CN104937136A - 通过cvd制作金刚石层的方法 - Google Patents

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Abstract

使用微波等离子体化学气相沉积(CVD)合成技术采用合成金刚石材料涂覆非耐火的和/或非平面的基材(8)的方法，该方法包括：·形成复合基材组件(1)，该组件(1)包括：·包含上表面的支撑基材(2)；·布置在该支撑基材的上表面上方并且延伸至高于该支撑基材的上表面的高度hg的一个或多个导电耐火防护物(6)；和布置在该支撑基材的上表面上方并且延伸至高于该支撑基材的上表面的高度hs的一个或多个非耐火的和/或非平面的基材，其中高度hs小于高度hg，其中高度差hg－hs处于0.2mm至10mm范围内；·将该复合基材组件置于微波等离子体CVD反应器的等离子体室内；·将工艺气体供给到等离子体室中，包括含碳气体和含氢气体；·在等离子体室中供给微波以在该复合基材组件上方的位置处形成微波等离子体；和·在该一个或多个非耐火的和/或非平面的基材上生长合成金刚石材料。

Description

通过CVD制作金刚石层的方法
发明领域
本发明的某些实施方案涉及使用微波等离子体化学气相沉积(CVD)合成技术采用合成金刚石材料共形涂覆非平面和/或非耐火的基材的方法。本发明的某些另外的实施方案涉及非平面和/或非耐火的聚晶CVD合成金刚石部件，包括共形涂覆有高品质聚晶CVD合成金刚石材料的非平面和/或非耐火的部件。
发明背景
可使用各种方法生长合成CVD金刚石膜，包括热丝、微波等离子体和DC电弧喷射反应器。这些方法中的每种具有其优点。DC电弧喷射沉积系统倾向于具有高的局部生长速率，但是经受电极/喷嘴侵蚀、高气体消耗和相对差的面积覆盖。热丝反应器可涂覆大面积和三维形状，但是具有有限的膜厚度并且具有相对差品质的金刚石材料。相比之下，微波等离子体CVD合成金刚石已被确立为用于制备平面的独立的聚晶晶片形式的高品质、块状金刚石材料的主要方法。遗憾的是，由于微波电场与被涂覆的非平面基材或工件之间不利的相互作用，微波等离子体方法仅具有涂覆非平面基材的有限能力。受外部拐角处的电场集中或相反地内部拐角处的电场的薄弱的影响，难以制备甚至简单的三维形状例如工具插入件或扬声器圆顶芯的涂层。电场的这种变化不利地影响了金刚石膜的品质和厚度两者的均匀性。例如，迄今为止还没有成功使用微波等离子体CVD反应器来共形涂覆切割工具插入件。在这样的切割工具插入件的拐角处，高电场导致临界切割边缘的增厚和倒圆，从而使它们不适合它们预期的目的。
在熔点或热冲击方面为热敏感的非耐火材料例如硅也在向在微波等离子体反应器中均匀涂覆发起挑战，因为微波等离子体倾向于损坏非耐火的基材材料。
鉴于上述内容，所需要的是使用微波等离子体CVD金刚石合成技术来共形涂覆非耐火的基材和/或三维(即非平面)形状例如切割工具插入件和扬声器圆顶芯的方法，其将导致在基材材料表面上方均匀涂覆的高品质聚晶CVD金刚石材料而没有在边缘和拐角处的过度倒圆和增厚和/或没有过度地损坏基材材料。
本发明的某些实施方案的目的是解决前述问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了使用微波等离子体化学气相沉积(CVD)合成技术采用合成金刚石材料涂覆非耐火和/或非平面的基材的方法，该方法包括：
形成复合基材组件，该组件包含：
包含上表面的支撑基材；
布置在该支撑基材的上表面上方并且延伸至高于该支撑基材的上表面的高度hg的一个或多个导电耐火防护物；和
布置在该支撑基材的上表面上方并且延伸至高于该支撑基材的上表面的高度hs的一个或多个非耐火的和/或非平面的基材，其中高度hs小于高度hg，其中高度差hg－hs处于0.2mm至10mm范围内；
将复合基材组件置于微波等离子体CVD反应器的等离子体室内；
将工艺气体供给到等离子体室中，包括含碳气体和含氢气体；
在等离子体室中供给微波以在该复合基材组件上方的位置处形成微波等离子体；和
在该一个或多个非耐火和/或非平面的基材上生长合成金刚石材料。
根据本发明的第二方面，提供了复合部件，其包含：
非平面基底：
和该非平面基底表面上的聚晶CVD合成金刚石涂层，
其中该非平面基底具有在投影到平面上时不小于5mm的最长线性尺寸，
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层具有5至100μm范围内的厚度,
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度变化不大于该聚晶CVD合成金刚石涂层的平均厚度的75％，排除在该聚晶CVD合成金刚石涂层的外围边缘处的任何逐渐变细，
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层包含表明微波等离子体CVD合成技术的低sp2碳含量和微米级的共生的金刚石晶粒，和
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层没有长度延伸大于2mm的裂纹。
附图简要说明
为了更好地理解本发明并且显示可如何实施本发明，现在将仅参考附图通过举例来描述本发明的实施方案，其中：
图1说明了用于本发明的复合基材组件的横截面视图；
图2说明了在图1中显示的复合基材组件的俯视图；
图3说明了根据本发明的另一个实施方案的复合基材组件的横截面视图；
图4说明了在图3中显示的复合基材组件的俯视图；
图5说明了包含如在图3和4中说明的复合基材组件的微波等离子体CVD反应室；
图6说明了包含在其上共形涂覆的均匀的高品质聚晶CVD合成金刚石材料层的圆顶；和
图7说明了包含围绕其切割边缘共形涂覆的均匀的高品质聚晶CVD合成金刚石材料层的切割工具插入件。
某些实施方案的详细描述
本发明的实施方案利用本文中描述的作为“间接等离子体生长”的CVD合成金刚石合成方法用于涂覆三维/非平面的基材和/或非耐火的基材例如硅。该方法使用导电耐火防护物，该防护物延伸到微波等离子体与将用金刚石材料对其进行涂覆的基材之间的区域中。该导电耐火防护物提供了用于微波电场的限定焦点，使得可以在其中可布置一个或多个基材的区域上方以稳定的方式维持合适强度的等离子体。基材正好位于导电耐火防护物的表面下方，使得基材表面处的电场低于对于例如在尖锐的外部拐角处引起局部故障所需要的电场。以这种方式，认为基材被屏蔽免于微波等离子体而不是被直接暴露，因此术语“间接等离子体生长”。然而，将注意到的是，基材仍然物理暴露于微波腔体用以在其上实现金刚石生长。该屏蔽具有电属性并且通过导电耐火防护物提供，可将该导电耐火防护物配置为位于待涂覆的一个或多个基材的外围附近。例如，导电耐火防护物可为以等离子体室的中心旋转轴为中心的环或一系列同心环的形式。或者，导电耐火防护物可为从围绕待涂覆的基材的外围区域的支撑基材向上延伸并且在待涂覆的基材的上表面之上延伸的多个柱状物或凸出物的形式。
本发明的实施方案的间接等离子体生长方法包括复合基材组件的形成，在图1和2中说明了其一个实例，图1显示了横截面视图并且图2显示了俯视图。该复合基材组件1包括：包含上表面4的支撑基材2；布置在支撑基材2的上表面4上方并且延伸到高于支撑基材2的上表面4的高度hg的多个导电耐火防护环6；和布置在支撑基材2的上表面4上方并且延伸至高于支撑基材2的上表面4的高度hs的多个非平面基材8，其中高度hs小于高度hg。所说明的实施方案包含三个导电耐火防护环6，这三个导电耐火防护环6同心布置并且以支撑基材2的中心旋转轴为中心。该非平面的基材包含布置在由导电耐火防护环6限定的环形区域中的多个金属切割插入件8。
图3和4说明了适合用于制造弯曲的金刚石隔膜或圆顶的复合基材组件的替代性实施方案的横截面视图和俯视图。这样的圆顶可用于各种应用，包括涉及静态或动态压差的应用。例如，在需要极大的静态压差但是需要材料对电磁辐射为透明的地方，那么弯曲的金刚石隔膜可为合适的，弯曲对于薄层提供了额外的刚度。在动态应用(例如声学传感器(pickup)或声学驱动器)的情况下，弯曲提供了刚性圆顶，其也非常轻并且能够在高频下响应而没有来自结构中的共振模式的干涉。正如前面讨论的设置，复合基材组件10包含具有上表面4的支撑基材2。在支撑基材2的上表面4上方布置硅圆顶芯形式的多个非平面基材14。在所说明的设置中将圆顶芯14支撑在基座12上，基座12安装在支撑基材2上。所说明的实施方案包含两个导电耐火防护环6，将其支撑在支撑柱状物16上并且同心设置，以支撑基材2的中心旋转轴为中心。将圆顶芯布置在由导电耐火防护环6限定的环形区域中。
导电耐火防护物的顶表面与非平面基材的顶表面之间的高度差hg－hs处于0.2mm至10mm范围内，任选小于7mm、5mm、4mm或3mm，和任选大于0.3mm、0.5mm、1mm、1.5mm或2mm。例如，高度差hg－hs可位于0.3mm至10mm、0.5mm至7mm、1mm至5mm、1mm至4mm或2mm至3mm范围内。导电耐火防护物应该位于足够高于非平面基材以保护非平面基材免于位于使用中的复合基材组件上方的等离子体，但是不能太高得使金刚石材料在非平面基材上的沉积受到被推得远离非平面基材的等离子体的不利影响。原则上，高度差hg－hs可保持如同实际的那么小以保持非平面基材接近等离子体，由此增加非平面基材上的生长速率与此同时保护非平面基材免于等离子体。
该一个或多个导电耐火防护物可为连续或不连续环的形式，最优选连续环。如先前讨论的实施方案所示，该复合基材组件可包含至少两个导电耐火防护物，并且可将这些配置为旋转对称的或基本上旋转对称的(例如忽略环中的短的不连续性)，并且以等离子体室的中心旋转轴为中心。可将整个复合基材组件配置为旋转对称的并且以等离子体室的中心旋转轴为中心。这样的设置维持等离子体室的对称性并且辅助形成均匀的等离子体。特别地，可注意到的是，基材结构影响基材之上的电场分布并且因此对称的基材结构对于在非平面基材上方保留对称的电场分布和实现均匀的金刚石沉积是所需的。
或者，除了使用环结构该多个导电耐火防护物可包含多个从支撑基材向上延伸并且围绕非平面基材分布的多个柱状物或凸出物以保护非平面基材在其上的金刚石生长期间免受等离子体。出于上面给出的原因可以以旋转对称的方式分布柱状物。认为这样的耐火防护物结构不会与基材之上的电场分布不利地相互作用。
该一个或多个导电耐火防护物可由能够承受在微波等离子体下的严峻的热和化学环境的任何导电金属材料形成。实例包括钽、钼、钨或石墨。
该一个或多个非平面的基材可由非金属材料例如硅或碳化硅(例如用于圆顶芯)形成。在这种情况下，在生长后可将该一个或多个非平面的基材从合成金刚石材料移除以产生一个或多个独立的非平面的聚晶CVD合成金刚石部件。
或者，该一个或多个非平面的基材可由金属材料或金属的碳化物例如WC形成，合成金刚石材料形成附着于金属或碳化物材料的永久涂层，例如涂覆有聚晶CVD合成金刚石材料的金属或碳化物工具或耐磨零件。
图5说明了包含在图3和4中说明的复合基材组件的微波等离子体CVD反应室。微波等离子体反应室包含以下基本部件：等离子体室50；如先前讨论的用于支撑复合基材组件的布置在等离子体室中的基材支架52(在所说明的实例中这经由隔离线(spacer wire)53完成)；用于在等离子体室50内形成等离子体56的微波发生器54；用于经由介电窗口60将微波从微波发生器54供给到等离子体室50中的微波耦合装置58；用于将工艺气体从气体源65供给到等离子体室50中并且由此将它们移除的包含一个或多个气体进口62和一个或多个气体出口64的气体流动系统；基材冷却系统66。
在图5中说明的复合基材组件与在图3和4中说明的相同并且使用了相似的附图标记。
将等离子体室配置成在使用中形成支持微波驻波(standingmicrowave)的共振腔。根据一个配置，将等离子体室配置成在使用中支持TM01n微波驻波，例如TM011模式。可操作的频率可处于400至500MHz、800至1000MHz或2300至2600MHz范围内。包括碳源和分子氢的源气体可被供给到等离子体反应容器中并且可以通过微波驻波得到活化以在高电场区域中形成等离子体。如果很靠近等离子体来提供合适的基材，那么反应性的含碳自由基可从等离子体扩散到基材并且在其上沉积。原子氢也可从等离子体扩散到基材并且将非金刚石碳从基材选择性地刻蚀掉，使得可发生金刚石生长。
在使用中，如说明的将复合基材组件置于等离子体室内，将包括含碳气体和含氢气体的工艺气体供给到等离子体室中，将微波供给到等离子体室内以在复合基材组件上方的位置处形成微波等离子体；并且在非平面基材14上生长合成金刚石材料。如先前讨论的，导电耐火防护环6提供了用于微波电场的限定焦点，使得可以在其中可放置一个或多个非平面的基材的区域之上以稳定的方式维持合适强度的等离子体。非平面基材正好位于耐火金属导体的表面下方，使得工件表面处的电场低于对于引起局部故障所需要的电场。
除了上述以外，还可注意的是，在金刚石生长期间导电耐火金属防护物的操作温度影响等离子体聚焦。高的防护物温度使等离子体锁定防护物结构并且随着防护物结构的温度增加至大于1500K，辐射损失有助于使温度更均匀并且进而辅助等离子体在复合基材组件上方更均匀地分布。因此，优选在金刚石生长期间将复合基材组件配置在等离子体室内并且控制生长条件(例如微波功率、气体压力、和/或基材温度)使得防护物结构的温度大于1500K、1700K、1900K或2000K。
利用如上概述的方法，可以制造复合部件，其包含：
非平面基底；
和该非平面基底的表面上的聚晶CVD合成金刚石涂层，
其中该非平面基底具有在投影到平面上时不小于5mm的最长线性尺寸，
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层具有处于5至100μm范围内的厚度，
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度变化不大于该聚晶CVD合成金刚石涂层的平均厚度的75％，排除在该聚晶CVD合成金刚石涂层的外围边缘处的任何逐渐变细，
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层包含在大部分面积的聚晶CVD合成金刚石涂层上方表明微波等离子体CVD合成技术的低sp2碳含量和微米级的共生的金刚石晶粒，排除在该聚晶CVD合成金刚石涂层的外围边缘处的任何逐渐变细，其中该大部分面积是该聚晶CVD合成金刚石涂层的总面积的至少70％、80％、90％、95％、98％，和
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层没有长度延伸大于2mm的裂纹。
可使用适当校准的拉曼光谱学技术测量sp2碳含量。该聚晶CVD合成金刚石涂层包含表明微波等离子体CVD合成技术的不大于0.1％、0.01％或0.001％的sp2碳含量和微米级的共生的金刚石晶粒。即，与其它金刚石合成技术例如热丝相比，微波等离子体CVD合成技术导致高品质聚晶CVD合成金刚石材料。
发现使在聚晶CVD合成金刚石涂层的生长期间sp2碳的形成最小化是重要的，因为sp2碳可不利地影响机械特性例如用于工具应用的耐磨性和用于声学应用的刚度。发现拉曼光谱学为用于测量sp2碳含量的特别有用的技术。非金刚石碳峰包括：1580cm-1－石墨；1350-1580cm-1－纳米微晶石墨；和1550–1500cm-1－非晶碳和石墨相。发现如果在合成金刚石材料的拉曼光谱中sp2碳可见至任何明显的程度，那么该材料将具有较差的机械特性。因此，优选地sp2碳含量低的足以在该材料的拉曼光谱中不展现任何明显的非金刚石碳峰。sp3金刚石拉曼峰存在于约1332cm-1处。根据某些实施方案，使用氦－氖激光器(633nm)作为拉曼激发源产生了具有在1550cm-1附近的sp2碳峰的金刚石拉曼光谱，该sp2碳峰为在减去背景后不大于存在于约1332cm-1处的sp3金刚石拉曼峰的高度的20％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％或0.001％。可通过测量相对于由杂质例如sp2碳所致的峰的局部背景的高度的存在于约1332cm-1处的sp3金刚石拉曼峰的高度来替代性地评估sp2碳的量。根据某些实施方案，使用在785nm处的拉曼激发源产生了具有在约1332cm-1处的sp3碳峰的金刚石拉曼光谱，该sp3碳峰不小于拉曼光谱中的局部背景强度的10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。
该非平面基底可包含凸圆顶，该凸圆顶具有从凸圆顶的边缘延伸的外围裙部，并且聚晶CVD合成金刚石涂层布置在凸圆顶的整个表面上方并且向下延伸至少一部分的外围裙部。例如图6说明了硅圆顶芯70，其包含在其上共形涂覆的均匀的高品质聚晶CVD合成金刚石材料层72，该硅圆顶芯优选包含凸圆顶，该凸圆顶具有从凸圆顶的边缘向下延伸的基本上为柱状的裙部区域。如本文描述的间接等离子体生长技术允许在该凸圆顶上方和向下至少一部分基本上为柱状的裙部区域两者涂覆均匀的高品质聚晶CVD合成金刚石材料层，该金刚石逐渐变细的边缘限制于该基本上为柱状的裙部区域，并且优选限制于不大于该基本上为柱状的裙部区域的长度的50％、40％、30％、20％、10％。该凸圆顶可具有处于5mm至80mm、5mm至50mm、10mm至40mm、15mm至35mm或20mm至30mm范围内的直径。此外，该凸圆顶具有处于10mm至120mm、10mm至80mm、20mm至70mm、30mm至60mm、40mm至55mm或45mm至55mm范围内的曲率半径。
或者，该非平面基底可为包含至少两个表面和布置在所述两个表面之间的边缘或拐角的工具或耐磨零件，其中该聚晶CVD合成金刚石涂层布置在该两个表面的至少一部分上方并且共形涂覆所述边缘或拐角。该边缘或拐角可具有不大于5mm、3mm、1mm、0.5mm或0.1mm的曲率半径。例如，图7说明了切割工具插入件80，其包含围绕其切割边缘共形涂覆的均匀的高品质聚晶CVD合成金刚石材料层82。再次，如本文描述的间接等离子体生长技术允许在切割工具插入件的顶表面上方和向下至少一部分切割工具插入件的侧壁两者涂覆均匀的高品质聚晶CVD合成金刚石材料层，共形涂层布置在顶表面和侧壁之间的切割边缘附近。
在前述的圆顶和工具实例中，聚晶CVD金刚石涂层应厚得足以提供完整和牢固的涂层同时不是太厚而使得将损害功能特性或制造成本。聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度可不小于7μm、10μm、20μm、30μm、50μm或70μm。根据某些优选的实施方案，聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度处于10至70μm、20至60μm或30至50μm范围内。此外，聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度可变化不大于聚晶CVD合成金刚石涂层的平均厚度的60％、50％、40％或30％，排除在聚晶CVD合成金刚石涂层的外围边缘处的任何逐渐变细。
实施例1：涂覆切割工具插入件
将7mm高度、1mm宽度和分别130mm、70mm和20mm直径的三个钽环置于140mm×12mm钨基材载体上，该载体本身位于微波等离子体CVD反应室内的支撑表面上方的隔离线上。将多个碳化钨/6％Co切割工具插入件置于钽环之间的钨基材载体的表面上，使得切割工具插入件的最上部点位于钽环的最上部表面以下。在CH4/H2等离子体中在180托工艺压力下涂覆插入件2小时的时间段。所得的聚晶CVD合成金刚石涂层是均匀的，具有高品质，并且围绕切割插入件的边缘为共形的。
实施例2：制造独立的金刚石弯曲隔膜和圆顶
具有26.3mm的直径、20mm的曲率半径和8mm的高度的包括裙部区域的六个硅芯于安装在载体基材上的相同直径的6mm高的基座上的圆形装置中为等间距的。因此，硅芯延伸至高于载体基材14mm的高度。7mm高度、1mm宽度和外直径分别为10mm和128mm的两个钽环位于芯的圆形装置的任一侧上。钽环位于高度9.6mm的支撑柱状物上，使得该环延伸至高于载体基材16.6mm的高度。因此该钽环在硅芯上方延伸2.6mm。
该结构位于在名义TM011模式中操作的896MHz微波等离子体反应器的基底中心中。在180托的压力下在该结构上建立等离子体。在每个硅芯的外围表面上建立35微米厚度的聚晶CVD金刚石膜并且至硅芯的外柱形截面向下约1mm的距离。在金刚石涂层的裙部区域的激光评级后，将硅芯溶解在HF/HNO3的溶液中以释放独立的CVD金刚石壳结构，该壳结构具有适合用作隔膜或圆顶的性质。
使用柱状裙部区域通过环氧将一个圆顶安装到金属柱状体，将该金属柱状体抽空至低压，证明圆顶作为静态压力窗口的用途。
将另一个圆顶安装在音圈上并且验证其具有超过70kHz的声学中断频率，表明刚性、高品质的金刚石结构。
虽然参考优选的实施方案特别显示和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解可以做出形式和细节上的各种变化而不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (33)

1.使用微波等离子体化学气相沉积(CVD)合成技术采用合成金刚石材料涂覆非耐火的和/或非平面的基材的方法，该方法包括：
形成复合基材组件，该组件包括：
包含上表面的支撑基材；
布置在该支撑基材的上表面上方并且延伸至高于该支撑基材的上表面的高度hg的一个或多个导电耐火防护物；和
布置在该支撑基材的上表面上方并且延伸至高于该支撑基材的上表面的高度hs的一个或多个非耐火的和/或非平面的基材，其中高度hs小于高度hg，其中高度差hg－hs处于0.2mm至10mm范围内；
将该复合基材组件置于微波等离子体CVD反应器的等离子体室内；
将工艺气体供给到等离子体室中，包括含碳气体和含氢气体；
在等离子体室中供给微波以在该复合基材组件上方的位置处形成微波等离子体；和
在该一个或多个非耐火的和/或非平面的基材上生长合成金刚石材料。
2.根据权利要求1的方法，其中高度差hg－hs小于7mm、5mm、4mm或3mm。
3.根据权利要求1或2的方法，其中高度差hg－hs大于0.3mm、0.5mm、1mm、1.5mm或2mm。
4.根据任一项在前权利要求的方法，其中高度差hg－hs处于0.3mm至10mm、0.5mm至7mm、1mm至5mm、1mm至4mm或2mm至3mm范围内。
5.根据任一项在前权利要求的方法，其中该一个或多个导电耐火防护物为连续或不连续环的形式。
6.根据任一项在前权利要求的方法，其中该复合基材组件包含至少两个导电耐火防护物。
7.根据任一项在前权利要求的方法，其中该一个或多个导电耐火防护物由钽、钼、钨或石墨形成。
8.根据任一项在前权利要求的方法，其中将该一个或多个导电耐火防护物配置为旋转对称的并且以等离子体室的中心旋转轴为中心。
9.根据任一项在前权利要求的方法，其中将该复合基材组件配置为旋转对称的并且以等离子体室的中心旋转轴为中心。
10.根据任一项在前权利要求的方法，其中该复合基材组件包含多个非耐火的和/或非平面的基材。
11.根据任一项在前权利要求的方法，其中该复合基材包含同心配置的在其间限定环形区域的两个导电耐火防护物，并且其中多个非耐火的和/或非平面的基材位于两个导电耐火防护物之间的环形区域中。
12.根据任一项在前权利要求的方法，其中该复合基材包含同心配置的在其间限定内环形区域和外环形区域的三个导电耐火防护物，并且其中多个非耐火的和/或非平面的基材位于三个导电耐火防护物之间的内环形区域和外环形区域中。
13.根据任一项在前权利要求的方法，其中该一个或多个非耐火的和/或非平面的基材由非金属材料形成。
14.根据任一项在前权利要求的方法，其中该一个或多个非平面的基材由硅、碳化硅或碳化钨形成。
15.根据权利要求1－13中任一项的方法，其中该一个或多个非耐火的和/或非平面的基材由硅形成。
16.根据任一项在前权利要求的方法，其中在生长之后将该一个或多个非耐火的和/或非平面的基材从合成金刚石材料移除，以产生一个或多个独立的非平面聚晶CVD合成金刚石部件。
17.根据权利要求1－12中任一项的方法，其中该一个或多个非耐火的和/或非平面的基材由金属材料形成并且其中合成金刚石材料形成附着于金属材料的涂层，产生包含涂覆有聚晶CVD合成金刚石材料的金属基底材料的复合非平面部件。
18.复合部件，其包含：
非平面基底：
和该非平面基底表面上的聚晶CVD合成金刚石涂层，
其中该非平面基底具有在投影到平面上时不小于5mm的最长线性尺寸，
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层具有5至100μm范围内的厚度,
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度变化不大于该聚晶CVD合成金刚石涂层的平均厚度的75％，排除在该聚晶CVD合成金刚石涂层的外围边缘处的任何逐渐变细，
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层包含在大部分面积的聚晶CVD合成金刚石涂层上方的表明微波等离子体CVD合成技术的低sp2碳含量和微米级的共生的金刚石晶粒，排除在该聚晶CVD合成金刚石涂层的外围边缘处的任何逐渐变细，其中该大部分面积为该聚晶CVD合成金刚石涂层的总面积的至少70％，和
其中该聚晶CVD合成金刚石涂层没有长度延伸大于2mm的裂纹。
19.根据权利要求18的复合部件，其中该大部分面积是该聚晶CVD合成金刚石涂层的总面积的至少80％、90％、95％或98％。
20.根据权利要求18或19的复合部件，其中该非平面基底包含凸圆顶，该凸圆顶具有从凸圆顶的边缘延伸的外围裙部，并且该聚晶CVD合成金刚石涂层布置在凸圆顶的整个表面上方并且向下延伸至少一部分的外围裙部。
21.根据权利要求20的复合部件，其中该外围裙部包含逐渐变细的边缘，该逐渐变细的边缘形成该外围裙部的不大于50％、40％、30％、20％或10％的长度。
22.根据权利要求20或21的复合部件，其中该凸圆顶具有处于5mm至80mm、5mm至50mm、10mm至40mm、15mm至35mm或20mm至30mm范围内的直径。
23.根据权利要求20－22中任一项的复合部件，其中该凸圆顶具有处于10mm至120mm、10mm至80mm、20mm至70mm、30mm至60mm、40mm至55mm或45mm至55mm范围内的曲率半径。
24.根据权利要求18的复合部件，其中该非平面基底为包含至少两个表面和布置在所述两个表面之间的边缘或拐角的工具或耐磨零件，其中该聚晶CVD合成金刚石涂层布置在该两个表面的至少一部分上方并且共形涂覆所述边缘或拐角。
25.根据权利要求24的复合部件，其中该边缘或拐角具有不大于5mm、3mm、1mm、0.5mm或0.1mm的曲率半径。
26.根据权利要求18－25中任一项的复合部件，其中该聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度不小于7μm、10μm、20μm、30μm、50μm、或70μm。
27.根据权利要求18－26中任一项的复合部件，其中该聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度处于10至70μm、20至60μm或30至50μm范围内。
28.根据权利要求18－27中任一项的复合部件，其中该聚晶CVD合成金刚石涂层的厚度变化不大于该聚晶CVD合成金刚石涂层的平均厚度的60％、50％、40％或30％，排除在该聚晶CVD合成金刚石涂层的外围边缘处的任何逐渐变细。
29.根据权利要求18－28中任一项的复合部件，其中该非平面基底由金属、硅、碳化硅或碳化钨形成。
30.根据权利要求18－29中任一项的复合部件，其中该非平面基底由硅形成。
31.根据权利要求18－30中任一项的复合部件，其中sp2碳含量不大于0.1％、0.01％或0.001％。
32.根据权利要求18－31中任一项的复合部件，其中sp2碳含量使得：当使用氦－氖激光器(633nm)作为拉曼激发源时，该聚晶CVD合成金刚石具有在约1550cm-1处的sp2碳峰的拉曼光谱，该sp2碳峰为减去背景之后不大于存在于约1332cm-1处的sp3金刚石拉曼峰的高度的20％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％或0.001％。
33.根据权利要求18－32中任一项的复合部件，其中sp2碳含量使得：当在785nm处使用拉曼激发源时，该聚晶CVD合成金刚石具有在约1332cm-1处的sp3碳峰的拉曼光谱，该sp3碳峰为不小于该拉曼光谱中的局部背景强度的10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。
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