JP3752534B2 - Multi-component compound production equipment - Google Patents

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JP3752534B2 JP2002084318A JP2002084318A JP3752534B2 JP 3752534 B2 JP3752534 B2 JP 3752534B2 JP 2002084318 A JP2002084318 A JP 2002084318A JP 2002084318 A JP2002084318 A JP 2002084318A JP 3752534 B2 JP3752534 B2 JP 3752534B2
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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。
【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。
【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、In0.2Ga0.8As、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0016】
たとえば、3元化合物をAxyz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、(Axyz)/D0.1,(Axyz)/D0.2、・・・(Axyz)/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(Bxyz)/A0.1、・・・(Bxyz)/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。
【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。
【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。
【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(6A)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(6C)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。
【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(11)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。
【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。
【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。
【0026】
この例では、3種類の材料(6)としてHfO2、Y23、Al23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/sec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、Y23、Al23の3種類の材料(6)のうちの1種類の材料(6A)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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a multi-component compound production apparatus. More specifically, the invention of this application relates to an apparatus for preparing a multi-component compound capable of realizing high-speed material development and capable of continuously changing the composition ratio.
[0002]
[Prior art and its problems]
At present, electronic devices are composed of semiconductor materials, metals, and insulator materials. However, due to the recent improvement in integration, the physical limits of these materials are becoming apparent, and multi-element compounds are being used as materials for next-generation new devices. Has attracted attention.
[0003]
So far, multi-component compounds have been produced by various methods, but the conventional method is to produce a composition whose composition ratio is changed discontinuously little by little. For example, in the molecular beam epitaxy method, The composition of InGaAs is In0.1Ga0.9As, In0.2Ga0.8As, and In0.3Ga0.7As, and the composition ratio is discontinuously changed. Therefore, many composition ratios and synthesis conditions have to be changed, and there is a problem that it takes a long time to prepare a sample, and the material development has a huge time. The time taken for sample preparation is not only a problem that requires a lot of time, but for example, if it took 50 days to perform 100 experiments, the first and last synthesis There is also a problem that the atmosphere, temperature, and the like change, resulting in variations in data. Conventional methods other than the molecular beam epitaxy method have the same problems as the molecular beam epitaxy method.
[0004]
Under these circumstances, the inventors of the present application have been researching the synthesis of multi-component compounds using combinatorial techniques, and have developed a method for synthesizing ternary compounds using moving masks and fixed masks. However, even in the synthesis of ternary or more compounds using this moving mask and fixed mask, it can be formed only with a composition ratio changed discontinuously. There was a possibility that a function expressed in a delicate composition ratio could not be found in a multi-component compound.
[0005]
Therefore, the invention of this application has been made in view of the circumstances as described above, which solves the problems of the prior art, can realize high-speed material development, and can continuously change the composition ratio. An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a multi-element compound.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of this application is firstly a multi-component compound by vapor-phase film formation by continuously changing the composition ratio of each of three or more materials on a substrate. The material evaporation mechanism, the mask moving mechanism, and the substrate rotation mechanism provided with the substrate heating device are arranged in this order from the bottom, and the material evaporation mechanism is divided into a plurality of types of materials that rotate in the horizontal direction. On the other hand, it is a mechanism that irradiates each material with a laser to evaporate the material, and the mask moving mechanism is a flat plate arranged horizontally in the middle of the substrate rotating mechanism and the material evaporating mechanism. A moving mask having an opening formed in the substrate, and a mechanism for reciprocating the moving mask in a one-dimensional direction in the horizontal direction. The substrate rotating mechanism includes a substrate heating device, and has a disk-like shape arranged horizontally. Heating the substrate While providing a multiple compound manufacturing apparatus characterized in that it is a mechanism for rotating the horizontal direction.
[0007]
Second, the invention of this application provides a multi-component compound manufacturing apparatus characterized in that, in the first invention, the material evaporation mechanism, the mask moving mechanism, the substrate heating device, and the substrate rotating mechanism are automatically controlled. .
[0008]
Furthermore, thirdly, in the second invention, there is provided a multi-component compound production apparatus characterized in that automatic control is performed by a computer.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the multi-component compound manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the substrate is heated uniformly or with a temperature gradient.
[0010]
Fifth, in any one of the first to fourth inventions, three or more multi-component composition regions, two-component composition regions, and regions in which the film thickness is continuously changed with one element are simultaneously formed on one sample. Also provided is a multi-component compound manufacturing apparatus characterized by forming.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The multi-component compound production apparatus of the invention of this application is a device for producing a multi-component compound by continuously changing the composition ratio of each of three or more materials on a substrate to form a multi-phase compound by vapor deposition. These are arranged in the order of a material evaporation mechanism, a mask moving mechanism, and a substrate rotating mechanism provided with a substrate heating device.
[0012]
Here, the material evaporation mechanism heats and evaporates a material such as an excimer laser for each type of material that rotates in the horizontal direction, and the mask movement mechanism rotates the substrate. It has a moving mask that is horizontally arranged in the middle part of the mechanism and the material evaporation mechanism and has an opening for passing the evaporated material in the middle part of the horizontal plane in the horizontal direction. It is intended to reciprocate in a one-dimensional direction. Further, the substrate rotation mechanism includes a substrate heating device, and rotates the disk-shaped substrate disposed horizontally while being heated.
[0013]
By using the multi-component compound production apparatus of the invention of this application, the multi-component compound can be produced in a state where the composition ratio is continuously changed at high speed. For example, when three kinds of materials are used, a ternary composition region, a binary composition region, and a region in which the film thickness, that is, the composition ratio is continuously changed by one element can be simultaneously formed on the substrate. Therefore, it is possible to automatically synthesize ternary compounds that have been prepared for each composition so far, and it is also possible to apply them to the creation of ternary phase diagrams and the like.
[0014]
In addition, the multi-component compound manufacturing apparatus of the invention of this application can be configured to automatically control the material evaporation mechanism, the mask moving mechanism, the substrate heating device, and the substrate rotating mechanism, and controls the film growth temperature, the sample angle by rotating the substrate, The mask moving mechanism can be automatically controlled. Further, these automatic controls can be performed by a computer.
[0015]
When four kinds of materials are used, a quaternary compound can be prepared by mixing another material with the ternary compound.
[0016]
For example, if the ternary compound is represented by A x B y C z , the quaternary compound adds another material D to it, so that (A x B y C z ) /D0.1, (A x B y C z) /D0.2, a composition such ··· (a x B y C z ) /D0.9. Therefore, although it becomes a discontinuous composition ratio about D, it becomes a continuous composition about A, B, and C. Further, as a whole by comparing followed by (B x C y D z) /A0.1, to produce things like ··· (B x C y D z ) /A0.9, with those prepared prior to A quaternary compound having a continuous composition can be produced.
[0017]
Also, when five or more kinds of materials are used, a multi-component compound having five or more ternary compounds can be prepared by the same method.
[0018]
Furthermore, the multi-element compound manufacturing apparatus of the invention of this application can be applied to automatic search for dielectric oxides for electronic devices.
[0019]
The multi-component compound producing apparatus of the invention of this application includes, for example, as shown in FIG. 1, a material evaporation mechanism (1), a mask moving mechanism (2), a substrate heating device (3), and a substrate rotating mechanism (4). , They can all be automatically controlled by the PC (5). Taking a ternary compound as an example of a method for producing a multi-element compound, first, in the material evaporation mechanism (1), one kind of material (6A) of the material (6) is evaporated by a KrF excimer laser (7). Then, the moving mask (9) of the mask moving mechanism (2) is caused to reciprocate, the evaporated material (6) is passed through the opening (10) provided in the moving mask (9), and the substrate heating device (3 ) To form a film on the silicon substrate (8) heated.
[0020]
FIG. 2 shows the procedure for forming the film. However, although two types of materials are shown in FIG. 2, this is because the side surface of the substrate is viewed from one direction, and in reality, film formation is performed using three types of materials. First, as shown in FIGS. 2A and 2B, a film of a material (6A) having a different thickness depending on the position is formed on the substrate (8). At this time, the maximum film thickness corresponds to one molecular layer. Next, the silicon substrate (8) is rotated 120 degrees by the substrate rotating mechanism (4) to evaporate another kind of material (6B), and the film is the maximum film as shown in FIGS. 2 (c) and (d). Grow to a thickness of one molecular layer. Next, the substrate rotation mechanism (4) rotates the silicon substrate (8) by 120 degrees to evaporate another type of material (6C), thereby forming ternary compounds having different compositions in one molecular layer. The By repeating this cycle an appropriate number of times, a thin film having a constant film thickness can be synthesized automatically.
[0021]
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the formation region of a ternary compound, a binary compound, and a single element film having a continuous composition produced by the above method. In practice, a film as shown in FIG. 4 is formed. .
[0022]
In addition, about the heating of a board | substrate, a board | substrate heating apparatus can heat a board | substrate uniformly or with a temperature gradient. As a specific configuration of the substrate heating apparatus, for example, as shown in FIG. 5, when the substrate is heated uniformly, as shown in FIG. 6, when the substrate is heated with a temperature gradient, In the heater box (11), the opening (14) of the heat shielding plate (13) formed between the heater (12) and the substrate (8) and formed of Inconel or the like as a high-temperature heat-resistant material is expanded. It can be adjusted to heat the whole or part of the substrate (8) by narrowing. When a temperature gradient is applied by this substrate heating device (3), as shown in FIG. 7B, a temperature difference of 150 degrees or more can be provided depending on the position of a substrate having a diameter of about 3 cm. It is also possible to change the composition ratio by the inclination.
[0023]
By forming a thin film as described above, it can be expected to greatly speed up the search for materials and optimize growth conditions, dramatically increase the material development speed, and develop new device materials such as industry and economy. Can be expected to be effective.
[0024]
Embodiments of the present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in detail.
[0025]
【Example】
<Example 1>
There are a plurality of elements having a material evaporation mechanism (1), a mask moving mechanism (2), a substrate heating device (3), and a substrate rotating mechanism (4), all of which are automatically controlled by a PC as shown in FIG. A ternary compound was produced as an example of a multi-element compound using a compound production apparatus. In this example, the substrate was uniformly heated.
[0026]
In this example, HfO 2 , Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 were used as the three types of materials (6), and a ternary compound was prepared by mixing these materials in a continuous composition.
[0027]
Here, as shown in FIG. 1, an excimer laser (KrF laser) (7) having an output of 0.06 J and a wavelength of 248 nm is used as a laser to irradiate the materials (6) to evaporate them. As the moving mask (9) to be slid by the mask moving mechanism (2), a mask having a mask moving distance of 5.0 mm and a mask moving speed of 0.3 m / sec was used. As the substrate rotation mechanism (4), a substrate rotation mechanism having a rotation mechanism speed of 5 seconds required to rotate 120 degrees was used.
[0028]
Under the above conditions, one material (6A) of the three materials (6) of HfO 2 , Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 is evaporated by the excimer laser (7) and shown in FIG. In this way, by causing the moving mask (9) of the mask moving mechanism (2) to perform continuous reciprocating motion, films having different thicknesses are formed on the uniformly heated disc-shaped silicon substrate (8). Next, the silicon substrate (8) was rotated 120 degrees by the substrate rotation mechanism (4), another type of material (6B) was evaporated, and the film was grown to have a maximum thickness of one molecular layer. Next, the substrate rotation mechanism (4) rotates the silicon substrate (8) by 120 degrees to evaporate another kind of material (6C), and grows the film to a maximum thickness of one molecular layer. A ternary compound having continuously different compositions was formed in the molecular layer. By repeating this cycle, a ternary compound (15) as shown in FIG. 8 was synthesized on a silicon substrate (8).
[0029]
As a result of measuring the dielectric constant of the produced ternary compound (15) with a microwave microscope, it was found that there was a region having a high dielectric constant in the vicinity of HfO 2 .
[0030]
【The invention's effect】
As described above in detail, the invention of this application provides a multi-component compound production apparatus capable of realizing high-speed material development and capable of continuously changing the composition ratio, and the multi-element compound production apparatus of the invention of this application. Can synthesize unknown multi-component compounds at a high speed, and thus compounds with unprecedented functions can be discovered. Furthermore, it has the possibility of producing new devices that make use of these characteristics, and a high economic effect can be expected.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a ternary compound production apparatus and production method using a material evaporation mechanism, a mask moving mechanism, a substrate heating device, and a substrate rotation mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a state in which a thin film of a ternary compound is formed on a substrate by a reciprocating motion of a moving mask of a mask moving mechanism.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the formation region of a ternary compound, a binary compound, and a single element film having a continuous composition formed by the method of FIG.
4 is an optical photograph illustrating a film of a ternary compound actually produced by the method of FIG.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing how a substrate is uniformly heated by a substrate heating device.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a state in which a substrate is heated with a temperature gradient by a substrate heating device.
7 is a conceptual diagram and a graph showing a temperature difference depending on the position of a substrate heated by the method of FIG. 6;
FIG. 8 is an optical photograph of an actual sample manufactured by the method of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Material evaporation mechanism 2 Mask moving mechanism 3 Substrate heating apparatus 4 Substrate rotation mechanism 5 PC
6 Material 7 Excimer laser (KrF laser)
8 Silicon substrate 9 Moving mask 10 Opening 11 Heater box 12 Heater 13 Heat shield 14 Opening 15 Ternary compound

Claims (5)

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。  An apparatus for producing a multi-component compound by continuously changing the composition ratio of each of three or more materials on a substrate to form a vapor phase film, comprising a material evaporation mechanism, a mask moving mechanism, and a substrate heating device from below These are arranged in the order of the substrate rotation mechanism provided with the material evaporation mechanism, which is a mechanism that irradiates each type of material with a laser and evaporates the material for a plurality of types of materials that rotate in the horizontal direction. The mask moving mechanism has a moving mask having a flat plate shape horizontally disposed in the middle part of the substrate rotating mechanism and the material evaporation mechanism, and having an opening formed in the middle part of the horizontal plane. A multi-component compound characterized in that it is a mechanism that reciprocates in the original direction, and the substrate rotation mechanism is a mechanism that is equipped with a substrate heating device and rotates in a horizontal direction while heating a horizontally disposed disk-shaped substrate Manufacturing equipment. 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。  The multi-component compound manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the material evaporation mechanism, the mask moving mechanism, the substrate heating device, and the substrate rotating mechanism are automatically controlled. 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。  The multi-component compound production apparatus according to claim 2, wherein automatic control is performed by a computer. 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。  4. The multi-component compound manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the substrate is heated uniformly or with a temperature gradient. 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。  5. The method according to claim 1, wherein three or more kinds of multi-component composition regions, two-component composition regions, and regions in which the film thickness is continuously changed by one element are simultaneously formed on one sample. Multi-component compound production equipment.
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