(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面上に、気相堆積法による膜が形成される基材シートと、
前記基材シートの主面上に配置され、少なくとも１本の磁性材料からなる棹状部を有するマスク部材と、
前記基材シートを挟んで前記マスク部材に対向する裏面側に配置されたマグネットと、
前記マグネットと前記マスク部材との間に配置されたアライメント部材とを備え、
前記アライメント部材は、前記棹状部の両側方に位置する部位に配置された磁流抑制部を有している、マスキング装置。
【請求項２】
請求項１記載のマスキング装置において、
前記マスク部材は、複数の棹状部と各棹状部同士を一端で接続する接続部とを有しており、
前記アライメント部材の磁流抑制部は、前記各棹状部の間隙および最外方の棹状部の外側に配置されている、マスキング装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のマスキング装置において、
前記気相堆積法は、ＰＶＤ法である、マスキング装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のマスキング装置において、
前記アライメント部材と、前記マグネットとの間に介在する非磁性材料からなるスペーサをさらに備えているマスキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相堆積法による成膜を行うためのマスク部材を備えたマスキング装置に係り、特に成膜パターンの精度の向上対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池、水晶振動子などの電子部品に用いられる成膜パターンを形成する方法として、気相堆積法が汎用されている。その際、パターンの空白となる部分をマスク部材により覆い、膜が形成されないようにした状態で、成膜を行う方法が一般的である。
【０００３】
たとえば、基材シート状に蒸着パターンを形成する技術として、特許文献１および特許文献２が挙げられる。図５（ａ）〜（ｃ）は、順に、特許文献１のマスク部材を櫛歯パターンに適用したマスキング装置のVa-Va線における断面図、マスク部材単独のパターンを示す平面図、およびマグネットで磁気吸引されたときのマスク部材のパターンの乱れを示す平面図である。
【０００４】
図５（ａ）に示すように、マスキング装置１００は、基材シート１０１の蒸着面（主面）上に配置された、磁性材料からなるマスク部材１０２（メタルマスク）と、基材シート１０１の裏面側に、スペーサ１０４を挟んで配置されたマグネット１０３とを備えており、マグネット１０３によりマスク部材１０２を磁気吸引して固定しつつ、蒸着を行うように構成されている。図５（ｂ）に示すように、マスク部材１０２は、複数の棹状部１０２ａと、各棹状部１０２ａの各一端同士を接続する接続部１０２ｂと、接続部１０２ｂの両側端から棹状部１０２ａにほぼ平行に延びる１対の側部１０２ｃと、棹状部１０２ａの先端との間に一定の間隙を保ちつつ、各側部１０２ｃの先端部同士を接続する先端部１０２ｄとを有している。
【０００５】
成膜が行われると、マスク部材１０２が存在しない領域である成膜部Ｒｄに所定の材料からなる電子部品等が形成される。この成膜部Ｒｄは、マスク部材１０２の棹状部１０２ａ同士の間隙に位置する櫛歯部Ｒｄ１と、各櫛歯部Ｒｄ１同士を一端で接続する接続部Ｒｄ２とからなる櫛歯パターンを有している。つまり、マスク部材１０２は、成膜部Ｒｄの反転パターンに相当するパターンを有しており、この例では、マスク部材１０２自体も櫛歯パターンを有している。
【０００６】
また、特許文献２には、基材シートを磁性材料からなる上部マスク（マスク部材）と非磁性材料からなる下部マスクとで挟み、下部マスクの下方にマグネットを配置して、マグネットにより透磁孔を通して上部マスク（マスク部材）を磁気吸引することで、上部マスクを確実に固定する技術が開示されている（図示省略）。
【特許文献１】特開平０１−２４２７６８号公報
【特許文献２】特公平０６−０７４４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２の技術では、たとえば櫛歯パターンを形成するためのマスク部材を用いると、下記のように、マスク部材のパターンが崩れるという不具合があった。
【０００８】
図５（ｂ）に示すように、マスク部材１０２が形成された状態では、各棹状部１０２ａが設計パターン通りの位置に整列されていても、マスキング装置１００として、基材シート１０１の主面上に当該マスク部材１０２を設置して、裏面側からマグネット１０３で磁気吸引すると、図ｃ（ｂ）に示すように、各櫛歯１０２ａの位置が整列位置からずれるおそれがあった。そのために、櫛歯パターンＲｄの櫛歯部Ｒｄ１同士の間隙が設計パターンからずれて、正確な櫛歯パターンを有する電子部品等が得られないことになる。
その原因は、マスク部材１１０２の棹状部１０２ａの両側における磁気バランスが崩れているためと推定される。
【０００９】
本発明の目的は、棹状部を有するマスク部材を備えつつ、磁気吸引によるパターンの崩れを抑制可能なマスキング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のマスキング装置は、基材シート上に少なくとも１本の棹状部を有するマスク部材を配置し、基材シートを挟んでマスク部材に対向する側にマグネットを配置するとともに、マグネットとマスク部材との間に、棹状部の両側方に位置する部位に配置された磁流抑制部を有するアライメント部材を配置したものである。
【００１１】
これにより、棹状部の両側方に位置する磁流抑制部によって、棹状マスク部材の両側方へのマグネットの磁気（磁流）の通過が妨げられる。その結果、棹状部の両側方における磁気バランスが保たれるためと推測されるが、経験的に、マスク部材の設計パターン通りの形状が保持されることが確認されている。
【００１２】
本発明のマスキング装置において、棹状部が複数個設けられて、マスク部材が棹状部同士を接続する接続部を有している場合は、アライメント部材は、棹状部同士の間隙および最外方の棹状部の外側に位置することになる。つまり、アライメント部材は、格子パターンまたは櫛歯パターンを有していればよいことになる。
【００１３】
本発明のマスキング装置が使用される気相成長法としては、一般的には、蒸着、スパッタリング、パルスレーザデポジションなどのＰＶＤ（物理的堆積法）法が適している。
【００１４】
また、アライメント部材とマグネットとの間に、非磁性材料からなるスペーサを介在させることによって、分割された小さなマグネットを使用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、棹状部を有するマスク部材を設けたマスキング装置として、基材シート上に、組成均一性の良好な複合材料膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態）
−マスキング装置の構造−
図１（ａ）〜（ｃ）は、順に、実施の形態に係るマスキング装置のIa-Ia線における断面図、マスク部材の平面図、およびアライメント部材の平面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施の形態のマスキング装置１０は、基材シート１１の蒸着面（主面）上に配置された、磁性材料からなるマスク部材１２と、基材シート１１の裏面側に、非磁性材料からなるスペーサ１４を挟んで配置されたマグネット１３（永久磁石）とを備えており、マグネット１３によりマスク部材１２を磁気吸引して固定しつつ、蒸着を行うように構成されている。
【００１７】
また、図１（ｂ）に示すように、マスク部材１２は、複数の棹状部１２ａと、各棹状部１２ａ間を一端で接続する接続部１２ｂと、接続部１２ｂの両側端から棹状部１２ａにほぼ平行に延びる１対の側部１２ｃと、棹状部１２ａの先端部との間に一定の間隙を保ちつつ、各側部１２ｃの先端部同士を接続する先端部１２ｄとを有している。
【００１８】
成膜が行われると、マスク部材１２が存在しない領域である成膜部Ｒｄに所定の材料からなる電子部品等が形成される。この成膜部Ｒｄは、マスク部材１２の棹状部１２ａ同士の間隙に位置する櫛歯部Ｒｄ１と、各櫛歯部Ｒｄ１の各一端同士を接続する接続部Ｒｄ２とからなる櫛歯パターンを有している。つまり、マスク部材１２は、成膜部Ｒｄの反転パターンに相当するパターンを有しており、この例では、マスク部材１２自体も櫛歯パターンを有している。
【００１９】
さらに、本実施の形態では、基材シート１１とスペーサ１４（マグネット１３）との間には、アライメント部材１５が設けられている。図１（ａ），（ｃ）に示すように、アライメント部材１５は、マスク部材１２の棹状部１２ａ同士の間隙（両側方）に相当する位置に配置された棹状部１５ａと、棹状部１５ａ同士を両側で接続する接続部１５ｂ，１５ｄと、接続部１５ｂ，１５ｄの各端部同士を接続する１対の側部１５ｃとを有している。言い換えると、アライメント部材１５は、棹状部１５ａの間隙である多数のスリットが設けられた格子パターンを有している。
【００２０】
上記アライメント部材１５の棹状部１５ａは、マスク部材１２の棹状部１２ａの両側方に位置して、マグネット１４の磁気（磁流）のマスク部材１２への通過を抑制する機能を有している。また、アライメント部材１５の側部１５ｃや一方の接続部１５ｄもマスク部材１２の棹状部１２ａを囲んでおり、磁気の通過を抑制する機能を有している。すなわち、本実施の形態では、棹状部１５ａ，側部１５ｃおよび一方の接続部１５ｄにより、磁流抑制部が構成されている。
【００２１】
なお、本実施の形態では、アライメント部材１５の一方の接続部１５ｄも、図１（ｂ）に示す成膜部Ｒｄの基部Ｒｄ２への磁気の通過を抑制する機能を有しているが、接続部１５ｄは、必ずしも磁流抑制部としての機能を有している必要はない。つまり、接続部１５ｄが、図１（ｂ）に示す成膜部Ｒｄの基部Ｒｄ２とオーバーラップせずに、櫛歯パターンを有していてもよい。したがって、磁流抑制部は、マスク部材１２の棹状部１２ａの両側方に位置する領域のみに設けられていればよい。ただし、本実施の形態のように、磁流抑制部が、マスク部材１２の棹状部１２ａの先端部の周囲にも存在することで、より確実にパターンの乱れを抑制することができる。
【００２２】
本実施の形態では、複数の棹状部１２ａを有するマスク部材１２を用いているために、アライメント部材１５の磁流抑制部１５ａも、側部１５ｃや接続部１５ｄを除き、棹状であるが、１本の棹状部しか有していないマスク部材を用いる場合には、アライメント部材１５は、１本のスリットを有するものであればよい。
言い換えると、アライメント部材１５は、マスク部材１２の棹状部への磁流を妨げないように、反転パターンとなるスリット、または、スリットの先端が開放されてつながった櫛歯パターンを有していればよい。
【００２３】
本実施の形態においては、マスク部材１２として、ステンレスのうち磁性材料のもの（たとえばＳＵＳ４３０）を用い、ステンレスマスク部材１２の棹状部１２ａの幅は約３００μｍで、棹状部１２ａの隙間（櫛歯部Ｒｄ１）の幅は約３００μｍで、長さは約５０ｍｍである。また、マスク部材１２の平面寸法は、図１（ｂ）に示す縦方向寸法が約３０ｍｍで、横方向寸法が約７０ｍｍであり、厚さは約０．１ｍｍである。
【００２４】
また、本実施の形態においては、アライメント部材１５として、ステンレスのうち磁性材料のもの（たとえばＳＵＳ４３０）を用い、アライメント部材１５の棹状部１５ａの幅は約３００μｍで、棹状部１５ａの隙間の幅は約３００μｍで、長さは約５０ｍｍである。アライメント部材１５の平面寸法は、図１（ｃ）に示す縦方向寸法が約３０ｍｍで、横方向寸法が約７０ｍｍで、その厚さは約０．１ｍｍである。
【００２５】
また、本実施の形態においては、基材シート１１として、非磁性材料であるＰＰＳ樹脂を用い、その厚さは約２５μｍである。また、スペーサ１４として非磁性材料であるＳＵＳ３０４を用い、その厚さは約５００μｍである。基材シート１１やスペーサ１４の平面寸法は、マスク部材１２やアライメント部材１５よりもやや小さくしておく。
【００２６】
本実施の形態においては、マグネット１３として、平面精度が必要なために、複数個に分割されたものを用いているが、平面精度の高い１個の大磁石を用いてもよい。その場合には、スペーサ１４は不要であるが、マグネット１３のコストを考慮すると、全体的にはコスト高となる。
【００２７】
−マスキング装置の組立方法−
図２（ａ），（ｂ）は、本実施の形態におけるマスキング装置の組立方法を説明するための平面図である。図２（ａ），（ｂ）において、マスキング装置のうちマスク部材１２およびアライメント部材１５以外の部材の図示は省略されている。
【００２８】
まず、マグネット１３，スペーサ１４およびアライメント部材１５を組み立てて、図２（ａ）に示すように、組立枠２０内に、マグネット１３，スペーサ１４およびアライメント部材１５の組立物を嵌め込んでおいて、アライメント部材１５の上に基材シート１１（破線参照）およびマスク部材１２を重ねる。
【００２９】
その結果、図２（ｂ）に示すように、アライメント部材１５の棹状部１５ａ同士の間隙にマスク部材１２の棹状部１２ａが配置される。そして、マスク部材１２の棹状部１２ａ同士の間隙が成膜部Ｒｄの櫛歯部Ｒｄ１となり、マスク部材１２の棹状部１２ａの先端側の間隙が成膜部Ｒｄの接続部Ｒｄ２となる。
【００３０】
このとき、マスク部材１２およびアライメント部材１５の外周部と、組立枠２０の内周とのクリアランスは、±２０μｍ以内に設定されており、アライメント部材１５の棹状部１５ａ同士の間隙に、マスク部材１２の棹状部１２ａが精度よく配置される。
【００３１】
本実施の形態によると、図２（ｃ）に示すように、マスク部材１２をマスキング装置１０として組み立てた時点で、マスク部材１２の棹状部１２ａのパターンが乱れることはなく、各棹状部１２ａ同士の間隔も設計通りに保持される。その理由は、完全に解明されているわけではないが、マスク部材１２の棹状部１２ａの両側方に位置するアライメント部材１５の棹状部１５ａおよび側部１５ｃにより、マグネット１３の磁気（磁流）のマスク部材１２ａの両側方への通過が抑制されるためと解される。そして、マスク部材１２のパターンの乱れを抑制することにより、成膜パターンの精度の向上を図ることができる。
【００３２】
ただし、アライメント部材１５の棹状部１５ａおよび側部１５ｃと、マスク部材１２の棹状部１２ａとの位置関係は、本実施の形態に限定されるものではない。たとえば、、アライメント部材１５の棹状部１５ａの幅が、マスク部材１２の棹状部１２ａ同士の間隙寸法より多少広くて、両棹状部１５ａ，１２ａが平面視でオーバーラップしていても、マグネット１３の磁気吸引によってマスク部材の棹状部１２ａが固定される程度の磁気が通過できれば、本発明の効果は得られる。
【００３３】
また、アライメント部材１５の棹状部１５ａの幅が、マスク部材１２の棹状部１２ａ同士の間隙寸法より多少狭くても、マグネット１３の磁気（磁流）のマスク部材１２ａの両側方への通過量が十分抑制されていれば、マスク部材１２の棹状部１２ａの設計範囲外への移動を抑制することができ、本発明の効果は得られる。
【００３４】
本実施の形態においては、マスク部材１２は、片持構造の棹状部１２ａを有しているが、両端で固定された棹状部を有するマスク部材においても、図５（ｃ）に示すようなパターンの乱れは生じうる。したがって、本発明におけるマスク部材の棹状部は、片持構造に限定されるものではない。ただし、片持構造の棹状部を有するパターンは、特に不安定で磁気バランスの崩れによって容易に移動するので、本発明を片持構造の棹状部を有するマスク部材に適用することにより、顕著な効果を発揮することができる。
【００３５】
−マスキング装置の使用例−
図３は、本発明のマスキング装置の使用例である、ＰＬＤ（Pulse laser Dposition）装置の構造を示す断面図である。同図に示すように、本実施の形態のＰＬＤ装置３０は、真空チャンバー３１と、レーザ３２と、真空チャンバー３１内に配置されたターゲット３３と、ターゲット３３を回転するモーター３４と、ヒータ付きの試料保持具３５と、真空チャンバー３１内を高真空に保つための分子ターボポンプ３７と、必要に応じて真空チャンバー３１内に各種ガスを供給する量を調節するためのバルブ３８とを備えている。そして、本発明のマスキング装置１０は、図２（ｂ）に示す組立枠２０から取り外されて、図３に示す試料保持具３５上に、試料として取り付けられる。
【００３６】
たとえば、図１に示す櫛歯パターンを有する成膜として、リチウム二次電池の集電体であるＮｉ膜、Ａｌ膜、Ｃｕ膜等が形成される。ただし、本発明のマスキング装置は、これらの成膜以外の成膜を行うためのマスク部材についても、適用することができる。
【００３７】
（変形例）
図４は、上記実施の形態の変形例に係るマスク部材の形状を示す平面図である。この変形例においては、マスク部材４１は、円弧状の棹状部４１ａと、各棹状部４１ａ同士を一端で接続する基部４１ｂと、各基部４１ｂの内方側端部が接続される中心部４１ｃと、各基部４１ｂの外方側端部が接続される外周部４１ｄとを有している。そして、各棹状部４１ａの側方の間隙が成膜部Ｒｄの枝部Ｒｄ１となり、各棹状部４１ａの先端部同士の間隙が成膜部Ｒｄの幹部Ｒｄ２となる。
【００３８】
この変形例においても、基材シートとマグネットとの間に、マスク部材４１の各棹状部４１ａ同士の間隙Ｒｄ１を塞ぐパターンを有するアライメント部材を配置することにより、各棹状部４１ａの両側方への磁流の通過を抑制して、磁気バランスを保持することができ、マスク部材４１のパターンの乱れを抑制し、成膜パターンの精度の向上を図ることができる。
【００３９】
（他の実施の形態）
本発明のマスキング装置は、上記実施の形態におけるＰＬＤ法だけでなく、ＰＶＤ法およびＣＶＤ法を含む気相堆積法一般に適用することが可能である。ただし、ＣＶＤ法においては、上記実施の形態のようなマスキング装置を用いることがまれであり、スパッタ法、蒸着法、ＰＬＤ法などのＰＶＤ法に適用されるのが一般的である。
【００４０】
また、本発明は、棹状部のパターンの乱れが生じやすい微細パターンを有するマスク部材に対して、特に顕著な効果を発揮することができる。したがって、本発明は、ＰＶＤ法の中でも、ＰＬＤ法を含む蒸着法に適用されることで、特に顕著な効果を発揮することができる。
【００４１】
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の成膜装置は、気相堆積法を利用した電子部品、たとえばリチウム二次電池などに使用される集電体等の成膜に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、順に、実施の形態に係るマスキング装置のIa-Ia線における断面図、マスク部材の平面図、およびアライメント部材の平面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、本実施の形態におけるマスキング装置１０の組立方法を説明するための平面図である。
【図３】本発明のマスキング装置の使用例である、ＰＬＤ装置の構造を示す断面図である。
【図４】実施の形態の変形例に係るマスク部材の形状を示す平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、順に、従来のマスキング装置のVa-Va線における断面図、マスク部材単独のパターン、および磁気吸引時の乱れを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｒｄ    成膜部
Ｒｄ１  櫛歯部
Ｒｄ２  接続部
１０    マスキング装置
１１    基材シート
１２    マスク部材
１２ａ  棹状部
１２ｂ  接続部
１２ｃ  側部
１２ｄ  先端部
１３    マグネット
１４    スペーサ
１５    アライメント部材
１５ａ  棹状部
１５ｂ  接続部
１５ｃ  側部
１５ｄ  接続部
２０    組立枠
【図１】
0004858782.tif 000002
【図２】
0004858782.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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