JP5914041B2 - Single crystal diamond manufacturing method and single crystal diamond manufacturing apparatus - Google Patents
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本発明は、原料ガスを供給し、プラズマを用いて単結晶ダイヤモンドを成長させる単結晶ダイヤモンド製造方法及び同製造装置に関し、更に詳細には、プラズマを用いた気相成長法(以下、「プラズマCVD法」と称する)により、前記プラズマが発生する電極対の一方の種ダイヤ基板表面上に単結晶ダイヤモンドを成長させる単結晶ダイヤモンド製造方法及び同製造装置に関する。 The present invention relates to a single crystal diamond manufacturing method and apparatus for supplying a source gas and growing single crystal diamond using plasma, and more specifically, a vapor phase growth method using plasma (hereinafter referred to as “plasma CVD”). The present invention relates to a single crystal diamond manufacturing method and apparatus for growing single crystal diamond on the surface of one kind of diamond substrate of an electrode pair generating plasma.
工業用ダイヤモンドは、切削工具やパンチ・ダイ金型等に用いられ、大型の単結晶ダイヤモンドの安定供給やコスト低減化が求められている。ダイヤモンドの製造方法として代表的なものは、プラズマCVD法であり、特開平5−5179号公報(特許文献1)には、プラズマジェットを利用したダイヤモンド膜の製造方法と、マイクロ波を利用したマイクロ波プラズマCVD法によるダイヤモンド膜の製造方法が記載されている。マイクロ波プラズマCVD法は、マイクロ波(2.45GHz)によって原料ガスをプラズマ化して基板上にダイヤモンドを堆積させる。従来の他のプラズマCVD法に比べ、より安定にダイヤモンドを成長させることができるという利点を有している。 Industrial diamond is used in cutting tools, punch / die dies, and the like, and there is a demand for stable supply of large-sized single crystal diamond and cost reduction. A typical method for producing diamond is a plasma CVD method. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-5179 (Patent Document 1) discloses a method for producing a diamond film using a plasma jet and a method using a microwave. A method for producing a diamond film by a wave plasma CVD method is described. In the microwave plasma CVD method, a source gas is turned into plasma by microwaves (2.45 GHz) to deposit diamond on a substrate. Compared with other conventional plasma CVD methods, the diamond can be grown more stably.
図5は、特許文献1に示される従来のダイヤモンド膜製造用マイクロ波プラズマCVD装置の構成概略図である。このマイクロ波プラズマCVD装置は、石英管120で構成され、中央に被処理基板121が載置され、導波管122を通してマイクロ波発振器123よりマイクロ波を照射して、反応ガス124をプラズマ状態化する。よって、上方からダイヤモンド形成のための反応ガス124が被処理基板121に供給される。図5に示した特許文献1の例では、被処理基板121としてSi基板が、反応ガスとしてH2、CH4、シラン(SH4)が用いられている。反応ガス124を供給すると共に排気系を動作させ、マククロ波発振器123によってマイクロ波を照射し、1000℃になるよう出力を上げられる。先ず、Si基板上に炭化硅素(SiC)膜を成長させる。SH4とCH4の流量を5時間で徐々に低下させ、SiCからダイヤモンドに成形膜を変化させ、10時間保持してダイヤモンド膜を成長させている。しかしながら、引用文献1に記載される図4のマイクロ波プラズマCVD装置では、ダイヤモンド核の形成が困難であった。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional microwave plasma CVD apparatus for manufacturing a diamond film disclosed in Patent Document 1. In FIG. This microwave plasma CVD apparatus is composed of a
特開2007−238377号公報(特許文献2)には、基材(単結晶イリジウム)を負電圧印加電極上にセットし、バイアス処理としてある値のDC電圧を印加し、ダイヤモンドの核形成を行った後、マイクロ波プラズマCVDにより単結晶ダイヤモンドを成長させることが記載されている。特開2005−85785号公報(特許文献3)には、プラズマを発生させる励起源として1GHz以上のマイクロ波又はミリ波を用い、プラズマCVDによりダイヤモンド基板上に単結晶ダイヤモンド薄膜を形成することが記載されている。
しかしながら、マイクロ波プラズマCVD法は、投入電力の消費効率の高さ、成長速度の速さに関し、直流プラズマCVD法の方が優れているという結果が得られている。特開2010−95408号公報(特許文献4)には、Moのような高融点金属から形成された平行平板型対向電極を用いて、電極間により均一な電場を印加し、反応ガスを供給して直流プラズマを発生させ、単結晶に近いエピタキシャルダイヤモンド膜を成長させる直流プラズマCVD法が記載されている。
In JP 2007-238377 A (Patent Document 2), a base material (single crystal iridium) is set on a negative voltage application electrode, a DC voltage of a certain value is applied as a bias treatment, and diamond nucleation is performed. After that, it is described that single crystal diamond is grown by microwave plasma CVD. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-85785 (Patent Document 3) describes that a microwave or millimeter wave of 1 GHz or more is used as an excitation source for generating plasma, and a single crystal diamond thin film is formed on a diamond substrate by plasma CVD. Has been.
However, in the microwave plasma CVD method, the direct current plasma CVD method is superior in terms of the high consumption efficiency of input power and the high growth rate. In JP 2010-95408 A (Patent Document 4), a parallel plate type counter electrode formed of a refractory metal such as Mo is used, a uniform electric field is applied between the electrodes, and a reaction gas is supplied. A direct current plasma CVD method is described in which direct current plasma is generated to grow an epitaxial diamond film close to a single crystal.
引用文献1〜3に記載されるマイクロ波プラズマCVD法では、図5に示したような導波管122やマイクロ波発振器123からなる比較的複雑で高価なマイクロ波発生手段を必要としていた。更に、マイクロ波プラズマCVD法は、投入電力の消費効率や成長速度の速さに関し、直流プラズマCVD法よりも効率が悪く、低速であり、より低コストで効率的に単結晶ダイヤモンドを合成できる方法が求められていた。
しかしながら、特許文献4に記載されるような直流プラズマCVD法では、プラズマを発生させ、基材表面の所定位置に長時間、均一に且つ安定にプラズマを照射させることが比較的困難であり、マイクロ波プラズマCVD法に比べ、成長する単結晶ダイヤモンドの品質が低下する傾向にあった。
更に、プラズマCVDにより、基板の種ダイヤモンド上に単結晶ダイヤモンドを成長させる過程においては、長時間連続運転が不可欠である。安定したプラズマ下にあっては、電極表面にメタンガス等の原料ガス中の炭素種が着膜した場合、徐々に単結晶ダイヤモンドが成長して、赤熱スポットとなり、そこを起点にしてプラズマが不安定になり、ついにはアーク放電に至り、成長を停止させていた。
In the microwave plasma CVD methods described in the cited documents 1 to 3, a relatively complicated and expensive microwave generating means including the
However, in the DC plasma CVD method as described in Patent Document 4, it is relatively difficult to generate plasma and irradiate the plasma to a predetermined position on the substrate surface for a long time uniformly and stably. Compared with the wave plasma CVD method, the quality of the growing single crystal diamond tended to deteriorate.
Further, in the process of growing single crystal diamond on the seed diamond of the substrate by plasma CVD, continuous operation for a long time is indispensable. Under stable plasma, when carbon species in the source gas such as methane gas are deposited on the electrode surface, single crystal diamond grows gradually to become a red hot spot, and the plasma is unstable starting from there. At last, arc discharge was reached and the growth was stopped.
従って、本発明の目的は、発生したプラズマをより安定に保持し、且つ低コストで単結晶ダイヤモンドを成長させることができるプラズマCVD法を用いた単結晶ダイヤモンド製造方法及び同製造装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a single crystal diamond manufacturing method and a manufacturing apparatus using the plasma CVD method capable of maintaining the generated plasma more stably and growing single crystal diamond at a low cost. It is.
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、本発明の第1の形態は、原料ガスを供給し、電極間に発生するプラズマを用いて一方の電極の基板上に単結晶ダイヤモンドを成長させる単結晶ダイヤモンド製造方法において、磁場発生手段により形成される磁場によって前記プラズマの位置を調整する単結晶ダイヤモンド製造方法である。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems. The first aspect of the present invention is to supply a source gas and use a plasma generated between the electrodes on the substrate of one electrode. In the single crystal diamond manufacturing method for growing single crystal diamond, the position of the plasma is adjusted by a magnetic field formed by a magnetic field generating means.
本発明の第2の形態は、第1の形態において、前記磁場を発生させる前記磁場発生手段が2個以上配設され、前記磁場発生手段により形成される各々の磁場の強さと向きを調整して合成磁場の方向を自在に変更する単結晶ダイヤモンド製造方法である。 In a second aspect of the present invention, in the first aspect, two or more magnetic field generating means for generating the magnetic field are provided, and the strength and direction of each magnetic field formed by the magnetic field generating means are adjusted. In this way, the direction of the synthetic magnetic field can be freely changed.
本発明の第3の形態は、第2の形態において、前記単結晶ダイヤモンドを成長させる前記基板上の表面に略平行に作用する前記合成磁場により、前記プラズマの位置調整をするよう前記磁場発生手段が配設される単結晶ダイヤモンド製造方法。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the magnetic field generating means adjusts the position of the plasma by the synthetic magnetic field acting substantially parallel to the surface on the substrate on which the single crystal diamond is grown. A method for producing single crystal diamond in which is provided.
本発明の第4の形態は、第1、第2又は第3の形態において、回転用磁場発生手段が付設され、前記回転用磁場発生手段が周期的に磁場が変化する一対の磁場コイルからなり、前記一対の磁場コイルによって形成される各々の磁場の位相をずらして前記プラズマが前記基板上を回転揺動するよう回転磁場を形成する単結晶ダイヤモンド製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second, or third aspect, a rotating magnetic field generating unit is provided, and the rotating magnetic field generating unit includes a pair of magnetic field coils whose magnetic field periodically changes. And a single crystal diamond manufacturing method in which a rotating magnetic field is formed such that the phase of each magnetic field formed by the pair of magnetic field coils is shifted and the plasma rotates and swings on the substrate.
本発明の第5の形態は、第1〜第4のいずれかの形態において、前記磁場発生手段が磁場コイルである単結晶ダイヤモンド製造方法である。 A fifth aspect of the present invention is the method for producing single crystal diamond according to any one of the first to fourth aspects, wherein the magnetic field generating means is a magnetic field coil.
本発明の第6の形態は、第1〜5のいずれかの形態において、前記電極間に印加するプラズマ発生用電圧がパルス電圧である単結晶ダイヤモンド製造方法である。 A sixth aspect of the present invention is the method for producing single crystal diamond according to any one of the first to fifth aspects, wherein the plasma generation voltage applied between the electrodes is a pulse voltage.
本発明の第7の形態は、第6の形態において、前記パルス電圧の出力にパルス周波数より小さな周波数を有する揺らぎを与え、前記基板上の前記プラズマの大きさに揺らぎを与える単結晶ダイヤモンド製造方法である。 A seventh aspect of the present invention is the method for producing single crystal diamond according to the sixth aspect, wherein a fluctuation having a frequency smaller than a pulse frequency is given to the output of the pulse voltage, and the magnitude of the plasma on the substrate is fluctuated. It is.
本発明の第8の形態は、第6又は第7の形態において、前記パルス電圧のパルス幅が1μs〜10μs、パルス周波数が10kHz〜200kHzである単結晶ダイヤモンド製造方法である。 An eighth aspect of the present invention is the method for producing single crystal diamond according to the sixth or seventh aspect, wherein the pulse voltage has a pulse width of 1 μs to 10 μs and a pulse frequency of 10 kHz to 200 kHz.
本発明の第9の形態は、真空容器と、前記真空容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、前記真空容器内に配設された電極対と、前記電極対にプラズマ発生用電圧を印加する電源から少なくとも構成される単結晶ダイヤモンド製造装置において、磁場を発生してプラズマの位置を調整する磁場発生器が前記真空容器の外周に設けられる単結晶ダイヤモンド製造装置である。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a vacuum vessel, a raw material gas supply device for supplying a raw material gas into the vacuum vessel, an electrode pair disposed in the vacuum vessel, and a plasma generating voltage across the electrode pair. In the single crystal diamond manufacturing apparatus comprising at least a power supply for applying a magnetic field, a magnetic field generator for adjusting a plasma position by generating a magnetic field is provided on the outer periphery of the vacuum vessel.
本発明の第10の形態は、第9の形態において、前記磁場発生器が2個以上配設され、前記磁場発生器により形成される各々の直流磁場及び/又は交流磁場の強さと向きを調整して合成磁場及び/又は合成回転磁場を形成し、前記合成磁場の強さや向き及び/又は前記合成回転磁場の回転速度や強さを自在に調整する単結晶ダイヤモンド製造装置である。 According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, two or more magnetic field generators are provided, and the strength and direction of each DC magnetic field and / or AC magnetic field formed by the magnetic field generator are adjusted. Thus, a synthetic magnetic field and / or a synthetic rotating magnetic field is formed, and the intensity and direction of the synthetic magnetic field and / or the rotational speed and strength of the synthetic rotating magnetic field are freely adjusted.
本発明の第11の形態は、第9又は第10の形態において、前記磁場発生器が磁場コイルである単結晶ダイヤモンド製造装置である。 An eleventh aspect of the present invention is the single crystal diamond manufacturing apparatus according to the ninth or tenth aspect, wherein the magnetic field generator is a magnetic field coil.
本発明の第12の形態は、第9、第10又は第11の形態において、前記電極間に印加するプラズマ発生用電圧電源がパルス電圧電源である単結晶ダイヤモンド製造装置である。 A twelfth aspect of the present invention is the single crystal diamond manufacturing apparatus according to the ninth, tenth or eleventh aspect, wherein the plasma generating voltage power source applied between the electrodes is a pulse voltage power source.
本発明の第1の形態によれば、原料ガスを供給し、電極間に発生するプラズマを用いて一方の電極の基板上に単結晶ダイヤモンドを成長させる単結晶ダイヤモンド製造方法において、磁場発生手段により形成される磁場によって前記プラズマの位置を調整するから、前記プラズマを基板上の所定位置や中心位置に調整することができ、又は前記プラズマに所定の揺らぎを付与することができ、単結晶ダイヤモンドをより安定に成長させることができる。前記磁場発生手段は、前記プラズマの位置を調整できるよう配置され、電磁石の場合、印加する電流やその配設位置により調整することが可能であり、永久磁石の場合、配設位置を微調整して前記プラズマの位置を制御することができる。
本発明者らの鋭意研究の結果、マイクロ波によるプラズマの発生機構より簡単なプラズマ発生用電源を用いて、電極と単結晶ダイヤモンド成長用基板の間にプラズマを発生させ、原料ガスから単結晶ダイヤモンドを成長させる場合、前記プラズマをより安定に又は周期的な揺動を付与することにより良質な単結晶ダイヤモンドを成長させ、且つ長時間に亘って製造装置を稼働させることができることを発見し、本発明を完成させるに到った。特に、交流磁場によりプラズマを揺動し、種ダイヤモンドがある基板側の電極表面を前記プラズマが揺動しながら照射されると、炭素種が着膜して部分成長することを抑制し、長時間安定した多単結晶ダイヤモンド製造用装置の運転が可能になり、12時間〜24時間以上の連続運転が達成できる。成長速度を30μm/h〜50μm/h以上とすることができ、24時間の成長で1mm厚以上の単結晶ダイヤモンドの成長が可能である。
よって、本発明の第1の形態によれば、前記プラズマを基板上の所定位置や中心位置に調整することができ、又は前記プラズマに所定の揺らぎを付与することができる磁場を形成する磁場発生手段を用いて、安定して良質の単結晶ダイヤモンドを比較的長時間に亘って連続的又は間欠的に製造することができる。
According to the first aspect of the present invention, in the single crystal diamond manufacturing method of supplying a source gas and growing single crystal diamond on the substrate of one electrode using plasma generated between the electrodes, the magnetic field generating means Since the position of the plasma is adjusted by the magnetic field to be formed, the plasma can be adjusted to a predetermined position or a center position on the substrate, or a predetermined fluctuation can be imparted to the plasma. It can be grown more stably. The magnetic field generating means is arranged so that the position of the plasma can be adjusted. In the case of an electromagnet, the magnetic field generating means can be adjusted according to the applied current and the arrangement position thereof. In the case of a permanent magnet, the arrangement position is finely adjusted. Thus, the position of the plasma can be controlled.
As a result of the inventors' diligent research, plasma was generated between the electrode and the single crystal diamond growth substrate using a plasma generation power source that was simpler than the plasma generation mechanism using microwaves. It is discovered that a high-quality single-crystal diamond can be grown by applying the plasma more stably or periodically, and a manufacturing apparatus can be operated for a long time. The invention has been completed. In particular, when the plasma is oscillated by an alternating magnetic field, and the plasma is irradiated while the plasma is oscillating on the electrode surface on the substrate side with the seed diamond, the carbon seed is prevented from depositing and partially growing, and for a long time. Operation of a stable multi-single crystal diamond manufacturing apparatus is possible, and continuous operation for 12 to 24 hours or more can be achieved. The growth rate can be set to 30 μm / h to 50 μm / h or more, and single crystal diamond having a thickness of 1 mm or more can be grown in 24 hours.
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the generation of a magnetic field that forms a magnetic field capable of adjusting the plasma to a predetermined position or a center position on the substrate or imparting a predetermined fluctuation to the plasma. By using the means, a stable and good quality single crystal diamond can be produced continuously or intermittently for a relatively long time.
本発明の第2の形態によれば、前記磁場を発生させる前記磁場発生手段が2個以上配設され、前記磁場発生手段により形成される各々の磁場の強さと向きを調整して合成磁場の方向を自在に変更するから、より確実に前記プラズマを基板上の所定の位置に調整することができ、単結晶ダイヤモンドを更に安定に成長させることができる。または、前記プラズマに対して所望の方向に周期的な揺らぎを与え、より安定に単結晶ダイヤモンドを成長させることができる。前述のように、本発明者らは、前記プラズマを周期的に揺動させることにより、より長時間安定に単結晶ダイヤモンドを成長させることができることを明らかにしている。2個以上の前記磁場発生手段は、所望の向きと強さを有する合成磁場を発生させるため、電磁石の場合、印加する電流やその配設位置により調整することが可能である。また、永久磁石の場合、配設位置を微調整して合成磁場の方向を調整することができる。 According to the second aspect of the present invention, two or more magnetic field generating means for generating the magnetic field are disposed, and the strength and direction of each magnetic field formed by the magnetic field generating means are adjusted to adjust the synthesized magnetic field. Since the direction is freely changed, the plasma can be adjusted to a predetermined position on the substrate more reliably, and single crystal diamond can be grown more stably. Alternatively, it is possible to grow single crystal diamond more stably by applying periodic fluctuation in a desired direction to the plasma. As described above, the present inventors have clarified that single crystal diamond can be stably grown for a longer period of time by periodically oscillating the plasma. Since the two or more magnetic field generating means generate a synthetic magnetic field having a desired direction and strength, in the case of an electromagnet, it can be adjusted by an applied current and an arrangement position thereof. In the case of a permanent magnet, the arrangement position can be finely adjusted to adjust the direction of the synthetic magnetic field.
本発明の第3の形態によれば、前記単結晶ダイヤモンドを成長させる前記基板上の表面に略平行に作用する前記合成磁場により、前記プラズマの位置調整をするよう前記磁場発生手段が配設されるから、前記プラズマの位置を基板表面に沿って調整することができ、例えば、基板上の中心位置や所定位置に調整することができる。または、前記基板表面上において前記プラズマを周期的に揺動させることができる。従って、さらに安定且つ長時間に亘って単結晶ダイヤモンドを成長させることができる。 According to a third aspect of the present invention, the magnetic field generating means is arranged to adjust the position of the plasma by the synthetic magnetic field acting substantially parallel to the surface on the substrate on which the single crystal diamond is grown. Therefore, the position of the plasma can be adjusted along the substrate surface, for example, it can be adjusted to the center position or a predetermined position on the substrate. Alternatively, the plasma can be periodically oscillated on the substrate surface. Therefore, single crystal diamond can be grown more stably and over a long time.
本発明の第4の形態によれば、回転用磁場発生手段が付設され、前記回転用磁場発生手段が周期的に磁場が変化する一対の磁場コイルからなり、前記一対の磁場コイルによって形成される各々の磁場の位相をずらして前記プラズマが前記基板上を回転揺動するよう回転磁場を形成するから、前記電極と前記基板の間に発生する前記プラズマが回転揺動し、より確実にプラズマを基板上で揺動させることができる。従って、より安定に、且つ長時間に亘って単結晶ダイヤモンドを成長させることができる。前述のように、前記プラズマが揺動すると単結晶ダイヤモンドを安定に成長させることできることを本発明者らの鋭意研究の結果、発見し、本発明を完成するに到っており、更に回転用磁場発生手段が付設されることにより、前記プラズマを前記基板上で回転させて揺動させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, a rotating magnetic field generating means is provided, and the rotating magnetic field generating means is composed of a pair of magnetic field coils whose magnetic fields periodically change, and is formed by the pair of magnetic field coils. Since the magnetic field is formed such that the phase of each magnetic field is shifted and the plasma rotates and swings on the substrate, the plasma generated between the electrode and the substrate rotates and swings, and the plasma is more reliably generated. It can be swung on the substrate. Therefore, single crystal diamond can be grown more stably and over a long time. As described above, as a result of intensive studies by the present inventors, it has been discovered that the single crystal diamond can be stably grown when the plasma fluctuates, and the present invention has been completed. By providing the generating means, the plasma can be rotated and swung on the substrate.
本発明の第5の形態によれば、前記磁場発生手段が磁場コイルであるから、比較的簡単に磁場の強さや向きを調整するっことができる。印加する電圧が直流電圧の場合、印加電圧の大きさや正負等、交流電圧の場合、周波数や位相、波形等を各々の磁場発生手段ごとに調整し、所望の磁場又は合成磁場を形成することができる。よって、前記プラズマの位置や揺動を調整し、より好適に単結晶ダイヤモンドを成長させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the magnetic field generating means is a magnetic field coil, the strength and direction of the magnetic field can be adjusted relatively easily. When the applied voltage is a DC voltage, the magnitude, positive / negative, etc. of the applied voltage, and in the case of an AC voltage, the frequency, phase, waveform, etc. can be adjusted for each magnetic field generating means to form a desired magnetic field or synthetic magnetic field. it can. Therefore, it is possible to grow single crystal diamond more suitably by adjusting the position and oscillation of the plasma.
本発明の第6の形態によれば、前記電極間に印加するプラズマ発生用電圧がパルス電圧であるから、比較的安価な電源を用いて前記プラズマを発生させることができる。更に、パルス電圧を用いた場合、高電圧で電流も大きなグロー・アーク遷移域や異常グロー放電のプラズマを利用することができ、アフターグロー放電等の利用も可能であることから、製造コストを低減化することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the plasma generation voltage applied between the electrodes is a pulse voltage, the plasma can be generated using a relatively inexpensive power source. Furthermore, when pulse voltage is used, high-voltage and large-current glow-arc transition regions and abnormal glow discharge plasma can be used, and after-glow discharge can also be used, reducing manufacturing costs. Can be
本発明の第7の形態によれば、前記パルス電圧の出力にパルス周波数より小さな周波数を有する揺らぎを与え、前記基板上の前記プラズマの大きさに揺らぎを与えるから、より安定、且つ長時間に亘って単結晶ダイヤモンドを成長させることができる。前述のように、本発明者らは、前記プラズマは、エネルギーやプラズマ形成範囲の周期的な揺らぎを有することにより、より好適に単結晶ダイヤモンドを成長させることをできることを発見し、本発明を完成するに到った。 According to the seventh aspect of the present invention, a fluctuation having a frequency smaller than a pulse frequency is given to the output of the pulse voltage, and a fluctuation is given to the size of the plasma on the substrate. Single crystal diamond can be grown over the entire area. As described above, the present inventors have discovered that the plasma can grow single crystal diamond more suitably by having periodic fluctuations in energy and plasma formation range, and completed the present invention. I arrived.
本発明の第8の形態によれば、前記パルス電圧のパルス幅が1μs〜10μs、パルス周波数が10kHz〜200kHzであるから、単結晶ダイヤモンドの成長に好適なプラズマを発生させることができる。前記パルス幅が1μs未満、前記パルス周波数が10kHzの未満の場合、好適なプラズマを持続的に発生させることが困難となる。また、前記パルス幅が10μsを越え、または前記パルス周波数が200kHzを越えると、過剰なエネルギーの供給となり、エネルギー効率が低減する。 According to the eighth aspect of the present invention, since the pulse width of the pulse voltage is 1 μs to 10 μs and the pulse frequency is 10 kHz to 200 kHz, plasma suitable for the growth of single crystal diamond can be generated. When the pulse width is less than 1 μs and the pulse frequency is less than 10 kHz, it is difficult to generate a suitable plasma continuously. On the other hand, when the pulse width exceeds 10 μs or the pulse frequency exceeds 200 kHz, excessive energy is supplied and energy efficiency is reduced.
本発明の第9の形態によれば、磁場を発生してプラズマの位置を調整する磁場発生器が前記真空容器の外周に設けられるから、前記プラズマを基板上の所定位置や中心位置に調整することができ、又は前記プラズマに所定の揺らぎを付与することができ、単結晶ダイヤモンドをより安定に成長させ、所定の結晶性と大きさを有する単結晶ダイヤモンドを提供することができる。前記磁場発生器は、前記プラズマの位置を調整できるよう配置され、電磁石の場合、印加する電流やその配設位置により調整することが可能であり、永久磁石の場合、配設位置を微調整して前記プラズマの位置を制御することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the magnetic field generator for adjusting the position of the plasma by generating a magnetic field is provided on the outer periphery of the vacuum vessel, the plasma is adjusted to a predetermined position or a center position on the substrate. Or a predetermined fluctuation can be imparted to the plasma, and the single crystal diamond can be grown more stably and a single crystal diamond having a predetermined crystallinity and size can be provided. The magnetic field generator is arranged so that the position of the plasma can be adjusted. In the case of an electromagnet, it can be adjusted according to the applied current and the arrangement position thereof. In the case of a permanent magnet, the arrangement position is finely adjusted. Thus, the position of the plasma can be controlled.
本発明の第10の形態によれば、前記磁場発生器が2個以上配設され、前記磁場発生器により形成される各々の直流磁場及び/又は交流磁場の強さと向きを調整して合成磁場及び/又は合成回転磁場を形成し、前記合成磁場の強さや向き及び/又は前記合成回転磁場の回転速度や強さを自在に調整するから、より確実に前記プラズマを基板上の所定の位置に調整することができ、さらに前記プラズマを回転揺動させることができる。前述のように、本発明者らは、前記電極と前記基板の間に発生する前記プラズマを所定位置に調整した場合、さらに前記プラズマを回転揺動させた場合には、より安定に、且つ長時間に亘って単結晶ダイヤモンドを成長させることができることを発見し、本発明を完成させるに到った。2個以上の前記磁場発生器は、所望の向きと強さを有する合成磁場を発生させ、さらに必要に応じて前記プラズマを回転揺動する回転合成磁場を形成することができる。 According to the tenth aspect of the present invention, two or more magnetic field generators are provided, and the strength and direction of each DC magnetic field and / or AC magnetic field formed by the magnetic field generator is adjusted to produce a combined magnetic field. And / or a synthetic rotating magnetic field is formed, and the strength and direction of the synthetic magnetic field and / or the rotational speed and strength of the synthetic rotating magnetic field are freely adjusted, so that the plasma is more reliably placed at a predetermined position on the substrate. The plasma can be rotated and oscillated. As described above, the inventors of the present invention are more stable and long when the plasma generated between the electrode and the substrate is adjusted to a predetermined position and when the plasma is further rotated and oscillated. It has been discovered that single crystal diamond can be grown over time, and the present invention has been completed. Two or more of the magnetic field generators can generate a synthetic magnetic field having a desired direction and strength, and can form a rotational synthetic magnetic field that rotates and swings the plasma as necessary.
本発明の第11の形態によれば、前記磁場発生器が磁場コイルであるから、供給する電流や印加する電圧により比較的簡単に磁場の強さや向きを調整するっことができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, since the magnetic field generator is a magnetic field coil, the strength and direction of the magnetic field can be adjusted relatively easily by the supplied current and the applied voltage.
本発明の第12の形態によれば、前記電極間に印加するプラズマ発生用電圧電源がパルス電圧電源であるから、比較的安価な電源を用いて前記プラズマを発生させることができる。更に、パルス電圧を用いた場合、高電圧で電流も大きなグロー・アーク遷移域や異常グロー放電のプラズマを利用することができ、アフターグロー放電等の利用も可能であることから、単結晶ダイヤモンドの製造コストを低減化することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, since the plasma generating voltage power source applied between the electrodes is a pulse voltage power source, the plasma can be generated using a relatively inexpensive power source. Furthermore, when a pulse voltage is used, it is possible to use a glow-arc transition region or an abnormal glow discharge plasma with a high voltage and a large current, and after glow discharge can be used. Manufacturing cost can be reduced.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
<実施例1>
図1は、本発明に係る単結晶ダイヤモンド製造装置2の構成概略図である。図1の(1A)に示した単結晶ダイヤモンド製造装置2の実施例1では、真空チャンバ4に成長部6と電極部8が設けられ、更に、X方向磁場Bxを発生させるX方向磁場発生器10とX方向磁場Byを発生させるY方向磁場発生器(図示せず)が設けられている。X方向磁場BxとX方向磁場Byの合成磁場により、真空チャンバ4内に発生させたプラズマの位置や揺動を調整する。このような磁場によるプラズマの制御については後述する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Example 1>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a single crystal diamond manufacturing apparatus 2 according to the present invention. In Example 1 of the single crystal diamond manufacturing apparatus 2 shown in FIG. 1A, an X-direction magnetic field generator is provided in which a
図1の(1A)に示すように、前記成長部6は、基板電極12の中央部に種ダイヤモンドからなる成長基板14が配設され、前記基板電極12の周囲に基板を加熱する補助ヒータ40が設けられ、基板支持部36によって真空チャンバ4に取付けられている。前記基板支持部36は回転自在で上下可動に設けることが可能であり、位置調整を行うことができる。前記基板電極12は、内部導線32aと抵抗30及び基板側導線22、32を介して外部のパルス電源18に接続され、一端がアース側導線34を介して接地されている。ここで、前記抵抗30の抵抗値は0〜数Ωである。前記基板電極12は、モリブデンやタングステンなどの高融点の金属又は合金から形成される。
前記電極部8は、平板電極16と平板電極支持部38からなり、真空チャンバ4に取付けられ、前記平板電極16は、平板電極側導線20を介して前記パルス電源18に接続されている。前記平板電極支持部38には内部供給管28aが設けられ、原料ガス供給管28を介して原料ガス供給装置26に接続されている。前記原料ガス供給装置26は、水素、アルゴン、メタン、酸素、窒素などのボンベを有し、原料となるメタンを他のガスと混合した原料ガスを供給することができる。前記原料ガスは、内部供給管28aを介して電極表面の供給口から供給される。
As shown in FIG. 1A, the
The
図1の(1A)に示すように、真空チャンバ4には排気口24が設けられ、ターボ分子ポンプや油回転真空ポンプにより排気される。よって、次の(1)〜(5)工程が順次行われると共に、(2)〜(4)の工程が持続的且つ同時に進行し、単結晶ダイヤモンドが基板表面14aに成長する。
(1)排気、(2)原料ガスの供給、(3)パルス電圧の印加、(4)プラズマの発生、(5)単結晶ダイヤモンドの成長
前記「(1)排気」では、上述のように、真空チャンバ4から排気され、到達圧力は1×10−4程度である。前記「(2)原料ガスの供給」では、原料となるメタンを含む水素、窒素、アルゴン及び酸素の混合ガスが原料ガスとして供給され、プラズマCVDにより単結晶ダイヤモンドを成長させるとき、真空チャンバ4の内部は10〜30kPa程度に保持される。水素量が500CC/分で供給されるとき、メタンは約60cc/分、その他のガスは適量で供給されることが好ましい。
As shown in FIG. 1 (1A), the vacuum chamber 4 is provided with an
(1) Exhaust, (2) Supply of source gas, (3) Application of pulse voltage, (4) Generation of plasma, (5) Growth of single crystal diamond In the “(1) Exhaust”, as described above, The vacuum chamber 4 is evacuated and the ultimate pressure is about 1 × 10 −4 . In the “(2) Supply of source gas”, a mixed gas of hydrogen, nitrogen, argon and oxygen including methane as a source is supplied as a source gas, and when growing single crystal diamond by plasma CVD, The inside is maintained at about 10-30 kPa. When the amount of hydrogen is supplied at 500 CC / min, methane is preferably supplied at about 60 cc / min, and other gases are preferably supplied in appropriate amounts.
前記「(3)パルス電圧の印加」では、パルス電源18によって、パルス幅が1μs〜10μsの範囲、パルス周波数が10kHz〜200kHzの範囲にあるパルス電圧が平板電極16と基板電極12の間に印加される。平板電極16が負電圧を有するように、負電圧が印加される。高圧パルス電力は1.0kV・20Aであり、成長基板14がプラズマCVDによる成長条件を満たすよう調整することができる。更に、前記パルス電圧がパルス周期より長い周期で電圧が揺らぎを有することがより好ましく、後述する。
前記「(4)プラズマの発生」では、上述のように、パルス電圧が平板電極16と基板電極12の間に印加され、前記原料ガスが供給されることにより、平板電極16と成長基板14の間にプラズマが発生する。パルス電圧を用いた場合、高電圧で電流も大きなグロー・アーク遷移域や異常グロー放電のプラズマを利用することができ、比較的短時間で単結晶ダイヤモンドを成長させることが可能である。前記「(5)単結晶ダイヤモンドの成長」工程では、プラズマが発生している間、単結晶ダイヤモンドが成長する。尚、プラズマCVDにおける単結晶ダイヤモンドの成長条件では、基板電極12が950℃〜1500℃、より好ましくは950℃〜1150℃に加熱され、プラズマによる加熱以外に前記補助ヒータ40を用いることが可能である。
In “(3) Application of pulse voltage”, a pulse voltage is applied between the
In the “(4) generation of plasma”, as described above, a pulse voltage is applied between the
図1の(1A)に示した単結晶ダイヤモンド製造装置2では、X方向磁場Bx
とY方向磁場Byを発生させ、それらの合成磁場によりプラズマの位置を調整することが可能である。例えば、X方向磁場Bxの強さや向きは、X方向磁場発生器に印加する電圧や電流の大きさや正負を変更して調整することができ、Y方向磁場Byも同様であることから、合成磁場の強さや向きを変更し、プラズマの位置を調整することが可能である。特に、電極温度は950℃〜1500℃に上昇するが、温度上昇過程では、プラズマの位置が温度上昇のバラツキ等に支配され、電子放出の良い高温領域に集中し、プラズマに偏りが生じる。よって、前記合成磁場によりプラズマの位置を中心位置に調整することが可能である。更に、後述のように、単結晶ダイヤモンドの成長中、プラズマは所定周期の揺動(又は、「揺らぎ」と称する)を有することが好ましく、前記合成磁場の向きを周期的に変更し、プラズマを揺動させることが可能である。尚、プラズマは、プラズマ計測用ラングミューアプローブや放射温度計が設けられて観測され、目視用の窓が設けられることがより望ましい。
In the single crystal diamond manufacturing apparatus 2 shown in FIG. 1 (1A), the X-direction magnetic field Bx
And the Y-direction magnetic field By can be generated, and the position of the plasma can be adjusted by the combined magnetic field. For example, the strength and direction of the X-direction magnetic field Bx can be adjusted by changing the magnitude and positive / negative of the voltage and current applied to the X-direction magnetic field generator, and the Y-direction magnetic field By is also the same. It is possible to adjust the position of the plasma by changing the strength and direction of the plasma. In particular, the electrode temperature rises to 950 ° C. to 1500 ° C., but in the temperature rise process, the position of the plasma is dominated by variations in the temperature rise, etc., concentrates in a high temperature region where electron emission is good, and the plasma is biased. Therefore, it is possible to adjust the plasma position to the center position by the synthetic magnetic field. Further, as will be described later, during the growth of single crystal diamond, the plasma preferably has a predetermined period of fluctuation (or referred to as “fluctuation”), and the direction of the synthetic magnetic field is periodically changed to change the plasma. It can be swung. In addition, it is more desirable that the plasma is observed by providing a plasma measurement Langmuir probe and a radiation thermometer and provided with a visual window.
<実施例2>
図1の(1B)には、本発明に係る単結晶ダイヤモンド製造装置2の実施例2を示している。以下、同一の機能を有する部材には同一符号を付しており、同様の説明は省略する。(1B)の単結晶ダイヤモンド製造装置2では、イオン衝突壁42が絶縁材料からなる設置部44の上部に設けられ、成長基板14の外部に飛散してきた正イオンを衝突させ吸着させることができる。前記イオン衝突壁42には、導線48及びバイアス抵抗50を介して直流電源46が接続されている。前記イオン衝突壁42は、負極に設定され、正イオンを吸着する。前記イオン衝突壁42は、真空チャンバ4や基板電極12とは絶縁されている。よって、高効率にプラズマを発生させ、良質な単結晶ダイヤモンドを成長させることができる。
<Example 2>
(1B) of FIG. 1 shows Example 2 of the single crystal diamond manufacturing apparatus 2 according to the present invention. In the following, members having the same function are denoted by the same reference numerals, and the same description is omitted. In the single crystal diamond manufacturing apparatus 2 of (1B), the
図2は、本発明に係る単結晶ダイヤモンド製造装置における磁場発生器の配置を示す断面図である。図2の(2A)は、図1の実施例1のX−X断面図を示している。前述のように、X方向磁場Bxを発生させるX方向磁場発生器10とY方向磁場Byを発生させるY方向磁場発生器11が真空チャンバ4の外側に配設されている。X方向磁場BxとY方向磁場Byの合成磁場によりプラズマの位置を調整することが可能であり、印加する電圧や電流の大きさや正負を変更し、合成磁場の強さや向きによってプラズマの位置を調整することが可能である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the arrangement of the magnetic field generator in the single crystal diamond manufacturing apparatus according to the present invention. (2A) of FIG. 2 shows an XX cross-sectional view of Example 1 of FIG. As described above, the X-direction
<実施例3>
図2の(2B)には、本発明に係る単結晶ダイヤモンド製造装置の実施例3を示している。(2B)に示した実施例2では、第1回転用磁場発生器15と第2磁場発生器17が付設されている。例えば、第1回転用磁場発生器15に余弦波位相を有する交流電圧を印加し、第2回転用磁場発生器17に第1回転用磁場発生器15とは位相が異なる余弦波の交流電圧を印加すれば、第1回転用磁場発生器15と第2回転用磁場発生器17により発生する磁場は、合成回転磁場となる。即ち、交流磁場を加え、位相を前後に90°ずらせば良い。よって、発生したプラズマを成長基板上で揺動させながら回転させることができる。合成回転磁場が形成されれば良く、その磁場ベクトルの先端が楕円形を描いても良く、より正円形に近いことが望ましい。このとき、磁場発生器10、11により発生させる合成磁場は、プラズマの偏り調整することに利用され。合成回転磁場は、そのまま印加され続ける。
<Example 3>
(2B) of FIG. 2 shows Example 3 of the single crystal diamond manufacturing apparatus according to the present invention. In Example 2 shown in (2B), a first rotating
<実施例4>
図2の(2C)には、本発明に係る単結晶ダイヤモンド製造装置の実施例4を示している。実施例4は、実施例3の変形例であり、第1回転用磁場発生器15と第2磁場発生器17の付設位置が異なっている。実施例4では、実施例3と同様に、合成回転磁場を形成し、成長基板上でプラズマを回転させて揺動する(「揺動回転」とも称している)ことが可能である。
<Example 4>
FIG. 2 (2C) shows a fourth embodiment of the single crystal diamond manufacturing apparatus according to the present invention. The fourth embodiment is a modification of the third embodiment, and the attachment positions of the first rotating
図3は、本発明に係る単結晶ダイヤモンド製造装置の平行電極16と成長基板14に発生するプラズマの揺動を説明する説明図である。(3A)〜(3C)が本発明の実施例であり、(3D)が比較例である。(3D)の比較例に示すように、成長基板14近傍の基板電極12上に炭素堆積物58が付着すると、徐々に成長して赤熱スポットとなり、アーク放電を発生させるに到り、プラズマ57の発生を停止しなければならない。ここで、炭素堆積物58とは、炭素種が着膜して部分成長したものである。
(3A)では、図2の(2B)及び(2C)に示したように、一対の回転用磁場発生器により合成回転磁場が形成され、回転揺動プラズマ51、52となり、2点破線の矢印で示したように成長基板14上を回転揺動する。即ち、実線で示した回転揺動プラズマ51や1点破線で示した回転揺動プラズマ52の状態を経て回転揺動する。従って、前記炭素種の付着や成長が抑制され、アーク放電の発生を防止することができる。
FIG. 3 is an explanatory view for explaining the fluctuation of plasma generated in the
In (3A), as shown in (2B) and (2C) of FIG. 2, a combined rotating magnetic field is formed by a pair of rotating magnetic field generators, and rotationally oscillating
図3の(3B)は、図2に示した磁場発生器10、11の各磁場や合成磁場によりプラズマを成長基板14上で揺動させている。即ち、2点破線の矢印で示したように振動する磁場を形成し、実線で示した揺動プラズマ53と1点破線で示した揺動プラズマ54を経てプラズマが揺動する。従って、前記炭素種の付着や成長が抑制され、アーク放電の発生を防止することができる。
図3の(3C)は、パルス電圧にパルス周期より大きな周期の揺らぎを与え、プラズマを膨張・収縮させたときの説明図である。後述するように、パルス電圧がパルス周期より大きな周期の揺らぎを有する場合、付与される電圧によるエネルギーが大きな場合、実線で示した膨張プラズマが形成され、エネルギーが小さいと1点破線で示した収縮プラズマ56が形成される。即ち、膨張と収縮を繰り返し、プラズマが揺動する。この場合においても、前記炭素種の付着や成長が抑制され、アーク放電の発生を防止することができる。
In FIG. 3 (3B), plasma is oscillated on the
(3C) of FIG. 3 is an explanatory diagram when the fluctuation of the period larger than the pulse period is given to the pulse voltage, and the plasma is expanded and contracted. As will be described later, when the pulse voltage has fluctuations larger than the pulse period, when the energy by the applied voltage is large, the expanded plasma shown by the solid line is formed, and when the energy is low, the contraction shown by the one-dot broken
図4は、本発明に係る単結晶ダイヤモンド製造装置に供給されるパルス電圧を示す概略図である。(4A)は、パルス電圧がパルス周期Tpで供給され、パルス電圧の値がパルス周期Tpより大きな揺らぎ周期Tfを持つときのパルス電圧の形状を示した概略図である。ここでは、このようなパルス電圧を「揺らぎパルス電圧」と称する。揺らぎパルス電圧は、V0が−100V〜−5kVであり、パルス電圧の繰り返しfpはfp=1/Tpが10kHz〜200kHzであり、プラズマを十分に発生させることができる。しかしながら、揺らぎパルス電圧は、0.1Hz〜1000Hzの出力揺らぎfを有し、f=1/Tfで表され、出力が周期的に揺らいでいる。よって、図3の(3C)に示したように、プラズマが膨張と収縮を繰り返し、前記炭素種の付着や成長が抑制され、アーク放電の発生を防止することができる。また、出力揺らぎの大きさは、図4の(4A)に示すように、((V−−V+)2)1/2で与えられ、その大きさは、V0の5%〜20%程度の大きさであることが好ましい。
図4の(4B)には、パルス電力の出力が略一定なパルス形状の概略図を示している。この場合、前述のように、高電圧で電流も大きなグロー・アーク遷移域や異常グロー放電のプラズマを利用することができ、アフターグロー放電等の利用も可能であり、(4A)の場合も同様である。また、パルス電圧V0が−100V〜−5kVであり、パルス電圧の繰り返しfpはfp=1/Tpが10kHz〜200kHzであれば、プラズマを十分に発生させることができる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a pulse voltage supplied to the single crystal diamond manufacturing apparatus according to the present invention. (4A) is a schematic diagram showing the shape of the pulse voltage when the pulse voltage is supplied at the pulse period Tp and the value of the pulse voltage has a fluctuation period Tf larger than the pulse period Tp. Here, such a pulse voltage is referred to as a “fluctuation pulse voltage”. The fluctuation pulse voltage has a V 0 of −100 V to −5 kV, and the repetition fp of the pulse voltage is such that fp = 1 / Tp is 10 kHz to 200 kHz, so that plasma can be sufficiently generated. However, the fluctuation pulse voltage has an output fluctuation f of 0.1 Hz to 1000 Hz, expressed by f = 1 / Tf, and the output fluctuates periodically. Therefore, as shown in (3C) of FIG. 3, the plasma repeatedly expands and contracts, the adhesion and growth of the carbon species are suppressed, and the occurrence of arc discharge can be prevented. The magnitude of the output fluctuation is given by ((V − −V + ) 2 ) 1/2 as shown in (4A) of FIG. 4, and the magnitude is 5% to 20% of V 0. It is preferable that it is a magnitude | size.
FIG. 4 (4B) shows a schematic diagram of a pulse shape in which the output of the pulse power is substantially constant. In this case, as described above, it is possible to use a glow-arc transition region with a high voltage and a large current or an abnormal glow discharge plasma, and it is possible to use afterglow discharge or the like. It is. Further, if the pulse voltage V 0 is −100 V to −5 kV and the pulse voltage repetition fp is fp = 1 / Tp is 10 kHz to 200 kHz, plasma can be sufficiently generated.
本発明によれば、前記プラズマを基板上の所定位置や中心位置に調整することができ、又は前記プラズマに所定の揺らぎを付与することができ、単結晶ダイヤモンドをより安定に成長させることができる。本発明者らの鋭意研究の結果、マイクロ波によるプラズマの発生機構より簡単なプラズマ発生用電源を用いて、電極と単結晶ダイヤモンド成長用基板の間にプラズマを発生させ、原料ガスから単結晶ダイヤモンドを成長させる場合、前記プラズマをより安定に又は周期的な揺動を付与することにより良質な単結晶ダイヤモンドを成長させ、且つ長時間に亘って製造装置を稼働させることができることを発見し、本発明を完成させるに到った。特に、交流磁場によりプラズマを揺動し、種ダイヤモンドがある基板側の電極表面を前記プラズマが揺動しながら照射されると、炭素種が着膜して部分成長することを抑制し、長時間安定した多単結晶ダイヤモンド製造用装置の運転が可能になり、12時間〜24時間以上の連続運転が達成できる。成長速度を30μm/h〜50μm/h以上とすることができ、24時間の成長で1mm厚以上の単結晶ダイヤモンドの成長が可能である。従って、工業用ダイヤモンドとして、切削工具やパンチ・ダイ金型等に用いられる大型の単結晶ダイヤモンドを安定に供給し、且つ、コストを低減化することができる。 According to the present invention, the plasma can be adjusted to a predetermined position or center position on the substrate, or a predetermined fluctuation can be imparted to the plasma, and single crystal diamond can be grown more stably. . As a result of the inventors' diligent research, plasma was generated between the electrode and the single crystal diamond growth substrate using a plasma generation power source that was simpler than the plasma generation mechanism using microwaves. It is discovered that a high-quality single-crystal diamond can be grown by applying the plasma more stably or periodically, and a manufacturing apparatus can be operated for a long time. The invention has been completed. In particular, when the plasma is oscillated by an alternating magnetic field, and the plasma is irradiated while the plasma is oscillating on the electrode surface on the substrate side with the seed diamond, the carbon seed is prevented from depositing and partially growing, and for a long time. Operation of a stable multi-single crystal diamond manufacturing apparatus is possible, and continuous operation for 12 to 24 hours or more can be achieved. The growth rate can be set to 30 μm / h to 50 μm / h or more, and single crystal diamond having a thickness of 1 mm or more can be grown in 24 hours. Accordingly, large single crystal diamond used for cutting tools, punch / die dies, and the like can be stably supplied as industrial diamond, and the cost can be reduced.
2 単結晶ダイヤモンド製造装置
4 真空チャンバ
6 成長部
8 電極部
10 X方向磁場発生器
11 Y方向磁場発生器
12 基板電極
14 成長基板
15 第1回転用磁場発生器
16 平板電極
17 第2回転用磁場発生器
18 パルス電源
20 平板電極側導線
22 基板側導線
24 排気口
26 原料ガス供給装置
28 原料ガス供給管
28a 内部供給管
30 抵抗
32 基板側導線
32a 内部導線
34 アース側導線
36 基板支持部
38 電極支持部
40 補助ヒータ
42 イオン衝突壁
44 設置部
46 直流電源
48 導線
50 バイアス抵抗
51 回転揺動プラズマ
52 回転揺動プラズマ
53 揺動プラズマ
54 揺動プラズマ
55 膨張プラズマ
56 収縮プラズマ
57 プラズマ
58 炭素堆積物
Bx X方向磁場
By Y方向磁場
Tp パルス周期
Tf 揺らぎ周期
2 Single crystal diamond manufacturing apparatus 4
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