特許ウォッチ

公開番号2023160934
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-11-02
出願番号2023144938
出願日2023-09-07
発明の名称高周波プラズマCVDによるダイヤモンド形成装置
出願人個人
代理人
主分類C23C 16/27 20060101AFI20231026BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】
パワー半導体材料としてのダイヤモンド膜形成のために、マイクロ波プラズマCVD装置及び熱フィラメントCVD装置等が開発されている。前者は波長の制約により大面積化が困難であり、後者は熱電子の発生の高密度化のための高温化と基板温度の制御がトレードオフの関係にあることにより、高速成膜化が困難という課題がある。この問題を解決可能な高周波プラズマCVDによるダイヤモンド形成装置を提供すること。
【解決手段】
基板の輻射による加熱と高周波プラズマの発生に兼用される輻射加熱兼用プラズマ発生電極と、高周波電力の侵入を遮断するコイルを備えた直流電源と、直流電力の侵入を遮断するコンデンサーを備えた高周波電源と、を備え、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極に前記直流電源から直流電力を、前記高周波電源から高周波電力を供給することにより、原料ガスのメタンと水素をプラズマ化してダイヤモンドを形成することを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくともメタンガス（ＣＨ
４
）と水素ガス（Ｈ
２
）を含む原料ガス供給系及び排気系を備えた反応容器と、前記反応容器の内部に配置されて基板を保持する主面を有する基板保持台と、前記基板を加熱する輻射エネルギーを発生し、且つ高周波プラズマを発生する輻射加熱兼用プラズマ発生電極と、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極に直流電力を供給する直流電源と、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極にインピーダンス整合器を介して高周波電力を供給する高周波電源と、電気的に非接地の第１の真空装置用電流導入端子と、接地された第２の真空装置用電流導入端子と、を具備した高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置であって、
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は前記直流電力と前記高周波電力が給電される領域である給電領域と、接地される領域である接地領域を備え、
前記直流電源の出力端子は前記高周波電源が発生する前記高周波電力の侵入を遮断するコイルを介して前記第１の真空装置用電流導入端子に接続され、
前記インピーダンス整合器の出力端子は前記直流電源が発生する前記直流電力の侵入を遮断するコンデンサーを介して前記第１の真空装置用電流導入端子に接続され、
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極の前記給電領域と前記第１の真空装置用電流導入端子とが接続され、
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極の前記接地領域と前記接地された第２の真空装置用電流導入端子とが接続されるとともに、
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は前記基板保持台の直上に配置され、
前記基板は前記基板保持台に載置され、
前記直流電源から前記直流電力が前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極に供給されて前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極が高温化され、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極が発する輻射エネルギーで前記基板が加熱されるとともに、
前記高周波電源から前記高周波電力が前記インピーダンス整合器を介して前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極に供給されて、前記原料ガス供給系から供給される前記原料ガスがプラズマ化されることにより前記基板にダイヤモンドを形成することを特徴とする高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は、タングステン（Ｗ）又はタンタル（Ｔａ）又はタンタルを含む合金で製作された１本の細線を備え、前記１本の細線は複数の折れ部が設けられ、前記基板保持台の主面に平行に配置され、前記１本の細線の一方の端部は第１の給電領域が設けられ、前記第１の給電領域と前記第１の真空装置用電流導入端子が接続され、前記１本の細線の他方の端部は第１の接地領域が設けられ、前記第１の接地領域と前記第２の真空装置用電流導入端子が接続されるとともに、
前記１本の細線は前記複数の折れ部に備える張力付与手段により張力が付与されることを特徴とする請求項１に記載の高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置。
【請求項３】
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は、タングステン（Ｗ）又はタンタル（Ｔａ）又はタンタルを含む合金で製作されたｎ枚から成る第１ないし第ｎの短冊状薄板を備え、各前記短冊状薄板の面が前記基板保持台の主面に対向し、且つ各前記第１ないし第ｎの短冊状薄板は互いに平行に等間隔に配置され、
前記第１枚の前記短冊状薄板の一方の端部と前記第２の短冊状薄板の一方の端部を第１の金属製固定棒で連結し、前記第２の短冊状薄板の他方の端部と前記第３の短冊状薄板の一方の端部を第２の金属製固定棒で連結し、順次、前記第ｎ－１の短冊状薄板の一方の端部と前記第ｎの短冊状薄板の一方の端部を第ｎ－１の金属製固定棒で連結し、
前記第１の短冊状薄板の他方の端部に第２の給電領域が設けられ、前記第２の給電領域と前記第１の真空装置用電流導入端子が接続され、
前記第ｎの短冊状薄板の他方の端部に第２の接地領域が設けられ、前記第２の接地領域と前記第２の真空装置用電流導入端子が接続されるとともに、
前記第１ないし前記第ｎの短冊状薄板は、前記第１ないし第ｎ－１の金属製固定棒に備える張力付与手段により張力が付与されることを特徴とする請求項１に記載の高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置。
【請求項４】
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は、断面形状が直径略０．１ｍｍ～１．０ｍｍの円形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置。
【請求項５】
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は、断面形状が略０．０５ｍｍ～０．５ｍｍの厚みで、略０．５ｍｍ～１０ｍｍの幅を持つ長方形であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置。
【請求項６】
前記高周波電源の周波数は、ＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚ）であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置。
【請求項７】
前記基板保持台は、タンタル（Ｔａ）で形成され、且つ冷媒を用いた冷却手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置に関する。特に、ＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚ）の周波数を用いた高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置に関する。
続きを表示（約 9,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、例えば、非特許文献１及び非特許文献２に記載されているように、宝飾品や機械加工材料のみならず、ワイドギャップ半導体として知られ、ＳｉやＳｉＣ等の半導体より遙かに優れた特性を有することから、究極のパワー半導体材料として注目されている。そして、パワー半導体材料への応用を図るために、４～５インチ級の基板への対応が可能な、大面積のダイヤモンド形成装置に関し、鋭意、開発研究が進められている。
パワー半導体材料としてのダイヤモンドを形成する方法には、主として、マイクロ波プラズマＣＶＤ法と熱フィラメントＣＶＤ法があることが知られている。また、一般に次のことが知られている。即ち、上記ＣＶＤ法において、基板にダイヤモンドを用いる場合には、ホモエピタキシャル成長によりダイヤモンドが形成され、不純物を容易に制御可能で、かつ歪みのない結晶を形成することができる。また、基板がダイヤモンド以外の場合、ヘテロエピタキシャル成長によりダイヤモンドが形成されるので、歪みの発生を伴い、かつ結晶性が低下することがある。
【０００３】
マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、基板の加熱と原料ガスの分解にマイクロ波を用いることを特徴とする。即ち、マイクロ波を用いて原料ガスであるメタン（ＣＨ
４
）と水素（Ｈ
２
）の混合ガスをプラズマ化することにより、該プラズマ中に生成される電子及びイオン等によってダイヤモンド膜の形成に不可欠の主要ラジカルであるＣＨ
３
ラジカルと原子状水素Ｈ等を発生させるとともに、前記マイクロ波を用いて基板上でのプラズマ化学反応促進に必要な基板温度を、約７００℃～約１，００℃に加熱する。基板上に形成されるダイヤモンドは、ＣＨ
３
ラジカルを主たる前駆体とし、基板に化学吸着して、基板上で原子状Ｈ等によって水素成分やグラファイト成分が排除されて、ダイヤモンド結晶が成長する。
しかしながら、上記究極のパワー半導体材料の形成への応用の観点で見ると、マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、例えば、非特許文献１、非特許文献２及び特許文献３に記載されているように、一般にダイヤモンド成長速度は１～１０μｍ／ｈと比較的高いが、マイクロ波の波長が短いことに起因する均一プラズマ生成領域の広さの制限があり、成膜可能な面積がλ／８～λ／１０程度（λ：波長）と小さく、４～５インチ級の基板への対応の必須条件である大面積化が困難である、という課題がある。なお、周波数２．４５ＧＨｚの場合、高密度プラズマ中の波長λは、真空中の波長λ
０
（１２２ｍｍ）ｘ波長短縮率（例えば、０．６５）＝７９．３ｍｍであり、均一な高密度プラズマ生成領域を、例えば、λ／８～λ／１０程度と見積もると、成膜可能な面積は、直径約８～１０ｍｍ程度である。
熱フィラメントＣＶＤ法は、基板の加熱に輻射熱を用い、原料ガスの分解に熱フィラメントから放出される熱電子及び紫外線等を用いることを特徴とする。即ち、基板の直上数ｍｍ～１０ｍｍ程度の位置に、高温のフィラメント（約１，０００℃～２，４００℃）を設置し、高温度のフィラメントから放出される熱電子及び紫外線等によって原料ガスである水素（Ｈ
２
）とメタン（ＣＨ
４
）の混合ガスを分解し、ダイヤモンド膜の形成に不可欠の主要ラジカルであるＣＨ
３
ラジカルと原子状水素Ｈ等を発生させる。ダイヤモンドは、ＣＨ
３
ラジカルを主たる前駆体とし、基板に化学吸着して、基板上で原子状Ｈ等によって水素成分やグラファイト成分が排除されて、ダイヤモンド結晶が形成される。基板の温度は、一般に、約７００～約１，０００℃に設定される。
しかしながら、上記究極のパワー半導体材料の形成への応用の観点で見ると、熱フィラメントＣＶＤ法は、例えば、非特許文献１及び特許文献３に記載されているように、製膜速度が、一般に１．５～２．０μｍ／ｈと低速であることから、マイクロ波プラズマＣＶＤ法と同じレベルの高速製膜の実現が課題である。また、パワー半導体材料への応用を図るには、４～５インチ級の基板への対応が可能な大面積化が課題である。
【０００４】
熱フィラメントＣＶＤによるダイヤモンド形成装置に関する代表的特許技術として、例えば、特許文献１ないし特許文献３が挙げられる。
特許文献１には、加熱体によって加熱した原料ガスを基板表面に導入してダイヤモンドを析出させるにあたって、該ガス流に対面して２以上の加熱体を多段に配置したことを特徴とするダイヤモンドの気相合成方法、が記載されている。また、具体的知見として、以下に示す主旨の記述がある。即ち、（イ）Ｗ、Ｔａ等の高融点金属で製作された第１フィラメント層と第２のフィラメント層からなる加熱体を原料ガス噴出のノズルの前方に２段に配置した方法であって、各々のフィラメントは該ノズルから噴出し基板に至るガス流に対面して置かれている．そのため第１のフィラメントを通過したガスは更に第２のフィラメントで充分な活性状態を得る．（ロ）フィラメントの層数が多い程、またフィラメント間の距離が小である程、望ましくは２０ｍｍ以内とすることで、良好な結果をうることかできる。（ハ）フィラメントの代わりとして他の形状の加熱体、例えばメッシュ状、棒状、コイル状あるいは板状の加熱体等を用いることもできる．
特許文献２には、熱フィラメントＣＶＤを用いたダイヤモンド形成装置に関し、以下に示す主旨の記述がある。即ち、従来技術では、高温発熱体が一つの発熱系で構成されているため、高温発熱体の中央部分と周辺部分とでは、反応容器への熱の逃げなどの違いから、高温発熱体表面に温度の低い部分が現われ、接触分解反応の均一性が損なわれる。このため基板面内に形成される膜厚を良好で、均一にすることは困難であるという課題がある。基板上に堆積される薄膜の膜厚を良好で均一なものにするためには、基板表面に到達する活性種の量を基板箇所に応じて制御する必要がある。この課題を解決する半導体製造装置は、基板を処理する反応室と、前記反応室内に反応ガスを供給するガス供給手段と、前記反応室内に供給された反応ガスと接触することにより前記反応ガスを分解する高温発熱体とを備え、前記高温発熱体は、互いに独立にまたは複数個ずつ組み合わされて制御されるユニットから構成され、前記ユニットは前記反応室内を適宜分割した複数の領域に配置されていることを特徴とする。実施例として、基板の面に平行で、且つ距離が異なる２つの平面に、それぞれに複数のフィラメントを配置し、互いに独立した加熱用電源が配置されている構成が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、熱フィラメント法を用いたダイヤモンド形成装置に関し、以下に示す主旨の記述がある。
即ち、従来の技術課題として、プラズマＣＶＤは、成膜室内に供給した原料ガスをマイクロ波等によりプラズマ状態にし、成膜する方法であることから、成長速度が１～１０μｍ／ｈと比較的高いという長所があるが、装置の構造が複雑で高価であり、マイクロ波等の波長の制約により可能な成膜面積に限界があるという短所がある。
熱フィラメントＣＶＤは、成膜室に供給した原料ガスを高温フィラメントにて熱分解し、化学反応を誘導する成膜方法であり、構造が簡単で安価であるとともに、成膜面積を大きくすることができる。しかしながら、これまで、この熱フィラメントＣＶＤは、上記プラズマＣＶＤより成膜の成長速度が低いという課題があった。
この課題を解決する半導体製造装置として、特許文献３に記載の装置は、成膜室と、前記成膜室内に配置された、基板を載置するための基板ホルダー及び２，５００℃以上に加熱されるためのフィラメント層と、前記成膜室内に原料ガス及びキャリアガスを供給するためのガス供給手段と、前記成膜室内からガスを排気するための排気手段とを備え、前記フィラメント層は１～１０ｍｍの間隔を隔てて複数段に配置され、前記複数段に配置されたそれぞれのフィラメント層は、線径０．１～１．０ｍｍのタンタル又はその合金からなる線材が３～３０ｍｍの間隔で複数本配置されていることを特徴とする。
特許文献３に記載の装置に関する実施例に以下に示す主旨の記述がある。（イ）フィラメントの線径は０．１～１．０ｍｍの範囲、好ましくは０．１～０．３ｍｍの範囲がよい。（ロ）１つのフィラメント層を形成するフィラメントの間隔は３～３０ｍｍ、好ましくは５～１５ｍｍの範囲である。（ハ）一段目のフィラメント層と二段目のフィラメント層の間隔は１ｍｍ～１０ｃｍ、好ましくは１～１０ｍｍの範囲である。（ニ）フィラメントの材質は、２，４００℃以上の高温に耐えられるものであれば、各種材質を用いることができる。例えば、タングステン、タンタル等であり、これらはその合金又は炭化物等の化合物であってもよい。タンタルが好ましい。
特許文献３に記載の熱フィラメントＣＶＤを用いたダイヤモンド形成装置は、熱電子発生量（熱電子放出量）を増大させる手段として、熱フィラメントの材料にタンタル（Ｔａ）を用い、且つ該熱フィラメントの温度を２，５００℃以上に加熱し、且つ前記熱フィラメントを多段に配置することを特徴とする。
【０００６】
他方、例えば、特許文献４及び特許文献５に見られるように、電源の周波数がＶＨＦ帯域（３０～３００ＭＨｚ）であるＶＨＦプラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置が提案されている。
特許文献４に記載のＶＨＦプラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置は、対向電極型容量性放電にプラズマを用いるプラズマＣＶＤ法によりダイヤモンドを合成するに際し、超短波域（３０～３００ＭＨｚ）の電力を用いることを特徴とする。
特許文献５に記載のＶＨＦプラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置は、高周波プラズマＣＶＤ法によるダイヤモンド膜の形成方法において、誘導結合型プラズマＣＶＤ法を用い、かつ高周波周波数を４０～２５０ＭＨｚとして、炭素を含有する原料ガスを分解し、基体上にダイヤモンド膜を形成することを特徴とする。
しかしながら、基板温度を約７００～約１，０００℃に制御可能で、イオンダメージが抑制され、高品質のダイヤモンドを形成可能なＶＨＦプラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置は、依然として開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開平０３－１０３３９６
特開２００２－０９３７１４
特許７０１２３０４
特公平０７－０４２１９７
特開平０８－０２７５７６
【０００８】
有屋田修、ダイヤモンド合成用ＣＶＤ装置、真空ジャーナル、２０２３年１月、２４－２６
山田英明、プラズマ CVD による単結晶ダイヤモンド合成の現状と課題、J. Plasma Fusion Res. Vol.90, No.2 (2014)１５２‐１５８
小林利明、ＳＰｒｉｎｇ８熱電子銃について、運転員講習会資料、２００３．５．１２
ギード（横堀進、久我修、共訳本）、基礎伝熱工学、１９６０（丸善）、２０－２２２
近藤道雄、藤原裕之、松田彰久、シリコン系薄膜製膜技術の現状と展望、応用物理第71巻第7号（２００２）、８２３－８３２
布村正太、片山博貴、吉田功、表面処理用水素プラズマにおける水素原子の物理化学、ＡＩＳＴ太陽光発電研究、成果報告２０１７
M. Murata, Y. Takeuchi, E. Sasakawa, K. Hamamoto, Inductively coupled radio frequency plasma chemical vapor deposition using a ladder-shaped antenna, Rev. Sci. Instrum.67(4), April 1996,1542-1545
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、マイクロ波プラズマＣＶＤを用いたダイヤモンド形成装置は、使用するマイクロ波の波長が短いことから、生成されるプラズマの生成領域は小さい領域（例えば、約８～１０ｍｍ）となり、サイズ４～５インチ級の基板への対応が本質的に困難であるという課題がある。
従来の熱フィラメントＣＶＤ法を用いたダイヤモンド形成装置は、例えば、特許文献１～３に記載の熱フィラメントＣＶＤ法を用いたダイヤモンド形成装置は、ダイヤモンド形成に際し、熱フィラメント温度をＣＨ
３
ラジカル及び原子状Ｈ等の大量発生に適した約２，４００～約２，５００℃以上に設定し（ここで、装置操作パラメータＡと呼ぶ）、且つ基板温度をダイヤモンド成長に適した約７００～約１，０００℃に設定する（ここで、装置操作パラメータＢと呼ぶ）。
熱電子の発生は、例えば、非特許文献３に記載されているように、リチャードソン・ダッシュマンの式に従う（熱電子の発生は、該熱フィラメント温度の２乗に比例する）ことから、該熱電子の大量発生に際し、該熱フィラメント温度は高ければ高いほどよい。他方、該熱フィラメントの温度を高温化すると、例えば、非特許文献４に記載されているように、基板に到達する該熱フィラメントの放射エネルギーは、ステファン・ボルツマンの法則により該熱フィラメント温度の４乗に比例し、該熱フィラメントと該基板間の距離の２乗に反比例することから、該熱フィラメントの温度を高温にすると、該基板の温度は上昇する。
即ち、熱電子の大量発生のための該熱フィラメントの超高温化（装置操作パラメータＡ）と該基板温度の適正値設定（装置操作パラメータＢ）は両立出来ないという関係（トレードオフの関係）がある。それが故に、ダイヤモンド形成に必須のＣＨ
３
ラジカル及び原子状Ｈを大量に生成する作用を有する熱電子及び紫外線等の発生量増大（熱電子の高密度化）という装置操作パラメータＡと、ダイヤモンド成長に必須の基板温度の適正値設定という装置操作パラメータＢは、両立出来ない。その結果、ダイヤモンドの製膜速度（成長速度）を増大させることは困難である、という課題がある。
電源周波数としてＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚ）を用いるＶＨＦプラズマＣＶＤ装置は、例えば、非特許文献５に記載されているように、プラズマのシース電圧（プラズマ電位Ｖ
ｐ
と壁電位Ｖ
４
の差：Ｖ
ｐ
―Ｖ
４
）が低く、イオンダメージが抑制される、という特徴がある。また、例えば、非特許文献６に記載されているように、高濃度の原子状水素Ｈを発生することが可能であり、該原子状水素Ｈの濃度は、圧力に比例して増大する、という特徴がある。即ち、ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置は、（ａ）イオンダメージの抑制が可能、（ｂ）高濃度原子状Ｈの生成が可能、という特徴があり、ダイヤモンド形成装置への応用が期待される。
しかしながら、ＶＨＦプラズマＣＶＤ法を用いたダイヤモンド形成装置は、特許文献４及び特許５に記載の装置以外は見当たらない。ＶＨＦプラズマＣＶＤ法は、生成されるプラズマ中の波長がマイクロ波プラズマのそれと比べると、充分に長いことから、波長に起因する問題はない。その故、実用に供せられるＶＨＦプラズマＣＶＤ法を用いたダイヤモンド形成装置の創出が課題である。
本発明は、上記課題を解決可能な高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置を提供することを目的とする。即ち、高速製膜が可能で、且つ４～５インチ級大面積基板への対応が可能な高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置を提供することを目的とする。また、イオンダメージの抑制が可能で、ＣＨ
３
ラジカルと高濃度原子状Ｈ等の生成が可能という特徴を有する超高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、少なくともメタンガス（ＣＨ
４
）と水素ガス（Ｈ
２
）を含む原料ガス供給系及び排気系を備えた反応容器と、前記反応容器の内部に配置されて基板を保持する主面を有する基板保持台と、前記基板を加熱する輻射エネルギーを発生し、且つ高周波プラズマを発生する輻射加熱兼用プラズマ発生電極と、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極に直流電力を供給する直流電源と、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極にインピーダンス整合器を介して高周波電力を供給する高周波電源と、電気的に非接地の第１の真空装置用電流導入端子と、接地された第２の真空装置用電流導入端子と、を具備した高周波プラズマＣＶＤによるダイヤモンド形成装置であって、
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は前記直流電力と前記高周波電力が給電される領域である給電領域と、接地される領域である接地領域を備え、
前記直流電源の出力端子は前記高周波電源が発生する前記高周波電力の侵入を遮断するコイルを介して前記第１の真空装置用電流導入端子に接続され、
前記インピーダンス整合器の出力端子は前記直流電源が発生する前記直流電力の侵入を遮断するコンデンサーを介して前記第１の真空装置用電流導入端子に接続され、
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極の前記給電領域と前記第１の真空装置用電流導入端子とが接続され、
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極の前記接地領域と前記接地された第２の真空装置用電流導入端子とが接続されるとともに、
前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は前記基板保持台の直上に配置され、
前記基板は前記基板保持台に載置され、
前記直流電源から前記直流電力が前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極に供給されて前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極が高温化され、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極が発する輻射エネルギーで前記基板が加熱されるとともに、
前記高周波電源から前記高周波電力が前記インピーダンス整合器を介して前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極に供給されて、前記原料ガス供給系から供給される前記原料ガスがプラズマ化されることにより前記基板にダイヤモンドを形成することを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は、タングステン（Ｗ）又はタンタル（Ｔａ）又はタンタルを含む合金で製作された１本の細線を備え、前記１本の細線は複数の折れ部が設けられ、前記基板保持台の主面に平行に配置され、前記１本の細線の一方の端部は第１の給電領域が設けられ、前記第１の給電領域と前記第１の真空装置用電流導入端子が接続され、前記１本の細線の他方の端部は第１の接地領域が設けられ、前記第１の接地領域と前記第２の真空装置用電流導入端子が接続されるとともに、前記１本の細線は前記複数の折れ部に備える張力付与手段により張力が付与されることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は、タングステン（Ｗ）又はタンタル（Ｔａ）又はタンタルを含む合金で製作されたｎ枚から成る第１ないし第ｎの短冊状薄板を備え、各前記短冊状薄板の面が前記基板保持台の主面に対向し、且つ各前記第１ないし第ｎの短冊状薄板は互いに平行に等間隔に配置され、
前記第１枚の前記短冊状薄板の一方の端部と前記第２の短冊状薄板の一方の端部を第１の金属製固定棒で連結し、前記第２の短冊状薄板の他方の端部と前記第３の短冊状薄板の一方の端部を第２の金属製固定棒で連結し、順次、前記第ｎ－１の短冊状薄板の一方の端部と前記第ｎの短冊状薄板の一方の端部を第ｎ－１の金属製固定棒で連結し、
前記第１の短冊状薄板の他方の端部に第２の給電領域が設けられ、前記第２の給電領域と前記第１の真空装置用電流導入端子が接続され、
前記第ｎの短冊状薄板の他方の端部に第２の接地領域が設けられ、前記第２の接地領域と前記第２の真空装置用電流導入端子が接続されるとともに、
前記第１ないし前記第ｎの短冊状薄板は、前記第１ないし第ｎ－１の金属製固定棒に備える張力付与手段により張力が付与されることを特徴とする。
第４の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は、断面形状が直径略０．１ｍｍ～１．０ｍｍの円形であることを特徴とする。
第５の発明は、第１の発明又は第３の発明において、前記輻射加熱兼用プラズマ発生電極は、断面形状が略０．０５ｍｍ～０．５ｍｍの厚みで、略０．５ｍｍ～１０ｍｍの幅を持つ長方形であることを特徴とする。
第６の発明は、第１の発明から第５の発明のいずれか一つの発明において、前記高周波電源の周波数は、ＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚ）であることを特徴とする。
第７の発明は、第１の発明から第６の発明のいずれか一つの発明において、前記基板保持台は、タンタル（Ｔａ）で形成され、且つ冷媒を用いた冷却手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許