JPH08168961A - ダイヤモンドの平滑加工方法及びその装置 - Google Patents
ダイヤモンドの平滑加工方法及びその装置Info
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- JPH08168961A JPH08168961A JP7069943A JP6994395A JPH08168961A JP H08168961 A JPH08168961 A JP H08168961A JP 7069943 A JP7069943 A JP 7069943A JP 6994395 A JP6994395 A JP 6994395A JP H08168961 A JPH08168961 A JP H08168961A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数個の分子または原子を構成粒子とした粒
子塊を生成し、加速し、加速した前記粒子塊を減圧雰囲
気中でダイヤモンドに照射することにより、ダイヤモン
ドに損傷を与えることなく、容易に効率よく、かつ選択
的に表層の凹凸を軽減し、平滑化する方法及びその装置
を提供する。 【構成】 粒子塊生成(4)、イオン化(5)、質量分離
(6)、加速(7)などの工程をへて生成された粒子塊１は、
所定のエネルギーを持った状態で照射工程(8)でダイヤ
モンド２に照射される。照射された粒子塊１はダイヤモ
ンド２と衝突すると同時に個々の分子または原子に分解
し、その運動量（方向・速さ）やエネルギーを変え、ダ
イヤモンドの表面を平滑化する。ダイヤモンドは効率よ
く、かつ選択的にその表面の凹凸が平滑化される。
子塊を生成し、加速し、加速した前記粒子塊を減圧雰囲
気中でダイヤモンドに照射することにより、ダイヤモン
ドに損傷を与えることなく、容易に効率よく、かつ選択
的に表層の凹凸を軽減し、平滑化する方法及びその装置
を提供する。 【構成】 粒子塊生成(4)、イオン化(5)、質量分離
(6)、加速(7)などの工程をへて生成された粒子塊１は、
所定のエネルギーを持った状態で照射工程(8)でダイヤ
モンド２に照射される。照射された粒子塊１はダイヤモ
ンド２と衝突すると同時に個々の分子または原子に分解
し、その運動量（方向・速さ）やエネルギーを変え、ダ
イヤモンドの表面を平滑化する。ダイヤモンドは効率よ
く、かつ選択的にその表面の凹凸が平滑化される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工業的に利用されるダ
イヤモンド表面を平滑加工する方法及びその装置に関す
るものである。
イヤモンド表面を平滑加工する方法及びその装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは高硬度であり、かつ広い
光透過域を持つため、部材のコーティング材としてや光
透過窓材としての応用が検討されている。またワイドバ
ンドギャップ半導体としての性質を有するダイヤモンド
は、高温動作が可能な電子素子材料としても注目されて
いる。このような用途に対して人工的にダイヤモンドを
形成するための手法としては、比較的大面積でかつ様々
な基板素材上に形成が可能な化学気相合成法（ＣＶＤ
法）が主に用いられている。ＣＶＤ法は原料となる気体
を低圧下で分解・反応させて膜を堆積するもので、原料
ガスに不純物元素を含むガスを添加することにより、ド
ーピングも可能である。この方法によると、基板素材に
単結晶ダイヤモンドや窒化ホウ素（c-BN）を用いた場
合、成長表面が平滑な単結晶ダイヤモンド膜がホモ・エ
ピタキシャル成長するが、それ以外の基板素材では成長
表面に凹凸を有する多結晶膜しか得られていないのが現
状である。そのため、基板素材上に大面積に形成された
ＣＶＤ多結晶ダイヤモンドを様々な応用に対して用いる
場合、一般に表面の平滑性を高めるために、ダイヤモン
ド形成後、研磨処理等を行なっていた。
光透過域を持つため、部材のコーティング材としてや光
透過窓材としての応用が検討されている。またワイドバ
ンドギャップ半導体としての性質を有するダイヤモンド
は、高温動作が可能な電子素子材料としても注目されて
いる。このような用途に対して人工的にダイヤモンドを
形成するための手法としては、比較的大面積でかつ様々
な基板素材上に形成が可能な化学気相合成法（ＣＶＤ
法）が主に用いられている。ＣＶＤ法は原料となる気体
を低圧下で分解・反応させて膜を堆積するもので、原料
ガスに不純物元素を含むガスを添加することにより、ド
ーピングも可能である。この方法によると、基板素材に
単結晶ダイヤモンドや窒化ホウ素（c-BN）を用いた場
合、成長表面が平滑な単結晶ダイヤモンド膜がホモ・エ
ピタキシャル成長するが、それ以外の基板素材では成長
表面に凹凸を有する多結晶膜しか得られていないのが現
状である。そのため、基板素材上に大面積に形成された
ＣＶＤ多結晶ダイヤモンドを様々な応用に対して用いる
場合、一般に表面の平滑性を高めるために、ダイヤモン
ド形成後、研磨処理等を行なっていた。
【０００３】前記したように、ＣＶＤ法によって形成さ
れたダイヤモンド膜が単結晶膜の場合にはその成長表面
は平滑であるが、基板素材として用いる単結晶ダイヤモ
ンドやｃ−ＢＮは非常に高価であると共に、小さな面積
のものしか形成することはできない。すなわち、工業的
に広く活用することは非常に困難であった。
れたダイヤモンド膜が単結晶膜の場合にはその成長表面
は平滑であるが、基板素材として用いる単結晶ダイヤモ
ンドやｃ−ＢＮは非常に高価であると共に、小さな面積
のものしか形成することはできない。すなわち、工業的
に広く活用することは非常に困難であった。
【０００４】またそれ以外の基板素材を用いた場合、Ｃ
ＶＤ法で得られるダイヤモンド膜は多結晶状であるが、
その成長表面には個々の結晶粒による凹凸が存在し、そ
の制御も困難であった。従って、多結晶ダイヤモンド膜
を平滑にするためには、膜形成後、ダイヤモンド膜の表
面を研磨処理する必要があった。
ＶＤ法で得られるダイヤモンド膜は多結晶状であるが、
その成長表面には個々の結晶粒による凹凸が存在し、そ
の制御も困難であった。従って、多結晶ダイヤモンド膜
を平滑にするためには、膜形成後、ダイヤモンド膜の表
面を研磨処理する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的にダイ
ヤモンドは非常に硬いため、機械的な研磨処理は困難で
ある。またダイヤモンドは化学的にも安定な物質である
ため、エッチングなどによる化学的な処理も困難であ
る。従って、従来の方法では、大面積でかつ表面が平滑
なダイヤモンドを容易に生産することは困難であった。
ヤモンドは非常に硬いため、機械的な研磨処理は困難で
ある。またダイヤモンドは化学的にも安定な物質である
ため、エッチングなどによる化学的な処理も困難であ
る。従って、従来の方法では、大面積でかつ表面が平滑
なダイヤモンドを容易に生産することは困難であった。
【０００６】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、凹凸のあるダイヤモンド膜の表面を効率良く合理的
に平滑化する加工方法及びその装置を提供することを目
的とする。
め、凹凸のあるダイヤモンド膜の表面を効率良く合理的
に平滑化する加工方法及びその装置を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第１番目のダイヤモンドの平滑加工方法
は、複数個の分子または原子を構成粒子とした粒子塊を
生成し、前記粒子塊を加速し、前記加速した粒子塊を減
圧雰囲気中でダイヤモンドに照射することを特徴とす
る。
め、本発明の第１番目のダイヤモンドの平滑加工方法
は、複数個の分子または原子を構成粒子とした粒子塊を
生成し、前記粒子塊を加速し、前記加速した粒子塊を減
圧雰囲気中でダイヤモンドに照射することを特徴とす
る。
【０００８】次に本発明の第２番目のダイヤモンドの平
滑加工方法は、ダイヤモンド表面を平滑加工する方法で
あって、複数個の分子または原子を構成粒子とした粒子
塊を生成し、前記粒子塊を質量で選別し、前記選別され
た所定の質量を有する粒子塊を加速し、前記加速した粒
子塊を減圧雰囲気中でダイヤモンドに照射することを特
徴とする。
滑加工方法は、ダイヤモンド表面を平滑加工する方法で
あって、複数個の分子または原子を構成粒子とした粒子
塊を生成し、前記粒子塊を質量で選別し、前記選別され
た所定の質量を有する粒子塊を加速し、前記加速した粒
子塊を減圧雰囲気中でダイヤモンドに照射することを特
徴とする。
【０００９】前記第１〜２番目の発明においては、粒子
塊の状態が、イオンであることが好ましい。また前記第
１〜２番目の発明においては、粒子塊の構成分子または
原子の数が、１０個以上１００００個以下であることが
好ましい。さらに好ましくは粒子塊の構成分子または原
子の数が、１００個以上５０００個以下である。
塊の状態が、イオンであることが好ましい。また前記第
１〜２番目の発明においては、粒子塊の構成分子または
原子の数が、１０個以上１００００個以下であることが
好ましい。さらに好ましくは粒子塊の構成分子または原
子の数が、１００個以上５０００個以下である。
【００１０】また前記第１〜２番目の発明においては、
粒子塊を構成する分子または原子の組成が、少なくとも
酸素元素を含むことが好ましい。また前記第１〜２番目
の発明においては、粒子塊を構成する分子が、二酸化炭
素（ＣＯ2 ）分子であることが好ましい。
粒子塊を構成する分子または原子の組成が、少なくとも
酸素元素を含むことが好ましい。また前記第１〜２番目
の発明においては、粒子塊を構成する分子が、二酸化炭
素（ＣＯ2 ）分子であることが好ましい。
【００１１】また前記第１〜２番目の発明においては、
粒子塊を構成する分子が、酸素（Ｏ 2 ）分子であること
が好ましい。また前記第１〜２番目の発明においては、
加速された粒子塊のエネルギーが、５０ｋｅＶ以下であ
ることが好ましい。さらに好ましい下限値は、粒子塊の
構成分子または原子の数が、１００個以上５０００個以
下の場合、約１０ｋｅＶ以上である。
粒子塊を構成する分子が、酸素（Ｏ 2 ）分子であること
が好ましい。また前記第１〜２番目の発明においては、
加速された粒子塊のエネルギーが、５０ｋｅＶ以下であ
ることが好ましい。さらに好ましい下限値は、粒子塊の
構成分子または原子の数が、１００個以上５０００個以
下の場合、約１０ｋｅＶ以上である。
【００１２】また前記第１〜２番目の発明においては、
加速された粒子塊を照射する際、ダイヤモンドを６５０
℃以下の温度に加熱することが好ましい。さらに好まし
い下限値は、約４００℃以上である。
加速された粒子塊を照射する際、ダイヤモンドを６５０
℃以下の温度に加熱することが好ましい。さらに好まし
い下限値は、約４００℃以上である。
【００１３】また前記第１〜２番目の発明においては、
粒子塊をダイヤモンドに照射する雰囲気が、少なくとも
酸素元素を構成元素として有する分子で構成される気体
を含んだ減圧雰囲気であることが好ましい。
粒子塊をダイヤモンドに照射する雰囲気が、少なくとも
酸素元素を構成元素として有する分子で構成される気体
を含んだ減圧雰囲気であることが好ましい。
【００１４】また前記第１〜２番目の発明においては、
粒子塊を構成する分子が、希ガス分子であることが好ま
しい。また前記第１〜２番目の発明においては、粒子塊
を構成する分子が、アルゴン（Ａｒ）分子であることが
好ましい。
粒子塊を構成する分子が、希ガス分子であることが好ま
しい。また前記第１〜２番目の発明においては、粒子塊
を構成する分子が、アルゴン（Ａｒ）分子であることが
好ましい。
【００１５】次に本発明のダイヤモンドの平滑加工装置
は、供給ガスを導入し、複数個の分子または原子を構成
粒子とした粒子塊に生成するための粒子塊生成手段と、
前記粒子塊をイオン化するためのイオン化手段と、前記
粒子塊を構成する分子または原子を所定の個数に選別す
るための質量分離手段と、前記粒子塊を加速するための
加速手段、及びダイヤモンドの表面に粒子塊ビームを照
射するための照射手段とを備えたことを特徴とする。
は、供給ガスを導入し、複数個の分子または原子を構成
粒子とした粒子塊に生成するための粒子塊生成手段と、
前記粒子塊をイオン化するためのイオン化手段と、前記
粒子塊を構成する分子または原子を所定の個数に選別す
るための質量分離手段と、前記粒子塊を加速するための
加速手段、及びダイヤモンドの表面に粒子塊ビームを照
射するための照射手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
【作用】前記した本発明の第１番目のダイヤモンドの平
滑加工方法によれば、複数個の分子または原子を構成粒
子とした粒子塊を生成し、前記粒子塊を加速し、前記加
速した粒子塊を減圧雰囲気中でダイヤモンドに照射する
ことにより、凹凸のあるダイヤモンド膜の表面を効率良
く合理的に平滑化することができる。
滑加工方法によれば、複数個の分子または原子を構成粒
子とした粒子塊を生成し、前記粒子塊を加速し、前記加
速した粒子塊を減圧雰囲気中でダイヤモンドに照射する
ことにより、凹凸のあるダイヤモンド膜の表面を効率良
く合理的に平滑化することができる。
【００１７】また本発明の第２番目のダイヤモンドの平
滑加工方法によれば、複数個の分子または原子を構成粒
子とした粒子塊を生成し、前記粒子塊を質量で選別し、
前記選別された所定の質量を有する粒子塊を加速し、前
記加速した粒子塊を減圧雰囲気中でダイヤモンドに照射
することにより、凹凸のあるダイヤモンド膜の表面を効
率良く合理的に平滑化することができる。
滑加工方法によれば、複数個の分子または原子を構成粒
子とした粒子塊を生成し、前記粒子塊を質量で選別し、
前記選別された所定の質量を有する粒子塊を加速し、前
記加速した粒子塊を減圧雰囲気中でダイヤモンドに照射
することにより、凹凸のあるダイヤモンド膜の表面を効
率良く合理的に平滑化することができる。
【００１８】一般的に物質に対して、ある程度のエネル
ギーを有する粒子を照射した場合、スパッタリング作用
により物質の表層は物理的にエッチングされる。それ故
にこの現象を利用して、ダイヤモンドに加速した粒子を
照射することにより、上記の多結晶ダイヤモンド層表面
（成長表面）に存在する凹凸をエッチングし、平滑化す
ることが可能となる。しかしながら通常のイオンのよう
な単独で構成される粒子を多結晶ダイヤモンドに入射し
てエッチングを行なった場合、ダイヤモンド中に入射イ
オンが注入されてしまったり、ダイヤモンドに損傷を与
えてしまう。とりわけダイヤモンドの場合、導入された
損傷に起因してグラファイト化が起こり易くなるため、
損傷の回復は困難である。加えてエネルギーを有するイ
オンの入射方向には強い方向性があるため、ダイヤモン
ド表層の凹凸のみを軽減することは困難である。以上の
ように、単独粒子を照射することによってダイヤモンド
を加工することは適していない。
ギーを有する粒子を照射した場合、スパッタリング作用
により物質の表層は物理的にエッチングされる。それ故
にこの現象を利用して、ダイヤモンドに加速した粒子を
照射することにより、上記の多結晶ダイヤモンド層表面
（成長表面）に存在する凹凸をエッチングし、平滑化す
ることが可能となる。しかしながら通常のイオンのよう
な単独で構成される粒子を多結晶ダイヤモンドに入射し
てエッチングを行なった場合、ダイヤモンド中に入射イ
オンが注入されてしまったり、ダイヤモンドに損傷を与
えてしまう。とりわけダイヤモンドの場合、導入された
損傷に起因してグラファイト化が起こり易くなるため、
損傷の回復は困難である。加えてエネルギーを有するイ
オンの入射方向には強い方向性があるため、ダイヤモン
ド表層の凹凸のみを軽減することは困難である。以上の
ように、単独粒子を照射することによってダイヤモンド
を加工することは適していない。
【００１９】それに対し、複数個の粒子（分子または原
子）で構成される粒子塊をダイヤモンドに入射した場合
は、単独粒子と同じエネルギーを持って入射した場合に
おいても、個々の粒子一つ一つでみると等価的に低エネ
ルギーであり、全体としてエッチング効果は変化しない
ままでダイヤモンドの損傷を防止することができる。加
えて、入射粒子塊とダイヤモンドとの相互作用において
多体衝突効果が生じるため実際にはスパッタ効率が向上
し、エッチング速度を大きくすることができる。また入
射粒子塊がダイヤモンドに衝突すると同時に、個々の分
子または原子に分解し、その運動量（方向・速さ）やエ
ネルギーを変えて散乱する効果ため、入射方向に対して
横方向のスパッタ効果が顕著になる。それ故に、加速さ
れた粒子塊を多結晶ダイヤモンドに入射することによ
り、選択的に表層の凹凸を軽減し、平滑化させることが
できる。
子）で構成される粒子塊をダイヤモンドに入射した場合
は、単独粒子と同じエネルギーを持って入射した場合に
おいても、個々の粒子一つ一つでみると等価的に低エネ
ルギーであり、全体としてエッチング効果は変化しない
ままでダイヤモンドの損傷を防止することができる。加
えて、入射粒子塊とダイヤモンドとの相互作用において
多体衝突効果が生じるため実際にはスパッタ効率が向上
し、エッチング速度を大きくすることができる。また入
射粒子塊がダイヤモンドに衝突すると同時に、個々の分
子または原子に分解し、その運動量（方向・速さ）やエ
ネルギーを変えて散乱する効果ため、入射方向に対して
横方向のスパッタ効果が顕著になる。それ故に、加速さ
れた粒子塊を多結晶ダイヤモンドに入射することによ
り、選択的に表層の凹凸を軽減し、平滑化させることが
できる。
【００２０】またダイヤモンドに入射する粒子塊を質量
で選別し、所定の質量を持った粒子塊のみを入射する
と、より精度良くダイヤモンド表面の平滑化を行なうこ
とが可能となる。
で選別し、所定の質量を持った粒子塊のみを入射する
と、より精度良くダイヤモンド表面の平滑化を行なうこ
とが可能となる。
【００２１】また入射する粒子塊の状態がイオンである
と、粒子塊の加速や粒子塊流の方向制御または粒子塊の
質量選別等が容易になる。また粒子塊の構成分子または
原子の数が、１０個以上１００００個以下であると、よ
り効率的に粒子塊の生成とダイヤモンド表面の平滑化を
行なうことが可能となる。
と、粒子塊の加速や粒子塊流の方向制御または粒子塊の
質量選別等が容易になる。また粒子塊の構成分子または
原子の数が、１０個以上１００００個以下であると、よ
り効率的に粒子塊の生成とダイヤモンド表面の平滑化を
行なうことが可能となる。
【００２２】また粒子塊を構成する分子または原子の組
成が、少なくとも酸素元素を含むと、物理的なエッチン
グのみならず化学的な効果により、ダイヤモンド表面の
平滑化効率が向上する。
成が、少なくとも酸素元素を含むと、物理的なエッチン
グのみならず化学的な効果により、ダイヤモンド表面の
平滑化効率が向上する。
【００２３】また粒子塊を構成する分子が、二酸化炭素
（ＣＯ2 ）分子または酸素（Ｏ2 ）分子であると、容易
に加工に適した粒子塊を形成することが可能になる。ま
た加速された粒子塊のエネルギーが、５０ｋｅＶ以下で
あると、ダイヤモンドにほとんど損傷を与えず、ダイヤ
モンド表面の平滑化することが可能となる。
（ＣＯ2 ）分子または酸素（Ｏ2 ）分子であると、容易
に加工に適した粒子塊を形成することが可能になる。ま
た加速された粒子塊のエネルギーが、５０ｋｅＶ以下で
あると、ダイヤモンドにほとんど損傷を与えず、ダイヤ
モンド表面の平滑化することが可能となる。
【００２４】また加速された粒子塊を照射する際、ダイ
ヤモンドを６５０℃以下の温度に加熱すると、効率的に
ダイヤモンド表面を平滑化することが可能となる。また
粒子塊をダイヤモンドに照射する雰囲気が、少なくとも
酸素元素を構成元素として有する分子で構成される気体
を含んだ減圧雰囲気であると、効率的にダイヤモンド表
面を平滑化することが可能となる。
ヤモンドを６５０℃以下の温度に加熱すると、効率的に
ダイヤモンド表面を平滑化することが可能となる。また
粒子塊をダイヤモンドに照射する雰囲気が、少なくとも
酸素元素を構成元素として有する分子で構成される気体
を含んだ減圧雰囲気であると、効率的にダイヤモンド表
面を平滑化することが可能となる。
【００２５】また粒子塊を構成する分子が、希ガス分
子、例えばアルゴン（Ａｒ）分子であると、容易に加工
に適した粒子塊を形成することが可能になる。次に本発
明のダイヤモンドの平滑加工装置によれば、供給ガスを
導入し、複数個の分子または原子を構成粒子とした粒子
塊に生成するための粒子塊生成手段と、前記粒子塊をイ
オン化するためのイオン化手段と、前記粒子塊を構成す
る分子または原子を所定の個数に選別するための質量分
離手段と、前記粒子塊を加速するための加速手段、及び
ダイヤモンドの表面に粒子塊ビームを照射するための照
射手段とを備えたことにより、ダイヤモンドの平滑化を
効率よく合理的に行うことができる。
子、例えばアルゴン（Ａｒ）分子であると、容易に加工
に適した粒子塊を形成することが可能になる。次に本発
明のダイヤモンドの平滑加工装置によれば、供給ガスを
導入し、複数個の分子または原子を構成粒子とした粒子
塊に生成するための粒子塊生成手段と、前記粒子塊をイ
オン化するためのイオン化手段と、前記粒子塊を構成す
る分子または原子を所定の個数に選別するための質量分
離手段と、前記粒子塊を加速するための加速手段、及び
ダイヤモンドの表面に粒子塊ビームを照射するための照
射手段とを備えたことにより、ダイヤモンドの平滑化を
効率よく合理的に行うことができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明のダイヤモンドの加工方法の理
解を容易にするため、その好適な各実施例を詳細に説明
する。
解を容易にするため、その好適な各実施例を詳細に説明
する。
【００２７】まず本発明の一実施例に用いた装置の基本
的な構成を図１を用いて説明する。図１において、粒子
塊生成部４に導入されたガスより粒子塊が生成され、イ
オン化部５で前記粒子塊はイオン化され、次に質量分離
部６で粒子塊を構成する分子または原子を所定の個数に
選別し、次に加速部７で加速して、照射部８でダイヤモ
ンド２の表面に粒子塊ビーム１を照射する。
的な構成を図１を用いて説明する。図１において、粒子
塊生成部４に導入されたガスより粒子塊が生成され、イ
オン化部５で前記粒子塊はイオン化され、次に質量分離
部６で粒子塊を構成する分子または原子を所定の個数に
選別し、次に加速部７で加速して、照射部８でダイヤモ
ンド２の表面に粒子塊ビーム１を照射する。
【００２８】粒子塊を生成する方法はいかなる手段を用
いても良いが、一般的には気体原料を用いて、気体の構
成原子または分子による粒子塊を生成するガスクラスタ
ー法が容易であるため最適である。本実施例では、図１
の粒子塊生成部４の真空容器９の壁にノズル１１を設
け、ノズル１１のガス導入口１０に外部からガスを導入
するる。すなわち、２気圧以上の圧力で供給されたガス
を超音速で噴射させ、排気ポンプ１３を用いて１×１０
-4〜１×１０-6Torrの範囲の減圧雰囲気に保たれた容器
中に断熱膨張させる。その結果、凝集して得られた粒子
塊ビームの形を成形するスキマーからなるガスクラスタ
ー源を用いた。ノズル１１はたとえば石英ガラスで形成
されており、その断面図は図２に示す通りである。図２
において、２１はガス供給口、２２はくびれ部、２３は
ガス排出口（噴射口）である。ガス供給口２１の開口直
径ａは約８ｍｍ、長さｄは約２０ｍｍ、くびれ部２２の
開口直径ｂは約０．１ｍｍ、ガス排出口（噴射口）２３
の開口直径ｃは約３ｍｍ、長さｅは約３０ｍｍである。
この方法で得られた粒子塊を構成する分子・原子はファ
ン・デル・ワールス力のような力で互いに弱く結合して
いる。一般的に得られる粒子塊のサイズ（構成粒子の
数）は、供給する原料ガスの圧力またはノズルに設けら
れた孔の大きさ（直径:0.1mm程度以下）によって制御す
ることが可能である。この様なガスクラスター源では、
Ａｒなどの希ガスやＣＯ2 、Ｏ2 などの分子性ガス・化
合物ガスなどから粒子塊ビームを容易に発生させること
ができる。また使用目的に応じてその混合ガスなどを用
いることもできる。粒子塊は図１に示すスキマー１２を
通過してイオン化部５に送られる。
いても良いが、一般的には気体原料を用いて、気体の構
成原子または分子による粒子塊を生成するガスクラスタ
ー法が容易であるため最適である。本実施例では、図１
の粒子塊生成部４の真空容器９の壁にノズル１１を設
け、ノズル１１のガス導入口１０に外部からガスを導入
するる。すなわち、２気圧以上の圧力で供給されたガス
を超音速で噴射させ、排気ポンプ１３を用いて１×１０
-4〜１×１０-6Torrの範囲の減圧雰囲気に保たれた容器
中に断熱膨張させる。その結果、凝集して得られた粒子
塊ビームの形を成形するスキマーからなるガスクラスタ
ー源を用いた。ノズル１１はたとえば石英ガラスで形成
されており、その断面図は図２に示す通りである。図２
において、２１はガス供給口、２２はくびれ部、２３は
ガス排出口（噴射口）である。ガス供給口２１の開口直
径ａは約８ｍｍ、長さｄは約２０ｍｍ、くびれ部２２の
開口直径ｂは約０．１ｍｍ、ガス排出口（噴射口）２３
の開口直径ｃは約３ｍｍ、長さｅは約３０ｍｍである。
この方法で得られた粒子塊を構成する分子・原子はファ
ン・デル・ワールス力のような力で互いに弱く結合して
いる。一般的に得られる粒子塊のサイズ（構成粒子の
数）は、供給する原料ガスの圧力またはノズルに設けら
れた孔の大きさ（直径:0.1mm程度以下）によって制御す
ることが可能である。この様なガスクラスター源では、
Ａｒなどの希ガスやＣＯ2 、Ｏ2 などの分子性ガス・化
合物ガスなどから粒子塊ビームを容易に発生させること
ができる。また使用目的に応じてその混合ガスなどを用
いることもできる。粒子塊は図１に示すスキマー１２を
通過してイオン化部５に送られる。
【００２９】イオン化部５は、粒子塊ビームの集束や加
速の制御を容易にするために個々の粒子塊に電子衝撃や
その他の方法で電荷を与えるもので、粒子塊を構成する
分子・原子のうちの一個に１価の電荷が与えるものであ
る。すなわち、数十個から数千個の分子・原子の集団の
うちの一個をイオン化させるので、あたかも個々の粒子
塊は数十倍から数千倍の質量を持った一価のイオンとし
て作用する。たとえばイオン化の方法は、イオナイザー
１５より放出された熱電子による電子衝撃法によって行
うことができる。この方法の具体的な条件としては、Ｗ
（タングステン）でできたフィラメントに１５０Ｖのイ
オン化電子電圧を印加して熱電子を引き出し、粒子塊の
イオン化を行った。なおイオン化部５は、排気ポンプ１
４を用いて１×１０-5Torr以下の範囲の減圧雰囲気に保
った。
速の制御を容易にするために個々の粒子塊に電子衝撃や
その他の方法で電荷を与えるもので、粒子塊を構成する
分子・原子のうちの一個に１価の電荷が与えるものであ
る。すなわち、数十個から数千個の分子・原子の集団の
うちの一個をイオン化させるので、あたかも個々の粒子
塊は数十倍から数千倍の質量を持った一価のイオンとし
て作用する。たとえばイオン化の方法は、イオナイザー
１５より放出された熱電子による電子衝撃法によって行
うことができる。この方法の具体的な条件としては、Ｗ
（タングステン）でできたフィラメントに１５０Ｖのイ
オン化電子電圧を印加して熱電子を引き出し、粒子塊の
イオン化を行った。なおイオン化部５は、排気ポンプ１
４を用いて１×１０-5Torr以下の範囲の減圧雰囲気に保
った。
【００３０】次に質量分離部６は、質量分離フィルター
１６などを用いて、生成された粒子塊をその質量で選別
する。すなわち、粒子塊を構成する分子または原子を所
定の個数に選別するためのもので、この操作により、均
質な粒子塊ビームを得ることができる。質量分離を行な
う方法としては特に限定はしないが、電界によって分離
する減速電界法や電界レンズの収差による方法、磁場を
利用したＥ×Ｂ（イー・クロス・ビーフィルター、また
はウィーン・フィルター）法などが考えられる。中でも
減速電界法による質量分離の場合には、加速電極の後段
に減速電極を設けることで質量分離を行なうため、質量
分離部が直線状になると共に装置構成が簡易になる。ま
た電界レンズの収差を用いる場合には、ビームを集束さ
せる電界レンズの後段に所望のイオン種が通過できる開
口部を設けることで質量分離を行なうため、質量分離部
が直線状になるとともに装置構成が簡易になる。本実施
例では減速電界法を用い、０〜３００Ｖ程度の減速電界
電圧を印加することにより行った。
１６などを用いて、生成された粒子塊をその質量で選別
する。すなわち、粒子塊を構成する分子または原子を所
定の個数に選別するためのもので、この操作により、均
質な粒子塊ビームを得ることができる。質量分離を行な
う方法としては特に限定はしないが、電界によって分離
する減速電界法や電界レンズの収差による方法、磁場を
利用したＥ×Ｂ（イー・クロス・ビーフィルター、また
はウィーン・フィルター）法などが考えられる。中でも
減速電界法による質量分離の場合には、加速電極の後段
に減速電極を設けることで質量分離を行なうため、質量
分離部が直線状になると共に装置構成が簡易になる。ま
た電界レンズの収差を用いる場合には、ビームを集束さ
せる電界レンズの後段に所望のイオン種が通過できる開
口部を設けることで質量分離を行なうため、質量分離部
が直線状になるとともに装置構成が簡易になる。本実施
例では減速電界法を用い、０〜３００Ｖ程度の減速電界
電圧を印加することにより行った。
【００３１】なお質量分離部６も、排気ポンプ１７を用
いて１×１０-5Torr以下の範囲の減圧雰囲気に保った。
以上の様な工程をへた粒子塊ビームは、加速部７でアク
セレーター１８を用いて、電界をかけることによって、
所定の加速エネルギーまで（５０ｋｅＶ以下）まで加速
され、照射部８へ送られる。照射部８では、デフレクタ
ー１９を用いてビームを偏向し、所定の照射部分にビー
ムを導いた後、適切な条件で粒子塊ビームをダイヤモン
ド２に照射する。照射される粒子塊ビームは、個々の粒
子塊がＮ個の分子・原子で構成されているとすると、単
一の原子・分子による照射がなされた場合と比較して、
その分子・原子１個あたりのエネルギーはＮ分の１、ビ
ーム電流はＮ倍、電荷質量比もＮ分の１になるので等価
的に低エネルギー、大電流のビームであるといえる。な
おこのときの加速電圧としては、イオンの引き出しや輸
送・レンズ系の効率などから、１ｋｅＶ以上であること
が好ましい。また照射する粒子塊を構成する原子または
分子の数としては、より横方向のスパッタ効果を得るた
めには、少なくとも１００個以上であることが好まし
く、さらに粒子塊の生成効率の点では５０００個以下で
あることが好ましい。
いて１×１０-5Torr以下の範囲の減圧雰囲気に保った。
以上の様な工程をへた粒子塊ビームは、加速部７でアク
セレーター１８を用いて、電界をかけることによって、
所定の加速エネルギーまで（５０ｋｅＶ以下）まで加速
され、照射部８へ送られる。照射部８では、デフレクタ
ー１９を用いてビームを偏向し、所定の照射部分にビー
ムを導いた後、適切な条件で粒子塊ビームをダイヤモン
ド２に照射する。照射される粒子塊ビームは、個々の粒
子塊がＮ個の分子・原子で構成されているとすると、単
一の原子・分子による照射がなされた場合と比較して、
その分子・原子１個あたりのエネルギーはＮ分の１、ビ
ーム電流はＮ倍、電荷質量比もＮ分の１になるので等価
的に低エネルギー、大電流のビームであるといえる。な
おこのときの加速電圧としては、イオンの引き出しや輸
送・レンズ系の効率などから、１ｋｅＶ以上であること
が好ましい。また照射する粒子塊を構成する原子または
分子の数としては、より横方向のスパッタ効果を得るた
めには、少なくとも１００個以上であることが好まし
く、さらに粒子塊の生成効率の点では５０００個以下で
あることが好ましい。
【００３２】なお加速部７及び照射部８は、排気ポンプ
２０を用いて１×１０-4Torr以下、望ましくは１×１０
-6Torr以下の範囲の減圧雰囲気に保つ。なお、前記装置
の各部分はそれぞれの実施例に適した構成に変更するこ
とも可能である。
２０を用いて１×１０-4Torr以下、望ましくは１×１０
-6Torr以下の範囲の減圧雰囲気に保つ。なお、前記装置
の各部分はそれぞれの実施例に適した構成に変更するこ
とも可能である。
【００３３】図３は本発明の一実施例の粒子塊ビ−ムの
照射の様子を示した模式図である。粒子塊生成、イオン
化、質量分離、加速などの工程をへて生成された粒子塊
１は、所定のエネルギーを有してダイヤモンド２に照射
される。照射された粒子塊１はダイヤモンド２と衝突す
ると同時に個々の分子または原子に分解し、その運動量
（方向・速さ）やエネルギーを変え、ダイヤモンドの表
面をスパッタリングする。その結果、ダイヤモンドは効
率よく、かつ選択的にその表面の凹凸を軽減化するよう
にエッチングされる。３はシリコン等の基板素材であ
る。
照射の様子を示した模式図である。粒子塊生成、イオン
化、質量分離、加速などの工程をへて生成された粒子塊
１は、所定のエネルギーを有してダイヤモンド２に照射
される。照射された粒子塊１はダイヤモンド２と衝突す
ると同時に個々の分子または原子に分解し、その運動量
（方向・速さ）やエネルギーを変え、ダイヤモンドの表
面をスパッタリングする。その結果、ダイヤモンドは効
率よく、かつ選択的にその表面の凹凸を軽減化するよう
にエッチングされる。３はシリコン等の基板素材であ
る。
【００３４】（実施例１）まず、２０×２０×０．５ｍ
ｍのシリコン（Ｓｉ）基板上にマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法を用いて多結晶ダイヤモンド層を形成した。マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法は、原料ガスにマイクロ波を印加
することによってプラズマ化し、ダイヤモンドを形成す
るものである。本実施例では、原料ガスとして水素で２
〜１０ｖｏｌ．％程度に希釈された一酸化炭素ガスを用
いた。形成されたダイヤモンド層の膜厚は１５μｍであ
った。得られたダイヤモンド層の表面（成長表面）を観
察したところ、数μｍ程度（１〜２μｍ程度）の凹凸が
存在していた。
ｍのシリコン（Ｓｉ）基板上にマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法を用いて多結晶ダイヤモンド層を形成した。マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法は、原料ガスにマイクロ波を印加
することによってプラズマ化し、ダイヤモンドを形成す
るものである。本実施例では、原料ガスとして水素で２
〜１０ｖｏｌ．％程度に希釈された一酸化炭素ガスを用
いた。形成されたダイヤモンド層の膜厚は１５μｍであ
った。得られたダイヤモンド層の表面（成長表面）を観
察したところ、数μｍ程度（１〜２μｍ程度）の凹凸が
存在していた。
【００３５】続いて、Ｓｉ基板上に形成された多結晶ダ
イヤモンド薄膜をダイヤモンド加工装置の粒子塊ビ−ム
照射部に設置して、装置内部を真空に引いた後、粒子塊
を照射した。照射した粒子塊は、原料ガスとして二酸化
炭素（ＣＯ2 ）を１〜３気圧の外部圧力で供給すること
により、ＣＯ2 分子による粒子塊を形成した。このよう
な条件のもと得られた個々の粒子塊の構成分子数は、２
００〜３０００個の範囲で制御することが可能であっ
た。本実施例では原料ガスの供給圧力を３気圧として、
ＣＯ2 粒子塊を生成し、次にその粒子塊をイオン化した
後、３０ｋＶの加速電圧で加速して、１×１０17 ions/
cm2 だけダイヤモンドに照射した。すなわち、粒子塊全
体としては３０ｋｅＶのエネルギーで、単位面積あたり
に１×１０ 17個のＣＯ2 粒子塊を照射したが、等価的に
は単独のＣＯ2 分子を〜30eVのエネルギーで〜１×１０
20個程度照射したことになる。その結果、ダイヤモンド
表面の凹凸の大きさは、百分の一以下（１０ｎｍ程度）
となり、表面の平滑化がなされた。同様の処理を照射エ
ネルギーなどの照射条件を変化させて行なった場合や他
のガス例えば酸素を用いて行なった場合においても同様
の結果が得られた。
イヤモンド薄膜をダイヤモンド加工装置の粒子塊ビ−ム
照射部に設置して、装置内部を真空に引いた後、粒子塊
を照射した。照射した粒子塊は、原料ガスとして二酸化
炭素（ＣＯ2 ）を１〜３気圧の外部圧力で供給すること
により、ＣＯ2 分子による粒子塊を形成した。このよう
な条件のもと得られた個々の粒子塊の構成分子数は、２
００〜３０００個の範囲で制御することが可能であっ
た。本実施例では原料ガスの供給圧力を３気圧として、
ＣＯ2 粒子塊を生成し、次にその粒子塊をイオン化した
後、３０ｋＶの加速電圧で加速して、１×１０17 ions/
cm2 だけダイヤモンドに照射した。すなわち、粒子塊全
体としては３０ｋｅＶのエネルギーで、単位面積あたり
に１×１０ 17個のＣＯ2 粒子塊を照射したが、等価的に
は単独のＣＯ2 分子を〜30eVのエネルギーで〜１×１０
20個程度照射したことになる。その結果、ダイヤモンド
表面の凹凸の大きさは、百分の一以下（１０ｎｍ程度）
となり、表面の平滑化がなされた。同様の処理を照射エ
ネルギーなどの照射条件を変化させて行なった場合や他
のガス例えば酸素を用いて行なった場合においても同様
の結果が得られた。
【００３６】（実施例２）実施例１と同様の条件でダイ
ヤモンドにＣＯ2 粒子塊の照射する際、ダイヤモンドの
加熱を行なった。加熱温度は６００℃とした。その結
果、ダイヤモンド表面の粗さは１０ｎｍ以下となり、実
施例１の場合よりも小さくなり、より高精度なダイヤモ
ンドの加工がなされた。同様の処理を照射エネルギーな
どの照射条件を変化させて行なった場合や他のガス例え
ば酸素、アルゴンを用いて行なった場合においても、同
様の結果が得られた。
ヤモンドにＣＯ2 粒子塊の照射する際、ダイヤモンドの
加熱を行なった。加熱温度は６００℃とした。その結
果、ダイヤモンド表面の粗さは１０ｎｍ以下となり、実
施例１の場合よりも小さくなり、より高精度なダイヤモ
ンドの加工がなされた。同様の処理を照射エネルギーな
どの照射条件を変化させて行なった場合や他のガス例え
ば酸素、アルゴンを用いて行なった場合においても、同
様の結果が得られた。
【００３７】（実施例３）上記の例と同様に、２０×２
０×０．５ｍｍのシリコン（Ｓｉ）基板上に形成された
多結晶ダイヤモンドを準備し、ガスクラスター源より生
成されたＣＯ2 粒子塊を照射した。本実施例では照射す
るＣＯ2 粒子塊を質量で選別し、単一の粒子数を有する
粒子塊のみを照射した。照射条件は粒子数：１０００個
のＣＯ2 粒子塊をイオン化し、３０ｋＶの電圧で加速し
て、１×１０16 ions/cm2 だけダイヤモンドに照射し
た。その結果、ダイヤモンド表面の粗さは１０ｎｍ以下
となり、実施例１の場合よりもさらに小さくなり、より
高精度なダイヤモンドの加工がなされた。同様の処理を
照射エネルギーなどの照射条件を変化させて行なった場
合や他のガス例えば酸素、アルゴンを用いて行なった場
合においても、同様の結果が得られた。
０×０．５ｍｍのシリコン（Ｓｉ）基板上に形成された
多結晶ダイヤモンドを準備し、ガスクラスター源より生
成されたＣＯ2 粒子塊を照射した。本実施例では照射す
るＣＯ2 粒子塊を質量で選別し、単一の粒子数を有する
粒子塊のみを照射した。照射条件は粒子数：１０００個
のＣＯ2 粒子塊をイオン化し、３０ｋＶの電圧で加速し
て、１×１０16 ions/cm2 だけダイヤモンドに照射し
た。その結果、ダイヤモンド表面の粗さは１０ｎｍ以下
となり、実施例１の場合よりもさらに小さくなり、より
高精度なダイヤモンドの加工がなされた。同様の処理を
照射エネルギーなどの照射条件を変化させて行なった場
合や他のガス例えば酸素、アルゴンを用いて行なった場
合においても、同様の結果が得られた。
【００３８】（実施例４）上記の例と同様に、２０×２
０×０．５ｍｍのシリコン（Ｓｉ）基板上に形成された
多結晶ダイヤモンドを準備し、５×１０-5Torrの圧力の
酸素が含まれた減圧雰囲気中でＣＯ2 粒子塊を照射し
た。照射条件は、原料ガスの供給圧力を３気圧として、
ＣＯ2 粒子塊を生成し、そしてその粒子塊をイオン化し
た後、３０ｋＶの加速電圧で加速して、１×１０17 ion
s/cm2 だけダイヤモンドに照射した。その結果、ダイヤ
モンド表面の粗さは１０ｎｍ以下となり、実施例１の場
合よりも小さくなり、より高精度なダイヤモンドの加工
がなされた。同様の処理を照射エネルギーなどの照射条
件を変化させて行なった場合や他のガス例えば酸素、ア
ルゴンを用いて行なった場合においても、同様の結果が
得られた。
０×０．５ｍｍのシリコン（Ｓｉ）基板上に形成された
多結晶ダイヤモンドを準備し、５×１０-5Torrの圧力の
酸素が含まれた減圧雰囲気中でＣＯ2 粒子塊を照射し
た。照射条件は、原料ガスの供給圧力を３気圧として、
ＣＯ2 粒子塊を生成し、そしてその粒子塊をイオン化し
た後、３０ｋＶの加速電圧で加速して、１×１０17 ion
s/cm2 だけダイヤモンドに照射した。その結果、ダイヤ
モンド表面の粗さは１０ｎｍ以下となり、実施例１の場
合よりも小さくなり、より高精度なダイヤモンドの加工
がなされた。同様の処理を照射エネルギーなどの照射条
件を変化させて行なった場合や他のガス例えば酸素、ア
ルゴンを用いて行なった場合においても、同様の結果が
得られた。
【００３９】（実施例５）上記の例と同様に、２０×２
０×０．５ｍｍのシリコン（Ｓｉ）基板上に形成された
多結晶ダイヤモンドを準備し、ガスクラスター源より生
成されたＡｒ粒子塊を照射した。照射条件は、粒子数：
約３０００個のＡｒ粒子塊をイオン化し、２０ｋＶの電
圧で加速して、１×１０17 ions/cm2 だけダイヤモンド
に照射した。その結果、ダイヤモンド表面の凹凸は軽減
され、表面粗さが１００オングストローム（１０ｎｍ）
程度に平滑化された。
０×０．５ｍｍのシリコン（Ｓｉ）基板上に形成された
多結晶ダイヤモンドを準備し、ガスクラスター源より生
成されたＡｒ粒子塊を照射した。照射条件は、粒子数：
約３０００個のＡｒ粒子塊をイオン化し、２０ｋＶの電
圧で加速して、１×１０17 ions/cm2 だけダイヤモンド
に照射した。その結果、ダイヤモンド表面の凹凸は軽減
され、表面粗さが１００オングストローム（１０ｎｍ）
程度に平滑化された。
【００４０】同様の処理を照射エネルギーなどの照射条
件を変化させて行なった場合や他の希ガス例えばキセノ
ンを用いて行なった場合においても、同様の結果が得ら
れた。また粒子照射の際、ダイヤモンドを加熱した場合
や照射粒子を質量で選別した場合、あるいは酸素が含ま
れた減圧雰囲気中で粒子を照射した場合においても同様
の結果が得られた。
件を変化させて行なった場合や他の希ガス例えばキセノ
ンを用いて行なった場合においても、同様の結果が得ら
れた。また粒子照射の際、ダイヤモンドを加熱した場合
や照射粒子を質量で選別した場合、あるいは酸素が含ま
れた減圧雰囲気中で粒子を照射した場合においても同様
の結果が得られた。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数個
の分子または原子を構成粒子とした粒子塊を生成し、前
記粒子塊を加速し、加速した前記粒子塊を減圧雰囲気中
でダイヤモンドに照射することにより、ダイヤモンドに
損傷を与えることなく、容易に効率よく、かつ選択的に
表層の凹凸を軽減し、平滑化させることができる。
の分子または原子を構成粒子とした粒子塊を生成し、前
記粒子塊を加速し、加速した前記粒子塊を減圧雰囲気中
でダイヤモンドに照射することにより、ダイヤモンドに
損傷を与えることなく、容易に効率よく、かつ選択的に
表層の凹凸を軽減し、平滑化させることができる。
【００４２】また本発明によれば、複数個の分子または
原子を構成粒子とした粒子塊を生成し、前記粒子塊を質
量で選別し、選別された所定の質量を有する粒子塊を加
速し、加速した前記粒子塊を減圧雰囲気中でダイヤモン
ドに照射することにより、より精度良く表面の平滑化を
行なうことが可能となる。
原子を構成粒子とした粒子塊を生成し、前記粒子塊を質
量で選別し、選別された所定の質量を有する粒子塊を加
速し、加速した前記粒子塊を減圧雰囲気中でダイヤモン
ドに照射することにより、より精度良く表面の平滑化を
行なうことが可能となる。
【００４３】さらに入射する粒子塊の状態をイオンとす
ることより、粒子塊の加速や粒子塊流の方向制御または
粒子塊の質量選別等を容易にすることが可能となる。さ
らに粒子塊の構成分子または原子の数を１０個以上１０
０００個以下にすることにより、より効率的に粒子塊の
生成とダイヤモンド表面の平滑化を行うことが可能とな
る。
ることより、粒子塊の加速や粒子塊流の方向制御または
粒子塊の質量選別等を容易にすることが可能となる。さ
らに粒子塊の構成分子または原子の数を１０個以上１０
０００個以下にすることにより、より効率的に粒子塊の
生成とダイヤモンド表面の平滑化を行うことが可能とな
る。
【００４４】さらに粒子塊を構成する分子または原子の
組成を少なくとも酸素元素を含むようにすることによ
り、物理的なエッチングのみならず化学的な効果によ
り、ダイヤモンド表面の平滑化効率が向上する。
組成を少なくとも酸素元素を含むようにすることによ
り、物理的なエッチングのみならず化学的な効果によ
り、ダイヤモンド表面の平滑化効率が向上する。
【００４５】さらに粒子塊を構成する分子を二酸化炭素
（ＣＯ2 ）分子、酸素（Ｏ2 ）分子とすることにより、
容易に加工に適した粒子塊を形成することが可能にな
る。さらに加速された粒子塊のエネルギーを５０ｋｅＶ
以下とすることにより、ダイヤモンドにほとんど損傷を
与えず、ダイヤモンド表面を平滑化することが可能とな
る。
（ＣＯ2 ）分子、酸素（Ｏ2 ）分子とすることにより、
容易に加工に適した粒子塊を形成することが可能にな
る。さらに加速された粒子塊のエネルギーを５０ｋｅＶ
以下とすることにより、ダイヤモンドにほとんど損傷を
与えず、ダイヤモンド表面を平滑化することが可能とな
る。
【００４６】さらに加速された粒子塊を照射する際、ダ
イヤモンドを６５０℃以下の温度に加熱することによ
り、効率的にダイヤモンド表面を平滑化することが可能
となる。
イヤモンドを６５０℃以下の温度に加熱することによ
り、効率的にダイヤモンド表面を平滑化することが可能
となる。
【００４７】さらに粒子塊をダイヤモンドに照射する雰
囲気を少なくとも酸素元素を構成元素として有する分子
で構成される気体を含んだ減圧雰囲気とすることによ
り、効率的にダイヤモンド表面を平滑化することが可能
となる。
囲気を少なくとも酸素元素を構成元素として有する分子
で構成される気体を含んだ減圧雰囲気とすることによ
り、効率的にダイヤモンド表面を平滑化することが可能
となる。
【００４８】さらに粒子塊を構成する分子を希ガス分
子、例えばアルゴン（Ａｒ）分子とすることにより、容
易に加工に適した粒子塊を形成することが可能になる。
次に本発明のダイヤモンドの平滑加工装置によれば、供
給ガスを導入し、複数個の分子または原子を構成粒子と
した粒子塊に生成するための粒子塊生成手段と、前記粒
子塊をイオン化するためのイオン化手段と、前記粒子塊
を構成する分子または原子を所定の個数に選別するため
の質量分離手段と、前記粒子塊を加速するための加速手
段、及びダイヤモンドの表面に粒子塊ビームを照射する
ための照射手段とを備えたことにより、ダイヤモンドの
平滑化を効率よく合理的に行うことができる。
子、例えばアルゴン（Ａｒ）分子とすることにより、容
易に加工に適した粒子塊を形成することが可能になる。
次に本発明のダイヤモンドの平滑加工装置によれば、供
給ガスを導入し、複数個の分子または原子を構成粒子と
した粒子塊に生成するための粒子塊生成手段と、前記粒
子塊をイオン化するためのイオン化手段と、前記粒子塊
を構成する分子または原子を所定の個数に選別するため
の質量分離手段と、前記粒子塊を加速するための加速手
段、及びダイヤモンドの表面に粒子塊ビームを照射する
ための照射手段とを備えたことにより、ダイヤモンドの
平滑化を効率よく合理的に行うことができる。
【図１】 本発明の一実施例のダイヤモンド表面の平滑
化を行うための処理装置の工程を示す図。
化を行うための処理装置の工程を示す図。
【図２】 同装置に使用されるノズルの断面図。
【図３】 本発明の一実施例の粒子塊ビームの照射の様
子を示した模式図。
子を示した模式図。
１ 粒子塊 ２ ダイヤモンド ３ 基板素材 ４ 粒子塊生成部 ５ イオン化部 ６ 質量分離部 ７ 加速部 ８ 照射部 ９ 真空容器 １０ ガス導入口 １１ ノズル １２ スキマー １３，１４，１７，２０ 排気ポンプ １５ イオナイザー １６ 質量分離フィルター １８ アクセレーター １９ デフレクター ２１ ガス供給口 ２２ くびれ部 ２３ ガス排出口（噴射口）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北畠 真 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 ダイヤモンド表面を平滑加工する方法で
あって、複数個の分子または原子を構成粒子とした粒子
塊を生成し、前記粒子塊を加速し、前記加速した粒子塊
を減圧雰囲気中でダイヤモンドに照射することを特徴と
するダイヤモンドの平滑加工方法。 - 【請求項２】 ダイヤモンド表面を平滑加工する方法で
あって、複数個の分子または原子を構成粒子とした粒子
塊を生成し、前記粒子塊を質量で選別し、前記選別され
た所定の質量を有する粒子塊を加速し、前記加速した粒
子塊を減圧雰囲気中でダイヤモンドに照射することを特
徴とするダイヤモンドの平滑加工方法。 - 【請求項３】 粒子塊の状態が、イオンである請求項１
または２に記載のダイヤモンドの平滑加工方法。 - 【請求項４】 粒子塊の構成分子または原子の数が、１
０個以上１００００個以下である請求項１または２に記
載のダイヤモンドの平滑加工方法。 - 【請求項５】 粒子塊を構成する分子または原子の組成
が、少なくとも酸素元素を含む請求項１または２に記載
のダイヤモンドの平滑加工方法。 - 【請求項６】 粒子塊を構成する分子が、二酸化炭素
（ＣＯ2 ）分子である請求項１または２に記載のダイヤ
モンドの平滑加工方法。 - 【請求項７】 粒子塊を構成する分子が、酸素（Ｏ2 ）
分子である請求項１または２に記載のダイヤモンドの平
滑加工方法。 - 【請求項８】 加速された粒子塊のエネルギーが、５０
ｋｅＶ以下である請求項１または２に記載のダイヤモン
ドの平滑加工方法。 - 【請求項９】 加速された粒子塊を照射する際、ダイヤ
モンドを６５０℃以下の温度に加熱する請求項１または
２に記載のダイヤモンドの平滑加工方法。 - 【請求項１０】 粒子塊をダイヤモンドに照射する雰囲
気が、少なくとも酸素元素を構成元素として有する分子
で構成される気体を含んだ減圧雰囲気である請求項１ま
たは２に記載のダイヤモンドの平滑加工方法。 - 【請求項１１】 粒子塊を構成する分子が、希ガス分子
である請求項１または２に記載のダイヤモンドの平滑加
工方法。 - 【請求項１２】 粒子塊を構成する分子が、アルゴン
（Ａｒ）分子である請求項１または２に記載のダイヤモ
ンドの平滑加工方法。 - 【請求項１３】 ダイヤモンド表面を平滑加工する装置
であって、供給ガスを導入し、複数個の分子または原子
を構成粒子とした粒子塊に生成するための粒子塊生成手
段と、前記粒子塊をイオン化するためのイオン化手段
と、前記粒子塊を構成する分子または原子を所定の個数
に選別するための質量分離手段と、前記粒子塊を加速す
るための加速手段、及びダイヤモンドの表面に粒子塊ビ
ームを照射するための照射手段とを備えたことを特徴と
するダイヤモンドの平滑加工装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06994395A JP3582885B2 (ja) | 1994-10-20 | 1995-03-28 | ダイヤモンドの平滑加工方法及びその装置 |
| US08/542,008 US5814194A (en) | 1994-10-20 | 1995-10-12 | Substrate surface treatment method |
| US08/996,762 US6207282B1 (en) | 1994-10-20 | 1997-12-22 | Substrate surface treatment method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-254024 | 1994-10-20 | ||
| JP25402494 | 1994-10-20 | ||
| JP06994395A JP3582885B2 (ja) | 1994-10-20 | 1995-03-28 | ダイヤモンドの平滑加工方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08168961A true JPH08168961A (ja) | 1996-07-02 |
| JP3582885B2 JP3582885B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=26411112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06994395A Expired - Lifetime JP3582885B2 (ja) | 1994-10-20 | 1995-03-28 | ダイヤモンドの平滑加工方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3582885B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1066721A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Showa Gomme Kk | ガスクラスターイオンビームによる医療用物品の表面 処理方法 |
| JP2003521812A (ja) * | 1999-12-06 | 2003-07-15 | エピオン コーポレイション | ガスクラスターイオンビーム・スムーザー装置 |
| JP2022176179A (ja) * | 2021-05-14 | 2022-11-25 | 株式会社Iipt | 接合基板の製造方法及び接合基板の製造装置 |
| CN115401621A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-29 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种通过电场加速的喷丸处理装置 |
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1995
- 1995-03-28 JP JP06994395A patent/JP3582885B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1066721A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Showa Gomme Kk | ガスクラスターイオンビームによる医療用物品の表面 処理方法 |
| JP2003521812A (ja) * | 1999-12-06 | 2003-07-15 | エピオン コーポレイション | ガスクラスターイオンビーム・スムーザー装置 |
| JP2022176179A (ja) * | 2021-05-14 | 2022-11-25 | 株式会社Iipt | 接合基板の製造方法及び接合基板の製造装置 |
| CN115401621A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-29 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种通过电场加速的喷丸处理装置 |
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| JP3582885B2 (ja) | 2004-10-27 |
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