JPH0881299A - 弓そりを低下させた合成ダイヤモンド皮膜とその製造方法 - Google Patents

弓そりを低下させた合成ダイヤモンド皮膜とその製造方法

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JPH0881299A JP7106447A JP10644795A JPH0881299A JP H0881299 A JPH0881299 A JP H0881299A JP 7106447 A JP7106447 A JP 7106447A JP 10644795 A JP10644795 A JP 10644795A JP H0881299 A JPH0881299 A JP H0881299A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ堆積法による合成ダイヤモンドの作
成において、弓そりを低下した合成ダイヤモンド、及び
その製造方法を提供する。 【構成】 少なくとも1000平方ミリメートルの表面
積を有する自立式ダイヤモンド皮膜の製造方法であっ
て、基材を提供し、化学蒸着によって前記基材の上に少
なくとも1000平方ミリメートルの表面積のダイヤモ
ンドの第1層を第1の厚さに堆積させ、前記第1層は比
較的小さい堆積速度で堆積させ、第1層の上に、少なく
とも1000平方ミリメートルの表面積のダイヤモンド
の第2層を第2の厚さに堆積させ、前記第2層を比較的
大きい第2の堆積速度で堆積させ、基材からダイヤモン
ドを取り出し、ここで第1層の厚さは、取り出したダイ
ヤモンドが所定の程度以上に曲がることを防ぐに充分な
厚さである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は合成ダイヤモンド、より
詳しくは、弓そりを低下した合成ダイヤモンド、及びそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ダイヤ
モンドは、各種の用途に魅力的な多くの特性を有する。
ダイヤモンドは全ての既知の物質の中で最も熱伝導率が
高く、電気絶縁性であり、このため理想的な冷却用放熱
器材料である。他の有用な特性に、非常に高い硬度、熱
安定性、特定の電磁波の優れた透過性がある。しかしな
がら、天然ダイヤモンドは、大きなサイズを必要とする
用途には法外に高価である。
【0003】近年、ダイヤモンドの皮膜やコーティング
を得るためのダイヤモンドの合成やダイヤモンドの堆積
のために、数多くの技術が開発されてきた。これらの技
術には、所謂高温高圧法(HPHT)と化学蒸着法(C
VD)がある。CVD法にはプラズマ堆積法があり、例
えばアーク放電を利用して炭化水素と水素のプラズマを
形成する。得られたプラズマは、集束と加速用の磁石を
使用して基材の方向に集束・加速することができる。例
えば、米国特許第4471003 号、同4487162 号、同520414
4 号を参照することができ、基材の上に合成ダイヤモン
ドを堆積させることができるプラズマジェット堆積のタ
イプの例が開示されている。
【0004】合成ダイヤモンド皮膜は、例えば工具の磨
耗面のような基材の恒久的なコーティングとして、又は
環境的保護コーティングとして堆積させることができ
る。このような皮膜は、一般に比較的薄めの皮膜と扱わ
れる。あるいは、一般に厚め皮膜と扱われる合成ダイヤ
モンドを基材上に堆積させることができ、次いで冷却用
放熱器、光学窓のような用途や工具に使用する1つの
「自立」物体として、好ましくはそのままで取り出す。
しかしながら、そのような厚め皮膜の取り出しは、特に
面積が大きい場合、問題があることが経験されている。
かなりの厚さの高品質の合成ダイヤモンドを堆積させる
難しさに加え、基材から無傷でダイヤモンドを取り出す
問題がある。基材材料は、一般にダイヤモンドと異なる
熱膨張率、分子構造、化学構造を有する。ダイヤモンド
皮膜の接着と成長、及びその剥離は、特に使用する材
料、表面の調製、堆積パラメーターに依存するであろ
う。ここで、本出願人の米国特許出願第07/973994 号を
参照することができ、ダイヤモンド皮膜の早過ぎる浮き
出しを防ぐ助けをし、その適切な無傷の剥離を容易にす
る特定の基材の粗さを利用した自立合成ダイヤモンド皮
膜の作成方法を開示している。この本出願人の明細書に
開示しているように、基材はその方法をさらに容易にす
る中間層(例、窒化チタン)を含むことができる。
【0005】解決を必要とするCVD合成ダイヤモンド
堆積の別な問題は、特に堆積していた基材からそれを剥
がした後のダイヤモンド皮膜の変形(弓そり(bowing)又
はカールと称される)である。(本願において、「基
材」は、その上にダイヤモンドを堆積する全ての表面を
有する材料と、広い意味に解釈するものとする。)弓そ
りは、堆積したダイヤモンドの内部応力にある程度由来
することが認識されている。従来技術(例、米国特許第
5270077 号)は、欠陥の成長によるダイヤモンドコーテ
ィングの張力と、コーティングの厚さ及び堆積速度に比
例する内部歪みの成長を示唆している。この米国特許第
5270077 号は、硬質の基材から取り出したダイヤモンド
皮膜の弓そり及び/又はクラックの発生によって現れる
と述べている。取り出した後、曲がった形状に反ること
やクラックの発生によって、ダイヤモンドコーティング
の内部の引張応力を開放する。米国特許第5270077 号に
おいて、ダイヤモンドコーティングの中の引張応力の開
放となる弓そりは、ダイヤモンドコーティングを基材か
ら取り出したとき、ダイヤモンドコーティングがクラッ
クや破砕の発生なしに平らな形状になることによって内
部の引張応力を開放することができるように、凹型の成
長面の上にダイヤモンドコーティングを成長させること
によって打ち消すことができると示唆している。また、
米国特許第5270077 号は、ダイヤモンドコーティングを
基材から取り出したときに応力を開放する変形の反対の
方向に、基材上で湾曲した形状に成長することができる
と示唆している。基材の湾曲を、CVDダイヤモンドが
成長するときに生成する引張応力に一致させることによ
り、応力を開放する変形が、基材から取り出したときの
皮膜を平らにすることを米国特許第5270077 号は示唆し
ている。
【0006】本発明者らは、米国特許第5270077 号に記
載の方向の弓そりは、本発明者らが採用するCVDプロ
セスには一般に生じず、一般にその反対の方向、即ち、
堆積側(基材側ではない)が凸状に曲がる方向に弓そり
が生じることを経験した。また、ダイヤモンド皮膜の挙
動は、比較的大きい面積の自立ダイヤモンド皮膜の弓そ
りを説明し、その問題に取り組むには、内部応力の現象
の別な理解が必要であることを示した。
【0007】本発明の目的は、比較的大きい面積の自立
ダイヤモンド皮膜の製造方法を改良することであり、そ
の皮膜の歪みを生じさせる応力を減らすこと、及びその
他の問題を解決することである。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明者ら
は、比較的大きな面積のダイヤモンド皮膜(1000平
方ミリメートル以上、直径1.4インチの円の面積に相
当)の不都合な弓そりは、基材から取り出したときにダ
イヤモンド皮膜の弓そりを生じさせるような、ダイヤモ
ンドの厚さ方向の不均一な強い内部応力を減らすことに
よって低減可能なことを見いだした。
【0009】基材上に堆積したダイヤモンド皮膜は、あ
る状態の応力下にある。応力の性質は2通りである。第
1のタイプは、皮膜と基材の間の熱膨張率の違いから生
じる熱応力である。このタイプの応力は、熱特性の違い
を一致させ、堆積温度を下げることによって低減できる
ことが充分に理解できる。第2のタイプの応力は、堆積
の間に皮膜に取り込まれ、固定された化学的構造的不完
全性から生じる固有の又は成長した応力である。第2の
タイプの応力は、前記の従来技術において言及したが、
本発明者らは、歪みを支配するのは内部応力の勾配であ
り、有利な仕方で調節して歪みを低減又は解消できるこ
とを確認した。特に、内部応力は堆積プロセスに固有な
特性であり、微細構造の不均質性に支配される。例え
ば、その物質の性質であっても、核形成ゾーンの比較的
微細なランダムに配向した粒子、次いで高い構造的完全
性の配向性の高い柱状粒子からなる層状の粒子構造に成
長した化学蒸着により調製した皮膜の特性である。内部
応力の発生のメカニズムは微細構造に関係し、本発明者
らは、層状の微細構造の勾配が、自立皮膜の歪み(弓そ
り)、及び皮膜−基材の取り付け構造の場合には基材/
皮膜の複合材料の曲がりに結びつく応力の勾配を形成す
るのであろうと考える。したがって、皮膜の厚さ全体で
微細構造/欠陥の密度勾配を調節することにより、歪み
を生成する応力を低減することが可能である。
【0010】本発明の特徴にしたがうと、比較的面積の
大きいダイヤモンド皮膜のカール/歪み(弓そり)は、
ダイヤモンド皮膜の初期堆積ゾーンの欠陥密度を減ら
し、歪みを生じさせる応力勾配を減らすことによって低
減される。本発明の1つの態様において、少なくとも1
000平方ミリメートルの表面積を有する自立ダイヤモ
ンド皮膜の製造方法が提供され、この方法は次の過程、
即ち、基材を提供し、化学蒸着によって基材の上に少な
くとも1000平方ミリメートルの表面積のダイヤモン
ドの第1層を堆積させ、第1層は比較的小さい堆積速度
で堆積させ、第1層の上に、少なくとも1000平方ミ
リメートルの表面積のダイヤモンドの第2層を堆積さ
せ、第2層は比較的大きい堆積速度で堆積させ、基材か
らダイヤモンドを取り出し、ここで第1層の厚さは、取
り出したダイヤモンドが所定の程度以上に曲がることを
防ぐに充分な厚さである。一般に、弓そりは、ダイヤモ
ンドの面積が大きくなると増加し(即ち、あるとすれれ
ば単位長さあたりの曲率)、ダイヤモンドが厚くなると
減少する(厚い材料は所与の応力に対して曲がりが少な
い)。本発明の1つの態様において、第1層の厚さは、
取り出したダイヤモンドの0.01×(L/t)2 μm
以上の弓そりを防ぐに充分に厚く、ここで、Lはダイヤ
モンドの表面の最長寸法(ミリメートル)、tはダイヤ
モンドの厚さ(ミリメートル)である。即ち、厚さ10
00μm(1mm)で直径4インチ(100mm)のデ
ィスク状ダイヤモンドについては、許容できる最大の弓
そりは0.01×(100/1)2 =100ミクロンで
ある。本発明の1つの態様において、第1層の厚さは少
なくとも150μmであり、第1層と第2層の合計は少
なくとも1000μmである。また、本発明の1つの態
様において、第2層の堆積速度は、第1層の堆積速度の
少なくとも2倍である。第1と第2の堆積速度は可変で
あり、それらの間の遷移状態は非連続的又は連続的でよ
い。
【0011】本発明の例において、特に、比較的低い内
部応力(即ち、比較的少ない欠陥密度、比較的小さい堆
積速度を用いて形成することができる)と、特定の最小
厚さを有するダイヤモンドの第1層は、ダイヤモンドの
殆どの厚さを比較的大きい堆積速度で経済的に堆積させ
ても、少なくとも1つの特定のサイズと全体の厚さをの
自立ダイヤモンドの弓そりを抑制するに有効であること
を例証する。
【0012】本発明のこの他の特徴と効果は、次の詳細
な説明と添付の図面より明らかになるであろう。図1に
関し、本発明の1つの態様の実施に使用することができ
る型式のプラズマジェット堆積装置200 の図を示す。こ
の装置200 は囲い211 の中に収められ、円筒状の陰極ホ
ルダー294 、棒状の陰極292 、装入した流体が陰極292
を越えて流れることを可能にするように陰極に隣接して
装着したインジェクター295 を有するアーク形成部215
を含む。円筒状の陽極は291 で示している。例示の装置
において、装入する流体は水素とメタンの混合物でよ
い。陽極291 と陰極292 は、例えば直流電位の電源(図
示していない)によって励起される。参照番号217 で示
す円筒状の磁石は、アーク形成部で生成したプラズマを
制御するために使用する。磁石は、プラズマが堆積領域
60に達するまで、プラズマを狭い円柱の中に保持する。
その中を冷却液が循環することができる随意の冷却用コ
イル234 を、磁石の中に配置することができる。
【0013】運転において、水素とメタンの混合物をイ
ンジェクター295 に供給し、アーク形成部の前方でプラ
ズマを形成し、堆積領域の方向に加速し、集束させる。
プラズマ形成領域での温度と圧力は、一般にそれぞれ約
1500〜15000℃と約100〜700トールであ
り、堆積領域ではそれぞれ約800〜1100℃と約
0.1〜200トールである。当該技術分野で公知のよ
うに、合成多結晶ダイヤモンドは、メタン中の炭素を選
択的にダイヤモンドとして堆積させ、生成したグラファ
イトはガス化を促進する水素と結合させて飛散させるこ
とにより、前記のプラズマから作成することができる。
プラズマジェット堆積装置のより詳しい説明は、米国特
許第4471003 号、同4487162 号、同5204144 号を参照す
ることができる。他の型式のCVD堆積装置をを含むこ
の他の適当な堆積装置を、本願で開示する本発明の特徴
と組み合わせて使用可能であることが理解されるであろ
う。
【0014】チャンバーの底部105Aは、基材を装着でき
るベース106 を有し、基材106 の上に合成ダイヤモンド
を堆積させる。ベースは温度調節器を含むことができ
る。基材は、例えばモリブデン、タングステン、グラフ
ァイトでよく、現在のところモリブデン(及び比較的少
量のチタンとジルコニウムを含むTZMのようなモリブ
デン合金)が好ましい。例えば本出願人の米国特許出願
第973994号を参照することができ、堆積の間とその後の
ダイヤモンドの適当な保持と剥離に関する基材の粗さの
考えを開示しており、また、その上に合成ダイヤモンド
を堆積させて最終的に取り出す基材のコーティングとし
ての窒化チタン層のような中間層(図2に30で例示)の
使用の効果を開示している。基材は、例えば米国特許第
5204144 号に開示のように、堆積の間に傾斜し、回転さ
せることができる。
【0015】図2に関して、本発明の1つの態様にした
がって多結晶合成ダイヤモンドを作成する過程の操作上
のフローチャートを示す。ブロック110 は、特定の厚さ
のダイヤモンド皮膜の比較的小さい堆積速度での堆積を
表す。堆積した表面積は少なくとも1000平方ミリメ
ートルであるが、それより相当に大きくてもよい。この
態様例において、堆積しながら傾けて回転させる直径4
インチのディスクの表面を堆積物が覆う。中間層の厚さ
は少なくとも150μmである。この態様例において、
図1に示す型式の装置で約4μm/hの堆積速度となる
堆積条件は、例えば次の通りである。
【0016】 ・堆積温度 850℃ ・エンタルピー 70KJ/gH2 ・圧力 103 Pa ・メタン濃度 0.06% ・水素濃度 残り 所望の厚さの第1層を堆積させた後(この例では少なく
とも約38時間)、ブロック120 は、大きい堆積速度で
のダイヤモンドの堆積に堆積条件を変化させる(ダイヤ
モンド中に高いレベルの欠陥があってもよい)ことを示
す。この例において、この層は中間層よりも低品質なこ
とがあるが、それでも比較的高い熱伝導率を有するかな
り良好な品質の合成ダイヤモンドであり、例えば冷却用
放熱器の用途に使用可能である。この例の第2の堆積速
度は約11μm/hの堆積速度である。堆積条件は、例
えば前記と同じでよいが、メタン濃度は約0.12%で
ある。この例では第2層の厚さが少なくとも約850μ
mになるまで約78時間これらの条件下で堆積を継続す
る(ブロック130 )。この例において、全皮膜の厚さは
ちょうど1000μm(1mm)を超える。さらに大き
い成長速度の物質でも熱伝導率は依然として約10W/
cm・Kと極めて良好である。
【0017】次いで層状のダイヤモンド構造を、例えば
冷却によって基材から取り出すことができ(前記の本出
願人の米国特許出願第973994を参照)、次いでブロック
150で示したように、堆積チャンバーから取り出す。図
3は、前記の例のダイヤモンド皮膜構造体300 を示し、
基材側の層を310 で示し、堆積側の層を320 で示す。
【0018】
【実施例】次の例において、上記の型式の装置と堆積条
件によって、直径4インチの合成ダイヤモンドのディス
クを作成した。核生成密度は、炭素質の原料ガス(この
場合はメタン)をプラズマに導入する時間を変化させる
ことによって調節した。プラズマは基材を加熱する初期
の段階はアルゴンと水素である。一般に、メタンを速く
装入すると、核生成速度は高い。堆積の後、核生成密度
を表面積の1平方ミリメートルあたりの結晶粒子の数と
して測定し、走査型電子顕微鏡を用いてサンプルのディ
スクの核生成側を測定する。得られたサンプルは、円形
のマンドレルのエッジと重なり、粗い環状のリムを形成
するサンプルの周囲である所謂フラッシングを有した。
弓そりを測定する前にレーザーを用いてフラッシングを
除去した。弓そりは光学プロフィロメーターを用いて測
定し、コップのような面の最も低い箇所から、ダイヤモ
ンドサンプルの周囲の最も高い箇所で定められる面にお
いて測定した。本願で言及する弓そりの測定は、剥離し
て室温まで冷却した後に測定し、例えばマンドレルの厚
さ方向の温度勾配によって発生するマンドレルの歪みか
ら生じる弓そりの全ての成分を含む。マンドレルの歪み
は、この例において、約40μmと推定された。
【0019】例1 この例において、1000μm以上の厚さの合成ダイヤ
モンドディスクを、約11.7μm/hの堆積速度で作
成した。このディスクの1つは厚さが約1054μmで
あり、約1.6×105 /mm2 の核生成密度を有し、
約150μmの弓そりを有すると測定された。もう1つ
のディスクは厚さが約1070μmで、約107 /mm
2 の核生成密度を有し、約130μmの弓そりを有する
と測定された。(これら及び他の記載の例において、剥
離したダイヤモンドの弓そりは、堆積側が凸状に曲がっ
た。)ここで、これらのディスクについて、100μm
以上の比較的大きい弓そりが観察された。(厚さ約10
00μmの4インチのディスクについて、0.01×
(L/t)2 (Lはダイヤモンドの表面の最長寸法の1
00ミリメートルの直径、tは約1ミリメートルの厚
さ)の弓そりは問題であると考えられる。)一般に、こ
れら及び他のサンプルより、比較的大きい堆積速度(そ
の装置、パラメーター、幾何学形状について、11.7
μm/hの堆積速度は比較的大きい堆積速度である)を
問題のある弓そりを呈すると評価された。
【0020】例2 この例において、約4.8μm/hの比較的小さい堆積
速度で合成ダイヤモンドディスクを作成した。ディスク
は厚さが約1330μmで、約1.6×105/mm2
の核生成密度の測定値を有し、約50μmの弓そりの測
定値を有した。一般に、このサンプルと他のサンプルか
ら、比較的小さい堆積速度(その装置、パラメーター、
幾何学形状について、4.8μm/hの堆積速度は比較
的小さい堆積速度である)は、問題のある弓そりを示さ
なかった。
【0021】例3 この例において、ダイヤモンドのディスクのサンプルを
層状に作成し、初期(第1)堆積速度は比較的小さく、
第2堆積速度は比較的大きくした。これらのサンプルの
第1層の厚さは約120μmであった。これらのサンプ
ルの1つで、初期の小さい堆積速度が約4.8μm/h
で、その次の大きい堆積速度が約11.6μm/hのサ
ンプルは、得られたダイヤモンドディスクが厚さ約10
40μm、核生成密度の測定値が約1.4×106 /m
2 、弓そりの測定値が約149μmであった。小さい
堆積速度が約3.0μm/hで、続く大きい堆積速度が
約11.6μm/hのもう1つのサンプルは、得られた
ダイヤモンドディスクが厚さ約1040μm、核生成密
度の測定値が約1.4×106 、弓そりの測定値が約1
20μmであった。このサンプル及び同様なサンプルよ
り、そのサンプルのサイズと関連の厚さについて、初期
の比較的少ない欠陥の層(比較的小さい堆積速度で)の
120μmは、最終的なサンプルの不都合な弓そりを防
ぐに充分でないことが分かる。
【0022】例4 この例において、初期の小さい堆積速度を用いてサンプ
ルを層状に作成した。これらサンプルの第1層の厚さは
約380μmであった。約1230μm〜約1490μ
mの間で厚さを変えて、数種のサンプルを作成した。こ
れらのサンプルの小さい堆積速度は約4.8μm/h
で、大きい堆積速度は約11.6μmであった。核生成
密度は、1つのサンプルで約4.9×105 /mm2
あり、他の殆どのサンプルは107 /mm2 であった。
このサンプル及び同様なサンプルより、そのサンプルの
サイズと関連の厚さについて、初期の比較的少ない欠陥
の層の380μmは、最終的なサンプルの不都合な弓そ
りを防ぐに充分である(恐らく、充分過ぎる)ことが分
かる。
【0023】例5 この例において、初期の小さい堆積速度を用いてサンプ
ルを再び層状に作成した。これらサンプルの第1層の厚
さは180μmであった。2つのサンプルを作成し、そ
の厚さは約1180μmと約1270μmであった。こ
れらサンプルの小さい堆積速度は約4.8μm/hで、
大きい堆積速度は約11.6μm/hとした。核生成密
度は、1つのサンプルで約107 /mm2 以上であっ
た。いずれも弓そりの測定値は100μm未満であり、
厚さ1180μmのサンプルでは約48μmの測定値
で、厚さ1270μmのサンプルでは約89μmの測定
値であった。これらサンプル及び類似のサンプルより、
そのサンプルのサイズと関連の厚さについて、初期の比
較的少ない欠陥の層の180μmは、最終的なサンプル
の不都合な弓そりを防ぐに充分であることが分かった。
例3から分かるように、120μmは不充分である。1
50μmの厚さで丁度充分であると考えられる。
【0024】本発明を特定の態様について開示してきた
が、当業者であれば本発明の技術的思想と範囲の中で各
種の変化が可能であろう。例えば、例示の層と方法は堆
積速度にはっきりした違いがあるが、所望により、堆積
条件を徐々に変えることができ、それにより任意の所望
のサイズの遷移領域が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に使用可能な装置の、部分的にま
とまりのある状態の大要の横断面図である。
【図2】本発明の1つの態様にしたがった方法の操作フ
ローチャートである。
【図3】本発明の1つの態様にしたがって作成したダイ
ヤモンド皮膜の横断面図である。
【符号の説明】
200…プラズマジェット堆積装置 215…アーク形成部 217…磁石 291…陽極 300…ダイヤモンド皮膜構造体

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1000平方ミリメートルの
    表面積を有する自立ダイヤモンド皮膜の製造方法であっ
    て、次の過程を含んでなる方法: ・基材を提供し、 ・化学蒸着によって前記基材の上に少なくとも1000
    平方ミリメートルの表面積のダイヤモンドの第1層を第
    1の厚さに堆積させ、前記第1層は比較的小さい堆積速
    度で堆積させ、 ・第1層の上に、少なくとも1000平方ミリメートル
    の表面積のダイヤモンドの第2層を第2の厚さに堆積さ
    せ、前記第2層を比較的大きい第2の堆積速度で堆積さ
    せ、 ・基材からダイヤモンドを取り出し、ここで第1層の厚
    さは、取り出したダイヤモンドが所定の程度以上に曲が
    ることを防ぐに充分な厚さである。
  2. 【請求項2】 前記第1層の厚さは、取り出したダイヤ
    モンドの0.01×(L/t)2 μm以上の弓そりを防
    ぐに充分に厚く、ここで、Lはダイヤモンドの表面の最
    長寸法(ミリメートル)、tはダイヤモンドの厚さ(ミ
    リメートル)である請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の厚さが少なくとも150μm
    であり、前記第1と第2の厚さの合計が少なくとも10
    00μmである請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の厚さが少なくとも150μm
    であり、前記第1と第2の厚さの合計が少なくとも10
    00μmである請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記第2の堆積速度が、前記第1の堆積
    速度の少なくとも2倍である請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記第2の堆積速度が、前記第1の堆積
    速度の少なくとも2倍である請求項2に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記第2の堆積速度が、前記第1の堆積
    速度の少なくとも2倍である請求項4に記載の方法。
  8. 【請求項8】 少なくとも1000平方ミリメートルの
    表面積を有する自立ダイヤモンド皮膜の製造方法であっ
    て、次の過程を含んでなる方法: ・基材を提供し、 ・化学蒸着によって前記基材の上に少なくとも1000
    平方ミリメートルの表面積のダイヤモンドの第1層を第
    1の厚さに堆積させ、前記第1層は比較的小さい堆積速
    度で堆積させ、 ・第1層の上に、少なくとも1000平方ミリメートル
    の表面積のダイヤモンドの第2層を第2の厚さに堆積さ
    せ、前記第2層は比較的大きい第2の堆積速度で堆積さ
    せ、 ・基材からダイヤモンドを取り出し、ここで前記第1の
    厚さは少なくとも150μmであり、前記第1と第2の
    厚さの合計は少なくとも1000μmである。
  9. 【請求項9】 前記第1層の厚さは、取り出したダイヤ
    モンドの0.01×(L/t)2 μm以上の弓そりを防
    ぐに充分に厚く、ここで、Lはダイヤモンドの表面の最
    長寸法(ミリメートル)、tはダイヤモンドの厚さ(ミ
    リメートル)である請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記表面積の領域が、直径約4インチ
    のディスク形状の表面の領域である請求項8に記載の方
    法。
  11. 【請求項11】 前記表面積の領域が、直径約4インチ
    のディスク形状の表面の領域である請求項9に記載の方
    法。
  12. 【請求項12】 前記第2の堆積速度が、前記第1の堆
    積速度の少なくとも2倍である請求項8に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記第2の堆積速度が、前記第1の堆
    積速度の少なくとも2倍である請求項9に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記第2の堆積速度が、前記第1の堆
    積速度の少なくとも2倍である請求項11に記載の方
    法。
  15. 【請求項15】 少なくとも1000平方ミリメートル
    の表面積を有するほぼ平らな層状のダイヤモンド構造を
    含む合成ダイヤモンド皮膜構造体であって、第1の厚さ
    と比較的低い内部応力を有する第1層、及び第2の厚さ
    と比較的高い内部応力を有する第2層を含み、前記第1
    の厚さは、所定の程度以上に前記ダイヤモンドが弓そり
    することを防ぐに充分厚いダイヤモンド構造体。
  16. 【請求項16】 前記第1層の厚さは、取り出したダイ
    ヤモンドの0.01×(L/t)2 μm以上の弓そりを
    防ぐに充分に厚く、ここで、Lはダイヤモンドの表面の
    最長寸法(ミリメートル)、tはダイヤモンドの厚さ
    (ミリメートル)である請求項15に記載の合成ダイヤ
    モンド皮膜構造体。
  17. 【請求項17】 前記第1の厚さが少なくとも150μ
    mであり、前記第1と第2の厚さの合計が少なくとも1
    000μmである請求項15に記載の合成ダイヤモンド
    皮膜構造体。
  18. 【請求項18】 前記第1の厚さが少なくとも150μ
    mであり、前記第1と第2の厚さの合計が少なくとも1
    000μmである請求項16に記載の合成ダイヤモンド
    皮膜構造体。
  19. 【請求項19】 前記表面積の領域が、直径約4インチ
    のディスク形状の表面の領域である請求項17に記載の
    合成ダイヤモンド皮膜構造体。
  20. 【請求項20】 前記表面積の領域が、直径約4インチ
    のディスク形状の表面の領域である請求項18に記載の
    合成ダイヤモンド皮膜構造体。
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