(57)【要約】  マイクロ波プラズマ処理装置は、容器、マイクロ波供給部、及び制御部を備えている。マイクロ波供給部は、容器内に複数のマイクロ波を供給する。制御部は、容器内に供給される複数のマイクロ波の位相及び振幅をそれぞれ制御する。これにより、容器内に生成されるプラズマを、容器内に発生する化学活性種の寿命に基づいて設定された周期で、周期的に移動させる。
2021131097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器、
前記容器内に複数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部、及び、
前記容器内に供給される前記複数のマイクロ波の位相を制御することによって、前記容器内に生成されるプラズマを、前記容器内に発生する化学活性種の寿命に基づいて設定された周期で、周期的に移動させる制御部
を備えているマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記マイクロ波供給部は、
前記容器の外周に沿って前記容器を取り囲んで配置されている空洞共振器と、
前記空洞共振器の周方向に互いに等しい間隔で、前記空洞共振器の外周部にそれぞれ接続されている複数の導波管とを有している
請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記容器内に配置されている基材上において、１０ミリ秒以下の周期で、前記プラズマを周期的に移動させる
請求項１又は請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記マイクロ波供給部は、複数の位相器及び複数の増幅器を有しており、
前記制御部は、前記複数の位相器及び前記複数の増幅器を制御することにより、前記容器内に生成される前記プラズマの形状を変更させる
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記容器内に磁場を発生させる磁場発生部
をさらに備え、
前記制御部は、前記磁場発生部を制御することによって、電子サイクロトロン共鳴を励起させるとともに、前記電子サイクロトロン共鳴の領域を移動させる
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記磁場発生部は、複数の電磁コイルを有している
請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記磁場発生部は、１つ以上の永久磁石と、
前記１つ以上の永久磁石を移動させる移動機構と
を有している
請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記磁場発生部は、１つ以上の電磁コイルと、
前記１つ以上の電磁コイルを移動させる移動機構と
を有している
請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項９】
メタン、水素及び酸素を含む原料ガスを前記容器内に供給してダイヤモンド基板を形成する
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記原料ガスは、ホウ素化合物又はリン化合物を含んでいる
請求項９に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、容器内に複数のマイクロ波を供給してプラズマを生成するマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、ワイドバンドギャップ材料であり、高絶縁破壊電界強度、高キャリア移動度等の優れた半導体特性を持っている。このため、ダイヤモンドは、将来のパワーデバイス材料として強く期待されている。また、ダイヤモンドは、固体材料の中で最も高い熱電動率を持つことから、高出力電子デバイスのヒートシンク及び基板材料としても利用することができる。
ダイヤモンドを用いた電子デバイスを製品化するにあたって、少なくとも直径が１００ｍｍ以上の大型のダイヤモンド基板を効率的に形成する技術が望まれている。ダイヤモンド基板の形成に最適な方法の１つは、マイクロ波プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法である。【０００３】
例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いる従来のマイクロ波給電式材料プラズマ処理システムでは、複数の固体マイクロ波発生装置が電力供給源として使用されている。これらの固体マイクロ波発生装置から発生するマイクロ波がアンテナアレイを介して、反応容器内へ放出される。そして、これらのマイクロ波の位相及び振幅が制御されることにより、アンテナアレイから発生する電磁界の反応容器内における分布が制御される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２３００１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されているマイクロ波プラズマ処理装置によりダイヤモンド基板を形成する場合、基板上のプラズマと接触している領域の位置と、プラズマと接触していない領域の位置とが絶えず変化する。プラズマの移動速度によっては、基板上のある点において、プラズマが通過してから再びプラズマが到来するまでの間に、ダイヤモンド基板の形成に寄与する化学活性種が失活することがある。これにより、ダイヤモンド結晶の連続的な成長が妨げられる虞があった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するために為されたものであり、大型の基板をより効率的に形成することが可能なマイクロ波プラズマ処理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】
【０００７】
この発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、容器、容器内に複数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部、及び容器内に供給される複数のマイクロ波の位相を制御することによって、容器内に生成されるプラズマを、容器内に発生する化学活性種の寿命に基づいて設定された周期で、周期的に移動させる制御部を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置によれば、大型の基板をより効率的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図２】図１の複数のアンテナの配置の例を示す上面図である。
【図３】図１の基板上におけるプラズマの移動パターンの第１の例を示す上面図である。
【図４】図１の基板上におけるプラズマの移動パターンの第２の例を示す上面図である。
【図５】図１の基板上におけるプラズマの移動パターンの第３の例を示す上面図である。
【図６】基板上の任意の点における基板表面温度、化学活性種密度及びプラズマ密度の時間変化の第１の例を示す図である。
【図７】基板上の任意の点における基板表面温度、化学活性種密度及びプラズマ密度の時間変化の第２の例を示す図である。
【図８】実施の形態２に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図９】実施の形態３に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図１０】実施の形態４に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図１１】実施の形態５に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図１２】図１１のマイクロ波プラズマ処理装置の基板支持台下部を示す断面図である。
【図１３】実施の形態６に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図１４】図１３のマイクロ波プラズマ処理装置の基板支持台の内部を上方から見た図である。
【図１５】基板上の任意の点における基板表面温度、化学活性種密度及びプラズマ密度の時間変化の第３の例を示す図である。
【図１６】実施の形態７に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図１７】実施の形態８に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図１８】図１７のマイクロ波プラズマ処理装置内の電界強度分布の第１の例を示す平面図である。
【図１９】図１７のマイクロ波プラズマ処理装置内の電界強度分布の第２の例を示す平面図である。
【図２０】図１７のマイクロ波プラズマ処理装置内の電界強度分布の第３の例を示す平面図である。
【図２１】図１７のマイクロ波プラズマ処理装置内の電界強度分布の第４の例を示す平面図である。
【図２２】実施の形態９に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図２３】実施の形態１０に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【図２４】実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置の各機能を実現する処理回路の第１の例を示す構成図である。
【図２５】実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置の各機能を実現する処理回路の第２の例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。図１に示したように、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、容器としての真空容器１１、基板支持台１２、原料ガス供給路１３、排気通路１４、マイクロ波供給部２０及び制御部３０を備えている。
【００１１】
真空容器１１の形状は円筒形である。真空容器１１は、入射窓１５を有している。基板支持台１２の形状は、円板状であり、真空容器１１内に設けられている。基板支持台１２には、ダイヤモンド基板を形成するための基材４０が載せられている。
【００１２】
原料ガス供給路１３は、真空容器１１の側壁に設けられている。原料ガスは、原料ガス供給路１３を通じて、真空容器１１の外部から真空容器１１内に供給される。排気通路１４は、真空容器１１の側壁に設けられている。排気通路１４は、図示しない真空ポンプと接続されている。真空ポンプが作動することにより、真空容器１１内のガスが排気通路１４を通って排気される。
【００１３】
入射窓１５は、真空容器１１の上面に設けられている。入射窓１５の形状は、円板状である。入射窓１５の材料としては、石英ガラス、アルミナ等が用いられている。入射窓１５は、マイクロ波を透過するようになっている。
【００１４】
マイクロ波供給部２０は、マイクロ波発生源２１、分配器２２、複数の位相器２３、複数の増幅器２４、複数のアンテナ２５及び複数の同軸線２６を有している。マイクロ波供給部２０は、真空容器１１内に複数のマイクロ波を供給する。
【００１５】
マイクロ波発生源２１は、中心周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。マイクロ波発生源２１は、同軸線２６を介して、分配器２２と接続されている。
【００１６】
分配器２２は、同軸線２６を介して、複数の位相器２３とそれぞれ接続されている。分配器２２は、マイクロ波発生源２１から発生したマイクロ波を、複数の位相器２３に分配する。各位相器２３は、分配器２２から出力されたマイクロ波の位相を個別に変更する。
【００１７】
各位相器２３の出力部は、同軸線２６を介して、各位相器２３に対応する各増幅器２４の入力部と接続されている。各増幅器２４は、各位相器２３から出力されたマイクロ波の強度、即ち、振幅を個別に変更する。各増幅器２４は、所謂固体増幅器であり、半導体回路により構成されている。
【００１８】
各増幅器２４の出力部は、同軸線２６を介して、各増幅器２４に対応する各アンテナ２５と接続されている。各アンテナ２５は、入射窓１５の上面に配置されている。各アンテナ２５の形状は、コーン形である。各アンテナ２５は、各増幅器２４から出力されたマイクロ波を入射窓１５に向かって照射する。
【００１９】
図２は、図１の複数のアンテナ２５の配置の例を示す上面図である。図２に示したように、この実施の形態では、５０個のアンテナ２５が、入射窓１５上で２次元のアレイ状に整列している。
【００２０】
各アンテナ２５から照射されたマイクロ波は、入射窓１５を介して真空容器１１内に供給される。供給されたそれぞれのマイクロ波は、真空容器１１内において互いに干渉し合う。これにより、真空容器１１内に「局所的に電界強度の大きい領域」が形成される。
【００２１】
制御部３０は、複数の位相器２３及び複数の増幅器２４を用いて、真空容器１１内に供給される複数のマイクロ波の位相及び振幅をそれぞれ制御することにより、「局所的に電界強度の大きい領域」の大きさ及び形成位置を制御する。従って、制御部３０は、複数のマイクロ波の位相及び振幅を制御することにより、「局所的に電界強度の大きい領域」を真空容器１１内で移動させることができる。
【００２２】
次に、マイクロ波プラズマ処理装置１０を用いて、ダイヤモンド基板を形成する方法を説明する。
【００２３】
まず、基板支持台１２に、大型、例えば、直径１００ｍｍ以上の基材４０が載せられる。
【００２４】
基材４０としては、形成されるダイヤモンドの種類に応じて、単結晶ダイヤモンド基材、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基材、シリコン（Ｓｉ）基材又は化合物半導体基材が選択される。化合物半導体基材の材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等である。
【００２５】
単結晶ダイヤモンド基材は、ホモエピタキシャル成長により単結晶ダイヤモンドを形成する場合に用いられる。ＭｇＯ基材は、ヘテロエピタキシャル成長により単結晶ダイヤモンドを形成する場合に用いられる。ＭｇＯ基材の表面には、イリジウム（Ｉｒ）薄膜が成膜されている。Ｓｉ基材及び化合物半導体基材は、多結晶ダイヤモンドを形成する場合に用いられる。
【００２６】
なお、多結晶ダイヤモンドを形成する場合には、多結晶ダイヤモンドを形成するための起点となる初期核形成を促進させることが望ましい。初期核形成とは、ブラスト処理により基材４０の表面に凹凸を形成すること、表面に凹凸が形成されるようにアモルファスシリコンを基材４０の表面に成膜すること、ダイヤモンド微粒子を基材４０の表面に分散塗布すること等である。
【００２７】
次に、原料ガスが原料ガス供給路１３から真空容器１１に供給される。原料ガスは、メタン（ＣＨ4 ）、水素（Ｈ2 ）及び酸素（Ｏ2 ）を含む混合ガスである。半導体の導電型をｐ型に制御する場合には、ホウ素化合物であるジボラン（Ｂ2Ｈ6）が原料ガスに添加される。半導体の導電型をｎ型に制御する場合には、リン化合物であるホスフィン（ＰＨ3 ）が原料ガスに添加される。なお、結晶品質の向上及び結晶形成速度の向上のために、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスが原料ガスに添加されてもよい。
【００２８】
真空容器１１内の圧力は、５０Ｔｏｒｒ〜２００Ｔｏｒｒに制御される。
【００２９】
次に、総出力１ｋＷ〜１０ｋＷのマイクロ波が、複数のアンテナ２５から真空容器１１に導入される。制御部３０によって制御された複数のマイクロ波が互いに干渉することにより、基材４０上に局所的に電界強度の大きい領域が形成される。
【００３０】
各アンテナ２５から出力されるマイクロ波の位相及び強度と、基材４０上における局所的に電界強度の大きい領域の位置との関係は、シミュレーションにより予め把握されている。従って、制御部３０は、シミュレーション結果に基づいて、複数の位相器２３及び複数の増幅器２４を制御することにより、基材４０上において、局所的に電界強度の大きい領域を任意の位置に移動させることができる。
【００３１】
プラズマ５０は、真空容器１１内の局所的に電界強度の大きい領域において、原料ガスの分子が、電子と化学活性種とに解離することにより生成される。化学活性種は、イオン及びラジカルを含んでいる。生成されるプラズマ５０の直径は５０ｍｍ程度である。
【００３２】
次に、プラズマ５０の移動パターンについて説明する。図３は、図１の基材４０上におけるプラズマ５０の移動パターンの第１の例を示す上面図である。基材４０の直径は、プラズマ５０の直径よりも大きい。そのため、制御部３０は、図３に矢印Ａ１で表したように、プラズマ５０の中心が、基材４０の半径の中点付近を通りながら基材４０の円周方向に等速で回転するように、プラズマ５０を移動させる。
【００３３】
これにより、プラズマ５０は、一定時間毎に基材４０上の同じ位置に戻る。この場合、形成されるダイヤモンド基板の厚さの面内均一性を良好に維持させるため、プラズマ５０の直径及びプラズマ５０の中心が通る位置を最適化させることが望ましい。
【００３４】
図４は、図１の基材４０上におけるプラズマ５０の移動パターンの第２の例を示す上面図である。制御部３０は、図４に矢印Ａ２で表したように、渦巻き状にプラズマ５０を移動させ、プラズマ５０が一定時間毎に基材４０上の同じ位置に戻るように制御する。この場合、形成されるダイヤモンド基板の厚さの面内均一性を良好に維持させるため、プラズマ５０の直径及びプラズマ５０の中心が通る軌跡のピッチを最適化させることが望ましい。
【００３５】
図５は、図１の基材４０上におけるプラズマ５０の移動パターンの第３の例を示す上面図である。制御部３０は、図５に矢印Ａ３で表したように、ジグザグ状にプラズマ５０を移動させ、プラズマ５０が一定時間毎に基材４０上の同じ位置に戻るように制御する。この場合、形成されるダイヤモンド基板の厚さの面内均一性を良好に維持させるため、プラズマ５０の直径及びプラズマ５０の中心が通る軌跡のピッチを最適化させることが望ましい。
【００３６】
次に、ＣＶＤ法によるダイヤモンド形成過程について説明する。ＣＨ4 、Ｈ2 及びＯ2 を原料ガスとするプラズマ中には、化学活性種としてＣＨx ラジカル、Ｈラジカル及びＯラジカルが多く含まれている。ＣＶＤ法によるダイヤモンドの形成過程は、主に以下の２つの反応が同時に生じることにより進行すると考えられている。
【００３７】
１つは、ＣＨx ラジカルとＨラジカルとが基材４０の表面において反応して、ダイヤモンド結晶が形成される反応である。これにより、ダイヤモンド結晶が成長する。もう１つは、グラファイト及び非晶質体であるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）がＨラジカルとＯラジカルとにより選択的にエッチングされる反応である。これにより、不純物であるグラファイト及びＤＬＣが、選択的に除去される。
【００３８】
このように、基材４０上においてダイヤモンド結晶を成長させることにより、ダイヤモンド基板が形成される。ダイヤモンド基板は、基材４０と基材４０上のダイヤモンド結晶とを含んでいる。
【００３９】
また、ダイヤモンド基板の表面の温度である基板表面温度によって、ダイヤモンド結晶の成長速度、グラファイト及びＤＬＣのエッチング速度が変化する。そのため、基板表面温度は、ダイヤモンド結晶の品質に影響を与える。このことから、ＣＶＤ法によるダイヤモンド形成過程においては、ダイヤモンド基板の表面への化学活性種の供給量及び基板表面温度が重要な制御パラメータであることが理解される。
【００４０】
基板表面温度は、ダイヤモンド基板がプラズマ５０から受け取る熱量と、ダイヤモンド基板が基板支持台１２へ放出する熱量とのバランスにより決定される。基板表面温度は、８００℃〜１２００℃に制御されることが望ましい。そのため、基板支持台１２の温度の制御及び基板支持台１２とダイヤモンド基板との間の熱抵抗の調整が行われることが望ましい。なお、ダイヤモンド結晶が形成される前の基板表面温度は、基材４０の表面温度である。
【００４１】
ところで、プラズマ５０をダイヤモンド基板上において周期的に移動させた場合、ダイヤモンド基板上の任意の点においては、化学活性種の供給量及び基板表面温度が時間的に変動する。次に、プラズマ５０を周期的に移動させた場合の、化学活性種の供給量及び基板表面温度の時間変動について、具体的に説明する。
【００４２】
図６及び図７は、プラズマ５０をダイヤモンド基板上において周期的に移動させているときの、ダイヤモンド基板上の任意の点における基板表面温度、化学活性種密度及びプラズマ密度の時間変化の例を示す図である。図６は、従来から行われていたように、比較的長い周期で、プラズマ５０を周期的に移動させた場合を示している。図７は、後述の化学活性種の寿命よりも短い周期で、プラズマ５０を周期的に移動させた場合を示している。なお、化学活性種密度は、ＣＨx ラジカル、Ｈラジカル及びＯラジカルの密度に相当する。また、プラズマ密度とは、プラズマ５０中の電子密度のことである。
【００４３】
図６において、時刻ｔ０は、プラズマ５０の周縁部が、観測点である任意の点に到来する時刻である。つまり、時刻ｔ０は、任意の点においてプラズマが生成し始める時刻である。よって、時刻ｔ０からプラズマ密度が増加し始める。これにより、化学活性種が生成され、化学活性種密度もプラズマ密度とともに増加する。また、ダイヤモンド基板がプラズマ５０から熱量を受け取るので、基板表面温度が上昇する。
【００４４】
時刻ｔ１は、プラズマ５０の中心付近が観測点に最も接近する時刻である。よって、ｔ１において、プラズマ密度が最大となる。その後の時刻ｔ２は、化学活性種密度がピーク値を示す時刻である。その後、プラズマ５０の中心付近が観測点から遠ざかるにつれて、プラズマ密度は減少する。プラズマ５０中の各荷電粒子が発生してから失活するまでの時間は極めて短いので、プラズマ密度は、プラズマ５０の移動に伴って急速に減少する。
【００４５】
各ＣＨx ラジカル、各Ｈラジカル及び各Ｏラジカルが発生してから失活するまでの時間は、プラズマ５０中の各荷電粒子が発生してから失活するまでの時間よりも長く、数ミリ秒であると考えられている。そのため、化学活性種密度は、時刻ｔ２から緩やかに減少する。時刻ｔ３は、化学活性種密度が、化学活性種密度のピーク値の１／ｅとなる時刻である。なお、ｅは自然対数である。時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間が、化学活性種の寿命τ１と定義される。つまり、ダイヤモンド基板上の任意の点における化学活性種の寿命τ１は、プラズマ密度が増加し始めてから、化学活性種密度がピーク値の１／ｅに低下するまでの時間である。
【００４６】
また、プラズマ密度及び化学活性種密度の変化の時定数と比べて、基板表面温度の変化の時定数は長い。従って、基板表面温度は、プラズマ密度及び化学活性種密度よりも緩慢に減少する。
【００４７】
プラズマ５０がダイヤモンド基板上の任意の点を通過してから、再びその任意の点を通過するまでの時間は、プラズマ移動周期Ｔ１と定義される。図６に示したように、プラズマ移動周期Ｔ１は、化学活性種の寿命τ１よりも十分に長い。
【００４８】
プラズマ移動周期Ｔ１のうち化学活性種の寿命τ１を除く期間（Ｔ１−τ１）において、化学活性種密度は著しく低い。つまり、期間（Ｔ１−τ１）において、ダイヤモンド基板の表面への化学活性種の供給量は、極めて少なくなる。従って、期間（Ｔ１−τ１）において、ダイヤモンドの形成過程が断続的に進行することとなるので、ダイヤモンドの形成速度はより低下する。
【００４９】
また、図６から理解されるように、基板表面温度の変化は、化学活性種密度の変化よりも緩やかであるが、その変化量は少なくない。このような基板表面温度の変化は、ダイヤモンドの結晶品質に影響を与える虞がある。
【００５０】
そこで、実施の形態１のマイクロ波プラズマ処理装置１０においては、図７に示したように、プラズマ移動周期Ｔ２が化学活性種の寿命τ２よりも短く設定されている。
【００５１】
例えば、制御部３０は、真空容器１１内に配置されている基材４０上において、１０ミリ秒以下の周期で、プラズマ５０を周期的に移動させる。つまり、制御部３０は、ダイヤモンド基板上において、１０ミリ秒以下の周期で、プラズマ５０を周期的に移動させる。
【００５２】
このように、制御部３０は、複数のマイクロ波の位相及び振幅をそれぞれ制御することによって、真空容器１１内に生成されるプラズマ５０を、真空容器１１内に発生する化学活性種の寿命τ２に基づいて設定されたプラズマ移動周期Ｔ２で、周期的に移動させる。
【００５３】
これによれば、化学活性種が失活する前に、プラズマ５０が再びダイヤモンド基板上の同じ位置に戻ってくる。従って、化学活性種密度は、その値が著しく低下する前に回復する。この回復が周期的に繰り返されるので、化学活性種密度は、常に一定密度以上に維持される。つまり、上記期間（Ｔ１−τ１）に相当する期間が存在しなくなる。その結果、継続的にダイヤモンドの形成過程が進行される。
【００５４】
このように、プラズマ５０をダイヤモンド基板上で移動させる場合であっても、ダイヤモンドの形成速度を比較的高い速度に維持させることができる。さらに、図６の場合と比べて、基板表面温度の時間変動の量が低減されるので、ダイヤモンドの結晶品質がより良好に維持される。
【００５５】
なお、化学活性種の寿命τ１，τ２は、各化学活性種が発生してから失活するまでの時間よりも長い。プラズマ密度が０よりも大きい期間をプラズマ存続期間とすると、プラズマ存続期間中には、化学活性種が発生し続けている。プラズマ存続期間を過ぎると、化学活性種は新たに発生しなくなる。
【００５６】
従って、任意の点における化学活性種が失活する時期は、プラズマ存続期間が終了してから「各活性種が発生してから失活するまでの時間」が経過した時期に相当すると考えられる。言い換えると、化学活性種の寿命τ１，τ２は、プラズマ存続期間と、各化学活性種が発生してから失活するまでの時間とを合わせた期間に相当すると考えられる。
【００５７】
上記のように、実施の形態１のマイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、大型のダイヤモンド基板をより効率的に形成することができる。
【００５８】
制御部３０は、基材４０上において、１０ミリ秒以下の周期でプラズマ５０を移動させる。そのため、大型のダイヤモンド基板をより効率的に形成することができる。
【００５９】
なお、実施の形態１において、基材４０は、基板支持台１２上に直接載せられていたが、基材４０と基板支持台１２との間には、高融点材料からなる基板ホルダが設けられていてもよい。高融点材料とは、例えば、モリブデンである。これにより、マイクロ波による電界分布を変化させ、ダイヤモンド基板上に生成されるプラズマ５０のプラズマ密度をより高くすることができる。
【００６０】
また、実施の形態１において、アンテナ２５の数及び配置は、あくまで例示であり、図２に示したアンテナ２５の数及び配置に限定されない。
【００６１】
また、実施の形態１において、原料ガスには、窒素Ｎ2 が添加されてもよい。これによれば、ダイヤモンド結晶中に窒素−空孔中心が形成される。よって、窒素−空孔中心にトラップされた電子のスピンを利用する量子センサ、量子計算素子等への適用が可能となる。
【００６２】
また、実施の形態１において、プラズマ移動周期Ｔ２は、化学活性種の寿命τ２よりも短い周期に設定されることが好ましいが、プラズマ移動周期は、必ずしも化学活性種の寿命よりも短い周期に設定されなくてもよい。例えば、プラズマ移動周期は、化学活性種の寿命と等しくてもよい。また、プラズマ移動周期は、化学活性種の寿命と同程度の時間スケールであれば、化学活性種の寿命より長くてもよい。要は、ダイヤモンド基板上の任意の点において、化学活性種が失活する前に、次のプラズマが到来すればよい。
【００６３】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図８は、実施の形態２に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。図１に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００６４】
図８に示したように、基材４０に平行な方向におけるプラズマ５０の長さは、基材４０に垂直な方向におけるプラズマ５０の長さよりも長い。言い換えると、基材４０に平行な方向に沿って見た場合、生成するプラズマ５０の形状は扁平形状である。
【００６５】
扁平形状のプラズマ５０が生成されること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成及び条件は、実施の形態１と同様である。
【００６６】
制御部３０は、複数の位相器２３及び複数の増幅器２４を制御することにより、真空容器１１内に生成されるプラズマ５０の形状を変更させることができる。複数の増幅器２４を制御する場合であっても、複数のマイクロ波の総出力に変化がなければ、生成されるプラズマ５０の体積も大きく変化しない。制御部３０は、複数のマイクロ波の位相及び振幅を、図１に示した球状のプラズマ５０が生成される場合の条件からそれぞれ変化させることにより、「局所的に電界強度の大きい領域」の形状を変化させることができる。つまり、図８に示した扁平形状のプラズマ５０を生成させることができる。
【００６７】
扁平形状のプラズマ５０と基材４０との接触面積は、球状のプラズマ５０と基材４０との接触面積よりも広い。このように、複数のマイクロ波の位相及び振幅を変更することにより基材４０上でのプラズマ５０の反応領域を拡大できるので、大型のダイヤモンド基板をより効率的に形成することができる。
【００６８】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図９は、実施の形態３に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。図１に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００６９】
図９に示したように、複数の入射窓１５及び複数のアンテナ２５は、それぞれ真空容器１１ａの側壁部に、真空容器１１の周方向に等しい間隔で配置されている。この実施の形態では、８個のアンテナ２５が４５°おきに配置されている。
【００７０】
複数の入射窓１５及び複数のアンテナ２５が、真空容器１１ａの側壁部に配置されていること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７１】
このような構成によっても、大型のダイヤモンド基板をより効率的に形成することができる。
【００７２】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図１０は、実施の形態４に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。図１に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００７３】
真空容器１１ｂの形状は、直方体である。図１０に示したように、真上から上面を見ると、真空容器１１ｂの形状は矩形である。複数の入射窓１５及び複数のアンテナ２５は、それぞれ真空容器１１ｂの側壁部に、基板支持台１２の面と平行な面内に配置されている。この実施の形態では、各側壁部に２個ずつ、合計８個のアンテナ２５が配置されている。
【００７４】
複数の入射窓１５及び複数のアンテナ２５が、真空容器１１ｂの側壁部に配置されていること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７５】
このような構成によっても、大型のダイヤモンド基板をより効率的に形成することができる。
【００７６】
実施の形態５．
次に、実施の形態５に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図１１は、実施の形態５に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。図１２は、図１１のマイクロ波プラズマ処理装置の基板支持台下部を示す断面図である。図１に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００７７】
基板支持台下部１６に複数の入射窓１５及び複数のアンテナ２５が配置されていること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７８】
複数の入射窓１５及び複数のアンテナ２５は、それぞれ基板支持台下部１６に、真空容器１１の周方向に等しい間隔で配置されている。複数のマイクロ波は、複数のアンテナ２５から真空容器１１ｃ内に導入されると、真空容器１１ｃの内壁で反射されるとともに重畳される。制御部３０は、基材４０上で、マイクロ波の電界強度が最も大きくなるように、複数の位相器２３及び複数の増幅器２４を用いて、それぞれのマイクロ波の位相及び振幅を制御する。
【００７９】
このような構成によっても、大型のダイヤモンド基板をより効率的に形成することができる。
【００８０】
実施の形態６．
次に、実施の形態６に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図１３は、実施の形態６に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。図１に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００８１】
基板支持台１２の内部に磁場発生部１７が設けられていることと、制御部３０が、複数のマイクロ波の位相及び振幅に加えて、磁場の発生位置及び強度を制御すること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成は、実施の形態１と同様である。
【００８２】
図１３に示したように、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、磁場発生部１７を備えている。磁場発生部１７は、基板支持台１２の内部に設けられている。磁場発生部１７は、複数の電磁コイル１８を有している。磁場発生部１７は、図示しない電源に接続されており、電源から電力が供給される。複数の電磁コイル１８は、１つのコイルアレイを形成している。複数の電磁コイル１８には、それぞれ独立して電流を印加させることができるようになっている。
【００８３】
各電磁コイル１８に電流が流れると、各電磁コイル１８は、それぞれ磁場を発生する。各電磁コイル１８と、真空容器１１内の空間との間には、基板支持台１２の上板１２ａが配置されている。上板１２ａは、ステンレス等の非磁性材料によって構成されている。これにより、各電磁コイル１８によって生じる磁場は、基板支持台１２の内部に閉じ込められることなく、真空容器１１内に発生する。
【００８４】
図１４は、図１３のマイクロ波プラズマ処理装置の基板支持台１２の内部を上方から見た図である。図１４に示したように、複数の電磁コイル１８は、基板支持台１２と同軸の円周上に、互いに等間隔をおいて配置されている。
【００８５】
制御部３０は、各電磁コイル１８への印加電流の大きさ、通電タイミング等をそれぞれ制御する。これにより、制御部３０は、真空容器１１内において磁場を移動させることができる。
【００８６】
図１４に示した複数の電磁コイル１８の配置は、図３に示したプラズマ５０の移動パターンに対応している。図３に示したように、制御部３０は、プラズマ５０を矢印Ａ１の方向、即ち、時計回りに移動させる。つまり、制御部３０は、複数のマイクロ波の位相及び振幅を制御することにより、「局所的に電界強度の大きい領域」を時計回りに移動させる。
【００８７】
さらに、制御部３０は、「局所的に電界強度の大きい領域」の移動に同期させて、６個の電磁コイル１８にそれぞれ印加する電流の大きさを時計回りに変化させる。このようにして、制御部３０は、磁場発生部１７から発生する磁場と、「局所的に電界強度の大きい領域」とが互いに重なった状態で移動するように、磁場を移動させる。
【００８８】
磁場中の電子は、磁場からローレンツ力を受けて、サイクロトロン運動を行う。電子のサイクロトロン運動の周波数は、理論上、磁場の磁束密度に比例する。サイクロトロン運動の周波数と、マイクロ波の中心周波数とが一致すると、電子は、マイクロ波のエネルギーをより効率的に吸収する。この現象は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）と呼ばれている。サイクロトロン運動の角周波数ωc は、以下の（１）式により表される。
【００８９】
ωc ＝ ｑ×Ｂ／ｍ      …（１）
【００９０】
ここで、ｑは粒子の電荷量、Ｂは磁場の磁束密度、ｍは粒子の質量である。従って、磁束密度Ｂは、以下の（２）式により表される。
【００９１】
Ｂ＝ωc ×ｍ／ｑ      …（２）
【００９２】
マイクロ波の中心周波数をｆc とすると、電子サイクロトロン共鳴が励起される磁場の磁束密度は、以下の（３）式により表される。
【００９３】
Ｂ＝２π×ｆc ×ｍ／ｑ      …（３）
【００９４】
（３）式中のｍ／ｑは、比電荷と呼ばれる。電子の比電荷ｍ／ｑは、１．７５９×１０11Ｃ／ｋｇである。マイクロ波の中心周波数ｆc が２．４５ＧＨｚである場合、電子サイクロトロン共鳴を励起させるための磁束密度Ｂres の大きさは、（３）式から０．０８７５テスラである。
【００９５】
制御部３０は、アンテナ２５から真空容器１１内にマイクロ波を照射するとともに、磁場発生部１７によって真空容器１１内に磁束密度Ｂres の磁場を発生させる。これにより、局所的に電界強度が大きく、且つ磁場が発生している領域には、電子サイクロトロン共鳴が励起される。
【００９６】
電子サイクロトロン共鳴が励起されると、電子サイクロトロン共鳴の領域内では、磁場中の電子が加速される。そして、加速された電子が、周囲の原料ガス内の中性粒子に衝突することにより、中性粒子の電離がより促進される。一方、局所的に電界強度の大きい領域には、プラズマ５０が生成されるが、電子サイクロトロン共鳴の励起によって、より効率的にプラズマ５０が生成される。このように、制御部３０は、磁場発生部１７を制御することによって、電子サイクロトロン共鳴を励起させるとともに、電子サイクロトロン共鳴の領域を移動させる。
【００９７】
次に、図１５を参照しながら、実施の形態６におけるプラズマと磁束密度との関係について説明する。図１５は、プラズマ５０をダイヤモンド基板上において周期的に移動させているときの、ダイヤモンド基板上の任意の点における基板表面温度、化学活性種密度、プラズマ密度及び磁束密度の時間変化の例を示す図である。化学活性種密度は、ＣＨx ラジカル、Ｈラジカル及びＯラジカルの密度に相当する。図１５に示したように、プラズマ移動周期Ｔ３は、化学活性種の寿命τ３よりも短く設定されている。
【００９８】
図１５において、時刻ｔ４は、プラズマ５０の周縁部が、観測点である任意の点に到来する時刻である。つまり、時刻ｔ４は、ダイヤモンド基板上の任意の点においてプラズマが生成し始める時刻である。よって、時刻ｔ４からプラズマ密度が増加し始める。これにより、化学活性種が生成され、化学活性種密度もプラズマ密度とともに増加する。また、ダイヤモンド基板がプラズマ５０から熱量を受け取るので、基板表面温度が上昇する。
【００９９】
また、このとき、ダイヤモンド基板上の任意の点において、電磁コイル１８により発生する磁束密度の大きさはＢ０からＢ３へ増加する。例えば、磁束密度の大きさＢ０は、０であり、磁束密度の大きさＢ３は、０．０８７５テスラである。
【０１００】
時刻ｔ５は、プラズマ５０の周縁部が、観測点である任意の点から離れる時刻である。プラズマ５０中の各荷電粒子が発生してから失活するまでの時間は極めて短いので、プラズマ密度は、プラズマ５０の移動に伴って急速に減少する。磁束密度は、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで一定の磁束密度Ｂ３に維持される。時刻ｔ５において、磁束密度は、Ｂ３からＢ０に向かって減少し始める。
【０１０１】
このように、制御部３０は、複数のマイクロ波の位相及び振幅をそれぞれ制御するとともに、各電磁コイル１８への印加電流値を制御する。これにより、制御部３０は、真空容器１１内に生成されるプラズマ５０を、真空容器１１内に発生する化学活性種の寿命τ３に基づいて設定されたプラズマ移動周期Ｔ３で、周期的に移動させる。
【０１０２】
これによれば、化学活性種が失活する前に、プラズマ５０が再びダイヤモンド基板上の同じ位置に戻ってくる。従って、化学活性種密度は、その値が著しく低下する前に回復する。この回復が周期的に繰り返されるので、化学活性種密度は、常に一定密度以上に維持される。その結果、継続的にダイヤモンドの形成過程が進行される。
【０１０３】
さらに、実施の形態６のマイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、電子サイクロトロン共鳴を励起させることにより、プラズマ５０をより効率的に発生させることができる。このため、大型のダイヤモンド基板を、より効率的に形成することができる。
【０１０４】
また、マイクロ波の位相及び振幅の制御だけでなく、複数の電磁コイル１８への印加電流の制御によって、プラズマの発生位置を制御することができる。従って、プラズマの発生位置をより高い精度で決定することができる。
【０１０５】
なお、実施の形態６において、複数の電磁コイル１８は、基板支持台１２の内部に、図１４に示したように配置されていたが、複数の電磁コイルの配置は、これに限定されない。例えば、複数の電磁コイルは、二重の円環状に配置されてもよいし、図２に示した複数のアンテナ２５のように配置されてもよい。
【０１０６】
実施の形態７．
次に、実施の形態７に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図１６は、実施の形態７に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。図１に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【０１０７】
磁場発生部１７が、複数の電磁コイル１８に代えて、永久磁石１９を有していることと、制御部３０が複数のマイクロ波の位相及び振幅に加えて永久磁石１９の位置を制御すること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成は、実施の形態６と同様である。
【０１０８】
図１６に示したように、実施の形態７に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０の磁場発生部１７は、永久磁石１９を有している。永久磁石１９は、基板支持台１２の内部において、水平方向に自在に移動可能に設けられている。
【０１０９】
より具体的に述べると、永久磁石１９が基材４０上に発生させる磁場の磁束密度は、０．０８７５テスラである。永久磁石１９は、図示しない移動機構に取り付けられている。移動機構は、基板支持台１２の内部において、永久磁石１９を水平移動させるようになっている。制御部３０は、移動機構を制御することにより、基板支持台１２の内部における任意の位置に永久磁石１９を移動させることができる。
【０１１０】
制御部３０は、マイクロ波の位相及び振幅を制御して、基材４０上の任意の位置に「局所的に電界強度の大きい領域」を生じさせる。さらに、制御部３０は、永久磁石１９による磁場が「局所的に電界強度の大きい領域」と重なるように、移動機構を用いて永久磁石１９を移動させる。これにより、電子サイクロトロン共鳴が励起され、真空容器１１内に、より効率的にプラズマ５０が生成される。従って、大型のダイヤモンド基板をより効率的に形成することができる。
【０１１１】
なお、実施の形態７において、１つの永久磁石１９が用いられたが、複数の永久磁石が用いられてもよい。この場合、移動機構は、複数の永久磁石１９を一体的に移動させる。
【０１１２】
また、実施の形態７において、１つの永久磁石１９が用いられたが、１つの永久磁石１９に代えて１つの電磁コイルが用いられてもよい。また、電磁コイルは１つであることに限定されない。この場合、移動機構は、複数の電磁コイルを一体的に移動させる。
【０１１３】
また、実施の形態６及び７において、磁場発生部１７は、基板支持台１２の内部に設けられていたが、磁場発生部１７の位置は、これに限定されない。磁場発生部１７は、基板支持台１２の下方に設けられていてもよい。
【０１１４】
また、実施の形態６及び７において、プラズマ５０が存在している間、磁束密度Ｂres の磁場の発生が維持されていたが、磁場の強度は、これに限定されない。ダイヤモンド基板上の任意の点において、プラズマ５０が存在している間の少なくとも一部の期間中に、磁束密度Ｂres の磁場が発生すればよい。
【０１１５】
実施の形態８．
次に、実施の形態８に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図１７は、実施の形態８に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。図１に示した構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【０１１６】
実施の形態８に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、真空容器１１ｄと、基板支持台１２と、マイクロ波供給部２０と、制御部３０とを備えている。真空容器１１ｄは、複数の入射窓１５を有している。マイクロ波供給部２０は、マイクロ波発生源２１と、分配器２２と、複数の位相器２３と、複数の増幅器２４と、複数のアンテナ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと、複数の同軸線２６と、空洞共振器６１と、複数の導波管７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄとを有している。
【０１１７】
真空容器１１ｄの形状は、円筒形である。アンテナ２５ａは、マイクロ波を出力する。導波管７１ａは、アンテナ２５ａに対応して設けられている。導波管７１ａの一端には、アンテナ２５ａが配置されている。導波管７１ａには、一端からマイクロ波が導入される。アンテナ２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの構成は、アンテナ２５ａの構成と同様であるので、これらの説明は省略される。また、導波管７１ｂ，７１ｃ，７１ｄの構成は、導波管７１ａの構成と同様であるので、これらの説明は省略される。
【０１１８】
空洞共振器６１は、真空容器１１ｄの外周に沿って真空容器１１ｄを取り囲んで配置されている。空洞共振器６１内は、真空に維持されている必要はない。複数の導波管７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、他端において、空洞共振器６１の周方向に互いに等しい間隔で、空洞共振器６１の外周部にそれぞれ接続されている。この実施の形態では、４つの導波管７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが、９０°おきに空洞共振器６１の外周部に接続されている。
【０１１９】
複数の入射窓１５は、真空容器１１ｄの周方向に互いに等しい間隔で、真空容器１１ｄの外周部にそれぞれ配置されている。複数の入射窓１５から、空洞共振器６１内のマイクロ波が真空容器１１ｄ内に導入される。この実施の形態では、空洞共振器６１と真空容器１１ｄとの間には、８個の入射窓１５が、４５°おきに配置されている。
【０１２０】
空洞共振器６１及び複数の導波管７１ａ〜７１ｄが設けられていること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成は、実施の形態１と同様である。
【０１２１】
複数のアンテナ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄからそれぞれ照射されるマイクロ波の位相をそれぞれ変化させることにより、各入射窓１５近傍における電磁界分布が変化する。各入射窓１５近傍における電磁界分布を変化させると、各入射窓１５から真空容器１１ｄ内に導入されるマイクロ波の位相が変化する。さらに、複数のアンテナ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄからそれぞれ照射されるマイクロ波は、空洞共振器６１内において共振した状態で真空容器１１ｄ内に導入されるので、より効率的に真空容器１１ｄ内に導入される。
【０１２２】
図１８〜図２１は、図１７のマイクロ波プラズマ処理装置内の電界強度分布の第１〜第４の例をそれぞれ示す平面図である。各アンテナの近傍には、各アンテナから照射されるマイクロ波の位相が付されている。図１８において、各アンテナから照射されるマイクロ波の位相は、０°である。つまり、各アンテナから照射されるマイクロ波間の位相差はゼロである。
【０１２３】
図１８〜図２１において、導波管７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ内、空洞共振器６１内及び真空容器１１内の電界強度分布は、等高線によって表されている。等高線を境界線とする領域において、梨地模様のドットが大きい領域ほど、電界強度が大きいことを表している。図１８によれば、基材４０の中心を含む領域に「局所的に電界強度の大きい領域」が発生する。
【０１２４】
図１９において、アンテナ２５ａから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｂから照射されるマイクロ波の位相は互いに等しく、アンテナ２５ｃから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｄから照射されるマイクロ波の位相は互いに等しい。さらに、アンテナ２５ａから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｂから照射されるマイクロ波の位相は、アンテナ２５ｃから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｄから照射されるマイクロ波の位相よりも９０°進んでいる。
【０１２５】
この場合、基材４０の中心に対して対称に２つの「局所的に電界強度の大きい領域」が発生する。
【０１２６】
図２０において、アンテナ２５ａから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｂから照射されるマイクロ波の位相は互いに等しく、アンテナ２５ｃから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｄから照射されるマイクロ波の位相は互いに等しい。さらに、アンテナ２５ａから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｂから照射されるマイクロ波の位相は、アンテナ２５ｃから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｄから照射されるマイクロ波の位相よりも１８０°進んでいる。
【０１２７】
この場合、基材４０の中心に対して対称に２つの「局所的に電界強度の大きい領域」が発生する。
【０１２８】
図２１において、アンテナ２５ａから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｄから照射されるマイクロ波の位相は互いに等しく、アンテナ２５ｂから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｃから照射されるマイクロ波の位相は互いに等しい。さらに、アンテナ２５ａから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｄから照射されるマイクロ波の位相は、アンテナ２５ｂから照射されるマイクロ波及びアンテナ２５ｃから照射されるマイクロ波の位相よりも１８０°進んでいる。
【０１２９】
この場合、基材４０の中心に対して対称に２つの「局所的に電界強度の大きい領域」が発生する。また、これら２つの「局所的に電界強度の大きい領域」の位置は、図２０の２つの「局所的に電界強度の大きい領域」に対して、基材４０の中心を軸として９０°回転した位置である。
【０１３０】
このように、実施の形態８のマイクロ波プラズマ処理装置では、４つの方向から導波管に入射されるマイクロ波の位相を変化させることにより、基材４０上で「局所的に電界強度の大きい領域」が発生する位置を移動させることができる。つまり、真空容器１１ｄ内に生成されるプラズマ５０ｄを移動させることができる。
【０１３１】
次に、プラズマ５０ｄを基材４０上で移動させる手順について説明する。図２０の状態では、２つのアンテナ２５ａ，２５ｂから照射される２つのマイクロ波の位相は、２つのアンテナ２５ｃ，２５ｄから照射される２つのマイクロ波の位相に対して１８０°進んでいる。
【０１３２】
数ミリ秒後に、２つのアンテナ２５ｂ，２５ｃから照射される２つのマイクロ波の位相が、２つのアンテナ２５ｄ，２５ａから照射される２つのマイクロ波の位相に対して１８０°進んだ状態となるように、アンテナ２５ａの位相が遅らされる。同様にして、アンテナ２５ｃの位相が進められる。
【０１３３】
さらに、数ミリ秒後に、２つのアンテナ２５ｃ，２５ｄから照射される２つのマイクロ波の位相が、２つのアンテナ２５ａ，２５ｂから照射される２つのマイクロ波の位相に対して１８０°進んだ状態となるように、アンテナ２５ｂの位相が遅らされる。同様にして、アンテナ２５ｄの位相が進められる。
【０１３４】
さらに、数ミリ秒後に、２つのアンテナ２５ｄ，２５ａから照射される２つのマイクロ波の位相が、２つのアンテナ２５ｂ，２５ｃから照射される２つのマイクロ波の位相に対して１８０°進んだ状態となるように、アンテナ２５ｃの位相が遅らされる。同様にして、アンテナ２５ａの位相が進められる。
【０１３５】
この手順が繰り返されることにより、プラズマ５０ｄは、基材４０上を時計回りに周期的に移動する。
【０１３６】
これによれば、複数のマイクロ波が空洞共振器６１を介して真空容器１１ｄ内に導入されるので、より効率的にプラズマを生成させることができる。従って、より効率的に大型のダイヤモンド基板を形成することができる。
【０１３７】
なお、プラズマ５０ｄを移動させる手順は、上記方向に限定されない。例えば、図２０の状態において、アンテナ２５ｂから照射されるマイクロ波の位相を１８０°から０°に向かって遅らせるとともに、アンテナ２５ｄから照射されるマイクロ波の位相を０°から１８０°に向かって進めると、電界分布は、図２１の状態に変化する。
【０１３８】
一方、図２１の状態において、アンテナ２５ｂから照射されるマイクロ波の位相を０°から１８０°に向かって進めるとともに、アンテナ２５ｄから照射されるマイクロ波の位相を１８０°から０°に向かって遅らせると、電界分布は、図２０の状態に変化する。従って、数ミリ秒毎にこれらの操作が繰り返されてもよい。
【０１３９】
また、プラズマ５０ｄが、基材４０上をｎ回転する毎に、４つのアンテナ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの位相差をゼロに設定してもよい。ｎは整数である。つまり、電界分布の状態が、間欠的に図１８の状態となるようにしてもよい。これにより、基材４０の中央部の結晶成長をより促進させることができる。
【０１４０】
また、導波管７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、それぞれが同一の長さである必要はない。また、アンテナ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄに代えて、複数の同軸導波管変換器が用いられてもよい。
【０１４１】
実施の形態９．
次に、実施の形態９に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図２２は、実施の形態９に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【０１４２】
空洞共振器６２は、真空容器１１ｄの外周に沿って真空容器１１ｄを取り囲んで配置されている。複数の導波管７１ｂ，７１ｄは、他端において、空洞共振器６２の周方向に互いに等しい間隔で、空洞共振器６２の外周部にそれぞれ接続されている。つまり、複数の導波管７１ｂ，７１ｄが、１８０°おきに空洞共振器６２の外周部に接続されている。
【０１４３】
複数のアンテナ及び複数の導波管がそれぞれ２つずつ設けられていること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成は、実施の形態６と同様である。
【０１４４】
２つのアンテナ２５ｂ，２５ｄからそれぞれ照射されるマイクロ波の位相をそれぞれ変化させることにより、各入射窓１５近傍における電磁界分布が変化する。各入射窓１５近傍における電磁界分布を変化させると、各入射窓１５から真空容器１１ｄ内に導入されるマイクロ波の位相が変化する。これにより、生成されるプラズマ５０ｅを基材４０上で移動させることができる。
【０１４５】
さらに、２つのアンテナ２５ｂ，２５ｄからそれぞれ照射されるマイクロ波は、空洞共振器６２内において共振した状態で真空容器１１ｄ内に導入されるので、より効率的に真空容器１１内に導入される。
【０１４６】
これによれば、より効率的にプラズマを生成させることができる。従って、より効率的に大型のダイヤモンド基板を形成することができる。
【０１４７】
実施の形態１０．
次に、実施の形態１０に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図２３は、実施の形態１０に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す構成図である。
【０１４８】
空洞共振器６３は、真空容器１１ｄの外周に沿って真空容器１１ｄを取り囲んで配置されている。複数の導波管７１ｂ，７１ｇ，７１ｈ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆは、他端において、空洞共振器６３の周方向に互いに等しい間隔で、空洞共振器６３の外周部にそれぞれ接続されている。この実施の形態では、６個の導波管７１ｂ，７１ｇ，７１ｈ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆが、６０°おきに空洞共振器６３の外周部に接続されている。
【０１４９】
複数のアンテナ及び複数の導波管がそれぞれ６個ずつ設けられていること以外のマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成は、実施の形態８と同様である
【０１５０】
６個のアンテナ２５ｂ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｄ，２５ｅ，５ｆからそれぞれ照射されるマイクロ波の位相をそれぞれ変化させることにより、各入射窓１５近傍における電磁界分布が変化する。各入射窓１５近傍における電磁界分布を変化させると、各入射窓１５から真空容器１１ｄ内に導入されるマイクロ波の位相が変化する。これにより、生成されるプラズマ５０ｆを基材４０上で移動させることができる。
【０１５１】
さらに、６個のアンテナ２５ｂ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｄ，２５ｅ，５ｆからそれぞれ照射されるマイクロ波は、空洞共振器６３内において共振した状態で真空容器１１ｄ内に導入されるので、より効率的に真空容器１１内に導入される。
【０１５２】
これによれば、より効率的にプラズマを生成させることができる。従って、より効率的に大型のダイヤモンド基板を形成することができる。
【０１５３】
なお、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置には、コーン形のアンテナが用いられていたが、アンテナの形状は、これに限定されない。断面が方形のアンテナでもよいし、棒状のロッドアンテナであってもよい。
【０１５４】
また、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置では、１つのマイクロ波発生源２１から発生した１つのマイクロ波が、分配器２２によって複数のマイクロ波に分配されていたが、マイクロ波の分配方法は、これに限定されない。複数のマイクロ波は、複数のマイクロ波にそれぞれ対応する複数のマイクロ波発生源から出力されてもよい。また、複数のマイクロ波は、複数のマイクロ波発生源と複数の分配器によって出力されてもよい。この場合、複数のマイクロ波発生源２１は互いに位相が同期していることが望ましい。
【０１５５】
また、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置では、マイクロ波発生源２１、分配器２２、各位相器２３、各増幅器２４及び各アンテナ２５は、同軸線２６で接続されていたが、各同軸線２６は、導波管に置換されてもよい。
【０１５６】
また、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置において、マイクロ波発生源２１と分配器２２との間の伝送経路に、アイソレータ、整合器等のマイクロ波部品が挿入されてもよい。
【０１５７】
なお、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置には、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドの周波数帯である２．４５ＧＨｚのマイクロ波が用いられていたが、マイクロ波の周波数は、これに限定されない。
【０１５８】
容器内に生成されるプラズマの体積は、マイクロ波の波長の３乗に逆比例する。従って、２．４５ＧＨｚのよりも低い周波数のマイクロ波を用いた場合、プラズマの体積は、マイクロ波の波長比の３乗で大きくなる。この場合、プラズマ密度を維持するためには、マイクロ波の総出力をマイクロ波の波長比の３乗で大きくする必要がある。
【０１５９】
しかしながら、実際にダイヤモンドの形成に寄与するプラズマは、ダイヤモンド基板と接触している部分である。プラズマとダイヤモンド基板との接触面積は、マイクロ波の波長比の２乗で大きくなるにすぎないから、エネルギー効率が低下することに注意が必要である。また、マイクロ波の総出力を大きくするために、マイクロ波発生源が大型化することにも注意が必要である。
【０１６０】
一方、２．４５ＧＨｚよりも高い周波数では、生成されるプラズマの体積が小さくなる。従って、大型のダイヤモンド基板を形成するためには、プラズマをダイヤモンド基板上でより狭いピッチで移動させる必要がある。
【０１６１】
また、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置は、ダイヤモンド基板の形成に用いられていたが、原料ガス、基板表面温度、プラズマ移動周期等の条件を変更することにより、他の基板の形成にも応用が可能である。
【０１６２】
また、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置の制御部の機能は、処理回路によって実現される。図２４は、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置の制御部の機能を実現する処理回路の第１の例を示す構成図である。第１の例の処理回路１００は、専用のハードウェアである。
【０１６３】
また、処理回路１００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。
【０１６４】
また、図２５は、実施の形態１から１０までのマイクロ波プラズマ処理装置の制御部の機能を実現する処理回路の第２の例を示す構成図である。第２の例の処理回路２００は、プロセッサ２０１及びメモリ２０２を備えている。
【０１６５】
処理回路２００では、マイクロ波プラズマ処理装置の制御部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２０２に格納される。プロセッサ２０１は、メモリ２０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、機能を実現する。
【０１６６】
メモリ２０２に格納されたプログラムは、上述した各部の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ２０２とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリ２０２に該当する。
【０１６７】
なお、上述した制御部の機能について、一部の専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
【０１６８】
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述した制御部の機能を実現することができる。
【符号の説明】
【０１６９】
１０  マイクロ波プラズマ処理装置、１１  真空容器（容器）、１２  基板支持台、１５  入射窓、１７  磁場発生部、１８  電磁コイル、１９  永久磁石、２０  マイクロ波供給部、２１  マイクロ波発生源、２２  分配器、２３  位相器、２４  増幅器、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ  アンテナ、３０  制御部、４０  基材、５０  プラズマ、６１  空洞共振器、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ  導波管。
【図１】
2021131097.tif 000003
【図２】
2021131097.tif 000004
【図３】
2021131097.tif 000005
【図４】
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【図５】
2021131097.tif 000007
【図６】
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【図７】
2021131097.tif 000009
【図８】
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【図９】
2021131097.tif 000011
【図１０】
2021131097.tif 000012
【図１１】
2021131097.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2021131097.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2021131097.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2021131097.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2021131097.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月20日(2020.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、容器、容器内に複数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部、及び容器内に供給される複数のマイクロ波の位相を制御することによって、容器内に生成されるプラズマを、容器内に発生する化学活性種の寿命に基づいて設定された周期で、周期的に移動させる制御部を備え、容器内の基板にプラズマからの熱量を与えることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器、
前記容器内に複数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部、及び、
前記容器内に供給される前記複数のマイクロ波の位相を制御することによって、前記容器内に生成されるプラズマを、前記容器内に発生する化学活性種の寿命に基づいて設定された周期で、周期的に移動させる制御部
を備え、前記容器内の基板に前記プラズマからの熱量を与えることを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記マイクロ波供給部は、
前記容器の外周に沿って前記容器を取り囲んで配置されている空洞共振器と、
前記空洞共振器の周方向に互いに等しい間隔で、前記空洞共振器の外周部にそれぞれ接続されている複数の導波管とを有している
請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記容器内に配置されている基材上において、１０ミリ秒以下の周期で、前記プラズマを周期的に移動させる
請求項１又は請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記マイクロ波供給部は、複数の位相器及び複数の増幅器を有しており、
前記制御部は、前記複数の位相器及び前記複数の増幅器を制御することにより、前記容器内に生成される前記プラズマの形状を変更させる
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記容器内に磁場を発生させる磁場発生部
をさらに備え、
前記制御部は、前記磁場発生部を制御することによって、電子サイクロトロン共鳴を励起させるとともに、前記電子サイクロトロン共鳴の領域を移動させる
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記磁場発生部は、複数の電磁コイルを有している
請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記磁場発生部は、１つ以上の永久磁石と、
前記１つ以上の永久磁石を移動させる移動機構と
を有している
請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記磁場発生部は、１つ以上の電磁コイルと、
前記１つ以上の電磁コイルを移動させる移動機構と
を有している
請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項９】
メタン、水素及び酸素を含む原料ガスを前記容器内に供給してダイヤモンド基板を形成する
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記原料ガスは、ホウ素化合物又はリン化合物を含んでいる
請求項９に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月30日(2020.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、容器、容器内に複数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部、及び容器内に供給される複数のマイクロ波の位相を制御することによって、容器内に生成されるプラズマを、容器内に配置されている基材上において、容器内に発生する化学活性種の寿命に基づいて設定された周期で、周期的に移動させる制御部を備え、プラズマの直径は、基材の直径よりも小さいことを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器、
前記容器内に複数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部、及び、
前記容器内に供給される前記複数のマイクロ波の位相を制御することによって、前記容器内に生成されるプラズマを、前記容器内に配置されている基材上において、前記容器内に発生する化学活性種の寿命に基づいて設定された周期で、周期的に移動させる制御部
を備え、
前記プラズマの直径は、前記基材の直径よりも小さいことを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記容器内の基板上の任意の点において前記プラズマからの熱量のみにより前記基板の表面温度を上昇させ、前記表面温度の時間変動の量を規定量以下に維持することを特徴とする
請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記マイクロ波供給部は、
前記容器の外周に沿って前記容器を取り囲んで配置されている空洞共振器と、
前記空洞共振器の周方向に互いに等しい間隔で、前記空洞共振器の外周部にそれぞれ接続されている複数の導波管とを有している
請求項１又は請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記容器内に配置されている基材上において、１０ミリ秒以下の周期で、前記プラズマを周期的に移動させる
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記マイクロ波供給部は、複数の位相器及び複数の増幅器を有しており、
前記制御部は、前記複数の位相器及び前記複数の増幅器を制御することにより、前記容器内に生成される前記プラズマの形状を変更させる
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記容器内に磁場を発生させる磁場発生部
をさらに備え、
前記制御部は、前記磁場発生部を制御することによって、電子サイクロトロン共鳴を励起させるとともに、前記電子サイクロトロン共鳴の領域を移動させる
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記磁場発生部は、複数の電磁コイルを有している
請求項６に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記磁場発生部は、１つ以上の永久磁石と、
前記１つ以上の永久磁石を移動させる移動機構と
を有している
請求項６に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項９】
前記磁場発生部は、１つ以上の電磁コイルと、
前記１つ以上の電磁コイルを移動させる移動機構と
を有している
請求項６に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１０】
メタン、水素及び酸素を含む原料ガスを前記容器内に供給してダイヤモンド基板を形成する
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記原料ガスは、ホウ素化合物又はリン化合物を含んでいる
請求項１０に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【手続補正書】
【提出日】令和3年2月10日(2021.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、容器、容器内に複数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部、及び容器内に供給される複数のマイクロ波の位相を制御することによって、容器内に生成されるプラズマを、容器内に配置されている基材上において、容器内に発生する化学活性種の寿命以上の周期且つ基材上の任意の点における化学活性種が失活する前に次のプラズマが到来するような周期で、周期的に移動させる制御部を備え、プラズマの直径は、基材の直径よりも小さいことを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器、
前記容器内に複数のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部、及び、
前記容器内に供給される前記複数のマイクロ波の位相を制御することによって、前記容器内に生成されるプラズマを、前記容器内に配置されている基材上において、前記容器内に発生する化学活性種の寿命以上の周期且つ前記基材上の任意の点における前記化学活性種が失活する前に次の前記プラズマが到来するような周期で、周期的に移動させる制御部
を備え、
前記プラズマの直径は、前記基材の直径よりも小さいことを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記容器内の基板上の任意の点において前記プラズマからの熱量のみにより前記基板の表面温度を上昇させ、前記表面温度の時間変動の量を規定量以下に維持することを特徴とする
請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記マイクロ波供給部は、
前記容器の外周に沿って前記容器を取り囲んで配置されている空洞共振器と、
前記空洞共振器の周方向に互いに等しい間隔で、前記空洞共振器の外周部にそれぞれ接続されている複数の導波管とを有している
請求項１又は請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記容器内に配置されている基材上において、１０ミリ秒以下の周期で、前記プラズマを周期的に移動させる
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記マイクロ波供給部は、複数の位相器及び複数の増幅器を有しており、
前記制御部は、前記複数の位相器及び前記複数の増幅器を制御することにより、前記容器内に生成される前記プラズマの形状を変更させる
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記容器内に磁場を発生させる磁場発生部
をさらに備え、
前記制御部は、前記磁場発生部を制御することによって、電子サイクロトロン共鳴を励起させるとともに、前記電子サイクロトロン共鳴の領域を移動させる
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記磁場発生部は、複数の電磁コイルを有している
請求項６に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記磁場発生部は、１つ以上の永久磁石と、
前記１つ以上の永久磁石を移動させる移動機構と
を有している
請求項６に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項９】
前記磁場発生部は、１つ以上の電磁コイルと、
前記１つ以上の電磁コイルを移動させる移動機構と
を有している
請求項６に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１０】
メタン、水素及び酸素を含む原料ガスを前記容器内に供給してダイヤモンド基板を形成する
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記原料ガスは、ホウ素化合物又はリン化合物を含んでいる
請求項１０に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【国際調査報告】
2021131097.tif 000028
2021131097.tif 000029
2021131097.tif 000030
2021131097.tif 000031
2021131097.tif 000032