(57)【要約】【課題】  可動部を省略し、簡略な構成でサンプルデバイスを良好に製造できるコンビナトリアルデバイス製造装置を提供する。【解決手段】  コンビナトリアルデバイス製造装置は、膜を組み合わせて基板上に複数種類のデバイスを製造するものであって、膜を形成するための材料をイオン化してイオンを放出するイオン源と、イオン源から放出されたイオンを基板上に蒸着するイオン輸送系と、イオン輸送系で輸送されるイオンの進行方向を電界及び磁界のうち少なくともいずれか一方を使って偏向し、基板上でのイオンの蒸着位置を制御する制御系とを備えている。【選択図】        図１
2006057117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜を組み合わせて基板上に複数種類のデバイスを製造するコンビナトリアルデバイス製造装置であって、
前記膜を形成するための材料をイオン化してイオンを放出するイオン源と、
前記イオン源から放出されたイオンを前記基板上に蒸着するイオン輸送系と、
前記イオン輸送系で輸送される前記イオンの進行方向を電界及び磁界のうち少なくともいずれか一方を使って偏向し、前記基板上での前記イオンの蒸着位置を制御する制御系とを備えたコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項２】
前記制御系は、電界又は磁界を形成する互いに対向する一対の部材を有し、前記イオンを前記部材どうしの間を通過させることで前記進行方向を偏向し、前記蒸着位置を制御する請求項１記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項３】
前記制御系は、前記イオンの進行方向を静電偏向する偏向電極を含む請求項２記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項４】
偏向方向が互いに異なる複数の偏向電極を備えた請求項３記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項５】
前記制御系は、前記偏向電極間の電位を調整することで前記蒸着位置を制御する請求項４記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項６】
前記制御系は、前記イオンの進行方向を電磁偏向する偏向磁極を含む請求項２記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項７】
偏向方向が互いに異なる複数の偏向磁極を備えた請求項６記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項８】
前記制御系は、前記偏向磁極間の磁束密度を調整することで前記蒸着位置を制御する請求項７記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項９】
前記部材と前記基板との相対位置を変える駆動装置を備えた請求項２〜８のいずれか一項記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項１０】
前記部材と前記基板との相対位置を計測する計測装置を備え、
前記駆動装置は、前記計測装置の計測結果に基づいて駆動する請求項９記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項１１】
互いに異なる種類のイオンをそれぞれ放出する複数のイオン源と、
前記複数のイオン源のそれぞれの駆動を制御し、前記基板上に予め設定されている複数の膜形成領域のそれぞれに、互いに異なる膜組成のデバイスを形成する主制御装置とを備えた請求項１〜１０のいずれか一項記載ののコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項１２】
前記主制御装置は、前記複数のイオン源のそれぞれからイオンを略同時に放出し、該イオン源のそれぞれから放出された前記イオンを前記基板上に略同時に蒸着する請求項１１記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項１３】
前記主制御装置は、前記複数のイオン源のそれぞれからイオンを順次放出し、該イオン源のそれぞれから放出された前記イオンを前記基板上で積層する請求項１１記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項１４】
膜を組み合わせて基板上に複数種類のデバイスを製造するコンビナトリアルデバイス製造装置であって、
イオンを放出するイオン源と、
前記イオン源から放出されたイオンを前記基板上に輸送するイオン輸送系と、
前記イオン輸送系で輸送される前記イオンの進行方向を電界及び磁界のうち少なくともいずれか一方を使って偏向し、前記デバイスに応じて前記基板上に予め設けられている複数の所定膜のそれぞれに対して注入する制御系とを備えたコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項１５】
互いに異なる種類のイオンをそれぞれ放出する複数のイオン源と、
前記複数のイオン源のそれぞれの駆動を制御し、前記複数の所定膜のそれぞれに互いに異なる注入条件で前記イオンを注入し、前記複数種類のデバイスを形成する主制御装置とを備えた請求項１４記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項１６】
膜を組み合わせて第１の基板上に複数種類のデバイスを製造するコンビナトリアルデバイス製造装置であって、
イオンを放出するイオン源と、
前記イオン源から放出されたイオンを前記第１の基板に対して所定の位置関係で配置されている第２の基板上に輸送するイオン輸送系と、
前記イオン輸送系で輸送される前記イオンの進行方向を電界及び磁界のうち少なくともいずれか一方を使って偏向し、前記第２の基板上に予め設けられている複数のターゲット材料のそれぞれに対して照射してスパッタリングする制御系とを備え、前記第１の基板上に前記ターゲット材料を含む膜を形成するコンビナトリアルデバイス製造装置。
【請求項１７】
前記複数のターゲット材料に対するイオン照射条件を変更し、前記基板上に複数種類のデバイスを形成する主制御装置を備えた請求項１６記載のコンビナトリアルデバイス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜を組み合わせて基板上に複数種類のデバイスを製造するコンビナトリアルデバイス製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デバイスの構造やデバイスを形成するための成膜条件等を決定する開発段階においては、膜組成や成膜条件等が互いに異なる多数のサンプルデバイスを作成し、それら各サンプルデバイスの特性を測定して最適条件を求めることが必要である。そのような場合、下記特許文献に開示されているような、１つの基板上に複数のサンプルデバイスを作成するコンビナトリアルデバイス製造装置を使用することが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３２９３６６号公報
【特許文献２】特開２００２−０３３２８３号公報
【特許文献３】特開２００２−０６９６１３号公報
【特許文献４】特開２００２−２７７４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記各従来技術においては、例えばマスクを駆動する駆動機構や基板を保持するホルダを駆動する駆動機構等の可動部を有しているため、装置構成が大型化・複雑化する不都合がある。基板上に複数のサンプルデバイスを作成する場合には、低コスト化や作業性等の観点から、装置の大型化・複雑化は好ましくない。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、可動部を省略し、簡略な構成でサンプルデバイスを良好に製造できるコンビナトリアルデバイス製造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】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置は、膜を組み合わせて基板上に複数種類のデバイスを製造するコンビナトリアルデバイス製造装置であって、前記膜を形成するための材料をイオン化してイオンを放出するイオン源と、前記イオン源から放出されたイオンを前記基板上に蒸着するイオン輸送系と、前記イオン輸送系で輸送される前記イオンの進行方向を電界及び磁界のうち少なくともいずれか一方を使って偏向し、前記基板上での前記イオンの蒸着位置を制御する制御系とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、膜（デバイス）を形成するための材料をイオン化して放出し、イオンの進行方向を電界又は磁界を使って偏向することで、可動部を設けることなく、基板上の所望位置にイオンを蒸着することができる。
【０００７】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、前記制御系は、電界又は磁界を形成する互いに対向する一対の部材を有し、前記イオンを前記部材どうしの間を通過させることで前記進行方向を偏向し、前記蒸着位置を制御する構成を採用することができる。
【０００８】
その場合において、前記制御系は、前記イオンの進行方向を静電偏向する偏向電極を含む構成を採用することができる。
【０００９】
あるいは、前記制御系は、前記イオンの進行方向を電磁偏向する偏向磁極を含む構成を採用することができる。
【００１０】
本発明によれば、例えば電界を使ってイオンの進行方向を偏向する場合には、偏向電極を形成する一対の部材どうしの間にイオンを放出し、電界をかけることで、イオンの進行方向を任意の方向に容易に変えることができる。同様に、磁界を使ってイオンの進行方向を偏向する場合には、偏向磁極を形成する一対の部材どうしの間にイオンを放出し、磁界をかけることで、イオンの進行方向を任意の方向に容易に変えることができる。
【００１１】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、偏向方向が互いに異なる複数の偏向電極を備えた構成を採用することができ、前記制御系は、前記偏向電極間の電位を調整することで前記蒸着位置を制御する構成を採用することができる。
【００１２】
あるいは、本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、偏向方向が互いに異なる複数の偏向磁極を備えた構成を採用することができ、前記制御系は、前記偏向磁極間の磁束密度を調整することで前記蒸着位置を制御する構成を採用することができる。
【００１３】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、前記部材と前記基板との相対位置を変える駆動装置を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、偏向電極あるいは偏向磁極を構成する部材と基板との相対位置を変えることによっても、基板上でのイオンの蒸着位置を制御することができる。
【００１５】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、前記部材と前記基板との相対位置を計測する計測装置を備え、前記駆動装置は、前記計測装置の計測結果に基づいて駆動することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、計測装置を使って部材と基板との相対位置を計測し、その計測結果に基づいて部材と基板との相対位置を調整するために駆動装置を駆動することにより、部材と基板との位置関係を精度良く制御することができる。
【００１７】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、互いに異なる種類のイオンをそれぞれ放出する複数のイオン源と、前記複数のイオン源のそれぞれの駆動を制御し、前記基板上に予め設定されている複数の膜形成領域のそれぞれに、互いに異なる膜組成のデバイスを形成する主制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、膜組成が互いに異なる多数のサンプルデバイスを基板上に容易に作成することができる。
【００１９】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、前記主制御装置は、前記複数のイオン源のそれぞれからイオンを略同時に放出し、該イオン源のそれぞれから放出された前記イオンを前記基板上に略同時に蒸着することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、イオン源のそれぞれからイオンを略同時に放出することで、各イオン源から放出された材料を基板上で混合することができる。したがって、基板上に様々な組成のデバイスを形成することができる。
【００２１】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、前記主制御装置は、前記複数のイオン源のそれぞれからイオンを順次放出し、該イオン源のそれぞれから放出された前記イオンを前記基板上で積層することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、イオン源のそれぞれからイオンを順次放出することによって、各イオン源から放出された材料を基板上で積層することができる。したがって、基板上に様々な層構成のデバイスを形成することができる。
【００２３】
また、本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置は、膜を組み合わせて基板上に複数種類のデバイスを製造するコンビナトリアルデバイス製造装置であって、イオンを放出するイオン源と、前記イオン源から放出されたイオンを前記基板上に輸送するイオン輸送系と、前記イオン輸送系で輸送される前記イオンの進行方向を電界及び磁界のうち少なくともいずれか一方を使って偏向し、前記デバイスに応じて前記基板上に予め設けられている複数の所定膜のそれぞれに対して注入する制御系とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、イオン注入するためのイオンを放出し、そのイオンの進行方向を電界又は磁界を使って偏向することで、可動部を設けることなく、基板上に予め設けられている複数の所定膜のうち任意の所定膜にイオン注入することができる。
【００２５】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、互いに異なる種類のイオンをそれぞれ放出する複数のイオン源と、前記複数のイオン源のそれぞれの駆動を制御し、前記複数の所定膜のそれぞれに互いに異なる注入条件で前記イオンを注入し、前記複数種類のデバイスを形成する主制御装置とを備えた構成を採用することができる。
【００２６】
本発明によれば、基板上の複数の所定膜のそれぞれに異なる注入条件でイオン注入することで、基板上に様々な種類のデバイスを容易に形成することができる。
【００２７】
また、本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置は、膜を組み合わせて第１の基板上に複数種類のデバイスを製造するコンビナトリアルデバイス製造装置であって、イオンを放出するイオン源と、前記イオン源から放出されたイオンを前記第１の基板に対して所定の位置関係で配置されている第２の基板上に輸送するイオン輸送系と、前記イオン輸送系で輸送される前記イオンの進行方向を電界及び磁界のうち少なくともいずれか一方を使って偏向し、前記第２の基板上に予め設けられている複数のターゲット材料のそれぞれに対して照射してスパッタリングする制御系とを備え、前記第１の基板上に前記ターゲット材料を含む膜を形成することを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、スパッタリングのためのイオンを放出し、イオンの進行方向を電界又は磁界を使って偏向することで、可動部を設けることなく、第２の基板上に設けられている複数のターゲット材料の所望位置にイオンを照射してスパッタリングすることができる。
【００２９】
本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置において、前記複数のターゲット材料に対するイオン照射条件を変更し、前記基板上に複数種類のデバイスを形成する主制御装置を備えた構成を採用することができる。
【００３０】
本発明によれば、第２の基板上の複数のターゲット材料のそれぞれに異なる照射条件でイオンを照射することで、第１の基板上に様々な種類のデバイスを容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、装置の大型化・複雑化を招くこと無く、基板上の所望位置にイオンを照射することができ、多種類のサンプルデバイスを良好に効率良く製造することができる。また、故障の原因となりやすい可動部を省略することができるので、装置の信頼性を向上することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。本実施形態のコンビナトリアルデバイス製造装置は、所定の材料からなる膜を組み合わせて基板上に複数種類のデバイス（サンプルデバイス）を略同時に製造するものである。
【００３３】
図１において、コンビナトリアルデバイス製造装置１は、膜（デバイス）を形成するための材料をイオン化して放出するイオン源２（２Ａ〜２Ｃ）と、イオン源２から放出されたイオンを保持部４に保持された基板Ｓ上に蒸着するイオン輸送系３（３Ａ〜３Ｃ）と、イオン輸送系３で輸送されるイオンの進行方向を電界を使って偏向し、基板Ｓ上でのイオンの蒸着位置を制御する偏向電極を含む制御系１００とを備えている。コンビナトリアルデバイス製造装置１の動作は主制御装置ＣＮＴにより制御される。イオン源２、イオン輸送系３、及び保持部４に保持された基板ＳはチャンバＣＨ内部に収容されている。すなわち、イオンが通過する空間は、チャンバＣＨの内部空間に設けられている。チャンバＣＨ内部は真空状態となっている。本実施形態におけるコンビナトリアルデバイス製造装置１は、イオン源２から放出したイオンを基板Ｓ上に蒸着することで基板Ｓ上に膜を形成する。
【００３４】
コンビナトリアルデバイス製造装置１は複数のイオン源２を有しており、本実施形態においては第１、第２、第３イオン源２Ａ、２Ｂ、２Ｃを有している。なおイオン源２の数は任意に設定可能である。また、コンビナトリアルデバイス製造装置１は複数のイオン輸送系３を有している。イオン輸送系３はイオン源２の数に応じて設けられている。本実施形態においては、コンビナトリアルデバイス製造装置１は第１、第２、第３イオン輸送系３Ａ、３Ｂ、３Ｃを有している。
【００３５】
イオン源２Ａ〜２Ｃから放出されるイオンは、製造しようとするデバイス（膜）に応じたものであり、本実施形態においては、例えばアルミニウム、シリコン、ガリウム等の材料がイオン化されてイオン源２Ａ〜２Ｃより放出される。
【００３６】
イオン輸送系３Ａ〜３Ｃは、イオン源２Ａ〜２Ｃから放出されたイオンを輸送し、基板Ｓ上に蒸着するものであって、例えばレンズや質量分析器、加速器、減速器等を備えている。更にイオン輸送系３Ａ〜３Ｃは、電界を形成する互いに対向する一対の偏向電極を有している。具体的には、第１イオン輸送系３Ａは、第１イオン源２Ａから放出されたイオンの進行方向を第１の方向に偏向する一対の偏向電極３Ａｘ、３Ａｘと、前記第１の方向とは異なる第２の方向に偏向する一対の偏向電極３Ａｙ、３Ａｙとを有している。同様に、第２イオン輸送系３Ｂは、第２イオン源２Ｂから放出されたイオンの進行方向を第１の方向に偏向する一対の偏向電極３Ｂｘ、３Ｂｘと、前記第１の方向とは異なる第２の方向に偏向する一対の偏向電極３Ｂｙ、３Ｂｙとを有している。また、第３イオン輸送系３Ｃは、第３イオン源２Ｃから放出されたイオンの進行方向を第１の方向に偏向する一対の偏向電極３Ｃｘ、３Ｃｘと、前記第１の方向とは異なる第２の方向に偏向する一対の偏向電極３Ｃｙ、３Ｃｙとを有している。このように、第１〜第３イオン輸送系３Ａ〜３Ｃのそれぞれは、偏向方向が互いに異なる複数の偏向電極を有している。また、これら各偏向電極は、基板Ｓを保持する保持部４に対して所定位置に配置されている。
【００３７】
第１イオン源２Ａから放出されたイオンＡは、偏向電極３Ａｘ、３Ａｘ間、及び偏向電極３Ａｙ、３Ａｙ間を通過するように設けられている。同様に、第２イオン源２Ｂから放出されたイオンＢは、偏向電極３Ｂｘ、３Ｂｘ間、及び偏向電極３Ｂｙ、３Ｂｙ間を通過するように設けられている。第３イオン源２Ｃから放出されたイオンＣは、偏向電極３Ｃｘ、３Ｃｘ間、及び偏向電極３Ｃｙ、３Ｃｙ間を通過するように設けられている。
【００３８】
偏向電極３Ａｘ、３Ａｙ、３Ｂｘ、３Ｂｙ、３Ｃｘ、３Ｃｙは、基板Ｓ上でのイオンＡ、Ｂ、Ｃの蒸着位置を制御する制御系１００の一部を構成するものであって、偏向電極どうしの間を通過するイオンの進行方向を静電偏向する。図２は、一対の偏向電極３Ａｙ、３Ａｙどうしの間を通過するイオンＡの進行方向が偏向される様子を説明するための模式図である。図２において、イオン源２Ａから放出されたイオンＡは、電界を形成する互いに対向する一対の偏向電極３Ａｙ、３Ａｙどうしの間を通過する。偏向電極３Ａｙ、３Ａｙ間の電位（電圧）は、制御系１００の一部を構成する主制御装置ＣＮＴにより制御される。
【００３９】
図２において、イオン源２から放出されたイオンＡの加速電圧をＶ０、偏向電極３Ａｙ、３Ａｙ間の距離をａ、イオンの進行方向（図２中、Ｚ方向）における偏向電極３Ａｙの幅をｂ、偏向電極３ＡｙのＺ方向における中心位置と基板Ｓとの距離をＬ、偏向電圧をＶｄとしたとき、基板Ｓ上での偏向量Ｄは、
Ｄ＝（Ｌ×ｂ×Ｖｄ）／（２×ａ×Ｖ０）  …（１）
となる。このように、制御系１００（主制御装置ＣＮＴ）は、偏向電極３Ａｙ、３Ａｙ間の偏向電圧（電位）Ｖｄを調整することで、基板Ｓ上での偏向量Ｄ、すなわちイオンＡの基板Ｓ上での蒸着位置を制御することができる。
【００４０】
図３は基板Ｓの平面図である。図３に示すように、基板Ｓ上には、サンプルデバイスを形成するための複数のデバイス形成領域（膜形成領域）５が予め設定されている。本実施形態においては、デバイス形成領域５は、基板Ｓ上において、図３中、ＸＹ方向（２次元方向）にマトリクス状に設定されている。そして、第１イオン輸送系３Ａの偏向電極３Ａｘ、３Ａｘは、第１イオン源２Ａから放出されたイオンＡの基板Ｓ上でのＸ方向における蒸着位置を制御可能なように設けられ、偏向電極３Ａｙ、３Ａｙは、Ｙ方向における蒸着位置を制御可能なように設けられている。そして、主制御装置ＣＮＴは、これら偏向電極３Ａｘ、３Ａｘ間、及び偏向電極３Ａｙ、３Ａｙ間の偏向電圧（電位）Ｖｄを適宜調整することで、第１イオン源２Ａから放出されたイオンＡの基板Ｓ上でのＸＹ方向における蒸着位置を制御することができる。同様に、第２イオン輸送系３Ｂの偏向電極３Ｂｘ、３Ｂｘは、第２イオン源２Ｂから放出されたイオンＢの基板Ｓ上でのＸ方向における蒸着位置を制御可能なように設けられ、偏向電極３Ｂｙ、３Ｂｙは、Ｙ方向における蒸着位置を制御可能なように設けられている。主制御装置ＣＮＴは、これら偏向電極３Ｂｘ、３Ｂｘ間、及び偏向電極３Ｂｙ、３Ｂｙ間の電位を適宜調整することで、第２イオン源２Ｂから放出されたイオンＢの基板Ｓ上でのＸＹ方向における蒸着位置を制御することができる。また、第３イオン輸送系３Ｃの偏向電極３Ｃｘ、３Ｃｘは、第３イオン源２Ｃから放出されたイオンＣの基板Ｓ上でのＸ方向における蒸着位置を制御可能なように設けられ、偏向電極３Ｃｙ、３Ｃｙは、Ｙ方向における蒸着位置を制御可能なように設けられている。主制御装置ＣＮＴは、これら偏向電極３Ｃｘ、３Ｃｘ間、及び偏向電極３Ｃｙ、３Ｃｙ間の電位を適宜調整することで、第３イオン源２Ｃから放出されたイオンＣの基板Ｓ上でのＸＹ方向における蒸着位置を制御することができる。
【００４１】
次に、上述したコンビナトリアルデバイス製造装置１を使って基板Ｓ上に複数種類のデバイスを製造する方法について説明する。
【００４２】
ここで以下の説明においては、複数のイオン源２Ａ〜２Ｃのそれぞれは互いに異なる種類の材料からなるイオンを放出するものとする。具体的には、第１イオン源２Ａは第１材料からなるイオンＡを放出し、第２イオン源２Ｂは第２材料からなるイオンＢを放出し、第３イオン源２Ｃは第３材料からなるイオンＣを放出する。
【００４３】
基板Ｓ上に複数のデバイスを製造するために、主制御装置ＣＮＴは、まず、第１イオン源２ＡからイオンＡを放出する。このとき、第２、第３イオン源２Ｂ、２Ｃからはイオンは放出されない。主制御装置ＣＮＴは、第１イオン輸送系３Ａの偏向電極３Ａｘ、３Ａｘ間、及び３Ａｙ、３Ａｙ間の偏向電圧（電位）Ｖｄを制御し、図４（ａ）に示すように、イオンＡを、基板Ｓ上に設定されている複数のデバイス形成領域５のうち所定のデバイス形成領域５に蒸着する。図４（ａ）には、基板Ｓ上の複数のデバイス形成領域５のうちイオンＡに基づく第１材料が蒸着された領域を「Ａ」として図示している。
【００４４】
次に、主制御装置ＣＮＴは、第２イオン源２ＢからイオンＢを放出する。このとき、第１、第３イオン源２Ａ、２Ｃからはイオンは放出されない。主制御装置ＣＮＴは、第２イオン輸送系３Ｂの偏向電極３Ｂｘ、３Ｂｘ間、及び３Ｂｙ、３Ｂｙ間の偏向電圧（電位）Ｖｄを制御し、図４（ｂ）に示すように、イオンＢを、基板Ｓ上に設定されている複数のデバイス形成領域５のうち所定のデバイス形成領域５に蒸着する。ここで、先にイオンＡに基づく第１材料が設けられているデバイス形成領域５に対してイオンＢを蒸着することにより、その第１材料Ａの上にはイオンＢに基づく第２材料が積層されることになる。図４（ｂ）には、基板Ｓ上の複数のデバイス形成領域５のうちイオンＢに基づく第２材料が蒸着された領域を「Ｂ」とし、イオンＡに基づく第１材料の上にイオンＢに基づく第２材料が積層された領域を「Ａ＋Ｂ」として図示している。
【００４５】
次に、主制御装置ＣＮＴは、第３イオン源２ＣからイオンＣを放出する。このとき、第１、第２イオン源２Ａ、２Ｂからはイオンは放出されない。主制御装置ＣＮＴは、第３イオン輸送系３Ｃの偏向電極３ｃｘ、３Ｃｘ間、及び３Ｃｙ、３Ｃｙ間の偏向電圧（電位）Ｖｄを制御し、図４（ｃ）に示すように、イオンＣを、基板Ｓ上に設定されている複数のデバイス形成領域５のうち所定のデバイス形成領域５に蒸着する。ここで、先にイオンＡに基づく第１材料又はイオンＢに基づく第２材料が設けられているデバイス形成領域５に対してイオンＣを蒸着することにより、その第１材料又は第２材料の上にはイオンＣに基づく第３材料が積層されることになる。図４（ｃ）には、基板Ｓ上の複数のデバイス形成領域５のうちイオンＣに基づく第３材料が蒸着された領域を「Ｃ」とし、イオンＡに基づく第１材料の上にイオンＣに基づく第３材料が積層された領域を「Ａ＋Ｃ」とし、イオンＢに基づく第２材料の上にイオンＣに基づく第３材料が積層された領域を「Ｂ＋Ｃ」とし、イオンＡに基づく第１材料の上にイオンＢに基づく第２材料が積層され、更にその上にイオンＣに基づく第３材料が積層された領域を「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」として図示している。
【００４６】
図５は、図４（ｃ）のＩ−Ｉ断面矢視図である。このように、主制御装置ＣＮＴは、複数のイオン源２Ａ〜２Ｃのそれぞれの駆動を制御し、複数のイオン源２Ａ〜２ＣのそれぞれからイオンＡ〜Ｃを順次放出することで、イオン源２Ａ〜２Ｃのそれぞれから放出されたイオンＡ〜Ｃに基づく第１〜第３材料を基板Ｓ上で積層することができる。そして、主制御装置ＣＮＴは、複数のデバイス形成領域５のそれぞれに、互いに異なる膜組成のデバイスを形成することができる。
【００４７】
以上説明したように、膜（デバイス）を形成するための材料をイオン化して放出し、イオンの進行方向を電界を使って偏向することで、可動部を設けることなく、基板Ｓ上の所望位置にイオンを蒸着して円滑にサンプルデバイスを製造することができる。そして、可動部を設けなくてすむので、装置の大型化・複雑化といった不都合を招くことがない。更に、故障の原因となりやすい可動部を省略することができるので、装置の信頼性を向上することもできる。
【００４８】
また、互いに異なる種類のイオンＡ〜Ｃをそれぞれ放出する複数のイオン源２Ａ〜２Ｃを設けたので、それら複数のイオン源２Ａ〜２Ｃのそれぞれの駆動を制御することで、互いに異なる膜組成のデバイスを形成することができる。特に、イオン源２Ａ〜２Ｃのそれぞれからイオンを順次放出することによって、各イオン源２Ａ〜２Ｃから放出されたイオンＡ〜Ｃに基づく第１〜第３材料を基板Ｓ上で積層することができる。したがって、基板Ｓ上に様々な層構成のデバイスを形成することができる。
【００４９】
また、イオンが通過する空間を含むチャンバＣＨ内部は真空状態となっている。これにより、基板ＳにイオンＡ〜Ｃを円滑に蒸着することができるとともに、基板Ｓ上に先に蒸着されたイオンに基づく材料に対して次の材料を積層する際、先に基板Ｓに蒸着された材料層の表面が空気に触れて改質してしまう不都合を防止することができる。
【００５０】
なお本実施形態においては、基板Ｓ上に形成されたデバイス（膜）は平面視において矩形状であるが、イオンＡ、Ｂ、Ｃの基板Ｓ上でのＸＹ方向における蒸着位置を制御することにより、形成されるデバイス（膜）の平面視における形状を任意に設けることができる。
【００５１】
また、主制御装置ＣＮＴは、イオン源２Ａ〜２Ｃのそれぞれからイオンを放出する時間、すなわち基板Ｓに対する蒸着時間を調整することにより、図６に示すように、基板Ｓ上での各イオンＡ〜Ｃに基づく第１〜第３材料からなる膜の厚みを適宜調整することができる。
【００５２】
また、主制御装置ＣＮＴは、複数のイオン源２Ａ〜２ＣのそれぞれからイオンＡ〜Ｃを略同時に放出し、イオン源２Ａ〜２Ｃのそれぞれから放出されたイオンＡ〜Ｃを基板Ｓ上に略同時に蒸着することにより、各イオン源２Ａ〜２Ｃから放出されたイオンＡ〜Ｃに基づく第１〜第３材料を基板Ｓ上で混合することができる。図７に示す例においては、基板Ｓ上のデバイス形成領域５Ａには、イオンＡ、Ｂ、Ｃに基づく第１、第２、第３材料が順次積層されているが、デバイス形成領域５Ｂにおいては、イオンＡに基づく第１材料とイオンＢに基づく第２材料とが基板Ｓ上で混合され、この混合された材料（Ａ＋Ｂ）が、デバイス形成領域５Ｂにおける最下層の材料層を形成している。この混合された材料層（Ａ＋Ｂ）を形成するために、主制御装置ＣＮＴは、第１イオン源２Ａと第２イオン源２ＢとのそれぞれからイオンＡ、Ｂを略同時に放出し、第１、２イオン輸送系３Ａ、３Ｂのそれぞれの偏向電極の偏向電圧を制御することによって、基板Ｓ上のデバイス形成領域５Ｂ上に、イオンＡ、Ｂを略同時に蒸着している。同様に、デバイス形成領域５Ｃにも、混合された材料層（Ｂ＋Ｃ）が、先に基板Ｓ上に形成されているイオンＡに基づく第１材料からなる層の上に設けられている。このように、主制御装置ＣＮＴは、基板Ｓ上で複数の材料を混合することも可能であり、基板Ｓ上に様々な組成のデバイスを形成することができる。
【００５３】
なお、上述した各実施形態においては、偏向電極間の偏向電圧Ｖｄを調整することで、基板Ｓ上でのイオンの蒸着位置を制御しているが、上記（１）式からも分かるように、偏向電極と基板Ｓとの距離（相対位置）Ｌを調整することによっても、基板Ｓ上でのイオンの蒸着位置を制御することができる。例えば、図８に示す模式図のように、基板Ｓを保持した保持部４を駆動する駆動装置６を設け、偏向電極と基板Ｓとの距離（相対位置）を変えることによって、基板Ｓ上でのイオンの蒸着位置を制御することができる。また、偏向電極と基板Ｓとの相対位置を計測する計測装置７を設け、主制御装置ＣＮＴは、計測装置７の計測結果に基づいて、駆動装置６を駆動して、偏向電極と基板Ｓとの距離を調整することにより、より高精度に偏向電極と基板Ｓとの距離を調整することができる。なお図８に示す例では、偏向電極が固定され、基板Ｓを保持した保持部４が駆動装置６によって移動される構成であり、計測装置７は、基準位置（例えば計測装置７の設置位置）に対する保持部４の移動量を計測することで、偏向電極と基板Ｓとの距離を計測している。なお、偏向電極に駆動装置を設け、偏向電極の位置を変えるようにしてもよいし、基板Ｓと偏向電極との双方の位置を変えるようにしてもよい。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、チャンバＣＨ内は真空であるが、例えば酸素などの反応性のガスをチャンバＣＨ内に僅かに入れておき、イオンと酸素とを反応させながらイオンを基板Ｓに到達させてもよい。
【００５５】
なお、上述の実施形態では、イオンの基板Ｓ上での蒸着位置を電界を使って制御する構成であるため、マスクを用いる必要がないという利点があるが、デバイス形成領域５に応じた開口を有するマスクを基板Ｓに近接して配置した状態で、またはマスクと基板Ｓとを密着させた状態で、イオンを基板Ｓに蒸着するようにしてもよい。
【００５６】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
【００５７】
図９（ａ）は本発明の別の実施形態を示す模式図であって、互いに対向する一対の偏向磁極９、９が示されている。そして、この偏向磁極９、９どうしの間にイオンが通過するようになっている。これら偏向磁極９、９を、図１等に示した偏向電極に替えて配置し、イオンの進行方向を電磁偏向することで、基板Ｓ上でのイオンの蒸着位置を制御することができる。偏向磁極を用いる場合にも、偏向方向が互いに異なる複数の偏向磁極を設けることで、基板Ｓ上でのＸＹ方向（２次元方向）におけるイオンの蒸着位置を制御することができる。なお、偏向電極と偏向磁極とを併用する構成を採用してもよい。
【００５８】
図９（ｂ）は、偏向磁極９と基板Ｓ上でのイオンの偏向量Ｄとの関係を模式的に示した平面図である。イオン源２から放出されたイオンは、磁界を形成する互いに対向する一対の偏向磁極９、９どうしの間を通過する。偏向磁極９、９間の磁束密度Ｂ０は、制御系１００の一部を構成する主制御装置ＣＮＴにより制御される。
【００５９】
図９（ｂ）において、イオン源２から放出されたイオンの加速電圧をＶ０、偏向磁極９の磁束密度をＢ０、イオンの進行方向（図９（ｂ）中、Ｚ方向）における偏向磁極９の幅をｂ、偏向磁極９のＺ方向における中心位置と基板Ｓとの距離をＬ、イオンの質量をｍ、イオンの電荷量をｑとしたとき、基板Ｓ上での偏向量Ｄは、
Ｄ≒Ｂ０×ｂ×Ｌ×〔ｑ／（２×ｍ×Ｖ０）〕１／２  …（２）
となる。このように、制御系１００（主制御装置ＣＮＴ）は、偏向磁極９、９間の磁束密度Ｂ０を調整することで、基板Ｓ上での偏向量Ｄ、すなわち基板Ｓ上でのイオンの蒸着位置を制御することができる。
【００６０】
なお、偏向磁極９を用いる場合においても、偏向磁極９と基板Ｓとの距離を変える駆動装置を設けることができる。そして、偏向磁極９と基板Ｓとの距離を変えることで、基板Ｓ上でのイオンの蒸着位置を制御することができる。
【００６１】
図１０は本発明の別の実施形態を示す模式図である。本実施形態においては、コンビナトリアルデバイス製造装置１を、イオン注入装置として使用する場合について説明する。図１０（ａ）に示すように、基板Ｓ上には、形成しようとするデバイス（サンプルデバイス）に応じた複数の膜１２が予め設けられている。主制御装置ＣＮＴは、イオン源２Ａから放出された例えばリンやヒ素などのイオンＡを、イオン輸送系３Ａの偏向電極あるいは偏向磁極を含む上記制御系１００を使って、基板Ｓに対する位置制御を行い、基板Ｓ上に予め設けられている複数の膜１２のうち、所定の膜１２にイオンＡを注入する。また、図１０（ｂ）に示すように、主制御装置ＣＮＴは、イオン源２Ｂから放出されたイオンＢを基板Ｓ上の膜１２に注入することができる。こうすることで、図１０（ｃ）に示すように、基板Ｓ上の複数の膜１２のうち、膜１２ＡにはイオンＡ及びＢが注入され、他の膜１２には、イオンＡ又はイオンＢが注入される。
【００６２】
このように、イオン注入するためのイオンを放出し、イオンの進行方向を電界又は磁界を使って偏向することで、可動部を設けることなく、基板Ｓ上に予め設けられている複数の膜１２のうち任意の膜１２にイオン注入することができる。
【００６３】
この場合においても、互いに異なる種類のイオンをそれぞれ放出する複数のイオン源２Ａ〜２Ｃを設け、主制御装置ＣＮＴは、複数のイオン源２Ａ〜２Ｃのそれぞれの駆動を制御し、基板Ｓ上の複数の膜１２のそれぞれに互いに異なる注入条件でイオンを注入し、複数種類のデバイスを形成することができる。イオンの注入条件としては、例えば、イオンの速度や基板Ｓ（膜１２）に対する入射角等によって決定されるイオン打ち込み深さなどが挙げられる。
【００６４】
図１１は本発明の別の実施形態を示す模式図である。本実施形態においては、コンビナトリアルデバイス製造装置１を、スパッタリング装置として使用する場合について説明する。図１１において、イオン源２から放出されたイオンは、イオン輸送系３によって、第２の基板Ｓ２上に予め設けられているターゲット材料に照射される。第２の基板Ｓ２上のターゲット材料は、イオンが照射されることによりスパッタリングされる。ここで、第２の基板Ｓ２上には、互いに異なる複数のターゲット材料Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが所定の位置関係で設けられている。主制御装置ＣＮＴ（制御系１００）は、偏向電極あるいは偏向磁極を使って、第２の基板Ｓ２上でのイオンの照射位置を制御することで、複数のターゲット材料Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈのうち所望のターゲット材料（図１１に示す例ではターゲット材料Ｆ）をスパッタリングすることができる。ここで、第２の基板Ｓ２に対して所定の位置関係で、第１の基板Ｓ１が配置されている。スパッタリングされた第２の基板Ｓ２上のターゲット材料Ｆは、第１の基板Ｓ１上に成膜される。なお、第１の基板Ｓ１に近接する位置には、第１の基板Ｓ１上に設定されたデバイス形成領域５に応じた開口１０Ｋを有するマスク１０が配置されている。スパッタリングされたターゲット材料Ｆは、マスク１０の開口１０Ｋに応じた第１の基板Ｓ１上の所定領域（デバイス形成領域５）に成膜される。また、第２の基板Ｓ２上の複数のターゲット材料のうちターゲット材料Ｆとは別のターゲット材料（例えばターゲット材料Ｅ）をスパッタリングする場合には、主制御装置ＣＮＴは、偏向電極あるいは偏向磁極を使って、イオンの進行方向を偏向し、第２の基板Ｓ２上での照射位置をターゲット材料Ｅ上に設定することで、ターゲット材料Ｅをスパッタリングして、第１の基板Ｓ１上にターゲット材料Ｅを成膜することができる。
【００６５】
また、この場合においても、複数のターゲット材料Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈに対するイオン照射条件（スパッタリング条件）を変更し、第１の基板Ｓ１上に複数種類のデバイスを形成することができる。
【００６６】
図１２は、ターゲット材料が成膜された第１の基板Ｓ１を示す図である。図１２に示す状態にするためには、各ターゲット材料Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを順次スパッタリングし、第１の基板Ｓ１上に、各ターゲット材料を順次積層すればよい。また、例えば第２の基板Ｓ２上のターゲット材料Ｅとターゲット材料Ｆとを同時にスパッタリングすることで、第１の基板Ｓ１上には、ターゲット材料Ｅとターゲット材料Ｆとが混合された材料層を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】偏向電極によりイオンが偏向される様子を説明するための図である。
【図３】デバイスが形成される基板を示す平面図である。
【図４】本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置を使ったデバイスの製造手順の一例を説明するための図である。
【図５】図４（ｃ）のＩ−Ｉ線断面矢視図である。
【図６】基板上に形成されたデバイスの一例を示す断面図である。
【図７】基板上に形成されたデバイスの一例を示す断面図である。
【図８】本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置の変形例を示す図である。
【図９】本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置の別の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置を使ったデバイスの製造手順の別の例を説明するための図である。
【図１１】本発明のコンビナトリアルデバイス製造装置の別の実施形態を示す概略構成図である。
【図１２】基板上に形成されたデバイスの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…コンビナトリアルデバイス製造装置、２（２Ａ〜２Ｃ）…イオン源、３（３Ａ〜３Ｃ）…イオン輸送系、３Ａｘ、３Ａｙ、３Ｂｘ、３Ｂｙ、３Ｃｘ、３Ｃｙ…偏向電極（部材）、６…駆動装置、７…計測装置、９…偏向磁極（部材）、１２…膜、１００…制御系、Ａ〜Ｃ…イオン、ＣＮＴ…主制御装置、Ｅ〜Ｈ…ターゲット材料、Ｓ…基板、Ｓ１…第１の基板、Ｓ２…第２の基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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