JP2014107412A - 搬送システム及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を安定して搬送する。
【解決手段】真空チャンバー内にて基板を載置するトレイを搬送する搬送システム１であって、前記真空チャンバー内に載置された搬送台１１５と、前記搬送台に設けられ、前記トレイを搬送する複数のローラー１００と、前記複数のローラーを駆動する駆動機構と、を備え、前記トレイＭには、前記複数のローラー上を移動するレールＭｒが着脱可能に固定され、前記複数のローラーは、テーパー形状Ｔを有し、前記搬送台の中心側に向けて径が小さくなるように前記搬送台の両側に配置されていることを特徴とする搬送システムが提供される。
【選択図】図４

Description

本発明は、搬送システム及び成膜装置に関する。

半導体ウエハやガラス基板等の基板に薄膜を形成する方法として、蒸着やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）がある。基板を成膜するシステムでは、基板の搬入、マスクと基板のアライメント、マスクと基板の成膜室への搬送、成膜室からのマスクと基板の搬出等の一連の工程を真空チャンバー内にてインラインで行うシステム形態が多く採用されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１２−１４６８５５号公報

しかしながら、基板がますます大型化する近年においては、例えば、マスクと基板とをチャッキングステージに吸着させながら搬送する際、重量が５００ｋｇ以上にもなり、搬送物（マスク付き基板）が搬送時に大きく蛇行してしまうという課題を有していた。そのため、例えば、ローラー搬送においては、マスク付き基板の蛇行抑制のためのサイドローラーを配置しなければならず、部品点数の増加につながり高コストとなっていた。

また、搬送中の搬送物の熱膨張や振動により部材同士が擦れて発塵し、パーティクルが発生するという課題も有していた。

上記課題に対して、本発明の目的は、基板を安定して搬送することが可能な搬送システム及び成膜装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
真空チャンバー内にて基板を載置するトレイを搬送する搬送システムであって、
前記真空チャンバー内に載置された搬送台と、
前記搬送台に設けられ、前記トレイを搬送する複数のローラーと、
前記複数のローラーを駆動する駆動機構と、を備え、
前記トレイには、前記複数のローラー上を移動するレールが着脱可能に固定され、
前記複数のローラーは、テーパー形状を有し、前記搬送台の中心側に向けて径が小さくなるように前記搬送台の両側に配置されていることを特徴とする搬送システムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別態様によれば、
基板を搬入する基板搬入部と、
前記搬入された基板を成膜する成膜部と、
前記成膜された基板を搬出する基板搬出部と、
前記基板搬入部と前記基板搬出部とを連結するリターン部と、
前記成膜部と連結し、第１の空間において基板の搬送速度を調整しながら該基板を該成膜部まで搬送する第１の調整部と、
前記成膜部と連結し、第２の空間において基板の搬送速度を調整しながら該成膜部から搬出された該基板を搬送する第２の調整部と、
前記基板搬入部と前記第１の調整部とを連結し、前記第１の空間内に搬入する前に基板を一時収納可能な１段以上の収納室を有する搬入側バッファ部と、
前記第２の調整部と前記基板搬出部とを連結し、前記第２の空間内から搬出した後に基板を一時収納可能な１段以上の収納室を有する搬出側バッファ部と、を備えた成膜装置であって、
前記各部のうち少なくともいずれかの真空チャンバー内にて、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の搬送システムにより前記基板を載せたトレイを搬送することを特徴とする成膜装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別態様によれば、
真空チャンバー内にて基板を載置するトレイを搬送し、該真空チャンバー内でトレイに載置された基板を成膜処理する成膜装置であって、
前記真空チャンバー内に載置された搬送台と、
前記搬送台に設けられ、前記トレイを搬送する複数のローラーと、
前記複数のローラーを駆動する駆動機構と、
前記搬送された基板を成膜する成膜機構と、を備え、
前記トレイには、前記複数のローラー上を移動するレールが着脱可能に固定され、
前記複数のローラーは、テーパー形状を有し、前記搬送台の中心側に向けて径が小さくなるように前記搬送台の両側に配置されていることを特徴とする成膜装置が提供される。

本発明によれば、基板を安定して搬送することができる。

一実施形態に係る成膜装置の全体構成を模式的に示した図。 一実施形態に係る成膜部を模式的に示した縦断面図。 図２のＡ−Ａ断面図。 一実施形態に係るローラー搬送機構の縦断面図。 一実施形態に係るマスクトレイの蛇行抑制を説明するための図。 一実施形態に係るベアリングの配置と荷重との関係を示した図。 一実施形態に係るパーティクルトラップの配置例を示した図。 一実施形態に係る磁気カップリング部材を説明するための図。 一実施形態に係る駆動系のレイアウト例を示した図。 一実施形態に係る駆動系のレイアウト例を示した図。 一実施形態に係る駆動系のレイアウト例を示した図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

＜はじめに＞
本発明の各実施形態にかかる成膜装置は、ガラス基板（以下、基板と呼ぶ。）と基板を運ぶトレイとシャドウマスクとを使用して真空（１．０Ｅ^−５Ｐａ〜０．１Ｐａ）下にて成膜する装置である。マスクとトレイは一体でも良いし、別々の物を組み合わせて使用しても良い。以下では、マスクとトレイとが一体化したマスクトレイを例に挙げて説明する。マスクトレイは、基板に所定のパターンを形成するために基板と密着した状態で成膜部内に導入される。マスクは、ファインマスクであっても、エリアマスクであっても良い。成膜面はフェイスアップ、フェイスダウン、成膜面を垂直に立てたものでも構わない。本発明の実施形態にかかる成膜装置では、フェイスダウン(成膜面が下向き)を例に挙げる。

［成膜装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係る成膜装置の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る成膜装置の全体構成図である。

成膜装置は、基板搬入部１０、基板回転部１０ａ、アライメント部１０ｂ、搬入側バッファ部２０、第１の調整部３０、成膜部４０、第２の調整部５０、搬出側バッファ部６０、マスクデチャック部７０ｂ、基板回転部７０ａ、基板搬出部７０、リターン部８０を有する。

基板搬入部１０は、ゲートバルブＶ３の開閉により基板Ｓを搬入し、ゲートバルブＶ１５の開閉及び搬送によりチャッキングステージＣを搬入する。次に、基板搬入部１０でチャッキングステージＣ上に基板Ｓを載せる。その状態で、チャッキングステージＣの静電吸着力により基板ＳをチャッキングステージＣに吸着させる。チャッキングステージＣは、セラミックで形成された本体の内部に、電源が接続される電極（図示せず）が埋め込まれたものであり、この電極に高電圧が印加されることによって、チャッキングステージＣの表面に基板Ｓを吸着させる。ここで、チャッキングステージＣはチャッキングストック部９３にストックされており、搬入されてくる基板Ｓと対になるように基板搬入部１０に搬入される。

基板回転部１０ａは、基板ＳがチャッキングステージＣに吸着した状態でチャッキングステージＣを反転させた後、アライメント部１０ｂに搬送する。基板回転部１０ａがチャッキングステージＣを反転させることによって、成膜部４０では、基板Ｓの成膜面が下を向くようにする。アライメント部１０ｂは、マスクトレイＭとチャッキングステージＣ上の基板Ｓとのアライメントを実行し、マスクトレイＭ上にチャッキングステージＣ及び基板Ｓを配置する。搬入側バッファ部２０は、アライメント部１０ｂと第１の調整部３０とを連結し、基板を第１の調整部３０に搬入する前に一時収納する。搬入側バッファ部２０は、基板搬入時やアライメントの処理時間のばらつきを吸収するバッファ機構として機能する。

第１の調整部３０は、成膜部４０と連結し、基板の加減速を制御しながら基板を成膜部４０まで搬送する。成膜部４０は、搬入された基板を搬送方向に搬送させながら、蒸着ガスの付着により所望の膜を成膜する。成膜部４０では、図２に示したように、マスクトレイＭに装着された基板Ｓが、フェイスダウンの状態でチャッキングステージＣに吸着されている。

図２のＡ−Ａ断面を図３に示す。マスクトレイＭは、底面に所望のパターンが形成された、中空の矩形の枠体である。マスクトレイＭの内部には基板Ｓがフェイスダウンで配置され、チャッキングステージＣに吸着されている。マスクトレイＭの側壁上部は張り出し、その端部にレールＭｒが設けられている。成膜部４０及び図１に示した各部に載置された搬送台１１５の両側には、ローラー１００が配置されている。マスクトレイＭは、回転するローラー１００上をレールＭｒと接触しながら搬送される。ローラー１００は、固体潤滑ベアリング１０５，１１０に回転可能に支持されている。ローラー１００は、磁気カップリングとしての円盤部材２００及び円筒部材２０５を介して動力が伝達され、回転する。

磁歪式直線変位センサ１４０は、マスクトレイＭに埋め込まれた磁石１４５が搬送中に磁歪式直線変位センサ１４０に近づくと検出信号を出力する。これにより、搬送中のマスクトレイＭの位置が検出される。磁歪式直線変位センサ１４０は、マスクトレイＭが搬送される経路に沿って平行に配置される。

図２に示したように、成膜部４０の底部には、真空ポンプＰが設けられ、成膜部４０の内部を所望の真空状態に保持する。複数の蒸着源４１には、それぞれ所望の蒸着材料が収納されている。各蒸着材料は、各蒸着源４１にて蒸発し、ガスＧとなって蒸着ヘッド４２のノズル４４から成膜部４０内の空間に導入される。ノズル４４の開口上部には、各蒸着材料のガスＧを遮断可能なシャッター４３が設けられ、シャッター４３の開閉により、各蒸着材料のガスＧの拡散が制御される。図２では、一つのシャッター４３が開いている。よって、基板は、シャッター４３が開いている蒸着ヘッド４２の蒸着材料のガスＧにより成膜され、その他の蒸着材料のガスＧは遮断される。

図１に戻り、成膜部４０にて成膜された基板は、第２の調整部５０内に搬送される。第２の調整部５０は、基板の加減速を制御しながら成膜部４０から搬出された基板を搬送する。

第１の調整部３０及び第２の調整部５０では、成膜部４０内の蒸着エリアにて成膜中のマスクトレイＭに装着されている基板の搬送速度に影響を与えることなく、前後の基板を加速又は減速することが可能である。具体的には、磁歪式直線変位センサ１４０の検出値に基づくマスクトレイＭの位置情報により、加減速の領域においてタクトタイムを一定にするようにマスクトレイＭを加速したり減速したりすることができる。つまり、磁歪式直線変位センサ１４０を用いて所定のマスクトレイＭの位置情報を得ておき、所定の位置からレシピに応じてタクトタイムに合わせた加減速の制御を行う。これにより、異なる成膜プロセス毎に異なる成膜速度を設定しても、設定された成膜速度に応じてマスクトレイＭの間隔を制御することができる。

搬出側バッファ部６０は、第２の調整部５０とマスクデチャック部７０ｂとを連結し、第２の調整部５０から搬出された後に基板を一時収納可能な収納室を有する。搬出側バッファ部６０は、成膜時や基板搬出時のばらつきを吸収するバッファ機構の一つである。

なお、第１の調整部３０及び第２の調整部５０はゲートバルブＶ１，Ｖ２により成膜部４０と分離可能となっている。

マスクデチャック部７０ｂは、マスクトレイＭ上に載置されているチャッキングステージＣを当該チャッキングステージＣに吸着された基板Ｓと共に分離する。チャッキングステージＣから分離したマスクトレイＭは、リターン部８０を介して、アライメント部１０ｂに回送される。チャッキングステージＣ及び基板Ｓは、基板回転部７０ａに搬送される。基板回転部７０ａにてチャッキングステージＣ及び基板Ｓを反転させて成膜面を上向きにした後、基板搬出部７０に搬送される。基板搬出部７０の構成は、前述の基板搬入部１０の構成と反対に構成される。すなわち、成膜部４０を経たチャッキングステージＣと基板Ｓとを基板搬出部７０にて分離する。基板Ｓは、ゲートバルブＶ４の開閉により基板搬出部７０から搬出される。基板Ｓから分離したチャッキングステージＣは、バルブ１３の開閉によりチャッキングストック部９２に回収される。

リターン部８０は、アライメント部１０ｂとマスクデチャック部７０ｂとを連結し、マスクトレイＭをアライメント部１０ｂまで戻す。このようにしてマスクトレイＭは回送されて繰り返し使用される。リターン部８０には、繰り返し使うマスクトレイＭの高温化防止のためのマスク冷却機構８６やマスククリーニング機構８７を設けることができる。

成膜装置は、更に、搬入用マスクストッカ９０ａ、搬入用マスクストッカロードロック９１ａ、搬出用マスクストッカ９０ｂ、搬出用マスクストッカロードロック９１ｂを有し、これによりマスク交換を行う。

リターン部８０には、マスクトレイＭを交換するマスク交換部８１ａ、８１ｂがある。マスク交換部８１ａは、ゲートバルブＶ５を介して搬入用マスクストッカ９０ａから未使用のマスクトレイＭを搬入する。搬入用マスクストッカ９０ａには未使用のマスクトレイＭがストックされている。マスク交換部８１ｂは、ゲートバルブＶ６を介して搬出用マスクストッカ９０ｂに使用済のマスクトレイＭを搬出する。搬出用マスクストッカ９０ｂには使用済のマスクトレイＭがストックされる。また、マスクトレイＭの交換時、搬入用マスクストッカロードロック９１ａ、搬出用マスクストッカロードロック９１ｂにて搬送空間を大気から真空又は真空から大気に切り替えることができる。

チャッキングストック部９２は、基板搬出部７０で回収されたチャッキングステージＣをストックする。

制御部２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）を有する。ＣＰＵはこれらの記憶領域に格納された各種レシピに従って、成膜部４０における蒸着処理や第１の調整部３０及び第２の調整部５０における加減速処理を実行する。

制御部２は、例えば、磁歪式直線変位センサ１４０の検出値に基づき、マスクトレイＭの間隔を１００ｍｍに制御して複数のマスクトレイＭを１００ｍｍ間隔で搬送するように制御する。このように、制御部２は、マスクトレイ搬送時のタクトタイムの管理、マスクトレイＭの加速開始位置、加速制御の管理、蒸着状態とログ情報との照合等を行う。また、制御部２は、成膜装置に取り付けられた各部、たとえば真空ポンプや各種の駆動機構等を制御する。また、制御部２は、随時、蒸着ヘッド４２から導入される蒸着材料のガスＧ量や各ゲートバルブの開閉を制御する。なお、制御部２は、ホストコンピュータ（図示せず）等とも接続されている。

以上、本実施形態にかかる成膜装置の全体構成について説明した。かかる構成によれば、バッファ機構により様々な処理時間のばらつきを吸収し、成膜装置のタクトタイムを一定に保ち、装置稼働率を高めることができる。また、成膜装置の構成がシンプルなため、成膜装置のフットプリントを小さくすることができる。

次に、本実施形態にかかる成膜装置の各部の真空チャンバー内にマスクトレイＭと基板Ｓとを安定して搬送する搬送システムについて説明する。

［ローラー搬送］
マスクトレイＭと基板ＳとチャッキングステージＣとの総重量は、５００ｋｇ以上と重い。このような重量の搬送物を蛇行させず、真空チャンバー内の減圧状態で安定して搬送する必要がある。そこで、本実施形態に係る搬送システムでは、ローラーの回転によりマスクトレイＭを搬送する。その際、マスクトレイの蛇行を抑制し、パーティクルやアウトガスを極力を出さないようにすることが重要である。

そのため、本実施形態に係る搬送システムでは、マスクトレイの蛇行を抑制し、自立的に搬送方向に直進するためのローラー機構３及びマスクトレイの構造を有する。その構造について、図４を参照しながら説明する。図４は、図３のＢに示したローラー機構３の拡大図である。図４は、ローラー機構３の片側の拡大図であり、ローラー機構３は、搬送台１１５の反対側にも対向して設けられている。

（自立調芯トレイ）
ローラー機構３のローラー１００は、搬送台の両側に複数設けられている。複数のローラー１００には後述するモーターが連結され、モーターの動力により回転することでマスクトレイＭを搬送する。マスクトレイＭの張り出し部Ｍｐの下部には、ローラー１００上を移動するレールＭｒが着脱可能に固定されている。

ローラー１００は、マスクトレイＭ側に傾斜が下がるテーパー形状Ｔを有する。つまり、ローラー１００は、搬送台１１５の中心側に向けて径が小さくなるように搬送台１１５の両側に配置されている。テーパー角度は、１〜２°である。ローラー１００のテーバー幅は、対向するレールＭｒの幅より広くなっている。このようにローラー１００をテーパー形状Ｔとし、かつテーパー部分の幅を広げクリアランスをとることにより、マスクトレイＭのレールＭｒとローラー１００との接触部分が面から線になる。よって、ローラー１００が搬送時、部材間の摩擦により加熱して膨張しても、ローラー１００に設けられたクリアランスによりローラー１００とレールＭｒとの接触位置が変わるだけで接触面積はほとんど変わらないため、熱膨張の影響を受け難い構造となっている。また、ローラー１００のテーパー形状Ｔにより、マスクトレイＭの推進が高められ、蛇行を抑制することができる。

このローラー１００のテーパー形状Ｔによる蛇行抑制について、図５を参照しながら説明する。図５（ａ）は、対向するローラー１００に対してマスクトレイＭが左に偏ったとき、図５（ｂ）は、右に偏ったとき、テーパー形状Ｔによる蛇行抑制を説明するための図である。

図５（ａ）に示したように、搬送中にマスクトレイＭが左に偏ったとき、ローラー１００がテーパー形状Ｔを有するため、左側のローラー１００とマスクトレイＭとの接触径が大きくなり、右側のローラー１００とマスクトレイＭとの接触径が小さくなる。そうすると、マスクトレイＭは、ローラー１００との接触径が大きい左側からローラー１００との接触径が小さい右側へ自立的に進行方向を修正する。このように、ローラー１００をテーパー形状Ｔにすることにより、搬送中、マスクトレイＭは、搬送台１１５の両側のローラー１００の接触径の差が小さくなる方向に自立的に移動し、搬送方向を修正する。このようにして、マスクトレイＭが左側又は右側へ偏ると中心側へ戻ろうとするメカニズムに基づき、マスクトレイＭの蛇行を抑制し、マスクトレイＭの搬送方向を直進方向に随時修正しながらマスクトレイＭを搬送することができる。

テーパー形状でない通常のローラーでは、マスクトレイＭを蛇行させないためにローラーの他にサイドローラーが必要であり、サイドローラーからパーティクルが発生するという課題を有していた。しかしながら、かかる構成のローラー１００を使用すると、ローラー１００だけでマスクトレイＭの蛇行を抑制できる。よって、サイドローラーが不要になり、パーティクルの発生源を減らすことができるとともに、部品点数を減らすことができ、製造コストを低減できる。また、かかる構成では、ローラー１００とレールＭｒとの接触部分を小さくすることができ、これによっても、パーティクルの発生を抑制できる。

なお、テーパー形状の替わりにローラー１００にＶ字形状の溝を作ってマスクトレイＭを搬送する方法も考えられる。しかし、これでは、搬送中、マスクトレイＭが、ローラーのＶ溝の一部に強く当たってマスクトレイＭに歪が生じ、摩擦でパーティクルが発生することが懸念される。Ｖ字形状の溝の替わりに球面形状の凹みを作ることも考えられる。しかし、球面形状の凹みは形状が複雑であり、機械加工が難しい。これに対して、本実施形態のローラーのテーパー形状Ｔは、簡単な構造でマスクトレイの蛇行抑制が可能である。

更に、図４のローラー１００の形状では、ローラーの回転軸１１０ａ側の端部にフランジＦが形成されている。ローラーのテーパー形状ＴとフランジＦとの間はフィレット形状Ｒ１になっている。レールＭｒ側も、端部がフィレット形状Ｒ２になっている。これにより、マスクトレイＭが搬送される際、ローラーのフィレット形状Ｒ１とレールＭｒのフィレット形状Ｒ２が対向するようになっている。本実施形態では、前述したようにテーパー形状Ｔの幅を、対向するレールＭｒの幅より広く形成することでクリアランスをとっている。よって、テーパー形状Ｔの面内でマスクトレイＭとローラー１００とが接触し、ローラー１００とレールＭｒのフィレット形状Ｒ１，Ｒ２は接触しないように設計されている。ただし、マスクトレイＭの蛇行が抑制しきれないとき、ローラー１００のフィレット形状Ｒ１でマスクトレイＭの蛇行を抑制するようになっている。また、ローラー１００のフランジＦは、マスクトレイＭの搬送経路からの飛び出しを防止する。

ローラー１００は、レールＭｒの硬さより硬い。例えば、ローラー１００に強磁性体のステンレスを使いかつ熱処理することで、ローラー１００をレールＭｒより硬く加工することができる。ローラー１００は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）セラミックスで形成されてもよい。この場合にもローラー１００をレールＭｒの硬さより硬くする。これにより、搬送時のローラー１００とレールＭｒとの摩擦によってローラー１００が磨耗することを抑制することができる。レールＭｒが消耗した場合にはマスクトレイＭから取り外して交換する。

（ベアリング）
ローラー１００は、固体潤滑ベアリング１０５，１１０によりローラー１００の先端側と根元側とで回転可能に支持されている。固体潤滑ベアリング１０５は、ローラー１００の根元側にて回転軸１００ａに取り付けられている。固体潤滑ベアリング１１０は、ローラー１００の先端側の回転軸１００ａに対応する凸部１００ｂに取り付けられている。かかる構成により、ローラー１００は、その両側から２つの固体潤滑ベアリング１０５，１１０により回転可能に搬送台１１５に固定される。

固体潤滑ベアリング１０５，１１０はグリスレスなので、グリスを使ったベアリングに対して、パーティクルの発塵量が１／１００以下である。また、固体潤滑ベアリング１０５，１１０は、グリスレスなので基油（ベースオイル）が蒸発するリスクがない。更に、固体潤滑ベアリング１０５，１１０は、アウトガスがほとんど出ない。よって、固体潤滑ベアリング１０５，１１０を使用することで、真空チャンバー内を汚染せず、ローラー機構３の寿命を延ばすことができる。

図６は、本実施形態に係るベアリングの配置と荷重との関係を示したグラフである。図６（ａ）は、ローラー１００が、片側のみでベアリングＢに支持されている場合の荷重を示し、図６（ｂ）は、ローラー１００が、両側からベアリングＢに支持されている場合の荷重を示す。

図６（ａ）及び図６（ｂ）では、重量１５０ｋｇのチャッキングステージ、重量４００ｋｇのマスクトレイＭ、及び総重量５５０ｋｇのチャッキングステージ付きマスクトレイＭを搬送物とする。これらの搬送物が、ローラー１００上を移動する際、各搬送物からローラー１００に加わる荷重をローラーの個数に対応して示している。

この結果から、図６（ａ）の片側のみでベアリングＢに支持されているローラー１００には、図６（ｂ）の両側からベアリングＢに支持されているローラー１００より約５倍の荷重がローラー１００に掛かっていることがわかる。ローラー１００が片側のみでベアリングＢに支持されている場合、搬送物からローラー１００に掛かる荷重は、ローラー１００に掛かる荷重の許容値８７５（Ｎ）を超える場合があり、ローラー１００の寿命を短くする。一方、ローラー１００が両側からベアリングＢに支持されている場合、搬送物からローラー１００に掛かる荷重は、前記許容値８７５（Ｎ）を超えないため、ローラー１００の寿命を長く保つことができる。

このように、ローラー１００に対して固体潤滑ベアリングを１つ設けると、耐荷重が低い。よって、本実施形態に係る搬送システム１では、ローラー１００の先端側と根元側に固体潤滑ベアリングを２つ設けて、耐荷重を高めている。

（パーティクルシールド）
マスクトレイＭは、固体潤滑ベアリング１１０に沿って鉛直方向に深くなるように形成されている。より具体的には、マスクトレイＭがローラー１００上を搬送する際、ローラー１００の先端側に設けられた固体潤滑ベアリング１１０にマスクトレイＭの側壁が対向して、マスクトレイＭと固体潤滑ベアリング１１０との間に隙間（以下、パーティクルシールド１２０と呼ぶ。）が形成される。このようにして形成されたパーティクルシールド１２０は、クリアランスが狭く長いので、ローラー１００とレールＭｒとの接触により発生するパーティクルの蒸着源側への拡散を抑制することができる。また、固体潤滑ベアリング１１０自体から発生するパーティクルの拡散も抑制することができる。更に、固体潤滑ベアリング１１０の替わりに真空グリスベアリングを使用した場合に蒸発した基油の拡散を抑制することができる。

（パーティクルトラップ）
搬送台１１５上のローラー１００の下部には、棒状の磁石１３０が設けられている。磁石１３０は、ローラー１００及びレールＭｒで発生したメタル成分のパーティクルをトラップする。

磁石１３０の他の配置例を図７に示す。図７（ａ）では、磁石１３０は環状に形成され、ローラー１００の回転軸１００ａに通され、固体潤滑ベアリング１０５に隣接して固定されている。

図７（ｂ）では、磁石１３０は筒状に形成され、ローラー１００の内部に埋め込まれている。この場合には、ローラー１００が強磁性体であることを利用して、ローラー１００に磁力線を通し、ローラー１００自体でパーティクルをトラップすることができる。

以上のように、各ローラー１００の内部、表面又は近傍の少なくともいずれかに磁石１３０を設けることで、ローラー機構３にて発生したメタル成分のパーティクルをトラップすることができる。

（磁歪式直線変位センサ）
本実施形態に係る搬送システム１には、図４に示した磁歪式直線変位センサ１４０が設けられている。磁歪式直線変位センサ１４０は、アウトガスを回避するために筒状の保護管１４２に収納されている。保護管１４２は、ステンレスにより形成されている。

マスクトレイＭには、磁石１４５が埋め込まれている。磁石１４５もアウトガスを回避するためにステンレスのケース１４６に収納されている。ケース１４６に磁石１４５を収納後、蓋をして溶接によってケース１４６を完全に密閉する。ケース１４６に収納された磁石１４５は、マスクトレイＭに埋め込まれ、ネジ１４７で固定される。なお、磁歪式直線変位センサ１４０及び磁石１４５を収納する部材は、必ずしもステンレスに限られず、その他の導電性部材でもよい。

このように、本実施形態に係る搬送システム１では、磁歪式直線変位センサ１４０をステンレス製の保護管１４２内に収め、ガスが出ないようにして真空チャンバー内で使用可能とする。磁石１４５もステンレス製のケース１４６に入れて溶接によりガスが出ないようにして、真空チャンバー内で使用可能とする。

このようにして保護管１４２に内蔵された磁歪式直線変位センサ１４０を搬送台１１５の近傍にてマスクトレイＭの搬送方向に配置する。磁歪式直線変位センサ１４０は、ローラー機構３やマスクトレイＭに対して非接触に設けられる。

移動するマスクトレイＭ側には磁石が埋め込まれているので、マスクトレイＭが移動し、保護管１４２内の磁歪式直線変位センサ１４０に１０ｍｍ程度まで近づくと磁歪式直線変位センサ１４０がそれを検知する。このようにして、磁歪式直線変位センサ１４０は、非接触でマスクトレイＭの位置及び速度を検出することができる。

制御部２（図１参照）は、磁歪式直線変位センサ１４０が検出した検出結果に基づき、マスクトレイＭの位置及び速度の情報を算出する。制御部２は、算出したマスクトレイＭの位置及び速度の情報に基づき、マスクトレイＭの位置及び速度を管理する。

例えば、本実施形態に係る搬送システム１では、マスクトレイＭの間隔を１００ｍｍに制御して、複数のマスクトレイＭを１００ｍｍ間隔で搬送する。そのために、磁歪式直線変位センサ１４０を使用して、各マスクトレイＭを検出する。制御部２は、検出結果に基づき算出されたマスクトレイＭの位置及び速度の情報に基づき、各マスクトレイＭの位置、速度、加速度等を管理し、隣接するマスクトレイＭが衝突したり、離れすぎたりしないように管理する。これによって、マスクトレイＭの搬送時のタクトタイムの管理、マスクトレイの加速開始位置、加速制御の管理を行う。また、制御部２は、磁歪式直線変位センサ１４０の検出結果の履歴情報に基づき、成膜部４０での蒸着状態を管理する。

（磁気カップリング）
ローラー１００を回転するための駆動機構は、モーター等の駆動源の動力を、回転により非接触で直交させながら伝達する一対の磁気部材を有する。一対の磁気部材の一例として、磁気カップリングを図８に示す。磁気カップリングは、円盤部材２００と円筒部材２０５とから構成されている。円盤部材２００は、Ｎ極とＳ極とが風車のように斜め方向に湾曲しながら区切られ、交互に配置された構造をしている。円筒部材２０５も同様に、Ｎ極とＳ極とが斜め方向に湾曲して区切られ、交互に配置された構造をしている。

例えば、駆動源に接続された円盤部材２００の回転により、円盤部材２００のＮ極と円筒部材２０５のＳ極、又は円盤部材２００のＳ極と円筒部材２０５のＮ極が近づいたときには引き合い、円盤部材２００のＮ極と円筒部材２０５のＮ極、又は円盤部材２００のＳ極と円筒部材２０５のＳ極が近づいたときには反発する。これにより円盤部材２００の回転を、円盤部材２００の回転に対して回転方向が９０度異なる円筒部材２０５の回転に非接触で伝達させることができる。このようにして、磁気カップリングは、非接触の直交ギアとして機能する。磁気カップリングは非接触であるため、動力伝達時にパーティクルが発生しないという利点がある。

（駆動系のレイアウト例）
次に、かかる構成のローラー機構３を用いた搬送システム１の駆動系のレイアウトについて、図９〜図１１を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係る駆動系のレイアウトの一例である。本実施形態に係る搬送システム１は、磁気カップリングを複数有している。複数の磁気カップリングの一方は、複数のローラー１００の回転軸に接続された第１の円形部材（図９では円盤部材２００ａ、２００ｂ）又はモーター２３０に接続された第１の円形部材（図９では円盤部材２００ｃ）である。

複数の磁気カップリングの他方は、搬送台１１５上に搬送方向に設けられた中間シャフト２１５ａ，２１５ｂ（以下、中間シャフトを総称して中間シャフト２１５ともいう。）に装着された第２の円形部材（図９では円筒部材２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ）である。このように複数の磁気カップリングの各一対を互いに近傍に非接触で配置させることにより、磁気カップリングを介して一つのモーター２３０からの動力を複数のローラー１００のうち少なくとも２以上のローラー１００に非接触で伝達することができる。

図９に示した駆動系のレイアウトでは、モーター２３０側に１つの円盤部材２００ｃを配置する。また、２本の中間シャフト２１５ａ，２１５ｂの対向する端部に２つの円筒部材２０５ｃ、２０５ｄを配置する。２つの円筒部材２０５ｃ、２０５ｄは、１つの円盤部材２００ｃに対して１８０℃ずれた位置に配置されているため、２つの円筒部材２０５ｃ、２０５ｄには逆方向の回転が伝えられ、２本の中間シャフト２１５ａ，２１５ｂは逆方向に回転する。よって、ローラー１００の回転方向を一方向に統一するためには、ローラー１００側の円盤部材２００ａ、２００ｂと一対になる円筒部材２０５ａ、２０５ｂを１８０℃ずらした位置に配置する。具体的には、左側の中間シャフト２１５ａに配設された円筒部材２０５ａを円盤部材２００ａの回転軸（ローラー１００の回転軸１００ａ）に対して右側に配置する。これに対して、右側の中間シャフト２１５ｂに配設された円筒部材２０５ｂを円盤部材２００ｂの回転軸に対して左側に配置する。これにより、円筒部材２０５ａ、２０５ｂの回転が逆向きの回転として円盤部材２００ａ、２００ｂに伝達され、最終的に、全てのローラー１００がマスクトレイＭの進行方向に向かって回転する。これにより、搬送方向へのローラー１００の回転を利用して、マスクトレイＭを搬送方向に搬送することができる。また、本実施形態では、２本の中間シャフトを用いて動力を伝達するため、１本の中間シャフトを用いて動力を伝達する場合より大きなトルクを得ることができる。

なお、モーター２３０は真空チャンバー外に配設される。よって、モーター２３０の動力を真空チャンバー内に伝達しながら真空チャンバー内の気密を保持するために、真空チャンバーは、磁性流体シール２２０により封止されている。これによれば、磁性流体シール２２０内の磁性流体をシール材とした真空シールにより、真空チャンバー内の気密を保持することができる。高真空状態でモーター２３０と連結したシャフトが高速回転しても磁性流体シール２２０内の磁石の力で磁性流体をシャフトの回りに保持できる。このため、回転するシャフトと磁石との間を磁性流体で常に満たすことで、モーター２３０のある大気側と円盤部材２００ｃのある真空側との間を真空シールすることができる。

かかる構成の搬送システム１では、磁気カップリングを介して一つのモーター２３０からの動力を複数のローラー１００に非接触で伝達することができるため、モーター２３０及び磁性流体シール２２０を一つずつ設ければよく、ローラー１００の個数分設ける必要がない。このため、部品点数を減らして製造コストを低減し、更にパーティクルの発生も減らすことができる。

以下では、本実施形態の駆動系レイアウトの変形例について説明する。これらの変形例によっても、磁気カップリングを介して一つのモーター２３０からの動力を複数のローラー１００のうち少なくとも２以上のローラー１００に非接触で伝達することができる。

（駆動系レイアウトの変形例１）
図９の駆動系レイアウトでは、モーター２３０に接続された第１の円形部材（円盤部材２００ｃ）に対して、一対となる第２の円形部材（円筒部材２０５ｃ、２０５ｄ）が、２本の中間シャフト２１５ａ、２１５ｂにそれぞれ設けられた。これに対して、変形例１では、図１０（ａ）に示したように、モーター２３０に接続された第１の円形部材（円盤部材２００）と一対の第２の円形部材（円筒部材２０５）が、１本の中間シャフト２１５に一つ設けられる。これによっても、モーター２３０からの動力を複数のローラー１００に非接触で伝達することができる。

（駆動系レイアウトの変形例２）
本実施形態の駆動系レイアウトの変形例２では、図１０（ｂ）に示したように、モーター２３０は、中間シャフト２１５の同軸上であって、真空チャンバーの外部に設けられている。変形例２では、モーター２３０に接続された第１の円形部材（円盤部材２５０ｂ）と一対の第２の円形部材（円盤部材２５０ａ）との間に真空チャンバーの側壁を介在させる。これにより、真空チャンバー内を真空シールする磁性流体シール２２０を設ける必要がなくなり、製造コストを低減することができる。また、これによっても、モーター２３０からの動力を複数のローラー１００に非接触で伝達することができる。

（駆動系レイアウトの変形例３）
本実施形態の駆動系レイアウトの変形例３では、図１０（ｃ）に示したように、モーター２３０は、中間シャフト２１５の同軸上であって、真空チャンバーの外部に設けられている。変形例３では、磁気カップリング（円盤部材２５０ａ及び円盤部材２５０ｂ）とモーター２３０との間に真空チャンバー内を真空シールする磁性流体シール２２０が設けられている。これによっても、モーター２３０からの動力を複数のローラー１００に非接触で伝達することができる。

なお、磁気カップリングの一対の磁気部材は、円盤部材と円筒部材との対に限られず、円盤部材と円盤部材との対でもよいし、円筒部材と円筒部材との対でもよい。ただし、変形例２、３のように、直線上に動力を伝達する場合には、円盤部材と円盤部材との対が好ましい。

（駆動系レイアウトの変形例４）
図１０（ｂ）や図１０（ｃ）のように、中間シャフト２１５の同軸上にモーター２３０を設けると、モーター２３０の存在により２つの真空チャンバーを隣接させることができない。よって、本実施形態の駆動系レイアウトの変形例４では、図１０（ｄ）に示したように、中間シャフト２１５の同軸上に磁気カップリング（円盤部材２５０ａ及び円盤部材２５０ｂ）を有し、磁気カップリングの間を真空チャンバーの壁面で真空シールする。更に、タイミングベルト２６０を介して中間シャフトとモーター２３０とを繋ぐ。これにより、タイミングベルト２６０を介してモーター２３０の動力を中間シャフトに伝えることができる。これによれば、モーター２３０の位置を中間シャフトの回転軸と同軸上の位置からずらして配置することができるため、複数の真空チャンバーを隣接して設置できる。

（駆動系レイアウトの変形例５）
以上に説明した、ローラー機構３及び磁気カップリングを用いた搬送システム１は、図１の基板搬入部１０、基板回転部１０ａ、アライメント部１０ｂ、搬入側バッファ部２０、第１の調整部３０、成膜部４０、第２の調整部５０、搬出側バッファ部６０、マスクデチャック部７０ｂ、基板回転部７０ａ、基板搬出部７０、リターン部８０をそれぞれ構成する各真空チャンバーに利用できる。

ただし、図１１のように、例えば成膜部４０には従来の機械式ギアを用い、第２の調整部５０、搬出側バッファ部６０には磁気カップリング（磁気ギア）を用いてもよい。急激な加減速を行う可能性のある成膜部４０やリターン部８０には、磁気ギアより機械式ギアを利用することが好ましい。一方、ほぼ一定スピードでの搬送を行う搬入側バッファ部２０、第１の調整部３０、第２の調整部５０、搬出側バッファ部６０では磁気ギアを利用することが好ましい。

以上、本実施形態及び各変形例に係る搬送システム１によれば、基板Ｓを載置したマスクトレイＭを安定して搬送することができる。本実施形態及び各変形例に係る搬送システム１を適用可能な成膜装置としては、例えば有機ＥＬの成膜を行う装置が挙げられる。ただし、本実施形態及び各変形例に係る搬送システム１が適用可能な装置は成膜装置に限られず、真空チャンバー内にて基板Ｓ及びマスクトレイＭを搬送するすべての搬送システムに適用可能である。

以上、本発明の搬送システム及び成膜装置を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。また、上記実施形態及び変形例が複数存在する場合、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

１：搬送システム、２：制御部、３：ローラー機構、１０：基板搬入部、２０：搬入側バッファ部、３０：第１の調整部、４０：成膜部、４１：蒸着源、５０：第２の調整部、６０：搬出側バッファ部、７０：基板搬出部、８０：リターン部、８１ａ：マスク交換部、８１ｂ：マスク交換部、９０ａ：搬入用マスクストッカ、９０ｂ：搬出用マスクストッカ、１００：ローラー、１００ａ：回転軸、１０５，１１０：固体潤滑ベアリング、１１５：搬送台、１２０：パーティクルシールド、１３０：磁石、１４０：磁歪式直線変位センサ、１４２：保護管、１４５：磁石、１４６：ケース、２００：円盤部材、２０５：円筒部材、２１５ａ，２１５ｂ、２１５：中間シャフト、２２０：磁性流体シール、２３０：モーター、Ｃ：チャッキングステージ、Ｆ：フランジ、Ｍ：マスクトレイ、Ｍｒ：レール、Ｓ：基板

Claims (18)

1. 真空チャンバー内にて基板を載置するトレイを搬送する搬送システムであって、
   前記真空チャンバー内に載置された搬送台と、
   前記搬送台に設けられ、前記トレイを搬送する複数のローラーと、
   前記複数のローラーを駆動する駆動機構と、を備え、
   前記トレイには、前記複数のローラー上を移動するレールが着脱可能に固定され、
   前記複数のローラーは、テーパー形状を有し、前記搬送台の中心側に向けて径が小さくなるように前記搬送台の両側に配置されていることを特徴とする搬送システム。
2. 前記複数のローラーの回転軸側の端部にフランジが形成され、
   前記複数のローラーのテーパー形状とフランジとの間にフィレット形状を有することを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
3. 前記レールは、フィレット形状を有し、
   前記トレイのフィレット形状と前記複数のローラーのフィレット形状とは、前記トレイが搬送される際に対向する位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載の搬送システム。
4. 前記駆動機構は、回転により動力を非接触で直交させながら伝達する一対の磁気部材を有し、該一対の磁気部材を介して一つの駆動源からの動力を前記複数のローラーのうち２以上のローラーに伝達することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の搬送システム。
5. 前記一対の磁気部材を複数有し、
   複数の前記一対の磁気部材の一方は、前記複数のローラーの回転軸又は前記駆動源に接続された第１の円形部材であり、複数の前記一対の磁気部材の他方は、前記搬送台に搬送方向に設けられた中間シャフトに装着された第２の円形部材であり、
   前記第２の円形部材と前記第１の円形部材とは、互いに近傍に非接触で配置され、互いの回転により動力を非接触で直交させながら伝達することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の搬送システム。
6. 前記駆動源に接続された第１の円形部材と一対の前記第２の円形部材は、一本の前記中間シャフトに一つ設けられるか、複数本の前記中間シャフトのそれぞれに一つずつ設けられることを特徴とする請求項５に記載の搬送システム。
7. 前記駆動源は前記真空チャンバーの外部に設けられ、
   前記駆動源に接続された第１の円形部材と該駆動源との間に、前記真空チャンバー内を真空シールするための磁性流体シールが設けられることを特徴とする請求項５または６に記載の搬送システム。
8. 前記駆動源は前記真空チャンバーの外部に設けられ、
   前記駆動源に接続された第１の円形部材と一対の前記第２の円形部材との間に前記真空チャンバーの壁面を介在させることで前記真空チャンバー内を真空シールすることを特徴とする請求項５または６に記載の搬送システム。
9. 前記駆動源と前記第１の円形部材とは、タイミングベルトにより接続され、該タイミングベルトを介して前記駆動源からの駆動を該第１の円形部材に伝達することを特徴とする請求項７又は８に記載の搬送システム。
10. 前記複数のローラーの硬さは、前記レールの硬さより硬いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の搬送システム。
11. 前記複数のローラーの先端側に前記ローラーの回転軸に対応する凸部を設け、
    各ローラーは、前記凸部と該ローラーの回転軸にそれぞれ設けられた２つのベアリングにて支持されている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の搬送システム。
12. 前記ベアリングは、固体潤滑ベアリングであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の搬送システム。
13. 前記トレイが前記各ローラー上を搬送する際、前記各ローラーの先端側に設けられたベアリングに前記トレイの一部が対向して、前記トレイと前記ベアリングとの間に隙間が形成されるように、前記トレイの深さが前記ベアリングの径に対応して形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の搬送システム。
14. 前記各ローラーの内部、表面又は近傍の少なくともいずれかに磁石を設けることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の搬送システム。
15. 導電性部材で被覆された磁歪式直線変位センサを前記搬送台の近傍の位置にて搬送方向に配置し、
    導電性部材で被覆された磁石を前記トレイに装着し、
    前記トレイの搬送時に前記トレイ内の磁石を前記磁歪式直線変位センサが検出した検出結果に基づき、前記トレイの位置を管理する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の搬送システム。
16. 基板を搬入する基板搬入部と、
    前記搬入された基板を成膜する成膜部と、
    前記成膜された基板を搬出する基板搬出部と、
    前記基板搬入部と前記基板搬出部とを連結するリターン部と、
    前記成膜部と連結し、第１の空間において基板の搬送速度を調整しながら該基板を該成膜部まで搬送する第１の調整部と、
    前記成膜部と連結し、第２の空間において基板の搬送速度を調整しながら該成膜部から搬出された該基板を搬送する第２の調整部と、
    前記基板搬入部と前記第１の調整部とを連結し、前記第１の空間内に搬入する前に基板を一時収納可能な１段以上の収納室を有する搬入側バッファ部と、
    前記第２の調整部と前記基板搬出部とを連結し、前記第２の空間内から搬出した後に基板を一時収納可能な１段以上の収納室を有する搬出側バッファ部と、を備えた成膜装置であって、
    前記各部のうち少なくともいずれかの真空チャンバー内にて、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の搬送システムにより前記基板を載せたトレイを搬送することを特徴とする成膜装置。
17. 前記各部のうち少なくとも前記基板搬入部、前記第１の調整部、前記第２の調整部、前記基板搬出部のいずれかの真空チャンバー内にて、前記搬送システムにより前記トレイを搬送することを特徴とする請求項１６に記載の成膜装置。
18. 真空チャンバー内にて基板を載置するトレイを搬送し、該真空チャンバー内でトレイに載置された基板を成膜処理する成膜装置であって、
    前記真空チャンバー内に載置された搬送台と、
    前記搬送台に設けられ、前記トレイを搬送する複数のローラーと、
    前記複数のローラーを駆動する駆動機構と、
    前記搬送された基板を成膜する成膜機構と、を備え、
    前記トレイには、前記複数のローラー上を移動するレールが着脱可能に固定され、
    前記複数のローラーは、テーパー形状を有し、前記搬送台の中心側に向けて径が小さくなるように前記搬送台の両側に配置されていることを特徴とする成膜装置。

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