特開 2016-127130 加工方法及び加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-127130(P2016-127130A)

(43)【公開日】2016年7月11日

(54)【発明の名称】加工方法及び加工装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20160613BHJP

   C30B 29/04 20060101ALI20160613BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 622W

   C30B29/04 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-266464(P2014-266464)

(22)【出願日】2014年12月26日

(71)【出願人】

【識別番号】504159235

【氏名又は名称】国立大学法人 熊本大学

(74)【代理人】

【識別番号】100114627

【弁理士】

【氏名又は名称】有吉 修一朗

(74)【代理人】

【識別番号】100182501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 靖之

(74)【代理人】

【識別番号】100190975

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 聡子

(74)【代理人】

【識別番号】100194984

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 圭太

(72)【発明者】

【氏名】久保田 章亀

【テーマコード（参考）】

4G077

5F057

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077BA03

4G077FG13

4G077FG20

4G077HA06

4G077HA12

5F057AA01

5F057BA30

5F057BB02

5F057CA11

5F057DA31

5F057DA40

5F057EB26

(57)【要約】

【課題】ダイヤモンド等の難加工性の高機能材料表面の微小な領域を高能率かつ高精度に加工することができる加工方法及びこうした加工方法を実現可能な加工装置を提供する。
【解決手段】加工装置１は、オゾンガス供給ポート２と、無機酸化物製工具３と、ダイヤモンド部材４を保持する試料ホルダー５を有している。オゾンガス供給ポート２は、無機酸化物製工具３の先端近傍に配置され、無機酸化物製工具３及びダイヤモンド部材４の接触部位にむけてオゾンガス６を供給する。無機酸化物製工具３の先端表面は、オゾンにより清浄化かつ親水化処理され、ダイヤモンド部材４が接して被加工物が研磨されることとなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属酸化物で構成された微小な加工部材を被加工物と接触させ、接触部位にオゾンを供給し前記加工部材を清浄化かつ親水化処理すると共に、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】

前記加工部材の清浄化かつ親水化処理は、前記加工部材と被加工部材の接触部位に近接した位置からオゾンを供給して行う
請求項１に記載の加工方法。

【請求項3】

前記加工部材は、Ａｌ_２Ｏ_３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】

金属酸化物で構成された微小な加工部材と、
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、
前記加工部材にオゾンを供給するオゾン供給部と、
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5】

前記オゾン供給部が前記加工部材と被加工部材の接触部位に近接して配置された
請求項４に記載の加工装置。

【請求項6】

前記加工部材は、Ａｌ_２Ｏ_３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４または請求項５に記載の加工装置。

【請求項7】

金属酸化物で構成された微小な加工部材を被加工物と接触させ、同加工部材を清浄化かつ親水化処理すると共に、前記加工部材及び前記被加工物の接触部位の周囲の窒素を捕捉して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。

【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、ダイヤモンド等の難加工性の高機能材料表面の微小な領域を高能率かつ高精度に加工することができる加工方法及びこうした加工方法を実現可能な加工装置に係るものである。

【背景技術】

【0002】

ダイヤモンド半導体は、半導体の中で最も高い絶縁耐圧と最も高い熱伝導率という優れた特性を持つため、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。

【0003】

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。

【0004】

このため、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）。

【0005】

ここで、特許文献１に記載の技術では、被加工物である基板の被研磨面に紫外光等の光を直接照射しようとすると、設備が複雑化してしまい、汎用的な加工装置での加工が困難となっていた。

【0006】

こうしたなか、本願の発明者は、高い加工速度を汎用的な装置でも実現可能な加工方法を提案しており、例えば、特許文献２に記載の技術が存在する。

【0007】

特許文献２には、図１５に示す加工装置１が記載されている。加工装置１００は、合成石英定盤１０１と、紫外光を照射するための紫外光光源１０２と、被加工物となるダイヤモンド基板１０３を保持する試料ホルダー１０４を有している。

【0008】

合成石英定盤１０１及び試料ホルダー４はそれぞれ回転軸を中心として回転運動し、合成石英定盤１０１とダイヤモンド基板１０３が相対運動するものとなる。そして、合成石英定盤２の上面にダイヤモンド基板１０３が接して、ダイヤモンド基板１０３が研磨される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】国際公開第２００７／００７６８３号

【特許文献2】国際公開第２０１４／０３４９２１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献２に記載の加工装置では、加工部材に清浄化かつ親水化処理を施す紫外光光源を用いて、微小な領域への加工、例えば、ダイヤモンド切刃を有する精密切削工具の加工や金型表面の高精度な研磨を行うことが困難であった。

【0011】

具体的には、紫外光は大気中で不安定であり、瞬間的に保有するエネルギーを消失してしまうため、加工部材に均一に照射することが難しかった。特に、数μｍ程度の微小な領域に対しては均一な照射が難しく、安定的に高い加工精度を実現し難いものであった。

【0012】

また、紫外光はエネルギー的に不安定な性質のため、紫外光光源を加工部材になるべく近接させて照射する必要があるが、紫外光光源のサイズ的な制約があった。即ち、一般的なＵＶランプ等を加工対象の微小な領域に近づけるには限度があり、充分な加工精度を担保するには特別仕様の加工装置を設ける必要があった。

【0013】

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、ダイヤモンド等の難加工性の高機能材料表面の微小な領域を高能率かつ高精度に加工することができる加工方法及びこうした加工方法を実現可能な加工装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

［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、金属酸化物で構成された微小な加工部材を被加工物と接触させ、接触部位にオゾンを供給し前記加工部材を清浄化かつ親水化処理すると共に、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。

【0015】

ここで、金属酸化物で構成された微小な加工部材を被加工物と接触させ、接触部位にオゾンを供給し加工部材を清浄化かつ親水化処理することによって、加工部材の最表面部にＯＨ基を表出させる。
そして、ＯＨ基が表出した加工部材の最表面部と被加工物を接触させた状態で加工部材を変位させることによって、加工部材を被加工物の表面と化学的に作用させた上で、被加工物の表面を機械的（物理的）に加工することができる。

【0016】

本発明では、微小な加工部材にオゾンを供給して、加工部材表面を改質（清浄化かつ親水化）し、その改質された領域と被加工物表面との化学的作用によって加工を実現するものである。

【0017】

また、金属酸化物で構成された微小な加工部材を被加工物と接触させ、接触部位にオゾンを供給することによって、被加工物の加工精度を向上させることができる。

【0018】

また、加工部材の清浄化かつ親水化処理を、加工部材と被加工部材の接触部位に近接した位置からオゾンを供給して行うと、より一層、微小な加工部材の最表面にＯＨ基を表出させることができる。

【0019】

本発明では、微小な加工部材にオゾンを供給して、加工部材表面を改質（清浄化かつ親水化）し、その改質された領域と被加工物表面との化学的作用によって加工を実現するものである。一般的な紫外光光源に比べて、オゾンはより微小な供給が可能であるため、微小な加工部材に近接した位置からオゾンを供給することができる。この結果、オゾンの供給源の設置位置により自由度が高まり、微小な領域や微細な表面形状を有する被加工物を精度良く加工可能となる。なお、ここでいう、被加工物の微小な領域とは、μｍオーダー以下のサイズの領域を意味するものである。

【0020】

なお、「金属酸化物で構成された微小な加工部材」としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ，Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等の無機酸化物や、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックス、及びそれらからなる構成材料で構成された加工部材が挙げられる。更に、被加工物としては、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、ＣＶＤダイヤモンド、ＤＬＣ膜等のダイヤモンド関連材料、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ＳｉＣセラミックス、Ｓｉ_３Ｎ_４セラミックス、ＡＩＮ、ガラス等の硬脆材料等が挙げられる。

【0021】

また、加工部材が、Ａｌ_２Ｏ_３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のうちいずれか１つからなり、被加工物が、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つからなる場合には、より一層充分に被加工部材を高精度に加工することが可能となる。即ち、加工部材の硬度が高く、かつ、熱伝導率に優れるものとなり、より高精度な加工が実現できる。

【0022】

［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、金属酸化物で構成された微小な加工部材と、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、前記加工部材にオゾンを供給するオゾン供給部と、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。

【0023】

ここで、金属酸化物で構成された微小な加工部材と、所定の被加工物を加工部材と接触させて保持する保持機構と、保持機構にオゾンを供給するオゾン供給部によって、接触部位にオゾンを供給し加工部材を清浄化かつ親水化処理して、加工部材の最表面部にＯＨ基を表出させることができる。
そして、加工部材と被加工物を接触させた状態で、加工部材を変位させる駆動部によって、加工部材を被加工物の表面と化学的に作用させた上で、被加工物の表面を機械的（物理的）に加工することができる。

【0024】

本発明では、微小な加工部材にオゾンを供給して、加工部材表面を改質（清浄化かつ親水化）し、その改質された領域と被加工物表面との化学的作用によって加工を実現するものである。

【0025】

また、保持機構にオゾンを供給するオゾン供給部によって、被加工物の加工精度を向上させることができる。

【0026】

また、オゾン供給部が前記加工部材と被加工部材の接触部位に近接して配置された場合には、より一層、微小な加工部材の最表面にＯＨ基を表出させることができる。

【0027】

本発明では、微小な加工部材にオゾンを供給して、加工部材表面を改質（清浄化かつ親水化）し、その改質された領域と被加工物表面との化学的作用によって加工を実現するものである。一般的な紫外光光源に比べて、オゾンはより微小な供給が可能であるため、微小な加工部材に近接した位置からオゾンを供給することができる。この結果、オゾンの供給源の設置位置により自由度が高まり、微小な領域や微細な表面形状を有する被加工物を精度良く加工可能となる。なお、ここでいう、被加工物の微小な領域とは、μｍオーダー以下のサイズの領域を意味するものである。

【0028】

なお、「金属酸化物で構成された微小な加工部材」としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ，Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等の無機酸化物や、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックス、及びそれらからなる構成材料で構成された加工部材が挙げられる。更に、被加工物としては、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、ＣＶＤダイヤモンド、ＤＬＣ膜等のダイヤモンド関連材料、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ＳｉＣセラミックス、Ｓｉ_３Ｎ_４セラミックス、ＡＩＮ、ガラス等の硬脆材料等が挙げられる。

【0029】

また、加工部材が、Ａｌ_２Ｏ_３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のうちいずれか１つからなり、被加工物が、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つからなる場合には、より一層充分に被加工部材を高精度に加工することが可能となる。即ち、加工部材の硬度が高く、かつ、熱伝導率に優れるものとなり、より高精度な加工が実現できる。

【0030】

また、上記の目的を達成するために、本発明の加工方法は、金属酸化物で構成された微小な加工部材を被加工物と接触させ、同加工部材を清浄化かつ親水化処理すると共に、前記加工部材及び前記被加工物の接触部位の周囲の窒素を捕捉して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。

【0031】

ここで、金属酸化物で構成された微小な加工部材を被加工物と接触させ、加工部材を清浄化かつ親水化処理することによって、加工部材の最表面部にＯＨ基を表出させる。
そして、ＯＨ基が表出した加工部材の最表面部と被加工物を接触させた状態で加工部材を変位させることによって、加工部材を被加工物の表面と化学的に作用させた上で、被加工物の表面を機械的（物理的）に加工することができる。

【0032】

本発明では、微小な加工部材に清浄化かつ親水化処理を施し、加工部材表面を改質（清浄化かつ親水化）し、その改質された領域と被加工物表面との化学的作用によって加工を実現するものである。

【0033】

また、加工部材及び被加工物の周囲の窒素を捕捉することによって、被加工物の加工精度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0034】

本発明を適用した加工方法及び加工装置では、ダイヤモンド等の難加工性の高機能材料表面の微小な領域を高能率かつ高精度に加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明を適用した加工装置を説明するための模式図である。

【図2】本発明を適用した加工装置を説明するための模式図である。

【図3】加工部材の表面の親水性について、空気中に暴露したサンプル（ａ）、洗浄後にアセトンで処理したサンプル（ｂ）、ＵＶを照射したサンプル（ｃ）及びオゾンガスを供給したサンプル（ｄ）の接触角を示したデータである。

【図4】実施例２の被加工面の走査型白色干渉計象である。

【図5】実施例２の図４のＡ−Ａ'断面のプロファイル（ａ）及び加工部内部の断面プロファイル（ｂ）である。

【図6】比較例４の被加工面の走査型白色干渉計象である。

【図7】比較例４の図６のＡ−Ａ'断面のプロファイル（ａ）及び加工部内部の断面プロファイル（ｂ）である。

【図8】実施例２及び比較例４の加工能率を示すグラフである。

【図9】実施例２及び実施例３の加工能率を示すグラフである。

【図10】比較例５及び比較例６の加工能率を示すグラフである。

【図11】実施例４における２ｍｍ×２ｍｍの加工領域とその周辺領域の形状の走査型白色干渉計象である。

【図12】実施例４の加工領域の一部（図１１の符号（ａ）の領域）の表面粗さを非接触形状測定機で測定したデータである。

【図13】実施例４の非加工領域の一部（図１１の符号（ｂ）の領域）の表面粗さを非接触形状測定機で測定したデータである。

【図14】実施例４の加工領域の表面粗さを原子間力顕微鏡で測定したデータである。

【図15】従来の加工装置の構造を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」と称する）について説明する。
図１は本発明を適用した加工装置を説明するための模式図であり、ここで示す加工装置１は、オゾンガス供給ポート２と、無機酸化物製工具３と、ダイヤモンド部材４を保持する試料ホルダー５を有している。なお、ダイヤモンド部材４とは被加工物の一例であり、ダイヤモンド製切削刃やダイヤモンド製型のことを意味するものである。

【0037】

無機酸化物製工具３は、サファイアで形成された微小領域の加工が可能な加工部材の一例である。なお、ここでいう微小領域の加工とは、μｍオーダー以下のサイズの加工を意味するものである。

【0038】

オゾンガス供給ポート２は、無機酸化物製工具３の先端近傍に配置され、無機酸化物製工具３及びダイヤモンド部材４の接触部位にむけてオゾンガス６を供給する。無機酸化物製工具３の先端表面は、オゾンにより清浄化かつ親水化処理され、ダイヤモンド部材４が接して被加工物が研磨されることとなる。

【0039】

ここで、本実施の形態では、加工部材がサファイア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、オゾンガスの供給で最表面を清浄化かつ親水化することができる材料であれば充分であって、必ずしもサファイアで形成される必要はなく、例えば、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ，Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等の無機酸化物や、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックス等、及びそれらからなる構成材料で形成されていても構わない。

【0040】

また、無機酸化物製工具３の中心部は、図示しないモーターと接続された回転軸と連結されており、モーターによって無機酸化物製工具３が図１中符号ｒで示す方向に回転可能に構成されている。

【0041】

また無機酸化物製工具３は、図示しない駆動機構により水平方向にも移動可能に構成されている。試料ホルダー５は、ダイヤモンド部材４を固定した状態で保持し、無機酸化物製工具３とダイヤモンド部材４の接触状態を維持可能にしている。

【0042】

ここで、本実施の形態では、試料ホルダー５に保持される被加工物としてダイヤモンド部材４を例に挙げて説明を行っているが、被加工物の材料はダイヤモンドに限定されるものではなく、多結晶ダイヤモンド、ＣＶＤダイヤモンド及びＤＬＣ膜等のダイヤモンド関連材料や、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ＳｉＣセラミックス、Ｓｉ_３Ｎ_４セラミックス、ＡＩＮ、ガラス等の硬脆材料等であっても構わない。

【0043】

また、本実施の形態では、被加工物がダイヤモンド部材４となっているが、その形状は切削刃に限定されるものではなく、微小な加工領域を有する形状であれば被加工物として対象となり、研削用工具や、高精度な研磨を要する金型表面であっても構わない。

【0044】

また、オゾンガス供給ポート２は特に大きさや形状が限定されるものではないが、微小な加工部材及び被加工物に近接した位置からオゾンガス６を供給可能とするため、ノズルの口径が小さいものが採用されることが好ましい。また、オゾンの拡散を低減するために、加工装置１をカバーで覆う構造も採用しうる。

【0045】

また、前述したように、必ずしも、加工部材及び被加工物の組み合わせが限定される必要はない。但し、加工部材として、高硬度かつ熱伝導率に優れ、組み合わせの相性から高精度な加工が実現可能となる点から、無機酸化物製工具３がＡｌ_２Ｏ_３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のうちいずれか１つで形成され、被加工物の素材としてダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、ＣＶＤダイヤモンド、ＤＬＣ膜が採用されることが好ましい。

【0046】

以下、上記の様に構成された加工装置１を用いた加工方法について説明を行う。即ち、本発明を適用した加工方法の一例について説明を行う。

【0047】

図２に示すように、本発明を適用した加工方法の一例では、無機酸化物製工具３を回転させながらオゾンガス供給ポート２からオゾンガス６を供給する。

【0048】

即ち、無機酸化物製工具３の先端部表面にオゾンガス６を供給することで、無機酸化物製工具３の表面の清浄化かつ親水化処理を行う。具体的には、オゾンガスを照射して無機酸化物製工具３の最表面部にＯＨ基を表出させることで、ダイヤモンド部材４の表面の原子との反応サイトを増加する。

【0049】

そして、反応サイトが増加した状態の無機酸化物製工具３の先端部表面とダイヤモンド部材４が接触した状態で無機酸化物製工具３が回転し、かつ、図２中の符号ｚで示す方向に移動することによって、反応サイトをダイヤモンド部材４の表面の原子と化学的に作用させた上で、ダイヤモンド部材４の表面を機械的に除去することとなる。

【0050】

［効果］
本発明を適用した加工方法及び加工装置は、加工部材にオゾンガスを供給して清浄化かつ親水化処理を行うものであるため、紫外光を照射する装置に比べ、加工部材の表面をより均一に処理可能なものとなっている。この結果、より安定的かつ高い加工精度を実現しうるものとなっている。

【0051】

また、本発明を適用した加工装置は、オゾンガス供給部のサイズ的な制約が、ＵＶランプ等の一般的な紫外光光源に比べ少ないため、より微小な領域にオゾンガスを供給することができるものとなっている。

【0052】

また、本発明を適用した加工方法及び加工装置は、オゾンガスを使用することで、被加工物の加工精度を高めることができるものとなっている。

【0053】

また、本発明を適用した加工方法及び加工装置は、オゾンガスを使用することで、加工部材の表面上の有機物分子を分解かつ除去し、加工部材の表面上にＯＨ基を表出させることができる。このことは、被加工物の有機物汚染を抑制することにもなる。

【0054】

更に、本発明を適用した加工方法及び加工装置は、砥粒を利用していないために、外部から各種金属が混入することがなく、金属汚染を抑制した状態での加工が実現することとなる。

【0055】

また、砥粒を利用した加工の場合には、砥粒をスラリーの状態で供給する必要があり、加工部材や被加工物がスラリーで湿った状態となってしまい、温度が上がりにくく加工が進み難い。
一方、本発明を適用した加工方法では、砥粒を利用していないためにスラリーが供給されることもなく、加工部材や被加工物が乾いた状態であり、摩擦熱も含めて温度が上がり易く化学反応が進みやすい。即ち、難加工材料の高精度、高能率な加工が実現することができる。

【実施例】

【0056】

以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、ここで示す実施例は一例であり本発明を限定するものではない。

【0057】

（１）加工部材表面の親水性
加工部材としてサファイアを用い、清浄化かつ親水化処理による加工部材表面の親水性について確認を行った。
［実施例１及び比較例１〜３］
試料として、表面洗浄後オゾンガスを供給したものを実施例１、空気中に暴露したものを比較例１、表面洗浄後にアセトンで処理したものを比較例２、波長１７２ｎｍのＵＶを１時間照射したものを比較例３として準備した。
加工部材表面の親水性の程度は、自動接触角計を用いた接触角（θ）の測定により確認した。加工部材表面の液滴の形状について、加工部材表面に相当する線と、液滴の輪郭曲線と加工部材表面との交点における輪郭曲線の接線とがなす角を接触角（θ）とした。

【0058】

図３（ａ）〜図３（ｄ）から明らかな様に、実施例１のオゾンガスを供給した試料（図３（ｄ））や、比較例３のＵＶ処理をした試料（図３（ｃ））では、接触角の値が小さく、加工部材の表面が充分に親水化されていることが確認された。

【0059】

（２）オゾン供給及び大気下における加工精度及び加工能率
［実施例２、実施例３及び比較例４〜６］
本発明の実施例２の加工方法として、被加工物となる単結晶ダイヤモンドをサンプルホルダーに固定し、サファイア工具を５００ｇの荷重で押圧しながら、工具回転数３０００ｒｐｍ、揺動距離１ｍｍ、揺動速度１ｍｍ／ｓの条件で同サファイア工具によるライン加工を行った。また、被加工物とサファイア工具との接触部分に気体供給ポートのノズルを近づけて、オゾンガスを供給しながら、かかる状況で１時間の加工を行った。
実施例２と同様の方法で、工具として石英工具を用いたものを実施例３とした。
また、気体を供給せず大気下で加工を行ったものを比較例４とした。
更に、実施例２と同様にオゾンを供給し、工具として鉄製工具を用いたものを比較例５とした。また、比較例と４と同様に気体を供給せず大気下で、工具として鉄製工具を用いたものを比較例６とした。
上記の実施例及び比較例について、実施例２及び比較例４の加工精度を確認した。また、実施例２〜３及び比較例４〜６の加工能率を確認した。

【0060】

加工精度について、図４〜図７でその結果を示す。また、加工能率について、図８〜図１０でその結果を示す。
図４は実施例２の被加工面の走査型白色干渉計象である。図５は、実施例２の図４のＡ−Ａ'断面のプロファイル（ａ）及び加工部内部の断面プロファイル（ｂ）である。図６は、比較例４の被加工面の走査型白色干渉計象である。図７は、比較例４の図６のＡ−Ａ'断面のプロファイル（ａ）及び加工部内部の断面プロファイル（ｂ）である。図８は、実施例２及び比較例４の加工能率を示すグラフである。図９は、実施例２及び実施例３の加工能率を示すグラフである。図１０は、比較例５及び比較例６の加工能率を示すグラフである。

【0061】

図４〜図７から明らかな様に、被加工物の微小な領域に対して、実施例２は比較例４よりも深く幅広い加工がなされていることが分かった。

【0062】

また、図５（ａ）及び図７（ａ）を比較すると、実施例２では幅３００μｍ、深さ１．８μｍの加工がなされ、比較例４では、幅１９０μｍ、深さ１．０μｍの加工がなされていた。

【0063】

更に、図５（ｂ）及び図７（ｂ）は、微小な領域における加工方向に沿った断面プロファイルであるが、これらを比較すると、実施例２は加工面の凹凸の差が小さく、大幅に平滑化されていることが分かった。また、比較例４は、加工面の凹凸の差が大きく、平滑性の悪いものであった。

【0064】

図８〜図１０から明らかな様に、実施例２は充分な加工能率を有するものであった。また、実施例３は比較例５及び比較例６よりも高い加工能率を有するものであった。一方、オゾンを供給しない比較例４は実施例２よりも加工能率が低かった。また、鉄製工具を用いた比較例５及び比較例６の加工能率は、サファイア工具を用いた実施例２及び合成石英工具を用いた実施例３の加工能率よりも低いものとなった。

【0065】

（２）局所加工における加工精度
［実施例４］
本発明の実施例４の加工方法として、被加工物となる単結晶ダイヤモンドをサンプルホルダーに固定し、サファイア工具を５００ｇの荷重で押圧しながら、工具回転数３０００ｒｐｍ、揺動距離２ｍｍ、揺動速度１ｍｍ／ｓ、揺動速度１ｍｍ／ｓ、送りピッチ１μｍ、走査エリア２ｍｍ×２ｍｍの条件で同サファイア工具による局所加工を行った。また、被加工物とサファイア工具との接触部分に気体供給ポートのノズルを近づけて、オゾンガスを供給しながら、かかる状況で２．２時間の加工を行った。
上記の実施例４について、加工後の加工領域及び非加工領域の加工精度の確認を行った。

【0066】

加工精度について、図１１〜図１４でその結果を示す。
図１１は、実施例４における２ｍｍ×２ｍｍの加工領域とその周辺領域の形状の走査型白色干渉計象である。図１２は、実施例４の加工領域の一部（図１１の符号（ａ）の領域）の表面粗さを非接触形状測定機で測定したデータである。図１３は、実施例４の非加工領域の一部（図１１の符号（ｂ）の領域）の表面粗さを非接触形状測定機で測定したデータ（ｂ）である。図１４は、実施例４の加工領域の表面粗さを原子間力顕微鏡で測定したデータである。

【0067】

図１１から明らかなように、局所加工により被加工物の２ｍｍ×２ｍｍの対象領域が精度高く加工され、その加工深さは１５０ｎｍであった。また、図１２及び図１３を比較すると、加工領域の面は、非加工領域の面に比して充分に平滑化していることが明らかとなった。また、図１４の原子間力顕微鏡で測定したデータからも、加工領域のダイヤモンド表面がＲｍｓで０．１ｎｍを下回るほどに極めて平滑に加工されたことが分かった。

【符号の説明】

【0068】

１ 加工装置
２ オゾンガス供給ポート
３ 無機酸化物製工具
４ ダイヤモンド部材
５ 試料ホルダー
６ オゾンガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】