JP6227757B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関し、より詳しくは、シート状の基材を所定速度で走行させながら、マスク越しに成膜材料を供給して基材の片面に所定のパターンで連続して成膜するものに関する。

この種の成膜装置は例えば特許文献１で知られている。このものは、シート（帯）状の基材を走行する基材走行手段と、シート状の転写基板を環状に走行させる転写基板走行手段と、シート状の転写基板の部分に対して成膜材料を供給する成膜手段と、転写基板と部分的に密着して当該転写基板に対する成膜材料の供給範囲を制限するシート状のマスク材（シャドウマスク）をシート状の転写基板に同期させて走行するマスク材走行手段とを備える。そして、転写基板にマスク越しに成膜材料を供給して転写基板の片面に所定のパターンで連続して成膜したものをシート状の基材に転写することで、シート状の基材の片面に所定のパターンで連続して所定の膜を形成している。このものは、マスク越しに転写基板に所定の膜を成膜した後、これをシート状の基材に転写するため、工程の増加分だけ装置自体が大型化及び複雑化し、装置コスト高を招くだけでなく、転写基板が必要となって製造コスト高も招来する。

ところで、上記従来例のものでは、シート状の基材の部分とシート状の転写基板の部分とが上下に平行に位置し、シート状の基材に転写する箇所を含む転写領域にて、両部分間にはギャップが設けられているため、基材の部分に対する転写基板の位置合わせを行うために、アライメント機構が設けられている。この場合、アライメント機構は、転写箇所を挟むようにして配設された一対のガイドロールの幅方向の位置及び角度を調整することによって基材に対する転写基板の位置合わせを行っている。然し、このような方法では、シート状の転写基板若しくはシート状のマスク材に付与される張力が不均一になってシート状の転写基板やシート状のマスク材に歪が発生し、高精度で位置合わせできない虞がある。

特開２００３−１７３８７０号公報

そこで、本発明は、以上の点に鑑み、シート状の基材を所定速度で走行させながら、マスク越しに成膜材料を供給して基材の片面に所定のパターンで連続して成膜するときに、シート状の基材の部分とシート状の転写基板の部分とを高精度で位置合わせすることができ、しかも、装置コスト及びランニングコストを削減することができる成膜装置及び成膜方法を提供することをその課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の成膜装置は、真空処理室内に、シート状の基材を所定速度で走行する基材走行手段と、一方向に走行されるシート状の基材の部分に対して成膜材料を供給する成膜手段と、シート状の基材に対する成膜材料の供給範囲を制限するシート状のマスク材を走行するマスク材走行手段とを備え、成膜手段からシート状の基材に向かう方向を上として、マスク材走行手段は、一方向に走行されるシート状の基材の部分に対してその下側に位置するシート状のマスク材の部分を平行に走行させる平行走行領域形成部と、シート状の基材に同期させてシート状のマスク材を走行させる駆動部とを有し、平行走行領域形成部と駆動部とが単一の架台に設置されることを特徴とする。

本発明によれば、一方向に走行されるシート状の基材の部分に対してシート状のマスク材の部分を平行に走行させながら、成膜源から直接成膜材料を供給してシート状のマスク材越しに成膜するため、上記従来例の如く、一旦他の基材に転写する機構等が不要になって装置コスト及びランニングコストを削減することができる。また、シート状のマスク材を走行する要素を単一の架台に設置してユニット化し、架台自体を移動させてシート状のマスク材の部分をシート状の基材の部分に対して位置合わせする構成を採用したため、シート状の基材の部分に対するシート状のマスク材の部分の位置合わせを行う際に、一定の張力が加わったシート状のマスク材の走行状態が変化するものではなく、シート状のマスク材、ひいては、そのマスクパターンに強制的な歪が発生することはない。従って、シート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とを高精度で位置合わせした状態で精密なパターンでシート状の基材に連続して成膜を行うことができる。なお、上記の如く、シート状のマスク材を走行する要素を単一の架台に設置してユニット化し、シート状のマスク材を予めセットしたものを複数用意しておくことが好ましい。これによれば、使用中のものをメンテナンス（シート状のマスク材の交換やクリーニング等）する必要が生じた場合、例えばクリーニング済のシート状のマスク材がセットされた他のものを成膜装置にセットし、可及的速やかにシート状の基材への成膜を再開できる。

本発明においては、前記シート状の基材または前記シート状のマスク材を走行する速度を検出する速度検出手段と、前記シート状の基材の部分が一方向に走行される方向をＸ軸方向とし、前記シート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とが上下に位置する領域にて、前記シート状の基材に対する前記シート状のマスク材のＸ軸方向の相対変位量を検出する第１の検出手段とを備え、前記シート状の基材と前記シート状のマスク材のうちいずれか一方を、その他方の前記速度検出手段の検出値に一致させて両者を同期させ、第１の検出手段の検出値に応じて前記基材走行手段及び前記駆動部のいずれか一方を制御してシート状の基材に対するシート状のマスク材の位置を補正するように構成することが好ましい。

また、本発明においては、前記シート状の基材の部分が一方向に走行される方向をＸ軸方向、これに直交する方向をＹ軸方向、上下方向としてのＺ軸回りの回転方向をθｚ方向とし、前記架台はＹ−θｚステージ上に設置され、前記シート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とが上下に位置する領域にて、シート状の基材に対するシート状のマスク材のＹ軸方向の相対変位量またはシート状の基材の走行方向とシート状のマスク材の走行方向とのなす角度を検出する第２の検出手段を備え、第２の検出手段の検出値に応じて、Ｙ−θｚステージにより架台のＹ軸方向への移動及びθ方向への回転の少なくとも一方を行ってシート状の基材に対するシート状のマスク材の位置を補正するように構成することが好ましい。

更に、本発明において、マスク走行手段が、一方向に走行されるシート状の基材の部分に対して上下方向に所定間隔を持ってシート状のマスク材の部分を平行に走行する場合には、前記Ｙ−θｚステージに、当該Ｙ−θｚステージを上下動する駆動手段を備え、前記シート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とが上下に位置する領域にて、シート状の基材とシート状のマスク材との上下方向の間隙を検出する第３の検出手段を備え、第３の検出手段の検出値に応じて駆動手段によりＹ−θｚステージを上下動させてシート状の基材に対するシート状のマスク材の高さ位置を補正するように構成することが好ましい。

他方で、前記成膜手段の上方領域にて、このシート状の基材の部分をシート状のマスク材の部分に向けて押圧し、シート状の基材とシート状のマスク材とを互いに接触させる押圧手段を更に備えるように構成することもできる。

なお、本発明においては、メンテナンス性等を考慮して、前記マスク材走行手段を前記真空処理室内と真空処理室外との間でＹ軸方向に移動自在とする移動手段を備えることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、上記成膜装置を用いシート状の基材に成膜する本発明の成膜方法は、シート状の基材とシート状のマスクとをＸ軸方向に所定間隔でアライメントマークが夫々列設されたもの、第１及び第２の両検出手段を夫々撮像手段として、撮像手段でシート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とのアライメントアークを撮像し、この撮像した画像を解析して、シート状の基材に対するシート状のマスク材のＸ軸方向の相対変位量（△Ｘ）と、シート状の基材に対するシート状のマスク材のＹ軸方向の相対変位量（△Ｙ）及びシート状の基材の走行方向とシート状のマスク材の走行方向とのなす角度（△θｚ）の少なくとも一方を夫々検出し、検出した相対変位量（△Ｘ）に基づいて基材走行手段及び前記駆動部のいずれか一方に対してシート状の基材またはシート状のマスクの走行速度の増速量または減速量を指令し、これに同期させて、検出した相対変位量（△Ｙ）及び角度（△θｚ）の少なくとも一方に基づいてＹ−θｚステージに対して架台のＹ軸方向への移動及びθ方向への回転の少なくとも一方の移動量を指令してシート状の基材に対するシート状のマスク材の走行速度と位置とを補正することを特徴とする。

これによれば、シート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とを高精度で位置合わせした状態で、所定速度で走行させるシート状の基材に対してマスク越しに成膜材料を供給して基材の片面に所定のパターンで連続して成膜することができる。

ところで、マスク走行手段により一方向に走行されるシート状の基材の部分に対して上下方向に所定間隔を持ってシート状のマスク材の部分を平行に走行させ、当該領域にて成膜する場合、シート状の基材の部分に対してシート状のマスク材の部分が若干傾き、両者間に比較的に隙間が広い領域が生じていると、当該領域でマスクボケが生じ、高精度に成膜できない。

本発明においては、マスク走行手段が互いに平行に走行するシート状のマスク材の部分をシート状の基材に対して傾ける傾動手段を更に有するような場合、第３の検出手段をＸ軸方向に所定間隔で複数列設されたものとし、第３の検出手段で夫々検出したシート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とのＺ軸方向の間隔からシート状の基材に対するシート状のマスク材の傾きを検出し、検出した傾きに基づいてシート状の基材に対するシート状のマスク材の傾動量を傾動手段に指令して上記傾きを補正し、傾きの補正後に上記走行速度と位置とを補正することが好ましい。これにより、マスクボケを生じることなく、高精度で基材の片面に所定のパターンで連続して成膜することができる。

他方で、前記撮像手段で撮像した画像を解析してＸ軸方向の相対変位量（△Ｘ）と、Ｙ軸方向の相対変位量（△Ｙ）及び角度（△θｚ）の少なくとも一方を夫々検出した後、第３の検出手段で夫々検出したシート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とのＺ軸方向の間隔からシート状の基材に対するシート状のマスク材の傾きを検出し、この検出した傾きに基づいてシート状の基材に対するシート状のマスク材の傾動量を傾動手段に指令して上記傾きを補正すると共に、傾き補正に伴うシート状の基材に対するシート状のマスク材のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動誤差を算出し、相対変位量（△Ｘ）とＹ軸方向の相対変位量（△Ｙ）及び角度（△θｚ）の少なくとも一方とに上記移動誤差を加えて、基材走行手段及び前記駆動部のいずれか一方に対してシート状の基材またはシート状のマスクの走行速度の変化量を指令し、これに同期させて、架台のＹ軸方向への移動及びθ方向への回転の少なくとも一方の移動量を指令してシート状の基材に対するシート状のマスク材の走行速度と位置とを補正することができる。これによれば、可及的速やかにシート状の基材に対するシート状のマスク材の位置を補正することができてよい。

本発明の実施形態の成膜装置の構成を示す模式斜視図。 図１に示す成膜装置の模式断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、シート状のマスク材に対するシート状の基材の位置ずれを説明する図。 シート状のマスク材に対するシート状の基材の位置合わせを説明する図。 本発明の変形例に係る成膜装置の要部を拡大して示す断面図。 本発明の他の変形例に係る成膜装置の要部を拡大して示す断面図。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の更に他の変形例に係る成膜装置の要部を拡大して示す正面図及び側面図。

以下、図面を参照して、成膜手段を抵抗ボードとし、シートの基材Ｓｗを所定速度で走行させながらマスクＳｍ越しに所定の薄膜を連続して成膜する場合を例に本発明の成膜装置の実施形態を説明する。以下においては、成膜室１ａ内でシート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１が一方向に移送される方向をＸ軸方向（図２中の左右方向）、同一平面内でこれに直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向（図２中の上下方向）、Ｚ軸回りの回転方向をθｚ方向とし、また、Ｘ軸方向及びＺ軸方向における上、下、左、右といった方向を示す用語は図２を基準とする。

図１及び図２を参照して、ＤＭは、本発明の実施形態の成膜装置である。成膜装置ＤＭは、図示省略の真空ポンプが接続されて所定圧力に真空引きされる真空処理室１を備え、真空処理室１は、シート状の基材Ｓｗに対して成膜処理を施す成膜室１ａと、成膜室１ａのＸ軸方向の左右に夫々連設された上流側補助室１ｂと、下流側補助室１ｃとで構成されている。

上流側補助室１ｂには、シート状の基材Ｓｗを巻回した状態で保持し、モータＤＭ１で回転駆動される繰出ローラ２１と、繰出ローラ２１から繰り出されたシート状の基材Ｓｗが巻き掛けられて成膜室１ａの上部空間へと案内する上流側ガイドローラ２２及び下流側ガイドローラ２３とが設けられている。また、上流側補助室１ｂには、上流側ガイドローラ２２と下流側ガイドローラ２３との間に位置してＺ軸方向に移動自在なダンサーローラ２４が設けられている。ダンサーローラ２４の回転軸２４ａには、この回転軸２４ａを上方に向けて付勢するばね２４ｂが付設され、成膜室１ａ内を挿通するシート状の基材Ｓｗの張力を所定値に保持するようにしている。なお、シート状の基材Ｓｗの張力を所定値に保持する構成はこれに限定されるものではなく、公知のアクチュエータによりシート状の基材Ｓｗの張力を可変としてもよい。また、下流側ガイドローラ２３には、その回転速度を検出する速度検出手段としてのセンサ２５が付設され、回転速度に基づいて成膜室１ａへと送られるシート状の基材Ｓｗの送り速度を検出できるようにしている。

下流側補助室１ｃには、成膜室１ａを通して成膜処理されたシート状の基材Ｓｗを巻き取って回収する巻取ローラ３１と、成膜室１ａから巻取ローラ３１へとシート状の基材Ｓｗを案内するガイドローラ３２とが設けられている。そして、上流側補助室１ｂ内の下流側ガイドローラ２３と下流側補助室１ｃ内のガイドローラ３２とにより、シート状の基材Ｓｗが成膜室１ａの上部空間をＸ軸方向に水平に移送され、その下面が成膜面となる。本実施形態においては、上述の各要素２１〜２４及び３１，３２がシート状の基材Ｓｗを所定速度で走行する基材走行手段を構成する。

成膜室１ａには、この成膜室１ａ内を移送されるシート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１に対して、シート状の基材Ｓｗに対する成膜材料の供給範囲を制限するシート状のマスク材Ｓｍを走行するマスク材走行手段４が設けられている。マスク材走行手段４は、矩形の基板部４１ａと基板部４１ａの四隅に夫々立設した４本の板状の支持部４１ｂとで構成される単一の架台４１を備える。架台４１の支持部４１ｂのＹ軸方向に向かい合う面には、上下方向に所定間隔で２本のローラ４２ａ〜４２ｄが夫々軸支されている。また、左下側に位置するローラ４２ｄの回転軸はモータＤＭ２に接続されている。そして、シート状のマスク材Ｓｍが無端状に各ローラ４２ａ〜４２ｄに巻き掛けられ、モータＤＭ２の回転駆動によりシート状のマスク材Ｓｍが走行する。本実施形態においては、Ｘ軸方向に所定間隔を置いて配置される左上側のローラ４２ａと右上側のローラ４２ｂとが、成膜室１ａ内を水平に移送されるシート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１に対してシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１を上下方向に所定間隔を持って水平に走行させる平行走行領域形成部を構成し、左下側に位置するモータＤＭ２付きのローラ４２ｄが、シート状の基材Ｓｗに同期させてシート状のマスク材Ｓｍを走行させる駆動部を構成する。

具体的には、センサ２５での検知値に応じたシート状の基材Ｓｗの送り速度から、モータＤＭ２の回転速度を算出し、シート状の基材Ｓｗの送り速度がシート状のマスク材Ｓｍの送り速度と同等になるように制御される。なお、シート状のマスク材Ｓｍとしては、シート状の基材Ｓｗに成膜しようとするパターンに応じた孔またはスリットがマスクパターンとして形成されたものが用いられる。また、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとの幅方向（Ｙ軸方向）の両端には、同一Ｘ軸上に位置させて、シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの相対変位量△Ｘ，△Ｙ及び△θｚを検出するためのアライメントマークＡｍ１，Ａｍ２がＹ軸方向に所定間隔（例えば、５〜１０ｍｍの範囲）で夫々形成されている（図３参照）。シート状の基材ＳｗのアライメントマークＡｍ１としては、例えば、平面視円形で所定径を有する透孔で構成される一方、シート状のマスク材ＳｗのアライメントマークＡｍ２としては、アライメントマークＡｍ１より小径の透孔等で構成され、例えば、両アライメントマークＡｍ１，Ａｍ２の中心が一致するようにアライメントされる。また、シート状の基材Ｓｗに対する成膜処理の管理等のため、成膜の開始位置や終了位置を特定できるように、シート状の基材Ｓｗの幅方向（Ｙ軸方向）の両端には、アライメントマークＡｍ１，Ａｍ２とは区別して、検出開始点や検出終了点を指示するマークＳｐ，Ｅｐが形成されている。この場合、マークＳｐ，Ｅｐは、アライメントマークＡｍ１，Ａｍ２より大径の透孔や平面視三角形の透孔等で形成することができる。なお、アライメントマークＡｍ１，Ａｍ２は、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとの幅方向（Ｙ軸方向）の一端にのみ形成しておき、シート状の基材Ｓｗに対してシート状のマスク材Ｓｍを位置合わせすることもできる。

また、成膜室１ａには、架台４１を支持するＹ−θｚステージ５が設けられ、Ｙ−θｚステージ５には、上下動自在な直動アクチュエータ６が付設されている。Ｙ−θｚステージ５としては、架台４１のＹ軸方向への移動及び、架台４１のθｚ方向への回転を行い得る公知の構造のもの、また、直動アクチュエータ６としては架台４１をＹ−θｚステージごと上下動し得る公知の構造のものが利用できるためここでは詳細な説明は省略する。更に、成膜室１ａの下面にはＹ軸方向に延びるレール部材７１が設けられ、レール部材７１に沿って走行可能な台車７２が設けられ、台車７２上に、直動アクチュエータ６を介してＹ−θｚステージ５及び架台４１が設置されている。この場合、成膜室１ａを画成する壁面には図示省略の開閉扉が設けられ、マスク材走行手段４を成膜室１ａに進退自在としている。本実施形態では、レール部材７１と台車７２とがマスク材走行手段４を成膜室１ａ内と成膜室１ａ外との間でＹ軸方向に移動自在とする移動手段を構成する。

更に、成膜室１ａを画成する上壁面１１には、Ｙ軸方向に所定間隔を存して２個の覗き窓１２が設けられている。覗き窓１２の上方には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段８１，８２が配置されている。この場合、撮像手段８１，８２は、シート状の基材Ｓｗの幅方向（Ｙ軸方向）両端で成膜室１ａ内を水平に移送されるシート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１に対するシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１の相対位置やアライメントマークＡｍ１，Ａｍ２を撮像するようになっている。本実施形態においては、両撮像手段８１，８２が、シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材ＳｍのＹ軸方向の相対変位量△Ｙまたはシート状の基材Ｓｗの走行方向とシート状のマスク材Ｓｍの走行方向とのなす角度△θｚを検出する第２の検出手段を構成すると共に、両撮像手段８１，８２が、シート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１とシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１とが上下に位置する領域にて、シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材ＳｍのＸ軸方向の相対変位量△Ｘを検出する第１の検出手段を兼用する。そして、撮像手段８１，８２で撮像した画像を公知の画像解析手段で解析し、この解析した値（検出値）に応じてＹ−θｚステージ５を適宜移動または回転させてシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの位置が補正される。

具体的には、図３（ａ）に例示するように、シート状の基材Ｓｗ１に対してシート状のマスク材ＳｍのＹ軸方向一方に変位している場合、撮像手段８１，８２で撮像した画像を公知の画像解析手段で解析して変位量△Ｙを算出し、これに応じてＹ−θｚステージ５をＹ軸方向一方に移動させて補正する。他方で、図３（ｂ）に例示するように、シート状の基材Ｓｗに対してシート状のマスク材Ｓｍが蛇行している場合、撮像手段８１，８２で撮像した画像を公知の画像解析手段で解析して、シート状の基材Ｓｗの走行方向とシート状のマスク材Ｓｍの走行方向とのなす角度（Ｘ−Ｙ平面におけるシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの傾き）△θｚを算出し、これに応じてＹ−θｚステージ５をθｚ軸方向に適宜移動させることでＹ−θｚステージ５をＺ軸回りに回転させて補正する。それに加えて、撮像手段８１，８２で撮像した画像を同様に解析し、この解析した値（検出値）に応じてモータＤＭ１またはモータＤＭ２の回転数を増加または減少させて、両アライメントマークＡｍ１，Ａｍ２がＺ軸方向で上下に重なるようにシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの位置が補正され、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとが同期して走行される。

成膜室１ａを画成するＹ軸方向の側壁面にもまた、図示省略の覗き窓が設けられ、覗き窓の側方には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段８３が配置されている。本実施形態では、撮像手段８３が、シート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１とシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１とが上下に位置する領域にて、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとの上下方向の間隙を検出する第３の検出手段を構成する。そして、撮像手段８３で撮像した画像を公知の画像解析手段で解析し、この解析した値（検出値）に応じて直動アクチュエータ６を適宜上下動させてシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの高さ位置が補正される。シート状の基材Ｓｗの送り速度とシート状のマスク材Ｓｍの送り速度とを一致させる制御や、成膜室１ａ内を水平に移送されるシート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１に対するシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１のＸ軸方向及びＹ軸方向の相対位置の補正及び、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとの上下方向の間隙の補正は、成膜中、常時行うことができる。これにより、シート状の基材Ｓｗに対してシート状のマスク材Ｓｍが高精度で位置合わせされ、精密なパターンの成膜を行うことができると共に、上下方向の間隙が広がり過ぎて基材Ｓｗに成膜した薄膜にマスクボケが生じることを防止できる。

成膜室１ａには、架台４１の支持部４１ｂ内側の空間でシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１の下方に位置する部分には成膜手段９が配置されている。成膜手段９は、シート状の基材Ｓｗに成膜しようする薄膜の組成に応じて選択させる成膜材料（図示せず）が収納され、この成膜材料を抵抗加熱により蒸発させる抵抗ボード９１と、抵抗ボード９１が格納されるボックス９２とを備え、成膜室１ａを画成するＹ軸方向の側壁面で支持されている。この場合、ボックス９２を成膜室１ａに進退自在に構成し、蒸発材料の補充やメンテナンスを容易にできるようにしてもよい。なお、成膜材料を抵抗ボード９１に予めセットしたボックス９２を複数用意してしておき、使用中のものをメンテナンスする必要が生じた場合、他のボックス９２をセットして可及的にシート状の基材Ｓｗへの成膜を再開できるようにしてもよい。

上記成膜装置ＤＭは、その全体的な動作を制御するパーソナルコンピュータやシーケンサー等からなる制御手段Ｃｕを備え、制御手段Ｃｕは、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとの同期した走行や、撮像手段８１，８２，８３で撮像した画像データの入力に基づく補正量の算出やＹ−θｚステージ５によるシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの位置の補正等を行う。以下に、図４も参照して、上述の成膜装置ＤＭを用いた成膜方法の一例を説明する。

上流側補助室１ｂにて、繰出ローラ２１にシート状の基材Ｓｗを保持させ、シート状の基材Ｓｗの先端を上流側ガイドローラ２２、下流側ガイドローラ２３及びダンサーローラ２４を介して、予めマスク材走行手段４がセットされた成膜室１ａの上部空間を通し、更にガイドローラ３２を介して巻取ローラ３１に巻き掛ける。このとき、シート状のマスク材Ｓｍを手動等で移動させてアライメントマークＡｍ１，Ａｍ２をＺ軸方向に略一致するようにしておく。そして、成膜室１ａ、上流側補助室１ｂ及び下流側補助室１ｃを所定圧力まで真空引きされると、モータＤＭ１、ＤＭ２を回転駆動し、繰出ローラ２１からのシート状の基材Ｓｗを走行させると共に、これに同期させてシート状のマスク材Ｓｍを走行させる。このとき、センサ２５での検知値に応じたシート状の基材Ｓｗの送り速度から、モータＤＭ２の回転速度を算出し、シート状の基材Ｓｗの送り速度がシート状のマスク材Ｓｍの送り速度と同等になるように制御して単時間当たり同じ長さ（走行量）だけシート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとが走行される。

次に、図４中、上側に位置するシート状の基材Ｓｗ及びシート状のマスク材ＳｍのアライメントマークをＡｍ１ｕ，Ａｍ２ｕ、下側に位置するアライメントマークをＡｍ１ｄ，Ａｍ２ｄとし、撮像手段８２で検出開始点のマークＳｐが撮像されると、制御手段Ｃｕは、次に撮像した、シート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１とシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１とのアライメントアークＡｍ１ｕ，Ａｍ２ｕ，Ａｍ１ｄ，Ａｍ２ｄの画像を解析して、Ｘ軸方向の相対変位量△Ｘと、Ｙ軸方向の相対変位量△Ｙ及び角度△θｚの少なくとも一方を夫々検出する。具体的には、図４に示すように、１）撮像手段８２でアライメントマークＡｍ１ｕとＡｍ２ｕとを同時に撮像し、画像解析してＸ軸方向及びＹ軸方向の位置差を夫々検出すると共に、２）撮像手段８１でアライメントマークＡｍ１ｄとＡｍ２ｄとを同時に撮像し、画像解析してＸ軸方向及びＹ軸方向の位置差を夫々検出する。そして、上記１）及び２）で検出した上記位置差のＸ軸方向及びＹ方向の平均値を夫々算出し、シート状の基材Ｓｗの両アライメントアークＡｍ１ｕ，Ａｍ１ｄの間の中点Ａｍ１ｃと、シート状のマスク材Ｓｍの両アライメントアークＡｍ２ｕ，Ａｍ２ｄの間の中点Ａｍ２ｃにおける相対変位量△Ｘ及び△Ｙを求める。他方、上記位置差のＸ軸方向について上記１）と２）との差を算出し、それを撮像手段８１，８２間の距離で割ると、△θｚが算出される。そして、制御手段Ｃｕは、検出した相対変位量（△Ｘ）に基づいてモータＤＭ２の回転数の変化量（即ち、増速量または減速量）を算出して指令し、シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材ＳｍのＸ軸方向の位置を補正する。また、例えばＹ軸方向に変位している場合には、検出した相対変位量（△Ｙ）に基づいてＹ−θｚステージ５のＹ軸方向の移動量を指令し、例えばθｚ方向に変位している場合には、角度（△θｚ）に基づいてＹ−θｚステージ５のＺ軸回りに回転量を指令してシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの位置を補正する。

上記に併せて、制御手段Ｃｕは、撮像手段８３で撮像したシート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材ＳｍとのＺ軸方向の間隙の画像を解析して、シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材ＳｍのＺ軸方向の相対変位量（△Ｚ）を検出する。そして、検出した相対変位量（△Ｚ）に基づいて直動アクチュエータ６の上下方向の移動量を指令してシート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとの隙間（高さ位置）を補正する。

シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの走行速度と位置と高さ位置とが補正された後、制御手段Ｃｕは、例えば所定の周期でシート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１とシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１とのアライメントアークＡｍ１，Ａｍ２の撮像する毎に、相対変位量△Ｘと、相対変位量△Ｙ及び角度△θｚの少なくとも一方と、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとの隙間とを夫々検出し、所定の範囲から外れると、上記に従い、シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの位置と走行速度を補正する。

以上の実施形態によれば、シート状のマスク材Ｓｍを走行する、平行走行領域形成部及び駆動部としての各ローラ４２ａ〜４２ｄを単一の架台４１に設置してユニット化し、シート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１に対するシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１の位置合わせを行う場合には、架台４１自体を移動または回転させるため、一定の張力が加わったシート状のマスク材Ｓｍの走行状態が変化するものではなく、シート状のマスク材Ｓｍ、ひいてはそのマスクパターンに強制的な歪が発生することはない。従って、シート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１に対してシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１が上下方向に所定間隔を持って常時平行に走行されることと相俟って、精密なパターンでシート状の基材Ｓｗに成膜を行うことができる。しかも、架台４１が移動手段７１，７２上に設置されているため、真空処理室１から取り出してメンテナンス等を行う場合、その作業を容易にすすめることができる。なお、各ローラ４２ａ〜４２ｄを単一の架台４１に設置してユニット化し、シート状のマスク材Ｓｍを予めセットしたものを複数用意しておいてもよい。そして、使用中のものをメンテナンス（シート状のマスク材Ｓｍの交換やクリーニング等）する必要が生じた場合、例えばクリーニング済のシート状のマスク材Ｓｍがセットされた他のものを用いて可及的速やかにシート状の基材への成膜を再開できるようにしてもよい。

ところで、シート状の基材Ｓｗによっては、抵抗ボード９１にて成膜材料を抵抗加熱により蒸発させるときの輻射熱で熱膨張する場合がある。シート状の基材ＳｗがＸ軸方向に熱膨張している場合、上記の如く、単時間当たり同じ長さ（走行量）だけシート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとを走行させる制御を行っていても、シート状のマスク材Ｓｍに対してシート状の基材Ｓｗに遅れが生じることになる。このような場合、Ｙ−θｚステージ５をＸ軸方向にも移動できるように構成して熱膨張に伴う相対変位量△Ｘを補正することが考えられるが、これでは、Ｙ−θｚステージ５のＸ軸方向の移動量の範囲内でしか相対変位量△Ｘが補正できず、成膜処理しようとするシート状の基材Ｓｗが非常に長いことで、シート状の基材Ｓｗの遅れが累積してくると、シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｎの位置を補正することができない場合が生じる。それに対して、上記実施形態では、検出した相対変位量（△Ｘ）に基づいてモータＤＭ２の回転数の変化量（即ち、増速量または減速量）を算出して指令し、単時間当たり同じ走行量だけシート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとが走行させるときの走行量に相対変位量△Ｘを加算または減算するため、Ｘ軸方向の熱膨張によって生じるシート状の基材Ｓｗの遅れも補正でき、しかも、シート状の基材Ｓｗが非常に長いような場合でも永続的に補正することができる。更に、シート状の基材ＳｗのＹ軸方向に熱膨張している場合でも、上記の如く、変位量△Ｙや角度θｚを算出しているため、シート状の基材Ｓｗの熱膨張の影響を最小限に抑えるアライメントを行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、マスク材走行手段４から台車７２までを含めて真空処理室１に配置したものを例に説明したが、例えば、マスク材走行手段４とＹ−θｚステージ５のみを真空処理室１に配置する構成とし、成膜室１ａの容積が小さくなるようにしてもよい。また、上記実施形態では、シート状のマスク材Ｓｍを無端状に各ローラ４２ａ〜４２ｄに巻き掛けたものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、繰出ローラから巻取軸に巻き取るように構成することもできる。

また、上記実施形態では、成膜手段として抵抗ボードを用いて蒸着するものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、成膜手段は、スパッタリングカソードや、ＣＶＤ法により所定の薄膜を形成するための原料ガス供給手段としてもよい。更に、上記実施形態では、下流側ガイドローラ２３に速度検出手段としてのセンサ２５を設け、センサ２５での検出値に応じて、シート状の基材Ｓｗの送り速度がシート状のマスク材Ｓｍの送り速度と同等になるように制御するものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、シート状のマスク材Ｓｍの送り速度を検出し、この検出値に応じてモータＤＭ１を制御し、繰出ローラ２１から繰り出されたシート状の基材Ｓｗの送り速度を補正するようにしてもよい。この場合、モータＤＭ２の回転数を増加または減少させて、両アライメントマークＡｍ１，Ａｍ２がＺ軸方向で上下に重なるようにシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの位置が補正される。

更に、上記実施形態では、シート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１とシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１とが上下方向に所定間隔を持って平行に走行されるものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、シート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１とシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１とを接触させた状態で成膜するように構成することができる。例えば、図５に示す変形例に係る実施形態では、抵抗ボード９１が格納されるボックス９２に対向させてシート状の基材Ｓｗの上側にはキャンローラＣｒが設けられている。キャンローラＣｒには図示省略の直動アクチュエータが付設され、キャンローラＣｒをＺ軸方向に上下動自在としている。他方で、図６に示す他の変形例に係る実施形態では、抵抗ボード９１が格納されるボックス９２に対向させてシート状の基材Ｓｗの上側にＸ軸方向に所定間隔で２本の押圧ローラＲ１，Ｒ２が設けられている。各押圧ローラＲ１，Ｒ２には、図示省略の直動アクチュエータが付設され、各ローラＲ１，Ｒ２を連動してＺ軸方向に上下動自在としている。

また、上記実施形態では、シート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１とシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１とがＺ軸方向に所定間隔を持って平行に走行させる際に、Ｙ−θｚステージ５に付設した直動アクチュエータ６により各ローラ４２ａ〜４２ｄを一体にＺ軸方向に上下動させてＺ軸方向の間隔を補正するものを例に説明したが、変形例に係るマスク走行手段４０では、互いに平行に走行するシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１をシート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１に対して傾ける傾動手段６０を更に備えている。

上記実施形態と同一の部材または要素について同一の符号を用いて説明する図７を参照して、マスク走行手段４０では、台車７２上に設置したＹ−θｚステージ５にＺ軸方向に上下動する３個の直動アクチュエータ６０が所定間隔で設けられ、各直動アクチュエータ６０には、自由（球面）ジョイント６１を介して操作ロッド６２が夫々連結され、３本の操作ロッド６２で、各ローラ４２ａ〜４２ｄを夫々軸支するフレーム６４が支持されている。この場合、各直動アクチュエータ６０、ジョイント６１及び支持ロッド６２が本実施形態の傾動手段を構成する。また、成膜室１ａを画成するＹ軸方向の側壁面には第３の検出手段が設けられ、本実施形態では、ＣＣＤカメラ等の撮像手段８３ａ〜８３ｃがＸ軸方向に所定間隔で３個列設され、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍの部分とが上下に位置する領域にて、シート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとを複数箇所で撮像できるようになっている。

制御手段Ｃｕは、各撮像手段８３ａ〜８３ｃで夫々検出したシート状の基材Ｓｗの部分Ｓｗ１とシート状のマスク材Ｓｍの部分Ｓｍ１とのＺ軸方向の間隔からシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの傾きを検出し、検出した傾きに基づいてシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの傾動量を傾動手段としての直動アクチュエータ６０に指令して上記傾きを補正する。この場合、直動アクチュエータ６０によりシート状のマスク材Ｓｍの傾きを補正すると、アライメントマークＡｍ１，Ａｍ２をＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方向にずれることになるので、上記傾きの補正後に、上述の手順に従って、シート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍ走行速度と位置との補正が行われる。

他方で、可及的速やかにシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの位置を補正するために、上記実施形態の如く、撮像手段８１，８２で撮像した画像を解析してＸ軸方向の相対変位量△Ｘと、Ｙ軸方向の相対変位量△Ｙ及び角度△θｚの少なくとも一方を夫々検出した後に、第３の検出手段としての各撮像手段８３ａ〜８３ｃで夫々検出したＺ軸方向の間隔からシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの傾きを検出し、検出した傾きに基づいてシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材Ｓｍの傾動量を傾動手段としての直動アクチュエータ６０に指令して上記傾きを補正する。これと同時に、制御手段Ｃｕは、傾き補正に伴うシート状の基材Ｓｗに対するシート状のマスク材ＳｍのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動誤差を算出し、相対変位量△Ｘと、Ｙ軸方向の相対変位量△Ｙ及び角度△θｚの少なくとも一方とに上記移動誤差を算出する。そして、例えば、算出した相対変位量（△Ｚ±α）に基づいて直動アクチュエータ６の上下方向の移動量を指令してシート状の基材Ｓｗとシート状のマスク材Ｓｍとの隙間（高さ位置）が補正される。

ＤＭ…成膜装置、１…真空処理室、２１…繰出ローラ（基材走行手段）、２２，２３，３２…ガイドローラ（基材走行手段）、３１…巻取ローラ（基材走行手段）、ＤＭ１…モータ（基材走行手段）、４，４０…マスク走行手段、４１…架台、４２ａ，４２ｂ…ローラ（マスク材走行手段の平行領域形成部）、４２ｄ…モータ付きローラ（マスク材走行手段の駆動部）、５…Ｙ−θｚステージ、６…直動アクチュエータ（駆動手段）、６０…直動アクチュエータ（傾動手段）、６１…ジョイント、６２…支持ロッド、７１…台車（移動手段）、８１〜８３…撮像手段（第１〜第３の各検出手段）、９…成膜手段、Ｓｗ…シート状の基材、Ｓｗ１…シート状の基材の部分、Ｓｍ…シート状のマスク材、Ｓｍ１…シート状のマスク材の部分。

Claims (9)

1. 真空処理室内に、シート状の基材を所定速度で走行する基材走行手段と、一方向に走行されるシート状の基材の部分に対して成膜材料を供給する成膜手段と、シート状の基材に対する成膜材料の供給範囲を制限するシート状のマスク材を走行するマスク材走行手段とを備え、
   成膜手段からシート状の基材に向かう方向を上として、マスク材走行手段は、一方向に走行されるシート状の基材の部分に対してその下側に位置するシート状のマスク材の部分を平行に走行させる平行走行領域形成部と、シート状の基材に同期させてシート状のマスク材を走行させる駆動部とを有し、平行走行領域形成部と駆動部とが単一の架台に設置されることを特徴とする成膜装置。
2. 前記シート状の基材または前記シート状のマスク材を走行する速度を検出する速度検出手段と、前記シート状の基材の部分が一方向に走行される方向をＸ軸方向とし、前記シート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とが上下に位置する領域にて、前記シート状の基材に対する前記シート状のマスク材のＸ軸方向の相対変位量を検出する第１の検出手段とを備え、
   前記シート状の基材と前記シート状のマスク材のうちいずれか一方を、その他方の前記速度検出手段の検出値に一致させて両者を同期させ、第１の検出手段の検出値に応じて前記基材走行手段及び前記駆動部のいずれか一方を制御してシート状の基材に対するシート状のマスク材の位置を補正するように構成したことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記シート状の基材の部分が一方向に走行される方向をＸ軸方向、これに直交する方向をＹ軸方向、上下方向としてのＺ軸回りの回転方向をθｚ方向とし、
   前記架台はＹ−θｚステージ上に設置され、
   前記シート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とが上下に位置する領域にて、シート状の基材に対するシート状のマスク材のＹ軸方向の相対変位量またはシート状の基材の走行方向とシート状のマスク材の走行方向とのなす角度を検出する第２の検出手段を備え、第２の検出手段の検出値に応じて、Ｙ−θｚステージにより架台のＹ軸方向への移動及びθ方向への回転の少なくとも一方を行ってシート状の基材に対するシート状のマスク材の位置を補正するように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の成膜装置。
4. 請求項３記載の成膜装置であって、マスク走行手段が、一方向に走行されるシート状の基材の部分に対して上下方向に所定間隔を持ってシート状のマスク材の部分を平行に走行するものにおいて、
   前記Ｙ−θｚステージに、当該Ｙ−θｚステージを上下動する駆動手段を備え、前記シート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とが上下に位置する領域にて、シート状の基材とシート状のマスク材との上下方向の間隙を検出する第３の検出手段を備え、第３の検出手段の検出値に応じて駆動手段によりＹ−θｚステージを上下動させてシート状の基材に対するシート状のマスク材の高さ位置を補正するように構成したことを特徴とする成膜装置。
5. 前記成膜手段の上方領域にて、このシート状の基材の部分をシート状のマスク材の部分に向けて押圧し、シート状の基材とシート状のマスク材とを互いに接触させる押圧手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の成膜装置。
6. 前記マスク材走行手段を前記真空処理室内と真空処理室外との間でＹ軸方向に移動自在とする移動手段を備えることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の成膜装置。
7. 請求項３〜請求項６の何れか１項に記載の成膜装置を用いてシート状の基材に成膜する成膜方法であって、
   シート状の基材とシート状のマスクとをＸ軸方向に所定間隔でアライメントマークが夫々列設されたもの、第１及び第２の両検出手段を夫々撮像手段として、
   撮像手段でシート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とのアライメントアークを撮像し、この撮像した画像を解析して、シート状の基材に対するシート状のマスク材のＸ軸方向の相対変位量（△Ｘ）と、シート状の基材に対するシート状のマスク材のＹ軸方向の相対変位量（△Ｙ）及びシート状の基材の走行方向とシート状のマスク材の走行方向とのなす角度（△θｚ）の少なくとも一方を夫々検出し、
   検出した相対変位量（△Ｘ）に基づいて基材走行手段及び前記駆動部のいずれか一方に対してシート状の基材またはシート状のマスクの走行速度の変化量を指令し、これに同期させて、検出した相対変位量（△Ｙ）及び角度（△θｚ）の少なくとも一方に基づいてＹ−θｚステージに対して架台のＹ軸方向への移動及びθ方向への回転の少なくとも一方の移動量を指令してシート状の基材に対するシート状のマスク材の走行速度と位置とを補正することを特徴とする成膜方法。
8. 請求項７記載の成膜方法であって、マスク走行手段が互いに平行に走行するシート状のマスク材の部分をシート状の基材に対して傾ける傾動手段を更に有するものにおいて、
   第３の検出手段をＸ軸方向に所定間隔で複数列設されたものとし、
   第３の検出手段で夫々検出したシート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とのＺ軸方向の間隔からシート状の基材に対するシート状のマスク材の傾きを検出し、検出した傾きに基づいてシート状の基材に対するシート状のマスク材の傾動量を傾動手段に指令して上記傾きを補正し、傾きの補正後に上記走行速度と位置とを補正することを特徴とする成膜方法。
9. 請求項７記載の成膜方法であって、マスク走行手段が互いに平行に走行するシート状のマスク材の部分をシート状の基材に対して傾ける傾動手段を更に有するものにおいて、
   第３の検出手段をＸ軸方向に所定間隔で複数列設されたものとし、
   上記撮像手段で撮像した画像を解析してＸ軸方向の相対変位量（△Ｘ）と、Ｙ軸方向の相対変位量（△Ｙ）及び角度（△θｚ）の少なくとも一方を夫々検出した後、第３の検出手段で夫々検出したシート状の基材の部分とシート状のマスク材の部分とのＺ軸方向の間隔からシート状の基材に対するシート状のマスク材の傾きを検出し、この検出した傾きに基づいてシート状の基材に対するシート状のマスク材の傾動量を傾動手段に指令して上記傾きを補正すると共に、傾き補正に伴うシート状の基材に対するシート状のマスク材のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動誤差を算出し、
   相対変位量（△Ｘ）とＹ軸方向の相対変位量（△Ｙ）及び角度（△θｚ）の少なくとも一方とに上記移動誤差を加えて、基材走行手段及び前記駆動部のいずれか一方に対してシート状の基材またはシート状のマスクの走行速度の変化量を指令し、これに同期させて、架台のＹ軸方向への移動及びθ方向への回転の少なくとも一方の移動量を指令してシート状の基材に対するシート状のマスク材の走行速度と位置とを補正することを特徴とする成膜方法。

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