(57)【要約】【課題】  簡単な構成により、容易に小型化に対応することが出来るようにした、成膜装置用マルチソース機構を提供する。【解決手段】  真空チャンバーの開口を密閉するように取り付ける真空フランジ１１と、真空フランジを貫通して外部に延びると共に、外端に回転駆動力を加える駆動軸１２と、駆動軸の内端に回転可能に取り付けたソースステージ機構１３と、ソースステージ機構の周囲方向に沿って分散配置され、その表面に垂直な回転軸の周りに回転可能に支持された複数個のソースヘッド１５と、ソースステージ機構の一方向のみの回転を許すラチェット機構１６と、駆動軸の回転を各ソースヘッドに伝達する伝達部１７と、を備えるように、成膜装置用マルチソース機構１０を構成する。【選択図】  図１
2006063432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバーの開口を密閉するように取り付けられる真空フランジと、
上記真空フランジを貫通して外部に延びると共に、外端に回転駆動力が加えられる駆動軸と、
上記駆動軸の内端に回転可能に取り付けられたソースステージ機構と、
上記ソースステージ機構の周囲方向に沿って分散配置され、その表面に垂直な回転軸の周りに回転可能に支持された複数個のソースヘッドと、
上記ソースステージ機構の一方向のみの回転を許すラチェット機構と、
上記駆動軸の回転を各ソースヘッドに伝達する伝達部と、を備え、
上記駆動軸の一方向の駆動により上記ソースステージ機構を回転させ、
上記駆動軸の他方向の駆動により上記各ソースヘッドを自転させることを特徴とする、成膜装置用マルチソース機構。
【請求項２】
真空チャンバーの開口を密閉するように取り付けられる真空フランジと、
上記真空フランジを貫通して外部に延びると共に、外端に回転駆動力が加えられる駆動軸と、
上記駆動軸の内端に回転可能に取り付けられたソースステージ機構と、
上記ソースステージ機構の周囲方向に沿って分散配置され、その表面に垂直な回転軸の周りに回転可能に支持された複数個のソースヘッドと、
上記ソースステージ機構の一方向のみの回転を許すラチェット機構と、
上記駆動軸の回転を各ソースヘッドに伝達する伝達部と、
を備えており、
上記駆動軸が一方向に回転駆動されたとき、上記ラチェット機構が上記ソースステージ機構の回転を許すことにより、上記ソースステージ機構全体が駆動軸により回転駆動され、上記各ソースヘッドが順次に所定位置に持ち来たされると共に、
上記駆動軸が反対方向に回転駆動されたとき、上記ラチェット機構が上記ソースステージ機構の回転を阻止することにより、ソースステージ機構が回転せず、上記駆動軸の回転が上記伝達部を介して上記各ソースヘッドに伝達され、上記各ソースヘッドが自転することを特徴とする、成膜装置用マルチソース機構。
【請求項３】
前記ソースヘッドが、前記ソースステージ機構の回転中心軸の周りの外周面に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の成膜装置用マルチソース機構。
【請求項４】
前記伝達部が、前記駆動軸の先端に備えられた第一の傘歯車と、
前記各ソースヘッドの回転軸の半径方向内側の端部に備えられ、上記第一の傘歯車と噛合する第二の傘歯車と、から構成されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の成膜装置用マルチソース機構。
【請求項５】
前記ソースヘッドが、前記ソースステージ機構の回転中心軸に垂直な端面に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の成膜装置用マルチソース機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜を作製するための成膜装置、特にコンビナトリアル成膜装置用に適したマルチソース機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の組成の材料からなる薄膜を作製するための成膜装置や、コンビナトリアル成膜装置などが使用されている。
このようなコンビナトリアル成膜装置を使用することによって、同一真空工程で、種々の組成を備えた物質群のライブラリーを同一基板上に一度に形成することができ、ライブラリーから新物質、新組成の発見、あるいはライブラリーの特性から理論的予測を得ることができる。これにより、従来法では１００年かかる物質探査を、コンビナトリアル成膜装置を用いれば一ヶ月程度に短縮することができるといわれている。
【０００３】
コンビナトリアル成膜装置は、基板上の所望の部分のみに物質供給を限定する手段、種類の異なる薄膜の成膜手段、及び基板上の所望の部分の構造を解析する構造解析手段を必須としており、例えば複数のマスク装置、ターゲット切替装置、アブレーション・レーザ光導入装置、基板加熱用レーザ装置や、ＲＨＥＥＤ装置等の膜厚モニタを有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そして、従来、上記ターゲット切替装置として、マルチターゲット機構が知られており、このようなマルチターゲット機構は、例えば図６に示すように構成されている。すなわち、図６において、マルチターゲット機構５０は、真空チャンバー５２内に配置されたターゲットステージ機構５３と、このターゲットステージ機構５３を矢印Ａ方向に回転させる第一の駆動機構５４と、このターゲットステージ機構５３上に装着されたターゲット５５を矢印Ｂ方向に自転させる第二の駆動機構５６と、から構成されている。
【０００５】
ターゲットステージ機構５３は、ベース５３ａに対して回転可能に支持された回転軸５３ｂの先端に取り付けられていると共に、図示の場合、回転軸５３ｂの周りに等角度間隔に設けられたターゲットヘッド５３ｃを備えている。ここで、ターゲットヘッド５３ｃは、その表面にターゲット５５が装着され得ると共に、矢印Ｂ方向に自転し得るように構成されている。
【０００６】
第一の駆動機構５４は、ベース５３ａから回転軸５３ｂとは反対側に延びている第一駆動軸５４ａを備えており、外部から第一駆動軸５４ａに対して回転駆動力が伝達されることにより、回転軸５３ｂを矢印Ａ方向に回転駆動するようになっている。
また、第二の駆動機構５６は、第一の駆動機構５４の第一駆動軸５４ａと平行にベース５３ａから回転軸５３ｂとは反対側に延びている第二駆動軸５６ａを備えており、外部から第二駆動軸５６ａに対して回転駆動力が伝達されることにより、各ターゲットヘッド５３ｃを矢印Ｂ方向に回転駆動するようになっている。
尚、第一の駆動機構５４の第一駆動軸５４ａ及び第二の駆動機構５６の第二駆動軸５６ａは、成膜装置による成膜の際には、共に真空チャンバー５２から外側に突出するようになっている。
【０００７】
このような構成のマルチターゲット機構５０によれば、ターゲットステージ機構５３の各ターゲットヘッド５３ｃに、それぞれ互いに異なる種類のターゲット５５を装着して、真空チャンバー５２内にセットして、真空チャンバー５２内を真空排気する。そして、真空チャンバー５２の外側に突出している第一の駆動機構５４の第一駆動軸５４ａを回転駆動することにより、ターゲットステージ機構５３全体を矢印Ａ方向に回転させて、所望のターゲット５５が装着されているターゲットヘッド５３ｃを選択して、所定位置に持ち来たす。
【０００８】
次に、真空チャンバー５２の外側に突出している第二の駆動機構５６の第二駆動軸５６ａを回転駆動することにより、選択されたターゲットヘッド５３ｃそしてこれに装着されたターゲット５５を矢印Ｂ方向に自転させながら、図示しないアブレーション・レーザ光導入装置からのアブレーション・レーザ光Ｌをターゲット５５に対して照射する。
これにより、ターゲット５５がアブレーション・レーザ光Ｌにより加熱されて蒸発すると、真空チャンバー５２内に配置された基板（図示せず）の表面に蒸着し、当該ターゲット５５の材料から成る薄膜が基板上に形成されることになる。そして、ターゲット５５の選択そしてターゲット５５の自転を繰り返しながら、アブレーション・レーザ光Ｌを当該ターゲット５５に対して照射することにより、同一真空中にて、種々のターゲット５５の材料から成る薄膜を上記基板上に形成することができる。
【０００９】
さらに、非特許文献１には、図７に示す構成のマルチターゲット機構６０が開示されている。図７において、マルチターゲット機構６０は、円板状（または扇形状）のターゲットステージ機構５７ａ上にて、一つの円周上に複数個、図示の場合４個のターゲット５５が装着されるべきターゲットヘッド５７ｂを備えており、同様にして第一の駆動軸５７ｃにより矢印Ａ方向にターゲットステージ機構５７ａを回転駆動させると共に、第二の駆動軸５７ｄにより、個々のターゲットヘッド５７ｂを矢印Ｂ方向に自転させて、選択されたターゲットヘッド５７ｂに装着されたターゲット５５に対してアブレーション・レーザ光Ｌを照射するようになっている。
【００１０】
また、図８に示すような構成のマルチターゲット機構７０も知られている。図８において、マルチターゲット機構７０は、長方形の板状のターゲットステージ機構５８ａ上で、長手方向に一列に、複数個、図示の場合４個のターゲット５５が装着されるべきターゲットヘッド５８ｂを備えており、駆動軸５８ｃを軸方向に沿って矢印Ｃ方向に往復運動させて、各ターゲットヘッド５８ｂを選択すると共に、駆動軸５８ｃを回転駆動させることにより、個々のターゲットヘッド５８ｂを矢印Ｂ方向に自転させて、選択されたターゲットヘッド５８ｂに装着されたターゲット５５に対してアブレーション・レーザ光Ｌを照射するようになっている。
【００１１】
【特許文献１】特願２０００−２５９７７７号
【非特許文献１】R. Takahashi  他６名，"Development of a new combinatorial mask for addressable ternary phase diagramming: application to rare earth doped phosphors"，Applied Surface Science, Vol.223, pp.249-252 (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来のマルチターゲット機構５０及び６０においては、真空チャンバー２から外側に対して二つの駆動軸５４ａ，５６ａ及び５７ｃ，５７ｄが突出することになる。したがって、二つの駆動軸５４ａ，５６ａまたは５７ｃ，５７ｄを真空チャンバー２から外部へ突出させるために、回転部分を気密的に構成する必要があり、構造が複雑になると共に、マルチターゲット機構の小型化の要求に対応することが困難であるという課題がある。
【００１３】
また、従来のマルチターゲット機構７０においては、真空チャンバー５２から外側に対して一つの駆動軸５８ｃのみが突出するが、この駆動軸５８ｃは、回転運動と共に軸方向のスラスト運動を行なうことから、スラスト方向に関しても気密的に構成する必要があり、同様に構造が複雑になると共に、マルチターゲット機構の小型化の要求に対応することが困難であるという課題がある。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑み、簡単な構成により、容易に小型化に対応することができるようにした、成膜装置用マルチソース機構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】
【００１５】
上記目的は、本発明によれば、真空チャンバーの開口を密閉するように取り付けられる真空フランジと、真空フランジを貫通して外部に延びると共に、外端に回転駆動力が加えられる駆動軸と、駆動軸の内端に回転可能に取り付けられたソースステージ機構と、ソースステージ機構の周囲方向に沿って分散配置され、その表面に垂直な回転軸の周りに回転可能に支持された複数個のソースヘッドと、ソースステージ機構の一方向のみの回転を許すラチェット機構と、駆動軸の回転を各ソースヘッドに伝達する伝達部と、を備え、駆動軸の一方向の駆動によりソースステージ機構を回転させ、駆動軸の他方向の駆動により各ソースヘッドを自転させることを特徴とする、成膜装置用マルチソース機構により達成される。
【００１６】
また、本発明の成膜装置用マルチソース機構は、真空チャンバーの開口を密閉するように取り付けられる真空フランジと、真空フランジを貫通して外部に延びると共に、外端に回転駆動力が加えられる駆動軸と、駆動軸の内端に回転可能に取り付けられたソースステージ機構と、ソースステージ機構の周囲方向に沿って分散配置され、その外周面に垂直な回転軸の周りに回転可能に支持された複数個のソースヘッドと、ソースステージ機構の一方向のみの回転を許すラチェット機構と、駆動軸の回転を各ソースヘッドに伝達する伝達部と、を備えており、駆動軸が一方向に回転駆動されたとき、ラチェット機構がソースステージ機構の回転を許すことにより、ソースステージ機構全体が駆動軸により回転駆動され、各ソースヘッドが順次に所定位置に持ち来たされると共に、駆動軸が反対方向に回転駆動されたとき、ラチェット機構がソースステージ機構の回転を阻止することにより、ソースステージ機構が回転せず、駆動軸の回転が伝達部を介して各ソースヘッドに伝達されて各ソースヘッドが自転することを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、各ソースヘッドにそれぞれ互いに異なる材料から成る蒸着用ソースやスパッタ用のターゲットなどを装着して、真空チャンバーに設けられた開口から本マルチソース機構機構を真空チャンバー内に挿入すると共に、真空フランジにて上記開口を閉塞し、真空チャンバー内を真空排気する。
【００１８】
この状態から、上記回転軸を一方向に回転駆動することにより、ラチェット機構を作用させずに、ソースステージ機構全体を回転させる。これにより、ソースステージ機構の外周面にて周囲方向に沿って分散配置された複数個のソースヘッドのうち、選択した一つのソースヘッドを所定位置に持ち来たすと、選択されたソースヘッドに装着されたターゲットが、例えばアブレーション・レーザ光の導入位置に配置される。
【００１９】
そして、上記回転軸を他方向に回転駆動することにより、ラチェット機構を作用させて、ソースステージ機構を回転させずに、回転軸から伝達部を介して各ソースヘッドを回転させる。同時に、アブレーション・レーザ光を所定位置のソースヘッドに装着されたターゲットに照射することにより、アブレーション・レーザ光によりターゲットの材料が蒸発して、上記真空チャンバー内に収容された基板の表面に蒸着し、この材料の薄膜が成膜されることになる。
【００２０】
したがって、ただ一つの回転軸を使用して、その回転方向によってソースステージ機構全体を回転させ、あるいはソースヘッドのみを自転させることができるので、真空チャンバーから外部へ突出する回転軸は、ただ一軸のみであることから、構成が簡単になり、部品コスト及び組立コストが低減され得ると共に、マルチソース機構全体が小型に構成され得る。
【００２１】
上記構成において、好ましくは、上記ソースヘッドが、ソースステージ機構の回転中心軸の周りの外周面に配置されている。この構成によれば、駆動軸を水平にして本マルチターゲット機構を真空チャンバー内に導入することにより、駆動軸の一方向の回転により、ソースステージ機構の外周面に配置されたソースヘッドを上方の所定位置に持ち来たすことができる。
【００２２】
上記構成において、好ましくは、上記伝達部が、駆動軸の先端に備えられた第一の傘歯車と、各ソースヘッドの回転軸の半径方向内側の端部に備えられ、第一の傘歯車と噛合する第二の傘歯車と、から構成されている。この構成によれば、より少ない部品によって回転軸の回転を各ソースヘッドに伝達することができる。
【００２３】
上記構成において、好ましくは、上記ソースヘッドが、ソースステージ機構の回転中心軸に垂直な端面に配置されている。この構成によれば、駆動軸を垂直にして本マルチソース機構を真空チャンバー内に導入することにより、ソースステージ機構の端面に配置された各ソースヘッドを上方に向いた端面上に配置することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の成膜装置用マルチソース機構によれば、ただ一つの回転軸を使用して、ソースステージ機構全体の回転と各ソースヘッドの自転を切換え駆動することができるので、簡単な構成により、小型に且つ低コストで構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
最初に、本発明による成膜装置用マルチソース機構１０の第一の実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１において、マルチソース機構１０は、成膜装置用のマルチソース機構であって、真空フランジ１１と、駆動軸１２と、ソースステージ機構１３と、を含んでいる。
ここで、成膜装置は、マルチソース機構１０を備える成膜装置であれば、各種蒸着装置、スパッタ装置、レーザー堆積装置、コンビナトリアル成膜装置などの何れでもよい。以下、成膜装置は、コンビナトリアル成膜装置として説明する。
なお、本発明におけるマルチソース機構１０とは、成膜用の材料を、少なくとも２種類以上供給する機構と定義する。例えば、各種蒸着装置では蒸着用ソース、スパッタ装置及びレーザー堆積装置では、ターゲットと呼ばれる材料がソースに相当する。
【００２６】
真空フランジ１１は、所謂ＩＣＦ２０３フランジ、例えば米国Ｖａｒｉａｎ社のコンフラットフランジとして市販されているフランジであって、無酸素銅ガスケット等を使用して、高真空でも高い気密性を保持することができるようになっている。
【００２７】
駆動軸１２は、真空フランジ１１を貫通するように、真空フランジ１１に対して軸受部１１ａを介して気密的に回転可能に支持されており、真空フランジ１１が真空チャンバー１４（図２参照）の側壁の開口１４ａに取り付けられたとき、外端が真空フランジ１１の外側に突出するようになっている。そして、駆動軸１２の外端が駆動モータ等の駆動源に接続されることにより、駆動軸１２が回転駆動される。
【００２８】
ソースステージ機構１３は、駆動軸１２の内端に取り付けられている。そして、ソースステージ機構１３は、その外周面にて円周方向に沿って分散配置された複数個：図示の場合、４個のソースヘッド１５を備えている。
【００２９】
ここで、ソースステージ機構１３は、図２に詳細に示すように、駆動軸１２に対して回転部１３ａを介して回転可能に取り付けられていると共に、ラチェット機構１６を備えている。このラチェット機構１６は、真空フランジ１１に対して固定配置されたラチェット１６ａと、ソースステージ機構１３の表面に加工等により備えられたラチェットホルダー１６ｂに装着されたラチェット爪１６ｃと、から構成されている。このラチェット機構１６によって、ソースステージ機構１３は、一方向のみ回転が許される。
この際、駆動軸１２が一方向（図１にて矢印Ａ方向）に回転駆動されたとき、ソースステージ機構１３は、駆動軸１２と一体的に矢印Ａ方向に回転される。同時に、駆動軸１２が他方向（図１にて矢印Ｂ方向）に回転駆動されたとき、ラチェット機構１６が機能して、すなわち、ラチェット爪１６ｃがラチェット１６ａに係合して、ソースステージ機構１３は、その回転が阻止される。
【００３０】
また、各ソースヘッド１５は、それぞれ、ソースステージ機構１３の回転中心軸に対して半径方向に延びる回転軸１５ａに取り付けられている。この回転軸１５ａは、ソースステージ機構１３に対して回転可能に支持されていると共に、伝達部１７を介して上記駆動軸１２に連結されている。
ここで、この伝達部１７は、駆動軸１２の内端に備えられた第一の傘歯車１７ａと、各ソースヘッド１５の回転軸１５ａの内端に備えられ、第一の傘歯車１７ａと噛合する第二の歯車１７ｂと、から構成されている。これにより、駆動軸１２が他方向（図１にて矢印Ｂ方向）に回転駆動されると、ソースステージ機構１３の回転がラチェット機構１６により阻止されることによって、駆動軸１２が固定されたソースステージ機構１３に対して相対的に回転することになる。このため、駆動軸１２の回転駆動が伝達部１７を介して各ソースヘッド１５に伝達される。したがって、各ソースヘッド１５は、その回転軸１５ａの周りに矢印Ｂで示すように自転する。
さらに、上記各ソースヘッド１５は、その表面にターゲット１８が装着され得るようになっている。
【００３１】
図３は、図１の成膜装置用マルチソース機構の使用状態を示す概略斜視図である。図３に示すように、マルチソース機構１０が、真空チャンバー１４の開口１４ａから内部に挿入されており、ターゲット１８の上方には、マスキング機構２１を介して、基板２０が配設されている。
【００３２】
次に、本発明の第一の実施形態によるマルチソース機構１０の動作について説明する。  先ず、ソースステージ機構１３の各ソースヘッド１５にそれぞれ互いに異なる種類のターゲット１８を装着して、本マルチソース機構１０を真空チャンバー１４の側壁に設けられた開口から内部に導入し、真空フランジ１１を開口に装着することにより、この開口を高真空に対して気密的に閉塞すると共に、本マルチソース機構１０を真空チャンバー１４に対して取り付ける。
その後、真空チャンバー１４内を真空排気した後、駆動軸１２を例えば駆動モータ等の駆動源によって一方向に回転駆動する。この場合、ラチェット機構１６が機能しないので、ソースステージ機構１３が駆動軸１２と共に図１にて矢印Ａで示すように回転され、選択されたソースヘッド１５が上方の所定位置に持ち来たされる。
これにより所望の種類のターゲット１８が選択され、アブレーション・レーザ光導入位置に配置されることになる。
【００３３】
次に、駆動軸１２を同様にして駆動源によって他方向に回転駆動しながら、図示しないアブレーション・レーザ光導入装置からアブレーション・レーザ光Ｌを、上述したように選択されたソースヘッド１５に装着されたターゲット１８に対して照射する。
この場合、ラチェット機構１６が機能することにより、ソースステージ機構１３が回転せず、駆動軸１２の回転駆動は、伝達部１７を介して各ソースヘッド１５に伝達されるので、各ソースヘッド１５がその回転軸１５ａの周りに自転することになる。
したがって、当該ターゲット１８は、照射されるアブレーション・レーザ光Ｌによって加熱され、真空チャンバー１４内にて蒸発し、真空チャンバー１４内にてターゲット１８の上方に配置された基板１９の表面に蒸着し、当該ターゲット１４の材料から成る薄膜２０が上記基板１９上に形成されることになる（図３参照）。この際、ソースヘッド１５がその回転軸１５ａの周りに自転すると、ソースヘッド１５に載置されたターゲット１４も自転する。このため、アブレーション・レーザ光Ｌのターゲット１４による蒸発が均一に生起し、ターゲット１４の局所的加熱が生じない。
この薄膜２０は、上記ターゲット１８と基板１９との間に配置されたコンビナトリアル用のマスキング機構２１により適宜にマスキングされることにより、蒸着時間が制御され、例えば三元組成傾斜膜として形成され得る。
【００３４】
この場合、マルチソース機構１０において、真空チャンバー１４から外部に突出しているのはただ一つの駆動軸１２であり、この駆動軸１２は回転運動を行なうのみであることから、駆動軸１２を真空チャンバー１４に対して回転可能に且つ気密的に取り付ける構造が簡略化され、低コストで且つ小型に構成される。
【００３５】
次に、本発明による成膜装置用マルチソース機構の第二の実施形態について説明する。  図４は、本発明による成膜装置用マルチソース機構の第二の実施形態の構成を示している。図４において、マルチソース機構３０は、電子ビーム式蒸着による成膜装置用のマルチソース機構であって、図１に示したマルチソース機構１０とほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる構成になっている。すなわち、マルチソース機構３０は、駆動軸１２が垂直に配置されていると共に、その先端に取り付けられるソースステージ機構１３が円板状に構成され、各ソースヘッド１５がソースステージ機構１３の上面にて、同一円周状に配置されている。
【００３６】
この場合、ソースステージ機構１３の回転により選択されたソースヘッド１５上に装着された蒸着用ソース１８に対して、真空フランジ１１の周縁付近に設けられた電子ビーム源３１から電子ビームが照射されることにより、当該蒸着用ソース１８が加熱・蒸発して、その上方に配置される基板（図示せず）に対して当該蒸着用ソース１８の材料から成る薄膜が形成されることになる。
【００３７】
このような構成のマルチソース機構３０によれば、同様にして、駆動軸１２の一方向（Ａ方向）の回転駆動により所定位置に持ち来されたソースヘッド１５に装着された蒸着用ソース１８が、上記駆動軸１２の他方向（Ｂ方向）の回転駆動により自転しながら、電子ビームが照射され、基板上に薄膜が形成され得る。
【００３８】
次に、本発明による成膜装置用マルチソース機構の第三の実施形態について説明する。  図５は、本発明による成膜装置用マルチソース機構の第三の実施形態の構成を示している。図５において、マルチソース機構４０は、スパッタリング成膜装置用のマルチソース機構であって、図１に示したマルチソース機構１０とほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる構成になっている。すなわち、このマルチソース機構４０は、ソースステージ機構１３が回転中心軸に対して正六角形の外形を有しており、各面にそれぞれソースヘッド１５を備えていて、六種類のターゲット１８が装着できる。
【００３９】
この場合、ソースステージ機構１３の回転により選択されたソースヘッド１５上に装着されたターゲット１８に対して、放電により生起したプラズマ中源（図示せず）からの、例えば、アルゴンなどの高エネルギー粒子が衝突する。この衝突により、ターゲット１８からその成分元素が脱離、すなわちスパッタされることにより、その上方に配置される基板（図示せず）に対して、当該ターゲット１８の材料から成る薄膜が形成されることになる。
【００４０】
このような構成のマルチソース機構４０によれば、同様にして、駆動軸１２の一方向（Ａ方向）の回転駆動により所定位置に持ち来されたソースヘッド１５に装着されたターゲット１８が、上記駆動軸１２の他方向（Ｂ方向）の回転駆動により自転しながら、スパッタされたターゲットの成分元素が堆積されることによって、基板上にスパッタリング法により薄膜が形成される。
【００４１】
上述した各実施形態においては、コンビナトリアル成膜装置用のマルチソース機構１０、そして電子ビーム蒸着式及びスパッタリング成膜装置用のマルチソース機構３０，４０について説明したが、これに限らず、ソースを移動させながら、基板上に種々の気相成長法、例えば真空蒸着法，ＭＢＥ法，等の物理堆積法や、熱ＣＶＤ法，プラズマＣＶＤ法，ＭＯＣＶＤ法等のＣＶＤ法等により真空中で基板表面に薄膜を形成するような成膜装置であれば、本発明を適用し得ることは明らかである。
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、容易に小型化に対応することが出来るようにした、成膜装置用マルチソース機構を提供することができる。
【実施例１】
【００４２】
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。
第一の実施形態で説明した成膜装置用マルチソース機構１０を、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ）装置に装着した。マルチソース機構１０は、ターゲットを４種類装着でき、駆動軸１２によりこのターゲットを選択でき、また、ターゲット１８の自転は約１０〜１００ｒｐｍの間で可変可能である。
ターゲット１８としては、Ｅｕ0.01Ｙ1.99Ｏ3 、Ｔｂ0.01Ｙ1.99Ｏ3 、Ｔｍ0.01Ｙ1.99Ｏ3 を用い、基板１９としてガラスを用いて、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）に希土類元素Ｍを添加した、Ｍ0.01Ｙ1.99Ｏ3 薄膜を堆積できた（ここで、Ｍは、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）の何れかの元素である）。堆積の一例を、以下に示す。
真空槽内に圧力が１．３３×１０-3Ｐａの酸素を導入し、基板は室温状態に保持した。レーザー光源としては、パルスのＫｒＦレーザを使用し、２Ｊ／ｃｍ2 、１０Ｈｚの照射を１２．５時間行うことにより、Ｅｕ0.01Ｙ1.99Ｏ3 を、３００ｎｍの厚さに堆積することができた。
これにより、Ｍ0.01Ｙ1.99Ｏ3 薄膜を、ターゲットの選択と自転により、効率よく成膜することができた。
【実施例２】
【００４３】
実施例１の成膜装置にさらにコンビナトリアルマスクを装着した、ＰＬＤコンビナトリアル成膜装置により、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）に希土類元素Ｍを添加した、Ｍ0.01Ｙ1.99Ｏ3 薄膜を堆積し、希土類元素Ｍを３種類とした３元組成傾斜薄膜を、３００ｎｍの厚さに堆積することができた。成膜条件は、実施例１とほぼ同じである。
この際、希土類元素Ｍを、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｍとした。得られた３元組成傾斜膜に電子ビームを照射し、その発光、すなわち、カソードルミネッセンスを測定したところ、Ｅｕ添加による赤色発光、Ｔｂ添加による緑色発光、Ｔｍ添加による青緑発光を含む傾斜組成に対応する発光が得られた。
これにより、Ｍ0.01Ｙ1.99Ｏ3 薄膜において、希土類元素Ｍを、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｍと変えた３元組成傾斜膜薄膜を、ターゲットの選択と自転により、効率よく成膜することができた。
【００４４】
上記結果から、本発明の成膜装置用マルチソース機構によれば、ただ一つの回転軸を使用して、ソースステージ機構全体の回転と各ソースヘッドの自転を切換え駆動することができ、成膜装置を簡単な構成により低コストで構成することができた。さらに、このような成膜装置の使用により、蛍光体などの複合酸化物や、３元組成傾斜膜などを、容易に低コストで成膜することができる。
【００４５】
本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。例えば、ソースステージ機構などは、成膜する材料に応じて適宜に設計、製作できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による成膜装置用マルチソース機構の第一の実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１の成膜装置用マルチソース機構の要部の詳細な構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】図１の成膜装置用マルチソース機構の使用状態の概略斜視図である。
【図４】本発明による成膜装置用マルチソース機構の第二の実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図５】本発明による成膜装置用マルチソース機構の第三の実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図６】従来のコンビナトリアル成膜装置におけるマルチターゲット機構の一例の構成を示す概略斜視図である。
【図７】従来のコンビナトリアル成膜装置におけるマルチターゲット機構の他の例の構成を示す概略斜視図である。
【図８】従来のコンビナトリアル成膜装置におけるマルチターゲット機構のさらに他の例の構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０，３０，４０：マルチソース機構
１１：真空フランジ
１２：駆動軸
１３：ソースステージ機構
１３ａ：回転部
１４：真空チャンバー
１５：ソースヘッド
１５ａ：回転軸
１６：ラチェット機構
１６ａ：ラチェット機構
１６ｂ：ラチェットホルダー
１６ｃ：ラチェット爪
１７：伝達部
１８：ターゲット（蒸着用ソース）
１９：基板
２０：薄膜
２１：マスキング機構
３１：電子ビーム源
【図３】
2006063432.tif 000003
【図１】
2006063432.tif 000004
【図２】
2006063432.tif 000005
【図４】
2006063432.tif 000006
【図５】
2006063432.tif 000007
【図６】
2006063432.tif 000008
【図７】
2006063432.tif 000009
【図８】
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