JP3901750B2 - シャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Description

【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く開孔の数が多い高精細シャドウマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー受像管等に用いるシャドウマスクは、例えば図３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として例えば板厚0.13mm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、フォトレジスト膜２を形成する。次いで、シャドウマスク材１の一方の面に小孔像のネガパターンを、他方の面に大孔像のネガパターンを露光する。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なえば、図３（ａ）に示すように、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。エッチング液には塩化第二鉄のボーメ濃度35〜50を用い、スプレー圧 1.5〜3.5kg/cm² のスプレーエッチングで行なうのが一般的である。この第一エッチング工程では、図３（ｂ）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、シャドウマスク材１を水洗洗浄および乾燥後、図３（ｃ）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を形成する。なお、このエッチング防止層４の形成の手段として光硬化型の樹脂を用い、例えばグラビアコート法等により目的とする面への塗布を行えば、樹脂の塗布後、樹脂に光照射を行うことで速やかに樹脂の硬化が可能となり作業効率の向上、エッチング防止層中への気泡混入の防止による品質向上等の長所があるため、光硬化型の樹脂、例えば紫外線硬化型の樹脂を用いることが一般的となっている。なお、エッチング防止層４の形成面は、小孔側であっても大孔側であっても、差し支えないが、多くの場合、小孔側に形成される。
続いて、図３（ｄ）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、水洗乾燥して図３（ｅ）に示すフラット型のシャドウマスク６を得る。
【０００５】
このエッチング防止層を用いた従来法では、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た。
【０００６】
しかし、上述したサイドエッチング現象は第一エッチング工程においても生じており、例えば図３（ｂ）に示すごとく、小孔レジスト膜2aの開口部周辺のシャドウマスク材１はサイドエッチングを受け、抉れた形状となる。この結果、小孔レジスト膜2aの開口部周辺はシャドウマスク材１に対しオーバーハング状のひさしを形成している。
【０００７】
このレジスト膜のひさしが、シャドウマスク材にエッチング防止層用の樹脂を塗布する際、樹脂が凹部内に充填されることを妨げ、図２（ａ）に示すように気泡16の生じたエッチング防止層４が形成される原因となっていた。
このエッチング防止層４に気泡16が生じた状態で大孔側に第二エッチングを行うと、大孔側から小孔側に開孔５が貫通した段階で、気泡16内にエッチング液が流入し不要なエッチングが行われ、図２（ｂ）に示すような孔形不良が生じていた。
【０００８】
この問題を解決する手段として、特許第 1,745,369号等による以下の方法が知られている。
すなわち、小孔側レジスト膜2aおよび大孔側レジスト膜2bを有するシャドウマスク材１へ第一エッチング工程を行い、シャドウマスク材１に凹部３を形成した後、例えば図４（ａ）に示すようにシャドウマスク材の大孔側レジスト膜2b表面をシート17で覆う。次いで、剥膜液を小孔側レジスト膜2aに接触させ小孔側のレジスト膜2aのみを剥膜し図４（ｂ）を得る。
次いで、水洗・乾燥後、図４（ｃ）に示すようにシャドウマスク材１の小孔側凹部3aに樹脂を塗布、充填しエッチング防止層４を形成する。次いで、大孔側のシート17を除去後、大孔側に第二エッチングを行い図４（ｄ）に示す大孔側から小孔に貫通する開孔５を形成する。次いで、エッチング防止層４および大孔側レジスト膜2bを剥がし、水洗乾燥して図４（ｅ）に示すフラット型のシャドウマスク６を得る、という方法である。
【０００９】
上記の方法では、大孔側レジスト膜2b表面をシート17で覆ってから剥膜液を用い小孔側のレジスト膜2aを除去することで、シート17により大孔側のレジスト膜2bが剥膜液の影響を受けることを防ぎつつ小孔側のレジスト膜2aのみを剥膜除去することができる。これをもって、上述した小孔側レジスト膜2aのひさしが無くなり、小孔側凹部3aにエッチング防止層用樹脂が十分に塗布、充填されることでエッチング防止層４中の気泡発生の問題を解決したものである。
【００１０】
しかし、上記の方法はレジスト剥膜からエッチング防止層形成にいたるまで一種類のシート17を使用しているため、以下の問題を生じていた。
すなわち、剥膜されたレジスト膜のカス等は異物となってシート17に付着し、水洗によっても取り除かれなかった異物がエッチング防止層形成工程に持ち込まれ、この異物がシートから剥がれエッチング防止層４形成側のシャドウマスク材１の凹部3aに再付着していた。この結果、エッチング防止層４形成の際、再付着した異物が樹脂の塗布、充填を妨げることで、異物のあった部位に気泡が生じ、これにより第二エッチングの際に孔形不良が発生するという問題である。
【００１１】
また、シートの破れによりエッチング不良が生じるという問題もあった。一般に、シャドウマスク材は長尺帯状の金属素材であることが多く、シャドウマスク材の搬送経路は屈曲部の多いものとなっている。このため、柔軟性のある、例えば合成樹脂等の材質が上記方法に用いるシートとして適しているといえ、かつ、例えば80〜 100℃と液温の高いアルカリ液をレジスト膜の剥膜液として使用することが一般的となっている。このため、合成樹脂製のシートは高温の剥膜液による影響を受け強度的に弱くなり、シャドウマスク材搬送中の振動および張力等により破れ易くなっていた。シートに破れが生じた場合、エッチング防止層形成の際、この破れ目から樹脂が侵入することで、第二エッチングが行なわれる側のシャドウマスク材に不要なエッチング防止層が形成され、このため第二エッチングで本来行われるべきエッチングが阻害され、開孔が得られない等のエッチング不良を生じるという問題である。
【００１２】
【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なされたものであり、得られるシャドウマスクに孔形不良等のエッチング不良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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、所定パターンに従って一部金属面を露出させている小孔レジスト膜及び大孔レジスト膜が各々両面に形成されている板状のシャドウマスク金属素材を両面よりエッチングして、金属露出部分に凹部を形成する第一エッチング工程と、該シャドウマスク金属素材の大孔レジスト膜側にフィルムを張り付けたうえで小孔レジスト膜を剥膜後、前記フィルムを剥離する工程と、前記フィルム張り付け面に別のフィルムを再度張り付けた後、前記第一エッチング工程にて形成された凹部を有する小孔側の面に樹脂を塗布してこの凹部内部に樹脂を充填、硬化しエッチング防止層を形成する工程と、前記別のフィルムを剥離した後、前記エッチング防止層の設けられた面とは反対の面をエッチングして、この反対の面から小孔側の面に形成された凹部に通じる凹孔を形成する第二エッチング工程と、前記エッチング防止層とレジスト膜を除去する剥膜工程とを具備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で上記の課題を解決したものである。
【００１４】
以下に本発明の例を示した図面を用い、説明を行う。
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、前述した（従来の技術）の項に記した工程等に従いパターン露光および現像工程まで終了し図３（ａ）に示すように、小孔レジスト膜2aと大孔レジスト膜2bを表裏に有しているものとし、図１の例ではシャドウマスク材１は左から右に搬送され、上面を小孔レジスト膜2a側、下面を大孔レジスト膜2b側としている。
次いで、図１に示すように第一エッチングチャンバー８内にて、例えば塩化第二鉄液をスプレーし第一エッチングを行い、水洗・乾燥チャンバー９にて水洗および乾燥を行う。
【００１５】
次いで、片面に粘着剤を有するフィルム7aをフィルム供給ロール11a より供給し、例えば大孔レジスト膜2b側に粘着剤にて貼り付ける。
次いで、剥膜チャンバー10にて、例えばスプレー法または浸漬法等により剥膜液をシャドウマスク材１に接触させ、小孔レジスト膜2aの剥膜を行う。
次いで、フィルム回収ロール12a にて大孔レジスト膜2b側に貼り付けたフィルム7aを剥離しつつフィルム7aの回収を行う。
次いで、別のフィルム供給ロール11b より表面に粘着剤を有するフィルム7bを新たに供給し、シャドウマスク材の大孔レジスト膜2b側に貼り付ける。
以上のように、レジスト膜剥膜工程後に一旦フィルム7aを剥がし、再度別の新しいフィルム7bを貼る、すなわち２種類のフィルムを用いることが本発明の特徴となっている。
【００１６】
次いで、エッチング防止層形成手段13内にて、例えばロールコート法等により樹脂塗布ロール15等を用い光硬化型樹脂等の樹脂をシャドウマスク材１の小孔凹部3a側に塗布後、紫外線照射等の手段により樹脂の硬化を行い、エッチング防止層４をシャドウマスク材１の小孔凹部3a側に形成する。
【００１７】
次いで、フィルム回収ロール12b により、大孔レジスト膜2b側に貼り付けた２回目のフィルム7bを剥離しつつフィルムの回収を行う。
次いで、シャドウマスク材１を第二エッチングチャンバー14に通し、例えば塩化第二鉄液をスプレーしシャドウマスク材１の大孔側に第二エッチングを行い、図３（ｄ）に示す大孔側から小孔に貫通する開孔５を形成後、エッチング防止層４および残った大孔レジスト膜2bの剥膜等を行いシャドウマスクを得るものである。
【００１８】
次いで、フィルムの材質として、上記１回目のフィルムは、レジスト剥膜に用いられる高温のアルカリ液に対し耐性をもつ柔軟性のある材質、例えば、ポリプロピレンまたはポリエチレン等であることが望ましい。
また、２回目のフィルムは１回目のフィルムと同じ材質であっても構わないが、２回目のフィルムは単に大孔側への樹脂の付着を防ぐことが目的であり、塩化ビニル等の安価なものであっても構わない。また、２回目のフィルムは粘着剤を有さず、フィルムの粘着性のみでシャドウマスク材に貼り付けても構わないといえる。
なお、上記の例では、エッチング防止層を光硬化型樹脂により形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、加熱硬化型等の樹脂であってもよい。この場合には、２回目のフィルムには耐熱性をもつフィルムを用いることが望ましいといえる。
【００１９】
なお、本発明は図１の形態に限定されるものではなく、要は小孔レジスト膜剥膜工程前に大孔側に貼ったフィルムは小孔レジスト膜剥膜後に剥離し、エッチング防止層用樹脂塗布前に別の新しいフィルムが大孔側に貼られ、しかる後、第二エッチング工程前に再度貼られたフィルムを剥離する構成になっていれば構わないといえる。
【００２０】
【作用】
本発明では、剥膜されたレジスト膜のカス等の異物が付着したフィルムをエッチング防止層形成工程前に剥離し回収している。これにより、異物がエッチング防止層形成工程に持ち込まれ、樹脂を充填すべきシャドウマスク材の凹部に異物が付着することを防止できる。
また、エッチング防止層形成工程において、液温度の高いアルカリ液であるレジスト膜剥膜液に接触し強度的に弱くなったフィルムを使うことなく、十分な強度を持つ新しいフィルムがシャドウマスク材に貼られていることになる。これにより、エッチング防止層形成中にフィルムの破れにより樹脂が侵入しシャドウマスク材に不要なエッチング防止層が形成されることを防止できる。
【００２１】
【実施例】
本発明の実施例を、以下に記す。
＜実施例＞
シャドウマスク材１として、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。
次いで、前述した（従来の技術）の項で説明した工程に従い、現像工程まで行い、図３（ａ）に示す、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。
【００２２】
次いで、図１に示すように、第一エッチングチャンバー８にて第一エッチングを行った後、水洗・乾燥チャンバー９にて水洗・乾燥を行った。
次いで、片面に粘着剤（日東電工（株）製、商品名「Ｎ３６０」）を有するポリプロピレン製のフィルム7aをフィルム供給ロール11a より供給し、粘着剤によりシャドウマスク材の大孔レジスト膜2b側に貼り付けた。
次いで、剥膜チャンバー10内にて、90℃、濃度30％の苛性ソーダ水溶液をスプレー法により小孔レジスト膜2a側に吹きつけ、小孔レジスト膜2aの剥膜を行った。
【００２３】
次いで、上記フィルム7aをシャドウマスク材１から剥離しつつフィルム回収ロール12a により回収した。
次いで、塩化ビニル製のフィルム7bをフィルム供給ロール11b より供給し、シャドウマスク材の大孔レジスト膜2b側に貼り付けた。
次いで、エッチング防止層形成手段13内にてシャドウマスク材１の小孔凹部3a側にエッチング防止層４を形成した。
次いで、二回目のフィルム7bをシャドウマスク材から剥離しつつフィルム回収ロール12b により回収した。
【００２４】
次いで、第二エッチングチャンバー14にて大孔側にエッチングを行い、図３（ｄ）に示す、大孔側から小孔に貫通する開孔５を形成した。
次いで、エッチング防止層４および大孔レジスト膜2bを剥がし、水洗乾燥して図３（ｅ）に示すフラット型のシャドウマスク６を得た。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のシャドウマスクの製造方法によれば、従来法と同様にレジスト膜を剥膜したうえでエッチング防止層用の樹脂を塗布することで、気泡の生じないエッチング防止層を形成できるものであり、さらに、フィルムを２種類用いることで以下の効果を持つものである。
すなわち、剥膜されたレジスト膜のカス等の異物が付着したフィルムをエッチング防止層形成工程前に剥離し回収している。これにより、異物がエッチング防止層形成工程に持ち込まれ、樹脂を充填すべきシャドウマスク材の凹部に異物が付着することを防止でき、ひいては、エッチング防止層形成工程において凹部への異物付着を原因とする気泡の発生がなくなり、第二エッチングの際の孔形不良を防止できる。
【００２６】
また、エッチング防止層形成工程において、液温度の高いアルカリ液であるレジスト膜剥膜液に接触し強度的に弱くなったフィルムを使うことなく、十分な強度を持つ新しいフィルムがシャドウマスク材に貼られている。このため、エッチング防止層形成中にフィルムの破れにより樹脂が侵入しシャドウマスク材に不要なエッチング防止層が形成されることを防止でき、ひいては、この不要なエッチング防止層により所望するエッチングが妨げられることで生じるエッチング不良を防止をできる。
以上のように本発明は、高精度のパターンを要求され、開孔の径が小さく開孔の数が多い高精細シャドウマスクを得る上で実用上優れた効果があると言える。
【００２７】
【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の要部を示す説明図。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は気泡によるエッチング孔形不良の一例を示す説明図。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は従来の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。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は従来のシャドウマスクの製造方法の他の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 シャドウマスク
７ フィルム
８ 第一エッチングチャンバー
９ 水洗・乾燥チャンバー
10 剥膜チャンバー
11 フィルム供給ロール
12 フィルム回収ロール
13 エッチング防止層形成手段
14 第二エッチングチャンバー
15 塗布ロール
16 気泡
17 シート

Claims (1)

1. 所定パターンに従って一部金属面を露出させている小孔レジスト膜及び大孔レジスト膜が各々両面に形成されている板状のシャドウマスク金属素材を両面よりエッチングして、金属露出部分に凹部を形成する第一エッチング工程と、該シャドウマスク金属素材の大孔レジスト膜側にフィルムを張り付けたうえで小孔レジスト膜を剥膜後、前記フィルムを剥離する工程と、前記フィルム張り付け面に別のフィルムを再度張り付けた後、前記第一エッチング工程にて形成された凹部を有する小孔側の面に樹脂を塗布してこの凹部内部に樹脂を充填、硬化しエッチング防止層を形成する工程と、前記別のフィルムを剥離した後、前記エッチング防止層の設けられた面とは反対の面をエッチングして、この反対の面から小孔側の面に形成された凹部に通じる凹孔を形成する第二エッチング工程と、前記エッチング防止層とレジスト膜を除去する剥膜工程とを具備することを特徴とするシャドウマスクの製造方法。

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