(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸着された有機物の洗浄が容易なファインメタルマスクの提供。【解決手段】マスク基材と、マスク基材の表面で蒸着面を含む領域にオムニフォビック物質がコーティングされて形成されるナノシールド層１３０とを含み、マスク基材は、蒸着面を含む領域にマスク基材の表面から下部に凹凸パターンが形成され、それらが、溝構造を有するドット状のパターンまたはトレンチ構造を有する格子状のパターン、ハニカム状のパターンもしくはストライプ状のパターンに形成された、ファインメタルマスク。【選択図】図１
2019210496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着孔を備えるファインメタルマスクであって、
マスク基材と、
上記マスク基材の表面で蒸着面を含む領域にオムニフォビック物質がコーティングされて形成されるナノシールド層とを含むことを特徴とするファインメタルマスク。
【請求項２】
上記蒸着面は、上記マスク基材の表面で上記蒸着孔間の領域を含むことを特徴とする請求項１に記載のファインメタルマスク。
【請求項３】
上記マスク基材は、表面で上記蒸着面を含む領域に凹凸パターンが形成されることを特徴とする請求項１に記載のファインメタルマスク。
【請求項４】
上記凹凸パターンは、上記マスク基材の表面から下部に形成される溝構造またはトレンチ構造で形成され、
上記凹凸パターンは、溝構造を有するドット状のパターンまたはトレンチ構造を有する格子状のパターン、ハニカム状のパターンまたはストライプ状のパターンに形成されることを特徴とする請求項３に記載のファインメタルマスク。
【請求項５】
上記トレンチ構造は、延びる方向に垂直な方向の幅が１０ｎｍ〜１００μｍとなるように形成され、
上記凹凸パターンは、上記トレンチ構造の互いに離隔する離隔距離が１０ｎｍ〜１，０００μｍとなるように形成されることを特徴とする請求項４に記載のファインメタルマスク。
【請求項６】
上記凹凸パターンは、上記マスク基材の表面から上部に突出する突起構造で形成され、
上記突起構造は、円柱、四角柱、六四角柱、円錐台、四角錐台または六角錐台の形状に形成されることを特徴とする請求項３に記載のファインメタルマスク。
【請求項７】
上記凹凸パターンは、エッチング工程により不規則な形状に形成されることを特徴とする請求項３に記載のファインメタルマスク。
【請求項８】
上記ナノシールド層と凹凸パターンは、上記マスク基材の表面に上記蒸着面と反対面である対向面に形成されることを特徴とする請求項３に記載のファインメタルマスク。
【請求項９】
上記マスク基材と上記ナノシールド層の間に形成され、上記マスク基材とナノシールド層の結合力を増加させる界面層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のファインメタルマスク。
【請求項１０】
上記界面層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙおよびＺｒｘＯｙからなる群より選ばれる何れか１つの金属酸化物、グラフェンまたは酸化グラフェンを含んで形成されることを特徴とする請求項９に記載のファインメタルマスク。
【請求項１１】
上記オムニフォビック物質は、ＣＦ（炭化フッ素）基またはＣＨ（炭化水素）基を含む下記の構造式（１）で表されるシラン系化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載ファインメタルマスク。
【化１】
2019210496.tif 000007
（ここで、ｎは４〜２５である。）
【請求項１２】
上記オムニフォビック物質は、（ヘプタデカフルオロ−１,１,２,２−テトラヒドロデシル）トリクロロシラン（heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl）trichlorosilane，ＨＤＦ−Ｓ）であることを特徴とする請求項１に記載のファインメタルマスク。
【請求項１３】
上記ナノシールド層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙ、ＺｒｘＯｙ、グラフェンおよび酸化グラフェンからなる群より選ばれる物質を含むベース粒子の表面に上記シラン系化合物がコーティングされて形成されるオムニフォビック粒子がコーティングされて形成されることを特徴とする請求項１１に記載のファインメタルマスク。
【請求項１４】
上記マスク基材は、表面に酸化膜が形成される金属材質であり、
上記シラン系化合物のシラン基が、上記マスク基材の表面に存在する金属基（−Ｍ）又は酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化して形成されることを特徴とする請求項１１に記載のファインメタルマスク。
【請求項１５】
上記オムニフォビック物質は、ＣＦ（炭化フッ素）基またはＣＨ（炭化水素）基を含む下記の構造式（２）で表されるリン酸系化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載ファインメタルマスク。
【化２】
2019210496.tif 000008
（ここで、ｎは４〜２５である。）
【請求項１６】
上記オムニフォビック物質は、オクタデシルホスホン酸（Octadecylphosphonic acid，ＯＤ−ＰＡ）または（１Ｈ,１Ｈ,２Ｈ,２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシル）ホスホン酸（（1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl）phosphonic acid，ＨＤＦ−ＰＡ）であることを特徴とする請求項１に記載のファインメタルマスク。
【請求項１７】
上記ナノシールド層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙ、ＺｒｘＯｙ、グラフェンおよび酸化グラフェンからなる群より選ばれる物質を含むベース粒子の表面に上記リン酸系化合物がコーティングされて形成されるオムニフォビック粒子がコーティングされて形成されることを特徴とする請求項１５に記載のファインメタルマスク。
【請求項１８】
上記マスク基材は、表面に酸化膜が形成される金属材質であり、
上記リン酸系化合物のリン酸基が上記マスク基材の表面に存在する金属基（−Ｍ）又は酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化して形成されることを特徴とする請求項１５に記載のファインメタルマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオードパネルの製造に用いられるファインメタルマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファインメタルマスク（Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ，ＦＭＭ）は、マイクロメートル水準の蒸着孔が一定の間隔で形成された金属薄板である。上記ファインメタルマスクは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）パネルの製造工程において、基板に画素パターンを形成することに用いられる。上記ファインメタルマスクは、基板で赤色、緑色、青色の発光画素が形成される位置に対応する蒸着孔を介して有機物を蒸着させる。上記ファインメタルマスクを用いて発光画素を蒸着する画素蒸着工程は、工程収率と密接な関係がある。上記ファインメタルマスクは、繰り返して行なわれる画素蒸着工程で気体化した有機物が表面に残留する。上記ファインメタルマスクの蒸着孔は、マイクロメートル水準の微細孔であるので、残留する有機物によって形状が変形するとともに、画素パターンの形状を変形させて画素蒸着工程の効率を低下させることができる。
【０００３】
上記ファインメタルマスクは、一定の回数の画素蒸着工程に用いられた後に残留する有機物を除去するために洗浄する。上記ファインメタルマスクの洗浄は、有機溶剤を用いてファインメタルマスクを洗浄する方法を用いることが一般的である。上記有機溶剤を用いる方法は、洗浄時に用いられる有機溶剤の安全性論争、高価な洗浄設備などによる製品生産単価の増加、または精密洗浄の必要により洗浄時間が増加することによる全工程時間の増加などの問題がある。また、上記有機溶剤を用いる方法は、洗浄後に表面に有機溶剤が残留する問題がある。上記ファインメタルマスクの表面に残存する有機溶剤は、有機物の蒸着率を減少させて発光画素の特性と有機発光ダイオードパネルの品質を低下させることができる。
【０００４】
一方、上記ファインメタルマスクの洗浄方法として、レーザーまたはプラズマを用いた乾式洗浄方法など多様な方法が提案されている。しかし、提案される方法は、いずれもファインメタルマスクの洗浄方法の改善に集中している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、マスク基材の表面にナノシールド層によるオムニフォビック特性が付与され有機物の付着が減少し、蒸着された有機物の洗浄が容易なファインメタルマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のファインメタルマスクは、マスク基材および上記マスク基材の表面で蒸着面を含む領域にオムニフォビック物質がコーティングされて形成されるナノシールド層を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、上記マスク基材は、表面で上記蒸着面を含む領域に凹凸パターンが形成され得る。上記凹凸パターンは、上記マスク基材の表面から下部に形成される溝構造またはトレンチ構造に形成され、上記凹凸パターンは溝構造を有するドット状のパターンまたはトレンチ構造を有する格子状のパターン、ハニカム状のパターンもしくはストライプ状のパターンに形成され得る。
【０００８】
また、上記トレンチ構造は、延び方向に垂直な方向の幅が１０ｎｍ〜１００μｍとなるように形成され、上記凹凸パターンは、上記トレンチ構造の互いに離隔する離隔距離が１０ｎｍ〜１，０００μｍとなるように形成され得る。
【０００９】
上記凹凸パターンは、上記マスク基材の表面から上部に突出する突起構造に形成され、上記突起構造は、円柱、四角柱、六四角柱、円錐台、四角錐台または六角錐台の形状に形成され得る。上記凹凸パターンは、エッチング工程により不規則な形状に形成され得る。上記ナノシールド層と凹凸パターンは、上記マスク基材の表面に上記蒸着面と反対面である対向面にさらに形成され得る。
【００１０】
また、上記マスク基材と上記ナノシールド層との間に形成され、上記マスク基材とナノシールド層の結合力を増加させる界面層をさらに含むことができる。
【００１１】
また、上記界面層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙおよびＺｒｘＯｙからなる群より選ばれる何れか１つの金属酸化物、グラフェンまたは酸化グラフェンで形成され得る。
【００１２】
また、上記ナノシールド層は、０．１ｎｍ〜３０μｍの厚さで形成され得る。
【００１３】
また、上記オムニフォビック物質は、ＣＦ（炭化フッ素）基またはＣＨ（炭化水素）基を含む下記の構造式（１）で表されるシラン系化合物を含むことができる。
【００１４】
【化１】
2019210496.tif 000003
【００１５】
（ここで、ｎは４〜２５である。）
【００１６】
また、上記オムニフォビック物質は、（ヘプタデカフルオロ−１,１,２,２−テトラヒドロデシル）トリクロロシラン（（heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl）trichlorosilane，ＨＤＦ-Ｓ）であり得る。
【００１７】
また、上記ナノシールド層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙ、ＺｒｘＯｙ、グラフェンおよび酸化グラフェンからなる群より選ばれる物質で形成されるベース粒子の表面に上記シラン系化合物がコーティングされて形成されるオムニフォビック粒子がコーティングされて形成され得る。
【００１８】
また、上記マスク基材は、表面に酸化膜が形成される金属材質であり、上記シラン系化合物のシラン基が上記マスク基材の表面に存在する金属基（−Ｍ）又は酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化して形成され得る。
【００１９】
また、上記オムニフォビック物質は、ＣＦ（炭化フッ素）基またはＣＨ（炭化水素）基を含む下記の構造式（２）で表されるリン酸系化合物を含むことができる。
【００２０】
【化２】
2019210496.tif 000004
【００２１】
（ここで、ｎは４〜２５である。）
【００２２】
また、上記オムニフォビック物質は、オクタデシルホスホン酸（Octadecylphosphonic acid，ＯＤ−ＰＡ）または（１Ｈ,１Ｈ,２Ｈ,２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシル）ホスホン酸（（1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl）phosphonic acid，ＨＤＦ−ＰＡ）であり得る。
【００２３】
また、上記ナノシールド層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙ、ＺｒｘＯｙ、グラフェンおよび酸化グラフェンからなる群より選ばれる物質で形成されるベース粒子の表面に上記リン酸系化合物がコーティングされて形成されるオムニフォビック粒子がコーティングされて形成され得る。
【００２４】
また、上記マスク基材は、表面に酸化膜が形成される金属材質であり、上記リン酸系化合物のリン酸基が上記マスク基材の表面に存在する金属基（−Ｍ）又は酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化して形成され得る。
【００２５】
また、上記マスク基材は、インバー（ＩＮＶＡＲ）合金または鉄（Ｆｅ）合金で形成され得る。上記マスク基材は、ステンレススチール（ＳＵＳ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケルコバルト合金、モネル合金、インコネル（登録商標）およびデュプレックス（商標）からなる群より選ばれる少なくとも１つの物質を含んで形成され得る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のファインメタルマスクは、表面にナノシールド層によるオムニフォビック特性が付与されるので、表面に付着する有機物が減少し、画素蒸着工程に用いられる回数が増加し、洗浄周期が増加する効果がある。
【００２７】
本発明のファインメタルマスクは、表面に付着する有機物の付着力が減少するので、洗浄工程において有機物が容易に取り除かれ、洗浄後に残存する有機物の量を減少させて洗浄時間を短縮させ、洗浄効率を増加させる効果がある。
【００２８】
本発明のファインメタルマスクは、表面に付着する有機物を水で洗浄することができるので、高価な有機溶剤および洗浄装備を用いる必要がなく、洗浄コストを減少させる効果がある。
【００２９】
本発明のファインメタルマスクは、マスク基材の表面にレーザー加工による微細パターンが形成されるので、マスク表面のオムニフォビック特性が増加する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例によるナノシールド層を備えるファインメタルマスクの概略的な斜視図である。
【図２ａ】図１のＡ−Ａに対する垂直断面図である。
【図２ｂ】図１のＢ−Ｂに対する垂直断面図である。
【図３】本発明の他の実施例によるファインメタルマスクの部分的な垂直断面図である。
【図４】本発明のまた他の実施例によるファインメタルマスクの部分的な垂直断面図である。
【図５】本発明の一実施例によるファインメタルマスクに形成される凹凸パターンの拡大写真である。
【図６】図５の凹凸パターンの表面にナノシールド層が形成された状態の拡大写真である。
【図７】本発明の一実施例によるハニカム状のパターンに形成された凹凸パターンの拡大写真である。
【図８】本発明の一実施例による突起構造を有する凹凸パターンの拡大写真である。
【図９】一般的なファインメタルマスクへの有機物の蒸着前後の写真である。
【図１０】一般的なファインメタルマスクに有機物が蒸着された後に水で洗浄する時間による洗浄程度を示す写真である。
【図１１】本発明のファインメタルマスクへの有機物の蒸着前後の写真である。
【図１２】本発明のファインメタルマスクに有機物が蒸着された後に水で洗浄する時間による洗浄程度を示す写真である。
【図１３】一般的なファインメタルマスクと本発明のファインメタルマスクに対して洗浄時間による有機物の残留量を測定して比較した結果グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付の図面を参考にして本発明の一実施例による有機発光ダイオードパネル製造用ファインメタルマスクについて説明する。
【００３２】
まず、本発明の一実施例によるファインメタルマスクについて説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例によるナノシールド層を備えるファインメタルマスクの概略的な斜視図である。図２ａは、図１のＡ−Ａに対する垂直断面図である。図２ｂは、図１のＢ−Ｂに対する垂直断面図である。
【００３４】
本発明の一実施例によるファインメタルマスク１００は、図１と図２ａ及び図２ｂを参照すると、マスク基材１１０とナノシールド層１３０とを含んで形成される。
【００３５】
上記ファインメタルマスクは、全体的な形状が一般に有機発光ダイオードパネルの製造に用いられるファインメタルマスクの形状に形成される。上記ファインメタルマスクは、製造に用いられる有機発光ダイオードパネルの仕様により多様な形状に形成され得る。従って、上記ファインメタルマスクはここで全体的な形状に限定されない。
【００３６】
上記ファインメタルマスクは、有機発光ダイオードパネルを形成する基板の上面に安着され画素蒸着工程に用いられる。上記ファインメタルマスクは、基板に形成されるピクセルに対応する位置に形成される蒸着孔１０１を含む。上記蒸着孔１０１は、有機物のソースから供給される有機物が通過して基板に蒸着されるのに必要な経路を提供する。上記蒸着孔１０１は、上部面積と下部面積とが同一の形状に形成されるか、上部面積が下部面積よりも大きいまたは小さい形状に形成され得る。即ち、上記蒸着孔１０１は上部方向または下部方向にテーパ状に形成され得る。
【００３７】
上記ファインメタルマスクは、基板に安着されたり基板の上部に位置する際に有機物が直接供給されて蒸着される蒸着面と、有機物が直接供給されない対向面を備えることができる。上記対向面は、蒸着面または基板に蒸着されない有機物が蒸着され得る。上記蒸着面は、上部方向に向かう面であり、対向面は、下部方向または基板に向かう面であり得る。上記蒸着面は、蒸着孔１０１の内側面を含むことができる。また、上記蒸着面は蒸着孔１０１の間の領域を含むことができる。
【００３８】
上記マスク基材１１０は、蒸着孔１０１を含んで形成される。上記マスク基材は、熱膨張率が小さく、高い耐久性と強度を有する金属材質で形成され得る。上記マスク基材は、インバー（ＩＮＶＡＲ、鉄とニッケルの合金）合金、鉄（Ｆｅ）合金、ステンレススチール（ＳＵＳ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケルコバルト合金、モネル合金、インコネルおよびデュプレックスからなる群より選ばれる少なくとも１つを含んで形成され得る。また、上記マスク基材１１０は、上記の金属材質において鉄合金のように相対的に耐腐食性が弱い金属材質に、上記の金属材質において相対的に耐腐食性が強い金属材質が１層または２層でコーティングされて形成され得る。また、上記マスク基材１１０は、上記で言及した金属材質において少なくとも２種が混合される材質で形成され得る。上記マスク基材１１０は、好ましくはインバー（ＩＮＶＡＲ）合金のように表面に酸化膜が形成される金属材質で形成され得る。一方、上記マスク基材１１０は、必要な場合に熱またはプラズマ処理のような別途の処理工程を介して表面に金属基（−Ｍ）または酸素イオン基（−Ｏ）が形成され得る。上記マスク基材１１０は、上記で説明したとおり、ファインメタルマスクの蒸着面に対応する蒸着面と、ファインメタルマスクの対向面に対応する対向面を含んで形成される。
【００３９】
上記ナノシールド層１３０は、オムニフォビック特性を有するオムニフォビック物質がマスク基材１１０の表面に直接コーティングされて形成され得る。上記ナノシールド層１３０は、オムニフォビック特性を有するオムニフォビック層で形成される。また、上記ナノシールド層１３０は、ベース粒子にオムニフォビック物質がコートされたオムニフォビック粒子がコートされて形成され得る。上記ナノシールド層１３０は、マスク基材１１０の表面で蒸着面を含む領域に形成され得る。上記ナノシールド層１３０は、蒸着面と対向面を含んで形成され得る。上記ナノシールド層１３０は、ファインメタルマスク１００の表面にオムニフォビック特性を付与する。上記オムニフォビック特性は、撥水性（または疎水性）と撥油性とを全て有する特性を意味する、あるいは撥水性または撥油性のみを有する特性を意味する。上記ナノシールド層１３０は、蒸着工程においてファインメタルマスク１００の表面に付着する有機物の付着力を減少させる。上記ナノシールド層１３０は、洗浄工程において有機物がマスクの表面から分離させやすくする。上記ナノシールド層１３０は、有機物が水によって洗浄できるようにする。上記ナノシールド層１３０は、図５（コーティング前）および図６（コーティング後）で見る通り、透明にコーティングされ、マスク基材１１０に形成される凹凸パターンがそのまま見え得る。
【００４０】
上記ナノシールド層１３０は、マスク基材１１０の表面に形成される酸化膜の酸素イオン基または金属基とオムニフォビック物質が自己組織化により結合して形成される。上記ナノシールド層１３０は、はけ塗り法、スプレーコート法、スピンコート法、インクジェットコート法またはディップ法によってコーティングされて形成され得る。上記ナノシールド層１３０は、０.１ｎｍ〜３０μｍの厚さで形成され得る。上記ナノシールド層１３０は、好ましくは１ｎｍ〜１μｍの厚さで形成され得る。また、上記ナノシールド層１３０は、厚さを特に限定する必要はなく、マスク基材１１０の表面にオムニフォビック特性を付与するのに必要な所定の厚さで形成され得る。
【００４１】
上記オムニフォビック物質は、ＣＦ（炭化フッ素）基またはＣＨ（炭化水素）基を含むシラン系化合物で形成される。上記ナノシールド層１３０は、全体がシラン系化合物で形成されるか、一部がシラン系化合物で形成され得る。
【００４２】
上記シラン系化合物は、下記構造式（１）で表される化合物で形成され得る。
【００４３】
【化３】
2019210496.tif 000005
【００４４】
（ここで、ｎは４〜２５である。）
【００４５】
また、上記シラン系化合物は、トリクロロシラン自己組織化単分子膜（trichlorosilane SAM）で形成され得る。上記トリクロロシラン自己組織化単分子膜は、（ヘプタデカフルオロ−１,１,２,２−テトラヒドロデシル）トリクロロシラン（ＨＤＦ−Ｓ）であり得る。一方、上記シラン系化合物のシラン基は大気中でも反応が早いので、好ましくは反応速度を制御するために窒素雰囲気下で行われる。
【００４６】
上記ナノシールド層１３０は、シラン系化合物が無水トルエンなどの溶媒に溶解して凹凸パターンの表面にコーティングされて形成され得る。このとき、上記シラン系化合物は、０.１〜１０ｍＭの濃度で溶媒に溶解し、好ましくは１〜３ｍＭの濃度で溶媒に溶解する。上記シラン系化合物の濃度が低すぎると、ナノシールド層１３０が十分なオムニフォビック特性を有することができない。また、上記シラン系化合物の濃度が高すぎると、オムニフォビック物質が不要に多く用いられるので、製造コストが増加し得る。
【００４７】
上記オムニフォビック物質は、ＣＦ（炭化フッ素）基またはＣＨ（炭化水素）基を含むリン酸系化合物で形成され得る。上記ナノシールド層１３０は、全体がリン酸系化合物で形成されるか、一部がリン酸系化合物で形成され得る。
【００４８】
上記リン酸系化合物は、下記の構造式（２）で表されるリン酸系化合物で形成され得る。
【００４９】
【化４】
2019210496.tif 000006
【００５０】
（ここで、ｎは４〜２５である。）
【００５１】
また、上記リン酸系化合物は、ホスホン酸自己組織化単分子膜（phosphonic acid SAMs）で形成され得る。上記ホスホン酸自己組織化単分子膜は、オクタデシルホスホン酸（ＯＤ−ＰＡ）または（１Ｈ,１Ｈ,２Ｈ,２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシル）ホスホン酸（ＨＤＦ−ＰＡ）であり得る。一方、上記リン酸系化合物のリン酸基は大気中で安定した状態を維持するので、シラン系化合物と異なり大気中でコーティング工程が行われる。
【００５２】
上記ナノシールド層１３０は、リン酸系化合物がエタノールなどのアルコール溶媒に溶解して凹凸パターンの表面にコーティングされて形成され得る。このとき、上記リン酸系化合物は、０.１〜１０ｍＭの濃度で溶媒に溶解し、好ましくは１〜３ｍＭの濃度で溶媒に溶解する。上記リン酸系化合物の濃度が低すぎると、ナノシールド層１３０が十分なオムニフォビック特性を有することができない。また、上記リン酸系化合物の濃度が高すぎると、オムニフォビック物質が不要に多く用いられるので製造コストが増加し得る。
【００５３】
上記オムニフォビック物質がシラン系化合物である場合、シラン系化合物のシラン基がマスク基材１１０の表面に形成される金属基（−Ｍ）または酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化により配位結合する自己組織化単分子膜で形成され得る。また、上記オムニフォビック物質がリン酸系化合物である場合、リン酸基がマスク基材１１０の表面に形成される金属基（−Ｍ）または酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化により配位結合する自己組織化単分子膜で形成され得る。上記オムニフォビック物質は、マスク基材１１０の表面に存在する金属基または酸素イオン基と共有結合により結合するので、マスク基材１１０との結合力に優れる。
【００５４】
上記マスク基材１１０は、上記でも言及した通り、好ましくは表面に酸化膜が形成され得る材質で形成される。上記マスク基材１１０がインバー合金で形成される場合、表面に酸化膜が形成されるので、シラン系化合物とリン酸系化合物は酸化膜の金属基または酸素イオン基と結合する。
【００５５】
上記オムニフォビック粒子は、ベース粒子の表面にオムニフォビック物質がコーティングされて形成される。上記オムニフォビック粒子は、直接マスク基材１１０の表面にコーティングされてナノシールド層１３０を形成し得る。また、上記オムニフォビック粒子は、別途の高分子樹脂が混合されてマスク基材１１０の表面にコーティングされて形成され得る。
【００５６】
上記オムニフォビック粒子は、オムニフォビック物質がシラン系化合物である場合、シラン系化合物のシラン基がベース粒子の表面に形成される金属基（−Ｍ）または酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化により配位結合する自己組織化単分子膜で形成され得る。また、上記オムニフォビック粒子は、オムニフォビック物質がリン酸系化合物である場合、リン酸基がベース粒子の表面に形成される金属基（−Ｍ）または酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化により配位結合する自己組織化単分子膜で形成され得る。上記オムニフォビック物質は、ベース粒子の表面に存在する金属基または酸素イオン基と共有結合により結合するので、マスク基材１１０との結合力に優れる。一方、上記ベース粒子は、プラズマ処理を介して表面に金属基（−Ｍ）または酸素イオン基（−Ｏ）を形成し得る。
【００５７】
上記ベース粒子は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙおよびＺｒｘＯｙからなる群より選ばれる何れか１つの酸化物またはこれらの混合物を含んで形成され得る。また、上記ベース粒子は、グラフェンまたは酸化グラフェンを含んで形成され得る。また、上記ベース粒子は、耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、ステンレススチールなどの金属物質を含んで形成され得る。上記ベース粒子は、１〜２００ｎｍの粒径で形成され得る。上記ベース粒子の粒径が小さすぎると分散が難しく、オムニフォビック物質が表面に均一にコーティングされ難い。また、上記ベース粒子の粒径が高すぎると、ナノシールド層を均一の厚さで形成し難い。
【００５８】
次は、本発明の他の実施例によるファインメタルマスクについて説明する。
【００５９】
図３は、本発明の他の実施例によるファインメタルマスクの部分的な垂直断面図である。
【００６０】
本発明の他の実施例によるファインメタルマスク２００は、図１および図３を参照すると、マスク基材１１０と界面層２２０とナノシールド層１３０とを含んで形成される。
【００６１】
本発明の他の実施例によるファインメタルマスク２００は、図２の実施例に比べて界面層２２０がさらに形成される。また、本発明の他の実施例によるファインメタルマスク２００は、マスク基材１１０とナノシールド層１３０が同一または類似するように形成される。従って、以下では界面層２２０を中心に説明する。
【００６２】
上記マスク基材１１０は、表面に酸化膜が形成されない金属材質で形成され得る。例えば、上記マスク基材１１０は、耐腐食性に優れるニッケル（Ｎｉ）またはステンレススチールなどの金属材質で形成され得る。また、上記マスク基材１１０は、モネル合金、インコネル、タングステン、銀、チタン、モリブデン、デュプレックスなどの金属材質で形成され得る。
【００６３】
上記界面層２２０は、金属酸化物で形成され得る。また、上記金属酸化物は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙおよびＺｒｘＯｙからなる群より選ばれる何れか１つの金属酸化物を含んで形成され得る。また、上記界面層２２０はグラフェン、酸化グラフェンを含んで形成され得る。
【００６４】
上記界面層２２０は、好ましくはナノ厚さを有するナノ薄膜層で形成され得る。上記界面層２２０は、上記のような物質のナノ粒子が含まれたコーティング液がディップコート、スピンコートまたはスプレーコートによってコーティングされて形成され得る。上記界面層２２０は、酸化物で形成される場合、スパッタリング、原子膜蒸着、化学気相蒸着、電子ビーム蒸着によって形成され得る。上記界面層２２０は、グラフェンで形成される場合、グラフェン膜を別途の基板で成長させた後、マスク基材１１０の表面に転移して形成される。また、上記界面層２２０は、マスク基材１１０の表面に金属シードの薄膜が形成された後、グラフェンが成長して形成され得る。また、上記界面層２２０をグラフェンで形成する場合、転写方式を用いてマスク基材１１０の表面にグラフェンを形成させることができる。上記界面層２２０は、表面に金属基または酸素イオン基をさらに形成させるために、熱またはプラズマ処理などの別途の処理を行うことができる。
【００６５】
上記界面層２２０は、マスク基材１１０の表面で蒸着面を含む領域にコーティングされて形成される。上記界面層２２０は、マスク基材１１０の表面で蒸着面との対向面にコーティングされて形成され得る。上記界面層２２０は、マスク基材１１０でナノシールド層１３０が形成されるべき領域を含む表面に形成され得る。上記界面層２２０は、マスク基材１１０の表面とナノシールド層１３０の結合力を増加させる。また、上記界面層２２０は、ナノシールド層１３０がマスク基材１１０から分離または剥離することを減少させて、ナノシールド層１３０の寿命を延ばす。
【００６６】
次は、本発明のまた他の実施例によるファインメタルマスクについて説明する。
【００６７】
図４は、本発明のまた他の実施例によるファインメタルマスクの部分的な垂直断面図である。図５は、本発明のまた他の実施例によるファインメタルマスクに形成される凹凸パターンの拡大写真である。図６は、図５の凹凸パターンの表面にナノシールド層が形成された状態の拡大写真である。図７は、本発明のまた他の実施例によるハニカム状のパターンに形成された凹凸パターンの拡大写真である。図８は、本発明のまた他の実施例による突起構造を有する凹凸パターンの拡大写真である。
【００６８】
本発明のまた他の実施例によるファインメタルマスク３００は、図１および図４ないし図８を参照すると、マスク基材３１０およびナノシールド層１３０を含んで形成される。
【００６９】
本発明のまた他の実施例によるファインメタルマスク３００は、図２の実施例に比べてマスク基材３１０の構造に差がある。また、本発明のまた他の実施例によるファインメタルマスク３００は、ナノシールド層１３０が同一または類似するように形成される。従って、以下では上記マスク基材３１０で差のある部分を中心に説明する。
【００７０】
上記マスク基材３１０は、表面に凹凸パターン３１１が形成される。上記凹凸パターン３１１は、マスク基材３１０の表面で蒸着面を含む領域に形成される。上記凹凸パターン３１１は、対向面を含む領域にさらに形成され得る。上記凹凸パターン３１１は、少なくとも有機物が付着する領域を含む表面に形成され得る。上記凹凸パターン３１１は、マスク基材３１０でナノシールド層１３０が形成されるべき領域を含む表面に形成され得る。一方、上記マスク基材３１０は、凹凸パターン３１１が形成された後に図３の実施例による界面層がさらに形成され、界面層にナノシールド層１３０がコーティングされ得る。上記凹凸パターン３１１は、上面にコーティングされるナノシールド層１３０のオムニフォビック特性をさらに増加させる。
【００７１】
上記凹凸パターン３１１は、好ましくはエッチング工程またはレーザー加工により形成される。上記凹凸パターン３１１は、マスク基材３１０の表面から下部に形成される溝構造またはトレンチ構造で形成される。上記凹凸パターン３１１は、レーザー加工により規則的に繰り返されるパターンまたは不規則なパターンで形成され得る。上記凹凸パターン３１１は、ＵＶレーザーおよびパルスレーザーを含む多様な種類のレーザーで形成され得る。上記レーザーは、凹凸パターン３１１の幅や深さなどによる加工量を考慮して、多様な波長帯のレーザーまたは多様な周波数を有するレーザーを用いることができる。上記レーザーは、パワーと繰り返しの回数を調節して、凹凸パターン３１１の幅や深さなどを調節できる。
【００７２】
また、上記凹凸パターン３１１は、乾式エッチング工程または湿式エッチング工程により形成され得る。上記エッチングにより凹凸パターン３１１を形成する場合、エッチング溶液、時間およびガスを調節して、凹凸パターン３１１の幅や深さなどの形状を調節できる。上記エッチング工程により形成される場合、凹凸パターン３１１は平面形状または幅と深さが一定でない不規則な形状に形成され得る。
【００７３】
上記凹凸パターン３１１は、レーザー加工により形成される場合、好ましくは規則的に繰り返されるパターン形状に形成され得る。例えば、上記凹凸パターン３１１は、溝構造を有する複数のドット状が繰り返されるパターンに形成され得る。上記ドット状は、円形または三角形、四角形、もしくは六角形などの多角形であり得る。また、上記凹凸パターン３１１は、トレンチ構造を有する複数のラインが平行に繰り返されるストライプ状のパターンに形成され得る。また、上記凹凸パターン３１１は、トレンチ構造を有する複数のラインが互いに交差する格子状のパターンまたはハニカム状のパターンに形成され得る。また、上記凹凸パターン３１１は、格子状のパターンまたはハニカム状のパターンの内部にさらに円形または四角形状のドット状が形成され得る。上記溝構造は、垂直断面が四角形状を有するように形成される。上記トレンチ構造は、延びる方向に垂直な垂直断面が四角形状を有するように形成される。上記溝構造またはトレンチ構造は、垂直断面が孤状またはＶ字状を有するように形成され得る。上記溝構造またはトレンチ構造は、直径または幅が１ｎｍ〜１００μｍとなるように形成され得る。また、上記凹凸パターン３１１は、溝またはトレンチが互いに離隔する離隔距離が１０ｎｍ〜１，０００μｍとなるように形成され得る。上記凹凸パターン３１１は、直径または幅との離隔距離が小さすぎると、均一な加工が難しい。上記凹凸パターン３１１は、直径または幅との離隔距離が大きすぎると、ナノシールド層１３０との結合力またはオムニフォビック特性の増加への影響が小さくなる。上記トレンチ構造は、１０ｎｍ〜１００μｍの深さで形成され得る。
【００７４】
上記凹凸パターン３１１は、マスク基材３１０の表面から上部に突出する突起構造が繰り返される形状に形成され得る。上記突起構造は、マスク基材３１０の表面から特許構造を除いた残りの領域がエッチングまたはレーザー加工によりエッチングされながら形成される。上記突起構造は、円柱、四角柱、六角柱、円錐台、四角錐台または六角錐台などの形状に形成され得る。上記突起構造は、幅または直径が１０ｎｍ〜５００μｍとなるように形成され得る。また、上記突起構造は、離隔する離隔距離が１０ｎｍ〜１，０００μｍとなるように形成され得る。上記突起構造は、幅、直径または離隔距離が小さすぎると、均一な加工が難しい。上記突起構造は、幅、直径または離隔距離が大きすぎると、ナノシールド層１３０との結合力またはオムニフォビック特性の増加への影響が小さくなる。上記突起構造は、１０ｎｍ〜１００μｍの高さで形成され得る。
【００７５】
次は、本発明の実施例によるファインメタルマスクの評価結果について説明する。
【００７６】
図９は、一般的なファインメタルマスクへの有機物の蒸着前後の写真である。図１０は、一般的なファインメタルマスクに有機物が蒸着された後に水で洗浄する時間による洗浄程度を示す写真である。図１１は、本発明のファインメタルマスクへの有機物の蒸着前後の写真である。図１２は、本発明のファインメタルマスクに有機物が蒸着された後に水で洗浄する時間による洗浄程度を示す写真である。図１３は、一般的なファインメタルマスクと本発明のファインメタルマスクに対して洗浄時間による有機物の残留量を測定して比較した結果グラフである。
【００７７】
本評価におけるマスク基材は、全てインバー合金を用いた。但し、本評価は洗浄の度合いを評価するためのものであるので、蒸着孔が形成されていない平板を用いた。本評価におけるナノシールド層は、ＣＦ（炭化フッ素）基を含むリン酸系化合物をオムニフォビック物質といて用いて形成した。また、本評価においては、マスク基材の表面に格子状の凹凸パターンを形成し、ナノシールド層を形成した。本評価では、洗浄剤として水を用いた。一般に、ファインメタルマスクの洗浄のための洗浄剤としては、相対的に洗浄力が強い有機溶媒が用いられているが、本評価では、相対的に洗浄力は弱いものの、環境および人体に無害な水を用いて、洗浄力に対する比較評価をさらに明確にした。洗浄は、有機物が蒸着されたマスクを水に入れた後、超音波処理法（ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ）を行う方式で行った。洗浄時間による洗浄の度合いを評価するために、適正な洗浄時間の間隔で写真を撮った。また、ファインメタルマスクの重量を測定して、洗浄による残存有機物の量を測定した。洗浄時間による残存有機物の量は、洗浄前の初期値を基準（１００％）とし、洗浄時間に応じて減少する質量を測定して残存率を評価した。ここで、初期値は、ファインメタルマスクの蒸着前の質量と蒸着後の質量を測定し、その差の値を算出して決定した。
【００７８】
一般的なファインメタルマスクは、図９で見る通り、蛍光物質である有機物が蒸着される前は灰色であり、蒸着された後は黄色を帯びていることが確認できる。
【００７９】
一般的なファインメタルマスクは、図１１で見る通り、洗浄時間が１５０秒となっても洗浄がほぼ行われず、色相が黄色を帯びていることが見られる。一般的なファインメタルマスクは、３８分が経過した後、黄色がほぼなくなっているが、表面にまだ有機物が残存することが見られる。一般的なファインメタルマスクは、図１３で見る通り、洗浄時間が経過しても残存有機物の量が減少しないことが見られる。
【００８０】
本発明のファインメタルマスクは、図１０で見る通り、有機物が蒸着される前は灰色であり、蒸着された後は黄色を帯びていることが確認できる。これは、一般的なファインメタルマスクの場合と同一である。
【００８１】
本発明のファインメタルマスクは、図１１で見る通り、洗浄時間が経過するに従って、黄色が薄くなって灰色が濃くなることが見られる。本発明のファインメタルマスクは、１５０秒が経過した後、黄色は全てなくなって灰色を帯びていることが見られる。従って、本発明のファインメタルマスクは、１５０秒が経過した場合、蒸着された有機物が全て洗浄されたことが分かる。本発明のファインメタルマスクは、図１３で見る通り、洗浄時間が経過すると共に残存有機物の量が減少し、１５０秒後に残存有機物の量が０となることが見られる。一方、本発明のファインメタルマスクは、水に対する接触角が１５０°と測定され、オムニフォビック特性を有していることを確認した。
【００８２】
従って、本発明のファインメタルマスクは、水を洗浄剤とする場合にも、１５０秒洗浄後にも、蒸着された有機物が全て洗浄されることが分かる。一方、本発明のファインメタルマスクは、洗浄力が強い有機溶媒を使用する場合にさらに早く洗浄されることが確認できた。
【図１】
2019210496.tif 000009
【図２ａ】
2019210496.tif 000010
【図２ｂ】
2019210496.tif 000011
【図３】
2019210496.tif 000012
【図４】
2019210496.tif 000013
【図５】
2019210496.tif 000014
【図６】
2019210496.tif 000015
【図７】
2019210496.tif 000016
【図８】
2019210496.tif 000017
【図９】
2019210496.tif 000018
【図１０】
2019210496.tif 000019
【図１１】
2019210496.tif 000020
【図１２】
2019210496.tif 000021
【図１３】
2019210496.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月20日(2019.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着孔を備えるファインメタルマスクであって、
マスク基材と、
上記マスク基材の表面で蒸着面を含む領域にオムニフォビック物質がコーティングされて形成されるナノシールド層とを含み、
上記オムニフォビック物質は、ＣＦ（炭化フッ素）基またはＣＨ（炭化水素）基を含む下記の構造式（１）で表されるシラン系化合物を含み、
上記ナノシールド層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙ、ＺｒｘＯｙ、グラフェンおよび酸化グラフェンからなる群より選ばれる物質を含むベース粒子の表面に上記シラン系化合物がコーティングされて形成されるオムニフォビック粒子がコーティングされて形成されることを特徴とするファインメタルマスク。
【化１】
2019210496.tif 000023
（ここで、ｎは４〜２５である。）
【請求項２】
蒸着孔を備えるファインメタルマスクであって、
マスク基材と、
上記マスク基材の表面で蒸着面を含む領域にオムニフォビック物質がコーティングされて形成されるナノシールド層とを含み、
上記オムニフォビック物質は、ＣＦ（炭化フッ素）基またはＣＨ（炭化水素）基を含む下記の構造式（２）で表されるリン酸系化合物を含むことを特徴とするファインメタルマスク。
【化２】
2019210496.tif 000024
（ここで、ｎは４〜２５である。）
【請求項３】
上記蒸着面は、上記マスク基材の表面で上記蒸着孔間の領域を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のファインメタルマスク。
【請求項４】
上記マスク基材は、表面で上記蒸着面を含む領域に凹凸パターンが形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のファインメタルマスク。
【請求項５】
上記凹凸パターンは、上記マスク基材の表面から下部に形成される溝構造またはトレンチ構造で形成され、
上記凹凸パターンは、溝構造を有するドット状のパターンまたはトレンチ構造を有する格子状のパターン、ハニカム状のパターンまたはストライプ状のパターンに形成されることを特徴とする請求項４に記載のファインメタルマスク。
【請求項６】
上記トレンチ構造は、延びる方向に垂直な方向の幅が１０ｎｍ〜１００μｍとなるように形成され、
上記凹凸パターンは、上記トレンチ構造の互いに離隔する離隔距離が１０ｎｍ〜１，０００μｍとなるように形成されることを特徴とする請求項５に記載のファインメタルマスク。
【請求項７】
上記凹凸パターンは、上記マスク基材の表面から上部に突出する突起構造で形成され、
上記突起構造は、円柱、四角柱、六四角柱、円錐台、四角錐台または六角錐台の形状に形成されることを特徴とする請求項４に記載のファインメタルマスク。
【請求項８】
上記凹凸パターンは、エッチング工程により不規則な形状に形成されることを特徴とする請求項４に記載のファインメタルマスク。
【請求項９】
上記ナノシールド層と凹凸パターンは、上記マスク基材の表面に上記蒸着面と反対面である対向面に形成されることを特徴とする請求項４に記載のファインメタルマスク。
【請求項１０】
上記マスク基材と上記ナノシールド層の間に形成され、上記マスク基材とナノシールド層の結合力を増加させる界面層をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のファインメタルマスク。
【請求項１１】
上記界面層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙおよびＺｒｘＯｙからなる群より選ばれる何れか１つの金属酸化物、グラフェンまたは酸化グラフェンを含んで形成されることを特徴とする請求項１０に記載のファインメタルマスク。
【請求項１２】
上記オムニフォビック物質は、（ヘプタデカフルオロ−１,１,２,２−テトラヒドロデシル）トリクロロシラン（heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl）trichlorosilane，ＨＤＦ−Ｓ）であることを特徴とする請求項１に記載のファインメタルマスク。
【請求項１３】
上記マスク基材は、表面に酸化膜が形成される金属材質であり、
上記シラン系化合物のシラン基が、上記マスク基材の表面に存在する金属基（−Ｍ）又は酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化して形成されることを特徴とする請求項１に記載のファインメタルマスク。
【請求項１４】
上記オムニフォビック物質は、オクタデシルホスホン酸（Octadecylphosphonic acid，ＯＤ−ＰＡ）または（１Ｈ,１Ｈ,２Ｈ,２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシル）ホスホン酸（（1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl）phosphonic acid，ＨＤＦ−ＰＡ）であることを特徴とする請求項２に記載のファインメタルマスク。
【請求項１５】
上記ナノシールド層は、ＴｉｘＯｙ、ＦｅｘＯｙ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＳｎｘＯｙ、ＺｎｘＯｙ、ＩｎｘＯｙ、ＣｅｘＯｙ、ＺｒｘＯｙ、グラフェンおよび酸化グラフェンからなる群より選ばれる物質を含むベース粒子の表面に上記リン酸系化合物がコーティングされて形成されるオムニフォビック粒子がコーティングされて形成されることを特徴とする請求項２に記載のファインメタルマスク。
【請求項１６】
上記マスク基材は、表面に酸化膜が形成される金属材質であり、
上記リン酸系化合物のリン酸基が上記マスク基材の表面に存在する金属基（−Ｍ）又は酸素イオン基（−Ｏ）と自己組織化して形成されることを特徴とする請求項２に記載のファインメタルマスク。