JP2000066362A - シャドウマスク用ハードマスク及びその製造方法 - Google Patents

シャドウマスク用ハードマスク及びその製造方法

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JP2000066362A
JP2000066362A JP23867298A JP23867298A JP2000066362A JP 2000066362 A JP2000066362 A JP 2000066362A JP 23867298 A JP23867298 A JP 23867298A JP 23867298 A JP23867298 A JP 23867298A JP 2000066362 A JP2000066362 A JP 2000066362A
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hard mask
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shadow mask
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Yoshihiro Tajima
義浩 田島
Masaru Nikaido
勝 二階堂
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 傷が発生しにくく、真空吸着時間の短縮が容
易で、シャドウマスクの生産歩留まり及び生産性を良好
にするシャドウマスク用ハードマスクを得る。 【解決手段】 支持基板上に、金属層及び感光性樹脂層
からなる凸状パターンを有するシャドウマスク用ハード
マスク。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はシャドウマスクの製
造における露光工程に使用されるフォトマスクに関す
る。
【0002】
【従来の技術】カラー陰極線管に使用されるシャドウマ
スクは、厚さ0.12〜0.25mm程度のアルミキル
ド鋼または低熱膨張のアンバー材からなるシャドウマス
ク素材に、円形状または矩形状の多数の微細な電子ビー
ム通過孔を所定のピッチで形成したものである。シャド
ウマスクは、例えば青板ガラス上に、硝酸銀系の感光剤
をゼラチン中に分散させて得られた乳剤を塗布し、エマ
ルジョンプレートにフォトプロッターと呼ばれるパター
ンジェネレーターにて所定のパターンを作画したフォト
マスクを使用して、フォトエッチング技術により作成さ
れる。通常、電子銃側の電子ビーム通過孔部の孔(小
孔)径がパネル内面に形成された蛍光面側の電子ビーム
通過孔(大孔)より小さくなるように形成されている。
【0003】このようなフォトマスクを用いて、シャド
ウマスクは、以下のようにして製造される。まず、アル
ミキルド鋼やアンバー材の表面に残在する油分を除去す
るため高温のアルカリ溶液で脱脂し、水洗する。
【0004】次に、シャドウマスク基材の両面に、各々
カゼインに重クロム酸塩を添加した液状レジストを塗
布、乾燥して、レジスト膜を形成する。得られたレジス
ト膜上に、パターン作画されたエマルジョン膜を有する
フォトマスクを密着させて各々露光する。
【0005】露光後、Ca量をコントロールした水で現
像し、乾燥、焼き付けを行う。その後、一般的には丸孔
タイプは、小孔側、大孔側の2段階に分けて、矩形タイ
プは、両面から同時にエッチングされる。
【0006】エッチング終了後、レジスト膜を剥離し
て、シャドウマスクが得られる。露光工程では、使用さ
れる露光装置において、大孔側焼き付け用ネガパターン
を有するエマルジョンプレートと、小孔側焼き付け用ネ
ガパターンを有するエマルジョンプレートとが、所望の
位置精度で対向配置される。この一対のエマルジョンプ
レートの間に、両面にレジスト膜を形成したシャドウマ
スク材が必要量送り出される。このようなシャドウマス
ク材に、大孔側及び小孔側の各エマルジョンプレートを
真空密着させる。その後、高圧水銀灯などの光源を用い
て紫外線露光する。露光終了後、真空を切り、必要量の
シャドウマスク材が巻き取られる。
【0007】近年、各種ディスプレイ用、モニター用に
使用されるカラーブラウン管用シャドウマスクには、極
めて微細且つ高精度の電子ビーム通過孔を形成する事が
要求されるようになってきている。例えば、ディスプレ
イ管に使用される円形状の電子ビーム通過孔は、シャド
ウマスク上のピッチが0.2mm〜0.3mmで、大孔
と小孔の連結部の孔径は0.100〜0.150mmΦ
と微細で且つ孔寸法精度も±3μmと高精度の品位が要
求されている。
【0008】このため、従来の矩形型の民生用のパター
ンでは問題にならなかった露光時におけるエマルジョン
プレートへのゴミ等の付着が、致命的な欠点となり、製
造歩留を大きく下げるという問題が起きた。すなわち、
シャドウマスクの露光工程に一般的に用いられているエ
マルジョンプレートは、ゼラチン膜を用いているため、
膜強度が弱く、例えばゴミや金属屑などの異物により乳
剤膜が傷つきやすい。乳剤に傷が付いた場合、焼き付け
用ネガパターンに形成されている多数の円形状の不透光
パターン部の一部が欠落することがある。また、異物が
付着した部分は光を通さないために、露光不良を生じ、
結果としてパターン寸法の小さなディスプレイ管用シャ
ドウマスクではマスク孔欠点不良が増加し、生産性及び
歩留を下げるといった問題が起こる。
【0009】また、一般に用いられるエマルジョンプレ
ートは、フォトマスク作成時の露光部と未露光部との膜
厚の差がなく、乳剤層の表面が平坦なため、大孔側及び
小径側エマルジョンプレートをシャドウマスク基材に真
空密着させる時の真空密着の時間がかかるという問題が
あり、生産性を低下させる原因となっていた。
【0010】このようなことから、近年、エマルジョン
プレートの代替えとして、液晶ディスプレイや半導体の
製造に用いられるガラス上にクロム層をスパッタ等で形
成したハードマスクの使用が提案されている。このハー
ドマスクは、膜強度も強く、クロム層がエッチングされ
凹凸が付いているため、エマルジョンプレートよりは真
空密着時の排気が容易であると考えられるが、従来のク
ロム層の膜厚は光の遮蔽に十分な厚さ例えば0.1μm
〜0.15μm程度であり、密着時に迅速に排気し得る
ほどの隙間が得られなかった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、このような従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、傷が発生しにくく、真空吸着時間の短縮が
容易で、かつシャドウマスクの生産歩留まり及び生産性
を良好にする高寿命のシャドウマスク用ハードマスクを
提供することにある。
【0012】また、本発明の第2の目的は、傷が発生し
にくく、真空吸着時間の短縮が可能であり、シャドウマ
スクの生産歩留まり及び生産性を良好にする高寿命のシ
ャドウマスク用ハードマスクを容易に得るための製造方
法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のシャドウマスク
用ハードマスクは、紫外線透過性支持基板と、該支持基
板上にパターン状に形成された金属層と、該金属層の上
に形成された感光性樹脂層とを具備することを特徴とす
る。
【0014】また、本発明のシャドウマスク用ハードマ
スクの製造方法は、紫外線透過性支持基板の少なくとも
一方の面に金属層を形成する工程と、該金属層上にレジ
スト膜を形成する工程と、このレジスト膜を青色レーザ
光を用いて露光する工程と、露光した該レジスト膜を現
像してレジストパターンを形成する工程と、該レジスト
パターンをマスクとして金属膜をエッチングする工程と
を具備することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明のシャドウマスク用ハード
マスクは、紫外線透過性支持基板と、この上に、金属層
と、この金属層上に形成された感光性樹脂層とを有す
る。金属層と感光性樹脂層は、基板上に凸状のパターン
を構成する。金属層は、ハードマスクの遮蔽層として機
能し、また、凸状パターンは、金属層のみを形成するよ
りも、その高さ及びパターン間の隙間を大きくするとい
う効果がある。これにより、本発明のハードマスクを用
いると、真空密着時の排気がより良好となり、真空密着
にかかる時間を短縮することができる。
【0016】本発明に用いる金属層としては、Cr、C
r−O、Fe−O、NiとCo、Fe、Cr、Mn、Z
n、W、Mo、Cu、Pの少なくとも1種類以上の共析
物、及びNi−セリサイトなどがあげられる。本発明に
用いるセリサイトとしては、Al23 、TiO2 、S
34 、BN、SiCなどの酸化物、窒化物、及び炭
化物があげられる。
【0017】金属層の膜厚は、0.08μm以上が好ま
しく、特に十分な遮蔽特性を示す光学濃度を得るには、
さらに0.1μm以上が好ましい。本発明に用いられる
感光性樹脂としては、カゼインに重クロム酸塩を添加し
た感光性樹脂液より得られた塗膜、フォトマスクや液晶
のブラックマトリクス形成に使用できる一般的なポジ型
レジスト液より得られた塗膜などを用いることができ
る。
【0018】感光性樹脂層の膜厚は、0.3μm以上が
望ましい。また、金属層及び感光性樹脂層からなる凸状
パターンの基板に対する高さは、0.5〜2.0μmで
あることが好ましい。0.5μm未満であると、真空密
着時の排気が困難となり、真空密着時間が長くなる傾向
がある。2.0μmを越えると、結局レジスト膜厚が厚
くなることにより、バターン精度が落ちる傾向がある。
【0019】本発明のシャドウマスク用ハードマスク
は、支持基板と金属層の間にこの間の密着性を向上させ
る透明な無機接着層が形成されていも構わない。無機接
着層としては、SiO2 、ITO(In−Sn−O)、
SnO2 、ZnOなどを用いることができる。
【0020】また、本発明の製造方法は、このシャドウ
マスク用ハードマスクを容易に得るための方法を提供す
るもので、この方法では、紫外線透過性支持基板に金属
層、レジスト膜を順に形成し、このレジスト膜を青色レ
ーザで露光後、現像してレジストパターンを形成し、レ
ジストパターンをマスクとして金属層をエッチングす
る。
【0021】本発明の方法は、金属層のパターニングに
使用したレジスト層をそのまま金属層上に残すだけで、
凸状パターンを構成することができるので、レジスト膜
の剥離工程が不要で、低コストとなる。
【0022】本発明においては、レジスト膜を形成する
方法として、液状レジストを用いディッピング法、ロー
ルコート法スプレー法で塗布、乾燥する方法、ドライフ
ィルムレジストを用いて、ラミネート法で形成する方法
などを用いることができる。
【0023】また、レジスト膜への露光手段としては、
例えばHe−Cd(441.6nm)、Kr(413n
m)などの青色発光レーザを用いることができる。紫外
線を発生するレーザならば、これに限定されるものでは
ない。
【0024】このように、本発明のシャドウマスク用ハ
ードマスクは、金属層上に感光性樹脂層を残して凸状パ
ターンを構成しているため、真空吸着時に、排気を行う
ための隙間をとることができるので、真空吸着時間を十
分に短縮できる。
【0025】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。本発明にかかるシャドウマスク用ハードマスク
を、以下のようにして作成した。
【0026】図1ないし図5は、本発明のシャドウマス
ク用ハードマスクの製造工程の一例を説明するための図
を示す。まず、図1に示すように、所定の大きさの例え
ば30インチ×43インチ×5.0mm厚の泡等の欠陥
がない青板ガラス11を工水及び純水、必要に応じて薬
液を用いてよく洗浄した。その後、例えば真空スパッタ
リング法を用いて0.1μmの膜厚のrCr層12を形
成した。
【0027】次に、図2に示すように、ポジ型レジスト
を用いて、スピンコート法により、レジストを塗布、プ
リベークし、膜厚0.7〜1.0μmのレジスト層13
を得た。なお、レジストの塗布には、上述のスピンコー
ト法の他、ロールコータ法、バーコータ法、スプレー
法、及びディッピング法などを用いることができる。
【0028】その後、図3に示すように、He−Cdレ
ーザーを搭載したレーザープロッターに、所定のパター
ンで領域13aを露光した。13bはレーザー光が当た
らなかった部分を示す。なお、図中、101は、領域に
対するレーザー出力のON/OFFを表す。
【0029】次に、図4に示すように、アルカリ系の現
像液を用い、20℃で、5分現像し、レーザー光照射領
域13aを除去した。さらに、図5に示すように、硝酸
第2セリウムアンモニウム、過塩素酸系のエッチング液
を用いて、23℃で、3分スプレーエッチングし、所定
の金属層12及び感光性樹脂層13が残った所定の凸状
パターンを有するハードマスクを得た。
【0030】得られたハードマスクをシャドウマスク材
に露光する露光装置にセットし、吸着時間及びフォトマ
スクとしてのライフを調べた。得られた結果を下記表1
に示す。比較として従来のエマルジョンプレートマスク
を用意し、同様にして吸着時間及びフォトマスクとして
のライフを調べた。得られた結果を下記表1に示す。
【0031】
【表1】 表1から明らかなように、従来のエマルジョンプレート
マスクと比べて、本発明にかかるハードマスクは、吸着
時間が短く、また非常に長い寿命が得られる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、異物による傷が起こり
にくく、真空吸着時間の短縮が容易で、シャドウマスク
の生産歩留まり及び生産性を良好にする高寿命のシャド
ウマスク用ハードマスクが得られる。また、本発明の方
法によれば、上述のシャドウマスク用ハードマスクを低
コストで容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のシャドウマスク用ハードマスクの製
造工程の一例を説明するための図
【図2】 本発明のシャドウマスク用ハードマスクの製
造工程の一例を説明するための図
【図3】 本発明のシャドウマスク用ハードマスクの製
造工程の一例を説明するための図
【図4】 本発明のシャドウマスク用ハードマスクの製
造工程の一例を説明するための図
【図5】 本発明のシャドウマスク用ハードマスクの製
造工程の一例を説明するための図
【符号の説明】
11…青板ガラス 12…金属層 13…感光性樹脂層 13a…露光領域 13b…非露光領域

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紫外線透過性支持基板と、該支持基板上
    にパターン状に形成された金属層と、該金属層の上に形
    成された感光性樹脂層とを具備することを特徴とするシ
    ャドウマスク用ハードマスク。
  2. 【請求項2】 前記紫外線透過性支持基板と金属層との
    間に、透明な無機接着層がさらに設けられたことを特徴
    とする請求項1に記載のシャドウマスク用ハードマス
    ク。
  3. 【請求項3】 前記金属層は、Niと、Co、Fe、C
    r、Mn、Zn、W、Mo、Cu、及びPからなる群か
    ら選択される少なくとも1種との共析物、Cr、Cr−
    O、Fe−O、及びNi−セリサイトの中から選択され
    る少なくとも1つからなることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載のシャドウマスク用ハードマスク。
  4. 【請求項4】 前記無機接着層は、SiO2 、ITO、
    SnO2 、及びZnOからなる群から選択される少なく
    とも1種からなることを特徴とする請求項2記載のシャ
    ドウマスク用ハードマスク。
  5. 【請求項5】 紫外線透過性支持基板の少なくとも一方
    の面に金属層を形成する工程と、該金属層上にレジスト
    膜を形成する工程と、このレジスト膜を青色レーザ光を
    用いて露光する工程と、露光した該レジスト膜を現像し
    てレジストパターンを形成する工程と、該レジストパタ
    ーンをマスクとして金属膜をエッチングする工程とを具
    備することを特徴とするシャドウマスク用ハードマスク
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記金属層を形成する前に、無機接着層
    を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項
    5に記載のシャドウマスク用ハードマスクの製造方法。
  7. 【請求項7】 前記レジスト膜を形成する工程は、液状
    レジストを用いたディッピング法、スピンコート法、ロ
    ールコート法、スプレー法、及びドライフィルムレジス
    トを用いたラミネート法の中から選択されることを特徴
    とする特許請求の範囲5または6項記載のシャドウマス
    ク用ハードマスクの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記青色レーザー光は、波長441.6
    nmのHe−Cdレーザ及び波長413nmのKrレー
    ザのうちの1つであることを特徴とする特許請求の範囲
    5ないし7のいずれか1項記載のシャドウマスク用ハー
    ドマスクの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100429635B1 (ko) * 2001-11-01 2004-05-03 엘지전자 주식회사 섀도우 마스크 제작을 위한 글라스 제조장치 및 그 제조방법
KR100559641B1 (ko) * 2002-09-18 2006-03-10 동부아남반도체 주식회사 산화막 하드 마스크를 이용한 서브 마이크론 패턴 형성방법

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