KR20010021382A - 슬롯형 섀도마스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

슬롯형 섀도마스크 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR20010021382A
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후지다 히로미찌
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Abstract

대화면의 컬러 수상관에 대응하는 섀도마스크로서 진동에 의하여 화면에 깜빡거림이 생기지 않는 슬롯형 섀도마스크, 및 그 섀도마스크의 제조방법을 제공한다.
전자선을 통과시키는 복수의 전자선 통과부가 형성된 섀도마스크로서, 전자선이 입사하는 방향에서 본 전자선 통과부의 형상은 이 통과부의 형성위치에 관계하지 않고 모두 대략 직사각형상인 것을 특징으로 하는 슬롯형 섀도마스크.

Description

슬롯형 섀도마스크 및 그의 제조방법{SLOT-TYPE SHADOW MASK AND MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 슬롯형 섀도마스크 및 그의 제조방법에 관한다.
섀도마스크란, 컬러수상관 등의 형광면의 직전에 부착되는 금속박막을 말한다. 이 섀도마스크에는 규칙적인 전자선 통과부가 형성되어 있다. 전자총으로 편향된 전자선은 이 전자선 통과부에 의하여 갈라지고, 형광면상의 대응하는 색의 형광체에 부딪쳐서 발광한다. 통상 이 섀도마스크는 포토에칭기술을 사용하여 제조된다.
그런데, 섀도마스크가 사용되는 환경에는 진동이 동반한다. 예를 들면, 컬러수상관에 비치된 스피커 등의 음성에 의거한 진동, 혹은 컬러수상관이 설치된 주변환경에 의거한 진동 등이다.
이들의 진동이 섀도마스크에 대한 외력으로 되고, 섀도마스크 자체도 진동하는 것으로 된다. 통상 이와같은 섀도마스크의 진동을 방지하기 위하여 컬러수상관 내부에 있어서 스프링 등의 고정수단에 의하여 섀도마스크를 고정함으로써 해결을 도모하고 있다.
최근의 컬러수상관은 대화면화하고 있고, 이 대화면화에 따라서 섀도마스크도 대형화하여 오고 있다. 그러나, 종래의 섀도마스크를 이와 같이 대형화한 컬러수상관에 사용하고, 상술의 스프링으로 고정한 경우에는 충분한 진동 방지 효과를 얻을 수가 없다. 그 결과, 대화면화한 컬러 수상관에 있어서는 특히 표시화면의 주변부에 휘도차가 생겨, 플리커상으로 화면이 흔들리는 등 표시품질이 저하한다는 문제가 생긴다.
도 1은 일반의 슬롯형 섀도마스크(10)을 도시한 도면,
도 2는 슬롯형 섀도마스크(10)를 제조하는 과정에 있어서, 섀도마스크재의 한쪽면에 형성된 레지스트 패턴의 일부를 도시,
도 3a은 중심전자선 통과부(120)의 입사구에 대응한 레지스트 패턴(120r)의 확대도, 도 3b는 도 3a에 도시한 레지스트 패턴으로 에칭처리를 행하고, 레지스트 패턴을 제거하여 완성한 중심전자선 통과부(120)의 단면도를 도시,
도 4a는 주변의 전자선 통과부(121)의 입사구에 대응한 레지스트패턴(121r)의 확대도, 도 4b는 도 4a에 도시한 레지스트패턴으로 에칭처리를 행하고, 레지스트패턴을 제거하여 완성한 주변전자선 통과부(121)의 단면도,
도 5는 섀도마스크(10)의 주변전자선 통과부(121)의 확대도,
도 6은 주변전자선 통과부(121)가 스피커출력 등을 원인으로하여 진동하고 있는 모양을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크(20)를 도시한 도면,
도 8은 슬롯형 섀도마스크(20)의 주변전자선 통과부(221)의 입사구(221a)의 확대도,
도 9는 슬롯형 섀도마스크(20)을 제조하는 과정에 있어서, 섀도마스크재의 전자선 입사측의 면에 형성된 레지스트 패턴의 일부를 도시,
도 10은 중심전자선 통과부(220)의 입사구에 대응한 레지스트패턴(220r)의 확대도,
도 11a, 11b, 11c는 중심전자선 통과부(220)를 예로 하여 전자선 통과부의 형성공정을 설명하기 위한 도면,
도 12는 세리프 패턴의 변형예를 도시한 도면,
도 13은 세리프 패턴의 변형예를 도시한 도면,
도 14는 패턴(220r)과 세리프패턴(220c)을 도시한 도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 슬롯형 섀도마스크 12:전자선 통과부
12a:입사구 12b:출사구
13:둥근 부위 14,24:스커트부
20:슬롯형 섀도마스크 22:전자선 통과부
22a:입사구 22b:출사구
120:중심전자선통과부 120a,121a:입사구
120b,121b:출사구 121:주변개구부
219':제품목표형상 220:중심전자선통과부
220a,221a:입사구 220b,221b:출사구
221,222:주변개구부 220c,220d,220e,220f:세리프패턴
221c,221d,221e,221f:세리프패턴
본 발명은 상기 사정에 비추어서 이루어진 것으로 대화면의 컬러수상관에 대응하는 섀도마스크로서 진동에 의한 휘도차나 플리커상의 화면의 흔들림이 생기지 않는 직사각형상의 전자선 통과부를 갖는 슬롯형 섀도마스크 및 그 섀도마스크의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1의 관점은, 복수의 전자선 통과부가 형성된 섀도마스크로서 전자선이 입사하는 방향에서 본 상기 전자선 통과부의 형상은 이 통과부의 형성위치에 관계하지 않고 모두 대략 직사각형상인 것을 특징으로 하는 슬롯형 섀도마스크이다.
본 발명의 제 2의 관점은 컬러수상관의 내부에 설치되고, 복수의 전자선 통과부가 형성된 섀도마스크를 제조하는 방법으로서 상기 각 전자선 통과부의 전자선 입사구의 형성을 위하여 대략 직사각형상으로 그 섀도마스크재를 노출시키는 복수의 제 1 패턴과, 이 각 제 1 패턴의 대략 직사각형의 각 정점에 소정의 형상으로 그 섀도마스크재를 노출시키는 복수의 제 2 패턴을 갖는 제 1 레지스트막을 섀도마스크재의 한쪽면에 형성하는 공정과, 각 전자선 통과부의 전자선 출사구의 형성을 위하여, 대략 직사각형상으로서 상기 각 제 1 패턴 보다 큰 형상으로 그 섀도마스크재를 노출시키는 복수의 제 3 패턴을 갖는 제 2 레지스트막을 상기 섀도마스크재의 다른쪽면에 형성하는 공정과, 상기 각 레지스트막에서 노출한 섀도마스크재의 부위를 에칭하고, 전자선이 입사하는 방향에서 보아 대략 직사각형상인 상기 복수의 전자선 통과부를 형성하는 공정과, 상기 각 레지스트막을 박리하는 공정을 구비하는 슬롯형 섀도우마스크 제조방법이다.
본 발명의 제 3의 관점은 제 2의 관점에 관한 슬롯형 섀도마스크 제조방법으로서, 상기 각 제 1의 패턴에 있어서 상기 컬러수상관의 화면수평방향에 관하여 외측에 위치하는 2개의 제 2 패턴은 상기 컬러수상관의 화면중심에서 수평방향에 관하여 외측에 위치함에 따라 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제 4의 관점은 제 2의 관점에 관한 슬롯형 섀도마스크 제조방법으로서 상기 제 2 레지스트막을 형성하는 공정에 있어서, 이 제 2 레지스트막에 상기 각 제 3 패턴의 각 정점에 소정의 형상으로 그 섀도마스크재를 노출시키는 복수의 제 4 패턴을 다시 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제 5의 관점은 제 2의 관점에 관한 슬롯형 섀도마스크 제조방법으로서, 제 2의 관점에 관한 슬롯형 섀도마스크 제조방법으로서 상기 각 제 3 패턴에 있어서 상기 컬러수상관의 화면수평방향에 관하여 외측에 위치하는 2개의 제 4패턴은 상기 컬러수상관의 화면중심에서 수평방향에 관하여 외측에 위치함에 따라서 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제 6의 관점은 제 2의 관점에 관한 슬롯형 섀도마스크 제조방법으로서, 상기 제 2 패턴 및 제 4 패턴의 소정형상은 상기 전자선 통과부의 형상 혹은 크기, 각 레지스트 막의 재질 혹은 막두께, 상기 에칭에 있어서 조건, 섀도마스크재의 판두께중 적어도 하나에 의거하여 결정되는 다각형인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제 7의 관점은 제 2의 관점 내지 제 6의 관점중 어느 한 관점에 관한 제조방법에 의하여 제조된 슬롯형 섀도마스크이다. 이와 같은 구성에 의하면, 대화면의 컬러수상관에 대응하는 섀도마스크일지라도, 진동에 의한 휘도차나 플리커상의 화면의 흔들림의 발생을 방지하는 슬롯형 섀도마스크 및 그 섀도마스크의 제조방법을 제공할 수가 있다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라 설명한다. 더우기, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 부호를 붙이고, 중복설명은 필요한 경우에만 행한다.
본 발명의 중요한 점은 화면주변의 진동에 의한 깜빡거림(플리커)를 슬롯형 섀도마스크로 형성되는 전자선 통과부의 형상의 관점에서 해결한 착상에 있다. 즉 발명자 등은 화면주변에 존재하는 전자선 통과부의 전자선 입사측에서 본 형상이 화면주변의 진동에 의한 깜빡거림의 한 원인인 것을 밝혀내고, 그 개선을 도모하였다.
우선, 일반적인 슬롯형 섀도마스크(10)의 구성과, 발명자등이 명백하게 한 깜빡거림의 원인에 대하여 도 1를 참조하면서 설명한다.
도 1은 일반의 슬롯형 섀도마스크(10)를 전자선 입사측에서 본 도면이다. 슬롯형 섀도마스크(10)는 소정의 배열에 따라 복수의 대략 직사각형상의 전자선 통과부(12)와, 스커트부(14)를 갖고 있다. 더우기 각 전자선 통과부는 섀도마스크의 중심상에 있고, 전자총이 배치되는 위치로부터 본 형상을 도시하고 있다.
스커트부(14)는 컬러수상관의 형상에 맞춘 소정의 형상을 갖고, 그 컬러수상관의 형광면의 내측에 부착하기 위한 부위이다.
각 전자선 통과부(12)는 슬롯형 섀도마스크(10)에 뚫려 설치 되어 있고, 컬러수상관의 전자총으로부터 조사되어 편향된 전자선을 통과시킨다.
이 전자선 통과부(12)는 섀도마스크재의 양면에 직사각형상의 개구패턴을 갖는 레지스트막을 형성하고, 에칭처리하는 것으로 얻어진다.
도 2는 도 1에 도시한 슬롯형 섀도마스크(10)를 제조하는 과정에 있어서 섀도마스크재의 한쪽면(전자선 입사면)에 형성된 레지스트막의 일부를 도시하고 있다. 동도면에서 실선의 직사각형은 레지스트막에 형성된 개구패턴(이하, 레지스트 개구패턴)을 도시하고 있다. 이 레지스트 개구패턴의 형상은 각 전자선 통과부의 전자선 입사구의 윤곽형상과 거의 서로 비슷한 형이다. 또 점선의 직사각형은 전자선 통과부(12)의 형성에 있어서, 최종적으로 목표로 하는 이 각 전자선 통과부(12)의 전자선 입사구의 윤곽형상을 도시하고 있고,「제품목표형상」이라 한다. 이「제품목표형상」은 섀도마스크의 사양에 의거하여 결정된다. 도 2에 있어서, 특히 중심에 존재하는 전자선 통과부(120)의 전자선 입사구의 윤곽형상에 대응하는 제품목표형상을 120'로 하고, 레지스트 개구패턴을 120r로 하였다. 대부분의 경우, 전자선 통과부(120)의 전자선 입사구의 윤곽형상과 제품목표형상(120')과는 일치한다.
더우기, 도 2에 도시한 레지스트패턴에 의거한 슬롯형 섀도마스크(10)의 제조방법은 후술하는「비교예」의 항에서 상세히 설명한다.
또, 이 전자선 통과부(12)를 형성함에 있어서, 오프셋이라 불리우는 처치가 실시되고 있다. 이는 입사하는 전자선을 적절하게 통과시키기 위하여, 슬롯형 섀도마스크(10)내의 위치에 의하여, 전자선 입사구의 중심과 전자선 출사구의 중심을 어긋나게 하는 처치이다. 지금 이 오프셋 처치에 의한 입사구 중심과 출사구 중심의 어긋남을 오프셋량으로 정의한다. 이 오프셋량은 섀도마스크(10)의 중심(즉 화면중심)에 존재하는 중심 전자선 통과부(120)로부터 좌우 및 상하의 가장자리에 존재하는 전자선 통과부로 진행함에 따라 크게 되어 있다. 이하, 수평방향에 관한 오프셋에 대하여 도 3, 도 4에 의거하여 설명한다. 도 3a는 도 2에 도시한 중심전자선 통과부(120)에 대응한 레지스트 개구패턴의 확대도이다. 실선부가 전자선 입사측의 직사각형상의 레지스트 개구패턴(120r)을, 1점쇄선부가 다른쪽면(즉, 섀도마스크재의 반대측면)인 전자선 출사측의 직사각형상의 레지스트 개구패턴(120s)을 도시하고 있다. 또, 도 3b는 도 3a에 도시한 레지스트 개구패턴에서 에칭처리를 행하고, 레지스트막을 제거하여 완성한 중심전자선 통과부(120)의 단면도를 도시하고 있다. 더우기, 도 3b의 단면도는 도 3a의 C-C에 따른 단면에 대응한다.
도 3a,b로 부터 알 수 있는 바와 같이 중심전자선 통과부(12)에 있어서는 전자선 입사측의 레지스트 개구패턴(120r)의 중심과 전자선 출사측의 레지스트 개구패턴(120s)의 중심이 일치하고 있다. 이는 컬러수상관의 화면중심상에 위치하는 것으로 되는 전자선 통과부(12)에는 원래 전자선은 대략 수직으로 입사되므로 어긋나게할 필요가 없기 때문이다.
한편, 도 4a는 도 1에 도시한 주변의 전자선 통과부(121)에 대응하는 레지트막의 확대도이다. 실선부가 전자선 입사측의 직사각형상의 레지스트 개구패턴(121r)을 일점쇄선부가 다른쪽면(즉, 섀도마스크재의 반대측의 면)인 전자선 출사측의 직사각형상의 레지스트 개구패턴(121s)을 도시하고 있다. 또, 도 4b는 도 4a에 도시한 레지스트 개구패턴에서 에칭처리를 행하고, 레지스트막을 제거하여 완성한 주변전자선 통과부(121)의 단면도를 도시하고 있다. 더우기, 도 4b의 단면도는 도 4a의 C-C에 따른 단면에 대응한다.
도 4a,b로부터 알 수 있는 바와 같이, 섀도마스크(10)의 주변에 위치하는 전자선 통과부에 있어서는 전자선 입사측의 레지스트 개구패턴(121r)의 중심과 전자선 출사측의 레지스트 개구패턴(121s)의 중심을 어긋나게 한 오프셋이 실시되고 있다. 이 오프셋은 도 1에 도시하는 중심축에서 우측의 전자선 통과부에서는 입사구(121a)에 대한 출사구(121b)의 위치가 우측주변방향으로 중심측에서 좌측의 전자선 통과부에서는 입사구(121a)에 대한 출사구(121b)의 위치가 좌측주변방향으로 어긋나는 구성으로 되는 오프셋 처치가 실시되고 있다.
또, 이 오프셋에 의한 어긋남(오프셋량)은 섀도마스크(10)의 중심에서 주변방향으로 향함에 따라 크게 되어 있다. 중심축에서 좌우의 주변을 향하여 전자선 통과부(12)에 이와같은 처치가 실시되어 있는 것은 주변으로 진행함에 따라 전자선을 보다 편향되게 되고, 전자선 통과부(12)에는 경사되어 입사되므로, 섀도마스크 자신의 두께에 의하여 전자선과 그 섀도마스크가 충돌하지 않도록 하기 위함이다. 통상의 오프셋 처치에서는 입사구(121a)를 출사구(121b)보다도 중심축 근처에 형성한 구성이 일반적이다.
더우기, 상기 오프셋 처치에 의하여, 섀도마스크(10)의 주변에 위치하는 전자선 통과부(12)에 대하여는 바로 위에서 본 입사구(121a)의 윤곽형상과 전자선 입사방향인 경사방향에서 본 전자선 통과부(12)의 형상과는 일치하지 않는다. 이것은 상술한 바와같이 주변에 위치하는 전자선 통과부(12)에는 전자선이 섀도마스크(10)에 대하여 경사방향에서 입사되기 때문에, 이 경사의 입사방향에서 전자선 통과부(12)를 보면 섀도마스크(10)의 두께가 시계에 들어오기 때문이다.
다음에 깜빡거림의 원인에 대하여 도 4b, 도 5, 도 6에 의거하여 설명한다. 도 5는 도 1에 도시한 섀도마스크 주변부근의 전자선 통과부(121)의 확대도이다. 즉 도 5는 도 4a에 도시한 레지스트패턴으로 에칭처리를 행하고, 그 결과 얻어진 전자선 통과부(121)를 경사입사하는 전자선(도 4b중의 실선화살표시)의 입사방향에서 본 도면을 도시하고 있다.
도 6은 도 5에 도시한 전자선 통과부(121)가 스피커 출력등을 원인으로서 진동하고 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 4a에 도시한 레지스트 패턴으로 전자선 통과부(121)를 형성한 경우, 전자선의 입사방향에서 본 전자선 통과부(12)의 형상은 도 5에 도시하는 점선원내의 둥근 부위(13)를 갖게 되고, 직사각형 형상에서 어긋난 형상으로 되어 버린다. 즉, 전자선 통과부(12)를 전자선의 입사방향에서 보았을 경우,도 4b의 X부에 대응하는 섀도마스크재 벽면이 둥근 부위(13)로서 전자선 통과부(12)내에 보이게 되고, 그 전자선 통과부(12)의 형상은 도 4a의 레지스트개구 패턴처럼 대칭의 직사각형상으로는 되어 있지 않다. 더우기, 이 둥근 부위(13)는 개구패턴의 화면수평방향에 관하여 외측에 위치하는 2모서리 동시에 섀도마스크 주변측의 정점근방에 있어서 현저하게 발생하고, 섀도마스크의 두께 및 오프셋 처치에 크게 의존한다.
그런데, 도 5에 도시하는 전자선 통과부(121)에 전자선이 입사한 경우, 둥근부위(13)에 의하여 그 전자선의 투과영역은 좁아지고 만다. 이 상태에서 진동이 발생한 경우, 도 6에 도시하는 바와같이 전자선이 보였다 안보였다 하는 상태로 되고 깜빡거림을 발생시키는 원인으로 된다. 이 현상은 둥근부위(13)근방에서 특히 현저하다. 더우기, 도 6중의 R은 전자빔이 입사하는 영역을 도시하고 있다.
본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크에서는 주변부일지라도 전자선의 입사방향에서 본 전자선 통과부(12)가 둥근 부위(13)를 제외한 대략 직사각형의 개구부를 갖는 전자선 통과부가 형성되어 있다. 따라서, 진동에 의한 깜빡거림을 해결할 수가 있다. 이하, 본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크에 대하여 설명한다.
도 7에 본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크(20)를 도시한 도면이다. 동도에 도시하는 바와같이, 슬롯형 섀도마스크(20)에 형성된 각 전자선 통과부는 전자선의 입사방향에서 볼 때 대략 직사각형상이 되도록 형성되어 있다.
도 8은 도 7에 도시한 섀도마스크 주변의 전자선 통과부(221)를 전자선 입사측에서 본 확대도이다.
도 8에 도시하는 바와같이, 본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크(10)는 주변부근의 전자선 통과부일지라도, 전자선의 입사방향에서 볼때 높은 정도의 직사각형상의 전자선 통과부를 갖고 있다. 또 필요에 따라 출사측의 레지스트막(31)에 있어서도 세리프패턴을 설치한 경우에는 동일하게 전자선의 출사측에서 볼때 정도가 높은 대략 직사각형상의 전자선 통과부를 얻을 수가 있다. 이와 같은 형상을 입사구 등에 갖는 전자선 통과부에 의하면, 진동등의 영향을 받은 경우일지라도 도 5에 도시한 전자선 통과부와 비교하여 전자선 입사영역이 균일하므로, 둥근부위(13)를 원인으로 하는 깜빡거림이 발생하지 않는다.
더우기, 본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크(20)는 각 전자선 통과부에 실시된 오프셋에 대하여는 도 1에 도시한 섀도마스크(10)와 동일한 구성을 갖고 있다.
(슬롯형 섀도마스크의 제조방법)
다음에, 본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크(20)의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크(20)의 제조방법의 중요한 점은, 전자선 통과부의 입사구의 윤곽형상에 맞춘 대략 직사각형상의 레지스트 개구패턴에 더하여, 직사각형의 4정점에 소정의 구성을 갖는 세리프패턴상의 개구부(이하, 세리프 개구패턴)을 더한 착상에 있다. 이의 그 직사각형상의 4정점에 설치된 세리프 패턴에 의하면 전자선의 입사방향에서 보아 거의 4각형상의 입사구등(도 8참조)을 갖는 전자선 통과부를 정도 좋게 형성할 수가 있다. 이하, 본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크(20)의 제조방법에 대하여 세리프패턴의 형성법에 중점을 두고 도 9, 도 10, 도 11, 도 12에 의거하여 설명을 행한다.
더우기 이하의 설명은, 판두께 0.1mm의 인바아재를 사용하여 545mm×309mm의 표시면(복수의 전자선 통과부(22)를 형성한 직사각형상의 영역)을 갖는 슬롯형 섀도우마스크(20)의 제조방법의 예이다. 우선, 인바아재(섀도마스크(20)의 소재)의 양면을 탈지, 제면, 세척처리를 실시한다.
그후, 인바아재의 양면에 폴리비닐알코올과 중크롬산암모늄로 이루어지는 수용성 감광액을 도포하고 건조시켜, 포토레지스트 막을 형성한다.
다음에, 인바아재의 한쪽면에 작은 구멍모양의 네가패턴 및 세리프패턴을, 다른쪽면에 큰 구멍모양의 네가티브패턴을 패턴노광용 마스크를 통하여 노광한다. 작은 구멍모양의 네가티브패턴을 전자선 통과부(22)의 전자선 입사구를 큰 구멍모양의 네가티브패턴은 전자선 통과부(22)의 전자선 출사구를 형성하기위한 것이고, 각각 대략 직사각형상으로 형성되어 있다. 또, 각 세리프패턴은 후술하는 구성으로 작은 구멍모양의 네가티브패턴의 각 정점에 부가형성된다. 그 결과, 작은 구멍모양의 네가티브패턴은 세리프패턴과 합하여 대략 실패형상으로 되어 있다. 또 필요에 따라 각 세리프패턴은 큰 구멍모양의 네가티브패턴의 각 정점에 형성된다. 더우기, 이때의 노광량은 예를들면 1000∼2000mJ/㎠이다.
다음에, 온수로 미노광 동시에 미경화의 포토레지스트 막부위를 용해하는 현상처리를 행한 후, 경화처리 및 버닝처리등을 행하는 것으로 각 전자선 통과부(22)의 입사구에 대응한 레지스트 개구패턴 및 세리프 개구패턴을 갖는 입사측 포토레지스트막과, 각 전자선 통과부(22)의 출사구에 대응한 레지스트 개구패턴을 갖는 출사측 포토레지스트 막을 얻을 수가 있다.
도 9는 인바아재의 전자선 입사측면에 형성된 입사측 포토레지스트막(21)을 도시하고 있다. 동도에 있어서, 실선은 포토레지스트막에 형성된 직사각형 패턴(220r등) 및 세리프 개구패턴(220c,220d,220e,220f등)을 도시하고 있다. 더우기, 본 명세서에 있어서, 레지스트 개구패턴 및 세리프패턴은 포토레지스트막에 형성한 개구부이고, 각 레지스트 개구패턴 및 세리프 개구패턴로부터는 금속면이 노출하고 있다. 또 점선의 직사각형은 목표로 하는 전자선 통과부의 입사구의 제품목표형상을 도시하고 있다. 더우기,도 9에 있어서는 도면을 보기좋게하기 위하여 중앙선 맨 밑의 입사개구부의 제품목표형상(219')만 도시하였다. 더우기, 대부분의 경우, 제품목표형상(219')과 전자선 통과부의 입사구의 윤곽형상과는 일치한다.
여기서 중요한 점은 세리프 개구패턴의 크기, 특히 화면수평방향의 외측에 2군데의 세리프 개구패턴의 크기가 대응하는 개구부가 인바아재(섀도마스크)의 중앙축으로부터 좌우의 주변으로 떨어짐에 따라, 점차 크게 되어 있는 것이다. 이와 같은 구성으로 한 것은 이하의 이유에 따른다.
즉, 전자선 통과부(22)에 걸리는 오프셋 양은 섀도마스크(20)의 중심축으로부터 좌우주변에 향할수록 크게되어 있다. 이는 주변으로 향할수록 전자선의 입사각도가 경사로 되기 때문이다. 전자선 통과부(22)는 전자선의 갈라짐을 위하여, 그 전자선 통과부(22)의 전자선의 입사방향에서 본 형상이 중요하게 된다. 그 결과, 둥근부위(13)는 입사각도가 크게되는 섀도마스크(20)의 주변측에 가까운 전자선 통과부의 개구부의 화면수평방향의 외측의 두 모서리일수록 크게 발생한다. 따라서, 둥근부위(13)가 크게 되는데 대응시켜서 화면수평방향의 외측 두 모서리의 세리프 개구패턴을 크게하는 것으로 둥근부위가 에칭시에 깍겨져서, 오프셋량이 큰 주변부위 일지라도, 전자선의 입사방향에서 볼때 대칭인 직사각형상의 전자선 통과부를 형성하는 것이 가능하다.
도 10은 중앙전자선 통과부(220)의 패턴(220a)과 각 세리프 개구패턴(220c,220d,220e,220f)을 도시한 도면이다. 동도중의 점선은 입사개구부(220a)의 목표형상을 도시하고 있다.
레지스트막(21)에 형성하는 상기 각 개구패턴의 형상·크기는 제품목표형상과, 레지스트막의 재질, 그 레지스트막의 막두께, 에칭조건, 섀도마스크재의 판두께등의 제조조건에 의하여 미리 결정된다.
다음에 상술한 각 개구패턴을 갖는 레지스트막(21)을 인바아재의 양면에 형성한 후, 반송속도 2∼3m/분으로 반송되는 인바아재의 양면으로부터 동시에 에칭을 행하고, 도 8에 도시하는 바와같이 전자선의 입사방향에서 볼때 직사각형상의 전자선 통과부를 형성한다. 도 11a,11b,11c는 중심전자선 통과부(220)를 예로서 전자선 통과부의 형성공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 10에 있어서 C-C방향에 따른 단면에 대응하고 있다. 도 11a에 도시하는 바와같이 입사면 및 출사면에 레지스트 막을 형성한 후, 상기 방법으로 에칭을 행하면 도 11b에 도시하는 바와 같이 전자선 통과부(220)를 얻을 수가 있다.
더욱, 이때의 에칭은 예를들면 액온 55∼60℃, 비중 1.490∼1.530의 염화제 2 철액을 에칭액으로 하고, 스프레이 압을 1.0∼3.0kg/㎠로 한 스프레 에칭으로 행할 수가 있다.
다음에, 에칭의 종료한 인바아재로부터 레지스트 막을 박리, 필요에 의하여 섀도마스크재의 지엽상(枝葉狀)에의 재단, 불요부의 제거등을 행한다. 그 결과, 주변영역에 위치하여 있더라도 전자선의 입사방향에서 볼때 직사각형상(도 8참조)인 전자선 통과부(22)를 갖는 슬롯형 섀도마스크(20)을 얻을 수가 있다(도 11c참조).
더욱, 상기 제조방법에서는 전자선 입사측의 면에만 세리프패턴을 갖는 레지스트막을 형성하는 구성으로 하였지만, 필요에 따라 전자선 출사측면에 있어서도 세리프패턴을 갖는 레지스트막을 형성하는 구성도 좋다.
(세리프패턴)
다음에, 직사각형 개구부의 4모서리에 부가하는 개구패턴에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 9에 도시하는 바와같이 입사측 포토레지스트막(21)에는 각 입사구에 대응하는 레지스트 개구패턴(예를들면 218r∼223r 등)및 각 개구패턴의 네모서리에 세리프 개구패턴(예를들면 220c,220d,220e,220f등)이 형성되어 있다. 또, 도시되지 않는 출사측 포토레지스트막(31)에는 출사구에 대응하는 레지스트 개구패턴이 형성된다. 이하, 설명의 편의를 도모하기 위하여, 도 9에 있어서 1점쇄선한 데카르트 좌표축(X축, Y축)을 도입하고, 각 개구부의 중심의 좌표를 (X,Y)라 한다.
우선 세리프 개구패턴의 형성위치에 대하여 설명한다. 세리프 개구패턴의 형성위치는 입사구 및 출사구에 대응한 직사각형상 레지스트 개구패턴의 4정점이다. 에칭에 의한 전자선 통과부(22)형성에 대하여, 전자선의 입사측에서 본 직사각형상의 정도를 향상시키기 위한 것이고, 상술한 바와같이 정점부위근방에 둥근부위(13)(도 5참조)가 발생하기 쉽기 때문이다.
다음에, 세리프 개구패턴의 형상 및 사이즈에 대하여 설명한다.
세리프 개구패턴을 설치하는 목적은 전자선 입사방향에서 본 전자선 통과부(12)의 형상을 고정도로 직사각형상으로 하기 때문이다. 이목적을 완수하는 기능을 갖는 것이면 어떠한 형상일지라도 관계하지 않는다. 예를들면, 도 9에는 사다리꼴의 세리프 개구패턴이 도시되어 있다. 이외의 예로서는 도 12에 도시하는 직사각형상이나 도 13에 도시하는 3각형상등 일지라도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
세리프 개구패턴의 사이즈는 섀도마스크(20)에 형성하는 전자선 통과부(22)의 형상이나 크기, 레지스트막의 재질, 그 레지스트막의 막두께, 에칭조건, 섀도마스크재의 판두께 등의 제조조건에 의존한다. 따라서, 이들의 각 조건을 고려하고 적절한 사이즈를 선택하면 된다.
또, 세리프 패턴의 사이즈 및 형상은 슬롯형 섀도마스크(20)가 컬러수상관에 사용되기 때문에 X축 및 Y축에 관하여 대상(즉, 원점대상)인 것이 바람직하다.
(실시예)
다음에, 사다리꼴 형상의 세리프 패턴을 예를 들어 그 형성위치, 사이즈등에 대하여 도 9, 도 14를 참조하여 설명한다.
도 14는 사다리꼴 세리프 패턴의 사이즈 계산방법의 일예를 설명하기 위한 도면이고, 중심전자선 통과부(220)의 세리프 개구패턴(220c)근방의 확대도이다. 또 동도에 있어서 점선은, 제품목표형상(본 실시예에서는 목표로 하는 전자선 입사구의 윤곽형상)을 도시하여 있고, 1점쇄선은 직사각형 패턴과 제품목표형상의 정점을 도시하고 있다.
우선, 본 실시예에서는 세리프 패턴(220c)의 윗변을 200㎛∼300㎛의 범위로 소정의 길이로 하고, 다른 세리프 패턴의 윗변도 동일한 길이로 하였다. 아랫변의 길이는 350㎛∼450㎛로 하고 있다. 또 윗변은 1점쇄선과 직교하고, 동시에 2분되도록 설정되어 있다. 이때 세리프 개구패턴의 아랫변은 도 14에 도시하는 바와같이, 그 일단을 거리에 (K는 패턴(220r)의 대응하는 정점으로부터 X축방향에의 소정의 거리로 하고, 다른 세리프 패턴에서도 동일한 거리에 아랫변의 일단을 놓았다. 예를들면 본 실시예에서는 20㎛∼40㎛), 타단을 거리 L에(L는 패턴(220r)의 대응하는 정점에서 Y축방향에의 소정의 거리로 하고, 다른 세리프 패턴에서도 동일한 거리에 아랫변의 타단을 놓았다. 예를들면 본 실시예에서는 10㎛∼30㎛) 놓는 것이 바람직하다.
더우기, 이 윗변 및 아랫변의 길이의 범위는 섀도마스크(20)에 형성하는 전자선 통과부(22)의 형상이나 크기, 레지스트막의 재질, 그 레지스트막의 막두께, 에칭조건, 섀도마스크재의 판두께 등의 재료조건에 의존한다.
또, 섀도마스크상 각 부위에 있어서 사다리꼴 형상의 각 세리프 개구패턴의 높이는 각 부위에서 목표로 하는 제품목표형상의 정점과 세리프 개구패턴의 윗변과의 거리(M)을 구하는 것으로 일의적으로 결정된다. 예를들면 본 실시예에서는 주변근처의 상측에 위치하는 세리프 개구패턴(예를들면 220c,221c)의 거리(M)를 M1, 주변근처의 하측에 위치하는 세리프 개구패턴(예를들면 200f,221f)의 거리(M)를 M2로하여 다음식에 의하여 구해진다.
M1=0.02-(1.34622×10-7×X2)+(5.72736×10-12×X2×Y2) (단위: mm)…(1)
M2=0.02-(1.34622×10-7×X2)-(3.79961×10-15×X2×Y2) (단위: mm)…(2)
더우기, 상술한 바와 같이 X=각 입사구의 중심의 X좌표, Y=입사구의 중심의 Y좌표이다.
또, 본실시예에서는 양화면 수평방향외측의 2모서리의 다른 2군데(예를들면 221d,221e)의 세리프 패턴은 화상중심의 220d,220e와 동일형상으로 형성하였다.
상기 식 (1),(2)는 다음 점이 특징적이다.
식 1, 2는 변수(X 및 Y)를 평방(자승)의 꼴로 포함하고 있으므로, M1 및 M2의 값은 X 및 Y의 부호에 의존하지 않는다. 한편, 도 9에 도시하는 바와같이 패턴(220a)는 소정의 피치로 형성되어 있다. 따라서, 예를들면 패턴(221)과 패턴(222)의 세리프 패턴은 Y축대상으로, 패턴(218)과 패턴(219)의 세리프 패턴은 X축 대상으로, 패턴(223)과 패턴(224)의 세리프패턴은 원점대상으로 할 수가 있다.
Y축상에 중심을 갖는 각 패턴이 갖는 세리프 패턴은 모두 Y축대상이고, 또 X축상에 중심을 갖는 각 패턴이 갖는 세리프 패턴은 모두 X축대상이다.
이리하여 각 전자선 통과부에 대응하여 형성되는 세리프 패턴의 사이즈를 결정할 수가 있다.
(비교예)
다음에, 종래의 슬롯형 섀도마스크(10)와 본 발명에 관한 슬롯형 섀도마스크(20)를 비교한다.
더우기, 슬롯형 섀도마스크(10)를 제조하는 공정은 다음과 같다.
섀도마스크재(10)로서 판두께 0.1mm의 인바아재를 사용하고, 545mm×309mm의 표시부(복수의 전자선 통과부를 형성한 직사각형상의 영역면)을 갖는 섀도마스크를 형성한다.
우선 섀도마스크재(10)의 양면을 탈지, 제면, 세척처리를 실시한다. 그후, 인바아재의 양면에 폴리비닐알코올과 중크롬산암모늄로 이루어지는 수용성 감광액을 도포하고 건조시켜, 포토레지스트막을 형성한다.
다음에 인바아재의 한쪽면에 작은 구멍모양의 네가티브패턴을 다른쪽면에 큰 구멍모양의 네가티브패턴을 패턴노광용 마스크를 통하여 노광한다. 작은 구멍모양의 네가티브패턴은 입사구를, 큰 구멍모양의 네가티브패턴은 출사구를 형성하기 위한 것이고, 각각의 형상에 대응한 직사각형상으로 하고 있다. 더우기 이때의 노광량은 예를들면 1000∼2000mJ/㎠이다.
다음에, 온수로 미노광 동시에 미경화의 포토레지스트막을 용해하는 현상처리를 행한 후, 경화처리등을 행하는 것으로 각 전자선 통과부(22)의 입사구에 대응한 패턴을 갖는 입사측 포토레지스트막과, 각 전자선 통과부(22)의 출사구에 대응한 패턴을 갖는 출사측 포토레지스트막을 얻을 수가 있다. 더우기, 예를들면 입사측 포토레지스트막의 막두께는 7∼10㎛, 출사측 포토레지스트막의 막두께는 10㎛이다.
본예에 있어서 입사측 및 출사측의 레지스트패턴은 세리프 패턴을 갖지 않는 점이외는 슬롯형 섀도마스크(20)의 경우와 동일하다(도 9참조). 또, 오프셋에 관한 물리적 설정에 대하여도 슬롯형 섀도마스크(20)의 경우와 동일하다.
이와같은 레지스트 패턴을 섀도마스크재에 형성한 후 에칭을 행한다. 그리고, 레지스트막을 박리, 필요에 따라 섀도마스크재의 지엽상으로의 재단, 불요부의 제거 등을 행하는 것으로, 비교예로서의 슬롯형 섀도마스크(10)(도 1참조)를 얻을 수가 있다.
본 발명자 등은 상기 방법으로 제조된 섀도마스크(10)에 있어서 주변에 위치하는 전자선 통과부(121)(도 1참조)와, 본 발명에 관한 섀도마스크(20)에 있어서 개구부(A)에 대응하는 위치에 존재하는 전자선 통과부(221)(도 7참조)를 비교하였다. 그 결과, 전자선의 입사방향에서 본 전자선 통과부(121)에는 분명하게 둥근부위가 발생하고 있었다. 또 전자선 통과부(221)는 전자선 통과부(121)와 상이하게, 대략 직사각형상이었다.
이상 설명한 구성에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수가 있다.
적어도 전자선 입사측에 세리프 패턴을 갖는 레지스트막을 형성하고 에칭처리하므로, 전자선 입사측에서 본 전자선 통과부의 형상을 보다 높은 정도의 직사각형상으로 할 수가 있다.
각 레지스트 개구패턴의 주변측의 정점에 형성되는 2군데의 세리프 패턴의 크기는 대응하는 개구부가 인바아재(섀도마스크(20))의 중앙축으로부터 좌우의 주변으로 떨어짐에 따라 순차 커지고 있으므로, 오프셋량의 큰 주변측 전자선 통과부 일지라도, 보다 높은 정도의 직사각형상으로 할 수가 있다. 따라서, 둥근부위(13)에 의하여 전자선의 통과가 방해되는 일은 없다. 특히, 컬러수상관이 내장하는 스피커등에 의한 진동을 받은 경우일지라도, 본 실시형태에 관한 슬롯형섀도마스크는, 대형, 소형을 불문하고 휘도차가 생기는 일없이 그 결과, 화면의 깜빡거림이 생기지 않는다.
이상 본 발명을 실시형태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명의 사상의 범주에 있어서, 당업자라면, 각종의 변형예 및 수정예에 생각이 미치게 되는 것이고, 그들 변형예 및 수정예에 대하여도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 양해된다. 예를들면, 이하에 표시하는 (1),(2)와 같이 그의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다.
(1) 세리프 패턴의 크기, 형상, 높이의 산출식, 직사각형상의 개구부의 형상, 에칭조건등은 사용하는 섀도마스크재의 판두께, 최종적인 섀도마스크의 사양, 레지스트막의 해상도 등에 따라 적당히 설정하여도 상관없다.
(2) 상기 제조방법에 있어서는 에칭을 일단계로 하였다. 이에 대하여, 니스법을 사용한 2단계 에칭을 행하는 구성도 좋다. 즉, 상술한 패턴을 갖는 레지스트막으로 제 1단계의 에칭을 행하고, 섀도마스크재의 적어도 한쪽면에 그 새도마스크재를 관통하지 않을 정도의 오목부를 형성한다. 계속하여 한쪽면의 오목부(즉, 오목부가 한쪽면에만 형성된 경우에는 이면, 양면에 형성된 경우에는 어느 한쪽면)에 니스층을 도포, 충전한다. 그리고 그 니시층을 도포, 충전한 면과 반대측의 면에 제 2단계의 에칭을 행하는 것으로 오목부를 형성 혹은 확대하여 전자선 통과부를 형성하면 좋다.
더우기, 본원 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 실시단계에서는 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형하는 것이 가능하다. 또, 각 실시형태는 가능한한 적당히 조합하여 실시하여도 좋고, 그 경우 조합한 효과가 얻어진다. 더욱더, 상기 실시형태에는 여러가지 단계의 발명이 포함되어 있고, 개시되는 복수의 구성요건에 있어서 적당한 조합에 의하여, 여러가지 발명이 추출될 수 있다. 예를들면 실시형태에 표시되는 전구성 요건으로부터 몇개의 구성요건이 삭제되더라도, 발명이 해결하려고 하는 과제의 난에서 설명한 과제가 해결되고, 발명의 효과의 난에서 설명되고 있는 효과의 적어도 하나가 얻어지는 경우에는 이 구성요건이 삭제된 구성이 발명으로서 추출될 수 있다.
이상 본 발명에 의하면 진동에 의한 휘도차나 플리커상으로 화면의 흔들림의 발생을 방지하는 슬롯형 섀도마스크 및 그 섀도마스크의 제조방법을 실현할 수 있다.

Claims (7)

  1. 복수의 전자선 통과부가 형성된 섀도마스크에 있어서,
    전자선이 입사하는 방향에서 본 상기 전자선 통과부의 형상은 이 통과부의 형성위치에 관계하지 않고 모두 대략 직사각형상인 것을 특징으로 하는 슬롯형 섀도마스크.
  2. 컬러수상관의 내부에 설치되고, 복수의 전자선 통과부가 형성된 섀도마스크를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 각 전자선 통과부의 전자선 입사구의 형성을 위하여 대략 직사각형상으로 그 섀도마스크재를 노출시키는 복수의 제 1 패턴과, 이 각 제 1 패턴의 대략 직사각형의 각 정점에 소정의 형상으로 그 섀도마스크재를 노출시키는 복수의 제 2 패턴을 갖는 제 1 레지스트막을 섀도마스크재의 한쪽 면에 형성하는 공정과,
    각 전자선 통과부의 전자선 출사구의 형성을 위하여 대략 직사각형상으로서, 상기 각 제 1 패턴보다 큰 형상으로 그 섀도마스크재를 노출시키는 복수의 제 3 패턴을 갖는 제 2 레지스트막을 상기 섀도마스크재의 다른쪽 면에 형성하는 공정과,
    상기 각 레지스트막에서 노출한 섀도마스크재의 부위를 에칭하고, 전자선이 입사하는 방향에서 보아 대략 직사각형상인 상기 복수의 전자선 통과부를 형성하는 공정과,
    상기 각 레지스트 막을 박리하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬롯형 섀도마스크 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 제 1 패턴에 있어서 상기 컬러수상관의 화면수평방향에 관하여 외측에 위치하는 2개의 제 2 패턴은 상기 컬러수상관의 화면중심으로부터 수평방향에 관하여 외측에 위치함에 따라 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 슬롯형 섀도마스크 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 레지스트막을 형성하는 공정에 있어서 이 제 2 레지스트막에 상기 각 제 3 패턴의 각 정점에 소정의 형상으로 그 섀도마스크재를 노출시키는 복수의 제 4 패턴을 다시 형성하는 것을 특징으로 하는 슬롯형 섀도마스크 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 각 제 3 패턴에 있어서 상기 컬러수상관의 화면수평방향에 관하여 외측에 위치하는 2개의 제 4 패턴은 상기 컬러수상관의 화면중심에서 수평방향에 관하여 외측에 위치함에 따라 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 슬롯형 섀도마스크 제조방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 패턴 및 제 4 패턴의 소정형상은 상기 전자선 통과부의 형상 혹은 크기, 각 레지스트막의 재질 혹은 막두께, 상기 에칭에 있어서 조건, 섀도마스크재의 판두께중 적어도 하나에 의거하여 결정되는 다각형인 것을 특징으로 하는 슬롯형 섀도마스크 제조방법.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항 기재의 제조방법에 의하여 제조된 슬롯형 섀도마스크.
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KR100213764B1 (ko) * 1996-11-13 1999-08-02 구자홍 평면브라운관의 새도우마스크 구조체

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