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5報）－XPSとFTIR-ATR法を用いた表面終端構造の解析による平滑化モデルの提唱

摘要

単結晶ダイヤモンドは5.4eVという広いバンドギャップを有し，絶縁破壊電界強度·誘電率·キャリア移動度·熱伝導率に優れていることから，高温動作可·耐放射線·高耐圧·低損失·高速動作可といった特長を持つパワーデバイス基板としての適用に注目が集まっている．高品質かつ大口径の単結晶基板を作りにくいのが難点であったが，独立行政法人産業総合研究所で開発されたダイレクトウェハ化技術とモザイク法により高品質·大口径基板の量産化が実現しつつある．成長後の基板は表面にうねり·荒れを有しており，デバイス基板として用いるためには平滑化加工の必要がある．平滑化手法としてはスカイフ研磨法が一般的であるが，加工能率が低く平滑化に多大な時間を要する．同時に加工変質層の導入も避けられない．我々はこのような問題を解決するため，プラズマ照射による表面改質を援用しながら，基板より硬度の小さな砥石によりダメージフリー研磨をおこなうプラズマ援用研磨(Plasma Assisted Polishing: PAP)の適用を提案している．これまで石英ガラスを往復運動させることで研磨をおこないながら同時にプラズマ照射をおこなうことで，熱流入以外の要因で加工レートが4倍程度増加することを報告した．本報ではX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy: XPS)と赤外吸収分光全反射（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の除去モデルを検討した．