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公開番号2024126688
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023035248
出願日2023-03-08
発明の名称デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンド、デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを備える多結晶ダイヤモンド粒子、およびデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを備える多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法
出願人株式会社ディスコ,フィジコチェフニンシェスキインステュトインミニアイエフヨッフェ
代理人個人
主分類C30B 29/04 20060101AFI20240912BHJP(結晶成長)
要約【課題】耐久性に優れるデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンド、デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを備える多結晶ダイヤモンド粒子、およびデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを備える多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドは、窒素空孔欠陥を有するデトネーションダイヤモンドを中心部に備える。多結晶ダイヤモンド粒子は、デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する。好ましくは、個数平均径が0.5μm以下であり、且つ体積平均径が15μm以上である。また、好ましくは、平滑な結晶面を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
窒素空孔欠陥を有するデトネーションダイヤモンドを結晶内部に備えることを特徴とする、デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンド。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載のデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有することを特徴とする、デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを備える多結晶ダイヤモンド粒子。
【請求項３】
個数平均径が０．５μｍ以下であり、且つ体積平均径が１５μｍ以上である、請求項２または３に記載のデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを備える多結晶ダイヤモンド粒子。
【請求項４】
平滑な結晶面を備える、請求項２または３に記載のデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する多結晶ダイヤモンド粒子。
【請求項５】
請求項２～４のいずれか１項に記載のデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する多結晶ダイヤモンド粒子で構成される半導体部材加工砥石。
【請求項６】
高温高圧法を用いたデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法であって、
無定形炭素、デトネーションダイヤモンド、および炭素化合物からなる原料を、炭素の相平衡図においてダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧力および温度に曝すことによってダイヤモンドを生成することを特徴とする、デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法。
【請求項７】
前記無定形炭素はカーボンブラックである、請求項６に記載のデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法。
【請求項８】
前記炭素化合物は有機化合物である、請求項６または７に記載のデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法。
【請求項９】
前記有機化合物は、脂肪族炭化水素、アルコール、および多価アルコールの少なくとも１種である、請求項８に記載のデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記脂肪族炭化水素はポリエチレンであり、前記アルコールはメタノールであり、前記多価アルコールはペンタエリスリトールまたはキシリトールである、請求項９に記載のデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを有する多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンド、デトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを備える多結晶ダイヤモンド粒子、およびデトネーションダイヤモンド含有単結晶質ダイヤモンドを備える多結晶ダイヤモンド粒子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
工業用に使用されるダイヤモンド粒子は、一般に高温高圧法（以下、「ＨＰＨＴ」と称する。）で合成される。合成の際に用いる原料は、黒鉛（グラファイト）と溶融（触媒、溶媒、溶剤ともいう）金属（またはそれらの合金および炭化物）を用いて行うことが一般的である。
【０００３】
例えば特許文献１には、
１２
Ｃの濃度を高くすることにより不純物濃度を低くし、且つ不可避的不純物にＮｉを含まない単結晶ダイヤモンドが記載されている。同文献によれば、不純物濃度が低いために高い硬度を示すとともに、不純物中にＮｉが含まれないことにより硬度の温度依存性が向上する、とされている。この単結晶ダイヤモンドの合成は、溶融金属の存在下においてダイヤモンド粒子が生成する溶融析出理論に基づいて行われている。ただ、同文献に記載の技術では、溶融金属を用いているため、不純物濃度が低いとはいえ、溶融金属が不純物として残存することは避けられない。
【０００４】
金属触媒を用いずにＨＰＨＴ下で単結晶ダイヤモンド粒子を得る手法として、例えば特許文献２には、原料としてカーボンブラックとペンタエリスリトールを用いる発明が開示されている。同文献に記載の発明は、カーボンブラックとペンタエリスリトールのみを原料として用い、炭素の相平衡図においてダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧力および温度に曝すだけで、ダイヤモンドを生成することができる画期的な技術である。
【０００５】
ところで、ダイヤモンドは物質上最高の硬度を持ち、シリコンなどの種々の材料を研磨・研削する砥石、集積回路の切断に用いる砥石など、幅広く利用されている。近年では、単結晶ダイヤモンドを用いた砥石が注目されている。
【０００６】
単結晶ダイヤモンドには、天然ダイヤモンドや合成ダイヤモンドがある。天然ダイヤモンドは、そのほとんどがＩａ型であり、格子もしくは格子間に窒素を有する。また、天然ダイヤモンドにはＩＩａ型の天然ダイヤモンドが存在するものの、不純物の含有量や結晶組織のばらつきが大きく、品質や性能が安定しない。さらに、天然ダイヤモンドは、採掘量に応じて価格が変動するため、安定供給に課題を残し、高価でもある。一方、合成ダイヤモンドは、天然ダイヤモンドよりも一定品質のものを安定供給することができる。
【０００７】
ダイヤモンド粒子を用いた砥石は、加工量が大きいことに加えて、長期間使用することができるように、従来から高い耐久性能が要求されている。例えば特許文献３には、高い靭性や耐摩耗性を備えるダイヤモンドを用いた加工方法が開示されている。同文献によれば、ダイヤモンドに電子線などを照射して孤立空孔欠陥を与えることにより、高い靭性や耐摩耗性硬度が向上する、とされている。
【０００８】
また、特許文献４には、光学フィルタリング用途、機械的用途、および宝石用途に適用されるように、高濃度と一様な分布状態の両方を満たした窒素欠陥を有する単結晶ＣＶＤダイヤモンド材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１３－２０２４４６号公報
国際公開２０２３／２７６４４３号
特許第５５５４４４９号
特開２０１５－５０５８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載の発明は、前述のように、単結晶ダイヤモンドを容易に製造することができる画期的な技術である。すなわち、同文献に記載の発明は、天然ダイヤモンドの代替材料として有益な技術ではある。ただ、例えば砥石として使用する場合には、得られた単結晶ダイヤモンドの靱性を制御する必要があり、ダイヤモンドの組織を何等かの手段を用いて制御する必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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