WO2024095876A1 - ダイヤモンド工具および工具ユニット - Google Patents

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WO2024095876A1
WO2024095876A1 PCT/JP2023/038619 JP2023038619W WO2024095876A1 WO 2024095876 A1 WO2024095876 A1 WO 2024095876A1 JP 2023038619 W JP2023038619 W JP 2023038619W WO 2024095876 A1 WO2024095876 A1 WO 2024095876A1
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WO
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diamond
conductive
tool
conductive portion
base
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/038619
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
充 北市
茉紀 田中
裕亮 秋山
新矢 大曲
Original Assignee
三星ダイヤモンド工業株式会社
国立研究開発法人産業技術総合研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/18—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
    • B23B27/20—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/20—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate the substrate being of the same materials as the epitaxial layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/04—Diamond

Definitions

  • the present invention relates to diamond tools and tool units.
  • Examples of diamond tools include scribing wheels, diamond points, cutting tools, drills, and end mills.
  • Patent Document 1 describes an example of a scribing wheel made of diamond.
  • Diamond tools can become susceptible to the adhesion of machining debris due to electrostatic attraction. Machining debris is also called particles or cullets. If machining debris adheres to a diamond tool, for example, there is a risk that the machining performance of the diamond tool may decrease.
  • the diamond tool of the present invention is a diamond tool that includes a base portion including a single crystal portion composed of a single crystal diamond, and a conductive portion formed on the single crystal portion, the conductive portion including a conductive surface that constitutes the surface of the diamond tool, and the base portion being composed only of the single crystal portion that has electrical insulation properties.
  • Diamond tools provide the following benefits, for example:
  • the tool surface which is the surface of diamond tools, is conductive, so the tool surface is less likely to become charged. Cutting debris is less likely to adhere to the tool surface.
  • the conductive surface comprises hydrogen-terminated diamond.
  • the diamond tool provides the following advantages, for example: Since the conductive portion contains hydrogen-terminated diamond, the conductivity of the conductive portion is increased.
  • the conductive portion includes a hydrogen-terminated layer and an impurity layer
  • the impurity layer is formed on the single crystal portion
  • the hydrogen-terminated layer is formed on the impurity layer and includes the hydrogen-terminated diamond.
  • the diamond tool provides the following advantages, for example: Since the conductive portion contains a hydrogen termination layer and an impurity layer, the conductivity of the conductive portion is increased.
  • the conductive surface constitutes the entire surface of the diamond tool.
  • the diamond tool provides the following advantages, for example: Chips from machining are less likely to adhere to the tool surface.
  • the conductive portion has an electrical resistivity of 10 ⁇ cm or less.
  • Diamond tools provide the following advantages: The conductive part is less likely to become charged. The tool surface is less likely to become charged. In one example of the diamond tool, the conductive portion has a thickness of 2000 nm or less.
  • Diamond tools can provide the following advantages, for example: There is less difference between the surface shape of the base part before the conductive part is formed and the surface shape of the conductive part.
  • the diamond tool is a scribing wheel.
  • the diamond tool provides the following advantages, for example: When a workpiece is scribed with a scribing wheel, processing debris is less likely to adhere to the scribing wheel.
  • the tool unit according to the present invention includes the diamond tool and a tool support portion that supports the diamond tool.
  • the tool unit provides the following effects, for example: The tool surface is less likely to be charged; Chips are less likely to adhere to the tool surface; Chips are less likely to accumulate between the diamond tool and the tool support.
  • Cutting debris is less likely to adhere to the diamond tool or tool unit.
  • FIG. 1 Schematic diagram of a tool unit. Cross-section of a diamond tool. Block diagram of a diamond synthesis apparatus. FIG. FIG. FIG. Side view of the scribing wheel. Cross-sectional view of a scribing wheel. FIG.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of the tool unit 10.
  • Fig. 2 shows a schematic diagram of the cross-sectional structure of the diamond tool 20.
  • the configurations of the tool unit 10 and the diamond tool 20 can be selected arbitrarily.
  • the configurations of the tool unit 10 and the diamond tool 20 are not limited to the exemplified configurations.
  • the tool unit 10 is incorporated into a processing device.
  • the processing device is configured to perform a predetermined process on a workpiece. Examples of processing devices include a scribing device, a lathe, a drill press, a boring machine, and a milling machine.
  • the processing device includes a processing device main body and the tool unit 10, etc.
  • the tool unit 10 includes a tool support 11 and a diamond tool 20.
  • the tool support 11 is configured to be coupled to the processing device body.
  • the tool support 11 is configured to support the diamond tool 20.
  • the diamond tool 20 is configured to be suitable for ultra-precision machining, precision machining, or general machining. In one example, the diamond tool 20 is configured to include a single crystal diamond.
  • Examples of diamond tools 20 include scribing wheels, diamond points, cutting tools, drills, and end mills.
  • the surface of diamond tool 20 is referred to as "tool surface 21.”
  • the diamond tool 20 includes a base portion 30.
  • the base portion 30 is configured as the main body of the diamond tool 20.
  • the surface of the base portion 30 is referred to as the "base portion surface 31.”
  • the base portion 30 is configured to include single crystal diamond.
  • the base portion 30 includes a single crystal portion 32 that is configured from single crystal diamond.
  • the single crystal portion 32 has electrical insulation properties. The following is an example of the configuration of the single crystal portion 32.
  • the single crystal portion 32 constitutes the entire base portion 30.
  • the entire base portion surface 31 is constituted by the single crystal portion 32.
  • the single crystal portion 32 constitutes a part of the base portion 30.
  • the entire surface 31 of the base portion is constituted by the single crystal portion 32.
  • the single crystal portion 32 constitutes part of the base portion 30.
  • a part of the base portion surface 31 is constituted by the single crystal portion 32.
  • the other part of the base portion surface 31 is constituted by a material other than single crystal diamond.
  • the diamond tool 20 includes a conductive portion 40 having electrical conductivity.
  • the conductive portion 40 is a thin film including conductive diamond.
  • the conductive portion 40 is configured to impart electrical conductivity to the diamond tool 20.
  • the conductive portion 40 is configured to impart electrical conductivity to some or all of the tool surface 21.
  • the conductive portion 40 is formed on the base portion 30. In one example, the conductive portion 40 is formed on the base portion surface 31 of the single crystal portion 32. In one example, the base surface 31 includes one or more of a base plane, an inclined plane, and a curved surface. In one example, the base plane is a plane parallel to the centerline or center plane of the diamond tool 20. In one example, the inclined plane is a surface that is inclined relative to the base plane.
  • the conductive portion 40 is formed on at least one of the base surface 31 that is a flat base surface, the base surface 31 that is an inclined surface, and the base surface 31 that is a curved surface.
  • the state of the diamond tool 20 before the conductive portion 40 is formed on the base portion 30 and before the diamond tool 20 is formed only from the base portion 30 is referred to as the "base state.”
  • the diamond tool 20 is configured to have a machining performance suitable for machining a workpiece even in a basic state.
  • the entire basic portion surface 31 constituting the tool surface 21 of the diamond tool 20 in the basic state is composed of the single crystal portion 32.
  • the tool surface 21 of the diamond tool 20 in the basic state does not have electrical conductivity.
  • the surface of the conductive portion 40 is referred to as the "conductive portion surface 41."
  • the conductive portion surface 41 is configured to impart electrical conductivity to the tool surface 21.
  • the conductive portion surface 41 constitutes part or all of the tool surface 21.
  • the conductive portion 40 includes hydrogen-terminated diamond 42.
  • the hydrogen-terminated diamond 42 constitutes the conductive portion surface 41.
  • the surface of the hydrogen-terminated diamond 42 is hydrogen-terminated.
  • the hydrogen-terminated diamond 42 is conductive.
  • the hydrogen-terminated diamond 42 is a single crystal diamond or a polycrystalline diamond.
  • the conductive portion 40 includes one or more layers. Examples of layers that make up the conductive portion 40 include a hydrogen termination layer 43 and an impurity layer 44. In one example, the conductive portion 40 includes at least one of the hydrogen termination layer 43 and the impurity layer 44.
  • Examples of the layer configuration of the conductive portion 40 include the first to third layer configurations. In the first layer configuration, the conductive portion 40 includes only the hydrogen termination layer 43. In the second layer configuration, the conductive portion 40 includes only the impurity layer 44. In the third layer configuration, the conductive portion 40 includes the hydrogen termination layer 43 and the impurity layer 44.
  • the hydrogen termination layer 43 is formed on the base surface 31.
  • the impurity layer 44 is formed on the base surface 31.
  • the hydrogen termination layer 43 is formed on the surface of the impurity layer 44.
  • the hydrogen termination layer 43 is composed of hydrogen-terminated diamond 42. In one example, the hydrogen termination layer 43 is conductive. In one example, the surface of the hydrogen termination layer 43 constitutes the conductive surface 41.
  • the impurity layer 44 is composed of a single crystal diamond or a polycrystalline diamond containing an impurity. In one example, the impurity layer 44 is conductive. Examples of impurities include boron, nitrogen, and phosphorus.
  • the thickness of the conductive portion 40 is referred to as the "conductive portion thickness.”
  • the thickness of the hydrogen termination layer 43 is referred to as the “hydrogen termination layer thickness.”
  • the thickness of the impurity layer 44 is referred to as the "impurity layer thickness.”
  • One example of a method for measuring the conductive portion thickness, hydrogen termination layer thickness, and impurity layer thickness is secondary ion mass spectrometry.
  • the conductive portion thickness affects the conductivity of the conductive portion 40. In one example, the conductive portion thickness affects the shape of the conductive portion surface 41. In one example, the conductive portion thickness falls within a predetermined conductive portion thickness range. An example of the predetermined conductive portion thickness range is provided below.
  • the specified conductive part thickness range is equal to or greater than the lower conductive part thickness limit. In a second example, the specified conductive part thickness range is equal to or less than the upper conductive part thickness limit. In a third example, the specified conductive part thickness range is equal to or greater than the lower conductive part thickness limit and equal to or less than the upper conductive part thickness limit.
  • the lower conductive thickness limit is selected from 1 nm, 2 nm, 5 nm, hi one example, the upper conductive thickness limit is selected from 200 nm, 500 nm, 2000 nm.
  • the hydrogen termination layer thickness is less than the impurity layer thickness. In one example, the hydrogen termination layer thickness is within a predetermined hydrogen termination layer thickness range. The predetermined hydrogen termination layer thickness range is illustrated below.
  • the specified hydrogen termination layer thickness range is equal to or greater than the lower limit hydrogen termination layer thickness. In a second example, the specified hydrogen termination layer thickness range is equal to or less than the upper limit hydrogen termination layer thickness. In a third example, the specified hydrogen termination layer thickness range is equal to or greater than the lower limit hydrogen termination layer thickness and equal to or less than the upper limit hydrogen termination layer thickness.
  • the lower hydrogen termination layer thickness limit is selected from 1 nm, 2 nm, 5 nm, and in one example, the upper hydrogen termination layer thickness limit is selected from 6 nm, 8 nm, 10 nm.
  • the impurity layer thickness is greater than the hydrogen-termination layer thickness. In one example, the impurity layer thickness is within a predetermined impurity layer thickness range. Examples of the predetermined impurity layer thickness range are as follows:
  • the predetermined impurity layer thickness range is equal to or greater than the lower limit impurity layer thickness. In a second example, the predetermined impurity layer thickness range is equal to or less than the upper limit impurity layer thickness. In a third example, the predetermined impurity layer thickness range is equal to or greater than the lower limit impurity layer thickness and equal to or less than the upper limit impurity layer thickness.
  • the lower impurity layer thickness is selected from 10 nm, 50 nm, 100 nm, and in one example, the upper impurity layer thickness is selected from 200 nm, 500 nm, 2000 nm.
  • the value obtained by dividing the impurity layer thickness by the hydrogen-terminated layer thickness is referred to as a "layer thickness ratio.”
  • the layer thickness ratio is included in a predetermined layer thickness ratio range. The predetermined layer thickness ratio range will be illustrated.
  • the specified layer thickness ratio is in a range equal to or greater than the lower limit layer thickness ratio.
  • the specified layer thickness ratio is in a range equal to or less than the upper limit layer thickness ratio.
  • the specified layer thickness ratio is in a range equal to or greater than the lower limit layer thickness ratio and equal to or less than the upper limit layer thickness ratio.
  • the lower layer thickness ratio is selected from 0.005, 0.016, 0.03, hi one example, the upper layer thickness ratio is selected from 0.04, 0.05, 0.1.
  • the electrical resistivity of the conductive portion 40 is referred to as the "conductive portion resistivity.”
  • the conductive portion resistivity is an index related to the conductivity of the conductive portion 40.
  • the conductive portion resistivity falls within a predetermined conductive portion resistivity range. An example of the predetermined conductive portion resistivity range will be described.
  • the specified conductive part resistivity range is a range equal to or greater than the lower conductive part resistivity. In a second example, the specified conductive part resistivity range is a range equal to or less than the upper conductive part resistivity. In a third example, the specified conductive part resistivity range is a range equal to or greater than the lower conductive part resistivity and equal to or less than the upper conductive part resistivity.
  • the lower limit conductive part resistivity is selected from 1 m ⁇ cm, 10 m ⁇ cm, and 100 m ⁇ cm.
  • the upper limit conductive part resistivity is selected from 500 m ⁇ cm, 1 ⁇ cm, and 10 ⁇ cm.
  • the conductive portion 40 is formed by a predetermined manufacturing method.
  • the predetermined manufacturing method include a hot filament CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a microwave plasma CVD method, and a direct current plasma CVD method.
  • the hot filament CVD method is selected as the predetermined manufacturing method.
  • the hot filament CVD method uses a diamond synthesis device 900 to synthesize the conductive portion 40 on at least a portion of the base portion 30, which is a substrate.
  • the diamond synthesis apparatus 900 includes a vacuum chamber 910.
  • the vacuum chamber 910 includes a synthesis chamber 911.
  • the synthesis chamber 911 is configured as a space for synthesizing diamond on a substrate by a chemical reaction using a raw material gas.
  • the vacuum chamber 910 is configured to be able to hold the synthesis chamber 911 in a vacuum space.
  • the vacuum chamber 910 includes an opening 912.
  • the opening 912 connects the synthesis chamber 911 to a space outside the vacuum chamber 910 (hereinafter referred to as the "external space").
  • the opening 912 is configured to allow the substrate to be transported in and out of the synthesis chamber 911.
  • the vacuum chamber 910 includes an opening/closing portion 913.
  • the opening/closing portion 913 is configured to be able to open or close the opening 912. In one example, the opening/closing portion 913 is configured to be able to select an open state or a closed state.
  • the vacuum chamber 910 includes an exhaust port 914.
  • the exhaust port 914 connects the synthesis chamber 911 to an outside space.
  • the vacuum chamber 910 includes a supply port 915.
  • the supply port 915 connects the synthesis chamber 911 to an outside space.
  • the diamond synthesis apparatus 900 includes a gas exhaust unit 920.
  • the gas exhaust unit 920 is configured to be able to exhaust gas remaining in the synthesis chamber 911 to the outside space.
  • the gas exhaust unit 920 includes a vacuum pump 921, an exhaust pipe 922, and an exhaust control valve 923.
  • the vacuum pump 921 sucks up the gas remaining in the synthesis chamber 911 and exhausts the sucked up gas to the external space.
  • the types of the vacuum pump 921 include a rotary pump, an oil diffusion pump, and a turbo molecular pump.
  • the exhaust pipe 922 connects the exhaust port 914 of the vacuum chamber 910 to the vacuum pump 921. Gas remaining in the synthesis chamber 911 flows through the exhaust port 914 and the exhaust pipe 922, and is sucked into the vacuum pump 921.
  • the exhaust control valve 923 is provided in the exhaust pipe 922. In one example, the exhaust control valve 923 is configured to be able to adjust the flow rate of the gas flowing inside the exhaust pipe 922.
  • the diamond synthesis apparatus 900 includes a gas supply unit 930. In one example, the gas supply unit 930 is configured to be able to supply a raw material gas to the synthesis chamber 911. In one example, the gas supply unit 930 includes a gas reservoir 931, a supply pipe 932, and a supply control valve 933.
  • the gas reservoir 931 stores a source gas to be supplied to the synthesis chamber 911.
  • the source gas contains a carbon source that contributes to the synthesis of diamond.
  • the feed gas includes one or more carbon sources, such as methane.
  • the source gas is a mixed gas obtained by mixing a carbon source gas containing a carbon source and a carrier gas, and an example of the carrier gas is hydrogen gas.
  • the source gas further comprises a source of impurities to be doped into the diamond.
  • the source gas comprises one or more sources of impurities.
  • the supply pipe 932 connects the supply port 915 of the vacuum chamber 910 to the gas reservoir 931.
  • the source gas flows through the supply pipe 932 and the supply port 915 and is supplied to the synthesis chamber 911.
  • the supply adjustment valve 933 is provided in the supply pipe 932. In one example, the supply adjustment valve 933 is configured to be able to adjust the flow rate of the source gas flowing inside the supply pipe 932. In one example, the diamond synthesis apparatus 900 includes a placement portion 940. In one example, the placement portion 940 is configured as a portion for supporting a substrate in the synthesis chamber 911.
  • the placement portion 940 includes a stage 941.
  • the stage 941 is positioned in the synthesis chamber 911 so that it can be moved relative to the vacuum chamber 910.
  • the stage 941 is configured so that the substrate can be placed on it.
  • the positioning unit 940 includes a drive unit 942.
  • the drive unit 942 is configured to move the stage 941 relative to the vacuum chamber 910.
  • the drive unit 942 includes an actuator.
  • the placement unit 940 is configured so that the position of the stage 941 relative to the vacuum chamber 910 can be selected to be a synthesis position or a standby position.
  • the synthesis position is defined so that the distance between the substrate placed on the platform 941 and the filament 951 is suitable for diamond synthesis.
  • the waiting position is defined so that the distance between the substrate and the filament 951 is larger than that in the synthesis position.
  • the diamond synthesis apparatus 900 includes a heating section 950.
  • the heating section 950 heats the raw material gas supplied to the synthesis chamber 911.
  • the heating section 950 includes one or more filaments 951, a holding section 952, and a power supply section 953.
  • one or more filaments 951 are disposed in the synthesis chamber 911.
  • the filament 951 includes a first end 951A and a second end 951B.
  • the filament 951 is made of a high melting point metal. Examples of high melting point metals include tungsten, tantalum, rhenium, and ruthenium.
  • the filament 951 includes at least one of tungsten, tantalum, rhenium, and ruthenium.
  • the holding portion 952 is provided in the vacuum chamber 910. In one example, the holding portion 952 is configured to allow one or more filaments 951 to be attached and detached. In one example, the holding portion 952 is configured to function as an electrode for the filament 951.
  • the retaining portion 952 includes a first retaining portion 952A and a second retaining portion 952B.
  • the first retaining portion 952A holds a first end 951A of the filament 951.
  • the second retaining portion 952B holds a second end 951B of the filament 951.
  • the power supply unit 953 supplies power to one or more filaments 951.
  • the power supply unit 953 is electrically connected to the holding unit 952 by a power line 953A.
  • the power supply unit 953 is a DC power supply.
  • the diameter of the filament 951 is referred to as the "filament diameter.”
  • the filament diameter is within a predetermined filament diameter range.
  • the predetermined filament diameter range is 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the total pressure of the synthesis chamber 911 is referred to as the "synthesis chamber total pressure.”
  • the flow rate of the raw material gas inside the supply pipe 932 is referred to as the “raw material gas flow rate.”
  • the temperature of the filament 951 is referred to as the “filament temperature.”
  • the diamond synthesis apparatus 900 includes a measurement unit 960.
  • the measurement unit 960 is configured to measure the synthesis chamber total pressure, the raw material gas flow rate, and the filament temperature.
  • the measurement unit 960 includes a sensor that measures the synthesis chamber total pressure, a sensor that measures the raw material gas flow rate, and a sensor that measures the filament temperature.
  • the diamond synthesis apparatus 900 includes a control unit 970.
  • the control unit 970 includes a central processing unit, a main memory device, an auxiliary memory device, an input device, and an output device.
  • the control unit 970 is configured to control the controlled elements, such as the vacuum pump 921, the exhaust control valve 923, the supply control valve 933, the drive unit 942, and the power supply unit 953.
  • control unit 970 is configured to be able to communicate with the measurement unit 960 via wired or wireless communication. In one example, measurement data including information measured by the measurement unit 960 is transmitted to the control unit 970. In one example, the control unit 970 controls the controlled element by referring to the measurement data.
  • the method for manufacturing the conductive portion 40 includes a disposing step, a gas exhausting step, a gas supplying step, and a synthesis step.
  • the gas exhausting step is performed after the disposing step.
  • the gas supplying step is performed after the gas exhausting step.
  • the synthesis step is performed after the gas supplying step.
  • the position of the platform 941 relative to the vacuum chamber 910 is set to a synthesis position prior to the placement step or after the filament temperature is maintained within a predetermined filament temperature range during the synthesis step.
  • the opening/closing part 913 of the vacuum chamber 910 is set to an open state.
  • the substrate is placed on the platform 941.
  • the opening/closing part 913 of the vacuum chamber 910 is set to a closed state.
  • the gas in the synthesis chamber 911 is exhausted by the vacuum pump 921.
  • the total pressure in the synthesis chamber decreases due to the exhaust of the gas.
  • the total pressure in the synthesis chamber is maintained within a predetermined pressure range during exhaust. An example of the predetermined pressure range during exhaust is given below.
  • the specified pressure range at the time of discharge is equal to or greater than the lower limit pressure at the time of discharge.
  • the specified pressure range at the time of discharge is equal to or less than the upper limit pressure at the time of discharge.
  • the specified pressure range at the time of discharge is equal to or greater than the lower limit pressure at the time of discharge and equal to or less than the upper limit pressure at the time of discharge.
  • the lower exhaust pressure limit is selected from 0.01 Torr, 0.05 Torr, and 0.1 Torr.
  • the upper exhaust pressure limit is selected from 0.25 Torr, 0.5 Torr, and 1 Torr.
  • raw material gas is supplied from the gas storage section 931 to the synthesis chamber 911.
  • the concentration of the carbon source in the raw material gas falls within a predetermined carbon source concentration range.
  • An example of the predetermined carbon source concentration range is given below.
  • the predetermined carbon source concentration range is equal to or greater than the lower limit carbon source concentration. In a second example, the predetermined carbon source concentration range is equal to or less than the upper limit carbon source concentration. In a third example, the predetermined carbon source concentration range is equal to or greater than the lower limit carbon source concentration and equal to or less than the upper limit carbon source concentration.
  • the lower limit carbon source concentration is selected from 0.1 vol%, 1 vol%, and 3 vol%. In one example, the upper limit carbon source concentration is selected from 4 vol%, 5 vol%, and 6 vol%.
  • the total pressure in the synthesis chamber increases due to the supply of the raw material gas. In one example, the total pressure in the synthesis chamber is maintained within a predetermined pressure range during the supply. The predetermined pressure range during the supply will be exemplified.
  • the specified pressure range at the time of supply is equal to or greater than the lower limit pressure at the time of supply.
  • the specified pressure range at the time of supply is equal to or less than the upper limit pressure at the time of supply.
  • the specified pressure range at the time of supply is equal to or greater than the lower limit pressure at the time of supply and equal to or less than the upper limit pressure at the time of supply.
  • the lower supply pressure limit is selected from 5 Torr, 10 Torr, and 15 Torr.
  • the upper supply pressure limit is selected from 20 Torr, 30 Torr, and 40 Torr.
  • the raw material gas contains an impurity source.
  • concentration of the impurity source relative to the carbon source in the raw material gas is referred to as the "impurity source concentration.”
  • concentration of the impurity that is expected to be contained in the impurity layer 44 of the conductive portion 40 is referred to as the "expected impurity concentration.”
  • the impurity source concentration is set according to the expected impurity concentration.
  • the expected impurity concentration is included in the predetermined impurity concentration range.
  • the predetermined impurity concentration range is a range equal to or greater than the lower limit impurity concentration.
  • the predetermined impurity concentration range is a range equal to or less than the upper limit impurity concentration.
  • the predetermined impurity concentration range is a range equal to or greater than the lower limit impurity concentration and equal to or less than the upper limit impurity concentration.
  • the lower limit impurity concentration and the upper limit impurity concentration are selected as follows.
  • the lower limit impurity concentration is selected from 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 , 1 ⁇ 10 20 atoms/cm 3 , and 5 ⁇ 10 20 atoms/cm 3 .
  • the upper limit impurity concentration is selected from 5 ⁇ 10 20 atoms/cm 3 , 5 ⁇ 10 21 atoms/cm 3 , and 5 ⁇ 10 22 atoms/cm 3 .
  • the impurity source concentration is included in the predetermined impurity source concentration range.
  • Examples of the predetermined impurity source concentration range are given below.
  • the predetermined impurity source concentration range is equal to or greater than the lower limit impurity source concentration.
  • the predetermined impurity source concentration range is equal to or less than the upper limit impurity source concentration.
  • the predetermined impurity source concentration range is equal to or greater than the lower limit impurity source concentration and equal to or less than the upper limit impurity source concentration.
  • the lower limit impurity source concentration and the upper limit impurity source concentration are selected as follows.
  • the lower limit impurity source concentration is selected from 10 ppm, 50 ppm, 100 ppm, hi one example, the upper limit impurity source concentration is selected from 1000 ppm, 5000 ppm, 50000 ppm.
  • the filament 951 In the synthesis process, power is supplied to the filament 951.
  • the supply of power increases the filament temperature.
  • the filament temperature is maintained within a predetermined filament temperature range. An example of the predetermined filament temperature range is given below.
  • the specified filament temperature range is a range equal to or greater than the lower limit filament temperature. In a second example, the specified filament temperature range is a range equal to or less than the upper limit filament temperature. In a third example, the specified filament temperature range is a range equal to or greater than the lower limit filament temperature and equal to or less than the upper limit filament temperature.
  • the lower filament temperature limit is selected from 2000°C, 2100°C, and 2200°C.
  • the upper filament temperature limit is selected from 2300°C, 2500°C, and 3000°C.
  • the specified filament temperature range is set according to a relationship with a synthesis influence factor that affects the synthesis of the conductive portion 40.
  • synthesis influence factors include the type of metal element that constitutes the filament 951, the concentration of the metal element contained in the conductive portion 40, and the concentration of impurities contained in the conductive portion 40.
  • the temperature of the substrate is referred to as the "substrate temperature.” As the filament 951 heats, the substrate temperature increases. In one example, the substrate temperature is maintained within a predetermined substrate temperature range.
  • the predetermined substrate temperature range will be illustrated. In a first example, the predetermined substrate temperature range is equal to or greater than the lower substrate temperature limit. In a second example, the predetermined substrate temperature range is equal to or less than the upper substrate temperature limit. In a third example, the predetermined substrate temperature range is equal to or greater than the lower substrate temperature limit and equal to or less than the upper substrate temperature limit.
  • the lower substrate temperature limit is selected from 600° C., 700° C., 800° C.
  • the upper substrate temperature limit is selected from 900° C., 1100° C., 1200° C.
  • Second Embodiment Please refer to Figures 4 to 8.
  • the tool unit 10 and the diamond tool 20 of this embodiment are configured on the basis of the first embodiment.
  • the tool unit 10 and the diamond tool 20 of this embodiment include a configuration common to the embodiment on the basis of the first embodiment.
  • the processing device of this embodiment is a scribing processing device.
  • the tool unit 10 of this embodiment is a holder unit 200.
  • the tool support part 11 of this embodiment is a wheel holder 300.
  • the diamond tool 20 of this embodiment is a scribing wheel 400.
  • the configuration of the scribing device can be selected arbitrarily, and is not limited to the configuration exemplified.
  • the scribing device is configured to scribe a workpiece.
  • An example of a workpiece is a substrate.
  • An example of a substrate is a brittle material substrate.
  • Examples of brittle material substrates include compound semiconductor substrates, ceramic substrates, glass substrates, silicon substrates, sapphire substrates, and quartz substrates.
  • Examples of the compound semiconductor substrate include a silicon carbide substrate, a gallium nitride substrate, a gallium oxide substrate, an indium phosphide substrate, and a gallium arsenide substrate.
  • An example of the ceramic substrate is an alumina substrate.
  • the scribing device includes a table, a scribe head 100, and a moving device.
  • the table includes a placement surface on which the workpiece is placed.
  • the scribe head 100 is attached to the moving device.
  • the moving device is configured to allow the position of the scribe head 100 relative to the workpiece to be arbitrarily changed.
  • the moving device includes at least one of a planar moving section and a vertical moving section.
  • the planar movement unit changes the position of the scribe head 100 in a direction parallel to the placement surface of the table.
  • the vertical movement unit changes the position of the scribe head 100 in a direction perpendicular to the placement surface of the table.
  • the configuration of the scribe head 100 can be selected arbitrarily.
  • the configuration of the scribe head 100 is not limited to the exemplified configuration.
  • the scribe head 100 includes a base 110.
  • the base 110 is attached to a moving device. The relationship between the base 110 and the moving device is illustrated below.
  • the base 110 is attached to a planar moving portion of the moving device.
  • the base 110 is attached to a vertical moving portion of the moving device.
  • the scribe head 100 includes a holder assembly 120.
  • the holder assembly 120 includes a holder unit 200.
  • the holder unit 200 includes a wheel holder 300 and a scribing wheel 400.
  • the wheel holder 300 supports the scribing wheel 400 so that it can rotate relative to the wheel holder 300.
  • the scribing wheel 400 is configured to scribe a workpiece.
  • the holder assembly 120 includes a holder joint 130.
  • the holder joint 130 is configured to support the holder unit 200.
  • An example of the configuration of the holder joint 130 and the holder unit 200 is shown below.
  • the holder unit 200 is configured so as to be detachable from the holder joint 130.
  • the holder unit 200 is configured integrally with the holder joint 130.
  • the scribe head 100 includes a holder joint holder 140.
  • the holder joint holder 140 is configured to support the holder assembly 120.
  • the holder joint 130 is coupled to the holder joint holder 140.
  • the holder joint 130 is configured so that it can be attached and detached to the holder joint holder 140.
  • the holder joint 130 is configured integrally with the holder joint holder 140.
  • the scribe head 100 includes a connecting portion 150.
  • the connecting portion 150 is configured to connect the holder joint retainer 140 to the base 110.
  • An example of the configuration of the connecting portion 150 is shown below.
  • the connecting portion 150 connects the holder joint holder 140 to the base 110 so that the holder joint holder 140 can move in a predetermined direction relative to the base 110.
  • the predetermined direction includes at least one of a direction perpendicular to the placement surface of the table and a direction parallel to the placement surface of the table.
  • the connecting portion 150 connects the holder joint retainer 140 to the base 110 such that the holder joint retainer 140 cannot move relative to the base 110 .
  • the connecting portion 150 includes a rail 151 and a slider 152.
  • the connecting portion 150 is configured so that the holder joint retainer 140 can move relative to the base 110 in a direction perpendicular to the placement surface of the table.
  • the rail 151 is provided on one of the base 110 and the holder joint retainer 140.
  • the slider 152 is provided on the other of the base 110 and the holder joint retainer 140.
  • the scribing head 100 includes a load adjustment unit 160.
  • the load adjustment unit 160 adjusts the force with which the scribing wheel 400 is pressed against the workpiece.
  • the load adjustment unit 160 includes an actuator 161 and a bracket 162.
  • the actuator 161 is attached to a bracket 162.
  • the bracket 162 is attached to the base 110.
  • the actuator 161 pushes the holder joint holder 140, the rail 151 attached to the holder joint holder 140, or the slider 152 attached to the holder joint holder 140, toward the workpiece.
  • Examples of the actuator 161 include a power cylinder, a solenoid, an electric motor, a servo motor, and a linear actuator.
  • Examples of the power cylinder include a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, a water hydraulic cylinder, and an electric cylinder.
  • the configuration of the holder unit 200 can be selected arbitrarily.
  • the configuration of the holder unit 200 is not limited to the illustrated configuration.
  • the holder unit 200 is supported by the holder joint 130 so as to be rotatable relative to the holder joint retainer 140 around the central axis of the holder joint 130 .
  • the holder unit 200 includes a pin 210.
  • the pin 210 is made of a high hardness material. Examples of high hardness materials include single crystal diamond, polycrystalline diamond, and cemented carbide.
  • the pin 210 is supported by the wheel holder 300 so as to be rotatable relative to the wheel holder 300 .
  • the pin 210 supports the scribing wheel 400 such that the wheel can rotate relative to the pin 210 about a central axis of the pin 210 .
  • the pin 210 supports the scribing wheel 400 for movement relative to the pin 210 in a direction parallel to the central axis of the pin 210 .
  • (Scribing wheel) 6 and 7, the configuration of the scribing wheel 400 can be selected arbitrarily, and the configuration of the scribing wheel 400 is not limited to the configuration exemplified.
  • the central axis of the scribing wheel 400 is referred to as the "wheel central axis 400C.”
  • the central surface of the scribing wheel 400 is referred to as the "wheel central surface 400F.”
  • the wheel central surface 400F passes through the center of the scribing wheel 400 in the axial direction of the scribing wheel 400 and is perpendicular to the wheel central axis 400C.
  • the shape of the scribing wheel 400 is symmetric or asymmetric about the wheel center plane 400F. In one example, the scribing wheel 400 is divided into an inner peripheral portion 410 and an outer peripheral portion 420 in the radial direction of the scribing wheel 400 .
  • the inner circumference 410 is disposed around the wheel center axis 400C in the radial direction of the scribing wheel 400.
  • the outer circumferential portion 420 is provided on the outside relative to the inner circumferential portion 410 in the radial direction of the scribing wheel 400.
  • the thickness of the outer circumferential portion 420 becomes thinner as it goes outward in the radial direction of the scribing wheel 400.
  • the inner periphery 410 includes a through portion 430.
  • the through portion 430 is configured to allow the pin 210 to be positioned therein.
  • the through portion 430 includes a hole 431.
  • the hole 431 penetrates the inner periphery 410 in the axial direction of the scribing wheel 400.
  • the through portion 430 includes a chamfer 432.
  • the chamfer 432 is formed around the perimeter of the hole 431.
  • the outer peripheral portion 420 includes a cutting edge portion 440 that scribes the workpiece.
  • the cutting edge portion 440 is provided at the tip of the outer peripheral portion 420 in the radial direction of the scribing wheel 400.
  • the surface of the scribing wheel 400 is referred to as the "wheel surface 401.”
  • the surface of the inner circumference 410 is referred to as the “inner circumference surface 411.”
  • the surface of the outer circumference 420 is referred to as the “outer circumference surface 421.”
  • the wheel surface 401 includes the inner circumference surface 411 and the outer circumference surface 421.
  • the inner periphery surface 411 includes a side 411A.
  • the side 411A is a base plane.
  • the side 411A is parallel to the wheel center plane 400F.
  • the inner periphery surface 411 includes a curved surface 411B.
  • the curved surface 411B defines a hole 431.
  • the curved surface 411B contacts the pin 210.
  • the outer perimeter surface 421 is an inclined surface. In one example, the outer perimeter surface 421 is inclined with respect to the wheel center plane 400F. In one example, the scribing wheel 400 includes a boundary portion 450. In one example, the boundary portion 450 includes an edge formed between the side 411A of the inner peripheral surface 411 and the outer peripheral surface 421, or a portion equivalent thereto.
  • the base portion 30 constitutes the body of the scribing wheel 400. In one example, the base portion 30 is divided into an inner peripheral portion 410 and an outer peripheral portion 420.
  • the conductive portion 40 is formed on at least one of the inner peripheral portion 410 and the outer peripheral portion 420 of the base portion 30.
  • the conductive portion 40 is divided into the inner peripheral portion 410 and the outer peripheral portion 420.
  • An example of the configuration of the conductive portion 40 with respect to the formation range on the base portion 30 (hereinafter referred to as the "conductive portion configuration") will be described.
  • the conductive portion 40 is formed on the entire inner peripheral portion 410 of the base portion 30 and on the entire outer peripheral portion 420 of the base portion 30.
  • the inner peripheral portion 410 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the outer peripheral portion 420 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the conductive portion 40 is formed on a portion of the inner peripheral portion 410 of the base portion 30 and on the entire outer peripheral portion 420 of the base portion 30.
  • the inner peripheral portion 410 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the outer peripheral portion 420 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the conductive portion 40 is formed on the entire inner peripheral portion 410 of the base portion 30 and on a portion of the outer peripheral portion 420 of the base portion 30.
  • the inner peripheral portion 410 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the outer peripheral portion 420 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the conductive portion 40 is formed on a portion of the inner peripheral portion 410 of the foundation portion 30 and on a portion of the outer peripheral portion 420 of the foundation portion 30.
  • the inner peripheral portion 410 includes the foundation portion 30 and the conductive portion 40.
  • the outer peripheral portion 420 includes the foundation portion 30 and the conductive portion 40.
  • the conductive portion 40 is formed on the entire inner peripheral portion 410 of the base portion 30.
  • the conductive portion 40 is not formed on the outer peripheral portion 420 of the base portion 30.
  • the inner peripheral portion 410 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the outer peripheral portion 420 includes the base portion 30.
  • the conductive portion 40 is formed on a portion of the inner peripheral portion 410 of the base portion 30.
  • the conductive portion 40 is not formed on the outer peripheral portion 420 of the base portion 30.
  • the inner peripheral portion 410 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the outer peripheral portion 420 includes the base portion 30.
  • the conductive portion 40 is not formed on the inner peripheral portion 410 of the base portion 30.
  • the conductive portion 40 is formed on the entire outer peripheral portion 420 of the base portion 30.
  • the inner peripheral portion 410 includes the base portion 30.
  • the outer peripheral portion 420 includes the base portion 30 and the conductive portion 40.
  • the conductive portion 40 is not formed on the inner peripheral portion 410 of the foundation portion 30.
  • the conductive portion 40 is formed on a portion of the outer peripheral portion 420 of the foundation portion 30.
  • the inner peripheral portion 410 includes the foundation portion 30.
  • the outer peripheral portion 420 includes the foundation portion 30 and the conductive portion 40.
  • the wheel surface 401 includes the base portion surface 31 and the conductive portion surface 41.
  • the wheel surface 401 is composed of the base portion surface 31, which has electrical insulation properties, and the conductive portion surface 41, which has electrical conductivity.
  • a portion of the inner peripheral surface 411 at the base surface 31 constitutes the wheel surface 401 .
  • a portion of the outer peripheral surface 421 at the base surface 31 constitutes the wheel surface 401 .
  • a part of the inner peripheral surface 411 of the base portion surface 31 and a part of the outer peripheral surface 421 of the base portion surface 31 form the wheel surface 401 .
  • the entire outer peripheral surface 421 at the base surface 31 constitutes the wheel surface 401 .
  • a part of the inner peripheral surface 411 of the base surface 31 and the entire outer peripheral surface 421 of the base surface 31 constitute the wheel surface 401 .
  • the entire inner peripheral surface 411 at the base surface 31 constitutes the wheel surface 401 .
  • the entire inner peripheral surface 411 of the base portion surface 31 and a part of the outer peripheral surface 421 of the base portion surface 31 constitute the wheel surface 401 .
  • the base portion 30 is composed of only an electrical insulator, or is composed of an electrical insulator and an electrical conductor.
  • the electrical insulator constituting the base portion 30 is a single crystal portion 32 having electrical insulation properties. The configuration of the base portion 30 with respect to electrical characteristics (hereinafter referred to as the "base portion configuration") will be illustrated.
  • the inside of the inner peripheral portion 410 of the foundation portion 30 is made up of only an electrical insulator. No electrical conductor is formed inside the inner peripheral portion 410 of the foundation portion 30.
  • the inside of the outer peripheral portion 420 of the foundation portion 30 is made up of only an electrical insulator. No electrical conductor is formed inside the outer peripheral portion 420 of the foundation portion 30.
  • the inside of the inner peripheral portion 410 of the base portion 30 is made up of an electrical insulator and an electrical conductor.
  • the inside of the outer peripheral portion 420 of the base portion 30 is made up of only an electrical insulator. No electrical conductor is formed inside the outer peripheral portion 420 of the base portion 30.
  • the inside of the inner peripheral portion 410 of the foundation portion 30 is made up of only an electrical insulator. No electrical conductor is formed inside the inner peripheral portion 410 of the foundation portion 30.
  • the inside of the outer peripheral portion 420 of the foundation portion 30 is made up of an electrical insulator and an electrical conductor.
  • the inside of the inner peripheral portion 410 of the base portion 30 is made of an electrical insulator and an electrical conductor.
  • the inside of the outer peripheral portion 420 of the base portion 30 is made of an electrical insulator and an electrical conductor.
  • the configurations of the first to fourth examples regarding the basic portion configuration are permissible to be combined with the configurations of the first to eighth examples regarding the conductive portion configuration within the scope of technical compatibility.
  • the configuration of the wheel holder 300 can be selected arbitrarily.
  • the configuration of the wheel holder 300 is not limited to the exemplified configuration.
  • a horizontal direction, a vertical direction, and a depth direction are defined for the wheel holder 300.
  • the horizontal direction of the wheel holder 300 is parallel to the X-axis.
  • the vertical direction of the wheel holder 300 is parallel to the Z-axis.
  • the depth direction of the wheel holder 300 is parallel to the Y-direction.
  • the wheel holder 300 includes a holder body portion 310.
  • the holder body portion 310 is coupled to the holder joint 130. The configuration of the holder joint 130 and the holder body portion 310 will be illustrated.
  • the holder body 310 is configured so as to be detachable from the holder joint 130.
  • the holder body 310 is configured integrally with the holder joint 130.
  • the wheel holder 300 includes a pin support portion 320.
  • the pin support portion 320 is located downward relative to the holder body portion 310 in the vertical direction of the wheel holder 300.
  • the pin support portion 320 includes a bottom surface 320F.
  • the bottom surface 320F faces the workpiece.
  • a space is formed between the bottom surface 320F and the surface of the workpiece.
  • the pin support portion 320 includes a first pin support portion 321 and a second pin support portion 322. In one example, each pin support portion 321, 322 is spaced apart in the lateral direction of the wheel holder 300.
  • the wheel holder 300 includes a wheel arrangement space 330.
  • the wheel arrangement space 330 is formed between the first pin support portion 321 and the second pin support portion 322 in the lateral direction of the wheel holder 300.
  • the wheel arrangement space 330 is formed so that the scribing wheel 400 can be placed therein.
  • a small gap is formed between the side surface 411A of the scribing wheel 400 and the first pin support portion 321 in the lateral direction of the wheel holder 300.
  • the side surface 411 A of the scribing wheel 400 may come into contact with the first pin support portion 321 .
  • a small gap is formed between the side surface 411A of the scribing wheel 400 and the second pin support portion 322 in the lateral direction of the wheel holder 300.
  • the side surface 411 A of the scribing wheel 400 may come into contact with the second pin support portion 322 .
  • each pin support portion 321, 322 includes a pin arrangement space 323.
  • the pin arrangement space 323 includes a hole that penetrates each pin support portion 321, 322.
  • the pin arrangement space 323 is formed so that the pin 210 can be arranged.
  • the pin 210 is cylindrical in shape. In one example, the pin 210 includes a first end 211, a second end 212, and a middle portion 213. In one example, the first end 211 is disposed in the pin arrangement space 323 of the first pin support portion 321. In one example, the second end 212 of the pin 210 is disposed in the pin arrangement space 323 of the second pin support portion 322.
  • the intermediate portion 213 is disposed between the first end 211 and the second end 212 in a direction parallel to the central axis of the pin 210. In one example, the intermediate portion 213 is disposed in a hole 431 of the scribing wheel 400.
  • the wheel holder 300 includes a removal prevention portion 340.
  • the removal prevention portion 340 closes the opening of the pin arrangement space 323 so that the pin 210 does not move outside the pin support portion 320.
  • effect Examples of the effects obtained by the tool unit 10 or the diamond tool 20 include the following effects.
  • the diamond tool 20 includes a base portion 30 including a single crystal portion 32 made of single crystal diamond, and a conductive portion 40 formed on the single crystal portion 32.
  • the conductive portion 40 includes a conductive portion surface 41 that constitutes the tool surface 21.
  • the base portion 30 is composed only of the single crystal portion 32, which has electrical insulation properties.
  • the following effects can be obtained: Since the tool surface 21 is conductive, the tool surface 21 is less likely to be charged; and machining waste is less likely to adhere to the tool surface 21. According to the above-mentioned configuration, for example, the following effects can be further obtained: The material to be processed is less likely to accumulate between the tool surface 21 and the workpiece. The machining performance of the diamond tool 20 is prevented from being deteriorated.
  • the base portion 30 is composed only of the single crystal portion 32, the base portion 30 can be formed from inexpensive single crystal diamond.
  • the conductive portion 40 comprises hydrogen-terminated diamond 42 .
  • the above-described configuration provides the following advantages, for example: Since the conductive portion 40 contains the hydrogen-terminated diamond 42, the conductivity of the conductive portion 40 is increased.
  • the base portion 30 includes a hydrogen-terminated layer 43 and an impurity layer 44.
  • the impurity layer 44 is formed on the single crystal portion 32.
  • the hydrogen-terminated layer 43 is formed on the impurity layer 44.
  • the hydrogen-terminated layer 43 includes hydrogen-terminated diamond 42.
  • the following effects can be obtained: Since the conductive portion 40 includes the hydrogen termination layer 43 and the impurity layer 44, the conductivity of the conductive portion 40 is increased. In one example, conductive portion surface 41 of conductive portion 40 constitutes the entire tool surface 21 .
  • Processing waste is less likely to adhere to the tool surface 21 .
  • the conductive portion resistivity is equal to or less than the upper conductive portion resistivity.
  • the conductive portion 40 is less likely to be charged.
  • the tool surface 21 is less likely to be charged.
  • the thickness of the conductive portion 40 is equal to or less than the upper conductive portion thickness.
  • the above configuration provides the following effects, for example: Differences are less likely to occur between the shape of the base surface 31 of the diamond tool 20 in its base state and the shape of the conductive surface 41. This contributes to preventing, for example, a decrease in the machining performance of the diamond tool 20 due to the synthesis of the conductive portion 40.
  • the following effects can be further obtained, for example:
  • the time required for synthesizing the conductive portion 40 is shortened.
  • the diamond tool 20 is a scribing wheel 400 .
  • the above configuration provides the following advantages, for example: When scribing a workpiece with the scribing wheel 400, processing debris is less likely to adhere to the scribing wheel 400.
  • the following effects can be further obtained, for example: The processing quality and processing accuracy of the workpiece are improved.
  • the life of the scribing wheel 400 is extended.
  • the tool unit 10 includes a diamond tool 20 and a tool support 11 that supports the diamond tool 20 .
  • the above configuration provides the following effects, for example:
  • the tool surface 21 is less likely to become charged. Cutting debris is less likely to adhere to the tool surface 21. Cutting debris is less likely to remain between the diamond tool 20 and the tool support portion 11.
  • Processing waste is less likely to adhere to the tool support portion 11 .
  • the following effects can be further obtained, for example: The processing quality and processing accuracy of the workpiece are improved.
  • the life of the scribing wheel 400 is extended.
  • the base surface 31 is composed of the single crystal portion 32.
  • the conductive portion 40 is formed on the base surface 31. According to the above-mentioned configuration, for example, the following effects can be obtained: The roughness of the conductive portion surface 41 is reduced.
  • the thickness of the conductive portion 40 is equal to or greater than the lower limit conductive portion thickness. According to the above-mentioned configuration, for example, the following effects can be obtained: The conductive portion 40 having conductivity that contributes to suppressing charging of the tool surface 21 is easily formed.
  • the following effects can be further obtained: Even if the conductive surface 41 is worn, the state in which the conductive surface 41 constitutes the tool surface 21 is easily maintained.
  • the hydrogen termination layer thickness is equal to or greater than the lower limit hydrogen termination layer thickness.
  • the hydrogen termination layer 43 having electrical conductivity that contributes to suppressing charging of the tool surface 21 is easily formed. According to the above-mentioned configuration, for example, the following effects can be further obtained: Even if the conductive surface 41 is worn, the state in which the tool surface 21 is constituted by the conductive surface 41 can be easily maintained.
  • the hydrogen termination layer thickness is less than or equal to an upper hydrogen termination layer thickness limit. According to the above-mentioned configuration, for example, the following effects can be obtained: The shape of the base part surface 31 of the diamond tool 20 in the base state is less likely to differ from the shape of the conductive part surface 41. This contributes to suppressing the deterioration of the machining performance of the diamond tool 20 due to the synthesis of the conductive part 40, for example.
  • the following effects can be further obtained, for example:
  • the time required for synthesizing the conductive portion 40 is shortened.
  • the impurity layer thickness is greater than or equal to the lower limit impurity layer thickness.
  • the impurity layer 44 having conductivity that contributes to suppressing the charging of the tool surface 21 is easily formed. According to the above-mentioned configuration, for example, the following effects can be further obtained: Even if the conductive surface 41 is worn, the state in which the tool surface 21 is constituted by the conductive surface 41 can be easily maintained.
  • the impurity layer thickness is less than or equal to the upper impurity layer thickness. According to the above-mentioned configuration, for example, the following effects can be obtained:
  • the shape of the base part surface 31 of the diamond tool 20 in the base state is less likely to differ from the shape of the conductive part surface 41. This contributes to suppressing the deterioration of the machining performance of the diamond tool 20 due to the synthesis of the conductive part 40, for example.
  • the time required for synthesizing the conductive portion 40 is shortened.
  • the concentration of the carbon source in the feed gas falls within a predetermined carbon source concentration range.
  • the conductive portion 40 can be easily synthesized appropriately.
  • the impurity source concentration is within a predetermined impurity source concentration range.
  • the impurity layer 44 can be easily synthesized appropriately.
  • the filament temperature is maintained within a predetermined filament temperature range.
  • the conductive portion 40 can be easily synthesized appropriately. (Effect 3)
  • Examples of the effects obtained by the holder unit 200 or the scribing wheel 400 include the following effects.
  • conductive portion surface 41 of conductive portion 40 constitutes part or all of wheel surface 401 . According to the above-described configuration, for example, the following effects can be obtained: Processing debris is less likely to adhere to the wheel surface 401. Processing debris is less likely to accumulate between the wheel surface 401 and the wheel holder 300.
  • the following effects can be further obtained:
  • the rotational performance of the scribing wheel 400 is improved.
  • the following effects can be further obtained, for example: The processing quality and processing accuracy of the workpiece are improved.
  • the life of the scribing wheel 400 is extended.
  • the above configuration further provides the following effects, for example: As an example of an index relating to the rotatability of the scribing wheel 400, a friction coefficient relating to the frictional force generated between the scribing wheel 400 and the workpiece is selected.
  • the coefficient of friction is less likely to increase with an increase in the distance traveled by the scribing wheel 400 on the workpiece. In one example, when the distance traveled by the scribing wheel 400 on the workpiece is less than a predetermined distance, the coefficient of friction does not increase.
  • Cullet is less likely to adhere to the bottom surface 320F of the pin support portion 320.
  • the conductive surface 41 of the scribing wheel 400 constitutes part or all of the inner peripheral surface 411 .
  • Processing debris is less likely to adhere to the inner peripheral surface 411. Processing debris is less likely to accumulate between the inner peripheral surface 411 and the pin support portion 320.
  • the following effects can be further obtained:
  • the rotational performance of the scribing wheel 400 is improved.
  • the following effects can be further obtained, for example: The processing quality and processing accuracy of the workpiece are improved.
  • the life of the scribing wheel 400 is extended.
  • the conductive surface 41 of the scribing wheel 400 constitutes a part or all of the curved surface 411 B of the inner peripheral surface 411 that defines the hole 431 of the through portion 430 .
  • the following effects can be obtained: Processing debris is less likely to adhere to the curved surface 411B of the inner peripheral surface 411. Processing debris is less likely to accumulate between the curved surface 411B and the pin 210.
  • the following effects can be further obtained:
  • the rotational performance of the scribing wheel 400 is improved.
  • the following effects can be further obtained, for example: The processing quality and processing accuracy of the workpiece are improved.
  • the life of the scribing wheel 400 is extended.
  • the possible forms of the diamond tool and tool unit of the present invention are not limited to the explanations given in the above embodiments.
  • the diamond tool and tool unit of the present invention may take forms different from those exemplified in the embodiments. Examples of such forms include forms in which part of the configuration of each embodiment is replaced, modified, or omitted, or forms in which new configuration is added to each embodiment.
  • Tool unit 11 Tool support 20: Diamond tool 30: Base 32: Single crystal 40: Conductive part 41: Conductive part surface 42: Hydrogen-terminated diamond 43: Hydrogen-terminated layer 44: Impurity layer 400: Scribing wheel

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Abstract

ダイヤモンド工具（２０）は単結晶ダイヤモンドにより構成される単結晶部（３２）を含む基礎部（３０）と、単結晶部（３２）上に形成される導電部（４０）とを含む。導電部（４０）はダイヤモンド工具（２０）の表面を構成する導電部表面（４１）を含む。基礎部（３０）は電気絶縁性を有する単結晶部（３２）のみにより構成される。

Description

ダイヤモンド工具および工具ユニット
　本発明はダイヤモンド工具および工具ユニットに関する。
　ダイヤモンド工具の一例として、スクライビングホイール、ダイヤモンドポイント、バイト、ドリル、エンドミルが挙げられる。特許文献１には、ダイヤモンドにより構成されるスクライビングホイールの一例が記載される。
特開２０２２－９９８０９号公報
　ダイヤモンド工具には、静電引力により加工屑が付着することがある。加工屑はパーティクルまたはカレットと称されることもある。ダイヤモンド工具に加工屑が付着した場合、例えばダイヤモンド工具の加工性能が低下するおそれがある。
　本発明に関するダイヤモンド工具は単結晶ダイヤモンドにより構成される単結晶部を含む基礎部と、前記単結晶部上に形成される導電部とを含むダイヤモンド工具であって、前記導電部は前記ダイヤモンド工具の表面を構成する導電部表面を含み、前記基礎部は電気絶縁性を有する前記単結晶部のみにより構成される。
　ダイヤモンド工具によれば、例えば次のような効果が得られる。ダイヤモンド工具の表面である工具表面が導電性を有するため、工具表面が帯電しにくくなる。工具表面に加工屑が付着しにくくなる。
　前記ダイヤモンド工具の一例では、前記導電部表面は水素終端ダイヤモンドを含む。
　ダイヤモンド工具によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部に水素終端ダイヤモンドが含まれるため、導電部の導電性が高くなる。
　前記ダイヤモンド工具の一例では、前記導電部は水素終端層および不純物層を含み、前記不純物層は前記単結晶部上に形成され、前記水素終端層は前記不純物層上に形成され、前記水素終端ダイヤモンドを含む。
　ダイヤモンド工具によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部に水素終端層および不純物層が含まれるため、導電部の導電性が高くなる。
　前記ダイヤモンド工具の一例では、前記導電部表面は前記ダイヤモンド工具の表面の全部を構成する。
　ダイヤモンド工具によれば、例えば次のような効果が得られる。工具表面に加工屑が付着しにくくなる。
　前記ダイヤモンド工具の一例では、前記導電部の電気抵抗率は１０Ωｃｍ以下である。
　ダイヤモンド工具によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部が帯電しにくくなる。工具表面が帯電しにくくなる。
　前記ダイヤモンド工具の一例では、前記導電部の厚さは２０００ｎｍ以下である。
　ダイヤモンド工具によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部が形成される前の状態における基礎部の表面の形状と、導電部の表面の形状との間に相違が生じにくくなる。
　前記ダイヤモンド工具の一例では、前記ダイヤモンド工具はスクライビングホイールである。
　ダイヤモンド工具によれば、例えば次のような効果が得られる。スクライビングホイールにより被加工物をスクライブ加工する場合、スクライビングホイールに加工屑が付着しにくくなる。
　本発明に関する工具ユニットは前記ダイヤモンド工具と、前記ダイヤモンド工具を支持する工具支持部とを含む。
　工具ユニットによれば、例えば次のような効果が得られる。工具表面が帯電しにくくなる。工具表面に加工屑が付着しにくくなる。ダイヤモンド工具と工具支持部との間に加工屑が堆積しにくくなる。
　ダイヤモンド工具または工具ユニットに加工屑が付着しにくくなる。
工具ユニットの模式図。 ダイヤモンド工具の断面図。 ダイヤモンド合成装置のブロック図。 スクライブヘッドの側面図。 スクライブヘッドの正面図。 スクライビングホイールの側面図。 スクライビングホイールの断面図。 ホルダユニットの断面図。
　(第１実施形態)
　図１および図２を参照する。図１は工具ユニット１０に関する模式図を示す。図２はダイヤモンド工具２０の断面の構造に関する模式図を示す。工具ユニット１０およびダイヤモンド工具２０の構成は任意に選択できる。工具ユニット１０およびダイヤモンド工具２０の構成は例示される構成に限定されない。
　一例では、工具ユニット１０は加工装置に組み込まれる。一例では、加工装置は被加工物に対して所定の加工を施すように構成される。加工装置の一例として、スクライブ加工装置、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤が挙げられる。一例では、加工装置は加工装置本体および工具ユニット１０等を含む。
　一例では、工具ユニット１０は工具支持部１１およびダイヤモンド工具２０を含む。一例では、工具支持部１１は加工装置本体に結合するように構成される。一例では、工具支持部１１はダイヤモンド工具２０を支持するように構成される。
　一例では、ダイヤモンド工具２０は超精密加工、精密加工、または、一般加工に適するように構成される。一例では、ダイヤモンド工具２０は単結晶ダイヤモンドを含むように構成される。
　ダイヤモンド工具２０の一例として、スクライビングホイール、ダイヤモンドポイント、バイト、ドリル、エンドミルが挙げられる。ダイヤモンド工具２０の表面を「工具表面２１」と称する。
　一例では、ダイヤモンド工具２０は基礎部３０を含む。一例では、基礎部３０はダイヤモンド工具２０の本体として構成される。基礎部３０の表面を「基礎部表面３１」と称する。
　一例では、基礎部３０は単結晶ダイヤモンドを含むように構成される。一例では、基礎部３０は単結晶ダイヤモンドにより構成される単結晶部３２を含む。一例では、単結晶部３２は電気絶縁性を有する。単結晶部３２の構成について例示する。
　第１例では、単結晶部３２は基礎部３０の全部を構成する。基礎部表面３１の全部は単結晶部３２により構成される。
　第２例では、単結晶部３２は基礎部３０の一部を構成する。基礎部表面３１の全部は単結晶部３２により構成される。
　第３例では、単結晶部３２は基礎部３０の一部を構成する。基礎部表面３１の一部は単結晶部３２により構成される。基礎部表面３１の他の部分は単結晶ダイヤモンド以外の素材により構成される。
　一例では、ダイヤモンド工具２０は導電性を有する導電部４０を含む。一例では、導電部４０は導電性を有するダイヤモンドを含む薄膜である。
　一例では、導電部４０はダイヤモンド工具２０に導電性を付与するように構成される。一例では、導電部４０は工具表面２１の一部または全部に導電性を付与するように構成される。
　一例では、導電部４０は基礎部３０上に形成される。一例では、導電部４０は単結晶部３２の基礎部表面３１上に形成される。
　一例では、基礎部表面３１は基礎平面、傾斜面、および、曲面のうちの１つまたは複数を含む。一例では、基礎平面はダイヤモンド工具２０の中心線または中心面に平行な面である。一例では、傾斜面は基礎平面に対して傾斜する面である。
　一例では、導電部４０は基礎平面である基礎部表面３１、傾斜面である基礎部表面３１、および、曲面である基礎部表面３１のうちの少なくとも１つの基礎部表面３１上に形成される。
　基礎部３０上に導電部４０が形成される前の状態、かつ、基礎部３０だけによりダイヤモンド工具２０が形成される前のダイヤモンド工具２０の状態を「基礎状態」と称する。
　一例では、ダイヤモンド工具２０は基礎状態においても被加工物の加工に適した加工性能を有するように構成される。一例では、基礎状態のダイヤモンド工具２０の工具表面２１を構成する基礎部表面３１の全部は単結晶部３２により構成される。一例では、基礎状態のダイヤモンド工具２０の工具表面２１は導電性を有さない。
　導電部４０の表面を「導電部表面４１」と称する。導電部表面４１は工具表面２１に導電性を付与するように構成される。一例では、導電部表面４１は工具表面２１の一部または全部を構成する。
　一例では、導電部４０は水素終端ダイヤモンド４２を含む。一例では、水素終端ダイヤモンド４２は導電部表面４１を構成する。一例では、水素終端ダイヤモンド４２の表面は水素終端する。一例では、水素終端ダイヤモンド４２は導電性を有する。一例では、水素終端ダイヤモンド４２は単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドである。
　一例では、導電部４０は１または複数の層を含む。導電部４０を構成する層の一例として、水素終端層４３、不純物層４４が挙げられる。一例では、導電部４０は水素終端層４３および不純物層４４の少なくとも一方を含む。
　導電部４０の層に関する構成の一例として、第１～第３層構成が挙げられる。第１層構成では、導電部４０は水素終端層４３のみを含む。第２層構成では、導電部４０は不純物層４４のみを含む。第３層構成では、導電部４０は水素終端層４３および不純物層４４を含む。
　第１層構成では、水素終端層４３は基礎部表面３１上に形成される。第２層構成または第３層構成では、不純物層４４は基礎部表面３１上に形成される。第３層構成では、水素終端層４３は不純物層４４の表面上に形成される。
　一例では、水素終端層４３は水素終端ダイヤモンド４２により構成される。一例では、水素終端層４３は導電性を有する。一例では、水素終端層４３の表面は導電部表面４１を構成する。
　一例では、不純物層４４は不純物を含む単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドにより構成される。一例では、不純物層４４は導電性を有する。不純物の一例として、ホウ素、窒素、リンが挙げられる。
　導電部４０の厚さを「導電部厚さ」と称する。水素終端層４３の厚さを「水素終端層厚さ」と称する。不純物層４４の厚さを「不純物層厚さ」と称する。導電部厚さ、水素終端層厚さ、および、不純物層厚さの測定方法の一例として、２次イオン質量分析法が挙げられる。
　一例では、導電部厚さは導電部４０の導電性に影響する。一例では、導電部厚さは導電部表面４１の形状に影響する。一例では、導電部厚さは所定導電部厚さ範囲に含まれる。所定導電部厚さ範囲について例示する。
　第１例では、所定導電部厚さ範囲は下限導電部厚さ以上の範囲である。第２例では、所定導電部厚さ範囲は上限導電部厚さ以下の範囲である。第３例では、所定導電部厚さ範囲は下限導電部厚さ以上かつ上限導電部厚さ以下の範囲である。
　一例では、下限導電部厚さは１ｎｍ、２ｎｍ、５ｎｍから選択される。一例では、上限導電部厚さは２００ｎｍ、５００ｎｍ、２０００ｎｍから選択される。
　一例では、水素終端層厚さは不純物層厚さよりも薄い。一例では、水素終端層厚さは所定水素終端層厚さ範囲に含まれる。所定水素終端層厚さ範囲について例示する。
　第１例では、所定水素終端層厚さ範囲は下限水素終端層厚さ以上の範囲である。第２例では、所定水素終端層厚さ範囲は上限水素終端層厚さ以下の範囲である。第３例では、所定水素終端層厚さ範囲は下限水素終端層厚さ以上かつ上限水素終端層厚さ以下の範囲である。
　一例では、下限水素終端層厚さは１ｎｍ、２ｎｍ、５ｎｍから選択される。一例では、上限水素終端層厚さは６ｎｍ、８ｎｍ、１０ｎｍから選択される。
　一例では、不純物層厚さは水素終端層厚さよりも厚い。一例では、不純物層厚さは所定不純物層厚さ範囲に含まれる。所定不純物層厚さ範囲について例示する。
　第１例では、所定不純物層厚さ範囲は下限不純物層厚さ以上の範囲である。第２例では、所定不純物層厚さ範囲は上限不純物層厚さ以下の範囲である。第３例では、所定不純物層厚さ範囲は下限不純物層厚さ以上かつ上限不純物層厚さ以下の範囲である。
　一例では、下限不純物層厚さは１０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍから選択される。一例では、上限不純物層厚さは２００ｎｍ、５００ｎｍ、２０００ｎｍから選択される。
　不純物層厚さを水素終端層厚さで除法した値を「層厚さ比率」と称する。一例では、層厚さ比率は所定層厚さ比率範囲に含まれる。所定層厚さ比率範囲について例示する。
　第１例では、所定層厚さ比率は下限層厚さ比率以上の範囲である。第２例では、所定層厚さ比率は上限層厚さ比率以下の範囲である。第３例では、所定層厚さ比率は下限層厚さ比率以上かつ上限層厚さ比率以下の範囲である。
　一例では、下限層厚さ比率は０．００５、０．０１６、０．０３から選択される。一例では、上限層厚さ比率は０．０４、０．０５、０．１から選択される。
　導電部４０の電気抵抗率を「導電部抵抗率」と称する。一例では、導電部抵抗率は導電部４０の導電性に関する指標である。一例では、導電部抵抗率は所定導電部抵抗率範囲に含まれる。所定導電部抵抗率範囲について例示する。
　第１例では、所定導電部抵抗率範囲は下限導電部抵抗率以上の範囲である。第２例では、所定導電部抵抗率範囲は上限導電部抵抗率以下の範囲である。第３例では、所定導電部抵抗率範囲は下限導電部抵抗率以上かつ上限導電部抵抗率以下の範囲である。
　一例では、下限導電部抵抗率は１ｍΩｃｍ、１０ｍΩｃｍ、１００ｍΩｃｍから選択される。一例では、上限導電部抵抗率は５００ｍΩｃｍ、１Ωｃｍ、１０Ωｃｍから選択される。
　(製造装置)
　図３を参照する。一例では、導電部４０は所定の製造方法により形成される。所定の製造方法の一例として、熱フィラメントＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法が挙げられる。一例では、所定の製造方法として熱フィラメントＣＶＤ法が選択される。
　一例では、熱フィラメントＣＶＤ法はダイヤモンド合成装置９００を用いることにより、基材である基礎部３０上の少なくとも一部に導電部４０を合成する。
　一例では、ダイヤモンド合成装置９００は真空チャンバ９１０を含む。一例では、真空チャンバ９１０は合成室９１１を含む。一例では、合成室９１１は原料ガスを用いた化学反応により基材にダイヤモンドを合成するための空間として構成される。一例では、真空チャンバ９１０は合成室９１１を真空空間に保持できるように構成される。
　一例では、真空チャンバ９１０は開口部９１２を含む。一例では、開口部９１２は合成室９１１と真空チャンバ９１０の外部の空間(以下「外部空間」という)とを接続する。一例では、開口部９１２は合成室９１１に対して基材を搬入および搬出できるように構成される。
　一例では、真空チャンバ９１０は開閉部９１３を含む。一例では、開閉部９１３は開口部９１２を開放または閉鎖できるように構成される。一例では、開閉部９１３は開放状態または閉鎖状態を選択できるように構成される。
　開閉部９１３の状態が開放状態である場合、開口部９１２は開放される。開閉部９１３の状態が閉鎖状態である場合、開口部９１２は閉鎖される。
　一例では、真空チャンバ９１０は排出ポート９１４を含む。一例では、排出ポート９１４は合成室９１１と外部空間とを接続する。
　一例では、真空チャンバ９１０は供給ポート９１５を含む。一例では、供給ポート９１５は合成室９１１と外部空間とを接続する。
　一例では、ダイヤモンド合成装置９００はガス排出部９２０を含む。一例では、ガス排出部９２０は合成室９１１に滞留するガスを外部空間に排出できるように構成される。一例では、ガス排出部９２０は真空ポンプ９２１、排出管９２２、および、排出用調節弁９２３を含む。
　一例では、真空ポンプ９２１は合成室９１１に滞留するガスを吸引し、吸引したガスを外部空間に排出する。真空ポンプ９２１の種類の一例として、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプが挙げられる。
　一例では、排出管９２２は真空チャンバ９１０の排出ポート９１４と真空ポンプ９２１とを接続する。合成室９１１に滞留するガスは排出ポート９１４および排出管９２２を流通し、真空ポンプ９２１に吸引される。
　一例では、排出用調節弁９２３は排出管９２２に設けられる。一例では、排出用調節弁９２３は排出管９２２の内部を流れるガスの流量を調節できるように構成される。
　一例では、ダイヤモンド合成装置９００はガス供給部９３０を含む。一例では、ガス供給部９３０は合成室９１１に原料ガスを供給できるように構成される。一例では、ガス供給部９３０はガス貯留部９３１、供給管９３２、および、供給用調節弁９３３を含む。
　一例では、ガス貯留部９３１は合成室９１１に供給される原料ガスを貯留する。一例では、原料ガスはダイヤモンドの合成に寄与する炭素源を含む。
　一例では、原料ガスは１種類または複数種類の炭素源を含む。炭素源の一例として、メタンが挙げられる。
　一例では、原料ガスは炭素源を含む炭素源ガスとキャリアガスとが混合された混合ガスである。キャリアガスの一例として、水素ガスが挙げられる。
　一例では、原料ガスはダイヤモンドにドープされる不純物源をさらに含む。一例では、原料ガスは１種類または複数種類の不純物源を含む。
　不純物源の一例として、ホウ素、ホウ素の化合物、リンが挙げられる。ホウ素の化合物の一例として、トリメチルボラン、ジボランが挙げられる。
　一例では、供給管９３２は真空チャンバ９１０の供給ポート９１５とガス貯留部９３１とを接続する。原料ガスは供給管９３２および供給ポート９１５を流通し、合成室９１１に供給される。
　一例では、供給用調節弁９３３は供給管９３２に設けられる。一例では、供給用調節弁９３３は供給管９３２の内部を流れる原料ガスの流量を調節できるように構成される。
　一例では、ダイヤモンド合成装置９００は配置部９４０を含む。一例では、配置部９４０は合成室９１１において基材を支持する部分として構成される。
　一例では、配置部９４０は台９４１を含む。一例では、台９４１は真空チャンバ９１０に対して移動できるように合成室９１１に配置される。一例では、台９４１は基材を配置できるように構成される。
　一例では、配置部９４０は駆動部９４２を含む。一例では、駆動部９４２は真空チャンバ９１０に対して台９４１を移動させることができるように構成される。一例では、駆動部９４２はアクチュエータを含む。
　一例では、配置部９４０は真空チャンバ９１０に対する台９４１の位置として、合成位置または待機位置を選択できるように構成される。
　一例では、合成位置は台９４１に配置された基材とフィラメント９５１との間隔がダイヤモンドの合成に適した間隔となるように規定される。一例では、待機位置は基材とフィラメント９５１との間隔が合成位置よりも大きくなるように規定される。
　一例では、ダイヤモンド合成装置９００は加熱部９５０を含む。一例では、加熱部９５０は合成室９１１に供給された原料ガスを加熱する。一例では、加熱部９５０は１または複数のフィラメント９５１、保持部９５２、および、電源部９５３を含む。
　一例では、１または複数のフィラメント９５１は合成室９１１に配置される。一例では、フィラメント９５１は第１端部９５１Ａおよび第２端部９５１Ｂを含む。
　一例では、フィラメント９５１は高融点金属により構成される。高融点金属の一例として、タングステン、タンタル、レニウム、ルテニウムが挙げられる。一例では、フィラメント９５１はタングステン、タンタル、レニウム、および、ルテニウムのうちの少なくとも１つを含む。
　一例では、保持部９５２は真空チャンバ９１０に設けられる。一例では、保持部９５２は１または複数のフィラメント９５１を着脱できるように構成される。一例では、保持部９５２はフィラメント９５１の電極として機能するように構成される。
　一例では、保持部９５２は第１保持部９５２Ａおよび第２保持部９５２Ｂを含む。一例では、第１保持部９５２Ａはフィラメント９５１の第１端部９５１Ａを保持する。一例では、第２保持部９５２Ｂはフィラメント９５１の第２端部９５１Ｂを保持する。
　一例では、電源部９５３は１または複数のフィラメント９５１に電力を供給する。一例では、電源部９５３は電力線９５３Ａにより保持部９５２に電気的に接続される。一例では、電源部９５３は直流電源である。
　フィラメント９５１の直径を「フィラメント直径」と称する。一例では、フィラメント直径は所定フィラメント直径範囲に含まれる。一例では、所定フィラメント直径範囲は０．１ｍｍ～０．５ｍｍである。
　合成室９１１の全圧を「合成室全圧」と称する。供給管９３２の内部における原料ガスの流量を「原料ガス流量」と称する。フィラメント９５１の温度を「フィラメント温度」と称する。
　一例では、ダイヤモンド合成装置９００は計測部９６０を含む。一例では、計測部９６０は合成室全圧、原料ガス流量、および、フィラメント温度を計測できるように構成される。一例では、計測部９６０は合成室全圧を計測するセンサ、原料ガス流量を計測するセンサ、および、フィラメント温度を計測するセンサを含む。
　一例では、ダイヤモンド合成装置９００は制御部９７０を含む。一例では、制御部９７０は中央処理装置、主記憶装置、補助記憶装置、入力装置、および、出力装置を含む。
　一例では、制御部９７０は制御対象要素を制御するように構成される。制御対象要素の一例として、真空ポンプ９２１、排出用調節弁９２３、供給用調節弁９３３、駆動部９４２、電源部９５３が挙げられる。
　一例では、制御部９７０は計測部９６０と有線通信または無線通信できるように構成される。一例では、計測部９６０により計測された情報を含む計測データは制御部９７０に送信される。一例では、制御部９７０は計測データを参照して制御対象要素を制御する。
　(製造方法)
　一例では、導電部４０の製造方法は配置工程、ガス排出工程、ガス供給工程、および、合成工程を含む。ガス排出工程は配置工程の次に行われる。ガス供給工程はガス排出工程の次に行われる。合成工程はガス供給工程の次に行われる。
　一例では、真空チャンバ９１０に対する台９４１の位置は配置工程の前、または、合成工程においてフィラメント温度が所定フィラメント温度範囲に維持された後、合成位置に設定される。
　配置工程では、真空チャンバ９１０の開閉部９１３の状態が開放状態に設定される。次に、台９４１に基材が配置される。次に、真空チャンバ９１０の開閉部９１３の状態が閉鎖状態に設定される。
　ガス排出工程では、真空ポンプ９２１により合成室９１１のガスが排出される。ガスの排出により合成室全圧が低下する。一例では、合成室全圧は排出時所定圧力範囲に維持される。排出時所定圧力範囲について例示する。
　第１例では、排出時所定圧力範囲は排出時下限圧力以上の範囲である。第２例では、排出時所定圧力範囲は排出時上限圧力以下の範囲である。第３例では、排出時所定圧力範囲は排出時下限圧力以上かつ排出時上限圧力以下の範囲である。
　一例では、排出時下限圧力は０．０１Ｔｏｒｒ、０．０５Ｔｏｒｒ、０．１Ｔｏｒｒから選択される。一例では、排出時上限圧力は０．２５Ｔｏｒｒ、０．５Ｔｏｒｒ、１Ｔｏｒｒから選択される。
　ガス供給工程では、ガス貯留部９３１から合成室９１１に原料ガスが供給される。一例では、原料ガスにおける炭素源の濃度は所定炭素源濃度範囲に含まれる。所定炭素源濃度範囲について例示する。
　第１例では、所定炭素源濃度範囲は下限炭素源濃度以上の範囲である。第２例では、所定炭素源濃度範囲は上限炭素源濃度以下の範囲である。第３例では、所定炭素源濃度範囲は下限炭素源濃度以上かつ上限炭素源濃度以下の範囲である。
　一例では、下限炭素源濃度は０．１ｖｏｌ％、１ｖｏｌ％、３ｖｏｌ％から選択される。一例では、上限炭素源濃度は４ｖｏｌ％、５ｖｏｌ％、６ｖｏｌ％から選択される。
　原料ガスの供給により合成室全圧が上昇する。一例では、合成室全圧は供給時所定圧力範囲に維持される。供給時所定圧力範囲について例示する。
　第１例では、供給時所定圧力範囲は供給時下限圧力以上の範囲である。第２例では、供給時所定圧力範囲は供給時上限圧力以下の範囲である。第３例では、供給時所定圧力範囲は供給時下限圧力以上かつ供給時上限圧力以下の範囲である。
　一例では、供給時下限圧力は５Ｔｏｒｒ、１０Ｔｏｒｒ、１５Ｔｏｒｒから選択される。一例では、供給時上限圧力は２０Ｔｏｒｒ、３０Ｔｏｒｒ、４０Ｔｏｒｒから選択される。
　一例では、原料ガスに不純物源が含まれる。原料ガス中における炭素源に対する不純物源の濃度を「不純物源濃度」と称する。導電部４０の不純物層４４に含まれることが予定される不純物の濃度を「予定不純物濃度」と称する。一例では、不純物源濃度は予定不純物濃度に応じて設定される。
　一例では、予定不純物濃度は所定不純物濃度範囲に含まれる。所定不純物濃度範囲について例示する。第１例では、所定不純物濃度範囲は下限不純物濃度以上の範囲である。第２例では、所定不純物濃度範囲は上限不純物濃度以下の範囲である。第３例では、所定不純物濃度範囲は下限不純物濃度以上かつ上限不純物濃度以下の範囲である。
　不純物層４４に不純物としてホウ素が含まれる場合、一例では、下限不純物濃度および上限不純物濃度は次のように選択される。
　一例では、下限不純物濃度は１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から選択される。一例では、上限不純物濃度は５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、５×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から選択される。
　一例では、不純物源濃度は所定不純物源濃度範囲に含まれる。所定不純物源濃度範囲について例示する。第１例では、所定不純物源濃度範囲は下限不純物源濃度以上の範囲である。第２例では、所定不純物源濃度範囲は上限不純物源濃度以下の範囲である。第３例では、所定不純物源濃度範囲は下限不純物源濃度以上かつ上限不純物源濃度以下の範囲である。
　原料ガスに不純物源としてホウ素源が含まれる場合、一例では、下限不純物源濃度および上限不純物源濃度は次のように選択される。
　一例では、下限不純物源濃度は１０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍから選択される。一例では、上限不純物源濃度は１０００ｐｐｍ、５０００ｐｐｍ、５００００ｐｐｍから選択される。
　合成工程では、フィラメント９５１に電力が供給される。電力の供給によりフィラメント温度が上昇する。一例では、フィラメント温度は所定フィラメント温度範囲に維持される。所定フィラメント温度範囲について例示する。
　第１例では、所定フィラメント温度範囲は下限フィラメント温度以上の範囲である。第２例では、所定フィラメント温度範囲は上限フィラメント温度以下の範囲である。第３例では、所定フィラメント温度範囲は下限フィラメント温度以上かつ上限フィラメント温度以下の範囲である。
　一例では、下限フィラメント温度は２０００℃、２１００℃、２２００℃から選択される。一例では上限フィラメント温度は、２３００℃、２５００℃、３０００℃から選択される。
　一例では、所定フィラメント温度範囲は導電部４０の合成に影響する合成影響因子との関係に応じて設定される。合成影響因子の一例として、フィラメント９５１を構成する金属元素の種類、導電部４０に含まれる金属元素の濃度、および、導電部４０に含まれる不純物の濃度が挙げられる。
　基材の温度を「基材温度」と称する。フィラメント９５１の加熱にともない基材温度が上昇する。一例では、基材温度は所定基材温度範囲に維持される。
　所定基材温度範囲について例示する。第１例では、所定基材温度範囲は下限基材温度以上の範囲である。第２例では、所定基材温度範囲は上限基材温度以下の範囲である。第３例では、所定基材温度範囲は下限基材温度以上かつ上限基材温度以下の範囲である。
　一例では、下限基材温度は６００℃、７００℃、８００℃から選択される。一例では、上限基材温度は９００℃、１１００℃、１２００℃から選択される。
　(第２実施形態)
　図４～図８を参照する。本実施形態の工具ユニット１０およびダイヤモンド工具２０は第１実施形態を前提に構成される。本実施形態の工具ユニット１０およびダイヤモンド工具２０は前提の実施形態と共通する構成を含む。
　本実施形態の工具ユニット１０およびダイヤモンド工具２０における前提の実施形態の工具ユニット１０およびダイヤモンド工具２０と共通する構成に関する説明の一部または全部は省略される。
　本実施形態の加工装置はスクライブ加工装置である。本実施形態の工具ユニット１０はホルダユニット２００である。本実施形態の工具支持部１１はホイールホルダ３００である。本実施形態のダイヤモンド工具２０はスクライビングホイール４００である。
　(スクライブ加工装置)
　スクライブ加工装置の構成は任意に選択できる。スクライブ加工装置の構成は例示される構成に限定されない。
　一例では、スクライブ加工装置は被加工物をスクライブ加工できるように構成される。被加工物の一例として、基板が挙げられる。基板の一例として、脆性材料基板が挙げられる。
　脆性材料基板の一例として、化合物半導体基板、セラミックス基板、ガラス基板、シリコン基板、サファイア基板、石英基板が挙げられる。
　化合物半導体基板の一例として、シリコンカーバイド基板、窒化ガリウム基板、酸化ガリウム基板、リン化インジウム基板、ヒ化ガリウム基板が挙げられる。セラミックス基板の一例として、アルミナ基板が挙げられる。
　一例では、スクライブ加工装置はテーブル、スクライブヘッド１００、および、移動装置等を含む。一例では、テーブルは被加工物が配置される配置面を含む。一例では、スクライブヘッド１００は移動装置に取り付けられる。
　一例では、移動装置は被加工物に対するスクライブヘッド１００の位置を任意に変更できるように構成される。一例では、移動装置は平面移動部および垂直移動部の少なくとも１つを含む。
　一例では、平面移動部はテーブルの配置面に対して平行な方向に関するスクライブヘッド１００の位置を変更する。一例では、垂直移動部はテーブルの配置面に対して垂直な方向に関するスクライブヘッド１００の位置を変更する。
　(スクライブヘッド)
　図４および図５を参照する。スクライブヘッド１００の構成は任意に選択できる。スクライブヘッド１００の構成は例示される構成に限定されない。
　一例では、スクライブヘッド１００はベース１１０を含む。一例では、ベース１１０は移動装置に取り付けられる。ベース１１０と移動装置との関係について例示する。第１例では、ベース１１０は移動装置の平面移動部に取り付けられる。第２例では、ベース１１０は移動装置の垂直移動部に取り付けられる。
　一例では、スクライブヘッド１００はホルダアセンブリ１２０を含む。一例では、ホルダアセンブリ１２０はホルダユニット２００を含む。一例では、ホルダユニット２００はホイールホルダ３００およびスクライビングホイール４００を含む。
　一例では、ホイールホルダ３００はホイールホルダ３００に対して回転できるようにスクライビングホイール４００を支持する。一例では、スクライビングホイール４００は被加工物をスクライブ加工できるように構成される。
　一例では、ホルダアセンブリ１２０はホルダジョイント１３０を含む。一例では、ホルダジョイント１３０はホルダユニット２００を支持するように構成される。ホルダジョイント１３０およびホルダユニット２００の構成について例示する。
　第１例では、ホルダユニット２００はホルダジョイント１３０に対して着脱できるように構成される。第２例では、ホルダユニット２００はホルダジョイント１３０と一体的に構成される。
　一例では、スクライブヘッド１００はホルダジョイント保持具１４０を含む。一例では、ホルダジョイント保持具１４０はホルダアセンブリ１２０を支持するように構成される。一例では、ホルダジョイント１３０はホルダジョイント保持具１４０と結合する。
　ホルダジョイント１３０およびホルダジョイント保持具１４０の構成について例示する。第１例では、ホルダジョイント１３０はホルダジョイント保持具１４０に対して着脱できるように構成される。第２例では、ホルダジョイント１３０はホルダジョイント保持具１４０と一体的に構成される。
　一例では、スクライブヘッド１００は連結部１５０を含む。一例では、連結部１５０はホルダジョイント保持具１４０をベース１１０に連結できるように構成される。連結部１５０の構成について例示する。
　第１例では、連結部１５０はホルダジョイント保持具１４０がベース１１０に対して所定方向に移動できるようにホルダジョイント保持具１４０をベース１１０に連結する。一例では、所定方向はテーブルの配置面に対して垂直な方向、および、テーブルの配置面に対して平行な方向のうちの少なくとも１つを含む。
　第２例では、連結部１５０はホルダジョイント保持具１４０がベース１１０に対して移動できないようにホルダジョイント保持具１４０をベース１１０に連結する。
　一例では、連結部１５０はレール１５１およびスライダ１５２を含む。一例では、連結部１５０はテーブルの配置面に対して垂直な方向に関して、ベース１１０に対してホルダジョイント保持具１４０が移動できるように構成される。
　一例では、レール１５１はベース１１０およびホルダジョイント保持具１４０の一方に設けられる。一例では、スライダ１５２はベース１１０およびホルダジョイント保持具１４０の他方に設けられる。
　一例では、スクライブヘッド１００は荷重調節部１６０を備える。一例では、荷重調節部１６０はスクライビングホイール４００を被加工物に押し付ける力を調節する。一例では、荷重調節部１６０はアクチュエータ１６１およびブラケット１６２を含む。
　一例では、アクチュエータ１６１はブラケット１６２に取り付けられる。一例では、ブラケット１６２はベース１１０に取り付けられる。
　一例では、アクチュエータ１６１はホルダジョイント保持具１４０、ホルダジョイント保持具１４０に取り付けられるレール１５１、または、ホルダジョイント保持具１４０に取り付けられるスライダ１５２を被加工物に向けて押す。
　アクチュエータ１６１の一例として、動力シリンダ、ソレノイド、電動機、サーボモータ、リニアアクチュエータが挙げられる。動力シリンダの一例として、油圧シリンダ、空圧シリンダ、水圧シリンダ、電動シリンダが挙げられる。
　(ホルダユニット)
　図４、図５、および、図８を参照する。ホルダユニット２００の構成は任意に選択できる。ホルダユニット２００の構成は例示される構成に限定されない。
　一例では、ホルダユニット２００はホルダジョイント１３０の中心軸まわりでホルダジョイント保持具１４０に対して回転できるようにホルダジョイント１３０に支持される。
　一例では、ホルダユニット２００はピン２１０を含む。一例では、ピン２１０は高硬度材料により構成される。高硬度材料の一例として、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、超硬合金が挙げられる。
　一例では、ピン２１０はホイールホルダ３００に対して回転できるようにホイールホルダ３００に支持される。
　一例では、ピン２１０はピン２１０の中心軸まわりでピン２１０に対して回転できるようにスクライビングホイール４００を支持する。
　一例では、ピン２１０はピン２１０の中心軸に平行な方向に関してピン２１０に対して移動できるようにスクライビングホイール４００を支持する。
　(スクライビングホイール)
　図６および図７を参照する。スクライビングホイール４００の構成は任意に選択できる。スクライビングホイール４００の構成は例示される構成に限定されない。
　スクライビングホイール４００の中心軸を「ホイール中心軸４００Ｃ」と称する。スクライビングホイール４００の中心面を「ホイール中心面４００Ｆ」と称する。一例では、ホイール中心面４００Ｆはスクライビングホイール４００の軸方向に関してスクライビングホイール４００の中心を通過し、ホイール中心軸４００Ｃに直交する。
　一例では、スクライビングホイール４００の形状はホイール中心面４００Ｆに対して対称または非対称である。
　一例では、スクライビングホイール４００はスクライビングホイール４００の径方向に関して内周部４１０と外周部４２０とに区分される。
　一例では、内周部４１０はスクライビングホイール４００の径方向に関して、ホイール中心軸４００Ｃまわりに設けられる。
　一例では、外周部４２０はスクライビングホイール４００の径方向に関して、内周部４１０に対して外側に設けられる。一例では、外周部４２０の厚さはスクライビングホイール４００の径方向の外方に向かうにつれて薄くなる。
　一例では、内周部４１０は貫通部４３０を含む。一例では、貫通部４３０はピン２１０を配置できるように構成される。
　一例では、貫通部４３０は孔４３１を含む。一例では、孔４３１はスクライビングホイール４００の軸方向に関して内周部４１０を貫通する。
　一例では、貫通部４３０は面取り４３２を含む。一例では、面取り４３２は孔４３１の周囲に形成される。
　一例では、外周部４２０は被加工物をスクライブ加工する刃先部４４０を含む。一例では、刃先部４４０はスクライビングホイール４００の径方向に関して、外周部４２０の先端部に設けられる。
　スクライビングホイール４００の表面を「ホイール表面４０１」と称する。内周部４１０の表面を「内周部表面４１１」と称する。外周部４２０の表面を「外周部表面４２１」と称する。一例では、ホイール表面４０１は内周部表面４１１および外周部表面４２１を含む。
　一例では、内周部表面４１１は側面４１１Ａを含む。一例では、側面４１１Ａは基礎平面である。一例では、側面４１１Ａはホイール中心面４００Ｆに対して平行である。
　一例では、内周部表面４１１は曲面４１１Ｂを含む。一例では、曲面４１１Ｂは孔４３１を規定する。一例では、曲面４１１Ｂはピン２１０に接触する。
　一例では、外周部表面４２１は傾斜面である。一例では、外周部表面４２１はホイール中心面４００Ｆに対して傾斜する。
　一例では、スクライビングホイール４００は境界部４５０を含む。一例では、境界部４５０は内周部表面４１１の側面４１１Ａと外周部表面４２１との間に形成されるエッジ、または、これに相当する部分を含む。
　(基礎部と導電部)
　図２、図６、および、図７を参照する。一例では、基礎部３０はスクライビングホイール４００の本体を構成する。一例では、基礎部３０は内周部４１０および外周部４２０に区分される。
　一例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上および外周部４２０上の少なくとも一方に形成される。基礎部３０の内周部４１０上および外周部４２０上に導電部４０が形成される例では、導電部４０は内周部４１０および外周部４２０に区分される。基礎部３０に対する形成範囲に関する導電部４０の構成(以下「導電部構成」という)について例示する。
　第１例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上の全部、および、基礎部３０の外周部４２０上の全部に形成される。内周部４１０は基礎部３０および導電部４０を含む。外周部４２０は基礎部３０および導電部４０を含む。
　第２例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上の一部、および、基礎部３０の外周部４２０上の全部に形成される。内周部４１０は基礎部３０および導電部４０を含む。外周部４２０は基礎部３０および導電部４０を含む。
　第３例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上の全部、および、基礎部３０の外周部４２０上の一部に形成される。内周部４１０は基礎部３０および導電部４０を含む。外周部４２０は基礎部３０および導電部４０を含む。
　第４例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上の一部、および、基礎部３０の外周部４２０上の一部に形成される。内周部４１０は基礎部３０および導電部４０を含む。外周部４２０は基礎部３０および導電部４０を含む。
　第５例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上の全部に形成される。導電部４０は基礎部３０の外周部４２０上に形成されない。内周部４１０は基礎部３０および導電部４０を含む。外周部４２０は基礎部３０を含む。
　第６例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上の一部に形成される。導電部４０は基礎部３０の外周部４２０上に形成されない。内周部４１０は基礎部３０および導電部４０を含む。外周部４２０は基礎部３０を含む。
　第７例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上に形成されない。導電部４０は基礎部３０の外周部４２０上の全部に形成される。内周部４１０は基礎部３０を含む。外周部４２０は基礎部３０および導電部４０を含む。
　第８例では、導電部４０は基礎部３０の内周部４１０上に形成されない。導電部４０は基礎部３０の外周部４２０上の一部に形成される。内周部４１０は基礎部３０を含む。外周部４２０は基礎部３０および導電部４０を含む。
　導電部構成に関する第２例～第８例の構成では、ホイール表面４０１は基礎部表面３１および導電部表面４１を含む。ホイール表面４０１は電気絶縁性を有する基礎部表面３１、および、電気伝導性を有する導電部表面４１により構成される。
　導電部構成に関する第２例では、基礎部表面３１における内周部表面４１１の一部はホイール表面４０１を構成する。
　導電部構成に関する第３例では、基礎部表面３１における外周部表面４２１の一部はホイール表面４０１を構成する。
　導電部構成に関する第４例では、基礎部表面３１における内周部表面４１１の一部および基礎部表面３１における外周部表面４２１の一部はホイール表面４０１を構成する。
　導電部構成に関する第５例では、基礎部表面３１における外周部表面４２１の全部はホイール表面４０１を構成する。
　導電部構成に関する第６例では、基礎部表面３１における内周部表面４１１の一部および基礎部表面３１における外周部表面４２１の全部はホイール表面４０１を構成する。
　導電部構成に関する第７例では、基礎部表面３１における内周部表面４１１の全部はホイール表面４０１を構成する。
　導電部構成に関する第８例では、基礎部表面３１における内周部表面４１１の全部および基礎部表面３１における外周部表面４２１の一部はホイール表面４０１を構成する。
　一例では、基礎部３０は電気絶縁体のみにより構成される、または、電気絶縁体および電気伝導体により構成される。一例では、基礎部３０を構成する電気絶縁体は電気絶縁性を有する単結晶部３２である。電気的特性に関する基礎部３０の構成(以下「基礎部構成」という)について例示する。
　第１例では、基礎部３０の内周部４１０の内部は電気絶縁体のみにより構成される。基礎部３０の内周部４１０の内部には電気伝導体は形成されない。基礎部３０の外周部４２０の内部は電気絶縁体のみにより構成される。基礎部３０の外周部４２０の内部には電気伝導体は形成されない。
　第２例では、基礎部３０の内周部４１０の内部は電気絶縁体および電気伝導体により構成される。基礎部３０の外周部４２０の内部は電気絶縁体のみにより構成される。基礎部３０の外周部４２０の内部には電気伝導体は形成されない。
　第３例では、基礎部３０の内周部４１０の内部は電気絶縁体のみにより構成される。基礎部３０の内周部４１０の内部には電気伝導体は形成されない。基礎部３０の外周部４２０の内部は電気絶縁体および電気伝導体により構成される。
　第４例では、基礎部３０の内周部４１０の内部は電気絶縁体および電気伝導体により構成される。基礎部３０の外周部４２０の内部は電気絶縁体および電気伝導体により構成される。
　基礎部構成に関する第１例～第４例の構成は技術的な整合性が取れる範囲において、導電部構成に関する第１例～第８例の構成と組み合わせることが許容される。
　(ホイールホルダ)
　図８を参照する。ホイールホルダ３００の構成は任意に選択できる。ホイールホルダ３００の構成は例示される構成に限定されない。
　一例では、ホイールホルダ３００に対して横方向、縦方向、および、奥行方向が規定される。ホイールホルダ３００の横方向はＸ軸に平行である。ホイールホルダ３００の縦方向はＺ軸に平行である。ホイールホルダ３００の奥行方向はＹ方向に平行である。
　図８の左右方向はＸ軸に平行である。図８の上下方向はＺ軸に平行である。図８に対する垂直方向はＹ軸に平行である。
　一例では、ホイールホルダ３００はホルダ本体部３１０を含む。一例では、ホルダ本体部３１０はホルダジョイント１３０に結合される。ホルダジョイント１３０およびホルダ本体部３１０の構成について例示する。
　第１例では、ホルダ本体部３１０はホルダジョイント１３０に対して着脱できるように構成される。第２例では、ホルダ本体部３１０はホルダジョイント１３０と一体的に構成される。
　一例では、ホイールホルダ３００はピン支持部３２０を含む。一例では、ピン支持部３２０はホイールホルダ３００の縦方向に関してホルダ本体部３１０に対して下方向に位置する。
　一例では、ピン支持部３２０は底面３２０Ｆを含む。一例では、底面３２０Ｆは被加工物に対向する。一例では、スクライビングホイール４００が被加工物に接触した状態では、底面３２０Ｆと被加工物の表面との間に空間が形成される。
　一例では、ピン支持部３２０は第１ピン支持部３２１および第２ピン支持部３２２を含む。一例では、各ピン支持部３２１、３２２はホイールホルダ３００の横方向に関して間隔を空けて設けられる。
　一例では、ホイールホルダ３００はホイール配置空間３３０を含む。一例では、ホイール配置空間３３０はホイールホルダ３００の横方向に関して、第１ピン支持部３２１と第２ピン支持部３２２との間に形成される。一例では、ホイール配置空間３３０はスクライビングホイール４００を配置できるように形成される。
　一例では、ホイールホルダ３００の横方向に関して、スクライビングホイール４００の側面４１１Ａと第１ピン支持部３２１との間には微小な隙間が形成される。
　一例では、ピン２１０の中心軸に平行な方向に関して、ピン２１０に対するスクライビングホイール４００の移動にともないスクライビングホイール４００の側面４１１Ａと第１ピン支持部３２１とが接触する場合がある。
　一例では、ホイールホルダ３００の横方向に関して、スクライビングホイール４００の側面４１１Ａと第２ピン支持部３２２との間には微小な隙間が形成される。
　一例では、ピン２１０の中心軸に平行な方向に関して、ピン２１０に対するスクライビングホイール４００の移動にともないスクライビングホイール４００の側面４１１Ａと第２ピン支持部３２２とが接触する場合がある。
　一例では、各ピン支持部３２１、３２２はピン配置空間３２３を含む。一例では、ピン配置空間３２３は各ピン支持部３２１、３２２を貫通する孔を含む。一例では、ピン配置空間３２３はピン２１０を配置できるように形成される。
　一例では、ピン２１０の形状は円柱である。一例では、ピン２１０は第１端部２１１、第２端部２１２、および、中間部２１３を含む。
　一例では、第１端部２１１は第１ピン支持部３２１のピン配置空間３２３に配置される。一例では、ピン２１０の第２端部２１２は第２ピン支持部３２２のピン配置空間３２３に配置される。
　一例では、中間部２１３はピン２１０の中心軸に平行な方向に関して第１端部２１１と第２端部２１２との間に設けられる。一例では、中間部２１３はスクライビングホイール４００の孔４３１に配置される。
　一例では、ホイールホルダ３００は抜止部３４０を含む。一例では、抜止部３４０はピン２１０がピン支持部３２０の外部に移動しないようにピン配置空間３２３の開口を閉鎖する。
　(効果)
　工具ユニット１０またはダイヤモンド工具２０により得られる効果の一例として、以下のような効果が挙げられる。
　一例では、ダイヤモンド工具２０は単結晶ダイヤモンドにより構成される単結晶部３２を含む基礎部３０と、単結晶部３２上に形成される導電部４０とを含む。導電部４０は工具表面２１を構成する導電部表面４１を含む。基礎部３０は電気絶縁性を有する単結晶部３２のみにより構成される。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。工具表面２１が導電性を有するため、工具表面２１が帯電しにくくなる。工具表面２１に加工屑が付着しにくくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。工具表面２１と被加工物との間に加工物が堆積しにくくなる。ダイヤモンド工具２０の加工性能が低下することが抑制される。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。基礎部３０が単結晶部３２のみにより構成されるため、安価な単結晶ダイヤモンドにより基礎部３０を形成することができる。
　一例では、導電部４０は水素終端ダイヤモンド４２を含む。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部４０に水素終端ダイヤモンド４２が含まれるため、導電部４０の導電性が高くなる。
　一例では、基礎部３０は水素終端層４３および不純物層４４を含む。不純物層４４は単結晶部３２上に形成される。水素終端層４３は不純物層４４上に形成される。水素終端層４３は水素終端ダイヤモンド４２を含む。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部４０に水素終端層４３および不純物層４４が含まれるため、導電部４０の導電性が高くなる。
　一例では、導電部４０の導電部表面４１は工具表面２１の全部を構成する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。工具表面２１に加工屑が付着しにくくなる。
　一例では、導電部抵抗率は上限導電部抵抗率以下である。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部４０が帯電しにくくなる。工具表面２１が帯電しにくくなる。
　一例では、導電部４０の厚さは上限導電部厚さ以下である。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。基礎状態のダイヤモンド工具２０の基礎部表面３１の形状と、導電部表面４１の形状との間に相違が生じにくくなる。これは例えば、導電部４０の合成にともないダイヤモンド工具２０の加工性能が低下することを抑制することに寄与する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。導電部４０の合成にかかる時間が短くなる。
　一例では、ダイヤモンド工具２０はスクライビングホイール４００である。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。スクライビングホイール４００により被加工物をスクライブ加工する場合、スクライビングホイール４００に加工屑が付着しにくくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。被加工物の加工に関する加工品質および加工精度が向上する。スクライビングホイール４００の寿命が長くなる。
　一例では、工具ユニット１０はダイヤモンド工具２０と、ダイヤモンド工具２０を支持する工具支持部１１とを含む。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。工具表面２１が帯電しにくくなる。工具表面２１に加工屑が付着しにくくなる。ダイヤモンド工具２０と工具支持部１１との間に加工屑が滞留しにくくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。工具支持部１１に加工屑が付着しにくくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。被加工物の加工に関する加工品質および加工精度が向上する。スクライビングホイール４００の寿命が長くなる。
　(効果２)
　工具ユニット１０またはダイヤモンド工具２０により得られる効果の一例として、以下のような効果が挙げられる。
　一例では、基礎部表面３１は単結晶部３２により構成される。導電部４０は基礎部表面３１上に形成される。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部表面４１の粗さが小さくなる。
　一例では、導電部４０の厚さは下限導電部厚さ以上である。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。工具表面２１の帯電を抑制することに寄与する導電性を有する導電部４０が形成されやすくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。導電部表面４１が摩耗した場合にも導電部表面４１により工具表面２１が構成される状態が維持されやすくなる。
　一例では、水素終端層厚さは下限水素終端層厚さ以上である。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。工具表面２１の帯電を抑制することに寄与する導電性を有する水素終端層４３が形成されやすくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。導電部表面４１が摩耗した場合にも導電部表面４１により工具表面２１が構成される状態が維持されやすくなる。
　一例では、水素終端層厚さは上限水素終端層厚さ以下である。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。基礎状態のダイヤモンド工具２０の基礎部表面３１の形状と、導電部表面４１の形状との間に相違が生じにくくなる。これは例えば、導電部４０の合成にともないダイヤモンド工具２０の加工性能が低下することを抑制することに寄与する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。導電部４０の合成にかかる時間が短くなる。
　一例では、不純物層厚さは下限不純物層厚さ以上である。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。工具表面２１の帯電を抑制することに寄与する導電性を有する不純物層４４が形成されやすくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。導電部表面４１が摩耗した場合にも導電部表面４１により工具表面２１が構成される状態が維持されやすくなる。
　一例では、不純物層厚さは上限不純物層厚さ以下である。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。基礎状態のダイヤモンド工具２０の基礎部表面３１の形状と、導電部表面４１の形状との間に相違が生じにくくなる。これは例えば、導電部４０の合成にともないダイヤモンド工具２０の加工性能が低下することを抑制することに寄与する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。導電部４０の合成にかかる時間が短くなる。
　一例では、原料ガスにおける炭素源の濃度は所定炭素源濃度範囲に含まれる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部４０が適切に合成されやすくなる。
　一例では、不純物源濃度は所定不純物源濃度範囲に含まれる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。不純物層４４が適切に合成されやすくなる。
　一例では、フィラメント温度は所定フィラメント温度範囲に維持される。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。導電部４０が適切に合成されやすくなる。
　(効果３)
　ホルダユニット２００またはスクライビングホイール４００により得られる効果の一例として、以下のような効果が挙げられる。
　一例では、導電部４０の導電部表面４１はホイール表面４０１の一部または全部を構成する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。ホイール表面４０１に加工屑が付着しにくくなる。ホイール表面４０１とホイールホルダ３００との間に加工屑が堆積しにくくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。スクライビングホイール４００の回転性が向上する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。被加工物の加工に関する加工品質および加工精度が向上する。スクライビングホイール４００の寿命が長くなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。スクライビングホイール４００の回転性に関する指標の一例として、スクライビングホイール４００と被加工物との間に生じる摩擦力に関する摩擦係数が選択される。
　スクライブ加工装置によるスクライブ加工において、スクライビングホイール４００が被加工物上を走行した距離の増加に対して摩擦係数が増加しにくくなる。一例では、スクライビングホイール４００が被加工物上を走行した距離が所定距離以下である場合、摩擦係数が増加しない。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。ピン支持部３２０の底面３２０Ｆにカレットが付着しにくくなる。
　一例では、スクライビングホイール４００の導電部表面４１は内周部表面４１１の一部または全部を構成する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。内周部表面４１１に加工屑が付着しにくくなる。内周部表面４１１とピン支持部３２０との間に加工屑が堆積しにくくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。スクライビングホイール４００の回転性が向上する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。被加工物の加工に関する加工品質および加工精度が向上する。スクライビングホイール４００の寿命が長くなる。
　一例では、スクライビングホイール４００の導電部表面４１は貫通部４３０の孔４３１を規定する内周部表面４１１の曲面４１１Ｂの一部または全部を構成する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果が得られる。内周部表面４１１の曲面４１１Ｂに加工屑が付着しにくくなる。曲面４１１Ｂとピン２１０との間に加工屑が堆積しにくくなる。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。スクライビングホイール４００の回転性が向上する。
　上記構成によれば、例えば次のような効果がさらに得られる。被加工物の加工に関する加工品質および加工精度が向上する。スクライビングホイール４００の寿命が長くなる。
　なお、本発明に関するダイヤモンド工具および工具ユニットが取り得る形態は上記各実施形態に記載の説明に制限されない。本発明に関するダイヤモンド工具および工具ユニットは各実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その例として、各実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、各実施形態に新たな構成を付加した形態が挙げられる。
　１０　：工具ユニット
　１１　：工具支持部
　２０　：ダイヤモンド工具
　３０　：基礎部
　３２　：単結晶部
　４０　：導電部
　４１　：導電部表面
　４２　：水素終端ダイヤモンド
　４３　：水素終端層
　４４　：不純物層
　４００：スクライビングホイール

Claims (8)

  1. 　単結晶ダイヤモンドにより構成される単結晶部を含む基礎部と、
    　前記単結晶部上に形成される導電部とを含むダイヤモンド工具であって、
    　前記導電部は前記ダイヤモンド工具の表面を構成する導電部表面を含み、
    　前記基礎部は電気絶縁性を有する前記単結晶部のみにより構成される
    　ダイヤモンド工具。
  2. 　前記導電部表面は水素終端ダイヤモンドを含む
    　請求項１に記載のダイヤモンド工具。
  3. 　前記導電部は水素終端層および不純物層を含み、
    　前記不純物層は前記単結晶部上に形成され、
    　前記水素終端層は前記不純物層上に形成され、前記水素終端ダイヤモンドを含む
    　請求項２に記載のダイヤモンド工具。
  4. 　前記導電部表面は前記ダイヤモンド工具の表面の全部を構成する
    　請求項３に記載のダイヤモンド工具。
  5. 　前記導電部の電気抵抗率は１０Ωｃｍ以下である
    　請求項１に記載のダイヤモンド工具。
  6. 　前記導電部の厚さは２０００ｎｍ以下である
    　請求項１に記載のダイヤモンド工具。
  7. 　前記ダイヤモンド工具はスクライビングホイールである
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の工具。
  8. 　請求項１～６のいずれか一項に記載のダイヤモンド工具と、
    　前記ダイヤモンド工具を支持する工具支持部とを含む
    　工具ユニット。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018052129A (ja) * 2017-12-29 2018-04-05 三星ダイヤモンド工業株式会社 スクライビングホイール及びその製造方法
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