JP5192492B2 - 真空処理装置、当該真空処理装置を用いた画像表示装置の製造方法及び当該真空処理装置により製造される電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空処理装置、当該真空処理装置を用いた画像表示装置の製造方法及び当該真空処理装置により製造される電子装置に関するものである。

有機電界発光素子を代表とするフラットパネルディスプレイ用のガラス基板処理装置においては、基板上に所望のパターンを所望の精度で形成することにより、所望の機能を付与することが一般的である。パターン形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、フォトリソグラフィ法、スクリーン印刷法などが存在するが、ディスプレイに対してより高精細な表示能力が要求されることに伴い、より高精細なパターン形成精度がパターン形成装置に対して求められている。

特許文献１に示されているように、真空蒸着法はスパッタリング法と並び、他手法と比較して高精度なパターン精度を低価格かつ高い信頼性で実現できる手法として知られている。特に、有機電界発光素子を表示素子として使用するディスプレイの製造においては、フォトリソグラフィに代表されるウェットプロセスによる素子への水分ダメージの極めて少ないドライプロセスとして真空蒸着法が注目されている。

真空蒸着によるパターン成膜を例にとると、予めパターン部に開口を有したマスクを被成膜対象物である基板上に密着させた姿勢でマスク越しに材料を蒸着することにより、基板上に所望のパターンを形成する。従ってマスクの仕上がり精度がパターンの仕上がり精度に直接依存することになるため、微細なパターンを高精度にマスク上に形成する手段の開発が求められる（例えば特許文献２）。

微細パターンをマスク上に形成するためには、マスク厚さを薄くする必要があると同時に、被成膜対象物との密着性やマスクとしてのパターン精度を確保するために、マスクに撓みやシワなどが発生しないことが求められる。その目的から、特許文献３に示された厚さ500μm以下の金属製マスクに対して張力をかけながら枠に固定する方法が存在する。

金属性マスクは、張力をかけて外周で枠と溶接接合する構造であるため、マスク内部に常時張力が働くと同時に枠には常時その反力が働く。それによりマスクの平坦性は確保される一方で、枠には高い剛性が求められる。その理由は、マスクによる内側方向の張力に対する反力を枠の剛性で担保する必要があるためであり、仮に枠の剛性が弱い場合には反力により枠自体が変形してしまい、張力が緩和される結果、所定の精度を保つことができなくなるからである。

以上より、微細なパターン精度のためには、マスク枠に対して高剛性が求められることになり、これは金属製マスクにとって重量増加を意味する。処理能力向上の要求に伴う多面取りや成膜対象物サイズ自体の大判化に伴い、マスクの重量はより重くなる。例えば55インチサイズ（約1300×800mm）用の金属製マスクでは300kgの重量に及ぶものも存在する。

マスクのサイズが大きくなり重量が重くなることは、成膜装置にとって成膜対象物とマスクの位置合わせ機構およびマスクを移動する機構の規模増大を招き、高精度を維持することに困難を伴う。従って、マスクを使用する成膜装置に対して求められる課題として、重量の重いマスクに対しても高精度を維持しつつ簡便に取扱う手段が求められる。

更に、これだけではなく、真空蒸着法の成膜工程では一般的にフェイスダウン（デポアップ）と呼ばれる、被成膜対象物のパターン形成面を下向きとして蒸発源に対向する姿勢をとることが必要となる。一方、位置合わせの工程は一定精度の平面度を有した台の上に、マスクと被成膜対象物とを積載した状態で両者あるいはどちらか一方を微動させることにより実施されることが一般的である。位置合わせから成膜までの工程を考慮すると、一旦位置合わせされたマスクと成膜対象物とを、位置ズレを起こすことなく、天地逆向き状態でも把持・維持する手段が必要になる。

以上より、被成膜対象物の大型化に対応した上で、かつ、高精度のパターン精度を確保するためには、大重量化したマスクを位置ズレすることなく把持固定すること、及び、マスクと被成膜対象物の密着性を確保するという2つの機能を実現することがマスク固定機構に対して要求される。

これを実現する従来技術として、特許文献4に示されるように、多面取り装置などにおいて小サイズに分割した領域でのマスクや蒸着方法により、高精度位置合わせを確保しつつ同時にマスクの軽量化を図る手段が存在している。

図５に従来技術（特許文献４）の概略構成例を示す。同一の基板ベース５２上に複数の同一パターンを有したマスクと、アラインメント部５０によって位置合わせを行うマスクアライメント機構５１とを有し、それぞれ位置合わせ終了後、基板反転部５３で基板を反転しフェイスダウンの姿勢とした状態で真空チャンバ室５５において蒸着が実施される。蒸着プロセスは、真空チャンバ室５５内の成膜部５４において、成膜源５６を用いて行われる。また、マスクや被成膜対象物の固定手段には、磁性体である金属性マスクを固定するために磁石が用いられてきたが、マスク重量増に伴い必要吸着力が増加したことにより、マスクと成膜対象物の接触によるキズや衝撃による位置ズレなどが発生する恐れがあった。

この問題を解決する従来技術として、特許文献５に記載の発明においては、被成膜対象物を静電チャックで保持し、平坦性の優れたシリコン材料でマスクを作成することを開示している。図６を参照すると、被成膜対象物であるガラス基板６４を静電吸着力によりステージ６５に保持し、マスクを別途ホルダ６３で保持していることがわかる。この為、上記の磁石固定するときのように、キズや衝撃による位置ズレがない。

図６に記載の実施形態によれば、ガラス基板６４およびホルダ６３に保持されている蒸着マスク６２が、蒸着源であるるつぼ６１に下向きの姿勢で対向するフェイスダウンの構成となって、真空チャンバ６０内に配置されている。この従来技術においては、ステージ６５に内蔵されている電極６５Aに電圧を印加し、静電チャックとして機能させることで、ガラス基板６４の固定手段を構成している。カメラ６６Ａ及び６６Ｂは、蒸着マスク６２とガラス基板６４とのアライメントをするために設けられている。

また、マスク膜状平面は張力を加えていたとしても微小な撓みが存在しており、また被成膜対象物の基板と比べて平面度に差がある。このためマスクと成膜対象物とを接触させる際にシワなどが生じる結果、両者の接触面に隙間が生じた場合には、マスクの開口部以外の場所にも蒸着材料が回りこむことになるため、仕上りパターン精度の悪化を招く。こうした“成膜ぼけ“と呼ばれるパターン精度悪化を防ぐために、できる限りマスクと成膜対象物との密着性を高める必要がある。

これを実現する従来技術として、特許文献6に示されるように、対向する片側端から順番にマスクと被成膜対象物を固定することにより、密着面積を増加させる方法が存在する。図７に、従来技術の蒸着工程でマグネット（永久磁石）を配置する工程断面図を示す。図７は、メタルマスク７２と基板７１を平行に配置した状態で、両者の密着性を確保するための板状マグネット（永久磁石）７３によるマスク７２の密着手順を示しており、基板７１に板状マグネット（永久磁石）を接触する際に片側端７２aから順番に接触させることにより、メタルマスク７２と基板７１の密着性を向上させる。

ところで、金型など重量物の機械加工の際の被加工物固定用として永電磁石（特許文献７）が存在する。永電磁石は、永久磁石とコイルから構成された磁気デバイスであり、コイルに対して0.5秒程度の短時間の電流印加により接触部への磁気吸着の調整が可能となるものである。吸着時に常に電流を印加する必要のある電磁石と相違し、吸着と非吸着の際の短時間のみの電流印加で済むため発熱の問題などが少なく、省エネルギー性に優れるという特徴がある。

特公平6-51905号公報 特開平10-41069号公報 特許3539125号公報 特開2003-73804号公報 特開2004-183044号公報 特開2004-152704号公報 特公平2-39849号公報

しかしながら、前述の特許文献4に記載の従来技術における分割マスク・分割蒸着による解決策では、装置タクトアップになることや、多面取りのためパターン一括蒸着する基板サイズ大判化には対応できない、という問題がある。

また、前述の特許文献5に記載の従来技術である静電チャックで被成膜対象物の固定をする手段に関しては、次のような問題がある。被成膜対象物はガラスであることが一般的であり、絶縁体であるガラスは材料の体積抵抗率が高く常温では静電吸着力を発揮できない。このことから体積抵抗率を下げるために昇降温の手順や機構の付加が成膜装置に必要となる。または、単極方式の静電チャックを使用する場合には、ガラス上に導電性膜を塗布し静電吸着可能な性質を付加するという新たな工程が必要となる。上記のような追加対策が必要となった結果、製品原価の増大、装置タクトアップ及び装置コストの増大を招くという新たな問題が生じていた。

また、前述の特許文献6に記載のマスクと被成膜対象物の密着性を高める手順は、常に片側端から順に固定するため被成膜対象物のサイズが変更になった場合の自由度が限定されるという問題がある。特に被成膜対象物である基板の大判サイズに対応するにあたり、装置の設計自由度および拡張性が限定されるという問題が生じていた。

また、真空中でマスクを基板に密着固定する手段として、永久磁石を用いる方式が前述の特許文献４から６を初めとして多数に開示されている。しかしながら、永久磁石を用いて固定機構を構成した場合、吸着動作および非吸着動作を制御する際には、永久磁石を駆動させ、吸着する対象物と永久磁石の距離を変化させることで吸着力を調整することが必要になる。これは真空中の成膜で実施した場合には、駆動に伴う運動伝達方法が複雑化することになるとともに、装置の大判化に伴い駆動系に必要な動力が増大し装置の用力を増大させる結果となり、省エネルギー性および拡張性が損なわれるという問題が生じていた。また、制御のために永久磁石を移動させるための空間が基台の周囲に必要となるため、省スペース性を追求すると、ステージ剛性が低下するという問題が生じていた。

本発明の一側面は、真空排気手段と、その内部を真空排気手段で排気し得る容器と、
被処理対象物を載置する基台と、被処理対象物の一方の面側に配置されている磁性材料よりなるマスクと、被処理対象物の他の面側に配置されている基台に含まれる永電磁石とを有し、磁気材料からなるマスクを永電磁石で吸着することにより基台上に被処理対象物を固定することを特徴とする真空処理装置である。

本発明の真空処理装置の一実施例において、永電磁石の構成要素は、材料からの単位面積あたりの放出ガス速度を4.0×10^-4Pam/s以下であることを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、上記望ましい放出ガス速度を実現するために、永電磁石の構成要素は、表面にめっき処理、ブラスト処理、研磨処理、樹脂コーティング、セラミックスコーティング若しくは真空ベーキング処理が施されているか、又は上記のいずれかの処理を施した金属板、樹脂板、若しくはセラミックス板で覆われていることを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、永電磁石の被処理対象物との接触面には、エンボス形状あるいは微細ピン形状の凸凹が設けられており、被処理対象物との接触面積を98％以下としたことを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、永電磁石と被処理対象物とが形成している微小空間にガスを導入および排気できる機構を設け、かつ、そのガス圧力を制御する機構を設けたことを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、永電磁石と被処理対象物との間に薄板を挿入して、これを介して被処理対象物を固定することを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、薄板は、メッキ処理、ブラスト処理、研磨処理、真空ベーキングが施されていることを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、磁性材料よりなるマスクは、マスク膜状平面及びマスク膜状平面の周囲を固定するマスク枠より構成されており、磁性材料よりなるマスク膜状平面は、永電磁石よりなる第一の磁石固定手段によって固定され、磁性材料よりなるマスク枠は、第一磁石固定手段とは独立の動作をする永電磁石よりなる第二の磁石固定手段によって固定されることを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、第一の磁石固定手段において、中央部と周縁部で永電磁石を独立に駆動することを特徴とする。

マスク膜状平面は、張力を張っているとはいうものの自重により一定の変形をしており、この変形は加工精度や平面度などの複合的な誤差要素を含むため、制御できない。よって任意に小領域や部位から接触を開始した場合には、被処理対象物の変形に倣うように密着するとは限らない。本発明の真空処理装置の一実施例において、マスク膜状平面に対する第一の磁石固定手段は、マスクを固定させる際、処理対象物の中心部から開始して、周縁部に向かって終了するように、磁性材料よりなるマスク膜状平面に対して磁力を作用させることを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、永電磁石は、脱着磁式タイプのものであることを特徴とする。

本発明の真空処理装置の一実施例において、永電磁石は、電流を通電したときのみ磁気吸着力がオフになることを特徴とする。

本発明の別な側面は、上記本発明の一側面である真空処理装置を用いて、画像表示装置の導電部を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法である。

本発明の別の側面は、上記本発明の一側面である真空処理装置を用いて、画像表示装置のゲッタ部を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法である。

本発明の別な側面は、上記本発明の一側面である真空処理装置を用いて形成されたパターン部を有することを特徴とする電子装置である。

本発明の真空処理装置の一実施例として、永電磁石の被処理対象物との接触面の平面度を50μm以下としたことを特徴とする。

本発明を実施することにより、被処理対象物の大面積化要求に対応して大重量となり、精度悪化の課題があるマスクに対しても、高精度の一括パターン成膜が可能となると同時に、静電チャックなどの部品を使用することなく低コスト・高生産性の装置を提供できる。また、外部駆動機構を用いて永久磁石を駆動することなく短時間で吸着状態および非吸着状態を実現することが可能となるため、省エネルギー・高生産性の装置を提供できる。また、基台に対して永久磁石を駆動するために必要な空間を必要としないことから、剛性が高く省スペースな特徴を持つ固定機構とすることが可能となるため、更なる被処理対象物の大面積化要求に対して容易に対応可能な拡張性の高い装置を提供できる。

本発明のマスク吸着機構の概略構成を示す断面（立面）図である。 本発明で使用するマスクの平面図である。 本発明に使用する永電磁石により磁性体よりなるマスクが吸着されるときの磁場の様子を説明する（立面）図である。 本発明に使用する永電磁石により磁性体よりなるマスクが吸着されていないときの磁場の様子を説明する断面（立面）図である。 本発明に使用する永電磁石の実施形態の１例を示す断面（立面）図である。 本発明に使用する永電磁石の実施形態の１例を示す断面（立面）図である。 本発明に使用する永電磁石の実施形態の１例を示す断面（立面）図である。 本発明のマスク吸着機構の位置合わせ終了時の状態を示す図である。 本発明のマスク吸着機構の位置合わせ終了後に、マスク枠のみを吸着固定した状態を示す図である。 本発明のマスク吸着機構において、マスク枠の固定後に、被処理対象物とマスク膜状平面の中央部同士を接触させた状態を示す図である。 本発明のマスク吸着機構において、マスク膜状平面と被処理対象物とを完全に面接触させた状態を示す図である。 本発明の真空処理装置の全体的概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係わる真空処理装置を用いて製造される画像表示装置の一例を示す図である。 従来技術の概略実施形態を示す斜視図である。 従来技術のマスク蒸着装置の実施形態の概略図である。 従来技術の蒸着工程においてマグネットでマスクを密着固定する工程を示す図である。

符号の説明

101 マスク枠の固定機構（永電磁石）
102 マスク膜状平面の固定機構（永電磁石）
102X マスク膜状平面の中央部固定機構（永電磁石）
102Y マスク膜状平面の周辺部固定機構（永電磁石）
102a 磁性体である永電磁石構成部品
102b 極性固定磁石
102c 極性可変磁石
102d コイル
102e 磁石固定部品
102f 配線用空間
102g 非磁性体
102h エンボス加工突起部
102i 連通間隙空間
102j 貫通穴
151a 駆動用電源
151b 駆動用電源
151c 駆動用電源
152a 配線
152b 配線
152c 配線
161 排気配管
162 バルブ
163 真空ポンプ
164 真空計
171 ガス導入配管
172 バルブ
173 ガスボンベ
174 圧力計
200 マスク
200a マスク枠
200b マスク膜状平面
300 被処理対象物
基台
401a バルブ
401ｂ バルブ
401ｃ バルブ
402ａ 真空ポンプ
402ｂ 真空ポンプ
403ｃ 真空ポンプ

以下に、本発明の実施形態について説明する。図1Aは本発明の原理に従った真空処理装置の基台部の概略構成を示す断面（立面）図である。図1Aは後述するマスク２００（200a及び200bより成る）と被処理対象物３００の位置合わせ終了時の姿勢を記載しており、蒸着は天地反転した姿勢で行われる。被処理対象物300は、基台４００に配置されている永電磁石１０２（102X及び102Yより成る）上に設置され、その上にマスク２００が配置されている。そして、永電磁石１０２上に配置されている被処理対象物３００の上方にマスク２００のマスク膜状平面２００ｂが配置され、その周囲をマスク枠２００aが包囲する状態となる。

マスク200は、高剛性のマスク枠200aおよび薄いマスク膜状平面200bより構成されている。マスク200は金属の磁性材料製であり、本実施形態では鉄系等の磁性材料を使用する。特に蒸着時における輻射入熱による熱膨張を小さくするために、インバー材などの低熱膨張材料が使用されている。磁性材料からなるマスク膜状平面200bは、エッチングなどの方法により、所望のパターンで微小な開口が形成されている。パターンの高精細化に伴い、その厚みを薄くすることが求められ、50ミクロン以下の厚みの金属膜を加工することが可能である。

図1Ｂに、マスク200の平面図を示す。マスク200は、被処理対象物300の被処理面に対して薄膜パターンを形成するための微細な開口が設けられているマスク膜状平面200ｂと、マスク枠200aとを有している。パターン領域であるマスク膜状平面200ｂの厚みが厚いと、微細な開口周辺部の膜厚が薄くなるという問題が生じるため、マスク膜状平面200ｂの厚みは、マスク枠２００aよりも薄くできており、例えば厚さは０．０5ｍｍ以下とすることもある。薄くすることによって、微細な開口に斜め方向から入射する成膜粒子をも基板に到達させることができる。マスク膜状平面200bは、事前に張力を加えた状態で、マスク枠200aの周縁にて溶接などの方法により固定され、マスク枠２００aに包囲されるように配置されている。磁性材料からなるマスク枠200aは、マスク膜状平面２００ｂに加えた張力に対する反力により発生する変形を指定値以内に抑えるために必要な剛性を持つことが求められる。その結果、マスク200全体の重量は大きくなり、基板サイズ1300mm×800mm程度のマスクにおいては重量300kgに及ぶ。

図1Aにおいて、マスク200のマスク枠２００aを永電磁石１０１によって吸着固定するために、永電磁石１０２上の被処理対象物３００の載置面に対してマスク２００とは反対側に、永電磁石１０１がマスク枠２００aに対向するように配置されている。中央部永電磁石１０２Xと周辺部永電磁石１０２Yとからなる永電磁石１０２が、マスク枠200a用の永電磁石１０１に挟まれる部分に配置される。永電磁石１０２は、永電磁石１０２上の被処理対象物３００の載置面に対してマスク２００とは反対側に配置され、マスク２００のマスク膜状平面２００ｂを吸着固定する機能を果たす。永電磁石１０２は、マスク膜状平面２００ｂに対して均一に吸着力を発揮できるように配置されている。マスク200を、永電磁石１０１、１０２により吸着固定するために、永電磁石１０１、１０２の磁気吸着力を発生させるには、永電磁石１０１の駆動用電源１５１ｃ、中央部永電磁石１０２Xの駆動用電源151a及び周辺部永電磁石１０２Yの駆動用電源１５１ｂから、配線152a乃至１５２cを介して、所定の電流を永電磁石１０１、１０２に印加すれば良い。

図1CとDに、固定機構（永電磁石）１０２の実施形態の1例を示す。まず、本発明における永電磁石について説明する。本明細書において言及される永電磁石とは、その特性の本質として、外部からの電気的制御により、永電磁石の外部に永久磁石の磁場が漏れる状態と外部に漏れない状態とを制御することにより、磁気吸着と非吸着の状態を実現出来るものをいう。従って、以下に示した構成に限ることなく、本質として上記機能が発揮できるような構成であれば、本明細書において言及される永電磁石に含まれる。

本発明における永電磁石の動作について、図1CとDに基づいて説明する。ここで、１０２aは磁性体、１０２bは極性固定磁石、１０２cは極性可変磁石、１０２dはコイル、１０２fはコイル１０２ｄに電流を印加する為の不図示の配線を納める為の空間である。Lは、極性固定磁石１０２ｂからの磁力線を示している。図中のN及びSは、磁極を示している。まず図１Cにより、磁性体よりなるマスク200が磁気吸着する状態について説明する。まず、コイル１０２ｄに約０．５秒間通電する。これにより、極性可変磁石１０２cの極性が反転し、極性固定磁石１０２bと極性可変磁石１０２ｃとが同極化する。これにより、磁場が永電磁石外に多く漏れ、磁性性材料がマスク200を磁気吸着する。次に、図１Ｄにより、非吸着（脱磁）状態について説明する。まず、コイル１０２ｄに約０．５秒間通電する。これにより、極性可変磁石１０２ｃの極性が反転し、極性固定磁石１０２bと極性可変磁石１０２ｃが引き合う状態、即ち磁力線が永電磁石１０２の表面に漏れない状態になり、磁性体とマスク200との非吸着状態が発生する。このように、本発明における永電磁石は、その特性の本質として、外部からの電流の印加により、永電磁石の磁場が外部に漏れ出る状態と外部に漏れない状態を作ることにより、磁気吸着と非吸着の状態を実現するものである。

極性固定磁石１０２bは、永電磁石１０２の吸着力を作り出す役割を果たすため、強力な磁束密度を持つ磁石である必要があり、一般的には希土類磁石が用いられる。極性可変磁石１０２cは、極性固定磁石１０２bの磁束を制御するための役割を果たし、外部に設置したコイル101dによる外部磁気制御により磁束の方向が反転する（磁極が反転する）性質を持つ磁石、例えばアルミニウム-ニッケル-コバルト系の磁石が用いられる。磁石固定部品１０２eは、収納されている磁石を固定するために用いられる。

このように永電磁石を用いる場合、装置の運転制御の観点から見ると、電気的な回路制御のみによって磁気吸着力の調節が可能となるため、永久磁石のみを用いて構成した場合と比較して、装置構成は大幅に簡略化し、装置の信頼性向上および低価格化することが可能となる。

図1Eに、固定機構（永電磁石）の実施形態の他の1例を示す。この実施例は、図1C及びDに示した永電磁石１０２の外表面を、非磁性体１０２gで覆う構成である。

このように構成する理由は以下である。例えばマスク成膜では、膜の品質維持のため、一般的に0.1Pa〜1.0×１０^-6Pa、場合によっては更に低い成膜圧力が必要になる。このような真空中において、放出ガス速度が大きい材料を使用した場合、排気系が膨大になるし、汚染物の発生、発塵につながり装置コストの大幅な増大につながるため、できるだけ放出ガス速度を小さくすることが必要である。マスク処理を行う高真空環境下で永電磁石を使用するためには、その構成要素、特に真空に露出している部分からの放出ガス速度を所定値より小さくする必要がある。軟鋼にバフ研磨したものを使用すると放出ガス速度が小さく出来ることが知られており、上記処理により得られるガス放出値、即ち単位面積あたりの放出ガス速度を、4.0×10^-4Pam/s以下とすることが望ましい（非特許文献1：『真空ハンドブック』日本真空技術株式会社編p.47）。

『真空ハンドブック』日本真空技術株式会社編p.47

そのような放出ガス速度を実現するための一つの方法として、永電磁石の構成材料としての磁性を帯びるステンレスを使用することが考えられる。例えばSUS430を、磁石材料として用いる方法が考えられる。

図１Eの実施例においては、表面処理を施した非磁性体部材１０２gで覆うことにより、放出ガス速度を小さくしている。具体的には、非磁性体部材１０２gの表面に、無電解ニッケルめっき等のめっき処理、ブラスト処理、研磨処理などの表面処理を実施することや、脱ガス処理（真空ベーキング）を実施することが考えられる。また、永電磁石表面に、真空対応可能な樹脂やセラミックス材料を塗布する樹脂コーティングあるいはセラミックスコーティング、めっき処理、ブラスト処理、研磨処理、真空ベーキング処理などの表面処理を実施しても良い。更に、真空ベーキング処理、めっき処理、ブラスト処理、研磨処理、樹脂コーティング又はセラミックコーティングを施した金属板、樹脂板又はセラミック板で永電磁石を覆う処理をすることも可能である。

更に、永電磁石表面を真空部材として一般的に用いられる非磁性材料、例えばステンレス鋼（SUS304)やアルミニウム合金で覆ってもよい。その際の板厚としては加工性も考慮して0.1-3mm程度が好適である。
他の放出ガスを小さくする方法としては、磁石固定部材102e上に0054段で記載したような表面処理を施した非磁性体金属部材を配置し、該非磁性体金属部材を0054段で記載したような表面処理を施したSS400（一般用構造用圧延部材）等で作製されている磁性体102ａに溶接固定する方法がある。
また、永電磁石の内のコイル102ｄに電流を供給するために１０２ｆには配線が収納されているが、この配線を大気状態の外部から真空状態の永電磁石102内部の１０２ｆに導入する方法としては、市販されている真空用電流導入端子（フィールドスルー）を用いれば良い。

装置の生産性向上の目的から、機能上要求として被吸着物との接触面の加工が必要になるが、図１Eに示す実施例においては、永電磁石１０２の製造工程を変化させることなく、接触面の加工精度を確保することが可能となる。留意点として、磁束への影響を与えないようにするため非磁性体１０２ｇは非磁性体であることが必要であり、又、接触面の距離に依存して磁気吸着力が減少するため非磁性体１０２ｇに関する好適な条件を導出する必要がある。例えば、非磁性体として、オーステナイト系ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金、エラストマー、ガラス、セラミックスなどの真空中で使用可能な非磁性材料を用い、接触面の距離即ち１０２ｇの厚さを、0.001から5mm程度とすることが好適である。

図１Aに示すマスク吸着機構を用いた真空処理装置による処理において、永電磁石１０２と被処理対象物３００とは接触している。永電磁石１０２の被処理対象物３００との接触面には、エンボス形状あるいは微細ピン形状の凸凹が設けられており、接触面積を永電磁石１０２表面の表面積の98%以下とするのが望ましい。第一の理由として、永電磁石１０２の接触面には繰り返し被処理対象物３００が接触するため、できるだけ接触面積を少なくしてゴミなどの汚染物の付着を防止する必要があることが挙げられる。第二の理由として、永電磁石１０２は非吸着（脱磁）時にわずかながら（30ガウス程度）の残留磁場を有するという特徴があり、これが被処理対象物３００を取り外す際に離脱抵抗力となるため、接触面積を低下させることで、被処理対象物３００の離脱性を改善する必要があることが挙げられる。好適な値としては、被処理対象物３００との接触面積を、永電磁石１０２表面の表面積の98%以下とすることが望ましい。

図１Fに、永電磁石１０２と被成膜対象物３００との接触面にエンボス加工した場合の実施例を示す。エンボス加工とは、円柱状の突起を永電磁石１０２の表面上に千鳥配置したものである。接触面は、その表面に突起部（接触部）１０２ｈを有しており、突起部１０２ｈの近傍には、間隙空間１０２ｉが存在している。このような表面加工を実施することで、接触面積を小さくすることが可能である。また、加工形状を変えることで接触面積を変化させることも可能である。

図１に示すマスク吸着機構を用いた真空処理装置による処理において、永電磁石１０２と被処理対象物３００が形成している微小空間にガスを導入および排気できる機構を設け、かつ、そのガス圧力を制御する機構を設けることも可能である。被処理対象物３００の温度制御のために、被処理対象物３００と永電磁石１０２との間に、真空排気およびガス導入できる機構を備え、このガス圧力を制御することで、良好な熱伝導率を有した層を形成することが可能である。このような構成は、静電チャックなどで利用されている。永電磁石１０２にこの機能を有する加工を実施し、ガスを所定の圧力で導入することにより、良好な熱伝導性を有する層を形成することが可能である。上記の必要な加工のための特別な技術は必要ない。永電磁石１０２の金属表面に、貫通穴や溝加工を実施するなど、通常の機械加工と同様に容易に実施することが可能である。

図1Gに、永電磁石１０２と被成膜対象物３００との接触面にエンボス加工を実施し、更に、貫通穴１０２ｊを介して連通間隙空間１０２ｉにガスを導入可能あるいは排気可能とした実施例を示す。エンボス加工は、円柱状の突起を永電磁石１０２の表面上に千鳥配置した形状であり、連通間隙空間１０２ｉは接触面内で連通している。従って、任意の箇所に貫通穴を設けることでガスを連通空間全体に拡散、あるいは逆に充満したガスを連通空間全体から排気することが可能になる。これにより連通間隙空間１０２ｉ内のガスの圧力を、所望の値に制御することが可能となる。貫通穴１０２ｊは、バルブ１６２を介して、排気配管１６１により真空ポンプ１６３と接続されており、真空ポンプ１６３の動作およびバルブ１６２を開とすることで、連通間隙空間１０２ｉ内の気体を排気する。ガスの圧力は、真空計１６４により確認できる。また別の貫通穴１０２ｊは、バルブ１７２が開とされた場合に、ガスボンベ１７３からガス導入配管１７１を通って流れるガスを連通間隙空間１０２ｉ内に導入する。ガスの圧力は、圧力計１７４により確認できる。

先ほどは図１Eを用いて、表面処理を施した非磁性体１０２gで永電磁石１０２の表面を覆う場合について説明したが、別な実施態様を図１Eを用いて説明する。別な実施態様では、図１に示すマスク吸着機構を有する真空処理装置による処理において、図１Eに示すように、永電磁石１０２と被処理対象物３００との間に薄板１０２ｇを挿入して、これを介して被処理対象物３００を固定するように構成した。永電磁石１０２は、被処理対象物３００を把持するための作業平面としての機能が求められ、良好な平面度が必要となるが、永電磁石１０２は、フレーム、複数の磁石、磁性体等の複数の構成要素が集合して出来ているため、凹凸が存在する。十分な平面度を有した薄板を介して被処理対象物３００を固定することにより、この段差を解消することが可能となる。更に平面度を向上するには、板に加工代を予め用意しておき、板を永電磁石１０２上に固定した状態で、その板に平面加工を実施すれば良い。永電磁石１０２と板とを固定するには、接着剤、ボルト締結、周囲の溶接などの手法が好適である。永電磁石１０２の磁気吸着力は、被処理対象物３００との距離、即ち、薄板の厚みに依存する。従って、薄板の好適な厚みとしては、100μmから3mmが望ましい。さらに、この薄板に、メッキ処理、ブラスト処理、研磨処理、真空ベーキングを施すことも可能である。

また、図１に示すマスク吸着機構を有する真空処理装置による処理において、装置の生産性向上の目的から被処理対象物との接触面の加工を行う場合、永電磁石１０２の被処理対象物３００との接触面の平面度を50μm以下とすることが望ましい。被処理（成膜）対象物を固定して成膜する場合に接触面の平面度が確保されていない場合には、成膜精度の低下を招く。通常、被処理対象物３００（例えばガラス基板）は、平面度が良好（例えば10μm以下）に形成されているため、永電磁石１０２の接触面においても、同程度の平面度が必要になる。好適な条件としては、50μm以下が望ましい。５０μｍは、1300mm×800mmサイズのマスクの自重による撓みであり、永電磁石の被処理対象物に対する被接触面の平面度は少なくとも自重撓みと同程度の平面度が必要となる。

図2は、本発明の真空処理装置における、マスク２００と被処理対象物３００の位置合わせから蒸着準備に至る概念図である。固定機構（永電磁石）101、102X、102Yにおいて、白色で表示している部分は非吸着状態、黒色で表示している場合は吸着状態を示す。図2Aに示した状態は、マスク２００と被処理対象物３００の位置合わせ時の状態を示す。被処理対象物300が基台400上に設置され、その上にマスク200（200a及び200b）が位置している。真空処理装置においては、まず図2Aの状態において、マスク200と被処理対象物300の相対位置を基台400の平面上で所定の精度の範囲内に決める必要がある。なお、位置合わせ時には、マスク200および被処理対象物300のどちらを移動しても構わない。例えば位置合わせは、被処理対象物３００の所定箇所及びマスク２００上の相当箇所にアライメントマークを予め作成しておき、従来技術を示す図６におけるように、カメラで観察して位置合わせをすることより達成される。マスク200と被処理対象物300の相対移動の際に、両面が接触している場合、被処理対象物300にキズを与える可能性があるため、図2Aに記載したように、一定の隙間を設けて両者が接触しないようにすることで、これを解決する。一方この隙間が大きいと、次の手順においてマスク膜状平面200bと被処理対象物300を密着固定する際に位置ズレを起こす原因になるため、できるだけ微小であることが望ましい。具体的には500μm以下となることが望ましい。

図2Bは、位置合わせ終了後に、マスク枠の固定機構101のみを独立動作し、マスク枠200aが磁気力により吸着固定した状態を示している。図２に示す永電磁石１０１及び１０２の吸着動作および非吸着動作を制御する制御回路構成において、マスク枠固定用永電磁石１０１を駆動する電源とマスク膜状平面固定用永電磁石１０２を駆動する電源は、それぞれ独立して動作する。図示されていない駆動電源から電流を短時間印加することで、マスク枠固定用永電磁石101は磁気吸着力を発生する。この時点では、マスク枠200aのみが基台４００と固定されており、マスク膜状平面200bと被処理対象物300との間は所定の隙間を有しているため、この動作による位置ズレは発生しない。

図2Cは、マスク枠200aと基台400の固定後に、マスク膜状平面２００ｂの中央部固定機構の永電磁石１０２Xのみを独立動作し、マスク膜状平面200bの中央部を磁気力により弾性変形させ、被処理対象物300の中央と、マスク膜状平面200bの中央部同士が接触した状態を示す。本実施形態では、図示されていない駆動電源により、永電磁石１０２Xに電流を短時間印加することで、磁気吸着力を発生させている。また、マスク膜状平面２００ｂの中央部を張力が加えられた状態で被処理対象物300に接触させることで、面全体を一度に吸着する場合に比べ発生するマスク２００のシワや位置ズレを起こすことなく、良好な密着性を確保することが可能となる。

図2Dは、被処理対象物300の中央とマスク膜状平面200ｂの中央部同士が接触した後に、マスク膜状平面２００ｂの周辺部固定機構の永電磁石１０２Yのみに電流を短時間印加することにより磁気吸着力を発生させ、マスク膜状平面200bの周辺部を被処理対象物300の被処理面方向へ弾性変形させ、最終的に両者が完全に面接触した状態を示す。また、マスク膜状平面２００ｂを固定するための永電磁石１０２X及び１０２Yは、マスク膜状平面２００ｂに対して均一に吸着力を発揮できるように配置されている。具体的には、マスク膜状平面２００ｂと対向する面内に均等に永電磁石が配置されている。本実施形態では、図示されていない各駆動電源より、永電磁石にパルス電流を0.5秒間程度印加することで、磁気吸着力を発生させている。

図2A乃至D記載の一連の動作終了時には、マスク膜状平面200bと被処理対象物300とは、吸着力により密着した状態となっており、被処理対象物300が、マスク膜状平面200bによって基台400に押し付けられることで、把持固定されている。これにより、被処理対象物300がガラス基板などの非磁性体であった場合でも、基台４００に固定することが出来る。そのための磁気吸着力として、マスク枠２００aの固定用永電磁石101は、マスク２００全体の重力に反して把持固定できる磁気吸着力を発揮することが望ましく、マスク膜状平面の固定用永電磁石１０２X及び１０２Yの磁気吸着力は、マスク膜状平面２００ｂ及びこれに接する被処理対象物３００の重量の和以上の磁気吸着力を発揮することが望ましい。

マスク膜状平面２００ｂを、被処理対象物３００の中心から周縁の順番で接触させることにより、マスク膜状平面２００ｂと被処理対象物３００の間にシワやズレなどが発生することなく、良好な密着性を確保することが可能となる。また、従来技術である特許文献6に記載の一端から順番に吸着する手段と比較すると、マスク２００や被処理対象物３００のサイズが大きくなった場合に、それに対応することが容易である。その理由は、中央部から周縁に向かって中心対称に密着させることができるため、仮にマスク膜状平面にシワが発生した場合、マスク膜状平面が変形する（逃げる）距離が常に最短になっているためである。一方、一端から吸着した場合には、発生したシワを逃がす距離が一方向のため、被処理対象物のサイズに大きく影響を受ける。この機構により従来技術に比べて、衝撃による位置ズレや接触キズを発生させることなく、かつ密着性を向上させることができ、結果としてマスクパターンからのズレを少なくすることが可能となる。それに加えて、更なる被処理対象物の大面積化に対しても、本発明は容易に対応することが可能となる。

ここで、図３を用いて、被処理対象物３００の搬入及び回収について説明する。図３に示す真空処理装置３０は、バルブ（４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ）を介して真空ポンプ等の真空排気手段（４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ）に繋がれている。被処理対象物３００を投入し、位置決めし、固定する工程は、図３に示す被処理対象物投入・位置決め・固定室３１で行われる。基板などの被処理対象物３００は、図示しない搬送系によって、被処理対象物投入・位置決め・固定室３１内に搬送される。搬送された被処理対象物３００は、図示しない被処理対象物受け渡し手段により、永電磁石１０２上に載置される。マスク枠２００a及びマスク膜状平面２００ｂから構成されるマスク２００は、図示しないマスク搬送系により、基台４００上に搬送される。このようにして搬送された被処理対象物３００とマスク２００は、被処理対象物投入・位置決め・固定室３１内において、図２において説明したように位置合わせされ、蒸着準備がなされる。永電磁石１０１、１０２X及び１０２Yの動作は、図２で説明したのと同様である。蒸着準備がなされると、被処理対象物投入・位置決め・固定室３１内部の回転機構を稼働させ、蒸着室３２内での蒸着のために、被処理対象物３００を反転させる。その後、反転させられた被処理対象物３００は、搬送系により、蒸着室３２へ搬送され、蒸着工程が実行される。

蒸着室３２内の蒸着源３４を用いて蒸着がなされた後、被処理対象物３００を回収するに際して、まず、蒸着後の被処理対象物３００は、図示しない搬送系により、固定解除・被処理対象物排出室３３に搬送される。次に、被処理対象物排出室３３内部の回転機構を稼動させ、被処理対象物３００を蒸着時と反転した状態とし、被処理対象物３００が、基台４００上に来るようにする。回転機構により蒸着時と反転した被処理対象物３００は、固定解除・被処理対象物排出室３３において、固定機構１０１及び１０２の固定状態を解除することにより、基台４００から分離される。そして、不図示の被処理対象物受け渡し手段が、被処理対象物３００を搬送系に受け渡し、搬送系が所定の位置に被処理対象物３００を搬出することにより、被処理対象物３００の回収を行う。

ガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用の基板として広く使用されており、こうした用途では従来、静電チャックなどの機器を基台400上に設置することで、固定機能を確保していた。本発明によれば、静電チャックを使用することなく、同等の固定機能を実現でき、装置コスト低減が実現出来る。また、上記図２A乃至Dの手順は容易にプログラム化することができるため、装置の運転プログラムに前記プログラム組み込むことで自動化することは容易であり、装置の省力化が実現出来る。なお、本実施例は、真空蒸着装置に関して記載しているが、スパッタリング法、化学気相反応法（ChemicalVapour deposition）等にも適用可能であり、成膜方式にはよらない。

上述のように、マスク重量の大部分を占めるマスク枠２００aの吸着力発生・脱離動作と、被処理対象物３００との密着性が必要なマスク膜状平面２００ｂの吸着力発生・脱離動作とを独立させたことにより、位置合わせ動作時に発生する可能性のある衝撃による被処理対象物の位置ズレや接触キズを防止することが可能となる。これにより、正確に位置合わせした状態を維持して成膜などの処理をすることができるとともに、特許文献4に記載された従来技術のように、位置合わせ精度を確保できる範囲に領域を分割することなく、位置合わせ及び成膜等の処理をすることが可能となり、被処理対象物の大判化にも対応可能な高精度のマスク処理が可能となる。

図４は本発明の実施形態に係わる真空処理装置を用いて製造を行う画像表示装置の例である。電子源基板８１とフェースプレート８２の2枚のガラス基板を一定の距離で水平対向した姿勢にした状態で、スペーサ８９と呼ばれる支持部材を垂直に設置し支持枠８６で外周を囲む。これにより２枚の基板と支持枠８６に囲まれた気密容器90を構成する。フェースプレート８２はガラス基板８３に蛍光膜８４とメタルバック８５を積層された構造となっている。電子源基板８１にはＹ方向配線２４、Ｘ方向配線２６及び導電性膜（素子膜）２７等の導電部が積層された構造になっている。

この気密容器９０を形成した後に、電子源基板８１に所定の手順によりＹ方向配線２４、Ｘ方向配線２６、導電性膜（素子膜）２７を用いて電圧を印加し、放出した電子が対向するフェースプレート８２上の蛍光膜８４に衝突することにより画像が表示される。気密容器９０が高い信頼性で動作するためには、この内側の空間に、黒色導電体９１、非蒸発型ゲッタ８７、蒸発型ゲッタ８８が機能上存在する必要があり、フェースプレート８２上に事前に成膜する必要がある。特にその機能上の制約から非蒸発型ゲッタ８７、蒸発型ゲッタ８８は所定のパターンで配置されることが求められる。前記パターン部を本発明の真空処理装置によりマスクを用いて成膜することにより、表示品位の高い画像表示装置が実現できる。即ち、本発明の処理装置を使用することにより、本画像表示装置を大面積のガラス基板を用い、かつパターン精度良く、高生産性かつ低コストで生産することが出来る。

尚、上記の実施例では、電流を短時間流すことにより、磁気吸着力のオン及びオフが切り変わる脱着磁式タイプの永電磁石を前提に説明した。永電磁石には、通常永久磁石で、電流を通電したときのみ磁気吸着力がオフになるものもある。前者の永電磁石の場合は、磁気吸着力をオフからオン又はオンからオフへ状態を切り替える場合は短時間電流を流すことにするが、後者に場合は、磁気吸着力をオフにしたい場合はその間電流を流し続ければ良い。

上述の実施例は、本発明の範囲を限定するものではなく、本実施例の教示ないし示唆に基づいて、本発明請求の範囲の主題内容を実現すべく、上述の諸実施例を適宜変更することができる。

Claims (3)

1. 内部を真空排気手段で排気し得る容器と、
   被処理対象物を載置する基台と、
   前記被処理対象物の一方の面側に配置される、磁性材料よりなる金属製のマスクと、
   前記被処理対象物の他の面側に配置される、前記基台に配置されている磁石と、を有し、
   前記マスクを前記被処理対象物を介して前記磁石で吸着することにより、前記被処理対象物に前記マスクを固定する真空処理装置であって、
   前記マスクは、マスク膜状平面及び前記マスク膜状平面の周囲を固定するマスク枠より構成されており、
   前記磁石は、前記マスク膜状平面を吸着して前記被処理対象物面に接触させるための磁石よりなる第一の磁石固定手段、及び前記磁性材料よりなるマスク枠を前記基台に固定させるための前記第一の磁石固定手段とは独立の動作をする磁石よりなる第二の磁石固定手段からなり、
   前記磁石の構成要素は、材料からの単位面積あたりの放出ガス速度が4.0×10 ^-4 Pam/s以下であり、
   前記磁石の前記被処理対象物との接触面に、エンボス形状あるいは微細ピン形状の凸凹を設け、前記磁石と前記被処理対象物との接触面積を98％以下としたことを特徴とする真空処理装置。
2. 前記磁石の構成要素は、表面にめっき処理、ブラスト処理、研磨処理、樹脂コーティング、セラミックスコーティング若しくは真空ベーキング処理が施されているか、又は前記のいずれかの処理を施した金属板、樹脂板、若しくはセラミックス板で覆われていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
3. 前記磁石と被処理対象物とが形成している微小空間にガスを導入および排気できる機構を設け、かつ、そのガス圧力を制御する機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置。

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