(57)【要約】水素及びメタンガスを主原料に金属フィラメントを熱源にして気相化学蒸着法（ＣＶＤ）でダイヤモンドを合成する装置において、金属フィラメントを１回設けて既存の方式等が１回の使用に限定されるのとは異なり、フィラメントを反復的に破壊なく使用可能にするフィラメントの設置方法及びこれを可能にする電極に関する。電源の供給によりフィラメントが発熱してダイヤモンドが合成される中央の基材上に互いに対向して電極を設け、両電極の上部面にはフィラメントが接触しながらかけられる支持部領域を設け、前記支持部領域ではフィラメントが発熱しないようにし、前記電極の上部面にかけられる前記フィラメントに張力を与えるためフィラメントの終端に重力だけを利用した独立的な重さを有する錘を設けることを特徴とする。その結果、高温でフィラメントの自重による弛み防止と、１回の設置で金属フィラメントの反復的な使用を行うことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温下で気相の原料を分解する熱源として高温の金属フィラメントを用い、メタンと水素ガスとを主原料に気相化学蒸着によりダイヤモンドを合成する気相化学蒸着方法において、
電力の供給によりフィラメントが発熱してダイヤモンドが合成される中央の基材上に一対の電極を配設し、両電極の上部面にはフィラメントが接触しながら架けられる支持部領域を設け、前記支持部領域ではフィラメントが発熱しないようにすることを特徴とする気相化学蒸着方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記フィラメントが温度変化に伴う熱膨張、収縮、炭化に伴う変化に自在に動作するよう、電力が供給される電極の両側の全てに何等固定されることなく電極の一側面に形成された曲面部に沿って金属フィラメントが自在に摺動するように架けられることを特徴とする気相化学蒸着方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記電極の上部面にかけられる前記フィラメントに張力を与えるため各フィラメントの終端に重力だけを利用して個別に重量を与える錘を設けることを特徴とする気相化学蒸着方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記フィラメントが発熱しないようにする支持部領域でフィラメントを導体で囲んで発熱できないようにすることを特徴とする高温熱フィラメントを利用した気相化学蒸着方法。
【請求項５】
高温下で気相の原料を分解する熱源として高温の金属フィラメントを用い、メタンと水素ガスとを主原料に気相化学蒸着によりダイヤモンドを合成する気相化学蒸着装置において、
導電性を有する一対の電極４を有し、各電極４の上部面に形成された支持部２と各電極４の外側面に形成された曲面部１とを備え、前記支持部２にはそれぞれ両端に金属性錘７が設けられた複数の金属性フィラメント８が一対の電極に架けられた状態で設けられ、前記フィラメント８のうち前記一対の電極４間の部分では発熱を行い、前記フィラメント８のうち支持部２に接触する部分では発熱しないことを特徴とする気相化学蒸着装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記支持部２には所定の間隔を置いて互いに平行した複数の凹溝部６が形成されており、それぞれの凹溝部６には前記複数のフィラメント８がそれぞれ設けられることを特徴とする気相化学蒸着装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
前記支持部２に設けられるフィラメント８の上部に導電性蓋板３を設け、前記支持部２部分に存在するフィラメント８の発熱を防止することを特徴とする気相化学蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤモンド合成用高温金属フィラメント気相化学蒸着装置の改善に関し、特に、最も重要な金属フィラメントの幾多の既存の問題点を大幅に改善したものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高温の金属フィラメントを用いた気相化学蒸着プロセスによるダイヤモンド合成装置では、フィラメントが１回限りの使用に制限される一方で、高温の金属フィラメントが弛むのを防止することに重点が置かれている。
【０００３】
しかし、本発明は高温上昇による金属フィラメントの弛みを完璧に防止しながら金属フィラメントの１回の使用に限定せず、１回の設置で大面積のダイヤモンド合成に反復的に使用できるようにするフィラメントの設置と、これを可能にする電極に関するものである。
【０００４】
ダイヤモンドは現存する物質中で最も優れた硬度と熱伝導度、そして電気的絶縁特性と光学的特性、化学的に安定した多様な物理的特性により産業的にその応用可能性が非常に高い材料である。
特に、８０年代に入ってはメタンと水素を主原料にする気相を介した低圧のダイヤモンド合成（気相化学蒸着法）が可能になるに伴い、その重要性が一層強調されている。
【０００５】
したがって、効果的に気相蒸着法を介したダイヤモンドを合成することができる幾多の方法等が提示されたが、その中で高温の金属フィラメントを用いる高温フィラメント気相化学蒸着方式が、取付けが簡単であるだけでなく大面積の合成が可能であるという経済的な特性があるため、これに対する研究が活発に進められている。
【０００６】
一般に、高温フィラメントを利用したダイヤモンド合成方法は金属のフィラメントを１８００〜２５００℃の高温に維持しながら、ダイヤモンドを合成しようとする基材の温度を７００〜１１００℃の領域に維持させて原料ガスを投入すれば合成が可能であると知られている。このような方法は、従来の他の如何なる方法に比べても非常に簡単な構造を持つという特徴を有する。
【０００７】
しかし、このような合成方法は金属のフィラメントを高温の温度を維持させなければならないので、これにより非常に困難な幾多の問題が発生することになるが、その中で最大の問題となっている部分に対し検討してみれば次の通りである。このような問題の解決が、高温フィラメントを利用したダイヤモンド合成の最も重要な核心的な技術になる。
【０００８】
先ず、ダイヤモンドの合成のためには２０００℃以上の高温上昇と高温状態を維持しなければならないが、この際金属のフィラメントは熱膨張により継続的な長さの変化を起こす。
特に、高温での金属フィラメントの弛みが発生するが、これは高温でフィラメント自体の荷重によるフィラメントの変形に起因する。
【０００９】
換言すれば、ダイヤモンドの合成のためには適切に温度を調節する必要があり、さらに合成されるダイヤモンドの成長速度は一般的に０.５〜２μm／ｈで非常に遅いので、長時間安定した温度でダイヤモンド合成領域を維持するのが重要である。
【００１０】
ところが、金属フィラメントの弛み又は破壊はダイヤモンドの合成に重要な要素である温度調節を不可能にし、温度勾配を誘発するだけでなく金属フィラメントとダイヤモンドが合成されようとする基材との距離調節が不可能になるので、結局はダイヤモンドの合成自体が不可能になる。
【００１１】
さらに他の問題点は、ダイヤモンドの合成は必然的に炭化雰囲気（メタン）で行うことになるので、金属フィラメントの炭化が先行するという問題点がある。
【００１２】
換言すれば、金属フィラメントが炭化すれば体膨張が起こり激しい歪み現象が発生するが、このような現象はフィラメントの長さの変化と内部応力を発生させるだけでなく、何よりも炭化が生じたフィラメントはセラミックのような脆性を有することになり、外部の衝撃又は力により非常に容易に破壊されるとの点である。
特に、ダイヤモンドの合成に用いられる一般的なフィラメントの直径は０.０２〜０.５ｍｍであるとの点を考慮すれば、炭化したフィラメントの維持が非常に困難であることが分かる。
【００１３】
換言すれば、タングステン金属を一般的にフィラメントに用いることになるが、このときタングステンは炭化によりタングステンカーバイド（ＷＣ）が形成されてセラミックの脆性（brittle）性質を示すことになる。
【００１４】
このような問題点のため、根本的にダイヤモンドの合成に利用されるフィラメントは、高温への温度上昇と常温への冷却時に膨張と収縮により脆性特性のフィラメントが破壊される。
このような問題点を調節して防止することが、高温フィラメント気相化学蒸着法の最大の問題である。
【００１５】
そして、このような脆性特性により、１つのフィラメントはダイヤモンドの合成のためには１回限りの使用に制限される。  そして、前述の金属フィラメントの問題点等は大面積のための装置の設計時に一層深刻な問題を引き起こすことになるのである。
【００１６】
このような高温フィラメントの弛みと、炭化による脆性で発生する破壊を防止するため従来にも幾多の方法等が提案されているが、米合衆国特許第4953499号では垂直に予め応力を加えた曲線形態の金属フィラメント（pre-stressed curved filament）を用いてフィラメントの炭化による熱膨張に対応するように提案している。
【００１７】
しかし、このような方法は予めフィラメントに応力を加える段階で容易にフィラメントが破壊されることがあり、予め折り曲げておき内部応力を有するフィラメントは昇温により望まない方向と形態に配列する可能性が非常に高い。
【００１８】
その中でも特に、折り曲げられたフィラメントが間違って固定された電極部分に置かれることになると、炭化により望まない大きさと形態への変化が発生し、これを調整することができないという問題点がある。
【００１９】
そして、さらに他の解決方法が米合衆国特許第4970986号で提示されているが、これは金属のフィラメントに個別的なスプリングを設けて予め引張応力を加えておくことにより、金属フィラメントの膨張に対応するようにしたものである。
【００２０】
しかし、このような方法はスプリングの設置がダイヤモンド合成装置の内部で行われるので、１回設置すればダイヤモンドの合成途中には調節が不可能であり、過度に応力がかかって極めて薄いフィラメントが容易に破壊されるという問題点がある。
【００２１】
このような問題点を克服するため、スプリングの対向面にプラグを設けて応力の調節を試してはみたが、これは１つ２つでない数十個の個別的なフィラメントの応力を適切に調整するというのが非常に困難で複雑であるという問題点がある。
【００２２】
そして、米合衆国特許第4958592号では垂直に置かれて発熱するフィラメントに複雑な形態の平行錘装置（counterbalancing weight assembly）を設け、フィラメントの熱膨張と炭化による変化を調節する方法を提供している。
【００２３】
しかし、このような方法は非常に多い問題点を持っているが、その中で平行錘装置はフィラメントに引張りを加える棒がベアリングにより摺動するようになっているだけでなく、再び水平の平行棒（梃子）の端に連結され、この平行棒の向こう側には平行錘が置かれる形態を有する。
【００２４】
このような問題点のため梃子の支持棒は紐により合成装備にかかることになり、このような形態の平行錘装置は周辺の小さな衝撃によっても容易に上下左右又は上下に揺れることがあるので、フィラメントの制御が不可能であるという欠点がある。
【００２５】
さらに、ベアリングにより引張棒が動作することになるので、上下運動と円周方向への運動には制御が可能であるが、三次元の動作（震動又は揺動）に対する補正が不可能である。
【００２６】
何よりも垂直に設けられた１つのフィラメントと合成装置に吊り下げられた形態（mid-air）の複雑な平行錘装置（引張棒、梃子、平行錘等の）が連結されるので、大面積の多数のフィラメントが必要な実際的なダイヤモンド合成時には殆ど不可能な構造を有していることが分かる。
【００２７】
さらに他の解決方法として、フィラメントが配列された電極自体を移動可能（可動電極）にし、この可動電極に引張応力調節が可能であるよう力レギュレータ（force regulator）を取り付ける方法が米合衆国特許第5833753号及び第5997650号で提示されている。
【００２８】
このような方法は非常に複雑な付随的な装置が必要であり、特に可動電極に多数の同一の長さのフィラメントを固定させなければならない精密制御が求められる複雑な方式であるという問題点がある。
【００２９】
そして、電極にフィラメントの端部が摺動するように孔を設けてフィラメントの熱膨張時に長さの変化を吸収できるようにする方法が大韓民国特許第100286号で提示されているが、これはフィラメントの間ごとにフィラメントの弛みを防止するための支持台を設けたものであり、フィラメントの長さが少し増加する場合多数の支持台が必要であるという構造的な問題点を有している。
【００３０】
そして、大韓民国特許第105943号では単線でない幾多の単線を撚った複線で製造されたフィラメントを螺旋形に加工し、高温でのフィラメントの弛みを炭化時に起きる複線の長手方向に収縮で制御した場合であるが、これもまた短いフィラメントを用いる場合は可能な方法であり得るが、フィラメントの長さが少しだけ長くなれば収縮の限界でフィラメントの自重による弛みを防止することができないという問題点がある。
【００３１】
このように前記の従来の方法は全て複雑な付随的な装置等が必要であり、特に高温でのフィラメントの弛みの防止に重点を置いている反面フィラメントの使用回数は考慮されていない。
【００３２】
換言すれば、使い捨て用のダイヤモンド合成のためのフィラメントの制御及び設置に対するもので、反復的なフィラメントの使用に対する可能性を排除しており、根本的にフィラメントの反復使用が不可能であるという構造的な問題を有している。
【００３３】
その中で前記の大韓民国特許第100286号と特許第105943号では、たとえ連続的な使用可能性を提示していても、この場合は大面積のダイヤモンド合成には不適切であるという構造的な問題点を有する。
【特許文献１】
米国特許第4953499号
【特許文献２】
米国特許第4970986号
【特許文献３】
米国特許第4958592号
【特許文献４】
米国特許第5833753号
【特許文献５】
米国特許第5997650号
【特許文献６】
大韓民国特許第105943号
【特許文献７】
大韓民国特許第100286号
【特許文献８】
大韓民国特許第105943号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明は、前記の問題点である金属のフィラメントに予め外部からフィラメントが折り曲げられる程度の応力を加えず、又はスプリング、可動電極、平行錘装置、そして力調節レギュレータ等のような複雑な形態の付随的な装置なく大面積のダイヤモンドの合成が可能な方法と装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明は、電圧の供給によりフィラメントが発熱してダイヤモンドが合成される中央の基材上に互いに対向して電極を設け、両電極の上部面にはフィラメントが接触しながらかけられる支持部領域を設け、前記支持部領域ではフィラメントが発熱しないようにし、前記電極の上部面にかけられる前記フィラメントに張力を与えるためフィラメントの終端に重力だけを利用した独立的な重さを有する錘を設けることを特徴とする。これにより、高温で生じる金属フィラメントの長さの変化（膨張）と収縮、炭化の全ての問題点を解決して大面積のダイヤモンドの合成が可能である。
【００３６】
従来はダイヤモンドの合成に使い捨て用として金属フィラメントを用いたが、本発明は金属フィラメントの反復的な変化が全て自然に調節されるに従い反復的なフィラメントの使用が可能であり、大面積化が非常に容易であり、ダイヤモンドの合成のためのフィラメント設置作業に精密な調整及び作業を不要にし、ダイヤモンドの合成のための準備作業を大幅に減少させて高温フィラメントを利用したダイヤモンド合成装置の構造を大幅に簡素化し、フィラメントの反復使用で生産性と経済性を一段階高めたことに特徴がある。
【００３７】
即ち、本発明の特徴は金属のフィラメントが温度の変化により長さが変化し、さらに炭化により脆性を有することになってもそれぞれのフィラメントに与えられた張力を維持する荷重により、フィラメントの破壊なく長さの変化を調節することができるようにしたことにある。
【００３８】
これをより具体的に説明すれば、メタンと水素ガスを主原料に高温で気相を介してダイヤモンドを合成する方法で、気相の原料を分解する熱源に高温の金属フィラメントを用いる気相化学ダイヤモンド蒸着方法において、一対の電極は電源の供給によりフィラメントが発熱してダイヤモンドが合成される中央の基材上に位置し、両側の電極にかけられたフィラメントと接触して発熱しない電極の支持部領域が存在するようにすることである。
【００３９】
前記のフィラメントが温度変化に伴う熱膨張、収縮、炭化に伴う変化に自在に動作するよう、電源が供給される電極の両側の全てに何等の固定されることなく電極の一側面に形成された曲面に沿って金属フィラメントが自在に摺動するようかけられるようにし、さらに前記電極の上部にかけられる前記フィラメントに張力を与えるためフィラメントの終端に重力だけを利用した独立的な重さを有する錘を設ける。
以下、本発明の方法に係る装置を添付の図面に基づきより具体的に検討してみる。
【実施例】
【００４０】
添付の図１及び図２は、本発明に係る装置の参考分解斜視図及び設置状態図であり、本発明の装置に係る電極の構成と作用及び本発明に係るフィラメントの設置方法を具体的に示しているが、これを検討すれば次の通りである。
【００４１】
導電性を有する一対の電極４は、それぞれの上部面に互いに平行して一定の間隔を置いて多数の凹溝部６が形成された支持部２、そして外側面に形成された曲面部１を含む。前記電極４の下部には電極４の固定と電力供給のための電力供給部材５が形成されている。前記支持部２に形成された凹溝部６にはそれぞれ両端に金属性錘７が設けられた金属性のフィラメント８を位置させ、前記フィラメント８が前記電極４と電極４との間で弛みなく維持した状態で、前記フィラメント８を導電性蓋板３でそれぞれ固定した装置を提供する。
【００４２】
このような本発明に係る装置において、前記の蓋板３は設けられるフィラメント８を電極４上に確実に接触させる作用を行うものであり、フィラメント８が電極４の上段に形成された支持部２又は支持部２に形成された凹溝部６に接触状態を維持すれば、本発明で目的にするところを十分満たすことになる。
説明されていない符号１０は、蓋板３を電極４に固定するため用いる締結ピンである。
【００４３】
このような本発明に係る装置において、前記の電極４の支持部２に多数の凹溝部６を形成するのは、金属フィラメント８が一定の間隔に位置することができるようにすると共に、互いに隣接して位置したフィラメント８間の相互接触を防止するためである。
【００４４】
そして、電極４の一側面を曲面部１に形成するのは、非常に小さく脆性を有するフィラメント８が熱膨張と収縮、そして変形時の急激な折曲による破壊を防止し、フィラメント８に張力を加えるため個別的に与えた荷重を自然に伝達するためである。
このような曲面部１は、使用を望むフィラメント８の直径の大きさに従いその曲面率の大きさを加減して用いることができる。
【００４５】
そして、金属錘７の使用はフィラメント８に張力を与えるためそれぞれのフィラメント８に個別的に一定の重さの荷重を与える。高温で発熱するフィラメントが過熱すれば熱膨張が生じることになり、このような熱膨張によりフィラメント８が弛むことになる。それぞれのフィラメント８の両端にそれぞれ設けられた金属錘７はフィラメント８に張力を作用させ、フィラメント８を引続き平行に維持することになる役割を果たすことになる。
【００４６】
そして、導電性の蓋板３は下記で再び説明されるように、設けられたフィラメント８を破壊させず単なる重力が作用する荷重によりフィラメント８の熱膨張と収縮、脆性等を有する炭化の全ての問題を解決できるようにするためのものである。
【００４７】
このような本発明に係る装置を、図３に基づきその作用に対し検討してみる。
電力供給部材５を介して電力を与えると、フィラメントは図３に示す「Ｘ」領域において高温に発熱される。
【００４８】
図３に示した「Ｙ」領域は、電極４の上段に形成される平坦な表面の支持部２又は凹溝部６にフィラメント８が接触しているため発熱できなくなり、さらにこのようなフィラメント８が支持部２又は凹溝部６で接触状態を確実に維持するため蓋板３を設けるのである。
【００４９】
結局、フィラメント８は「Ｙ」領域内では発熱することができず、それによって炭化を防止しているのでフィラメント８は、金属的な特性をそのまま維持することになる。
【００５０】
このような電源の供給により、2,000℃以上の高温で加熱されたフィラメント８の「Ｘ」領域は炭素雰囲気のダイヤモンド合成雰囲気により炭化が発生する。
【００５１】
既に前記で説明したように、高温の金属フィラメント８はダイヤモンドが合成される雰囲気により必然的に炭化が生じることになり、このような炭化によりフィラメント８はセラミックの脆性を有することになる。
【００５２】
このような炭化による脆性により、フィラメント８は小さな衝撃と折曲により破壊が発生し、このような破壊によりさらにダイヤモンドの合成のための熱源としての役割を果たすことができなくなる。
【００５３】
しかし、本発明に係る装置では設けられたそれぞれのフィラメント８は昇温による熱膨張と収縮、そして炭化による変化にも拘らず金属の特性を帯びる図３の「Ｙ」領域がそのまま存在することになるので、実際に長さの変化による折曲変形を受ける部分は金属性質が維持される「Ｙ」領域のフィラメント８が担当することになるので破壊が防止される。
【００５４】
換言すれば、ダイヤモンドの合成時のフィラメント８の破壊は主に昇温又は冷却時の温度の変化に伴うフィラメント８の長さの変化で発生するが、同一の昇温条件に同一の温度に合わせて調節するとしても、それぞれのフィラメント８は温度に相応する長さの変化が持続的に生じる。
【００５５】
たとえば、ダイヤモンドの合成時に原料ガスが投入される時期又はダイヤモンドの合成に適した温度に調整されるための時期等に、フィラメントは局部的に温度が上昇又は下降する等の変化を起こることになり、もしこのとき温度変化に伴うフィラメントの長さの変化が調節できなければ、炭化した脆性のフィラメントは破壊されてしまう。
【００５６】
即ち、本発明の場合のように発熱が発生しない領域がなければ、フィラメントに加えられる温度の変化、特に高温への上昇時にフィラメントの長さの変化が炭化した脆性のフィラメント領域が折り曲げられる折曲応力を受けることになって破壊が発生する。
【００５７】
しかし、本発明の場合は加熱されない図３で示している「Ｙ」領域は金属の性質をそのまま維持するので、温度変化に伴う長さの変化とそれに伴う折曲の応力を担当し、結局フィラメント８の破壊を防止することになるのである。
以下、本発明に係る装置を実施例に基づき検討してみる。
【００５８】
実施例１
フィラメントがかけられる固定された電極の一側の曲面部分の半径を２０ｍｍにして両電極間の距離を２５ｃｍにし、それぞれ両側の電極にかけられる金属フィラメントの直径と、電極に存在するフィラメントと平行した支持部の領域（図３の「Ｙ」）の大きさと有無、及び個別的なフィラメントに張力を与える荷重の大きさに伴うフィラメントの適用の可否を検討した結果は比較表１の通りである。
【００５９】
比較表１．
フィラメントの直径と荷重、そして電極の支持部領域（「Ｙ」）の存在有無に従うフィラメントの再使用可否と破壊現象
【表１】
2004529835.tif 000003
前記比較表１の結果から分かるように、支持部領域の「Ｙ」のない電極を用いた場合１〜３回の昇温及び冷却により殆ど全てのフィラメントに破壊が発生した。
しかし、電極に存在するフィラメントの支持領域となる支持部領域の「Ｙ」が存在する場合は、フィラメントの持続的な再使用が可能であることが分かる。
【００６０】
さらに、フィラメントの直径に従い最適の性能を発揮する荷重の重さが存在することが分かるが、先ず或る程度以上の荷重で張力が存在しない場合、フィラメント自体の荷重によるフィラメントの弛みを水平に補正するのが不可能であった。
さらに、必要以上の重さで張力を与える場合は、高温での持続的な変形によりフィラメントの破壊が発生した。
【００６１】
実施例２
本発明に係る装置を次のように設けてインサート型工具のダイヤモンドコーティングを行った。
フィラメントがかけられる固定された電極の滑らかな曲面部の半径が２０ｍｍ、電極の上部に形成される支持部領域（「Ｙ」）が１０ｍｍの電極を用い、このとき電極間の距離２５ｃｍを設け、直径０.２ｍｍのタングステンフィラメント１５個を用いてそれぞれのタングステンフィラメントに重さ１０ｇの金属を吊して設けるが、電極に自然にかけられるフィラメントは電極の前記支持部領域に形成された凹溝に合わせて配列したが、このときタングステンフィラメントの配列がタングステンフィラメント自体の有する剛性により隣接するフィラメントと正確に平行関係がなされてはいなかった。
【００６２】
このようなタングステンフィラメントの設置が完了した状態でタングステンフィラメントの炭化を行うが、電力を供給してフィラメントの温度を上げ、２％のメタンと９８％の水素で成る混合ガスを４０ｔｏｒｒの圧力を維持しながら供給したところ、過熱によりフィラメント自体の自重によりフィラメントの弛みが発生したが、フィラメントの中間距離（電極間距離の中間部分）では２０００℃で加熱されれば約１０ｍｍ程度の弛みが発生した。
【００６３】
しかし、このような弛みはタングステンフィラメントにかかっている錘の重さによる張力で引張応力を受けて徐々に水平に平行をなし、フィラメントの炭化は既に説明したような図３の「Ｘ」領域でのみ発生した。
このような状態で、１０時間余りの加熱により炭化が完了したあと電源を遮断して冷却させた結果、前記の説明で図３の支持部の領域である「Ｙ」領域では炭化が発生しなかった。
【００６４】
冷却後、フィラメントの下部に基板を設け、その上部にインサート工具を載せてダイヤモンドコーティングを行った。
【００６５】
前述と同様に混合ガスを４０ｔｏｒｒが維持されるように供給し、フィラメントの温度を２２００℃に、インサート工具が置かれた基板は８５０℃になるように電源を供給した。
このとき、炭化したフィラメントはそれぞれのフィラメントにかかっている重さにより水平を維持し、温度の昇温中に又は設定しておいた温度に安定化する前にフィラメントの熱膨張と収縮が繰り返された。
【００６６】
このとき、熱膨張はフィラメントの炭化時より一層大きい幅で発生することもあるが、炭化していない前記の支持部領域である「Ｙ」領域のフィラメントが長さの変化による折曲の応力を担当するので、フィラメントの破壊が発生せず設定しておいた温度のフィラメントに発展した。
【００６７】
ダイヤモンドコーティング作業を完了したあと冷却させ、コーティングされたインサート工具を合成装置から引き出して新たにコーティングするインサート工具を再び投入し、前記と同様の方法によりダイヤモンドコーティングを行った。
【００６８】
フィラメントは前述と同様に熱膨張と収縮を繰り返すが破壊なくダイヤモンドコーティングがなされており、１回に２０時間のコーティング時間を基準に約１０回の反復的なダイヤモンドコーティングを行ったが、フィラメントは破壊されず設けられた状態で再使用が可能であった。
【００６９】
そして、インサート工具以外にシリコンウェーハを基板上に載せておき、前記と同様の条件下でダイヤモンドを合成した結果、直径４インチの大きさのウェーハに厚さの偏差±１０％以内の均一のダイヤモンド膜が形成された。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上で検討してみたように、高温フィラメントを利用したダイヤモンド蒸着装備の最大の問題点であるフィラメントの熱膨張と収縮、そして炭化による破壊を既存の方式とは全く異なる非常に簡単な構造により完璧に解決することができ、このような本発明に係る装置によりダイヤモンド蒸着の大面積化が容易になり、何よりも従来とは別に反復的なフィラメントの使用が可能になり、ダイヤモンドコーティングのための工程の単純化によりダイヤモンドの合成のための競争力を一段階向上させた非常に有効な発明であるのが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る装置を示す参考分解斜視図である。
【図２】本発明に係る装置の参考組立状態図である。
【図３】本発明に係る装置の作用状態を示す断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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