"合成ダイヤモンド材料の製造方法であって、前記方法は、マイクロ波プラズマ反応器を用意するステップを含み、前記マイクロ波プラズマ反応器は、プラズマチャンバと、前記プラズマチャンバ内に設けられると共に使用中、前記合成ダイヤモンド材料を析出させるべき成長面領域を提供する1枚又は2枚以上の基板と、マイクロ波発生器からのマイクロ波を前記プラズマチャンバ中に送り込むマイクロ波結合構造体と、プロセスガスを前記プラズマチャンバ中に送り込んで前記プロセスガスを前記プラズマチャンバから除去するガス流システムとを含み、プロセスガスを前記プラズマチャンバ中に噴射するステップを含み、前記マイクロ波結合構造体により前記マイクロ波発生器からのマイクロ波を前記プラズマチャンバ中に送り込んで前記成長面領域の上方にプラズマを生じさせるステップを含み、前記成長面領域上に合成CVDダイヤモンド材料を成長させるステップを含み、前記プロセスガスは、ホウ素、ケイ素、硫黄、燐、リチウム及びベリリウムのうちの1つ又は2つ以上から選択された少なくとも1つのドーパントを気体の形態で含み、前記ドーパントは、0.01ppm以上の濃度で存在すると共に/或いは窒素が0.3ppm以上の濃度で存在し、前記ガス流システムは、前記成長面領域に対向して設けられると共にプロセスガスを前記成長面領域に向かって噴射するよう構成された1つ又は2つ以上のガス入口ノズルを備えたガス入口を含み、前記プロセスガスは、毎分500標準cm3以上の全ガス流量で前記成長面領域に向かって噴射されると共に/或いは前記プロセスガスは、1~100のレイノズル数で前記ガス入口ノズルを通って前記プラズマチャンバ中に噴射される、方法。前記少なくとも1つのドーパントは、制御された仕方で前記プラズマチャンバ中に噴射され又は前記プラズマチャンバ中への噴射に先立って1つ又は2つ以上の原料プロセスガスに添加される、請求項1記載の方法。前記少なくとも1つのドーパントは、ホウ素、ケイ素、硫黄、燐、リチウム及びベリリウムのうちの1つ又は2つ以上を含み、前記プロセスガスは、0.3ppm未満の窒素又は0.3ppm以上の濃度の窒素を含み、前記プロセスガスは、0.01ppm未満のホウ素、ケイ素、硫黄、燐、リチウム及びベリリウムを含む、請求項1又は2記載の方法。前記少なくとも1つのドーパントは、0.05ppm以上、0.1ppm以上、0.3ppm以上、0.5ppm以上、0.7ppm以上、1ppm以上、3ppm以上、5ppm以上、10ppm以上、20ppm以上、50ppm以上、100ppm以上、200ppm以上、300ppm以上、500ppm以上、700ppm以上又は1000ppm以上の濃度で前記プロセスガス中に提供される、請求項1~3のうちいずれか一に記載の方法。前記プロセスガスは、1×106以上、10×106以上、100×106以上又は1000×106以上のドーパント濃度/炭素濃度の比を有する、請求項1~4のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口を通って送られる前記全ガス流量は、毎分750標準cm3以上、1000標準cm3、2000標準cm3、5000標準cm3、10000標準cm3、15000標準cm3、20000標準cm3、25000標準cm3、30000標準cm3、35000標準cm3又は40000標準cm3以上である、請求項1~5のうちいずれか一に記載の方法。前記入口ガスを通って送られる前記全ガス流量は、前記成長面領域の1cm2当たり3標準cm3以上、10標準cm3以上、20標準cm3以上、50標準cm3以上、100標準cm3以上、200標準cm3以上、500標準cm3以上又は1000標準cm3以上且つ前記成長面領域の1cm2当たり50000標準cm3以下、20000標準cm3以下、10000標準cm3以下又は5000標準cm3以下である、請求項1~6のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口ノズルは、0.1mm~5mm、0.2mm~3.0mm、2.0mm~3mm、0.2mm~2mm、0.25mm~2mm又は0.25mm~1.5mmの出口直径を有する、請求項1~7のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口と前記ガス表面領域との間の最小距離Dcは、6Rs以下、4Rs以下又は2Rs以下であり、Rsは、前記成長面領域の半径である、請求項1~8のうちいずれか一に記載の方法。前記プロセスガスは、100以下、80以下、50以下、40以下又は35以下且つ少なくとも1、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも15、少なくとも20又は少なくとも25のレイノズル数で前記ガス入口ノズルを通って前記プラズマチャンバ中に噴射される、請求項1~9のうちいずれか一に記載の方法。前記プラズマチャンバ内の作動圧力は、2300~2600MHzのマイクロ波周波数の場合、100トル以上、200トル以上、220トル以上、240トル以上、260トル以上、280トル以上、300トル以上、320トル以上、340トル以上、360トル以上、380トル以上若しくは400トル以上であり、800~1000MHzのマイクロ波周波数の場合、120トル以上、140トル以上、160トル以上、180トル以上、200トル以上、220トル以上、240トル以上若しくは260トル以上であり又は400~500MHzのマイクロ波周波数の場合、60トル以上、70トル以上、80トル以上、100トル以上、120トル以上、140トル以上若しくは150トル以上である、請求項1~10のうちいずれか一に記載の方法。前記プラズマチャンバ中に供給される電力の少なくとも45、少なくとも50、少なくとも55、少なくとも60、少なくとも65又は少なくとも70は、前記ガス入口の反対側に配置された前記プラズマチャンバの底部を通って伝送される、請求項1~11のうちいずれか一に記載の方法。前記成長面領域に送り出される電力密度は、前記成長面の面積1mm2あたり0.05W以上、0.1W以上、0.5W以上、1W以上、1.5W以上、2.0W以上、2.5W以上、2.75W以上、3.0W以上、3.2W以上又は3.5W以上である、請求項1~12のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口は、前記成長面領域に対向して設けられると共にプロセスガスを前記成長面領域に向かって噴射するよう構成された複数個のガス入口ノズルを含む入口ノズルアレイを有する、請求項1~13のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口ノズルアレイは、6個以上、7個以上、9個以上、10個以上、15個以上、20個以上、30個以上、40個以上、60個以上、90個以上、120個以上、150個以上、200個以上、300個以上、500個以上、700個以上、1000個以上、1200個以上又は1500個以上のガス入口ノズルを含む、請求項14記載の方法。前記ガス入口ノズルアレイは、0.1個/cm2以上のガス入口密度個数密度を有し、前記ガス入口ノズル個数密度は、垂線が前記プラズマチャンバの前記中心軸線に平行に位置する平面上に前記ノズルを投影し、前記平面上の前記ガス入口個数密度を測定することによって前記ガス入口ノズル個数密度が測定され、10以上のノズル面積比を有し、前記ノズル面積比は、垂線が前記プラズマチャンバの中心軸線に平行に位置する平面上に前記ノズルを投影し、前記平面上の前記ガス入口ノズル領域の全面積を測定し、前記ノズルの全個数で除算して各ノズルと関連した面積を与え、各ノズルと関連した前記面積を各ノズルの実際の面積で除算することによって測定される、請求項14又は15記載の方法。前記ガス入口ノズル個数密度は、0.2個/cm2以上、0.5個/cm2以上、1個/cm2以上、2個/cm2以上、5個/cm2以上又は10個/cm2以上である、請求項16記載の方法。前記ガス入口ノズル個数密度は、100個/cm2以下、50個/cm2以下又は10個/cm2以下である、請求項16又は17記載の方法。前記ノズル面積比は、30以上、100以上、300以上、1000以上又は3000以上である、請求項16~18のうちいずれか一に記載の方法。前記ノズル面積比は、100000以下、30000以下又は10000以下である、請求項16~19のうちいずれか一に記載の方法。全ノズル面積/ガス入口ノズルアレイの面積の比は、0.5以下、0.35以下、0.3以下、0.2以下、0.1以下、0.05以下、0.02以下、0.01以下又は0.007以下である、請求項16~20のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口ノズルアレイに属するノズルの全面積は、mm2で表して、1~5000、5~3000、10~3000、20~2750、30~2750又は50~2700である、請求項16~21のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口ノズルが間隔を置いて設けられている前記ガス入口ノズルアレイの全面積は、mm2で表して、100~15000、200~15000、400~10000、800~10000又は1000~8000である、請求項16~22のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口ノズルアレイは、ガス入口ノズルの六角形の密集アレイから成る、請求項16~23のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口ノズルは、前記プラズマチャンバの前記中心軸線に対して実質的に平行な又は末広がりの配向状態をなして設けられている、請求項16~24のうちいずれか一に記載の方法。前記ガス入口ノズルアレイの最大半径Rmは、次の条件を満たしており、即ち、Rm×Fmは、Rs以上であり、Rsは、前記基板ホルダの半径であり、Fmは、0.5以上、0.6以上、0.7以上、0.8以上、0.9以上又は1以上且つ1.5以下、1.3以下、1.2以下又は1.1以下である、請求項16~25のうちいずれか一に記載の方法。合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハを成長させ、前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハは、前記少なくとも1つのドーパントの濃度のばらつきは、前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの体積の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたり50以下、40以下、30以下、20以下、10以下又は5以下である、請求項1~26のうちいずれか一に記載のマイクロ波プラズマ反応器。少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも30個、少なくとも40、少なくとも50個、少なくとも60個、少なくとも80個又は少なくとも100個の合成単結晶CVDダイヤモンドを1回の成長作業で成長させ、前記合成単結晶CVDダイヤモンドの厚さのばらつきは、平均厚さの20以下、10以下、5以下、3以下、2以下又は1以下である、請求項1~26のうちいずれか一に記載の方法。前記プラズマ反応器内のドーパントの原子分圧は、2300~2600MHzのマイクロ波周波数では、20Pa以上、100Pa以上、200Pa以上、400Pa以上、800Pa以上、1200Pa以上若しくは1600Pa以上であり、800~1000MHzのマイクロ波周波数では、10Pa以上、50Pa以上、100Pa以上、200Pa以上、400Pa以上、600Pa以上、800Pa以上若しくは1000Pa以上であり、400~500MHzのマイクロ波周波数では、5Pa以上、25Pa以上、50Pa以上、100Pa以上、200Pa以上、300Pa以上、400Pa以上若しくは500Pa以上である、請求項1~28のうちいずれか一に記載の方法。合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハであって、前記ウェーハは、140mm以上の最も長い寸法を有し、前記ウェーハは、少なくとも1つのドーパントを含み、前記少なくとも1つのドーパントの濃度のばらつきは、前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの体積の少なくとも70にわたり、平均濃度の50以下である、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。前記濃度のばらつきは、前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの体積の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたり40以下、30以下、20以下、10以下又は5以下である、請求項30記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。前記ドーパントは、窒素、ホウ素、ケイ素、硫黄、燐及びリチウムのうちの1つ又は2つ以上から選択される、請求項30又は31記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハは、少なくとも1014cm3、少なくとも1015cm3、少なくとも1016cm3、少なくとも1017cm3、少なくとも1018cm3、少なくとも1019cm3、少なくとも1020cm3、少なくとも2×1020cm3、少なくとも4×1020cm3、少なくとも6×1020cm3少なくとも8×1020cm3、少なくとも1021cm3、少なくとも2×1021cm3、少なくとも4×1021cm3、少なくとも6×1021cm3、少なくとも8×1021cm3又は少なくとも1022cm3の濃度で前記ドーパントを含む、請求項30~32のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの厚さは、少なくとも0.1mm、少なくとも0.2mm、少なくとも0.3mm、少なくとも0.4mm、少なくとも0.5mm、少なくとも0.75mm、少なくとも1mm、少なくとも1.25mm、少なくとも1.5mm又は少なくとも2mmである、請求項30~33のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハは、少なくとも145mm又は少なくとも150mmの最も長い寸法を有する、請求項30~34のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハは、2以上、5以上、10以上、20以上、50以上、100以上、500以上又は1000以上のドーパント比x/yを有し、xは、前記ドーパントであり、yは、ホウ素、窒素及びケイ素から成る群から選択された1つ又は2つ以上の互いに異なる不純物である、請求項30~35のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。10オーム‐cm以下、1オーム‐cm以下、101オーム‐cm以下又は102オーム‐cm以下の抵抗率を有する、請求項30~36のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。前記合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの面積の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたり取られた少なくとも17個の測定箇所の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95に関し、平均抵抗率の±30以内、±20以内、±10以内又は±5以内のばらつきをもつ抵抗率を有する、請求項30~37のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。平均厚さの30以下、25以下、20以下、15以下、10以下、5以下又は2以下の厚さばらつきを有する、請求項30~38のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。合成単結晶CVDダイヤモンド材料の層であって、前記層は、50μmを超える厚さを有し、前記層は、2×1020cm3以上の濃度を有するホウ素ドーパントを含む、合成単結晶CVDダイヤモンド材料層。前記層の厚さは、少なくとも0.1mm、少なくとも0.2mm、少なくとも0.3mm、少なくとも0.4mm、少なくとも0.5mm、少なくとも0.75mm、少なくとも1mm、少なくとも1.25mm、少なくとも1.5mm、少なくとも2mm、少なくとも2.5mm、少なくとも3mm、少なくとも5mm、少なくとも8mm又は少なくとも10mmである、請求項40記載の合成単結晶CVDダイヤモンド材料層。前記ドーパント濃度は、4×1020cm3以上、5×1020cm3以上、7×1020cm3以上、1×1021cm3以上又は2×1021cm3以上である、請求項40又は41記載の合成単結晶CVDダイヤモンド材料層。前記合成多結晶CVDダイヤモンド材料層は、2以上、5以上、10以上、20以上、50以上、100以上、500以上又は1000以上のドーパント比x/yを有し、xは、前記ドーパントであり、yは、ホウ素、窒素及びケイ素から成る群から選択された1つ又は2つ以上の互いに異なる不純物である、請求項40~42のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンド材料層。前記層は、4×104以下、1×105以下、5×105以下又は1×106以下の複屈折性を有する、請求項40~43のうちいずれか一に記載の合成単結晶CVDダイヤモンド材料層。前記層は、105cm2以下、104cm2以下又は103cm2以下の転位特徴部の濃度を有する、請求項40~44のうちいずれか一に記載の合成単結晶CVDダイヤモンド材料層。前記層は、{100}結晶面内で配向されている、請求項40~45のうちいずれか一に記載の合成単結晶CVDダイヤモンド材料層。前記ドーパントの濃度のばらつきは、前記合成単結晶CVDダイヤモンド材料層の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたり平均値の50以下、40以下、30以下、20以下、10以下又は5以下である、請求項40~46のうちいずれか一に記載の合成単結晶CVDダイヤモンド材料層。ドープ層及び隣接の非ドープ層を含む合成単結晶CVDダイヤモンドであって、前記ドープ層と前記非ドープ層との間のインターフェースには実質的に不純物がなく、前記ドーパントの濃度は、前記ドープ層と前記非ドープ層との間の前記インターフェースを横切って10μm以下の厚さにわたり少なくとも3倍のばらつきがある、合成単結晶CVDダイヤモンド。前記ドーパント濃度は、少なくとも10倍、少なくとも30倍、少なくとも100倍、少なくとも300倍、少なくとも1000倍、少なくとも30000倍又は少なくとも100000倍のばらつきがある、請求項48記載の合成単結晶CVDダイヤモンド。前記厚さは、3μm以下、1μm以下、0.3μm以下、0.1μm以下、0.03μm以下、0.01μm以下、0.003μm以下又は0.001μm以下である、請求項48又は49記載の合成単結晶CVDダイヤモンド。実質的に不純物のない前記インターフェースは、前記ドープ層の厚さの20、50又は100まで延びる前記インターフェースの各側の領域において、不純物濃度が1014以下、3×1014以下、1015以下、3×1015以下、1016以下、3×1016以下又は1017以下であり且つ不純物濃度が2、3、5、10、30、100、300又は1000倍を超えるほどばらついていないインターフェースである、請求項48~50のうちいずれか一に記載の合成単結晶CVDダイヤモンド。請求項1~29のうちいずれか一に記載の方法によって作成された請求項30~39のうちいずれか一に記載の合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ。請求項1~29のうちいずれか一に記載の方法によって作成された請求項40~47のうちいずれか一に記載の合成単結晶CVDダイヤモンド材料の層。請求項1~29のうちいずれか一に記載の方法によって作成された請求項48~51のうちいずれか一に記載の合成単結晶CVDダイヤモンド。反応器ハードウェア及びガス入口形態図1は、プロセスガスを高い流速のプロセスガスの方向をもったジェットとして基板の成長面の方へ噴射するよう配置された単一の軸方向に設けられているガス入口ノズルを用いて合成CVDダイヤモンド膜を析出又は被着させるよう構成されたマイクロ波プラズマ反応器の断面図である。マイクロ波プラズマ反応器は、次の基本コンポーネント、即ち、プラズマチャンバ102、プラズマチャンバ内に設けられていて、基板105を保持する基板ホルダ104、プラズマチャンバ102内にプラズマ108を形成するマイクロ波発生器106、マイクロ波発生器106からのマイクロ波を同軸導波管を経て且つ環状誘電体のある119を通ってプラズマチャンバ102中に送り込むマイクロ波結合構造体110、プロセスガスをプラズマチャンバ102中に送り込んでこれらプロセスガスをプラズマチャンバ102から取り出すガス流システム112,122及び基板105の温度を制御する基板冷却剤システム114を有する。プラズマチャンバ102は、定在マイクロ波を支えるのに適した多種多様な形態を有することができる。しかしながら、本発明は、単純なモード合成チャンバと関連して最も良く利用されることが分かっており、例えば、TM011モードは、これがダイヤモンドCVDプラズマ反応器内で実行可能に使用できる最もコンパクトな小さいモードであることが判明しているので有利である。TM011モードがコンパクトであるという意味は、近くの気相化学的性質に対するガス流観点の影響が最大化されるという意味を有し、しかしながら、本発明は、このモード幾何学的形状には限定されない。コンパクトなマイクロ波空胴を有する小さなプラズマチャンバの使用は、本発明の実施形態としてのガス入口の流れ特性によって可能になり、かかるガス入口は、プロセスガスがプラズマチャンバの中央部分を通って流れるようにし、この場合、コンパクトな空胴構成中のガス流の比較的近くに位置するであろうチャンバの壁を汚染するプラズマチャンバ内のガスの過度の循環が生じない。ガス流システム112は、原料ガス容器117と、原料ガス容器に結合されると共に基板ホルダ104及び基板105の上方に軸方向に設けられているプラズマチャンバ102の頂部内に位置決めされていて、使用中、プロセスガスを基板105の方へ差し向けるガス入口とを含む。図示の実施形態では、プロセスガスは、原料ガス容器117からマイクロ波結合構造体110の中央導体を通ってガス入口に送られる。しかしながら、プロセスガスをガス入口120に送る他の構成も又、採用可能である。マイクロ波発生器からのマイクロ波をプラズマチャンバ中に送り込むマイクロ波窓119は、好ましくは、基板ホルダとは反対側のプラズマチャンバの端のところに設けられている。さらに、ガス入口は、好ましくは、マイクロ波窓よりも基板ホルダの近くに設けられる。かかる構成は、マイクロ波窓がプロセスガスで汚染される恐れを最小限に抑えることができる一方で、更に、プロセスガスが基板の比較的近くの場所のところで噴射されるようにする。図1に示されている構成例では、ガス入口は、プロセスガスのジェットを基板ホルダの方へ軸方向に差し向けるようプラズマチャンバの中心回転軸線上配置された単一のガス噴射ノズルを有する。ガス噴射ノズルは、ノズルがマイクロ波空胴壁を構成するメッシュの外側ではなく、プラズマチャンバのマイクロ波空胴壁の一部をなすようマイクロ波/真空壁の一部分によって形成されるのが良い。1つ又は2つ以上のガス出口122がプラズマチャンバ102の底部に設けられている。ガス出口122は、好ましくは、基板ホルダ104の周りにリングの状態に配置され、ガス出口は、最も好ましくは、ガス入口120から基板105に向かって基板105の周りに至り、そしてガス出口122から出る連続ガス流を促進する一方で、乱流及びプラズマチャンバ102に沿ってこれを上って戻るガス再循環を最小限に抑えるよう基板ホルダ104の周りに一様な間隔を置いたアレイを形成する。例えば、少なくとも6個、少なくとも12個、少なくとも18個又は少なくとも30個のガス出口を好ましくは一様に間隔を置いたアレイをなして基板ホルダ104の周りに配置することが好ましいと言える。この点に関し、注目されるべきこととして、本発明の実施形態は、プラズマチャンバ内における無制御のガス再循環を減少させるよう機能することができるが、これによっては、プラズマチャンバの外側に設けられていて、ガス出口を通ってプラズマチャンバから引き出されるプロセスガスを再使用する制御ガス再循環システムの使用の可能性が排除される訳ではない。図2は、図1に示されているマイクロ波プラズマ反応器とほぼ同じマイクロ波プラズマ反応器を示している。図2に示されている構成は、ガス入口がプロセスガスを基板の成長面の方へ軸方向に噴射するようガス入口ノズルアレイ124の状態に配置された複数個のガス入口ノズルを有している点で異なっている。他の点においては、同一の参照符号は、同一の部分について用いられている。ガス入口ノズルアレイ124は、基板ホルダ104と反対側に設けられていて、プロセスガスを基板ホルダ104の方へ差し向ける複数個のガス入口ノズルを含む。ガス入口ノズルアレイ124は、プラズマチャンバ102の中心軸線に対して実質的に平行な向きに設けられた複数個のガス入口ノズルを含む。ガス入口ノズルアレイ124は、1つ又は2つ以上のガス入口パイプからプロセスガスを受け入れるキャビティ130を備えたハウジング128を更に含む。ハウジング128は、キャビティ130からのプロセスガスをプラズマチャンバ102中に基板ホルダ104に向かって噴射する複数個の入口ノズルを更に有する。例えば、ハウジングは、入口ノズルが一体に形成された金属製の壁から成るのが良い。ハウジング128及びキャビティ130は、プラズマチャンバ中への噴射に先立って原料ガスを混合する混合チャンバとして機能することができる。かかる予備混合チャンバは、プラズマチャンバ中への噴出に先立って効果的なガス混合を保証するのに有用であることが判明した。さらに、予備混合チャンバは、ガスノズルのアレイ全体にわたって一様なガス流れが存在するようにするのに有用である。予備混合チャンバは、ガス混合を促進すると共に/或いはガス入口ノズルアレイへの均一の流れを提供するようガス入口ノズルアレイの前に設けられたディフューザ又はアレイ状の穴を有するのが良い。ハウジング128は又、プラズマチャンバ中に延びるのが良く、それによりガスを基板の近くに噴射させることができる。ガス入口ノズルアレイとダイヤモンド成長が生じる基板との間の距離は、基板上における境界層の厚さに影響を与える。ガス入口ノズルアレイと基板との間の距離を減少させることは、かかる境界層の厚さを減少させ、それによりダイヤモンド析出速度が増大することが判明している。本発明者は、米国特許出願公開第2010/0189924号明細書の教示とは対照的に、ガス入口ノズルが基板の上方で相互作用してプラズマを側方に閉じ込めるよう内方に傾けられてはいないガス入口形態を提供することが有利であることを見出した。さらに、米国特許出願公開第2010/0189924号明細書は、比較的少ない数のガス入口を開示している。単一の軸方向に位置決めされたガス入口構成又は比較的僅かな数のガス入口を用いたガス入口構成に関する一問題は、極めて高い流速の流れでは、ガス流がプラズマ中に侵入する場合があり、本質的にプラズマ放電体に穴をあけ、そしてプラズマを基板の側部に向かって外方に押し、それにより非一様なダイヤモンド膜が生じることにある。本発明者は、比較的僅かな数のガス入口ノズルを提供するのではなく、多い数の入口ノズルを提供することによって極めて高いガス流速でもプラズマ放電体の中央領域へのプロセスガス流の穴あけと関連した問題を軽減することができるということを見出した。入口ノズルは、互いに実質的に平行に又は向きが末広がりであるように差し向けられるのが良い。加うるに、比較的多数のノズルは、ガスの比較的一様な流れを保証するよう密に間隔を置いて設けられるべきであることが判明した。比較的多数のノズル密度をアレイ状に設けることにより、使用中における基板に向かうガス流の一様性が向上すると共にプラズマを基板に対して一様に平べったくすると共に付形して比較的広い領域にわたって高い速度で一様なダイヤモンド膜形成を達成することができる。また、ノズルアレイの領域がノズル出口自体の領域用ではなくノズル相互間のスペースで構成されるよう比較的小さな面積のノズルを提供することが有用であることが判明した。したがって、ノズル入口アレイの面積に対して比較的多数のノズル密度を提供することが有利であることが分かっているが、ノズル入口の面積を全体としてのノズルアレイの面積で除算して得られる比が小さいアレイを提供することが有利であることも又判明した。小さなノズルは、高速で差し向けられるガス流を提供する上で有利であることが判明した。しかしながら、比較的広い領域にわたってダイヤモンド膜の一様な析出が得られるよう比較的広い領域にわたって比較的一様なガス流を提供することも又望ましい。したがって、比較的小さな入口ノズルサイズとかかるノズルの比較的大きな密度の組み合わせが高速で差し向けられるガス流と比較的広い領域にわたるガス流の一様性とのバランスを達成することが有利であることが分かった。上述した知見に照らして、プラズマチャンバの中心軸線に対して実質的に互いに平行に又は末広がりの向きで設けられた少なくとも6つのガス入口ノズルを含むガス入口ノズルアレイを提供することが有利であることが判明した実質的に平行という表現は、完全な平行構成の少なくとも10°以内、5°以内、2°以内又は1°以内であることを意味する。好ましくは、ガス入口アレイは、ノズル0.1個/cm2よりもはるかに大きいガス入口ノズル個数密度を有し、ガス入口ノズル個数密度は、垂線がプラズマチャンバの中心軸線に平行に位置する平面上にノズルを投影し、そしてこの平面上のガス入口個数密度を測定することによって測定される。さらに、ガス入口ノズルアレイは、10をはるかに超えるノズル面積比を有するのが良く、ノズル面積比は、垂線がプラズマチャンバの中心軸線に平行に位置する平面上にノズルを投影し、この平面上におけるガス入口ノズルアレイの全面積を測定し、これをノズルの全個数で除算して各ノズルと関連した面積を与え、そして各ノズルと関連した面積を各ノズルの実際の面積で除算することによって測定される。上述の構成例は、有利に提供される4つの次の重要な特徴、即ち、i比較的多数のガス入口ノズルがもうけられているという特徴最も簡単な実施形態では、6つのノズルが六角形配列状態で配列されるが、好ましくは、これよりも多くのノズルが或る特定の用途について提供される、iiノズルの向きは、実質的に平行又は末広がりであるべきであるという特徴、iiiガス入口ノズル個数密度が高いことが必要であるという特徴少なくともノズル0.1個/cm2であるが、好ましくは、或る特定の用途についてはこれよりも多い及びiv各ノズルの実際の面積に対する各ノズルと関連した面積の比が高いことが必要であるという特徴即ち10個であるが、好ましくは或る特定の用途についてはこれよりも多いを有する。これら4つの特徴を備えたガス入口ノズルアレイを利用すると、基板に向かって流れるプロセスガスの比較的中実のカーテンを形成することができるということが判明した。中実という用語は、複数の個々のガス流がこれらを基板に向かって流れるガスの単一の一様な塊に近似させることができるよう密集している状態を意味する。中実ガス流は、個々のガス流の高密度カーテン又は本質的に連続した半径方向に一様なプロセスガス流を含むのが良い。ノズルは、個々のガス流を基板に向けるが、望ましくない乱流を生じさせるよう基板の前で互いにそれほど相互作用することがないように構成されるのが良い。個々のガス流は、基板に向かって流れるガスの単一の栓プラグを形成するよう合体することができるが、これら個々のガス流は、基板上で互いにかなり交差するようには構成されていない。これは、ガス流の層流を生じさせ、乱流を阻止し又は少なくとも減少させる良好なガス流特性を提供する上で有利である。かかる構成例は、比較的広い領域にわたって比較的一様なガス流を提供することができる。さらに、かかる構成例は、ガスの大部分又は好ましくは実質的に全てが基板に向かう方向に流れると共にチャンバ内で再循環するガスが減少し又は好ましくは実質的にゼロである状態でチャンバの底部に設けられた出口から流れ出るようなガス同伴を減少させることができる。ガス同伴を阻止することによって、活性化プラズマ領域中の種の濃度が入口ノズルを通って噴射されるガスの濃度の直接的な制御によって制御可能であることが判明した。さらに、ガスがプラズマチャンバ内で再循環する可能性を制限することによって、比較的大面積のプラズマが形成された場合であってもチャンバの壁を汚染する恐れを最小限に抑えることが可能である。すなわち、密に間隔を置いて位置する高速ガス流の高い密度は、ガスが対流により入口ノズルに向かって流れて戻るのを阻止するよう機能すると共にプラズマ放電に加わる圧力の比較的一様な分布を可能にし、それによりプラズマ放電を均一な仕方で平らにして極めて広い面積の且つ平らで均等なプラズマを非常に高い流量で達成できるようにする可能性が実現できる。例えば、平べったい基板形態の場合、基板に実質的に垂直な方向に基板に向かって伝搬してガス入口と基板との間に位置するプラズマ放電に当たるガスの実質的に一様なカーテンを提供するよう基板に実質的に垂直な方向に差し向けられた高密度の入口ノズルを有するガス入口形態を提供することが有利であることが判明した。かかる構成例は、プラズマ放電を平らにして基板表面に近接して位置する活性化ガス種の濃度を増大させることが判明した。さらに、高密度のノズルによって形成されるガスの実質的に一様なカーテンは、米国特許出願公開第2010/0189924号明細書において示唆されているように入口ノズルを内方に整列させることによってプラズマを側方に過度に制限することなく、広い領域にわたって対流による運搬によってプラズマから基板への反応性ガス種の実質的に一様な被着を可能にすることが判明した。幾つかの構成例では、実際には、一様なダイヤモンド膜形成を達成するためにガス入口ノズルのうちの少なくとも幾つかを末広がり形態で外方に角度をなし又は傾けることが有利であることが判明した。例えば、1つの中央ノズル及び末広がりのガス流を形成するために差し向けられたこの周りの6つのノズルが設けられるのが良い。この構成例は、非平面状基板を利用する場合に特に有用であることが判明した。一構成例では、凸状の基板は、側縁部分よりもガス入口構造の方により近い中央部分を備える。この場合、末広がりノズルは、プラズマを基板の側縁部分に向かってプラズマをぐるりと押して凸状基板上に比較的一様なダイヤモンド膜形成を達成するのを助ける上で有用である。かかる構成例は、非平面状ダイヤモンド膜を形成するのに有用である。上述の説明の明記するところによれば広い領域にわたって且つ/或いは非平面状基板上に一様なダイヤモンド膜形成を達成するために少なくとも6つのガス入口ノズルを設けるのが良いが、或る特定の用途に関し、多くの用途にとってガス入口ノズルの極めて大きく且つ高密度のアレイが有利であることが判明した。例えば、或る特定の用途では、7個、9個、10個、15個、20個、30個、40個、60個、90個、120個、150個、200個、300個、500個、700個、1000個、1200個、1500個以上のガス入口ノズルを有するガス入口形態を提供することが好ましい場合がある。特に好ましい構成例は、ガス入口ノズルの密集アレイを有し、例えば、ガス入口ノズルの六角形密集アレイが広い領域にわたって且つ高い析出速度で一様なダイヤモンド膜形成を達成する上で特に有利であることが判明した。したがって、7個、19個、37個、61個、91個、127個、169個、217個、271個、331個、397個、469個、547個、631個、721個、817個、919個、1027個、1141個、1261個、1387個、1519個以上のノズルを有する六角形密集ノズル形態が好ましい構成例を提供することができる。図3は、ガス入口ノズルアレイ124の平面図である。このアレイは、ガス入口ノズル126の六角形密集アレイから成る。このアレイは、ノズル0.1個/cm2よりもはるかに大きいガス入口ノズル個数密度を有し、ガス入口ノズル個数密度は、垂線がプラズマチャンバの中心軸線に平行に位置する平面上にノズルを投影し、そしてこの平面上のガス入口個数密度を測定することによって測定される。ガス入口ノズル個数密度は、このように測定される。というのは、アレイは、必ずしも平面内に配置されている訳ではないからである。例えば、アレイは、湾曲し又は垂線がプラズマチャンバの中心軸線に平行に位置する平面に対して角度をなした又は傾けられた壁に設けられる場合がある。しかしながら、図示の実施形態では、注目されるように、アレイは、垂線がプラズマチャンバの中心軸線に平行に位置する平面内に設けられる。ガス入口ノズルアレイ124は、10をはるかに超えるノズル面積比を有するのが良く、ノズル面積比は、垂線がプラズマチャンバの中心軸線に平行に位置する平面上にノズルを投影し、この平面上におけるガス入口ノズルアレイの全面積Aを測定し、これをノズルの全個数で除算して各ノズルと関連した面積を与え、そして各ノズルと関連した面積をノズルの実際の面積aで除算することによって測定される。ノズルが互いに異なる面積を有する場合、面積aについて平均ノズル面積を用いるのが良い。ガス入口アレイの全領域Aがアレイ中のノズルの外側リングに属するノズルの各々の中心を通る線によって描かれる場合、ノズルの外側リングと関連した領域の半分は、この領域の外側に位置することになることが注目されよう。これは、ノズルの全個数を計算する場合に外側リングのノズルの個数を2で除算して是正でき、次にこの是正された値を上述の計算で用いると、各ノズルと関連した面積を正確に計算することができる。各ノズルの実際の面積は、アレイに属する全てのノズルの実際の面積を合計し、これをアレイに属するノズルの全個数で除算することによって平均ノズル面積として計算されるのが良い。変形例として、ノズルが全て同一の面積を有している場合、単一のノズルの面積を各ノズルの実際の面積として使用しても良い。各ガス入口ノズル126の外径は、0.1mm~5mm、0.2mm~3.0mm、2.0mm~3mm、0.2mm~2mm、0.25mm~2mm又は0.25mm~1.5mmであるのが良い。ガス入口ノズルの直径は、ノズルを通ってノズルからプラズマチャンバ102中に噴射される個々のガス流の良好な層流を達成するよう設定されるのが良い。ガス入口ノズル126の寸法は又、ガス噴射のためのレイノルズ数Reにも影響を及ぼす。レイノルズ数は、ガス流中で働く慣性力と粘性力の比の尺度を与え、その結果、所与の流れ条件の場合にこれら2つの種類の力の相対的重要度を定量化する無次元数である。レイノルズ数は、互いに異なる流れ方式、例えば層流又は乱流を特徴付けるために使用できる。層流は、粘性力が支配的である低いレイノルズ数の場合に起こり、滑らかで一定の流体の動きによって特徴付けられ、乱流は、高いレイノルズ数で起こり、慣性力によって支配され、慣性力は、無秩序渦、渦流及び他の流れ不安定性を生じさせる傾向がある。本発明の或る特定の実施形態によれば、乱流を最小限に抑えるには低レイノルズ数で作用することが好ましい。少ない数の大径のノズルと比較して小径のノズルのアレイを提供した場合の作用効果は、レイノルズ数を減少させることにあるガス流の平均速度が維持される場合。これは、粘性力が働くのと比較して、ガス噴射の慣性成分を減少させる。したがって、ガス入口ノズル126の寸法がガス噴射の場合、100以下、80以下、50以下、30以下、20以下、10以下、5以下、3以下、2以下又は1以下のレイノルズ数を与えるよう選択される。実際には、レイノルズ数は、0.1以上であるのが良い。レイノルズ数に関する代表的な作動範囲は、利用される特定のノズル入口アレイに応じて、1~20であるのが良い。図4は、図2及び図3に示されているガス入口ノズルアレイ124の一部分の縦断面図である。図示の構成例では、各ガス入口ノズル126は、第1の直径d1を備えた入口部分134及び第2の直径d2を備えた出口部分136を有し、第1の直径d1は、第2の直径d2よりも大きい。かかる構成は、低レイノルズ数方式で作用する上で有利である出口部分の微細なボアが良好なガス流れ特性を達成するために最小長さで形成されることが必要であるに過ぎないので有利であると言える。したがって、良好なガス流れ特性を達成するのに必要な最小長さよりも大きい壁厚さの場合、壁厚さの残部を大きな直径に穴あけにより広げるのが良い。例えば、入口部分134は、長さl1を有するのが良く、出口部分136は、長さl2を有するのが良く、l1とl2の合計は、壁厚さに等しい。さらに、この設計は、先細のノズルプロフィールにより放物線速度プロフィールが迅速に生じるので、すっきりした層流を達成するのを助ける。当然のことながら、長さに沿って一定の直径を有するのが良く又は連続して変化するテーパを有するのが良い単一の連続ボアのみから成るガス入口ノズルをガス入口ノズルアレイの壁部分に設けることも又可能である。これまで、図1~図4に示されている実施形態を参照して本発明を説明した。しかしながら、本発明の範囲内で種々の改造を行うことができるということが想定される。例えば、本発明の或る特定の実施形態は、上述したようなガス入口ノズルのアレイに関する1つ又は2つ以上の一般的な設計原理に適合することができる。アレイ中の各ノズルは、プラズマチャンバの中心軸線から遠ざかるその側方間隔半径によって特徴付け可能である。中央ノズルは、もしこれが存在する場合、プラズマチャンバの中心軸線に沿って下に設けられるのが良い。同一半径の中心が中心軸線状に位置したリング上に位置するノズルは、中央ノズルに関して周期的な回転対称を示すのが良い。ただし、回転角度は、ノズルの互いに異なるリングに関して様々であって良い。中心軸線から特定の半径のところに位置したノズルは、中心軸線に平行であっても良く、或いはこれから広がっていても良い。任意特定の半径のところのノズルは、小さな半径上に位置した任意のノズルと少なくとも同じほど末広がりであるのが良い。だからと言って、この原理に従わず又は先細の角度をなして差し向けられている少数のノズルが許容されないという訳ではない。ノズルは全て、或る半径Rpまで中心軸線に平行に保持されるのが良く、そして、ノズルが配置されている最大半径Rmまで末広がり状態になるよう始まるのが良い。RpとRmとの間の領域では、ノズルの広がり度は、半径の関数として変化するのが良く又は末広がり角度が固定されても良い。ノズルの間隔は、これらノズルが挿通状態で現れる表面全体にわたって一様であるのが良い。好ましくは、ノズルは、一貫した幾何学的形状の構成、最も好ましくは六角形アレイの状態である。理論によって束縛される訳ではないが、かかる構成は、個々のノズルからのガスジェットが先細になってこれらの速度プロフィールが良好に合致されるので、有利である。これにより、ガスジェットは、妨害が殆どない状態で又は全くない状態で収斂することができる。変形例として、ノズルの間隔は、半径と共に増大するのが良く、その結果、ノズルの密度は、アレイの外縁に向かって減少する。ノズルは、別々のリングの状態に配置されても良く、隣接のリング内に位置するノズルの位置に明らかな相関は殆どない。確かに、幾分かの程々に一様なノズル平均密度を提供して適度な性能を実施して本発明の利点のうちの幾つかを実現するランダムなノズルアレイを提供することが可能である。ただし、最善の構成は、規則的なアレイの構成である。各ノズルの直径は、オプションとして、特に大きなノズルアレイ例えば、100個を超えるノズルの場合又は少なくとも特にかかるアレイ中のノズルの大部分について同一である例えば、ガス入口ノズルのうちの少なくとも50、少なくとも60、少なくとも70、少なくとも80又は少なくとも90は、同一の直径を有する。ノズルを全て垂線が中心軸線に平行に位置する平面上に投影して、特に大きなノズルアレイ例えば、100個を超えるノズルの場合のノズルアレイ中のノズルの密度は、ノズル個数/cm2で表して、例えば、0.1以上、0.2以上、0.5以上、1以上、2以上、5以上又は10以上であり且つ100以下、50以下又は10以下である。ノズルを全て垂線が中心軸線に平行に位置する平面上に投影して、アレイ中のノズルの全面積即ち、アレイ中の各ノズル出口の面積の合計は、mm2で表して、1~5000、5~3000、10~3000、20~2750、30~2750又は50~2700であるのが良い。ノズルが間隔を置いて設けられているガス入口ノズルアレイの全面積は、mm2で表して、100~15000、200~15000、400~10000、800~10000又は1000~8000である。ノズルの実際の全面積及びアレイの全面積は、アレイ中に設けられるノズルの個数及びこれらノズルが分布して配置される面積この面積は又、成長させるべきCVDダイヤモンドの面積に依存するであろうで決まるであろう。例えば、単純な6個のノズルから成るアレイは、2~3mmのノズル直径、20~50mm2の全ノズル面積及び約450mm2の全アレイ面積を有するのが良い。これとは対照的に、91個のノズルから成るアレイは、約0.5mmのノズル直径、約18mm2の全ノズル面積及び約1000mm2の全アレイ面積を有するのが良い。さらに又、1519個のノズルから成るアレイは、0.25~1.5mmのノズル直径、75~2700mm2の全ノズル面積及び約8000mm2の全アレイ面積を有するのが良い。全ノズル面積/ノズルアレイ面積の比は、好ましくは、相対的に小さいことが必要であり、例えば、0.5以下、0.35以下、0.3以下、0.2以下、0.1以下、0.05以下、0.02以下、0.01以下又は0.007以下であるべきである。全ノズル面積/ノズルアレイ面積の比は、0.001以上、0.004以上、0.007以上、0.01以上又は0.02以上であるのが良い。提供される実際の比は、アレイ中に設けられているノズルの個数及びCVDダイヤモンドが成長させられるべき面積で決まる。例えば、簡単な6個のノズルから成るアレイは、0.05~0.1の比を有するのが良く、9個のノズルから成るアレイは、約0.007の比を有するのが良く、721個のノズルから成るアレイは、0.004~0.2の比を有するのが良く、1519個のノズルから成るアレイは、0.01~0.35の比を有するのが良い。ノズルアレイの面積と基板の成長面のアレイの面積の比は、0.005~2、0.1~1.5、0.5~1.25、0.8~1.1又は0.9~1.1であるのが良い。多数の例えば、100個を超え、500個を超え又は1000個を超えるノズルから成るアレイの場合、このアレイの面積は、成長面の面積に実質的に等しいように設定されるのが良い。これよりも少ない数のノズルを含むアレイの場合、アレイの面積は、好ましくは、基板の成長面の面積よりも小さい。ノズルの全てを垂線が中心軸線に平行に位置する平面上に投影して、ノズルアレイの全面積πRm2をノズルの全個数で除算した値は、各ノズルと関連した面積を与える。各ノズルの関連面積を各ノズルの実際の面積で除算して得られる比は、好ましくは、10以上、30以上、100以上、300以上、1000以上又は3000以上且つ100000以下、30000以下又は10000以下である。本発明の実施形態の提供する入口ノズル形態では、基板に向かうプロセスガスの比較的一様な流れを保証し、かくしてダイヤモンド膜一様性を向上させ、ノズルを通るガス流と比較してガス同伴を比較的少なくし、かくしてプラズマの化学的性質の制御を向上させ、ダイヤモンド膜形成のための基板の近くの関心のある領域の外側でのプラズマ形成の恐れを低くし、プラズマ穴あけの恐れを低くし、かくしてガス流の高い速度を可能にし、かくして潜在的に広い領域にわたる一様なダイヤモンド膜形成速度を増大させることができ、ノズルは、高いガス流速及び適当な作業圧力で配向状態のガス流を提供するよう構成され、拡散又は対流によって反応器の壁に向かって流れる反応種の恐れを低くし、かくして使用中における汚染を減少させると共にダイヤモンド膜純度を向上させ、プラズマチャンバ内でアークを発生させないで高いガス流量及び作業圧力を利用することができ、それにより高い電力密度を達成することができ、それにより成長速度の増大及びCVDダイヤモンド製品の品質の向上が容易になる。例えば頂部及び底部という用語は、本明細書においては、プラズマ反応器を説明する際に用いられるが、反応器を逆さまにして使用にあたりガス流を上向きの方向にすることが可能である。したがって、頂部及び底部という用語は、互いに相対的な反応器コンポーネントの配置場所を意味しており、必ずしも、地球に対するこれらの配置場所を意味するものではない。標準的な使用において、ガス流は、下向きの方向であり、従って、ガス入口ノズルアレイからのガス流は、重力の作用を受けて下方に流れる。しかしながら、反応器を逆さまにしてガス入口ノズルアレイからのガス流が重力に抗して上方に流れるようにすることが可能である。逆さまの向きでは、ガス流は、主要な熱的駆動対流かかる対流は、逆さまの構成では基板の下に位置するプラズマ中に発生する多量の熱に起因して上向きの方向であるに平行であろう。この逆さまの構成は、或る特定の用途については幾つかの利点を有する場合がある。また、注目されるべきこととして、図1及び図2に示されているマイクロ波プラズマ反応器は、プラズマチャンバ内に設けられた別個の基板ホルダを有するが、基板ホルダは、プラズマチャンバの底部によって形成されるのが良い。基板ホルダという用語は、かかる変形例を含むものである。さらに、基板ホルダは、直径が基板と同一である図示のように又は基板よりも大きい平坦な支持面を有するのが良い。例えば、基板ホルダは、チャンバ底部により形成された広い平坦な表面又は基板底部上に設けられた別個のコンポーネントを形成するのが良く、基板は、平坦な支持面の中央領域上に注意深く位置決めされるのが良い。一構成例では、平坦な支持面は、基板を位置合わせし、オプションとしてこれを保持する別の要素、例えば突出部又は溝を有するのが良い。変形例として、基板ホルダは、基板を載せる平坦な支持面を提供するに過ぎないようかかる追加の要素が設けられなくても良い。ガス入口アレイの種々の改造例を想到できる。例えば、ガス入口アレイは、互いに異なるノズルを通って互いに異なるガス組成物を運搬するよう構成されているのが良い。さらに、複数個のガス入口ノズルは、非一様な間隔を有しても良く且つ/或いは非一様なノズル直径を有しても良い。これは、有利な場合がある。というのは、種々のガスが種々の流れ特性を有し、従って、特定の原料ガスの噴射のためにノズルの各々又はノズル群を最適化することができるからである。この場合、混合キャビティは、原料ガスの混合を阻止するよう分離されると共に関連原料ガスを噴射するよう特別に構成されている1つ又は2つ以上のノズルに各原料ガスを差し向けるよう構成されるべきである。例えば、1つ又は2つ以上の中央ノズルは、炭素及びドーパント含有ガス種及びオプションとして水素ガスを噴射するよう構成されても良く、他方、複数個の外側ノズルが炭素及びドーパント含有ガス種をほとんど含まず又は全く含まない状態で水素を噴射するよう構成されても良い。かかる構成は、炭素及びドーパント含有ガス種による反応器の汚染を阻止し又は少なくとも減少させることができる。入口ノズルが一体に形成された金属製ハウジングの提供に代わる手段は、プラズマチャンバの上側部分に設けられ又はプラズマチャンバの中央部分内で基板の近くに設けられた中央領域を覆って延びるマイクロ波窓にノズルを形成することである。例えば、マイクロ波は、入口ノズルが一体に形成されたマイクロ波窓材料例えば、石英のプレートを介してチャンバ中に結合されるのが良い。かかる構成例では、本発明の実施形態としてのガス入口ノズルアレイにより生じる高速層流は、プラズマをマイクロ波窓から遠ざけたままにするのを助ける。高速ガス流を用いた結果として、噴射ノズル及びマイクロ波窓の近くに付着する汚染要因物が少なくなり、従って汚染要因物が基板上に落下して問題、例えば黒色スポット、ケイ素取り込み、混入及びCVDダイヤモンド材料中の欠陥形成を生じさせる核を生じさせるという問題が減少する。各ノズルは、好ましくは、程々の作業圧力で十分なガス流量又は体積を通すことができるのに十分大きな直径のものである。したがって、ノズルは、小さすぎてはならず、このサイズに関する制限により、ノズルアレイの領域にわたって提供できるノズルの密度が制限される。これとは逆に、各ノズルは、良好な流れ特性を備えた配向度の高いガス流を達成するのに十分小さいものであるべきである。したがって、各ガス入口ノズルの直径は、好ましくは、0.1mm~5mm、0.2mm~3.0mm、2.0mm~3mm、0.2mm~2mm、0.25mm~2mm又は0.25mm~1.5mmである。ノズルのアレイは、好ましくは、それ自体チャンバの中心軸線に対して回転対称である表面中に形成される。この表面は、平らであっても良く、或いは、この表面は、好ましくは幾分滑らかに変化する仕方で湾曲していても良い。好ましくは、この平面は、特に多くのノズルアレイ例えば、100個以上のノズルについて又は特にかかるアレイ中の大部分50を超えるノズルについては平らであるのが良い。ノズルの位置する表面は、好ましくは、基板に程々に近く、中央ノズル又は中心軸線がノズルの第1のリングの平面と交差する場所からの距離Dcが6Rs以下、4Rs以下又は2Rs以下であり、Rsは、基板又は基板ホルダの半径である。好ましくは、中央ノズル又はノズルの第1のリングを定める平面は、少なくとも、中心軸線から出るノズルの次のリングにより定められる平面とほぼ同じほど近く又は幾つかの構成例では、好ましくはこれよりも近い。オプションとして、ノズルの外側リングを定める平面も又、基板から6Rs以下、4Rs以下又は2Rs以下のところに位置する。ノズルの構成は、以下に説明する3つの例示の形態のうちの1つに当てはまると考えることができる。ただし、実際には、3つの例示の形態は全て、考えられる形態の連続範囲に沿って位置する。第1の例示の形態は、少なくとも1つの中央ノズル具体的に言えば、1つだけ及びかかる中央ノズルの周りに設けられた少なくとも6つのノズルより具体的に言えば、6つのノズルを含む少なくとも7つのノズルを有する形態であり、この場合、周りの6つのノズルは、回転対称パターンを形成し、互いに平行であるかチャンバの中心軸線から末広がりになっているかのいずれかである具体的に言えば、これから末広がりになっている。この形態は、本発明に従って複数個のノズルを提供した場合の利点を得る一方で、比較的少ない数のノズルに制限し、ノズルアレイの二次加工を単純化し、追加の要素、例えば互換性のあるノズルボアの使用を単純化して種々の用途及び流量に合わせてノズル直径を変化させようするものである。この技術は、特にホウ素のドーピングを含むプロセスに関して単一のノズルよりも析出の面で実質的に高い一様性を達成することができる。第2の例示の形態は、プラズマチャンバの中心軸線に本質的に全て平行であり且つ半径Rpまで幾分規則的なアレイをなして設けられたノズルの中央ディスクを含み半径Rpの外側には、ノズルアレイのエッジを軟化する広がり度が漸増しているノズルの1つ又は2つ以上のリングが設けられている。この形態は、上述の実施例及び以下に説明する実施例から得られる利点のバランスを取ろうとするものである。第3の例示の形態は、Rp=Rmであり、ノズルの全て又は実質的に全てが中心軸線に平行な形態である。理想的には、ノズルは、密集六角形アレイの状態に位置し、ノズルアレイの最大半径Rmは、基準Rm×FmがRs以上であるという条件を満たし、この式において、Fmは、好ましくは、0.5以上、0.6以上、0.7以上、0.8以上、0.9以上又は1以上であり且つ好ましくは1.5以下、1.3以下、1.2以下又は1.1以下である。この形態は、ノズルを含む表面から基板までの流れの高密度の柱を提供し、この流れの高密度の柱は、基板全体を覆い且つチャンバ内の既存のガスの相互混合を本質的になしにすることができ、その結果、チャンバの周辺領域には幾分かの対流が存在する場合があるが、基板の前にはちょうど噴射したばかりのガス新鮮ガスだけが存在する。上述の設計上の基準は、以下に説明する或る特定の分野にとって1つ又は2つ以上の利点を提供することができる。基板に対するプラズマの位置及び一様性は、全流量を最適化することによって容易に最適化できる。基板に向かうプロセスガスの中実ガス流は、プラズマ領域全体にわたって実質的に一様な圧力を及ぼすことができる。ノズルアレイと基板との間の中実ガス流の外側に位置する最小限のガス流に起因して、壁汚染要因物は、析出用のガス流には入らず、従って、析出ダイヤモンドの純度は、本質的に壁汚染要因物とは無関係である。これは、反応器内の壁又は他の表面に由来する場合のある疑似汚染要因物、例えばケイ素及び窒素を減少させる。これは又、ホウ素ドーピングのために従来用いられたシステム中の高純度ホウ素を含まない層の被着を可能にし、かくして、例えばホウ素含有層及び次にホウ素を含まない層の連続被着を可能にする。これは又、大がかりな同位体制御を可能にし、この場合も又、互いに異なる同位体組成物の層を連続プロセスか別々の又は不連続プロセスかのいずれかで正確に被着させることができる。さらに、中実ガス流は、活性化ガスがプラズマチャンバ内で再循環してノズルを含む表面に接触することがないようにし、その結果、この表面は、被着物又は堆積物のないままである。これにより、かかる被着物が散らばって自由になって基板上に押し付けられる恐れが回避され、かかる被着物は、欠陥成長の源である場合がある。さらに又、高密度ガス流の中実ガス流を提供することによってプラズマチャンバ内におけるガス再循環を最小限に抑えることにより、ノズルをプラズマ活性化種によって侵食される場合のある材料、例えば石英プレートに形成することができ、この場合、石英プレートは、侵食状態又は被覆状態にはならない。ノズルを提供するかかる石英プレートをマイクロ波電力の空胴への入口箇所としても使用でき、その性能は、被膜の形成によっては低下しない。ガスがノズルを通って導入されるマイクロ波空胴の端は、基板が空胴の遠位領域内に位置した状態でマイクロ波が導入される領域の近くに位置することが有利である。プロセスガス組成及びドーパント取り込みに対するガス流の影響先のセクションで説明したガス入口形態を有するマイクロ波プラズマ反応器を用いることによって、合成CVDダイヤモンド膜中へのドーパント取り込みレベル及び分布に関して高レベルの制御を達成することが可能である。かかる制御を達成するためには、ドーパント含有ガスがガス入口を通って送られたプロセスガス中に適当な濃度で提供されなければならず、しかもプロセスガスの流量は、高くなければならない。したがって、本発明の一観点によれば、プロセスガスは、0.01ppm以上の濃度の少なくとも1つのドーパントを含み、プロセスガスは、毎分500標準cm3以上の全ガス流量で成長面領域に向かって噴射される。ドーパントは、気体の形態で提供される窒素、ホウ素、ケイ素、硫黄、燐、リチウム又はベリリウムのうちの1つ又は2つ以上を含むのが良い。ドーパントは、意図的に所望の濃度でプロセスガス中に添加されると共にドーパントをプラズマ反応器チャンバ内に所望のレベルで維持するよう制御されるのが良い。プロセスガス中に提供されるドーパントの性状及び濃度は、所望の製品に応じて様々であろう。例えば、合成CVDダイヤモンド材料中に金属伝導を達成するためには、プロセスガス中に高濃度のホウ素含有ガス、例えばジボランを提供することが必要である。これとは対照的に、半導体としての性質をもつ合成CVDダイヤモンド材料を得るためには、プロセスガス中に低濃度のホウ素が必要である。低いホウ素濃度は又、魅力的な青色の輝きをもつ宝石を達成するのに利用できる。変形例として、窒素ドーパントの濃度及び分布は、例えば量子用途に適した合成CVDダイヤモンド材料を達成するよう制御可能である。例えば、検出及び情報処理用途向きに光学的に取り込むことができるNV欠陥を形成する比較的低く且つ一様な窒素濃度を有する合成CVDダイヤモンド材料が提供される。例えば、少なくとも1つのドーパントは、0.01ppm以上、0.05ppm以上、0.1ppm以上、0.3ppm以上、0.5ppm以上、0.7ppm以上、1ppm以上、3ppm以上、5ppm、10ppm以上、20ppm以上、50ppm以上、100ppm以上、200ppm以上、300ppm以上、500ppm以上、700ppm以上又は1000ppm以上の濃度でプロセスガス中に気体の形態で提供されるのが良い。プロセスガス中のドーパント及び炭素の濃度は、ドーパント濃度/炭素濃度の比が1×106以上、10×106以上、100×106以上又は1000×106以上であるようなものであるのが良い。ドーパント濃度は、ドーパント及び炭素原子を含む考えられる互いに異なる分子ガス種を考慮に入れてドーパントの原子濃度として示され、例えば、ホウ素含有ガスドーパント種が2つのホウ素原子、例えばジボランを含む場合、プロセスガス中のジボランの濃度を2倍にすると、ホウ素の原子濃度が得られる。1つ又は2つ以上のドーパントが制御された仕方で別個にプラズマチャンバ中に噴射されても良く、或いは、プラズマチャンバ中への制御された状態での噴射前に1つ又は2つ以上の原料プロセスガスに添加されても良い。或る特定の用途に関し、窒素ドーパントを実質的にゼロにすることが望ましい場合があり、これに対し、或る特定の他の用途では、実質的に窒素ドーパントだけにすることが望ましい場合がある。したがって、少なくとも1つのドーパントは、ホウ素、ケイ素、硫黄、燐、リチウム及びベリリウムのうちの1つ又は2つ以上を含むのが良く、プロセスガスは、0.3ppm未満の窒素を含み又は微量のバックグラウンド不純物以外には実質的に窒素を含まず、即ち、窒素が意図的には添加されず、或いは、0.3ppm以上の濃度で窒素を含み、プロセスガスは、0.01ppm未満のホウ素、ケイ素、硫黄、燐、リチウム及びベリリウムを含み又はこれらドーパントのうちのどれも含まず、即ち、窒素だけが意図的にドーパントとしてプロセスガス中に添加される。ガス入口を通って送られる全流量は、毎分500標準cm3以上、750標準cm3以上、1000標準cm3以上、2000標準cm3以上、5000標準cm3以上、10000標準cm3以上、15000標準cm3以上、20000標準cm3以上、25000標準cm3以上、30000標準cm3以上、35000標準cm3以上又は40000標準cm3以上であるのが良い。ガス入口を通って送られる全ガス流量は、利用される特定のガス入口形態に応じて、毎分60000標準cm3以下、50000標準cm3以下、30000標準cm3以下、20000標準cm3以下又は10000標準cm3以下であるのが良い。例えば、或る特定のノズルアレイに関し、代表的な作業流量は、所望の成長速度、成長面積及び標的ドーパント濃度に応じて、毎分500~40000標準cm3、1000~40000標準cm3又は2500~40000標準cm3であるのが良い。ガス入口を通って送られる全ガス流量は、好ましくは、基板面積の1cm2即ち、基板の成長表面積当たり3標準cm3以上、10標準cm3以上、20標準cm3以上、50標準cm3以上、100標準cm3以上、200標準cm3以上、500標準cm3以上又は1000標準cm3以上であり且つ基板面積の1cm2当たり50000標準cm3以下、20000標準cm3以下、10000標準cm3以下又は5000標準cm3以下である。基板面積は、有効析出領域として定義でき、半径Rsは、反応器内で達成される。これは、基板例えば、単一基板上の多結晶ダイヤモンド成長の場合若しくは基板キャリヤ例えば、基板キャリヤが複数個の個々の基板から成る単結晶ダイヤモンド成長の場合又は個々の基板を載せることができる例えば、固定されていないコンポーネントの被覆のためテーブルの直径に対応しているのが良い。高速の軸方向に差し向けられたガス流を用いて動作することにより、従来可能であったドーパント取り込み量よりも多量のドーパント取り込みが可能になることが判明した。加うるに、特に多数の入口ノズルを用いる場合、軸方向に差し向けられたガス流構成を用いると共に高速のガス流で動作すると、広い領域にわたって単結晶合成CVDダイヤモンド材料と多結晶合成CVDダイヤモンド材料の両方の中へドーパント、例えばホウ素を一様に取り込むことが可能である。オプションとして、プラズマ反応器内のドーパントの原子分圧は、2300~2600MHzのマイクロ波周波数では、20Pa以上、100Pa以上、200Pa以上、400Pa以上、800Pa以上、1200Pa以上若しくは1600Pa以上であり、800~1000MHzのマイクロ波周波数では、10Pa以上、50Pa以上、100Pa以上、200Pa以上、400Pa以上、600Pa以上、800Pa以上若しくは1000Pa以上であり、400~500MHzのマイクロ波周波数では、5Pa以上、25Pa以上、50Pa以上、100Pa以上、200Pa以上、300Pa以上、400Pa以上若しくは500Pa以上である。プラズマ反応器内のドーパントの原子分圧を増大させると、高レベルのドーピングを達成するよう合成CVDダイヤモンド材料中に取り込まれるドーパントの濃度を増大させることができるということが判明した。この場合、ドーパントの分圧は、ガス種を含むドーパントの分圧にガス種を含むドーパントの分子1個当たりのドーパント原子の数を乗算して計算される。オプションとして、プロセスガス中の炭素含有ガスの流量は、5sccm以上、10sccm以上、15sccm以上、20sccm以上、30sccm以上又は40sccm以上である。炭素含有ガスの流量を増大させると、固相のドーパント、例えばホウ素の取り込みが増大することが判明した。図5は、合成CVDダイヤモンド膜の抵抗率とホウ素濃度との関係を示すプロット又はグラフ図である、約4×1020cm3のホウ素濃度で金属伝導に達している。図6は、単一の軸方向に差し向けられたガス入口ノズル及び2150MHzのマイクロ波周波数を用いてホウ素取り込み量が反応ガスH2中の5CH4中のホウ素の量の関数としてどのように変化するかを示すプロット又はグラフ図である。約600sccmの全ガス流量を利用し、ホウ素含有種をガス層中に導入し、それにより反応ガス中のホウ素濃度が約4×1019cm3までホウ素取り込みの線形増加を行った。しかしながら、反応ガス中のホウ素をこれ以上増大させても、SIMSを用いて推定してホウ素取り込みに対してそれ以上の著しい影響が生じなかった。赤色の円に入った点によって示されているような所望の金属伝導方式固相の約4×1020cm3ホウ素原子が、ガス流速を増大させるよう高い全ガス流量を維持しながらガス入口ノズル直径を減少させることによってのみ達成された。図7及び図8は、合成CVDダイヤモンド材料中の固体ホウ素濃度に対する炭素及びホウ素含有ガス流の相対的依存性を示している。或る特定のプロセス条件2mm入口ノズル直径、2.75kWマイクロ波発生器電力、2450MHzというマイクロ波周波数及び90トルプロセス圧力を含むを固定したままの状態で実験を行った。固定されたホウ素含有ガス流の場合であって炭素含有ガス流を増量すると、二次イオン質量分析計SIMSにより測定される固体ホウ素濃度は、図7に示されているように2×1020cm3から3×1021cm3に増大する。これに対応して、合成ホウ素ドープCVDダイヤモンド材料の抵抗率は、8.6×102Ω‐cmから7.7×104Ω‐cmまで減少した。さらに、固定された炭素含有ガス流の場合であってホウ素有ガス流を増量すると、二次イオン質量分析計SIMSにより測定される固体ホウ素度は、図8に示されているように2×1020cm3から2×1021cm3に増大する。これに対応して、合成ホウ素ドープCVDダイヤモンド材料の抵抗率は、1.9×102Ω‐cmから1.1×103Ω‐cmまで減少した。圧力、電力密度及び基板温度上述したことに加えて、上述したようにガス入口を提供することにより、プラズマチャンバ内でのアーク発生が生じることなく、高いガス流量及び作業圧力をプラズマチャンバ内で利用することができることが判明した。流量及び作業圧力を高くすれば電力密度を高くすることができ、これは、反応性プラズマが多いことを意味し、即ち、成長速度の増大及びCVDダイヤモンド生成物の品質の向上を容易にするよう多量の原子水素が発生する。驚くべきこととして、合成CVDダイヤモンド材料の製造のための圧力及び電力密度の統合的パラメータに使用できる範囲をガス組成物が所与の場合、気体力学流量、幾何学的形状等の変化によって変えることができるということが判明した。代表的には、パラメータ圧力及び電力の面における一様なダイヤモンド合成に関する上限は、単極アークの開始によって決定される。当業者であれば知っているように、この単極アーク限度は、実験的要因、例えば動作周波数、圧力/電力比及び更に基板の幾何学的形状直径/厚さの影響を受ける。本発明者は、驚くべきことに、ガスの流れを操作することが圧力及び電力の面で動作パラメータ空間の増大に劇的な影響を及ぼすことができ、それと同時に、CVDダイヤモンド析出領域又は析出の一様性を減少させることがないということを見出した。CVDダイヤモンドを成長させる圧力/電力パラメータ空間に見受けられる場合の多い欠点は、アーク発生の開始である。本発明の構造的特徴により、軸対称ガス入口穴を1つしか用いない場合のある従来型合成システムの場合よりも高い電力密度及び圧力でのCVDダイヤモンド材料の成長を可能にする。実際には、本発明者は、最大作業圧力が通常別のガス入口幾何学的形状/流れ、例えば単一軸対称ノズルで可能な最大作業圧力と比較して、5超、10超、15超、20超、25超、30超又は35超増大することを見出した。さらに、作業圧力のこの増大は、一様な析出面積を犠牲にすることがない。例えば、800~1000MHzの動作周波数の場合、一様な成長を達成して70~160mmの直径にわたり一様な厚さを有するCVDダイヤモンドのディスクを形成することができる。厚さの一様性は、CVDダイヤモンドディスクの厚さを種々の箇所で測定し、平均厚さからの百分率偏差を算出することによって計算できる。例えば、少なくとも10個、少なくとも15個、少なくとも17個又は少なくとも20個の測定点をディスクの全面積の少なくとも70にわたって取ることができる。本発明の或る特定の実施形態によれば、最大成長厚さのばらつきは、CVDダイヤモンドディスクの厚さの20未満、15未満、10未満、5未満又は2未満であるのが良い。本発明の実施形態を用いることにより、2300~2600MHzのマイクロ波周波数の場合、200トル以上、220トル以上、240トル以上、260トル以上、280トル以上、300トル以上、320トル以上、340トル以上、360トル以上、380トル以上若しくは400トル以上、800~1000MHzのマイクロ波周波数の場合、120トル以上、140トル以上、160トル以上、180トル以上、200トル以上、220トル以上、240トル以上若しくは260トル以上であり又は400~500MHzのマイクロ波周波数の場合、60トル以上、70トル以上、80トル以上、100トル以上、120トル以上、140トル以上若しくは150トル以上の作業圧力におけるプラズマチャンバ内におけるアーク発生の問題を回避することが可能である。作業圧力は、特定の反応器設計に応じて、550トル以下、450トル以下、400トル以下、350トル以下又は300トル以下であるのが良い。例えば、本発明の或る特定の実施形態に従ってガス入口ノズルアレイを用いた代表的な作業圧力は、2300~2600MHzのマイクロ波周波数の場合、200~330トル、800~1000MHzのマイクロ波周波数の場合、160~220トル又は400~500MHzのマイクロ波周波数の場合、80~140トルであるのが良い。本発明の実施形態を用いると、これらの圧力で一様な安定したプラズマ及び一様なCVDダイヤモンド成長の実現を達成することが可能であることが判明した。図9は、単極アークの形成のためのしきい値がどのようにガス流の極めて敏感な関数である場合があるかを示している。図示の実施例では、896MHzマイクロ波プラズマ反応器内での120mm基板上における合成CVDダイヤモンド材料の実質的に一様な成長のためのアーク発生しきい値は、37mmアレイ直径を有する円形幾何学的形状に配列された6個の3mm直径ガス入口ノズルを通って3slpm毎分の標準リットルから6.0slpmへの全ガス流量の変化の場合、228トルから262トルに増大した。図10は、広い領域にわたり且つ高い圧力動作状態で実質的に一様な合成CVDダイヤモンド成長が高いガス流量を用いるだけで達成できることを示す同様な動向を示すグラフ図である。上述の実施例の場合と同様、120mm基板を用い、プロセスガス組成物は、4H2で希釈した4CH4を含んでいた。しかしながら、この場合、19個のガス入口ノズルから成る六角形アレイを利用し、各ノズルの直径は、0.5mmであった。図10は又、アーク形成を制限するガス流動作窓が作業圧力の増大に連れてサイズが減少している状態を示している。したがって、ガス流量は、アーク発生を開始させないで広い領域にわたって且つ高い作業圧力で実質的に一様な合成CVDダイヤモンド成長を達成するよう特定のガス入口ノズル形態について安定性窓内に維持されるよう注意深く選択されると共に制御されるのが良い。図11は、単極アークの形成のためのしきい値がレイノルズ数に連れてどのように変化するかを示している。実験条件は、図10について記載した通りであった。この図は、アーク形成を制限するレイノルズ数動作窓が作業圧力の増大に連れてサイズが減少している状態を示している。したがって、レイノルズ数は、アーク発生を開始させないで広い領域にわたって且つ高い作業圧力で実質的に一様な合成CVDダイヤモンド成長を達成するよう特定のガス入口ノズル形態について安定性窓内に維持されるよう注意深く選択されると共に制御されるのが良い。図12は、合成CVDダイヤモンド材料の成長速度がアーク発生限度まで流量及びガス入口ノズルの個数に連れてどのように変化するかを示している。図12の左側の線は、19個のノズルから成るガス入口ノズルアレイについてのものであり、右側の線は、91個のノズルから成るガス入口ノズルアレイについてのものである。両方の場合、各ノズルの直径は、0.5mmであった。この図は、成長速度が両方のノズル形態のための流量に連れて増大するが、高い流量及び高い成長速度が多数のノズルを用いてアーク発生の開始に先立って達成できることを示している。また、本発明の実施形態の流れ特性により、チャンバの壁及び/又はマイクロ波窓の損傷を回避するようプラズマを閉じこめながらプラズマ反応器を高い電力で動作させることができる。本発明の実施形態により達成されるプラズマチャンバ内における高い速度且つ高い一様なガス流により、プラズマアーク発生を生じさせないで高い電力を高い圧力で導入することができる。基板に送り出すことができる電力密度は、基板成長面の1mm2当たり0.05W以上、0.1W以上、0.5W以上、1W以上、1.5W以上、2.0W以上、2.5W以上、2.75W以上、3.0W以上、3.2W以上又は3.5W以上であるのが良い。電力密度は、特定の反応器設計に応じて基板成長面の1mm2当たり6.0W以下、5.0W以下又は4.0W以下であるのが良い。例えば、本発明の或る特定の実施形態としてのガス入口ノズルアレイを用いた代表的な動作電力密度は、基板成長面の1mm2当たり3.0~4.0Wであるのが良い。基板に送り出される電力は又、高い速度、高い一様な流量で増大し、効率が増大する。即ち、基板に送り出される全電力の分率が増大する。代表的には、これにより、プラズマチャンバ中に送り込まれる電力の少なくとも45、少なくとも50、少なくとも55、少なくとも60、少なくとも65又は少なくとも70をチャンバの底部ガス入口に対向して位置しているを通って伝送することができる。チャンバの底部を通って伝送される電力は、チャンバの底部に向かう水素流束にほぼ匹敵することが判明した。したがって、チャンバのベースを通って送られる電力を増大させると、チャンバのベース上の基板への水素流束が増大し、それにより良好な品質のダイヤモンド材料が基板上に形成されるようになる。また、高速の軸方向ガス流を利用することは、プラズマの安定性を向上させるのに役立ち、それにより成長厚さと品質の両面でより一様な析出が得られることが判明した。ジェイアチャード及びエフシルバ等は、マイクロ波電力密度を増大させると、CVDダイヤモンド成長中、ホウ素取り込みが減少することを記載しているが、本発明者は、高速の軸方向ガス流を用いることによって高いマイクロ波電力密度で高いホウ素取り込みレベルを達成できることを見出した。これにより、良好な品質のドープCVDダイヤモンド材料を作ることができる。また、圧力及び/又は電力の増大の有利な技術的効果を本発明の或る特定の観点において指定されるドーパントを必要としないプラズマ化学的性質に利用することができるということに注目することができる。上述したことに加えて、CVDダイヤモンド成長中、CVDダイヤモンド材料が成長している基板を600~1300°C、700~1300°C又は750~1200°Cに維持することが有利である。本明細書において説明したガス流条件とかかる基板の成長温度を組み合わせることにより、金属ツール等の低温の薄いCVDダイヤモンド被膜とは異なる比較的厚く且つ高品質のCVDダイヤモンド材料を形成することができる。製品上述の装置及び方法を用いて、既存の製品を製造する効率的且つ一貫した手法を提供すると共に従来達成できなかった新たな製品を製造することが可能になった。本発明の一観点によれば、高いドーパント一様性を有する大きな合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハを製造することが可能である。例えば、70mm以上、80mm以上、90mm以上、100mm以上、110mm以上、120mm以上、130mm以上、135mm以上、140mm以上、145mm以上又は150mm以上の最も長い寸法を有する合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハを、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの体積の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたって平均値の50以下、40以下、30以下、20以下、10以下又は5以下だけばらつきのある濃度を有するドーパントを含む状態で製造することができる。この点に関し、注目されるべきこととして、個々の濃度測定値を多結晶材料の多数の結晶粒にわたって取る。すなわち、かかる測定値は、巨視的多結晶粒スケールで取られる。個々の結晶粒のサイズに関するスケール方式では、濃度のばらつきは、例えば、互いに異なる濃度のドーパントを有する互いに異なる結晶面に起因して起こる。したがって、個々の測定に用いられる技術は、多数の結晶粒にわたる局所平均を得るのに十分広くなければならない。この場合、複数個のかかる測定値をウェーハを横切る種々の位置で取るのが良い。好ましくは、測定値のうちの少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95が上述の濃度範囲に収まる。二次イオン質量分析計SIMSをドーパント濃度の測定のために利用することができる。典型的には直径が60μmのスポットサイズ領域を単結晶測定のために用いるのが良い。多結晶サンプルの場合、スポットサイズの直径を250μmまで増大させるのが良く、4つの別々の測定値の平均値を取って局所平均値を得るのが良い。合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの厚さは、少なくとも0.1mm、少なくとも0.2mm、少なくとも0.3mm、少なくとも0.4mm、少なくとも0.5mm、少なくとも0.75mm、少なくとも1mm、少なくとも1.25mm、少なくとも1.5mm又は少なくとも2mmであるのが良い。さらに、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの厚さのばらつきは、平均厚さの30以下、25以下、20以下、15以下、10以下、5以下又は2以下であるのが良い。ばらつき/一様性の値を[最大‐最小/平均]×100として計算することができる。本明細書において説明する方法は、例えば直径が140mm以上の大面積ウェーハを製造するのに特に有用である。しかしながら、実施形態により、他の方法と比較して、良好な品質の小径ウェーハを製造することができる。所望の用途に応じて、ドーパントは、窒素、ホウ素、ケイ素、硫黄及び燐のうちの1つから選択されるのが良く、かかるドーパントを少なくとも1014cm3、少なくとも1015cm3、少なくとも1016cm3、少なくとも1017cm3、少なくとも1018cm3、少なくとも1019cm3、少なくとも1020cm3、少なくとも2×1020cm3、少なくとも4×1020cm3、少なくとも6×1020cm3、少なくとも8×1020cm3、少なくとも1021cm3、少なくとも2×1021cm3、少なくとも4×1021cm3、少なくとも6×1021cm3、少なくとも8×1021cm3又は少なくとも1022cm3の濃度で合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ中に混入するのが良い。本発明の実施形態を用いて達成可能な高い動作電力に起因して、黒鉛及び他の望ましくない不純物のレベルを少なくした状態で極めて高品質の材料を製造することができる。図13及び図14は、ホウ素一様性が合成多結晶CVDダイヤモンド材料中でガス入口ノズル直径の関数としてどのように変化しうるかを示している。これらの図は、多結晶CVDダイヤモンド材料のウェーハ全体にわたる抵抗率の変化を示す輪郭又は等高線プロットを示している。抵抗率は、ウェーハ中のホウ素濃度のばらつきに連れて変化する。図13は、大きなノズル直径この特定の形態では、6個の3.0mmのノズルを用いて形成されるウェーハに関する結果を示しており、抵抗率の或る程度の変化及びかくしてホウ素濃度の或る程度の変化を示している。これとは対照的に、図14は、類似した仕方であるがこれよりも小さなノズル直径この特定の形態では、6個の2.5mmノズルを備えたガス入口形態を用いて形成されたウェーハに関する結果を示しており、ウェーハ全体にわたって実質的に一様な抵抗率及びかくして実質的に一様なホウ素濃度を示している。さらに、小さな直径のガス入口ノズルを用いて形成されたウェーハの抵抗率が低く、ウェーハ全体にわたって高いホウ素取り込みを示していることが注目できる。図15及び図16は、ホウ素一様性が合成多結晶CVDダイヤモンド材料中でガス入口ノズル間隔の関数としてどのように変化しうるかを示している。この場合も又、これらの図は、多結晶CVDダイヤモンド材料のウェーハ全体にわたる抵抗率の変化を示す輪郭又は等高線プロットを示している。抵抗率は、ウェーハ中のホウ素濃度のばらつきに連れて変化する。図15は、比較的密に間隔を置いたノズルこの特定の形態では、アレイ直径が25mmの円形アレイをなして配置された6個のノズルを用いて形成されるウェーハに関する結果を示しており、抵抗率の或る程度の変化及びかくしてホウ素濃度の或る程度の変化を示している。これとは対照的に、図16は、類似した仕方であるが上記よりも密ではない状態で配置されたノズルこの特定の形態では、アレイ直径が37mmの円形アレイをなして配置された6個のノズル6個の2.5mmノズルを備えたガス入口形態を用いて形成されたウェーハに関する結果を示しており、ウェーハ全体にわたって実質的に一様な抵抗率及びかくして実質的に一様なホウ素濃度を示している。四探針法fourpointprobetechniqueを用いて上述の抵抗率測定を行った。四探針測定法は、半導体業界においてドープシリコンウェーハの抵抗率を評価する際に日常的に用いられている。四探針法は、遭遇する接触抵抗の影響を除く。探触子プローブそれ自体は、一線をなして配列された4本の炭化タングステン金を有する。4つの探触子を測定されるべき材料と接触状態に置き、電流が2つの外側ピン相互間に流される。次に、2つの内側ピン相互間の電圧を測定する。四探針法におけるピン相互間の距離は、材料の厚さに対して大きく、例えば、ウェーハの厚さは、各接触プローブ相互間の間隔の40未満であるのが良く、多結晶ウェーハは、側方寸法が半無限であると仮定される。これら2つの条件により、面積抵抗率をまず最初に計算する場合には制限的場合を考慮することができる。この面積抵抗率は、次式によって与えられる。上式において、Vは、四探針法の2本の内側ピン相互間の測定電圧である。Iは、四探針法の2本の外側のピンに流される電流である。kは、この場合、に等しい幾何学的因子である。次に、この面積抵抗率Rsに材料の厚さを乗算して材料の抵抗率ρを得る。各ウェーハに関し、四探針法を用いて17箇所を測定した。これは、1つの中央の箇所、ウェーハのエッジ周りの8つの箇所及びウェーハの中心とエッジとの間の円の中間上に位置した別の8つの箇所から成っていた。これら同一の17箇所を用いてウェーハの厚さを測定した。かくして、ウェーハ上の各箇所は、厚さ及び関連の抵抗測定値を有している。次に、これら17の測定箇所を用いてウェーハの抵抗率を表す輪郭又は等高線プロットを作成した。合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの平均抵抗率は、10オーム‐cm以下、1オーム‐cm以下、101オーム‐cm以下又は102オーム‐cm以下であるのが良い。さらに、ウェーハの抵抗率のばらつきは、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの領域の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたって取られた少なくとも17の測定箇所の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95に関し、平均抵抗率の±30以内、±20以内、±10以内又は±5以内であるのが良い。好ましくは、測定法は、上述した測定法である。注目するのが良いこととして、ドーパントがホウ素である場合、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハ中のホウ素原子の濃度一様性を直接測定するのではなく、上述の抵抗率測定法を用いてドーパント一様性を間接的に測定することが容易であることが多い。したがって、本発明のもう1つの観点は、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハであって、このウェーハが135mm以上、140mm以上又は145mm以上の最も長い寸法を有すると共にホウ素ドーパントを含む合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハを提供し、ウェーハは、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの面積の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたり取られた少なくとも17個の測定箇所の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95に関し、平均抵抗率の±30以内、±20以内、±10以内又は±5以内のばらつきをもつ抵抗率を有する。例えば、測定箇所の少なくとも90は、平均抵抗率の±25以内に収まるのが良く、測定箇所の少なくとも80又は少なくとも90が平均抵抗率の±20以内に収まるのが良く、測定箇所の少なくとも60、少なくとも70、少なくとも80又は少なくとも90が平均抵抗率の±15以内に収まるのが良く、最も好ましくは、測定箇所の少なくとも60、少なくとも70、少なくとも80又は少なくとも90が平均抵抗率の±10以内に収まるのが良い。小径の多結晶CVDダイヤモンドウェーハの場合、より高次の一様性を得ることができる。したがって、本発明のもう1つの観点は、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハであって、このウェーハが70mm以上、80mm以上又は90mm以上の最も長い寸法を有すると共にホウ素ドーパントを含む合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハを提供し、ウェーハは、合成多結晶CVDダイヤモンドウェーハの面積の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたり取られた少なくとも17個の測定箇所の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95に関し、平均抵抗率の±20以内、±15以内、±10以内又は±5以内のばらつきをもつ抵抗率を有する。例えば、測定箇所の少なくとも90は、平均抵抗率の±20以内に収まるのが良く、測定箇所の少なくとも80又は少なくとも90が平均抵抗率の±15以内に収まるのが良く、測定箇所の少なくとも70、少なくとも80又は少なくとも9が平均抵抗率の±15以内に収まるのが良く、最も好ましくは、測定箇所の少なくとも60、少なくとも70、少なくとも80又は少なくとも90が平均抵抗率の±5以内に収まるのが良い。本発明の別の観点によれば、合成単結晶CVDダイヤモンド材料の層を作ることが可能であり、この層は、50μm以上、0.1mm以上、0.2mm以上、0.3mm以上、0.4mm以上、0.5mm以上、0.75mm以上、1mm以上、1.25mm以上、1.5mm以上、2mm以上、2.5mm以上、3mm以上、5mm以上、8mm以上又は10mm以上の厚さを有すると共に2×1020cm3以上、4×1020cm3以上、5×1020cm3以上、7×1020cm3以上、1×1021cm3以上又は2×1021cm3以上の濃度を有するドーパントを含む。好ましくは、ドーパントの濃度のばらつきは、合成単結晶CVDダイヤモンド材料層の少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90又は少なくとも95にわたり平均値の50以下、40以下、30以下、20以下、10以下又は5以下である。この場合も又、本発明の実施形態を用いて達成できる高動作電力に起因して、黒鉛及び他の望ましくない不純物のレベルを少なくした状態で極めて高品質の材料を製造することができる。したがって、合成単結晶CVDダイヤモンド材料は、2以上、5以上、10以上、20以上、50以上、100以上、500以上又は1000以上のドーパント比x/yを有するのが良く、xは、プロセスガスに制御された仕方で所望の濃度まで添加されるのが良い意図したドーパントであり、yは、プロセスガス中に不純物として存在する場合のある意図しないドーパントである。さらに又、低いレベルの欠陥の延長、例えば転位を維持しながらドーパントを合成単結晶CVDダイヤモンド材料中に導入するのが良い。したがって、単結晶層は、105cm2以下、104cm2以下、103cm2以下の転位特徴部の濃度を有すると共に4×104以下、1×105以下、5×105以下、1×106以下の複屈折性を有するのが良い。{111}、{113}、{110}又は{100}結晶面に配向したドープ単結晶層を作るよう{111}、{113}、{110}又は{100}結晶面に実質的に例えば、結晶面の少なくとも15°以内、少なくとも10°以内又は少なくとも5°以内配向した成長面を有する基板上に合成単結晶CVDダイヤモンド材料の層を成長させる。さらに、成長させた厚さの合成単結晶CVDダイヤモンド材料の層は、欠陥的成長に特有のツイン又は大きなドーピング非一様性を示さず又は実質的に示さない。特定の一実施例では、{100}結晶面に配向したドープ単結晶層を作るよう実質的に{100}結晶面に実質的に例えば、{100}結晶面の少なくとも15°以内、少なくとも10°以内又は少なくとも5°以内に配向した成長面を有する基板上に合成単結晶CVDダイヤモンド材料の層を成長させる。この点に関し、ドーパントの取り込みが成長中のCVDダイヤモンド層の結晶方位に従って変化することに注目すべきである。従来、大抵の合成単結晶CVDダイヤモンド材料を成長速度、形態学的特徴及びドーパントの低い取り込みの理由で{100}結晶方位で成長させる。しかしながら、従来、高レベルのドーパントをこの方位の合成単結晶CVDダイヤモンド材料中に混入することは可能ではなかった。これとは対照的に、本明細書において説明した装置及び方法を用いると、この結晶方位に例えば2×1020cm3以上、4×1020cm3以上、5×1020cm3以上、7×1020cm3以上、1×1021cm3以上又は2×1021cm3以上の高ドーパントレベルを達成することが可能であることが判明した。上述したことに加えて、成長作業中にドーパントの濃度を変化させてドープ及び非ドープ層及び/又はドーパントの互いに異なる濃度を有する層を含む合成CVDダイヤモンド材料を形成することが可能である。例えば、電子デバイス構造、例えばダイオード及びトランジスタを得るよう合成単結晶CVDダイヤモンド中に導電性及び反導電性コンポーネント特徴部を形成するのが良い。かかる構造は、先行技術において提案されたが、本発明の実施形態は、良好な機能的性能を達成するよう高度のドーパント制御を可能にする。例えば、ドーパント濃度、例えば10μm以下、3μm以下、1μm以下、0.3μm以下、0.1μm以下、0.03μm以下、0.01μm以下、0.003μm以下又は0.001μm以下の厚さにわたり少なくとも3倍、10倍、30倍、100倍、300倍、1000倍、30000倍又は100000倍のばらつきのあるホウ素濃度を有する層状合成単結晶CVDダイヤモンドを形成することができる。かくして、実施形態により、CVDダイヤモンド材料中の特定の層全体にわたってドーパント一様性を維持しながら成長したばかりのCVDダイヤモンド材料の厚さ中においてドーパントの濃度を迅速に変化させることができる。例えば、CVDダイヤモンド材料中のドーパントレベルを極めて迅速に非ドープ材料から上げてドープ層を形成することができ又は迅速に下げてCVDダイヤモンド材料中の短い距離にわたってドープ層から非ドープ層に動かすことができる。後者は、先行技術の方法を用いた場合に特に問題であることが判明している。すなわち、CVDダイヤモンド材料中のドープ層は、CVDダイヤモンド材料の成長面の方へ差し向けられた高い流量を用いて明確に定められた境界部を備える場合がある。さらに、かかる良好に定められた層が単一の成長作業中に形成される場合がある。これは、ホウ素ドープ層を用いた電子用途では極めて重要である場合がある。非常に明確に定められた層を形成する従来の試みでは、単一の成長作業中に合成CVDダイヤモンド材料により取り込まれるドーパントを急にカットオフすることが困難であることが判明しているので、1回の成長作業でドープ層を成長させ、次に材料を別の反応器中に移送してこのドープ層上に非ドープ材料を成長させた。しかしながら、この技術では、結果として不純物、典型的には窒素又はケイ素がドープ層とその上に位置する層との間のインターフェースのところに取り込まれることが避けられない。この問題を解決するのに本明細書において説明した方法を利用して1回の成長作業中に鮮明に定められたドープ層を形成するのが良い。すなわち、高速ガス流及び/又は適当なレイノルズ数を利用してドープ層及びその隣りの非ドープ層を含む合成単結晶CVDダイヤモンドの形成を可能にするのが良く、この場合、ドープ層と非ドープ層との間のインターフェースには実質的に不純物がなく、ドーパント濃度のばらつきは、ドープ層と非ドープ層との間のインターフェース全体に関し10μm以下、3μm以下、1μm以下、0.3μm以下、0.1μm以下、0.03μm以下、0.01μm以下、0.003μm以下又は0.001μm以下の厚さにわたり少なくとも3倍、10倍、30倍、100倍、300倍、1000倍、30000倍又は100000倍である。実質的に不純物のないインターフェースは、ドープ層の厚さの20、50又は100まで延びるインターフェースの各側の領域において、不純物濃度が1014以下、3×1014以下、1015以下、3×1015以下、1016以下、3×1016以下又は1017以下であり且つ不純物濃度が2、3、5、10、30、100、300又は1000倍を超えるほどばらついていないインターフェースとして定義できる。多数のプロフィール測定値をインターフェースを全体にわたって取るのが良く、それによりこの基準が実質的にインターフェース全体を横切って満たされているかどうかが分かり、例えば、測定は、全ての測定が所要の基準を満たしている状態でインターフェースを横切る線に沿って1mm間隔で1回、2回、3回、5回又は10回実施されるのが良い。層状合成単結晶CVDダイヤモンドは、上述の合成単結晶CVDダイヤモンド材料の層の特徴のうちの1つ又は2つ以上を有するドープ層を含むのが良い。しかしながら、ドープ層は又、上述の合成単結晶CVDダイヤモンド材料の層よりも薄く作ることができる。例えば、ドープ層の厚さは、少なくとも1nm、少なくとも5nm、少なくとも10nm、少なくとも20nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも500nm又は少なくとも1μmの厚さを有するのが良く、かくして、上述の50μm限度よりも厚さが小さい。変形例として、少なくとも50μm以上の厚いドープ層を上述したように提供しても良い。所要の厚さは、所望の用途で決まることになろう。幾つかの電子用途に関し、ホウ素ドープ材料の極めて薄い層が望ましい。本発明により、かかる層は、実質的にインターフェースに不純物のない状態でしかも層の平面内にドーパントの高い一様性を備えた状態で明確に定められた上側及び下側インターフェースを備えることができる。上述したことに加えて、本発明の実施形態により、複数個の合成単結晶CVDダイヤモンドを高い成長速度で合成してドープすることができ、1回のCVD成長作業において高度の一様性が得られる。例えば、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも30個、少なくとも40個、少なくとも50個又は少なくとも60個の合成単結晶CVDダイヤモンドを1回の成長作業で成長させることができ、合成単結晶CVDダイヤモンドの厚さのばらつきは、平均厚さの20以内、10以内又は5以内である。厚さのばらつきを測定する際、少なくとも20個、少なくとも40個、少なくとも60個、少なくとも80個又は少なくとも100個のサンプル、例えば成長したばかりのサンプルのアレイを横切って20個のランダムに選択された単結晶を測定することができる。測定値は、測定値の100が平均値の±10以内に収まり、少なくとも90、より好ましくは95が平均値の±5以内に収まり、少なくとも80、より好ましくは85が平均値の±3以内に収まり、少なくとも60、より好ましくは70が平均値の±2以内に収まり、少なくとも30、より好ましくは35が平均値の±1以内に収まるようなものであるのが良い。さらに、測定を行った成長したばかりのサンプルの80超が2±0.3のアルファパラメータと一致した形態学的特徴を有するのが良い。さらに又、20個以上のランダムに選択したサンプルの全てについての測定室温吸収係数は、270nm0.15ppm以下の単一の置換窒素濃度に特有であるにおいて2.5cm1以下、350nmにおいて1.5cm1以下及び510nmにおいて0.7cm1以下のうちの1つ又は2つ以上であるのが良い。この点に関し、図17は、複数個の単結晶の成長速度が全プロセスガス流量の増大に連れて実質的に一様に増大していることを示している。この実施例では、プロセスガスは、5CH4:H2中の0.5ppm添加N2ガスを含む。60個のタイプIb基板を120mm基板上に対称に配置した。成長後分析結果の示すところによれば、これらの形態学的特徴は、2±0.2のアルファパラメータに一致していた。複数個の合成単結晶CVDダイヤモンドの成長速度のばらつきは、約3以下である。したがって、例えば3.3mmの全厚について高度の厚さ一様性例えば、10未満を達成することができる。石の約40の伝送測定サンプリングを用いて測定した窒素濃度は、0.10±0.05ppmであった。したがって、複数個の単結晶中の一様な窒素取り込みが達成された。かかるプロセスを用いると、例えばダイヤモンド窓又はラマンレーザ用途向きの高品質光学CVDダイヤモンド材料を形成することができる。本明細書において説明した方法は、1回の成長作業で成長させた複数個の単結晶全体にわたって光学的性質の面で高度の一様性を達成することができる。要約上述したことに照らして、本発明の実施形態により、例えば多結晶ダイヤモンド材料の広い領域にわたって且つ/或いは1回の成長作業で成長させる多数の単結晶ダイヤモンドにわたって一様なドーピングを達成することができる。さらに、電子及びセンサ用途について極めて高いレベルのドーピングを達成することができる。かくして、本発明の実施形態は、高い成長速度で且つ広い面積にわたって一様且つ一貫した製品の実現を達成することができた。さらに、本発明の実施形態は、先行技術の方法を用いては製造することが可能ではなかった製品、例えば高ホウ素濃度単結晶ダイヤモンド、特に{100}方位の単結晶材料の合成を可能にした。合成CVDダイヤモンド材料中のドーパント一様性の向上に加えて、本発明の或る特定の実施形態は又、他の材料パラメータの一様性を向上させることができる。例えば、一様性の向上を次のパラメータ、即ち、CVDダイヤモンド膜の厚さの一様性Rsで定められる析出領域全体にわたる、ダイヤモンド材料の1つ又は2つ以上の品質パラメータの一様性例えば、色、光学的性質、電子的性質、窒素取り込み、ホウ素取り込み及び/又はホウ素活性化レベル、多結晶ダイヤモンド材料におけるテキスチャの一様性、表面形態学的特徴、結晶粒度等又は成長が基板キャリヤ上の単結晶ダイヤモンド基板のアレイ上で起こる単結晶ダイヤモンド材料中における各単結晶相互間の厚さの一様性、形態学的特徴、エッジ双晶形成、側方成長等のうちの1つ又は2つ以上によって測定可能である。一様性を評価するために選択される主要なパラメータは、合成プロセス、合成生成物から最終生成物を作製する場合の経済的側面及び最終生成物それ自体の要件で決まる。例えば、単結晶ダイヤモンドのアレイに関し、効果的な材料利用を可能にする隣り合う結晶相互間の一貫した形態学的特徴は、特に材料が切断用途で用いられる場合、色の小規模な変化よりも重要である場合がある。これとは逆に、ホウ素ドープ材料では、ホウ素取り込みの一様性は、重要な要因である場合がある。合成反応器中におけるホウ素の挙動は、ここでは重要である。その傾向として、ホウ素含有ガスは、ガスがいったん分解されると、隣接の表面まで迅速に減少する。したがって、ダイヤモンド膜中のホウ素取り込みの一様性を達成することは、炭素含有種の減少がそれほど迅速には起こらない固有のダイヤモンド中の成長速度又は形態学的特徴の一様性の達成とは極めて異なっている場合がある。本発明を好ましい実施形態に関して具体的に図示すると共に説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく形態及び細部における種々の変更を実施できることは当業者には理解されよう。"