| 研究課題/領域番号 |
23K03621
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
久保田 章亀 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80404325)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | トライボプラズマ / ダイヤモンド / エッチング / ドライ研磨 / 研磨 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
単結晶ダイヤモンド及びその関連材料（多結晶ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボン，CVDダイヤモンド）は，次世代パワー半導体デバイス用基板や超精密金型代替材料，切削加工用工具など，さまざまな工業分野におけるキーマテリアルとして期待されている．しかしながら，ダイヤモンドの持つ高い硬度と化学的安定性のため，加工することが難しく，ダイヤモンドの加工技術の開発が技術的課題となっている．本研究では，摩擦環境下で生じるプラズマ（トライボプラズマ）を利用したダイヤモンドの高能率ドライエッチング法を開発し，高精度なダイヤモンド基板の加工を実現することを目的としている．
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| 研究実績の概要 |
単結晶ダイヤモンド及びその関連材料（多結晶ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボン，CVDダイヤモンド）は，次世代パワー半導体デバイス用基板や超精密金型代替材料，切削加工用工具など，さまざまな工業分野におけるキーマテリアルとして期待されている．しかしながら，ダイヤモンドの持つ高い硬度と化学的安定性のため，加工することが難しく，ダイヤモンドの加工技術の開発が技術的課題となっている．本研究では，摩擦環境下で生じるプラズマ（トライボプラズマ）を利用したダイヤモンドの高能率ドライエッチング法を開発し，高精度なダイヤモンド基板の加工を実現することを目的としている．
2023年度は，既存の加工装置を用いて，トライボプラズマを援用したダイヤモンド基板の高能率ドライエッチング法の基礎加工特性の調査し，トライボプラズマにより生成された励起窒素種と各プロセスパラメータとの関係を加工能率や加工精度の観点から明らかにした．また，トライボプラズマ発生時のダイヤモンドの摩擦・摩耗特性を明らかにするために，独自の摩擦・摩耗試験装置を設計・製作した．2023年度は，この試作した摩擦・摩耗装置自体の性能試験評価を行い，ダイヤモンドの摩擦・摩耗試験を行えることを確認した．今後，荷重や回転数，ガス流量などの様々なプロセスパラメータを変更し，トライボプラズマ発生下でのダイヤモンドの摩擦・摩耗特性を明らかにするとともに，トライボプラズマを利用したドライエッチング法におけるダイヤモンドの除去メカニズムの解明を図りたい．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
トライボプラズマ発生時の摩擦・摩耗特性を明らかにするために，摩擦摩耗試験装置を独自に設計・試作することができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
ダイヤモンドと研磨定盤間での摩擦帯電の状態（帯電量，帯電量の時間的変化や安定性）がダイヤモンドの加工特性（加工能率・加工精度）に及ぼす影響を明らかにする．具体的には，荷重や定盤回転数などの加工条件，窒素ガス等の供給量や摩擦温度が帯電量や加工能率に及ぼす影響を調査する．また，加工中の摩擦帯電量の時間的変化や安定性が加工精度に及ぼす影響を明らかにする．
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