JP2006100161A - シャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺の金属基材の両面にフォトレジストを塗布し、乾燥チャンバーで乾燥してレジスト膜を形成するレジスト塗布工程において、金属基材の両面に形成されたレジスト膜の幅方向の感度を均一化して現像処理後のレジストパターン寸法のバラツキを抑えたシャドウマスクの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】金属基材の両面に塗布されたレジスト膜を温風と、遠赤外ヒーターとからなる乾燥チャンバーにて乾燥する際、前記乾燥チャンバーの遠赤外ヒーターと金属基材との間に遮蔽板を設けて、レジスト膜の幅方向の感度を均一化し、パターン露光、現像、エッチング、レジストパターン剥離処理してシャドウマスクを得る。
【選択図】図１

Description

の発明は、カラー受像管用のシャドウマスクを製造する方法に関し、特に、シャドウマスクの製造工程中のレジスト塗布後のレジスト膜の乾燥方法に改良を加えたシャドウマスクの製造方法に関する。

一般的なカラーディスプレー管は電子銃、シャドウマスク及び赤、緑、青からなる三色のドット蛍光面から構成されている。シャドウマスクは蛍光面の手前に取りつけられた薄い鉄系材料で、電子ビームが通過する孔が規則正しく多数配列されたものである。一つの孔が赤、緑、青の蛍光体ドットの一組三個に対応しており、電子銃から放出された三本の電子ビームをそれぞれの蛍光体ドットに導く役目を果たしている。
このように、シャドウマスクはカラーＴＶ、端末カラーディスプレイ等のカラーディスプレー管には必要不可欠の部品となっている。
一般にシャドウマスクは、シャドウマスクの素材である低炭素アルミキルド鋼やニッケルを約３６％含むインバー材などの長尺の金属基材に電子ビームを通過させるための多数の孔をフォトエッチング法にて孔明け加工したものである。

以下、フォトエッチング法によるシャドウマスクの製造方法について説明する。
図９（ａ）〜（ｇ）にシャドウマスクの製造主要工程を示す。
一般的なシャドウマスクの製造方法は、まず、鉄合金よりなるインバー材等の長尺帯状の金属基材１１の受入検査を行い、カール量、材料幅、板厚、外観等が規定値に入っているかを検査する（図９（ａ）参照）。
次に、長尺帯状の金属基材１１の整面処理を行い、両面にフォトレジストを塗布、乾燥してレジスト膜１２を形成する（図９（ｂ）参照）。

図７に、レジスト膜１２が形成された長尺帯状の金属基材１１を乾燥チャンバー２０内を通過させてレジスト膜を乾燥させている状態を示す説明図を、図８に、乾燥チャンバー２０内の構造を示す説明図をそれぞれ示す。
長尺帯状の金属基材１１上にディッピング等により塗布されたレジスト膜１２は、遠赤ヒーターパネル２５及び熱風２３とから構成される乾燥チャンバー２０にて乾燥され、長尺帯状の金属基材１１上に乾燥後のレジスト膜１２ａが形成される（図７参照）。

次に、巻き取り連続プリンターにて、所定のパターンを有する露光用マスク（多くの場合、表裏２枚のマスク）を用いて、所定の露光量でレジスト膜１２ａにパターン露光を行い、所定の薬液で現像、硬膜処理等を行い、金属基材の一方の面に小孔パターン、他方の面に大孔パターンからなるレジストパターンを形成する（図９（ｃ）参照）。

次に、レジストパターンをマスクにして塩化第２鉄等のエッチング液にて金属基材１１をエッチングし（図９（ｄ）参照）、アルカリ（ＮａＯＨ）液にてレジストパターンを剥離し（図９（ｅ）参照）、シート状に断裁し（図９（ｆ）参照）、透過率及び外観検査等の検査が実施されて出荷される（図９（ｇ）参照）。

上記シャドウマスクの製造工程で作製されたシャドウマスクは、金属基材１１の幅方向に孔寸法及び透過率にバラツキが発生し、問題となっている。
バラツキの発生要因としては、レジスト膜中の暗反応及び残反応の進行度合いの差に起因して、パターン露光、現像処理後のレジストパターン寸法及びシャドウマスクの透過率にバラツキが発生することが知られている。
バラツキの発生を防止する方法として、パターン露光が施されたレジスト膜を現像前に加熱する加熱処理工程を設けたシャドウマスクの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、レジスト膜を乾燥チャンバーで乾燥する際、乾燥チャンバー内の温度分布を均一化する方法が各種試みられているが、これといった決め手がないのが現状である。
特開２００２−２６６０８５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、長尺の金属基材の両面にフォトレジストを塗布し、乾燥チャンバーで乾燥してレジスト膜を形成するレジスト塗布工程において、金属基材の両面に形成されたレジスト膜の幅方向の感度を均一化して現像処理後のレジストパターン寸法のバラツキを抑えたシャドウマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記課題を達成するために、本発明では、すくなくとも長尺の金属基材の両面にフォトレジストを塗布し、乾燥炉で乾燥してレジスト膜を形成するレジスト塗布工程と、前記レジスト膜に所定のパターンを焼き付けるパターン露光工程と、パターン露光されたレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンをマスクにして金属基材をエッチングするエッチング工程と、レジストパターンを剥離するレジストパターン剥膜工程と、シート状に断裁するシャーリング工程とからなるシャドウマスクの製造方法において、
前記金属基材の両面に塗布された前記レジスト膜を温風と、遠赤外ヒーターとからなる乾燥チャンバーにて乾燥する際、前記乾燥チャンバーにの前記金属基材と遠赤外ヒーターの間に遮蔽板を設けて、前記金属基材のレジスト膜の幅方向の感度を均一化するようにしたことを特徴とするシャドウマスクの製造方法としたものである。

本発明のシャドウマスクの製造方法は、金属基材の両面に塗布されたレジスト膜を温風と、遠赤外ヒーターとからなる乾燥チャンバーにて乾燥する際、遠赤外ヒーターと金属基材との間に遮蔽板を設けて、レジスト膜の乾燥温度を部分的に制御することにより、レジスト膜の幅方向の感度を均一化することにより、パターン露光、現像後のレジストパターン径のバラツキを防止することができる。
また、金属基材の両面のレジスト膜の幅方向の感度を個別に制御できるため、表裏のレジスト膜の幅方向の感度を調整するのに特に有効である。

以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図９（ａ）〜（ｇ）にシャドウマスクの製造主要工程を示す。
まず、鉄合金よりなるインバー材等の長尺帯状の金属基材１１の受入検査を行い、カール量、材料幅、板厚、外観等が規定値に入っているかを検査する（図９（ａ）参照）。
次に、長尺帯状の金属基材１１の整面処理を行い、ＰＶＡ溶液またはカゼイン溶液にセンシタイザとして重クロム酸アンモニウムを混合した感光性を有する水溶性のレジスト液中に、金属基材を浸漬させた後、引き上げて金属基材の両面にレジスト液を塗布してレジスト膜１２を形成し、遠赤外パネルヒーター２５と熱風２３とで構成される乾燥チャンバー２０内に送り込み、レジスト膜１２は遠赤外パネルヒーター２５と熱風２３とで乾燥され、金属基材１１の両面にレジスト膜１２ａが形成される（図９ｂ及び図１参照）。
ここで、全長約２０ｍの乾燥チャンバー２０内には、熱風発生部２１、熱風発生口２２及
び熱風２３とユニット毎に配置された遠赤外パネルヒーター２５とで構成されている。

乾燥チャンバー２０の構成例について説明する。
乾燥チャンバー２０は、図１に示すように、乾燥ユニットチャンバー２０ａと乾燥ユニットチャンバー２０ｂとで構成されており、乾燥ユニットチャンバー２０ａ及び乾燥ユニットチャンバー２０ｂは、それぞれ熱風発生部２１及び熱風発生口２２と乾燥ユニットチャンバー側面に取り付けられたユニット化された遠赤外パネルヒーターとで構成されており、乾燥チャンバー２０に送り込まれた金属基材１１上に形成されたレジスト膜１２は、熱風発生口２２から発生する熱風２３と遠赤外パネルヒーター２５の輻射熱で乾燥される。遠赤外パネルヒーターは、遠赤外パネルヒーターユニット２５ａ、遠赤外パネルヒーターユニット２５ｂ及び遠赤外パネルヒーターユニット２５ｃとユニット化されており、遠赤外パネルヒーターの熱制御と運用面の管理をやり易くしている。ここで示した乾燥チャンバーの構成例は一例であって、遠赤外パネルヒーターユニットに取り付ける遠赤外パネルヒーター及びユニット数は適宜設定できる。

乾燥チャンバー２０はチャンバー内の温度を均一化するように設計されているが、レジスト膜の塗布状態、乾燥チャンバーが設置されている環境（温度、湿度）等の変化により金属基材の幅方向に乾燥ムラを生じ、パターン露光、現像後のレジストパターン径にバラツキを生じる。
ここで、左、右部の遠赤外パネルヒーターの前面に矩形状の遮蔽板３１を設けた乾燥ユニットチャンバー２０ａと、遮蔽板３１を設けない乾燥ユニットチャンバー２０ｂとでレジスト膜を乾燥し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理した後のレジストパターンの孔径について、金属基材の幅方向に対して３３ヶ所について、測定位置と孔径寸法を測定した結果を図４のグラフに示す。
図４のグラフ中測定位置１７がシャドウマスクの中心位置に相当している。
図４から分かるように、遮蔽板３１を設けない乾燥ユニットチャンバー２０ｂでレジスト膜を乾燥し、パターン露光、現像した後のレジストパターンの孔径は、金属基材の幅方向左、右周辺の孔径寸法が小さくなっているのが分かる。
これは、ここで使用しているレジストはネガレジストであり、レジスト膜に熱量がかかり過ぎると感度が上がる性質を有しているため、同じ光量でパターン露光すると露光部のパターンは太り、未露光部のパターンは細り、ここでは未露光部が孔径となるため、孔径は小さくなる。

これに対し、左、右部の遠赤外パネルヒーターの前面に矩形状の遮蔽板３１を設けた乾燥ユニットチャンバー２０ａでレジスト膜を乾燥し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理した後のレジストパターンの孔径は、遮蔽板３１によって金属基材の幅方向左、右周辺のレジスト膜にかかる熱量が減少し、金属基材の幅方向にわたってレジスト膜の感度が平準化され、金属基材の幅方向のレジストパターンの孔径寸法のバラツキが減少している。

遮蔽板としては、遠赤外を遮断できるものであれば、あらゆる材料が使用可能である。また、遮蔽板の形状としては、その一例として、図６（ａ）〜（ｄ）に示すような矩形状の遮蔽板３１、三角形状＋矩形状の遮蔽板３２、菱形状の遮蔽板３３、円形状＋矩形状の遮蔽板３４を示したが、あらゆる形状のものが使用可能で、取り付け位置まで含めると組み合わせは無限である。
また、使用するレジスト、レジストパターンの孔径の測定位置と孔径寸法のグラフを元に綿密に検討し、遮蔽板３１の形状を設定することにより、かなりの精度で金属基材の幅方向のレジスト感度を平準化できる。

次に、エッチング装置にて、レジストパターンをマスクにして塩化第２鉄液を用いて金
属基材の両面にスプレーエッチングを行い、金属基材に所定形状の開孔部を形成する（図９（ｄ）参照）。
エッチング条件の一例として、６０〜８５℃に加熱された比重１．４８〜１．５４の塩化第２鉄液が使用される。

次に、剥膜装置にて、金属基材上のレジストパターンを加熱アルカリ水溶液にて剥離処理して、長尺帯状の金属基材に面付けされた複数のシャドウマスクを得る（図９（ｅ）参照）。
剥離処理条件の１例として、５０〜９０℃に加熱された濃度１０〜４０％のＮａＯＨ溶液が使用される。

ここで、左、右部の遠赤外パネルヒーターの前面に矩形状の遮蔽板３１を設けた乾燥ユニットチャンバー２０ａと、遮蔽板３１を設けない乾燥ユニットチャンバー２０ｂとでレジスト膜を乾燥し、パターン露光、現像、エッチング、剥膜した場合のシャドウマスクについて、金属基材の幅方向に対して３３ヶ所について、測定位置と透過率を測定した結果を図５のグラフに示す。
図５のグラフ中測定位置１７がシャドウマスクの中心位置に相当している。
図５のグラフからも分かるように、遠赤外パネルヒーター前面に遮蔽板を設けた乾燥ユニットチャンバー２０ａでレジスト膜を乾燥した場合、レジストパターンの孔径寸法と同様に、金属基材幅方向の透過率のバラツキが小さくなり、平準化されているのが分かる。

次に、シャドウマスクが複数面付け形成された長尺帯状の金属基材を所定サイズに断裁加工して、小切れのシャドウマスクを得る（図９（ｆ）参照）。
最後に、小切れのシャドウマスクを外観検査、透過率、重量測定等を行ってシャドウマスク製品を得る（図９（ｇ）参照）。

上記したように、乾燥チャンバー２０の遠赤外パネルヒーター前面に遮蔽板を設けた乾燥ユニットチャンバー２０ａにてレジスト膜を乾燥することにより、金属基材の両面に塗布されたレジスト膜の金属基材幅方向の感度を均一化でき、パターン露光、現像後の金属基材幅方向のレジストパターンの孔径寸法のバラツキと、エッチング、剥膜後のシャドウマスクの金属基材幅方向の透過率のバラツキを抑えることができる。

本発明のシャドウマスの製造方法で用いた乾燥チャンバーの一実施例を示す模式構成断面図である。 遠赤外パネルヒーター前面に遮蔽板を設けたユニットチャンバーの一実施例を示す模式斜視図である。 遠赤外パネルヒーター前面に遮蔽板を設けないユニットチャンバーの一実施例を示す模式斜視図である。 遠赤外パネルヒーター前面に遮蔽板を設けない場合と、設けた場合とでレジスト膜を乾燥し、パターン露光、現像した後のレジストパターンの測定位置と孔径寸法を示す説明図である。 遠赤外パネルヒーター前面に遮蔽板を設けない場合と、設けた場合とでレジスト膜を乾燥し、パターン露光、現像、エッチング、剥膜した後のシャドウマスクの測定位置と透過率を示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、遮蔽板の形状例を示す説明図である。 金属基材に塗布したレジストを乾燥チャンバーで乾燥している状態を示す説明図である。 乾燥チャンバー内の構造の一例を示す説明図である。 シャドウマスクの製造主要工程を示す説明図である。

符号の説明

１１……金属基材
１２……塗布後のレジスト膜
１２ａ……乾燥後のレジスト膜
２０……乾燥チャンバー
２０ａ……左、右部の遠赤外パネルヒーターの前面に遮蔽板を設けた乾燥ユニットチャンバー
２０ｂ……左、右部の遠赤外パネルヒーターの前面に遮蔽板を設けない乾燥ユニットチャンバー
２１……熱風発生部
２２……熱風発生口
２３……熱風
２５……遠赤外パネルヒーター
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ……遠赤外パネルヒーターブロック
３１、３２、３３、３４……遮蔽板

Claims (1)

1. すくなくとも長尺の金属基材の両面にフォトレジストを塗布し、乾燥炉で乾燥してレジスト膜を形成するレジスト塗布工程と、前記レジスト膜に所定のパターンを焼き付けるパターン露光工程と、パターン露光されたレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンをマスクにして金属基材をエッチングするエッチング工程と、レジストパターンを剥離するレジストパターン剥膜工程と、シート状に断裁するシャーリング工程とからなるシャドウマスクの製造方法において、
   前記金属基材の両面に塗布された前記レジスト膜を温風と、遠赤外ヒーターとからなる乾燥チャンバーにて乾燥する際、前記乾燥チャンバーにの前記金属基材と遠赤外ヒーターの間に遮蔽板を設けて、前記金属基材のレジスト膜の幅方向の感度を均一化するようにしたことを特徴とするシャドウマスクの製造方法。

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