JP2000340110A - シャドウマスク用ハードマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型化が容易であるとともに、フォトマスク
として優れた品位を有し、その結果、シャドウマスク製
造工程における歩留及び生産性の向上を可能とした、シ
ャドウマスク用ハードマスクを提供することを。 【解決手段】 ＵＶ光に対し透明な支持基板と、この支
持基板上に金属膜パターンとこの金属膜パターンの上面
および側面を覆うように形成された無電解メッキ膜とを
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シャドウマスクの
製造における露光工程に使用されるハードマスクおよび
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーブラウン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率を有するアンバー材からなるシ
ャドウマスク基材に、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。

【０００３】かかるシャドウマスクは、青板ガラス上に
硝酸銀系の感光剤をゼラチンに分散させてなる乳剤を塗
布した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にて所定のパターンを作画
されたフォトマスクを用いて、フォトエッチング技術に
より作成される。

【０００４】通常、電子ビーム通過孔は、電子銃側の孔
（小孔）径が、パネル内面に形成された蛍光面側の孔
（大孔）径よりも小さくなるように、テーパ状に形成さ
れている。

【０００５】以下、このようなシャドウマスクの製造工
程について説明する。先ず、アルミキルド鋼やアンバー
材からなるシャドウマスク基材の表面に残存する油分を
除去するため、シャドウマスク基材を高温のアルカリ溶
液で脱脂し、水洗する。次いで、シャドウマスク基材の
両面にカゼインに重クロム酸塩を添加した液状レジスト
を塗布し、乾燥する。

【０００６】次に、別途作製した、上述のフォトマスク
を、シャドウマスク基材の両面に形成されたレジスト膜
にそれぞれ密着させて配置し、これらフォトマスクを通
してレジスト膜を露光する。次いで、Ｃａ量をコントロ
ールした水によりレジスト膜を現像し、乾燥および焼き
付けを行い、シャドウマスク基材の両面にレジストパタ
ーンを形成する。

【０００７】その後、このようにして形成したレジスト
パターンをマスクとして用いて、シャドウマスク基材を
エッチングし、シャドウマスク基材に多数の微細な電子
ビーム通過孔を形成する。この場合、一般的には、電子
ビーム通過孔が丸孔タイプでは、小孔側、大孔側の２段
階に分けて、矩形タイプでは、両面から同時にエッチン
グする。エッチングが終了した後、レジストパターンを
剥離することにより、シャドウマスクが完成する。

【０００８】しかし、上述したシャドウマスクの製造方
法では、エマルジョンプレートをフォトマスクに用いた
露光工程において、以下のような問題が存在する。即
ち、レジスト膜にシャドウマスクパターンを露光する工
程で使用している露光装置は、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を、
所望の位置精度で対向配置し、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被着したシャドウマ
スク基材を必要量送り出し、大孔側及び小孔側エマルジ
ョンプレートをレジスト膜に真空密着させた後、高圧水
銀灯などの光源を用いて紫外線露光し、露光終了後、真
空を解除した後、シャドウマスク基材を必要量巻き取る
構造になっている。

【０００９】ところで、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
成すること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。

【００１０】このため、従来の民生用のブラウン管のシ
ャドウマスクに用いられる矩形型の電子ビーム通過孔用
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
ジョンプレートのゴミの付着が、ディスプレイ管では致
命的な欠点となり、製造歩留を大きく下げるという問題
が起きてきた。

【００１１】ところで、現在シャドウマスクの露光工程
に用いられるエマルジョンプレートは、上述のようにゼ
ラチン膜を用いているため、膜強度が弱く、ゴミや金属
屑などの異物により乳剤膜が傷つきやすい。乳剤膜に傷
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してし
まったり、異物が付着した部分は光を通さないため露光
不良を生じてしまう。

【００１２】その結果、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生じてしま
う。

【００１３】また、現在使用してい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
小孔側エマルジョンプレートをシャドウマスク基材に真
空密着させる際に、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。

【００１４】このため、エマルジョンプレートの代わり
に、液晶ディスプレイや半導体装置の製造に用いられ
る、ガラス基板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。ハードマスクはク
ロム層をエッチングすることにより形成するものである
ため、膜強度が強い。

【００１５】しかし、このようなハードマスクでは、透
光層はクロム層がエッチングで除去され、遮光層はクロ
ム層が残るため凹凸状となっているが、現在一般的に市
販されているハードブランクスはクロム層の膜厚が０．
１〜０．１５μｍ程度であるため、真空密着が十分にで
きず、その結果、シャドウマスクの電子ビーム通過孔用
パターンにムラが生じ、エマルジョンプレートを用いた
場合よりも品位が劣ってしまうという問題がある。

【００１６】このため、最近、本発明者らは、大型化、
厚膜化が容易で、設備コストも低額で済む、Ｎｉを主成
物とした無電解メッキ膜を用いたシャドウマスク用ハー
ドマスクを提案した。しかしながら、このＮｉを主成物
とした無電解メッキ膜は、クロム膜に比べエッチング性
が悪く、このためパターンの切れに問題があり、高品位
のフォトマスクとして使用するには改善が必要であるこ
とが判った。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題点を解決するためになされ、大型化が容易であるとと
もに、フォトマスクとして優れた品位を有し、その結
果、シャドウマスク製造工程における歩留及び生産性の
向上を可能とした、シャドウマスク用ハードマスクを提
供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ＵＶ光に対し透明な支持基板と、この支
持基板上に金属膜パターンとこの金属膜パターンの上面
および側面を覆うように形成された無電解メッキ膜とを
備えたことを特徴とするシャドウマスク用ハードマスク
を提供する。

【００１９】本発明において、金属膜パターンは、Ｃ
ｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＦｅからなる群から選ばれた金
属を主成分とする金属膜を、スパッタリング法、蒸着
法、およびイオンプレーティング法からなる群から選ば
れた成膜法により真空中で成膜し、エッチングすること
により形成することが出来る。この金属膜パターンの膜
厚としては、０．１〜０．２μｍが望ましい。

【００２０】また、無電解メッキ膜を、Ｎｉと、Ｐ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕおよびセリサイ
トからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の元素ま
たはセリサイトとの共析物からなるものにより構成する
ことが出来る。

【００２１】無電解メッキ膜の膜厚は、０．３μｍ以
上、１．５μｍ以下が好ましく、特に十分な真空吸着時
間の短縮を得るには、０．５μｍ以上がより好ましい。
無電解メッキ膜の膜厚が１．５μｍを越えると、生産性
が悪くなるとともに、フォトマスクとしての品位が低下
する。

【００２２】無電解メッキ膜を構成するセリサイトを含
んだ膜におけるセリサイトとしては、Ａｌ₂Ｏ₃ 、Ｔｉ
Ｏ₂ 、Ｓｉ₃Ｎ₄ 、ＢＮ、ＳｉＣなどの酸化物、窒化
物、炭化物等を挙げることが出来る。

【００２３】また、本発明は、ＵＶ光に対し透明な支持
基板の少なくとも片面にスパッタリング法、蒸着法、お
よびイオンプレーティング法からなる群から選ばれた成
膜法により真空中で金属膜を形成する工程と、前記金属
膜上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に
所定パターンを露光する工程と、前記露光したレジスト
膜を現像し、レジストパターンを形成する工程と、前記
レジストパターンをマスクとして用いて金属膜を選択的
にエッチングして、金属膜パターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをレジストを剥離する工程と、前
記金属膜パターンの表面を活性化する工程と、金属膜パ
ターンの上面および側面を覆うように選択的に無電解メ
ッキにより無電解メッキ膜を形成する工程とを備えたこ
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
法を提供する。

【００２４】上記本発明の方法において、レジスト膜を
形成する方法として、液状レジストを用いスピンコート
法、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出来
る。

【００２５】以上のように構成される本発明のシャドウ
マスク用ハードマスクは、最初にエッチングの容易な金
属膜を形成し、これをパターニングし、その後、この上
に選択的に無電解メッキにより金属膜の形成を行ってい
るので、無電解メッキによる金属膜のエッチングの必要
がなく、そのため高品位のマスクパターンを得ることが
できる。

【００２６】また、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅを主成分と
する金属膜をスパッタリング法、蒸着法、イオンプレー
ティング法等の方法を用いて真空中で成膜し、これをエ
ッチングして得ただけのハードマスクよりも、パターン
断面の凹凸が大きいため、真空吸着時間を十分に短縮す
ることが可能である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
一実施形態に係るシャドウマスク用ハードマスクの製造
方法を工程順に説明する断面図である。

【００２８】まず、所定の大きさの例えば３２″×４
３″×５．０ｍｍｔの泡等の欠陥がない青板ガラス１１
を工水及び純水、必要に応じては薬液を用いてよく洗浄
し、一方の面にＣｒ層１２を、例えばスパッタリング法
を用いて、０．１μｍの膜厚に成膜した（図１
（ａ））。

【００２９】次いで、スピンコート法、ロールコータ
法、バーコータ法、スプレー法、ディッピング法などを
用いて、乾燥後の膜厚が０．７〜１．０μｍとなるよう
にレジスト層１２を塗布し、プリベークした（図１
（ｂ））。レジストとしては、一般的なポジ型レジスト
を用いることができる。

【００３０】次に、Ｈｅ−Ｃｄレーザーを搭載したレー
ザープロッターを用いて、所定のパターンに露光した
（図１（ｃ））。なお、図１（ｃ）において、参照符号
１３ａはレーザー光が照射された部分、１３ｂはレーザ
ー光が照射されなかった部分をそれぞれ示す。

【００３１】その後、露光されたレジスト層１３をアル
カリ系の現像液を用いて現像し、レーザー光の照射部１
３ａを除去して、レジストパターン１３ｃを形成した
（図１（ｄ））。

【００３２】このようにして形成されたレジストパター
ン１３ｃをマスクとして用いて、硝酸第二セリウムアン
モニウム−過塩素酸系のエッチング液を用い、Ｃｒ層１
２をエッチングし、所定のＣｒパターン１２ａを得た
（図２（ａ））。次に、アルカリ系の剥離液を用いて、
レジスト層１３ｃを剥離し、水洗乾燥した（図２
（ｂ））。

【００３３】その後、硝酸第二セリウムアンモニウム−
過塩素酸系のエッチング液を希釈した液を用いて、Ｃｒ
表面の活性化処理を行ない、直ちに塩化ニッケル、次亜
燐酸を含む無電解メッキ液に所定時間ディッピングする
ことにより、Ｃｒパターン１３ａの表面上、即ちＣｒパ
ターン１２ａの上面および側面を覆うように、膜厚０．
５５μｍのＮｉ−Ｐ層１４を形成し、ハードマスクを得
た（図２（ｃ））。

【００３４】このようにして得た本実施形態に係るハー
ドマスクと、別途、青板ガラス上にＣｒ層およびＮｉ−
Ｐ層を全面に形成し、その後、Ｎｉ−Ｐ層及びＣｒ層を
エッチングして得たマスクとを比較した結果、本実施形
態に係るマスクは、Ｎｉ−Ｐ層及びＣｒ層をエッチング
して得たマスクと同様に、ムラ品位に優れていることが
確認できた。

【００３５】また、こうして得られたハードマスクと、
別途、比較例として作製した、従来のＣｒハードマスク
およびエマルジョンプレートマスクとを、シャドウマス
ク基材に露光する露光装置にセットし、吸着時間及びフ
ォトマスクの寿命を調べた。その結果を下記表１に示
す。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記表１から明らかなように、本実施形態
に係るハードマスクは、吸着時間が２０秒と短く、ま
た、１００，０００回を越えるコンタクト回数に耐える
という非常に長い寿命が得られている。

【００３８】これに対し、従来のハードマスクは、寿命
は長いが、吸着時間が３０秒と長く、また、従来のエマ
ルジョンプレートは、吸着時間および寿命ともに、本実
施形態に係るハードマスクに比べ、はるかに劣っている
ことがわかる。

【００３９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よると、エッチング性に優れたＣｒ等のパターニングに
より形成された金属膜パターンの上面および側面を覆う
ように、選択的に無電解メッキ膜を形成しているため、
エッチング性の劣った無電解メッキ膜のエッチングが不
要であり、そのため、高品位のシャドウマスク用ハード
マスクを得ることができる。また、本発明のシャドウマ
スク用ハードマスクは、従来のハードマスクより膜厚を
厚くすることが出来るため、露光時における密着時間を
短縮することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシャドウマスク用ハ
ードマスクの製造方法を工程順に示す断面図。

【図２】本発明の一実施形態に係るシャドウマスク用ハ
ードマスクの製造方法を工程順に示す断面図。

【符号の説明】

１１…青板ガラス １２…Ｃｒ層 １２ａ…Ｃｒパターン １３…レジスト層 １３ａ…露光部 １３ｂ…未露光部 １３ｃ…レジストパターン １４…Ｎｉ−Ｐ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二階堂 勝 埼玉県深谷市幡羅町１丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内 Ｆターム(参考） 5C027 HH05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＵＶ光に対し透明な支持基板と、 この支持基板上に金属膜パターンとこの金属膜パターン
   の上面および側面を覆うように形成された無電解メッキ
   膜とを備えた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】前記金属膜パターンが、スパッタリング
   法、蒸着法、およびイオンプレーティング法からなる群
   から選ばれた成膜法により真空中で成膜された膜をエッ
   チングして得たものである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】前記金属膜パターンが、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎ
   ｉ、およびＦｅからなる群から選ばれた金属を主成分と
   することを特徴とする請求項１または２に記載のシャド
   ウマスク用ハードマスク。
4. 【請求項４】前記無電解メッキ膜が、Ｎｉと、Ｐ、Ｃ
   ｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕおよびセリサイ
   トからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の元素も
   しくはセリサイトとの共析物からなることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかの項に記載のシャドウマスク用
   ハードマスク。
5. 【請求項５】ＵＶ光に対し透明な支持基板の少なくとも
   片面にスパッタリング法、蒸着法、およびイオンプレー
   ティング法からなる群から選ばれた成膜法により真空中
   で金属膜を形成する工程と、 前記金属膜上にレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜に所定パターンを露光する工程と、 前記露光したレジスト膜を現像し、レジストパターンを
   形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして用いて金属膜を選
   択的にエッチングして、金属膜パターンを形成する工程
   と、 前記レジストパターンをレジストを剥離する工程と、 前記金属膜パターンの表面を活性化する工程と、 金属膜パターンの上面および側面を覆うように選択的に
   無電解メッキにより無電解メッキ膜を形成する工程とを
   備えた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】前記金属膜パターンが、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎ
   ｉ、およびＦｅからなる群から選ばれた金属を主成分と
   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】前記無電解メッキ膜が、Ｎｉと、Ｐ、Ｃ
   ｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕおよびセリサイ
   トからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の元素も
   しくはセリサイトとの共析物からなることを特徴とする
   請求項５または６に記載のシャドウマスク用ハードマス
   クの製造方法。