【誤訳訂正書】
【提出日】平成25年11月25日(2013.11.25)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成環境内にて基板上でダイヤモンド材料を合成するための化学蒸着(CVD)方法であって、以下の工程：
前記基板を供給する工程；
原料ガスを供給する工程；
前記原料ガスを解離させる工程；及び
前記基板上でホモエピタキシャルダイヤモンド合成させる工程
を含み；
ここで、前記合成環境は0.4ppm〜50ppmの原子濃度で窒素を含み；かつ
前記原料ガスは以下：
a)0.40〜0.75の水素原子分率Hf；
b)0.15〜0.30の炭素原子分率Cf；
c)0.13〜0.40の酸素原子分率Of
を含み；
ここで、Hf＋Cf＋Of＝1；
前記炭素原子分率と酸素原子分率の比Cf:Ofは、0.45:1＜Cf:Of＜1.25:1の比を満たし；
前記原料ガスは、存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の原子分率が0.05〜0.40で水素分子H2として添加された水素原子を含み；かつ
前記原子分率Hf、Cf及びOfは、前記原料ガス中に存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の分率である、
前記方法。
【請求項２】
前記プロセスをP下限Torrより大きい圧力で行い、ここで、P下限＝Pアーク−YかつPアーク＝170(Hf＋0.25)＋Xであり、Y＝50TorrかつXは20〜-50であり、Pアークは、前記プロセス内で単極アーク放電が始まる圧力である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記原料ガスをマイクロ波で解離させる、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法。
【請求項４】
前記マイクロ波の周波数が800MHz〜1000MHzである、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記基板を750℃〜1000℃の温度で維持する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
【請求項６】
0.5ppmより大きい濃度で単置換窒素(Ns0)を含み、かつ350nm〜750nmの可視範囲内に全積分吸収を、前記吸収の少なくとも35%がNs0に起因するように有する合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項７】
1mmの透過路長について80°より大きい色相角を有する、請求項6に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項８】
前記材料が、アルゴンイオンレーザーの488nm励起を用いた-196℃(77K)でのフォトルミネセンススペクトルを有し、このスペクトルは543.0〜543.2nmにピークを示し、このピークの、一次ダイヤモンドラマン(この励起波長では521.9nm)に正規化した強度比が0.005より大きい、請求項6または７に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項９】
UV-可視吸収分光法を利用して270nmのピークを用いて測定した場合、Ns0の濃度が2.5ppmより大きい、請求項6〜８のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項１０】
窒素と水素以外の個々の化学的不純物の元素濃度が0.1ppm未満である、請求項6〜９のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項１１】
前記合成CVDダイヤモンド材料の体積の少なくとも50%が単一成長セクターから形成されている、請求項6〜10のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項１２】
色パラメーターa*が-20〜1、b*が5〜20、C*が0〜30かつL*が40〜100である、請求項6〜11のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項１３】
前記合成CVDダイヤモンド材料が、少なくとも0.2mmの厚さを有する自立実体の形をしている、請求項6〜12のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項１４】
前記合成CVDダイヤモンド材料が、0.5mm以下の厚さを有する層の形をしている、請求項6〜12のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項１５】
前記合成CVDダイヤモンド材料がダブレットの形をしている、請求項6〜13のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
【請求項１６】
請求項6〜15のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料を含んでなる宝石用原石。
【請求項１７】
請求項6〜14のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料を含んでなる電子デバイス。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００５
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００５】
今やよく確立されており、かつ特許その他の文献に広く記載されているダイヤモンド沈着のためのCVD法の多くの変形がある。この方法は一般的に、解離するとプラズマを形成する原料ガスを供給する工程を含み、反応性ガス種、例えばラジカル及び他の反応種を供給することができる。原料ガスの解離は、マイクロ波、RFエネルギー、火炎、熱フィラメント又はジェットベース手法等のエネルギー源によってもたらされ、基板上に沈着してダイヤモンドを形成できるようにする反応性ガス種を生成する。ほとんどの最近の技術は、典型的にメタンを少量添加したH2を典型的に1〜10体積%の範囲で含む水素ベース(H-ベース)プラズマ(例えば、J. Achard et al, “High quality MPACVD diamond single crystal growth: high microwave power density regime”, J. Phys. D: Appl. Phys., 40 (2007), 6175-6188参照)、及び典型的に0〜3体積%のレベルの酸素又は酸素含有種(例えばChia-Fu Chen and Tsao-Ming Hong, Surf. Coat. Technol., 54/55 (1992), 368-373)の使用に集中している。以降、酸素及び酸素含有種をまとめて「O含有種」と称し、これは原料ガス中のO含有原料から形成される。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００８
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００８】
本発明は、合成環境内にて基板上でダイヤモンド材料を合成するための化学蒸着(CVD)方法であって、以下の工程：
基板を供給する工程；
原料ガスを供給する工程；
原料ガスを解離させる工程；及び
基板上でホモエピタキシャルダイヤモンド合成させる工程
を含み；
ここで、合成環境は約0.4ppm〜約200ppmの原子濃度で窒素を含み；かつ
原料ガスは以下：
a)約0.40〜約0.75の水素原子分率Hf；
b)約0.15〜約0.30の炭素原子分率Cf；
c)約0.13〜約0.40の酸素原子分率Of
を含み；ここで、Hf＋Cf＋Of＝1；
炭素原子分率と酸素原子分率の比Cf:Ofは、約0.45:1＜Cf:Of＜約1.25:1の比を満たし；
原料ガスは、存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の原子分率が約0.05〜約0.40で水素分子H2として添加された水素原子を含み；かつ
原子分率Hf、Cf及びOfは、原料ガス中に存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の分率である、
方法を提供する。
【誤訳訂正４】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１０
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１０】
なぜそれほど多くの最近の技術がHベースプラズマ(例えば主にH2である原料ガスから形成されるプラズマ)に関するかの1つの理由は、大分率のO含有種(例えばCO2/CH4ベース原料ガスの解離から形成されるプラズマ)は、高い圧力と高いマイクロ波出力密度で制御するのがより困難なことであると考えられる。状況によっては、特定の圧力と出力密度で合成されるダイヤモンドの「品質」が、同様の圧力と出力密度の組合せ下でHベースプラズマより大分率のO含有種を含むプラズマの方が良い(すなわち、欠陥含量がより少ない)ことがあり、モデルは一般的にこれはO含有種の優れたエッチング能力に基づくと仮定する。しかしながら、Hベースプラズマは有意に高い圧力と出力で行うことができ、これは、O含有種は「原子当たり」より効率的に非ダイヤモンド炭素をエッチングし得るが、ダイヤモンド表面では、より高い出力と圧力のHベースプラズマよりずっと低いエッチャント種の流量があることを意味する。これらのより低流量のエッチャント種は、一般的に最適化Hベースプラズマプロセスに比べてO含有種を含む最適化プラズマで合成された材料について製品の欠陥含量を高くする。
さらに、CO2/CH4ベース原料ガスに水素のみを添加すると、合成されるダイヤモンド材料の品質を下げることが以前に示されている(Chia-Fu Chen and Tsao-Ming Hong, “The role of hydrogen in diamond synthesis from carbon dioxide-hydrocarbon gases by microwave plazma chemical vapor deposition”, Surface and Coatings Technology, vol 54/55 (1992), pages 368-373)。
【誤訳訂正５】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１６
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１６】
原料ガスが解離すると、これらの原料がプラズマ内でそれぞれ水素又は水素含有種(まとめてH含有種)、炭素含有種及び酸素又は酸素含有種(まとめてO含有種)を形成する。典型的に、解離した原料ガスは、水素ラジカル(H・)、一酸化炭素ラジカル(CO・)及び二炭素ラジカル種(例えばC2Hx・、ここで、xは6未満)を含むであろう。これらの種の存在は、発光分光法(「OES」)等の手法で決定し得る。
原料ガスは、CO、CO2、CH4及びH2等の分子種を、原料ガス中の炭素原子分率Cf、水素原子分率Hf及び酸素原子分率Ofが以下の範囲内となるように含んでよい：
0.15＜Cf＜0.30、或いは0.18＜Cf＜0.28、或いは0.20＜Cf＜0.25；
0.40＜Hf＜0.75、或いは0.42＜Hf＜0.72、或いは0.45＜Hf＜0.70；及び
0.13＜Of＜0.40、或いは0.15＜Of＜0.38、或いは0.18＜Of＜0.35。
上記量のC、H及びO原子を含有するいずれの原料ガス組成の位置をもいわゆる「バックマンダイアグラム(Bachman Diagram)」(P. K. Bachmann et al, “Towards a general concept of diamond chemical vapour deposition”, Diamond and Related Materials, 1 (1991), 1-12)、修正三成分相図から得られる等温断面上に表すことができる。原型のバ
ックマンダイアグラムは利点を有するが、本発明者らは、C、H及びOの原子分率をプロットする、もっと伝統的なC-H-O三成分相図から得られる等温断面を使用するとさらに有用であることを見い出した(図1)。図1中、Hfの上限及び下限をそれぞれ(2)及び(4)と表示し、Cfの下限及び上限をそれぞれ(6)及び(8)と表示し、Ofの下限及び上限をそれぞれ(10)及び(12)と表示してある。従って、これらの下限と上限のセットによって囲まれた図1の陰影領域(14)が、本発明の原料ガス組成を規定する。
図1に示すように、三成分相図の使用によって、原子種の分子原料と無関係に原子組成を比較することができ；このことは、プラズマ内の種が本質的に、存在する原子の原子分率に基づいた熱力学的平衡状態にある（当該原子の分子原料と無関係に）場合のプラズマCVDプロセスに特に関係がある。
炭素、水素及び酸素の原子分率は、原料ガス中に存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の分率なので、Cf＋Hf＋Of＝1の関係を満たし、いずれの他の種(例えば不活性ガス)の存否とは無関係である。
Cf:Of比は、0.45:1＜Cf:Of＜1.25:1、或いは0.50:1＜Cf:Of＜1.20:1、或いは0.55:1＜Cf:Of＜1.15:1の範囲内である。
或いは、Cf:Of比が、0.54:1＜Cf:Of＜1.20:1、或いは0.61:1＜Cf:Of＜1.18:1、或いは0.72:1＜Cf:Of＜1.15:1の範囲であってよい。
上記基準を満たす組成物の例を「実施例」で開示する。
【誤訳訂正６】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００２８
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００２８】
本発明の方法はさらに、原料ガスを解離させる工程を含む。合成環境内の原料ガスの解離は、例えばマイクロ波、RF(ラジオ周波数)エネルギー、火炎、熱フィラメント又はジェットベース手法等のエネルギー源によってもたらされ、そのようにして生成された反応性ガス種(本明細書では「プラズマ」とも呼ぶ)が基板の成長表面上に沈着され、合成CVDダイヤモンド材料を形成する。一実施形態では、エネルギーがマイクロ波エネルギー源である。マイクロ波源の周波数は約800MHz〜約2500MHzであってよく、一般的に工業上の加熱周波数の1つであり、その例は2450MHz、915MHz及び896MHzである。
本発明のプロセスは約8,000Pa(60Torr)以上、或いは約10,600Pa(80Torr)以上、或いは約13,300Pa(100Torr)以上、或いは約16,000Pa(120Torr)以上の圧力で行ってよい。
本発明のプロセスは約10,600Pa(約80Torr)〜約40,000Pa(約300Torr)、或いは約12,000Pa(約90Torr)〜約40,000Pa(約300Torr)、或いは約13,300Pa(約100Torr)〜約40,000Pa(約300Torr)、或いは約10,600Pa(約80Torr)〜約26,600Pa(約200Torr)、或いは約12,000Pa(約90Torr)〜約24,000Pa(約180Torr)、或いは約13,300Pa(約100Torr)〜約20,000Pa(約150Torr)の圧力で行ってよい。本発明の方法は、驚くべきことに、これらの高い圧力を、上述したように、非ダイヤモンド炭素及び欠陥の高効率エッチングを可能にし、それによって高品質CVDダイヤモンド材料の合成を可能にするO含有原料を含む原料ガスと併用することを可能にする。
一実施形態では、本発明のプロセスは13,300Pa(100Torr)〜40,000Pa(300Torr)の圧力で行ってよい。
【誤訳訂正７】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００７４
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００７４】
特に、計算した全ての厚さについて色相角が80°より大きいことが分かる。
さらに本発明は以下の態様であり得る。
〔１〕
合成環境内にて基板上でダイヤモンド材料を合成するための化学蒸着(CVD)方法であって、以下の工程：
前記基板を供給する工程；
原料ガスを供給する工程；
前記原料ガスを溶解させる工程；及び
前記基板上でホモエピタキシャルダイヤモンド合成させる工程
を含み；
ここで、前記合成環境は約0.4ppm〜約50ppmの原子濃度で窒素を含み；かつ
前記原料ガスは以下：
a)約0.40〜約0.75の水素原子分率Hf；
b)約0.15〜約0.30の炭素原子分率Cf；
c)約0.13〜約0.40の酸素原子分率Of
を含み；
ここで、Hf＋Cf＋Of＝1；
前記炭素原子分率と酸素原子分率の比Cf:Ofは、約0.45:1＜Cf:Of＜約1.25:1の比を満たし；
前記原料ガスは、存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の原子分率が0.05〜0.40で水素分子H2として添加された水素原子を含み；かつ
前記原子分率Hf、Cf及びOfは、前記原料ガス中に存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の分率である、
前記方法。
〔２〕
前記プロセスをP下限Torrより大きい圧力で行い、ここで、P下限＝Pアーク−YかつPアーク＝170(Hf＋0.25)＋Xであり、Y＝50TorrかつXは約20〜約-50であり、Pアークは、前記プロセス内で単極アーク放電が始まる圧力である、〔１〕に記載の方法。
〔３〕
前記原料ガスをマイクロ波で溶解させる、〔１〕〜〔２〕のいずれか1項に記載の方法。
〔４〕
前記マイクロ波の周波数が約800MHz〜約1000MHzである、〔３〕に記載の方法。
〔５〕
前記基板を約750℃〜約1000℃の温度で維持する、〔１〕〜〔４〕のいずれか1項に記載の方法。
〔６〕
〔１〕〜〔５〕のいずれか1項に記載の方法で製造された合成CVDダイヤモンド材料。
〔７〕
約0.5ppmより大きい濃度で単置換窒素(Ns0)を含み、かつ350nm〜750nmの可視範囲内に全積分吸収を、前記吸収の少なくとも約35%がNs0に起因するように有する、〔６〕に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔８〕
約0.5ppmより大きい濃度で単置換窒素(Ns0)を含み、かつ350nm〜750nmの可視範囲内に全積分吸収を、前記吸収の少なくとも約35%がNs0に起因するように有する合成CVDダイヤモンド材料。
〔９〕
1mmの透過路長について約80°より大きい色相角を有する、〔７〕又は〔８〕に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１０〕
前記材料が、アルゴンイオンレーザーの488nm励起を用いた-196℃(77K)でのフォトルミネセンススペクトルを有し、このスペクトルは約543.0〜約543.2nmにピークを示し、このピークの、一次ダイヤモンドラマン(この励起波長では521.9nm)に正規化した強度比が約0.005より大きい、〔６〕〜〔９〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１１〕
UV-可視吸収分光法を利用して270nmのピークを用いて測定した場合、Ns0の濃度が約2.5ppmより大きい、〔６〕〜〔１０〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１２〕
窒素と水素以外の個々の化学的不純物の元素濃度が0.1ppm未満である、〔６〕〜〔１１〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１３〕
前記合成CVDダイヤモンド材料の体積の少なくとも約50%が単一成長セクターから形成されている、〔６〕〜〔１２〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１４〕
色パラメーターa*が-20〜1、b*が5〜20、C*が0〜30かつL*が40〜100である、〔６〕〜〔１３〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１５〕
前記合成CVDダイヤモンド材料が、少なくとも約0.2mmの厚さを有する自立実体の形をしている、〔６〕〜〔１４〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１６〕
前記合成CVDダイヤモンド材料が、約0.5mm以下の厚さを有する層の形をしている、〔６〕〜〔１４〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１７〕
前記合成CVDダイヤモンド材料がダブレットの形をしている、〔６〕〜〔１５〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料。
〔１８〕
〔６〕〜〔１６〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料を含んでなる宝石用原石。
〔１９〕
〔６〕〜〔１５〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料を含んでなる電子デバイス。
〔２０〕
〔６〕〜〔１６〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料の宝石用原石としての使用。
〔２１〕
〔６〕〜〔１５〕のいずれか1項に記載の合成CVDダイヤモンド材料の電子デバイスとしての使用。