DE69403698T2

DE69403698T2 - Verfahren zum Polieren/Planieren von Diamanten

Info

Publication number: DE69403698T2
Application number: DE69403698T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Nishibayashi
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2014-03-11
Also published as: DE69403698D1; EP0615004B1; EP0615004A1; US5500077A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Polieren und/oder Glätten von Einkristall-(Monokristall-) Diamanten oder Polykristall-Diamanten, und insbesondere auf ein Verfahren zum Polieren und/oder Glätten von Diamanten, um so ein Diamantensubstrat mit einer Oberfläche bereitzustellen, daß es bei verschiedenen Elementen, Vorrichtungen und Instrumenten, z.B. Schneidgeräten, verschleißfesten Geräten, akustischen Oberflächenwellenbauelementen (SAW), Halbleitereinrichtungen, großflächigen Wärmeableitvorrichtungen verwendbar ist.
Diamant hat nicht nur hervorragende Eigenschaften der Lichtdurchlässigkeit über einen großen Wellenbereich, der sich vom Infrarotbereich bis zum Ultraviolettbereich erstreckt, wobei nur ein Teil des Infrarotbereichs ausgenommen ist, sondern hat auch ausgezeichnete Druckfestigkeit; ferner ist Diamant das härteste Material unter allen Materialien, die es auf der Erde gibt. Daher ist Diamant zum optischen Gebrauch das beste Material, weil es im wesentlichen frei von Kratzern ist.
Außerdem hat Diamant den höchsten Young Modul unter allen Materialien, so daß bei Induzierung einer akustischen Oberflächenwelle sich die Welle mit sehr hoher Geschwindigkeit durch den Diamanten ausbreitet. Daher hat Diamant als ein Material, das bei einem Hochfrequenz-Bandpaßverwendbar ist, um dann für Fahrzeug-Kommunikationssysteme usw. eingesetzt zu werden, große Aufmerksamkeit auf sich gezogen; seine Anwendungsmöglichkeiten werden derzeit untersucht.
Außerdem haben Diamanten die größte Wärmeleitfähigkeit unter allen Materialien; und daher wurde ihre Anwendung bei einem Wärmeableiter für ein Gerät, z.B. einen Halbleiterlaser und eine integrierte Schaltung untersucht.
Darüber hinaus hat es große Aufmerksamkeit auf sich gezogen, Diamanten als Material für eine Vorrichtung zu verwenden, die unter harten Umgebungsbedingungen in stabiler Weise zu betreiben ist, z.B. bei hoher Temperatur, unter Bestrahlung, usw., oder die auch bei hoher Leistung zu betreiben ist.
Ein Grund für die Betriebsfähigkeit von Diamanten bei hoher Temperatur ist ihre Bandlücke in der Größenordnung von 5,5 eV. Anders ausgedrückt, der Intrinsikbereich, d.h. der Temperaturbereich, in dem Halbleiterdiamantträger nicht gesteuert werden können, liegt bei 1400ºC oder darunter.
Als Verfahren zur künstlichen Herstellung von Diamanten wurde bisher ein Ultrahochdruck-Syntheseverfahren verwendet; allerdings wurde in neuerer Zeit ein Diamantkristall unter Verwendung eines Dampfphasen-Syntheseverfahrens synthetisiert. Unter diesen Umständen wurde die Anwendung von Diamanten bei optischen Materialien, Halbleitermaterialien, usw. in steigendem Umfang erwartet.
Wenn neuerdings Diamanten bei akustischen Oberflächenwellen- Bauelementen, Halbleitergeräten, Wärmeableitern für verschiedene Vorrichtungen oder dergleichen, eingesetzt werden, wird verlangt, daß Diamanten ein Material bereitstellen, das im Vergleich zu dem des Standes der Technik eine große Oberfläche aufweist und das Hochglanz- Eigenschaften und/oder Glätte aufweist und das für eine ultrafeine Mikrofertigung geeignet ist.
Die Oberfläche von künstlichen Diamanten, die durch das Ultrahochdruck-Syntheseverfahren oder das Dampfphasen- Syntheseverfahren produziert werden, hat im allgemeinen eine beachtlich große Rauheit von etwa 1000 µm. Dementsprechend ist es in einem solchen Fall notwendig, den Diamanten zu polieren, um eine glatte Oberfläche bereitzustellen.
Allerdings sind, wie dies oben beschrieben wurde, Diamanten das härteste Material unter allen Materialien, und es ist nicht einfach, Diamanten unter Bereitstellung einer glatten Oberfläche zu polieren.
Bisher wurde die Oberfläche von Diamanten hauptsächlich durch Verwendung eines maschinellen (oder mechanischen) Verfahrens poliert.
Spezifische Beispiele für eine solche maschinelle Bearbeitung umfassen ein Schälpolierverfahren, bei dem eine Diamantenoberfläche, die Unebenheiten aufweist, einer groben Bearbeitung unter Einsatz physikalischer Mittel wie z.B. einer Schleifmaschine unterworfen wird; sie dann unter Verwendung von Diamantschleifpartikeln poliert wird, und danach eine Diamantenkomponente, die im unebenen Teil an der Diamantenoberfläche vorhanden ist, durch Hochgeschwindigkeitsreiben bei hoher Temperatur geschmolzen wird, wodurch die Oberfläche des Diamanten geglättet wird.
Das herkömmliche Polierverfahren, wie es oben beschrieben ist, kann eine relativ gute Spiegeloberfläche liefern. Allerdings basiert dieses Verfahren auf einem Polieren durch direkte Berührung, und daher hängt die resultierende Polierleistung in großem Umfang von verschiedenen Bedingungen oder Zuständen eines Materials oder Substrats, das zu polieren ist, ab, z.B. von der Art des Materials, dem Ausmaß des Verziehens, der Fläche, der Dicke des Substrats.
Wenn beispielsweise ein Diamantfilm auf einem Dünnfilm- Siliziumsubstrat ausgebildet ist, wird das Verziehen beachtlich, sobald die Fläche des Diamantfilms vergrößert ist; das Ausmaß des Verziehens kann in einigen Fällen mehrere 10 µm erreichen. In einem solchen Fall kann das Substrat dann, wenn mechanischer Druck durch das Kontaktpolieren auf das Substrat angewendet wird, brechen. Wie oben beschrieben wurde, gibt es im Fall des mechanischen Polierens eine bestimmte Grenze hinsichtlich der Abmessungen oder Größe eines Poliergerätes oder eine Polierplatte, der Dicke eines Diamantsubstrats, das zu polieren ist, usw.; und daher ist der Diamantfilm, der einem mechanischen Polieren unterworfen werden kann, in der Praxis auf einen beschränkt, der eine geringe Größe hat. Dementsprechend ist es schwierig, einen Diamantfilm zu polieren, der auf einem großflächigen Substrat oder einem großen Substrat ausgebildet ist.
Die japanische Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. Hei 2-26900 (d.h. Nr. 26900/1990) offenbart ein Verfahren, in dem ein Metall wie z.B. Eisen als Poliermaterial verwendet wird und eine Diamantschicht, die mit Eisen reagiert hat, entfernt wird. Allerdings verwendet dieses Verfahren noch ein Poliergerät des Kontakttyps; und daher sind die oben aufgeführten Probleme, die beim Kontaktpolieren auftreten, noch nicht gelöst.
Dagegen offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. Sho 64-68484 (d.h. Nr. 68484/1989) ein Verfahren, in dem ein Ionenstrahl, usw., nach einem Nichtkontaktmodus auf die Oberfläche von Diamanten angewendet wird, um dadurch die Oberfläche des Diamanten zu glätten. Die Eigenschaften einer Spiegeloberfläche des Diamanten können durch Anwendung eines solchen Verfahrens verbessert werden. Allerdings ist die resultierende Glätte entschieden schlechter als jene, die durch das oben beschriebene Kontaktpolieren erhältlich ist, und es ist unmöglich, den resultierenden Diamantfilm, der nach diesem Verfahren geglättet wurde, bei einer Mikrofertigung usw. zu verwenden.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 64-62484 (d.h. 62484/1989) offenbart ein ähnliches Verfahren, in dem ein amorpher Kohlenstofffilm, der einem Diamantfilm entspricht, auf einem Diamantfilm ausgebildet wird, wobei ein CVD- Verfahren (= chemical vapor deposition = chemische Dampfabscheidung) angewendet wird, und das resultierende Produkt einer "Rückseitenätz" Behandlung unterzogen wird (d.h. der resultierende Diamant wird an der Seite des flachen amorphen Kohlenstofffilms, der in der oben beschriebenen Weise gebildet wurde, einem Ätzen unterzogen). Allerdings hat die nach diesem Verfahren bereitgestellte Diamantoberfläche eine beträchtlich hohe Rauheit, und es kann kaum eine ausreichende Glätte erzielt werden. Dementsprechend ist es schwierig, den auf diese Weise bereitgestellten Diamantfilm einer Mikrofertigung zuzuführen. Darüber hinaus nimmt in diesem Verfahren die Bildung des amorphen Kohlenstofffilms, der eine relativ große Dicke hat, einen langen Zeitraum in Anspruch, und daher ist dieses Verfahren im Hinblick auf die Produktionskosten nicht erstrebenswert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Polieren/Glätten von Diamanten, das die Probleme, wie sie oben beschrieben sind, gelöst hat.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Polieren/Glätten von Diamanten, das fähig ist, in einem kurzen Zeitraum eine Diamantenoberfläche bereitzustellen, auf der eine Mikrostruktur wie z.B. feine Linien oder eine Verdrahtung in stabiler Weise gebildet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Polieren/Glätten von Diamanten, das fähig ist, ungeachtet verschiedener Zustände oder Bedingungen eines Substrates, das zu polieren oder zu glätten ist, wie z.B. Material, Grad des Verziehens, Fläche und Dicke des Substrats in einem Nichtkontakt-Verfahren eine Diamantenspiegeloberfläche bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Polieren/Glätten von Diamanten, das mit niedrigen Kosten eine Diamantenoberfläche bereitstellen kann, die fähig ist, einer Mikrofertigung (insbesondere einer ultrafeinen Mikrofertigung) unterworfen zu werden.
Diese Aufgaben werden mit dem Verfahren, wie es in den Ansprüchen 1-10 beansprucht ist, gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Glätten von Diamanten bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt:
Auftragen eines Fluid-Beschichtungsmaterials, das ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, auf eine Diamantenoberfläche, die Unebenheiten aufweist; und Entfernen der Beschichtung und der Unebenheiten der Diamantenoberfläche durch Ätzen unter Bedingungen, daß sowohl die Beschichtung wie auch der Diamant geätzt werden können, wodurch die Oberfläche des Diamanten geglättet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Polieren von Diamanten bereit, das die folgenden Schritte umfaßt:
Tropfen eines flüssigen Beschichtungsagenses, das ein Material, das sich von Diamanten unterscheidet, enthält, auf eine Diamantenoberfläche, die Unebenheiten aufweist, und Härten des Beschichtungsagenses unter Bildung einer Beschichtung, die eine sphärische oder eine kuppelartige Oberfläche hat, auf der Oberfläche des Diamanten; und
Entfernen der Beschichtung und der Unebenheiten der Diamantenoberfläche durch Trockenätzen unter Bedingungen, daß sowohl die Beschichtung als auch der Diamant geätzt werden können, wodurch eine sphärische oder eine kuppelartige Diamantenoberfläche bereitgestellt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Glätten von Diamanten bereit, das die folgenden Schritte umfaßt: einen ersten Schritt einer Bildung einer glatten Beschichtung, die ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, auf der Diamantenoberfläche;
einen zweiten Schritt eines Unterwerfens des Diamanten einer Ionenimplantation durch die Beschichtung, um einen Teil des Diamanten zu denaturieren, und
einen dritten Schritt eines Entfernens der Beschichtung und eines Entfernens des denaturierten Teils von dem Diamanten.
In dem oben beschriebenen Verfahren zum Glätten von Diamanten können der erste, zweite und dritte Schritt, wenn gewünscht, wiederholt werden, so daß die resultierende Glätte der Diamantenoberfläche weiter verbessert werden kann.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
Die vorliegende Erfindung wird aus der unten angegebenen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Erläuterung angeführt sind und die damit nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung angesehen werden, besser verständlich.
Ein weiterer Umfang der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der nachfolgend angeführten detaillierten Beschreibung offensichtlich werden. Allerdings sollte es selbstverständlich sein, daß die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschreiben, nur zum Zwecke der Erläuterung aufgeführt sind; denn verschiedene Änderungen und Modifikationen im Sinne und Schutzumfang der Erfindung werden dem Fachmann auf diesem Gebiet aus der detaillierten Beschreibung offensichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figuren 1-3 sind schematische Schnittdarstellungen, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Polieren von Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Figuren 4 und 5 sind schematische Schnittdarstellungen, die eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Polieren von Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Figuren 6 und 7 sind schematische Schnittdarstellungen, die eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Polieren von Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Figuren 8 und 9 sind schematische Schnittdarstellungen, die eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Polieren von Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Figuren 10-15 sind schematische Schnittdarstellungen, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Glätten von Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, und zwar in der Reihenfolge der Schritte, die das Glättungsverfahren bilden.
Figuren 16-21 sind schematische Schnittdarstellungen, die eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Glätten von Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, und zwar in der Reihenfolge der Schritte, die das Glättungsverfahren bilden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DIAMANTEN

Die Arten der Diamanten, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind nicht besonders beschränkt. Genauer ausgedrückt, das Verfahren zum Polieren und/oder Glätten gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf verschiedene Arten von Diamanten anwendbar, um so ihre Oberfläche zu glätten und/oder zu polieren. Beispiele für solche Diamanten können folgende umfassen: natürliche Diamanten, Diamanten, die eine Masse an Einzelkristallen, welche unter Verwendung eines Hochdrucksyntheseverfahrens künstlich hergestellt sind, enthalten; Diamanten, die einen Dünnfilm-Polykristall oder einen Dünnfilm-Einzelkristall, der an einem vorher bestimmten Substrat, usw., künstlich unter Verwendung eines Dampfphasen- Syntheseverfahrens, usw. gebildet wird, umfassen.

BESCHICHTUNG

Die Beschichtung (oder der dünne Film), der auf der Oberfläche eines Diamanten auszubilden ist, um die Diamantenoberfläche zu glztten oder zu polieren, kann unter Verwendung eines oder mehrerer Materialien, die unter verschiedenen Materialien außer Diamanten ausgewählt werden, gebildet werden. Zusätzlich kann eine solche Beschichtung unter Verwendung verschiedener Verfahren ausgebildet werden. Spezifische Beispiele für das oben genannte Verfahren können folgende umfassen: ein Verfahren, in dem ein flüssiges Beschichtungsmaterial, das ein Material, das sich von Diamanten unterscheidet, auf eine Diamantenoberfläche aufgetragen wird, um so Unebenheiten an der Oberfläche des Diamanten auszufüllen oder zu besetzen, und die resultierende Beschichtung fest werden oder gehärtet wird, z.B. durch Verdampfung eines Lösungsmittels, das Bestandteil des flüssigen Beschichtungsmaterials ist; ein Verfahren (d.h. ein Sol-Gel-Verfahren), in dem ein Beschichtungsmaterial in einem Solzustand auf eine Diamantenoberfläche aufgetragen wird, und die resultierende Beschichtung unter Festwerden in einen Gelzustand übergeführt wird, um so eine glatte Oberfläche zu bilden. Auf diese Weise kann relativ leicht eine Beschichtung zum Zwecke des Glättens (d.h. zum Zwecke der Bildung einer Beschichtung mit einer ebenen Oberfläche) ausgebildet werden.
Wenn die Beschichtung unter Verwendung eines flüssigen Materials gebildet wird, ist es bevorzugt, daß eine geeignete Menge des flüssigen Materials auf die Diamantenoberfläche, die zu glätten ist, aufgetropft wird, und das Beschichtungsmaterial einer Schleuderbeschichtung (Rotationsbeschichtung) unterzogen wird, wobei eine Schleuderapparatur oder dergleichen verwendet wird.
In der vorliegenden Erfindung kann das Material, das anders als Diamant ist, und das zur Bildung einer Beschichtung verwendet wird, vorzugsweise ein Material sein, das fähig ist, eine relativ stabile Oberfläche im wesentlichen ohne Unebenheiten zu bilden. Spezifische Beispiele für ein solches Material können folgende umfassen: ein Material, das als Hauptkomponente ein organisches Material umfaßt, welches Silizium (Si), Bor (B) oder dergleichen enthält; und ein Material, das als Hauptkomponente ein anorganisches Material umfaßt, welches Silizium (Si), Bor (B) oder dergleichen enthält.
Als Material für die Beschichtungsbildung, das hauptsächlich ein anorganisches Material enthält, welches Si, B, usw. enthält, können eine anorganische Siliziumverbindung, eine anorganische Borverbindung, usw. genannt werden. Wenn beispielsweise eine Beschichtung, die eine anorganische Siliziumverbindung oder eine anorganische Borverbindung enthält, in Übereinstimmung mit einem Sol-Gel-Verfahren gebildet wird, wird ein Sol des SiO&sub2;-Typs oder des B&sub2;O&sub3;-Typs, usw. auf eine Diamantenoberfläche mittels Schleuderbeschichtung unter Verwendung einer Schleuderapparatur oder dergleichen aufgetragen, und die resultierende Solschicht wird dann z.B. unter Erwärmen in eine Gelschicht umgewandelt. In diesem Fall kann in einfacher Weise eine Beschichtungsflüssigkeit des SiO&sub2;-Typs, die in einem Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung zu verwenden ist, verwendet werden.
Als Material zur Beschichtungsbildung, das hauptsächlich ein organisches Material enthält, kann z.B. ein relativ billiges Polyimidmaterial, das in einem Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung verwendet werden kann, eingesetzt werden. Allerdings ist das in der vorliegenden Erfindung verwendbare Material nicht auf ein derartiges Polyimidmaterial beschränkt, sondern es kann mindestens ein Material, das aus anderen organischen Polymeren ausgewählt ist, verwendet werden.
Das Material, das hauptsächlich ein organisches Material enthält, welches Si, B oder dergleichen enthält, kann vorzugsweise ein flüssiger Photoresist wie z.B. ein wasserlöslicher Kolloidtyp, ein Polyzimtsäuretyp, ein zyklisierter Kautschuk-Typ und ein Chinondiazidtyp sein.

TROCKENÄTZEN

In der vorliegenden Erfindung kann ein Ätzen durch reaktive Ionen (reactive ion etching = RIE) besonders bevorzugt als Trockenätzverfahren eingesetzt werden. Außerdem kann das Trockenätzverfahren auch ein anderes Verfahren wie z.B. Plasmaätzen und Ionenstrahlätzen sein. Durch Anwendung irgendeines dieser Ätzverfahren kann ein ähnlicher Glättungseffekt erzielt werden.
Das Gas, das beim Trockenätzen zu verwenden ist, kann ein Gas oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren Arten, ausgewählt aus normalen Ätzgasen wie z.B. Ar, He, CF&sub4;, DHF&sub3;, SF&sub6;, BCl&sub3; und CHCl&sub3; sein. Es kann auch ein Gemisch eingesetzt werden, das mindestens ein Ätzgas, wie es oben beschrieben ist, und eine geringe Menge an O&sub2;, N&sub2;O, N&sub2; oder dergleichen enthält.
In der vorliegenden Erfindung können die Bedingungen, unter denen sowohl die Beschichtung wie auch der Diamant zur Zeit des Trockenätzens geätzt werden können, grundsätzlich durch Reduzierung des Ätzselektivitätsverhältnisses zwischen der Beschichtung und dem Diamanten, d.h. dem Verhältnis (Ätzgeschwindigkeit für die Beschichtung) / (Ätzgeschwindigkeit für den Diamanten) bereitgestellt werden.
In der vorliegenden Erfindung kann das Ätzselektivitätsverhältnis vorzugsweise im Bereich von 1:2 bis 2:1 liegen. Es ist ferner bevorzugt, daß das Selektivitätsverhältnis praktisch 1:1 ist (d.h. in einem Bereich von 0,8:1 bis 1:0,8, besonders bevorzugt 0,9:1 bis 1:0,9).
Wenn das Trockenätzen beispielsweise durch Verwendung eines Gassystems, das Ar mit O&sub2; vermischt enthält, durchgeführt wird, kann das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung und dem Diamanten auf im wesentlichen 1:1 eingestellt werden, indem die Menge an O&sub2;, das dem Ar zugesetzt wird, auf etwa 0 - 10% (bezogen auf das Volumen oder die Strömungsgeschwindigkeit) eingestellt wird.

IONENIMPLANTATION

Erfindungsgemäß kann eine Ionenimplantation ein einfacher Weise nach einer üblichen Ionenimplantationstechnik durchgeführt werden.
Das Element, das für die Ionenimplantation verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt, es kann irgendein Element in passender Weise eingesetzt werden. Das Ion, das für diesen Zweck verwendet wird, kann vorzugsweise eines sein, das eine ausreichende Masse hat, welche den Kristallzustand (oder die Kristallstruktur) des Diamanten bei der Ionenimplantation zerstört, um so den Diamanten zu denaturieren, und das eine Größe hat, die zum Zeitpunkt der Ionenimplantation tief in den Diamanten eingeführt wird. Speziell können Ar, Ne, He, Al, Xe, Cu oder dergleichen bevorzugt für einen solchen Zweck eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß kann die Beschichtung auf dem Diamanten so ausgebildet werden, daß zur Zeit des Ionenimplantationsverfahrens der Endquerschnitt des Diamanten hinsichtlich der implantierten Ionen (A) im wesentlichen dem Endquerschnitt der Beschichtung hinsichtlich der implantierten Ionen (B) entspricht. Genauer ausgedrückt, das Verhältnis des oben erwähnten Endquerschnitts (B/A) kann vorzugsweise 0,1 ≤ B/A ≤ 10, bevorzugter 0,9 ≤ B/A ≤ 1,1 sein
Der Ausdruck "Endquerschnitt", der hier verwendet wird, ist als Wert (Quotient) definiert, der durch Dividieren des Energieverlustes der implantierten Ionen durch die Anzahl von Atomen oder Molekülen pro Volumeneinheit erhalten wird, wobei der Energieverlust eine Energiemenge ist, die von den implantierten Ionen aufgrund der Wechselwirkung mit der Beschichtung oder dem Diamanten und den implantierten Ionen, die in die Beschichtung oder den Diamanten eindringen, verloren wird. Wenn der Endquerschnitt des Diamanten bezüglich der implantierten Ionen im wesentlichen dem Endquerschnitt der Beschichtung bezüglich der implantierten Ionen entspricht, kann der Bereich (d.h. die Strecke, die ein ionisierendes Partikel in ein Medium eindringen kann, bevor seine Energie zu dem Punkt abfällt, an dem das Partikel nicht länger eine Ionisierung erzeugt) der implantierten Ionen, die in den Diamanten eingeführt sind, dem Bereich der implantierten Ionen, die in die Beschichtung eingeführt sind, mit hoher Reproduzierbarkeit gleich gemacht werden.
Der Endquerschnitt der Beschichtung hinsichtlich der implantierten Ionen kann relativ einfach eingestellt werden, indem eine geeignete Menge eines Metallelements einem Material, das zur Ausbildung der Beschichtung verwendet wird, zugesetzt wird und das Metallelement und das Material homogen vermischt werden.
Bevorzugte Beispiele für das Metallelement, das für diesen Zweck zuzusetzen ist, können Mg, Al, Ti, W, Mo, Au, Pt, usw. umfassen. Die Menge des Metallelements kann durch Computersimulation auf der Grundlage des Materials, das die Beschichtung bildet, der Art des implantierten Ions und der Art des Metallelements, das dem Beschichtungsmaterial zugesetzt wird, bestimmt werden.

ENTFERNUNG DER BESCHICHTUNG

In der vorliegenden Erfindung kann die Beschichtung unter Verwendung eines Entfernungsverfahrens, das in geeigneter Weise aus verschiedenen Verfahren wie z.B. einem chemischen und/oder einem physikalischen Ätzverfahren entsprechend dem Material, das die Beschichtung bildet, und einer chemischen Behandlung unter Verwendung eines Entfernungsagenses, Haftfläche (Fluorwasserstoffsäure), usw. ausgewählt werden kann, entfernt werden.

ENTFERNUNG DES DENATURIERTEN TEILS DES DIAMANTEN

Erfindungsgemäß kann der denaturierte Teil des Diamanten unter Verwendung eines Trockenätzverfahrens oder eines chemischen Naßätzverfahrens entfernt werden. Durch Verwendung der oben beschriebenen Ätzverfahren können ähnliche Effekte erzielt werden.
Das Trockenätzverfahren, das zu diesem Zweck eingesetzt wird, kann vorzugsweise ein Plasmaätzverfahren sein, wobei eine Gasentladung unter Verwendung eines Gases wie Wasserstoff, Sauerstoff und Halogen angewendet wird. Dagegen kann das Naßätzverfahren vorzugsweise ein Ätzverfahren sein, das eine Chromsäurebehandlung anwendet.

GRAD DES GLÄTTENS ODER POLIERENS

Erfindungsgemäß kann die resultierende Glätte (oder Rauheit) einer Diamantenoberfläche beispielsweise auf der Basis von RMax oder Ra (Oberflächenrauheit gemäß japanischem Industriestandard (HIS) B 0601-1970) beurteilt werden. Wenn RMax einer Diamantenoberfläche vor einem Glätten oder Polieren durch C (µm) bezeichnet wird und RMax der Diamantenoberfläche nach einem Glätten oder Polieren mit D (µm) bezeichnet wird, kann das Verhältnis (D/C) vorzugsweise nicht größer als 1/3, bevorzugter nicht größer als 1/5 (besonders bevorzugt nicht größer als 1/10) sein.

VERFAHREN DES POLIERENS EINES DIAMANTEN

Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Polieren von Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Mechanismus dafür werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1-3 beschrieben.
In diesem Verfahren zum Polieren von Diamanten, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein synthetischer Diamantenfilm 2 an einem vorher bestimmten Substrat (z.B. einem Siliziumsubstrat) angeordnet. Im allgemeinen hat der Diamantfilm 2 bestimmte Unebenheiten (Rauheit) auf seiner gesamten Oberfläche. In diesem Schritt wird eine flache Beschichtung, die ein Material enthält, das nicht aus Diamanten ist, auf einer solchen Oberfläche des Diamantenfilms 2 ausgebildet.
Durch die Bildung der Beschichtung wird der unebene Teil über die gesamte Oberfläche des Diamanten 2 mit der Beschichtung 3 überzogen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, und Grübchen oder Höhlungen, die die Oberflächenunebenheit bilden, werden mit dem Material der Beschichtung 3 ausgefüllt oder besetzt. Das Ergebnis ist, daß die Beschichtung 3, die eine ebene Oberfläche hat, im wesentlichen ungeachtet der Unebenheiten der Oberfläche des Diamantfilms 2 ausgebildet wird.
Danach wird das resultierende Produkt einem Trockenätzverfahren von der Seite der Beschichtung 3, die eine im wesentlichen ebene Oberfläche hat, aus unterworfen, und zwar unter Ätzbedingungen, bei denen sowohl die Beschichtung 3 wie auch der Diamant 2 geätzt werden können, und in einer Atmosphäre, die ein vorher festgelegtes Gas enthält (z.B. unter Bedingungen, daß das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung 3 und dem Diamanten 2 im wesentlichen 1:1 ist) und in einer Art und Weise, daß das Ätzen von der geglätteten Oberfläche der Beschichtung 3 aus begonnen wird.
Durch das oben beschriebene Verfahren wird, während im wesentlichen eine hohe Ebenheit aufrecht erhalten wird, zunächst die Beschichtung 3 entfernt und dann werden sowohl die Beschichtung 3 wie auch der unebene Teil der Oberfläche des Diamanten 2 von dem Substrat 1 entfernt (z.B. gleichzeitig), wodurch die Oberfläche des Diamanten 2 geglättet wird.
Das Ergebnis, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist das, daß die Beschichtung 3 und das meiste der Unebenheiten, die vorher auf der gesamten Oberfläche des Diamanten 2 vorhanden waren, schließlich entfernt sind und eine ebene und hochglänzende Oberfläche 4 des Diamanten 2 bereitgestellt werden können.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zum Polieren von Diamanten wird nun anhand der Figuren 4 und 5 beschrieben.
Zunächst wird ein Substrat 10, das einen Diamanten umfaßt, bereitgestellt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Das Diamantensubstrat 10 hat normalerweise Unebenheiten auf seiner Oberfläche. Ein flüssiges Beschichtungsagens, das ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, wird auf die gesamte Oberfläche des Substrats, das den Diamanten 10 enthält, getropft, dann wird das Beschichtungsagens gehärtet, wodurch eine Beschichtung 11 mit einer sphärischen Oberfläche gebildet wird.
Durch dieses Verfahren werden die Unebenheiten, die auf der Oberfläche des Diamantensubstrats 10 vorhanden sind, mit der Beschichtung 11 überdeckt, und Grübchen, die Unebenheiten bilden, werden mit dem Material der Beschichtung 11 ausgefüllt. Das Ergebnis ist, daß die Beschichtung 11, die eine glatte Oberfläche hat, im wesentlichen ohne Beachtung des Ausmaßes der Unebenheit der Oberfläche des Diamantensubstrats 10 ausgebildet werden kann.
Danach wird das resultierende Produkt von der Seite der sphärischen Oberfläche der Beschichtung 11 aus unter Ätzbedingungen, bei denen sowohl die Beschichtung 11 als auch der Diamant 10 geätzt werden kann, in einer Atmosphäre, die ein vorher bestimmtes Gas enthält, einem Trockenätzen unterzogen (z.B. unter Bedingungen, bei denen das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung 11 und dem Diamanten 10 im wesentlichen 1:1 ist), und zwar in einer Weise, daß das Ätzen von der sphärischen Oberfläche der Beschichtung 11 aus beginnt.
Durch das oben beschriebene Verfahren wird zunächst die Beschichtung 11 entfernt, und dann werden die Beschichtung 11 und die Unebenheiten der Oberfläche des Diamanten 10 von dem Diamantensubstrat 10 (z.B. in gleichzeitiger Weise) entfernt, wodurch eine sphärische polierte Oberfläche des Diamanten 10 bereitgestellt wird.
Das Ergebnis ist, daß schließlich eine Diamantenlinse 12, die in Fig. 5 dargestellt ist und die eine sphärisch polierte Diamantenoberfläche hat, bereitgestellt werden kann.
Wenn die rückseitige Oberfläche des Diamantensubstrats 10 auch noch in der gleichen Weise, wie dies oben beschrieben ist und wie es in Fig. 8 dargestellt ist, poliert wird, kann eine Diamantenlinse 14 mit zwei Oberflächen, die sphärisch poliert sind, bereitgestellt werden, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist.
Als nächstes wird eine Ausführungsform des Verfahrens zum Glätten von Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Mechanismus dafür unter Bezugnahme auf die Fig. 10-15 beschrieben.
In dieser Ausführungsform des Diamantenglättungsverfahrens wird eine Beschichtung 30, die ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, und die eine ebene Oberfläche hat, an einer Oberfläche 25 eines Diamanten 20 ausgebildet, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.
Wie in Fig. 11 dargestellt ist, werden durch dieses Verfahren Unebenheiten, die auf der Oberfläche 25 des Diamanten 20 vorhanden waren, mit der Beschichtung 30 überzogen; und Grübchen, die die Unebenheiten bilden, werden mit dem Material der Beschichtung 30 ausgefüllt, wodurch eine ebene Beschichtungsoberfläche 35 bereitgestellt wird. Die Beschichtung 30 kann so ausgebildet werden, daß sie im wesentlichen ungeachtet der auf der Oberfläche 25 des Diamanten 20 verbleibenden Unebenheiten eine ebene Oberfläche hat, so daß die Dicke der Beschichtung 30 entsprechend dem Bereich (oder der Position) der Oberfläche des Diamanten unterschiedlich ist.
Folglich wird eine Ionenimplantation an dem Diamanten 20 durch das Medium der Beschichtung 30, die die ebene Oberfläche 35 hat, von der Seite der Beschichtung 30 aus durchgeführt, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Bei diesem Verfahren gehen die injizierten Ionen 40 durch die Beschichtung 30 und werden dann gleichmäßig in die gesamte Oberfläche des Diamanten 20 eingeführt.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, werden die injizierten Ionen 40, die durch einen Bereich 100 der Beschichtung 30, der eine relativ große Dicke hat, gehen, in den Diamanten 20 eingeführt, um so einen relativ flachen Teil im Inneren des Diamanten zu erreichen. Dagegen bilden die injizierten Ionen 40, die durch einen Bereich 105 der Beschichtung 30, der eine relativ geringe Dicke hat, gehen, in den Diamanten 20 eingeführt, um so einen relativ tiefen Teil im Inneren des Diamanten 20 zu erreichen.
Wie in Fig. 14 dargestellt ist, wird in einem Teil des Diamanten 20, in den die injizierten Ionen 40 eingeführt sind, die Kristallstruktur eines Diamanten durch den Ionenaufprall zerstört, so daß der Diamant denaturiert wird. Der Diamant wird in einem solchen Teil beispielsweise in einen amorphen oder Graphit-Zustand umgewandelt.
Anschließend wird die ganze Beschichtung 30 von der Oberfläche 25 des Diamanten 20 entfernt, auch die Teile 45, die durch die Ionenimplantation denaturiert wurden, werden entfernt. Durch dieses Verfahren werden die meisten Teile, die relativ große Unebenheiten aufweisen und die an der Oberfläche 25 des Diamanten 20 vorhanden waren, als Teile 45, die den denaturierten Diamanten enthalten, entfernt, und es wird eine glatte Oberfläche 26 freigelegt.
In dieser Ausführungsform des Glättungsverfahrens kann das Glättungsverfahren, wie es oben beschrieben ist, für den Fall, daß der gewünschte Glättegrad an der Oberfläche 26 des Diamanten 20 durch einen Zyklus des Glättungsverfahrens nicht erzielt wird, ein- oder mehrmals wiederholt werden, um kleine Unebenheiten, die auf der Diamantenoberfläche zurückbleiben, weiter zu glätten. Das Ergebnis ist, daß ein Diamantenfilm mit glatterer Oberfläche in einfacher Weise erhalten werden kann.
In einer solchen Ausführungsform des Verfahrens zum Glätten von Diamanten kann eine Beschichtung 31, die eine ebene Oberfläche hat, auf einer Oberfläche 25 eines Diamanten 20 derart ausgebildet werden, daß der Endquerschnitt des Diamanten hinsichtlich der injizierten Ionen praktisch dem Endquerschnitt der Beschichtung hinsichtlich der injizierten Ionen gleich gemacht wird, indem eine Spurenmenge eines Metallelements zu dem Material gegeben wird, das die Beschichtung 31 bildet; dies ist in Fig. 16 dargestellt.
Wie in Fig. 17 dargestellt ist, werden durch dieses Verfahren die Unebenheiten, die auf der Oberfläche 25 des Diamanten 20 vorhanden sind, mit der Beschichtung 31 überzogen und mit dem Material, das die Beschichtung 31 bildet, ausgefüllt. Das Ergebnis ist, daß eine ebene Oberfläche 36 der Beschichtung 31 bereitgestellt werden kann.
Anschließend erfolgt, wie in Fig. 18 dargestellt ist, die Ionenimplantation an dem Diamanten 20 durch das Medium der Beschichtung 31, die eine geglättete Oberfläche 36 hat, hindurch. In diesem Verfahren gehen die injizierten Ionen 40 durch die Beschichtung 31 und werden dann im wesentlichen gleichmäßig in die gesamte Oberfläche des Diamanten 20 eingeführt.
Wie in Fig. 19 dargestellt ist, werden zu dieser Zeit die injizierten Ionen 40 wirksam eingeführt, so daß sie im wesentlichen von der Beschichtungsoberfläche 36 aus in allen Diamantbereichen dieselbe Tiefe erreichen, da der Endquerschnitt des Diamanten 20 hinsichtlich der injizierten Ionen 40 praktisch dem Endquerschnitt der Beschichtung 31 hinsichtlich der injizierten Ionen entspricht.
Durch dieses Verfahren wird die Kristallstruktur des Diamanten durch den Ionenaufprall unter Denaturierung in den Bereichen 45 des Diamanten, in welche die injizierten Ionen 40 im wesentlichen bis zur selben Tiefe von der Beschichtungsoberfläche 36 aus eingeführt wurden, zerstört.
Das Ergebnis ist, daß der Diamant in diesen Teilen in einen amorphen oder Graphit-Zustand umgewandelt wird.
Anschließend wird die Gesamtheit der Beschichtung 31 von der Oberfläche des Diamanten 20 entfernt; auch die Teile 45, in denen der Diamant durch Ionenimplantation denaturiert wurde, werden entfernt.
Durch dieses Verfahren werden, wie in Fig. 21 gezeigt ist, relativ große Unebenheiten, die an der Oberfläche 25 des Diamanten 20 vorlagen, als Diamant-denaturierte Teile 45 entfernt. Das Ergebnis ist, daß durch nur einen Zyklus des Glättungsverfahrens, wie es oben beschrieben ist, ein Diamant mit sehr glatter Oberfläche 27 erhalten werden kann.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter anhand von Beispielen beschrieben.

BEISPIELE

BEISPIEL 1

Ein Polykristall-Diamanten-Film, der eine Dicke von 10 µm hatte und der auf einem Siliziumsubstrat mit den Abmessungen 7,62 cm x 7,62 cm (3 inches x 3 inches) ausgebildet worden war, wurde als Substrat verwendet. Bei Messung der durchschnittlichen Oberflächenrauheit Ra der Oberfläche des Diamanten wurde festgestellt, daß sie 2000 Å (Angström, d.h. 200 nm) war.
Ein Beschichtungsagens (X-Si-(OH)n) (Handelsname: OCD, hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo K.K.), das hauptsächlich eine anorganische Siliziumverbindung enthielt, wurde durch Schleuderbeschichtung mit 2000 Upm auf das oben erwähnte Diamantensubstrat aufgetragen; die resultierende Beschichtung wurde dann 30 Minuten einem Trocknen bei 400 ºC unterworfen, wodurch eine Beschichtungsschicht auf dem Diamantensubstrat ausgebildet wurde. Die Dicke der auf diese Weise erhaltenen Beschichtungsschicht betrug 6000 Å.
Dieses Substrat wurde dann in eine Trockenätzapparatur gestellt, und das Substrat wurde unter Verwendung von Ar-Gas (100%) geätzt. Die Ätzgeschwindigkeit betrug sowohl für die Beschichtung als auch für den Diamanten 250 Å/min; das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung und dem Diamanten war 1:1. Wenn das Ätzen 40 Minuten lang durchgeführt wurde, waren die Beschichtung und die Unebenheiten der Diamantenoberfläche geätzt, wodurch ein Diamantfilm mit einer Hochglanzoberfläche bereitgestellt wurde, die eine durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra von 100 Å hatte.
Auf dem auf diese Weise erhaltene Diamantensubstrat wurde unter Verwendung eines Resists mit Hilfe einer Ultraviolettstrahlen-Reduktionsprojektions Belichtungsapparatur ein feines Muster gebildet. Im Resultat wurde ein Muster von 0,5 µm erhalten.

BEISPIEL 2

Ein Polykristall-Diamanten-Film mit einer Dicke von 10 pm, der auf einem Siliziumsubstrat, das die Abmessungen 7,62 cm x 7,62 cm (3 inches x 3 inches) hatte, ausgebildet worden war, wurde als Substrat verwendet. Bei Messung der durchschnittlichen Oberflächenrauheit Ra der Diamantenoberfläche wurde festgestellt, daß sie 2000 Å (Angström) war.
Auf das oben erwähnte Diamantensubstrat wurde durch Aufschleuderbeschichtung bei 2000 Upm ein Beschichtungsagens (X-Si-(OH)n) (Handelsbezeichnung: OCD, hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo K.K.), das hauptsächlich eine anorganische Siliziumverbindung enthielt, aufgetragen; die resultierende Beschichtung wurde dann 30 Minuten lang einem Trocknen bei 400 ºC unterworfen, wobei eine Beschichtung (Überzugsschicht) auf dem Diamantensubstrat ausgebildet wurde. Die Dicke der auf diese Weise erhaltenen Beschichtung war 6000 Å.
Dieses Substrat wurde dann in eine Apparatur zum Trockenätzen gestellt und das Substrat einem Trockenätzen unter Verwendung eines Gases, das Ar (95%) und O&sub2; (5%) enthielt, unterworfen. Die Ätzgeschwindigkeit betrug 280 Å/min für den Diamanten und 250 Å/min für die Beschichtung, und das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung und dem Diamanten war 1:0,9. Wenn das Ätzen über 40 Minuten durchgeführt wurde, waren die Beschichtung und die Unebenheiten der Diamantenoberfläche geätzt; dadurch wurde ein Diamantenfilm mit Hochglanzoberfläche bereitgestellt, der eine durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra von 120 Å hatte.
Auf dem so erhaltenen Diamantensubstrat wurde unter Verwendung eines Resists mit Hilfe einer Ultraviolettstrahlen-Reduktionsprojektions- Belichtungsapparatur ein feines Muster ausgebildet Als Resultat wurde ein Muster mit 0,5 µm erhalten.

BEISPIEL 3

Ein Polykristall-Diamanten-Film mit einer Dicke von 10 µm, der auf einem Siliziumsubstrat, welches die Abmessungen 7,62 cm x 7,62 cm (3 inches x 3 inches) hatte, ausgebildet war, wurde als Substrat verwendet. Bei Messung der durchschnittlichen Oberflächenrauheit Ra der Oberfläche des Diamanten wurde festgestellt, daß sie 2000 Å (Angström) war.
Ein Polyimid, das hauptsächlich eine organische Siliziumverbindung enthielt, wurde mittels Schleuderbeschichtung bei 5000 Upm auf das oben beschriebene Diamantensubstrat aufgetragen, die resultierende Beschichtung wurde dann 30 Minuten lang einem Trocknen bei 400 ºC unterworfen, wodurch eine Beschichtung (Überzugsschicht) auf dem Diamantensubstrat gebildet wurde. Die Dicke der auf diese Weise erhaltenen Beschichtung war 6000 Å.
Dieses Substrat wurde dann in eine Apparatur zum Trockenätzen gestellt und die Oberfläche wurde unter Verwendung von CF&sub4;- Gas geätzt. Die Ätzgeschwindigkeit war 200 Å/min für den Diamanten und 250 Å/min für die Beschichtung, die Polyimid enthielt; das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung und dem Diamanten war 1:1,25. Wenn das Ätzen über 50 Minuten durchgeführt wurde, waren die Beschichtung und die Unebenheiten der Diamantenoberfläche weggeätzt, wodurch ein Diamantenfilm mit einer Hochglanzoberfläche bereitgestellt wurde, welcher eine durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra von 120 Å hatte.
Auf den so erhaltene Diamantensubstrat wurde unter Verwendung eines Resists mit Hilfe einer Ultraviolettstrahlen Reduktionsprojektions-Belichtungsapparatur ein feines Muster ausgebildet. Im Ergebnis wurde ein Muster von 0,5 µm erhalten.

BEISPIEL 4

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wurde ein Beschichtungsagens (X-Si-(OH)n) (hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo K.K.), das hauptsächlich eine anorganische Siliziumverbindung enthielt, auf einen Diamanten 10, der Abmessungen von 5 mm x 5 mm hatte und der eine durchschnittliche Oberflächenrauheit von 2000 Å aufwies, getropft; die resultierende Beschichtung wurde dann 30 Minuten einem Trocknen bei 400 ºC unterworfen, wodurch eine Beschichtung 11 (Überzugsschicht), die eine kuppelartige Gestalt hatte, auf dem Diamanten 10 ausgebildet wurde. Die maximale Dicke der auf diese Weise erhaltenen Beschichtung 11 war 6000 Å.
Der resultierende Diamant wurde dann in eine Ätzapparatur gestellt und wurde unter Verwendung von Gas, das Ar (95%) und O&sub2; (5) enthielt, geätzt. Die Ätzgeschwindigkeit war 250 Å/min für die Beschichtung 11 und auch für den Diamanten 10; das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung und dem Diamanten war 1:1. Wenn das Ätzen über 40 Minuten durchgeführt wurde, waren die Beschichtung 11 und ein Teil der Oberfläche des Diamanten 10 weggeätzt, wodurch eine Diamantenlinse 12 mit einer sphärischen Oberfläche (durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra = 100 Å) bereitgestellt wurde, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

BEISPIEL 5

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, wurde ein Beschichtungsagens (X-Si-(OH)n) (hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo K.K.), das hauptsächlich eine anorganische Siliziumverbindung enthielt, auf einen Diamanten 10, der die Abmessungen 5 mm x 5 mm hatte und der eine durchschnittliche Rauheit von 2000 Å hatte, getropft, um so eine Vielzahl von Beschichtungen bereitzustellen; die resultierenden Beschichtungen wurden dann für 30 Minuten einem Trocknen bei 400 ºC unterworfen, wodurch eine Vielzahl von Überzugsschichten 11, die eine kuppelartige Gestalt hatten, auf dem Diamanten 10 ausgebildet wurden. Die maximale Dicke der Beschichtungen 11, die auf diese Weise erhalten wurden, war 1500 Å.
Der resultierende Diamant wurde dann in eine Ätzapparatur gestellt und unter Verwendung eines Gases, das Ar (95%) und O&sub2; (5%) enthielt, geätzt. Die Ätzgeschwindigkeit war 250 Å/min sowohl für die Beschichtung 11 als auch für den Diamanten; und das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung und dem Diamanten war 1:1. Wenn das Ätzen für 10 Minuten durchgeführt wurde, waren die Beschichtung 11 und ein Teil der Oberfläche des Diamanten 10 weggeätzt, wodurch eine Diamantenlinse 13 mit einer Vielzahl sphärischer Oberflächen (durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra = 100 Å) bereitgestellt wurde, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.

BEISPIEL 6

Wie in Fig. 8 dargestellt ist, wurde ein Beschichtungsagens (X-Si-(OH)n), das hauptsächlich eine anorganische Siliziumverbindung enthielt, auf die rückseitige Oberfläche der Diamantenlinse 12, die in Beispiel 4 erhalten worden war, getropft; die resultierende Beschichtung wurde für 30 Minuten einem Trocknen bei 400 ºC unterzogen, wodurch eine Beschichtung 11, die eine kuppelartige Gestalt hatte, auf dem Diamanten 10 ausgebildet wurde. Die maximale Dicke der auf diese Weise erhaltenen Beschichtung 11 war 6000 Å.
Der resultierende Diamant 10 wurde in eine Ätzapparatur gestellt und dann durch Verwendung eines Gasgemisches, das Ar (95%) und O&sub2; (5%) enthielt, geätzt. Die Ätzgeschwindigkeit war sowohl für die Beschichtung 11 wie auch für den Diamanten 10 250 Å/min; und das Ätzselektivitätsverhältnis zwischen der Beschichtung und dem Diamanten war 1:1. Wenn das Ätzen über 40 Minuten durchgeführt worden war, waren die Beschichtung 11 und ein Teil der rückseitigen Oberfläche der Diamantenlinse 12 weggeätzt, wodurch eine Diamantenlinse 14 mit sphärischen Oberflächen bereitgestellt wurde (durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra = 100 Å), wie dies in Fig. 9 dargestellt ist.

BEISPIEL 7

Es wurden drei Arten von Substraten hergestellt, die jeweils die folgenden Diamantenarten enthielten (SCHRITT 1):
1) Einkristall-Diamant (synthetisiert durch Ultrahochdruck- Syntheseverfahren), der einem Polieren unter Verwendung von Diamantpulver der Qualität #20 - #1000 (Partikelgröße: 10 µ - 1000 µ) unterworfen worden war.
2) Einkristall-Diamant (synthetisiert durch Ultrahochdruck- Syntheseverfahren), der einem Schälpolieren unterzogen worden war.
3) Polykristall-Diamant, der nach einem Dampfphasen- Syntheseverfahren auf einem Si-Substrat ausgebildet worden war.
Die Oberflächenrauheit jedes der oben genannten Substrate 1) bis 3) wurde mit einem Meßgerät für die Oberflächenrauheit (z.B. einem Meßgerät für die Oberflächenrauheit, das durch DEKTAK produziert wird) gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 (SCHRITT 1), die nachfolgend gezeigt wird, angegeben.
Danach wurde eine geeignete Menge eines Photoresist-Agenses vom Typ zyklisierter Kautschuk (Handelsbezeichnung: OMR, hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo K.K.) auf die Oberfläche jedes der oben genannten drei Arten von Substraten getropft und durch Schleuderbeschichtung mit Hilfe einer Schleuderapparatur darauf aufgetragen. Das Photoresist-Agens wurde für 30 Minuten bei Umgebungsluft auf 110 ºC erhitzt, um das Photoresist-Agens zu trocknen, wodurch ein Photoresistfilm mit einer Dicke von etwa 1 um gebildet wurde (SCHRITT 2). Mit Hilfe eines Meßgeräts für die Oberflächenrauheit wurde die Oberflächenrauheit jedes Resistfilms, der auf diese Weise erhalten worden war, gemessen. Die Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 (SCHRITT 2) angegeben.
Anschließend wurden unter Verwendung einer Ionenimplantationsapparatur Ar-Ionen von der Oberfläche des Resistfilms aus, der auf jedem der oben genannten Substrate 1 bis 3 ausgebildet war, in einer Dosismenge von 10¹&sup5; cm&supmin;² bei einer Beschleunigungsspannung von 50 keV, 500 keV, 1 MeV und 2 MeV injiziert (d.h., es wurde vier mal eine Ionenimplantation in einer Dosismenge von 10¹&sup5; cm&supmin;² durchgeführt). Durch dieses Verfahren wurden Ar-Ionen in Unebenheiten, die auf der Oberfläche jedes des Substrate zurückblieben, injiziert, und ein Bereich, der der Ionenimplantation unterzogen worden war, wurde in einen amorphen oder Graphit-Zustand umgewandelt. Nach der Ionenimplantation wurde der Resistfilm durch die Verwendung eines Entfernungsmittels vollständig von jedem der Substrate entfernt.
Danach wurde die Temperatur des Substrats auf 800 ºC eingestellt und der Teil, der in einen amorphen oder Graphit- Zustand umgewandelt worden war, wurde einem Plasma, das auf einem wasserstoffhaltigen Gas basiert, ausgesetzt, so daß der amorphe oder Graphit-Teil von jedem der Substrate entfernt wurde, wodurch die Diamantenoberfläche geglättet wurde (SCHRITT 3). Die Oberflächenrauheit jedes auf diese Weise erhaltenen Substrats wurde mit einem Meßgerät für die Oberflächenrauheit gemessen. Die Meßergebnisse sind in der unten stehenden Tabelle 1 (SCHRITT 3) angegeben&sub5; TABELLE 1
* Probe A: Einkristall-Diamant (synthetisiert nach dem Ultrahochdruck-Syntheseverfahren), poliert mit Pulver, das eine Partikelgröße von 100 µm hat;
* Probe B: Einkristall-Diamant (synthetisiert nach dem Ultrahochdruck-Syntheseverfahren), poliert durch Schälpolieren;
* Probe C: Polykristall-Diamant (synthetisiert nach dem Verfahren der chemischen Dampfabscheidung (CVD)).
* 1 Å = 0,1 nm
Wie in der obigen Tabelle 1 dargestellt ist, wurde festgestellt, daß die Glättungsbehandlung, wie sie oben beschrieben ist, die Oberflächenrauheit aller Substrate 1) bis 3) merklich vermindert. Mit anderen Worten, es wurde bestätigt, daß durch die erfindungsgemäße Glättungsbehandlung ein bedeutender Glättungseffekt bereitgestellt wird.

BEISPIEL 8

Es wurde jedes der Substrate 1) bis 3), die einem Zyklus der Glättungsbehandlung, wie er in Beispiel 7 beschrieben ist, unterworfen worden waren, hergestellt (SCHRITT 4). Entsprechend wurde festgestellt, daß die Oberflächenrauheit jedes Substrats, die in Tabelle 2 (SCHRITT 4) angegeben ist, gleich jener jedes der Substrate, die in der obigen Tabelle 1 (SCHRITT 3) angegeben sind, ist.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 7 wurde anschließend auf jedem Substrat ein Photoresistfilm ausgebildet (SCHRITT 5). Es wurde die Oberflächenrauheit jedes auf diese Weise erhaltenen Photoresistfilms gemessen. Die Meßergebnisse sind in der später angeführten Tabelle 2 (SCHRITT 5) enthalten.
Danach wurden durch eine Ionenimplantationsapparatur Ar-Ionen von der Oberfläche des Resistfilms, der an jedem der Substrate 1) bis 3) ausgebildet war, in einer Dosismenge von 10¹&sup5; cm&supmin;² unter eines Beschleunigungsspannung von 50 keV, 500 keV, 1 MeV und 2 MeV injiziert.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 7 wurde der Resistfilm nach der Ionenimplantation ganz von jedem Substrat entfernt, und der Teil, der durch die Ionenimplantation in einen amorphen oder Graphit-Zustand übergeführt worden war, wurde einem Plasma auf der Grundlage eines Wasserstoff enthaltenden Gases ausgesetzt, um diese Teile von der Oberfläche jedes Substrats zu entfernen, wodurch die Diamantenoberfläche geglättet wurde (SCHRITT 6).
Mit einem Meßgerät für die Oberflächenrauheit wurde die Oberflächenrauheit jedes Substrats, das auf diese Weise erhalten worden war, gemessen. Die Meßergebnisse sind in der nachfolgend angeführten Tabelle 2 (SCHRITT 6) aufgeführt. TABELLE 2
* Probe A: Einkristall-Diamant (synthetisiert nach dem Ultrahochdruck-Syntheseverfahren), poliert mit Pulver, das eine Partikelgröße von 100 µm hat;
* Probe B: Einkristall-Diamant (synthetisiert nach dem Ultrahochdruck-Syntheseverfahren), poliert durch Schälpolieren;
* Probe C: Polykristall-Diamant (synthetisiert nach dem Verfahren der chemischen Dampfabscheidung (CVD)).
Wie in der obigen Tabelle 2 gezeigt ist, wurde festgestellt, daß, wenn die Glättungsbehandlung, wie es oben beschrieben ist, wiederholt wurde (insgesamt zwei Zyklen), die Oberflächenrauheit jedes Substrats im Vergleich zu der, die nach einem Zyklus des Glättungsverfahrens erhalten wurde, weiter reduziert wurde.
Wenn das Substrat, das einen Polykristall-Diamanten mit einer Oberflächenrauheit von 2000 Å enthielt, in diesem Beispiel zweimal der Glättungsbehandlung unterzogen wurde, konnte die Oberflächenrauheit des ursprünglichen Substrats auf etwa ein Zehntel reduziert werden. Demnach wurde bestätigt, daß der Glättungseffekt markant war.

BEISPIEL 9

Es wurde jedes der Substrate 1) bis 3), das der Glättungsbehandlung, wie sie in Beispiel 7 beschrieben ist, unterzogen worden war, hergestellt (SCHRITT 1). Dementsprechend wurde davon ausgegangen, daß die Oberflächenrauheit jedes Substrats, wie es in der folgenden Tabelle 3 (SCHRITT 1) angegeben ist, jener jedes der Substrate, die in der obigen Tabelle 1 (SCHRITT 1) angegeben ist, entspricht; und es wurde davon ausgegangen, daß die Oberflächenrauheit des Resistfilms, der auf jedem Substrat ausgebildet wurde, wie dies in der folgenden Tabelle 3 (SCHRITT 2) dargestellt ist, jener jedes Substrates, wie es in der obigen Tabelle 1 (SCHRITT 2) dargestellt ist, entspricht.
Danach wurden Ar-Ionen mittels einer Ionenimplantations- Apparatur von der Oberfläche des Resistfilms, der auf jedem der Substrate 1) bis 3) ausgebildet war, in einer Dosismenge von 10¹&sup5; cm&supmin;² mit einer Beschleunigungsspannung von 50 keV, 500 keV, 1 MeV und 2 MeV injiziert.
Nach der Ionenimplantation wurde der Resistfilm vollständig von jedem Substrat entfernt, so daß die Oberfläche jedes Substrats freigelegt war.
In diesem Beispiel wurde der Teil, der durch die Ionenimplantation in einen amorphen oder Graphit-Zustand umgewandelt worden war, durch ein Naßätzverfahren unter Verwendung von Chromsäure anstelle der Verwendung des Plasmaätzens von der Oberfläche jedes Substrats entfernt. In diesem Beispiel wurde der Teil, der in einen amorphen oder Graphit-Zustand übergeführt worden war, durch das oben erwähnte Naßätzverfahren von der Oberfläche jedes Substrats entfernt, um dadurch die Diamantenoberfläche zu glätten (SCHRITT 3).
Die Oberflächenrauheit jedes auf diese Weise erhaltenen Substrats wurde mit einem Meßgerät für die Oberflächenrauheit gemessen. Die Meßresultate sind in der folgenden Tabelle 3 (SCHRITT 3) angegeben. TABELLE 3
* Probe A: Einkristall-Diamant (synthetisiert nach dem Ultrahochdruck-Syntheseverfahren), poliert mit Pulver, das eine Partikelgröße von 100 µm hat;
* Probe B: Einkristall-Diamant (synthetisiert nach dem Ultrahochdruck-Syntheseverfahren), poliert durch Schälpolieren;
* Probe C: Polykristall-Diamant (synthetisiert nach dem Verfahren der chemischen Dampfabscheidung (CVD)).
Wie in der obigen Tabelle 3 angegeben ist, wurde bestätigt, daß, wenn die Glättungsbehandlung durch ein Naßätzverfahren unter Verwendung von Chromsäure durchgeführt wurde, der Teil, der durch Ionenimplantation in einen amorphen oder Graphit- Zustand übergeführt worden war, wirksam von der Oberfläche jedes Substrats entfernt werden konnte, wodurch die Oberflächenrauheit jedes Substrats merklich vermindert wurde.

BEISPIEL 10

Ein Substrat, das Polykristall-Diamanten enthielt, welche durch Dampfphasensynthese-Verfahren auf einem Si-Substrat ausgebildet worden waren, wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 einer Glättungsbehandlung unterworfen. Um die Wirkung der Glättungsbehandlung durch Zusatz eines Metallelements auf die bei der Ionenimplantation verwendeten injizierten Ionen zu untersuchen, wurde in diesem Beispiel ein Photoresist-Agens (Handelsbezeichnung: OMR, hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo K.K.) verwendet, dem jedes der Elemente Al, W, Mo, Si und Au in einer Menge von 10²&sup0; cm&supmin;³ zugesetzt und homogen eingemischt worden waren.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 7 wurde ein Resistagens, das aus den Resistagentien, denen die oben genannten Metallelemente jeweils zugesetzt worden waren, und einem Resistagens, dem kein Metallelement zugesetzt worden war, ausgewählt wurde, durch Schleuderbeschichtung mittels einer Schleuderapparatur auf jedes Substrat aufgetragen, um so einen Resistfilm (SCHRITT 2) zu bilden. Die Resistfilme wurden so ausgebildet, daß alle Oberflächenrauheiten der Oberflächen der resultierenden Resistfilme bei der Messung der Oberflächenrauheit nicht mehr als 100 Å waren.
Danach wurden Ar-Ionen durch eine Ionenimplantations- Apparatur von der Oberfläche des Resistfilms, der auf jedem der Substrate ausgebildet war, in einer Dosismenge von 10¹&sup5; cm&supmin;² unter einer Beschleunigungsspannung von 50 keV, 500 keV, 1 MeV und 2 MeV injiziert. Nach der Ionenimplantation wurde der Resistfilm ganz von jedem Substrat entfernt, und der Teil, der durch die Ionenimplantation in einen amorphen oder Graphit-Zustand übergeführt worden war, wurde einem Plasma auf der Basis eines wasserstoffhaltigen Gases ausgesetzt, um ihn so von der Oberfläche jedes Substrats zu entfernen und dadurch die Diamantenoberfläche (SCHRITT 3) zu glätten.
Die Oberfläche jedes Substrats, das auf diese Weise erhalten worden war, wurde mit einem Meßgerät für die Oberflächenrauheit gemessen. Die Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 (SCHRITT 3) angegeben. TABELLE 4
* A.M.E.: (= Added Metal Element) zugesetztes Metallelement
Wie in der obigen Tabelle 4 dargestellt ist, wird bestätigt, daß, wenn ein Resistagens, welchem ein Metallelement zugesetzt worden war, verwendet wurde, die resultierende Oberflächenrauheit des Substrats im Vergleich zu jener im Fall einer Verwendung eines Resistagenses, dem kein Metallelement zugesetzt worden war, auf einen kleineren Wert reduziert werden konnte. Nach den Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde angenommen, daß der Grund für eine solches Phänomen der war, daß der Endquerschnitt des Resistfilms hinsichtlich der injizierten Ar-Ionen dem Endquerschnitt jedes Diamantensubstrats hinsichtlich der injizierten Ionen gleich gemacht wurde, indem das Metallelement homogen im Inneren des Resistfilms zugesetzt wurde.

BEISPIEL 11

In der gleichen Weise wie in Beispiel 10 wurde ein Substrat, das Polykristall-Diamanten, die durch ein Dampfphasen- Syntheseverfahren auf einem Si-Substrat gebildet worden waren, enthielt, einer Glättungsbehandlung, wie sie in Beispiel 7 beschrieben ist, unterzogen.
In diesem Beispiel wurde allerdings anstelle der Bildung des Resistfilms auf dem Substrat unter Anwendung eines Sol-Gel- Verfahrens ein SiO&sub2;-Film auf dem Substrat ausgebildet. Außerdem wurde in diesem Beispiel zur Untersuchung des Glättungseffektes aufgrund des Zusatzes eines Metallelements ein Gel, dem jedes der Elemente Al, W, Mo, Fe und Au in einer Menge von 10²&sup0; cm&supmin;³ zugesetzt und homogen damit vermischt worden waren, verwendet.
Zuerst wurde jedes Sol des SiO-Typs, dem das oben erwähnte Metallelement zugesetzt worden war, und ein Sol des SiO-Typs, dem kein Metallelement zugesetzt worden war, durch Schleuderbeschichtung mit Hilfe einer Schleuder auf jedes Substrat aufgetragen. Dann wurde entsprechend einem Sol-Gel- Verfahren das obige Sol des SiO-Typs auf dem Substrat zum Härten erwärmt, wodurch eine Gelschicht, die SiO&sub2; enthielt, ausgebildet wurde (SCHRITT 2). Die Oberflächenrauheit der Oberfläche der auf diese Weise erhaltenen SiO&sub2;-Schicht wurde gemessen. Dabei waren alle SiO&sub2;-Schichten so ausgebildet, daß ihre Oberflächenrauheit nicht mehr als 100 Å war.
Danach wurden mit Hilfe einer Ionenimplantations-Apparatur Ar-Ionen von der Oberfläche der SiO&sub2;-Schicht, die an jedem der Substrate ausgebildet war, aus in einer Dosismenge von 10¹&sup5; cm&supmin;² bei einer Beschleunigungsspannung von 50 keV, 500 keV, 1 MeV und 2 MeV injiziert. Nach der Ionenimplantation wurde die SiO&sub2;-Schicht durch eine Behandlung unter Verwendung von HF ganz von jedem Substrat entfernt und die Oberfläche jedes Substrats freigelegt. Danach wurde der Teil, der durch die Ionenimplantation in einen amorphen oder Graphit-Zustand umgewandelt worden war, einem Plasma auf der Basis eines wasserstoffhaltigen Gases ausgesetzt, um von der Oberfläche jedes Substrats entfernt zu werden, wodurch die Diamantenoberfläche geglättet wurde (SCHRITT 3).
Mit einem Meßgerät für die Oberflächenrauheit wurde die Oberflächenrauheit jedes auf diese Weise erhaltenen Substrats gemessen. Die Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle 5 (SCHRITT 3) angegeben. TABELLE 5
* A.M.E.: (= Added Metal Element) zugesetztes Metallelement
Wie in der obigen Tabelle 5 gezeigt ist, wurde bestätigt, daß, wenn eine SiO&sub2;-Schicht nach einem Sol-Gel-Verfahren auf einem Substrat ausgebildet war und eine Glättungsbehandlung durchgeführt wurde, die resultierende Oberflächenrauheit des Substrats auf einen sehr kleinen Wert reduziert werden konnte. Außerdem wurde noch bestätigt, daß, wenn ein Solagens, dem ein Metallelement zugesetzt worden war, verwendet wurde, die resultierende Oberflächenrauheit des Substrats auf einen kleineren Wert reduziert werden konnte. Nach den Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde angenommen, daß der Grund für ein derartiges Phänomen der war, daß der Endquerschnitt der SiO&sub2;-Schicht hinsichtlich der injizierten Ar-Ionen praktisch dem Endquerschnitt jedes Diamantensubstrats hinsichtlich der injizierten Ar-Ionen gleichgemacht wurde.
Wie in den obigen Beispielen 10 und 11 beschrieben ist, wurde festgestellt, daß im Fall einer bestimmten Art von Ionenelementen, die unter bestimmten Ionenimplantationsbedingungen implantiert werden, bei geeigneter Auswahl der Art des Metallelements, das einem Resistmaterial zugesetzt wird, und der Zusatzmenge dafür in nur einem Zyklus der Glättungsbehandlung ein Substrat mit einem gewünschten Glätteniveau erhalten werden kann.

BEISPIEL 12

In der gleichen Weise wie in Beispiel 10 wurde ein Substrat, das einen Polykristall-Diamanten enthielt, der durch ein Dampfphasen-Syntheseverfahren an einem Si-Substrat ausgebildet worden war, einer Glättungsbehandlung wie in Beispiel 7 unterzogen.
In diesem Beispiel wurde allerdings eine Ionenimplantation unter Verwendung jedes der Ar-, Ne-, He-, Al-, Xe- und Cu- Ionen durchgeführt.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 7 wurde ein Resistagens durch Schleuderbeschichtung mit Hilfe einer Schleuder auf jedes Substrat aufgetragen, wodurch ein Resistfilm (SCHRITT 2) ausgebildet wurde. Der Resistfilm wurde so ausgebildet, daß die Oberflächenrauheiten der Oberflächen der resultierenden Resistfilme bei der Messung der Oberflächenrauheit nicht mehr als 100 Å waren.
Dann wurden mit Hilfe einer Ionenimplantations-Apparatur jedes der Ionen Ar, Ne, He, Al, Xe und Cu von der Oberfläche des Resistfilms aus, der auf jedem der Substrate ausgebildet war, in einer Dosismenge von 10¹&sup5; cm&supmin;² mit einer Beschleunigungsspannung von 50 keV, 500 keV, 1 MeV und 2 Mev implantiert. Nach der Ionenimplantation wurde der Resistfilm ganz von jedem Substrat entfernt und der Teil, der durch die Ionenimplantation in einen amorphen oder Graphit-Zustand übergeführt worden war, wurde einem Plasma auf der Grundlage eines wasserstoffhaltigen Gases ausgesetzt, um von der Oberfläche jedes Substrats entfernt zu werden, wodurch die Diamantenoberfläche geglättet wurde (SCHRITT 3).
Die Oberflächenrauheit jedes Substrates, das auf diese Weise erhalten worden war, wurde mit einem Meßgerät für die Oberflächenrauheit gemessen. Die Meßresultate sind in der folgenden Tabelle 6 (SCHRITT 3) angegeben. TABELLE 6
Wie in der obigen Tabelle 6 gezeigt ist, konnte die Oberflächenrauheit des Substrats unter Verwendung aller Ionenarten merklich reduziert werden; damit wurde die glättende Wirkung in diesem Beispiel bestätigt. Wie bereits oben beschrieben wurde, wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Glätten von Diamanten bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Ausgilden einer glatten Beschichtung, die ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, auf einer Diamantenoberfläche, die Unebenheiten aufweist; und Entfernen der Beschichtung und der Unebenheiten der Diamantenoberfläche durch Trockenätzen unter solchen Bedingungen, daß sowohl die Beschichtung als auch der Diamant geätzt werden kann, wodurch die Diamantenoberfläche geglättet wird.
Da in dem oben beschriebenen Glättungsverfahren die Oberfläche eines Substrats anders als im Fall des herkömmlichen mechanischen Polierverfahrens wie z.B. des Schälpolierens in einem Nichtkontaktmodus geglättet werden kann, können Oberfläche verschiedener Diamantenarten nach Wunsch einer Hochglanz-Endbehandlung und/oder einem Glätten unterzogen werden, und zwar im wesentlichen ohne Beschränkung auf verschiedene Zustände eines Substrates, das zu polieren oder zu glätten ist, wie z.B. Material, Grad des Verziehens, Fläche und Dicke des Substrats.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Polieren von Diamanten bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt:
Auftropfen eines flüssigen Beschichtungsagenses, das ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, auf eine Diamantenoberfläche, die Unebenheiten aufweist, und Härten des Beschichtungsagens unter Bildung einer Beschichtung, die eine sphärische Oberfläche hat, auf der Oberfläche des Diamanten; und Entfernen der Beschichtung und der Unebenheiten der Diamantenoberfläche durch Trockenätzen unter solchen Bedingungen, daß sowohl die Beschichtung wie auch der Diamant geätzt werden können, wodurch eine sphärische Diamantenoberfläche bereitgestellt wird.
Das oben erwähnte Polierverfahren kann vorzugsweise zum Polieren oder Glätten von Diamanten angewendet werden, die eine größere Fläche haben, beispielsweise durch Anwendung einer großen Trockenätzapparatur.
Außerdem kann das oben erwähnte Polierverfahren eine Diamantenoberfläche mit ausgezeichneter Glätte bereitstellen, wie sie nach dem herkömmlichen mechanischen Polierverfahren niemals erhalten werden konnte; daher kann die resultierende Diamantenoberfläche einer Mikrofertigung im ultrafeinen Maßstab unterworfen werden. Außerdem sind erfindungsgemäß die Polierschritte im Vergleich zu jenen, die das herkömmliche mechanische Polierverfahren bilden, merklich vereinfacht, so daß die Kosten wirksam vermindert werden können. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung kann ein Verfahren zum Polieren oder Glätten bereitstellen, das für industrielle Zwecke verwendbar ist.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße oben beschriebene Polierverfahren auch eine Diamantenlinse bereitstellen, die Licht in einem großen Wellenlängenbereich durchlassen kann, d.h. in einem ultravioletten Längenbereich (Wellenlängenbereich von etwa 225 nm oder weniger; Licht mit einem solchen Wellenbereich kann durch eine Linse, die ein anderes Material als Diamanten enthält, nicht durchgehen), und hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und hohe Genauigkeit. Das erfindungsgemäße Polierverfahren ist besonders zur Bildung eines Mikrolinse verwendbar.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Glätten von Diamanten bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: einen ersten Schritt einer Bildung einer glatten Beschichtung, die ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, auf einer Diamantenoberfläche; einen zweiten Schritt eines Unterwerfens des Diamanten einer Ionenimplantation durch das Beschichtungsmedium, um einen Teil des Diamanten zu denaturieren; und einen dritten Schritt einer Entfernung der Beschichtung und Entfernung des denaturierten Teils von dem Diamanten.
Ein derartiges Glättungsverfahren für Diamanten ist bei der Herstellung von elektronischen und/oder optischen Elementen oder Teilen verwendbar, von denen verlangt wird, daß sie eine höhere Glätte aufweisen (z.B. eine Glätte von 50 Å oder weniger) wie z.B. bei einem Radiatorsubstrat für LSI, das für einen Halbleiterlaser hoher Leistung verwendet wird, usw.

Claims

1. Verfahren zum Glätten und Polieren von Diamanten, das folgende Schritte umfaßt:

- Auftragen eines Fluid-Beschichtungsmaterials, das ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, auf eine Diamantenoberfläche, die Unebenheiten hat, unter Ausbildung einer Beschichtung auf der Diamantenoberfläche; und

- Entfernen der Beschichtung und der Unebenheiten der Diamantenoberfläche durch Ätzen, wodurch die Oberfläche des Diamanten geglättet wird.

2. Verfahren zum Glätten von Diamanten nach Anspruch 1, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Ausbilden einer glatten Beschichtung, die ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, auf einer Diamantenoberfläche, die Unebenheiten hat; und

- Entfernen der Beschichtung und der Unebenheiten der Diamantenoberfläche durch Trockenätzen unter Bedingungen, bei denen sowohl die Beschichtung als auch der Diamant geätzt werden können, wodurch die Oberfläche des Diamanten geglättet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, in dem ein flüssiges Beschichtungsagens, das das Material, das sich von Diamanten unterscheidet, enthält, auf die Diamantenoberfläche getropft wird und die Beschichtung auf der Oberfläche des Diamanten durch Aufschleuderbeschichtung ausgebildet wird.

4. Verfahren zum Polieren von Diamanten nach Anspruch 1, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Tropfen eines flüssigen Beschichtungsagenses, das ein Material, das sich von Diamanten unterscheidet, enthält, auf eine Diamantenoberfläche, die Unebenheiten hat, und Härten des Beschichtungsagenses unter Bildung einer sphärischen Oberfläche auf der Oberfläche des Diamanten; und

- Entfernen der Beschichtung und der Unebenheiten der Diamantenoberfläche durch Trockenätzen unter Bedingungen, bei denen sowohl die Beschichtung als auch der Diamant geätzt werden können, wodurch eine sphärische Diamantenoberfläche bereitgestellt wird.

5. Verfahren zum Glätten eines Diamanten nach Anspruch 1, das die folgenden Schritte umfaßt:

- einen ersten Schritt einer Bildung einer glatten Beschichtung, die ein Material enthält, das sich von Diamanten unterscheidet, auf einer Diamantenoberfläche;

- einen zweiten Schritt eines Unterwerfens des Diamanten einer Ionenimplantation durch die Beschichtung hindurch, um einen Teil des Diamanten zu denaturieren, und

- einen dritten Schritt eines Entfernens der Beschichtung und eines Entfernens des denaturierten Teils von dem Diamanten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, in dem nach dem dritten Schritt der erste, zweite und dritte Schritt in der genannten Reihenfolge wiederholt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, in dem die Beschichtung ein Resist umfaßt, welches hauptsächlich ein organisches Material enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 5, in dem die Beschichtung unter Verwendung eines Sol-Gel-Verfahrens gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, in dem die Beschichtung so gebildet wird, daß der End-Querschnitt des Diamanten hinsichtlich der Ionen, die durch Ionenimplantation injiziert werden, im wesentlichen dem End-Querschnitt der Beschichtung hinsichtlich der Ionen, die durch die Ionenimplantation injiziert werden, entspricht.

10. Verfahren zum Polieren von Diamanten, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Tropfen eines flüssigen Beschichtungsagenses, das ein Material enthält, welches sich von Diamanten unterscheidet, auf eine Diamantenoberfläche, die Unebenheiten hat, und Härten des Beschichtungsagenses unter Bildung einer Beschichtung, die eine kuppelartige Oberfläche hat, auf der Oberfläche des Diamanten; und

- Entfernen der Beschichtung und der Unebenheiten der Diamantenoberfläche durch Trockenätzen unter solchen Bedingungen, bei denen sowohl die Beschichtung als auch der Diamant geätzt werden können, wodurch eine kuppelartige Diamantenoberfläche bereitgestellt wird.