JPH10317139A - 金属箔マスク用磁力保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強磁性体よりなる金属製の箔状のマスク
（２）を基板（６）上に保持するための金属箔マスク用
磁力保持装置。 【解決手段】 マスクは基板保持板（１）上の基板を蒸
着すべき側に置かれる。基板背面の磁石枠構造体（７）
には、永久磁石（８）がマスクの周縁部の桟部とに対応
する位置に収められて、マスクを基板に押付け、しかも
これら磁石は基板背面には接触しない。マスク（２）と
磁石枠構造体（７）は、基板保持板上の位置決めピン
（１０，１４）と、マスクおよび磁石枠構造体（７）内
の対応する切抜き孔（１１，１２，１５，１６）によっ
て基板保持板に位置を合わせて固定される。基板保持板
に着脱可能に取付けられた追加の永久磁石（９）によっ
てマスクの交換は容易になされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板に真空中で蒸着
処理等を施す際に使用する、強磁性体製の箔状マスクを
保持する金属箔マスク用磁力保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置は、たとえばＤＥ−ＰＳ
２, ２４７, ５７９に既に知られている。この既知の装
置は、マスクの影響下にある面全体のうちの、ごく小さ
な範囲だけが真空過程にさらされるものを対象とする。
すなわち開口部が小さいマスクを対象している。そのた
めマスクされない自由領域に対するマスク領域の比は非
常に大きく、マスクは永久磁石の作用を強く受け基板上
に全面的に横たわっている。このマスクの厚さは５０な
いし１００μｍである。

【０００３】ＧＢ−ＰＳ９８０, ７１５とＣＨ−ＰＳ４
１７, ２７２にも、同様な機構が明らかにされており、
それらによれば、基板は気化蒸発源に対向する側が１つ
のマスクによって部分的に覆われている。マスクはいず
れも強磁性体からなり、磁力により基板に押付けられて
いる。その際、磁石は基板の、気化蒸発源を向いていな
い側の背面に取付けられている。特許文献ＵＳ４, ５９
９, ９７０には、ディスク状の永久磁石が強磁性体製の
マスクを、蒸着加工すべき基板に押付けるよう構成され
た機構が記載されている。永久磁石は、ディスク状の基
板の背面に設けられた保持板の凹部に配置されている。

【０００４】さらにまた、別の同種装置がＤＥ−ＰＳ
３, ２３１, ７３５に開示されている。この装置では、
堆積配置された構成部材のうちの第１の金属製部材は保
持ディスクとして、また裂け目の設けられた第２の金属
製部材は基板をくるむカバーディスクとして予め設けら
れている。マスク、基板保持体および基板の対応部位の
結合はＤＥ−ＰＳ３, ２３１, ７３５に基づき、基板保
持板に取付けられた調節ピンと、基板およびマスク内の
対応する切抜き孔によってなされている。

【０００５】しかしながら、大面積の基板の場合には、
これらの調節点は互いに比較的広く離れている。このた
め、特に真空中での処理において、機構に熱負荷がかか
る際に、基板保持板、基板およびマスクの熱膨張係数が
異なるために互いにずれを生じ、そのため完璧な調整
は、不可能ではないまでも相応に妨げられる。既知のす
べての装置においては、磁石または磁石系がそれぞれの
場合における基板の全背面をカバーしている。しかしな
がら、これは窓状開口部の面が、マスクによって蒸着よ
り保護されるべき、金属箔面とみなされる領域に比べて
大きい、大表面基板の場合には不経済である。それに加
えて基板背面が、直接その上に位置する磁石によって機
械的損傷を受ける可能性がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎をなす課
題は、これまで知られている機構の欠点を除き、冒頭で
述べた類の、薄い箔状の金属の強磁性体マスクを保持す
る金属箔マスク用磁力保持装置を創造することである。
特にこの装置は、マスク遮蔽の周縁部において完璧な蒸
着端を維持し、かつ容易な基板の交換およびマスクの交
換を可能にするために、マスクをあらゆる場所において
特に周縁部で、完全かつ均等に基板面上に位置させるこ
とが可能でなければならない。

【０００７】さらに、マスクは厚さ０．５ｍｍ未満の薄
い箔として形成することもできるのであるが、これは蒸
着加工された基板と同時には交換されず、むしろ、より
多くの基板の蒸着加工のために、基板保持板の上にその
ままにしておく。そのため、基板交換の際、マスクは清
浄な状態で基板より離すことができるようになっていな
ければならず、また基板保持板上の所定の位置に確実に
留まっていなければならない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は請求項１に
係る装置によって解決される。さらに長所を有する実施
の形態は他の従属する請求項に係る装置に示されてい
る。

【０００９】強磁性体製の金属製箔状マスクは基板保持
板の上に位置することとする。マスクの上には、そのマ
スクを通して蒸着加工されるべき基板が置かれる。基板
の背面は永久磁石が基板の前面に上記マスクを押付ける
ように配置される。永久磁石それ自体は基板の背面に直
接接触しないように取付けられた磁石枠構造体の凹部に
はめ込まれる。上記のマスクは、基板と基板保持板の間
に保持され、上記マスクの周縁部と窓状開口部の桟部に
おいて基板保持板上に着脱可能に固定される。さらに、
マスクと磁石枠構造体の基板保持板上での正確な位置づ
けは、位置決めピンまたはボルトによって保証される。

【００１０】永久磁石を保持する磁石枠構造体７は、事
実上磁石が基板上の蒸着成膜を避けるべき領域のところ
だけにくるように配置されるように、つまりマスクの窓
状開口部の周縁部および窓状開口部の間の桟部の上にく
るように配置されている。

【００１１】基板保持板、マスクおよび基板の熱膨張係
数の違いは、基板保持板、マスクおよび磁石枠構造体に
おける調節ピンやボルトのための切抜き孔の形状および
配置を適切にすることによって考慮されている。

【００１２】さらにマスクと磁石枠構造体は、基板保持
板上にできるだけ簡単に基板の交換ができるように取付
けられている。ただしその際、マスクと基板の相互の正
確な相対的位置関係は維持される。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に図面を用いて発明の実施の形
態について説明する。

【００１４】図１は、本発明による装置を上からすなわ
ち基板の背面側から見た平面図である。図２〜図６に
は、本装置のさまざまの異なる断面図を示す。これらの
図においてマスクと基板の厚さは、見やすさを考慮して
図全体の尺度より大きく表示されている。

【００１５】基板保持板１は窓状開口部３を有し、その
開口部を通じて基板６に蒸着が行なわれる。窓状開口部
３の面、すなわち蒸着すべき面は、マスクの金属箔の面
と比べて、すなわち金属箔によって覆って蒸着が行なわ
れないようにされる周縁部と桟部の面に比べて大きい。
蒸着すべき領域と蒸着すべきでない領域との厳密な境界
は、基板保持板１に乗っている前記マスク２により決定
される。

【００１６】マスク２の上には板状の基板６が配され
る。マスクの開口部の周縁部での完璧な蒸着端を維持す
るため、マスク２は、ブロック磁石として形成された永
久磁石８によって、完全かつ均等に基板の背面から基板
６の方向へ引っ張られている。基板は磁石枠構造体７を
支えており、磁石枠構造体の形状は開口部および桟部に
関して事実上マスクに対応している。ブロック磁石８は
基板６の背面に直接接触しないように磁石枠構造体に収
められている。

【００１７】この磁石８は、強磁性体製の金属等の箔状
マスクを蒸着の境界決定に本質的な領域で、すなわち、
開口部３と桟部５の周縁部４において、基板の背面に押
付けるのに十分強力にできているものとする。このブロ
ック磁石８はマスクの桟部と周縁部に対応した磁石枠構
造体７の領域に配置されている。ブロック磁石８は、好
ましくはアルミニウムで作られた、四辺形の磁石枠構造
体７にはめ込まれている。

【００１８】このアルミ材の長所は軽量で工作が容易、
かつ熱容量が小さいことである。ブロック磁石８は磁石
枠構造体７のフライス板加工されたポケット上部にはめ
込まれ、それぞれ２個のリベットで保持されている。リ
ベットの頭の突き出しは小さいので、磁石と基板の背面
との間の間隔が小さく、それによって最大限可能な大き
な引力が得られる。永久磁石の材料としてはＯＸ３０
０、アルミニウム−ニッケル−コバルト合金（ＡｌＮｉ
Ｃｏ）またはサマリウム−コバルト合金（ＳｍＣｏ）が
用いられる。

【００１９】基板保持板１上のマスク２の位置は、基板
保持板中の少なくとも２個の互いに対向するピン１０で
固定され、それらに対応する２つの切抜き孔１１と１２
により、基板保持板に被さる形でマスクが設けられる
（図１，図２）。マスクの切抜き孔は、一方の側ではマ
スクのいわゆる定点を形成する丸孔１１として（図
６）、また他の側ではマスクのいわゆる自由点（図５）
を示す細長孔１２として実施されている。自由点という
のは熱的な変化による長さの変化を調整することのでき
る位置のことである。細長孔１２の長手方向軸は、両位
置決めピン１０の間を結ぶ線１３に平行とする。これに
より基板保持板１とマスク２の熱膨張の違いにもかかわ
らず、装置が高温負荷にさらされた場合でも、マスクの
位置が保持されることが保証される。

【００２０】前記の箔状の金属強磁性体のマスクは強固
に締付けられていないから、熱膨張する場合、マスク留
めピンによる波形変形の発生は避けられる。このマスク
は基板とともに、自由点において細長孔を介してずれを
起こすことが可能である。位置決めピン１０および対応
する切抜き孔１１と１２は、窓状開口部の周縁部の同じ
側（図７）かまたは桟部に配置されている。しかしまた
それらは、窓状開口部の互いに対向する側に設けること
も可能である。ここで、「窓状開口部の互いに対向する
側」とは、たとえば、図８および図９に示す位置関係を
いう。これに対して、「同じ側」とは、たとえば、図２
および図７に示す位置関係をさす。

【００２１】より多くの基板を蒸着加工する場合には通
常、同様な金属箔マスクをそのまま連続して使用する。
基板の交換に際しては、まず、基板保持板上の磁石枠構
造体７の固定を解除し、これを基板の背面から取除く。
基板を取外すとき、接着力が働いているマスクと基板と
がくっついたままになるのを防ぐために、基板保持板内
のマスクの周りに丸磁石９よりなる一連の永久磁石が着
脱可能に固定されている。この２番目の保持手段は、さ
らに締付けねじを緩めたり解除することなしにマスクの
交換を可能にし、これによりロボットによる自動操作を
することが有利になる。

【００２２】磁石枠構造体７は基板保持板１の上のその
位置において、基板保持板内の少なくとも２つの互いに
重畳対向する周縁部に取付けられた位置決めボルト１４
により固定される（図１，図３）。このボルトは、ピン
であってもよい。また、上記のマスクの位置決めピンは
ボルトであってもよい。磁石枠構造体内の対応する切抜
き孔は丸孔１５および細長孔１６として形成され、装置
が熱的負荷のもとにある場合にも基板保持板１上の磁石
枠構造体７の正確な位置を保持することを保証してい
る。細長孔１６の長径方向は両位置決めボルト１４を結
ぶ線１７と平行関係にある。

【００２３】基板（ガラス製等）とアルミニウム製枠構
造体の熱膨張の相違のために、基板の処理中にこれらの
両構成要素間に相対運動が生じ、基板上に磁石枠構造体
が直接置かれていればそこに引っかき傷が生じる。この
ような引っかき傷を阻止するため磁石８と基板との間に
は、たとえば、ポリエーテルエーテルケトン（Polyethe
retherketone：ＰＥＥＫ）またはポリイミド（ＰＩ）の
ような適当なプラスチックよりなる、磁石枠構造体７の
基板保持側の面より少なくとも０．５ないし３ｍｍの間
隔１８だけ突き出た、一連の支持ピン１９が磁石枠構造
体に固定されている。

【００２４】丸磁石９は対をなして基板保持板の袋孔に
配置されている（図１，図４）。同磁石はプラスチック
（ＰＥＥＫまたはＰＩ）製の裂け目付締付けリング２１
（図４）と枕頭ねじ２０によって、たとえば基板保持板
１の清掃のためには磁石を容易に取外すことができるよ
う、固定されている。枕頭ねじをねじ込むと裂け目付締
付けリングはその内側円錐部以上に広がり、丸磁石をそ
の袋孔の中に締付け食い込ませる。真空に適したプラス
チック製の締付けリングを用いることにより、組立てに
際して、硬くて脆い磁石の損傷は避けられる。同時によ
り多くの磁石を１個の締付リングで保持することができ
る。このとき、柔らかいプラスチックを使用することに
より製作精度を調整均一化することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の装置により、広い開口部を有す
る強磁性体製のマスクを基板に傷を負わせることなく簡
便かつ確実に取付け、マスク周縁部において完全かつ高
精度な蒸着端を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マスク、基板および磁石枠構造体を備える本装
置の平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図４】図１のＣ−Ｃ断面および裂け目付締付けリング
と枕頭ねじによる丸磁石の保持部の拡大図。

【図５】図２のＤ方向から見た平面図であり、細長孔領
域におけるマスクの固定部分の拡大図。

【図６】図２のＥ方向から見た平面図であり、丸孔領域
におけるマスクの固定部分の拡大図。

【図７】窓状開口部の同じ側でのマスク位置決めピンと
切抜き孔の配置を示す模式図。

【図８】窓状開口部の互いに対向する側でのマスク位置
決めピンと切抜き孔の配置を示す模式図。

【図９】窓状開口部の互いに対向する側でのマスク位置
決めピンと切抜き孔の配置を示す模式図。

【符号の説明】

１ 基板保持板 ２ マスク ３ マスクの開口部 ４ マスクの周縁部 ５ マスクの桟部 ６ 基板 ７ 磁石枠構造体 ８ 永久磁石 ９ 丸永久磁石 １０ マスクの位置決めピン １１ マスクに設けた丸孔 １２ マスクに設けた細長孔 １３ マスク周縁部の２つの孔を結ぶ線 １４ 磁石枠構造体の位置決めボルト １５ 磁石枠構造体に設けた丸孔 １６ 磁石枠構造体に設けた細長孔 １７ 磁石枠構造体周縁部の２つの対向する孔を結ぶ線 １８ 磁石枠構造体と基板との距離（プラスチック製支
持ピンの頭の高さ） １９ 支持ピン ２０ 枕頭ねじ ２１ 裂け目付締付リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・ボルフ ドイツ連邦共和国、デー・エー−63526 エアレンゼー、ミュールシュトラーセ、15 (72)発明者 ライナー・ヒンターシュースター ドイツ連邦共和国、デー・エー−63546 ハマースバッハ、ランゲンハイマー・シュ トラーセ、28

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性体よりなる薄い箔状の金属製マス
   ク（２）を平坦な基板上に保持するための、前記基板
   を、少なくとも１つの窓状開口部（３）を有する前記マ
   スクと、磁石枠構造体（７）の中に保持された少なくと
   も１つの永久磁石（８）との間に置くことによりなる装
   置であって、 前記マスク（２）が基板保持板（１）の上に位置するこ
   と、 マスクの窓状開口部（３）が窓状開口部以外の部分より
   大きいこと、および永久磁石（８）が基板の背面に接触
   することなく前記磁石枠構造体（７）の凹部に収まって
   いることを特徴とする金属箔マスク用磁力保持装置。
2. 【請求項２】 ストライプ状のマスクが、その窓状開口
   部を囲む周縁部のみ、または周縁部および桟部の両方を
   有し、 永久磁石が、前記周縁部と前記桟部の両方またはいずれ
   か一方の対応する磁石枠構造体（７）の位置にのみ収め
   られていることを特徴とする請求項１に記載する金属箔
   マスク用磁力保持装置。
3. 【請求項３】 基板保持板（１）上のマスク（２）の位
   置が、マスク（２）内の対応する２つの切抜き孔（１
   １，１２）に挿入される、基板保持板（１）内に設けら
   れた２つの位置決めピン（１０）を利用して固定される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載する金属箔マ
   スク用磁力保持装置。
4. 【請求項４】 基板保持板（１）に設けられた、マスク
   （２）の位置調整のための両位置決めピン（１０）とそ
   れに対応するマスク内の２つの切抜き孔（１１，１２）
   が、窓状開口部（３）を囲む周縁部の同じ側に設けられ
   ていることを特徴とする請求項３に記載する金属箔マス
   ク用磁力保持装置。
5. 【請求項５】 基板保持板（１）上のマスク（２）の位
   置調整のための基板保持板に設けられた両位置決めピン
   （１０）とそれに対応するマスク内の切抜き孔（１１，
   １２）が、窓状開口部（３）を囲む周縁部の互いに対向
   する側に設けられていることを特徴とする請求項３に記
   載する金属箔マスク用磁力保持装置。
6. 【請求項６】 マスク（２）の位置調整のための両切抜
   き孔の１つを丸孔（１１）として、他のもう１つの孔を
   細長孔（１２）とし、かつ細長孔（１２）の長手方向軸
   を、両位置決めピン（１０）を結ぶ線（１３）に平行と
   することを特徴とする請求項４または５に記載する金属
   箔マスク用磁力保持装置。
7. 【請求項７】 基板保持板（１）の端部において前記基
   板保持板（１）とマスク（２）との間に一時的な解除可
   能な結合が成立し、かつこの結合が、基板保持板（１）
   内に着脱可能に取付けられた、その磁束がマスク内に浸
   透している永久磁石（９）によってなされていることを
   特徴とする請求項１から６までに記載するいずれかの金
   属箔マスク用磁力保持装置。
8. 【請求項８】 基板保持板（１）と磁石枠構造体（７）
   との位置関係を調整する切抜き孔（１５，１６）に前記
   基板保持板（１）に設けられた位置決めボルト（１４）
   を挿入することによって磁石枠構造体（７）が基板保持
   板（１）に固定されていることを特徴とする請求項１か
   ら７までに記載するいずれかの金属箔マスク用磁力保持
   装置。
9. 【請求項９】 基板保持板（１）に対して磁石枠構造体
   （７）の位置調整をするための両位置決めボルト（１
   ４）と、対応する切抜き孔（１５，１６）が、マスクの
   窓状開口部（３）の周縁部の同じ側に、 または桟部（５）に、 または窓状開口部の周縁部の互いに対向する側に対応し
   てそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項８に
   記載する金属箔マスク用磁力保持装置。
10. 【請求項１０】 基板（１）上での磁石枠構造体（７）
    の位置調整用の両切抜き孔（１５，１６）の１つを丸孔
    （１５）とし、他のもう１つを細長孔（１６）とし、か
    つ細長孔の長手軸が両位置決めボルトを結ぶ線（１７）
    に平行とすることを特徴とする請求項８または９に記載
    する金属箔マスク用磁力保持装置。