Development of high-efficiency wet polishing method for diamond substrate utilizing ultraviolet light / ozone gas

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K03876
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 久保田 章亀 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80404325)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ダイヤモンド / オゾン / 紫外線 / マイクロバブル / ウエット研磨

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，ダイヤモンドパワー半導体デバイスの実現に向けて，溶液環境下での紫外光やオゾンの反応性を利用した化学的加工法を提案・開発し，デバイス作製時に必要とされるダメージフリーな高品位ダイヤモンド平坦面を高効率に実現することを目的とした．
2018年度は，マイクロバブル状の酸素やオゾンの導入がダイヤモンドのウエット研磨特性に及ぼす影響を調査した．また，溶媒に直接紫外光を照射し，加工能率の向上の可能性を調査した．その結果，紫外光照射やマイクロバブル状の酸素，オゾンの導入によって，加工効率を1.4倍～3倍にまで向上できることを確認した．走査型白色干渉顕微鏡での表面粗さの評価（測定領域: 72 um×54 um）においては，Ra=0.1 nmオーダの極めて平滑なダイヤモンド面を作製できたことを確認した．2019年度は，マイクロバブル状の酸素やオゾンを研磨プロセス中に導入し，研磨能率の向上を確認するとともに，透過型電子顕微鏡によるダイヤモンド加工面の評価結果から，ダメージフリーなダイヤモンド加工面であることを確認した．2020年度は，コロナ禍の影響を受け，十分な実験を行うことができなかったものの，大面積ダイヤモンド基板の研磨に対応するための装置改良の準備を進めることができた．
以上のように，本研究で新たに提案した紫外光やオゾンを利用した化学的ウエット加工法によって，これまでに提案してきたウエット加工法に比べ，加工能率の高能率化を達成するとともに，表面上へのダメージの導入が一切ない超平滑ダイヤモンド表面の作製に成功した．