JP3134679B2 - シャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトエッチング法に
よってシャドウマスクを製造する方法に係わり、特に開
孔の径が小さいシャドウマスクの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー受像管に用いるシャドウマ
スクは、例えば、図４に示すような工程で造られる。す
なわち、シャドウマスク材１として例えばロール状の低
炭素鋼板を用い、その両面を脱脂、整面、洗浄処理した
後、その両面にカゼインやポリビニルアルコールと重ク
ロム酸アンモニウムからなる水溶性感光液を塗布乾燥し
て、図４（ａ）に示すようにフォトレジスト膜２を形成
する。次いで、図４（ｂ）に示すようにシャドウマスク
材１の一方の面に小孔像のポジパターンマスク６ａを、
他方の面に大孔像のポジパターンマスク６ｂを密着して
当て、露光を行う。その後、温水にて、未露光未硬化の
フォトレジスト膜を溶解する現像処理を行うことで、小
孔レジスト膜2aと大孔レジスト膜2bを表裏に有するシャ
ドウマスク材１が得られる。

【０００３】その後、レジスト膜２に対して硬膜処理お
よびバーニング処理を施し、第一段階のエッチングを表
裏両面から行なう。なお、この第一エッチング工程で
は、図４（ｃ）に示すように、エッチング進度は、途中
で止めるのが肝要である。また、この第一エッチング工
程では、シャドウマスク材１の大孔レジスト膜2bを有す
る面に保護フィルムを貼り付け、小孔側からのみシャド
ウマスク材１を中途までエッチングする方法もある。

【０００４】次いで、図４（ｄ）に示すように、前段の
エッチングで形成された小孔側の凹部3aを完全に埋め尽
くすエッチング防止層４を塗布形成する。続いて、図４
（ｅ）に示すように、大孔側からのみシャドウマスク材
１をエッチングする第二エッチング工程を行ない、大孔
側から小孔に貫通する開孔５を形成する。最後に、エッ
チング防止層４およびレジスト膜２を剥がし、水洗乾燥
してフラット型のシャドウマスクを得る。なお、大孔側
にエッチング防止層を形成する場合もあるが、通常は小
孔側にエッチング防止層を形成するのが普通である。

【０００５】この工程では、フォトエッチング法では避
けることのできないサイドエッチング現象を小孔側で抑
えている、ということができる。すなわち、小孔側の凹
部にエッチング防止層を充填し、第二エッチング工程で
は小孔はサイドエッチングされないことにより、第一エ
ッチング工程における精確な小孔パターンを維持でき
る。したがって、例えば材料金属板の厚さより小さい孔
径の開孔も可能としている。

【０００６】なお、上記の工程は高精細のシャドウマス
クの製造工程を表しているが、シャドウマスクによって
は、エッチング防止層を用いないシャドウマスク、例え
ば、スロット型のシャドウマスクもある。

【０００７】しかしながら、この工程にも問題がないわ
けではない。すなわち、シャドウマスク材に両面を貫通
する凹孔を形成するために行うエッチング工程のエッチ
ング条件、例えば、エッチング液のスプレー圧等がバラ
つくことでシャドウマスク材の両面を貫通する開孔５の
貫通部の開孔径が規定値をはずれ、シャドウマスクの品
質低下をもたらす場合がある。

【０００８】このため、開孔５の貫通部の開孔径を、例
えば顕微鏡などを用い人手により測定している。従来、
この測定はエッチング防止層４およびレジスト膜２の剥
膜工程後に行っている。しかし、エッチング工程が行わ
れてから剥膜工程終了までかなりの時間を要する。その
ため、たとえ剥膜工程後に開孔５の貫通部の開孔径に異
常が認められ、エッチング工程のエッチング条件を適切
にすべくフィードバックを掛けたとしても、その間にか
なりの数のシャドウマスクが製造されエッチングを終え
ていることになり、時間および材料のロスが多大なもの
となる問題がある。

【０００９】次いで、以下の測定手段をとる場合もあ
る。すなわち、エッチング工程終了後かつ剥膜工程前の
シャドウマスク材から一部分を切り取って測定を行う方
法である。しかし、この場合、切り取ったシャドウマス
ク材をドライヤーで焼き、エッチング防止層４およびレ
ジスト膜２を乾かしてから、人手によりブラシを用いエ
ッチング防止層４およびレジスト膜２の剥膜を行い、し
かるのち開孔５の貫通部の開孔径を測定するため、非常
に手間が掛かり効率が悪いという問題もある。

【００１０】また、上記いずれの場合も、人手による検
査である場合、測定者により開孔径の読み取りに誤差が
生じ、かつ、検査効率が悪いという問題も上げられる。
つまり、顕微鏡のレンズに目盛られたスケールを用いて
開孔径を測定する場合、例えばレンズに１０μｍ単位の
目盛りしか設けられていないとき、１μｍ単位の測定は
測定者の大まかな読み取りによるため、測定者の熟練度
により測定値にバラつきが生じ、また、検査時間にも相
違が生じるという問題である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に鑑み、シャドウマスクの製造方法において、シ
ャドウマスク材に両面を貫通する凹孔を形成するエッチ
ング工程後に速やかに凹孔の貫通部の開孔径を測定し、
しかるのち、エッチング条件を適切にすべくフィードバ
ックを掛けることで、得られるシャドウマスクに孔径不
良の開孔が生じないシャドウマスクの製造方法を提供し
ようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、所
定のパターンに従って開口された開口部を有するレジス
ト膜をシャドウマスク用金属材料の両面に形成する工程
と、シャドウマスク用金属材の少なくとも一方の面側に
第１のエッチングを行う工程と、第１のエッチングで形
成された一方の面側の凹部を充填するようエッチング防
止層を塗布、形成する工程と、エッチング防止層塗布、
形成面とは反対面側に第２のエッチングを行う工程と、
シャドウマスク用金属材に塗布されたレジスト膜、エッ
チング防止層の除去を行う剥膜工程とを有するカラー受
像管用シャドウマスクの製造方法において、シャドウマ
スク材に両面を貫通する凹孔を形成するためのシャドウ
マスク用金属材への第２のエッチング工程後かつ剥膜工
程前のシャドウマスク用金属材の凹孔部に、エッチング
防止層塗布面側より光照射を行い、該シャドウマスク用
金属材の他方の面側の相対する位置に受光装置を設ける
ことで該凹孔部を透過した透過光の強度分布を測定し、
該強度分布より貫通部の開孔径を求め、しかる後、該エ
ッチング工程におけるシャドウマスク用金属材へのエッ
チング条件を調整することを特徴とするシャドウマスク
の製造方法を提供することにより上記の課題を解決した
ものである。

【００１３】以下に、図面に基づいて、本発明を詳述す
る。図２は本発明の要部を説明した断面図であり、シャ
ドウマスク材の両面を貫通する凹孔を形成するためのエ
ッチング工程後かつ剥膜工程前の状態を示している。図
２に示すようにシャドウマスク材１の凹孔部に光照射を
行う投光ヘッド13をシャドウマスク材１の一方の面に設
け、次いで、凹孔部を透過した光を反対面の相対する位
置に設けた受光装置14で受け、透過光の強度分布を測定
する。

【００１４】その結果、該透過光の強度分布として例え
ば、図３に示すものが得られる。なお、図３では、説明
を容易にするため、図２と同様の凹孔部の断面図を合わ
せて記しており、点線で示すように、凹孔部の部位と光
強度分布図とは対応を取っている。また、この光強度分
布図は、該凹孔部の中心線上についての光強度分布を示
しており、横軸に距離を、縦軸に透過光強度を記してい
る。ここで、本発明者らは、照射する光源の種類および
照射光強度を選択することにより、シャドウマスク材１
に塗布されたエッチング防止層４およびレジスト膜２は
照射光を透過し、かつ透過光強度は透過物質によって異
なるという点に着目した。

【００１５】これにより、得られた光強度分布図から、
シャドウマスク材１に塗布された塗布材料別の透過光強
度の要素を考慮することで、シャドウマスク材１に開け
られた貫通孔の開孔径を容易に求められることになる。

【００１６】すなわち、図３の光強度分布図において、
Ａはシャドウマスク材１に塗布されたエッチング防止層
およびレジスト膜を透過した光の透過光強度の部位を示
し、Ｂはエッチング防止層のみを透過した光の透過光強
度の部位を示している。また、光強度分布図のＥの部分
はシャドウマスク材により照射光が遮光された部分を示
している。ここで、あらかじめ、エッチング防止層およ
びレジスト膜の両方を透過した光の透過光強度、およ
び、エッチング防止層のみを透過した光の透過光強度等
を調べておく。次いで、得られた透過光強度分布図にお
いて、ある一定値以上の光強度の部位をもって貫通孔を
透過した光強度とし、それ以下はシャドウマスク材によ
り遮光されたものと規定する。例えば、Ｄがその規定値
とした場合、透過光強度分布図の横軸の距離と対応させ
ることで凹孔の貫通孔の開孔径Ｃ部が容易に求められ
る。

【００１７】なお、上述した例ではエッチング防止層を
用いたシャドウマスクの製造方法について示している
が、エッチング防止層を用いないスロット型のシャドウ
マスクであってもレジスト膜の透過光強度等をあらかじ
め調べることにより上記と同様の方法で貫通孔の開孔径
が求められることは勿論である。

【００１８】次いで、測定に用いる照射光として、赤外
線光、紫外線光、Ｘ線または高周波蛍光灯光等のエッチ
ング防止層およびレジスト膜をある程度透過でき、かつ
シャドウマスク金属材に対し非透過の性質を持つ光源が
望ましい。また、照射光は平行光であっても、また拡散
光であっても構わない。

【００１９】次いで、エッチング防止層を用いないレジ
スト膜のみで製造されるシャドウマスクの場合は、シャ
ドウマスク材に光照射を行う面はどちらの面から行って
も構わない。ただし、前述した図２に示したようなエッ
チング防止層を用いたシャドウマスクの場合、以下の理
由により、エッチング防止層を塗布した面から光照射を
行うことが望ましいといえる。

【００２０】すなわち、本発明では、シャドウマスク材
の凹孔部に光照射を行い、微小な凹孔部を透過した光
を、例えば、レンズ15等で拡大したうえで受光装置14に
受け、光強度分布を測定している。その際、仮に光照射
をエッチング防止層を塗布した面と反対側から行うと、
受光装置はエッチング防止層を塗布した面に設けること
になる。この場合、受光面側のシャドウマスク材には、
エッチング防止層およびレジスト膜が積層しており、エ
ッチング防止層にレジスト膜の影が映る。これにより、
シャドウマスク材の凹孔部の光透過部すなわち貫通孔部
へのレンズ15のピント合わせをその影が妨げることで光
強度の測定が困難になり、測定精度が悪くなるという理
由による。

【００２１】次いで、上記の方法で測定した貫通孔の孔
径が目標とする値と異なる場合、以下に記すようなエッ
チング条件の調整を行う。例えば、孔径が目標値より小
さい場合には、シャドウマスク材のエッチング量を増加
すべく、例えば、エッチング手段がスプレー法である場
合にはスプレー圧を強くする方法があげられ、また、エ
ッチング時間を長くするという方法等もあげられる。ま
た、逆に孔径が目標値より大きい場合、上記とは反対に
エッチング量を減少すべく、例えば、エッチング手段が
スプレー法である場合にはスプレー圧を弱くするか、ま
たは、エッチング時間を短くするという方法等があげら
れる。

【００２２】本発明は、エッチング防止層を用いた二段
階のエッチングを行わない、例えば、スロット型シャド
ウマスクの製造方法であっても、シャドウマスク材両面
を貫通する凹孔形成のためのエッチング工程後かつシャ
ドウマスク材に塗布したレジスト膜等の剥膜工程前に孔
径を測定することにより、本発明は適応できるといえ
る。

【００２３】

【作用】本発明は、シャドウマスクの製造工程におい
て、シャドウマスク材に両面を貫通する凹孔を形成する
エッチング工程終了直後のシャドウマスク材に対し貫通
孔の開孔径の測定が可能となり、エッチング工程のエッ
チング条件の修正が即座に効率よく行えるようになる。
これにより、従来の製造方法、すなわち、シャドウマス
ク材表面に塗布された塗布材料の剥膜工程後に貫通孔の
開孔径の測定を行い、しかるのちエッチング工程のエッ
チング条件の修正を行うという方法で生じていた材料の
ロスおよび時間的なロスを防止できる。

【００２４】

【実施例】以下に図１を用い実施例を説明する。図１に
おいて、シャドウマスク材１は、巻取りロールから供給
された長尺物の金属板であって、板厚0.13mmの低膨張性
のアンバー材を用いた。すでに（従来の技術）の項で説
明したような工程を行ない、小孔レジスト膜2aと大孔レ
ジスト膜2bを表裏に有するシャドウマスク材１を得た。

【００２５】次いで、図１の第一エッチングチャンバー
７に、シャドウマスク材１を通し、上下に設置されたス
プレーノズル８からスプレー圧2.0kg/cm² にてボーメ濃
度40の塩化第二鉄をエッチング液としてスプレーし、シ
ャドウマスク材１の表裏に一定のエッチングを行い、図
４（ｃ）に示すような凹部３ａ、３ｂを形成した。

【００２６】次いで、第一エッチングチャンバー７を通
過したシャドウマスク材１に対し、例えば、ロールコー
ター９を用い、図４（ｄ）に示すようにエッチング防止
層４を小孔面に塗布した。

【００２７】エッチング防止層の塗布が終了したシャド
ウマスク材１を、さらに上の乾燥・硬化のエリア10を経
て、第二エッチングチャンバー11に通した。第二エッチ
ングチャンバー11におけるスプレーノズルは大孔側すな
わち下方からエッチング液の噴き付けを、スプレー圧2.
0kg/cm² にてボーメ濃度40の塩化第二鉄をエッチング液
としてスプレーし行った。こうして凹部に大孔側から小
孔に通じる貫通孔を開け、図４（ｅ）に示す状態とし
た。

【００２８】次いで、本発明により剥膜チャンバー12に
通す前に、投光ヘッド13として高周波蛍光灯を用い、エ
ッチング防止層塗布面側からシャドウマスク材１の凹孔
部に光照射を行った。次いで、凹孔部の貫通孔を透過し
た光を、シャドウマスク材１の反対面の相対する位置に
設けた受光装置14としてＣＣＤカメラ装置で受け、透過
光の強度分布を測定した。次いで、（課題を解決するた
めの手段）の項で述べた方法により貫通孔の開孔径を得
た。

【００２９】次いで、得られたシャドウマスク材１に開
けられた貫通孔の開孔径が目標とする値と比較し小さか
ったため、貫通孔の開孔径を大きくすべく、第二エッチ
ングチャンバー11におけるエッチング液のスプレー圧を
0.5kg/cm² 強くする調節を行った。これにより、その後
続けて製造されたシャドウマスクの貫通孔の開孔径は適
正なものが得られた。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明のシャドウマスク
の製造方法によれば、シャドウマスク材に両面を貫通す
る凹孔を形成するエッチング工程終了直後のシャドウマ
スク材に対し、シャドウマスク材表面に塗布された塗布
材料の剥膜工程を行わずして貫通孔の開孔径の測定が可
能となり、エッチング工程のエッチング条件の修正が即
座に効率よく行えるようになる。これにより、従来の製
造方法、すなわち、剥膜工程後に貫通孔の開孔径の測定
を行い、しかるのちエッチング工程のエッチング条件の
修正を行うという方法で生じていた材料のロスおよび時
間的なロスを防止できる。また、従来、人手による測定
で生じていた測定誤差を防止できる等、本発明は実用上
すぐれた効果がある。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシャドウマスクの製造方法の一実施例
を示す説明図。

【図２】本発明のシャドウマスクの製造方法の一実施例
の要部を示す説明図。

【図３】本発明で得られる光強度分布図の一例を示す説
明図。

【図４】シャドウマスクの製造方法の一例を工程順に示
す説明図。

【符号の説明】

１ シャドウマスク材 ２ レジスト膜 ３ 凹部 ４ エッチング防止層 ５ 開孔 ６ マスク ７ 第一エッチングチャンバー ８ ノズル ９ ロールコーター 10 乾燥・硬化のエリア 11 第二エッチングチャンバー 12 剥膜チャンバー 13 投光ヘッド 14 受光装置 15 レンズ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のパターンに従って開口された開口部
   を有するレジスト膜をシャドウマスク用金属材料の両面
   に形成する工程と、シャドウマスク用金属材の少なくと
   も一方の面側に第１のエッチングを行う工程と、第１の
   エッチングで形成された一方の面側の凹部を充填するよ
   うエッチング防止層を塗布、形成する工程と、エッチン
   グ防止層塗布、形成面とは反対面側に第２のエッチング
   を行う工程と、シャドウマスク用金属材に塗布されたレ
   ジスト膜、エッチング防止層の除去を行う剥膜工程とを
   有するカラー受像管用シャドウマスクの製造方法におい
   て、シャドウマスク材に両面を貫通する凹孔を形成する
   ためのシャドウマスク用金属材への第２のエッチング工
   程後かつ剥膜工程前のシャドウマスク用金属材の凹孔部
   に、エッチング防止層塗布面側より光照射を行い、該シ
   ャドウマスク用金属材の他方の面側の相対する位置に受
   光装置を設けることで該凹孔部を透過した透過光の強度
   分布を測定し、該強度分布より貫通部の開孔径を求め、
   しかる後、該エッチング工程におけるシャドウマスク用
   金属材へのエッチング条件を調整することを特徴とする
   シャドウマスクの製造方法。
2. 【請求項２】照射光として赤外線、紫外線、高周波蛍光
   灯を用いることを特徴とする請求項１に記載のシャドウ
   マスクに製造方法。