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公開番号2025133711
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2025028640
出願日2025-02-26
発明の名称加工方法及び加工装置
出願人国立大学法人熊本大学
代理人個人,個人,個人
主分類B24B 9/16 20060101AFI20250904BHJP(研削;研磨)
要約【課題】単結晶ダイヤモンド基板を加工するドライ研磨にて、高能率な加工を実現可能な加工方法及び加工装置を提供する。
【解決手段】本発明の加工方法は、単結晶ダイヤモンド基板3を固定して、合成石英定盤2のみを回転させ、単結晶ダイヤモンド基板3の研磨レートの高い方向に合成石英定盤2を相対運動させる第1の工程と、単結晶ダイヤモンド基板3と合成石英定盤2のそれぞれを回転させて相対運動させる第2の工程を有する。また、第1の工程及び第2の工程ではいずれも、単結晶ダイヤモンド基板3と、合成石英定盤2は接触した状態であり、かつ、接触部位に窒素ガス供給部5から窒素ガスが供給される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁性材料で構成された加工部材と、単結晶ダイヤモンドで構成された被加工物の接触部位に窒素ガスを供給すると共に、前記被加工物は固定し、前記加工部材を同被加工物に接触させた状態で、同加工部材を同被加工物の研磨レートの高い方向に相対的に変位させる第１の工程と、
前記第１の工程の後、前記加工部材と前記被加工物の接触部位に窒素ガスを供給すると共に、前記加工部材を前記被加工物に接触させた状態で、同加工部材と同被加工物の両方を相対的に変位させる第２の工程を備える
加工方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第１の工程では、前記被加工物の被加工面に、前記加工部材の加工面における凹凸状態が転写され、
前記第２の工程では、前記被加工面に転写された凹凸及び前記加工面における凹凸の低減が進行し、前記被加工面が平滑化する
請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記第１の工程の処理と前記第２の工程の処理の組み合わせを複数回行う
請求項１または請求項２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記第１の工程及び前記第２の工程を経た前記被加工物に対する、次の前記第１の工程の処理では、前記被加工面に、１つ前の前記第２の工程で低減された前記加工面における凹凸状態が転写され、
次の前記第１の工程の処理に続けて行う、前記第２の工程の処理では、前記被加工面に転写された凹凸及び前記加工面における凹凸の低減が進行し、前記被加工面が平滑化する
請求項３に記載の加工方法。
【請求項５】
前記第１の工程は、励起窒素種の生成及び前記被加工物の被加工面の摩耗が促進されるように、前記加工部材を前記相対的に変位させる速度を上昇させる
請求項１または請求項２に記載の加工方法。
【請求項６】
前記第１の工程は、励起窒素種の生成及び前記被加工物の被加工面の摩耗が促進されるように、前記加工部材を前記被加工物に接触させる荷重を増加させる
請求項１または請求項２に記載の加工方法。
【請求項７】
前記第２の工程は、前記加工部材を、前記被加工物と接触させたまま、接触部位に窒素ガスを供給する
請求項１または請求項２に記載の加工方法。
【請求項８】
前記第２の工程は、前記加工部材を、前記被加工物と再び接触させて、接触部位に窒素ガスを供給する
請求項１または請求項２に記載の加工方法。
【請求項９】
前記加工部材は、合成石英、サファイア、セラミックス、ガラス、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜のうちいずれか１つからなる
請求項１また請求項２に記載の加工方法。
【請求項１０】
絶縁性材料で構成された加工部材と、
単結晶ダイヤモンドで構成された被加工物を前記加工部材と接触可能に保持する保持機構と、
前記加工部材及び前記被加工物との接触部位に窒素ガスを供給する窒素ガス供給部と、
前記加工部材と前記被加工物を接触させた状態で、前記加工部材及び前記被加工物の少なくとも一方を相対的に変位させる駆動部と、
前記窒素ガス供給部及び前記駆動部を制御して、
前記加工部材と前記被加工物の接触部位に窒素ガスを供給すると共に、前記被加工物は固定し、前記加工部材を同被加工物に接触させた状態で、同加工部材を同被加工物に対して、一定の方向に相対的に変位させる第１の制御と、
前記加工部材を、前記被加工物と接触させ、接触部位に窒素ガスを供給すると共に、前記加工部材を前記被加工物に接触させた状態で、同加工部材と同被加工物の両方を相対的に変位させる第２の制御を行う制御部とを備える
加工装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は加工方法及び加工装置に関する。詳しくは、単結晶ダイヤモンド基板を加工するドライ研磨にて、高能率な加工を実現可能な加工方法及び加工装置に係るものである。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、５．４ｅＶという広いバンドギャップを持ち、熱伝導率が大きく、絶縁破壊電界や電荷移動度などに優れていることから、次世代パワー半導体デバイス用材料として有力視されている。
【０００３】
ダイヤモンドを用いて半導体デバイスを製作するためには、デバイスの下地となる単結晶ダイヤモンド基板の表面を原子レベルで平滑、かつ無擾乱に仕上げる加工技術が必要不可欠であるといわれている。しかしながら、単結晶ダイヤモンド基板は、高硬度かつ化学的に安定であるために、加工することは極めて難しく、加工技術の開発が技術的課題となっている。
【０００４】
例えば、従来の加工方法として、化学機械研磨などの砥粒を用いた研磨により化学的除去を行う加工が知られている。しかしながら、研磨剤中での化学反応を利用するため除去速度が遅く、加工能率が不充分である問題があった。
【０００５】
ここで、上述した溶液環境下での研磨に対して、砥粒を使用せずに加工能率の向上を試みた大気環境下での加工方法が存在する。
【０００６】
例えば、本願の発明者によって、無機酸化物で構成された研磨定盤に紫外光やプラズマを照射して、定盤表面上のケミカルコンタミネーション（有機汚染物物）を除去するとともに、定盤表面を親水化させる（最表面部にＯＨ基を表出させる）加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、本願の発明者によって、紫外光やプラズマを用いるかわりに、窒素ガスを援用して、被加工物と加工部材の接触部位に供給することで、加工能率を高める加工方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０１４／０３４９２１号
特開２０２１－０００６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の加工方法では、従来の手法で数ｎｍ／ｈの加工能率であったものを、数μｍ／ｈにまで増加させることができるが、ダイヤモンド半導体を実用化するには、さらなる加工能率の向上が求められている。
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、単結晶ダイヤモンド基板を加工するドライ研磨にて、高能率な加工を実現可能な加工方法及び加工装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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