另外本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為：對於基板的厚度方向的相對位置，將第一區域的那一側的面視為0%、將第二區域那一側的面視為100%時，熱變性層是設在基板的厚度方向的大於50%、95%以下的範圍內。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為熱變性層是藉由雷射照射所形成。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為熱變性層是與基板的兩面平行設置。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為將熱變性層以相對於基板的平面方向以選自下列形狀的至少其中之一的圖形而設置：
i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀；
ii)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的圓或橢圓之形狀；
iii)同心圓狀；
iv)相對於單結晶基板的中心點大致成點對稱而形成的形狀；
v)相對於通過單結晶基板的中心點的直線大致成線對稱而形成的形狀；
vi)條紋形狀；以及
vii)螺旋形狀。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為：規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀是格狀。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為：構成格狀圖形的線的間距(pitch)是在50μm-2000μm的範圍內。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為：基板的曲率是在200km-1 以下的範圍內。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為：基板的材質是藍寶石。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為：基板的直徑是50mm以上、300mm以下。
再者本發明之單結晶基板的另一實施樣態，較好為：基板的厚度是0.05mm以上、5.0mm以下。
另外本發明之單結晶基板的製造方法，其特徵在於藉由至少經由一熱變性層形成步驟，藉由從雷射處理前的單結晶基板的一個面側照射雷射，而在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一個的區域內，形成一熱變性層，而製造設有上述熱變性層的區域的面側成為凸面而翹曲之單結晶基板。
再者本發明之單結晶基板的製造方法的一實施形態，較好為：設有熱變性層的區域是上述第一區域。
再者本發明之單結晶基板的製造方法的一實施形態，較好為：對上述單結晶基板進行的上述雷射的照射，是從上述單結晶基板的上述第一區域那一側的面進行。
另外本發明之單結晶基板的製造方法的其他實施形態，較好為：設有熱變性層的區域是上述第二區域。
再者本發明之單結晶基板的製造方法的一實施形態，較好為：對上述單結晶基板進行的上述雷射的照射，是從單結晶基板的第二區域的面進行。
再者本發明之單結晶基板的製造方法的一實施樣態，較好為：雷射照射，是以滿足下列A與B的至少其中之一記載的照射條件的方式而實施：
<照射條件A>
‧　雷射波長：200nm～350nm
‧　脈衝寬度：奈秒等級(order)
<照射條件B>
‧　雷射波長：350nm～2000nm
‧　脈衝寬度：毫微微(femto)秒等級(order)～微微(pico)秒等級(order)。
另外本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於至少經過以下步驟來製造具多層膜之單結晶基板：
一多層膜形成步驟，一單結晶基板是在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一區域內設有一熱變性層，且設有熱變性層的區域的面側成為凸面而翹曲，而在翹曲的單結晶基板的第二區域那一側的面，形成具有二層以上的一多層膜。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施形態，較好為：設有熱變性層的區域是第一區域。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施形態，較好為：對於基板的厚度方向的相對位置，將第一區域的那一側的面視為0%、將第二區域那一側的面視為100%時，熱變性層是設在單結晶基板的厚度方向的5%以上、不滿50%的範圍內。
另外本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施樣態，較好為：設有熱變性層的區域是第二區域。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施樣態，較好為：對於基板的厚度方向的相對位置，將第一區域的那一側的面視為0%、將第二區域那一側的面視為100%時，熱變性層是設在基板的厚度方向的大於50%、95%以下的範圍內。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施樣態，較好為：至少經由一熱變性層形成步驟，而製造第一區域的面側成為凸面而翹曲之單結晶基板；其中熱變性層形成步驟是藉由從上述單結晶基板的一個面側照射雷射，而在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在第一區域內，形成熱變性層；其後，對此單結晶基板實施多層膜形成步驟。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施樣態，較好為：對上述單結晶基板進行的上述雷射的照射，是從上述單結晶基板的第一區域那一側的面進行。
另外本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施樣態，較好為：至少經由一熱變性層形成步驟，而製造第二區域的面側成為凸面而翹曲之單結晶基板；其中熱變性層形成步驟是藉由從上述單結晶基板的一個面側照射雷射，而在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在第二區域內，形成熱變性層；其後，對此單結晶基板實施多層膜形成步驟。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施樣態，較好為：對上述單結晶基板進行的上述雷射的照射，是從上述單結晶基板的第二區域那一側的面進行。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施形態，較好為：雷射照射，是以滿足下列A與B的至少其中之一記載的照射條件的方式而實施：
<照射條件A>
‧雷射波長：200nm～350nm
‧脈衝寬度：奈秒等級(order)
<照射條件B>
‧雷射波長：350nm～2000nm
‧脈衝寬度：毫微微(femto)秒等級(order)～微微(pico)秒等級(order)。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施樣態，較好為將熱變性層形成為與多層膜平行。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施樣態，較好為：將熱變性層形成為描繪出相對於單結晶基板的平面方向之選自下列形狀的至少其中之一的圖形：
i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀；
ii)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的圓或橢圓之形狀；
iii)同心圓狀；
iv)相對於單結晶基板的中心點大致成點對稱而形成的形狀；
v)相對於通過單結晶基板的中心點的直線大致成線對稱而形成的形狀；
vi)條紋形狀；以及
vii)螺旋形狀。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施樣態，較好為：規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀是格狀。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施樣態，較好為：構成格狀圖形的線的間距(pitch)是在50μm-2000μm的範圍內。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施樣態，較好為：在設置上述熱變性層、形成上述多層膜前的上述單結晶基板的曲率是在200km-1 以下的範圍內。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施樣態，較好為：基板的材質是藍寶石。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的其他實施樣態，較好為：基板的直徑是50mm以上、300mm以下。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施形態，較好為：基板的厚度是0.05mm以上、5.0mm以下。
再者本發明之具多層膜之單結晶基板的製造方法的一實施形態，較好為：構成多層膜的至少一層是一氮化物半導體結晶層。
另外本發明之元件製造方法，其特徵在於：藉由至少經由一多層膜形成步驟來製造具多層膜之單結晶基板：多層膜形成步驟中，一單結晶基板是在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一區域內設有一熱變性層，且設有熱變性層的區域的面側成為凸面而翹曲，而在翹曲的單結晶基板的第二區域的面，形成具有二層以上的一多層膜；以及再至少經由一元件部分形成步驟，對具多層膜之單結晶基板的多層膜至少施以圖形化處理，而製作作為選自發光元件、光發電元件、半導體元件的任一種元件的元件部分，而製造包含元件部分與具有大致對應元件部分的尺寸的單結晶基板之元件。
如以上說明，若藉由本發明，可以提供可矯正因多層膜的成膜而產生的翹曲的單結晶基板、其製造方法、使用此單結晶基板的具多層膜之單結晶基板的製造方法、以及使用此製造方法的元件製造方法。
 【用以實施發明的最佳形態】 (單結晶基板、其製造方法及具多層膜之單結晶基板及其製造方法)
本實施形態的單結晶基板(以下視需要僅稱為「基板」)，其特徵在於：在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一區域內，設有一熱變性層，且設有熱變性層的區域的面側成為凸面而翹曲。另外，使用本實施形態的單結晶基板之本實施形態的具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於至少經過以下步驟來製造具多層膜之單結晶基板：一多層膜形成步驟，在本實施形態的單結晶基板的第二區域那一側的面，形成具有二層以上的一多層膜。設置上述熱變性層的區域，是上述第一區域或第二區域的任一個。
在此處，起因於多層膜的成膜而產生的翹曲，在使用本實施形態的單結晶基板而形成多層膜的情況中，是可以矯正。此一情況，基本上是樂於見到此翹曲受到矯正而使單結晶基板盡量趨近於平坦的狀態之情況，其中可以是仍為與因多層膜的成膜而產生的翹曲同方向，而是翹曲的程度有若干地變小；亦或可以是矯正因多層膜的成膜而產生的翹曲，而將因多層膜的成膜而產生的翹曲反轉而成為逆向的翹曲。另外，因多層膜的成膜而產生的翹曲受到矯正而使具多層膜之單結晶基板趨近於平坦的狀態之情況，與在習知的單結晶基板形成多層膜後實施後續步驟而製作元件之時作比較，在本實施形態的單結晶基板形成多層膜後實施後續步驟而製作元件之時，則元件的品質參差不齊受到抑制，而更容易提升良率。
在使用本實施形態的單結晶基板而形成多層膜的情況中，可以矯正起因於多層膜的翹曲的理由，是在本實施形態的單結晶基板的第一區域內先設置熱變性層，而在形成熱變性層之時在第二區域那一側的面形成多層膜。
如上所述，對於具有翹曲的本實施形態的單結晶基板，藉由形成多層膜而抵銷此橋區，而可以將起因於多層膜而產生的具多層膜之單結晶基板的翹曲予以矯正。另外，根據此情況，預測即使所使用的單結晶基板是具有與因研磨處理而翹曲的情況同樣的彎曲形狀，來取代因形成熱變性層而翹曲的單結晶基板，亦得到與上述同樣的效果。然而，由於一般的研磨是對平坦的基板進行，要製作與因研磨處理而翹曲的情況同樣的彎曲形狀的單結晶基板，是非常困難。另外，若使用透鏡研磨，則可以容易地得到與翹曲的情況同樣的彎曲形狀。然而，此一情況會造成曝露於研磨面的結晶面在基板面內參差不齊。另一方面，以製作某一元件等為目的而對單結晶基板形成薄膜的情況，一般多是使用曝露在單結晶基板表面的結晶面，而磊晶成長結晶性的膜。若考慮對這樣的單結晶基板的需求，無法設定使用因鏡面研磨處理而彎曲的單結晶基板來形成多層膜此一情況，欠缺實用性、泛用性等。
另外，研磨處理以外，預測因離子植入而在單結晶基板的表面形成組成變性層而使基板翹曲的情況，亦可得到與上述同樣的效果。然而，由於離子植入是侷限在基板表面附近的區域，若與在第一區域內的任意位置設置熱變性層的情況比較，咸認單結晶基板的翹曲的控制範圍會變得非常狹小。此外，由於離子植入需要在減壓環境下實施，其產能非常低。考慮以上情況，認為使用離子植入的方法是極為缺乏實用性。
另外，形成於本實施形態的單結晶基板內的「熱變性層」是藉由局部性地加熱單結晶基板的一部分的區域而形成的層。在單結晶基板的厚度方向以二等分的線分割的二個區域中的一個區域內形成此熱變性層時，熱變性層就有使單結晶基板翹曲的作用而使上述一個區域那一側凸出。
作為此熱變性層的形成方法者並無特別限定，但通常是使用對單結晶基板照射雷射的方法。此一情況，藉由存在於受到雷射照射區域的原子的多光子吸收，此區域會受到局部性的加熱而與周圍的區域相比會發生結晶構造、結晶性的變化等的某種程度的變性，而形成熱變性層。也就是可藉由至少經由下列步驟來製造翹曲而成為在第一區域的面側凸出之本實施形態的單結晶基板：一熱變形層形成步驟，從雷射照射處理前的單結晶基板的一個面側照射雷射，藉此在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在第一區域內形成一熱變性層。然後，經過此熱變性層形成步驟後，實施多層膜形成步驟。另外，從抑制雷射光的吸收損失的觀點，在第一區域內形成熱變性層的情況，通常雷射照射是較好為從第一區域那一側的面實施，但視需求亦可從第二區域那一側的面實施。
-雷射照射條件-
另外，雷射的照射，只要是可形成熱變性層，可以各式各樣的照射條件來實施；但一般而言，在為了在短時間寬度中使能量集中而可以得到高峰值輸出的觀點，較好為使用斷續性地發出雷射光的脈衝雷射，在下列1)及2)所示的範圍內實施。
1)雷射波長：200nm～5000nm
2)脈衝寬度：毫微微(femto)秒等級(order)～奈秒等級(order)(1fs-1000ns)
在此處，考慮成為雷射照射對象的單結晶基板的材質所造成之透光性/光吸收性、形成於單結晶基板內的熱變性層的尺寸‧圖形精度、實用上可使用的雷射裝置等，而適當選擇雷射波長、脈衝寬度等。但是在雷射照射時，特別較好為選擇下列A、B所示的照射條件。
<照射條件A>
‧　雷射波長：200nm～350nm
‧　脈衝寬度：奈秒等級(order)(1ns~1000ns)。另外，更好為10ns~15ns。
<照射條件B>
‧　雷射波長：350nm～2000nm
‧　脈衝寬度：毫微微(femto)秒等級(order)～微微(pico)秒等級(order)(1fs~1000ps)。另外，更好為200fs~800fs。
另外，比起照射條件B，照射條件A是使用雷射波長為較短波長區的雷射。因此，在雷射波長及脈衝寬度以外的其他條件為相同而實施雷射照射的情況，比起照射條件B，照射條件A較能縮短為了獲得同程度的翹曲矯正效果所需的雷射加工時間。另外，使用的雷射的波長，較適合選擇比成為雷射照射對象的單結晶基板的吸收端波長還長的波長區的波長。
在此處，單結晶基板為藍寶石基板的情況，可使用上述上述照射條件A、B。此一情況，作為雷射波長及脈衝寬度以外的其他條件者，例如從實用性、量產性等的觀點，較好為在以下所示的範圍內做選擇。
‧重複頻率：50kHz~500kHz
‧照射功率：0.05W~0.8W
‧雷射的點尺寸：0.5μm~4.0μm(更好為2μm前後)
‧試樣臺的掃描速度：100mm/s~1000mm/s
另外，單結晶基板為Si基板的情況，可使用上述上述照射條件B。此一情況，作為雷射波長以外的其他條件者，例如從實用性、量產性等的觀點，較好為在以下所示的範圍內做選擇。
‧脈衝寬度：50ns~200ns
‧重複頻率：10kHz~500kHz
‧照射能量：3μJ~12μJ
‧雷射的點尺寸：0.5μm~4.0μm
‧試樣臺的掃描速度：50mm/s~1000mm/s(更好為100mm/s~1000mm/s)
另外，單結晶基板為GaAs基板的情況，可使用上述上述照射條件B。此一情況，作為雷射波長以外的其他條件者，例如從實用性、量產性等的觀點，較好為在以下所示的範圍內做選擇。
‧脈衝寬度：30ns~80ns
‧重複頻率：10kHz~500kHz
‧照射能量：8μJ~20μJ
‧雷射的點尺寸：0.5μm~4.0μm
‧試樣臺的掃描速度：50mm/s~1000mm/s(更好為100mm/s~1000mm/s)
另外，單結晶基板為水晶基板的情況，可使用上述上述照射條件B。此一情況，作為雷射波長以外的其他條件者，例如從實用性、量產性等的觀點，較好為在以下所示的範圍內做選擇。
‧脈衝寬度：200fs~800fs
‧重複頻率：10kHz~500kHz
‧照射能量：3μJ~6μJ
‧雷射的點尺寸：0.5μm~4.0μm
‧試樣臺的掃描速度：50mm/s~1000mm/s(更好為100mm/s~1000mm/s)
另外，在表1是顯示對Si基板、GaAs基板及水晶基板形成熱變性層的情況的雷射照射條件的一例。另外，在照射雷射的情況，特別好為單結晶基板的受到雷射照射側的面為鏡面狀態(以表面粗糙度Ra計1nm以下程度)。為了使受到雷射照射的面為鏡面狀態，可實施例如鏡面研磨。
另外，藉由在本實施形態的單結晶基板的第二區域內設置熱變性層，則抑制在單結晶基板上形成多層膜的成膜步驟中發生的單結晶基板的翹曲動向的變動，而可以使成膜步驟中的任意的成膜階段中的單結晶基板的翹曲成為零。因此，在構成多層膜的各層中，膜厚不均及/或膜質不均的發生得到防止。藉由膜厚不均及/或膜質不均得到防止，則防止各種元件的品質不均、良率降低等。設置於第二區域內的熱變性層的形成方法未特別限定，但通常是使用對單結晶基板照射雷射的方法。藉由至少經由在第二區域內形成熱變性層的熱變性層形成步驟，可以製造翹曲而在第二區域的面側成為凸出之其他的實施形態的單結晶基板。另外，從抑制雷射光的吸收損失的觀點，在第二區域內形成熱變性層的情況，通常雷射照射是較好為從第二區域那一側的面實施，但視需求亦可從第一區域那一側的面實施。
-熱變性層形成步驟的具體例-
接下來，使用圖式來說明熱變性層形成步驟的具體例。第1與2圖是模式說明圖，顯示本實施形態的單結晶基板的製造方法的一例，具體而言，是說明熱變性層形成步驟的一例。在此處，第1圖的上段是表示熱變性層形成步驟實施前的具多層膜之單結晶基板的模式剖面圖，第1圖的下段是表示熱變性層形成步驟實施後的單結晶基板的模式剖面圖。另外，第2圖是顯示正在實施熱變性層形成步驟的狀態、也就是從單結晶基板的一個面(第一區域那一側的面)正在照射雷射的狀態的模式剖面圖。
如第1圖的上段所示，在實施熱變性層形成步驟之前的習知的單結晶基板(雷射處理前單結晶基板10A)無翹曲而為大致平坦狀。相對於此，第1圖的下段所示的實施熱變性層形成步驟之後的本實施形態的單結晶基板(雷射處理後單結晶基板10B)是翹曲而成為向第一區域10D凸出。另外，如第1圖的下段所示，在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向藉由一點鏈線L予以二等分而得的第一區域10D及第二區域10U中，在第一區域10D內，在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向以等間隔的方式，形成具有固定的厚度之複數個熱變性層20(20A、20B、20C、20D)。另外在以下的說明中，均可意指雷射處理前單結晶基板10A及雷射處理前單結晶基板10A二者或可意指任一個的情況，會有稱之為單結晶基板10的情況。
在此處，熱變性層形成步驟，是在如第2圖所示的一例，將雷射處理前單結晶基板10A固定在未圖示的試樣臺的狀態而實施。另外，固定較好是藉由例如真空吸附等來實施。然後，從固定於試樣臺的雷射處理前單結晶基板10A的與試樣臺配置側為相反面側的面，藉由雷射照射裝置30來照射雷射。此時，使雷射集束於將雷射處理前單結晶基板10A的厚度方向予以二等分而得的二個區域中的試樣臺配置側的區域10R、也就是可成為第一區域10D的區域內的同時，使雷射照射裝置30與雷射處理前單結晶基板10A在水平方向相對移動，而形成熱變性層20。在此處，藉由適當地選擇雷射的點尺寸、雷射功率、脈衝寬度等，可以控制對於雷射處理後單結晶基板10B的平面方向、厚度方向等的熱變性層20的尺寸、變性程度等。另外，藉由適當選擇雷射照射裝置30相對於雷射處理前單結晶基板10A的相對移動速度(例如可移動試樣臺的情況則是試樣臺的掃描速度)、雷射的重複頻率，而可以控制在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向的各個熱變性層20A、20B、20C、20D之間的間隔。
另外，如第13圖的上段所示，在實施在第二區域10U形成熱變形層的步驟之前的習知的單結晶基板(雷射處理前單結晶基板10A)，亦是無翹曲而為大致平坦狀。相對於此，第13圖的中段所示的實施形成至第二區域10U的熱變性層形成步驟之後的其他實施形態的單結晶基板(雷射處理後單結晶基板10B)是翹曲而成為向第二區域10U凸出。在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向藉由一點鏈線L予以二等分而得的第一區域10D及第二區域10U中，在第二區域10U內，在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向以等間隔的方式，形成具有固定的厚度之複數個熱變性層28(28A、28B、28C、28D)。另外與上述相同，在以下的說明中，均可意指雷射處理前單結晶基板10A及雷射處理前單結晶基板10A二者或可意指任一個的情況，會有稱之為單結晶基板10的情況。另外，已形成熱變性層20或28的單結晶基板，由於均為實施雷射處理後的單結晶基板，而且在翹曲而使設置熱變性層的區域的面側成為凸出的方面為共通，而表為「雷射處理後單結晶基板10B」。
在此處，形成至第二區域10U的熱變性層形成步驟，也是將雷射處理前單結晶基板10A固定在未圖示的試樣臺的狀態而實施。然後，從固定於試樣臺的雷射處理前單結晶基板10A的與試樣臺配置側為相反面側的面，藉由雷射照射裝置30來照射雷射。此時，使雷射集束於可成為第二區域10U的區域內的同時，使雷射照射裝置30與雷射處理前單結晶基板10A在水平方向相對移動，而形成熱變性層28。藉由適當選擇雷射照射裝置30相對於雷射處理前單結晶基板10A的相對移動速度(例如可移動試樣臺的情況則是試樣臺的掃描速度)、雷射的重複頻率，而可以控制在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向的各個熱變性層28A、28B、28C、28D之間的間隔。
-多層膜形成步驟實施後的具多層膜之單結晶基板的翹曲-
接下來比對下列二例並作說明，其中一例是針對具有翹曲之本實施形態的雷射處理後單結晶基板10B，形成多層膜後得到的具多層膜之單結晶基板的翹曲的狀態：一例是針對習知的無翹曲而大致平坦的雷射處理前單結晶基板10A，形成多層膜後得到的具多層膜之單結晶基板的翹曲的狀態。第3圖是一模式剖面圖，顯示對習知的無翹曲而大致平坦的單結晶基板形成多層膜後而得的具多層膜之單結晶基板的翹曲狀態的一例；第4圖是一模式剖面圖，顯示對本實施形態的單結晶基板形成多層膜後而得的具多層膜之單結晶基板的翹曲狀態的一例。另外，第3圖及第4圖中，針對與示於第1、2圖的元件有同樣的功能‧構造的元件，賦予相同的符號。另外，第3圖及第4圖中，針對構成多層膜的各層的記載予以省略。
第3圖所示的具多層膜之單結晶基板30A，是由如第1圖的上段所示之在成膜前的狀態為無翹曲而大致平坦的雷射處理前單結晶基板10A、與設於此雷射處理前單結晶基板10A的單面的多層膜40所構成。如第3圖所示，具多層膜之單結晶基板30A是大幅翹曲而呈現向設有多層膜40那一側的面凸出。
相對於此，第4圖所示的具多層膜之單結晶基板30B是由如第1圖的下段所示之在成膜前的狀態為大幅凸出而呈現向第一區域10D的面側凸出之雷射處理後單結晶基板10B、與設於此雷射處理後單結晶基板10B的第二區域10U的面側的多層膜40所構成。存在熱變性層20的具多層膜之單結晶基板30B，是成為無翹曲而大致平坦的狀態。
另外第13圖的下段所示的具多層膜之單結晶基板30C，是由如第13圖的上段所示之在成膜前的狀態為無翹曲而大致平坦的雷射處理前單結晶基板10A、與設於此雷射處理前單結晶基板10A的單面的多層膜40所構成。如第13圖的下段所示，具多層膜之單結晶基板30C是大幅翹曲而呈現向設有多層膜40那一側的面凸出。
第13圖的下段所示的具多層膜之單結晶基板30C，是由如第13圖的中段所示之在成膜前的狀態為大幅凸出而呈現向第二區域10U的面側凸出的雷射處理後單結晶基板10B、與設於此雷射處理後單結晶基板10B的第二區域10U的面側的多層膜40所構成。存在熱變性層28的具多層膜之單結晶基板30A，是具有向第二區域10U的面側的凸狀翹曲。
-熱變性層的配置圖形-
如第3圖及第4圖所例示，若使用在第一區域10D內設置熱變性層20的雷射處理後單結晶基板10B而形成多層膜40，則可以矯正具多層膜之單結晶基板30B的翹曲。然而，相對於雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向或平面方向，若熱變性層22設置在偏離的位置、不規則地配置、非對稱性地配置等，則會有變得難以矯正因多層膜40而產生的翹曲的情況、或是具多層膜之單結晶基板30B的形狀變形的情況。
為了迴避上述問題的發生，在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向，熱變性層20較好為與多層膜40平行設置。另外此一情況，如第10圖所示，對於雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的相對位置，將第一區域10D的那一側的面視為0%、將第二區域10U那一側的面視為100%時，熱變性層20較好為設在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的5%以上、不滿50%的範圍內、更好為5%以上、30%以下的範圍內。藉由將熱變性層20設置在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的上述數值範圍內，可以更有效地矯正起因於多層膜40之雷射處理後單結晶基板10B的翹曲，亦可抑制具多層膜之單結晶基板30B的變形。另外，第10圖中的曲率變化量的符號，是以如第1圖的下段所示般的第一區域那一側的面呈凸出的翹曲之曲率變化量為+(正)、第一區域那一側的面呈凹入的翹曲之曲率變化量為-(負)。雷射處理時之照射至雷射處理前單結晶基板10A的雷射照射，較好為如第2圖所示而從第一區域10D那一側的面實施。第10圖是一標繪圖，顯示從第一區域10D那一側的面進行雷射照射後的雷射處理後單結晶基板10B中之熱變性層的深度及曲率變化量。從第一區域那一側的面進行雷射照射的優點，是除了如上所述的可抑制雷射光的吸收損失這一點之外，亦有如下所述的優點。如第10圖所示，瞭解到：在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向中的5%以上、不滿50%的範圍內形成熱變性層20的情況，若從第一區域那一側的面進行雷射照射，雷射處理後單結晶基板10B的曲率變化量會變大。另一方面，瞭解到：在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向中的大於50%、95%以下的範圍內形成熱變性層時，若從第一區域那一側的面進行雷射照射，可得到曲率變化量，但其絕對值的大小會極小。因此，在抑制熱變性層20的形成數量、並欲設定多層膜成膜前的雷射處理後單結晶基板10B的翹曲量大的情況中，較好為從第一區域那一側的面進行雷射照射。
另外，熱變性層20的相對於雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向之存在位置，較好為各個熱變性層20A、20B、20C、20D均存在於相同的位置，但亦可存在於不同的位置。此一情況，亦考慮相對於基板的平面方向之各個熱變性層20A、20B、20C、20D的配置位置之時，在使具多層膜之單結晶基板30B的形狀不會變形、不會明顯損及起因於熱變性層20的設置的翹曲的矯正效果的情況下，亦可將各個熱變性層20A、20B、20C、20D配置在相對於雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的不同位置。另外，熱變性層20在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的長度，是依存於雷射的點尺寸、照射能量(雷射功率/重複頻率)、脈衝寬度而決定，通常在數μm~數十μm的範圍內。
另外，為了迴避上述問題的發生，在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向，較好為將熱變性層20以以下所示的圖形形狀來設置。也就是較好為將熱變性層20在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向以選自下列i)~vii)的至少一種的圖形形狀而設置。此一情況，可以更有效地矯正起因於多層膜40之具多層膜之單結晶基板30B的翹曲，亦可抑制其變形。
i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀；
ii)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的圓或橢圓之形狀；
iii)同心圓狀；
iv)相對於該單結晶基板的中心點大致成點對稱而形成的形狀；
v)相對於通過該單結晶基板的中心點的直線大致成線對稱而形成的形狀；
vi)條紋形狀；以及
vii)螺旋形狀。
另外，上述i)~vii)所示的圖形形狀中，從可以更平均地矯正起因於多層膜40之具多層膜之單結晶基板30B的翹曲、亦可減少形狀的變形的觀點，更好為i)~iv)所示的圖形形狀。
另外，在形成熱變性層20之時，從雷射掃描也就是雷射照射裝置30相對於雷射處理前單結晶基板10A的相對移動與其他的圖形形狀相比較為單純且雷射加工容易的觀點，圖形形狀較好為i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀。還有，作為i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀者，特別較好為將同一形狀及同一尺寸的複數個四角形規則性地配置的形狀也就是格狀，其是使構成各個四角形的四邊與鄰接的四角形的任一邊相互重合。此一情況，雷射掃描可僅有縱向及橫向，使雷射加工更容易時，會使具多層膜之單結晶基板30B的翹曲控制、形狀控制等的設計變得更容易。
在此處，構成呈格狀的圖形的線的間距(pitch)，較好為50μm~2000μm的範圍內、更好為100μm~1000μm的範圍內。藉由使間距為50μm以上，可將雷射加工所需要的時間增加到超過所需時間之情況予以抑制；另外，藉由使間距為2000μm以下，可更確實地矯正起因於多層膜40的具多層膜之單結晶基板30B的翹曲。
第5圖是一系列的平面圖，顯示相對於單結晶基板的平面方向之熱變性層的配置圖形形狀的一例；具體而言，是顯示雷射處理後單結晶基板10B的平面形狀為具有定向平面的圓形的情況中的熱變性層20的配置圖形形狀的一例。熱變性層20的配置圖形形狀，如第5圖所示，可列舉出的有例如：一條紋形狀，其是將複數條的線形成為垂直或平行於基板的定向平面(第5圖(a)及第5圖(b))；組合這些圖形形狀的格狀(第5圖(c))等。另外，作為其他的配置圖形形狀者，可列舉出的有：將同一尺寸的複數個正六角形規則性地配置的形狀，其是使一個正六角形的六個頂點全部一定與鄰接此一正六角形的其他正六角形的任一頂點重合(第5圖(d))；同心圓形狀(第5圖(e))等。另外，示於第5圖(a)的寬度W，是意指線間的間距。
另外，在第4圖所示例子中，亦可能有發生翹曲而在具多層膜之單結晶基板30B的任何一個面側呈現凸起的情況。然而無論是在哪一個面側凸起，第3圖所示般的翹曲，是被矯正為翹曲的方向相同且翹曲量受到抑制的狀態、或是被矯正為逆側的翹曲方向。亦即，起因於多層膜40而產生的翹曲的程度，是多層膜40的層構成、膜厚、雷射處理後單結晶基板10B的厚度、材質等，各式各樣。然而，因應此翹曲的程度，藉由適當選擇並組合i)熱變性層20之在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的長度、ii)在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的熱變性層20的配置位置、iii)在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向的熱變性層20的配置圖形形狀，對於具多層膜之單結晶基板30A，不僅僅可以矯正起因於多層膜40的翹曲，亦可以使具多層膜之單結晶基板30B成為大致平坦狀。另外，關於具多層膜之單結晶基板30B的曲率，從可以減少起因於翹曲而在後續步驟的不良影響的觀點，較好為±30km-1 的範圍內、更好為±20km-1 的範圍內。
另外，在第二區域10U設置熱變性層28的情況也是在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向，熱變性層28較好為與多層膜40平行設置。另外此一情況，對於雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的相對位置，將第一區域10D的那一側的面視為0%、將第二區域10U那一側的面視為100%時，熱變性層28較好為設在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的超過50%、95%以下的範圍內、更好為設80%以上、95%以下的範圍內。藉由將熱變性層28設置在上述數值範圍內，可以使單結晶基板10B在多層膜40的成膜中的任意的成膜階段的翹曲為0，亦可抑制具多層膜之單結晶基板30B的變形。另外，第14圖中的曲率變化量的符號，是以如第13圖的中段所示般的第二區域10U那一側的面呈凸出的翹曲之曲率變化量為+(正)、第二區域10U那一側的面呈凹入的翹曲之曲率變化量為-(負)。雷射處理時之照射至雷射處理前單結晶基板10A的雷射照射，較好為如第13圖的上段所示而從第二區域10U那一側的面實施。第14圖是一標繪圖，顯示從第二區域10U那一側的面進行雷射照射後的雷射處理後單結晶基板10B中之熱變性層的深度及曲率變化量。從第二區域那一側的面進行雷射照射的優點，是除了如上所述的可抑制雷射光的吸收損失這一點之外，亦有如下所述的優點。如第14圖所示，瞭解到：在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向中的超過50%且95%以下的範圍內形成熱變性層28的情況，若從第二區域那一側的面進行雷射照射，雷射處理後單結晶基板10B的曲率變化量會變大。另一方面，瞭解到：在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向中的0%以下、不滿50%的範圍內形成熱變性層時，若從第二區域那一側的面進行雷射照射，可得到曲率變化量，但其絕對值的大小會極小。因此，在抑制熱變性層28的形成數量、並欲設定多層膜成膜前的雷射處理後單結晶基板10B的翹曲量大的情況中，較好為從第二區域那一側的面進行雷射照射。
另外，熱變性層28的相對於雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向之存在位置，亦是較好為各個熱變性層28A、28B、28C、28D均存在於相同的位置，但亦可存在於不同的位置。此一情況，亦考慮各個熱變性層28A、28B、28C、28D的配置位置之時，在使具多層膜之單結晶基板30C的形狀不會變形、不會明顯損及起因於熱變性層28的設置的翹曲的效果的情況下，亦可將各個熱變性層28A、28B、28C、28D配置在相對於雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的不同位置。另外，熱變性層28在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的長度，是依存於雷射的點尺寸、照射能量(雷射功率/重複頻率)、脈衝寬度而決定，通常在數μm~數十μm的範圍內。
另外，在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向，較好為與熱變形層20相同，將熱變性層28以選自下列i)~vii)的至少一種的圖形形狀而設置。
i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀；
ii)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的圓或橢圓之形狀；
iii)同心圓狀；
iv)相對於該單結晶基板的中心點大致成點對稱而形成的形狀；
v)相對於通過該單結晶基板的中心點的直線大致成線對稱而形成的形狀；
vi)條紋形狀；以及
vii)螺旋形狀。
另外，上述i)~vii)所示的圖形形狀中，從可以更平均地矯正起因於多層膜40之具多層膜之單結晶基板30A的翹曲、亦可減少形狀的變形的觀點，更好為i)~iv)所示的圖形形狀。
另外，在形成熱變性層28之時，從雷射掃描也就是雷射照射裝置30相對於雷射處理前單結晶基板10A的相對移動與其他的圖形形狀相比較為單純且雷射加工容易的觀點，圖形形狀較好為i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀。還有，作為i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀者，特別較好為將同一形狀及同一尺寸的複數個四角形規則性地配置的形狀也就是格狀，其是使構成各個四角形的四邊與鄰接的四角形的任一邊相互重合。此一情況，雷射掃描可僅有縱向及橫向，使雷射加工更容易時，會使具多層膜之單結晶基板30C的翹曲控制、形狀控制等的設計變得更容易。
在此處，構成呈格狀的圖形的線的間距(pitch)，較好為50μm~2000μm的範圍內、更好為100μm~1000μm的範圍內。藉由使間距為50μm以上，可將雷射加工所需要的時間增加到超過所需時間之情況予以抑制；另外，藉由使間距為2000μm以下，可更有效地實現將雷射處理後單結晶基板10B在多層膜40的成膜中的任意的成膜階段的翹曲設定為0。
熱變性層28的配置圖形形狀，可列舉為第5圖所示的各種形狀。另外，示於第5圖(a)的寬度W，是意指線間的間距。
另外，因應起因於多層膜40而產生的翹曲的程度，藉由適當選擇並組合i)熱變性層28之在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的長度、ii)在雷射處理後單結晶基板10B的厚度方向的熱變性層28的配置位置、iii)在雷射處理後單結晶基板10B的平面方向的熱變性層28的配置圖形形狀，不僅僅可以矯正起因於多層膜40之具多層膜之單結晶基板30C的翹曲，亦可以使雷射處理後單結晶基板10B在多層膜40的成膜中的任意的成膜階段的翹曲亦為0。
-雷射處理後單結晶基板的曲率-
另一方面，如第1圖的下段所示，若雷射處理後單結晶基板10B是翹曲而呈現向第一區域10D那一側的面凸出，其曲率並無特別限定，但曲率的上限值較好為200km-1 以下、更好為150km-1 以下、又更好為60km-1 以下。此時，抑制形成多層膜40而得的具多層膜之單結晶基板30B的翹曲，而容易成為更平坦的狀態。
在表2中，顯示雷射處理後單結晶基板的翹曲曲率的例子、與上述翹曲的曲率成為200km-1 以下的實施形態例。根據表2，雷射處理前(加工前)單結晶基板的曲率是10或11km-1 ，而呈現凹入的形狀。也就是在第一區域內設置熱變性層，而第一區域的基板面那一側就呈現凸出，另一區域的機板麵那一側就呈現凹入。很明確地，在此雷射處理前(加工前)單結晶基板以100μm以上的加工間距(pitch)設置熱變性層20，藉此可以使雷射處理後(加工後)單結晶基板的曲率減少至200km-1 以下。還有，瞭解到即使是相同的加工間距，藉由在單結晶基板的厚度方向的第二區域之接近第一區域那一側的位置形成熱變性層，則單結晶基板曲率會變得較大。還有，瞭解到即使是在單結晶基板的厚度方向中的相同位置形成熱變性層，加工間距愈小，則單結晶基板的曲率會變得愈大。
另外，如第13圖的中段所示，以雷射處理在第二區域10U形成熱變性層28後的雷射處理後單結晶基板10B，若是翹曲而呈現向第一區域10D那一側的面凸出，其曲率並無特別限定，但曲率的上限值較好為200km-1 以下、更好為150km-1 以下、又更好為60km-1 以下。此時，抑制形成多層膜40而得的具多層膜之單結晶基板30C的翹曲的同時，更容易使雷射處理後單結晶基板10B在多層膜40的成膜中的任意的成膜階段的翹曲為0。
-單結晶基板-
作為用於製作雷射處理後單結晶基板10B的雷射處理前單結晶基板10A的構成材質，只要是可以藉由雷射照射而形成熱變性層20、28的已知的單結晶材料，皆可使用，例如可列舉出的有藍寶石、氮化物半導體、Si、GaAs、水晶、SiC等。另外，本實施形態的具多層膜之單結晶基板，是使用單結晶材料構成的單結晶基板。然而，亦可以使用多結晶材料構成的基板(例如石英基板)、非晶質材料構成的基板(例如玻璃基板)來取代上述基板，亦可完成起因於多層膜的翹曲的發生受到矯正的具多層膜之基板。
另外，雷射處理前單結晶基板10A通常是使用至少單面已作鏡面研磨者，亦可使用雙面已作鏡面研磨者。僅單面已作鏡面研磨情況，通常是從此面側進行雷射照射而製作雷射處理後單結晶基板10B，接下來，對第二區域10U那一側的面作鏡面研磨之後形成多層膜40。另外，作為用於製作雷射處理後單結晶基板10B的雷射處理前單結晶基板10A者，從基板的製造及取得容易性的觀點，通常是使用在未形成雷射加工造成的任何熱變性層、離子植入等造成的任何組成變性層等、且未形成任何薄膜的狀態下，通常其翹曲量大致為零、也就是大致平坦的基板。
單結晶基板10的平面方向的形狀並無特別限定，例如可以是方形等，而從容易適用已知的各種元件的生產線的觀點，較好為圓形，特別好為設有定向平面(orientation flat)的圓形。
單結晶基板10的形狀為圓形或設有定向平面的圓形的情況，單結晶基板10的直徑較好為50mm以上、更好為75mm以上、又更好為100mm以上。直徑為50mm以上的情況，在使用雷射處理前單結晶基板10A形成多層膜40而製作具多層膜之單結晶基板30A時，伴隨著直徑的增大，設定為將具多層膜之單結晶基板30A靜置於平坦面之時的具多層膜之單結晶基板30A的中央部附近與端部附近之在鉛直方向的高低差(翹曲量)則變大。然而，若使用雷射處理後單結晶基板10B形成多層膜40而製作具多層膜之單結晶基板30B、30C，由於可以矯正上述大的翹曲而簡單地減少翹曲量，可以減少對後續步驟的不良影響。另外，單結晶基板10的直徑的上限值並無特別限定，而從實用上的觀點較好為300mm以下。
另外，單結晶基板10的厚度較好為5.0mm以下、較好為3.0mm以下、更好為2.0mm以下。厚度為5.0mm以下的情況，由於厚度較薄而降低雷射處理後單結晶基板10B的剛性，而變得容易變形。此一情況，在使用雷射處理前單結晶基板10A形成多層膜40而得到具多層膜之單結晶基板30A，會變得容易增加翹曲量。然而，在使用雷射處理後單結晶基板10B形成多層膜40的情況，考慮上述的使用雷射處理前單結晶基板10A的情況的翹曲的增大，而先調整雷射處理後單結晶基板10B的翹曲量，而可以使製作的具多層膜之單結晶基板30B的翹曲量容易地控制在0左右；或者可以使單結晶基板30C在多層膜40的成膜中的任意的成膜階段的翹曲設定為0。因此，即使增加單結晶基板10的直徑，仍可以減少對後續步驟的不良影響。另外，根據以上說明的事項，有必要藉由在後續步驟藉由研磨具多層膜之單結晶基板30B、30C的第一區域10D的面側而將雷射處理後單結晶基板10B研磨至既定厚度為止的情況中，在不增加對後續步驟的不良影響的範圍，為了減少研磨費用，可使用厚度較薄的雷射處理後單結晶基板10B來形成多層膜40。此一情況，可縮短在後續步驟所需要的研磨時間，而可以提升後續步驟的產能。
厚度的下限值並無特別限定，從確保可以形成熱變性層20或28的區域的觀點，較好為0.05mm以上、更好為0.1mm以上。另外，單結晶基板10的形狀為圓形或設有定向平面的圓形的情況，直徑為50mm以上、100mm以下時，厚度較好為0.3mm以上；直徑超過100mm時，厚度較好為0.5mm以上。
-多層膜-
本案說明書中的「多層膜」，是指具有二層者。此外，意指構成此多層膜的各層是由相對於基板的平面方向具有同一膜厚的連續層所構成，不具貫通上述連續層構成的最表層的階差的薄膜。多層膜40的層結構、構成多層膜40的各層的膜厚、材料及結晶性/非結晶性，是因應使用本實施形態的單結晶基板10B製作的具多層膜之單結晶基板30B、30C而再作後續加工而製作的元件的種類、製造元件時適用的製程等而作適當選擇。
然而，構成多層膜40的至少任一層較好為結晶性層。另外，從可以利用露出於雷射處理後單結晶基板10B的成膜面的結晶面來使磊晶成長的觀點，較好為構成多層膜40的各層中的至少與雷射處理後單結晶基板10B的成膜面的直接接觸層為結晶性層，亦可以是構成多層膜40的全部的層均為結晶性層。另外，磊晶成長是包含：含同一組成或混晶的均質磊晶成長、異質磊晶成長。另外，構成多層膜40的各層的材料亦是因應製作的元件而適當選擇，但若考慮到用於雷射處理後單結晶基板10B的製作的基板是由藍寶石基板等的無機材料所構成，構成各層的材料亦較好為金屬材料、金屬氧化物材料、無機半導體材料等的無機材料，較好為全部的層是由這些無機材料所構成。但是，使用MOCVD法作為成膜法的情況，會有在上述層的無機材料中微量混入有機金屬來源的有機物的可能。
作為構成多層膜40的各層的具體例者，可列舉出的有GaN系、AlGaN系、InGaN系等的氮化物半導體結晶層，例如作為適用於利用用於面發光雷射等的發光元件、用於光感測器、太陽電池等的受光元件、用於電子電路等的半導體元件等的各種的氮化物半導體來製造元件的材料。另外，此一情況，適用藍寶石基板作為用於製作雷射處理後單結晶基板10B的基板。另外，作為多層膜40的層構成的具體例者，例如若製作使用氮化物半導體的發光元件來作為元件，則使用已形成熱變性層20、28的藍寶石基板作為雷射處理後單結晶基板10B，而可以使用從此藍寶石基板側依序層積GaN構成的緩衝層、N型GaN構成的N型接觸層、N型AlGaN構成的N型披覆層、N型InGaN構成的活性層、P型AlGaN構成的P型披覆層、P型GaN構成的P型接觸層而成的層構成。
多層膜40的膜厚，是因應製作的元件而適當選擇，一般而言，多層膜40的膜厚愈大，則亦增加對雷射處理前單結晶基板10A形成多層膜40的具多層膜之單結晶基板30A的翹曲量。若是習知技術，則對元件的品質參差不齊、良率等的影響變得顯著。另外，此一情況，在多層膜40會變得容易發生起因於成膜後的翹曲的脆性破壞造成的裂隙。然而，若使用為了可以將形成多層膜40後的具多層膜之單結晶基板30B的翹曲量控制在0附近而使用為了具有既定的翹曲量而照射雷射而製作的雷射處理後單結晶基板10B來形成多層膜40，可以更確實地抑制上述問題的發生。另外，多層膜40的膜厚的上限並未特別限定。另外，多層膜的層數可以在二層以上，可因應製作的元件的種類而適當選擇層數。
多層膜40的成膜方法並無特別限定，可使用已知的成膜方法，亦可在構成多層膜40的每一層使用不同的成膜方法及/或成膜條件來成膜。作為成膜法者，亦可列舉鍍膜法等的液相成膜法，但較好為使用濺鍍法、CVD法(chemical vapor deposition)等的氣相成膜法。另外，在形成氮化物半導體結晶層等的半導體結晶層而以製作發光元件等為目的的情況，更好為使用MOCVD法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、HVPE法(Hydride vapor phase epitaxy)、MBE法(Molecular Beam Epitaxy)等的氣相成膜法。另外，雷射處理後單結晶基板10B的多層膜40的成膜側的面特別較好為鏡面狀態(以表面粗糙度Ra計1nm以下程度)。為了使形成多層膜40的面成為鏡面狀態，例如可實施鏡面研磨。
-多層膜形成步驟的具體例-
接下來，使用圖式來說明使用已藉由雷射照射而形成熱變性層20、28的藍寶石基板(雷射處理後藍寶石基板)作為雷射處理後單結晶基板10B，在此雷射處理後藍寶石基板的單面藉由磊晶成長層積複數層的氮化物半導體層而形成多層膜40的情況，作為形成多層膜40的情況的具體例。第6圖是一系列的模式說明圖，顯示多層膜形成步驟的一例，具體而言是顯示在藍寶石基板上層積氮化物半導體層等而形成多層膜的製程。其中第6圖(a)是顯示成膜開始前的狀態；第6圖(b)是顯示形成低溫緩衝層後的狀態；第6圖(c)是顯示形成n-GaN層後的狀態；第6圖(d)是顯示形成具有多重量子井構造的InGaN系活性層後的狀態。另外，圖中省略了針對多層膜成膜中及成膜後的雷射處理後藍寶石基板的翹曲有無、翹曲的程度等、熱變性層20、第一區域10D及第二區域10U的記載。
首先，在成膜開始前進行雷射處理後藍寶石基板50(雷射處理後單結晶基板10B)的第二區域10U的面(以下稱為「成膜面52」)的熱清潔(第6圖(a))。接下來，在成膜面52上依序成長低溫緩衝層60(第6圖(b))、n-GaN層62(第6圖(c))、具有多重量子井構造的InGaN系活性層64A(GaN系層64)(第6圖(d))。藉此在雷射處理後藍寶石基板50的單面形成單面三層構成的多層膜70(多層膜40)。另外此後進行既定的後續加工，而可以得到LED晶片等的發光元件。另外，構成多層膜70的各層可使用例如MOCVD法、HVPE法、MBE法等來形成。
接下來，針對多層膜形成步驟中的單結晶基板10的翹曲動向來作說明。第7圖是一曲線圖，顯示多層膜形成步驟中的單結晶基板的翹曲動向的一例，具體而言是顯示形成第6圖所示的多層膜70形成過程中的雷射處理後藍寶石基板50或雷射處理前藍寶石基板的翹曲動向的曲線圖。另外，在第7圖的說明中，指名顯示雷射處理後藍寶石基板50及雷射處理前藍寶石基板二者的情況，則單稱為「藍寶石基板」。在此處，第7圖中，橫軸是表示時間，縱軸是表示在成膜面的藍寶石基板的曲率。另外，縱軸的正的方向是意指藍寶石基板為翹曲狀態而在成膜面那一側為凸面、縱軸的負的方向是意指藍寶石基板為翹曲狀態而在成膜面那一側為凹面。另外，關於成為第7圖所示的譜線A~C的測定對象之藍寶石基板的規格及對於此藍寶石基板的成膜條件的細節，會在後文的實施例詳述。
另外，如第7圖例示的多層膜形成步驟的在實施當中的藍寶石基板的翹曲動向，可藉由非專利文獻2揭露的現地觀察方法來掌握。另外，從第7圖的縱軸例示的基板的曲率，可計算出基板的翹曲量。第8圖是一模式說明圖，說明根據圓形基板的曲率計算基板的翹曲量的方法。在第8圖中，顯示以基板的曲率半徑為R、具有曲率1/R的基板的翹曲量為X、基板的直徑近似D。作為這些值的關聯性，使用畢氏定理可顯示為(1/R)2 =((1/R)-X)2 +(D/2)2 。根據此式，基板的直徑為50mm的情況，可求得翹曲量(μm)為0.322×曲率(km-1 )；基板的直徑為100mm的情況，可求得翹曲量(μm)為1.250×曲率(km-1 )。
顯示第7圖所示的翹曲動向的變化的三條譜線中，譜線A是顯示使用未形成熱變性層20之雷射處理前的習知的藍寶石基板而形成多層膜70的情況的翹曲動向的變化。另外，譜線B及譜線C是顯示除了使用雷射處理後藍寶石基板50來取代雷射處理前的習知的藍寶石基板之外，以與譜線A的測定相同條件形成多層膜70的情況的翹曲動向的變化。另外，譜線B及譜線C的不同，僅僅是在雷射處理後藍寶石基板50的平面方向中形成為格子狀圖形的熱變性層20的線間間距不同。在此處，用於譜線B的測定的雷射處理後藍寶石基板50的線間間距為250μm、用於譜線C的測定的雷射處理後藍寶石基板50的線間間距為100μm。也就是在所形成的格子狀圖形的熱變性層20的基板的平面方向的密度的方面，用於譜線C的測定的雷射處理後藍寶石基板50者，是高於用於譜線B的測定的雷射處理後藍寶石基板50者。然後其結果亦如第7圖所示，在成膜開始前的基板的曲率的絕對值的方面，亦是用於譜線C的測定的雷射處理後藍寶石基板50者，大於用於譜線B的測定的雷射處理後藍寶石基板50者。
另外，沿著第7圖的橫軸顯示為(a)~(e)的區間，是對應於多層膜形成步驟中依序實施的各製程。在此處，製程(a)是對應於對藍寶石基板的成膜面的熱清潔製程、製程(b)是對應於形成低溫緩衝層60的製程、製程(c)是對應於形成n-GaN層62的製程、製程(d)是對應於形成InGaN系活性層64A(64)的製程、製程(e)是對應於冷卻的製程。
接下來，說明第7圖所示的譜線A的翹曲的動向的變化。首先，(a)在成膜面的熱清潔製程中，藉由雷射處理前藍寶石基板的成膜面與非成膜面的溫度差，成膜面向著會成為凹面的方向(第7圖中的縱軸的負向側)翹曲，曲率變大。接下來，在(b)形成低溫緩衝層60的製程中，雷射處理前藍寶石基板的溫度是從實施(a)在成膜面52的熱清潔製程當中的溫度下降，通常維持在500~600℃左右的溫度。因此，成膜面52向著會成為凸面的方向(第7圖中的縱軸的正向側)翹曲，曲率的絕對值變小。
接下來，在(c)形成n-GaN層62的製程中，將雷射處理前藍寶石基板的溫度再度升溫至1000℃左右，形成n-GaN層62。在此製程中，起因於氮化鎵與藍寶石的晶格常數差，成膜面朝成為凹面的方向翹曲，曲率的絕對值有若干增大。
接下來，在(d)形成InGaN系活性層64A(64)的製程中，使雷射處理前藍寶石基板的溫度降溫至700~800℃左右，形成InGaN系活性層64A(64)。而最後，已形成多層膜70的雷射處理前藍寶石基板之(e)冷卻的製程中，由於多層膜70與雷射處理前藍寶石基板的熱膨脹係數差，使雷射處理前藍寶石基板往成膜面那一側成為凸面的方向翹曲，曲率的絕對值亦增大。另外，冷卻至常溫附近而降溫終了後，雷射處理前藍寶石基板仍維持在成膜面那一側凸出的翹曲狀態。然而，這樣的翹曲可以在形成多層膜70時使用雷射處理後藍寶石基板50而矯正；還有，將熱變性層20的配置圖形最佳化，亦可如譜線C所示一般使曲率趨近於零。此一情況，即使為了完成LED晶片等的發光元件而實施圖形化處理、背面研磨處理等的各種的後續步驟，仍可以確實地抑制起因於翹曲之元件的品質參差不齊、良率降低等。
在此處，使用第6圖(d)所示具多層膜70之雷射處理後藍寶石基板50並藉由既定的後續加工的進行來製造LED晶片等的發光元件的情況，由於InGaN活性層64A(64)的膜厚與InGaN系活性層64A(64)中的In組成的均一性會影響發光波長的面內均一性，進而亦影響發光元件的製造良率。InGaN系活性層64A(64)的膜厚及InGaN系活性層64A(64)中的In組成的均一性會受到成膜溫度的影響。因此，在第7圖的(d)形成InGaN系活性層64A(64)的製程中，為了提升基板面內的溫度均一性，較好使成膜中的藍寶石基板50的曲率儘量趨近於0。根據此一情事，如譜線A所示使用習知的未經雷射處理的藍寶石基板來形成多層膜70的情況，製程(d)中的曲率多是維持在大約零的附近。
然而，若將用於多層膜70的成膜的基板從習知的未經雷射處理的藍寶石基板變更為雷射處理後藍寶石基板50，如譜線B、C所示，在製程(d)中的曲率會變成小於0。因此，使用雷射處理後藍寶石基板50形成多層膜70的情況，由於已設置成膜後的多層膜70之雷射處理後藍寶石基板50的翹曲的抑制，會有(1)可進一步減少對後續步驟的不良影響的優點；亦會有以下缺點：(2)藉由製程(d)中的曲率絕對值得增大，基板內的溫度均一性降低，結果使發光元件的良率降低。然而，作為解決此缺點的一個方法是在步驟(d)中，亦可使用具有對應於雷射處理後藍寶石基板50的翹曲方向、曲率等的彎曲形狀的加熱器來加熱雷射處理後藍寶石基板50(請參考例如E. Armour et. al.,semiconductor TODAY Compounds & Advanced Silicon,Vol. 4,Issue 3,April/May 2009,"LED growth compatibility between 2",4" and 6" sapphire")。此一情況，即使使用雷射處理後藍寶石基板50來進行多層膜70的成膜，可以迴避上述的缺點，並可以僅僅擁有上述的優點。
另外，在製程(c)中，在譜線A~C的任一個中的4000s以後中，曲率的絕對值是隨著時間的經過而增大。由於這樣的變化會造成InGaN系活性層64A(64)的下層之n-GaN層62的膜厚方向中的膜質、膜厚等的變異，故不希望看到。此一情況，較好為在實施製程(a)後形成AlN層來取代製程(b)。藉此，在製程(c)中，曲率的絕對值隨著時間的經過而增大的同時，可以使曲率大致維持一定。
另外，在第二區域10U形成熱變性層28再形成多層膜40的情況的具體例也是如同第6圖所示。針對此一情況之多層膜形成步驟中的單結晶基板10的翹曲動向來作說明。第12圖是一曲線圖，顯示已在第二區域形成熱變性層28的單結晶基板形成多層膜的步驟中的單結晶基板的翹曲動向的一例。另外，在第12圖的說明中，指名顯示雷射處理後藍寶石基板及雷射處理前藍寶石基板二者的情況，則單稱為「藍寶石基板」。在此處，第12圖中，橫軸是表示時間，縱軸是表示在成膜面的藍寶石基板的翹曲量。另外，縱軸的正的方向是意指藍寶石基板為翹曲狀態而在成膜面那一側為凸面、縱軸的負的方向是意指藍寶石基板為翹曲狀態而在成膜面那一側為凹面。另外，關於成為第12圖所示的譜線A~C的測定對象之藍寶石基板的規格及對於此藍寶石基板的成膜條件的細節，會在後文的實施例詳述。
另外，如第12圖例示的多層膜形成步驟的在實施當中的藍寶石基板的翹曲動向，可藉由非專利文獻2揭露的現地觀察方法來掌握。
顯示第12圖所示的翹曲動向的變化的三條譜線中，譜線A是顯示使用未形成熱變性層28之雷射處理前的習知的藍寶石基板而形成多層膜70的情況的翹曲動向的變化。另外，譜線B及譜線C是顯示除了使用雷射處理後藍寶石基板50來取代雷射處理前的習知的藍寶石基板之外，以與譜線A的測定相同條件形成多層膜70的情況的翹曲動向的變化。另外，譜線B及譜線C的不同，僅僅是在雷射處理後藍寶石基板50的平面方向中形成為格子狀圖形的熱變性層28的線間間距不同。在此處，用於譜線B的測定的雷射處理後藍寶石基板50的線間間距為500μm、用於譜線C的測定的雷射處理後藍寶石基板50的線間間距為300μm。也就是在所形成的格子狀圖形的熱變性層28的基板的平面方向的密度的方面，用於譜線C的測定的雷射處理後藍寶石基板50者，是高於用於譜線B的測定的雷射處理後藍寶石基板50者。然後其結果亦如第12圖所示，在成膜開始前的基板的翹曲量的絕對值的方面，亦是用於譜線C的測定的雷射處理後藍寶石基板50者，大於用於譜線B的測定的雷射處理後藍寶石基板50者。
另外，沿著第12圖的橫軸顯示為(a)~(e)的區間，是對應於多層膜形成步驟中依序實施的各製程。在此處，製程(a)是對應於對藍寶石基板的成膜面的熱清潔製程、製程(b)是對應於形成低溫緩衝層60的製程、製程(c)是對應於形成n-GaN層62的製程、製程(d)是對應於形成GaN系阻障層64B(64)的製程、製程(e)是對應於冷卻的製程。
接下來，說明第12圖所示的譜線A的翹曲的動向的變化。首先，(a)在成膜面的熱清潔製程中，藉由雷射處理前藍寶石基板的成膜面與非成膜面的溫度差，成膜面向著會成為凹面的方向(第12圖中的縱軸的負向側)翹曲，翹曲量變大。接下來，在(b)形成低溫緩衝層60的製程中，雷射處理前藍寶石基板的溫度是從實施(a)在成膜面52的熱清潔製程當中的溫度下降，通常維持在500~600℃左右的溫度。因此，成膜面向著會成為凸面的方向(第12圖中的縱軸的正向側)翹曲，翹曲量的絕對值變小。
接下來，在(c)形成n-GaN層62的製程中，將雷射處理前藍寶石基板的溫度再度升溫至1000℃左右，形成n-GaN層62。在此製程中，起因於氮化鎵與藍寶石的晶格常數差，成膜面朝成為凹面的方向翹曲，曲率的絕對值有若干增大。
接下來，在(d)形成任意的GaN系阻障層64B(64)的製程中，使雷射處理前藍寶石基板的溫度上升至1100~1200℃左右，形成GaN系阻障層64B(64)。而最後，已形成多層膜70的雷射處理前藍寶石基板之(e)冷卻的製程中，由於多層膜70與雷射處理前藍寶石基板的熱膨脹係數差，使雷射處理前藍寶石基板往成膜面那一側成為凸面的方向翹曲，曲率的絕對值亦增大。另外，冷卻至常溫附近而降溫終了後，雷射處理前藍寶石基板仍維持在成膜面那一側凸出的翹曲狀態。
在此處，使用具多層膜70之雷射處理後藍寶石基板50並藉由既定的後續加工的進行來製造HEMT(high electron mobility transistor；高電子移動度電晶體)等的半導體元件的情況，由於GaN系阻障層64B(64)的膜厚與GaN系阻障層64B(64)中的組成的均一性(膜質)會影響裝置性能，進而亦影響半導體元件的製造良率。因此，在第12圖的(d)形成GaN系阻障層64B(64)的製程中，為了抑制基板的翹曲動向，較好使成膜中的藍寶石基板50的曲率儘量趨近於0。
若將用於多層膜70的成膜的基板從習知的未經雷射處理的藍寶石基板變更為已在第二區域施以雷射處理後藍寶石基板50，如譜線B、C所示，在製程(d)中的曲率為0或趨近於0。因此，使用雷射處理後藍寶石基板50形成多層膜70的情況，具有可以有效抑制多層膜70的膜厚不均及/或膜質不均之效果。
另外，亦可在實施製程(a)後形成AlN層來取代製程(b)。藉由AlN的形成，在製程(c)中，可以使翹曲量大致維持一定。
(元件製造方法)
對於在第6圖(d)所示一例一般的具多層膜之單結晶基板30B、30C，還可藉由實施各種的後續步驟而製作元件。此一情況，在後續步驟中，至少經過元件部分形成步驟，而可製造包含元件部分與具有大致對應此元件部分的尺寸之單結晶基板的元件，其中上述元件部分形成步驟是藉由對多層膜40至少施以圖形化處理，而製作一元件部分，上述元件部分的功能是作為選自發光元件、光發電元件、半導體元件的任一種元件。在此處，多層膜40的層構成是因應最後製作的元件的種類而適當選擇。另外，在製造元件之時，除了元件部分形成步驟之外，亦可依序實施研磨步驟、分割預定線形成步驟及分割步驟，作為後續步驟。
此一情況，使用藉由本實施形態的具多層膜之單結晶基板製造方法而製作的具多層膜之單結晶基板30B、30C的元件製造方法，具體而言至少依序實施以下的(1)~(4)所示步驟，而可以製作包含元件部分、與具有大致對應此元件部分的尺寸的單結晶基板之元件。
(1)元件部分形成步驟，圖形化具多層膜之單結晶基板的多層膜，而形成各個元件部分；
(2)研磨步驟，將在單面形成元件部分的附有元件部分的單結晶基板的未形成元件部分的面，研磨到至少移除多層膜成膜後熱變形層形成步驟中形成的第一熱變性層為止；
(3)分割預定線形成步驟，從研磨步驟中受研磨面那一側，沿著各個元件部分的邊界線，以照射雷射而形成分割預定線；
(4)分割步驟，沿著分割預定線形成步驟中形成的分割預定線而施加外力，以元件部分單位分割附有元件部分的單結晶基板；
在此處，實施(3)分割預定線形成步驟及(4)分割步驟的情況，可使用揭露於專利文獻3的技術。
另外，將雷射處理後單結晶基板10B內的熱變性層20、28形成為格狀圖形的情況，在原理上亦可以在研磨步驟中研磨成未完全除去熱變性層20、28的程度之後，使用殘留於雷射處理後單結晶基板10B內的熱變性層20、28作為分割預定線而實施分割步驟。然而，若不是在多層膜40受到個別化的處理而成為各個的元件部分之後，就無法在確認元件部分的存在位置之後進行以雷射照射為目的的定位。因此，難以在製作各個元件部分之前，就以形成兼具分割預定線的功能的熱變性層20、28的上述方法，來對應各個元件部分而正確地形成分割預定線。也就是在上述方法中，由於分割預定線從鄰接的二個元件間的邊界線偏離的可能性變大，容易缺乏實用性。因此可以說是使用以雷射照射形成的熱變性層來實施分割步驟的情況，特別較好為依序實施上述(1)~(4)所示步驟。
另外，在實施分割預定線形成步驟的情況，特別好為選擇上述的照射條件B作為雷射的照射條件。在雷射波長為紫外線區的照射條件A中，由於起因於雷射波長的雷射能量大，所形成的分割預定線的寬度粗，此線寬也容易沿著分割預定線的長度方向而參差不齊。因此在分割步驟中，會有難以正確地分割成直線的情況。
第9圖是一系列的模式說明圖，顯示本實施形態的元件製造方法的一例，具體而言，是顯示使用第1圖下段所示之雷射處理後單結晶基板10B，並依序實施(1)元件部分形成步驟(第9圖(a))、(2)研磨步驟(第9圖(b))、(3)分割預定線形成步驟(第9圖(c))、以及(4)分割步驟(第9圖(d))的情況的一例。另外在第9圖中，與第1圖或第13圖所示元件有同樣的功能‧構成之元件，則賦予相同的元件符號。另外，關於雷射處理後單結晶基板10B之翹曲的有無、其程度等的記載，則予以省略。
首先，對第1圖的下段或第13圖的中段所示之形成於雷射處理後單結晶基板10B的多層膜40進行圖形化處理，而將多層膜40個別化而形成複數個元件部分42。在此處，圖形化處理，例如可以如下列一般來實施。首先，在多層膜40上形成阻劑膜後，使用光罩將此阻劑膜曝光後予以顯影，將其圖形化而移除阻劑膜的一部分。此後，將阻劑膜的移除部分的多層膜40以蝕刻方式移除，形成元件部分42(第9圖(a))。接下來，將形成元件部分42的面與平坦的研磨盤80貼合，而將已形成元件部分42的雷射處理後單結晶基板10B固定在研磨盤80上，研磨與形成元件部分42的面為相反側的面(非成膜面12)那一側。此研磨步驟，形成熱變性層20的情況是實施到至少完全移除熱變性層20為止(第9圖(b))。另外，在第二區域形成熱變性層28的情況的研磨費用為任意。此後，藉由從研磨後的非成膜面12A那一側照射雷射，形成分割預定線90。此分割預定線90是在研磨雷射處理後單結晶基板10B而得的研磨後基板10C的平面方向，形成於鄰接的二個元件部分42之間(第9圖(c))。最後，沿著此分割預定線90施加外力，將研磨後基板10C逐一分割成一個個的元件部分42，而得到複數個元件100。
【實施例】
以下，列舉實施例來說明本發明，但本發明並未僅受限於以下的實施例。
<實施例1> (評量用試樣的製作)
藉由對未作任何前處理的習知的藍寶石基板(雷射處理前藍寶石基板)照射雷射，而製作雷射處理後藍寶石基板50。接下來，對於雷射處理前藍寶石基板及雷射處理後藍寶石基板50，如第6圖所示形成多層膜70。此時，評量多層膜成膜前之在雷射照射前後的翹曲量及從成膜預定面側看到的翹曲的方向、以及多層膜成膜後的翹曲量及從成膜面側看到的翹曲的方向。以下，說明測試條件及評量結果的細節。
-藍寶石基板-
使用具定向平面的圓形的藍寶石基板(直徑：4英吋(100mm)、厚度：650μm)作為雷射處理前藍寶石基板。另外，此藍寶石基板是雙面已受鏡面研磨者。
-熱變性層形成條件-
首先，在平坦的試樣臺上，藉由真空吸附固定雷射處理前藍寶石基板。在此狀態下，以下列的照射條件，從雷射處理前藍寶石基板之與配置於試樣臺的面側為相反面(非成膜面54)那一側進行雷射照射，形成熱變性層20，而得到雷射處理後藍寶石基板50。另外，在雷射照射之時，將雷射處理前藍寶石基板固定在試樣臺上，使試樣臺的縱向的掃描方向與雷射處理前藍寶石基板的定向平面一致。然後，針對雷射照射裝置，在縱向及橫向掃描試樣臺，而形成在雷射處理前藍寶石基板的平面方向為格狀圖形的熱變性層20。在此處，藉由改變試樣臺的掃描速度，亦製作格狀圖形的線間間距不同的試樣。
‧　雷射波長：1045nm
‧　脈衝寬度：500×10-15 sec
‧　重複頻率：100kHz
‧　點尺寸：1.6~3.5μm
‧　雷射功率：0.3W
‧　試樣臺掃描速度：400mm/s(因應線間的間距而在左列範圍內適當選擇)
-多層膜的層構成及成膜條件-
在雷射處理前及雷射處理後的二種藍寶石基板，如第6圖所示形成三層結構的多層膜70。另外，具體的成膜條件如下所示，並以以下所示的(1)~(5)的順序實施。
(1)熱清潔
將藍寶石基板配置在MOCVD裝置內之後，在基板溫度1100℃下實施約120秒的成膜面的熱清潔。
(2)低溫緩衝層60的形成
以成膜時的基板溫度為530℃，以成膜速率0.16nm/s形成低溫緩衝層60(Ga(鎵)、N(氮))到膜厚成為30nm為止。
(3)n-GaN層62的形成
以成膜時的基板溫度為1050℃，以成膜速率2000nm/s形成n-GaN層62到膜厚成為3500nm為止。
(4)InGaN系活性層64A(64)的形成
以成膜時的基板溫度為750℃，以成膜速率10nm/s形成InGaN系活性層64A(64)到膜厚成為408nm為止。
(5)冷卻
將在單面依序形成低溫緩衝層60、n-GaN層62及InGaN系活性層64A(64)的藍寶石基板冷卻至常溫附近。
(評量結果) -翹曲量及翹曲方向的評量-
在表3中，將針對在多層膜成膜前的雷射照射前後之翹曲量及從成膜預定面側看到的翹曲方向、以及多層膜成膜後的翹曲量及從成膜面側看到的翹曲方向之評量結果。另外，試樣1、試樣2及比較例是各自對應於示於第7圖的譜線C、B及A。
如表3所示，使用雷射處理前藍寶石基板來形成多層膜70的比較例中，是翹曲而在成膜面那一側呈現凸出，翹曲量為75μm。然而，使用雷射處理後藍寶石基板來形成多層膜70的試樣2中，翹曲量減少至25μm。還有，形成線間間距窄於試樣2的熱變性層20的試樣1中，翹曲量為0μm。根據此結果瞭解到，若使用雷射處理後藍寶石基板50來形成多層膜70，可矯正起因於多層膜70的翹曲而減少翹曲量，更有可能成為平坦的狀態。
<實施例2> (評量用試樣的製作)
以以下的順序製作在與第6圖(d)所示者同樣的藍寶石基板50的單面形成三層結構的多層膜70的裝置，作為評量用試樣。首先，在藍寶石基板50的成膜面52那一側照射雷射而形成格狀圖形的熱變性層28：接下來在成膜面52形成多層膜70。之後，藉由從非成膜面54那一側照射雷射，而製作形成格狀圖形的熱變性層20而完成的具多層膜之藍寶石基板。此時，針對在多層膜成膜前的雷射照射前後的翹曲量及從成膜面側看到的翹曲的方向、在多層膜成膜後的雷射照射前後的翹曲量及從成膜面側看到的翹曲的方向、相對於在多層膜成膜後的雷射照射時的線間間距之雷射照射前後的翹曲量的變化量的關係、在多層膜成膜中的藍寶石基板的曲率的最大值與最小值的差，進行評量。以下，說明測試條件及評量結果的細節。
-藍寶石基板-
使用具定向平面的圓形的藍寶石基板(直徑：2英吋(50.8mm)、厚度：430μm)作為藍寶石基板50。另外，此藍寶石基板50是單面已受鏡面研磨者，多層膜70是以此已受鏡面研磨的面為成膜面52而形成。另外，未進行任何成膜處理、雷射照射處理等的狀態下的此藍寶石基板50的翹曲量，是在±10μm的範圍內。
-熱變性層形成條件-
熱變性層28的形成，是在平坦的試樣臺上，以成膜面52為上表面的方式配置藍寶石基板50，在藉由真空吸附固定藍寶石基板50的狀態下，以下列的照射條件，從成膜面52那一側進行雷射照射而實施。另外，在雷射照射之時，將藍寶石基板50固定在試樣臺上，使試樣臺的縱向的掃描方向與藍寶石基板50的定向平面一致。然後，針對雷射照射裝置，在縱向及橫向掃描試樣臺，而形成第一熱變性層28，使其在藍寶石基板50的平面方向為格狀圖形。在此處，線間間距是隨著改變試樣臺的掃描速度而變化。
‧　雷射波長：1045nm
‧　脈衝寬度：500fs
‧　重複頻率：100kHz
‧　點尺寸：1.6~3.5μm
‧　雷射功率：0.3W
‧　試樣臺掃描速度：400mm/s(因應線間的間距而在左列範圍內適當選擇)
-多層膜的層構成及成膜條件-
在已形成熱變性層28之藍寶石基板50的成膜面52，形成三層結構的多層膜70。另外，具體的成膜條件如下所示，並以以下所示的(1)~(5)的順序實施。
(1)熱清潔
將藍寶石基板50配置在MOCVD裝置內之後，在基板溫度1100℃下實施約120秒的成膜面52的熱清潔。
(2)低溫緩衝層60的形成
以成膜時的基板溫度為530℃，以成膜速率0.16nm/s形成低溫緩衝層60到膜厚成為30nm為止。
(3)n-GaN層62的形成
以成膜時的基板溫度為1050℃，以成膜速率2000nm/s形成n-GaN層62到膜厚成為3500nm為止。
(4)AlGaN系阻障層64C(GaN系層64)的形成
以成膜時的基板溫度為1150℃，以成膜速率0.2nm/s形成AlGaN系阻障層64C(64)到膜厚成為30nm為止。
(5)冷卻
將在單面依序形成低溫緩衝層60、n-GaN層62及AlGaN系阻障層64C(64)的藍寶石基板50冷卻至常溫附近。
(評量結果) -翹曲量及翹曲方向的評量-
在表4中，將針對在多層膜成膜前的雷射照射前後之翹曲量及從成膜面52側看到的翹曲方向、在多層膜成膜中的翹曲量及從成膜面側看到的翹曲方向、以及多層膜成膜後的翹曲量及從成膜面側看到的翹曲方向之評量結果。另外，在第12圖中，顯示在多層膜成膜中的單結晶基板的翹曲量動向的變化。在此處，第12圖中以符號(a)~(e)所示的區間，是各自對應於上述(1)~(5)所示的多層膜的成膜製程。
在已形成熱變性層28的單結晶基板50的成膜面52那一側，依序實施上述(1)~(5)所示的製程。此時第12圖中，在符號(d)所示的AlGaN系阻障層64C(64)的成膜步驟的實施當中如表4及第12圖所示，可確認試樣1的單結晶基板50的翹曲可為0。另外，第12圖中的譜線A是相當於比較例、譜線B是相當於試樣2、譜線C是相當於試樣1。
另外第12圖中，在符號(C)所示的n-GaN層的成膜步驟的實施當中，如表4及第12圖所示，可確認試樣2的單結晶基板50的翹曲在此成膜步驟的整個期間的平均值可為0。
<實施例3>
如表5所示，藉由對於三片(試樣1~3)未作任何前處理的習知的藍寶石基板(雷射處理前藍寶石基板)，僅在一片藍寶石基板在多層膜成膜前施以在第一區域內雷射照射處理而設置熱變性層20，而製作試樣3的雷射處理後藍寶石基板。接下來，對於試樣1或2的雷射處理前藍寶石基板及試樣3的雷射處理後藍寶石基板，形成多層膜。
在試樣1、2的雷射處理前藍寶石基板，分別形成LT-GaN膜或AlN膜。另一方面，在試樣3的雷射處理後藍寶石基板形成AlN膜。LT-GaN膜及AlN膜的各自成膜中的藍寶石基板的翹曲動向示於第11圖。此時，評量AlN膜成膜前的在雷射照射前後的藍寶石基板的翹曲量及從成膜預定面那一側看到的翹曲方向、以及多層膜成膜後的翹曲量及從成膜面那一側看到的翹曲方向。以下，說明測試條件及評量結果的細節。另外，關於所使用的藍寶石基板、熱變性層的形成條件，則與上述實施例1相同。還有，LT-GaN膜或AlN膜的成膜條件，是在與實施例1同樣的熱清潔及低溫緩衝層形成之後，分別形成LT-GaN膜或AlN膜。
(評量結果) -翹曲量及翹曲方向的評量-
在表5中，針對AlN膜之成膜前的在雷射照射前後的的翹曲量及從成膜預定面那一側看到的翹曲方向、以及AlN膜成膜後的翹曲量及從成膜面那一側看到的翹曲方向之評量結果，顯示為試樣3(磊晶前加工基板+AlN)。還有，亦分別顯示在習知的藍寶石基板(雷射處理前藍寶石基板)形成LT-GaN膜的試樣1(STD+LT-GaN)、與形成AlN膜的試樣2(STD+AlN)。
如表5所示，在成膜前未進行雷射處理的試樣1(STD+LT-GaN)、試樣2(STD+AlN)中，成膜後是翹曲而在成膜面那一側呈現凸出，翹曲量為60或80μm。然而，使用雷射處理後藍寶石基板而形成AlN膜的試樣3(磊晶前加工基板+AlN)中，翹曲量是減少至10μm。特別是很明顯地，即使是形成相同的AlN膜，成膜後的藍寶石基板的翹曲量可減少至八分之一。
10．．．單結晶基板
10A．．．雷射處理前單結晶基板
10B‧‧‧雷射處理後單結晶基板
10C‧‧‧研磨後基板
10D‧‧‧第一區域
10R‧‧‧區域
10U‧‧‧第二區域
12‧‧‧非成膜面
12A‧‧‧非成膜面
20‧‧‧熱變性層
20A‧‧‧熱變性層
20B‧‧‧熱變性層
20C‧‧‧熱變性層
20D‧‧‧熱變性層
28‧‧‧熱變性層
28A‧‧‧熱變性層
28B‧‧‧熱變性層
28C‧‧‧熱變性層
28D‧‧‧熱變性層
30‧‧‧雷射照射裝置
30A‧‧‧具多層膜之單結晶基板
30B‧‧‧具多層膜之單結晶基板
30C‧‧‧具多層膜之單結晶基板
40‧‧‧多層膜
42‧‧‧元件部分
50‧‧‧雷射處理後藍寶石基板
52‧‧‧成膜面
54‧‧‧非成膜面
60‧‧‧低溫緩衝層
62‧‧‧n-GaN層
64‧‧‧GaN系層
64A‧‧‧InGaN系活性層
64B‧‧‧InGaN系阻障層
70‧‧‧多層膜
80‧‧‧研磨盤
90‧‧‧分割預定線
100‧‧‧元件
A‧‧‧譜線
B‧‧‧譜線
C‧‧‧譜線
D‧‧‧基板的直徑近似
L‧‧‧鏈線
R‧‧‧曲率半徑
W‧‧‧寬度
X‧‧‧基板的翹曲量
第1圖是一模式說明圖，顯示本實施形態的單結晶基板的製造方法的一例。
第2圖是一模式說明圖，顯示與第1圖所示者為對應關係的本實施形態的單結晶基板的製造方法的一例。
第3圖是一模式剖面圖，顯示對習知的無翹曲而大致平坦的單結晶基板形成多層膜後而得的具多層膜之單結晶基板的翹曲狀態的一例。
第4圖是一模式剖面圖，顯示對本實施形態的單結晶基板形成多層膜後而得的具多層膜之單結晶基板的翹曲狀態的一例。
第5圖是一系列的平面圖，顯示相對於單結晶基板的平面方向之熱變性層的配置圖形形狀的一例。其中第5圖(a)是一平面圖，是顯示一條紋形狀，其是將複數條的線形成為垂直於基板的定向平面(orientation flat)；第5圖(b)是一平面圖，是顯示一條紋形狀，其是將複數條的線形成為平行於基板的定向平面；第5圖(c)是一平面圖，是顯示組合第5圖(a)及第5圖(b)所示的配置圖形形狀的格狀；第5圖(d)是一平面圖，是顯示將同一尺寸的複數個正六角形規則性地配置的形狀，其是使一個正六角形的六個頂點全部一定與鄰接此一正六角形的其他正六角形的任一頂點重合；第5圖(e)是一平面圖，是顯示同心圓形狀。
第6圖是一系列的模式說明圖，顯示多層膜形成步驟的一例。其中第6圖(a)是顯示成膜開始前的狀態；第6圖(b)是顯示形成低溫緩衝層後的狀態；第6圖(c)是顯示形成n-GaN層後的狀態；第6圖(d)是顯示形成具有多重量子井構造的InGaN系活性層後的狀態。
第7圖是一曲線圖，顯示多層膜形成步驟中的單結晶基板的翹曲動向的一例。
第8圖是一模式說明圖，說明根據圓形基板的曲率計算基板的翹曲量的方法。
第9圖是一系列的模式說明圖，顯示本實施形態的元件製造方法的一例。其中，第9圖(a)是顯示元件部分形成步驟；第9圖(b)是顯示研磨步驟；第9圖(c)是顯示分割預定線形成步驟；第9圖(d)是顯示分割步驟。
第10圖是一標繪圖，顯示從第一區域那一側的面進行雷射照射後的單結晶基板中之熱變性層的深度及曲率變化量。
第11圖是一曲線圖，顯示本實施形態中的AlN膜的形成及LT-GaN膜的形成行程中的單結晶基板的翹曲動向。
第12圖是一曲線圖，顯示在已在第二區域形成熱變性層的單結晶基板形成多層膜的步驟中的單結晶基板的翹曲動向之一例。
第13圖是一模式說明圖，顯示本實施形態的另一形態相關的單結晶基板的製造方法的一例。
第14圖是一曲線圖，顯示從第二區域那一側的面進行雷射照射後的單結晶基板中之熱變性層的深度及曲率變化量。
10．．．單結晶基板
10A．．．雷射處理前單結晶基板
10B．．．雷射處理後單結晶基板
10D．．．第一區域
10U．．．第二區域
20．．．熱變性層
20A．．．熱變性層
20B．．．熱變性層
20C．．．熱變性層
20D．．．熱變性層
L．．．鏈線

Claims (40)

  1. 一種單結晶基板，其特徵在於：在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一區域內，設有一熱變性層，且設有該熱變性層的區域的面側成為凸面而翹曲。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之單結晶基板，其特徵在於設有該熱變性層的區域是該第一區域。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之單結晶基板，其特徵在於設有該熱變性層的區域是該第二區域。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之單結晶基板，其特徵在於：對於該基板的厚度方向的相對位置，將該第一區域的那一側的面視為0%、將該第二區域那一側的面視為100%時；該熱變性層是設在基板的厚度方向的5%以上、不滿50%的範圍內。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之單結晶基板，其特徵在於：對於該基板的厚度方向的相對位置，將該第一區域的那一側的面視為0%、將該第二區域那一側的面視為100%時；該熱變性層是設在基板的厚度方向的大於50%、95%以下的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之單結晶基板，其特徵 在於該熱變性層是藉由雷射照射所形成。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之單結晶基板，其特徵在於該熱變性層是與基板的兩面平行設置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之單結晶基板，其特徵在於是將該熱變性層以相對於基板的平面方向以選自下列形狀的至少其中之一的圖形而設置：i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀；ii)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的圓或橢圓之形狀；iii)同心圓狀；iv)相對於該單結晶基板的中心點大致成點對稱而形成的形狀；v)相對於通過該單結晶基板的中心點的直線大致成線對稱而形成的形狀；vi)條紋形狀；以及vii)螺旋形狀。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之單結晶基板，其特徵在於：上述規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀是格狀。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之單結晶基板，其特徵在於構成該格狀圖形的線的間距(pitch)是在50μm-2000μm的範圍內。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之單結晶基板，其特 徵在於：該基板的曲率是在200km-1 以下的範圍內。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之單結晶基板，其特徵在於：該基板的材質是藍寶石。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之單結晶基板，其特徵在於：該基板的直徑是50mm以上、300mm以下。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之單結晶基板，其特徵在於：該基板的厚度是0.05mm以上、5.0mm以下。
  15. 一種單結晶基板的製造方法，其特徵在於藉由至少經由一熱變性層形成步驟，藉由從雷射處理前的單結晶基板的一個面側照射雷射，而在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一個的區域內，形成一熱變性層，而製造設有該熱變性層的區域的面側成為凸面而翹曲之單結晶基板。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之單結晶基板的製造方法，其特徵在於設有該熱變性層的區域是該第一區域。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：對該單結晶基板進行的上述雷射的照射，是從該單結晶基板的該第一區域那一側的面進行。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之單結晶基板的製造方法，其特徵在於設有該熱變性層的區域是該第二區域。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：對該單結晶基板進行的上述雷射的照 射，是從該單結晶基板的該第二區域的面進行。
  20. 如申請專利範圍第15至19項任一項所述之單結晶基板的製造方法，其特徵在於該雷射照射，是以滿足下列A與B的至少其中之一記載的照射條件的方式而實施：<照射條件A>．雷射波長：200nm~350nm．脈衝寬度：奈秒等級(order)<照射條件B>．雷射波長：350nm~2000nm．脈衝寬度：毫微微(femto)秒等級(order)~微微(pico)秒等級(order)。
  21. 一種具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於至少經過以下步驟來製造具多層膜之單結晶基板：一多層膜形成步驟，一單結晶基板是在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一區域內設有一熱變性層，且設有該熱變性層的區域的面側成為凸面而翹曲，而在翹曲的該單結晶基板的該第二區域的面，形成具有二層以上的一多層膜。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於設有該熱變性層的區域是該第一區域。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：對於該基板的厚度方向的相對位置，將該第一區域的 那一側的面視為0%、將該第二區域那一側的面視為100%時；該熱變性層是設在該單結晶基板的厚度方向的5%以上、不滿50%的範圍內。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於設有該熱變性層的區域是該第二區域。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：對於該基板的厚度方向的相對位置，將該第一區域的那一側的面視為0%、將該第二區域那一側的面視為100%時；該熱變性層是設在基板的厚度方向的大於50%、95%以下的範圍內。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：至少經由一熱變性層形成步驟，而製造該第一區域的面側成為凸面而翹曲之單結晶基板；其中該熱變性層形成步驟是藉由從該單結晶基板的一個面側照射雷射，而在該基板的厚度方向予以二等分而得的該第一區域及該第二區域構成的二個區域中，在該第一區域內，形成該熱變性層；其後，對該單結晶基板實施該多層膜形成步驟。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之具多層膜之單結晶 基板的製造方法，其特徵在於：對該單結晶基板進行的上述雷射的照射，是從該單結晶基板的該第一區域那一側的面進行。
  28. 如申請專利範圍第25項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：至少經由一熱變性層形成步驟，而製造該第二區域的面側成為凸面而翹曲之單結晶基板；其中該熱變性層形成步驟是藉由從該單結晶基板的一個面側照射雷射，而在該基板的厚度方向予以二等分而得的該第一區域及該第二區域構成的二個區域中，在該第二區域內，形成該熱變性層；其後，對該單結晶基板實施該多層膜形成步驟。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：對該單結晶基板進行的上述雷射的照射，是從該單結晶基板的該第二區域那一側的面進行。
  30. 如申請專利範圍第26至29項任一項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於該雷射照射，是以滿足下列A與B的至少其中之一記載的照射條件的方式而實施：<照射條件A>．雷射波長：200nm~350nm．脈衝寬度：奈秒等級(order)<照射條件B> ．雷射波長：350nm~2000nm．脈衝寬度：毫微微(femto)秒等級(order)~微微(pico)秒等級(order)。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：將該熱變性層形成為與該多層膜平行。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於是將該熱變性層形成為描繪出相對於該單結晶基板的平面方向之選自下列形狀的至少其中之一的圖形：i)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀；ii)規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的圓或橢圓之形狀；iii)同心圓狀；iv)相對於該單結晶基板的中心點大致成點對稱而形成的形狀；v)相對於通過該單結晶基板的中心點的直線大致成線對稱而形成的形狀；vi)條紋形狀；以及vii)螺旋形狀。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：上述規則性地配置複數個同一形狀及同一尺寸的多角形之形狀是格狀。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於構成該格狀圖形的線的間距(pitch)是在50μm-2000μm的範圍內。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：在設置該熱變性層、形成該多層膜前的該單結晶基板的曲率是在200km-1 以下的範圍內。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：該基板的材質是藍寶石。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：該基板的直徑是50mm以上、300mm以下。
  38. 如申請專利範圍第37項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：該基板的厚度是0.05mm以上、5.0mm以下。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之具多層膜之單結晶基板的製造方法，其特徵在於：構成該多層膜的至少一層是一氮化物半導體結晶層。
  40. 一種元件製造方法，其特徵在於：藉由至少經由一多層膜形成步驟來製造具多層膜之單結晶基板：該多層膜形成步驟中，一單結晶基板是在基板的厚度方向予以二等分而得的第一區域及第二區域構成的二個區域中，在上述任一區域內設有一熱變性層，且設有該熱變 性層的區域的面側成為凸面而翹曲，而在翹曲的該單結晶基板的該第二區域的面，形成具有二層以上的一多層膜；以及再至少經由一元件部分形成步驟，對該具多層膜之單結晶基板的該多層膜至少施以圖形化處理，而製作作為選自發光元件、光發電元件、半導體元件的任一種元件的元件部分，而製造包含該元件部分與具有大致對應該元件部分的尺寸的單結晶基板之元件。
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