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化学反応を利用したダイヤモンドの高精度加工法の開発 熊本大学 大学院自然科学研究科 産業創造工学専攻 准教授 久保田 章亀 本技術の必要性 本技術の必要性 ダイヤモンドは，物理的，機械的，熱的，電気 微粒子 触媒作用で生成 遷移金属 的特性に非常に優れた材料特性を有するため，切 された反応種 微粒子 機械的作用 化学的作用 削工具や光学部品をはじめ，次世代半導体基板や 超硬合金製金型の代替型用材料としての応用が期 待されている．しかしながら，ダイヤモンドは， 高硬度かつ化学的に安定であるため，高能率 ?高 機械的作用による材料欠 活性な反応種と母材原 精度に加工することが非常に難しい． 陥の導入，運動，増殖を 子との化学的相互作用 加工で利用 を利用 (a) 従来技術 (b) 本技術 本技術の適用分野 従来の加工法では，表面上へのダメージが避けられ なかったが，開発した加工法では，遷移金属表面が ■ ダイヤモンド切削工具/研削工具の超仕上げ もつ触媒作用によって生成される活性なラジカル種 ■ ダイヤモンド半導体基板の平坦化加工 （OHラジカル）を利用しながら加工するため，表面 ■ ダイヤモンド膜付き金型の表面平滑化 へのダメージを抑えながら，高精度なダイヤモンド 表面を得ることができる． 技術の紹介 ■加工装置概念図 ■位相シフト干渉顕微鏡による評価 加工槽 過酸化水素水 ダイヤモンド 鉄定盤 (a) 加工前 PV : 18.15 nm (b) 加工後 PV : 1.59 nm Rms : 2.32 nm Rms : 0.15 nm Ra : 1.86 nm Ra : 0.12 nm ■高分解透過型電子顕微鏡による評価 ■原子間力顕微鏡による評価 (a) 加工前 PV : 4.271nm (b) 加工後 PV : 0.494 nm ダメージフリー?原子レベル平坦 Rms : 0.645 nm Rms : 0.051 nm ダイヤモンド表面を実現 Ra : 0.518 nm Ra : 0.041 nm 溶媒中での化学反応を利用した高精度加工の効果 過酸化水素水中において鉄表面上で生成されるOH?を利用した加工法を単結晶ダイヤモンド(100)基 板の加工に適用した．その結果，加工前に存在した研磨痕（スクラッチ）やダメージ層（加工変質層）の 一切ない，原子オーダーの平滑性を持ったダイヤモンド表面の作製を実現した． 紫外光を援用した高能率加工 ■