JP4483544B2 - エッチング装置及びそれを用いたシャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、カラー受像管用のシャドウマスクを製造するエッチング装置及びシャドウマスクの製造方法に関し、特に、シャドウマスク製造工程中のエッチング工程でのエッチング方法に改良を加えたエッチング装置及びそれを用いたシャドウマスクの製造方法に関する。

一般に、シャドウマスク型カラー受像管は多数の電子ビーム開孔が所定のピッチで配列され、蛍光面に近接対向して配置されたシャドウマスクを有している。
このシャドウマスクは、電子銃から射出された赤、青及び緑に対応する３本の電子ビームを１つの電子ビーム開孔近傍で集中させ、赤、青及び緑に対応するように塗り分けられた蛍光面に正しく対応射突して、カラー映像を再現する、いわゆる色選別機能を有する重要な部材の１つである。

従って、シャドウマスクの電子ビーム開孔形状の歪み、電子ビーム開孔と対応する蛍光体との配置歪み及びシャドウマスクと蛍光面の一定の距離の歪みは、その許容範囲を越えると、いずれの場合も色純度の劣化などの特性上の重大な支障をもたらすことになる。
このようなシャドウマスクの電子ビーム開孔は、一般に斜めに入射する電子ビームに対しても一定の通過量を確保するために、図６に示すような断面形状を有している。

即ち、被エッチング材１１からなるシャドウマスクの蛍光面側の開孔１２（以下、大孔と称す）は、電子銃側の開孔１３（以下、小孔と称す）よりも大きな面積を有するように穿設されており、大孔１２の面積は小孔１３の面積の約３倍にも達する。このようなシャドウマスクの電子ビーム開孔は以下のような工程を経て製造される。

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７（ａ）〜（ｃ）にシャドウマスクの製造主要工程における加工形状の一例を、図８（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薄板からなる被エッチング材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８（ａ）参照）。
次に、長尺帯状の金属薄板からなる被エッチング材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を形成する（図８（ｂ）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、被エッチング材１１の一方の面に大孔用のレジストパターン１５ａ、他方の面に小孔用のレジストパターン１５ｂを形成する（図８（ｃ）及び図７（ａ）参照）。

次に、レジストパターン１５ａ及び１５ｂをマスクにして塩化第２鉄等のエッチング液にて金属薄板１１の両面からスプレーエッチングにてエッチングする（図８（ｄ）及び図７（ｂ）参照）。
次に、アルカリ（ＮａＯＨ）液にてレジストパターン１５ａ及び１５ｂを剥離し、被エッチング材１１の両面に大孔１２及び小孔１３を形成する（図８（ｅ）及び図７（ｃ）参照）。
さらに、シート状に断裁して（図８（ｆ）参照）、透過率及び外観検査等の検査を実施し
て出荷される（図８（ｇ）参照）。

上記大孔１２及び小孔１３を有するシャドウマスクを作製するエッチング方法及びエッチング装置として、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような、被エッチング材１１の進行方向と平行に、複数の腐食液供給パイプ２１を配し、腐食液供給パイプ２１には一定間隔でスプレーノズルを配置して、被エッチング材１１の両側からエッチング液をスプレーして、被エッチング材１１を連続的にエッチングする方法、装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

シャドウマスクのエッチング装置は、複数のエッチングチャンバーから構成されており、エッチングチャンバー内は図５（ａ）に示すように、被エッチング材１１の進行方向と平行に、複数の腐食液供給パイプ２１が配設され、腐食液供給パイプ２１の各々には所定間隔でスプレーノズル３１が配設され、スプレーノズル３１からエッチング液をスプレーして、被エッチング材１１を両面からエッチングして、被エッチング材１１に所定サイズの大孔１２及び小孔１３を形成する。
被エッチング材１１の孔形状の均一化を図るため、腐食液供給パイプ２１の間隔、スプレーノズル３１のピッチ、スプレー圧力、揺動回数等を最適条件に調整しているが、どうしても被エッチング材１１の幅方向に局部的なエッチング形状のバラツキが発生し、上記設定条件の調整では対応しきれないという問題がある。

最近は、被エッチング材１１の幅広化、シャドウマスクの多面付け化及びシャドウマスクの高精細化が進んでおり、上記局部的なエッチング形状のバラツキはシャドウマスクの透過率不良を発生させ、シャドウマスクの製造歩留まりを低下させる。
特に、エッチングラインの縦方向で、局部的にエッチング過多や、エッチング不足が発生し、上記シャドウマスクの検査工程で、スジムラとして検出される。
特開平７−３４２６６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、スプレーエッチングにて被エッチング材をエッチングするエッチング工程で発生する局部的なエッチングバラツキを防止し、多面付けシャドウマスクの製造歩留まりを向上させるエッチング装置及び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、まず請求項１においては、少なくとも複数の腐食液供給パイプと、腐食液供給パイプに所定間隔で配設されたスプレーノズルと、被エッチング材を搬送するコンベアと、エッチングチャンバーとからなる両面スプレーエッチング装置において、前記スプレーノズルと前記被エッチング材との間に、前記被エッチング材の搬送方向の網線と、前記搬送方向の網線に垂直な方向（前記被エッチング材の幅方向）の網線とから成る網目構造の腐食制御ネットを有し、前記腐食制御ネットの前記搬送方向の網線の間の網目の粗さを前記被エッチング材の幅方向で変えることで、前記被エッチング材の幅方向のエッチング量のバラツキを補正し、前記被エッチング材のスジムラ不良を減少させる前記腐食制御ネットを配設したことを特徴とするエッチング装置としたものである。

また、請求項２においては、少なくとも長尺の帯状金属薄板からなる被エッチング材の両面にフォトレジストを塗布し、パターン露光、現像してレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、請求項１に記載のエッチング装置を用いてレジストパターンが形成された被エッチング材をスプレー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離工程とを有するシャドウマスクの製造方法としたものである。

本発明のエッチング装置は、スプレーノズルと被エッチング材との間に、被エッチング材のエッチング量を局部的に制御する腐食制御ネットを配設しているため、前記被エッチング材のエッチング量を局部的に制御することができる。
本発明のシャドウマスクの製造方法は、上記エッチング装置を使用しているため、スプレーエッチング工程での局部的なエッチング量を制御でき、結果としてスジムラ不良を減少させ、多面付けシャドウマスクの製造歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図１は、本発明のエッチング装置の一実施例を示す模式構成断面図である。
本発明のエッチング装置は、腐食液供給パイプ２１と、腐食液供給パイプ２１に所定間隔で配設されたスプレーノズル３１と、被エッチング材１１を搬送するコンベア４２と、エッチングチャンバー４１と、スプレーノズル３１と被エッチング材１１との間に配設された腐食制御ネット５１とから構成されている。
腐食制御ネット５１は、被エッチング材１１のエッチング量を局部的に制御するために設けられたもので、例えば、チタン、タングステン、合成繊維などの耐食性のある線を網目状に織ったものが使用される。
チタン、タングステン、合成繊維などの耐食性のある線の線形としては、１００〜１０００μｍ、網目の間隔としては０．２〜１０ｍｍが適用される。

図２（ａ）〜（ｅ）にシャドウマスクの製造工程を工程順に示す加工形状の模式構成断面図を示す。
以下、本発明のエッチング装置を用いたシャドウマスクの製造方法について説明する。
まず、鉄合金よりなるインバー材等の長尺帯状の金属薄板からなる被エッチング材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２（ａ）参照）。
次に、被エッチング材１１の整面処理を行い、ＰＶＡ溶液またはカゼイン溶液を塗布し、被膜乾燥して、被エッチング材１１の両面にレジスト膜１５を形成する（図２（ｂ）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、被エッチング材１１の一方の面に大孔用のレジストパターン１５ａ、他方の面に小孔用のレジストパターン１５ｂを形成する（図２（ｃ）参照）。

次に、エッチングチャンバー４１内の腐食液送液パイプ２１２１ｂに配設されたスプレーノズル３１と被エッチング材１１との間に腐食制御ネット５１ｂが配設された上記エッチング装置を用いて、塩化第２鉄液にてスプレーエッチングを行い、被エッチング材１１に所定形状の開孔部を形成する（図２（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。

上記エッチング装置には、予め最適な腐食制御ネット５１ｂがセットされた状態を示し
ているが、ここで、腐食制御ネット５１ｂの網目の設定方法について説明する。
図３（ａ）には、腐食制御ネットの一実施例を示す腐食制御ネット５１ａを、図３（ｂ）には、腐食制御ネット５１ａをエッチング装置に配設して作製した多面付けシャドウマスクの透過率状態をそれぞれ示す。
まず、上記エッチング装置のスプレーノズル３１と被エッチング材１１との間に図３（ａ）に示す標準の腐食制御ネット５１ａを配設し、スプレーエッチングして多面付けシャドウマスクを作製し、シャドウマスクの透過率検査を行い、図３（ｂ）に示すようなシャドウマスク６１ｂ、６１ｅに規定値よりも透過率の低い領域と、シャドウマスク６１ｃ及び６１ｆに規定値よりも透過率の高い領域とができたとする。

次に、この透過率測定結果をもとに、腐食制御ネットの網目設計を行い、図４に示すような、透過率が低い領域に相当する位置の腐食制御ネットの網目を粗くし、透過率が高い領域に相当する位置の腐食制御ネットの網目を細かくした腐食制御ネット５１ｂを作製する。
腐食制御ネット５１ａ及び５１ｂは、被エッチング材の種類、板厚、シャドウマスクのサイズ、品種等によって変わってくるため、最適な腐食制御ネットを作製するためには、テストエッチングの積み重ねを必要とするが、エッチングデータと透過率のデータが蓄積されると、設計シュミレーションでもかなりの精度で、腐食制御ネット５１ａ及び５１ｂの網目設定を行うことが可能となる。

最後に、剥膜装置にて、被エッチング１１材上のレジストパターン１５ａ及び１５ｂ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からなる被エッチング材１１に大孔１２及び小孔１３が形成された多面付けシャドウマスクを得る（図２（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。

上記したように、スプレーノズルと被エッチング材との間に腐食制御ネットを配設したエッチング装置を用いて、被エッチング材をスプレーエッチングすることにより、被エッチング材の局部的なエッチング量を制御でき、結果としてスジムラ不良を減少させ、多面付けされたシャドウマスクの製造歩留まりを向上させることができる。

本発明のエッチング装置の一実施例を示す模式構成断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、シャドウマスクの製造工程を工程順に示す加工形状の模式部分構成断面図である。 （ａ）は、腐食制御ネットの一実施例を示す腐食制御ネット５１ａの模式構成図である。（ｂ）は、腐食制御ネット５１ａを用いてスプレーエッチングして作製した多面付けシャドウマスクの一例を示す説明図である。 腐食制御ネットの一実施例を示す腐食制御ネット５１ｂの模式構成図である。 （ａ）は、スプレーエッチング装置の一例を示す模式上面図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断したスプレーエッチング装置の模式構成断面図である。 シャドウマスクの開孔形状例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、シャドウマスクの製造主要工程を示す加工形状の模式部分構成断面図である。 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……被エッチング材
１２……大孔
１３……小孔
１５……レジスト膜
１５ａ、１５ｂ……レジストパターン
２１……腐食液供給パイプ
３１……スプレーノズル
４１……エッチングチャンバー
４２……コンベア
５１ａ、５１ｂ……腐食制御ネット
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ……シャドウマスク

Claims (2)

1. 少なくとも複数の腐食液供給パイプと、腐食液供給パイプに所定間隔で配設されたスプレーノズルと、被エッチング材を搬送するコンベアと、エッチングチャンバーとからなる両面スプレーエッチング装置において、前記スプレーノズルと前記被エッチング材との間に、前記被エッチング材の搬送方向の網線と、前記搬送方向の網線に垂直な方向（前記被エッチング材の幅方向）の網線とから成る網目構造の腐食制御ネットを有し、前記腐食制御ネットの前記搬送方向の網線の間の網目の粗さを前記被エッチング材の幅方向で変えることで、前記被エッチング材の幅方向のエッチング量のバラツキを補正し、前記被エッチング材のスジムラ不良を減少させる前記腐食制御ネットを配設したことを特徴とするエッチング装置。
2. 少なくとも長尺の帯状金属薄板からなる被エッチング材の両面にフォトレジストを塗布し、パターン露光、現像してレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、請求項１に記載のエッチング装置を用いてレジストパターンが形成された被エッチング材をスプレー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離工程とを有するシャドウマスクの製造方法。

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