JP3350994B2 - ダイヤモンド薄板の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド薄板の製造方法Info
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Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンド薄板の製
造方法に関し、特に切削工具、耐摩工具、精密工具、半
導体材料、電子部品、光学部品などに用いられるダイヤ
モンド薄板の製造方法に関する。
造方法に関し、特に切削工具、耐摩工具、精密工具、半
導体材料、電子部品、光学部品などに用いられるダイヤ
モンド薄板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ダイヤモンドは、単結晶や焼
結体などの形で、工具や半導体用のヒートシンク、光学
窓材として用いられてきたが、これらの用途にダイヤモ
ンドを用いるためには、ダイヤモンドを薄板状に加工す
る必要があった。しかし、ダイヤモンドは、物質中最も
硬度が高く、その加工は容易ではない。従来の、ダイヤ
モンドを薄板状にスライスする技術としては、円形の金
属薄板にダイヤモンド粉末を塗布して回転刃として用い
る方法、放電加工による方法、（１１１）結晶面に沿っ
て劈開させる方法、レーザ光を集光して、ダイヤモンド
に当ててレーザ光の当たった部分を昇華あるいは燃焼さ
せて焼き切る方法などが知られている。
結体などの形で、工具や半導体用のヒートシンク、光学
窓材として用いられてきたが、これらの用途にダイヤモ
ンドを用いるためには、ダイヤモンドを薄板状に加工す
る必要があった。しかし、ダイヤモンドは、物質中最も
硬度が高く、その加工は容易ではない。従来の、ダイヤ
モンドを薄板状にスライスする技術としては、円形の金
属薄板にダイヤモンド粉末を塗布して回転刃として用い
る方法、放電加工による方法、（１１１）結晶面に沿っ
て劈開させる方法、レーザ光を集光して、ダイヤモンド
に当ててレーザ光の当たった部分を昇華あるいは燃焼さ
せて焼き切る方法などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、気相合成法によ
って、安価に薄板状のダイヤモンドを基板上に堆積させ
ることができるようになったが、ダイヤモンドだけを要
求される用途では、基板を除去してダイヤモンドを取出
す必要がある。この方法で気相合成法によって大量のダ
イヤモンド薄板を製造しようとすると、基板を大量に用
意しなければならないことになり、このことがダイヤモ
ンド薄板製造の低コスト化を妨げる原因となっていた。
この問題を解決するため、基板上に気相合成法によって
厚くダイヤモンドを堆積させ、何らかの加工法によって
堆積したダイヤモンドを薄くスライスする方法が望まれ
ていた。
って、安価に薄板状のダイヤモンドを基板上に堆積させ
ることができるようになったが、ダイヤモンドだけを要
求される用途では、基板を除去してダイヤモンドを取出
す必要がある。この方法で気相合成法によって大量のダ
イヤモンド薄板を製造しようとすると、基板を大量に用
意しなければならないことになり、このことがダイヤモ
ンド薄板製造の低コスト化を妨げる原因となっていた。
この問題を解決するため、基板上に気相合成法によって
厚くダイヤモンドを堆積させ、何らかの加工法によって
堆積したダイヤモンドを薄くスライスする方法が望まれ
ていた。
【０００４】また、ダイヤモンドを薄板に加工する従来
の方法には、それぞれ次のような欠点があり、コストや
時間がかかるために、安価にダイヤモンドを合成できる
というダイヤモンドの気相合成技術の利点を生かすこと
ができなかった。
の方法には、それぞれ次のような欠点があり、コストや
時間がかかるために、安価にダイヤモンドを合成できる
というダイヤモンドの気相合成技術の利点を生かすこと
ができなかった。
【０００５】すなわち、従来の円形の金属薄板にダイヤ
モンド粉末を塗布して回転刃として用いる方法は、ダイ
ヤモンドを切断する速度が遅く、大面積の板状のダイヤ
モンドを切り出すには適していない。
モンド粉末を塗布して回転刃として用いる方法は、ダイ
ヤモンドを切断する速度が遅く、大面積の板状のダイヤ
モンドを切り出すには適していない。
【０００６】また、放電加工法は、導電性の材料にしか
適用できず、絶縁性が要求される電子部品等として用い
られる絶縁性のダイヤモンドを切断する方法には適して
いない。
適用できず、絶縁性が要求される電子部品等として用い
られる絶縁性のダイヤモンドを切断する方法には適して
いない。
【０００７】また（１１１）結晶面に沿って劈開させる
方法は、単結晶の（１１１）結晶面に平行な方向にのみ
適用できるものであって、多結晶のダイヤモンドには適
用できず、しかも（１１１）面は、ダイヤモンドの結晶
方位の中でも最も硬い面なので、切断後のダイヤモンド
薄板の表面研磨などの加工加工が困難である。
方法は、単結晶の（１１１）結晶面に平行な方向にのみ
適用できるものであって、多結晶のダイヤモンドには適
用できず、しかも（１１１）面は、ダイヤモンドの結晶
方位の中でも最も硬い面なので、切断後のダイヤモンド
薄板の表面研磨などの加工加工が困難である。
【０００８】また、レーザ光を集光してダイヤモンドに
当てレーザ光の当たった部分を昇華あるいは燃焼させて
焼き切る方法は、ダイヤモンドは、本来、光に対して透
明であって、熱伝導性も非常に高いので、レーザ光を強
度に集光した焦点に当たる部分のみでしかダイヤモンド
を切断できないので、１ｍｍ以上の切込みを行なうこと
が困難であり、切込み量が深いほど、切りしろとして失
われるダイヤモンドの量が多くなるという問題があっ
た。
当てレーザ光の当たった部分を昇華あるいは燃焼させて
焼き切る方法は、ダイヤモンドは、本来、光に対して透
明であって、熱伝導性も非常に高いので、レーザ光を強
度に集光した焦点に当たる部分のみでしかダイヤモンド
を切断できないので、１ｍｍ以上の切込みを行なうこと
が困難であり、切込み量が深いほど、切りしろとして失
われるダイヤモンドの量が多くなるという問題があっ
た。
【０００９】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたものであって、量産性に優れ、かつ安価に
多結晶または単結晶のダイヤモンド薄板を製造する方法
を提供することを目的とする。
めになされたものであって、量産性に優れ、かつ安価に
多結晶または単結晶のダイヤモンド薄板を製造する方法
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、気相合成
によってダイヤモンドを合成する際に、光透過性の高い
ダイヤモンドの層と光透過性の低いダイヤモンドの層を
交互に積層するように合成した後、レーザ光をダイヤモ
ンド中に入射して、光透過性の低いダイヤモンド層にレ
ーザ光を吸収せしめることによって、ダイヤモンドを開
裂すれば、容易にダイヤモンド薄板を切り出せることを
見出し本発明を完成するに至った。
によってダイヤモンドを合成する際に、光透過性の高い
ダイヤモンドの層と光透過性の低いダイヤモンドの層を
交互に積層するように合成した後、レーザ光をダイヤモ
ンド中に入射して、光透過性の低いダイヤモンド層にレ
ーザ光を吸収せしめることによって、ダイヤモンドを開
裂すれば、容易にダイヤモンド薄板を切り出せることを
見出し本発明を完成するに至った。
【００１１】本発明に従うダイヤモンド薄板の製造方法
は、気相合成法により、光透過性の高い第１のダイヤモ
ンド層と、第１のダイヤモンド層より光透過性の低い第
２のダイヤモンド層とを交互に合成することにより、第
１および第２のダイヤモンド層とが交互に積層されてな
るダイヤモンド積層体を形成する工程と、ダイヤモンド
積層体にレーザ光を照射して、第２のダイヤモンド層に
レーザ光を吸収させ、第２のダイヤモンド層を境界とし
て、第１のダイヤモンド層をダイヤモンド薄板として分
離する工程とを備える。
は、気相合成法により、光透過性の高い第１のダイヤモ
ンド層と、第１のダイヤモンド層より光透過性の低い第
２のダイヤモンド層とを交互に合成することにより、第
１および第２のダイヤモンド層とが交互に積層されてな
るダイヤモンド積層体を形成する工程と、ダイヤモンド
積層体にレーザ光を照射して、第２のダイヤモンド層に
レーザ光を吸収させ、第２のダイヤモンド層を境界とし
て、第１のダイヤモンド層をダイヤモンド薄板として分
離する工程とを備える。
【００１２】第１のダイヤモンド層は、好ましくは、グ
ラファイト質炭素に対するラマン散乱度比が０．１以下
であり、第２のダイヤモンド層は、グラファイト質炭素
に対するラマン散乱度比が０．２以上である。なお、第
１のダイヤモンド層は、グラファイト質炭素に対するラ
マン散乱度比が０．１以下であれば特に限定されること
はなく、実際的には、測定限度まで０に近くすることが
可能である。しかしながら、用途、製造コスト等の点を
考慮すると、第１のダイヤモンド層のグラファイト質炭
素に対するラマン散乱度比は、０．００５以上０．１以
下で十分である。また、第２のダイヤモンド層は、グラ
ファイト質炭素に対するラマン散乱度比が０．２以上で
あれば、特に限定されることはない。しかしながら、第
２のダイヤモンド層の上に成長させるダイヤモンド層の
品質等の点を考慮すると、第２のダイヤモンド層は、グ
ラファイト質炭素の対するラマン散乱度比が０．２以上
２０以下が好ましい。なお、第１のダイヤモンド層のグ
ラファイト質炭素に対するラマン散乱度比、第２のダイ
ヤモンド層のグラファイト質炭素に対するラマン散乱度
比は、ラマン分光分析により、１８００ｃｍ-1〜１００
０ｃｍ-1の間のバックランドから測定した１３６０ｃｍ
-1〜１５８０ｃｍ-1の非ダイヤモンド炭素（グラファイ
ト質炭素）の最大ピーク比（Ｙ）と、１３３３ｃｍ-1の
ピーク周辺部をバックランドとして測定したダイヤモン
ド炭素のピーク高さ（Ｘ）とのピーク比（Ｙ／Ｘ）を意
味する。なお、このラマン散乱度比の算定方法は、特開
平２−２３２１０６号公報に示されている。
ラファイト質炭素に対するラマン散乱度比が０．１以下
であり、第２のダイヤモンド層は、グラファイト質炭素
に対するラマン散乱度比が０．２以上である。なお、第
１のダイヤモンド層は、グラファイト質炭素に対するラ
マン散乱度比が０．１以下であれば特に限定されること
はなく、実際的には、測定限度まで０に近くすることが
可能である。しかしながら、用途、製造コスト等の点を
考慮すると、第１のダイヤモンド層のグラファイト質炭
素に対するラマン散乱度比は、０．００５以上０．１以
下で十分である。また、第２のダイヤモンド層は、グラ
ファイト質炭素に対するラマン散乱度比が０．２以上で
あれば、特に限定されることはない。しかしながら、第
２のダイヤモンド層の上に成長させるダイヤモンド層の
品質等の点を考慮すると、第２のダイヤモンド層は、グ
ラファイト質炭素の対するラマン散乱度比が０．２以上
２０以下が好ましい。なお、第１のダイヤモンド層のグ
ラファイト質炭素に対するラマン散乱度比、第２のダイ
ヤモンド層のグラファイト質炭素に対するラマン散乱度
比は、ラマン分光分析により、１８００ｃｍ-1〜１００
０ｃｍ-1の間のバックランドから測定した１３６０ｃｍ
-1〜１５８０ｃｍ-1の非ダイヤモンド炭素（グラファイ
ト質炭素）の最大ピーク比（Ｙ）と、１３３３ｃｍ-1の
ピーク周辺部をバックランドとして測定したダイヤモン
ド炭素のピーク高さ（Ｘ）とのピーク比（Ｙ／Ｘ）を意
味する。なお、このラマン散乱度比の算定方法は、特開
平２−２３２１０６号公報に示されている。
【００１３】また、第２のダイヤモンド層は、好ましく
は、第１のダイヤモンド層に比べ、水素以外の不純物元
素濃度を１０倍以上含む。なお、第２のダイヤモンド層
は、第１のダイヤモンド層に比べ、水素以外の不純物元
素濃度を１０倍以上含んでおれば特に限定されることは
ないが、実際的には１０倍以上１０００倍以下含んでい
れば十分である。
は、第１のダイヤモンド層に比べ、水素以外の不純物元
素濃度を１０倍以上含む。なお、第２のダイヤモンド層
は、第１のダイヤモンド層に比べ、水素以外の不純物元
素濃度を１０倍以上含んでおれば特に限定されることは
ないが、実際的には１０倍以上１０００倍以下含んでい
れば十分である。
【００１４】また、第２のダイヤモンド層に含まれる水
素以外の不純物元素としては、気相合成中にダイヤモン
ドに取込まれやすいＮまたはＢが最も適当であるが、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓやその他の金属元素でもよい。ところ
で、水素は、不純物としてダイヤモンド中に入っていて
も、２．５μｍから１０μｍの範囲の赤外領域でしか光
吸収を生じないので、本発明の不純物として用いること
は難しく、本発明では、水素は不純物としては考えてい
ない。ただし、気相合成法により合成したダイヤモンド
であって、たとえば、結晶性の悪いダイヤモンドや、光
吸収性の強いダイヤモンドには、一般的に水素が０．１
％以上含まれていることが多いことを付記しておく。
素以外の不純物元素としては、気相合成中にダイヤモン
ドに取込まれやすいＮまたはＢが最も適当であるが、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓやその他の金属元素でもよい。ところ
で、水素は、不純物としてダイヤモンド中に入っていて
も、２．５μｍから１０μｍの範囲の赤外領域でしか光
吸収を生じないので、本発明の不純物として用いること
は難しく、本発明では、水素は不純物としては考えてい
ない。ただし、気相合成法により合成したダイヤモンド
であって、たとえば、結晶性の悪いダイヤモンドや、光
吸収性の強いダイヤモンドには、一般的に水素が０．１
％以上含まれていることが多いことを付記しておく。
【００１５】ダイヤモンド中にＮを導入すると、０．５
μｍ以下の波長の短い領域と、波長７μｍ付近領域で光
吸収が増大する。このため、波長の短いエキシマレーザ
や窒素レーザなどを用いた場合には、Ｎのドーピングが
好ましい。
μｍ以下の波長の短い領域と、波長７μｍ付近領域で光
吸収が増大する。このため、波長の短いエキシマレーザ
や窒素レーザなどを用いた場合には、Ｎのドーピングが
好ましい。
【００１６】Ｂを導入した場合は、主として波長０．６
μｍ以上５μｍ以下の領域で光吸収が増大するので、Ｙ
ＡＧレーザ、ガラスレーザなどを用いる場合には、Ｂの
ドーピングが好ましい。なお、レーザとしては、ダイヤ
モンド中に導入した不純物元素により生じる光吸収が増
大する波長に合せて、種々のレーザを用いることがで
き、気体レーザ、液体レーザ、固体レーザ等を用いるこ
とができる。
μｍ以上５μｍ以下の領域で光吸収が増大するので、Ｙ
ＡＧレーザ、ガラスレーザなどを用いる場合には、Ｂの
ドーピングが好ましい。なお、レーザとしては、ダイヤ
モンド中に導入した不純物元素により生じる光吸収が増
大する波長に合せて、種々のレーザを用いることがで
き、気体レーザ、液体レーザ、固体レーザ等を用いるこ
とができる。
【００１７】第２のダイヤモンド層に導入する不純物の
量は、十分な光吸収をもたらすためには、水素を除く不
純物として、不純物の量が２０ｐｐｍ以上必要である。
また、特に限定されることはないが、不純物の量は５０
００ｐｐｍ以下で十分である。他方、第１のダイヤモン
ド層は、十分な出力のレーザ光を透過させるために、水
素を除く不純物濃度が１５ｐｐｍ以下であることが好ま
しい。また、特に限定されることはないが、不純物の量
は０．１ｐｐｍ以上含まれていてもよい。
量は、十分な光吸収をもたらすためには、水素を除く不
純物として、不純物の量が２０ｐｐｍ以上必要である。
また、特に限定されることはないが、不純物の量は５０
００ｐｐｍ以下で十分である。他方、第１のダイヤモン
ド層は、十分な出力のレーザ光を透過させるために、水
素を除く不純物濃度が１５ｐｐｍ以下であることが好ま
しい。また、特に限定されることはないが、不純物の量
は０．１ｐｐｍ以上含まれていてもよい。
【００１８】また、切断界面を平坦にするためには、第
２のダイヤモンド層（光吸収層）と第１のダイヤモンド
層（光透過層）との不純物濃度は、元素比で、１０倍以
上の差であることが好ましい。
２のダイヤモンド層（光吸収層）と第１のダイヤモンド
層（光透過層）との不純物濃度は、元素比で、１０倍以
上の差であることが好ましい。
【００１９】また、本発明における第２のダイヤモンド
層（光吸収層）と第１のダイヤモンド層（光透過層）と
は、用いるレーザの波長において、下記に示す光吸収係
数に５倍以上の差がなければならない。
層（光吸収層）と第１のダイヤモンド層（光透過層）と
は、用いるレーザの波長において、下記に示す光吸収係
数に５倍以上の差がなければならない。
【００２０】
【数１】
【００２１】また、本発明は、単結晶のダイヤモンド薄
板の製造においても、多結晶ダイヤモンド薄板の製造に
おいても同様に用いることができる。しかしながら、単
結晶のダイヤモンド薄板の製造においては、ダイヤモン
ド積層体の中間の層に、第２のダイヤモンド層（光吸収
層）として、結晶性の低いダイヤモンドの層を挟むと、
その後の単結晶のダイヤモンドの成長に悪い影響を残す
ので、単結晶薄板の製造においては、不純物をドーピン
グする方法を用いることが好ましい。
板の製造においても、多結晶ダイヤモンド薄板の製造に
おいても同様に用いることができる。しかしながら、単
結晶のダイヤモンド薄板の製造においては、ダイヤモン
ド積層体の中間の層に、第２のダイヤモンド層（光吸収
層）として、結晶性の低いダイヤモンドの層を挟むと、
その後の単結晶のダイヤモンドの成長に悪い影響を残す
ので、単結晶薄板の製造においては、不純物をドーピン
グする方法を用いることが好ましい。
【００２２】なお、本発明において用いられる気相合成
法には、種々のダイヤモンド気相合成法を用いることが
できる。たとえば、そのようなダイヤモンド気相合成法
としては、特に以下の場合には限定されることはない
が、これまで知られているプラズマＣＶＤ法、熱フィラ
メント法、火炎法などを挙げることができる。
法には、種々のダイヤモンド気相合成法を用いることが
できる。たとえば、そのようなダイヤモンド気相合成法
としては、特に以下の場合には限定されることはない
が、これまで知られているプラズマＣＶＤ法、熱フィラ
メント法、火炎法などを挙げることができる。
【００２３】
【作用】本発明では、気相合成法によりダイヤモンド層
を膜厚に形成する工程において、予め、第２のダイヤモ
ンド層（光吸収率の高いダイヤモンドの層）を膜厚に形
成したダイヤモンド層の中間に設けている。したがっ
て、本発明に従って形成されたダイヤモンド積層体の上
層の第１のダイヤモンド層（光透過性の高いダイヤモン
ドの層）を通して、レーザ光を入射させ、第２のダイヤ
モンド層（光吸収層）にのみレーザ光のエネルギを吸収
させることにより、第２のダイヤモンド層（光吸収層）
を境界として、膜厚に形成したダイヤモンド積層体か
ら、第１のダイヤモンド層を、ダイヤモンド薄板として
何段にも分けて切断することができる。
を膜厚に形成する工程において、予め、第２のダイヤモ
ンド層（光吸収率の高いダイヤモンドの層）を膜厚に形
成したダイヤモンド層の中間に設けている。したがっ
て、本発明に従って形成されたダイヤモンド積層体の上
層の第１のダイヤモンド層（光透過性の高いダイヤモン
ドの層）を通して、レーザ光を入射させ、第２のダイヤ
モンド層（光吸収層）にのみレーザ光のエネルギを吸収
させることにより、第２のダイヤモンド層（光吸収層）
を境界として、膜厚に形成したダイヤモンド積層体か
ら、第１のダイヤモンド層を、ダイヤモンド薄板として
何段にも分けて切断することができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。
れらに限定されるものではない。
【００２５】実施例１ 図１は、本発明に従う一実施例としてのダイヤモンド薄
板の製造方法を概略的に示す工程図である。図１を参照
しながら、ダイヤモンド薄板の製造方法について説明す
る。
板の製造方法を概略的に示す工程図である。図１を参照
しながら、ダイヤモンド薄板の製造方法について説明す
る。
【００２６】熱フィラメントＣＶＤ法によって、５０ｍ
ｍ径のＳｉウェハ１上に多結晶のダイヤモンド（ダイヤ
モンド積層体）２を成長させた。多結晶のダイヤモンド
２は、第１のダイヤモンド層（光透過層）３と第２のダ
イヤモンド層（光吸収体層）４とが交互に積層されてな
る。第１のダイヤモンド層（光透過層）３として、水素
で１．２％に希釈したメタンを原料として、１６０時間
の成長を行ない、第２のダイヤモンド層（光吸収体層）
４として、水素で４％に希釈したメタンを原料として１
時間の成長を行なった。いずれも成長時のガス圧力は５
０Ｔｏｒｒ、成長温度は９００℃であった。この条件
で、光吸収層−光透過層−光吸収層−光透過層−光吸収
層−光透過層−光吸収層−光透過層の順で成長を行なっ
た。得られた各光透過層３の厚さは約２００μｍ、光吸
収層４の厚さは、３μｍであった。また、この光吸収層
４の光吸収係数は、波長１０μｍ付近で、光透過層３の
３０倍であった。
ｍ径のＳｉウェハ１上に多結晶のダイヤモンド（ダイヤ
モンド積層体）２を成長させた。多結晶のダイヤモンド
２は、第１のダイヤモンド層（光透過層）３と第２のダ
イヤモンド層（光吸収体層）４とが交互に積層されてな
る。第１のダイヤモンド層（光透過層）３として、水素
で１．２％に希釈したメタンを原料として、１６０時間
の成長を行ない、第２のダイヤモンド層（光吸収体層）
４として、水素で４％に希釈したメタンを原料として１
時間の成長を行なった。いずれも成長時のガス圧力は５
０Ｔｏｒｒ、成長温度は９００℃であった。この条件
で、光吸収層−光透過層−光吸収層−光透過層−光吸収
層−光透過層−光吸収層−光透過層の順で成長を行なっ
た。得られた各光透過層３の厚さは約２００μｍ、光吸
収層４の厚さは、３μｍであった。また、この光吸収層
４の光吸収係数は、波長１０μｍ付近で、光透過層３の
３０倍であった。
【００２７】この多結晶のダイヤモンド厚膜２に上方か
ら波長１０．６μｍ、連続出力３０ＷのＣＯ2 レーザ５
をダイヤモンド表面２Ｓで直径２ｍｍになるように集光
レンズ６を用いて集光して照射し、レーザ反射ミラー７
を用いて、約２秒かけて３０ｍｍ角の全体を走査した。
その結果、厚さが２００μｍの透明ダイヤモンド層が剥
離した。剥離した多結晶ダイヤモンド層の基板１側表面
と、ダイヤモンド積層体２の多結晶ダイヤモンド層が剥
離した側の表面には、約１μｍの光吸収層が残ったが、
Ａｒイオンエッチングによって、この光吸収層を取除い
た。上記手順を３回繰返して、３枚のダイヤモンド薄板
を得ることができた。
ら波長１０．６μｍ、連続出力３０ＷのＣＯ2 レーザ５
をダイヤモンド表面２Ｓで直径２ｍｍになるように集光
レンズ６を用いて集光して照射し、レーザ反射ミラー７
を用いて、約２秒かけて３０ｍｍ角の全体を走査した。
その結果、厚さが２００μｍの透明ダイヤモンド層が剥
離した。剥離した多結晶ダイヤモンド層の基板１側表面
と、ダイヤモンド積層体２の多結晶ダイヤモンド層が剥
離した側の表面には、約１μｍの光吸収層が残ったが、
Ａｒイオンエッチングによって、この光吸収層を取除い
た。上記手順を３回繰返して、３枚のダイヤモンド薄板
を得ることができた。
【００２８】実施例２ マイクロ波プラズマＣＶＤ法によって、３×３×０．３
ｍｍのサイズのダイヤモンド単結晶上に多結晶ダイヤモ
ンド（ダイヤモンド積層体）をエピタキシャル成長させ
た。光透過層として、水素で１．０％に希釈したメタン
を原料として２００時間の成長を行ない、光吸収層とし
て水素で１．２％に希釈したメタンに１０ｐｐｍのＢ2
Ｈ6 を添加したものを原料として、２時間の成長を行な
った。いずれも成長時のガス圧力は４０Ｔｏｒｒ、成長
温度は８６０℃であった。この条件で、光吸収層−光透
過層−光吸収層−光透過層−光吸収層−光透過層の順で
成長を行なった。得られた各光透過層の厚さは、約２６
０μｍ、光吸収層の厚さは３μｍであった。光吸収層に
含まれるＢの濃度は、２次イオン質量分析法で測定し
て、約９０ｐｐｍであり、光透過層に含まれるＢの濃度
は２次イオン質量分析法で測定して約０．６ｐｐｍであ
った。
ｍｍのサイズのダイヤモンド単結晶上に多結晶ダイヤモ
ンド（ダイヤモンド積層体）をエピタキシャル成長させ
た。光透過層として、水素で１．０％に希釈したメタン
を原料として２００時間の成長を行ない、光吸収層とし
て水素で１．２％に希釈したメタンに１０ｐｐｍのＢ2
Ｈ6 を添加したものを原料として、２時間の成長を行な
った。いずれも成長時のガス圧力は４０Ｔｏｒｒ、成長
温度は８６０℃であった。この条件で、光吸収層−光透
過層−光吸収層−光透過層−光吸収層−光透過層の順で
成長を行なった。得られた各光透過層の厚さは、約２６
０μｍ、光吸収層の厚さは３μｍであった。光吸収層に
含まれるＢの濃度は、２次イオン質量分析法で測定し
て、約９０ｐｐｍであり、光透過層に含まれるＢの濃度
は２次イオン質量分析法で測定して約０．６ｐｐｍであ
った。
【００２９】この単結晶ダイヤモンドエピタキシャル膜
に上方から波長１．０６μｍ、パルス出力０．３ＪのＹ
ＡＧレーザをダイヤモンド表面で、直径０．２ｍｍにな
るように集光して照射し、毎秒５００パルスで３ｍｍ角
の全体を走査した。その結果、厚さが２６０μｍの単結
晶ダイヤモンド層を剥離させることができた。剥離した
単結晶ダイヤモンドの基板側表面と、ダイヤモンド積層
体の単結晶ダイヤモンド層が剥離した側の表面には、約
１μｍの光吸収層が残ったが、重クロム酸中で、１２０
℃に加熱することによって、この吸収層を取除いた。
に上方から波長１．０６μｍ、パルス出力０．３ＪのＹ
ＡＧレーザをダイヤモンド表面で、直径０．２ｍｍにな
るように集光して照射し、毎秒５００パルスで３ｍｍ角
の全体を走査した。その結果、厚さが２６０μｍの単結
晶ダイヤモンド層を剥離させることができた。剥離した
単結晶ダイヤモンドの基板側表面と、ダイヤモンド積層
体の単結晶ダイヤモンド層が剥離した側の表面には、約
１μｍの光吸収層が残ったが、重クロム酸中で、１２０
℃に加熱することによって、この吸収層を取除いた。
【００３０】上記手順を２回繰返して、２枚の単結晶ダ
イヤモンド薄板を得ることができた。
イヤモンド薄板を得ることができた。
【００３１】実施例３ マイクロ波プラズマＣＶＤ法によって、３×３×０．３
ｍｍのサイズのダイヤモンド単結晶上に単結晶ダイヤモ
ンド（ダイヤモンド積層体）をエピタキシャル成長させ
た。光透過層として、水素で１．０％に希釈したメタン
を原料として２００時間の成長を行ない、光吸収層とし
て水素で１．２％に希釈したメタンに１％のＮ2 を添加
したものを原料として、２時間の成長を行なった。いず
れも成長時のガス圧力は６０Ｔｏｒｒ、成長温度は９５
０℃であった。この条件で、光吸収層−光透過層−光吸
収層−光透過層の順で成長を行なった。得られた各光透
過層の厚さは、約３００μｍ、光吸収層の厚さは３μｍ
であった。光吸収層に含まれるＮの濃度は、２次イオン
質量分析法で測定して、約１６０ｐｐｍであり、光透過
層に含まれるＮの濃度は２次イオン質量分析法で測定し
て約５ｐｐｍであった。
ｍｍのサイズのダイヤモンド単結晶上に単結晶ダイヤモ
ンド（ダイヤモンド積層体）をエピタキシャル成長させ
た。光透過層として、水素で１．０％に希釈したメタン
を原料として２００時間の成長を行ない、光吸収層とし
て水素で１．２％に希釈したメタンに１％のＮ2 を添加
したものを原料として、２時間の成長を行なった。いず
れも成長時のガス圧力は６０Ｔｏｒｒ、成長温度は９５
０℃であった。この条件で、光吸収層−光透過層−光吸
収層−光透過層の順で成長を行なった。得られた各光透
過層の厚さは、約３００μｍ、光吸収層の厚さは３μｍ
であった。光吸収層に含まれるＮの濃度は、２次イオン
質量分析法で測定して、約１６０ｐｐｍであり、光透過
層に含まれるＮの濃度は２次イオン質量分析法で測定し
て約５ｐｐｍであった。
【００３２】この単結晶ダイヤモンドエピタキシャル膜
に上方から波長０．３０８μｍ、パルス出力０．５Ｊの
ＸｅＣｌエキシマレーザをダイヤモンド表面で、直径
０．３ｍｍになるように集光して照射し、毎秒５０パル
スで３ｍｍ角の全体を走査した。その結果、厚さが３０
０μｍの単結晶ダイヤモンド層を剥離させることができ
た。剥離した単結晶ダイヤモンドの基板側表面と、ダイ
ヤモンド積層体の単結晶ダイヤモンド層が剥離した側の
表面には、約１μｍの光吸収層が残ったが、重クロム酸
中で、１２０℃に加熱することによって、この吸収層を
取除いた。
に上方から波長０．３０８μｍ、パルス出力０．５Ｊの
ＸｅＣｌエキシマレーザをダイヤモンド表面で、直径
０．３ｍｍになるように集光して照射し、毎秒５０パル
スで３ｍｍ角の全体を走査した。その結果、厚さが３０
０μｍの単結晶ダイヤモンド層を剥離させることができ
た。剥離した単結晶ダイヤモンドの基板側表面と、ダイ
ヤモンド積層体の単結晶ダイヤモンド層が剥離した側の
表面には、約１μｍの光吸収層が残ったが、重クロム酸
中で、１２０℃に加熱することによって、この吸収層を
取除いた。
【００３３】上記手順を２回繰返して、２枚の単結晶ダ
イヤモンド薄板を得ることができた。
イヤモンド薄板を得ることができた。
【００３４】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されている結
果、量産性よく、かつ安価に多結晶または単結晶のダイ
ヤモンド薄板を製造することができる。
果、量産性よく、かつ安価に多結晶または単結晶のダイ
ヤモンド薄板を製造することができる。
【図１】本発明に従う一実施例としてのダイヤモンド薄
板の製造方法を概略的に示す工程図である。
板の製造方法を概略的に示す工程図である。
１ Ｓｉ基板 ２ 多結晶のダイヤモンド（ダイヤモンド積層体） ３ 光透過層（第１のダイヤモンド層） ４ 光吸収層（第２のダイヤモンド層） ５ レーザ光 ６ 集光レンズ ７ レーザ反射ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−141697（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−13342（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−24991（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−232273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−54587（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 29/04 C23C 14/06
Claims (3)
- 【請求項１】 気相合成法により、光透過性の高い第１
のダイヤモンド層と、前記第１のダイヤモンド層より光
透過性の低い第２のダイヤモンド層とを交互に合成する
ことにより、前記第１および第２のダイヤモンド層とが
交互に積層されてなるダイヤモンド積層体を形成する工
程と、 前記ダイヤモンド積層体にレーザ光を照射して、前記第
２のダイヤモンド層に前記レーザ光を吸収させ、前記第
２のダイヤモンド層を境界として、前記第１のダイヤモ
ンド層をダイヤモンド薄板として分離する工程とを備え
る、ダイヤモンド薄板の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１のダイヤモンド層は、グラファ
イト質炭素に対するラマン散乱度比が０．１以下であ
り、前記第２のダイヤモンド層は、グラファイト質炭素
に対するラマン散乱度比が０．２以上である、請求項１
に記載のダイヤモンド薄板の製造方法。 - 【請求項３】 前記第２のダイヤモンド層は、前記第１
のダイヤモンド層に比べ、水素以外の不純物元素濃度を
１０倍以上含む、請求項１に記載のダイヤモンド薄板の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02403393A JP3350994B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | ダイヤモンド薄板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02403393A JP3350994B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | ダイヤモンド薄板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06234595A JPH06234595A (ja) | 1994-08-23 |
| JP3350994B2 true JP3350994B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=12127207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02403393A Expired - Lifetime JP3350994B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | ダイヤモンド薄板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3350994B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19640594B4 (de) | 1996-10-01 | 2016-08-04 | Osram Gmbh | Bauelement |
| JP3525061B2 (ja) * | 1998-09-25 | 2004-05-10 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP3507883B2 (ja) * | 2000-02-29 | 2004-03-15 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 基板表面処理方法と同方法で作製した膜作製用基板 |
| JP4742800B2 (ja) * | 2005-10-18 | 2011-08-10 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンドの加工方法 |
| JP2007221051A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子の製造方法 |
| JP4986131B2 (ja) * | 2007-01-24 | 2012-07-25 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド単結晶基板及び、その製造方法 |
| JP2009067609A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高純度ダイヤモンド多結晶体およびその製造方法 |
| JP6575522B2 (ja) * | 2014-08-08 | 2019-09-18 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンドの製造方法 |
| WO2016114382A1 (ja) | 2015-01-16 | 2016-07-21 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板の製造方法、半導体基板、複合半導体基板の製造方法、複合半導体基板、および半導体接合基板 |
| GB201620415D0 (en) * | 2016-12-01 | 2017-01-18 | Element Six Tech Ltd | Single crystal synthetic diamond material via chemical vapour deposition |
-
1993
- 1993-02-12 JP JP02403393A patent/JP3350994B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06234595A (ja) | 1994-08-23 |
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