(57)【要約】【課題】複数の材料によって構成されている材料ライブラリを効率的に構築する方法を提供する。【解決手段】２又はそれよりも多くの材料ライブラリ（１５及び１６、又は１５’及び１６’）を、堆積を含む方法によって１つの基材（１２、１３）上に構築することを含み、材料ライブラリのうちの少なくとも２つの材料ライブラリに含まれる材料が、少なくとも１つの共通成分を含有しており、且つ共通成分のうちの少なくとも１つ（成分Ａ）を、この共通成分（成分Ａ）を含有する材料を含む少なくとも２つの材料ライブラリ（１５及び１６、又は１５’及び１６’）のために、１つの堆積工程（第１の堆積工程）で基材上に堆積させる、材料ライブラリの構築方法（（ｂ）及び（ｃ））とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２又はそれよりも多くの材料ライブラリを、堆積を含む方法によって１つの基材上に構築することを含み、前記材料ライブラリのうちの少なくとも２つの材料ライブラリに含まれる材料が、少なくとも１つの共通成分を含有しており、且つ前記共通成分のうちの少なくとも１つを、前記少なくとも２つの材料ライブラリのために、１つの堆積工程で前記基材上に堆積させる、材料ライブラリの構築方法。
【請求項２】
前記共通成分のうちの少なくとも１つを、前記少なくとも２つの材料ライブラリを構成する全ての個々の材料のために、前記１つの堆積工程で前記基材上に同じ量で堆積させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記堆積が、パルスレーザー堆積、スパッタリング、電子ビーム堆積、イオンビーム堆積、分子線エピタキシー、又は化学蒸着によって行われる、請求項１又は２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料ライブラリを構築する方法に関し、特に堆積を含む方法によって材料ライブラリを基材上に構築する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の成分を含有する材料の開発は、組成を変えた材料を１種類ずつ作製し、そして試験することによって行われてきた。しかしながら特に、望まれる材料の組成が複雑であり、また広い範囲の組成について検討しなければならない場合、この方法は、長い期間を有するようになり、また高いコストを伴うようになってきた。
【０００３】
この問題を解決するために、コンビナトリアルケミストリー（Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）と呼ばれる分野が存在する（特許文献１及び２）。コンビナトリアルケミストリーは、多様な化合物又は材料の集合体又はライブラリを一度に構築し、且つ／又は所望の性質を有する化合物又は材料を、このライブラリから選別する技術である。このような多数な化合物又は材料のライブラリの構築は、研究者に多様な化合物又は材料についての情報を提供し、それによって開発の速度を増加させる。また、コンビナトリアルケミストリーは広義には、実際に化合物又は材料を作らずに、コンピューター上で作製した構造式に基づいて化合物の特性を評価すること、材料を構成する個々の成分の特性に基づいて、材料の特性をコンピューターで評価すること等も含む。
【０００４】
このようなコンビナトリアルケミストリーの使用に関し、堆積を含む方法によって材料ライブラリを基材上に構築することが知られている。具体的には、特許文献１で示されているように、イオンビーム、スパッタリング、レーザアブレーション、分子線、化学蒸着等を用いて材料ライブラリを構成する個々の材料の成分を基材上に堆積させ、そして堆積させた成分を加熱等して反応且つ／又は拡散させ、それによって材料ライブラリを構成する個々の材料を得ることによって、材料ライブラリを構築することが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５３２７９４号
【特許文献２】特開２００４−３４７５９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で示されているように、多様な化合物又は材料の集合体又はライブラリを一度に構築するコンビナトリアルケミストリーと呼ばれる技術を、スパッタリング等の堆積を含む方法によって製造される材料に適用することが知られている。しかしながら、効率的な材料ライブラリの構築に関し、従来技術は完全に満足のできるものではなかった。したがって本発明では、材料ライブラリを効率的に構築する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は下記の第（１）〜第（３）項に示すようなものである：
【０００８】
（１）２又はそれよりも多くの材料ライブラリを、堆積を含む方法によって１つの基材上に構築することを含み、上記材料ライブラリのうちの少なくとも２つの材料ライブラリに含まれる材料が、少なくとも１つの共通成分を含有しており、且つ上記共通成分のうちの少なくとも１つを、上記少なくとも２つの材料ライブラリのために、１つの堆積工程で上記基材上に堆積させる、材料ライブラリの構築方法。
【０００９】
（２）上記共通成分のうちの少なくとも１つを、上記少なくとも２つの材料ライブラリを構成する全ての個々の材料のために、上記１つの堆積工程で上記基材上に同じ量で堆積させる、上記第（１）項に記載の方法。
【００１０】
（３）上記堆積が、パルスレーザー堆積、スパッタリング、電子ビーム堆積、イオンビーム堆積、分子線エピタキシー、又は化学蒸着によって行われる、上記第１又は第２項に記載の方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の方法は、２又はそれよりも多くの材料ライブラリを、堆積を含む方法によって１つの基材上に構築することを含む。ここでこの本発明の方法では、材料ライブラリのうちの少なくとも２つの材料ライブラリに含まれる材料が、少なくとも１つの共通成分を含有しており、且つ共通成分のうちの少なくとも１つを、この共通成分を含有する材料を含む少なくとも２つの材料ライブラリのために、１つの堆積工程で基材上に堆積させる。
【００１２】
材料ライブラリを構築する本発明の方法によれば、２又はそれよりも多くの材料ライブラリをそれぞれ構築する場合と比較して、共通成分を、少なくとも２つの材料ライブラリのために１つの堆積工程で堆積させることによって、必要とされる堆積工程の数を減らして、効率的に材料ライブラリを構築することができる。また、一般に、材料ライブラリの構築においては、材料ライブラリを構成する個々の材料を、予め定められた数のセルの上で合成する。したがって本発明の方法によれば、２又はそれよりも多くの材料ライブラリを１つの基材上に形成することによって、基材上のセルを余すことなく有効に利用することが可能になる。
【００１３】
本発明の方法は、材料ライブラリを構築するために用いる成分の数が多い場合に特に有効であり、例えば２つの材料ライブラリの構築に用いる成分の数が数百であり、そのうちの数十の成分が２つの材料ライブラリで共通である場合、共通している数十の成分を２つの材料ライブラリのために一度に堆積させることによって、数十の堆積工程を省略することができる。
【００１４】
材料ライブラリを構築する本発明の方法の１つの態様では、共通成分のうちの少なくとも１つを、少なくとも２つの材料ライブラリを構築する全ての個々の材料のために、１つの堆積工程で基材上に同じ量で堆積させる。
【００１５】
材料ライブラリを構築する本発明の方法のこの態様によれば、共通成分のうちの少なくとも１つを、少なくとも２つの材料ライブラリを構成する全ての個々の材料のために同じ量で堆積させることによって、この成分の堆積量を個々の材料ごとに変化させるために必要な動作、例えばマスクの移動が必要ではなくなって、更に効率的に材料ライブラリを構築することができる。
【００１６】
材料ライブラリを構築する本発明の方法は例えば、図１に関して説明されるようなものである。ここで図１（ａ）は、２つの材料ライブラリを構築するための従来の方法を示しており、図１（ｂ）及び（ｃ）は、２つの材料ライブラリを構築するための本発明の方法を示している。
【００１７】
図１（ａ）に示す２つの材料ライブラリ（１５、１６）を構築するための従来の方法では、成分Ａ及びＣで構成される材料の材料ライブラリ１５を構築するために、基材１１ａを提供し、この基材１１ａ上に、第２の堆積工程において成分Ａを堆積させ、そして第４の堆積工程において成分Ｃを堆積させる。また、成分Ａ及びＢで構成される材料の材料ライブラリ１６を構築するために、基材１１ｂを提供し、この基材１１ｂ上に、第１の堆積工程において成分Ａを堆積させ、そして第３の堆積工程において成分Ｂを堆積させる。
【００１８】
したがって、図１（ａ）に示す２つの材料ライブラリ（１５、１６）を構築するための従来の方法では、成分Ａ及びＣで構成される材料の材料ライブラリ１５、並びに成分Ａ及びＢで構成される材料の材料ライブラリ１６の２つの材料ライブラリを構築するために、第１〜第４の４つの堆積工程を用いている。
【００１９】
図１（ｂ）に示す２つの材料ライブラリ（１５、１６）を構築するための本発明の方法では、成分Ａ及びＣで構成される材料の材料ライブラリ１５、並びに成分Ａ及びＢで構成される材料の材料ライブラリ１６の２つの材料ライブラリを構築するために、基材１２を提供し、この基材１２上に、第１の堆積工程において成分Ａを堆積させ、第３の堆積工程において成分Ｂを堆積させ、そして第４の堆積工程において成分Ｃを堆積させる。
【００２０】
したがって、図１（ｂ）に示す２つの材料ライブラリ（１５、１６）を構築するための本発明の方法では、これら２つの材料ライブラリを構築するために、第１、第３及び第４の３つの堆積工程のみを用いている。
【００２１】
図１（ｃ）に示す２つの材料ライブラリ（１５’、１６’）を構築するための本発明の方法では、成分Ａ及びＣで構成される材料の材料ライブラリ１５’、並びに成分Ａ及びＢで構成される材料の材料ライブラリ１６’の２つの材料ライブラリを構築するために、基材１３を提供し、図１（ｂ）の場合と同様に、この基材１３上に、第１の堆積工程において成分Ａを堆積させ、第３の堆積工程において成分Ｂを堆積させ、そして第４の堆積工程において成分Ｃを堆積させる。
【００２２】
ただし、この図１（ｃ）では、第１の堆積工程において、成分Ａを、２つの材料ライブラリを構成する全ての個々の材料のために同じ量で堆積させ、そして第３の堆積工程において、成分Ｂを、成分Ａの量と成分Ｂの量との比が、図１（ｂ）の場合と同じになるようにして、成分Ｂを堆積させている。その後、この図１（ｃ）では、第４の堆積工程において、成分Ｃを、成分Ａの量と成分Ｃの量との比が、図１（ｂ）の場合と同じになるようにして、成分Ｃを堆積させている。
【００２３】
したがって、図１（ｃ）に示す２つの材料ライブラリ（１５’、１６’）を構築するための本発明の方法では、これら２つの材料ライブラリを構築するために、第１、第３及び第４の３つの堆積工程のみを用いており、また更に成分Ａを、２つの材料ライブラリを構成する全ての個々の材料のために同じ量で堆積させることによって、この成分Ａの堆積量を個々の材料ごとに変化させるために必要な動作が必要ではなくなっている。
【００２４】
本発明の方法において、「２又はそれよりも多くの材料ライブラリ」は、（ｉ）それぞれの材料ライブラリを構築するために使用される成分が１種以上異なっている２又はそれよりも多くの材料ライブラリ、（ｉｉ）それぞれの材料ライブラリを構築するために使用される成分が全て同じであるが、成分の堆積の順序が異なっている材料ライブラリ、及び（ｉｉｉ）それぞれの材料ライブラリを構築するために使用される成分が全て同じであるが、互いに独立の組成範囲を代表している２又はそれよりも多くの材料ライブラリを含むものとする。
【００２５】
具体的には、それぞれの材料ライブラリを構築するために使用される成分が１種以上異なっている「２又はそれよりも多くの材料ライブラリ」は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すようなものであってよい。
【００２６】
図２（ａ）では、基材２１の領域２１ａ上に、成分Ａ及びＢで構成される材料の材料ライブラリが構築され、且つ基材２１の領域２１ｂ上に、成分Ａ及びＣで構成される材料の材料ライブラリが構築される。この図２（ａ）では、成分Ａが、領域２１ａ及び２１ｂ上に構築される２つの材料ライブラリにおいて共通する成分、すなわち本発明の方法において２つの材料ライブラリのために１つの堆積工程で堆積させることができる成分である。
【００２７】
図２（ｂ）では、基材２２の領域２２ａ上に、成分Ａ、Ｂ及びＣで構成される材料の材料ライブラリが構築され、且つ基材２２の領域２２ｂ上に、成分Ａ、Ｄ及びＥで構成される材料の材料ライブラリが構築される。この図２（ｂ）では、成分Ａが、領域２２ａ及び２２ｂ上に構築される２つの材料ライブラリにおいて共通する成分、すなわち本発明の方法において２つの材料ライブラリのために１つの堆積工程で堆積させることができる成分である。
【００２８】
図２（ｃ）では、基材２３の領域２３ａ上に、成分Ａ、Ｂ及びＣで構成される材料の材料ライブラリが構築され、基材２３の領域２３ｂ上に、成分Ａ、Ｂ及びＤで構成される材料の材料ライブラリが構築され、基材２３の領域２３ｃ上に、成分Ｂ、Ｃ及びＤで構成される材料の材料ライブラリが構築され、且つ基材２３の領域２３ｄ上に、成分Ａ、Ｃ及びＤで構成される材料の材料ライブラリが構築される。この図２（ｃ）では、成分Ａが、領域２３ａ、２３ｂ及び２３ｄ上に構築される３つの材料ライブラリにおいて共通する成分であり、成分Ｂが、領域２３ａ、２３ｂ及び２３ｃ上に構築される３つの材料ライブラリにおいて共通する成分であり、成分Ｃが、領域２３ａ、２３ｃ及び２３ｄ上に構築される３つの材料ライブラリにおいて共通する成分であり、且つ成分Ｄが、領域２３ｂ、２３ｃ及び２３ｄ上に構築される３つの材料ライブラリにおいて共通する成分である。すなわち成分Ａ〜Ｄはそれぞれ、本発明の方法において３つの材料ライブラリのために１つの堆積工程で堆積させることができる成分である。
【００２９】
図２（ｄ）では、基材２４の領域２４ａ上に、成分Ａ、Ｂ及びＣで構成される材料の材料ライブラリが構築され、基材２４の領域２４ｂ上に、成分Ａ、Ｄ及びＥで構成される材料の材料ライブラリが構築され、基材２４の領域２４ｃ上に、成分Ａ、Ｆ及びＧで構成される材料の材料ライブラリが構築され、且つ基材２４の領域２４ｄ上に、成分Ａ、Ｈ及びＩで構成される材料の材料ライブラリが構築される。この図２（ｄ）では、成分Ａが、領域２４ａ〜２４ｄ上に構築される４つの材料ライブラリにおいて共通する成分である。すなわち成分Ａは、本発明の方法において４つの材料ライブラリのために１つの堆積工程で堆積させることができる成分である。
【００３０】
また、それぞれの材料ライブラリを構築するために使用される成分が全て同じであるが、これらの成分の堆積の順序が異なっている「２又はそれよりも多くの材料ライブラリ」は、図３（ａ）に示すようなものであってよい。
【００３１】
図３（ａ）では、基材３１の領域３１ａ及び３１ｂ上に、成分Ａ、Ｂ及びＣで構成される材料の材料ライブラリが構築される。ただし、この図３（ａ）では、図３（ａ）の右側の図で示すように、基材３１上に成分Ａ、Ｂ及びＣが異なる順序で堆積されている。この図３（ａ）では、成分Ａ、Ｂ及びＣの全てが、領域３１ａ及び３１ｂ上に構築される２つの材料ライブラリにおいて共通する成分であるが、成分Ａ、Ｂ及びＣの全てをそれぞれ本発明の方法において２つの材料ライブラリのために１つの堆積工程で堆積させることはできず、これら成分Ａ、Ｂ及びＣのうちの成分Ｃと成分Ａ及びＢのいずれか一方が、本発明の方法において２つの材料ライブラリのために１つの堆積工程で堆積させることができる成分である。
【００３２】
また更に、それぞれの材料ライブラリを構築するために使用される成分が全て同じであるが、互いに独立の組成範囲を代表している「２又はそれよりも多くの材料ライブラリ」は、図３（ｂ）に示すようなものであってよい。
【００３３】
図３（ｂ）では、基材３２の領域３２ａ及び３２ｂ上に、成分Ａ、Ｂ及びＣで構成される材料の材料ライブラリが構築される。ただし、この図３（ｂ）では、領域３２ａ上の材料ライブラリが、図３（ｂ）の右側の三角組成図の組成範囲３５ａで示される組成範囲についての材料ライブラリであり、且つ領域３２ｂ上の材料ライブラリが、図３（ｂ）の右側の三角組成図の組成範囲３５ｂで示される組成範囲についての材料ライブラリである。この図３（ｂ）では、成分Ａ、Ｂ及びＣの全てが、領域３２ａ及び３２ｂ上に構築される２つの材料ライブラリにおいて共通する成分である。すなわち成分Ａ〜Ｃはいずれも、本発明の方法において２つの材料ライブラリのために１つの堆積工程で堆積させることができる成分である。
【００３４】
本発明の方法に関して、堆積を含む材料の製造方法としては、基材上の所望の位置に、所望の化合物又は元素の薄膜を堆積させることができる任意の物理的マスキング法を挙げることができる。したがって堆積を含む材料の製造方法としては例えば、マスクを用いた物理的気相堆積法、化学的気相堆積法、及び化学的液相堆積法を挙げることができ、より具体的にはスパッタリング、パルスレーザー堆積法、電子ビーム堆積、熱堆積、イオン注入又はドーピング、イオンビーム堆積、分子線エピタキシー、及び化学蒸着を挙げることができる。
【００３５】
このうちパルスレーザー堆積法では、真空チャンバー内にセットしたターゲット材料に、パルスレーザーを照射することによって、ターゲット材料を瞬時に超高温にして蒸発させ、この蒸気を基材表面で凝縮させて堆積させる。このパルスレーザー堆積法は、様々なターゲット材料に適用でき、例えば複数の成分を含有するターゲット材料に適用して、ターゲット材料と同じ組成の膜を基材上に堆積させることができる点で好ましいことがある。
【００３６】
マスクを用いた堆積において材料を堆積させる基材は、所望の材料を堆積させることができる任意の基材であり、堆積工程及びライブラリを用いた材料の評価工程が可能となるように選択することができる。またこの基材は、堆積によって得られたライブラリに含まれる個々の材料が互いに混じらないようにするために、格子状の領域を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、成分Ａ及びＢで構成される材料の材料ライブラリと成分Ａ及びＣで構成される材料の材料ライブラリとを構築する、従来技術の方法（図１（ａ））、並びに本発明の方法（図１（ｂ）及び（ｃ））を示す図である。
【図２】材料ライブラリを構築する本発明の方法において構築することができる１つの基材上の２又はそれよりも多くの材料ライブラリの例を示す図である。
【図３】材料ライブラリを構築する本発明の方法において構築することができる１つの基材上の２又はそれよりも多くの材料ライブラリの例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１ａ、１１ｂ、１２、１３、２１、２２、２３、２４、３１、３２    基材
１５、１５’    成分Ａ及びＣを含有する材料の材料ライブラリ
１６、１６’    成分Ａ及びＢを含有する材料の材料ライブラリ
Ａ、Ｂ、Ｃ    材料ライブラリの材料の個々の成分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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