(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンドを生成し、リアルタイム現場分析を実行する装置であって、
ハウジングと、
構造的に前記ハウジングに連結され、ダイヤモンド成長物を収納するようになった閉鎖区域を備える反応室と、
前記ハウジング内で前記反応室の上方に取り付けられ、マイクロ波を前記反応室に放射して、前記反応室内でダイヤモンドの成長を行うようになった放射手段と、
前記ハウジング内部で前記反応室の上方に取り付けられた記録手段と、
前記反応室の上部に設けられ、前記閉鎖区域と、前記放射手段及び記録手段の両方との間に配置され、前記放射手段からの放射波が前記反応室に入射するのを可能にすると共に前記記録手段が前記反応室内部での前記ダイヤモンドの成長を記録するのを可能にするようになった誘電体カバーと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記反応室の周辺に配置され、分析ビームを放射する手段及び分析ビームを受け取る手段を備える測定機構と、
前記反応室の外側に隣接して配置された顕微鏡と、
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記反応室の上部に取り付けられる、請求項１又は２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４】
前記反応室は、支持部の上部に取り付けられ、前記支持部は、密封リング手段によって前記反応室に連結されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記反応室は、前記ハウジング内部に取り付けられる、請求項１又は２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記ハウジングは、支持部の上部に取り付けられ、前記支持部は、密封リング手段によって前記反応室に連結されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記誘電体カバーは、石英カバーの形態である、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記放射手段は、マイクロ波アンテナの形態である、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記反応室は、内部に同心円状に取り付けられた基板ステージを備え、前記基板ステージは、前記支持部で支持される、請求項４または請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記支持部は、底板支持部の形態である、請求項４、請求項６、または請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記反応室は、円筒状金属側壁を備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
複数の凹部が、前記円筒状金属側壁の外面上に一体的に形成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
複数のアクセスポートが、前記円筒状金属側壁上の選択された箇所に形成される、請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
４つのアクセスポートが存在する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ハウジングは、円筒状金属側壁を有する環状ハウジングの形態である、請求項１から１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記記録手段は、高忠実度カメラの形態である、請求項２から１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記測定機構は、第１及び第３のアクセスポートの近くの前記反応室の周辺に取り付けられている、請求項２に記載の装置。
【請求項１８】
分析ビームの放射手段は、電子銃の形態である、請求項２から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記顕微鏡は、前記反応室の第２のアクセスポートの外側に隣接して配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置の第４アクセスポートの外側に隣接して配置された分析機器を更に備え、前記分析機器は、ラマン分光器及びＸＲＤを含む、請求項２から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記基板ステージは、環状ハウジングの軸に沿って、前記ダイヤモンドの成長表面の位置を調整するための調節手段をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項２２】
前記調節手段は、アクチュエータ、またはステップモータの形態とすることができる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
ダイヤモンドを生成し、リアルタイム現場分析を実行する方法であって、
請求項１から２２のいずれか１項に記載の装置を準備する段階と、
複数のダイヤモンド種を前記反応室の内部に配置する段階と、
前記反応室に水素ガスを供給する段階と、
前記放射手段から放射したマイクロ波を、前記誘電体カバーを通して前記反応室に向かわせてプラズマ放電を形成する段階と、
前記反応室に混合反応ガスを供給する段階と、
前記ダイヤモンドを所定の厚さに成長させる段階と、
前記誘電体カバーを通して前記記録手段によって前記反応室内部の前記ダイヤモンドの成長を記録する段階と、
前記所定の厚さに成長した前記ダイヤモンドの層の予め設定された一組の特性を測定する段階と、
前記測定結果に基づいて、リアルタイム現場分析を実行する段階と、
前記現場分析の結果に従ってプロセス条件を調整する段階と、
所望の厚さが得られるまで前記ダイヤモンドを成長させる段階と、
を含む方法。
【請求項２４】
前記複数のダイヤモンド種が、前記反応室の基板上に配置されることを特徴とする、請求項２３に記載の前記方法。
【請求項２５】
最初に前記複数のダイヤモンド種をモリブデン基板ホルダ上に配置し、その後、前記モリブデン基板ホルダを基板ホルダに配置する、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンドを生成し、現場でダイヤモンド成長のリアルタイム現場分析のためリアルタイム測定を実行する装置及び方法に関する。詳細には、本発明は、マイクロ波プラズマ強化化学蒸着（ＭＰＣＶＤ）によりダイヤモンドを生成し、現場でダイヤモンドの成長を分析するためのリアルタイム測定を実行する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶ダイヤモンドのようなダイヤモンドは、宝石、放熱装置、半導体装置、光窓、電磁導波管、粒子検出器、量子コンピュータなどの広範囲に亘る科学的、工業的、及び商業的用途の可能性を有する。単結晶ダイヤモンドへの商業的需要がここ何年かの間で大きくなっているので、単結晶ダイヤモンドの品質を落とすことなく、光学及び科学グレードの単結晶ダイヤモンドの生成量を増やすことが重要である。しかしながら、欠陥、介在物、微細な結晶粒界、他の配向は、単結晶ダイヤモンドでは一般に見出される詳細に特性評価する必要がある顕著な欠陥である。
【０００３】
単結晶ダイヤモンドを生成するために用いられる数多くの様々な化学蒸着装置（ＣＶＤ）及び方法が存在する。例えば、高品質の単結晶ダイヤモンドを生成するために、マイクロ波プラズマ強化化学蒸着（ＭＰＣＶＤ）法を用いることができる。現在、単結晶ダイヤモンドの各特性は、ダイヤモンドの成長が完了した後に、顕微鏡、分光器などの様々な測定器により特性評価される。ダイヤモンド結晶構造及びダイヤモンド結晶面の特性は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）などの分析技術で測定することができる。しかしながら、この種の実験施設内分析は、成長したダイヤモンドをＣＶＤ反応室から外へ取り出した場合にのみ行うことができる。これらの測定器及び分析技術でダイヤモンドの欠陥、汚染及び介在物を特定することができたとしても、後続のプロセスでそれらを除去することは困難である。
【０００４】
さらに、単結晶ダイヤモンド成長のために必要なＣＶＤプロセスの温度は、通常、石英ドームの過剰な加熱につながる摂氏９５０度から１０００度である。石英ドームは、単結晶ダイヤモンド成長時の反応領域で発生する熱を効率的に放散させることができない。従って、平均温度を推定するためには、複数の位置で石英ドームの温度を監視する必要があり、異なる位置に複数の温度計を必要とする。さらに、従来のＣＶＤ装置の石英ドームは空冷式であり、石英ドームを効率的に冷却してその温度を制御することができない。石英ドームの高い温度のためにＯリングが機能不全になる場合があり、結果として汚染されたガスが洩れて反応室に入る。最終的に、成長したダイヤモンド結晶の品質は、反応室に存在する汚染ガスにより低下する可能性がある。
【０００５】
米国特許第６，８３７，９３５号には、ダイヤモンド被膜を形成する方法及び被膜形成装置が開示されている。具体的には、分光器を使用してプラズマ放電から放射した光のスペクトルを測定することが教示されている。しかしながら、この米国特許は、現場でダイヤモンド成長の特性評価を行う何らかの方法を提示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，８３７，９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の分析を提供して、初期段階で欠陥を特定する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、生成プロセスを中断することなく生成プロセスの間にリアルタイムでダイヤモンド成長の特性評価を取得する装置及び方法を提供することである。詳細には、欠陥の特性評価は、ＣＶＤプロセスを行うことができるチャンバ内でダイヤモンドが成長する間にリアルタイムに現場で行うことができ、ＣＶＤプロセスは、高品質ダイヤモンドの収率改善に合わせて最適化することができる。
【０００９】
本発明の他の目的は、反応領域を冷却し、正確に反応室温度を制御する方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的及び利点は、添付図面と併せて、本発明の実施形態を例示的に開示する以下の説明から明らかになるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、ダイヤモンドを生成し、リアルタイム現場分析を実行する装置が提供され、本装置は、
ハウジングと、
構造的にハウジングに連結され、ダイヤモンド成長物を収納するようになった閉鎖区域を備える反応室と、
ハウジング内で反応室の上方に取り付けられ、マイクロ波を反応室に放射して、反応室内でダイヤモンドの成長を行うようになった放射手段と、
反応室の上部に設けられ、放射手段からの放射波が反応室に入射するのを可能にするようになった誘電体カバーと、
を備える。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、ダイヤモンドを生成し、リアルタイム現場分析を実行する装置が提供され、本装置は、
ハウジングと、
構造的にハウジングに連結され、ダイヤモンド成長物を収納するようになった閉鎖区域を備える反応室と、
ハウジング内で反応室の上方に取り付けられ、マイクロ波を反応室に放射して、反応室内でダイヤモンドの成長を行うようになった放射手段と、
反応室の上部に設けられ、放射手段からの放射波が反応室に入射するのを可能にするようになった誘電体カバーと、
環状ハウジング内部で反応室の上方に取り付けられた記録手段と、
反応室の周辺に配置され、分析ビームを放射する手段及び分析ビームを受け取る手段を備える測定機構と、
反応室の外側に隣接して配置された顕微鏡と、
を備える。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、ダイヤモンドを生成し、リアルタイム現場分析を実行する方法が提供され、本方法は、
請求項１から２２に記載の装置を準備する段階と、
複数のダイヤモンド種を反応室の内部に配置する段階と、
反応室に水素ガスを供給する段階と、
放射手段から放射したマイクロ波を反応室に向かわせてプラズマ放電を形成する段階と、
反応室に混合反応ガスを供給する段階と、
ダイヤモンドを所定の厚さに成長させる段階と、
成長ダイヤモンド層の予め設定された一組の特性を測定する段階と、
測定結果に基づいて、リアルタイム現場分析を実行する段階と、
現場分析の結果に従ってプロセス条件を調整する段階と、
所望の厚さが得られるまでダイヤモンドを成長させる段階と、
を含む。
【００１４】
本発明は、当業者であれば、添付図面を参照して以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことでより完全に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態によるダイヤモンドを生成する装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態によるダイヤモンドを生成する装置の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるダイヤモンドの生成の間にリアルタイムで現場分析を行うことを示す。
【図４】本発明の他の実施形態によるダイヤモンドの生成の間にリアルタイムで現場分析を行うことを示す。
【図５】図４の破線Ａ−Ａに沿った反応室の平面図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態によりダイヤモンドを生成し、リアルタイムで現場分析を行う方法のプロセスフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
各図は概略的でありスケール通りに示されていない。各図において、既に説明した要素に対応する要素は、同一の参照番号を有する。
【００１７】
本発明の第１に態様によれば、ダイヤモンド生成のための化学蒸着を行う装置が提供される。この装置は、構造的に結合された反応室を有するハウジングを備える。反応室は、内部にダイヤモンド成長物を収容するようになった閉鎖区域を備える。
【００１８】
放射手段は、ハウジング内部の反応室の上方に取り付けられている。放射手段は、反応室にマイクロ波を放射して、反応室内でのダイヤモンドの成長を行うようになっている。
【００１９】
反応室の上部には誘電体カバーが設けられており、放射手段からの放射波が反応室に入射すること可能にすると共に、記録手段が反応室内でのダイヤモンド成長の画像及びビデオを記録するのを可能にする。
【００２０】
図１の全体的な説明は、図２から図４において同じ名称の構成要素の説明を満たすと考えられる。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態による、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを行うことができる装置１００の概略図を示す。ＣＶＤプロセスは、マイクロ波プラズマ化学蒸着（ＭＰＣＶＤ）又は他の適切な何らかのＣＶＤプロセスを含む。図示のように、装置１００は、反応室１１２の上部に取り付けられたハウジング１０２を備える。
【００２２】
図２は、本発明の第２の実施形態による、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを行うことができる装置１００の概略図を示す。ＣＶＤプロセスは、マイクロ波プラズマ化学蒸着（ＭＰＣＶＤ）又は他の適切な何らかのＣＶＤプロセスを含む。図示のように、装置１００は、ハウジング１０２内に取り付けられた反応室１１２を有するハウジングを備える。
【００２３】
ハウジングは、円筒状金属側壁を有する環状ハウジング１０２の形態とすることができる。図１に示す第１の実施形態では、環状ハウジング１０２は、反応室１１２の上部に取り付けられる。また、反応室１１２は、底板支持部１０４の形態の支持部の上部に取り付けられる。底板支持部１０４は密封リング１０８によって反応室１１２に連結され、ＣＶＤプロセス時に、反応室１１２内部に真空環境を作り出して維持するようになっている。
【００２４】
図２に示す第２の実施形態では、環状ハウジング１０２は、底板支持部１０４の形態の支持部の上部に取り付けられる。反応室１１２は、底板支持部１０４が密封リング１０８によって反応室１１２に連結されるようにハウシング１０２内に取り付けられ、ＣＶＤプロセス時に、反応室１１２内部に真空環境を作り出して維持するようになっている。
【００２５】
真空環境は、反応室内でダイヤモンドを成長させる条件の１つと考えられる。
【００２６】
反応室１１２は、その内部にダイヤモンド成長物を収納するようになった閉鎖区域を備える。反応室１１２の上部は、石英カバー１１８の形態の誘電体カバーである。石英カバー１１８により、放射手段１０６からの放射波が反応室１１２に入射すること、及び記録手段１１６が反応室１１２内のダイヤモンドの成長を記録することができる。
【００２７】
装置１００は、マイクロ波アンテナ（マイクロ波放射線源としても知られている）１０６の形態の放射手段を含む。使用時、マイクロ波アンテナ１０６は、マイクロ波導波管（図示せず）に連結され、マイクロ波を反応室１１２に送って反応室１１２内でのダイヤモンドの成長をもたらす。マイクロ波導波管が設けられており、装置１００に向かってマイクロ波を送るようになっており、同時にマイクロ波源がマイクロ波の過剰な反転に起因して損傷を被るのを防止するようになっている。マグネトロンの形態の励磁手段を含むマイクロ波発振器（図示せず）が設けられており、２．４５ＧＨｚの周波数で６キロワットの出力を有するマイクロ波を発生するようになっている。
【００２８】
反応室１１２において、内部に基板ステージ１１０が同心円状に取り付けられ、基板ステージ１１０は底板支持部１０４で支持されている。使用時、複数のダイヤモンドの種が直接又は間接的に基板ステージ１１０の上に配置される。第１及び第２の実施形態では、ダイヤモンド成長のためにダイヤモンドの種を直接、基板ステージ１１０上に配置することができる。他の実施形態では、ダイヤモンド成長のために、最初にダイヤモンドをモリブデンホルダ上に置き、その後、モリブデンホルダを基板ステージ１１０上に配置することができる。
【００２９】
反応ガス注入口（図示せず）を反応室１１２に連結して、反応室１１２に混合反応ガスを供給する。限定されるものではないが、混合反応ガスは、炭化水素ガス、水素ガス、窒素ガス、及び他のドーパントを含有するガスの群から選択する。
【００３０】
使用時、マイクロ波アンテナ１０６にから送られたマイクロ波は、石英板１１８を貫通して反応室１１２に入り、その後、混合反応ガスを励起してプラズマ放電１１４を形成する。適切な条件下で、ダイヤモンドは、プラズマ放電１１４内でダイヤモンドの種の表面上に成長し、成長表面を定める。前述のように、条件の１つは、反応室１１２内に作り出されて維持される真空環境である。
【００３１】
複数の凹部１１２ａは、反応室１１２ａの円筒状金属側壁の外面に一体的に形成される。第１及び第２の実施形態では、流体冷却剤は、凹部を連続して流れて反応室１１２の内部で発生した熱を効果的に除去することができる。流体冷却剤は、空気、窒素、不活性ガス、水又はそれらの組み合わせ、又は他の何らかの適切な冷却剤とすることができる。他の実施形態では、流体冷却剤は、凹部に設けられた管体パイプ内に閉じ込めることができる。凹部を流れる流体冷却剤は、プラズマ放電で生じた過剰な熱を放散させて、反応室１１２の温度を適切な範囲に維持することができ、反応室１１２内では密封リング１０８が有効に機能して反応室の圧力を維持し、ダイヤモンド成長時、反応室１１２に汚染ガスが流入するのを防止する。
【００３２】
本発明の第２の態様によれば、記録手段、顕微鏡、及び測定機構を設けることにより、ダイヤモンドの生成時に、リアルタイムで現場分析を行うことができ、これは以下に詳細に説明する。
【００３３】
図１から図４に示すように、高忠実度手段１１６の形態の記録手段は、環状ハウジング１０２内の反応室１１２の上方に取り付けられている。高忠実度手段１２０は、ダイヤモンド成長プロセス時に、プラズマ放電及びダイヤモンド成長表面を光学的に検査するようになっている。高忠実度手段は、環状ハウジング１０４の上部に取り付けられた高忠実度カメラ１２０を含み、プラズマ放電１１４及びダイヤモンド成長表面の平面図を捕らえるようになっている。高忠実度カメラ１１６は、ダイヤモンド成長のプロセスを研究する目的で、ダイヤモンド成長表面の画像及びビデオの両方を記録することができる。
【００３４】
図３は、本発明の第１の実施形態において反応室１１２の周辺に配置及び配置された測定機構の概略図を示す。
【００３５】
また、図３は、測定機構を備えた反応室１１２の破線Ａ−Ａに沿った平面図を示す。図３に示されるように、複数のアクセスポート（３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ）は、円筒状金属側壁に一体的に形成される。
【００３６】
測定機構は、第１及び第３のアクセスポート（３０２ａ、３０２ｃ）の近くの反応室１１２の周辺に設けられて取り付けられている。測定機構は、分析ビーム１２２ａを放射する手段及び分析ビーム１２２ｂを受け取る手段を備える。
【００３７】
図３に示す本発明の第１の実施形態では、分析ビームを放射する手段は、電子銃１２２ａの形態とすることができる。電子銃１２２ａは、第１のアクセスポート３０２ａの外側に配置され、電子を放射してダイヤモンド成長表面に当てる。他の実施形態では、分析ビームを放射する手段は、ラングミュアプローブ、長作動距離顕微鏡法、分光法（光ルミネセンス分光法、陰極ルミネセンス分光法、ラマン分光法、光学分光法など）、及び反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）の群から選択した１つ又はそれ以上の機器とすることができる。
【００３８】
検出器１１２ｂの形態の電子を受け取る手段、例えばＺｎＳ蛍光スクリーン検出器は、回折電子を受け取る第１のアクセスポート３０２ａに対向する第３アクセスポート３０２ｃの外側に配置される。
【００３９】
図３に示す第１の実施形態では、検出器１１２ｂは、反応室１１２の円筒状金属側壁の外側に配置される。図５に示す第２の実施形態では、検出器１１２ｂは、反応室１１２の円筒状金属側壁の内部に配置される。
【００４０】
測定機構は、ダイヤモンドが反応室１１２で成長する間にリアルタイムで現場分析を実行できるように、ダイヤモンドの成長表面に関する情報を集めるように作動する。現場でリアルタイム現場分析を実行できるように、ダイヤモンド成長プロセス時のダイヤモンド成長表面のリアルタイム測定を行い得ると考えられる。ダイヤモンド成長表面のリアルタイム特性は、ダイヤモンドの成長機構を理解するのに役立つ。
【００４１】
また、図５は、反応室１１２の破線Ａ―Ａに沿った平面図を示す。複数のアクセスポート（３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ）は、反応室１１２の円筒状金属側壁上の選択された箇所に形成することができる。図５に示すように、本発明の第１及び第２の実施形態では、側壁３０２上に４つのアクセスポート（３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ）が形成される。他の実施態様では、実行されるリアルタイム現場分析に応じて、円筒状金属製壁３０２の上に他の任意の数のアクセスポートを形成することができる。
【００４２】
リアルタイム現場分析時に、電子銃１１２ａは電子ビームを放射し、電子ビームはアクセスポートの１つを通って反応室１１２に入り、ダイヤモンド成長表面に対して非常に小さな角度でダイヤモンド成長表面に当たる。入射電子は、ダイヤモンド成長表面の炭素原子で回折し、僅かに回析した電子は特定の角度で構成的に干渉し、規則的なパターンを検出器上に形成する。電子はダイヤモンド成長表面上の原子の位置に準じて干渉するので、検出器の回折パターンはダイヤモンド成長表面と相関関係にある。
【００４３】
図３に示すように、本発明の第１の実施形態では、長作動距離顕微鏡３０４が設けられており、第２のアクセスポート３０２ｂの外側に隣接して配置される。顕微鏡３０４は、プラズマ放電１１４を観察して、ダイヤモンド成長表面の画像を集めるために使用される。
【００４４】
相手側の分析機器３０６は、第２のアクセスポート３０２ｂに対向する、第４のアクセスポート３０２ｄの外側に隣接して配置することができる。分析機器は、第４のポート３０２ｄを通して成長したダイヤモンド層の純度を測定するためのラマン分光器及びＸＲＤを含み、測定結果に基づいたラマンスペクトルを得る。
【００４５】
本発明の他の実施形態では、基板ステージ１１０には、環状ハウジング１０４の軸に沿ってダイヤモンド種の成長表面の位置を調整するための手段を備える。調整手段（図示せず）は、アクチュエータ、ステップモータ等とすることができる。調整手段は、ダイヤモンド種の成長表面を所定の位置に維持するために使用され、電子銃１１２ａからの電子ビームを、ダイヤモンド合成プロセス全体に亘って常にダイヤモンド成長表面に当てることができる。所定の時間間隔でのダイヤモンド成長の後で、所定の厚さ、ｘμｍのダイヤモンドが成長する。調整手段は、成長表面を環状ハウジング１０４の軸に沿って同じｘμｍだけ下向きにさせるので、電子ビームは、これ自体を全く調整することなく成長表面に当たることができる。前述の方法により、リアルタイム現場分析での予想外に正確な結果を得られることが分かった。
【００４６】
本発明の第３の態様では、ダイヤモンドを生成し、ダイヤモンドのリアルタイム現場分析を実行する方法を提供する。
【００４７】
図６に本発明の好ましい実施形態において、プロセスフローチャート６００を示す。
【００４８】
本プロセスはステップ６０２から始まる。
【００４９】
ステップ６０４において、複数のダイヤモンド種を反応室１１２の内部に配置する。本発明の第１の実施形態では、複数のダイヤモンド種を反応室１１２の基板ステージに配置する。他の実施形態では、ダイヤモンド種を最初にモリブデン基板ホルダに配置し、次に、モリブデン基板ホルダを基板ステージ１１０に配置することができる。
【００５０】
次に、ステップ６０６において、水素ガスを反応室１１２に供給し、マイクロ波放射源から放射したマイクロ波を向け、プラズマ放電１１４を形成してダイヤモンド種の上面を処理する。
【００５１】
ステップ６０８において、混合反応ガスを反応室１１２に供給し、混合反応ガスは、炭化水素ガス、水素ガス、窒素ガス、及び他のドーパントを含有するガスから成ることができる。
【００５２】
ステップ６１０において、プラズマ放電において所定の厚さのダイヤモンド層がダイヤモンド種の上に成長した後、成長したダイヤモンド層の予め設定された一組の特性を測定し、ステップ６１２の測定結果に基づいて、リアルタイム現場分析を実行する。
【００５３】
必要であれば、プロセス条件はステップ６１４での現場分析結果に応じて調整する。
【００５４】
ステップ６１６において所望の厚さが得られるまで、ダイヤモンド層の成長を継続する。
【００５５】
本プロセスはステップ６１８で終了する。
【００５６】
当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、前述の本発明の好ましい実施形態は、多くの修正、代替、及び変形形態が可能であることを理解できる。従って、特許請求の範囲に含まれるこのような修正、代替、及び変形形態の全てを含むことが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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