JP2001042500A - 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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JP2001042500A
JP2001042500A JP21534999A JP21534999A JP2001042500A JP 2001042500 A JP2001042500 A JP 2001042500A JP 21534999 A JP21534999 A JP 21534999A JP 21534999 A JP21534999 A JP 21534999A JP 2001042500 A JP2001042500 A JP 2001042500A
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metal
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shadow mask
hard mask
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Yoshihiro Tajima
義浩 田島
Satoshi Ishikawa
諭 石川
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】 膜強度が高く、大型化が容易であるととも
に、安価に製造可能である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。 【解決手段】 UV光に対し透明な支持基板と、この支
持基板上にパターン状に形成された、光還元性金属化合
物の光還元により形成された金属層とこの金属層の上面
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
(防錆油)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】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。このようなハード
マスクは膜強度が強く、また、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、高品位のパター
ンが得られる。
【0014】しかし、現在一般に市販されているクロム
からなるハードブランクスは、大型化するとともに価格
も急激に高価となってしまうという問題がある。また、
クロムの膜厚が薄く、真空密着時に空気が抜けにくく、
密着不良が起こりやすいという問題もある。
【0015】このため、最近、安価で、しかも比較的厚
い膜厚で作製可能なハードマスクとして、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が、本発明ら
により提案されている。
【0016】しかし、無電解メッキ膜はエッチング性が
悪く、未だフォトマスクとして使用し得るレベルにはな
い。また、これを改善するため、下地としてITO膜を
形成し、これをパターニングして得たITO膜パターン
上に選択的に無電解メッキ膜を形成したハードマスク
は、フォトマスクとしては実用レベルにあるものの、コ
ストがクロム並みに高くなってしまうという問題があ
る。
【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、膜強度が高く、大型化が
容易であるとともに、安価に製造可能なシャドウマスク
用ハードマスクを提供することを目的とする。
【0018】本発明の他の目的は、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の製造方
法を提供することにある。
【0019】
【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
持基板上にパターン状に形成された、光還元性金属化合
物の光還元により形成された金属層と、この金属層の上
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。
【0020】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、光還元性金属化合物からなる
光還元性膜を形成する工程と、この光還元性膜に所定パ
ターンを露光し、露光部を光還元して金属とする工程
と、前記光還元性膜の未露光部を除去し、光還元された
金属からなる金属パターンを形成する工程と、金属パタ
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。
【0021】かかるシャドウマスク用ハードマスクにお
いて、支持基板と金属層との間に、酸化亜鉛膜、ITO
膜、およびATO膜からなる群から選ばれた無機物質膜
を形成することが出来る。無機物質膜の膜厚は、好まし
くは0.05〜2μm、より好ましくは0.1〜1μm
である。
【0022】このように、支持基板と金属層との間に無
機物質膜を介在させることにより、光還元性金属層の形
成が容易になる。
【0023】また、本発明のシャドウマスク用ハードマ
スクにおいて、パターンを構成する金属層は、光還元性
金属化合物の光還元により形成されたものであって、光
還元性金属化合物としては、PdCl等のPd化合物
等を挙げることが出来る。
【0024】金属層の形成は、具体的には、金属層を構
成する金属のイオンを含有する溶液により支持基板また
は無機物質膜の表面を処理して、金属イオンをその表面
に吸着せしめ、次いで、その吸着面に選択的にUV光を
照射して、 UV光が照射された部分の金属イオンを還
元して金属とし、更に UV光が照射されず、光還元さ
れない部分を除去することにより行われる。
【0025】金属層の膜厚としては、膜厚が規定出来る
くらいの薄い膜でよく、例えば1原子層或いは2原子層
である。
【0026】本発明において、無電解メッキ膜として
は、Niと、P、Co、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
るものを用いることが出来る。
【0027】無電解メッキ膜の膜厚は、0.3〜1.5
μm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。
【0028】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、Al2 3 、Ti
2 、Si34 、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。
【0029】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、パターンが金属により構成さ
れているため、膜強度が強く、露光工程での真空密着時
に、ゴミや金属屑などの挟み込みによりパターンに欠陥
が生ずるのを防止することが出来る。また、本発明のシ
ャドウマスク用ハードマスクは、金属イオンまたは金属
化合物を選択的に光還元して得た金属パターン上に無電
解メッキ膜を形成しているため、大型化が容易であると
ともに、低価格での製造が可能である。
【0030】
【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。
【0031】まず、所定の大きさの例えば30″×4
3″×5.0mmtの泡等の欠陥がない青板ガラス10
を工水及び純水、必要に応じては薬液を用いてよく洗浄
した(図1(a))。
【0032】次いで、青板ガラス10をホットプレート
で500℃に加熱し、その一方の面にスプレー法を用い
て、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛のいずれかを塗布す
ることにより、膜厚0.05μmの酸化亜鉛層11を形
成した(図1(b))。
【0033】次に、塩化パラジウム水溶液に浸漬するこ
とにより、酸化亜鉛層11の表面にPd2+を吸着させ
た。なお、参照符号12aは、 Pd2+吸着層を示す
(図1(c))。
【0034】その後、青板ガラス10のPd2+吸着層
12a面にフォトマスク13を密着させて、UV光を照
射して露光を行った(図1(d)。その結果、露光部分
のPd2+は選択的に光還元されて、Pd(0)12b
が形成された(図1(e)。
【0035】次に、未露光のPd2+吸着層12aの部
分を、EDAを用いて除去することにより、Pd(0)
パターン12cを形成した(図1(f))。その後、酸
化亜鉛層11およびPdパターン(0)12cが形成さ
れた青板ガラス10を、塩化ニッケルおよび次亜燐酸を
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、Pdパターン12cの表面に膜厚0.55μmの
Ni−P層14を形成した(図1(g))。
【0036】最後に、IPAベーパー乾燥機で乾燥する
ことにより、ハードマスクを得た。このハードマスクで
は、Pd(0)パターン12cの表面上に、即ちPd
(0)パターン12cの上面および側面を覆うように、
Ni−P層14が形成されている。
【0037】このようにして得られた本実施形態に係る
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、フォトマスクとしての寿命を調べた。また、これら
フォトマスクを用いてシャドウマスクを製作し、その品
位を調べた。その結果を、フォトマスクの価格ととも
に、下記表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】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、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
るとともに、これを用いて製造されたシャドウマスクの
品位も優れている。
【0040】これに対し、従来のCrハードマスクは、
寿命は本実施形態に係るハードマスクと同様、優れてい
るが、これを用いて製造されたシャドウマスクの品位は
劣っており、また価格が非常に高い。また、従来のエマ
ルジョンプレートは、これを用いて製造されたシャドウ
マスクの品位は優れており、価格も安いが、寿命が、本
実施形態に係るハードマスクよりも大幅に劣っている。
【0041】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
シャドウマスク用ハードマスクによると、パターンが金
属により構成されているため、膜強度が強く、露光工程
における真空密着時に、ゴミや金属屑などの挟み込みに
よりパターンに欠陥が生ずるのを防止することが出来
る。また、本発明のシャドウマスク用ハードマスクは、
Pd2+を光還元して得たPd(0)パターン上に無電
解メッキ法により金属層を形成しているため、大型化が
容易であるとともに、低価格での製造が可能である。
【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。
【符号の説明】
10…青板ガラス 11…酸化亜鉛層 12a…Pd2+層 12b… Pd(0) 12c… Pd(0)パターン 13…フォトマスク 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 会社東芝深谷工場内 Fターム(参考) 2H095 AA02 AB30 BB06 BB25 BC05 5C027 HH05

Claims (6)

    【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、 この支持基板上にパターン状に形成された、光還元性金
    属化合物の光還元により形成された金属層と、 この金属層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】前記支持基板と前記金属層との間に、酸化
    亜鉛膜、ITO膜、およびATO膜からなる群から選ば
    れた無機物質膜が形成されてい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】前記金属層は、Pd化合物の光還元により
    形成された金属Pd層であ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、光還元性金属化合物からなる光還元性膜を形成
    する工程と、 この光還元性膜に所定パターンを露光し、露光部を光還
    元して金属とする工程と、 前記光還元性膜の未露光部を除去し、光還元された金属
    からなる金属パターンを形成する工程と、 金属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】前記光還元性膜を形成する工程の前に、前
    記支持基板上に、酸化亜鉛膜、ITO膜、およびATO
    膜からなる群から選ばれた無機物質膜を形成する工程を
    更に具備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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150120543A (ko) * 2014-04-17 2015-10-28 주식회사 웨이브일렉트로닉스 미세 패턴을 포함하는 포토마스크를 이용한 유기발광디스플레이용 새도우 마스크의 제조 방법,그 새도우 마스크 및 이를 이용한 유기발광디스플레이의 제조 방법

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