JPH08340034A

JPH08340034A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH08340034A
Application number: JP14303695A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Sadamoto; 満貞本; Hirobumi Tanaka; 博文田中; Noriyuki Yanagawa; 紀行柳川; Shin Fukuda; 福田　　伸
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【構成】基体仕込み室と、複数の成膜室と、該仕込
み室と成膜室間および／または該成膜室間に基体を搬送
するための複数の基体搬送室とからなり、該基体搬送室
の間に少なくとも一つの基体受渡し室を介在せしめてな
る薄膜形成装置であって、一つの成膜室から他の成膜室
への基体の搬送において、該複数の基体搬送室と該介在
せる基体受渡し室を経由しうる構造としたことを特徴と
する薄膜形成装置。【効果】新規な薄膜形成装置の構成を与えることに
より、生産性の向上を高めることができ、また、同じ構
成のチャンバーを組み合わせることにより、柔軟に、様
々な層構造を有する膜の形成に対応することができる。
さらに、ある成膜室のクリーニングや補修が必要な場合
においても、その１室だけを個別に対応することがで
き、生産性の向上に大きく寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層構造を有する薄膜
を形成する装置に関する。さらに詳しくは、基体仕込み
室と複数の成膜室と複数の基体搬送室と基体受渡し室か
らなる薄膜形成装置であって、一つの成膜室から他の成
膜室への基体の搬送において、さらに他の成膜室を経る
ことなく、基体搬送室と基体受渡し室だけを経由して移
送することのできる構造を有する薄膜形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層構造を有する薄膜の形成にお
いては、図１に示すような成膜室が直列に結合された構
造を有するインライン型薄膜形成装置が従来の主流であ
った。このインライン型薄膜形成装置は、基体（基板）
仕込み室２１を有し、基体仕込み室２１において、基体
温度の調整や、基体存在環境の圧力の調整を行った後
に、順次直列に接合された成膜室５１〜５６、エッチン
グ室、表面処理室を経由することにより、積層構造を有
した薄膜の形成を行うためのものである。時に、膜厚の
厚い薄膜の形成に際して、同様の成膜室を複数、直列に
配することにより、これらの複数の成膜室を順次一定の
厚みの薄膜を形成しながら通過せしめ、必要な厚みの薄
膜を形成することを可能とするものである。所定の積層
構造をもつ薄膜や、所定の厚みをもつ薄膜を形成した後
は、装置の最後部に設置された、基体取り出し室から、
基体を外部に取り出すことができる。

【０００３】このインライン型薄膜形成装置は、基体を
一定の方向に搬送することにより、目的とする積層構造
もしくは厚みを有した薄膜を生産するにおいて、製品の
流れを均一化できるといった観点から、優れているとい
うことができる。しかしながら、このインライン型薄膜
形成装置においては、ある１つの成膜室をクリーニング
する必要が生じた場合や、また、ある１つの成膜装置の
圧力調整装置、温度調整装置等に異常が発生した場合、
そのインライン型の装置は全て停止した状態でクリーニ
ングや修理を行う必要が生じる。これは、インライン型
装置の宿命であり、またこのフレキシビリティーの無さ
がしばしば問題にされるところでもある。

【０００４】また、このインライン型薄膜形成装置は、
同じ層構造を有する薄膜の形成において、基体が順次、
直列的に移動する構造を有しているために、その層構造
の分だけの成膜室を用意する必要がある。即ち、層ａと
いう物性、組成、または操作を加える必要のある薄膜
と、層ｂという物性、組成、または操作を加える必要の
ある薄膜を組み合わせた構造、例えばａｂａｂという構
造を有し、かつ層ａと層ｂを同一の成膜室において形成
することが困難な場合には、層ａを形成するための成膜
室Ａおよび層ｂを形成するための成膜室Ｂを直列に組み
合わせた構造を有するインライン型薄膜形成装置、ＡＢ
ＡＢを構成する必要がある。

【０００５】もちろん、層ａ，層ｂを順次成膜室Ａ，成
膜室Ｂにて形成した後に、再び成膜室Ａに基体の戻し搬
送を行った後に、再び層ａ，層ｂを順次形成することに
よって、目的とする薄膜構造を形成することができる。
しかしながら、この場合、直列に構成された成膜室を逆
方向に搬送しなくてはならないことになる。その結果、
順次送りだすことによって薄膜の形成を行うインライン
型装置のメリットが失われてしまう。

【０００６】また、最近では、基体の搬送技術が大変発
達した。その代表的なものにロボットを用いた基体搬送
技術がある。そしてこの技術を用いた薄膜形成装置とし
て、１台の基体仕込み室と、基体搬送室、そして基体搬
送室を取り囲んだ形の成膜室から構成された構造をも
つ，図２に示すようなマルチチャンバー型薄膜形成装置
がある。この装置は、基体を仕込み室２１に投入し、基
体の温度や、基体環境の調整を行った後に、基体搬送室
３に移送し、所定の成膜室５１、５２、５３に基体を搬
送することにより、薄膜の形成を行うことができる。こ
のことによって、目的とする積層構造を有する薄膜を形
成することができるものである。

【０００７】しかしながら、１つの基体搬送室３に接
合できる成膜室の数は物理的空間的配置の制限から必然
的に限られており、通常３〜４室、せいぜい７室が限界
となってしまう。従来の薄膜においては、その積層構造
においては、７室もあれば、十分にその機能を果たすこ
とが可能であり、問題になることはなかった。しかしな
がら、より高い性能や機能を有した薄膜を形成すると同
時に、また特殊な成膜方法を必要とする形成方法の積み
重ねによって薄膜の形成を行う場合、このような形式で
はきわめて不十分である。

【０００８】また、生産設備としてみた場合、ある層
の形成に要する時間は極めて短いにも関わらず、他の層
の形成には多大な時間を要するなどの場合においては、
多大な時間を要する成膜工程が全体の形成時間を律する
ことになってしまう。そのため、多大な時間を薄膜の形
成に要する成膜室の基数を増やすことにより、実質的に
薄膜形成に要する時間を短縮することが考えられる。

【０００９】しかしながら、１つの基体搬送室に接続
できる成膜室の数が制限されている場合においては、こ
のように積層構造の各層の形成の所要時間に偏りが生じ
ている場合に十分に生産機として、対処することができ
ない。

【００１０】なお、以上の、、は本発明者らが初
めて認識した課題であり、課題自体が新規なものである
ことを指摘しておく。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる薄膜形
成装置の構成に対して、より柔軟性のある装置の構成を
与えることにより、高い生産性を発揮することを目的と
したものである。即ち、積層構造を有する薄膜を形成す
る装置において、基体仕込み室と複数の成膜室と複数の
基体搬送室と基体受渡し室と好ましくは基体取出し室か
らなる薄膜形成装置であって、基体仕込み室から成膜室
への搬送および成膜室から成膜室への搬送において、基
体搬送室を経由すると共に、複数の基体搬送室と基体受
渡し室を経由しうる構造を有することにより、制限なく
装置の増強が行えるとともに、あらゆる積層構造を有す
る薄膜の形成が可能になることを見出し、本発明に到達
したものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、基本的に以下
の構成を有する。基体仕込み室と、複数の成膜室と、該仕込み室と成
膜室間および／または該成膜室間に基体を搬送するため
の複数の基体搬送室とからなり、該基体搬送室の間に少
なくとも一つの基体受渡し室を介在せしめてなる薄膜形
成装置であって、一つの成膜室から他の成膜室への基体
の搬送において、該複数の基体搬送室と該介在せる基体
受渡し室を経由しうる構造としたことを特徴とする薄膜
形成装置。複数の成膜室が、抵抗加熱蒸着、ＥＢ蒸着、スパッ
タ、プラズマＣＶＤ，熱ＣＶＤ，光ＣＶＤ，レーザーＣ
ＶＤから選択される薄膜形成装置と、エッチング装置ま
たはレーザーを利用した表面処理装置と、からなること
を特徴とする記載の薄膜形成装置。複数の基体搬送室が、ロボットを利用した搬送、ト
ロッコ方式による搬送またはラックアンドピニョン方式
による搬送の機能を有した構造をもつことを特徴とする
記載の薄膜形成装置。複数の基体受渡し室が、枚葉式のカセットをもつ構
造および／または昇降機能を有する構造であることを特
徴とする記載の薄膜形成装置。基体仕込み室が、枚葉式のカセットをもつ構造を有
することを特徴とする記載の薄膜形成装置。さらに基体取出し室を備えてなることを特徴とする
〜の何れかに記載の薄膜形成装置。基体取出し室が、枚葉式のカセットをもつ構造を有
することを特徴とする記載の薄膜形成装置。

【００１３】

【発明の具体的な開示】以下、添付図面を参照しなが
ら、本発明の具体的な態様を説明する。図１は従来のイ
ンライン型の薄膜形成装置の模式図、図２は従来のマル
チチャンバー型の薄膜形成装置の模式図、図３は本発明
の薄膜形成装置の基本構成を示す模式図、図４は本発明
の拡張型の薄膜形成装置の構成を示す模式図、図５は３
連型の薄膜形成装置の構成を示す模式図、図６は平面拡
張型の薄膜形成装置の構成を示す模式図、図７は基体取
出し室を配した薄膜形成装置の構成を示す模式図、図８
は基体受渡し室に緩衝機能を持たせた薄膜形成装置を示
す模式図、図９は基体受渡し室に基体昇降機能を持たせ
た薄膜形成装置を示す模式図、図１０は基体受渡し室に
エレベーター機能を持たせた薄膜形成装置を示す模式
図、図１１は実施例１において形成した薄膜の層構成を
示す模式図、図１２は実施例２において形成した薄膜の
層構成を示す模式図、図１３は実施例３において形成し
た薄膜の層構成を示す模式図である。なお、図面におい
て使用している符号は、１はガラス基板、２１は基体仕
込み室、２２は基体取出し室、３１〜３３は基体搬送
室、４１〜４４は基体受渡し室、５１〜５９は成膜室、
６１〜６８はゲートバルブ、７１〜７４は基体昇降機能
例えばエレベーター、８１〜８４は基体搬送装置を示
す。

【００１４】本発明は、厚みの大なる薄膜を含み積層構
造を有する薄膜を形成するのに適した装置であって、基
体仕込み室と、複数の成膜室と、該仕込み室と成膜室間
および／または該成膜室間に基体を搬送するための複数
の基体搬送室とからなり、該基体搬送室の間に少なくと
も一つの基体受渡し室を介在せしめてなる薄膜形成装置
であって、一つの成膜室から他の成膜室への基体の搬送
において、該複数の基体搬送室と該介在せる基体受渡し
室を経由しうる構造としたことを特徴とする薄膜形成装
置である。

【００１５】本発明においては、成膜室において行う薄
膜形成機能には、抵抗加熱蒸着、ＥＢ蒸着、スパッタ、
プラズマＣＶＤ，熱ＣＶＤ，光ＣＶＤ，レーザーＣＶＤ
等の薄膜形成装置および、エッチング装置、レーザーや
プラズマを利用した表面処理装置等が含まれる。これら
は、基体として用いられる下記するガラス基板等の固体
に対し、薄膜の形成、除去、改質等の加工を施せるもの
であれば良い。

【００１６】積層構造を有する薄膜をその上に形成する
基体には、シリコン基板に代表される金属固体、ガラス
に代表されるセラミックス、樹脂、紙、岩石、生物や植
物の死骸やその一部分等の固体が用いられる。そして、
これらの基体は、成膜室においてさらされる環境（温度
や圧力状態）において、その原型を崩さないものであれ
ばよい。

【００１７】本発明の装置の基本構成を図３に示す。す
なわち、この装置は、基体仕込み室２１、２つの基体搬
送室３１，３２、該基体搬送室３１，３２の間に介在せ
しめられた１つの基体受渡し室４１と５つの成膜室５
１, ５２, ５３, ５４, ５５から構成されている。そし
て、この２つ基体搬送室は、上記したように基体受渡し
室の両側に配置されており、各それらの成膜装置は、ゲ
ートバルブ６１、６２、６３、６４、６５、６６、６
７、６８によって隔てられている。

【００１８】基体仕込み室とは、基体を成膜室に投入す
る前に先立ち、該基体を成膜室にある環境に近い状態に
するためのいわば予備室である。薄膜形成装置の場合、
大気中にある基体を、薄膜形成の条件に近い温度、およ
び圧力状態にするため等に用いる。

【００１９】また、基体搬送室とは、基体仕込み室と成
膜室間や成膜室間に基体を搬送するための搬送装置を備
えた室のことである。ここでいう搬送装置８１とは、基
体を、別の場所に移動させるために用いる装置である。
代表的なものとしてロボットを挙げることができる。な
お、全ての成膜装置は、この搬送室とゲートバルブを介
して接続している。基体が一つの成膜室から他の成膜室
へ搬送される場合は必ず基体搬送室を経由する。

【００２０】基体受渡し室とは、本願発明の一つの部分
であって、基体搬送室の間に介在位置せしめたもので、
基体搬送室間における基体のやりとりを仲介するための
機室を有するものである。すなわち、上述の基体搬送室
には、基体を設置する場所はなく、基体搬送装置に乗せ
られた状態で、基体は基体搬送室内で存在する。従っ
て、基体搬送室間にて基体の移動を行うためには、基体
を設置するための中間室が必要となる。基体受渡し室
は、まさにかかる役割をなさしめるものである。

【００２１】例えば、その様子を図３を用いて説明す
る。基体仕込み室２１に導入した基体１は、基体搬送室
３１に装着された搬送装置８１によって、ゲートバルブ
６１および６２を経て、成膜室５１に搬送される。そこ
で、所定の膜厚が形成された基体１（もしくは、所定の
操作を完了した基体１）をたとえば成膜室５３に搬送す
るには、ゲートバルブ６２と６４を経由して、搬送装置
８１によってまず、基体受渡し室４１に搬送される。さ
らに、基体１は基体搬送室３２に設置された搬送装置８
２によって、ゲートバルブ６５と６６を介して基体受け
渡し室３２から成膜室５３に搬送される。

【００２２】このようにして、基体は、成膜室間の移動
および成膜室と基体仕込み室間の搬送において、基体搬
送室および該基体搬送室に介在する基体受渡し室を介し
て搬送されうるように構成されている。特に、一つの成
膜室から他の成膜室に搬送される場合( もちろん基板仕
込み室から成膜室への搬送においても適用可能であるが
)、「一つの基体搬送室→基体受け渡し室→他の基体搬
送室」なる工程を経由して該搬送が行われうるように構
成されていることが本発明のひとつの特徴なのである。

【００２３】さらに、ある成膜室においてクリーニング
が必要と判断された時には、その成膜室はゲートバルブ
によって隔てられているために、その成膜室のみを開放
状態にすることが可能である。従って、該成膜室を介さ
ずに生産できる構造のものであれば、生産を止めること
なく継続して行うことができる。この構成については、
図３に示すものは基本形であり、さらに発展した形のも
のもある。

【００２４】図４に示すのは、拡張型の本発明の薄膜形
成装置であり、２個の基体搬送室３１、３２とこれを接
続する１個の基体受渡し室４１、そして９個の成膜室か
ら構成されているものである。すなわち、１つの基体搬
送室３１に基体仕込み室２１が１室と成膜室が４室５
１、５２、５３、５４が接続されたものであり、さらに
他の１つの基体搬送室３２には成膜室が５室５５、５
６、５７、５８、５９だけ接続されたものである。この
場合、合計で９個の成膜室が存在しており、それらはす
べて独立した構成になっていることは、図３の場合と同
様である。この場合においても基体仕込み室２１から成
膜室へ、または成膜室から成膜室への搬送は、基体搬送
室および基体搬送室間に介在された基体受渡し室を介し
て行われる。特に、一つの成膜室から他の成膜室に搬送
される場合、「一つの基体搬送室→基体受け渡し室→他
の基体搬送室」なる工程を経由して該搬送が行われうる
ように構成されていることが本発明の特徴なのである。

【００２５】図５に示したのは、３連の薄膜形成装置で
あり、３個の基体搬送室３１、３２、３３と基体搬送室
間に介在し、これらを接続する２個の基体受渡し室４
１、４２を備えたものである。このように、横方向に長
く延長していくことも可能である。

【００２６】また図６は、基体搬送室がＴ字型に組まれ
ているものである。このような形態は、平面拡張型とも
いうべきものであり、このような組み合わせにより、い
くつもの組み合わせの形態を考えることができる。ま
た、基体受渡し室や基板仕込み室に複数枚の基体が仕込
まれているものも考えることができる。この場合には、
基板の取り出しの行える基体取り出し室を設ける必要が
ある。図７は、その様子を示したものである。基体１は
基体仕込み室２１に側面図から明らかなように複数枚カ
セットに収納されている。それらを順次、基体搬送室を
介して各成膜室に搬送することにより、薄膜形成を行う
ことができる。なお、一般に、基体仕込み室を基体取出
し室としても使用することができるが、図７のごとく、
基体取出し室２２を別に設けてることも可能である。こ
の場合、薄膜形成後、基体を基体取出し室２２の基体カ
セットに複数個順次収納することによって、まとめて取
り出すこともできる。

【００２７】さらに、図８には、基体受渡し室41に基体
１を複数枚、設置することができる装備を備えたもので
あり、薄膜形成における緩衝室としての機能を持たせる
ことができる。即ち、基体受渡し室２１、２２におい
て、薄膜形成途中の基体を、まとめて収納することが可
能になる（側面図）。

【００２８】さらに、基体受渡し室に基体を昇降できる
機能を持たせることにより、３次元に配置した薄膜形成
装置を構成することもできる。図９の側面図はその様子
を示したものである。すなわち基体受渡し室４１、４２
には、基体を昇降するための装置７１が取り付けられて
おり、この装置を用いて、基体１を下方に設置されてい
る基体受渡し室４１から、上方に設置されている基体受
渡し室４２に移動させることができる。このことによ
り、限られた設置面積の中で、幾層にも形成した薄膜を
形成することが可能になるのである。

【００２９】図１０は、基体受渡し室にエレベーター機
能をもたせたものであり、このように高さ方向への拡張
が可能である。図１０に示した薄膜形成装置は縦４段の
階層に分けられており、これらは、各階層に配された基
体受渡し室の間にエレベーターがあり、その中を基体を
移送する。この薄膜形成装置の側面を描いたものが、図
10に示す側面図である。一番下に基体仕込み室21が配さ
れた階層があり、一番上に基体取出し室２２が配された
階層がある。４つの基体受渡し室４１、４２、４３、４
４の間にエレベーター７１、７２、７３が配されてい
る。これを、上からみた上面図も同時に描いている。上
面図に描かれているのは、一番上に配された、基体取出
し室を含む階層である。この上面図には、基体取出し室
の下に配した成膜室５が確認できる。以下、実施例によ
り本発明の実施の態様の一例を説明する。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
なお、実施例は、本装置の基体に５cm角のガラス基板を
用いた例に基づいて説明する。（実施例１）実施例において用いる装置の構成は、図３
に示した装置と同じ構成である。即ち、１個の基体仕込
み室２１と２個の基体搬送室３１、３２、１個の基体受
渡し室および５個に成膜室５１、５２、５３、５４、５
５から構成される。ゲートバルブは、５個の各成膜室と
基体搬送室の接続部および、基体搬送室と基体受渡し室
の接続部に設けられている。なお、各室はすべてターボ
分子ポンプとロータリーポンプの組み合わせによって真
空排気されており、１０^-6Torr以下の真空度を達成する
ことができる。成膜室は内径２５cmの大きさを有してお
り、これらの成膜室にとり付けられたターボ分子ポンプ
の能力は、３００ｌ/sである。さらにロータリーポンプ
の能力は２４０ｌ/minである。基体仕込み室と基体受渡
し室は、外径は全く同じであり、その内径は１５cmの円
筒型である。これらの基体仕込み室および基体受渡し室
も成膜室と同様にターボ分子ポンプとロータリーポンプ
の組み合わせによって真空排気されている。用いられる
ターボ分子ポンプの排気能力は５０ｌ/sであり、ロータ
リーポンプの能力は１８０ｌ/minである。

【００３１】このような薄膜形成装置を用いて形成され
る薄膜の構造を図１１に示す。薄膜はガラス基体１上に
形成された第１の電極は、他の装置を用いて形成された
ものである。第１の電極を形成した基体１（ガラス基
体）を、薄膜形成装置の基体仕込み室２１に投入し、真
空引きを行うとともに、１００℃に加熱しながら１０分
間保持する。この状態におくことにより、基体仕込み室
は１０^-6Torr以下の真空度が達成できる。さらに、１０
^-6Torr以下の真空度が達成された時点で、基体を搬送室
３１を介して成膜室５１に搬送する。搬送に用いた搬送
装置は、メックス社のUTV-400 である。成膜室５１に搬
送した基体１上に、ｐ型半導体薄膜を形成する。ｐ型半
導体薄膜を形成するのに要する時間は２０分である。所
定の膜厚のｐ型半導体薄膜を形成させた後、基体１を基
体搬送室３１→基体受渡し室４１→基体搬送室３２を経
て、成膜室５３、５４、５５のいずれかに、搬送装置８
１及び８２を用いて搬送する。成膜室５３、５４、５５
のいずれかに搬送された基体１上に、真性の半導体薄膜
を形成する。真性の半導体薄膜は厚く、所定の膜厚の形
成に約２時間の時間を要する。そのため、成膜室５３、
５４、５５の３室を用い、基板の入っていない成膜室に
投入することにより、時間を有効に活用した薄膜の形成
を行うことができる。真性の半導体薄膜形成後、ｎ型半
導体薄膜を形成するために基体を成膜室５２に搬送す
る。その手順は、基体１を基体搬送室３２→基体受渡し
室４１→基体搬送室３１→成膜室５２と前述の工程とは
逆の方向に、搬送装置８２及び８１を用いて、搬送する
ことによって行う。このようにして、成膜室52において
引き続きｎ型半導体薄膜を形成する。なお、ｎ型半導体
薄膜を形成するのに要する時間は１５分である。

【００３２】このようにして、第２の電極を除く図１１
に示す構造を有した薄膜を形成することができた。第２
の電極は、他の薄膜形成装置にて形成することにより、
図１１に示す所定の積層薄膜構造を得ることができる。
また、この真性半導体薄膜は、最も長い時間成膜を行う
工程であるために、しばしば成膜室内のクリーニングを
要する。本発明の薄膜形成装置は、各成膜室が完全に独
立しているために、クリーニングに伴う成膜室の開放の
影響は、全く他の成膜室にはない。従って、薄膜の生産
に与える影響を極小に抑えることができる。

【００３３】（実施例２）実施例２において、用いる薄
膜形成装置は、実施例１と同じ装置である。そして、こ
の薄膜形成装置を用いて形成される薄膜の構造を図１２
に示す。薄膜はガラス基体１上に形成された第１の電極
は、他の装置を用いて形成したものである。第１の導電
膜を形成済の基体１を、薄膜形成装置の基体仕込み室２
１に投入し、真空引きを行うとともに、１００℃に加熱
しながら１０分間保持する。この状態におくことによ
り、基体仕込み室は１０^-6Torr以下の真空度が達成され
る。さらに、１０^-6Torr以下の真空度が達成された時点
で、基体を搬送室３１を介して成膜室５１に搬送する。
搬送に用いたのは、メックス社のUTV-400 である。成膜
室51に搬送された基体１は、第１のｐ型半導体薄膜が形
成される。ここで所定の膜厚の第１のｐ型半導体薄膜を
形成した後、基体１を成膜室５２に搬送することによ
り、第１の真性半導体薄膜を形成する。この第１の真性
半導体薄膜の形成には約４０分間を要する。ついで、第
１のｎ型半導体薄膜を形成するために基体を成膜室５３
に搬送する。この時、基体を基体搬送室３１→基体受渡
し室４１→基体搬送室３２の順に搬送を行い、成膜室５
３に搬送装置８１及び８２を用いて搬送する。成膜室５
３においては第１のｎ型半導体薄膜を形成する。その
後、第２のｐ型半導体薄膜を成膜室５４にて行い、さら
に第２の真性の半導体薄膜を成膜室５５に移送させて成
膜を行う。この第２の真性半導体薄膜の形成には約１時
間２０分の時間を要する。第２のｎ型半導体薄膜は成膜
室53において形成する。その後、基体は再び基体搬送室
を逆行して（３２→４１→３１→２１）、基体仕込み室
２１から大気中に取り出すことができる。このようにし
て、第２の電極を除く図１２に示す構造を有した薄膜を
形成することができた。第２の電極は、他の薄膜形成装
置にて形成することにより、図１２に示す所定の積層薄
膜構造を得ることができる。

【００３４】（実施例３）以下、本発明を実施例３に基
づいて説明する。なお、実施例３は、実施例１と同様に
本装置の基体に５cm角のガラス基板を用いた例に基づい
て説明する。実施例３において用いる装置の構成は、図
５に示した装置と全く同じ構成である。即ち、１個の基
体仕込み室２１と、３個の基体搬送室３１、３２、３
３、２個の基体受渡し室４１、４２および７個の成膜室
５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７から構成さ
れる。ゲートバルブは、７個の各成膜室と基体搬送室の
接続部および、基体搬送室と基体受渡し室の接続部に設
けられている。

【００３５】なお、各室はすべてターボ分子ポンプとロ
ータリーポンプを用いて真空排気され、１０^-6Torr以下
の真空度を達成することができる。成膜室は内径２５cm
の大きさである。これらの成膜室にとり付けられたター
ボ分子ポンプの能力は３００ｌ/sである。さらにロータ
リーポンプの能力は２４０ｌ/minである。基体仕込み室
と基体受渡し室は、外見上の大きな差はなく、その内径
１５cmの円筒型である。これらの基体仕込み室および基
体受渡し室も、成膜室と同様に真空排気される。真空排
気のためにとり付けられたターボ分子ポンプの能力は５
０ｌ/sである。さらにロータリーポンプの能力は１８０
ｌ/minである。

【００３６】このような薄膜形成装置を用いて形成され
る薄膜の構造を図１３に示す。薄膜はガラス基体１上に
形成された第１の電極を他の装置を用いて形成されたも
のである。第１の電極を形成済の基体１を、薄膜形成装
置の基体仕込み室２１に投入し、真空引きを行うととも
に、１００℃に加熱しながら１０分間保持する。この状
態におくことにより、基体仕込み室は１０^-6Torr以下の
真空度が達成される。さらに、１０^-6Torr以下の真空度
が達成された時点で、基体を搬送室３１を介して成膜室
51に搬送する。搬送に用いたのは、メックス社のUTV-40
0 である。成膜室５１に搬送された基体１に、第１のｐ
型半導体薄膜を形成する。ここで２０分を要して、所定
の厚みをもつ薄膜を形成させた後、基体を成膜室５２に
搬送することにより、第１の真性半導体薄膜を形成す
る。第１の真性半導体薄膜の形成に要する時間は約４０
分である。ついで、第１のｎ型半導体薄膜を形成するた
めに基体を成膜室５３に搬送する。この時、基体を基体
搬送室３１→基体受渡し室４１→基体搬送室３２つい
で、成膜室53に搬送することによって目的が達せられ
る。成膜室53においては第１のｎ型半導体薄膜を形成す
る。

【００３７】基体１を、成膜室５３から成膜室５４に基
体搬送室３２を経て搬送する。そして、第２のｐ型半導
体薄膜を成膜室54にて形成する。さらに、基体１を基体
搬送室３２→基体受渡し室４２→基体搬送室３３、つい
で、成膜室５５に搬送し、第２の真性半導体薄膜の形成
を行う。第２の真性半導体薄膜の形成に要する時間は約
４０分である。第２のｎ型半導体薄膜は成膜室５３にお
いて形成する。そのため、基体は再び、基体搬送室３３
→基体受渡し室４２→基体搬送室３２とあと戻りする。

【００３８】ついで第３のｐ型半導体薄膜を成膜室54に
おいて形成する。その後再び、基体を基体搬送室３２→
基体受渡し室４２→基体搬送室３３と続いて搬送装置８
２と８３を用いて搬送することにより、成膜室５６にお
いて第３の真性半導体薄膜を形成する。第３の真性半導
体薄膜の形成に要する時間は約４０分である。さらに、
搬送装置８２、８３を用いて、第３のｎ型半導体薄膜を
成膜室５３において形成する。そして、再び、搬送装置
８２及び８３を用いて、成膜室５７にて、第２の電極を
形成することにより、図１３に示した構造の積層薄膜を
形成することができた。

【００３９】（比較例１）以下、比較例１を説明する。
なお、比較例１は、本装置の基体に５cm角のガラス基板
を用いた例に基づいて説明する。比較例１において用い
る装置の構成は、図１に示した５連のインライン型の装
置構成である。即ち、基体仕込み室２１と５個の基体搬
送室と基体取出室２２から構成される。なお、各室はす
べてターボ分子ポンプとロータリーポンプによって真空
排気され、１０^-6Torr以下の真空度を達成することがで
きる。成膜室は長さ４０cm、高さ４０cm、奥行き２５cm
の大きさを有しており、内容積は４０ｌである。これら
の成膜室にとり付けられたターボ分子ポンプの能力は３
００ｌ/sである。さらにロータリーポンプの能力は２４
０ｌ/minである。

【００４０】基体仕込み室と基体受渡し室は、左右が逆
である以外は、ほとんど同じ構造を有している。これら
の基体仕込み室および基体受渡し室にとり付けられたタ
ーボ分子ポンプの能力も３００ｌ/sである。さらにロー
タリーポンプの能力は２４０ｌ/minである。

【００４１】このような薄膜形成装置を用いて形成され
る薄膜の構造を図１１に示す。薄膜はガラス基体１上に
形成された第１の電極は、他の装置を用いて形成したも
のである。第１の導電膜を形成済の基体１を、薄膜形成
装置の基体仕込み室２１に投入し、真空引きを行うとと
もに、１００℃に加熱しながら１０分間保持する。この
状態におくことにより、基体仕込み室は１０^-6Torr以下
の真空度が達成される。さらに、１０^-6Torr以下の真空
度が達成された時点で、基体を成膜室５１に搬送する。
成膜室51に搬送された基体１は、ｐ型半導体薄膜が形成
される。ここで所定の膜厚のｐ型半導体薄膜を形成させ
た後、基体１を成膜室５２に搬送することにより、真性
半導体薄膜を形成する。真性の半導体薄膜を形成するの
には、多くの時間を要するので成膜室５２、５３、５４
を用いる。真性半導体薄膜の形成に要する時間は約２時
間である。この場合、順次真性の半導体薄膜に必要な厚
みを３分割した膜厚分だけを形成することにより、薄膜
の形成を行う。ついで、ｎ型半導体薄膜を形成するため
に基体を成膜室５５に搬送し、ｎ型半導体薄膜を形成す
る。

【００４２】このようにして、第２の電極を除く図１１
に示す構造を有した薄膜を形成することができた。第２
の電極は、他の薄膜形成装置にて形成することにより、
図１１に示す所定の積層薄膜構造を得ることができる。
この場合も、実施例１と同様に、真性半導体薄膜の形成
において、しばしば成膜室をクリーニングする必要があ
る。しかしながら、ある１つの成膜室のクリーニングを
行う場合、もはや基体を連続して搬送することができな
くなってしまう。従って、このインライン型の薄膜形成
装置を用いて薄膜の生産を行うことはできなくなってし
まうという大きな欠点がある。

【００４３】（比較例２）以下、比較例２を説明する。
なお、比較例２は、比較例１と同様のインライン型の薄
膜形成装置を用いるが、比較例２の場合には、６連構造
のものを用いる。なお、本装置の基体に５cm角のガラス
基板を用いた例に基づいて説明する。なお、各室はすべ
てターボ分子ポンプとロータリーポンプによって真空排
気され、１０^-6Torr以下の真空度を達成することができ
る。成膜室は長さ４０cm、高さ４０cm、奥行き２５cmの
大きさを有しており、内容積は４０ｌである。これらの
成膜室にとり付けられたターボ分子ポンプの能力は３０
０ｌ/sである。さらにロータリーポンプの能力は２４０
ｌ/minである。

【００４４】基体仕込み室と基体受渡し室は、左右が逆
である以外は、ほとんど同じ構造をこのような薄膜形成
装置を用いて形成される薄膜の構造を図１２に示す。薄
膜はガラス基体１上に形成された第１の電極は、他の装
置を用いて形成したものである。第１の導電膜を形成済
の基体１を、薄膜形成装置の基体仕込み室２１に投入
し、真空引きを行うとともに、１００℃に加熱しながら
１０分間保持する。この状態におくことにより、基体仕
込み室は１０^-6Torr以下の真空度が達成できる。さら
に、１０^-6Torr以下の真空度が達成された時点で、基体
を成膜室51に搬送する。成膜室51に搬送された基体１上
に、第１のｐ型半導体薄膜が形成する。ここで所定の膜
厚の第１のｐ型半導体薄膜を形成した後、基体１を成膜
室５２に搬送することにより、第１の真性半導体薄膜を
形成する。第１の真性半導体薄膜の形成に要する時間は
約４０分である。ついで、第１のｎ型半導体薄膜を形成
するために基体を成膜室５３に搬送する。成膜室５３に
おいて、第１のｎ型半導体薄膜を形成する。

【００４５】その後、第２のｐ型半導体薄膜を成膜室５
４にて行い、さらに第２の真性の半導体薄膜を成膜室５
５に移送させた後に成膜を行う。第２の真性半導体薄膜
の形成に要する時間は約１時間２０分である。そして成
膜室５６において、第２のｎ型半導体薄膜を形成する。

【００４６】このようにして、第２の電極を除く図１１
に示す構造を有した薄膜を形成することができた。第２
の電極は、他の薄膜形成装置にて形成することにより、
図１２に示す所定の積層薄膜構造を得ることができる。
しかし、このインライン型の薄膜形成装置を用いて、図
１２に示す構造の薄膜を形成する場合、スムーズに成膜
を行わせるには６室もの成膜室が必要になる。基板の仕
込み、取出しに要する時間はわずか１０分間であり、真
性半導体薄膜を形成するのに要する時間は第１、第２を
合わせて約２時間である。また、ｐ型半導体薄膜を形成
するのに要する時間は２０分であり、ｎ型半導体薄膜を
形成するのに要する時間を形成するのに要する時間は１
５分である。従って、装置の運転性の観点から、このイ
ンライン型の薄膜形成装置は無駄の多い薄膜形成装置で
あるということが言える。

【００４７】（比較例３）以下、比較例３を説明する。
なお、比較例３は、本装置の基体に５cm角のガラス基板
を用いた例に基づいて説明する。比較例３において用い
る装置の構成は、図２に示したマルチチャンバー型の装
置構成である。即ち、基体仕込み室２１と基体搬送室31
と３個の成膜室５１、５２、５３から構成される。その
他装置の仕様に関しては、実施例１に示す装置と同様で
ある。このような薄膜形成装置を用いて形成される薄膜
の構造を図１１に示す。

【００４８】薄膜はガラス基体１上に形成された第１の
電極は、他の装置を用いて形成したものである。第１の
導電膜を形成済の基体１を、薄膜形成装置の基体仕込み
室２１に投入し、真空引きを行うとともに、１００℃に
加熱しながら１０分間保持する。この状態におくことに
より、基体仕込み室は１０^-6Torr以下の真空度が達成で
きる。さらに、１０^-6Torr以下の真空度が達成された時
点で、基体を成膜室５１に搬送する。成膜室51に搬送さ
れた基体１上に、ｐ型半導体薄膜を形成する。ここで約
１００Åの膜厚のｐ型半導体薄膜を形成した後、基体１
を成膜室５２に搬送することにより、真性半導体薄膜を
形成する。真性半導体薄膜の形成に要する時間は約２時
間である。ついで、ｎ型半導体薄膜を形成するために基
体を成膜室５３に搬送する。成膜室５３においてはｎ型
半導体薄膜を形成する。このようにして、第２の電極を
除く図１１に示す構造を有した薄膜を形成することがで
きた。第２の電極は、他の薄膜形成装置にて形成するこ
とにより、図１２に示す所定の積層薄膜構造を得ること
ができる。

【００４９】しかしながら、この従来のマルチチャンバ
ー型の薄膜形成装置を用いて、図１１に示す構造の薄膜
を形成する場合、最も多くの時間を要するのは、真性半
導体薄膜の形成工程である。それに対して、基板の仕込
み、取出しに要する時間はわずか１０分である。従っ
て、装置の運転性の観点から、このマルチチャンバー型
の薄膜形成装置は、実際上きわめて無駄の多い薄膜形成
装置であるということが言える。そのため、真性半導体
薄膜の形成に要する時間の短縮のため、成膜室の個数を
増やすことにより対処することが考えられるが、この場
合には、基板搬送室の大きさを拡大する必要が生じる。

【００５０】

【発明の効果】新規な薄膜形成装置の構成を与えること
により、生産性の向上を高めることができる。また、同
じ構成のチャンバーを組み合わせることにより、柔軟
に、様々な層構造を有する膜の形成に対応することがで
きるので、産業上、極めて有意義である。さらに、ある
成膜室のクリーニングや補修が必要な場合においても、
その１室だけを個別に対応することができ、生産性の向
上に大きく寄与することが期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインライン型の薄膜形成装置の模式図

【図２】従来のマルチチャンバー型の薄膜形成装置の模
式図

【図３】本発明の薄膜形成装置の基本構成を示す模式図

【図４】本発明の拡張型の薄膜形成装置の構成を示す模
式図

【図５】３連型の薄膜形成装置の構成を示す模式図

【図６】平面拡張型の薄膜形成装置の構成を示す模式図

【図７】基体取出し室を配した薄膜形成装置の構成を示
す模式図

【図８】基体受渡し室に緩衝機能を持たせた薄膜形成装
置を示す模式図

【図９】基体受渡し室に基体昇降機能を持たせた薄膜形
成装置を示す模式図

【図１０】基体受渡し室にエレベーター機能を持たせた
薄膜形成装置を示す模式図

【図１１】実施例１において形成した薄膜の層構成を示
す模式図

【図１２】実施例２において形成した薄膜の層構成を示
す模式図

【図１３】実施例３において形成した薄膜の層構成を示
す模式図

【符号の説明】

１ガラス基板２１基体仕込み室２２基体取出し室３１〜３３基体搬送室４１〜４４基体受渡し室５１〜５９成膜室６１〜６８ゲートバルブ７１〜７４基体昇降機能、エレベーター８１〜８４基体搬送装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田伸神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地三井東圧化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体仕込み室と、複数の成膜室と、該仕
込み室と成膜室間および／または該成膜室間に基体を搬
送するための複数の基体搬送室とからなり、該基体搬送
室の間に少なくとも一つの基体受渡し室を介在せしめて
なる薄膜形成装置であって、一つの成膜室から他の成膜
室への基体の搬送において、該複数の基体搬送室と該介
在せる基体受渡し室を経由しうる構造としたことを特徴
とする薄膜形成装置。
【請求項２】複数の成膜室が、抵抗加熱蒸着、ＥＢ蒸
着、スパッタ、プラズマＣＶＤ，熱ＣＶＤ，光ＣＶＤ，
レーザーＣＶＤから選択される薄膜形成装置と、エッチ
ング装置またはレーザーを利用した表面処理装置と、か
らなることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】複数の基体搬送室が、ロボットを利用し
た搬送、トロッコ方式による搬送またはラックアンドピ
ニョン方式による搬送の機能を有した構造をもつことを
特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項４】複数の基体受渡し室が、枚葉式のカセッ
トをもつ構造および／または昇降機能を有する構造であ
ることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項５】基体仕込み室が、枚葉式のカセットをも
つ構造を有することを特徴とする請求項１記載の薄膜形
成装置。
【請求項６】さらに基体取出し室を備えてなることを
特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の薄膜形成装
置。
【請求項７】基体取出し室が、枚葉式のカセットをも
つ構造を有することを特徴とする請求項６記載の薄膜形
成装置。