JP2003277914A - 多元化合物作製装置 - Google Patents
多元化合物作製装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 材料開発の高速化が実現可能で且つ組成比
を連続的に変化させることのできる多元化合物作製装置
を提供する。 【解決手段】 下方から材料蒸発機構（１）、マスク
移動機構（２）、基板加熱装置（３）を備えた基板回転
機構（４）の順にそれらが配置されており、材料蒸発機
構（１）は水平方向に回転する複数種類の材料（６）に
対し、１種類の材料（６）ごとにレーザ（７）を照射し
てその材料（６）を蒸発させるものであり、マスク移動
機構（２）は基板回転機構（４）と材料蒸発機構（１）
の中間部に水平に配置された水平面の中間部に開口部
（１０）が形成された平板形状の移動マスク（９）を有
し、その移動マスク（９）を水平方向において一次元方
向に往復運動させるものであり、基板回転機構（４）は
基板加熱装置（３）を備え、水平に配置された円板形状
の基板（８）を加熱しながら水平方向に回転させるもの
である多元化合物作製装置とする。
を連続的に変化させることのできる多元化合物作製装置
を提供する。 【解決手段】 下方から材料蒸発機構（１）、マスク
移動機構（２）、基板加熱装置（３）を備えた基板回転
機構（４）の順にそれらが配置されており、材料蒸発機
構（１）は水平方向に回転する複数種類の材料（６）に
対し、１種類の材料（６）ごとにレーザ（７）を照射し
てその材料（６）を蒸発させるものであり、マスク移動
機構（２）は基板回転機構（４）と材料蒸発機構（１）
の中間部に水平に配置された水平面の中間部に開口部
（１０）が形成された平板形状の移動マスク（９）を有
し、その移動マスク（９）を水平方向において一次元方
向に往復運動させるものであり、基板回転機構（４）は
基板加熱装置（３）を備え、水平に配置された円板形状
の基板（８）を加熱しながら水平方向に回転させるもの
である多元化合物作製装置とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、多元化合
物作製装置に関するものである。さらに詳しくは、この
出願の発明は、材料開発の高速化が実現可能で且つ組成
比を連続的に変化させることのできる多元化合物作製装
置に関するものである。
物作製装置に関するものである。さらに詳しくは、この
出願の発明は、材料開発の高速化が実現可能で且つ組成
比を連続的に変化させることのできる多元化合物作製装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】現在、電子デバイスは半導体
材料、金属、絶縁体材料により構成されているが、近年
の集積度の向上によりそれら材料の物理的限界が見えて
きており、次世代の新規デバイス用材料として多元化合
物が注目されてきている。
材料、金属、絶縁体材料により構成されているが、近年
の集積度の向上によりそれら材料の物理的限界が見えて
きており、次世代の新規デバイス用材料として多元化合
物が注目されてきている。
【０００３】これまで、多元化合物は様々な方法によっ
て作製されているが、従来の方法は組成比を不連続に少
しずつ変えたものを１回ごとに作製するというものであ
り、たとえば分子線エピタキシー法では、ＩｎＧａＡｓ
の組成を、Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ａｓ、Ｉｎ０．２Ｇａ
０．８Ａｓ、Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓとして組成比を
不連続に変化させて作製しており、微妙な組成比で発現
する多元化合物の機能を見つけるためには多くの組成比
や合成条件を変更しなくてはならず、試料の作製に時間
がかかるといった問題があり、材料開発に膨大な時間を
有してしまっていた。試料の作製に時間がかかるという
ことは単に多くの時間を必要とするという問題のみなら
ず、たとえば、１００回の実験を行うのに５０日必要で
あった場合、最初の合成と最後の合成で雰囲気や温度な
どが変化してしまい、データにばらつきができてしまう
という問題も有している。分子線エピタキシー法以外の
従来の方法においても分子線エピタキシー法と同様の問
題を有している。
て作製されているが、従来の方法は組成比を不連続に少
しずつ変えたものを１回ごとに作製するというものであ
り、たとえば分子線エピタキシー法では、ＩｎＧａＡｓ
の組成を、Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ａｓ、Ｉｎ０．２Ｇａ
０．８Ａｓ、Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓとして組成比を
不連続に変化させて作製しており、微妙な組成比で発現
する多元化合物の機能を見つけるためには多くの組成比
や合成条件を変更しなくてはならず、試料の作製に時間
がかかるといった問題があり、材料開発に膨大な時間を
有してしまっていた。試料の作製に時間がかかるという
ことは単に多くの時間を必要とするという問題のみなら
ず、たとえば、１００回の実験を行うのに５０日必要で
あった場合、最初の合成と最後の合成で雰囲気や温度な
どが変化してしまい、データにばらつきができてしまう
という問題も有している。分子線エピタキシー法以外の
従来の方法においても分子線エピタキシー法と同様の問
題を有している。
【０００４】このような状況の中、本願の発明者等はコ
ンビナトリアル手法を用いて多元化合物の合成に関する
研究を進めて来ており、移動マスクと固定マスクを用い
て３元化合物を合成する方法を編み出し試料作製の時間
の短縮を可能としたが、この移動マスクと固定マスクを
利用した３元以上の化合物合成においても不連続に変化
させた組成比でしか形成することはできず、そのような
方法においても多元化合物において微妙な組成比で発現
する機能が見つけられない可能性を有していた。
ンビナトリアル手法を用いて多元化合物の合成に関する
研究を進めて来ており、移動マスクと固定マスクを用い
て３元化合物を合成する方法を編み出し試料作製の時間
の短縮を可能としたが、この移動マスクと固定マスクを
利用した３元以上の化合物合成においても不連続に変化
させた組成比でしか形成することはできず、そのような
方法においても多元化合物において微妙な組成比で発現
する機能が見つけられない可能性を有していた。
【０００５】そこで、この出願の発明は以上のとおりの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、材料開発の高速化が実現可能で且つ組成比を連
続的に変化させることのできる多元化合物作製装置を提
供することを課題としている。
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、材料開発の高速化が実現可能で且つ組成比を連
続的に変化させることのできる多元化合物作製装置を提
供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第１には、基板上に
３種類以上の材料の各々の組成比を連続的に変化させて
気相成膜することで多元化合物を作製する装置であっ
て、下方から材料蒸発機構、マスク移動機構、基板加熱
装置を備えた基板回転機構の順にそれらが配置されてお
り、材料蒸発機構は水平方向に回転する複数種類の材料
に対し、１種類の材料ごとにレーザを照射してその材料
を蒸発させる機構であり、マスク移動機構は、基板回転
機構と材料蒸発機構の中間部に水平に配置された平板形
状で水平面の中間部に開口部が形成された移動マスクを
有し、その移動マスクを水平方向において一次元方向に
往復運動させる機構であり、基板回転機構は基板加熱装
置を備え、水平に配置された円板形状の基板を加熱しな
がら水平方向に回転させる機構であることを特徴とする
多元化合物作製装置を提供する。
の課題を解決するものとして、まず第１には、基板上に
３種類以上の材料の各々の組成比を連続的に変化させて
気相成膜することで多元化合物を作製する装置であっ
て、下方から材料蒸発機構、マスク移動機構、基板加熱
装置を備えた基板回転機構の順にそれらが配置されてお
り、材料蒸発機構は水平方向に回転する複数種類の材料
に対し、１種類の材料ごとにレーザを照射してその材料
を蒸発させる機構であり、マスク移動機構は、基板回転
機構と材料蒸発機構の中間部に水平に配置された平板形
状で水平面の中間部に開口部が形成された移動マスクを
有し、その移動マスクを水平方向において一次元方向に
往復運動させる機構であり、基板回転機構は基板加熱装
置を備え、水平に配置された円板形状の基板を加熱しな
がら水平方向に回転させる機構であることを特徴とする
多元化合物作製装置を提供する。
【０００７】第２には、この出願の発明は、第１の発明
において、材料蒸発機構、マスク移動機構、基板加熱装
置および基板回転機構が自動制御されていることを特徴
とする多元化合物作製装置を提供する。
において、材料蒸発機構、マスク移動機構、基板加熱装
置および基板回転機構が自動制御されていることを特徴
とする多元化合物作製装置を提供する。
【０００８】さらに、第３には、第２の発明において、
自動制御がコンピュータにより行われていることを特徴
とする多元化合物作製装置を提供する。
自動制御がコンピュータにより行われていることを特徴
とする多元化合物作製装置を提供する。
【０００９】また、第４には、第１ないし３のいずれか
の発明において、基板が均一にもしくは温度傾斜を有し
て加熱されることを特徴とする多元化合物作製装置を提
供する。
の発明において、基板が均一にもしくは温度傾斜を有し
て加熱されることを特徴とする多元化合物作製装置を提
供する。
【００１０】また、第５には、第１ないし４のいずれか
の発明において、１つの試料上に３種類以上の多元組成
領域、２元組成領域および１元素で膜厚を連続的に変え
た領域を同時に形成することを特徴とする多元化合物作
製装置をも提供する。
の発明において、１つの試料上に３種類以上の多元組成
領域、２元組成領域および１元素で膜厚を連続的に変え
た領域を同時に形成することを特徴とする多元化合物作
製装置をも提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】この出願の発明の多元化合物作製
装置は、基板上に３種類以上の材料の各々の組成比を連
続的に変化させて気相成膜することで多元化合物を作製
する装置であって、下方から材料蒸発機構、マスク移動
機構、基板加熱装置を備えた基板回転機構の順にそれら
が配置されている。
装置は、基板上に３種類以上の材料の各々の組成比を連
続的に変化させて気相成膜することで多元化合物を作製
する装置であって、下方から材料蒸発機構、マスク移動
機構、基板加熱装置を備えた基板回転機構の順にそれら
が配置されている。
【００１２】ここで、材料蒸発機構は水平方向に回転す
る複数種類の材料に対し、１種類の材料ごとにエキシマ
レーザなどのレーザを照射して材料を加熱し蒸発させる
ものであり、マスク移動機構は基板回転機構と材料蒸発
機構の中間部に水平に配置された、平板形状で水平面の
中間部に蒸発した材料が通過するための開口部が形成さ
れた移動マスクを有し、その移動マスクを水平方向にお
いて一次元方向に往復運動させるものである。また、基
板回転機構は基板加熱装置を備えており、水平に配置さ
れた円板状の基板を加熱しながら水平方向に回転させる
ものである。
る複数種類の材料に対し、１種類の材料ごとにエキシマ
レーザなどのレーザを照射して材料を加熱し蒸発させる
ものであり、マスク移動機構は基板回転機構と材料蒸発
機構の中間部に水平に配置された、平板形状で水平面の
中間部に蒸発した材料が通過するための開口部が形成さ
れた移動マスクを有し、その移動マスクを水平方向にお
いて一次元方向に往復運動させるものである。また、基
板回転機構は基板加熱装置を備えており、水平に配置さ
れた円板状の基板を加熱しながら水平方向に回転させる
ものである。
【００１３】この出願の発明の多元化合物作製装置を用
いることにより、多元化合物を高速且つ組成比を連続的
に変化させた状態で作製することができる。たとえば３
種類の材料を用いた場合、基板上に３元組成領域、２元
組成領域および１元素で膜厚すなわち組成比を連続的に
変えた領域を同時に作製することができる。したがっ
て、これまで組成ごとに作製されていた３元化合物を自
動的に合成することが可能となり、３元系相図の作成等
に適用することも可能となる。
いることにより、多元化合物を高速且つ組成比を連続的
に変化させた状態で作製することができる。たとえば３
種類の材料を用いた場合、基板上に３元組成領域、２元
組成領域および１元素で膜厚すなわち組成比を連続的に
変えた領域を同時に作製することができる。したがっ
て、これまで組成ごとに作製されていた３元化合物を自
動的に合成することが可能となり、３元系相図の作成等
に適用することも可能となる。
【００１４】またこの出願の発明の多元化合物作製装置
は、材料蒸発機構、マスク移動機構、基板加熱装置およ
び基板回転機構を自動制御するように成すこともでき、
膜成長温度、基板回転による試料角度の制御、マスクの
移動機構の制御を自動で行うことができる。また、それ
らの自動制御をコンピュータにより行うことも可能であ
る。
は、材料蒸発機構、マスク移動機構、基板加熱装置およ
び基板回転機構を自動制御するように成すこともでき、
膜成長温度、基板回転による試料角度の制御、マスクの
移動機構の制御を自動で行うことができる。また、それ
らの自動制御をコンピュータにより行うことも可能であ
る。
【００１５】４種類の材料を用いた場合には、３元化合
物に別の材料を混ぜることによって４元化合物を作製で
きる。
物に別の材料を混ぜることによって４元化合物を作製で
きる。
【００１６】たとえば、３元化合物をＡxＢyＣzで表す
とすると、４元化合物はそれにさらに別の材料Ｄを加え
ることから、（ＡxＢyＣz）/Ｄ０．１，（ＡxＢyＣz）/
Ｄ０．２、・・・（ＡxＢyＣz）/Ｄ０．９といった組成
となる。したがってＤについては不連続な組成比となっ
てしまうが、Ａ、Ｂ、Ｃに関しては連続組成となる。さ
らに、続けて（ＢxＣyＤz）/Ａ０.１、・・・（ＢxＣy
Ｄz）/Ａ０.９といったものを作製し、前に作製したも
のと比較することによって全体として連続組成の４元化
合物を作製することができる。
とすると、４元化合物はそれにさらに別の材料Ｄを加え
ることから、（ＡxＢyＣz）/Ｄ０．１，（ＡxＢyＣz）/
Ｄ０．２、・・・（ＡxＢyＣz）/Ｄ０．９といった組成
となる。したがってＤについては不連続な組成比となっ
てしまうが、Ａ、Ｂ、Ｃに関しては連続組成となる。さ
らに、続けて（ＢxＣyＤz）/Ａ０.１、・・・（ＢxＣy
Ｄz）/Ａ０.９といったものを作製し、前に作製したも
のと比較することによって全体として連続組成の４元化
合物を作製することができる。
【００１７】また、５種類以上の材料を用いた場合も、
同様の方法で５元化合物以上の多元化合物を作成するこ
とができる。
同様の方法で５元化合物以上の多元化合物を作成するこ
とができる。
【００１８】さらにまたこの出願の発明の多元化合物作
製装置を電子デバイス用誘電体酸化物の自動探索等に応
用することができる。
製装置を電子デバイス用誘電体酸化物の自動探索等に応
用することができる。
【００１９】この出願の発明の多元化合物作成装置は、
たとえば図１に示すように、材料蒸発機構（１）、マス
ク移動機構（２）、基板加熱装置（３）および基板回転
機構（４）を備えており、それらは全てＰＣ（５）によ
り自動制御されたものとすることができる。多元化合物
の作製方法として、３元化合物の作製を例に取ると、ま
ず材料蒸発機構（１）において材料（６）のうちの１種
類の材料（６Ａ）をＫｒＦエキシマレーザ（７）によっ
て蒸発させ、マスク移動機構（２）の移動マスク（９）
に往復運動を行わせ、蒸発した材料（６）を移動マスク
（９）に設けられた開口部（１０）から通過させ、基板
加熱装置（３）により加熱されたシリコン基板（８）上
に膜を形成する。
たとえば図１に示すように、材料蒸発機構（１）、マス
ク移動機構（２）、基板加熱装置（３）および基板回転
機構（４）を備えており、それらは全てＰＣ（５）によ
り自動制御されたものとすることができる。多元化合物
の作製方法として、３元化合物の作製を例に取ると、ま
ず材料蒸発機構（１）において材料（６）のうちの１種
類の材料（６Ａ）をＫｒＦエキシマレーザ（７）によっ
て蒸発させ、マスク移動機構（２）の移動マスク（９）
に往復運動を行わせ、蒸発した材料（６）を移動マスク
（９）に設けられた開口部（１０）から通過させ、基板
加熱装置（３）により加熱されたシリコン基板（８）上
に膜を形成する。
【００２０】図２にその膜の形成の手順を示す。ただ
し、図２では２種類の材料が示されているが、これは基
板の側面を一方向から見ているためであり、実際は３種
類の材料を用いて膜形成が行われる。まず図２（ａ）、
（ｂ）に示すように位置により厚さの異なる材料（６
Ａ）の膜を基板（８）上に形成する。このとき最大膜厚
は１分子層に相当する。次に基板回転機構（４）により
シリコン基板（８）を１２０度回転させ、別の種類の材
料（６Ｂ）を蒸発させ、その膜を図２（ｃ）および
（ｄ）に示すように最大膜厚１分子層になるように成長
させる。次いで基板回転機構（４）によりシリコン基板
（８）を１２０度回転させ、さらに別の種類の材料（６
Ｃ）を蒸発させることによって１分子層内に組成が連続
的に異なる３元化合物が形成される。このサイクルを適
当な回数繰り返すことによって、一定膜厚の薄膜を自動
的に合成することができる。
し、図２では２種類の材料が示されているが、これは基
板の側面を一方向から見ているためであり、実際は３種
類の材料を用いて膜形成が行われる。まず図２（ａ）、
（ｂ）に示すように位置により厚さの異なる材料（６
Ａ）の膜を基板（８）上に形成する。このとき最大膜厚
は１分子層に相当する。次に基板回転機構（４）により
シリコン基板（８）を１２０度回転させ、別の種類の材
料（６Ｂ）を蒸発させ、その膜を図２（ｃ）および
（ｄ）に示すように最大膜厚１分子層になるように成長
させる。次いで基板回転機構（４）によりシリコン基板
（８）を１２０度回転させ、さらに別の種類の材料（６
Ｃ）を蒸発させることによって１分子層内に組成が連続
的に異なる３元化合物が形成される。このサイクルを適
当な回数繰り返すことによって、一定膜厚の薄膜を自動
的に合成することができる。
【００２１】図３は上記の手法で作製される連続組成を
持つ３元化合物、２元化合物、単元素膜の形成領域を例
示した概念図であり、実際には図４に示すような膜が形
成される。
持つ３元化合物、２元化合物、単元素膜の形成領域を例
示した概念図であり、実際には図４に示すような膜が形
成される。
【００２２】なお、基板の加熱については、基板加熱装
置によって基板を均一にもしくは温度傾斜を有して加熱
させることができる。基板加熱装置の具体的構成として
は、たとえば図５に示しているように、基板を均一に加
熱させる場合と、図６に示しているように、基板を温度
傾斜を有して加熱させる場合とでヒータボックス（１
１）中のヒータ（１２）と基板（８）との間に設けた、
高温耐熱材料であるインコネル等で形成された熱遮蔽板
（１３）の開口部（１４）の広げたり狭めたりすること
によって基板（８）全体あるいは一部を加熱するように
調整することができる。この基板加熱装置（３）によ
り、温度傾斜をつける場合には図７（ｂ）に示している
ように、直径３ｃｍ程度の基板に対し位置により１５０
度以上の温度差を設けることができ、温度傾斜により組
成比を変化させることも可能となる。
置によって基板を均一にもしくは温度傾斜を有して加熱
させることができる。基板加熱装置の具体的構成として
は、たとえば図５に示しているように、基板を均一に加
熱させる場合と、図６に示しているように、基板を温度
傾斜を有して加熱させる場合とでヒータボックス（１
１）中のヒータ（１２）と基板（８）との間に設けた、
高温耐熱材料であるインコネル等で形成された熱遮蔽板
（１３）の開口部（１４）の広げたり狭めたりすること
によって基板（８）全体あるいは一部を加熱するように
調整することができる。この基板加熱装置（３）によ
り、温度傾斜をつける場合には図７（ｂ）に示している
ように、直径３ｃｍ程度の基板に対し位置により１５０
度以上の温度差を設けることができ、温度傾斜により組
成比を変化させることも可能となる。
【００２３】上記のように薄膜を形成することによって
材料探索の大幅なスピードアップと成長条件の最適化が
期待でき、材料開発速度を飛躍的に向上させることがで
き、新規デバイス用材料の開発など産業、経済への効果
が期待できる。
材料探索の大幅なスピードアップと成長条件の最適化が
期待でき、材料開発速度を飛躍的に向上させることがで
き、新規デバイス用材料の開発など産業、経済への効果
が期待できる。
【００２４】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定される
ものではなく、細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。
し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定される
ものではなく、細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。
【００２５】
【実施例】＜実施例１＞図１に示しているような材料蒸
発機構（１）、マスク移動機構（２）、基板加熱装置
（３）および基板回転機構（４）を有し、それらが全て
ＰＣにより自動制御されている多元化合物作製装置を用
いて多元化合物の一例として３元化合物を作製した。な
おこの例では基板に対して均一に加熱を行った。
発機構（１）、マスク移動機構（２）、基板加熱装置
（３）および基板回転機構（４）を有し、それらが全て
ＰＣにより自動制御されている多元化合物作製装置を用
いて多元化合物の一例として３元化合物を作製した。な
おこの例では基板に対して均一に加熱を行った。
【００２６】この例では、３種類の材料（６）としてＨ
ｆＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3を使用し、これらの材料を連
続組成で混合させた３元化合物を作製した。
ｆＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3を使用し、これらの材料を連
続組成で混合させた３元化合物を作製した。
【００２７】ここで図１に示すように、材料（６）を蒸
発させるためにそれらに対して照射するレーザとして、
出力が０．０６Ｊで、波長が２４８ｎｍのエキシマレー
ザ（ＫｒＦレーザ）（７）を使用し、またマスク移動機
構（２）のスライドする移動マスク（９）は、マスク移
動距離が５．０ｍｍ、マスク移動速度が０．３ｍ／ｓｅ
ｃのものを用いた。また基板回転機構（４）について
は、１２０度回転するために要する時間が５ｓｅｃであ
る回転機構速度のものを用いた。
発させるためにそれらに対して照射するレーザとして、
出力が０．０６Ｊで、波長が２４８ｎｍのエキシマレー
ザ（ＫｒＦレーザ）（７）を使用し、またマスク移動機
構（２）のスライドする移動マスク（９）は、マスク移
動距離が５．０ｍｍ、マスク移動速度が０．３ｍ／ｓｅ
ｃのものを用いた。また基板回転機構（４）について
は、１２０度回転するために要する時間が５ｓｅｃであ
る回転機構速度のものを用いた。
【００２８】上記の条件の下でＨｆＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ａｌ2
Ｏ3の３種類の材料（６）のうちの１種類の材料（６
Ａ）をエキシマレーザ（７）によって蒸発させ、図２に
示すようにマスク移動機構（２）の移動マスク（９）に
連続往復運動を行わせることによって、均一に加熱され
た円板状のシリコン基板（８）上において位置により厚
さの異なる膜を形成し、次に基板回転機構（４）により
シリコン基板（８）を１２０度回転させ、別の種類の材
料（６Ｂ）を蒸発させ、その膜を最大膜厚１分子層にな
るように成長させた。さらに次に基板回転機構（４）に
よりシリコン基板（８）を１２０度回転させ、別の種類
の材料（６Ｃ）を蒸発させ、その膜を最大膜厚１分子層
になるように成長させ、１分子層内に組成が連続的に異
なる３元化合物が形成され、このサイクルを繰り返すこ
とによって、シリコン基板（８）上に図８に示すような
３元化合物（１５）を合成した。
Ｏ3の３種類の材料（６）のうちの１種類の材料（６
Ａ）をエキシマレーザ（７）によって蒸発させ、図２に
示すようにマスク移動機構（２）の移動マスク（９）に
連続往復運動を行わせることによって、均一に加熱され
た円板状のシリコン基板（８）上において位置により厚
さの異なる膜を形成し、次に基板回転機構（４）により
シリコン基板（８）を１２０度回転させ、別の種類の材
料（６Ｂ）を蒸発させ、その膜を最大膜厚１分子層にな
るように成長させた。さらに次に基板回転機構（４）に
よりシリコン基板（８）を１２０度回転させ、別の種類
の材料（６Ｃ）を蒸発させ、その膜を最大膜厚１分子層
になるように成長させ、１分子層内に組成が連続的に異
なる３元化合物が形成され、このサイクルを繰り返すこ
とによって、シリコン基板（８）上に図８に示すような
３元化合物（１５）を合成した。
【００２９】作製された３元化合物（１５）の誘電率を
マイクロ波顕微鏡で計測した結果、ＨｆＯ2付近に高い
誘電率を持つ領域があることが分かった。
マイクロ波顕微鏡で計測した結果、ＨｆＯ2付近に高い
誘電率を持つ領域があることが分かった。
【００３０】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、材料開発の高速化が実現可能で且つ組成
比を連続的に変化させることのできる多元化合物作製装
置が提供され、この出願の発明の多元化合物作製装置に
よって未知の多元化合物を高速に合成することができる
ことから、これまでにない機能の化合物を発見すること
ができる。そしてさらにそれらの特徴を生かした新規デ
バイスの作製の可能性を有しており、高い経済効果が期
待できる。
発明によって、材料開発の高速化が実現可能で且つ組成
比を連続的に変化させることのできる多元化合物作製装
置が提供され、この出願の発明の多元化合物作製装置に
よって未知の多元化合物を高速に合成することができる
ことから、これまでにない機能の化合物を発見すること
ができる。そしてさらにそれらの特徴を生かした新規デ
バイスの作製の可能性を有しており、高い経済効果が期
待できる。
【図１】この発明の材料蒸発機構、マスク移動機構、基
板加熱装置および基板回転機構による３元化合物の作成
装置および作製法を例示した概念図である。
板加熱装置および基板回転機構による３元化合物の作成
装置および作製法を例示した概念図である。
【図２】マスク移動機構の移動マスクの往復運動により
基板に３元化合物の薄膜が形成される様子を例示した概
念図である。
基板に３元化合物の薄膜が形成される様子を例示した概
念図である。
【図３】図１の手法で形成される連続組成を持つ３元化
合物、２元化合物、単元素膜の形成領域を例示した概念
図である。
合物、２元化合物、単元素膜の形成領域を例示した概念
図である。
【図４】図１の手法で実際に作製された３元化合物の膜
を例示した光学写真である。
を例示した光学写真である。
【図５】基板加熱装置により基板を均一に加熱する様子
を示した概念図である。
を示した概念図である。
【図６】基板加熱装置により基板を、温度傾斜を有して
加熱する様子を示した概念図である。
加熱する様子を示した概念図である。
【図７】図６の方法により加熱された基板の位置による
温度差を示した概念図およびグラフである。
温度差を示した概念図およびグラフである。
【図８】図１の手法で作製された実際の試料の光学写真
である。
である。
１ 材料蒸発機構
２ マスク移動機構
３ 基板加熱装置
４ 基板回転機構
５ ＰＣ
６ 材料
７ エキシマレーザ（ＫｒＦレーザ）
８ シリコン基板
９ 移動マスク
１０ 開口部
１１ ヒータボックス
１２ ヒータ
１３ 熱遮蔽板
１４ 開口部
１５ ３元化合物
フロントページの続き
(72)発明者 鯉沼 秀臣
茨城県つくば市千現一丁目２番１号 独立
行政法人物質・材料研究機構内
Ｆターム(参考） 4K029 AA06 BA43 BB03 CA01 DB05
DB20 HA01 JA02
5F103 AA01 BB08 BB16 BB23 BB32
BB38 BB41 DD27 GG06 HH03
RR04
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に３種類以上の材料の各々の組成
比を連続的に変化させて気相成膜することで多元化合物
を作製する装置であって、下方から材料蒸発機構、マス
ク移動機構、基板加熱装置を備えた基板回転機構の順に
それらが配置されており、材料蒸発機構は水平方向に回
転する複数種類の材料に対し、１種類の材料ごとにレー
ザを照射してその材料を蒸発させる機構であり、マスク
移動機構は、基板回転機構と材料蒸発機構の中間部に水
平に配置された平板形状で水平面の中間部に開口部が形
成された移動マスクを有し、その移動マスクを水平方向
において一次元方向に往復運動させる機構であり、基板
回転機構は基板加熱装置を備え、水平に配置された円板
形状の基板を加熱しながら水平方向に回転させる機構で
あることを特徴とする多元化合物作製装置。 - 【請求項２】 材料蒸発機構、マスク移動機構、基板加
熱装置および基板回転機構が自動制御されていることを
特徴とする請求項１に記載の多元化合物作製装置。 - 【請求項３】 自動制御がコンピュータにより行われて
いることを特徴とする請求項２に記載の多元化合物作製
装置。 - 【請求項４】 基板が均一にもしくは温度傾斜を有して
加熱されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
かに記載の多元化合物作製装置。 - 【請求項５】 １つの試料上に３種類以上の多元組成領
域、２元組成領域および１元素で膜厚を連続的に変えた
領域を同時に形成することを特徴とする請求項１ないし
４のいずれかに記載の多元化合物作製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084318A JP3752534B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 多元化合物作製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084318A JP3752534B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 多元化合物作製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003277914A true JP2003277914A (ja) | 2003-10-02 |
| JP3752534B2 JP3752534B2 (ja) | 2006-03-08 |
Family
ID=29231728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002084318A Expired - Lifetime JP3752534B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 多元化合物作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3752534B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004083481A1 (ja) * | 2003-03-20 | 2004-09-30 | Japan Science And Technology Agency | ４元組成比傾斜膜の作成方法及びこの方法を用いた２元組成比・膜厚傾斜膜の作成方法並びに多元組成物質の組成比のサンプリング方法 |
| WO2006017510A3 (en) * | 2004-08-02 | 2006-10-12 | J P Sercel Associates Inc | System and method for laser machining |
| JP2018502994A (ja) * | 2014-12-23 | 2018-02-01 | ピコデオン リミティド オサケユイチア | 回転ミラーと円形リングターゲットとを伴う灯台形スキャナ |
| CN108060397A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-05-22 | 浙江工业大学 | 一种基于不规则源材的表面梯度薄膜制备装置 |
| CN108103453A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-01 | 浙江工业大学 | 一种基于球阀的遮盖式表面梯度薄膜制备装置 |
-
2002
- 2002-03-25 JP JP2002084318A patent/JP3752534B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| WO2006017510A3 (en) * | 2004-08-02 | 2006-10-12 | J P Sercel Associates Inc | System and method for laser machining |
| US8378258B2 (en) | 2004-08-02 | 2013-02-19 | Ipg Microsystems Llc | System and method for laser machining |
| JP2018502994A (ja) * | 2014-12-23 | 2018-02-01 | ピコデオン リミティド オサケユイチア | 回転ミラーと円形リングターゲットとを伴う灯台形スキャナ |
| US10927447B2 (en) | 2014-12-23 | 2021-02-23 | Pulsedeon Oy | Lighthouse scanner with a rotating mirror and a circular ring target |
| CN108060397A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-05-22 | 浙江工业大学 | 一种基于不规则源材的表面梯度薄膜制备装置 |
| CN108103453A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-01 | 浙江工业大学 | 一种基于球阀的遮盖式表面梯度薄膜制备装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3752534B2 (ja) | 2006-03-08 |
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