JPH09199016A - シャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シャドウマスクの製造において、形状不良や寸
法不良が無く、パターン精度の良い、高品質のシャドウ
マスクが得られる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】金属素材の表裏面に感光性樹脂層を形成す
る工程と、感光性樹脂層にパターン露光および現像を行
い、レジスト膜とする工程と、金属素材をエッチングす
る工程と、レジスト膜を剥膜する工程とを少なくとも具
備する、大孔凹部および小孔凹部から形成された貫通孔
を有するシャドウマスクの製造方法において、感光性樹
脂層の形成に金属素材の表裏面に設けた塗布ロールを用
い、金属素材の表裏面に形成する感光性樹脂層の膜厚
を、各々所望される膜厚とし、金属素材の小孔凹部側に
形成する感光性樹脂層の膜厚を、大孔凹部側に形成する
感光性樹脂層の膜厚より薄くすることを特徴とするシャ
ドウマスクの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトエッチング
法によって、金属素材を貫通した複数の開口が形成され
たシャドウマスクを製造する方法に係わり、特に開口の
径が小さく開口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、フォトエッチング法を用いた工程で造ること
が主流となっている。例えば、図５はフォトエッチング
法を用いたシャドウマスクの製造工程の一例を示してい
る。すなわち、金属素材（以下、シャドウマスク材１と
記す）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
インまたは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５（ａ）
に示すように、感光性樹脂層２を形成する。

【０００３】次いで、所定のパターンを有する露光用マ
スクを介して、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、未露光未硬化部位の感光
性樹脂層２を溶解する現像処理を行った後、残った感光
性樹脂層２に対して硬膜処理およびバーニング処理を施
せば、図５（ｂ）に示すように、開孔よりシャドウマス
ク材１を露出した小孔レジスト膜3aと大孔レジスト膜3b
が得られる。

【０００４】次いで、図５（ｃ）に示すように、第一段
階のエッチングをシャドウマスク材１の両面側から行な
い、小孔レジスト膜3a側に小孔凹部4aを、大孔レジスト
膜3b側に大孔凹部4bを形成する。エッチング液には塩化
第二鉄液のボーメ濃度35〜52を用い、スプレー圧 1.5〜
3.7kg/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５（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。

【０００５】次いで、シャドウマスク材１を水洗洗浄お
よび乾燥後、例えば光硬化型の樹脂をグラビアコート法
等により塗布後、樹脂に光照射を行うことで、図５
（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4aを完全に埋め尽くすエッチング防止層５を
形成する。

【０００６】続いて、図５（ｅ）に示すように、大孔レ
ジスト膜3b面側からシャドウマスク材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
する開口６を形成する。最後に、エッチング防止層５お
よびレジスト膜３を剥膜除去する剥膜工程を行い図５
（ｆ）を得た後、不要部の断裁等を行いフラット型のシ
ャドウマスクを得るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来、上述した図５
（ａ）に示す、感光性樹脂層２の塗布形成には、ディッ
プコート法が用いられているものである。すなわち、図
３に示すように、上述した感光液８を有する塗布槽９中
にシャドウマスク材１を浸漬後、シャドウマスク材１を
引き上げ、しかる後、ヒーター７等で乾燥を行うこと
で、シャドウマスク材１の表裏面に同時に感光性樹脂層
２を塗布形成していたものである。なお、図３中のドク
ターバー16は、塗布槽９中からシャドウマスク材１を引
き上げる際、シャドウマスク材１表面の余分な感光液８
を掻き落とす役目をするものである。上述したディップ
コート法の場合、シャドウマスク材１の表裏面で感光性
樹脂層２の膜厚を、異なる膜厚とすることは不可能であ
った。すなわち、シャドウマスク材１の表裏両面で、感
光性樹脂層２の膜厚は、略同一の膜厚となっていたもの
である。

【０００８】一般に、感光性樹脂層２の膜厚が薄いほう
が、パターン露光および現像で得られるレジスト膜３に
形成された開孔パターンの解像度が向上し、エッチング
で得られるエッチングパターンの精度も良くなるもので
ある。このため、パターン精度の良いシャドウマスクを
得るためには、感光性樹脂層２の膜厚が薄いほうが望ま
しいといえる。しかし、感光性樹脂層２の膜厚を薄くし
た場合、今度はレジスト膜３の強度が弱くなるという問
題が発生するものである。

【０００９】前述した（従来の技術）の項で記した、一
方の面に小孔凹部4aを、他方の面に大孔凹部4bを有する
シャドウマスクを得る場合、小孔凹部4aのパターン精度
が要求されるため、シャドウマスク材１の小孔凹部4a面
側に形成する感光性樹脂層２の膜厚は薄くし、また、大
孔凹部4bは、小孔凹部4aほどパターン精度が要求され
ず、かつ、二度のエッチングに耐える強度が要求される
ため、シャドウマスク材１の大孔凹部4b面側に形成する
感光性樹脂層２の膜厚は厚くすることが望ましいといえ
る。

【００１０】しかし、前述したように、従来のシャドウ
マスクの製造方法では、感光性樹脂層２の形成にディッ
プコート法を用いていたため、シャドウマスク材１の表
裏面の感光性樹脂層２の膜厚は、略同一の膜厚とせざる
をえなかった。このため、大孔凹部4b面側に要求され
る、エッチングに耐える強度を持たせるべく感光性樹脂
層２の膜厚を厚くした場合、小孔凹部4a面側のレジスト
膜厚が本来所望される膜厚より厚くなり過ぎ、パターン
精度が上がらないといえ、精度の良い高品質のシャドウ
マスクを得ることは無理であった。また逆に、パターン
精度を上げるべく、感光性樹脂層２の膜厚を薄くした場
合、大孔凹部4b面側ではレジスト膜の強度が不足するた
め、エッチングの際、大孔凹部4b側でレジスト膜が折れ
たり剥離するものである。その場合、シャドウマスク材
１が不要なエッチングを受け、形状不良等を有するシャ
ドウマスクとなるものである。

【００１１】このため、従来のシャドウマスクにおいて
は、小孔凹部4aのパターン精度の低下には目をつむり、
形状不良等を防止すべく、大孔凹部4b側に合わせ、感光
性樹脂層２の膜厚を厚くしていたものである。

【００１２】本発明は、以上の事情に鑑みなされたもの
であり、シャドウマスクの製造において、形状不良や寸
法不良が無く、かつ、パターン精度の良い、高品質のシ
ャドウマスクが得られる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】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、板状の金
属素材の表裏両面に感光性樹脂層を形成する工程と、前
記感光性樹脂層にパターン露光および現像を行い、所定
のパターンに従って一部金属素材表面を露出させたレジ
スト膜とする工程と、前記金属素材をエッチングし金属
素材を貫通する開口を形成するエッチング工程と、前記
レジスト膜を剥膜する工程とを少なくとも具備する、フ
ォトエッチング法を用いた、金属素材の一方の面に小孔
凹部を、金属素材の他方の面に大孔凹部を有し、小孔凹
部および大孔凹部から形成された開口を有するシャドウ
マスクの製造方法において、前記感光性樹脂層の形成手
段として金属素材の表裏面に設けた塗布ロールを用い、
表裏面で別々に感光性樹脂層を塗布形成することで、金
属素材の表裏面に形成する前記感光性樹脂層の膜厚を、
各々所望される膜厚とし、前記金属素材の小孔凹部面側
に形成する感光性樹脂層の膜厚を、大孔凹部面側に形成
する感光性樹脂層の膜厚より薄くすることを特徴とする
シャドウマスクの製造方法としたものである。

【００１４】また、請求項２においては、前記塗布ロー
ルの回転方向を、金属素材の搬送方向と逆向きとするこ
とを特徴とする請求項１に記載のシャドウマスクの製造
方法としたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のシャドウマスクの製造方
法においては、シャドウマスク材１への感光性樹脂層２
の形成を、シャドウマスク材１の表裏両面に各々設けた
塗布ロールにより行うことを特徴とするものであり、以
下に図面を用い、本発明の実施の形態につき説明を行
う。

【００１６】図１において、巻き取りロールより供給さ
れた長尺帯状のシャドウマスク材１は、前述した（従来
の技術）の項で記したように、脱脂、整面処理まで終了
しているものであり、図中の矢線の方向に搬送されてい
るものである。次いで、シャドウマスク材１の表面に感
光液２を塗布し、乾燥することで感光性樹脂層２を形成
するが、本発明のシャドウマスクの製造方法において
は、感光液２の塗布に塗布ロールを用いるものであり、
図１の例においては、ロールコーター方式を用いてい
る。

【００１７】すなわち、搬送されるシャドウマスク材１
を塗布ロール 10aおよび塗布ロール10bで挟み、各塗布
ロール10の表面に供給ロール11によってインキパン12の
感光液８が供給されることにより、シャドウマスク材１
の両面に感光液８が塗布されるものである。

【００１８】ここで、シャドウマスク材１の両面に設け
たロールコーターによる塗布条件を別々に設定すること
により、シャドウマスク材１に塗布される感光液８の膜
厚を、図１に示すように、表裏面で各々異なった膜厚と
することができ、ヒーター７等による乾燥後の感光性樹
脂層２の膜厚も表裏面で各々異なった膜厚となるもので
ある。なお、図１中の感光性樹脂層2aは、小孔面側に形
成した感光性樹脂層を意味し、感光性樹脂層2bは、大孔
面側に形成した感光性樹脂層を意味している。

【００１９】次いで、図２は、本発明の実施形態の他の
例の要部を示している。図２においては、塗布ロールと
してグラビアロールを用いる、すなわちグラビアコータ
ーを用いている。なお、グラビアコーターの性質とし
て、感光液を均一に展開するのに適しており、ピンホー
ル等の塗布欠陥を生ずることなく、均一の膜厚にて感光
液を塗布することができるといえる。

【００２０】また、グラビアコーターを用いた場合にお
いても、図１と同様に、グラビアロール13の間にシャド
ウマスク材１を通すものであり、シャドウマスク材１の
両面に設けたグラビアコーターによる塗布条件を別々に
設定することにより、シャドウマスク材１に塗布される
感光液８の膜厚を、表裏面で各々異なった膜厚とするこ
とができる。

【００２１】次いで本発明においては、図１および図２
に示すように、シャドウマスク材１を挟む塗布ロールの
回転方向を、シャドウマスク材１の搬送方向と逆方向と
している。これは、シャドウマスク材１に感光液８を塗
布した際に、スジ状に塗布膜厚が異なる部位が生じるス
ジムラの発生を防止するためである。

【００２２】すなわち、塗布ロールの回転方向とシャド
ウマスク材１の搬送方向が同じであった場合、設定した
塗布ロールの回転速度とシャドウマスク材１の搬送速度
との微妙な差等により、スジムラが発生し易いものであ
る。しかし、塗布ロールの回転方向を、シャドウマスク
材１の搬送方向と逆方向とした場合、塗布ロール表面の
感光液８が、塗布ロールとシャドウマスク材１とが接す
る部位で一時的に溜まるため、スジムラの発生が防止で
きるものである。

【００２３】次いで、本発明のシャドウマスクの製造方
法においては、シャドウマスク材１に感光液８を塗布
後、ヒーター７等の乾燥手段を用い乾燥を行い感光性樹
脂層２を形成した後、従来通り、パターン露光、現像工
程以降の処理を行いシャドウマスクを得るものである。

【００２４】本発明のシャドウマスクの製造方法におい
ては、上述したように、シャドウマスク材１に塗布され
る感光液８の膜厚を、表裏面で各々異なった膜厚とする
ことができるものである。このため、図１または図２に
示すように、シャドウマスク材１の小孔凹部4a面側に形
成する感光性樹脂層2aの膜厚を例えば 3〜 7μｍ程度と
し、大孔凹部4b面側に形成する感光性樹脂層2bの膜厚を
例えば 9μｍ程度とする、すなわち、感光性樹脂層2aの
膜厚を感光性樹脂層2bの膜厚より薄くすることが可能と
なるものである。

【００２５】これにより、シャドウマスク材１の小孔凹
部4a面側では感光性樹脂層2aの膜厚を薄くすることで、
パターン露光および現像で得られた小孔レジスト膜3aに
形成される開孔パターンの解像度が向上し、エッチング
で得られるエッチングパターンの精度も良くなるもので
ある。また、シャドウマスク材１の大孔凹部4b面側では
感光性樹脂層2bの膜厚を厚くすることで、大孔レジスト
膜3bの強度が向上し、エッチング時に、大孔凹部4b面側
で大孔レジスト膜3bが折れたり剥離することがなくな
る。このため、形状不良の無いシャドウマスクを得るこ
とが可能となる。

【００２６】なお、本発明の実施の形態は、上述した図
および記述に限定されるものではなく、本発明の趣旨に
基づき種々の変形が可能なことはいうまでもない。例え
ば図２においては、塗布ロールを、グラビアロール13に
変えて平ロールとした、ロールコーターであっても構わ
ない。また、本発明に用いる、シャドウマスク材１を挟
む塗布ロールは、互いに圧胴の役目も持つものであり、
上述した説明においては相対する位置に置いているが、
必ずしも相対する位置に置く必要はなく、例えば、図６
に示すように、ズラした位置に設けても構わない。

【００２７】

【発明の効果】本発明によるシャドウマスクの製造方法
では、上述したように、シャドウマスク材１に塗布する
感光液の膜厚を、表裏面で各々異なる、所望する膜厚と
することができ、シャドウマスク材１の小孔凹部面側に
形成する感光性樹脂層の膜厚を薄く、かつ、大孔凹部面
側に形成する感光性樹脂層の膜厚を厚くすることが可能
となるものである。

【００２８】これにより、シャドウマスク材１の小孔凹
部面側では感光性樹脂層の膜厚を薄くすることで、パタ
ーン露光および現像で得られた小孔レジスト膜に形成さ
れる開孔パターンの解像度が向上し、エッチングで得ら
れるエッチングパターンの精度も良くなるものである。
また、シャドウマスク材１の大孔凹部面側では感光性樹
脂層の膜厚を厚くすることで、大孔レジスト膜の強度が
向上し、エッチング時に、大孔凹部側で大孔レジスト膜
が折れたり剥離することがなくなる。

【００２９】なお、大孔凹部面側では感光性樹脂層の膜
厚が厚いことで、大孔レジスト膜に形成されるパターン
の解像度が下がるといえるが、このことで、従来生じて
いた軽微な同一欠陥の発生を防止できるといえる。な
お、同一欠陥とは、例えば露光用マスクにゴミ等の異物
が付着する等で、製造された各シャドウマスクの共通の
部位に形状不良等の欠陥が生じることをいうものであ
る。

【００３０】すなわち、パターン露光の際、大孔凹部側
に用いる露光用マスクに、微細なゴミの付着、微細なパ
ターン欠け等の許容できる範囲の軽微な欠陥があった場
合、大孔凹部側の感光性樹脂層の解像度が高いと軽微な
欠陥を解像してしまい、これによりシャドウマスクに同
一欠陥を生じるものである。しかし、大孔凹部側の感光
性樹脂層の膜厚を厚くし、許容できる程度まで解像度を
下げた場合、微細な欠陥を解像しないことになり、大孔
凹部側に用いる露光用マスクの軽微な欠陥を原因とする
同一欠陥の発生が無くなるものである。

【００３１】以上のように、本発明のシャドウマスクの
製造方法においては、形状不良や寸法不良が無く、パタ
ーン精度の良い、高品質のシャドウマスクが得られるも
のである。

【００３２】次いで、本発明のさらなる効果として、以
下の点が上げられる。すなわち、シャドウマスク材１の
小孔凹部面側に塗布する感光液の膜厚を薄くした場合、
大孔凹部面側より乾燥時間が短くなるといえる。このた
め、小孔凹部面側の感光液が乾燥した段階で、図４に示
すように、小孔凹部面側に搬送方向変更用のローラー15
を当て、シャドウマスク材１の搬送方向を変えることが
可能となる。

【００３３】感光液８が乾燥するまでに、シャドウマス
ク材１を搬送方向変更用のローラー15と接触させると、
感光液８が剥がれたり、レジスト膜に傷がつくといえ
る。このため従来は、塗布膜厚が厚く、乾燥に時間が掛
かっていたため、感光液８が乾燥するまでシャドウマス
ク材１は搬送方向を変えられず、略直線状に搬送しなけ
ればならかった。このため、感光性樹脂層２の形成工程
は、シャドウマスク材１の搬送距離が直線状に距離が長
い、大掛かりな設備となっていた。しかし、本発明で
は、上述したように、小孔凹部面側の感光液の乾燥が速
くなり、搬送方向変更用ローラー15を用い、シャドウマ
スク材１の搬送方向を変えることが可能である。このた
め、シャドウマスク材１の搬送距離に必要とする場所を
小さくすることが可能となり、感光性樹脂層の形成工程
の設備を小型化することが可能となる等、本発明は実用
上優れているといえる。

【００３４】

【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】本発明のシャドウマスクの製造方法の他の実施
例の要部を示す説明図。

【図３】従来の感光性樹脂層の形成手段の例を示す説明
図。

【図４】本発明のシャドウマスクの製造方法による、シ
ャドウマスク材の搬送経路の要部の一例を示す説明図。

【図５】（ａ）〜（ｆ）はシャドウマスクの製造方法の
一例を工程順に示す断面図。

【図６】本発明のシャドウマスクの製造方法のその他の
実施例の要部を示す説明図。

【符号の説明】

１ シャドウマスク材 ２ 感光性樹脂層 ３ レジスト膜 ４ 凹部 ５ エッチング防止層 ６ 開口 ７ ヒーター ８ 感光液 ９ 塗布槽 10 塗布ロール 11 供給ロール 12 インキパン 13 グラビアロール 14 感光液供給装置 15 ローラー 16 ドクターバー 17 搬送用ローラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状の金属素材の表裏両面に感光性樹脂層
   を形成する工程と、前記感光性樹脂層にパターン露光お
   よび現像を行い、所定のパターンに従って一部金属素材
   表面を露出させたレジスト膜とする工程と、前記金属素
   材をエッチングし金属素材を貫通する開口を形成するエ
   ッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する工程とを少
   なくとも具備する、フォトエッチング法を用いた、金属
   素材の一方の面に小孔凹部を、金属素材の他方の面に大
   孔凹部を有し、小孔凹部および大孔凹部から形成された
   開口を有するシャドウマスクの製造方法において、前記
   感光性樹脂層の形成手段として金属素材の表裏面に設け
   た塗布ロールを用い、表裏面で別々に感光性樹脂層を塗
   布形成することで、金属素材の表裏面に形成する前記感
   光性樹脂層の膜厚を、各々所望される膜厚とし、前記金
   属素材の小孔凹部面側に形成する感光性樹脂層の膜厚
   を、大孔凹部面側に形成する感光性樹脂層の膜厚より薄
   く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】前記塗布ロールの回転方向を、金属素材の
   搬送方向と逆向きとすることを特徴とする請求項１に記
   載のシャドウマスクの製造方法。