KR101830004B1

KR101830004B1 - 메탈 마스크 재료 및 메탈 마스크

Info

Publication number: KR101830004B1
Application number: KR1020160138223A
Authority: KR
Inventors: 유코 곤도
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2018-02-19
Also published as: JP2017088914A; TW201723204A; CN107012421B; JP6177298B2; TWI612160B; KR20170052468A; CN107012421A

Abstract

(과제) 에칭 가공 정밀도를 향상시킴과 함께, 자체적인 결함을 양호한 정밀도로 검출할 수 있는 메탈 마스크 재료 및 메탈 마스크를 제공한다.
(해결 수단) Ni 와 Co 를 합계로 30 ∼ 45 질량％, Co 를 0 ∼ 6 질량％ 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Fe-Ni 계 합금의 압연박으로 이루어지고, 두께 (t) 가 0.02 ∼ 0.08 ㎜, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-B 0601 에 따라 측정한 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.01 ∼ 0.20 ㎛, 또한, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-Z 8741 에 따라 측정한 60 도 광택도 (G60) 가 200 ∼ 600 인 메탈 마스크 재료이다.

Description

메탈 마스크 재료 및 메탈 마스크{METAL MASK MATERIAL AND METAL MASK}

본 발명은 유기 EL 디스플레이의 제조 등에서 사용되는 메탈 마스크 재료 및 메탈 마스크에 관한 것이다.

플랫 패널 디스플레이 중에서 현재 주류인 액정 디스플레이와 비교하여, 유기 EL 디스플레이는, 구조가 심플하기 때문에 제품을 보다 얇게 할 수 있고, 움직임이 빠른 영상의 표시가 매끄러우며, 또한 시야각이 넓은 등의 특징을 갖는다. 이 유기 EL 디스플레이는, 휴대 단말 등의 소형 기기에서는 이미 양산화되어 있으며, 차세대 디스플레이의 본명 (本命) 으로서, 대형 디스플레이에서의 실용화가 진행되고 있다.

유기 EL 디스플레이의 EL (발광) 층을 제작하는 방법으로는, 크게 나누어 증착법과 인쇄법이 있다. 증착법은, 진공 중에서 가열, 증발시킨 EL 물질을, 기판의 표면에 얇은 층으로서 부착시키는 방법이다. 또, 인쇄법은, 기판의 표면에 EL 층을 인쇄에 의해 제작하는 방법이다. 증착법에는 또한 RGB (적녹청) 의 3 색을 발광시키는 타입과 EL 층을 백색 발광시키는 타입이 있다.

증착법에 있어서는, EL 층을 기판의 소정의 위치에 소정의 패턴으로 제작하기 때문에, 증착원과 기판 사이에 메탈 마스크를 설치하는 컬러 패터닝 공정이 있다. 메탈 마스크는, EL 층의 패턴에 대응하는 개구부를 갖는 금속제의 판 또는 박으로 이루어진다. 증착원으로부터 증발하여 진공 중으로 이탈한 EL 물질은 메탈 마스크에 도달하고, 메탈 마스크의 개구부를 통과한 EL 물질이 기판에 부착되어 소정의 패턴을 갖는 EL 층이 된다.

그런데, 컬러 패터닝 공정에서는, 증착원으로부터의 복사열, 나아가서는 메탈 마스크 표면에 온도가 높은 유기 재료가 부착됨으로써, 메탈 마스크의 온도가 100 ℃ 정도로까지 상승하는 경우가 있어, 기판 상의 성형 위치의 정밀도를 유지하기 위해, 메탈 마스크에는 기판과 동일한 정도 이하의 열팽창을 갖는 재료를 사용할 필요가 있다. 특히, RGB 의 3 색을 발광시키는 타입에 있어서의 EL 층의 패턴은, RGB 의 3 색마다 형성할 필요가 있기 때문에, 메탈 마스크의 팽창에 의한 성형 위치의 어긋남을 억제하는 것이 중요하다.

메탈 마스크의 두께는, RGB 의 3 색을 발광시키는 타입에서는 주로 0.02 ∼ 0.08 ㎜ 의 박이 사용되고, EL 층을 백색 발광시키는 타입에서는 주로 0.08 ∼ 0.25 ㎜ 의 판이 사용된다.

RGB 의 3 색을 발광시키는 타입에 있어서의 컬러 패터닝 공정에서의 다른 문제로서, 기판 상에 성형하는 유기 재료의 위치 어긋남이 발생하여, 영상의 색 불균일 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 이 공정에서는, 1 점의 증착원으로부터 메탈 마스크의 개공부를 통과하여 유기 재료가 기판 상에 부착된다. 이 때문에, 메탈 마스크가 두꺼운 경우, 증착원으로부터 떨어진 위치에서 유기 재료의 입사각이 낮아지면 개공부 벽이 그림자가 되어, 유기 재료의 패턴 형상이 개공부와 상이한 형상으로 성형되어, 형상 정밀도를 유지하는 것이 곤란해진다. 이것은, 섀도잉 효과라고 불리고 있으며, 메탈 마스크를 얇게 함으로써 개선된다.

한편, 상기 문제를 회피하기 위해 메탈 마스크를 얇게 하면, 핸들링시에 접힘이 발생하거나, 메탈 마스크에 유기 재료가 퇴적되어 중량이 증가함으로써 메탈 마스크에 뒤틀림이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 문제를 회피하기 위해서는, 메탈 마스크의 강도를 유지할 필요가 있어, 두께를 얇게 하기에는 한도가 있다.

그래서, 메탈 마스크의 강도와 개공부의 형상 정밀도를 양립시키는 방법으로서, 부분적으로 보강 금속선을 형성하여, 두께가 얇은 메탈 마스크의 휨을 방지하는 기술 (특허문헌 1) 이나, 개공 형성층을 얇게 하면서, 이것과 별체인 지지층을 접합하여 1 장의 메탈 마스크를 제작하는 기술 (특허문헌 2, 3) 이 개시되어 있다. 또, 표면 조도를 제어하여, 에칭 가공 정밀도를 향상시키는 기술 (특허문헌 4) 이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평10-50478호 일본 특허공보 제4126648호 일본 공개특허공보 2004-039628호 일본 공개특허공보 2010-214447호

그러나, 특허문헌 1 에 개시된 기술의 경우, 보강 금속선의 그늘이 되는 부분에는 유기 재료가 부착되지 않기 때문에, 섀도잉 효과와 유사한 현상이 발생하여, 기판 상에 형성되는 유기 재료의 형상 정밀도가 나빠진다. 또, 특허문헌 2, 3 에 개시된 기술의 경우, 1 장의 메탈 마스크를 제조하기 위해 2 장의 금속박이 필요하고, 또한 이들 금속박을 양호한 정밀도로 접합할 필요가 있기 때문에, 메탈 마스크의 성형 공정이 복잡해지고, 제조 비용의 상승을 초래한다.

그래서, 상기한 문제의 해결책으로서, 강도를 유지할 수 있을 정도의 두께를 갖는 재료를 사용하면서도, 개공부 주변을 하프 에칭으로 얇게 하고 나서 개공부를 성형하는 방법이 알려져 있다. 이로써, 1 장의 금속박을 사용하면서도, 섀도잉 효과를 억제하고, 또한 재료의 강도를 확보하여 유기 재료의 부착에 의한 뒤틀림의 발생을 억제할 수 있다. 또, 개공부를 에칭법으로 제작함으로써, 소정의 개공부를 갖는 마스크 (박, 판) 를 도금법으로 직접 제작하는 경우와 비교하여 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

한편, 메탈 마스크 재료로부터 에칭 등의 방법에 의해 메탈 마스크를 제조하는 공정에서는, 메탈 마스크 재료의 표면의 결함의 유무를 육안 또는 CCD 카메라 등으로 감시하여, 결함이 있는 메탈 마스크 재료를 공정으로부터 제거하고 있다.

또, 메탈 마스크의 개구부 이외의 부위에는, 기판 상에 도달하지 않고 차폐된 증착 물질이 퇴적되지만, 세정되어 메탈 마스크로서 반복 사용된다. 이와 같이 반복 사용하는 메탈 마스크의 표면의 결함의 유무에 대해서도 육안 또는 CCD 카메라 등으로 감시하여, 결함이 있는 메탈 마스크를 공정으로부터 제거하고 있다.

메탈 마스크의 결함으로는, 표면에 부착된 이물질, 국부적인 변색 및 광택 불량을 들 수 있으며, 이들 결함으로 육안에 의해 확인할 수 없는 미소한 것을 CCD 카메라 등에 의해 표면을 확대 촬영한 화상에 의해 검사한다. 결함 중에서 메탈 마스크 재료와 색조가 상이한 이물질 및 국부적인 변색은 용이하게 검출할 수 있다. 또, 메탈 마스크 재료와 색조가 동일한 이물질, 예를 들어 금속편은, 색조가 상이한 이물질이나 국부적인 변색에 비해 검출하는 것이 어려워진다. 또한, 국부적인 광택 불량은 윤곽이 불명료하고, 또한 색조가 메탈 마스크 재료와 동일해서 CCD 카메라 화상상에서 식별하는 것이 더욱 어려워진다.

그 때문에, 메탈 마스크 재료 표면의 요철 및 모양이 눈에 띄면, 상기 서술한 국부적인 광택 불량 등의 경미하고 미약한 결함은 육안 검사로는 검출되기 어렵고, 또한 CCD 카메라 화상이라 하더라도 검출되지 않을 우려가 있는, 이 점에 대해서, 특허문헌 4 에 기재된 기술은, 표면 조도를 적당히 거칠게 함으로써, 에칭 가공 정밀도를 향상시키기는 하지만, 표면의 요철에 의해 상기 서술한 국부적인 광택 불량을 CCD 카메라 화상으로 양호한 정밀도로 검출하기에는 불충분하다.

따라서, 본 발명은 에칭 가공 정밀도를 향상시킴과 함께, 자체적인 결함을 양호한 정밀도로 검출할 수 있는 메탈 마스크 재료 및 메탈 마스크를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 60 도 광택도 (G60) 을 소정의 범위로 제어함으로써, 에칭 가공 정밀도를 향상시킴과 함께, 자체적인 결함을 양호한 정밀도로 검출할 수 있는 적당한 표면 요철을 구비할 수 있는 것을 알아냈다.

즉, 본 발명의 메탈 마스크 재료는, Ni 와 Co 를 합계로 30 ∼ 45 질량％, Co 를 0 ∼ 6 질량％ 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Fe-Ni 계 합금의 압연박으로 이루어지고, 두께 (t) 가 0.02 ∼ 0.08 ㎜, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-B 0601 에 따라 측정한 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.01 ∼ 0.20 ㎛, 또한, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-Z 8741 에 따라 측정한 60 도 광택도 (G60) 가 200 ∼ 600 이다.

또, 본 발명의 메탈 마스크는, 상기 메탈 마스크 재료를 사용하여 이루어진다.

본 발명에 의하면, 에칭 가공 정밀도를 향상시킴과 함께, 자체적인 결함을 양호한 정밀도로 검출할 수 있는 메탈 마스크 재료 및 메탈 마스크를 제공할 수 있다.

도 1 은 마무리 압연 후의 결정립 분단에 의한 모양의 광학 현미경상을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 메탈 마스크 재료에 대하여 설명한다. 또한, 특별히 설명하지 않는 한, 「％」는 「질량％」를 나타낸다.

(합금 성분)

유기 EL 의 기판에는 유리가 사용되고 있으며, 기판 상에 설치하는 메탈 마스크의 열팽창 계수가 유리의 열팽창 계수 10 × 10^-6/℃ 이하가 되도록 합금 성분을 조정할 필요가 있다. 열팽창 계수는, Fe 에 소정 농도의 Ni 및/또는 Co 를 첨가함으로써 조정이 가능하며, Ni 와 Co 를 합계로 30 ∼ 45 ％ 로 하고, 또한 Co 를 0 ∼ 6 ％ 로 하는 Fe-Ni 계 합금으로 하였다. Ni 와 Co 의 합계 농도 및 Co 의 농도가 이 범위에서 벗어나면, 메탈 마스크의 열팽창 계수가 유리의 열팽창 계수보다 커지기 때문에 부적합하다. 바람직하게는 Ni 와 Co 를 합계 34 ∼ 38 ％ 로 하고, 또한 Co 를 0 ∼ 6 ％ 로 한다.

(두께)

본 발명의 메탈 마스크 재료의 두께는 0.02 ∼ 0.08 ㎜ 이고, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.04 ㎜ 이다. 메탈 마스크 재료의 두께가 0.02 ㎜ 미만이면 핸들링성이 떨어짐과 함께, 유기 재료의 퇴적에 의해 메탈 마스크에 뒤틀림이나 변형이 발생하기 쉬워짐으로써, 기판 상에 형성되는 유기 재료의 위치 정밀도가 떨어지는 경우가 있다. 메탈 마스크 재료의 두께가 0.08 ㎜ 를 초과하면, 섀도잉 효과가 현저히 발생하는 경우가 있다.

(산술 평균 조도 (Ra))

본 발명의 메탈 마스크 재료의 표면을, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-B 0601 에 따라 측정한 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.01 ∼ 0.20 ㎛ 이고, 바람직하게는 0.01 ∼ 0.08 ㎛ 이다. Ra 를 0.01 ㎛ 미만으로 하여 과도하게 표면 조도를 낮게 하면, 표면이 평활하기 때문에, 메탈 마스크 재료로부터 에칭에 의해 메탈 마스크를 제조하는 라인의 재료 안내롤 (통박(通箔)롤, 통판롤) 에서 미끄러짐이 일어나 흠집이 발생하기 쉬워진다. 또, Ra 를 0.20 ㎛ 를 초과하여 과도하게 표면 조도를 거칠게 하면, 윤곽이 불명료하고, 또한 색조가 메탈 마스크 재료와 동일한 국부적인 광택 불량을 CCD 카메라 화상상에서 식별하는 것이 어려워진다.

또, 본 발명의 메탈 마스크 재료의 표면을, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-B 0601 에 따라 측정한 최대 높이 (Ry) 가 0.1 ∼ 2.0 ㎛ 인 것이 바람직하다.

(60 도 광택도 (G60))

본 발명의 메탈 마스크 재료의 표면의 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-Z 8741 에 따라 측정한 60 도 광택도 (G60) 가 200 ∼ 600 이고, 바람직하게는 400 ∼ 600 이다. 메탈 마스크 재료의 G60 이 200 미만이면, 표면의 요철 및 모양이 눈에 띄어, 윤곽이 불명료하고, 또한 색조가 메탈 마스크 재료와 동일한 국부적인 광택 불량을 CCD 카메라 화상으로 검출하는 것이 곤란해진다. 메탈 마스크 재료의 G60 이 600 을 초과하면, 표면이 지나치게 평활해지기 때문에, 표면 제어 인자 (예를 들어, 압연롤의 형상이나 표면 조도, 압연유의 점도, 압연롤 표면과 메탈 마스크 재료 표면 사이에 형성되는 유막의 두께, 및 압연 전에 있어서의 메탈 마스크 재료의 표면 조도) 의 편차의 영향으로 G60 이 크게 변화하여, 표면의 균일성을 확보하는 것이 어려워져 외관상의 품질 불량 (예를 들어, 줄무늬나 얼룩) 이 발생하기 쉬워진다.

(메탈 마스크 재료의 제조 방법)

본 발명의 메탈 마스크 재료는, 예를 들어, 다음과 같이 제조할 수 있는데, 이하에 나타내는 방법에 한정되는 것을 의도하지 않는다.

먼저, 용해로에서 원료를 용해하여, 상기 Fe-Ni 계 합금 조성의 용탕을 얻는다. 이 때, 용탕의 산소 농도가 높으면, 산화물 등의 정출물의 생성량이 증가하여 에칭 불량의 원인이 되는 경우가 있기 때문에, 일반적인 탈산 방법, 예를 들어 탄소를 첨가하여 진공 유도 용해 등에 의해 용탕의 청정도를 높이고 나서 잉곳으로 주조한다. 그 후, 열간 압연, 산화층의 연삭 제거 후, 냉간 압연과 어닐링을 반복하여 소정의 두께로 마무리한다. 냉간 압연과 어닐링은, 예를 들어, 중간 재결정 어닐링, 중간 냉간 압연, 최종 재결정 어닐링, 마무리 냉간 압연, 응력 제거 어닐링의 공정을 순차적으로 실시할 수 있다.

(중간 재결정 어닐링)

결정 입도 번호 (GS NO.) (JIS G 0551 「강-결정 입도의 현미경 시험 방법」으로 규정하는 번호) 가 9.0 ∼ 11.0 이 되는 재결정 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다. 결정 입도 번호 (GS NO.) 를 크게 함으로써, 최종 재결정 어닐링으로 (200) 이 배향된 금속 조직이 얻어진다. 최종 재결정 어닐링으로 (200) 이 배향된 금속 조직은, 마무리 냉간 압연에 있어서 결정립의 분단 모양이 생기기 어려워, 60 도 광택도 (G60) 을 확실하게 200 이상으로 할 수 있다. 결정 입도 번호 (GS NO.) 가 작으면, 즉 결정립이 크면 최종 재결정 어닐링으로 (200) 이 충분히 배향된 금속 조직이 얻어지지 않는 경우가 있기 때문에, 결정 입도 번호 (GS NO.) 의 하한을 9.0 으로 한다. 한편, 결정 입도 번호 (GS NO.) 가 지나치게 크면, 즉 결정립이 지나치게 작으면, 재결정 조직 중으로 미재결정부가 분산되어 생기게 되어, 최종 재결정 어닐링에 있어서 불균일한 재결정 조직이 발생하는 원인이 되기 때문에, 결정 입도 번호 (GS NO.) 의 상한을 11.0 으로 한다.

여기에서, 중간 재결정 어닐링의 온도를 높게 하거나 또는 시간을 길게 하면, GS NO. 는 작아지고, 온도를 낮게 하거나 또는 시간을 짧게 하면, GS NO. 는 커진다.

(중간 냉간 압연)

다음 식으로 정의하는 가공도를 85 ％ 이상으로 하는 냉간 압연을 실시하는 것이 바람직하다.

가공도 = {(압연 전의 판두께 － 압연 후의 판두께)/(압연 전의 판두께)} × 100 (％)

가공도를 높게 함으로써, 최종 재결정 어닐링으로 (200) 이 배향된 금속 조직이 얻어지고, 상기 서술한 바와 같이 60 도 광택도 (G60) 가 높아진다. 가공도가 작으면, 최종 재결정 어닐링으로 (200) 이 충분히 배향된 금속 조직이 얻어지지 않는 경우가 있기 때문에, 가공도의 하한을 85 ％ 로 한다. 한편, 가공도가 지나치게 높아도 최종 재결정 어닐링에 있어서의 (200) 의 배향도가 그 이상으로 증가하지 않고, 또 경도가 높아져 생산성이 저하되기 때문에, 가공도의 상한은 90 ％ 로 한다.

(최종 재결정 어닐링)

최종 재결정 어닐링에 있어서도, 결정 입도 번호 (GS NO.) 가 9.0 ∼ 11.0 이 되는 재결정 어닐링을 실시하면, 중간 재결정 어닐링의 경우와 동일한 이유에 의해, 60 도 광택도 (G60) 을 확실하게 200 이상으로 할 수 있다.

(마무리 냉간 압연)

메탈 마스크 재료의 표면 성상 (산술 평균 조도 (Ra) 및 60 도 광택도 (G60)) 은, 마무리 냉간 압연에 의해 생성되는 표면 요철에 의해 변화한다. 마무리 냉간 압연에서는, 압연롤의 결이 재료에 전사됨으로써 표면 요철이 생긴다. 또, 마무리 냉간 압연에서의 압연롤과 재료 사이로 압연유가 유입되어, 오일 피트가 생성되는 것에 의해서도 표면 요철이 생긴다. 요컨대, 압연롤과 재료 사이에는 유막이 존재하고, 유막이 국부적으로 두꺼운 부분에서는 압연롤과 재료의 접촉이 불충분해져, 압연롤의 결이 전사되지 않고 피트상의 요철을 나타내며, 이것이 오일 피트가 된다. 압연유가 국부적으로 두꺼워지는 원인으로서, 압연롤 표면의 요철 및 재료의 가공성의 편차를 들 수 있다. 특히, 표면이 평활해지면 편차의 영향의 감수성이 높아져, 유막의 두께의 편차가 발생하기 쉬워진다.

또한, 마무리 냉간 압연에 의해 결정립이 분단되어 모양이 생겨, 60 도 광택도 (G60) 에 크게 영향을 준다.

도 1 은, 마무리 냉간 압연 후의 결정립 분단에 의한 모양의 광학 현미경상을 나타낸다. 결정립 분단에 의한 모양은, 압연 방향 (RD) 를 따라 일렬로 단속적으로 분포하고, 개개의 모양은 도 1 의 화살표로 가리킨 바와 같이 압연 방향 (RD) 와 교차하는 방향으로 연장되는 줄무늬상이다. 또한, 도 1 에서는, 명료한 모양이 압연 방향 (RD) 를 따라 2 개 (2 열) 생겨 있다.

여기에서, 도 1 의 부호 G 가 냉간 압연에 의해 압연 방향 (RD) 로 연장된 타원상의 1 개의 결정립을 나타낸다. 분단 모양은, 이 결정립 G 의 내부에 생긴 것을 알 수 있다.

또한, 도 1 에 있어서는, 광학 현미경상의 초점을 결정립 분단 모양에 맞추고 있기 때문에, 결정립 분단 모양과 초점 위치가 크게 상이한 오일 피트나 압연롤 결의 전사 등의 표면 요철은 도 1 에는 보이지 않는다.

박의 냉간 압연은, 생산성의 관점에서 고가공도로 행해지기 때문에, 결정립이 길게 연장되어 분단되기 쉬워진다. 이 분단된 결정립이 도 1 과 같이 표면에 모양으로 되어 나타나, 60 도 광택도 (G60) 의 저하를 가져온다.

여기에서, 결정립의 분단이 일어나기 쉬운 것은, 결정립의 배향에 영향을 받아, 결정립의 배향에 의해 분단되기 쉬운 것과 상이하다. 이것은, 결정의 변형능이 결정 방위에 따라 상이한 것에 의한다. 그리고, 본 발명의 메탈 마스크 재료의 합금계에 있어서의 주요한 회절 피크는, (200) 면, (220) 면, (311) 면 및 (111) 면인데, (200) 면이 가장 결정립이 분단되기 어렵다. 따라서, 상기 서술한 바와 같이 중간 재결정 어닐링 및 최종 재결정 어닐링으로 (200) 면에 배향시킴으로써, 마무리 냉간 압연으로 결정립의 분단이 일어나기 어려워져, 60 도 광택도 (G60) 을 200 이상으로 할 수 있다.

마무리 냉간 압연의 가공도를 70 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 가공도가 높을수록 압축 가공의 효과에 의해 마무리 냉간 압연으로 생기는 결정립의 분단 모양이 작아지고, 60 도 광택도 (G60) 가 높아진다. 한편, 가공도가 지나치게 높아도 압축 가공에 의한 결정립의 분단 모양을 미약화하는 효과가 포화되고, 또 경도가 높아져 생산성이 저하되기 때문에 가공도의 상한은 90 ％ 로 한다.

여기에서, 냉간 압연을 가능한 한 소직경의 압연롤을 사용하여 실시함으로써 압연유의 혼입이 적어져 압연재의 표면이 평활해진다. 즉, 소직경의 압연롤을 사용한 편이 오일 피트의 발생을 억제하고, 또한 결정립의 분단 모양을 작게 할 수 있다. 또, 압연롤 직경과 마찬가지로, 압연 속도를 저속으로 함으로써 압연유의 혼입이 적어져 압연재의 표면이 평활해진다. 즉, 압연 속도를 저속으로 한 편이 오일 피트의 발생을 억제하고, 또한 결정립 분단 모양을 작게 할 수 있다.

또한, 냉간 압연의 압연롤의 직경과 압연 속도는, 제조하는 메탈 마스크 재료의 두께나 폭에 따라 바뀌며, Ra 와 G60 을 제어할 수 있는 범위에서 압연롤의 직경과 압연 속도를 적절히 설정하면 되는데, 압연 속도를 60 m/분 이하로 하면 된다.

또한, 오일 피트와 결정립 분단 모양은, 각각 상이한 인자에 의해 생기기 때문에, 오일 피트 및 결정립 분단 모양의 발생 상황을 확인하면서, 양자를 억제할 수 있는 제조 조건을 설정하는 것이 바람직하다.

(응력 제거 어닐링)

또한, 마지막으로 200 ∼ 400 ℃ 에서 응력 제거 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다. 응력 제거 어닐링의 시간은, 예를 들어 1 ∼ 24 시간으로 할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 나타내지만, 이것들은 본 발명을 보다 잘 이해하기 위해 제공하는 것으로, 본 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.

(1) 메탈 마스크 재료의 제조

Fe 에 36 질량％ 의 Ni 를 첨가한 원료를 진공 유도 용해로 용제하여, 두께 50 ㎜ 의 잉곳을 주조하였다. 이것을 8 ㎜ 까지 열간 압연하고, 표면의 산화막을 연삭 제거한 후, 냉간 압연과 어닐링을 반복하여 냉간 압연재로 하고, 그 후, 표 1 에 나타내는 조건에서 중간 재결정 어닐링, 중간 냉간 압연, 최종 재결정 어닐링, 마무리 냉간 압연의 공정을 순차적으로 실시하여, 표 1 의 실시예 1 ∼ 8, 비교예 1 ∼ 4 의 제품 두께의 메탈 마스크 재료로 마무리하였다. 또한, 응력 제거 어닐링을 300 ℃ 에서 12 시간 실시하였다. 또, Fe 에 31 질량％ 의 Ni 및 5 질량％ 의 Co 를 첨가한 조성의 것을 실시예 9 로서 제조하였다. 실시예 9 의 제조 공정은, 다른 실시예와 마찬가지이다.

또한, 중간 재결정 어닐링에 있어서의 결정 입도 번호 (GS NO.) 를 10.0 으로 하였다. 또, 제품 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.07 ∼ 0.08 (0.065 ∼ 0.084) 이 되도록 실시예마다 압연롤의 표면 조도를 조정하였다.

응력 제거 어닐링 후의 각 실시예 및 비교예의 메탈 마스크 재료에 대하여, 이하의 평가를 실시하였다.

(1) 산술 평균 조도 (Ra)

상기 서술한 바와 같이 측정하였다. 측정은, 접촉식 표면 조도계 (코사카 연구소 제조의 SE-3400) 를 사용하여, n ≥ 3 으로 측정한 평균값을 구하였다.

(2) 60 도 광택도 (G60)

상기 서술한 바와 같이 측정하였다. 측정은, 닛폰 덴쇼쿠 공업 주식회사 제조의 핸디형 광택도계 PG-1 을 사용하여, n ≥ 3 에서 측정한 평균값을 구하였다.

(3) 표면 결함의 오측정의 유무

각 실시예 및 비교예의 메탈 마스크재마다, 5 단계의 표면 결함을 고의로 작성하여, CCD 카메라로 표면 결함을 측정하였다.

구체적으로는, 각 메탈 마스크재의 표면에 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 내산 테이프를 붙이고, 그 중앙에 10 ㎜ × 10 ㎜ 의 개구부를 형성하여 표면을 부분적으로 노출시켰다. 이 노출부에 하기의 5 종류 농도의 에칭액을 도포하여 표면 요철을 형성시켜 표면 결함으로 하였다. 이 노출부는, 주위에 비해 육안으로 흐려진 상태를 확인할 수 있기 때문에, 기준이 되는 표면 결함이라고 간주하였다.

에칭액은, 47 보메의 염화제2철 수용액을 그대로로 한 것, 물로 각각 2 배, 4 배, 8 배, 16 배로 희석시킨 합계 5 종류로 하고, 에칭액을 스며들게 한 탈지면을 핀셋으로 지지하고, 노출부를 탈지면으로 15 초 문질러 에칭을 실시하였다. 에칭 후, 물을 스며들게 한 천으로 에칭액을 닦아내고, 내산 테이프를 떼어내어 작업을 종료하였다. 또한, 염화제2철 수용액을 희석시키지 않고 에칭에 사용한 것은, 노출부의 금속 광택이 완전히 상실되어 백색을 나타내어, 희석률이 높아짐에 따라서 노출부의 흐림이 약해졌다. 또, 희석율이 32 배인 경우, 노출부의 흐려짐을 육안으로 확인할 수 없었기 때문에, 표면 결함이 형성되지 않은 것으로 간주하고, 희석율이 16 배까지인 것을 사용하였다. 따라서, 상기 서술한 5 종류의 에칭액에 의한 에칭에서는, 육안으로 확인할 수 있었던 표면 결함이 형성되어, 메탈 마스크 재료의 표면 요철에 의한 영향을 받지 않으면, 본래는 CCD 로 표면 결함으로서 검출되어야 하는 것이다.

다음으로, 상기 서술한 5 종류의 표면 결함에 대하여, CCD 카메라에 의해 256 해조 (諧調) (±128) 의 화소 데이터를 촬영하였다. 여기에서, 반사광을 차단한 상태를 최암의 반사로 하여 이것을 밝기-128 로 설정하고, 메탈 마스크재의 표면에 있어서 정상부 (노출부 주위의 부위) 로부터의 반사를 ±0 으로 설정하였다. 그리고, 밝기±20 의 범위에 들어가는 반사를 정상부에 있어서의 정상적인 반사라고 정의하고, 밝기±20 의 범위를 일탈하는 반사를 표면 결함에 있어서의 비정상인 반사라고 정의하고, 노출부에서 이 비정상적인 반사를 검출할 수 있는지 여부를 확인하였다.

각 실시예 및 비교예의 메탈 마스크재에 대하여, 상기 서술한 5 종류의 표면 결함을 모두 검출할 수 있었던 경우를 「표면 결함의 오측정이 없음」라고 판정하고, 5 종류 중 1 종류 이상의 표면 결함을 검출할 수 없었던 경우를 「표면 결함의 오측정 있음」이라고 판정하였다.

표 1 로부터 분명한 바와 같이, Ra 가 0.01 ∼ 0.20 ㎛, G60 이 200 ∼ 600 인 각 실시예의 경우, 표면 결함의 오측정이 발생하지 않았다.

한편, 마무리 냉간 압연의 가공도가 70 ％ 미만인 비교예 1, 및 마무리 냉간 압연의 압연 속도가 60 m/분을 초과한 비교예 2 의 경우, G60 이 200 미만이 되어, 표면 결함의 오측정이 발생하였다.

최종 재결정 어닐링의 결정 입경 (GS NO.) 이 9.0 미만이 되는 조건에서 최종 재결정 어닐링을 실시한 비교예 3 의 경우, 및 중간 냉간 압연의 가공도를 85 ％ 미만으로 한 비교예 4 의 경우에도 G60 이 200 미만이 되어, 표면 결함의 오측정이 발생하였다.

Claims

Ni 와 Co 를 합계로 30 ∼ 45 질량％, Co 를 0 ∼ 6 질량％ 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Fe-Ni 계 합금의 압연박으로 이루어지고,
두께 (t) 가 0.02 ∼ 0.08 ㎜,
압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-B 0601 에 따라 측정한 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.01 ∼ 0.20 ㎛,
또한, 압연 평행 방향 및 압연 직각 방향으로 JIS-Z 8741 에 따라 측정한 60 도 광택도 (G60) 가 200 ∼ 600 인, 메탈 마스크 재료.
제 1 항에 기재된 메탈 마스크 재료를 사용한 메탈 마스크.