JP2022092346A - 成膜システム、成膜システムの制御方法、物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクを用いて基板に成膜を行う一連のプロセスを、従来よりも短時間で行うことができる成膜システムを提供する。
【解決手段】成膜システム１は、成膜領域を有する基板Ｗと、成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクＭと、を保持して搬送路１０４内を移動する搬送キャリア１０１と、搬送路１０４に設けられ、第１方向および第１方向と交差する第２方向に搬送キャリア１０１を移動させる搬送手段と、搬送路１０４に沿って配置され、基板Ｗの成膜領域に成膜する成膜部１０７Ａ、１０７Ｂと、搬送路１０４に沿って配置され、マスクＭを搬送キャリア１０１に供給するマスク供給部１０９Ａ、１０９Ｂと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、成膜システム、成膜システムの制御方法および物品の製造方法に関する。

従来より、ガラス基板等の成膜対象に蒸着材料を蒸着して成膜を行う蒸着装置が知られている。具体的には有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）の製造時に有機層を蒸着する有機層蒸着装置が知られている。有機ＥＬ表示装置は、スマートフォン、テレビ、自動車用ディスプレイだけでなく、ＶＲ－ＨＭＤ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）などにその応用分野が広がっている。有機層蒸着装置としては、いわゆるクラスタ式のものとインライン式のものが存在する。インライン式の蒸着装置では、成膜用のガラス基板がライン状に搬送されながら蒸着室において成膜される。特許文献１には有機材料を基板の上に堆積（成膜）させる真空システムが開示されている。

特表２０１９－５１８８６３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装置は、プロセスに時間を要することがあった。

上記課題を解決するための成膜システムは、第１方向に延在する搬送路と、成膜領域を有する基板と、前記成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクと、を保持して前記搬送路内を移動する搬送キャリアと、前記搬送路に設けられ、前記第１方向および前記第１方向と交差する第２方向に前記搬送キャリアを移動させる搬送手段と、前記搬送路に沿って配置され、前記基板の成膜領域に成膜する成膜部と、前記搬送路に沿って配置され、前記マスクを前記搬送キャリアに供給するマスク供給部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するための成膜システムの制御方法は、第１方向に延在する搬送路と、成膜領域を有する基板と、前記成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクとを保持して前記搬送路内を移動する第１搬送キャリアと、前記搬送路に設けられ前記第１方向および前記第１方向と交差する第２方向に前記搬送キャリアを移動させる搬送手段と、前記搬送路に沿って配置され前記基板の成膜領域に成膜する成膜部と、前記搬送路に沿って配置され前記マスクを前記搬送キャリアに供給するマスク供給部と、制御部と、を備えた成膜システムの制御方法であって、前記制御部が、前記基板を保持した前記第１搬送キャリアを前記マスク供給部まで搬送する工程と、前記制御部が、前記マスク供給部で前記第１搬送キャリアに前記マスクを保持させる工程と、前記制御部が、前記基板と前記マスクを保持した前記第１搬送キャリアを前記成膜部まで搬送する工程と、前記制御部が、前記成膜部で前記マスクを介して前記第１搬送キャリアが保持する前記基板の成膜領域に成膜する工程と、を有することを特徴とする。

上記手段によれば、マスクを用いて基板に成膜を行う一連のプロセスを従来よりも短時間で行うことが可能である。

第１実施形態の成膜システムを示す概略図である。 第１実施形態の可動子の概略図である。 第１実施形態の成膜システムの部分拡大図である。 第１実施形態の成膜室を示す概略図である。 第１実施形態のマスク供給室を示す概略図である。 第１実施形態の制御システムを示す概略図である。 第１実施形態の成膜システムを用いた成膜工程のフローチャートである。 第１実施形態の成膜システムを用いた成膜工程を示す概略図である。 第１実施形態の成膜システムを用いた成膜工程を示す概略図である。 第１実施形態の成膜システムを用いた成膜工程を示す概略図である。 第１実施形態の成膜システムを用いた成膜工程を示す概略図である。 成膜工程を終えた後の可動子の動きを示す概略図である。 第２実施形態の成膜システムを示す概略図である。 変形例の成膜システムを示す概略図である。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して第１実施形態の成膜システム１を説明する。

以下、可動子１０１、固定子群１０３、成膜室１０７等の複数存在しうる構成要素について特に区別する必要がない場合には共通の数字のみの符号を用い、必要に応じて数字の符号の後に小文字のアルファベットを付して個々を区別する。

まず、以下の説明において用いる座標軸、方向等を定義する。まず、可動子１０１の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１０１の搬送方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向に沿ってＺ軸をとり、鉛直方向をＺ方向とする。鉛直方向は、重力の方向（ｍｇ方向）である。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向に沿ってＹ軸をとり、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。さらに、Ｘ軸周りの回転方向をＷｘ方向、Ｙ軸周りの回転方向をＷｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向をＷｚ方向とする。

なお、可動子１０１の搬送方向は必ずしも水平方向である必要はないが、その場合も搬送方向をＸ方向として同様にＹ方向及びＺ方向を定めることができる。なお、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、必ずしも互いに直交する方向に限定されるものではなく、互いに交差する方向として定義することもできる。

図１は第１実施形態に係る成膜システムの概略図である。

成膜システム１は、搬送キャリアである可動子１０１と、可動子１０１が搬送可能な搬送部を有する。搬送部は、ロードロック室１０２、搬送路１０４、成膜室（成膜部）１０７、マスク供給室（マスク供給部）１０９、マスク排出室（マスク排出部）１１９と、を有する。ロードロック室１０２、成膜室１０７、マスク供給室１０９およびマスク排出室１１９はそれぞれ、搬送路１０４とゲートバルブ１４１を介して接続されている。

（可動子）
図２は可動子１０１の概略図である。図２Ａは可動子１０１をＺ方向から見た上面図である。図２Ｂは可動子１０１をＹ方向から見た側面図である。

可動子１０１は、搬送路内を搬送可能な搬送キャリアである。搬送キャリアである可動子１０１はベース３１０を有し、ベース３１０の上面に磁性体部２０１が設けられている。磁性体部２０１は、例えば、複数の永久磁石からなる永久磁石群および強磁性体の少なくとも１つである。磁性体部２０１は、磁性体部２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃおよび２０１Ｄを有する。磁性体部２０１Ａ乃至２０１Ｄは固定子群１０３との間で電磁力を及ぼしあう。

磁性体部２０１は、第１磁性体部と第２磁性体部と、を有する。第１磁性体部である磁性体部２０１Ａおよび２０１Ｂは、Ｘ方向に沿って設けられている。第２磁性体部である磁性体部２０１Ｃおよび２０１Ｄは、Ｙ方向に沿って設けられている。すなわち磁性体部２０１は、可動子１０１の４辺に設けられている。図２Ａにおいて、可動子１０１の上面に設けられている磁性体部の数は４つであるが、その数および配置はこの形態に限定されない。磁性体部２０１の数および配置は、固定子群１０３との間に発生する電磁力により、少なくとも可動子１０１の位置をＸ方向およびＹ方向に制御が可能であればよい。そのため、第１磁性体部および第２磁性体部の数は少なくとも１つでよい。また、磁性体部２０１Ａ乃至２０１Ｄと固定子群１０３との間で発生する電磁力により、可動子１０１の位置をＺ方向にも制御可能であると良い。なお、Ｚ方向の位置制御については図３を用いて後述する。

可動子１０１は、ベース３１０の下面に静電チャック３０１を有する。静電チャック３０１はワークである基板Ｗとの間で引力を働かせて、基板Ｗを保持し、かつ、基板Ｗの成膜面の平面度を保つことができる。成膜面の平面度を保つことができると、アライメント誤差を小さくできたり、成膜される膜の膜質を良好にしたりすることができる。基板Ｗは、例えば、ガラス基板であり、ガラス以外にも高分子材料のフィルム、金属などの材料を選択することができる。また、ガラス基板上にポリイミドなどのフィルムが積層された基板であってもよい。静電チャック３０１は、後述する可動子コントローラ３０５から供給される電力により、静電気力が発生し基板Ｗを密着して保持することが可能となる。なお、可動子１０１が基板Ｗを保持する手段は静電チャックに限られず、基板Ｗを水平方向に保持する構成であればよく、公知の手法を用いて代替することが可能である。可動子１０１は基板Ｗを水平に保持して搬送するため、マスクＭとのアライメントを短時間で行うことができる。

可動子１０１は基板ＷのみならずマスクＭを同時に保持することが可能である。可動子１０１が基板ＷとマスクＭを同時に搬送するため、成膜システム１は従来よりも短時間で成膜工程を行うことができる。また、基板搬送用のロボットや、マスク搬送用のロボットを別途設ける必要がないため、成膜室１０７、マスク供給室１０９および搬送路１０４のサイズを小さくすることができる。マスクＭは、基板Ｗの成膜時に、基板Ｗの成膜領域以外の部分である非成膜領域を遮蔽する役割を担う。マスクＭは形成される膜（有機層）の形状に応じて、様々な開口パターン（マスクパターン）を有することが可能である。マスクＭは、例えば、磁性体からなる。

可動子１０１は、ベース３０１の上面側に永久磁石プレート３０２を有する。永久磁石プレート３０２は、磁性体からなるマスクＭとの間で引力を働かせて、マスクＭを基板Ｗに対して密着させる。ベース３１０の上面にはアクチュエータ３０４が設けられており、永久磁石プレート３０２はアクチュエータ３０４によってＺ方向に移動可能である。永久磁石プレート３０２がマスクＭに対して上方にある場合、永久磁石プレート３０２とマスクＭとの間に働く引力がマスクＭに働く重力より小さくなるようにする。一方、永久磁石プレート３０２がマスクＭに対して下方にある場合、永久磁石プレート３０２とマスクＭとの間に働く引力がマスクＭに働く重力より大きくなるようにする。このように、マスクＭを基板Ｗに対して密着させるか否かを任意のタイミングで制御できる。

可動子１０１は、アライメントスコープ３０３を有する。アライメントスコープ３０３は、マスクＭと基板Ｗにそれぞれ形成されたアライメントマーク（不図示）の画像を撮影して、その画像データを可動子コントローラ３０５に送信する。可動子コントーラ３０５は、受信した画像データから、アライメントスコープ３０３を基準として基板ＷとマスクＭの間のＸＹ方向のずれ量を検出する。検出されたずれ量は、可動子コントローラ３０５から統合コントローラ４１０に送信される。

可動子１０１は、アライメントスコープ３０３と隣接した位置にギャップセンサ３０６を有する。ギャップセンサ３０６は、マスクＭのＺ方向の位置を検出する。可動子１０１に対して静電チャック３０１が固定されているので、静電チャック３０１に対して基板Ｗが密着されると、ギャップセンサ３０６の測定値から基板ＷとマスクＭの間の距離を算出することができる。

可動子１０１は、可動子コントローラ３０５を有する。可動子コントローラ３０５は、アライメントスコープ３０３、ギャップセンサ３０６からの画像データや測定結果を収集する。また、静電チャック３０１に対して電源を供給することが可能であり、静電チャック３０１を安定して基板Ｗに吸着できるようする。また、可動子コントローラ３０５は、アクチュエータ３０４に対して駆動指令を出すことが可能で、マスクＭと基板Ｗに対する位置を制御できる。

可動子１０１は、ベース３１０の進行方向に対する側面側にマスクフック３０７を有する。マスクフック３０７は、マスクＭが固定されるマスクブラケット３０８と係合可能な形状を有する。

図３は、可動子１０１の磁性体部２０１と、固定子群１０３に着目した成膜システム１の部分図である。図３を用いて、磁性体部２０１と固定子群１０３との間で発生する電磁力により、可動子１０１の位置をＺ方向に制御する手段の一例について説明する。なお、手段の詳細は本発明者が発明者である特開２０２０－２８２１２号公報でも開示されている。

第１磁性体部である磁性体部２０１Ａは、第１永久磁石群５０１と、第２永久磁石群５０２と、を有する。第１永久磁石群５０１は、隣り合う磁極の向きが互いに異なるようにＸ方向に配置された複数の第１永久磁石からなる。第２永久磁石群５０２は、隣り合う磁極の向きが互いに異なるようにＹ方向に配置された複数の第２永久磁石からなる。第１永久磁石群５０１に対向する固定子群１０３（第１固定子群１０３Ａ）のコイルに与える電流値を制御することにより、可動子１０１のＸ方向、Ｚ方向およびＷｙ方向に発生する力の大きさを制御することができる。第２永久磁石群５０２に対向する固定子群１０３（第１固定子群１０３Ａ）のコイルに与える電流値を制御することにより、可動子１０１のＹ方向に発生する力の大きさを制御することができる。すなわち、磁性体部２０１Ａにより、可動子１０１のＸ、Ｙ、ＺおよびＷｙ方向の力を制御することができる。

第２磁性体部である磁性体部２０１Ｃについても磁性体部２０１Ａと同様に第１永久磁石群と第２永久磁石群を配置し、固定子群１０３（第２固定子群１０３Ｂ）のコイルに与える電流値を制御することにより、４軸の力の大きさを制御することが可能となる。すなわち磁性体部２０１Ａおよび磁性体部２０１Ｃを合わせることにより、可動子１０１のＸ、Ｙ、Ｚ、Ｗｘ、ＷｙおよびＷｚの６軸の力を独立して制御することができる。

このように可動子１０１に対し６軸の制御を行うことができるため、可動子１０１を固定子群１０３に沿って成膜システム１を移動させることや、成膜室１０７で６軸のアライメント動作を行うことが可能となる。

（搬送部）
ロードロック室１０２は、固定子群１０３と、ドア１３１とを有する。ロードロック室１０２は、ゲートバルブ１４１Ａを介して搬送路１０４と接続されている。ドア１３１を開放し、不図示の搬送装置により基板Ｗをロードロック室１０２の室内に搬送し、ロードロック室１０２の室内で待機している可動子１０１の静電チャック３０１に基板Ｗを吸着させる。ロードロック室１０２には、可動子１０１の磁性体部２０１Ａおよび２０１Ｂと対向可能な位置に、固定子群１０３ＡがＸ方向に延在して配置されている。なお、図１においてロードロック室１０２は搬送路１０４に対してＸ方向に配置されているが、Ｙ方向に配置されていても構わない。可動子１０１はドア１３１が閉鎖されたのちに、固定子群１０３との間に発生する電磁力により、Ｘ方向に搬送される。また、可動子１０１は、ゲートバルブ１４１Ａを開放することにより、搬送路１０４へ進入することが可能になる。

搬送路１０４は、固定子群１０３を有し、その長手方向がＸ方向に沿っている。すなわち搬送路１０４は第１方向であるＸ方向に延在している。固定子群１０３は、第１固定子群と第２固定子群と、を有する。第１固定子群である固定子群１０３Ａは、Ｘ方向に所定の間隔を空けて配置された複数の第１コイルを有し、可動子１０１の第１磁性体部である磁性体部２０１Ａおよび２０１Ｂと対向可能な位置に配置されている。図１において第１固定子群である固定子群１０３Ａは、Ｙ方向に所定の間隔を空けた２つの固定子よりなる。固定子群は１０３Ａの固定子の数は２つに限られず、可動子１０１の磁性体部の数に応じて、１つであっても３つ以上であってもよい。第２固定子群である固定子群１０３Ｂは、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置された複数の第２コイルを有し、可動子１０１の第２磁性体部である磁性体部２０１Ｃおよび２０１Ｄと対向可能な位置に配置されている。図１において第２固定子群である固定子群１０３Ｂは２つあり、その各々がＸ方向に所定の間隔を空けた２つの固定子よりなる。固定子群１０３Ｂの固定子の数は２つに限られず、可動子１０１の磁性体部の数に応じて、１つであっても３つ以上であってもよい。複数の第１コイルおよび複数の第２コイルはそれぞれコアを有していてもよい。なお、本明細書においてコイルを電機子と表現することもある。固定子群１０３は、複数のコイルに電流が印加されることにより、固定子群１０３が延在する方向（コイルが配置された方向）に可動子１０１を搬送する力を印加する。また、固定子群１０３は、可動子１０１が固定子群１０３に対しＺ方向に浮上する力を印加する。また、固定子群はそれぞれ複数のリニアエンコーダで形成される位置姿勢センサ群４０１を有する。リニアエンコーダは、可動子１０１に設けられた不図示のリニアスケールを読み取ることにより、可動子１０１のリニアエンコーダに対する相対的な位置を検出する。

図１のように搬送路１０４ではＸ方向に延在する固定子群１０３Ａと、Ｙ方向に延在する固定子群１０３Ｂと、が交わる箇所（交点）がある。可動子１０１がＸ方向に搬送される途中に、その交点に達すると、固定子群１０３Ｂと磁性体部２０１Ｃ、固定子群１０３Ｂと磁性体部２０１Ｄが、それぞれ電磁力を及ぼしあうようになる。すると可動子１０１はＸ方向のみならずＹ方向に移動することも可能となる。

成膜室１０７は、可動子１０１が搬送する基板Ｗの成膜面（成膜領域）に対し、成膜を行う。また成膜の前には、基板ＷとマスクＭのアライメントが行われる。成膜室１０７は固定子群１０３Ｂと、蒸着源１１１を有する。成膜室１０７は、ゲートバルブ１４１Ｆ，１４１Ｇを介して搬送路１０４と接続されている。蒸着源は、蒸着材料を収容する坩堝、熱源、シャッタ等から構成される。なお、成膜の方式は蒸着に限定されず、蒸着源を金属ターゲットに変えたスパッタリングであってもよい。成膜室１０７は、図１において２つの固定子群１０３Ｂを有し、２つの可動子１０１を配置することが可能である。成膜室内に仕切り等を特段に設ける必要はないが、図１中の右部分を第１処理部１０７Ｒ、左部分を第２処理部１０７Ｌと呼ぶ。第１処理部１０７Ｒと第２処理部１０７Ｌは同等の機能を有する。第１処理部１０７Ｒ、第２処理部１０７Ｌともに成膜が可能であり、第１処理部１０７Ｒ、第２処理部１０７Ｌともに基板ＷとマスクＭのアライメントが可能である。

図４は成膜室の第２処理部１０７ＬをＹ方向から見た模式的断面図である。なお、図４では省略しているが、第１処理部１０７Ｒも同様の構成である。第２処理部１０７Ｌは、真空容器１０５を有する。図４において、真空容器１０５の中には、可動子１０１、蒸着源１１１、ブラケット３２３、アクチュエータ３２５および架台３２１の一部が設けられている。第２処理部１０７ＬはマスクＭが載置可能な架台３２１と、架台３２１に設けられたアクチュエータ３２５により移動可能な蒸着源１１１を有する。蒸着源１１１は図４のＺ方向のみならず、Ｙ方向およびＸ方向にも移動可能である。Ｘ方向に移動することにより、第１処理部１０７Ｒへも移動可能である。

架台３２１にはブラケット３２３が設けられている。ブラケット３２３は、可動子１０１の動作範囲を規制可能であり、成膜中に固定子群１０３Ｂの電源の供給が停止した場合などに可動子１０１を受け止めることができる。ブラケット３２３には複数のセンサで形成される不図示の第２位置姿勢センサ群が設けられており、第２位置姿勢センサ群により、可動子１０１のセンサターゲット３１１までの距離やそのパターンを読み取ることができる。可動子１０１のセンサターゲット３１１までの距離やそのパターンを読み取ることで、可動子１０１の位置や姿勢を検出し、その検出結果を統合コントローラ４１０に送信する。

マスク供給室１０９は、ゲートバルブ１４１Ｂを介して搬送路１０４と接続されている。マスク供給室１０９には未使用のマスクＭが保管される。マスク供給室１０９と成膜室１０７は、Ｙ方向に沿った直線状に配置されている。すなわち、マスク供給室１０９は搬送路１０４を介して、成膜室１０７と対向して配置されている。マスク供給室１０９と成膜室１０７を対向して配置させることにより、可動子１０１の総移動距離が短くなり、成膜プロセスを短時間にすることができる。ただし、マスク供給室１０９の配置はこれに限定されず、成膜室１０７とＸ方向に並んで配置されても構わない。

図５はマスク供給室をＹ方向から見た模式的断面図である。マスク供給室１０９は、固定子群１０３Ｂと、複数のマスクＭを積層可能なマスク置台３３１と、マスク置台３３１をＺ軸方向を上下に移動可能なマスク昇降部３３２と、を有する。マスク供給室１０９は、真空容器１０５を有する。図５において、真空容器１０５の中には、可動子１０１、４つのマスクＭ、マスク置台３３１およびマスク昇降部３３２の一部が設けられている。マスク供給室１０９では、マスク昇降台３３２が＋Ｚ方向に動くことにより、可動子１０１がＺ方向に移動可能な範囲にマスクブラケット３０８が移動する。そして、可動子１０１のマスクフック３０７とマスクブラケット３０８とを係合させることにより、可動子１０１が未使用のマスクＭが水平になるように保持できる。保管されているマスクＭの数が、０もしくは少なくなってきた際にはドア１１０Ａを開放させて、不図示の搬送装置によりマスクＭを搬送して、マスクＭを補充する。

マスク排出室１１９は、使用済みのマスクＭが保管される。その構成はマスク供給室１０９と同じであるため図面は省略する。複数回の成膜を行った後に、可動子１０１が成膜室１０７で使用した使用済みのマスクＭをマスク排出室１１９まで運ぶことにより、マスクＭを保管する。マスク排出室１１９と成膜室１０７は、Ｙ方向に沿って直線状に配置されている。すなわち、マスク排出室１１９は、搬送路１０４を介して成膜室１０７と対向して配置されている。マスク排出室１１９と成膜室１０７は対向して配置させることにより、可動子１０１の総移動距離が短くなり、成膜プロセスを短時間にすることができる。ただし、マスク排出室１１９の配置はこれに限定されず、成膜室１０７とＸ方向に並んで配置されても構わない。保管されたマスクＭの数が、マスク排出室１１９で保管できる数の上限にまで達すると、ドア１１９Ａを開放して、マスクＭが取り出される。なお、本実施形態ではマスク排出室１１９をマスク供給室１０９とは独立に設けたが、マスク供給室１０９がマスク排出室１１９の機能を担っても構わない。

図１において、成膜室１０７は、マスク供給室１０９およびマスク排出室１１９と対向して配置されている。これらの３つの装置を１つのユニットとし、複数のユニットをＸ方向に連続して配置させることにより、成膜システム１全体の配置面積を小さくすることが可能となる。図１では、成膜室１０７Ａ、マスク供給室１０９Ａおよびマスク排出室１１９Ａが１つのユニット（第１ユニット）を形成し、成膜室１０７Ｂ、マスク供給室１０９Ｂおよびマスク排出室１１９Ｂが１つのユニット（第２ユニット）を形成している。

（制御システム）
図６は成膜システム１の動作を制御する制御部である制御システム３の概略図である。制御システム３は、コイル電流制御部４０２、可動子制御部４０３、マスク供給室制御部４０６、マスク排出室制御部４０８、無線伝送部４０７、総合コントローラ４１０および成膜コントローラ４１１を有する。

総合コントローラ４１０は、成膜コントローラ４１１、マスク供給室制御部４０６、マスク排出室制御部４０８、可動子制御部４０３および無線伝送部４０７と相互に通信可能に接続されている。統合コントローラ４１０は、成膜コントローラ４１１からの指令に応じて可動子１０１の搬送、マスク供給室１０９およびマスク排出室１１９の動作を制御する。

統合コントローラ４１０はマスク供給室制御部４０６に対して指令を送って各マスク供給室１０９のマスク昇降部３３２の高さを制御することが出来る。可動子１０１は所望の高さに制御されたマスクＭと係合して搬送することができる。

統合コントローラ４１０はマスク排出室制御部４０８に対して指令を送って各マスク排出室１１９のマスク昇降部の高さを制御することができる。

可動子制御部４０３は、統合コントローラ４１０から送信される可動子１０１の目標位置と位置姿勢センサ群４０１から取得する可動子１０１の位置姿勢情報を基に、可動子１０１の位置および姿勢を制御するための電流値を計算する。統合コントローラ４１０は計算した電流値をコイル電流制御部４０２に指令する。コイル電流制御部４０２は指令された電流値に基づき固定子群１０３の電流量を制御する。固定子群１０３に印加された電流は可動子１０１と対向する磁性体部２０１と相互に電磁力を発生して可動子１０１の位置を所望の位置に制御する。

無線伝送部４０７は可動子１０１に搭載された各々の可動子制御部４０３と通信し、基板ＷとマスクＭの間のアライメント誤差情報やギャップ情報を収集して統合コントローラ４１０に通知する。統合コントローラ４１０は測定された誤差情報を基に新しい可動子１０１の目標位置を生成して可動子制御部４０３に通知する。

以上を繰り返し実行することで、基板ＷとマスクＭとの間のアライメント誤差を十分小さく抑制することが出来る。

（搬送方法）
続いて、成膜システム１を用いた基板の搬送方法を説明する。図７は第１実施形態の成膜システムを用いた基板への成膜過程（第１工程）を示すフローチャートであり、図８乃至図１１は成膜過程の各工程の概略図である。

まず、ロードロック室１０２には、搬送キャリアである第１可動子である可動子１０１Ａが待機している。ドア１３１が開放された後、不図示の搬送装置により基板Ｗ１がロードロック室１０２Ａの室内に搬送される。搬送された基板Ｗ１は、可動子１０１Ａの静電チャックにより可動子１０１Ａに吸着される。ドア１３１が閉鎖されたのちに、ゲートバルブ１４１Ａが開放される。総合コントローラ４１０の指令により、Ｘ方向に延在する固定子群１０３Ａの複数の第１コイルに電流を流し、可動子１０１Ａと固定子群１０３Ａとの間に発生する電磁力により、可動子１０１Ａは＋Ｘ方向に搬送され、搬送路１０４へ進入する（図８Ａ）。このとき可動子１０１Ａは固定子群１０３Ａに対して浮上していても、接していても構わない。

続いて、基板Ｗ１を保持した可動子１０１Ａは、搬送路１０４を＋Ｘ方向に進み、第１マスク供給室であるマスク供給室１０９Ａと対向する位置に移動する（Ｓ１１，図８Ｂ）。搬送路１０４はＸ方向に延在する固定子群１０３Ａ（第１固定子群）のみならず、Ｙ方向に延在する固定子群１０３Ｂ（第２固定子群）を有する。また、マスク供給室１０９はＹ方向に延在する固定子群１０３Ｂを有する。マスク供給室１０９Ａに対向する位置において、固定子群１０３Ａと固定子群１０３Ｂとは交差しており、可動子１０１Ａはこの交差する箇所において、Ｘ方向からＹ方向へ進行方向を転換することができる。図８Ｂに示すように、このときロードロック室１０２には、基板Ｗ２を保持した第２可動子である可動子１０１Ｂが待機していてもよい。

続いて、可動子１０１Ａは基板Ｗ１を保持したまま、－Ｙ方向に搬送され、マスク供給室１０９Ａに移動する。図５に示したマスク供給室のマスク昇降部３３２がマスク置台３３１を＋Ｚ方向に動かすことにより、マスクブラケット３０８が可動子１０１ＡのＺ方向に移動可能な範囲に移動する。そして、可動子１０１Ａのマスクフック３０７とマスクブラケット３０８とを係合させることにより、未使用のマスクＭ（第１マスク）を可動子１０１Ａが保持する（Ｓ１２、図９Ａ）。また、図９Ａに示すように、基板Ｗ２を保持した第２可動子１０１Ｂが＋Ｘ方向への移動を開始する。

続いて、可動子１０１Ａは、基板Ｗ１と未使用のマスクＭを保持したまま＋Ｙ方向へ搬送され、第１成膜室である成膜室１０７Ａに移動する。成膜室１０７Ａは搬送路１０４を挟んでマスク供給室１０９Ａと対向した位置に配置されている。そのため、可動子１０１Ａはマスク供給室１０９Ａから成膜室１０７Ａまでの移動を、固定子群１０３Ｂとの間に発生する電磁力のみで行うことが可能である。第１成膜室１０７Ａは、第１処理部１０７ＡＲと第２処理部１０７ＡＬとを有し、可動子１０１Ａは、まず、第１処理部１０７ＡＲに移動する（Ｓ１３、図９Ｂ）。また、図９Ｂに示すように、基板Ｗ２を保持した第２可動子１０１Ｂは、マスク供給室１０９ＡからマスクＭを供給されることを目的として、マスク供給室１０９Ａと対向する位置まで＋Ｘ方向へ移動する。

第１処理部１０７ＡＲでは、基板Ｗ１と未使用のマスクＭのアライメント作業が行われる。具体的には、まず、可動子１０１Ａは保持していたマスクＭを架台３２１に載置する。また、可動子１０１Ａは架台３２１およびマスクＭと非接触で浮上した状態にする。そして、可動子１０１Ａのアライメントスコープ３０３の画像データおよびギャップセンサ３０６の測定結果を収集した可動子コントローラ３０５が、アクチュエータ３０４に対して、駆動指令を出し、基板ＷのマスクＭに対するＺ方向の位置を制御する。また可動子１０１Ａは、ブラケット３２３に設けられた不図示の第２位置姿勢センサ群とセンサターゲット３１１の距離やパターンに応じて、統合コントローラ４１０を通じてその位置および姿勢が制御される（Ｓ１４）。

続いて第２可動子１０１Ｂが－Ｙ方向へ搬送され第１マスク供給室１０９に移動し、マスクＭ（第２マスク）を保持する（Ｓ１５、図１０Ａ）。可動子１０１Ｂが第１マスク供給室からマスクＭ（第２マスク）を供給される手順は、可動子１０１Ａが第１マスク供給室からマスクＭ（第１マスク）を供給される手順と同様である。

続いて、可動子１０１Ｂが基板Ｗ２および未使用のマスクＭを保持したまま、第１成膜室１０７Ａの第２処理部１０７ＡＬに移動する（Ｓ１６、図１０Ｂ）。可動子１０１Ｂはマスク供給室１０９Ａを＋Ｙ方向に移動し、搬送路１０４へ戻る。このときに作用する電磁力は、固定子群１０３Ｂと可動子１０１Ｂの磁性体部２０１Ｃおよび２０１Ｄである。続いて、可動子１０１Ｂは搬送路１０４を－Ｘ方向に移動し、成膜室１０７Ａの第２処理部１０７ＡＬと対向する位置まで移動する。このときに作用する電磁力は、固定子群１０３Ａと可動子１０１Ｂの磁性体部２０１Ａおよび２０１Ｂである。続いて、可動子１０１Ｂは搬送路１０４Ａを再び＋Ｙ方向に移動し、成膜室１０７Ａの第２処理部１０７ＡＬに移動する。この一連の動作において、可動子１０１Ｂは固定子群１０３Ａおよび１０３Ｂに対して浮上していても、接していても構わない。

続いて、第２処理部１０７ＡＬでは、可動子１０１Ｂが保持する基板Ｗ２と未使用のマスクＭのアライメント作業が行われる（Ｓ１７、図１１）。このアライメント作業はＳ１４の可動子１０１Ａに対する作業と同じ手順で行われる。

そして可動子１０１Ｂに対してアライメント作業が行われている最中に、可動子１０１Ａに対して成膜作業が行われる（Ｓ１８）。可動子１０１Ａに対する成膜作業は、可動子１０１Ａが架台３２１およびマスクＭから浮上した状態で行われる。このとき可動子１０１Ａに対しては成膜中にアライメント動作を継続して行うことが好ましい。可動子１０１Ａが成膜中もアライメント動作を繰り返すと、成膜中に基板ＷやマスクＭが温度変動などによりアライメントがずれる場合であっても、そのずれを補正することができるためである。このように一方の可動子がアライメント作業を行っているときに、他方の可動子の成膜作業を行うことができるため、一連の成膜プロセスを短時間で行うことが可能となる。続いて、蒸着源１１１が第１処理部１０７ＡＲから第２処理部１０７ＡＬへと－Ｘ方向に移動する。そして、第２処理部１０７ＡＬにおいて可動子１０１Ｂに対して成膜作業が行われる（Ｓ１９）。以上が第１工程である。なお、本実施形態において可動子１０１Ａが保持する基板への成膜（Ｓ１８）はＳ１７の工程の後に行ったが、Ｓ１４の工程が終わった後に成膜を開始しても構わない。

第１工程の成膜作業が終わった可動子１０１Ａは、マスクＭを再利用するか否かによってその後の動き方が異なる。マスクは所定の回数だけ成膜をすると洗浄等のため回収する必要があるためである。図１２は第１工程を終えた後の可動子の動きを説明する概略図である。

マスクＭを再利用する場合は、マスクＭを第１処理部１０７ＡＲの架台３２１に設置したまま可動子１０１Ａを搬送路１０４に戻す（図１２Ａ）。マスクＭを第１処理部１０７ＡＲに残すことにより、第２可動子の後に搬送路１０４に投入される不図示の第３可動子は、マスク供給室１０９Ａを経由することなく、成膜室１０７Ａに移動できる。そのため、成膜サイクルを早めることができる。搬送路１０４に戻った可動子１０１Ａは再び＋Ｘ方向への移動を開始し、第２マスク供給室であるマスク供給室１０９Ｂを目指すことになる。

マスクＭを再利用しない場合は、可動子１０１Ａは再びマスクＭを保持し、搬送路１０４に戻る（図１２Ｂ）。搬送路１０４に戻った可動子１０１Ａは、マスク排出室１１９Ａを目指し、－Ｘ方向および－Ｙ方向へ移動する。マスク排出室１１９Ａに使用済みのマスクＭを載置したあと、＋Ｙ方向および＋Ｘ方向に移し、第２マスク供給室１０９Ｂを目指すことになる。

なお、可動子１０１Ｂの成膜作業は、第１可動子が図１２Ａまたは図１２Ｂに示した動作を行った後でも良いし、行う前でも構わない。

成膜室１０７Ａでの成膜作業を終えた可動子１０１は、成膜室１０７とは異なる蒸着源を有する第２成膜室１０７Ｂで別の有機材料層が成膜される。このように成膜作業が複数回繰り返されることにより電子デバイスである物品が製造されることになる。

［第２実施形態］
図１３は第２実施形態の成膜システムを説明する概略図である。

第２実施形態も第１実施形態と同様に可動子１０１に永久磁石群が、固定子群１０３に電機子群が配置されている。電機子（コイル）はコアである強磁性体の周囲に銅線を配置したものを用いることにより、電機子群１０３と磁性体部２０１との間には電機子電流が無い場合でも大きな吸引力が働く。そのため重量の大きな可動子でも比較的小さい電力で搬送することが可能である。

図１３Ａの形態において、強磁性体である磁性体部５０３は固定子群１０３の無い領域に配置されている。このように磁性体部５０３を固定子群１０３の無い領域にも配置することで、可動子１０１に対する固定子群１０３の吸引力の変化が搬送経路上で小さくすることができる。そのためコギング力が小さくなり、搬送に必要なコイルのトルクを小さくすることができるのでより安定した搬送が可能である。

図１３Ｂの形態において、強磁性体である磁性体部５０４が固定子群１０３の交差部近傍に配置されている。また、磁性体部５０４の形状は図１３Ｂに示すように概略三角形の形状である。この形態において、可動子１０１が図中の位置にある場合のＸ方向に働く力の大きさについて説明する。この形態の場合、磁性体部２０１Ｄには固定子群１０３Ｂから＋Ｘ方向の大きな吸引力が働く。また、磁性体部２０１Ｄには磁性体部５０４の－Ｘ側の部分から－Ｘ方向の力が働く。そのため磁性体部２０１Ｄには固定子群１０３Ｂと磁性体部５０４のＸ方向の力が相殺される。よって磁性体部２１０Ｄに働く力は磁性体部５０４が無い場合に比べて小さくなる。

図１３Ｃは可動子１０１を一定速度で搬送する場合必要なＸ方向の力ＦｘとＹ方向の力Ｆｙ、Ｚ方向の力Ｆｚの大きさを模式的に表した図である。図１３Ｂの形態のように磁性体部５０４を固定子群１０３の近傍に配置することで磁性体部２０１Ｄに働く吸引力が相殺される。その結果、磁性体部２０１Ｄに働く力を小さくすることが出来るので、図１３Ｃに示したように、ＦｘおよびＦｙの大きさは磁性体部５０４が無い場合（７０１）に対して大幅に小さくすることが出来る（７０２）。

なお磁性体部５０４の形態は図１３Ｂに示した三角形の形状に限られない。例えば、長方形家の形状であっても厚みを段階的に変化させることで、三角形としたときと同様に吸引力の変化を小さくすることもできる。

このように磁性体部５０４の形状を変化させることでその搬送に必要はトルクを小さくすることが出来る。そのため成膜システム１の構成を簡素なものにすることが出来る。

（その他の実施形態）
上述の実施形態は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定されない。また、装置のハードウェア構成およびソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

例えば、第１実施形態において、可動子１０１が永久磁石群を、固定子群１０３が複数のコイルを有する電機子群をそれぞれ有するとしたが、この関係は逆であっても構わない。すなわち、可動子１０１が電機子群を、固定子群１０３が永久磁石群を、それぞれ有することが出来る。その場合は、可動子１０１にコイル電流制御部４０２を搭載する必要がある。

また、第１実施形態において、固定子群１０３が可動子１０１の磁性体部２０１の上部に位置したが、図１４に示すように固定子群１０３は磁性体部２０１の下部に位置しても構わない。この場合、固定子群１０３は、磁性体部２０１との間に斥力を生じさせる。そのため可動子１０１は、固定子群１０３と非接触の状態を維持したままＸ方向およびＹ方向に搬送される。この場合、固定子群１０３は内部に鉄心を有さないコアレス型のコイルを用いることが好ましい。なお、この固定子群１０３と磁性体部２０１との位置関係においても、可動子１０１が電機子群を、固定子群１０３が永久磁石群を、それぞれ有する形態としても構わない。

本発明は、基板等の成膜対象物に蒸着膜、特に有機膜を形成するために好適なものである。成膜装置は、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造において、基板または基板上に積層体が形成されているものの上に薄膜を堆積形成するために用いられる。より具体的には、成膜装置は、発光素子や光電変換素子、タッチパネルなどの電子デバイスの製造において好ましく用いられる。成膜装置は、例えば、有機ＥＬ（ＥｒｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの有機発光素子や、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子の製造に好ましく用いられる。電子デバイスとしては、発光素子を備えた表示装置（例えば有機ＥＬ表示装置）や照明装置（例えば有機ＥＬ照明装置）、光電変換素子を備えたセンサ（例えば有機ＣＭＯＳイメージセンサ）などが挙げられる。

上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムは、ネットワーク又は記録媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

Ｍ マスク
Ｗ 基板
１ 成膜システム
３ 制御システム
１０１ 可動子（搬送キャリア）
１０２ ロードロック室
１０３ 固定子群
１０４ 搬送路
１０５ 真空容器
１０７ 成膜室（成膜部）
１０９ マスク供給室（マスク供給部）
１１１ 蒸着源
１１９ マスク排出室（マスク排出部）
１３１ ドア
１４１ ゲートバルブ
２０１ 磁性体部
３０１ 静電チャック
３０２ 永久磁石プレート
３０３ アライメントスコープ
３０４ アクチュエータ
３０５ 可動子コントローラ
３０６ ギャップセンサ
３０７ マスクフック
３０８ マスクブラケット
３１０ ベース
３１１ センサターゲット
３２１ 架台
３２３ ブラケット
３２５ アクチュエータ
３３１ マスク置台
３３２ マスク昇降部
４０１ 位置姿勢センサ群
４０２ コイル電流制御部
４０３ 可動子制御部
４０６ マスク供給室制御部
４０７ 無線伝送部
４０８ マスク排出室制御部
４１０ 統合コントローラ
４１１ 成膜コントローラ
５０１ 第１永久磁石群
５０２ 第２永久磁石群
５０３ 磁性体部
５０４ 磁性体部

Claims (15)

1. 第１方向に延在する搬送路と、
   成膜領域を有する基板と、前記成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクと、を保持して前記搬送路内を移動する搬送キャリアと、
   前記搬送路に設けられ、前記第１方向および前記第１方向と交差する第２方向に前記搬送キャリアを移動させる搬送手段と、
   前記搬送路に沿って配置され、前記基板の成膜領域に成膜する成膜部と、
   前記搬送路に沿って配置され、前記マスクを前記搬送キャリアに供給するマスク供給部と、を備えることを特徴とする成膜システム。
2. 前記搬送キャリアは、前記基板を水平に保持して、前記搬送路内を前記第１方向および前記第２方向に移動する請求項１の成膜システム。
3. 前記成膜部と前記マスク供給部は、前記搬送路を挟んで対向して配置されている請求項１または２に記載の成膜システム。
4. 前記成膜システムはマスク排出部をさらに有し、前記マスク排出部は前記マスク供給室に隣接して、前記搬送路に沿って配置される請求項３に記載の成膜システム。
5. 前記搬送手段は、前記第１方向に所定の間隔を空けて配置された複数の第１コイルを有する第１固定子群と、前記第２方向に所定の間隔を空けて配置された複数の第２コイルを有する第２固定子群と、を有し、
   前記搬送キャリアは、前記第１固定子群と対向可能な位置に配置された第１磁性体部と、前記第２固定子群と対向可能な位置に配置された第２磁性体部と、を有し、
   前記搬送キャリアは、前記第１固定子群と前記第１磁性体部が作用する電磁力および前記第２固定子群と前記第２磁性体部が作用する電磁力によって、前記第１方向および前記第２方向に移動する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成膜システム。
6. 前記搬送キャリアは、前記第１固定子群と前記第１磁性体部が作用する電磁力および前記第２固定子群と前記第２磁性体部が作用する電磁力によって、前記第１固定子群および前記第２固定子群に対して浮上しながら前記第１方向および前記第２方向に移動する請求項５に記載の成膜システム。
7. 前記成膜部と前記マスク供給部は、前記第２固定子群を有する請求項５または６記載の成膜システム。
8. 前記成膜部は前記搬送キャリアを複数、配置することが可能である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の成膜システム。
9. 第１方向に延在する搬送路と、
   成膜領域を有する基板および／または前記成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクと、を保持して前記搬送路内を移動する搬送キャリアと、
   前記搬送路に設けられ、前記第１方向および前記第１方向と交差する第２方向に前記搬送キャリアを移動させる搬送手段と、
   前記搬送路に沿って配置され、前記基板の成膜領域に成膜する成膜部と、
   前記搬送路に沿って前記成膜部と対向して配置され、前記マスクを前記搬送キャリアに供給するマスク供給部と、を備えることを特徴とする成膜システム。
10. 第１方向に延在する搬送路と、成膜領域を有する基板と、前記成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクとを保持して前記搬送路内を移動する第１搬送キャリアと、前記搬送路に設けられ前記第１方向および前記第１方向と交差する第２方向に前記搬送キャリアを移動させる搬送手段と、前記搬送路に沿って配置され前記基板の成膜領域に成膜する成膜部と、前記搬送路に沿って配置され前記マスクを前記搬送キャリアに供給するマスク供給部と、制御部と、を備えた成膜システムの制御方法であって、
    前記制御部が、前記基板を保持した前記第１搬送キャリアを前記マスク供給部まで搬送する工程と、
    前記制御部が、前記マスク供給部で前記第１搬送キャリアに前記マスクを保持させる工程と、
    前記制御部が、前記基板と前記マスクを保持した前記第１搬送キャリアを前記成膜部まで搬送する工程と、
    前記制御部が、前記成膜部で前記マスクを介して前記第１搬送キャリアが保持する前記基板の成膜領域に成膜する工程と、
    を有することを特徴とする成膜システムの制御方法。
11. 前記成膜部で前記マスクを介して前記第１搬送キャリアが保持する前記基板の成膜領域に成膜する工程において、前記制御部が、前記第１搬送キャリアを前記成膜部の架台に対して浮上させる請求項１０に記載の成膜システムの制御方法。
12. 前記成膜システムは、成膜領域を有する基板と前記成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクとを保持して前記搬送路内を移動する第２搬送キャリアを有し、
    前記制御部が、前記基板を保持した前記第２搬送キャリアを前記マスク供給部まで搬送する工程と、
    前記制御部が、前記マスク供給部で前記第２搬送キャリアに前記マスクを保持させる工程と、
    前記制御部が、前記基板と前記マスクを保持した前記第２搬送キャリアを前記成膜部まで搬送する工程と、を有し、
    前記成膜部で前記マスクを介して前記第１搬送キャリアが保持する前記基板の成膜領域に成膜する工程において、前記制御部が、前記第２搬送キャリアに対し前記マスクと前記第２キャリアが保持する基板との位置のアライメントを行う請求項１０または１１に記載の成膜システムの制御方法。
13. 前記成膜システムは、成膜領域を有する基板と前記成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクとを保持して前記搬送路内を搬送可能な第３搬送キャリアを有し、
    前記成膜部で前記マスクを介して前記第１搬送キャリアが保持する前記基板の成膜領域に成膜する工程の後に、前記制御部が、前記第１搬送キャリアが保持する前記マスクを前記成膜部の架台に載置させてから、前記第１搬送キャリアを前記搬送路に移動させ、
    前記制御部が、前記第３搬送キャリアを、前記マスク供給部を経由させずに前記成膜室まで搬送させる工程を有する請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の成膜システムの制御方法。
14. 第１方向に延在する搬送路と、成膜領域を有する基板および／または前記成膜領域以外の非成膜領域を遮蔽するマスクと、を保持して前記搬送路内を移動する搬送キャリアと、前記搬送路に設けられ前記第１方向および前記第１方向と交差する第２方向に前記搬送キャリアを移動させる搬送手段と、前記搬送路に沿って配置され前記基板の成膜領域に成膜する成膜部と、前記搬送路に沿って前記成膜部と対向して配置され前記マスクを前記搬送キャリアに供給するマスク供給部と、制御部と、を備えた成膜システムの制御方法であって、
    前記制御部が、前記マスク供給部で前記第１搬送キャリアに前記マスクを保持させる工程と、
    前記制御部が、前記マスクを保持した前記第１搬送キャリアを前記成膜部まで搬送する工程と、
    前記制御部が、前記基板を保持した前記第１搬送キャリアを前記成膜部まで搬送する工程と、
    前記制御部が、前記成膜部で前記マスクを介して前記第１搬送キャリアが保持する前記基板の成膜領域に成膜する工程と、
    を有することを特徴とする成膜システムの制御方法。
15. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の成膜システムを用いて物品を製造する物品の製造方法であって、
    前記搬送キャリアにより前記基板を搬送する工程と、
    前記搬送キャリアにより搬送された前記基板に対して、前記成膜部で前記マスクを介して前記基板の成膜領域に成膜する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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