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加工方法及び加工装置 NEW

国内特許コード P190015806
整理番号 (S2016-0440-N0)
掲載日 2019年1月24日
出願番号 特願2018-500128
出願日 平成29年2月14日(2017.2.14)
国際出願番号 JP2017005372
国際公開番号 WO2017141918
国際出願日 平成29年2月14日(2017.2.14)
国際公開日 平成29年8月24日(2017.8.24)
優先権データ
  • 特願2016-027126 (2016.2.16) JP
  • 特願2016-028408 (2016.2.17) JP
発明者
  • 久保田 章亀
出願人
  • 国立大学法人 熊本大学
発明の名称 加工方法及び加工装置 NEW
発明の概要 【課題】ダイヤモンド等を加工するドライ研磨にて、簡易な構成でありながら高能率かつ高精度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】加工装置1は、サファイア定盤2と、単結晶ダイヤモンド3を保持する試料ホルダー4を有している。また、加工装置1は、サファイア定盤2と単結晶ダイヤモンド3との接触部位にオゾンガスを供給するオゾン供給部5を有している。
従来技術、競合技術の概要


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。



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ダイヤモンド基板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、ダイヤモンドは、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。



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。



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。



例えば、ダイヤモンドからなる基板の被研磨面に研磨定盤を高圧で接触させると共に、研磨定盤の裏面から基板の研磨面に紫外線を照射しつつ、基板を研磨定盤に対して相対的に擦動させることにより研磨する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。



また、本願の発明者によって、金属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2参照)。



特許文献2に記載の方法では、定盤表面を親水化させることで、被加工物表面原子との反応サイトを増加させ、被加工物表面の原子と化学的に作用させて加工を行うものである。

産業上の利用分野


本発明は加工方法及び加工装置に関する。詳しくは、ダイヤモンド等を加工するドライ研磨にて、簡易な構成でありながら高能率かつ高精度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。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属酸化物で構成された加工部材を被加工物と接触させ、接触部位にオゾン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変位させる工程を備える
加工方法。

【請求項2】
前記接触部位で生じる摩擦熱でオゾンガスを分解する
請求項1に記載の加工方法。

【請求項3】
前記加工部材は、Alから構成される単結晶状態のサファイア、コランダム、サファイアガラス、サファイアクリスタル、多結晶状態のアルミナ、アルミナセラミックス、SiOを主成分とするガラスのうちいずれか1つからなり、
前記被加工物は、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、CVDダイヤモンド、DLC膜のうちいずれか1つからなる
請求項1または請求項2に記載の加工方法。

【請求項4】
前記加工部材は、SiOを主成分とするガラスからなり、
前記被加工物は、SiCからなる
請求項1または請求項2に記載の加工方法。

【請求項5】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物の少なくとも一方を加湿する
請求項1乃至請求項4に記載の加工方法。

【請求項6】
前記オゾンガスがアルカリ性溶液を含有する
請求項1乃至請求項5に記載の加工方法。

【請求項7】
前記アルカリ性溶液がアルカリ性電解水である
請求項6に記載の加工方法。

【請求項8】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物の少なくとも一方に、陽イオン、若しくは、陰イオンの少なくとも一方を供給して帯電量を制御する
請求項1乃至請求項7に記載の加工方法。

【請求項9】
前記加工部材と、前記被加工物との接触部位にNガスを供給して帯電量を制御する
請求項1乃至請求項8に記載の加工方法。

【請求項10】
金属酸化物で構成された加工部材を被加工物と接触させ、接触部位にオゾン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変位させる工程を備え、
前記加工部材は、アルミナセラミックスまたはSiOを主成分とするガラスのうちいずれか1つからなり、
前記被加工物は、GaNからなる
加工方法。

【請求項11】
前記オゾンガスがアルカリ性電解水を含有する
請求項10に記載の加工方法。

【請求項12】
金属酸化物で構成された加工部材と、
所定の被加工物を前記加工部材と接触させて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オゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
前記加工部材と前記被加工物を接触させた状態で、前記加工部材を変位させる駆動部とを備える
加工装置。

【請求項13】
前記加工部材及び前記被加工物との間の前記接触部位で摩擦熱が生じる
請求項12に記載の加工装置。

【請求項14】
前記加工部材は、Alから構成される単結晶状態のサファイア、コランダム、サファイアガラス、サファイアクリスタル、多結晶状態のアルミナ、アルミナセラミックスSiOを主成分とするガラスのうちいずれか1つからなり、
前記被加工物は、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、CVDダイヤモンド、DLC膜のうちいずれか1つからなる
請求項12または請求項13に記載の加工装置。

【請求項15】
前記加工部材は、SiOを主成分とするガラスからなり、
前記被加工物は、SiCからなる
請求項12または請求項13に記載の加工装置。

【請求項16】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物を加湿する加湿処理部を備える
請求項12乃至請求項15に記載の加工装置。

【請求項17】
前記オゾンガスがアルカリ性溶液を含有する
請求項12乃至請求項16に記載の加工装置。

【請求項18】
前記アルカリ性溶液がアルカリ性電解水である
請求項17に記載の加工装置。

【請求項19】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物の少なくとも一方に、陽イオン、若しくは、陰イオンの少なくとも一方を供給して帯電量を制御する帯電処理部を備える
請求項12乃至請求項18に記載の加工装置。

【請求項20】
前記加工部材と、前記被加工物との接触部位にNガスを供給して帯電量を制御するNガス供給部を備える
請求項12乃至請求項19に記載の加工方法。

【請求項21】
金属酸化物で構成された加工部材と、
所定の被加工物を前記加工部材と接触させて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オゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
前記加工部材と前記被加工物を接触させた状態で、前記加工部材を変位させる駆動部とを備え、
前記加工部材は、アルミナセラミックスまたはSiOを主成分とするガラスのうちいずれか1つからなり、
前記被加工物は、GaNからなる
加工装置。

【請求項22】
前記オゾンガスがアルカリ性電解水を含有する
請求項21に記載の加工装置。

【請求項23】
加工部材、若しくは、同加工部材で加工される被加工物の少なくとも一方に、陽イオン、若しくは、陰イオンの少なくとも一方を供給して帯電量を制御すると共に、前記加工部材と前記被加工物を接触させた状態で相対的に変位させる工程を備える
加工方法。

【請求項24】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物の少なくとも一方に、陰イオンを供給する
請求項23に記載の加工方法。

【請求項25】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物の少なくとも一方に、陽イオンを供給する
請求項23に記載の加工方法。

【請求項26】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物の少なくとも一方に、陽イオン及び陰イオンを供給する
請求項23に記載の加工方法。

【請求項27】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物の少なくとも一方を加湿する
請求項23乃至請求項26に記載の加工方法。

【請求項28】
前記加工部材、若しくは、前記被加工部材の少なくとも一方が絶縁体である
請求項23乃至請求項27に記載の加工方法。

【請求項29】
前記加工物の表面に紫外光若しくはプラズマを照射して同加工部材の表面を清浄化かつ親水化処理する
請求項23乃至請求項28に記載の加工方法。

【請求項30】
前記加工部材及び前記被加工物の接触部位にNガスを供給する
請求項23乃至請求項29に記載の加工方法。

【請求項31】
前記加工部材は金属、無機酸化物、セラミックスのうちいずれか1つからなり、
前記被加工物は単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、CVDダイヤモンド、DLC膜のうちいずれか1つからなる
請求項23乃至請求項30に記載の加工方法。

【請求項32】
加工部材と、
該加工部材、若しくは、同加工部材で加工される被加工物の少なくとも一方に、陽イオン、若しくは、陰イオンの少なくとも一方を供給して帯電量を制御する帯電処理部と、
所定の被加工物を保持する保持機構と、
前記加工部材と前記被加工物を接触させた状態で、前記加工部材と前記被加工物を相対的に変位させる駆動部とを備える
加工装置。

【請求項33】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物を加湿する加湿処理部を備える
請求項32に記載の加工装置。

【請求項34】
前記加工部材の表面を親水化処理する清浄化かつ親水化処理部を備える
請求項32または請求項33に記載の加工装置。

【請求項35】
前記加工部材及び前記被加工物の接触部位にNガスを供給するNガス供給部を備える
請求項32乃至請求項34に記載の加工装置。

【請求項36】
加工部材と、該加工部材で加工される被加工物との接触部位にNガスを供給して帯電量を制御すると共に、前記加工部材と前記被加工物を接触させた状態で相対的に変位させる工程を備える
加工方法。

【請求項37】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物の少なくとも一方を加湿する
請求項36に記載の加工方法。

【請求項38】
加工部材と、
該加工部材と、同加工部材で加工される被加工物との接触部位にNガスを供給して帯電量を制御するNガス供給部と、
所定の被加工物を保持する保持機構と、
前記加工部材と前記被加工物を接触させた状態で、前記加工部材と前記被加工物を相対的に変位させる駆動部とを備える
加工装置。

【請求項39】
前記加工部材、若しくは、前記被加工物を加湿する加湿処理部を備える
請求項38に記載の加工装置。
国際特許分類(IPC)
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