[0001]【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンドに光を照射することにより切断あるいは表面の研削等を行う、ダイヤモンドの加工方法に関する。[0002]【従来の技術】ダイヤモンドは全ての物質中で最も高い硬度と熱伝導率を有する等、優れた特性を数多く有しており、これらの特性を利用して半導体装置のヒートシンクや切削工具等の各種の工具類として広く使用されている。applications,所定の形状や表面状態に加工する必要があるが、ダイヤモンドは全ての物質中で硬度が最も高いので加工が非常に困難である。material.【0003】従来、単結晶のダイヤモンドの加工に関しては、比較的加工し易い面方位及び方向がある程度把握されており、その制限された範囲ではスカイフ研磨により研削加工が行われている。多結晶ダイヤモンドの場合にはダイヤモンド粒子の面方位はあらゆる方向を向いているため、スカイフ研磨によっても表面の平滑化は難しかった。気相合成ダイヤモンドでは反りが発生し易く、大面積のものでは反りが数十μmにも及ぶ場合があるため、スカイフ研磨等の機械研磨では研磨時の機械的圧力により割れが発生して研磨不可能なことがあった。1μm/h程度と非常に遅く、加工効率が極めて悪いという欠点があった。スカイフ研磨においては試料の固定方法に難しさがあるため、形状が小さすぎたり不定形の場合には作業性が悪く、時として加工が不可能な場合もあった。possible.【0005】一方、ダイヤモンドの切断加工に関しては、導電性の焼結助剤を用いて焼結したダイヤモンド焼結体の場合は、放電加工により切断が可能であった。非導電性の焼結助剤を用いたダイヤモンド焼結体や、単結晶ダイヤモンド及び気相合成ダイヤモンド等の電気伝導性のないダイヤモンドには放電加工が使用できない。2レーザー、COレーザー、YAGレーザーを用いた切断加工が従来から実施されている。1μm以上の赤外線を使用し、ダイヤモンドを加熱溶融させて加工するため、熱により加工部周辺のダイヤモンドに劣化が生じる欠点があった。2が分解して生成したすすの様な無定形炭素がダイヤモンド表面に付着する欠点があった。surface.【0007】ダイヤモンドの加工面付近に付着堆積したグラファイトや無定形炭素は、照射されるレーザー光を吸収するので、エネルギー効率が低下して加工速度が非常に遅くなり、更には加工面の形状に影響を与えて加工精度を悪化させ、加工面の平滑度を低下させる。付着したグラファイトや無定形炭素を除去するため、加工後に機械的研削やレーザーによる蒸散あるいは酸によるエッチング処理等が必要であったり、低下した精度や平滑度を向上させる目的で機械研磨による仕上げ加工が必要であった。equal,ダイヤモンドを高速で高精度に加工でき、平滑な加工面を得ることのできるダイヤモンドの加工方法を提供することを目的とする。360nmの光を照射することを特徴とする。[0010]【作用】本発明者らは、波長が190〜360nmの光(紫外光)を照射することにより、ダイヤモンドを構成している炭素−炭素結合が影響を受け、ダイヤモンドが分解されることを見いだし、この知見に基づいてダイヤモンドを加工する新しい方法を提案するものである。上記波長の光を集光して高いエネルギー密度の光を照射することにより、多光子吸収が起こり入射光の大部分がダイヤモンド表面で吸収され、ダイヤモンドにダメージを全く与えることなく、効率の良い加工を行うことができる。work.【0011】上記波長の光によりダイヤモンドを加工し得るのは、下記の理由によるものと考えられる。words,ダイヤモンドによる光の吸収は、高純度のIIa型単結晶ダイヤモンドの場合で図1に示す吸収曲線となる。1から解るように、ダイヤモンドによる光の吸収は、波長が400nmから240nmの領域で短波長になるほど徐々に増加し、220nm付近で急激に増加して完全に吸収される。nm.【0012】この領域の光は紫外光であり、物質に吸収されると主として化学結合の電子を励起させることが知られている。100%吸収されるため、光の照射された表面部分でのみダイヤモンドの分解が進み、高速で効率の良い加工が可能になる。2が分解して生成したすすの様な無定形炭素がダイヤモンド表面に付着することが避けられない。その結果、光のエネルギー効率が低下して加工速度が遅くなったり、加工精度の悪化や加工面の平滑度を低下させる等の不都合が認められた。observed.【0014】このグラファイトや無定形炭素の付着堆積による不都合を解消するため、鋭意研究の結果、雰囲気ガスのプラズマ中で波長190〜360nmの光を照射して加工することにより、ダイヤモンドから除去された物質の飛行行程を延ばし、加工面の周辺に付着することを防止できることが判った。反応性の高いプラズマを使用すれば、ダイヤモンドの表面でプラズマによるエッチング現象が起こるため、より高速の加工が可能になることも確認された。processing.【0015】具体的には、水素又は不活性ガスのプラズマを使用すれば、これらのプラズマによってグラファイトや無定形炭素は速やかにエッチングされ、ダイヤモンド表面に付着することなく除去される。これに対して上記プラズマによるダイヤモンドのエッチング速度は極めて遅いので、ダイヤモンドの加工は主に照射された光との反応によって進行する結果、非常に平滑な加工面が得られる。Kr、Xe等の不活性ガス、中でもAr又はHeが好ましい。preferred.【0016】一方、酸素のプラズマを使用した場合には、このプラズマによってグラファイトや無定形炭素のみならずダイヤモンドも高速でエッチングされる。従って、酸素プラズマ中で上記光の照射によりダイヤモンドを加工すると、グラファイトや無定形炭素の付着を防ぐと同時に、ダイヤモンドは照射された光との反応による加工に加えて酸素プラズマによりエッチングされるので、他の雰囲気中での加工よりも非常に高速な加工が可能となる。atmosphere.【0017】しかしながら、酸素プラズマによるダイヤモンドのエッチング速度は酸素プラズマの濃度分布に鋭敏に左右されるため、エッチング速度のばらつきで加工面が粗れ易く、得られる加工面は水素又は不活性ガスのプラズマの場合よりも平滑度において劣る。plasma,この混合ガスのプラズマ中で加工することが有効であり、高い加工速度で平滑度の高い加工面を得ることができる。この場合、加工速度及び加工面の平滑度は混合ガス中の酸素濃度に依存し、酸素濃度が高くなるほど加工速度も速くなるが加工面の平滑度は低下する。vol%以下とすることが好ましい。XeF等の固有の発振波長を持つエキシマレーザーのようなレーザー、あるいは上記紫外域を含む連続した波長帯を持つ水銀灯等を使用することができる。水銀灯のような連続した波長帯を持つ光源の場合は、そのまま連続波長帯の光を使用しても良いが、光学フィルター等により波長帯域を狭帯域化することが好ましい。ArFエキシマレーザーは酸素の吸収によるエネルギーの減衰が考えられるので、酸素を含むプラズマ中での使用は避けることが望ましい。