(57)【要約】 【課題】  ダイヤモンド基材に形成する細孔の個数・形状を高精度にコントロールし、直径０．１μｍ以下の直径を有し、テーパ―の無い細孔を持つダイヤモンドの細孔加工方法を提供すること。【解決手段】ダイヤモンド基材１に酸化物被膜２を形成し、該酸化物被膜２に集束イオンビーム３の照射を行って孔５を形成して該ダイヤモンド基材１の一部を露出させ、露出させた該ダイヤモンド基材１にプラズマによるエッチングを行うことを特徴とする、ダイヤモンドの細孔加工方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド基材に酸化物被膜を形成し、
該酸化物被膜に集束イオンビームの照射を行って孔を形成して該ダイヤモンド基材の一部を露出させ、
露出させた該ダイヤモンド基材にプラズマによるエッチングを行うことを特徴とするダイヤモンドの細孔加工方法。
【請求項２】
該ダイヤモンド基材を、炭素との反応性を有する気体を含んだプラズマにより加工することを特徴とする、請求項１に記載のダイヤモンドの細孔加工方法。
【請求項３】
炭素との反応性を有する気体として、酸素を用いることを特徴とする請求項１及び２に記載のダイヤモンドの細孔加工方法。
【請求項４】
前記酸化物被膜が、酸化アルミニウム被膜であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のダイヤモンドの細孔加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ加工によるダイヤモンドの細孔加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ダイヤモンドへの細孔加工方法としては、ダイヤモンドツール、レーザ加工、気相エッチングなどのような種々の方法が知られている。このうち気相エッチングによる方法は、酸素や水素などの炭素と反応する気体を用いてエッチングを行う方法であり、単数もしくは複数のダイヤモンドに対し、同時に多数の細孔を形成することが可能である。気相エッチングの具体的な方法としてはプラズマエッチング、ドライエッチングなどが挙げられる。
【０００３】
このうちプラズマエッチングは、ダイヤモンドを酸素に対して不活性な薄膜でマスクして、酸素を含むプラズマに曝すことを特徴とするダイヤモンドの加工方法（従来技術１）であり、特許文献１の実施例１、第１図で既に知られている。
【０００４】
また、特許文献１の実施例２、第２図において、ダイヤモンドに直接イオンビームを照射することにより、ダイヤモンドにマスク等を施す必要のない細孔加工方法（従来技術２）が紹介されている。
【０００５】
一方、ドライエッチング法によるダイヤモンドへの細孔加工方法としては、ダイヤモンドに多孔質の陽極酸化アルミナによって被膜形成を行い、その被膜の上からドライエッチングを行って多数の細孔を形成する方法（従来技術３）が、特許文献２に紹介されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−３４９２７号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２０００−１３９２号公報    （実施例１、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術１に示すような、ダイヤモンドを被膜でマスクしてプラズマに曝す方法では、ダイヤモンド基材の露出方法として従来用いられていたＹＡＧレーザーなどの加工方法では、直径０．１μｍ以下の細孔を被膜面上に空けることが出来なかった。
【０００９】
一方、従来技術２に示すような、イオンビームを直接ダイヤモンドに照射する細孔加工方法では、直径０．１μｍ以下の細孔を被膜に形成することは可能だが、イオンビームの加工効率が悪く、深い細孔の形成に時間がかかるという問題点があった。また、深い細孔を形成したとしても、細孔にはテーパ―角が生じて先端が先細りするという問題点があった。
【００１０】
また、従来技術３のように、プラズマエッチングのマスキング材として陽極酸化アルミナのような多孔質の酸化物を用いた場合には、陽極酸化アルミナが多孔質体で不規則な構造を有するため、細孔の個数・形状のコントロールは困難になるという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ダイヤモンド基材に形成する細孔の個数・形状を高精度にコントロールし、直径０．１μｍ以下の直径を有し、テーパ―の無い細孔を持つダイヤモンドの細孔加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、ダイヤモンド基材に酸化物被膜を形成し、該酸化物被膜に集束イオンビームの照射を行って孔を形成して該ダイヤモンド基材の一部を露出させ、露出させた該ダイヤモンド基材にプラズマによるエッチングを行うことを特徴とする、ダイヤモンドの細孔加工方法である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、該ダイヤモンド基材を、炭素との反応性を有する気体を含んだプラズマにより加工することを特徴とするダイヤモンドの細孔加工方法である。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１及び２に記載の発明の構成に加えて、炭素との反応性を有する気体として、酸素を用いることを特徴とするダイヤモンドの細孔加工方法である。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３に記載の発明の構成に加えて、前記酸化物被膜が、酸化アルミニウム被膜であることを特徴とするダイヤモンドの細孔加工方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のダイヤモンドの細孔加工方法によれば、ダイヤモンド基材上に形成した被膜に、集束イオンビームを用いて孔を形成して、部分的にダイヤモンドを露出させることによって、細孔の個数・形状を高精度にコントロールできるという効果を奏する。また、ダイヤモンド基材とプラズマとの反応は直線的に進行し、細孔の内部にもテーパーを生じないことから、ダイヤモンドにより深い細孔を形成することが出来るという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本実施形態は、例えば図１に示すように、ダイヤモンド基材１と酸化物被膜２、集束イオンビーム３、およびプラズマ装置系４を用いた、ダイヤモンドの細孔加工方法である。
【００１８】
第１の工程は、ダイヤモンド基材１に酸化物被膜２の形成を行う工程である。本実施形態で用いるダイヤモンド基材１は、単結晶ダイヤモンドを用いることが好ましいが、ＣＶＤダイヤモンド等の多結晶ダイヤモンドも用いることができる。ダイヤモンド基材１は第１の工程の前処理として、表面を洗浄して研磨を行う（図１（ａ））。このときの研磨方法はスカイフ研磨が好ましいが、他の研磨法も使用可能である。そして、研磨・洗浄を行ったダイヤモンド基材１に酸化物被膜２を形成する（図１（ｂ））。ここで用いる酸化物被膜２は、後述するプラズマ雰囲気と反応しないことが求められるが、単結晶薄膜・多結晶薄膜のいずれであっても構わない。酸化物被膜２の例として、Ａｌ↓２Ｏ↓３、ＳｉＯ↓２、ＴｉＯ↓２、ＺｒＯ↓２が挙げられる。酸化物被膜２は、ダイヤモンド基板１へのプラズマの漏れを防ぐため、緻密であることが望ましい。また、酸化物被膜２が過度に厚い場合には、集束イオンビーム３ａ，３ｂによる酸化物被膜２への孔５ａの形成時に孔５ａにテーパが生じ、ダイヤモンド基材１に最終的に形成される細孔５ｂの直径に誤差が生じうるため、酸化物被膜２は薄くする必要がある。酸化物被膜２の成膜方法としては、例えば抵抗加熱、電子ビーム、スパッタリングが挙げられる。
【００１９】
第２の工程は、集束イオンビーム３ａ，３ｂによって酸化物被膜２に孔５ａを形成する工程である（図１（ｃ）、（ｄ））。孔５ａの深さは、ダイヤモンド基材１が露出する程度の深さ、すなわち酸化物被膜２の厚さよりも、若干深くする必要がある。
【００２０】
第３の工程は、ダイヤモンド基材１にプラズマでエッチングを行う工程である（図１（ｅ））。この工程は、ダイヤモンドと反応しうる気体と、Ａｒガスとを含有した混合ガスの雰囲気下で行われる。プラズマ装置系４に含まれる電極に、直流電界または高周波電界を印加することによって、プラズマを発生させることが出来る。ダイヤモンドと反応しうる気体としては酸素及び水素が挙げられる。プラズマ中で酸素及び水素はダイヤモンドの炭素と反応し、それぞれ二酸化炭素及びメタンとなって排出される。そしてプラズマによる加工後、ダイヤモンド基板１には細孔５ｂが形成される（図１（ｆ））。
【実施例１】
【００２１】
（１００）面及び（１１１）面の単結晶ダイヤモンド（２×２×０．３ｍｍ）の両面に研磨を行い、２×２×０．２ｍｍの穴空け用ダイヤモンド基材を作成した。このダイヤモンド基材をサファイヤ製の台（１０×１０×２ｍｍ）の上にアルミナ系接着剤で固定した。ここでダイヤモンド基材の表面に汚れがある場合は、さらに表面に研磨を行い、汚れを除去する。
【００２２】
ダイヤモンド基材表面の汚れを充分に拭き取った後、酸化アルミニウム薄膜を酸化物被膜として１００ｎｍ蒸着した。蒸着したダイヤモンド基材上の酸化アルミニウムマスクに、集束イオンビームにより直径５０ｎｍ・１００ｎｍ・５００ｎｍの孔を深さ２００ｎｍまで空けた。そして酸素濃度０．１％のアルゴン雰囲気にダイヤモンド試料を置き、マイクロ波を導入してプラズマを発生させ、１００時間放電を維持してエッチングを行い、細孔加工を行った。
【００２３】
その結果、ダイヤモンド基材にはマスクに空けた孔とほぼ同一の直径を有した細孔が形成され、細孔の深さは１００μｍに達していた。そして、細孔の最深部でもマスクに空けた孔とほぼ同一の直径を有する細孔が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る、ダイヤモンドへの細孔工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１      ダイヤモンド基材
２      酸化アルミニウム被膜
３ａ    集束イオンビーム発生源
３ｂ    集束イオンビーム
４      プラズマ装置系
５ａ    酸化アルミニウム被膜に形成される孔
５ｂ    ダイヤモンド基材に形成される細孔
【図１】
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