(57)【要約】【課題】切断により失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減することが可能な、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法を提供する。【解決手段】第１及び第２の面を有するＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法であって、（ｉ）単結晶に対して透過性を有する波長のレーザービームを、第１の面に照射する工程であって、（ｉａ）第１の面から所定の深さにおいてレーザービームが集光するように、レーザービームを第１の面から単結晶に入射させること、（ｉｂ）レーザービームの集光点と単結晶とを面内方向に相対的に移動させること、及び、（ｉｃ）集光点の軌跡に沿った改質領域および改質領域から伸長するクラックを単結晶中に形成させることを含む工程と、（ｉｉ）クラックを起点として単結晶を分離する工程とを含み、レーザービームの集光点が通る位置における単結晶中のＳｉ濃度が５×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以下である、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法であって、
前記単結晶は、第１の面、及び、該第１の面と反対側の第２の面を有し、
前記方法は、
（ｉ）前記単結晶に対して透過性を有する波長のレーザービームを、前記第１の面に照射する工程であって、
（ｉａ）前記第１の面から所定の深さにおいて前記レーザービームが集光するように、前記レーザービームを前記第１の面から前記単結晶に入射させることと、
（ｉｂ）前記レーザービームの集光点と前記単結晶とを、前記第１の面の面内方向に相対的に移動させることと、
（ｉｃ）前記集光点の軌跡に沿った改質領域、及び、該改質領域から伸長するクラックを、前記単結晶中に形成させることと
を含む工程と、
（ｉｉ）前記工程（ｉ）の後、前記クラックを起点として、前記単結晶を、前記第１の面を有する板状体である第１の部分と、前記第２の面を有する第２の部分とに分離する工程と
を含み、
前記レーザービームの集光点が通る位置において、前記単結晶中のＳｉ濃度が５×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であることを特徴とする、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項２】
前記ＩＩＩ族窒化物単結晶は、
前記第１の面を有する第１の層と、
前記第２の面を有する第２の層と
を含み、
前記第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）と、前記第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）とが異なっている、
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項３】
前記第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）が、前記第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）より低い、
請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項４】
前記工程（ｉ）において、前記集光点は、前記第１の層および前記第２の層のうち、前記Ｃ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度がより低い方の層中に位置決めされる、
請求項２又は３に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項５】
前記工程（ｉ）において、前記改質領域は、前記単結晶中に複数形成される、
請求項１〜４のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項６】
前記工程（ｉ）において、前記レーザービームのエネルギーが時間的に変調される、
請求項１〜５のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項７】
前記工程（ｉ）において、前記レーザービームがパルスレーザーである、
請求項１〜５のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項８】
前記工程（ｉ）において、前記パルスレーザーのパルスエネルギーが時間的に変調される、
請求項７に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項９】
前記パルスエネルギーの変調周波数が、０．０１〜１００ｋＨｚの範囲内であって、且つ前記パルスレーザーの繰り返し周波数の１／２倍以下である、
請求項８に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ族窒化物単結晶が窒化アルミニウム単結晶である、
請求項１〜９のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項１１】
（ｉｉｉ）前記工程（ｉｉ）の後、前記第２の部分の分離面を研磨する工程
をさらに含む、請求項１〜１０のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項１２】
（ｉｖ）前記工程（ｉｉ）の後、前記第１の部分の分離面を研磨する工程
をさらに含む、請求項１〜１１のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【請求項１３】
（Ａ）ＩＩＩ族窒化物単結晶をレーザービーム照射で切断してベース基板を得る工程と、
（Ｂ）前記ベース基板を１２００〜１８００℃で加熱処理する工程と、
（Ｃ）前記ベース基板上に、気相成長法によりＩＩＩ族窒化物単結晶層を成長させる工程と
を上記順に含むことを特徴とする、ＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法。
【請求項１４】
（Ｄ）前記工程（Ｂ）の後、前記工程（Ｃ）の前に、前記ベース基板の切断面を研磨する工程
をさらに含む、請求項１３に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法。
【請求項１５】
前記工程（Ａ）が、請求項１〜１２のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法により行われる、
請求項１３又は１４に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物単結晶の新規な切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウムといったＩＩＩ族窒化物半導体は広範囲のバンドギャップエネルギーの値を有しており、それらのバンドギャップエネルギーは、それぞれ６．２ｅＶ程度、３．４ｅＶ程度、０．７ｅＶ程度である。これらのＩＩＩ族窒化物半導体は任意の組成の混晶半導体をつくることが可能であり、その混晶組成によって、上記のバンドギャップの間の値を取ることが可能である。
【０００３】
したがって、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いることにより、原理的には赤外光から紫外光までの広範囲な発光素子を作ることが可能となる。特に、アルミニウム系ＩＩＩ族窒化物半導体（主に窒化アルミニウムガリウム混晶）を用いた発光素子によれば、紫外領域等の短波長での発光が可能となる。
【０００４】
ＩＩＩ族窒化物半導体（例えばアルミニウム系ＩＩＩ族窒化物半導体）を用いた発光素子は、従来の半導体発光素子と同様に、基板上に厚さが数ミクロン程度の半導体単結晶の薄膜（具体的にはｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層となる薄膜）を順次積層することにより製造可能である。このような半導体単結晶の薄膜を形成する方法としては、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metalorganic Chemical Vapor Deposition）法等の結晶成長方法が知られている。
【０００５】
現在、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造にあたっては、基板としての結晶品質、紫外光透過性、量産性およびコストの観点から、サファイア基板が一般的に採用されている。しかし、サファイア基板上にＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を形成した場合、サファイア基板と半導体発光素子の各層を構成するＩＩＩ族窒化物（例えば窒化アルミニウムガリウム等）との間の格子定数や熱膨張係数等の違いに起因して、結晶欠陥（ミスフィット転位）やクラック等が生じ、素子の発光性能を低下させる原因になる。
【０００６】
これらの問題を解決するためには、素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体薄膜に近い格子定数および熱膨張係数を有する基板を採用することが望ましい。ＩＩＩ族窒化物半導体薄膜を成長させるための基板としては、ＩＩＩ族窒化物単結晶基板が最も適しているといえる。例えばアルミニウム系ＩＩＩ族窒化物半導体薄膜を形成する基板としては、窒化アルミニウム単結晶基板や窒化アルミニウムガリウム単結晶基板が最適である。
【０００７】
ＩＩＩ族窒化物単結晶を基板として用いるには、機械的強度の観点から該単結晶が或る程度（例えば１０μｍ以上。）の厚さを有することが好ましい。ＭＯＣＶＤ法はＭＢＥ法に比べて結晶成長が速いため、ＩＩＩ族窒化物単結晶基板の製造に適しているといえる。またＭＯＣＶＤ法よりもさらに結晶成長の速いＩＩＩ族窒化物単結晶の成長方法として、ハイドライド気相エピタキシー（ＨＶＰＥ：Hydride Vapor Phase Epitaxy）法（特許文献１〜３参照）および物理気相成長（ＰＶＴ：Physical Vapor Transport）法が知られている。ＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法によるＩＩＩ族窒化物単結晶の成長は、ＩＩＩ族原料ガスと、窒素源ガスとを反応器中に供給し、両者のガスを加熱されたベース基板上で反応させることにより行われる。ＰＶＴ法は本質的に昇華法であり、ＰＶＴ法による窒化アルミニウム単結晶の成長は、例えば、窒素雰囲気中で窒化アルミニウム原料を加熱して昇華させ、生じた蒸気をベース基板上で窒化アルミニウム結晶として再析出させることにより行われる。
【０００８】
ベース基板上に成長されたＩＩＩ族窒化物単結晶を板状に切断することによりウェハが得られ、該ウェハを研磨して表面のダメージ層を除去することによりＩＩＩ族窒化物単結晶基板が得られる。ＩＩＩ族窒化物単結晶を板状に切断（スライス）する手段としては、ワイヤーソウが一般的に用いられている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開２０１３／１９１１４０号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−３３２５８６号公報
【特許文献３】特許第４４５３９７３号公報
【特許文献４】国際公開２０１６／０７６２７０号パンフレット
【特許文献５】特開２０１６−１１１１４３号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】E. Kim, et al., "4H-SiC wafer slicing by using femtosecond laser double-pulses", Optical Materials Express, 2017, 7(7), 2450-2460.
【非特許文献２】I. Miyamoto, et al., "Internal modification of glass by ultrashort laser pulse and its application to microwelding", Applied Physics A, 2014, 114, 187-208.
【非特許文献３】A. Nakamura, et al., "Suppression of stress and crack generation in local glass melting by picosecond laser irradiation at a high repetition rates with temporal energy modulation", Proceedings of LPM, A077, P-33 (2017).
【非特許文献４】A. Nakamura, et al., "Suppression of stress and crack generation in local glass melting by picosecond laser irradiation at a high repetition rates with temporal energy modulation", Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 2017, 12(2), 126-131.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ワイヤーソウによる切断においては、ワイヤーソウの刃の厚みに応じて、ＩＩＩ族窒化物単結晶のうち無視できない量（厚みにして例えば約数百μｍ）が失われる。  
【００１２】
また、切断の際に切断面近傍に形成されるダメージ層は、当該切断面上に成長されるＩＩＩ族窒化物単結晶の結晶品質に悪影響を及ぼす。したがって単結晶切断後に切断面を研磨する際には、表面の凹凸だけでなくダメージ層をも除去する必要がある。そのため切断後の研磨においても無視できない量のＩＩＩ族窒化物単結晶が失われている。
【００１３】
本発明の第１の課題は、切断により失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減することが可能な、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法を提供することである。
【００１４】
本発明の第２の課題は、ＩＩＩ族窒化物単結晶を切断して得たベース基板上にＩＩＩ族窒化物単結晶層を気相成長させるにあたり、切断後の研磨により失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減することが可能な、ＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
特許文献５には、第一の面、第二の面、第一の面から第二の面に至るｃ軸、及びｃ軸に直交するｃ面を有する六方晶ＳｉＣ単結晶インゴットからウェハを生成する方法であって、（ｉ）インゴットに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を第一の面から生成するウェハの厚みに相当する深さに位置づけると共に、集光点とインゴットとを相対的に移動してレーザービームを第一の面に照射し、第一の面に平行な改質層および該改質層から伸長するクラックを形成して分離起点を形成する分離起点形成ステップと、（ｉｉ）分離起点からウェハの厚みに相当する板状物をインゴットから剥離して単結晶ウェハを生成するウェハ剥離ステップと、を上記順に備え、（ｉ）分離起点形成ステップは、（ｉ−ａ）第一の面の垂線に対してｃ軸がオフ角分傾き、第一の面とｃ面との間にオフ角が形成される方向と直交する方向にレーザービームの集光点を相対的に移動して直線状の改質層を形成する改質層形成ステップと、（ｉ−ｂ）該オフ角が形成される方向に集光点を相対的に移動して所定量インデックスするインデックスステップと、を含むことを特徴とするウェハの生成方法が記載されている。特許文献５に記載のウェハの生成方法によれば、インゴットから効率よくウェハを生成できると主張されている。
【００１６】
ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断をワイヤーソウに代えて例えば特許文献５に記載のようにレーザー照射により行うことができれば、切断の際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶を低減できると考えられる。しかしながら、本発明者らがＡｌＮ単結晶等のＩＩＩ族窒化物単結晶について特許文献５に記載の方法と類似のやり方でレーザー照射による切断を試みたところ、所望の深さにレーザーを集光しても、集光点にクラックが発生しない場合があることが判明した。
【００１７】
本発明者らは、ＩＩＩ族窒化物単結晶にレーザーを照射した際に集光点にクラックを発生させるには、ＩＩＩ族窒化物単結晶中の特定の不純物の濃度が重要であることを見出した。さらに本発明者らは、該特定の不純物の濃度が高いＩＩＩ族窒化物単結晶層と、該特定の不純物の濃度が低いＩＩＩ族窒化物単結晶層との積層体に対して、当該２つの層の境界近傍にレーザーを集光すると、後者の層に選択的にクラックが発生することを見出した。
【００１８】
本発明は、次の［１］〜［１５］の形態を包含する。
［１］  ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法であって、
前記単結晶は、第１の面、及び、該第１の面と反対側の第２の面を有し、
前記方法は、
（ｉ）前記単結晶に対して透過性を有する波長のレーザービームを、前記第１の面に照射する工程であって、
（ｉａ）前記第１の面から所定の深さにおいて前記レーザービームが集光するように、前記レーザービームを前記第１の面から前記単結晶に入射させることと、
（ｉｂ）前記レーザービームの集光点と前記単結晶とを、前記第１の面の面内方向に相対的に移動させることと、
（ｉｃ）前記集光点の軌跡に沿った改質領域、及び、該改質領域から伸長するクラックを、前記単結晶中に形成させることと
を含む工程と、
（ｉｉ）前記工程（ｉ）の後、前記クラックを起点として、前記単結晶を、前記第１の面を有する板状体である第１の部分と、前記第２の面を有する第２の部分とに分離する工程と
を含み、
前記レーザービームの集光点が通る位置において、前記単結晶中のＳｉ濃度が５×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であることを特徴とする、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００１９】
［２］  前記ＩＩＩ族窒化物単結晶は、
前記第１の面を有する第１の層と、
前記第２の面を有する第２の層と
を含み、
前記第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）と、前記第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）とが異なっている、［１］に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２０】
［３］  前記第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）が、前記第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）より低い、［２］に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２１】
［４］  前記工程（ｉ）において、前記集光点は、前記第１の層および前記第２の層のうち、前記Ｃ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度がより低い方の層中に位置決めされる、［２］又は［３］に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２２】
［５］  前記工程（ｉ）において、前記改質領域は、前記単結晶中に複数形成される、［１］〜［４］のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２３】
［６］  前記工程（ｉ）において、前記レーザービームのエネルギーが時間的に変調される、［１］〜［５］のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２４】
［７］  前記工程（ｉ）において、前記レーザービームがパルスレーザーである、［１］〜［５］のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２５】
［８］  前記工程（ｉ）において、前記パルスレーザーのパルスエネルギーが時間的に変調される、［７］に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２６】
［９］  前記パルスエネルギーの変調周波数が、０．０１〜１００ｋＨｚの範囲内であって、且つ前記パルスレーザーの繰り返し周波数の１／２倍以下である、［８］に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２７】
［１０］  前記ＩＩＩ族窒化物単結晶が窒化アルミニウム単結晶である、［１］〜［９］のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２８】
［１１］  （ｉｉｉ）前記工程（ｉｉ）の後、前記第２の部分の分離面を研磨する工程をさらに含む、［１］〜［１０］のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００２９】
［１２］  （ｉｖ）前記工程（ｉｉ）の後、前記第１の部分の分離面を研磨する工程をさらに含む、［１］〜［１１］のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法。
【００３０】
［１３］  （Ａ）ＩＩＩ族窒化物単結晶をレーザービーム照射で切断してベース基板を得る工程と、
（Ｂ）前記ベース基板を１２００〜１８００℃で加熱処理する工程と、
（Ｃ）前記ベース基板上に、気相成長法によりＩＩＩ族窒化物単結晶層を成長させる工程と、を上記順に含むことを特徴とする、ＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法。
【００３１】
［１４］  （Ｄ）前記工程（Ｂ）の後、前記工程（Ｃ）の前に、前記ベース基板の切断面を研磨する工程をさらに含む、［１３］に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法。
【００３２】
［１５］  前記工程（Ａ）が、［１］〜［１２］のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法により行われる、［１３］又は［１４］に記載のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の第１の態様に係るＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法によれば、切断により失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減することが可能である。
【００３４】
本発明の第２の態様に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法によれば、ＩＩＩ族窒化物単結晶を切断して得たベース基板上にＩＩＩ族窒化物単結晶層を気相成長させるにあたり、切断後の研磨により失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ１０を説明するフローチャートである。
【図２】（Ａ）切断方法Ｓ１０において切断されるＩＩＩ族窒化物単結晶１０を模式的に説明する平面図である。（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（Ａ）工程Ｓ１におけるレーザー照射の態様を模式的に説明する断面図である。（Ｂ）図３（Ａ）におけるレーザー照射によって生じる改質領域ＲＭ及びクラックＣ１を模式的に説明する断面図である。
【図４】（Ａ）工程Ｓ１における集光点ＦＳの移動の形態の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。（Ｂ）図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（Ｃ）図４（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】（Ａ）工程Ｓ１における集光点ＦＳの移動の形態の他の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。（Ｂ）図５（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（Ｃ）図５（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。（Ｄ）図５（Ａ）のＤ−Ｄ矢視図である。
【図６】（Ａ）工程Ｓ１における集光点ＦＳの移動の形態の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。（Ｂ）工程Ｓ１における集光点ＦＳの移動の形態の他の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。
【図７】（Ａ）工程Ｓ１における集光点ＦＳの移動の形態の他の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】時間的に変調されたレーザーエネルギーの波形を模式的に説明する図である。（Ａ）正弦波状に変調されたレーザーエネルギーの波形を模式的に説明するグラフである。（Ｂ）三角波状に変調されたレーザーエネルギーの波形を模式的に説明するグラフである。（Ｃ）方形波状に変調されたレーザーエネルギーの波形を模式的に説明するグラフである。
【図９】（Ａ）工程Ｓ１を経た単結晶１０を模式的に説明する断面図である。（Ｂ）工程Ｓ２後の第１の部分２０及び第２の部分３０を模式的に説明する断面図である。（Ｃ）工程Ｓ２における引っ張り力の印加を説明する図である。
【図１０】工程Ｓ２におけるせん断力の印加を説明する図である。
【図１１】工程Ｓ２におけるねじり力の印加を説明する図である。
【図１２】他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ２０を説明するフローチャートである。
【図１３】（Ａ）切断方法Ｓ２０において切断されるＩＩＩ族窒化物単結晶１１０を模式的に説明する平面図である。（Ｂ）図１３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】（Ａ）工程Ｓ２１におけるレーザー照射の態様を模式的に説明する断面図である。（Ｂ）図１４（Ａ）におけるレーザー照射によって生じる改質領域ＲＭ及びクラックＣ１を模式的に説明する断面図である。
【図１５】（Ａ）工程Ｓ２１を経た単結晶１１０を模式的に説明する断面図である。（Ｂ）は工程Ｓ２２後の第１の部分１２０及び第２の部分１３０を模式的に説明する断面図である。
【図１６】他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ３０を説明するフローチャートである。
【図１７】（Ａ）分離工程Ｓ２２を経た後の第１の部分１２０及び第２の部分１３０を模式的に説明する断面図である。（Ｂ）工程Ｓ３３を経た後の第１の部分１２０’、及び、工程Ｓ３４を経た後の第２の部分１３０’を模式的に説明する断面図である。
【図１８】反射型の球面収差補正手段を用いる光学系の一例を模式的に説明する断面図である。
【図１９】一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法Ｓ１００を説明するフローチャートである。
【図２０】製造方法Ｓ１００の各工程を断面図を用いて模式的に説明する図である。
【図２１】他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法Ｓ２００を説明するフローチャートである。
【図２２】製造方法Ｓ２００の各工程を断面図を用いて模式的に説明する図である。
【図２３】他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法Ｓ３００を説明するフローチャートである。
【図２４】製造方法Ｓ３００の各工程を断面図によって模式的に説明する図である。
【図２５】他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法Ｓ４００を説明するフローチャートである。
【図２６】製造方法Ｓ４００の各工程を断面図によって模式的に説明する図である。
【図２７】比較参考例１におけるレーザー照射後のＡｌＮ単結晶層１の断面の光学顕微鏡写真である。
【図２８】参考例１におけるレーザー照射後のＡｌＮ単結晶層２の断面の光学顕微鏡写真である。
【図２９】参考例２におけるレーザー照射後の積層体試料１の断面の光学顕微鏡写真である。
【図３０】参考例３におけるレーザー照射後の積層体試料１の断面の光学顕微鏡写真である。
【図３１】参考例４におけるレーザー照射後のＡｌＮ単結晶層４の断面の光学顕微鏡写真である。
【図３２】（Ａ）実施例１における照射工程後の積層体試料１をＡｌＮ単結晶層３の側から平面視で観察した光学顕微鏡写真である。（Ｂ）実施例１における照射工程後の積層体試料１の、集光点の軌跡と直交する断面の光学顕微鏡写真である。
【図３３】実施例２における照射工程後の積層体試料１の、集光点の軌跡に直交する断面の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の上記した作用および利得は、以下に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。なお、図面は必ずしも正確な寸法を反映したものではない。また図では、一部の符号およびハッチングを省略することがある。本明細書においては特に断らない限り、数値Ａ及びＢについて「Ａ〜Ｂ」という表記は「Ａ以上Ｂ以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Ｂのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Ａにも適用されるものとする。また「又は」及び「若しくは」の語は、特に断りのない限り論理和を意味するものとする。また要素Ｅ１及びＥ２について「Ｅ１及び／又はＥ２」という表記は「Ｅ１若しくはＥ２、又はそれらの組み合わせ」を意味するものとし、要素Ｅ１、…、ＥＮ（Ｎは３以上の整数）について「Ｅ１、…、ＥＮ−１、及び／又はＥＮ」という表記は「Ｅ１、…、ＥＮ−１、若しくはＥＮ、又はそれらの組み合わせ」を意味するものとする。
【００３７】
＜１．ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法（１）＞
図１は、一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ１０（以下において「切断方法Ｓ１０」又は単に「方法Ｓ１０」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１に示すように、切断方法Ｓ１０は、照射工程Ｓ１と、分離工程Ｓ２とを有する。
【００３８】
（ＩＩＩ族窒化物単結晶１０）
図２（Ａ）は、方法Ｓ１０において切断されるＩＩＩ族窒化物単結晶１０（以下において単に「単結晶１０」ということがある。）を模式的に説明する平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、単結晶１０は、第１の面１０ａ、及び、第１の面１０ａとは反対側の第２の面１０ｂを有している。一の実施形態において、単結晶１０は、組成式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表されるＩＩＩ族窒化物単結晶である。一の好ましい実施形態において、単結晶１０は、組成式ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で表されるＩＩＩ族窒化物単結晶である。一の好ましい実施形態において、単結晶１０はＡｌＮ単結晶またはＧａＮ単結晶である。一の典型的な実施形態において、単結晶１０はＡｌＮ単結晶である。単結晶１０は、ＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法等の気相成長法により成長された単結晶であってもよく、ＰＶＴ法により成長された単結晶であってもよい。
【００３９】
（照射工程Ｓ１）
照射工程Ｓ１（以下において単に「工程Ｓ１」ということがある。）は、ＩＩＩ族窒化物単結晶１０に対して透過性を有する波長のレーザービームＬＢを、第１の面１０ａに照射する工程である。レーザービームＬＢは、パルスレーザーであってもよく、ＣＷ（連続波）レーザーであってもよいが、光強度の観点からレーザービームＬＢとしてはパルスレーザーを好ましく用いることができる。
【００４０】
本明細書において、ある波長のレーザービームが単結晶に対して「透過性を有する」とは、当該波長（レーザービームがパルスレーザーである場合には、その中心周波数に対応する波長。）の光をコリメート光として当該単結晶に入射させた場合における、下記式（１）を満たす吸光係数βが２０ｃｍ−１未満であることを意味する。
Ａ＝βＬ    …（１）
（式（１）中、Ａは吸光度を表し、βは吸光係数（単位：ｃｍ−１）を表し、Ｌは単結晶中の光路長（単位：ｃｍ）を表す。）
吸光度Ａは下記式（２）で表される。
Ａ＝−ｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ０）  …（２）
（式（２）中、Ｉは透過光強度（単位：Ｗ／ｍ２）を表し、Ｉ０は入射光強度（単位：Ｗ／ｍ２）を表す。）
吸光係数の測定にあたっては、当該単結晶中における多光子吸収等の非線形光学現象が無視できる強度の入射光を用いるものとする。ＩＩＩ族窒化物単結晶に対するそのような強度は例えば１Ｗ／ｍ２未満である。単結晶中の光路が２つ以上の異なる領域Ｄ１、…、ＤＮを通る場合には、当該波長のレーザービームが「単結晶に対して透過性を有する」とは、当該領域Ｄ１、…、ＤＮの吸光係数β１、…、βＮがいずれも２０ｃｍ−１未満であることを意味する。
【００４１】
そのようなレーザービームＬＢの波長（レーザービームがパルスレーザーである場合には、中心周波数に対応する波長。）は、単結晶１０の吸収スぺクトルに表れる長波長側の吸収端よりも長い波長とすることができる。例えば単結晶１０がＡｌＮ単結晶である場合には、レーザービームＬＢの波長は具体的には例えば２１０ｎｍ超１５００ｎｍ以下とすることができる。そのような発光波長を有するレーザーの例としては、チタンサファイアレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（高調波レーザーを含む）等を挙げることができる。また例えば単結晶１０がＧａＮ単結晶である場合には、レーザービームＬＢの波長は具体的には例えば３６５ｎｍ超１５００ｎｍ以下とすることができる。そのような発光波長を有するレーザーの例としては、チタンサファイアレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（高調波レーザーを含む）等を挙げることができる。
【００４２】
工程Ｓ１は、（ｉａ）第１の面１０ａから所定の深さｄにおいてレーザービームＬＢが集光するように、レーザービームＬＢを第１の面１０ａから単結晶１０に入射させること、（ｉｂ）レーザービームＬＢの集光点ＦＳと単結晶１０とを、第１の面１０ａの面内方向に相対的に移動させること、及び、（ｉｃ）集光点ＦＳの軌跡に沿った改質領域ＲＭ、及び、該改質領域ＲＭから伸長するクラックＣを、単結晶１０中に形成させることを含む。
【００４３】
図３（Ａ）は、工程Ｓ１におけるレーザー照射の態様を模式的に説明する断面図であり、図２（Ｂ）に対応する図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるレーザー照射によって生じる改質領域ＲＭ及びクラックＣ１を模式的に説明する断面図である。図の可読性のため、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）においては単結晶１０の断面にハッチングを施していない。以下においても同様に、図の可読性のためハッチングを省略することがある。
【００４４】
図３（Ａ）に示すように、レーザービームＬＢは、レンズＬ１及び球面収差補正プレートＣＰ１を経て第１の面１０ａから単結晶１０内部に入射し、第１の面１０ａから所定の深さｄに位置決めされた集光点ＦＳにおいて集光した後、第２の面１０ｂから単結晶１０外部に出射する（上記（ｉａ））。レンズＬ１によりレーザービームＬＢが集光され、球面収差補正プレートＣＰ１によりレンズＬ１の球面収差が補正される。球面収差補正プレートＣＰ１としては、球面収差補正用位相パターンを備える公知の球面収差補正プレートや、球面収差補正用位相パターンを表示可能な透過型液晶空間光位相変調器を特に制限なく用いることができる。なお、後述するように、レーザービームＬＢのエネルギー（レーザービームＬＢとしてパルスレーザーを用いる場合にはそのパルスエネルギー（１パルスあたりのエネルギー）。）を時間的に変調してもよい。
【００４５】
このレーザー照射により、図３（Ｂ）に示すように、単結晶１０中の集光点ＦＳ近傍に、改質領域ＲＭ、及び、該改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１が形成される（上記（ｉｃ））。典型的な実施形態において、改質領域ＲＭは通常、先細の形状を有しており、クラックＣ１は通常、レーザービームＬＢの光軸（照射方向：図３（Ａ）（Ｂ）紙面上下方向）に交差する面方向に伸長する。原理によって限定されることを意図するものではないが、改質領域ＲＭ及びクラックＣ１は、レーザービームＬＢの照射により、集光点ＦＳ近傍において単結晶１０が局所的に急激に加熱されることにより形成されると考えられる。集光点ＦＳ近傍における急激な局所的加熱は、集光によって光強度が局所的に高くなることにより、多光子イオン化（又はトンネルイオン化）及びそれに引き続いて発生するアバランシェイオン化により集光点ＦＳ近傍にプラズマ電子が発生することに起因すると考えられる。またクラックＣ１が改質領域ＲＭからレーザービームＬＢの光軸に交差する面方向に伸長することは、集光点ＦＳ近傍における温度勾配が面内方向（レーザービームＬＢの光軸に直交する方向）には略等方的になり、したがって熱応力も面内方向には略等方的になること、及び、プラズマ電子が存在する領域は集光点ＦＳ近傍の多光子イオン化（又はトンネルイオン化）が起きた点（開始点）から光源方向（図３（Ａ）紙面上側）に向けてレーザー光のエネルギーを吸収しつつ略柱状または略円錐状に伸長するため、集光点ＦＳ近傍では光軸方向に大きな熱応力勾配が発生すること、に起因すると考えられる。
【００４６】
クラックＣ１の確実な形成をより容易にする観点からは、第１の面１０ａは、ｃ面、又は、ｃ面からｍ軸および／またはａ軸方向に傾斜した傾斜ｃ面であることが好ましい。該傾斜ｃ面のｍ軸方向への傾斜角は好ましくは０．００°以上１．００°以下、ａ軸方向への傾斜角は好ましくは０．００°以上１．００°以下（ただしｍ軸方向への傾斜角およびａ軸方向への傾斜角のうち少なくとも一方は０．００°超）である。ただし、上記の通りクラックＣ１はレーザービームＬＢの光軸と交差する面方向に伸長するため、第１の面１０ａは、ｃ面や傾斜ｃ面以外の面、例えばａ面やｍ面であってもよい。
【００４７】
工程Ｓ１においては、レーザービームＬＢの集光点ＦＳが通る位置において、単結晶１０中のＳｉ（ケイ素）濃度が５．０×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以下である必要がある。該Ｓｉ濃度は好ましくは２．０×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であり、一の実施形態において７．０×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であり得る。各集光点ＦＳの位置における単結晶１０中のＳｉ濃度が上記上限値以下であることにより、各集光点ＦＳの近傍に改質領域ＲＭおよび該改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１を確実に形成させることが可能になる。原理によって限定されることを意図するものではないが、ＩＩＩ族窒化物単結晶中、ＩＩＩ族元素に代えてＳｉ原子が入ったサイトにおいて熱応力が緩和されることにより、急激な局所的加熱によるクラック発生が抑制されると考えられる。上記Ｓｉ濃度の下限値は特に制限されるものではないが、例えば１．０×１０１４ａｔｏｍ／ｃｍ３以上であり得る。
【００４８】
工程Ｓ１において、レーザービームＬＢの集光点ＦＳが通る位置における単結晶１０中のＣ（炭素）、Ｏ（酸素）、及びＳｉの合計濃度は、好ましくは２．５×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３未満、より好ましくは１．０×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３未満である。各集光点ＦＳの位置におけるＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が上記上限値以下であることにより、各集光点ＦＳの近傍に改質領域ＲＭおよび該改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１を確実に形成させることがより容易になる。上記Ｃ、Ｏ、Ｓｉの合計濃度の下限値は特に制限されるものではないが、例えば１．０×１０１５ａｔｏｍ／ｃｍ３以上であり得る。
【００４９】
レーザービームＬＢを連続的または断続的に照射しながら、集光点ＦＳを単結晶１０に対して相対的に第１の面１０ａの面内方向に連続的または断続的に移動させること（上記（ｉｂ））により、集光点ＦＳの軌跡に沿って、一体に連続した又は複数の改質領域ＲＭ、及び改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１が形成される（上記（ｉｃ））。このようにして複数の位置から伸長したクラックＣ１、Ｃ１、…が分離の起点として作用する。集光点ＦＳを単結晶１０に対して相対的に移動させるにあたっては、単結晶１０を固定してレーザービームＬＢの光軸を移動してもよく、レーザービームＬＢの光軸を固定して単結晶１０を移動してもよく、単結晶１０及びレーザービームＬＢの光軸の両方を移動してもよい。ただし、レーザービームＬＢの光軸のぶれを抑制する観点からは、レーザービームＬＢの光軸を固定して、単結晶１０を移動する態様を好ましく採用できる。単結晶１０を移動するにあたっては、例えばＸ−Ｙステージ上に単結晶１０を配置する態様を好ましく採用できる。
【００５０】
図４（Ａ）は、工程Ｓ１における集光点ＦＳの移動の形態の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）においては、図面の可読性のため、一部の引き出し線および符号、ならびにハッチングを省略している。図４（Ａ）は、集光点ＦＳの深さｄを保ったまま、矢印Ａの向きに集光点ＦＳを一定間隔で移動してはレーザー照射を行うことを繰り返した場合における集光点ＦＳの軌跡（分布）を、単結晶１０の平面図に重ねて示している。この場合、図４（Ｂ）に示すように、レーザー照射が行われた位置に対応して、すなわち、各集光点の近傍に、改質領域ＲＭ、ＲＭ、…、及び各改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１、Ｃ１、…、が形成される。複数の異なる位置から伸長するクラックＣ１、Ｃ１、…、が相互に近接して形成されることにより、後述する分離工程Ｓ２における分離が容易になる。
【００５１】
図４（Ａ）では、矢印Ａ方向における集光点ＦＳの軌跡が離散的である例を挙げたが、分離工程Ｓ２における分離をより容易にする観点からは、集光点ＦＳの移動は連続的に行うことが好ましい。すなわち、連続的にレーザー照射を行いながら、集光点ＦＳを単結晶１０に対して連続的に移動することが好ましい。本明細書において「連続的にレーザー照射を行う」とは、連続的にＣＷレーザー照射を行う場合だけでなく、連続的にパルスレーザー照射を行う（レーザー光源のパルス発振を連続的に行い、その出力光を照射する）場合も包含する概念である。一般にパルスレーザーは短時間の発光を極めて高速に繰り返し、その発光間隔は集光点ＦＳ及び／又は単結晶１０の巨視的な移動速度に対して十分短いので、連続的にパルスレーザー照射を行いながら集光点ＦＳを単結晶１０に対して移動した際の集光点ＦＳの軌跡は連続であるものとみなせる。図５（Ａ）は、そのような集光点ＦＳの移動の形態の他の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５（Ｄ）は、図５（Ａ）のＤ−Ｄ矢視図である。図５（Ａ）〜（Ｄ）においては、図面の可読性のため、一部の引き出し線および符号、ならびにハッチングを省略している。図５（Ａ）は、矢印Ａの方向に移動された集光点ＦＳの軌跡を、太線として単結晶１０の平面図に重ねて示している。図５（Ａ）においては、レーザー照射を行いながら、単結晶１０に対して矢印Ａの方向に集光点ＦＳを連続的に移動している。すなわち、集光点ＦＳが単結晶１０内部を第１の面１０の面内方向に直線的に走査するようにレーザービームＬＢの光軸を単結晶１０に対して連続的に移動しながら、連続的にレーザー照射を行っている。集光点ＦＳを単結晶に対して連続的に移動する速度は、例えば１〜１０００μｍ／ｓとすることができる。
【００５２】
分離工程Ｓ２における分離を容易にする観点からは、クラックＣ１、Ｃ１、…は、面内方向の略全域にわたって分布するように形成されることが好ましい。図６（Ａ）は、工程Ｓ１におけるそのような集光点ＦＳの移動の形態の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。図６（Ａ）は、矢印Ａの方向に移動された集光点ＦＳの軌跡（分布）を、単結晶１０の平面図に重ねて示している。図６（Ａ）においては、第１の面１０ａ上に一定間隔の格子点を設定し、各格子点が集光点ＦＳとなるようにレーザー照射を行っている。隣接する格子点の間の間隔Ｗｓは、直線状に形成された改質領域ＲＭの片側からクラックＣ１が第１の面１０ａの面内方向に伸長する幅Ｗｃ（図５（Ｃ）参照）に対して、Ｗｓ≦２Ｗｃを満たすように選択される。
【００５３】
クラックＣ１の伸長幅Ｗｃは、例えば図５（Ａ）に示すように集光点ＦＳで単結晶１０内部を直線状に走査した試料について、集光点ＦＳの軌跡に交差する断面（図５（Ｃ））を光学顕微鏡で観察することにより知ることができる。なお、図５（Ａ）に示すように集光点ＦＳの軌跡が単結晶１０の周縁部に交差するように走査を行うと、単結晶１０の側面（図５（Ｄ）すなわち図５（Ａ）のＤ−Ｄ矢視図）には、断面（図５（Ｃ））と同様に改質領域ＲＭ及びクラックＣ１が表れる。したがって、クラックＣ１の伸長幅Ｗｃは、例えば図５（Ａ）に示すように集光点ＦＳの軌跡が単結晶１０の周縁部に交差するように集光点ＦＳで単結晶１０内部を走査した試料の側面（端面）を光学顕微鏡で観察することによっても知ることができる。
【００５４】
図６（Ｂ）は、工程Ｓ１における集光点ＦＳの移動の形態の他の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。図６（Ｂ）は、矢印Ｂの方向に移動された集光点ＦＳの軌跡を、太線として単結晶１０の平面図に重ねて示している。図６（Ｂ）においては、集光点ＦＳが単結晶１０内部を第１の面１０の面内方向に直線状に走査するようにレーザービームＬＢの光軸を移動しながら、連続的にレーザー照射を行っている。そして１本の直線の走査が終わると、直前に走査した直線から一定の間隔Ｗｓだけ離れた次の直線の走査を行っている。図６（Ａ）の場合と同様に、隣接する走査線の間の間隔Ｗｓは、直線状に形成された改質領域ＲＭの片側からクラックＣ１が第１の面１０ａの面内方向に伸長する幅Ｗｃ（図５（Ｃ）参照）に対して、Ｗｓ≦２Ｗｃを満たすように選択される。
【００５５】
図６（Ａ）及び（Ｂ）では、集光点ＦＳが単結晶１０内部を離散的または連続的に直線状に移動する例を示したが、集光点ＦＳは曲線状に移動してもよい。図７（Ａ）は、そのような集光点ＦＳの移動の形態の他の一例を、単結晶１０の平面図を用いて模式的に説明する図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図７（Ａ）は、集光点ＦＳの軌跡を、太線として単結晶１０の平面図に重ねて示している。図７においては、集光点ＦＳが単結晶１０内部を第１の面１０の面内方向に同心円状に走査するようにレーザービームＬＢの光軸を移動しながら、連続的にレーザー照射を行っている。そして１つの円の走査が終わると、直前に走査した円から一定の間隔Ｗｓだけ離れた次の円の走査を行っている。隣接する走査線の間隔Ｗｓは、直線状に形成された改質領域ＲＭの片側からクラックＣ１が第１の面１０ａの面内方向に伸長する幅Ｗｃ（図５（Ｃ）参照）に対して、Ｗｓ≦２Ｗｃを満たすように選択される。集光点ＦＳをこのように曲線的に移動することによっても、図７（Ｂ）に示すように複数の異なる位置から伸長するクラックＣ１、Ｃ１、…、が相互に近接して形成される。
【００５６】
図７では、集光点ＦＳが単結晶１０内部を同心円状に移動する例を示したが、集光点ＦＳを曲線状に移動する形態は当該形態に限定されるものではない。例えば集光点ＦＳを螺旋状に移動することも可能である。集光点ＦＳの軌跡の形状如何に関わらず、第１の面１０ａの平面視透視（図６（Ａ）及び（Ｂ）、並びに図（７）参照。）において第１の面１０ａ内のいずれの位置についても距離Ｗｃ以内にいずれかの集光点ＦＳが存在するように照射を行うことにより、クラックＣ１、Ｃ１、…を第１の面１０ａの面内方向の略全域にわたって分布するように形成させることができる。
【００５７】
レーザービームＬＢがパルスレーザーであって、１パルスあたりのエネルギー（パルスエネルギー）を時間的に変調しない場合には、パルスエネルギーは好ましくは１〜１００μＪ、より好ましくは５〜９０μＪであり、一の実施形態において１０〜８０μＪであり得る。パルスエネルギーが上記下限値以上であることにより、集光点ＦＳ近傍に改質領域ＲＭおよびクラックＣ１をより確実に形成させることが可能になる。またパルスエネルギーが上記上限値以下であることにより、改質領域ＲＭの厚みを適正な範囲内に留めることが容易になる。パルス幅は例えば１０ｆｓ〜１００ｐｓとすることができ、パルスの繰り返し周波数は例えば１０Ｈｚ〜１ＭＨｚとすることができる。
【００５８】
集光点ＦＳの軌跡が離散的である場合、すなわち例えば図６（Ａ）に示すようにレーザービーム照射中は集光点ＦＳを単結晶１０に対して固定し、１つの集光点の照射が終了した後に集光点を移動して次の集光点の照射を行う場合には、各集光点におけるレーザービームＬＢの積算照射量は好ましくは０．１〜１００ｍＪ、より好ましくは１〜５０ｍＪである。各集光点の積算照射量が上記下限値以上であることにより、集光点ＦＳ近傍に改質領域ＲＭおよびクラックＣ１をより確実に形成させることが可能になる。また各集光点の積算照射量が上記上限値以下であることにより、改質領域ＲＭの厚みを適正な範囲内に留めることが容易になる。
【００５９】
集光点ＦＳの軌跡が連続的である場合、すなわち例えば図６（Ｂ）や図７（Ａ）に示すようにレーザービームＬＢを照射しながら集光点ＦＳを単結晶１０に対して相対的に移動する場合であって、レーザービームＬＢとしてパルスレーザーを用いる場合には、レーザービームＬＢの平均出力Ｐ（Ｗ）（Ｐ＝Ｅｆｒ；Ｅはパルスエネルギー（Ｊ）、ｆｒはパルスの繰り返し周波数（Ｈｚ）を表す。）の、集光点ＦＳの移動速度ｖ（ｍ／ｓ）に対する比（Ｐ／ｖ）が、１．０×１００〜１．０×１０５Ｊ／ｍであることが好ましく、１．０×１０１〜１．０×１０３Ｊ／ｍであることがより好ましい。比Ｐ／ｖが上記下限値以上であることにより、集光点ＦＳ近傍に改質領域ＲＭおよびクラックＣ１をより確実に形成させることが可能になる。また比Ｐ／ｖが上記上限値以下であることにより、改質領域ＲＭの厚みを適正な範囲内に留めることが容易になる。またレーザービームＬＢのパルスエネルギーＥ（Ｊ）のパルス幅τ（ｓ）に対する比Ｅ／τ（Ｗ）の、集光点ＦＳの移動速度ｖ（ｍ／ｓ）に対する比Ｅ／ｖτが、１．０×１０６〜１．０×１０１７Ｊ／ｍであることが好ましく、１．０×１０１０〜１．０×１０１５Ｊ／ｍであることがより好ましい。比Ｅ／ｖτが上記下限値以上であることにより、集光点ＦＳ近傍に改質領域ＲＭおよびクラックＣ１をより確実に形成させることが可能になる。また比Ｅ／ｖτが上記上限値以下であることにより、改質領域ＲＭの厚みを適正な範囲内に留めることが容易になる。
【００６０】
一の好ましい実施形態において、レーザービームＬＢの照射中に、レーザービームＬＢのエネルギー（レーザービームＬＢがパルスレーザーである場合にはパルスエネルギー。以下において単に「レーザーエネルギー」ということがある。）を時間的に変調することができる。原理によって限定されることを意図するものではないが、レーザービームの照射中、プラズマ電子の存在領域は、プラズマ電子と光電場との相互作用により移動し得る。例えばレーザーにより誘起されるプラズマ電子の電子温度を１ｅＶ、電子密度を１０１８ｃｍ−３と仮定すると、デバイ長は１０ｎｍのオーダとなる。単結晶１０中の音速を１０５ｃｍ／ｓと仮定すると、プラズマ電子の存在領域が移動する時間スケールは１０ｐｓのオーダとなる。レーザービームＬＢとして例えばパルス幅１ｐｓ未満のパルスレーザー（例えばフェムト秒レーザー。）を用いる場合には、プラズマ電子の存在領域が移動する時間スケールに対してレーザービームＬＢのパルス幅が十分短いので、プラズマ電子の存在領域の移動を無視して温度上昇を考えることができる。これに対して、プラズマ電子の存在領域が移動する時間スケールに対してレーザービームＬＢの時間スケールが無視できない場合には、物質の加熱とプラズマ電子の存在領域の移動とが同時に起こる。さらに、プラズマ電子による逆制動放射および／または共鳴吸収に由来してレーザー光の吸収および／または反射も起こるため、吸収係数の温度依存性により集光点ＦＳ近傍から離れた箇所に光励起領域（高温領域）が発生し、改質領域ＲＭ及びクラックＣ１の形状が不均一になる場合や、本来意図されない位置に改質領域ＲＭ及びクラックＣ１が形成される場合がある。レーザーエネルギーを時間的に変調することにより、このような温度変化に伴う光励起領域の移動現象を抑制することが可能になるので、改質領域ＲＭ及びクラックＣ１をより均一に形成すること、及び、意図されない位置における改質領域ＲＭ及びクラックＣ１の形成を低減ないし抑制することが可能になる。
【００６１】
レーザーエネルギーを時間的に変調することは、パルス幅１ｐｓ以上のパルスレーザー（例えばピコ秒レーザー。）を用いる場合において特に好ましい。これらの場合においては物質の加熱とプラズマ電子の存在領域の移動とが同時に起こり得るからである。しかしながら、プラズマ電子による逆制動放射および／または共鳴吸収に由来するレーザー光の吸収および／または反射はパルス幅１ｐｓ未満のパルスレーザー（例えばフェムト秒レーザー。）を用いる場合においても起きるので、レーザーエネルギーを時間的に変調することはパルス幅１ｐｓ未満のパルスレーザーを用いる場合においても好ましい。
【００６２】
レーザーエネルギーを時間的に変調することは、集光点ＦＳを単結晶１０に対して連続的に移動させる（集光点ＦＳの軌跡が連続的である）場合に特に好ましい。集光点ＦＳを単結晶１０に対して連続的に移動させる（集光点ＦＳの軌跡が連続的である）場合には、現在の集光点ＦＳ近傍における光励起領域の形成が、隣接する既に加熱された領域の影響を受けやすいからである。しかしながら、上記説明した温度変化に伴う光励起領域の移動現象は、集光点ＦＳを単結晶１０に対して離散的に移動させる場合にも起き得るので、レーザーエネルギーを時間的に変調することは集光点ＦＳを単結晶１０に対して断続的に移動させる（集光点ＦＳの軌跡が離散的である）場合においても好ましい。
【００６３】
レーザーエネルギーを時間的に変調することは、レーザーエネルギーを時間的に周期的に変化させることにより好ましく行うことができる。例えば、レーザー発振器に設けられた音響光学素子（不図示）に、時間的に周期的に変動する電圧（変動電圧）を印加することにより、レーザーエネルギーを時間的に周期的に変化させることができる。変動電圧源としては、任意波形発生器（シグナルジェネレータ）、公知の発振回路（例えばＣＲ発振回路、ＬＣ発振回路、リングオシレータ等の帰還型発振回路；及び、非安定マルチバイブレータ、ブロッキング発振回路等の弛張型発振回路等。）等の公知の変動電圧源を特に制限なく用いることができる。レーザーエネルギーを時間的に変調する際の波形は特に制限されない。図８（Ａ）〜（Ｃ）は、時間的に変調されたレーザーエネルギーの波形を模式的に説明する図である。レーザーエネルギーは、例えば図８（Ａ）に示すように正弦波状に変調されてもよく、また例えば図８（Ｂ）に示すように三角波状に変調されてもよく、また例えば図８（Ｃ）に示すように方形波状に変調されてもよい。また例えば、飽和正弦波、飽和三角波、鋸波等の他の波形でレーザーエネルギーが時間的に変調されてもよい。一の実施形態において、レーザーエネルギーの時間的変調は、レーザーエネルギーを最大値と最小値との間で周期的に変化させることにより好ましく行うことができる。レーザーエネルギーの最小値は例えば最大値の１／２倍以下又はゼロとすることができる。
【００６４】
レーザーエネルギーを時間的に周期的に変化させる周波数（変調周波数）は特に制限されるものではないが、例えば好ましくは０．０１〜１００ｋＨｚ、より好ましくは０．０５〜５０ｋＨｚとすることができ、一の実施形態において０．１〜１０ｋＨｚとすることができる。変調周波数が上記下限値以上であることにより、温度変化に伴う光励起領域の移動現象を抑制して、改質領域ＲＭ及びクラックＣ１をより均一に形成すること、及び、意図されない位置における改質領域ＲＭ及びクラックＣ１の形成を低減ないし抑制することが容易になる。また変調周波数が上記上限値以下であることにより、変調領域ＲＭ及びクラックＣ１を確実に形成させることが容易になる。
【００６５】
レーザービームＬＢとしてパルスレーザーを用いる場合、レーザーエネルギーの変調周波数はレーザーパルスの繰り返し周波数の１／２倍以下であることが好ましく、例えば好ましくはレーザーパルスの繰り返し周波数の１／３倍以下、より好ましくは１／４倍以下、さらに好ましくは１／５倍以下とすることができ、一の実施形態において１／１０倍以下であり得る。レーザーエネルギーの変調周波数がレーザーパルスの繰り返し周波数に対して十分低いことにより、温度変化に伴う光励起領域の移動現象を抑制して、改質領域ＲＭ及びクラックＣ１をより均一に形成すること、及び、意図されない位置における改質領域ＲＭ及びクラックＣ１の形成を低減ないし抑制することが容易になる。同様の観点から、レーザーパルスの繰り返し周波数は、レーザーエネルギーに時間的変調をかける連続波形（例えば正弦波、三角波、方形波等。以下において「変調波形」ということがある。）のｎ＋１次以上の高調波成分の強度がいずれも該変調波形の基本波の強度の１５％未満、より好ましくは１０％未満となる最小の整数ｎについて、該変調波形の基本波の周波数の２ｎ倍以上であることが好ましい。
【００６６】
レーザービームＬＢとしてパルスレーザーを用い、レーザーエネルギーを時間的に変調する場合、平均パルスエネルギー（変調１周期分（図８（Ａ）〜（Ｃ）参照。）のパルスエネルギーの平均値）は好ましくは１〜１００μＪ、より好ましくは５〜９０μＪであり、一の実施形態において１０〜８０μＪであり得る。平均パルスエネルギーが上記下限値以上であることにより、集光点ＦＳ近傍に改質領域ＲＭおよびクラックＣ１をより確実に形成させることが可能になる。また平均パルスエネルギーが上記上限値以下であることにより、改質領域ＲＭの厚みを適正な範囲内に留めることが容易になる。
【００６７】
（分離工程Ｓ２）
分離工程Ｓ２（以下において単に「工程Ｓ２」ということがある。）は、照射工程Ｓ１の後、上記クラックＣ１、Ｃ１、…を起点として、単結晶１０を、第１の面１０ａを有する板状体である第１の部分２０と、第２の面１０ｂを有する第２の部分３０とに分離する工程である。
【００６８】
図９は、工程Ｓ２の一態様を説明する図である。図９（Ａ）は、工程Ｓ１を経た単結晶１０を模式的に説明する断面図であり、図９（Ｂ）は工程Ｓ２後の第１の部分２０及び第２の部分３０を模式的に説明する断面図である。図９（Ａ）には、改質領域ＲＭ、ＲＭ、…、及び該改質領域から伸長するクラックＣ１、Ｃ１、…が表れている。この単結晶１０に対して図９（Ａ）紙面上下方向に引っ張り力を加えることにより、クラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させ、単結晶１０を、第１の面１０ａを有する第１の部分２０と、第２の面１０ｂを有する第２の部分３０とに分離することができる（図９（Ｂ））。図９（Ｂ）において、第１の部分２０の分離面（切断面）２０ｃ、及び、第２の部分３０の分離面（切断面）３０ｃには、改質領域ＲＭが表れている。
【００６９】
図９（Ｃ）は、工程Ｓ２における引っ張り力の印加を説明する図である。工程Ｓ２において、単結晶１０に対して引っ張り力を加えることは、例えば、第１の面１０ａ及び第２の面１０ｂにそれぞれ（例えば接着剤や吸盤等により）部材４１、４２を固定し、該部材４１、４２を反対方向に引っ張る（矢印Ｆ）ことにより行うことができる。部材４１及び４２に逆方向の引っ張り力を加えることは、部材４１を固定して部材４２を駆動することにより行ってもよく、部材４２を固定して部材４１を駆動することにより行ってもよく、部材４１及び部材４２の両方を駆動することにより行ってもよい。単結晶１０に対して引っ張り力を加えることにより、単結晶１０内部に引っ張り応力を生じさせ、クラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させることができる。
【００７０】
上記説明では、単結晶に引っ張り力を加えることによりクラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させる形態を例に挙げたが、分離工程Ｓ２は当該形態に限定されない。例えば、単結晶１０にせん断力を加えることによりクラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させることも可能である。図１０は、工程Ｓ２におけるせん断力の印加を説明する図である。工程Ｓ２において単結晶１０に対してせん断力を加えることは、例えば、第１の面１０ａに当接させた部材４１と、第２の面１０ｂに当接させた部材４２とで単結晶１０を挟みつけながら、部材４１及び４２に単結晶１０との接触面における垂直抗力に交差する方向であって且つ逆方向の引っ張り力（矢印Ｆ）を加えることにより行うことができる。部材４１及び４２に逆方向の引っ張り力を加えることは、部材４１を固定して部材４２を駆動することにより行ってもよく、部材４１を固定して部材４２を駆動することにより行ってもよく、部材４１及び４２の両方を駆動することにより行ってもよい。単結晶１０に対してせん断力を加えることにより、単結晶１０内部にせん断応力を生じさせ、クラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させることができる。
【００７１】
また例えば、単結晶１０にねじり力を加えることによりクラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させることも可能である。図１１は、工程Ｓ２におけるねじり力の印加を説明する図である。工程Ｓ２において単結晶１０に対してねじり力を加えることは、例えば、第１の面１０ａに当接させた部材４１と、第２の面１０ｂに当接させた部材４２とで単結晶１０を挟みつけながら、部材４１及び４２に逆方向のトルク（矢印Ｎ）を加えることにより行うことができる。部材４１及び４２に逆方向のトルクを加えることは、部材４１を固定して部材４２を駆動することにより行ってもよく、部材４１を固定して部材４２を駆動することにより行ってもよく、部材４１及び４２の両方を駆動することにより行ってもよい。単結晶１０に対してねじり力を加えることにより、単結晶１０内部にせん断応力を生じさせ、クラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させることができる。
【００７２】
また例えば、単結晶１０内部に熱応力を発生させることによりクラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させることも可能である。例えば、レーザー照射後の単結晶１０を単結晶１０と反応しないガス（例えば窒素、アルゴン、水素、酸素、二酸化炭素、アンモニア、又はそれらの混合ガス等。）の雰囲気下で１００〜１８００℃に加熱することにより、単結晶１０内部に熱応力を発生させ、クラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させることができる。
【００７３】
工程Ｓ１及びＳ２を経ることにより、切断方法Ｓ１０が完了する。切断方法Ｓ１０は、ワイヤーソウ等の刃によって単結晶１０を切断するのではなく、レーザー照射によって単結晶１０中に生じさせたクラックＣ１を起点として単結晶１０を破断させるので、切断方法Ｓ１０によれば、切断により失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減することが可能である。
【００７４】
＜２．ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法（２）＞
図１２は、他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ２０（以下において「切断方法Ｓ２０」又は単に「方法Ｓ２０」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１２に示すように、切断方法Ｓ２０は、照射工程Ｓ２１と、分離工程Ｓ２２とを有する。
【００７５】
（ＩＩＩ族窒化物単結晶１１０）
図１３（Ａ）は、方法Ｓ２０において切断されるＩＩＩ族窒化物単結晶１１０（以下において単に「単結晶１１０」ということがある。）を模式的に説明する平面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、単結晶１１０は、第１の面１１０ａ、及び、第１の面１１０ａとは反対側の第２の面１１０ｂを有している。一の実施形態において、単結晶１１０は、組成式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表されるＩＩＩ族窒化物単結晶である。一の好ましい実施形態において、単結晶１１０は、組成式ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で表されるＩＩＩ族窒化物単結晶である。一の好ましい実施形態において、単結晶１１０はＡｌＮ単結晶またはＧａＮ単結晶である。一の典型的な実施形態において、単結晶１１０はＡｌＮ単結晶である。単結晶１１０は、ＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法等の気相成長法により成長された単結晶であってもよく、ＰＶＴ法により成長された単結晶であってもよい。また図１３（Ｂ）に示すように、単結晶１１０は、第１の面１１０ａを有する第１の層１１１と、第２の面１１０ｂを有する第２の層１１２とを有している。第１の層１１１と第２の層１１２とは、不純物濃度、具体的にはＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度において異なっている。第１の層１１１と第２の層１１２とは、同一の組成式で表される単結晶層であってもよく、異なる組成式で表される単結晶層であってもよい。一の典型的な実施形態において、第１の層１１１と第２の層１１２とは、同一の組成式で表される単結晶層である。第１の層１１１と第２の層１１２とは、同一の成長方法により成長された単結晶層であってもよく、異なる成長方法により成長された単結晶層であってもよい。
【００７６】
（照射工程Ｓ２１）
照射工程Ｓ２１（以下において「工程Ｓ２１」ということがある。）は、単結晶１１０に対して透過性を有する波長のレーザービームＬＢを、第１の面１１０ａに照射する工程である。レーザービームＬＢの詳細については、切断方法Ｓ１０に関連して上記説明した通りである。工程Ｓ２１は、（ｉａ）第１の面１１０ａから所定の深さｄにおいてレーザービームＬＢが集光するように、レーザービームＬＢを第１の面１１０ａから単結晶１１０に入射させること、（ｉｂ）レーザービームＬＢの集光点ＦＳと単結晶１１０とを、第１の面１１０ａの面内方向に相対的に移動させること、及び、（ｉｃ）集光点ＦＳの軌跡に沿った改質領域ＲＭ、及び、該改質領域ＲＭから伸長するクラックＣを、単結晶１１０中に形成させることを含む。上記（ｉａ）（ｉｂ）及び（ｉｃ）の詳細については、単結晶１０に代えて単結晶１１０が用いられること以外は、切断方法Ｓ１０に関連して上記説明した通りである。
【００７７】
図１４（Ａ）は、工程Ｓ２１におけるレーザー照射の態様を模式的に説明する断面図であり、図３（Ａ）に対応する図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）におけるレーザー照射によって生じる改質領域ＲＭ及びクラックＣ１を模式的に説明する断面図であり、図３（Ｂ）に対応する図である。図１４（Ａ）に示すように、工程Ｓ２１において集光点ＦＳは、第１の層１１１中に位置決めされる。
【００７８】
図１４（Ａ）に示すように、レーザービームＬＢは、レンズＬ１及び球面収差補正プレートＣＰ１を経て第１の面１１０ａから単結晶１１０内部に入射し、第１の層１１１中に位置決めされた集光点ＦＳ（第１の面１１０ａからの深さｄ）において集光した後、第２の面１１０ｂから単結晶１１０外部に出射する（上記（ｉａ））。このレーザー照射により、図１４（Ｂ）に示すように、単結晶１１０中の集光点ＦＳ近傍に、改質領域ＲＭ、及び、該改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１が形成される（上記（ｉｃ））。典型的な実施形態において、改質領域ＲＭは通常、先細の形状を有しており、クラックＣ１は通常、レーザービームＬＢの光軸（照射方向：図３（Ａ）（Ｂ）紙面上下方向）に交差する方向に伸長する。
【００７９】
クラックＣ１の確実な形成をより容易にする観点からは、第１の面１１０ａは、ｃ面、又は、ｃ面からｍ軸および／またはａ軸方向に傾斜した傾斜ｃ面であることが好ましい。該傾斜ｃ面のｍ軸方向への傾斜角は好ましくは０．００°以上１．００°以下、ａ軸方向への傾斜角は好ましくは０．００°以上１．００°以下（ただしｍ軸方向への傾斜角およびａ軸方向への傾斜角のうち少なくとも一方は０．００°超）である。ただし、上記の通りクラックＣ１はレーザービームＬＢの光軸と交差する面方向に伸長するため、第１の面１１０ａは、ｃ面や傾斜ｃ面以外の面、例えばａ面やｍ面であってもよい。
【００８０】
レーザービームＬＢを連続的または断続的に照射しながら、集光点ＦＳを単結晶１１０に対して相対的に第１の面１１０ａの面内方向に連続的または断続的に移動させること（上記（ｉｂ））により、集光点ＦＳの軌跡に沿って、一体に連続した又は複数の改質領域ＲＭ、及び改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１が形成される（上記（ｉｃ））。このようにして複数の位置から伸長したクラックＣ１、Ｃ１、…が分離の起点として作用する。
【００８１】
切断方法Ｓ１０に関連して上記説明したように、第１の層１１１中のＳｉ濃度は５．０×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以下である必要がある。第１の層１１１中のＳｉ濃度は好ましくは２．０×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であり、一の実施形態において７．０×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であり得る。各集光点ＦＳの位置における単結晶１０中のＳｉ濃度が上記上限値以下であることにより、各集光点ＦＳの近傍に改質領域ＲＭおよび該改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１を確実に形成させることが可能になる。第１の層１１１中のＳｉ濃度の下限値は特に制限されるものではないが、例えば１．０×１０１４ａｔｏｍ／ｃｍ３以上であり得る。第２の層１１２中のＳｉ濃度は特に制限されるものではなく、第１の層１１１中のＳｉ濃度以下であってもよいが、第１の層１１１中のＳｉ濃度より高いことが好ましく、好ましくは１．０×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３超である。第２の層１１２中のＳｉ濃度が第１の層１１１中のＳｉ濃度よりも高いことにより、第１の層１１１と第２の層１１２との界面近傍に集光点ＦＳを位置決めした場合であっても、第１の層１１１に選択的にクラックＣ１を発生させることが容易になる。第２の層１１２中のＳｉ濃度の上限値は特に制限されるものではないが、例えば１．０×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であり得る。
【００８２】
単結晶１１０において、集光点ＦＳが位置決めされる第１の層１１１中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）は、第２の層１１２中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度（単位：ａｔｏｍ／ｃｍ３）より低くなっている。集光点が位置決めされる第１の層１１１中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が第２の層１１２中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度より低いことにより、第１の層１１１と第２の層１１２との界面近傍に集光点ＦＳを位置決めした場合であっても、第１の層１１１に選択的にクラックＣ１を発生させることが可能になる。第１の層１１１中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度は、好ましくは２．５×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３未満、より好ましくは１．０×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３未満である。第１の層１１１中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が上記上限値以下であることにより、各集光点ＦＳの近傍に改質領域ＲＭおよび該改質領域ＲＭから伸長するクラックＣ１を確実に形成させることがより容易になる。第１の層１１１中のＣ、Ｏ、Ｓｉの合計濃度の下限値は特に制限されるものではないが、例えば１．０×１０１５ａｔｏｍ／ｃｍ３以上であり得る。第２の層１１２中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度は、第１の層１１１中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度より高い限りにおいて特に制限されるものではないが、例えば１．０×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以上であり得る。第２の層１１２中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が上記下限値以上であることにより、第１の層１１１と第２の層１１２との界面近傍に集光点ＦＳを位置決めした場合であっても、第１の層１１１に選択的にクラックＣ１を発生させることがより容易になる。第２の層１１２中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度の上限値は特に制限されるものではないが、例えば１．０×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であり得る。
【００８３】
上記範囲内の不純物濃度を有する第１の層１１１は、例えばＨＶＰＥ法により成長することができる。また上記範囲内の不純物濃度を有する第２の層１１２は、例えばＰＶＴ法により成長することができる。
【００８４】
工程Ｓ２１における集光点ＦＳの移動の形態については、切断方法Ｓ１０に関連して上記説明した通りである。
【００８５】
（分離工程Ｓ２２）
分離工程Ｓ２２（以下において単に「工程Ｓ２２」ということがある。）は、照射工程Ｓ２１の後、上記クラックＣ１、Ｃ１、…を起点として、単結晶１１０を、第１の面１１０ａを有する板状体である第１の部分１２０と、第２の面１１０ｂを有する第２の部分１３０とに分離する工程である。
【００８６】
図１５（Ａ）は、工程Ｓ２１を経た単結晶１１０を模式的に説明する断面図であり、図１５（Ｂ）は工程Ｓ２２後の第１の部分１２０及び第２の部分１３０を模式的に説明する断面図である。図１５（Ａ）には、改質領域ＲＭ、ＲＭ、…、及び該改質領域から伸長するクラックＣ１、Ｃ１、…が表れている。切断方法Ｓ１０に関連して上記説明したように、この単結晶１１０に外力を加えて単結晶１１０内部に引っ張り応力またはせん断応力を生じさせることにより、クラックＣ１を分離起点として単結晶１１０を破断させ、単結晶１１０を、第１の面１０ａを有する第１の部分１２０と、第２の面１０ｂを有する第２の部分１３０とに分離することができる（図１５（Ｂ））。図１５（Ｂ）において、第１の部分１２０の分離面（切断面）１２０ｃ、及び、第２の部分１３０の分離面（切断面）１３０ｃには、改質領域ＲＭが表れている。図１５（Ｂ）に示すように、第１の部分１２０は第１の層１１１の一部１１１’からなる。第２の部分１３０は、第１の層１１１の他の一部１１１''（以下において「残留層１１１''」ということがある。）と、第２の層１１２とを備える。
【００８７】
工程Ｓ２１及びＳ２２を経ることにより、切断方法Ｓ２０が完了する。このような切断方法Ｓ２０によっても、切断により失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減することが可能である。また切断方法Ｓ２０においては、照射工程Ｓ２１において第１の層１１１に選択的にクラックＣ１が形成されるので、分離工程Ｓ２２において第２の部分１３０の表面に第１の層１１１の一部（残留層）１１１''を安定的に残すことが可能である。このような切断方法Ｓ２０によれば、第２の部分１３０の分離面１３０ｃを研磨した後、該分離面上に新たなＩＩＩ族窒化物単結晶層を成長させる場合に、第２の層１１２の厚さを維持したまま該新たなＩＩＩ族窒化物単結晶層の成長を行うことが容易になる。
【００８８】
＜３．ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法（３）＞
上記説明では、分離工程Ｓ２２の後に第１の部分１２０の分離面１２０ｃ及び第２の部分１３０の分離面１３０ｃを研磨しない形態の切断方法Ｓ２０を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。図１６は、他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ３０（以下において「切断方法Ｓ３０」又は単に「方法Ｓ３０」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１６に示すように、切断方法Ｓ３０は、切断工程Ｓ２１及び分離工程Ｓ２２に加えて、研磨工程Ｓ３３をさらに有する点において、上記説明した切断方法Ｓ２０（図１２参照）と異なっている。切断工程Ｓ２１及び分離工程Ｓ２２については、切断方法Ｓ２０に関連して上記説明した通りである。
【００８９】
（研磨工程Ｓ３３）
研磨工程Ｓ３３（以下において単に「工程Ｓ３３」ということがある。）は、分離工程Ｓ２２の後、第１の部分１２０の分離面１２０ｃ及び／又は第２の部分１３０の分離面１３０ｃを研磨する工程である。図１７（Ａ）は、分離工程Ｓ２２を経た後の第１の部分１２０及び第２の部分１３０を模式的に説明する断面図である。図１７（Ｂ）は、工程Ｓ３３を経た後の第１の部分１２０’及び第２の部分１３０’を模式的に説明する断面図である。工程Ｓ３３において、第１の部分１２０の分離面１２０ｃを研磨することにより、第１の部分１２０の分離面１２０ｃに表れていた改質領域ＲＭが取り除かれ、研磨面１２０ｃ’となる。また第２の部分１３０の分離面１３０ｃを研磨することにより、第２の部分１３０の分離面１３０ｃに表れていた改質領域ＲＭが取り除かれ、研磨面１３０ｃ’となる。
【００９０】
工程Ｓ３３における研磨の条件としては、公知の条件を特に制限なく採用することができる。改質領域ＲＭを取り除くため、工程Ｓ３３における研磨は化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により完了することが好ましい。ＣＭＰには公知の方法を採用することができる。研磨剤としては、シリカ、アルミナ、セリア、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド等の材質を含む研磨剤を用いることができる。また、研磨剤の性状は、アルカリ性、中性、または酸性のいずれでもよい。研磨速度を高めるために酸化剤等の添加剤を研磨剤に配合してもよい。研磨パットとしては市販のものを使用することができ、その材質および硬度は特に制限されない。
【００９１】
工程Ｓ３３における研磨は、例えばすべてＣＭＰにより行ってもよい。また例えば、鏡面研磨ラッピング等の他の研磨手段による研磨の後にＣＭＰによる研磨を行ってもよい。
【００９２】
第１の部分１２０の分離面１２０ｃ近傍に残留する改質領域ＲＭの厚み、及び、第２の部分１３０の分離面１３０ｃ近傍に残留する改質領域ＲＭの厚みは、ワイヤーソウによる切断により生じるダメージ層の厚みよりも薄いため、工程Ｓ３３における研磨量は、ワイヤーソウによる切断後の研磨量よりも少なく済ませることができる。工程Ｓ３３における研磨量は、厚さにして例えば１０〜２００μｍとすることができる。また工程Ｓ３３において第２の部分１３０の分離面１３０ｃを研磨するにあたっては、第１の層１１１に由来する残留層１１１''を全て取り除いてもよく、残留層１１１''の一部を研磨後の第２の部分１３０’の分離面１３０ｃ’に残してもよい。
【００９３】
工程Ｓ２１乃至Ｓ３３を経ることにより、切断方法Ｓ３０が完了する。このような切断方法Ｓ３０によっても、切断により失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減することが可能である。また切断方法Ｓ３０においては、照射工程Ｓ２１において第１の層１１１に選択的にクラックＣ１が形成されるので、分離工程Ｓ２２において第２の部分１３０の表面に第１の層１１１の一部１１１''を安定的に残すことが可能である。このような切断方法Ｓ３０によれば、第２の部分１３０’の研磨面１３０ｃ’上に新たなＩＩＩ族窒化物単結晶層を成長させる場合に、第２の層の厚さを維持したまま該新たなＩＩＩ族窒化物単結晶層の成長を行うことが容易になる。
【００９４】
上記説明では、研磨工程Ｓ３３において第１の部分１２０の分離面１２０ｃ及び第２の部分１３０の分離面１３０ｃの両方を研磨する形態の切断方法Ｓ３０を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。研磨工程においては、第１の部分１２０の分離面１２０ｃのみを研磨してもよく、第２の部分１３０の分離面１３０ｃのみを研磨してもよい。
【００９５】
上記説明では、照射工程Ｓ２１において集光点ＦＳが第１の層１１１中に位置決めされ、第１の層１１１中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が、第２の層１１２中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度より低い形態の切断方法Ｓ２０及びＳ３０を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、照射工程において集光点ＦＳが第１の層中に位置決めされ、第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が、第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度より高い形態の、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法とすることも可能である。また例えば、照射工程において集光点ＦＳが第２の層中に位置決めされ、第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が、第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度より低い形態の、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法とすることも可能である。また例えば、照射工程において集光点ＦＳが第２の層中に位置決めされ、第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が、第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度より高い形態の、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法とすることも可能である。また例えば、照射工程において集光点ＦＳが第１の層と第２の層との界面に位置決めされ、第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が、第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度より低い形態の、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法とすることも可能である。また例えば、照射工程Ｓ２１において集光点ＦＳが第１の層１１１と第２の層１１２との界面に位置決めされ、第１の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度が、第２の層中のＣ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度より高い形態の、ＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法とすることも可能である。ただし、集光点ＦＳの近傍により確実にクラックを発生させる観点からは、集光点ＦＳは第１の層中に位置決めされることが好ましい。また、集光点ＦＳを位置決めした層に選択的にクラックを発生させる観点からは、集光点は、第１の層および第２の層のうち、Ｃ、Ｏ、及びＳｉの合計濃度がより低い方の層中に位置決めされることが好ましい。
【００９６】
上記説明では、透過光の位相を補正することによりレンズＬ１の球面収差を補正する球面収差補正用位相パターンを備えた、透過型の球面収差補正プレートＣＰ１を介してレーザービームＬＢを照射する形態の切断方法Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、レーザービームＬＢを集光するレンズＬ１の球面収差を補正しない形態のＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法とすることも可能である。ただし、クラックをより確実に形成させる観点、及び、改質領域の厚みを低減する観点からは、レーザービームＬＢを集光するレンズが球面収差を有するレンズである場合には、球面収差を補正する手段を講じることが好ましい。また例えば、透過光ではなく反射光の位相を補正することによりレンズＬ１の球面収差を補正する、反射型の球面収差補正手段を用いることも可能である。図１８は、反射型の球面収差補正手段を用いる光学系の一例を模式的に説明する断面図である。図１８において、レーザービームＬＢは、コリメート光として球面収差補正ミラーＣＭ１に入射し、球面収差補正ミラーＣＭ１、ミラーＭ１及びＭ２によって順に反射され、レンズＬ２及びＬ３によってビーム径を調整された後、ミラーＭ３によって反射され、レンズＬ１によって集光される。球面収差補正ミラーＣＭ１は、反射光の位相を補正することによりレンズＬ１の球面収差を補正する、球面収差補正用位相パターンを備える。このような球面収差補正ミラーＣＭ１としては、例えば、球面収差補正用位相パターンを表示可能な公知の反射型液晶空間光位相変調器を用いることができる。そのような空間光位相変調器は、例えば浜松ホトニクス社製ＬＣＯＳ−ＳＬＭ（X10468/X13267/X13138シリーズ）として商業的に入手可能である。また例えば、球面収差補正用位相パターン以外の手段により球面収差を補正することも可能である。なお、そもそも球面収差を有しないレンズを用いてレーザービームＬＢを集光する場合には、球面収差の補正は不要である。
【００９７】
＜４．ＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法（１）＞
図１９は、一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法Ｓ１００（以下において「製造方法Ｓ１００」ということがある。）を説明するフローチャートである。図２０は、製造方法Ｓ１００の各工程を断面図を用いて模式的に説明する図である。図１９に示すように、製造方法Ｓ１００は、切断工程Ｓ１０１と、熱処理工程Ｓ１０２と、研磨工程Ｓ１０３と、成長工程Ｓ１０４とをこの順に有している。
【００９８】
（切断工程Ｓ１０１）
切断工程Ｓ１０１（以下において単に「工程Ｓ１０１」ということがある。）は、ＩＩＩ族窒化物単結晶１０をレーザービーム照射で切断してベース基板２０を得る工程である。切断工程Ｓ１０１は、上記説明したＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ１０によって行われる（図１〜１０参照）。製造方法Ｓ１００においては、切断方法Ｓ１０によって得られた第１の部分２０をベース基板２０として用いる。
【００９９】
（熱処理工程Ｓ１０２）
熱処理工程Ｓ１０２（以下において単に「工程Ｓ１０２」ということがある。）は、ベース基板２０を１２００〜１８００℃で加熱処理（サーマルアニーリング）する工程である。切断工程Ｓ１０１後のベース基板２０の切断面２０ｃ近傍には、レーザービーム照射によって形成された改質領域ＲＭが残存している。本発明者らは、改質領域ＲＭの組成自体は、元の単結晶１０に由来する他の領域と違いがないことを確認している。例えば元の単結晶が組成式ＡｌＮで表されるならば、改質領域ＲＭも組成式ＡｌＮで表される。すなわち改質領域ＲＭは、急激な局所的加熱により元の単結晶１０より原子配列の秩序性が局所的に低下した領域である。切断工程Ｓ１０１後のベース基板２０を加熱処理（サーマルアニーリング）することにより、レーザービーム照射によって局所的に低下した原子配列の秩序性を回復させ、改質領域ＲＭを縮小ないし消失させることができる（ベース基板２０’、図２０参照）。
【０１００】
工程Ｓ１０２における処理温度は上記の通り１２００〜１８００℃であり、好ましくは１３００〜１７５０℃、より好ましくは１４００〜１７００℃である。工程Ｓ１０２における処理温度が上記下限値以上であることにより、改質領域ＲＭにおける原子配列の秩序性を回復させ、改質領域を縮小ないし消失させることが可能になる。また工程Ｓ１０２における処理温度が上記上限値以下であることにより、ＩＩＩ族窒化物単結晶の分解を抑制することができる。
【０１０１】
工程Ｓ１０２において上記の処理温度を維持する時間（処理時間）は、好ましくは１〜３００分間、より好ましくは５〜６０分間である。工程Ｓ１０２における処理時間が上記下限値以上であることにより、改質領域を縮小ないし消失させることが容易になる。また工程Ｓ１０２における処理時間が上記上限値以下であることにより、ＩＩＩ族窒化物単結晶の分解を抑制することができる。
【０１０２】
工程Ｓ１０２における加熱処理は、ＩＩＩ族窒化物単結晶のサーマルアニーリングに用いられる公知の雰囲気中で行うことができる。工程Ｓ１０２において用いることのできる雰囲気ガスの例としては、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス、水素ガス、及びそれらの混合ガス等を挙げることができる。
【０１０３】
（研磨工程Ｓ１０３）
研磨工程Ｓ１０３（以下において単に「工程Ｓ１０３」ということがある。）は、工程Ｓ１０２を経たベース基板２０’の切断面２０ｃを研磨する工程である。工程Ｓ１０３を経ることにより、切断面２０ｃの表面粗さが低減されるほか、工程Ｓ１０２後も改質領域ＲＭが残存している場合には残存する改質領域ＲＭが取り除かれる（以下において、工程Ｓ１０３後の切断面２０ｃを「切断面２０ｃ’」ということがある。）。熱処理工程Ｓ１０２後のベース基板２０’においては改質領域ＲＭが縮小ないし消失しているので、工程Ｓ１０３における研磨量は、従来のワイヤーソウによる切断後のソウマーク及びダメージ層の除去を目的とした研磨における研磨量よりも少ない研磨量で十分である。工程Ｓ１０３における研磨量は、例えば厚さにして５〜１００μｍとすることができる。
【０１０４】
工程Ｓ１０３における研磨の条件としては、公知の条件を特に制限なく採用することができる。改質領域ＲＭを取り除く観点からは、工程Ｓ１０３における研磨は化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により完了することが好ましい。ＣＭＰには公知の方法を採用することができる。研磨剤としては、シリカ、アルミナ、セリア、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド等の材質を含む研磨剤を用いることができる。また、研磨剤の性状は、アルカリ性、中性、または酸性のいずれでもよい。研磨速度を高めるために酸化剤等の添加剤を研磨剤に配合してもよい。研磨パットとしては市販のものを使用することができ、その材質および硬度は特に制限されない。
【０１０５】
工程Ｓ１０３における研磨は、例えばすべてＣＭＰにより行ってもよい。また例えば、鏡面研磨ラッピング等の他の研磨手段による研磨の後にＣＭＰによる研磨を行ってもよい。
【０１０６】
また工程Ｓ１０３において、ベース基板２０’の切断面２０ｃの研磨に加えて、第１の面１０ａの研磨を行ってもよい。
【０１０７】
（成長工程Ｓ１０４）
成長工程Ｓ１０４（以下において単に「工程Ｓ１０４」ということがある。）は、工程Ｓ１０３を経たベース基板２０''上に、気相成長法によりＩＩＩ族窒化物単結晶層５０（以下において「単結晶層５０」ということがある。）を成長させる工程である。単結晶層５０を成長させる気相成長法としては、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法等の公知の気相成長法を特に制限なく採用できる。また単結晶層５０を構成するＩＩＩ族窒化物は、ベース基板２０''を構成するＩＩＩ族窒化物（元の単結晶１０を構成するＩＩＩ族窒化物）と同一の組成式で表されるＩＩＩ族窒化物であってもよく、異なる組成式で表されるＩＩＩ族窒化物であってもよい。
【０１０８】
工程Ｓ１０４において、単結晶層５０は、ベース基板２０''の切断面２０ｃ’上に成長される。工程Ｓ１０２及びＳ１０３を経たことにより、ベース基板２０''の切断面２０ｃ’近傍の改質領域ＲＭが取り除かれているので、切断面２０ｃ’上に単結晶層５０を成長させる場合であっても、結晶品質の良好な単結晶層５０を成長させることが可能である。
【０１０９】
工程Ｓ１０３〜Ｓ１０４を経ることにより、ベース基板２０''と、ベース基板２０''上に成長された単結晶層５０とを備えるＩＩＩ族窒化物単結晶積層体２００が得られる（図２０参照）。製造方法Ｓ１００によれば、切断工程Ｓ１０１において単結晶１０の切断をレーザー照射によって行うので、単結晶１０の切断をワイヤーソウ等の従来の方法によって行う場合と比較して、単結晶１０を切断する際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減できる。さらに、製造方法Ｓ１００によれば、熱処理工程Ｓ１０２において研磨に依らずに改質領域ＲＭを縮小ないし消失させることができるので、単結晶１０を切断して得たベース基板２０を研磨する際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量も低減することが可能である。
【０１１０】
上記説明では、成長工程Ｓ１０４においてベース基板２０''の切断面２０ｃ’上にＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる形態の製造方法Ｓ１００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、成長工程Ｓ１０４においてベース基板２０''の第１の面１０ａ上にＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる形態のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法とすることも可能である。
【０１１１】
上記説明では、切断工程Ｓ１０１の後、ベース基板２０の切断面２０ｃを研磨することなく熱処理工程Ｓ１０２を行う形態の製造方法Ｓ１００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、ベース基板２０の切断面２０ｃの表面粗さを低減するための研磨を、切断工程Ｓ１０１の後、熱処理工程Ｓ１０２の前に行ってもよい。ただし、熱処理工程Ｓ１０２においては、改質領域ＲＭにおける原子配列の秩序性の回復に伴って、切断面２０ｃの表面形状が変化し得る。そのため、ベース基板２０（２０’、２０''）の合計の研磨量をより低減する観点、及び、処理コスト低減の観点からは、切断工程Ｓ１０１の後、ベース基板２０の切断面２０ｃを研磨することなく熱処理工程Ｓ１０２を行うことが好ましい。
【０１１２】
＜５．ＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法（２）＞
上記説明では、ＩＩＩ族窒化物単結晶１０をレーザー照射で切断することにより得られる第１の部分２０及び第２の部分３０のうち、第１の部分２０をベース基板２０として用いる形態の製造方法Ｓ１００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、第２の部分３０をベース基板として用いる形態のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法とすることも可能である。図２１は、そのような他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法Ｓ２００（以下において「製造方法Ｓ２００」ということがある。）を説明するフローチャートである。図２２は、製造方法Ｓ２００の各工程を断面図を用いて模式的に説明する図である。図２１に示すように、製造方法Ｓ２００は、切断工程Ｓ２０１と、熱処理工程Ｓ２０２と、研磨工程Ｓ２０３と、成長工程Ｓ２０４とをこの順に有している。
【０１１３】
（切断工程Ｓ２０１）
切断工程Ｓ２０１（以下において単に「工程Ｓ２０１」ということがある。）は、ＩＩＩ族窒化物単結晶１０をレーザービーム照射で切断してベース基板３０を得る工程である。切断工程Ｓ２０１は、上記説明したＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ１０によって行われる（図１〜８参照）。製造方法Ｓ２００においては、切断方法Ｓ１０によって得られた第２の部分３０をベース基板３０として用いる。
【０１１４】
（熱処理工程Ｓ２０２）
熱処理工程Ｓ２０２（以下において単に「工程Ｓ２０２」ということがある。）は、ベース基板３０を１２００〜１８００℃で加熱処理（サーマルアニーリング）する工程である。切断工程Ｓ２０１後のベース基板３０の切断面３０ｃ近傍には、レーザービーム照射によって形成された改質領域ＲＭが残存している。切断工程Ｓ２０１後のベース基板３０を加熱処理（サーマルアニーリング）することにより、レーザービーム照射によって局所的に低下した原子配列の秩序性を回復させ、改質領域ＲＭを縮小ないし消失させることができる（ベース基板３０’、図２２参照）。熱処理工程Ｓ２０２における加熱処理の条件は、上記説明した製造方法Ｓ１００における熱処理工程Ｓ１０２の条件と同様とすることができ、その好ましい態様についても上記同様である。
【０１１５】
（研磨工程Ｓ２０３）
研磨工程Ｓ２０３（以下において単に「工程Ｓ２０３」ということがある。）は、工程Ｓ２０２を経たベース基板３０’の切断面３０ｃを研磨する工程である。工程Ｓ２０３を経ることにより、切断面３０ｃの表面粗さが低減されるほか、工程Ｓ２０２後も改質領域ＲＭが残存している場合には残存する改質領域ＲＭが取り除かれる（以下において、工程Ｓ２０３後の切断面３０ｃを「切断面３０ｃ’」ということがある。）。熱処理工程Ｓ２０２後のベース基板３０’においては改質領域ＲＭが縮小ないし消失しているので、工程Ｓ２０３における研磨量は、従来のワイヤーソウによる切断後のソウマーク及びダメージ層の除去を目的とした研磨における研磨量よりも少ない研磨量で十分である。工程Ｓ２０３における研磨量その他の研磨条件は、上記説明した製造方法Ｓ１００における研磨工程Ｓ１０３の条件と同様とすることができ、その好ましい態様についても上記同様である。なお工程Ｓ２０３において、ベース基板３０’の切断面３０ｃの研磨に加えて、第２の面１０ｂの研磨を行ってもよい。
【０１１６】
（成長工程Ｓ２０４）
成長工程Ｓ２０４（以下において単に「工程Ｓ２０４」ということがある。）は、工程Ｓ２０３を経たベース基板３０''上に、気相成長法によりＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる工程である。単結晶層５０を成長させる気相成長法としては、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法等の公知の気相成長法を特に制限なく採用できる。また単結晶層５０を構成するＩＩＩ族窒化物は、ベース基板３０''を構成するＩＩＩ族窒化物（元の単結晶１０を構成するＩＩＩ族窒化物）と同一のＩＩＩ族窒化物であってもよく、異なるＩＩＩ族窒化物であってもよい。
【０１１７】
工程Ｓ２０４において、単結晶層５０は、ベース基板３０''の切断面３０ｃ’上に成長される。工程Ｓ２０２及びＳ２０３を経たことにより、ベース基板３０''の切断面３０ｃ’近傍の改質領域ＲＭが取り除かれているので、切断面３０ｃ’上に単結晶層５０を成長させる場合であっても、結晶品質の良好な単結晶層５０を成長させることが可能である。
【０１１８】
工程Ｓ２０３〜Ｓ２０４を経ることにより、ベース基板３０''と、ベース基板３０''上に成長された単結晶層５０とを備えるＩＩＩ族窒化物単結晶積層体３００が得られる（図２２参照）。製造方法Ｓ２００によれば、切断工程Ｓ２０１において単結晶１０の切断をレーザー照射によって行うので、単結晶１０の切断をワイヤーソウ等の従来の方法によって行う場合と比較して、単結晶１０を切断する際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減できる。さらに、製造方法Ｓ２００によれば、熱処理工程Ｓ２０２において研磨に依らずに改質領域ＲＭを縮小ないし消失させることができるので、単結晶１０を切断して得たベース基板３０を研磨する際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量も低減することが可能である。
【０１１９】
上記説明では、成長工程Ｓ２０４においてベース基板３０''の切断面３０ｃ’上にＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる形態の製造方法Ｓ２００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、成長工程Ｓ２０４においてベース基板３０''の第２の面１０ｂ上にＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる形態のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法とすることも可能である。
【０１２０】
上記説明では、切断工程Ｓ２０１の後、ベース基板３０の切断面３０ｃを研磨することなく熱処理工程Ｓ２０２を行う形態の製造方法Ｓ１００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、ベース基板３０の切断面３０ｃの表面粗さを低減するための研磨を、切断工程Ｓ２０１の後、熱処理工程Ｓ２０２の前に行ってもよい。ただし、熱処理工程Ｓ２０２においては、改質領域ＲＭにおける原子配列の秩序性の回復に伴って、切断面３０ｃの表面形状が変化し得る。そのため、ベース基板３０（３０’、３０''）の合計の研磨量をより低減する観点、及び、処理コスト低減の観点からは、切断工程Ｓ２０１の後、ベース基板３０の切断面３０ｃを研磨することなく熱処理工程Ｓ２０２を行うことが好ましい。
【０１２１】
＜６．ＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法（３）＞
上記説明では、切断工程Ｓ１０１、Ｓ２０１において、ＩＩＩ族窒化物単結晶１０の切断を切断方法Ｓ１０によって行う形態の製造方法Ｓ１００、Ｓ２００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、切断工程において、上記説明した切断方法Ｓ２０によってＩＩＩ族窒化物単結晶１１０を切断する形態のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法とすることも可能である。図２３は、そのような他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法Ｓ３００（以下において「製造方法Ｓ３００」ということがある。）を説明するフローチャートである。図２４は、製造方法Ｓ３００の各工程を断面図によって模式的に説明する図である。図２３に示すように、製造方法Ｓ３００は、切断工程Ｓ３０１と、熱処理工程Ｓ３０２と、研磨工程Ｓ３０３と、成長工程Ｓ３０４とをこの順に有している。
【０１２２】
（切断工程Ｓ３０１）
切断工程Ｓ３０１（以下において単に「工程Ｓ３０１」ということがある。）は、ＩＩＩ族窒化物単結晶１１０をレーザービーム照射で切断してベース基板１２０を得る工程である。工程Ｓ３０１は、上記説明したＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ２０によって行われる（図１２〜１５参照）。製造方法Ｓ３００においては、切断方法Ｓ２０によって得られた第１の部分１２０をベース基板１２０として用いる。
【０１２３】
（熱処理工程Ｓ３０２）
熱処理工程Ｓ３０２（以下において単に「工程Ｓ３０２」ということがある。）は、ベース基板１２０を１２００〜１８００℃で加熱処理（サーマルアニーリング）する工程である。切断工程Ｓ３０１後のベース基板１２０の切断面１２０ｃ近傍には、レーザービーム照射によって形成された改質領域ＲＭが残存している。切断工程Ｓ３０１後のベース基板１２０を加熱処理（サーマルアニーリング）することにより、レーザービーム照射によって局所的に低下した原子配列の秩序性を回復させ、改質領域ＲＭを縮小ないし消失させることができる（ベース基板１２０’、図２４参照）。熱処理工程Ｓ３０２における加熱処理の条件は、上記説明した製造方法Ｓ１００における熱処理工程Ｓ１０２の条件と同様とすることができ、その好ましい態様についても上記同様である。
【０１２４】
（研磨工程Ｓ３０３）
研磨工程Ｓ３０３（以下において単に「工程Ｓ３０３」ということがある。）は、工程Ｓ３０２を経たベース基板１２０’の切断面１２０ｃを研磨する工程である。工程Ｓ３０３を経ることにより、切断面１２０ｃの表面粗さが低減されるほか、工程Ｓ３０２後も改質領域ＲＭが残存している場合には残存する改質領域ＲＭが取り除かれる（以下において、工程Ｓ３０３後の切断面１２０ｃを「切断面１２０ｃ’」ということがある。）。熱処理工程Ｓ３０２後のベース基板１２０’においては改質領域ＲＭが縮小ないし消失しているので、工程Ｓ３０３における研磨量は、従来のワイヤーソウによる切断後のソウマーク及びダメージ層の除去を目的とした研磨における研磨量よりも少ない研磨量で十分である。工程Ｓ３０３における研磨量その他の研磨条件は、上記説明した製造方法Ｓ１００における研磨工程Ｓ１０３の条件と同様とすることができ、その好ましい態様についても上記同様である。なお工程Ｓ３０３において、ベース基板１２０’の切断面１２０ｃの研磨に加えて、第１の面１１０ａの研磨を行ってもよい。
【０１２５】
（成長工程Ｓ３０４）
成長工程Ｓ３０４（以下において単に「工程Ｓ３０４」ということがある。）は、工程Ｓ３０３を経たベース基板１２０''上に、気相成長法によりＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる工程である。単結晶層５０を成長させる気相成長法としては、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法等の公知の気相成長法を特に制限なく採用できる。また単結晶層５０を構成するＩＩＩ族窒化物は、ベース基板１２０''を構成するＩＩＩ族窒化物（元の単結晶１１０の第１の層１１１を構成するＩＩＩ族窒化物）と同一のＩＩＩ族窒化物であってもよく、異なるＩＩＩ族窒化物であってもよい。
【０１２６】
工程Ｓ３０４において、単結晶層５０は、ベース基板１２０''の切断面１２０ｃ’上に成長される。工程Ｓ３０２及びＳ３０３を経たことにより、ベース基板１２０''の切断面１２０ｃ’近傍の改質領域ＲＭが取り除かれているので、切断面１２０ｃ’上に単結晶層５０を成長させる場合であっても、結晶品質の良好な単結晶層５０を成長させることが可能である。
【０１２７】
工程Ｓ３０３〜Ｓ３０４を経ることにより、ベース基板１２０''と、ベース基板１２０''上に成長された単結晶層５０とを備えるＩＩＩ族窒化物単結晶積層体４００（以下において「積層体４００」ということがある。）が得られる（図２４参照）。製造方法Ｓ３００によれば、切断工程Ｓ３０１において単結晶１１０の切断をレーザー照射によって行うので、単結晶１１０の切断をワイヤーソウ等の従来の方法によって行う場合と比較して、単結晶１１０を切断する際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減できる。さらに、製造方法Ｓ３００によれば、熱処理工程Ｓ３０２において研磨に依らずに改質領域ＲＭを縮小ないし消失させることができるので、単結晶１１０を切断して得たベース基板１２０を研磨する際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量も低減することが可能である。なお、製造方法Ｓ３００によって製造された積層体４００もまた１つのＩＩＩ族窒化物単結晶であるので、積層体４００を新たな原料として製造方法Ｓ３００を繰り返し行うことも可能である。
【０１２８】
上記説明では、成長工程Ｓ３０４においてベース基板１２０''の切断面１２０ｃ’上にＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる形態の製造方法Ｓ３００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、成長工程Ｓ３０４においてベース基板１２０''の第１の面１１０ａ上にＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる形態のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法とすることも可能である。
【０１２９】
上記説明では、切断工程Ｓ３０１の後、ベース基板１２０の切断面１２０ｃを研磨することなく熱処理工程Ｓ３０２を行う形態の製造方法Ｓ３００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、ベース基板１２０の切断面１２０ｃの表面粗さを低減するための研磨を、切断工程Ｓ３０１の後、熱処理工程Ｓ３０２の前に行ってもよい。ただし、熱処理工程Ｓ３０２においては、改質領域ＲＭにおける原子配列の秩序性の回復に伴って、切断面１２０ｃの表面形状が変化し得る。そのため、ベース基板１２０（１２０’、１２０''）の合計の研磨量をより低減する観点、及び、処理コスト低減の観点からは、切断工程Ｓ３０１の後、ベース基板１２０の切断面１２０ｃを研磨することなく熱処理工程Ｓ３０２を行うことが好ましい。
【０１３０】
＜７．ＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法（４）＞
上記説明では、ＩＩＩ族窒化物単結晶１１０をレーザー照射で切断することにより得られる第１の部分１２０及び第２の部分１３０のうち、第１の部分１２０をベース基板として用いる形態の製造方法Ｓ３００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、第２の部分１３０をベース基板として用いる形態のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法とすることも可能である。図２５は、そのような他の一の実施形態に係るＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法Ｓ４００（以下において「製造方法Ｓ４００」ということがある。）を説明するフローチャートである。図２６は、製造方法Ｓ４００の各工程を断面図によって模式的に説明する図である。図２５に示すように、製造方法Ｓ４００は、切断工程Ｓ４０１と、熱処理工程Ｓ４０２と、研磨工程Ｓ４０３と、成長工程Ｓ４０４とをこの順に有している。
【０１３１】
（切断工程Ｓ４０１）
切断工程Ｓ４０１（以下において単に「工程Ｓ４０１」ということがある。）は、ＩＩＩ族窒化物単結晶１１０をレーザービーム照射で切断してベース基板１３０を得る工程である。工程Ｓ４０１は、上記説明したＩＩＩ族窒化物単結晶の切断方法Ｓ２０によって行われる（図１２〜１５参照）。製造方法Ｓ４００においては、切断方法Ｓ２０によって得られた第２の部分１３０をベース基板１３０として用いる。
【０１３２】
（熱処理工程Ｓ４０２）
熱処理工程Ｓ４０２（以下において単に「工程Ｓ４０２」ということがある。）は、ベース基板１３０を１２００〜１８００℃で加熱処理（サーマルアニーリング）する工程である。切断工程Ｓ４０１後のベース基板１３０の切断面１３０ｃ近傍には、レーザービーム照射によって形成された改質領域ＲＭが残存している。切断工程Ｓ４０１後のベース基板１３０を加熱処理（サーマルアニーリング）することにより、レーザービーム照射によって局所的に低下した原子配列の秩序性を回復させ、改質領域ＲＭを縮小ないし消失させることができる（ベース基板１３０’、図２６参照）。熱処理工程Ｓ４０２における加熱処理の条件は、上記説明した製造方法Ｓ１００における熱処理工程Ｓ１０２の条件と同様とすることができ、その好ましい態様についても上記同様である。
【０１３３】
（研磨工程Ｓ４０３）
研磨工程Ｓ４０３（以下において単に「工程Ｓ４０３」ということがある。）は、工程Ｓ４０２を経たベース基板１３０’の切断面１３０ｃを研磨する工程である。工程Ｓ４０３を経ることにより、切断面１３０ｃの表面粗さが低減されるほか、工程Ｓ４０２後も改質領域ＲＭが残存している場合には残存する改質領域ＲＭが取り除かれる（以下において、工程Ｓ４０３後の切断面１３０ｃを「切断面１３０ｃ’」ということがある。）。熱処理工程Ｓ４０２後のベース基板１３０’においては改質領域ＲＭが縮小ないし消失しているので、工程Ｓ４０３における研磨量は、従来のワイヤーソウによる切断後のソウマーク及びダメージ層の除去を目的とした研磨における研磨量よりも少ない研磨量で十分である。工程Ｓ４０３における研磨量その他の研磨条件は、上記説明した製造方法Ｓ１００における研磨工程Ｓ１０３の条件と同様とすることができ、その好ましい態様についても上記同様である。なお工程Ｓ４０３において、ベース基板１３０’の切断面１３０ｃの研磨に加えて、第２の面１１０ｂの研磨を行ってもよい。本実施形態においては、研磨工程Ｓ４０３において、ベース基板１３０''の表面に、切断工程Ｓ４０１後のベース基板１３０が有していた残留層１１１''の一部１１１''ｒ（以下において「研磨残留層１１１''ｒ」ということがある。）が残される（図２６参照）。
【０１３４】
（成長工程Ｓ４０４）
成長工程Ｓ４０４（以下において単に「工程Ｓ４０４」ということがある。）は、工程Ｓ４０３を経たベース基板１３０''上に、気相成長法によりＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる工程である。単結晶層５０を成長させる気相成長法としては、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法等の公知の気相成長法を特に制限なく採用できる。工程Ｓ４０４において、単結晶層５０は、ベース基板１３０の切断面１３０ｃ’上に成長される。単結晶層５０を構成するＩＩＩ族窒化物は、ベース基板１３０''の切断面１３０ｃ’を構成するＩＩＩ族窒化物（元の単結晶１１０の第１の層１１１を構成するＩＩＩ族窒化物）と同一のＩＩＩ族窒化物であってもよく、異なるＩＩＩ族窒化物であってもよい。工程Ｓ４０２及びＳ４０３を経たことにより、ベース基板１３０の切断面１３０ｃ’近傍の改質領域ＲＭが取り除かれているので、切断面１３０ｃ’上に単結晶層５０を成長させる場合であっても、結晶品質の良好な単結晶層５０を成長させることが可能である。
【０１３５】
工程Ｓ４０３〜Ｓ４０４を経ることにより、ベース基板１３０''と、ベース基板１３０''上に成長された単結晶層５０とを備えるＩＩＩ族窒化物単結晶積層体５００（以下において「積層体５００」ということがある。）が得られる（図２６参照）。製造方法Ｓ４００によれば、切断工程Ｓ４０１において単結晶１１０の切断をレーザー照射によって行うので、単結晶１１０の切断をワイヤーソウ等の従来の方法によって行う場合と比較して、単結晶１１０を切断する際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量を低減できる。さらに、製造方法Ｓ４００によれば、熱処理工程Ｓ４０２において研磨に依らずに改質領域ＲＭを縮小ないし消失させることができるので、単結晶１１０を切断して得たベース基板１３０を研磨する際に失われるＩＩＩ族窒化物単結晶の量も低減することが可能である。なお、製造方法Ｓ４００によって製造された積層体５００もまた１つのＩＩＩ族窒化物単結晶であるので、積層体５００を新たな原料として製造方法Ｓ４００を繰り返し行うことも可能である。
【０１３６】
上記説明では、研磨工程Ｓ４０３において、ベース基板１３０''の切断面１３０ｃ’に、切断工程Ｓ４０１後のベース基板１３０が有していた残留層１１１''の一部（研磨残留層）１１１''ｒを残す形態の製造方法Ｓ４００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、研磨工程Ｓ４０３において、切断工程Ｓ４０１後のベース基板１３０が有していた残留層１１１''を全て取り除く形態のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法とすることも可能である。かかる形態において、単結晶層５０を構成するＩＩＩ族窒化物は、ベース基板１３０''の切断面１３０ｃ’を構成するＩＩＩ族窒化物（元の単結晶１１０の第２の層１１２を構成するＩＩＩ族窒化物）と同一のＩＩＩ族窒化物であってもよく、異なるＩＩＩ族窒化物であってもよい。
【０１３７】
上記説明では、成長工程Ｓ４０４においてベース基板１３０''の切断面１３０ｃ’上にＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる形態の製造方法Ｓ４００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、成長工程Ｓ４０４においてベース基板１３０''の第２の面１１０ｂ上にＩＩＩ族窒化物単結晶層５０を成長させる形態のＩＩＩ族窒化物単結晶積層体の製造方法とすることも可能である。
【０１３８】
上記説明では、切断工程Ｓ４０１の後、ベース基板１３０の切断面１３０ｃを研磨することなく熱処理工程Ｓ４０２を行う形態の製造方法Ｓ４００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、ベース基板１３０の切断面１３０ｃの表面粗さを低減するための研磨を、切断工程Ｓ４０１の後、熱処理工程Ｓ４０２の前に行ってもよい。ただし、熱処理工程Ｓ４０２においては、改質領域ＲＭにおける原子配列の秩序性の回復に伴って、切断面１３０ｃの表面形状が変化し得る。そのため、ベース基板１３０（１３０’、１３０''）の合計の研磨量をより低減する観点、及び、処理コスト低減の観点からは、切断工程Ｓ４０１の後、ベース基板１３０の切断面１３０ｃを研磨することなく熱処理工程Ｓ４０２を行うことが好ましい。
【実施例】
【０１３９】
以下の実施例において、ＩＩＩ族窒化物単結晶中のＣ、Ｏ、及びＳｉ濃度は、それぞれ二次イオン質量分析法により測定した。実施例２を除いてレーザー照射はＴｉ：サファイアパルスレーザー（中心波長：８００ｎｍ、繰り返し周波数：１ｋＨｚ、パルス幅：１１０ｆｓ）を用いて行った。レーザービームは対物レンズ（倍率５０倍、開口数ＮＡ＝０．８）を用いて集光した。対物レンズの球面収差の補正は、球面収差補正用位相パターンを表示した反射型液晶空間光位相変調器（浜松ホトニクス社製ＬＣＯＳ−ＳＬＭ）を用いて行った。光学系の概要を図１８に示している。
＜試料＞
以下の実施例においては、次のＩＩＩ族窒化物単結晶試料を用いた。
ＡｌＮ単結晶層１：  厚さ：５３０μｍ、Ｃ濃度：１．４×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｏ濃度：３．９×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｓｉ濃度：１．２×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ合計濃度：３．０×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３、吸光係数β（波長８００ｎｍ）：８ｃｍ−１、成長方法：ＰＶＴ法、主面：ｃ面
ＡｌＮ単結晶層２：  厚さ：５２０μｍ、Ｃ濃度：１．７×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｏ濃度：３．７×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｓｉ濃度：６．５×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ合計濃度：２．１×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３、吸光係数β（波長８００ｎｍ）：８ｃｍ−１、成長方法：ＰＶＴ法、主面：ｃ面
ＡｌＮ単結晶層３：  厚さ：５２０μｍ、Ｃ濃度：３．０×１０１６ａｔｏｍ／ｃｍ３未満、Ｏ濃度：６．２×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｓｉ濃度：１．１×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ合計濃度：７．６×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３未満、吸光係数β（波長８００ｎｍ）：６ｃｍ−１、成長方法：ＨＶＰＥ法、主面：ｃ面
ＡｌＮ単結晶層４：  厚さ：５１０μｍ、Ｃ濃度：３．０×１０１６ａｔｏｍ／ｃｍ３未満、Ｏ濃度：１．６×１０１６ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｓｉ濃度：４．９×１０１６ａｔｏｍ／ｃｍ３、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ合計濃度：９．５×１０１６ａｔｏｍ／ｃｍ３未満、吸光係数β（波長８００ｎｍ）：５ｃｍ−１、成長方法：ＨＶＰＥ法、主面：ｃ面
積層体試料１：  ＡｌＮ単結晶層１と、ＡｌＮ単結晶層１上に成長されたＡｌＮ単結晶層３とからなる単結晶積層体
積層体試料２：  ＡｌＮ単結晶層２と、ＡｌＮ単結晶層２上に成長されたＡｌＮ単結晶層４とからなる単結晶積層体
【０１４０】
＜参考例＞
（比較参考例１）
ＡｌＮ単結晶層１の内部でレーザービームが集光するように、積層体試料１のＡｌＮ単結晶層１の側からレーザー照射（パルスエネルギー３０μＪ、１０００パルス）を行った。照射終了後、照射時の光軸を含む断面で積層体試料１を切断し、該断面を光学顕微鏡（倍率２０倍）で観察した。結果を図２７に示す。図２７紙面上下方向がレーザービームの光軸方向であり、レーザービームは図２７紙面上側から紙面下側に向かって照射された。ＡｌＮ単結晶層１中に改質領域が形成されたことは確認されたが、クラックの発生は観察されなかった。
【０１４１】
（参考例１）
ＡｌＮ単結晶層２の内部でレーザービームが集光するように、積層体試料２のＡｌＮ単結晶層２の側からレーザー照射（パルスエネルギー３０μＪ、１０００パルス）を行った。照射終了後、照射時の光軸を含む断面で積層体試料２を切断し、該断面を光学顕微鏡（倍率２０倍）で観察した。結果を図２８に示す。図２８紙面上下方向がレーザービームの光軸方向であり、レーザービームは図２８紙面上側から紙面下側に向かって照射された。改質領域、及び、改質領域からレーザービームの光軸に交差する方向に伸長するクラックがＡｌＮ単結晶層２中に形成されたことが確認された。クラックの発生位置を図中に白抜き矢印で示している。
【０１４２】
（参考例２）
ＡｌＮ単結晶層１とＡｌＮ単結晶層３との界面にレーザービームが集光するように、積層体試料１のＡｌＮ単結晶層３の側からレーザー照射（パルスエネルギー１０μＪ、１０００パルス）を行った。照射終了後、照射時の光軸を含む断面で積層体試料１を切断し、該断面を光学顕微鏡（倍率１０倍）で観察した。結果を図２９に示す。図２９紙面上下方向がレーザービームの光軸方向であり、レーザービームは図２９紙面上側から紙面下側に向かって照射された。改質領域、及び、改質領域からレーザービームの光軸に交差する方向に伸長するクラックがＡｌＮ単結晶層３中に形成されたことが確認された。クラックの発生位置を図中に白抜き矢印で示している。
【０１４３】
（参考例３）
ＡｌＮ単結晶層３とＡｌＮ単結晶層３との界面にレーザービームが集光するように、積層体試料１のＡｌＮ単結晶層１の側からレーザー照射（パルスエネルギー１０μＪ、１０００パルス）を行った。照射終了後、照射時の光軸を含む断面で積層体試料１を切断し、該断面を光学顕微鏡（倍率１０倍）で観察した。結果を図３０に示す。図３０紙面上下方向がレーザービームの光軸方向であり、レーザービームは図３０紙面上側から紙面下側に向かって照射された。改質領域、及び、改質領域からレーザービームの光軸に交差する方向に伸長するクラックがＡｌＮ単結晶層３中に形成されたことが確認された。クラックの発生位置を図中に白抜き矢印で示している。
【０１４４】
（参考例４）
ＡｌＮ単結晶層４の内部でレーザービームが集光するように、積層体試料２のＡｌＮ単結晶層４の側からレーザー照射（パルスエネルギー３０μＪ、５００パルス）を行った。照射終了後、照射時の光軸を含む断面で積層体試料１を切断し、該断面を光学顕微鏡（倍率２０倍）で観察した。結果を図３１に示す。図３１紙面上下方向がレーザービームの光軸方向であり、レーザービームは図３１紙面上側から紙面下側に向かって照射された。改質領域、及び、改質領域からレーザービームの光軸に交差する方向に伸長するクラックがＡｌＮ単結晶層４中に形成されたことが確認された。クラックの発生位置を図中に白抜き矢印で示している。
【０１４５】
以上、Ｓｉ濃度が５×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３を超えるＡｌＮ単結晶層１にレーザービームを集光してもクラックは発生しなかったが、Ｓｉ濃度が５×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であるＡｌＮ単結晶層２、３、及び４にはレーザービーム照射によりクラックが発生することが確認された。
【０１４６】
＜実施例１＞
（照射工程）
積層体試料１を、ＡｌＮ単結晶層３が上側になるようにＸ−Ｙステージ上に配置し、ＡｌＮ単結晶層３とＡｌＮ単結晶層１との界面近傍にレーザービームが集光するように、積層体試料１の上方からレーザービーム（パルスエネルギー５０μＪ）を照射した。レーザービームの光軸を固定し、レーザービームを連続的に照射しながらＸ−Ｙステージを速度５００μｍ／ｓでＸ方向に連続的に駆動することにより、ＡｌＮ単結晶層３中を集光点で面内方向に直線状に走査した。１本の直線の走査が終了する度に、Ｘ−ＹステージをＹ方向に７０μｍ移動し、次の直線の走査を行うことを、積層体試料１の上面の全体にわたって繰り返した。照射後の積層体試料１を、上面（ＡｌＮ単結晶層３の側）から光学顕微鏡により観察した。結果を図３２（Ａ）に示す。図３２（Ａ）において暗線として見えている部分が、集光点が通った部分（改質領域）である。また照射後の積層体試料１を、集光点の軌跡と直交する断面で切断し、該断面を光学顕微鏡により観察した。結果を図３２（Ｂ）に示す。図３２（Ｂ）から、ＡｌＮ単結晶層３中において選択的にクラックが発生していること、及び、隣接する直線状の改質領域から延びるクラック同士が繋がっていることが理解される。
【０１４７】
（分離工程）
図１１に示すように、照射後の積層体試料１を積層方向に挟みつけながらねじり力を加えることにより、クラックを起点として積層体試料１を破断させ、積層体試料１を、ＡｌＮ単結晶層３の一部からなる板状体である第１の部分と、ＡｌＮ単結晶層１を有する第２の部分とに分離させることができた。
【０１４８】
＜実施例２＞
（照射工程）
レーザー光源としてフェムト秒レーザーに代えてパルスエネルギーを時間変調したピコ秒レーザーを用い、掃引速度を１ｍｍ／ｓとした以外は実施例１と同様にして、実施例１と同様の積層体試料１に対してレーザー照射を行った実施例である。レーザー光源として、中心波長１０６４ｎｍ、パルス幅１０ｐｓ（ピコ秒）、繰り返し周波数１ｋＨｚのＮｄ：ＹＶＯ４ピコ秒レーザーを用い、集光には倍率５０倍、開口数０．８の対物レンズを用いた。任意波形発生器（ＳＩＧＬＥＮＴ製型式ＳＤＧ５０８２）により生成した正弦波の電圧信号をピコ秒レーザー装置（ＥＫＳＰＬＡ製型式Ａｔｌａｎｔｉｃ ５３２−４０）内部の音響光学素子に入力することにより、レーザー光のパルスエネルギーを図８（Ａ）に示すように正弦波状に時間変調（変調周波数：１００Ｈｚ、平均パルスエネルギー：１０μＪ）した。照射後の積層体試料１を、集光点の軌跡に直交する断面で切断し、該断面を光学顕微鏡により観察した。結果を図３３に示す。図３３にはレーザー照射痕が表れている。レーザー照射痕は、均一な形状の改質領域ＲＭが整列した形状を有していた。また、隣接する改質領域ＲＭを連結するように均一にクラックが形成されていた。
【０１４９】
（分離工程）
レーザー照射後の積層体試料１を窒素雰囲気下で８００℃に加熱し、積層体試料１内部に熱応力を発生させることで、クラックを起点として積層体試料１を破断させ、積層体試料１を、ＡｌＮ単結晶層３の一部からなる板状体である第１の部分と、ＡｌＮ単結晶層１を有する第２の部分とに分離させることができた。
【符号の説明】
【０１５０】
１０、１１０  ＩＩＩ族窒化物単結晶
１０ａ、１１０ａ  第１の面
１０ｂ、１１０ｂ  第２の面
２０、１２０  第１の部分
３０、１３０  第２の部分
２０ｃ、３０ｃ、１２０ｃ、１３０ｃ  分離面（切断面）
２０ｃ’、３０ｃ’、１２０ｃ’、１３０ｃ’  研磨面
４１、４２  （分離工程補助）部材
５０  ＩＩＩ族窒化物単結晶層
１１１  第１の層
１１２  第２の層
１１１’  第１の層の一部
１１１''  第１の層の他の一部（残留層）
１１１''ｒ  研磨残留層
ＬＢ  レーザービーム
Ｌ１  （集光）レンズ
ＣＰ１  球面収差補正プレート
ＣＭ１  球面収差補正ミラー
ＦＳ  集光点
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  ミラー
ＲＭ  改質領域
Ｃ１  クラック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020038955.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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