(57)【要約】【課題】難加工材料を高精度かつ高能率に加工する方法を提供する。【解決手段】水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒に紫外光等を照射することにより生成される活性種によって、被加工物表面との化学反応を促進し、被加工面を高精度に加工する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工基準面に遷移金属または金属酸化物からなる触媒を用い、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒の中に被加工物の少なくとも一部を配し、前記溶媒に紫外光またはプラズマを照射すると共に、前記加工基準面を被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させた状態で前記被加工面と前記加工基準面を相対運動する工程を備える
加工方法。
【請求項２】
前記遷移金属は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉから選択した１種又は２種以上の組み合わせからなる
請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記金属酸化物は、遷移金属の酸化物である
請求項１に記載の加工方法。
【請求項４】
前記溶媒は水、過酸化水素水、超純水、オゾン水から選択した１種又は２種以上の組み合わせからなる
請求項１、請求項２または請求項３に記載の加工方法。
【請求項５】
前記被加工物は、シリコンカーバイド、窒化ケイ素、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイア、ルビー、ＡＩＮのうちいずれか一つからなる
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の加工方法。
【請求項６】
前記溶媒は、前記加工基準面となる平坦な回転定盤と、該回転定盤の回転軸に対して偏心した回転軸を有するホルダーに保持した被加工物の被加工面との間に供給され、
前記相対運動は、前記ホルダーに保持した被加工物を前記回転定盤に所定の押圧力で押圧しながら回転させる運動である
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の加工方法。
【請求項７】
前記遷移金属がＦｅであり、フェントン反応を利用して加工する
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載の加工方法。
【請求項８】
前記溶媒に酸素若しくはオゾンの少なくとも一方が供給された状態で、紫外光またはプラズマを照射する
請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４、請求項５、請求項６または請求項７に記載の加工方法。
【請求項９】
加工基準面に遷移金属または金属酸化物からなる触媒を用い、活性種を生成可能な溶媒の中に被加工物の少なくとも一部を配し、前記溶媒に紫外光またはプラズマを照射すると共に、前記加工基準面を被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させた状態で前記被加工面と前記加工基準面を相対運動する工程を備える
加工方法。
【請求項１０】
遷移金属または金属酸化物からなる触媒を表面に含む加工基準面を有し、回転可能である加工部材と、
該加工部材の回転軸に対して偏心した回転軸を有し回転可能であると共に、所定の被加工物を保持する保持機構と、
前記加工部材及び前記保持機構を内側に配置可能であり、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒を充填させる加工槽と、
前記溶媒に紫外光またはプラズマを照射する処理部と、
前記加工槽中で前記加工基準面を被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させた状態で前記被加工面と前記加工基準面を相対的に変位させる駆動部とを備える
加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加工方法及び加工装置に関する。詳しくは、ＳｉＣやＧａＮ、ダイヤモンド等の難加工物を高効率かつ高精度で加工可能な加工方法及びこうした加工方法を実現可能とする加工装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
古くから様々な場面で、機械的な加工が用いられてきた。例えば、機械研磨の加工では、工具を被加工表面に押し付け、機械的作用により表面の一部をはぎ取って加工するものである。
【０００３】
しかし、こうした機械研磨の加工では、対象物の結晶格子に欠陥が生じてしまい、また、高精度な面を得ることが非常に困難であった。そこで、高精度な加工を行うために、化学的な加工方法が用いられる。
【０００４】
例えば、超微粉体を分散した懸濁液を被加工面に沿って流動させることにより、略無荷重の状態で超微粉体が被加工面に接触し、その際の相互作用により被加工面を加工する、いわゆるＥＥＭ（Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）による加工は既に知られている（特許文献１〜４）。
【０００５】
また、反応ガスに基づく中性ラジカルと、被加工面の原子又は分子とのラジカル反応を利用して加工するプラズマＣＶＭ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）も提案されている（特許文献５）。
【０００６】
さらに、回転電極を高速に回転させることで、回転電極表面でガスを巻き込むことによって加工ギャップを横切るガス流を形成して加工する回転電極を用いた高密度ラジカル反応による高能率加工方法も提案されている（特許文献６）。
【０００７】
前述のＥＥＭやプラズマＣＶＭは、化学的な加工として非常に優れている。ＥＥＭは、原子スケールで平滑な面を得ることが可能であり、プラズマＣＶＭでは機械的な加工に匹敵する高能率な加工が高精度で可能である。
【０００８】
ＥＥＭは、高周波の空間波長に対して非常に平滑な面を得ることが可能である。ＥＥＭは、超純水によりＳｉО２等の微粒子を表面に供給し、微粒子の表面の原子と加工物表面の原子が化学的に結合することで加工が進むことが特徴である。しかしＥＥＭは、その加工原理のゆえ数十μｍ以上の空間波長域を平坦化しにくいものとなっている。
【０００９】
また、プラズマＣＶＭの加工は、プラズマ中の中性ラジカルと加工物表面の化学反応を利用している。１気圧という高圧力雰囲気下において高密度のプラズマを発生させ、プラズマ中で生成した中性ラジカルを加工物表面の原子に作用させ、揮発性の物質に変えることで加工している。
【００１０】
ゆえに、プラズマＣＶＭの加工では、被加工面の原子配列を乱すことなく、従来の機械加工に匹敵する加工能率を持っている。しかし、基準面を持たない加工法であるため、指数面による影響を受けやすい。
【００１１】
こうしたなか、難加工物の高精度かつ高効率な加工を試みた加工方法が存在し、例えば、特許文献７に記載の触媒支援型化学加工方法が提案されている。
【００１２】
ここで、特許文献７は、酸化剤の溶液中に被加工物を配し、遷移金属からなる触媒を被加工面に接触、もしくは極近接させ、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種と被加工物の表面原子との化学反応で生成した化合物を除去、あるいは溶出させることによって被加工物を加工する方法が記載されている。
【００１３】
また、特許文献７では、実施形態として、触媒にＦｅ、酸化剤に過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）を使用する点が開示されている。
【００１４】
この場合、Ｆｅ表面では、下記の［化１］及び［化２］で表されるフェントン（Ｆｅｎｔｏｎ）反応により活性種としてОＨラジカル（ヒドロキシラジカル）が発生する。ОＨラジカル（ОＨの右側にドットを付して表示）は、寿命は短いが、酸化力が非常に強い性質を有する。
【００１５】
（化１）
Ｆｅ２+＋Ｈ２Ｏ２→Ｆｅ３+＋ОＨ‐＋ОＨ・
（化２）
Ｆｅ３+＋Ｈ２Ｏ２→Ｆｅ２+＋２ООＨ‐
【００１６】
一般的に、ハーバー―ワイス（Ｈａｒｂｅｒ−Ｗａｉｓｓ）機構によるＨ２Ｏ２の分解でОＨラジカルが生成されることは知られている。この反応では、低原子価の遷移金属（Ｆｅ２+、Ｔｉ３＋、Ｃｒ２＋、Ｃｕ+等）による一電子還元によりОＨラジカルが生成する。
【００１７】
特に、Ｆｅ２+による反応は、フェントン反応としてよく知られている。Ｈ２Ｏ２はレドックス反応を行いうる低原子価金属イオンと反応し、ОＨラジカルを生成する。ここで、Ｆｅ２＋は触媒的な作用をする。
【００１８】
ここで、被加工物がＳｉＣの場合には、以下の［化３］に示すように、ОＨラジカルと過酸化水素水中の溶存酸素によってＳｉＣ表面が酸化され、その部分が優先的に加工されるものと推測されている。
【００１９】
（化３）
ＳｉＣ＋４ОＨ・＋О２→ＳｉО２＋２Ｈ２Ｏ＋ＣО２↑
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特公平２−２５７４５号公報
【特許文献２】特公平７−１６８７０号公報
【特許文献３】特公平６−４４９８９号公報
【特許文献４】特開２０００−１６７７７０号公報
【特許文献５】特許第２９６２５８３号公報
【特許文献６】特許第３０６９２７１号公報
【特許文献７】特許第４８７３６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ここで、特許文献７に記載された加工方法でもＳｉＣ等の難加工物の加工は可能であるが、難加工物に対する加工精度及び加工効率の更なる向上が求められている。例えば、難加工物を利用した半導体基板の分野では、基板サイズの微細化、品質向上等の観点から、より精度の高い加工方法が要求されるようになっている。
【００２２】
本発明は以上の点に鑑みて発明されたものであり、ＳｉＣやＧａＮ、ダイヤモンド等の難加工物を高効率かつ高精度で加工可能な加工方法及びこうした加工方法を実現可能とする加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
［加工方法について］
上記の目的を達成するために、本発明の加工方法は、加工基準面に遷移金属または金属酸化物からなる触媒を用い、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒に被加工物の少なくとも一部を配し、前記溶媒に紫外光またはプラズマを照射すると共に、前記加工基準面を被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させた状態で前記被加工面と前記加工基準面を相対運動する工程を備える。
【００２４】
ここで、紫外光またはプラズマの照射によって、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒が分解され、活性種が生成する。また、溶媒の分解が続くと溶媒中の活性種が過剰となり、活性種が再結合し過酸化水素が生じる。そして、加工基準面に遷移金属または金属酸化物からなる触媒を用いることによって、過酸化水素と触媒が反応し、再び、触媒表面上に活性種が発生する。なお、ここでいう水とは、超純水や電解水が含まれるものを意味する。
【００２５】
また、溶媒中に被加工物の少なくとも一部を配し、加工基準面を被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させた状態で被加工面と加工基準面を相対運動することによって、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種と被加工物の表面原子との化学反応により化合物が生成する。この生成した化合物を相対運動で除去することで被加工物を加工することができる。
【００２６】
本発明では、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒に紫外光またはプラズマを照射することで、活性種を過剰に生じさせることができるため、活性種の反応と触媒を利用した加工の効率を高めることができる。また、加工開始時の溶媒に、触媒と直接的に化学反応を生じる化合物、例えば、過酸化水素が含まれていない場合にも、紫外光またはプラズマを照射して活性種及び過酸化水素を生成することができるため、加工が可能となる。
【００２７】
また、加工部材が加工基準面を有することによって、加工が進むにしたがって加工表面が変化してしまうことがなく、均一な加工を行うことができる。
【００２８】
また、加工基準面に用いる遷移金属としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉが挙げられる。また、加工基準面に用いる金属酸化物としては、例えば、遷移金属の酸化物が挙げられる。
【００２９】
また、溶媒としては、例えば、水、過酸化水素水、超純水、オゾン水が挙げられる。また、被加工物としては、例えば、シリコンカーバイド、窒化ケイ素、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイア、ルビー、ＡＩＮが挙げられる。
【００３０】
上記の目的を達成するために、本発明の加工方法は、加工基準面に遷移金属または金属酸化物からなる触媒を用い、活性種を生成可能な溶媒の中に被加工物の少なくとも一部を配し、前記溶媒に紫外光またはプラズマを照射すると共に、前記加工基準面を被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させた状態で前記被加工面と前記加工基準面を相対運動する工程を備える。
【００３１】
ここで、紫外光またはプラズマの照射によって、活性種を生成可能な溶媒が分解され、活性種が生成する。そして、生成した活性種に起因して遷移金属または金属酸化物からなる触媒を介した化学反応がおこり、被加工物の加工が可能になる。
【００３２】
本発明では、活性種を生成可能な溶媒に紫外光またはプラズマを照射することで、活性種を過剰に生じさせることができるため、活性種の反応と触媒を利用した加工の効率を高めることができる。また、加工開始時の溶媒に、触媒と直接的に化学反応を生じる化合物、例えば、過酸化水素が含まれていない場合にも、紫外光またはプラズマを照射して活性種を生成することができるため、加工が可能となる。
【００３３】
また、加工部材が加工基準面を有することによって、加工が進むにしたがって加工表面が変化してしまうことがなく、均一な加工を行うことができる。
【００３４】
また、溶媒としては、例えば、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらを含む溶液が挙げられる。
【００３５】
［加工装置について］
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る加工装置は、遷移金属または金属酸化物からなる触媒を表面に含む加工基準面を有し、回転可能である加工部材と、該加工部材の回転軸に対して偏心した回転軸を有し回転可能であると共に、所定の被加工物を保持する保持機構と、前記加工部材及び前記保持機構を内側に配置可能であり、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒を充填させる加工槽と、前記溶媒に紫外光またはプラズマを照射する処理部と、前記加工槽中で前記加工基準面を被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させた状態で前記被加工面と前記加工基準面を相対的に変位させる駆動部とを備える。
【００３６】
ここで、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒を充填させる加工槽と、溶媒に紫外光またはプラズマを照射する処理部によって、加工槽中の溶媒を分解することができる。即ち、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒が分解され、活性種が生成する。また、溶媒の分解が続くと溶媒中の活性種が過剰となり、活性種が再結合し過酸化水素が生じる。なお、ここでいう水とは、超純水や電解水が含まれるものを意味する。
【００３７】
また、遷移金属または金属酸化物からなる触媒を表面に含む加工基準面を有する加工部材と、加工部材及び保持機構を内側に配置可能であり、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒を充填させる加工槽によって、溶媒中に生じた過酸化水素と触媒を反応させることができる。即ち、過酸化水素と触媒が反応し、再び、触媒表面上に活性種が発生する。
【００３８】
また、加工部材及び保持機構を内側に配置可能であり、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒を充填させる加工槽と、加工槽中で加工基準面を被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させた状態で被加工面と加工基準面を相対的に変位させる駆動部によって、被加工面に化学反応による加工を行うことができる。即ち、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種と被加工物の表面原子との化学反応により化合物が生成する。この生成した化合物を相対運動で除去することで被加工物を加工することができる。
【００３９】
本発明では、水、過酸化水素水、オゾン水、あるいはこれらのいずれかを含む溶媒に紫外光またはプラズマを照射することで、溶媒中に活性種を過剰に生じさせることができるため、活性種の反応と触媒を利用した加工の効率を高めることができる。また、加工開始時の溶媒に、触媒と直接的に化学反応を生じる化合物、例えば、過酸化水素が含まれていない場合にも、紫外光またはプラズマを照射して活性種を生成することができるため、加工が可能となる。
【００４０】
また、加工部材が加工基準面を有することによって、加工が進むにしたがって加工表面が変化してしまうことがなく、均一な加工を行うことができる。
【００４１】
また、加工基準面に用いる遷移金属としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉが挙げられる。また、加工基準面に用いる金属酸化物としては、例えば、遷移金属の酸化物が挙げられる。
【００４２】
また、溶媒としては、例えば、水、過酸化水素水、オゾン水、水酸化カリウム水溶液が挙げられる。また、被加工物としては、例えば、シリコンカーバイド、窒化ケイ素、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイア、ルビー、ＡＩＮが挙げられる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る加工方法及び加工装置は、ＳｉＣやＧａＮ、ダイヤモンド等の難加工物を高効率かつ高精度で加工可能な加工方法及びこうした加工方法を実現可能とする加工装置となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用した加工装置の概念図である。
【図２（ａ）】本発明の実施例の加工前の表面粗さを非接触形状測定機で測定した結果である。
【図２（ｂ）】本発明の実施例の加工後の表面粗さを非接触形状測定機で測定した結果である。
【図３】本発明の実施例及び比較例の加工能率の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について図１ないし図３を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００４６】
〔実施の形態〕
図１は本発明を適用した加工装置の概念図であり、ここで示す加工装置１は、純鉄定盤２と、紫外光光源３と、ダイヤモンド基板８を保持する試料ホルダー４と、純鉄定盤２及び試料ホルダー４を内側に配置した加工槽９を有している。また、加工槽９の内側は、過酸化水素水７で満たされている。
【００４７】
また、加工槽９の中心部に設けられた回転軸６はモータ（図示せず）と連結されており、純鉄定盤２は、加工槽９と一体となって、図１の符号Ａで示す方向に回転可能に構成されている。
【００４８】
また、試料ホルダー４は、純鉄定盤２の回転軸６に対して偏心した回転軸５を有し、回転軸５を中心として図１の符号Ｂで示す方向に回転可能に構成されている。また、試料ホルダー４はダイヤモンド基板８を保持した状態で上方からダイヤモンド基板８と純鉄定盤２が接触または極近接する位置まで下降する。
【００４９】
ここで、純鉄定盤２は加工部材の一例であり、紫外光光源３は処理部の一例であり、ダイヤモンド基板８は被加工物の一例であり、試料ホルダー４は保持機構の一例であり、モータは駆動部の一部であり、紫外光光源３から照射される１８９ｎｍ以下の波長は、紫外光の一例である。
【００５０】
また、本実施の形態では、加工部材が純鉄で形成されている場合を例に挙げて説明を行っているが、必ずしも、純鉄で形成される必要はない。過酸化水素水と反応して活性種であるＯＨラジカルを生成できれば充分であり、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ等で形成されていても構わない。また、遷移金属の酸化物であってもよい。
【００５１】
また、本実施の形態では、試料ホルダー４に保持される被加工物としてダイヤモンド基板８を例に挙げて説明を行っているが、被加工物はダイヤモンド基板８に限定されるものではない。例えば、ダイヤモンドの関連材料（多結晶ダイヤモンド、ＣＶＤダイヤモンド、ＤＬＣ膜）やＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ＳｉＣセラミックス、Ｓｉ３Ｎ４セラミックス、ＡＩＮ、ガラスなどの硬脆材料も被加工物として採用し得る。
【００５２】
また、本実施の形態では、溶媒として過酸化水素水７を例に挙げて説明を行っているが、溶媒は過酸化水素水７に限定されるものではなく、紫外光またはプラズマを照射することでＯＨラジカルを生成するものであれば充分である。例えば、超純水、オゾン水等も採用しうる。
【００５３】
また、紫外光光源３による溶媒への紫外光照射の位置は、溶媒中にＯＨラジカルが生成する構成であれば充分である。
【００５４】
以下、上記の様に構成された加工装置１による加工方法について説明する。即ち、本発明を適用した加工方法の一例について説明する。
【００５５】
まず、純鉄定盤２を内側に配置した加工槽９内を過酸化水素水７で満たす。そして、紫外光光源３を過酸化水素水７に照射しながら、純鉄定盤２の加工基準面に対して、試料ホルダー４に保持させたダイヤモンド基板８を接触させる。
【００５６】
また、紫外光光源３から過酸化水素水７に紫外光が照射されると、［化４］で示すように、水分子の分解でＯＨラジカルが発生する。また、紫外光の照射に伴い、溶媒中に過剰のＯＨラジカルが発生すると、［化５］で示すように、ＯＨラジカルが再結合し、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が生成される。即ち、加工開始時過酸化水素水７に加えて、水分子からも過酸化水素が生成されることになる。
【００５７】
（化４）
Ｈ２О＋ｈν→ОＨ・＋Ｈ・（ｈ：プランク定数、ν：光の振動数）
（化５）
２ОＨ・→Ｈ２Ｏ２
【００５８】
生成された過酸化水素を含む溶媒中で、Ｆｅを触媒とする純鉄定盤２を、ダイヤモンド基板８に接触、もしくは極近接させると、前述した［化１］に記載するようにＯＨラジカルが発生する。このＯＨラジカルと、ダイヤモンド基板８の表面原子とが反応してダイヤモンド表面が改質される。
【００５９】
ここで、純鉄定盤２及び試料ホルダー４を回転させながら、所定の押圧力で試料ホルダー４に保持されたダイヤモンド基板８を純鉄定盤２に押圧する。これにより、加工基準面と被加工面との相互間で相対運動が生じる。
【００６０】
また、純鉄定盤２及び試料ホルダー４が相対運動していることから、ダイヤモンド基板８の表面から触媒が離れ、改質層はダイヤモンド基板８の被加工表面から除去される。ここまでの流れによってダイヤモンド基板８の被加工面は加工されることとなる。
【００６１】
〔変形例〕
本実施の形態の変形例として、溶媒として超純水を用いることもできる。即ち、溶媒だけを超純水に置き換え、他の条件は実施の形態と同一のものとして加工を行うことが可能である。
【００６２】
変形例においては、超純水に対して紫外光を照射して、過剰なＯＨラジカルを生成させ、過酸化水素を生じさせることができる。よって、溶媒にあらかじめ過酸化水素が含まれていなくても、触媒反応による被加工物の加工が可能となる。
【００６３】
また、変形例の方法では、加工に用いる化学物質の使用量を減らすことができるため、環境への負担が抑えられる点で利点を有している。
【００６４】
〔効果〕
本発明を適用した加工装置１は、純鉄定盤２と試料ホルダー４が相互に相対運動するため、発生したОＨラジカルが被加工物の表面原子と化学反応することで生成した化合物を除去することができる。
【００６５】
また、発生したОＨラジカルが被加工物の表面原子と化学反応することで生成した化合物を、純鉄定盤２と試料ホルダー４の相互の相対運動により除去することができるので、随時新しい被加工面が出現することとなり、加工が進みやすくなる。
【００６６】
また、本発明を適用した加工装置１では、溶媒中にＯＨラジカルを過剰に生成し、過酸化水素を生じさせることができるため、ＯＨラジカルの反応と触媒を利用した加工の効率を高めることができる。
【００６７】
また、触媒表面で生成されたＯＨラジカルは、触媒表面から離れると急激に不活性化するので、ＯＨラジカルは基準面となる触媒表面上若しくは極近接した位置にしか存在せず、それにより空間的に制御された状態で加工することができる。
【００６８】
また、過酸化水素水７に紫外光を照射して生じるＯＨラジカルにより、過酸化水素水７や純鉄定盤２表面上のケミカルコンタミネーション（有機汚染物質）を除去し、ダイヤモンド基板８表面との化学反応を安定化させることができる。この結果、ダイヤモンド基板８の表面を高精度に加工することができる。
【００６９】
また、本発明を適用した加工方法では研磨剤は不要であるので、コストを大幅に抑制することができる。
【００７０】
以下、図１ないし図３を用いて、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、ここで示す実施例及び比較例は一例であり、本発明を限定するものではない。
図２は、本発明の実施例の加工前、及び加工後の表面粗さを非接触形状測定機で測定した結果である。
【００７１】
［実施例１］
まず、本発明の実施例１の加工方法について説明する。
遷移金属であるニッケル製定盤に、被加工物として単結晶ダイヤモンドを３．３Ｍｐａの荷重で押圧し、ニッケル定盤を４０ｒｐｍで回転させると共に、試料ホルダーを４０ｒｐｍで回転させた。また、溶媒には過酸化水素水を用い、図１に示すように溶媒に対して紫外光を照射した。
【００７２】
このような状況で１４時間の加工を行い、実施例１について、表面粗さについて確認した。加工前後の表面粗さのデータを図２に示す。
【００７３】
この結果、図２に示すように被加工面の加工後の表面粗さは、良好な状態（ＰＶ:１．７１３ｎｍ、ｒｍｓ：０．１６２ｎｍ、Ｒａ：０．１２９ｎｍ）となっている。
【００７４】
次に、実施例と比較例の加工方法を行い、被加工物の加工効率について確認した。なお、以下で記す実施例２については、前述の実施例１と同じ方法である。
図３は、本発明の実施例及び比較例の加工能率の結果を示すグラフである。
【００７５】
［実施例２］
まず、本発明の実施例２の加工方法について説明する。
遷移金属であるニッケル製定盤に、被加工物として単結晶ダイヤモンドを３．３Ｍｐａの荷重で押圧し、ニッケル定盤を４０ｒｐｍで回転させると共に、試料ホルダーを４０ｒｐｍで回転させた。また、溶媒には超純水を用い、図１に示すように溶媒に対して紫外光を照射した。このような状況で１４時間の加工を行った。
【００７６】
［比較例１］
比較例１では、ニッケル定盤に、被加工物として単結晶ダイヤモンドを３．３Ｍｐａの荷重で押圧し、ニッケル定盤を４０ｒｐｍで回転させると共に、試料ホルダーを４０ｒｐｍで回転させた。また、溶媒は過酸化水素水を用いた。なお、実施例１及び実施例２とは違い、溶媒に対して紫外光照射は行わなかった。
【００７７】
［比較例２］
比較例２では、ニッケル定盤に、被加工物として単結晶ダイヤモンドを３．３Ｍｐａの荷重で押圧し、ニッケル定盤を４０ｒｐｍで回転させると共に、試料ホルダーを４０ｒｐｍで回転させた。また、溶媒には超純水を用いた。なお、実施例１及び実施例２とは違い、溶媒に対して紫外光照射は行わなかった。
【００７８】
以下、実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２の加工条件を表１に示す。
【００７９】
【表１】
2015127078.tif 000003
【００８０】
上記の様に構成された実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２の加工方法における加工能率の結果を図３に示す。
【００８１】
図３に示すとおり、符号１０で示す実施例１では、４１．０ｎｍ／ｈの加工能率であった。また、符号１１で示す比較例１では、３１．０ｎｍ／ｈの加工能率であった。この結果、溶媒に過酸化水素水を用いた方法では、紫外光を照射する実施例１で加工能率が向上していた。
【００８２】
また、符号１２で示す実施例２では、１７．６ｎｍ／ｈの加工能率であった。また、符号１３で示す比較例２では、１１．８ｎｍ／ｈの加工能率であった。この結果、溶媒に超純水を用いた方法では、紫外光を照射する実施例２で加工能率が向上していた。
【００８３】
図３の結果から、過酸化水素水と超純水のいずれを溶媒として用いても、紫外光を照射しながら加工を行った場合のほうが、紫外光を照射せずに加工を行った場合よりも加工能率が向上していた。
【００８４】
以上までで、本発明を適用した加工装置及び加工方法について説明を行ったが、本発明の加工方法では、溶媒中にオゾン（О３）、酸素（О２）をマイクロバブル状にして添加する方法も採用しうる。
【００８５】
この場合、［化６］ないし［化８］で示すように、溶媒中で、さらにОＨラジカルの生成反応が促進され、ОＨラジカルが再結合した過酸化水素水を生成することができる。即ち、触媒による加工の効率を更に高めることができる。
【００８６】
（化６）
О３＋ｈν→О（１Ｄ，３Ｐ）＋О２（Ｏ（１Ｄ）：第１励起状態の酸素原子、Ｏ（３Ｐ）：基底状態の酸素原子）
（化７）
О２＋ｈν→О（１Ｄ）＋О（３Ｐ）
（化８）
О（１Ｄ）＋Ｈ２О→２ОＨ・
【００８７】
以上のとおり、本発明により、ＳｉＣやＧａＮ、ダイヤモンド等の難加工物を高効率かつ高精度で加工可能な加工方法及びこうした加工方法を実現可能とする加工装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  加工装置
２  純鉄定盤
３  紫外光光源
４  試料ホルダー
５  回転軸
６  回転軸
７  過酸化水素水
８  ダイヤモンド基板
９  加工槽
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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