大気圧プラズマプロセスをベースとした単結晶ダイヤモンド基板の高能率ダメージフリー平坦化·平滑化（第6 報）－ラマン分光法を用いた表面構造の解析によるダイヤモンド除去モデルの提唱

摘要

単結晶ダイヤモンドは5.4 eVという広いバンドギャップを有し，SiC やGaN に比べて誘電率や絶縁破壊強度をはじめとした電子物性にも優れることから高性能なパワーデバイス用基板としての応用が期待されている．これまで，高品質かつ大口径の単結晶ウエハは作製しにくいことが難点であったが，産業技術総合研究所（産総研）で開発された化学気相合成(Chemical Vapor Deposition: CVD)法をベースとしたダイレクトウェハ化技術とモザイク法により高品質·大口径ウエハの量産化が実現しつつある．CVD 成長後のウエハの表面には大きなうねりが存在し，これをパワーデバイス用基板として用いるためには平滑化が必要である．しかし，ダイヤモンドは物質中最高の硬度を有し化学的にも安定であることから難加工材料である．現在，平滑化手法としてダイヤモンド砥粒を用いたスカイフ研磨法が一般的に用いられているが，硬質なダイヤモンド砥粒を用いているため加工変質層の導入を避けることができず，パワーデバイスとしてのパフォーマンスに悪影響を与える．そこで，スカイフ研磨に代わる新たなダメージフリーかつ高能率な平滑化手法が求められている．この要求に対して，熊本大学の峠らはダイヤモンドの紫外線励起を援用した平滑化手法を提案している．一方我々は，大気圧下でのプラズマ照射による表面改質と軟質砥粒による研磨を組み合わせたプラズマ援用研磨法(Plasma Assisted Polishing: PAP)を提案している．我々はこれまでX 線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy: XPS)と全反射赤外吸収分光（ Fourier Transform Infrared Spectroscopy Attenuated Total Reflection: FTIR-ATR）法を用いてプラズマ照射後の表面終端構造を分析し，ダイヤモンドに対するPAP の研磨モデルの提案をおこなった．本報ではPAP の際に生じる研磨屑及び加工後のダイヤモンドのラマン分光分析の結果からさらなる詳細な研磨モデルを検討した．