特開 2023-7772 ダイヤモンド基板製造方法

(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】P2023007772

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】ダイヤモンド基板製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/04 20060101AFI20230112BHJP

【ＦＩ】

C30B29/04 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021110836

(22)【出願日】2021-07-02

(71)【出願人】

【識別番号】504190548

【氏名又は名称】国立大学法人埼玉大学

(71)【出願人】

【識別番号】000190116

【氏名又は名称】信越ポリマー株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002060

【氏名又は名称】信越化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】池野 順一

(72)【発明者】

【氏名】山田 洋平

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】松尾 利香

(72)【発明者】

【氏名】野口 仁

【テーマコード（参考）】

4G077

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077BA03

4G077FE16

4G077FH08

4G077HA12

(57)【要約】

【課題】単結晶ダイヤモンドをダイヤモンド基板に加工する際に失われる量を低減する。
【解決手段】ダイヤモンド基板製造方法は、レーザ光Ｂを集光するレーザ集光部１９０を単結晶ダイヤモンドのブロック１０の上面１０ａに対向するように配置する工程と、レーザ集光部１９０を用い、所定の照射条件で、ブロック１０の上面１０ａに向けてレーザ光Ｂを照射してブロック１０の内部にレーザ光Ｂを集光しつつレーザ集光部１９０とブロック１０とを二次元状に相対的に移動させることによりブロック１０の上面１０ａから所定の深さに単結晶ダイヤモンドの（１１１）面に沿ってグラファイトの加工痕２１ｂ及びこの加工痕２１ｂから（１１１）面に沿って延びるクラック２２ｂを含む改質層２０を形成する工程とを含んでいる。
【選択図】図５Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を集光するレーザ集光部を単結晶ダイヤモンドのブロックの上面に対向するように配置する工程と、
前記レーザ集光部から前記ブロックの上面にレーザ光を照射して前記ブロックの内部にレーザ光を集光しつつ前記レーザ集光部と前記ブロックとを二次元状に相対的に移動させることにより前記ブロックの上面から所定の深さに単結晶ダイヤモンドの（１１１）面に沿ってグラファイトの加工痕及びこの加工痕から周囲に前記（１１１）面に沿って延びるクラックを含む改質層を形成する工程と
を含むダイヤモンド基板製造方法。

【請求項2】

前記ブロックは、上面を単結晶ダイヤモンドの（１１１）面とする板状の形状を有する請求項１に記載のダイヤモンド基板製造方法。

【請求項3】

前記改質層を形成する工程は、前記レーザ集光部と前記ブロックとを所定の走査方向に相対的に移動させる工程と、前記レーザ集光部と前記ブロックとを前記走査方向と直交する方向に所定の間隔にわたり相対的に移動させる工程とを含む請求項１又は２に記載のダイヤモンド基板製造方法。

【請求項4】

前記レーザ光はパルス波のレーザ光であり、前記加工痕のグラファイトは、前記走査方向及び前記走査方向と直交する方向について、少なくとも一方の方向に隣り合う他の加工痕から延びたクラックで反射したレーザ光によって形成された請求項３に記載のダイヤモンド基板製造方法。

【請求項5】

前記改質層を形成する工程は、前記上面の全面にわたり所定の深さに改質層を形成する請求項１から４のいずれか一項に記載のダイヤモンド基板製造方法。

【請求項6】

前記ブロックにおいて、前記上面から前記改質層に達する深さまでの部分と、前記改質層よりも深い部分とを自発的を剥離させる工程をさらに含む請求項１から５のいずれか一項に記載のダイヤモンド基板製造方法。

【請求項7】

前記レーザ光は、パルス幅が数ｎｓから数百ｎｓの範囲にある請求項１から６のいずれか一項に記載のダイヤモンド基板製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ダイヤモンド基板製造方法に関し、詳しくは、レーザ光を用いて単結晶ダイヤモンドを加工してダイヤモンド基板を製造するダイヤモンド基板製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パワーデバイスに適した半導体材料として、シリコン（Ｓｉ）に代わって炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）が提供されてきたが、ダイヤモンド半導体はこれら半導体材料と比べて高絶縁破壊電界、高い電力制御指数及び熱伝導率が最も高いということから次世代の材料として注目され、実用化に向けて研究や開発が進んでいる。またダイヤモンド中の窒素－空孔センタ（ＮＶセンタ）は室温で高感度な磁気検出が可能であるため、磁気センサへの応用が期待されていてこの研究も行われている（特許文献１を参照）。

【0003】

これら半導体への応用が期待される単結晶ダイヤモンドは高温高圧法（ＨＰＨＴ法）やホモエピキャシタル成長により合成されるが、これらの合成法では半導体プロセスに利用するための単結晶ダイヤモンドのバルク基板の大面積化が困難とされている。そこで、単結晶酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を下地結晶として単結晶ダイヤモンドをヘテロエピキャシタル成長させる気相合成法（ＣＶＤ法）が大面積化に優位性があるとして適用されてきている。

【0004】

このＣＶＤ法によるヘテロエピキャシタル成長では下地ＭｇＯ結晶の結晶方位と同方位に成長した単結晶ダイヤモンドのバルク結晶が得られる。すなわち下地ＭｇＯ結晶の結晶方位が［１００］で結晶方位［１００］ダイヤモンドのバルク結晶が、下地ＭｇＯ結晶の結晶方位が［１１１］で結晶方位［１１１］ダイヤモンドのバルク結晶が得られる。磁気センサへの単結晶ダイヤモンドの応用では、高密度なＮＶセンタを形成し、ＮＶセンタの配向軸を揃えることが必要で、ＣＶＤ法により［１１１］方向に高密度なＮＶセンタを配向する技術が確立されてきているため、主表面を（１１１）面とする単結晶ダイヤモンドによる（１１１）バルク結晶の必要性が高まっている（特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開２０１５／１０７９０７号

【特許文献2】国際公開２０１５／０４６２９４号

【特許文献3】特開２０２１－０８０１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一方、ヘテロエピキャシタル成長で得られた単結晶ダイヤモンドのバルク結晶はスライスして板状の基板に加工されるが、ダイヤモンドは硬度が高く加工が容易ではなかった。基板にスライスする加工方法としてはイオン注入により欠陥層を導入しエッチングなどによりこれを除去することで剥離するスマートカット技術が利用されるが、イオン注入のために高真空環境の装置が必要で加工時間が長いという問題がある。また数μｍの厚さで剥離可能ではあるが、数百μｍ厚での剥離事例はない。

【0007】

基板に加工するための他の方法として下地結晶から分離した単結晶ダイヤモンドのバルク結晶を所望の厚さまで研磨したり化学機械研磨（ＣＭＰ）を施したりする方法がある。また、従来のＨＰＨＴ法による単結晶ダイヤモンドはインゴットやインゴットをさらに一定の長さに切断したブロックから基板にスライスする加工を施されるが、切り代としてロスが発生するという問題がある。［１１１］方位の単結晶ダイヤモンドのバルク結晶は特に研磨が困難であるため（１１１）基板を得るための製造方法の開発が求められている。

【0008】

以上のように、高精度の磁気センサへの応用が期待される（１１１）単結晶ダイヤモンドのバルク結晶、インゴット又はブロックを比較的簡易な方法で切り代による加工ロスを低減させて基板にスライスするような製造方法が求められている。

【0009】

この発明は、上記の実情に鑑みて提案されるものであってＣＶＤ法によりヘテロエピキャシタル成長された［１１１］方位の単結晶ダイヤモンドのバルク結晶及びＨＴＨＰ法により得られた単結晶ダイヤモンドのインゴットやブロックから加工ロスを少なく（１１１）基板を作成するダイヤモンド基板製造方法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】

【0010】

上述の課題を解決するために、この出願に係るダイヤモンド基板製造方法は、レーザ光を集光するレーザ集光部を単結晶ダイヤモンドのブロックの上面に対向するように配置する工程と、レーザ集光部からブロックの上面にレーザ光を照射してブロックの内部にレーザ光を集光しつつレーザ集光部とブロックとを二次元状に相対的に移動させることによりブロックの上面から所定の深さに単結晶ダイヤモンドの（１１１）面に沿ってグラファイトの加工痕及びこの加工痕から周囲に（１１１）面に沿って延びるクラックを含む改質層を形成する工程とを含んでいる。

【0011】

ブロックは、上面を単結晶ダイヤモンドの（１１１）面とする板状の形状を有してもよい。改質層を形成する工程は、レーザ集光部とブロックとを所定の走査方向に相対的に移動させる工程と、レーザ集光部とブロックとを前記走査方向と直交する方向に所定の間隔にわたり相対的に移動させる工程とを含んでもよい。

【0012】

レーザ光はパルス波のレーザ光であり、加工痕のグラファイトは、走査方向及び前記走査方向と直交する方向について、少なくとも一方の方向に隣り合う他の加工痕から延びたクラックで反射したレーザ光によって形成されてもよい。改質層を形成する工程は、上面の全面にわたり所定の深さに改質層を形成してもよい。

【0013】

ブロックにおいて、上面から改質層に達する深さまでの部分と、改質層よりも深い部分とを自発的を剥離させる工程をさらに含んでもよい。レーザ光は、パルス幅が数ｎｓから数百ｎｓの範囲にあってもよい。

【発明の効果】

【0014】

この発明によると、［１１１］方位の単結晶ダイヤモンドのバルク結晶及びＨＴＨＰ法により得られた単結晶ダイヤモンドインゴットやブロックから加工ロスを少なく（１１１）基板を作成することができ、ひいてはダイヤモンド基板を製造する際の歩留まりを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】加工装置の概略的な構成を示す斜視図である。

【図2】ダイヤモンドの結晶構造を説明する斜視図である。

【図3】レーザ光の走査を説明する単結晶ダイヤモンドのブロックの平面図である。

【図4A】単結晶ダイヤモンドのブロックへの改質層の形成を説明する平面図である。

【図4B】単結晶ダイヤモンドのブロックへの改質層の形成を説明する平面図である。

【図5A】単結晶ダイヤモンドのブロックへの改質層の形成を説明する断面図である。

【図5B】単結晶ダイヤモンドのブロックへの改質層の形成を説明する断面図である。

【図6】改質層で剥離した単結晶ダイヤモンドのブロックの剥離面を示す写真である。

【図7】改質層で剥離した単結晶ダイヤモンドのブロックの第１の部分の下面の顕微鏡写真である。

【図8】改質層で剥離した単結晶ダイヤモンドのブロックの第２の部分の上面の顕微鏡写真である。

【図9】改質層で剥離した単結晶ダイヤモンドのブロックの剥離面に圧着してから剥がした粘着テープの顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0017】

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0018】

図１は、加工装置１００の概略的な構成を示す斜視図である。加工装置１００は、単結晶ダイヤモンドのブロック１０を載置するステージ１１０と、ステージ１１０が水平面内のＸＹ方向に移動可能なように支持するステージ支持部１２０と、単結晶ダイヤモンドのブロック１０を固定する固定具１３０とを有している。固定具１３０には、粘着層、機械的なチャック、静電チャック、真空チャックなどが適用可能である。

【0019】

ステージ１１０上には、加工対象物として単結晶ダイヤモンドのインゴットを所定の長さに切断した矩形状の外周を有する板状のブロック１０が、主表面であるオフ角が０°の（１１１）面を上面１０ａとして固定されている。加工対象物の形状はこれに限らず、同様に上面１０ａを（１１１）面とするものであれば、例えば単結晶ダイヤモンドのインゴットや円盤状のウエハであってもよく、単結晶ダイヤモンドのバルク結晶であってもよい。

【0020】

また、加工装置１００は、パルスレーザ光を発生するレーザ光源１６０と、対物レンズ１７０及び収差調整部１８０を含むレーザ集光部１９０とを有し、レーザ光源１６０から発したレーザ光Ｂをレーザ集光部１９０を介して単結晶ダイヤモンドのブロック１０の上面の（１１１）面に向けて照射する。

【0021】

図２は、ダイヤモンドの結晶構造を説明する斜視図である。図２（ａ）に示すように、ダイヤモンドの結晶において、白丸で示す炭素原子は、炭素原子を中心とする正四面体の四方の頂点の方向に延びたｓｐ^３混成軌道の腕で隣接する炭素元素と互いに共有結合している。共有結合は、実線で示されている。このように隣接する四方の炭素原子と共有結合した炭素原子は、ダイヤモンド構造と称される体心立方格子を形成する。

【0022】

図２（ｂ）は、ダイヤモンド構造における（１１１）面を示している。ダイヤモンド構造において、炭素原子は隣接する四方の炭素原子と共有結合を形成しているため、単結晶ダイヤモンドは非常に硬いことが知られている。しかしながら、炭素原子は＜１１１＞方向には隣接する１個の炭素原子とｓｐ^３混成軌道の一本の腕のみによって共有結合している。したがって、＜１１１＞方向と直交する（１１１）面方向にはこの一本の腕の共有結合を切断するだけで比較的容易に切り離すことができ、この（１１１）面が劈開面となる。

【0023】

図３は、レーザ光Ｂの走査を説明する単結晶ダイヤモンドのブロック１０の平面図である。図１の加工装置１００のステージ１１０上に載置された主表面のオフ角が０°の（１１１）面を上面１０ａとする単結晶ダイヤモンドのブロック１０は、レーザ集光部１９０から照射されたレーザ光Ｂが単結晶ダイヤモンドのブロック１０の上面１０ａの所定の位置に向けて照射されるように、レーザ集光部１９０に対して相対的に水平面内のＸＹ方向に二次元状に移動される。

【0024】

レーザ光Ｂの走査ライン３１は、先ず［－１－１２］方向にドットピッチｄｐで走査され、次に前記［－１－１２］方向と直交する［１－１０］方向にラインピッチｄだけシフトされた後で［１１－２］方向にレーザ光Ｂがドットピッチｄｐで走査され新たな走査ライン３１を形成する。このような走査ライン３１の形成を繰り返すことで単結晶ダイヤモンドのブロック１０の内部の（１１１）面に沿って改質層２０を連続して形成していく。なお、本明細書において使用できる文字に制限があるため、便宜上、ミラー指数の表示において数字に附される上線は数字の前の負号「－」で代えることにする。以下でも同様である。

【0025】

単結晶ダイヤモンドのブロック１０の内部において、レーザ光Ｂは上面１０ａから所定の深さで集光され、グラファイトの加工痕と、この加工痕の周囲に（１１１）面に沿って広がるクラックが形成される。グラファイトの加工痕は、レーザ光源１６０から発したナノ秒パルスレーザのレーザ光Ｂが、劈開面の（１１１）面に沿って形成されたクラックによって反射され、ダイヤモンドが熱分解されて形成される。ここでナノ秒パルスレーザとは、パルス幅、すなわちパルス持続時間が数ｎｓから数百ｎｓの範囲、具体的には１ｎｓ以上で１μｓ未満の範囲にあるレーザをいう。

【0026】

図４Ａ及び図４Ｂは、単結晶ダイヤモンドのブロック１０への改質層２０の形成を説明する平面図である。図５Ａ及び図５Ｂは、単結晶ダイヤモンドのブロック１０への改質層２０の形成を説明する断面図である。図５Ａの（ａ）及び（ｂ）並びに図５Ｂの（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ図４Ａの（ａ）及び（ｂ）並びに図４Ｂの（ｃ）及び（ｄ）における切断線による断面に対応している。

【0027】

図４Ａ（ａ）及び図５（ａ）を参照すると、第１の走査ライン３１は［－１－１２］方向に向かい、単結晶ダイヤモンドのブロック１０において上面１０ａに対向する下面１０ｂに向かう加工痕２１ａが形成されるとともに、加工痕２１ａからの劈開によって（１１１）面に沿って［－１１０］方向に延びるクラック２２ａと［１－１０］方向に延びるクラック２２ｂｉとが形成され、第１の走査ライン３１の周辺に加工痕２１ａ、クラック２２ａ及びクラック２２ｂｉを含む改質層２０が形成される。加工痕２１ａは、集光されたレーザ光Ｂによってダイヤモンドがグラファイトに熱分解され、クラック２２ａ及び２２ｂｉ付近を底面として下面１０ｂの方向を頂点とする円錐状の形状を有している。ここで、［１－１０］方向に延びるクラック２２ｂｉの長さ２２ｂｉＬは、集光点におけるレーザ光Ｂのエネルギー、照射のドットピッチｄｐ及び焦点深さにより制御される加工痕２１ａの膨張などにより調整される。

【0028】

図４Ａ（ｂ）及び図５（ｂ）を参照すると、第２の走査ライン３１は、第１の走査ライン３１から当該第１の走査ライン３１の走査方向と直交する［１－１０］方向にラインピッチｄだけレーザ集光部１９０を二次元状に相対的に移動させた後に行われる。このときレーザ光Ｂの焦点はクラック２２ｂｉ上となるようにラインピッチｄが設定される。すなわちラインピッチｄとクラック２２ｂｉの長さ２２ｂｉＬとの関係は長さ２２ｂｉＬ＞ラインピッチｄとなる。

【0029】

第２の走査ライン３１は［１１－２］方向に向かい、上面１０ａに向かう加工痕２１ｂが形成されるとともに、加工痕２１ｂからの劈開によって（１１１）面に沿って［１－１０］方向に延びるクラック２２ｂが形成され、第２の走査ライン３１の周辺に加工痕２１ｂ、クラック２２ｂ及び２２ｂｉを含む改質層２０が形成される。加工痕２１ｂは、集光されたレーザ光Ｂによってダイヤモンドがグラファイトに熱分解され、クラック２２ｂｉ及びクラック２２ｂ付近を底面として上面１０ａの方向を頂点とする円錐状の形状を有している。

【0030】

ここで、加工痕２１ｂの膨張によってクラック２２ｂでは（１１１）面に沿って［１－１０］方向に長さ２２ｂＬの劈開が発生し、改質層２０が拡大する。このとき、クラック２２ｂｉ及びクラック２２ａにおいても加工痕２１ｂによる膨張作用によって劈開が進展し、結果としてクラック２２ａ、クラック２２ｂｉ及びクラック２２ｂにおいて連続した劈開面が形成される。

【0031】

なお、第１の走査ライン３１及び第２の走査ライン３１のレーザ光Ｂの走査方向は、それぞれ［－１－１２］方向及び［１１－２］方向に限定されることはなく、それぞれ逆方向でも構わないし、一方向のみの走査でも構わない。ただし、レーザ集光部１９０と単結晶ダイヤモンドのブロック１０とを相対的に移動させる効率から往復動作となるような走査方向が好ましい。

【0032】

図４Ｂ（ｃ）及び図５Ｂ（ｃ）を参照すると、第３の走査ライン３１は、第２の走査ライン３１から当該第２の走査ライン３１と直交する［１－１０］方向にラインピッチｄだけレーザ集光部１９０を二次元状に相対的に移動させた後に行われる。このときレーザ光Ｂの焦点は劈開が発生しているクラック２２ｂ上となるように、ラインピッチｄとクラック長さ２２ｂＬとの関係は長さ２２ｂＬ＞ラインピッチｄとなる。

【0033】

第３の走査ライン３１は［－１－１２］方向に向かい、上面１０ａに向かう加工痕２１ｂが形成されるとともに、加工痕２１ｂからの劈開によって（１１１）面に沿って［１－１０］方向に延びるクラック２２ｂが形成され、第３の走査ライン３１の周辺に加工痕２１ｂ、クラック２２ｂを含む改質層２０が形成される。加工痕２１ｂは、集光されたレーザ光Ｂによってダイヤモンドがグラファイトに熱分解され、クラック２２ｂｉ付近を底面として上面１０ａの方向を頂点とする円錐状の形状を有している。加工痕２１ｂの膨張によってクラック２２ｂでは（１１１）面に沿って［１－１０］方向に長さ２２ｂＬの劈開が発生し、改質層２０が拡大する。

【0034】

図４Ｂ（ｄ）及び図５Ｂ（ｄ）を参照すると、第４の走査ライン３１以降も同様な動作をブロック１０の端面に至る第ｎの走査ライン３１まで繰り返す。その結果、クラック２２ｂに沿って（１１１）面で劈開した改質層２０がブロック１０内部に全面に形成される。改質層２０には、加工痕２１を形成する際の急激な温度変化やダイヤモンドからグラファイトへの結晶構造の変化などによって大きな内部応力が蓄積されている。このような内部応力を解放するように、改質層２０は劈開面の（１１１）面に沿って自発的に分断される。したがって、単結晶ダイヤモンドのブロック１０は、改質層２０において、上面１０ａから改質層２０に達するまでの第１の部分１１と、改質層２０から下面１０ｂに達する第２の部分１２とに自発的に剥離する。これら剥離した第１の部分１１及び第２の部分１２の少なくとも一方が単結晶ダイヤモンドの基板とされてよい。この基板は、ウエハを含んでもよい。

【0035】

第１の部分１１と第２の部分１２とに剥離した単結晶ダイヤモンドのブロック１０においては、改質層２０が加工によって失われる「切り代」に相当する。改質層２０の厚さは、略円錐状の形状を有するグラファイトの加工痕２１ｂの高さの程度であり、数μｍ以下の範囲にすることができる。したがって、単結晶ダイヤモンドのブロック１０を加工してダイヤモンド基板を製造する際に失われる単結晶ダイヤモンドの量を低減することができる。ひいては、単結晶ダイヤモンドのブロック１０を加工してダイヤモンド基板を製造する際の歩留まりを向上させることができる。

【実施例0036】

図１に示した加工装置１００において、レーザ光源１６０には表１に示すような仕様のナノ秒レーザを使用した。また、表２に示すようにレーザ集光部１９０に対して単結晶ダイヤモンドのブロック１０を二次元状に相対的に移動させて、（１１１）面である上面１０ａに向けてレーザ光Ｂを照射して上面１０ａから所定の深さに改質層２０を形成した。本実施例では、ＨＰＨＴ法によるＩｂ型ダイヤモンドを使用した。

【0037】

【表1】

【0038】

【表2】

【0039】

上記のようなレーザ光源１６０及び照射の条件は、クラック２２ｂの長さと加工痕２１ｂの大きさとを考慮して設定したものである。クラック２２ｂの長さについては、レーザ光Ｂの集光部の蓄熱によってグラファイト化が進むため、グラファイト化された加工痕２１ｂが大きいほど、またドットピッチｄｐやラインピッチｄの間隔が狭いほどクラック２２ｂの長さの制御が困難となり、加工痕２１ｂの膨張による（１１１）面の劈開の進展を制御できないことになる。このため、安定的な加工及び剥離状態が得られるように（１１１）面の劈開を制御できるように条件を設定した。

【0040】

加工痕２１ｂの大きさについては、剥離後のロスを低減させるためにも加工痕２１ｂ、つまりグラファイト化された部分の成長を制御する必要がある。加工痕２１ｂの単結晶ダイヤモンドのブロック１０に形成される深さ（成長高さ）は最大でも３０μｍ以下に抑えることが必要であることを考慮して条件を設定した。

【0041】

このように、クラック２２ｂの長さと加工痕２１ｂの大きさとを考慮して得られた条件は、レーザ出力１Ｗ、発振周波数２０ｋＨｚの下でドットピッチｄｐの適切な範囲は０．５μｍ～１．０μｍでこのときのラインピッチｄの範囲は５０μｍ～１００μｍであった。クラック２２ｂの長さの実測は困難であるため上記ラインピッチｄの範囲から推察の範囲で１００μｍ～１５０μｍであると考えられる。表１及び表２は、このような検討により設定した。

【0042】

上述のような条件で単結晶ダイヤモンドのブロック１０の上面１０ａの全体を走査し、上面１０ａから所定の深さに改質層２０を形成した。その結果、ダイヤモンドの単結晶のブロック１０は、改質層２０において自発的に剥離し、上面１０ａから改質層２０に達するまでの第１の部分１１と、改質層２０よりも深い第２の部分１２とが得られた。

【0043】

図６は、改質層２０で剥離した単結晶ダイヤモンドのブロック１０の剥離面を示す写真である。図６（ａ）は第１の部分１１の下面の写真であり、図６（ｂ）は第２の部分１２の上面の写真であり、それぞれ改質層２０の剥離面が示されている。

【0044】

図７は、改質層２０で剥離した単結晶ダイヤモンドのブロック１０の第１の部分１１の下面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による顕微鏡写真である。図７（ａ）は第１の部分１１の下面の全体を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）の一部をさらに拡大したものである。いずれにも、第１の部分１１の下面の改質層２０の剥離面が示されている。図７（ｂ）には、改質層２０の剥離面に加工痕２１が膨張したり凹んだりしていることが観察された。

【0045】

図８は、改質層２０で剥離した単結晶ダイヤモンドのブロック１０の第２の部分１２の上面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による顕微鏡写真である。図８（ａ）は第２の部分１２の上面の全体を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）の一部をさらに拡大したものである。いずれにも、第２の部分１２の上面の改質層２０の剥離面が示されている。図８（ｂ）には、改質層２０の加工痕２１がこびりついていることが観察された。

【0046】

図９は、改質層２０で剥離した単結晶ダイヤモンドのブロック１０の剥離面に圧着してから剥がした粘着テープの顕微鏡写真である。粘着テープの粘着面には、剥離面からグラファイトが転写されていることが観察された。したがって、剥離面においては、改質層２０に形成された加工痕２１に由来するグラファイトが、粘着テープの圧着によって容易に剥がれるような状態で存在していることが明らかになった。

【産業上の利用可能性】

【0047】

この発明は、ダイヤモンド基板を用いるパワーデバイスや磁気センサの製造に利用することができる。

【符号の説明】

【0048】

１０ ブロック
１０ａ 上面
２０ 改質層
２１ 加工痕
２２ クラック
１００ 加工装置
１９０ レーザ集光部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】