Development of ultra-precision polishing method of diamond surface by use of surface termination and/or structure control.

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K14179
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 光田 好孝 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20212235)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ダイヤモンド / CVD合成 / 表面終端構造 / 表面研磨 / 欠陥

Outline of Annual Research Achievements

通常の半導体ウエハの研磨は、ダイヤモンド砥粒を用いたスカイフ研磨を行った後、化学機械研磨（CMP）と呼ばれる手法を用いて行われている。ダイヤモンドの場合、4インチを超える大型ウエハになるとスカイフ研磨時の摩擦抵抗が高く、現状の研磨装置では研磨が困難となる。また、他の半導体材料と異なり化学的に非常に安定であるため、CMPが可能であるかどうかについては明確ではない。
試料としてCVD合成されたダイヤモンド(100)単結晶（自立膜）、比較試料としてSiウエハ上に堆積されたダイヤモンド多結晶膜を用いて、１)ダイヤモンド表面構造の制御と決定、2)ダイヤモンド表面の力学的評価、3)ダイヤモンドの研磨の3段階の研究を行う。初年度に、ダイヤモンド表面構造をH終端1×2構造、O終端1×2構造、無終端1×2構造に変化させることを実現した。第2年度に、終端構造による表面摩擦係数の測定を行ったが、試料の平坦度が低いこともあり、終端構造による摩擦係数の差は確認できなかった。また、酸処理を用いたF終端構造の制御について、出発表面を上記3種類として試みている。
最終年度では、2年度に引き続き、酸処理を用いたF終端構造の制御を試みた。F終端構造ではC-C結合の電子がF側へと偏在するためC-C結合の切断が容易になるという研究アイデアに基づき、F終端構造を研磨環境において実現することを目指したが、想定していたF終端への終端元素の交換反応を常温環境で見いだすことができず、当初の研究アイデアの可能性を判断するまでには至らなかった。