JP2007046112A - Film deposition method, and film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成膜方法及び成膜装置に関するものであり、特に基板表面の所要の領域全体における最適条件での成膜を可能にする方法及びそれに用いる装置に関するものである。 The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus, and more particularly, to a method that enables film formation under optimum conditions over the entire required region of a substrate surface and an apparatus used therefor.
有機合成・薬品合成などの分野で開始されたコンビナトリアル的な合成手法は、現在では無機材料一般にも適用が広がり、新機能を有する材料の探索に必要不可欠な手法となっている。さらに、この手法を各種成膜方法に適用することにより、異なる薄膜材料を一度にたくさん形成する方法は一般にコンビナトリアル成膜と呼ばれており、各種薄膜材料の機能探索に有効に利用されつつある。こうしたコンビナトリアル成膜方法の1つとして、複数種のターゲットを基板の周囲に配置してスパッタ法で成膜することにより、各ターゲットに対する位置関係に応じて組成などを変化させた薄膜を基板上に形成する方法がある。このようにして基板上に形成された薄膜の各種特性を上記ターゲットに対する位置関係の異なる各領域にて評価することにより、所望の目的に対する最適な成膜条件を探索することが行なわれている。 Combinatorial synthesis methods started in the fields of organic synthesis and chemical synthesis are now widely applied to inorganic materials and are indispensable for searching for materials with new functions. Furthermore, a method of forming a large number of different thin film materials at a time by applying this technique to various film forming methods is generally called combinatorial film formation, and is being effectively used for searching for functions of various thin film materials. As one of such combinatorial deposition methods, a plurality of types of targets are arranged around the substrate and deposited by sputtering, whereby a thin film whose composition is changed according to the positional relationship with respect to each target is formed on the substrate. There is a method of forming. Thus, the optimum film forming conditions for a desired purpose are searched for by evaluating various characteristics of the thin film formed on the substrate in each region having a different positional relationship with respect to the target.
例えば、特開2002−69613[特許文献1]には、単一基板上に複数の薄膜を分離して成膜可能な基板マスキング機構を備えたコンビナトリアル成膜装置が記載されている。
上記の様に、従来のコンビナトリアル成膜方法及びそれに用いる装置は、材料探索が主目的であった。コンビナトリアル成膜により探索された最適な成膜条件をもって容易に基板表面の所要の領域全体に所望の特性を持つ薄膜を形成する方法及び装置は、従来提案されていない。 As described above, the conventional combinatorial film forming method and the apparatus used therefor have been mainly used for material search. A method and apparatus for easily forming a thin film having desired characteristics over the entire required region of the substrate surface with the optimum film formation conditions searched by combinatorial film formation has not been proposed.
本発明の目的は、コンビナトリアル成膜により最適な成膜条件を探索し且つ該最適成膜条件での基板全面における成膜を容易に行うことを可能にすることにある。 An object of the present invention is to search for an optimum film formation condition by combinatorial film formation and to easily form a film on the entire surface of the substrate under the optimum film formation condition.
本発明によれば、上記の目的を達成するために、
膜原料から放出された成膜物質を用いて基板の表面に膜を形成する成膜方法であって、
所望の特性を持つ膜が形成される前記基板表面の領域と前記膜原料との位置関係を、コンビナトリアル成膜により探索し、
前記基板の表面上にマスクを配置し、ここで、該マスクには前記基板表面の成膜領域を選択するための開口が形成されており、該開口は前記コンビナトリアル成膜により探索された位置関係における前記所望の特性を持つ膜が形成される前記基板表面の領域に対応するように位置しており、
前記基板を移動させて前記マスクの開口に対する前記基板の配置を変化させることで、前記基板の表面の所要の領域の全体に対し前記探索された位置関係を維持した成膜を行うことを特徴とする成膜方法、
が提供される。
According to the present invention, in order to achieve the above object,
A film forming method for forming a film on a surface of a substrate using a film forming material released from a film material,
The positional relationship between the region of the substrate surface where the film having desired characteristics is formed and the film raw material is searched by combinatorial film formation,
A mask is arranged on the surface of the substrate, and an opening for selecting a film formation region on the substrate surface is formed in the mask, and the opening is a positional relationship searched by the combinatorial film formation. Is located so as to correspond to a region of the substrate surface on which the film having the desired characteristics is formed,
The film formation is performed while maintaining the searched positional relationship with respect to the entire required area of the surface of the substrate by moving the substrate and changing the arrangement of the substrate with respect to the opening of the mask. Film forming method,
Is provided.
本発明の一態様においては、互いに異なる位置に配置された複数以上の前記膜原料を用いる。本発明の一態様においては、前記基板の移動を2次元的に平行移動を行う。本発明の一態様においては、前記コンビナトリアル成膜に際して、前記マスクを移動させることでコンビナトリアル成膜基板の表面の成膜領域を選択しながら成膜を行う。本発明の一態様においては、前記コンビナトリアル成膜に際して、コンビナトリアル成膜基板の表面の成膜領域を選択することなしに成膜を行う。 In one embodiment of the present invention, a plurality of film raw materials arranged at different positions are used. In one embodiment of the present invention, the substrate is moved two-dimensionally in parallel. In one embodiment of the present invention, during the combinatorial film formation, the mask is moved to perform film formation while selecting a film formation region on the surface of the combinatorial film formation substrate. In one embodiment of the present invention, in the combinatorial film formation, the film formation is performed without selecting a film formation region on the surface of the combinatorial film formation substrate.
更に、本発明によれば、上記の目的を達成するために、
膜原料から放出された成膜物質を用いて基板の表面に膜を形成する成膜装置であって、
前記基板を移動可能に保持する可動ステージと、
該可動ステージにより保持される前記基板を覆うように配置され、前記基板の表面の成膜領域を選択するための開口が形成されており、前記可動ステージに対する位置が可変のマスクと、
前記膜原料を保持し且つ該膜原料から前記成膜物質を放出させる膜原料保持部と、
前記可動ステージ、前記マスク及び前記膜原料保持部を制御する制御手段とを備えており、
前記制御手段は、前記膜原料保持部から前記成膜物質を放出させて、前記可動ステージにより保持されたコンビナトリアル成膜基板の表面に膜を形成してコンビナトリアル成膜を行わせ、また、前記基板の表面上に前記マスクを配置し、ここで、該マスクの開口は前記コンビナトリアル成膜により探索された位置関係における前記所望の特性を持つ膜が形成される前記基板表面の領域に対応するように位置しており、前記可動ステージを移動させて前記マスクの開口に対する前記基板の配置を変化させることで、前記基板の表面の所要の領域の全体に対し前記コンビナトリアル成膜により探索された位置関係を維持した成膜を行わせることを特徴とする成膜装置、
が提供される。
Furthermore, according to the present invention, in order to achieve the above object,
A film forming apparatus for forming a film on a surface of a substrate using a film forming material released from a film material,
A movable stage for movably holding the substrate;
A mask arranged so as to cover the substrate held by the movable stage, an opening for selecting a film formation region on the surface of the substrate is formed, and a mask whose position relative to the movable stage is variable;
A film raw material holding unit for holding the film raw material and releasing the film forming material from the film raw material;
A control means for controlling the movable stage, the mask and the film material holding unit;
The control means releases the film forming material from the film raw material holding unit, forms a film on the surface of the combinatorial film forming substrate held by the movable stage, and performs combinatorial film forming, and the substrate The mask is disposed on the surface of the substrate, wherein the opening of the mask corresponds to a region on the surface of the substrate on which the film having the desired characteristics in the positional relationship searched by the combinatorial deposition is formed. By moving the movable stage and changing the arrangement of the substrate with respect to the opening of the mask, the positional relationship searched by the combinatorial film formation with respect to the entire required region of the surface of the substrate is obtained. A film forming apparatus characterized by causing film formation to be maintained;
Is provided.
本発明の一態様においては、前記制御手段は、前記コンビナトリアル成膜により探索された所望の特性を持つ膜が形成される基板表面の領域と前記膜原料保持部との位置関係を記憶する記憶部を有しており、該記憶部に記憶された前記位置関係における前記所望の特性を持つ膜が形成される前記基板表面の領域に前記開口が対応するように前記マスクを位置させる。本発明の一態様においては、前記成膜装置は、更に、前記コンビナトリアル成膜により形成された膜の特性を測定するための測定手段を備えている。本発明の一態様においては、測定手段の出力が前記制御手段に入力される。 In one aspect of the present invention, the control means stores a positional relationship between a region of a substrate surface where a film having a desired characteristic searched for by the combinatorial film formation is formed and the film material holding unit. The mask is positioned so that the opening corresponds to a region of the substrate surface where the film having the desired characteristics in the positional relationship stored in the storage unit is formed. In one embodiment of the present invention, the film forming apparatus further includes a measuring unit for measuring characteristics of a film formed by the combinatorial film forming. In one aspect of the present invention, the output of the measuring means is input to the control means.
本発明の一態様においては、前記成膜装置は、互いに異なる位置に配置された複数以上の前記膜原料保持部を用いる。本発明の一態様においては、前記制御手段は、前記可動ステージの移動を2次元的に平行移動を行わせる。本発明の一態様においては、前記制御手段は、前記コンビナトリアル成膜に際して、前記マスクを移動させることで前記コンビナトリアル成膜基板の表面の成膜領域を選択して成膜を行わせる。本発明の一態様においては、前記制御手段は、前記コンビナトリアル成膜に際して、前記コンビナトリアル成膜基板の表面の成膜領域を選択することなしに成膜を行わせる。 In one aspect of the present invention, the film forming apparatus uses a plurality of film raw material holding units disposed at different positions. In one aspect of the present invention, the control means causes the movable stage to move two-dimensionally in parallel. In one aspect of the present invention, the control unit causes the mask to move during the combinatorial film formation to select a film formation region on the surface of the combinatorial film formation substrate to perform film formation. In one aspect of the present invention, the control means performs film formation without selecting a film formation region on the surface of the combinatorial film formation substrate during the combinatorial film formation.
本発明の成膜方法及び成膜装置によれば、コンビナトリアル成膜により探索された位置関係における所望の特性を持つ膜が形成される基板表面の領域にマスク開口が対応するようにマスクを位置させ、且つ、基板を移動させてマスク開口に対する基板の配置を変化させることで基板の表面の所要の領域の全体に対してコンビナトリアル成膜により探索された位置関係を維持した成膜を行うことにより、最適成膜条件での基板の所要領域全体における成膜を容易に行うことが可能になる。 According to the film forming method and the film forming apparatus of the present invention, the mask is positioned so that the mask opening corresponds to the region of the substrate surface where the film having the desired characteristics in the positional relationship searched by the combinatorial film forming is formed. In addition, by moving the substrate and changing the arrangement of the substrate with respect to the mask opening, by performing film formation while maintaining the positional relationship searched for by combinatorial film formation over the entire required region of the surface of the substrate, It becomes possible to easily form a film on the entire required region of the substrate under the optimum film forming conditions.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明による成膜装置の一実施形態を説明するための模式図であり、図2は本発明による成膜方法の一実施形態を説明するための模式図である。 FIG. 1 is a schematic view for explaining an embodiment of a film forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view for explaining an embodiment of a film forming method according to the present invention.
先ず、成膜装置につき説明する。本実施形態では、図1に示されるように、膜としての薄膜2を形成すべき基板1を保持する可動ステージ3と、該可動ステージ3の上方に基板1を覆うように配置されたマスク4と、該マスク4の上方にて互いに異なる位置に配置された膜原料保持部としての複数以上(図では2つ)のターゲット保持部6,7と、上記可動ステージ3、マスク4及びターゲット保持部6,7を制御するための制御手段10と、該制御手段10に対する外部装置との信号のやりとり又は手動による信号の入出力の操作を行う操作手段11とを備えている。
First, the film forming apparatus will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
可動ステージ3は、水平面内即ち図におけるX方向及びY方向(紙面と垂直の方向)の双方を含む面内(X−Y面内)にて該X方向及びY方向にそれぞれ平行移動可能に形成されている。この平行移動は、該可動ステージ3に内蔵された不図示の駆動モータに対して制御手段10から制御信号を入力することで、なされる。基板1は、その上面(即ち薄膜2が形成される表面)が水平面内に位置するように、可動ステージ3により保持される。従って、可動ステージ3をX方向及びY方向に移動させるに際して、基板1の上面の位置は同一の水平面内に維持される。
The
マスク4も、水平面内即ち図におけるX−Y面内にてX方向及びY方向にそれぞれ平行移動可能に形成されている。この平行移動は、該マスク4に内蔵された不図示の駆動モータに対して制御手段10から制御信号を入力することで、可動ステージ3の平行移動とは独立して、なされる。従って、マスク4は可動ステージ3に対する位置が可変である。
The
マスク4の材質としては、金属、半導体、セラミックス、有機材料など、任意のものが挙げられる。薄膜2の形成やコンビナトリアル成膜に際してマスク機能を発揮できるものであれば、マスク4の材質は特に制限されるものではない。マスク4の材質として基板2と同じような性質を有するものを用いることもできる。
Examples of the material of the
マスク4には、基板2の表面の成膜領域を選択するための開口5が形成されている。該開口5としては、そのサイズが固定されたもの、サイズが可変なもの、サイズが複数以上のものから選択可能なもの(即ち、互いに異なるサイズの開口を持つ複数のマスク体を備えており、そのうちの所望のマスク体を選択使用するもの)など、任意のものが挙げられ、薄膜2の形成やコンビナトリアル成膜に不都合がなければ、開口5のサイズは特に制限されるものではない。所望の膜特性を有する成膜領域の好ましいサイズは必ずしも一定とは限らないので、複数以上のサイズから選択可能なものやサイズが可変なものなどの方が好ましい場合がある。
An
マスク4の開口5の形状としては、円形、楕円形、正方形、矩形、あるいはそれらの一部、あるいはそれらを組み合わせたものなど、任意のものが挙げられ、薄膜2の形成やコンビナトリアル成膜に不都合がなければ、開口5の形状は特に制限されるものではない。
Examples of the shape of the
ターゲット保持部6,7は、膜原料として互いに異なる材質のスパッタリングターゲットをそれぞれ保持することができる。即ち、本実施形態は、成膜をスパッタ法により行うものに関する。
The
但し、本発明においては、成膜手法としては、スパッタ法の他に、反応性スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、レーザーアブレーション法など、任意のものが挙げられ、薄膜2の形成やコンビナトリアル成膜に不都合がなければ、成膜手法は特に制限されるものではない。 However, in the present invention, as the film forming method, in addition to the sputtering method, any method such as a reactive sputtering method, a resistance heating evaporation method, an electron beam evaporation method, a laser ablation method, and the like can be used. If there is no inconvenience for combinatorial film formation, the film formation method is not particularly limited.
スパッタリングターゲット等の膜原料の材質としては、金属、半導体、ガラス、セラミックス、酸化物、窒化物、有機材料など、任意のものが挙げられ、薄膜2の形成やコンビナトリアル成膜に不都合がなければ、膜原料の材質は特に制限されるものではない。
Examples of the material of the film material such as the sputtering target include metals, semiconductors, glass, ceramics, oxides, nitrides, organic materials, and the like. If there is no problem in forming the
ターゲット保持部6,7は、保持された膜原料に対して成膜手法に応じた様式でエネルギーを加えて、該膜原料から原子や分子やイオンなどの形態で成膜物質を放出させることができる。このようなターゲット保持部6,7の動作は、制御手段10から入力される制御信号に基づき実行される。即ち、ターゲット保持部6,7は、このようなエネルギー印加のための手段をも含むものである。但し、以下の説明において、特にターゲット保持部6,7の位置に関し言及する場合には、特に断らない限り膜原料たるスパッタリングターゲットの位置を指すものとする。
The
基板1の材質としては、金属、半導体、ガラス、セラミックス、有機材料など、任意のものが挙げられ、薄膜2の形成やコンビナトリアル成膜に不都合がなければ、基板の材質は特に制限されるものではない。
The material of the
もちろん、コンビナトリアル成膜の際に使用される基板及びスパッタリングターゲットは、該コンビナトリアル成膜により探索された所望の特性を持つ薄膜が所要の領域全体に形成される基板1及び該基板1への成膜の際に使用されるスパッタリングターゲット6,7と同等のものである。
Of course, the substrate and the sputtering target used in the combinatorial film formation are the
なお、以上の構成要素は必要に応じて真空容器(不図示)内に配置されており、該真空容器は真空排気系(不図示)により真空排気されている。但し、制御手段10及び操作手段11は、真空容器外に位置していてもよい。 The above components are disposed in a vacuum vessel (not shown) as necessary, and the vacuum vessel is evacuated by a vacuum evacuation system (not shown). However, the control means 10 and the operation means 11 may be located outside the vacuum container.
次に、本実施形態の成膜装置における成膜方法を説明する。 Next, a film forming method in the film forming apparatus of this embodiment will be described.
先ず、コンビナトリアル成膜を行う。その際には、図2(a)に示されるように、コンビナトリアル成膜基板1’を所定位置に保持した可動ステージ3を、制御手段10から入力される制御信号に基づきX方向及びY方向に関して所定位置に固定しておく。そして、所定の位置に配置されたターゲット保持部6,7に対して制御手段10から制御信号を入力することで、ターゲット保持部6,7により保持されたスパッタリングターゲットから、それぞれ成膜物質8,9が放出される。マスク4は、制御手段10から入力される制御信号に基づきX方向及びY方向に関して所定の様式にて移動する。このマスク移動の様式としては、例えば、X方向の主走査(間欠移動)とY方向の副走査(往復移動)とを組み合わせたものが例示され、これにより、開口5がコンビナトリアル成膜基板1’の表面の全体領域を順次露出させる。これにより、コンビナトリアル成膜基板1’の表面の全体領域に成膜物質8,9が堆積してコンビナトリアル薄膜2’が形成される。このコンビナトリアル薄膜2’は、ターゲット保持部6,7に対する位置関係に応じて、各領域で組成や結晶形態などが異なっており従って膜特性が異なる。
First, combinatorial film formation is performed. At that time, as shown in FIG. 2A, the
マスク移動の様式としては、その他、以上のような平行移動のみのもの、平行移動に他の移動(回転、揺動など)を組み合わせたものなど、任意のものが挙げられ、コンビナトリアル成膜に不都合がなければ、マスク移動の様式は特に制限されるものではない。ただし、コンビナトリアル薄膜2’の膜厚を一定にする必要がある場合には、コンビナトリアル薄膜2’の各領域のマスク開口5により露出される時間を一定にするのが好ましい。
There are other ways to move the mask, such as those with only parallel movement as described above, and those with other movements (rotation, swinging, etc.) combined with parallel movement, which is inconvenient for combinatorial film formation. If there is no, the mode of mask movement is not particularly limited. However, when it is necessary to make the film thickness of the combinatorial thin film 2 'constant, it is preferable to make the time exposed by the
また、以上の実施形態では、コンビナトリアル成膜に際して、マスク4を移動させることで、開口5がコンビナトリアル成膜基板1’の表面の全体領域を順次露出させるようにしているが、このような露出様式に代えて、制御手段10から入力される制御信号に基づき、図3に示されるように、マスク4をX方向及びY方向に関して所定の退避位置(不図示)に配置した状態で、コンビナトリアル成膜基板1’の表面の全体領域に対して同時に成膜を行ってもよい。コンビナトリアル成膜に不都合がなければ、コンビナトリアル成膜時におけるマスク4の使用の有無は特に制限されない。
In the above embodiment, the
その後、制御手段10から制御信号を入力することで、ターゲット保持部6,7により保持されたスパッタリングターゲットからの成膜物質8,9の放出が停止される。
Thereafter, by inputting a control signal from the control means 10, the release of the
以上のようにして形成されたコンビナトリアル薄膜2’の各領域に対して膜特性の測定がなされる。この測定は、コンビナトリアル薄膜2’の形成されたコンビナトリアル成膜基板1’を成膜装置外取り出して、適宜の測定装置を用いて実行することができる。測定される膜特性としては、光学特性、磁気特性、電気特性、触媒特性、熱特性など、任意のものが挙げられる、コンビナトリアル成膜に不都合がなければ、測定される膜特性は特に制限されるものではない。膜特性の測定方法としては、光学的測定、磁気的測定、電気的測定、触媒性測定、熱的測定、結晶構造測定、組成測定など、任意のものが挙げられ、コンビナトリアル成膜に不都合がなければ、膜特性の測定方法は特に制限されるものではない。
Film characteristics are measured for each region of the combinatorial thin film 2 'formed as described above. This measurement can be performed by taking out the combinatorial
この測定結果に基づき、所望の特性を持つ膜が形成される基板表面の領域の探索がなされ、探索された基板表面領域とターゲット保持部6,7との位置関係が決定される。
Based on this measurement result, a region of the substrate surface where a film having a desired characteristic is formed is searched, and the positional relationship between the searched substrate surface region and the
次に、基板1の表面の全体領域に対して所望の特性を持つ膜を形成する。そのため、先ず、可動ステージ3の所定位置に基板1を保持する。そして、上記測定装置での測定結果に基づき探索された所望の特性を持つ膜が形成される基板表面領域とターゲット保持部6,7との位置関係の情報の信号が、操作手段11を介して制御手段10に入力される。制御手段10は、その入力情報に基づき、図2(b)に示されるように、マスク4の開口5とターゲット保持部6,7との位置関係が、以上のようにしてコンビナトリアル成膜による探索で得られた所望の特性を持つ膜が形成される基板表面の領域とターゲット保持部6,7との位置関係に対応することになるように(即ち、コンビナトリアル成膜により探索された位置関係における所望の特性を持つ膜が形成される基板表面の領域にマスク開口が対応するように)、マスク4をX方向及びY方向に関して位置決めする。
Next, a film having desired characteristics is formed on the entire region of the surface of the
その後、ターゲット保持部6,7に対して制御手段10から制御信号を入力することで、図2(c)に示されるように、ターゲット保持部6,7により保持されたスパッタリングターゲットから、それぞれ成膜物質8,9が放出される。そして、可動ステージ3は、制御手段10から入力される制御信号に基づきX方向及びY方向に関して所定の様式にて移動する。この可動ステージ移動の様式としては、例えば、X方向の主走査(間欠移動)とY方向の副走査(往復移動)とを組み合わせたものが例示され、これにより、開口5が基板1の表面の全体領域を順次露出させる。これにより、基板1の全体領域に成膜物質8,9が堆積して薄膜2が形成される。この薄膜2の所要領域全体は、コンビナトリアル成膜で探索された領域に形成された所望の特性を持つ膜と同等の膜特性を有する。即ち、基板1の表面の所要の領域の全体に対し、制御手段10の記憶部に記憶された所望の特性を持つ薄膜が形成される基板表面領域とターゲット保持部6,7との位置関係を維持した成膜が行われる。
Thereafter, by inputting a control signal from the control means 10 to the
可動ステージ移動の様式としては、その他、以上のような平行移動のみのもの、平行移動に他の移動(回転、揺動など)を組み合わせたものなど、任意のものが挙げられ、成膜に不都合がなければ、可動ステージ移動の様式は特に制限されるものではない。ただし、薄膜2の膜厚を一定にする必要がある場合には、薄膜2の各領域のマスク開口5により露出される時間を一定にするのが好ましい。
The movable stage can be moved in any other manner, such as the above-mentioned only parallel movement, or any combination of other movements (rotation, swinging, etc.) in parallel movement. If there is no, there is no particular restriction on the manner of moving the movable stage. However, when it is necessary to make the film thickness of the
以上の実施形態ではコンビナトリアル薄膜2’の膜特性の測定が成膜装置外の測定装置を用いてなされているが、本発明においては、成膜装置にコンビナトリアル薄膜2’の膜特性を測定する測定手段を設けておき、該測定手段によりコンビナトリアル薄膜2’の形成されたコンビナトリアル成膜基板1’が真空容器内にあるうちに膜特性測定を行ってもよい。即ち、コンビナトリアル成膜に不都合がなければ、膜特性の測定が行われる場所は特に制限されるものではない。図4は、そのような測定手段を持つ成膜装置の実施形態を説明するための模式図である。図4において、図1におけると同様の機能を有する部材及び部分には同一の符号が付されている。
In the above embodiment, the measurement of the film characteristics of the combinatorial
図4において、測定手段12は、上記の成膜装置外の測定装置と同等なものである。また、制御手段10は記憶部10aを有している。測定手段12により測定されたコンビナトリアル薄膜2’の各領域の膜特性値Pn(ここで、nは領域の番号を示す)を、制御手段10内の記憶部10aに記憶することができる。該記憶部10aには、また、所望の膜特性値Prも予め記憶しておくことができる。そして、制御手段10では、例えばPrとPnとの差の絶対値を全ての膜特性値Pnにつき算出して、これが最小となる薄膜領域を特定し、この薄膜領域の特定情報(X方向位置及びY方向位置の情報等)を記憶部10aに記憶することができる。これにより、所望の特性を持つ膜が形成される基板表面の領域の探索がなされ、且つ、探索された基板表面領域とターゲット保持部6,7との位置関係の記憶がなされたことになる。
In FIG. 4, the measuring means 12 is equivalent to the measuring apparatus outside the film forming apparatus. Moreover, the control means 10 has the memory | storage part 10a. The film characteristic value Pn (where n indicates the number of the region) of each region of the combinatorial
本実施形態では、測定手段12によるコンビナトリアル薄膜2’の膜特性の測定に際して、必要に応じて、制御手段10から制御信号を入力することで、マスク4をX方向及びY方向に関して所定の退避位置(不図示)に配置しておく。
In the present embodiment, when measuring the film characteristics of the combinatorial
本実施形態では、上記のようにして、コンビナトリアル薄膜2’の膜特性の測定が測定手段12を用いて行われ、制御手段10により所望の特性を持つ膜の形成される基板表面の領域の探索が行われること以外は、図1〜図3に関して説明したと同様な方法でコンビナトリアル薄膜2’の形成や基板1の表面の所要の領域の全体に対する薄膜2の形成を行うことができる。
In the present embodiment, as described above, the film characteristics of the combinatorial
以下、実施例をあげて、本発明を説明する。なお、以下の実施例は図1で示したような成膜装置を使用することにより実施され、ここでは、コンビナトリアル成膜により探索された成膜条件下、即ち所望の特性を持つ薄膜が形成される基板表面領域とターゲット保持部6,7との位置関係を維持した条件下で、図2及び図3に関し説明したようにして、基板全面に成膜を行った。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. The following examples are carried out by using a film forming apparatus as shown in FIG. 1. Here, a thin film having desired characteristics is formed under the film forming conditions searched for by combinatorial film forming. As described with reference to FIGS. 2 and 3, film formation was performed on the entire surface of the substrate under the condition that the positional relationship between the substrate surface region and the
実施例1:
(a)コンビナトリアル成膜による所望の特性を持つ薄膜が形成される基板表面領域とターゲット保持部との位置関係の探索
まず、図2(a)に示すように、コンビナトリアル成膜基板1’及び可動ステージ3の位置を固定した状態で、開口5を有するマスク4を移動させながら、複数のターゲット保持部6,7により保持されたスパッタリングターゲットから成膜物質8,9を放出させ、コンビナトリアル成膜基板1’の表面に堆積させて、コンビナトリアル成膜基板1’上にコンビナトリアル薄膜2’を形成することで、コンビナトリアル成膜を行った。
Example 1:
(A) Search for positional relationship between substrate surface region on which thin film having desired characteristics is formed by combinatorial deposition and target holding portion First, as shown in FIG. 2 (a), combinatorial deposition substrate 1 'and movable While moving the
ここで、コンビナトリアル成膜用基板1’としてガラス基板を用いた。また、成膜装置の成膜手法はスパッタ法である。さらに、ターゲット保持部6,7により保持されたスパッタリングターゲットは、ZnO及びWO3であった。
Here, a glass substrate was used as the combinatorial film-forming
次に、成膜終了後にコンビナトリアル成膜基板1’を成膜装置から取り出し、コンビナトリアル成膜基板1’の全面即ちコンビナトリアル薄膜2’の全面に光を照射してPL(フォトルミネセンス)発光強度の測定を行い、最も発光強度の強い領域を探索した。
Next, after the film formation is completed, the combinatorial
(b)探索された基板表面領域とターゲット保持部との位置関係に対応するようなターゲット保持部に対するマスク開口の配置位置の選択
次に、図2(b)に示すように、全面成膜用ガラス基板1を可動ステージ3にセットした後に、コンビナトリアル成膜で探索されたPL発光強度の最も強い基板領域に対応するようにマスク4の開口5を位置させた。
(B) Selection of arrangement position of mask opening with respect to target holding portion corresponding to positional relationship between searched substrate surface region and target holding portion Next, as shown in FIG. After setting the
(c)所望の成膜条件の基板全面への適用
次に、図2(c)に示すように、開口5を有するマスク4の位置を固定した状態で、全面成膜用ガラス基板1及び可動ステージ3をX−Y面内で平行移動させながら、複数のターゲット保持部6,7により保持されたスパッタリングターゲットから成膜物質8,9を放出させ、基板1の表面に堆積させることで、基板1の全面に薄膜2を形成した。
(C) Application of Desired Film Formation Conditions to Whole Surface of Substrate Next, as shown in FIG. 2C, with the position of the
成膜終了後、全面成膜用基板1を成膜装置から取り出し、基板全面即ち薄膜2の全面に光を照射してPL発光強度の測定を行なったところ、基板全面からコンビナトリアル成膜で得られた最も強い発光強度が測定され、本発明の有効性が確認された。
After the film formation is completed, the
実施例2:
(a)コンビナトリアル成膜による所望の特性を持つ薄膜が形成される基板表面領域とターゲット保持部との位置関係の探索
まず図3に示すように、コンビナトリアル成膜用基板1’及び可動ステージ3の位置を固定した状態で、開口5を有するマスク4を退避位置(不図示)にセットして、複数のターゲット保持部6,7により保持されたスパッタリングターゲットから成膜物質8,9を放出させ、コンビナトリアル成膜基板1’の表面に堆積させて、コンビナトリアル成膜基板1’上にコンビナトリアル薄膜2’を形成することで、コンビナトリアル成膜を行った。
Example 2:
(A) Search for positional relationship between surface area of substrate on which thin film having desired characteristics is formed by combinatorial film formation and target holding portion First, as shown in FIG. With the position fixed, the
ここで、コンビナトリアル成膜用基板1’としてSiO2膜/Si基板を用いた。また、成膜装置の成膜手法は電子ビーム蒸着法である。さらに、ターゲット保持部6,7により保持されたターゲットは、Fe及びPtであった。
Here, a SiO 2 film / Si substrate was used as the combinatorial film-forming
次に、成膜終了後にコンビナトリアル成膜基板1’を成膜装置から取り出し、500℃でアニール処理を行い、コンビナトリアル成膜基板1’の全面即ちコンビナトリアル薄膜2’の全面に対してX線回折測定を行い、規則格子反射強度の最も強い領域を探索した。
Next, after the film formation is completed, the combinatorial
(b)探索された基板表面領域とターゲット保持部との位置関係に対応するようなターゲット保持部に対するマスク開口の配置位置の選択
次に、図2(b)に示すように、全面成膜用ガラス基板1を可動ステージ3にセットした後に、コンビナトリアル成膜で探索された規則格子反射強度の最も強い基板領域に対応するようにマスク4の開口5を位置させた。
(B) Selection of arrangement position of mask opening with respect to target holding portion corresponding to positional relationship between searched substrate surface region and target holding portion Next, as shown in FIG. After the
(c)所望の成膜条件の基板全面への適用
次に、図2(c)に示すように、開口5を有するマスク4の位置を固定した状態で、全面成膜用ガラス基板1及び可動ステージ3をX−Y面内で平行移動させながら、複数のターゲット保持部6,7により保持されたスパッタリングターゲットから成膜物質8,9を放出させ、基板1の表面に堆積させることで、基板1の全面に薄膜2を形成した。
(C) Application of Desired Film Formation Conditions to Whole Surface of Substrate Next, as shown in FIG. 2C, with the position of the
成膜終了後、全面成膜用基板1を成膜装置から取り出し、500℃でアニール処理を行い、基板全面即ち薄膜2の全面に対してX線回折測定を行なったところ、基板全面からコンビナトリアル成膜で得られた最も強い規則格子反射強度が測定され、本発明の有効性が確認された。
After the film formation was completed, the entire
1 基板
1’ コンビナトリアル成膜用基板
2 薄膜
2’ コンビナトリアル薄膜
3 可動ステージ
4 マスク
5 開口
6,7 ターゲット保持部
8,9 成膜物質
10 制御手段
10a 記憶部
11 操作手段
12 測定手段
DESCRIPTION OF
Claims (13)
所望の特性を持つ膜が形成される前記基板表面の領域と前記膜原料との位置関係を、コンビナトリアル成膜により探索し、
前記基板の表面上にマスクを配置し、ここで、該マスクには前記基板表面の成膜領域を選択するための開口が形成されており、該開口は前記コンビナトリアル成膜により探索された位置関係における前記所望の特性を持つ膜が形成される前記基板表面の領域に対応するように位置しており、
前記基板を移動させて前記マスクの開口に対する前記基板の配置を変化させることで、前記基板の表面の所要の領域の全体に対し前記探索された位置関係を維持した成膜を行うことを特徴とする成膜方法。 A film forming method for forming a film on a surface of a substrate using a film forming material released from a film material,
The positional relationship between the region of the substrate surface where the film having desired characteristics is formed and the film raw material is searched by combinatorial film formation,
A mask is arranged on the surface of the substrate, and an opening for selecting a film formation region on the substrate surface is formed in the mask, and the opening is a positional relationship searched by the combinatorial film formation. Is located so as to correspond to a region of the substrate surface on which the film having the desired characteristics is formed,
The film formation is performed while maintaining the searched positional relationship with respect to the entire required area of the surface of the substrate by moving the substrate and changing the arrangement of the substrate with respect to the opening of the mask. A film forming method.
前記基板を移動可能に保持する可動ステージと、
該可動ステージにより保持される前記基板を覆うように配置され、前記基板の表面の成膜領域を選択するための開口が形成されており、前記可動ステージに対する位置が可変のマスクと、
前記膜原料を保持し且つ該膜原料から前記成膜物質を放出させる膜原料保持部と、
前記可動ステージ、前記マスク及び前記膜原料保持部を制御する制御手段とを備えており、
前記制御手段は、前記膜原料保持部から前記成膜物質を放出させて、前記可動ステージにより保持されたコンビナトリアル成膜基板の表面に膜を形成してコンビナトリアル成膜を行わせ、また、前記基板の表面上に前記マスクを配置し、ここで、該マスクの開口は前記コンビナトリアル成膜により探索された位置関係における前記所望の特性を持つ膜が形成される前記基板表面の領域に対応するように位置しており、前記可動ステージを移動させて前記マスクの開口に対する前記基板の配置を変化させることで、前記基板の表面の所要の領域の全体に対し前記コンビナトリアル成膜により探索された位置関係を維持した成膜を行わせることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film on a surface of a substrate using a film forming material released from a film material,
A movable stage for movably holding the substrate;
A mask arranged so as to cover the substrate held by the movable stage, an opening for selecting a film formation region on the surface of the substrate is formed, and a mask whose position relative to the movable stage is variable;
A film raw material holding unit for holding the film raw material and releasing the film forming material from the film raw material;
A control means for controlling the movable stage, the mask and the film material holding unit;
The control means releases the film forming material from the film raw material holding unit, forms a film on the surface of the combinatorial film forming substrate held by the movable stage, and performs combinatorial film forming, and the substrate The mask is disposed on the surface of the substrate, wherein the opening of the mask corresponds to a region on the surface of the substrate on which the film having the desired characteristics in the positional relationship searched by the combinatorial deposition is formed. By moving the movable stage and changing the arrangement of the substrate with respect to the opening of the mask, the positional relationship searched by the combinatorial film formation with respect to the entire required region of the surface of the substrate is obtained. A film forming apparatus characterized in that film formation is maintained.
12. The control unit according to claim 6, wherein the control unit causes film formation without selecting a film formation region on a surface of the combinatorial film formation substrate during the combinatorial film formation. Deposition device.
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- 2005-08-10 JP JP2005232048A patent/JP4585938B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPS61284565A (en) * | 1985-06-12 | 1986-12-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Composite film formation device |
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