特許 7582695 マイクロ波プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】マイクロ波プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20241106BHJP

   C23C 16/511 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 B

C23C16/511

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022578418

(86)(22)【出願日】2022-01-25

(86)【国際出願番号】 JP2022002724

(87)【国際公開番号】W WO2022163661

(87)【国際公開日】2022-08-04

【審査請求日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】P 2021011549

(32)【優先日】2021-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ＮＥＤＯ先導研究プログラム／エネルギー・環境新技術先導研究プログラム／高品質、高信頼性を実現する先進パワーモジュール技術／高放熱大面積ダイヤモンド基盤技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100176337

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】山田 英明

(72)【発明者】

【氏名】茶谷原 昭義

(72)【発明者】

【氏名】杢野 由明

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／１２１１３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０１－１８４９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２２２０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】長谷川 雄一 ほか，円筒キャビティと固体アンプを用いたマイクロ波プラズマ生成ＩＩ Microwave Plasma Generation Using，第６３回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集，2016年03月03日，２１ａ－Ｗ６１１－１０

【文献】金 載浩 ほか，電子励起高密度ラジカル供給によるダイヤモンド成長，第７８回応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集，公益社団法人応用物理学会 The Japan Society of App，2017年08月25日，７ｐ－Ａ４０２－２０

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／３２

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｃ２３Ｃ １６／５１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器を含む共振器と、
前記共振器に基準マイクロ波を出力する単一のマイクロ波発振源と、
前記マイクロ波発振源と前記共振器とを繋ぐ導波管と、
分波された一部の前記基準マイクロ波の位相を制御することによって、前記基準マイクロ波と位相が異なる変更マイクロ波を生成する位相制御機構と、を備え、
前記共振器は、前記基準マイクロ波を前記共振器内に導入する１または複数の第１種導入部、および、前記変更マイクロ波を前記共振器内に導入する１または複数の第２種導入部を含み、
前記共振器内において、前記基準マイクロ波に前記変更マイクロ波が重畳されることによって、前記容器内に発生するプラズマボールの位置、大きさ、および、形状の少なくとも１つが変更されるように構成される
マイクロ波プラズマ処理装置。

【請求項2】

容器を含む共振器と、
前記共振器に基準マイクロ波を出力する単一のマイクロ波発振源と、
前記共振器内に導入された一部の前記基準マイクロ波の位相を制御することによって、前記基準マイクロ波と位相が異なる変更マイクロ波を生成する位相制御機構と、を備え、
前記共振器内において、前記基準マイクロ波に前記変更マイクロ波が重畳されることによって、前記容器内に発生するプラズマボールの位置、大きさ、および、形状の少なくとも１つが変更されるように構成される
マイクロ波プラズマ処理装置。

【請求項3】

前記共振器は、前記容器に接続されるポートを有し、
前記位相制御機構は、前記ポートに配置される反射板、および、前記ポート内における前記反射板の位置を変更する駆動機構を含む
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】

前記位相制御機構は、位相器、および、前記位相器を制御する制御装置を含む
請求項１～３のいずれか一項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。

【請求項5】

前記位相制御機構は、前記共振器内において、前記プラズマボールを動的に移動させる
請求項１～４のいずれか一項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】

本発明は、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、最高水準の複数の物性値を有する。このため、近年、ダイヤモンドの高い熱伝導率に注目してダイヤモンドを用いる分野において、成膜範囲が３インチを超えるダイヤモンドを高速で成膜することが求められている。従来のダイヤモンド成膜用のマイクロ波プラズマ処理装置では、マイクロ波発振源から共振器の一部となる容器内へマイクロ波を出力して、容器内に設置された基板の近傍にプラズマボールを発生させる、いわゆるＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、ダイヤモンド基板を製造する。発生させるプラズマボールのサイズ、換言すれば、ダイヤモンドの成膜範囲は、出力するマイクロ波の周波数と相関関係を有する。

【0003】

マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚであるマイクロ波プラズマ処理装置では、ダイヤモンドの成膜範囲は、１～２インチ程度が限界であり、発生するプラズマボールの位置も固定される。一方、ダイヤモンドの成膜範囲を増加させるため、例えば、９１５ＭＨｚ程度の低周波数のマイクロ波が用いられる場合もあるが、電力効率が著しく低下し、また、装置の規模も極めて大きい。

【0004】

このため、特許文献１に記載されているように、複数の位相制御電源を用いて電界の強い領域を制御することによって、発生するプラズマボールの位置等を制御するマイクロ波プラズマ処理装置が提案されている。特許文献１のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、低周波数のマイクロ波を用いることなく、ダイヤモンドの成膜範囲を増加できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】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】

【0006】

上記マイクロ波プラズマ処理装置では、反応容器内に供給されるマイクロ波の導入路毎に位相シフタおよび増幅器が配置されているため、構造が複雑である。なお、このような課題は、ダイヤモンド基板を製造する場合に限られず、他の基板を製造する場合にも同様に生じ得る。

【0007】

本発明は、簡単な構成で大面積基板を製造できる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】

【0008】

本発明の第１観点に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、容器を含む共振器と、前記共振器に基準マイクロ波を出力する単一のマイクロ波発振源と、前記マイクロ波発振源と前記共振器とを繋ぐ導波管と、分波された一部の前記基準マイクロ波の位相を制御することによって、前記基準マイクロ波と位相が異なる変更マイクロ波を生成する位相制御機構と、を備え、前記共振器は、前記基準マイクロ波を前記共振器内に導入する１または複数の第１種導入部、および、前記変更マイクロ波を前記共振器内に導入する１または複数の第２種導入部を含み、前記共振器内において、前記基準マイクロ波に前記変更マイクロ波が重畳されることによって、前記容器内に発生するプラズマボールの位置、大きさ、および、形状の少なくとも１つが変更されるように構成される。

【0009】

本発明の第２観点に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、容器を含む共振器と、前記共振器に基準マイクロ波を出力する単一のマイクロ波発振源と、前記共振器内に導入された一部の前記基準マイクロ波の位相を制御することによって、前記基準マイクロ波と位相が異なる変更マイクロ波を生成する位相制御機構と、を備え、前記共振器内において、前記基準マイクロ波に前記変更マイクロ波が重畳されることによって、前記容器内に発生するプラズマボールの位置、大きさ、および、形状の少なくとも１つが変更されるように構成される。

【0010】

本発明の第３観点に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、第２観点に係るマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記共振器は、前記容器に接続されるポートを有し、前記位相制御機構は、前記ポートに配置される反射板、および、前記ポート内における前記反射板の位置を変更する駆動機構を含む。

【0011】

本発明の第４観点に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、第１観点～第３観点のいずれか１つに係るマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記位相制御機構は、位相器、および、前記位相器を制御する制御装置を含む。

【0012】

本発明の第５観点に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、第１観点～第４観点のいずれか１つに係るマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記位相制御機構は、前記共振器内において、前記プラズマボールを動的に移動させる。

【発明の効果】

【0013】

本発明に関するマイクロ波プラズマ処理装置によれば、簡単な構成で大面積基板を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の模式図。

【図2】第２実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の模式図。

【図3】第３実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の模式図。

【図4】第１実施形態の変形例のマイクロ波プラズマ処理装置の模式図。

【図5】第１実施形態の別の変形例のマイクロ波プラズマ処理装置の模式図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。

【0016】

＜１．第１実施形態＞
＜１－１．マイクロ波プラズマ処理装置の全体構成＞
図１は、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０の模式図である。マイクロ波プラズマ処理装置１０は、ＣＶＤ法によって、例えば、少なくとも直径が１００ｍｍ以上の大型のダイヤモンド基板を製造するために用いられる。マイクロ波プラズマ処理装置１０は、単一のマイクロ波発振源２０、共振器３０、導波管６０、および、位相制御機構７０を含む。

【0017】

マイクロ波発振源２０は、共振器３０の容器３０Ａ内に供給するマイクロ波を出力する。マイクロ波発振源２０は、例えば、マグネトロン電源である。マイクロ波発振源２０が出力するマイクロ波の中心周波数は、例えば、２．４５ＧＨｚ、９１５ＭＨｚ、または、１０ＧＨｚ以上である。以下では、マイクロ波発振源２０が出力するマイクロ波を基準マイクロ波と称する場合がある。

【0018】

共振器３０は、容器３０Ａ、外周導波部３０Ｂ、基板支持台４０、原料ガス供給路５１、排気通路５２、および、入射窓８０を含む。容器３０Ａは、真空容器である。容器３０Ａ内の圧力は、例えば、５０Ｔоｒｒ～２００Ｔоｒｒの範囲に含まれる。容器３０Ａの形状は、任意に選択可能である。本実施形態では、容器３０Ａは、円筒形である。容器３０Ａの周壁３２には、導波管６０と接続される外周導波部３０Ｂが取り付けられる。外周導波部３０Ｂは、容器３０Ａの周壁３２に沿って容器３０Ａを取り囲む形状である。基板支持台４０は、容器３０Ａの内部空間３１に収容される。基板支持台４０には、ダイヤモンド基板を製造するための基材１００が載せられる。基板支持台４０の形状は、任意に選択可能である。本実施形態では、基板支持台４０は、円板状である。

【0019】

基材１００を構成する材料は、後述する原料ガス中の炭素源が基材１００上に製膜されて、ダイヤモンドの結晶構造を有するダイヤモンドを成長させることができるものであれば、任意に選択可能である。基材１００を構成する材料は、例えば、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、シリコン、３Ｃ炭化シリコン、窒化ガリウム、酸化ガリウム、イリジウム、プラチナ、ニッケル、酸化マグネシウム、イットリウム安定化ジルコニア、または、モリブデン等の高融点金属等である。

【0020】

原料ガス供給路５１は、ダイヤモンド基板を形成するための原料ガスを容器３０Ａの内部空間３１に供給する。原料ガス供給路５１は、例えば、容器３０Ａの高さ方向において、外周導波部３０Ｂよりも下方または上方で容器３０Ａの周壁３２に接続される。原料ガスは、例えば、炭素、水素、窒素、および、酸素を含む混合ガスである。

【0021】

排気通路５２は、容器３０Ａ内のガスを排気できるように、例えば、容器３０Ａの高さ方向において、外周導波部３０Ｂよりも下方または上方で容器３０Ａの周壁３２に接続される。排気通路５２のうちの容器３０Ａと反対側の端部は、真空ポンプ（図示略）と接続される。真空ポンプが作動することによって、容器３０Ａ内のガスが排気通路５２を通過して容器３０Ａの外部に排気される。

【0022】

導波管６０は、マイクロ波発振源２０が出力した基準マイクロ波、および、位相制御機構７０によって基準マイクロ波の位相が変更されたマイクロ波（以下では、「変更マイクロ波」と称する場合がある）を容器３０Ａ内に導入できるように、マイクロ波発振源２０と外周導波部３０Ｂとを繋ぐ。導波管６０は、例えば、円形導波管または方形導波管である。導波管６０は、第１部分６１および第２部分６２を含む。第１部分６１および第２部分６２は、分配器６３を介してマイクロ波発振源２０と接続される。マイクロ波発振源２０から出力された基準マイクロ波は、分配器６３によって、第１部分６１と第２部分６２とに分波される。第１部分６１を通過して外周導波部３０Ｂに導入された基準マイクロ波は、外周導波部３０Ｂの周方向の一方および他方に分波される。

【0023】

容器３０Ａの周壁３２には、孔３２Ａが形成される。容器３０Ａに形成される孔３２Ａの数は、任意に選択可能である。本実施形態では、容器３０Ａに周方向に沿って所定の間隔で８つの孔３２Ａが形成される。容器３０Ａに形成される孔３２Ａの数は、１～７、または、９つ以上であってもよい。孔３２Ａには、基準マイクロ波と変更マイクロ波とが混合したマイクロ波を透過する入射窓８０が取り付けられる。入射窓８０を構成する材料は、例えば、石英ガラスまたはアルミナである。

【0024】

共振器３０は、第１種導入部９１および第２種導入部９２を有する。第１種導入部９１は、第１部分６１と外周導波部３０Ｂとが接続される部分であり、基準マイクロ波の位相および振幅を変更することなく、基準マイクロ波を外周導波部３０Ｂに導入する。第２種導入部９２は、第２部分６２と外周導波部３０Ｂとが接続される部分であり、変更マイクロ波を外周導波部３０Ｂに導入する。第１種導入部９１を介して外周導波部３０Ｂに導入された基準マイクロ波、および、第２種導入部９２を介して外周導波部３０Ｂに導入された変更マイクロ波は、外周導波部３０Ｂを進行し、混合され、複数の孔３２Ａおよび入射窓８０を介して容器３０Ａ内に導入される。

【0025】

位相制御機構７０は、第２部分６２を通過する基準マイクロ波の位相を変更することによって、変更マイクロ波を生成する。位相制御機構７０は、制御装置７１および位相器７２を含む。

【0026】

制御装置７１は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）、または、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であり、位相器７２に対して位相器制御プログラムに基づく位相制御信号を出力することによって位相器７２を制御する。位相器７２は、第２部分６２の中間部分に配置される。

【0027】

制御装置７１は、位相器７２を通過する基準マイクロ波の位相を変更することによって、変更マイクロ波が生成されるように位相器７２を制御する。第１種導入部９１を通過した基準マイクロ波、および、第２種導入部９２を通過した変更マイクロ波が外周導波部３０Ｂ内に導入されることによって、基準マイクロ波と変更マイクロ波とが互いに干渉し合う。このため、容器３０Ａ内に局所的に電界強度の大きい領域が形成される。局所的に電界強度の大きい領域には、原料ガスの分子が電子と化学活性種とに分離することによって、プラズマボールが生成される。化学活性種は、イオンおよびラジカルを含む。生成されるプラズマボールの直径は、例えば、５０ｍｍである。制御装置７１は、位相器７２を制御、換言すれば、変更マイクロ波の位相を制御することによって、電界強度分布を変化させることができ、その結果として、プラズマボールの位置、大きさ、および、形状の少なくとも１つが制御される。プラズマボールの位置は、通常は、容器３０Ａ内の基材１００上におけるプラズマボールの位置である。プラズマボールの大きさは、プラズマボールの直径である。プラズマボールの形状は、プラズマボールの外郭形状である。プラズマボールの基本的な外郭形状は、球であり、変更されたプラズマボールの外郭形状は、例えば、球が扁平化された形状である。プラズマボールに含まれる化学活性種が基材１００の表面において反応し、ダイヤモンド結晶が形成され、このダイヤモンド結晶が成長することによって、ダイヤモンド基板が製造される。製造されたダイヤモンド基板は、基材１００、および、基材１００上に形成されたダイヤモンド結晶を含む。

【0028】

基準マイクロ波および変更マイクロ波の位相と、基材１００上におけるプラズマボールの位置、プラズマボールの大きさ、および、プラズマボールの形状との関係は、シミュレーションによって予め把握されている。そのシミュレーション結果は、位相器制御プログラムとともに制御装置７１に記憶されていてもよい。制御装置７１は、基材１００上において、プラズマボールを例えば、振動させる。換言すれば、制御装置７１は、基材１００上において、プラズマボールを動的に移動させる。このため、大面積のダイヤモンド基板を成膜できる。

【0029】

＜１－２．マイクロ波プラズマ処理装置の作用および効果＞
マイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、単一のマイクロ波発振源２０から出力された基準マイクロ波の一部は、第１部分６１および第１種導入部９１を介して外周導波部３０Ｂ内に導入される。一方、基準マイクロ波の別の一部は、第２部分６２に導入され、位相器７２によって位相が変更されることによって、変更マイクロ波に変換される。変更マイクロ波は、第２部分６２および第２種導入部９２を介して外周導波部３０Ｂ内に導入される。位相制御機構７０は、第１種導入部９１を介して外周導波部３０Ｂ内に導入される基準マイクロ波に対して、第２種導入部９２を介して外周導波部３０Ｂ内に導入される変更マイクロ波を重畳することによって、容器３０Ａ内におけるプラズマボールの位置、大きさ、および、形状の少なくとも１つを変更する。マイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、第１部分６１を通過する基準マイクロ波の位相等を変更しないため、第１部分６１に位相器および振幅器等を配置することなくプラズマボールの位置、大きさ、および、形状を変更できる。このため、構成を簡素化できる。また、第１部分６１に位相器および振幅器等を配置しないため、製造コストを低減できる。

【0030】

＜２．第２実施形態＞
図２を参照して、第２実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置２１０について説明する。以下では、第１実施形態の同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0031】

図２は、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置２１０の模式図である。マイクロ波プラズマ処理装置２１０は、マイクロ波発振源２０から出力された基準マイクロ波を外周導波部３０Ｂ内に導入する。外周導波部３０Ｂ内に導入された基準マイクロ波の一部は、位相制御機構７０によって変更マイクロ波に変換され、基準マイクロ波に重畳される。マイクロ波プラズマ処理装置２１０は、ポート２７０を備える。

【0032】

ポート２７０は、外周導波部３０Ｂに接続される。外周導波部３０Ｂにおいて、ポート２７０が接続される位置は、任意に選択可能である。本実施形態では、ポート２７０は、外周導波部３０Ｂのうちの容器３０Ａを介して第１部分６１と対向する位置に接続される。外周導波部３０Ｂに接続されるポート２７０の数は、任意に選択可能である。本実施形態では、外周導波部３０Ｂに接続されるポート２７０の数は、１つである。外周導波部３０Ｂに接続されるポート２７０の数は、２つ以上であってもよい。

【0033】

マイクロ波発振源２０から出力された基準マイクロ波は、外周導波部３０Ｂ内に導入され、外周導波部３０Ｂを進行する。外周導波部３０Ｂ内に導入された基準マイクロ波のうちの一部は、ポート２７０に導入される。ポート２７０に導入された基準マイクロ波は、ポート２７０のうちの容器３０Ａと反対側の端部の壁２７１で反射され、位相器７２を通過する。位相器７２を通過した基準マイクロ波は、位相が変更され、変更マイクロ波に変換される。変更マイクロ波は、外周導波部３０Ｂに導入される。基準マイクロ波および変更マイクロ波は、外周導波部３０Ｂを進行し、混合され、複数の孔３２Ａおよび入射窓８０を介して容器３０Ａ内に導入される。

【0034】

本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置２１０によれば、外周導波部３０Ｂ内に導入された基準マイクロ波の一部は、ポート２７０に導入され、変更マイクロ波に変換される。変更マイクロ波は、外周導波部３０Ｂ内において基準マイクロ波と混合される。外周導波部３０Ｂ内において、基準マイクロ波に対して変更マイクロ波が重畳されるため、第１実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０に準じた効果が得られる。

【0035】

＜３．第３実施形態＞
第３実施形態においては、第２実施形態と比較して、位相制御機構７０の構成が異なる。他の構成は、基本的に第２実施形態と同様である。以下では、第２実施形態の同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略し、第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0036】

図３は、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置３１０の模式図である。マイクロ波プラズマ処理装置３１０は、位相制御機構３７０を備える。位相制御機構３７０は、ポート２７０内に配置される反射板３７１および駆動機構３７２を含む。

【0037】

反射板３７１は、ポート２７０に導入された基準マイクロ波を外周導波部３０Ｂに向けて反射する。駆動機構３７２は、ポート２７０の長手方向における反射板３７１の位置を変更する。駆動機構３７２は、任意の構成を用いることができる。本実施形態では、駆動機構３７２は、例えば、ガイドレール、ガイドレールに沿って反射板３７１を移動させるねじ軸、および、ねじ軸を回転させるモータ等を含む、ボールねじ機構である。

【0038】

制御装置７１は、作業者からの要求に応じて、駆動機構３７２の動作に関する駆動機構制御プログラムを実行する。ポート２７０内における反射板３７１の位置と変更マイクロ波の位相との関係は、シミュレーションによって予め把握されている。そのシミュレーション結果は、駆動機構制御プログラムとともに制御装置７１に記憶されている。また、第１実施形態と同様に、基準マイクロ波および変更マイクロ波の位相と、基材１００上におけるプラズマボールの位置、プラズマボールの大きさ、および、プラズマボールの形状との関係は、シミュレーションによって予め把握されている。そのシミュレーション結果は、制御装置７１に記憶される。本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置３１０によれば、第２実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置２１０と同様の効果が得られる。

【0039】

＜４．変形例＞
上記各実施形態は本発明に関するマイクロ波プラズマ処理装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関するマイクロ波プラズマ処理装置は、各実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、各実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、各実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に各実施形態の変形例の幾つかの例を示す。

【0040】

＜４－１＞
第１実施形態において、導波管６０の具体的な構成は、任意に変更可能である。例えば、図４に示されるように、導波管６０は、複数の第２部分６２を含むように構成されてもよい。この変形例では、複数の第２部分６２のそれぞれに位相器７２が配置される。この変形例では、共振器３０における第１種導入部９１の数は、１つであり、第２種導入部９２の数は、２つである。

【0041】

＜４－２＞
第１実施形態において、共振器３０の具体的な構成は、任意に変更可能である。図５は、第１実施形態の共振器３０の変形例の共振器５３０を含むマイクロ波プラズマ処理装置１０を示す模式図である。図５に示されるように、例えば、共振器３０を外周導波部３０Ｂを省略した共振器５３０に置換し、第１部分６１および第２部分６２と容器３０Ａとを接続してもよい。この変形例では、第１部分６１と容器３０Ａとが接続される部分が第１種導入部９１を構成し、第２部分６２と容器３０Ａとが接続される部分が第２種導入部９２を構成する。第１種導入部９１および第２種導入部９２には、入射窓８０が設置される。また、この変形例では、容器３０Ａの周壁３２のうち、導波管６０と接続される部分以外の孔３２Ａは、閉じられる。なお、この変形例は、図４に示される第１実施形態の変形例にも適用できる。

【0042】

＜４－３＞
第２実施形態および第３実施形態において、共振器３０の具体的な構成は、任意に変更可能である。例えば、第２実施形態および第３実施形態において、共振器３０を外周導波部３０Ｂを省略した共振器に置換し、基準マイクロ波が容器３０Ａ内に導入されるように、第１部分６１と容器３０Ａとを接続し、ポート２７０と容器３０Ａとを接続してもよい。この変形例では、第１部分６１と容器３０Ａとが接続される部分が第１種導入部９１を構成し、ポート２７０と容器３０Ａとが接続される部分が第２種導入部９２を構成する。第１種導入部９１および第２種導入部９２には、入射窓８０が設置される。また、この変形例では、容器３０Ａのうちの第１部分６１と接続される部分、および、ポート２７０と接続される部分以外の孔３２Ａは、閉じられる。この変形例では、１または複数のポート２７０が容器３０Ａと接続されてもよい。

【0043】

＜４－４＞
第１実施形態において、容器３０Ａの周壁３２を省略してもよい。この変形例では、第１部分６１と外周導波部３０Ｂとが接続される部分が第１種導入部９１を構成し、第２部分６２と外周導波部３０Ｂとが接続される部分が第２種導入部９２を構成する。第１種導入部９１および第２種導入部９２には、入射窓８０が設置される。この変形例では、外周導波部３０Ｂが、容器３０Ａの周壁３２の役割を担う。なお、この変形例は、図４に示される第１実施形態の変形例にも適用できる。

【0044】

＜４－５＞
第２実施形態および第３実施形態において、容器３０Ａの周壁３２を省略してもよい。この変形例では、第１部分６１と外周導波部３０Ｂとが接続される部分が第１種導入部９１を構成し、ポート２７０と外周導波部３０Ｂとが接続される部分が第２種導入部９２を構成する。第１種導入部９１および第２種導入部９２には、入射窓８０が設置される。この変形例では、外周導波部３０Ｂが、容器３０Ａの周壁３２の役割を担う。

【0045】

＜４－６＞
第２実施形態および第３実施形態において、位相制御機構７０、３７０の具体的な構成は、任意に変更可能である。例えば、位相制御機構７０、３７０は、容器３０Ａ内に配置され、容器３０Ａ内に導入された基準マイクロ波の位相を変更して反射する任意の構造物であってもよい。また、位相制御機構７０、３７０は、容器３０Ａの周壁３２の径方向の形状を変化させる構成であってもよい。要するに、位相制御機構７０、３７０は、共振器３０内に導入された一部の基準マイクロ波の位相を制御することによって、基準マイクロ波と位相が異なる変更マイクロ波を生成できる構成であれば、任意の構成を用いることができる。

【0046】

＜４－７＞
第２実施形態および第３実施形態において、導波管６０および外周導波部３０Ｂを省略し、容器３０Ａの周壁３２の形状をマイクロ波発振源２０と連結される形状とすることもできる。

【0047】

＜４―８＞
第２実施形態または第３実施形態において、位相制御機構７０および位相制御機構３７０を組み合わせることが可能である。例えば、ポート２７０が複数設けられる場合、任意のポート２７０には、位相器７２を配置し、別の任意のポート２７０には、反射板３７１および駆動機構３７２を配置することができる。この変形例では、１つの制御装置７１によって、位相器７２および駆動機構３７２を制御してもよく、位相器７２を制御する制御装置と、駆動機構３７２を制御する制御装置とを分けてもよい。

【0048】

＜４－９＞
第１実施形態～第３実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１０、２１０、３１０は、ダイヤモンド基板の製造に用いられたが、原料ガス、および、プラズマ移動周期等の条件を変更することによって、他の基板の製造にも適用できる。

【符号の説明】

【0049】

１０、２１０、３１０：マイクロ波プラズマ処理装置
２０：マイクロ波発振源
３０：共振器
３０Ａ：容器
６０：導波管
７０、３７０：位相制御機構
７１：制御装置
７２：位相器
９１：第１種導入部
９２：第２種導入部
２７０：ポート
３７１：反射板
３７２：駆動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】