JPH08124479A

JPH08124479A - シャドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JPH08124479A
Application number: JP25683494A
Authority: JP
Inventors: Kyuichi Yago; 久一谷郷
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】フォトエッチング法によってカラー受像管に用
いられるシャドウマスクを製造する方法に係わり、特
に、開孔の径が小さい高精細シャドウマスクの製造方法
の工夫を目的とする。【構成】フォトエッチング法によるカラー受像管に用い
られる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エッチン
グ工程および剥膜工程後のシャドウマスク材の一方の面
より凹孔部に光を照射し、該シャドウマスク材のもう一
方の面の相対する位置に受光装置を設け、該凹孔部を透
過した光の透過率を測定することで貫通部の開孔径を求
め、しかるのち、該エッチング工程におけるシャドウマ
スク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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シャドウマスクに係わ
り、特に、開孔の径が小さ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、カラー受像管に用いる高精細シャ
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として例えばロール
状の板厚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、図３（ａ）に示すように、シャドウマスク
材１の一方の面に小円孔像のポジパターンマスク13a
を、他方の面に大円孔像のポジパターンマスク13b を密
着露光する。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、小円孔レジ
スト膜2aと大円孔レジスト膜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の大円孔
レジスト膜2bを有する面に保護フィルムを貼り付け、小
円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３（ｃ）に示すように、前段の
エッチングで形成された小円孔側の凹部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
３（ｄ）に示すように、大円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、
大円孔側から小円孔に貫通する開孔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）に示す高精細のシャドウマスク
６を得る。

【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円孔側で
抑えている、ということができる。すなわち、小円孔側
の凹部にエッチング防止層を充填し、第二エッチング工
程では小円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円孔パターンを維
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】通常、製造されたシャドウマスクにおける
開孔５の貫通部の開孔寸法は、顕微鏡等を用い人手によ
り測定される。しかし、人手による開孔寸法の検査は以
下の問題点を持っている。

【０００７】すなわち、顕微鏡のレンズ上に設けられた
スケールを用いて測定者が寸法の読み取りをするため、
測定者により読み取り誤差が生じ、測定精度が悪いとい
う問題である。これは、スケールが例えば１０μｍまで
しか目盛られていない場合、１μｍ単位の測定は各測定
者が目分量で読み取るため、個人差により測定値が異な
り、測定精度が悪いという理由による。また、手作業の
ため検査に時間が掛かり作業効率が悪く、かつ熟練を要
するため、検査者を容易に増員出来ないという問題も上
げられる。このため、検査後にエッチング工程における
エッチング条件を調整し開孔径を変更しようとしても、
測定精度にバラツキがあるため正しい調整条件を得るこ
とが難しく開孔寸法にバラツキが生じ、かつ、条件設定
までの時間的ロスも生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高精細シャ
ドウマスクの製造方法において、上記したような問題点
を有しない高精細シャドウマスクの製造方法を提供する
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、両
面に所定パターンに従って一部金属面を露出させている
レジスト膜が形成されている板状のシャドウマスク金属
材料の少なくとも一方の面をエッチングして、少なくと
もこの一方の面の金属露出部分に凹部を形成する第一エ
ッチング工程と、前記第一エッチング工程にて形成され
た凹部を有する一方の面にエッチング防止層を塗布し
て、この凹部内部にエッチング防止層を充填する工程
と、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、この反対の面から前記一方の面に形
成された凹部に通じる円形の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
する剥膜工程とを少なくとも有する高精細のシャドウマ
スクの製造において、剥膜工程後のシャドウマスク材の
一方の面より凹孔部に光を照射し、該シャドウマスク材
のもう一方の面の相対する位置に受光装置を設け、該凹
孔部を透過した透過光の光透過率を測定し、単位面積当
たりにおける開孔部の面積の割合が光透過率と比例関係
にあることを基にして該凹孔の開孔径を求め、しかるの
ち、エッチング工程のエッチング条件の調整を行うこと
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。

【００１０】また、本発明に用いる照射光として、赤外
線、紫外線、もしくは高周波蛍光灯等のシャドウマスク
材に対し非透過の性質を持つ光源が望ましい。

【００１１】次いで、照射光は光透過率を正確に測定す
るため平行光であることが望ましく、また、シャドウマ
スク材への光照射は大孔小孔どちらの面から行っても構
わない。

【００１２】以下に、図面に基づいて、本発明を詳述す
る。図１は本発明の実施例の要部を図示したものであ
り、前述した（従来の方法）の項で作成された円形の孔
を穿孔したシャドウマスク６の断面を示している。本発
明ではシャドウマスク６の片面から投光ヘッド14を用
い、一定領域の凹孔部に光照射を行う。次いで、もう一
方の反対面に受光装置15を設け、シャドウマスク６の凹
孔を透過した光を受光装置で受けることで、シャドウマ
スク６の光透過率を測定している。

【００１３】なお、ここで記す光透過率を以下のように
定義している。すなわち、図１において、仮にシャドウ
マスク６に開孔部が無く、投光ヘッド14から照射された
光が完全に遮光され、受光装置15に照射光が全然入らな
い場合に、光透過率を０％とする。次いで、同じ条件で
投光ヘッド14と受光装置15の間に物を置かず、照射光が
全て受光装置に入る場合を、光透過率１００％とする。
次いで、図１に示すように、間に開孔５をもつシャドウ
マスク６を置き、透過した光の割合を、％で表したもの
を光透過率と定義した。なお、上記の光透過率を測定す
るための受光装置15としては、例えば、光電管等の光強
度値を電流に変えて測定できる装置等を用いることがあ
げられる。

【００１４】ここで、本発明者らは、上記で測定したシ
ャドウマスク６の光透過率は、シャドウマスクに光照射
した領域の面積中に開孔が占める面積の割合いと比例す
るという事実に着目した。

【００１５】このことを、図面を用いさらに説明を続け
る。図２はシャドウマスク６に光照射を行った領域の一
部を拡大して示した平面説明図である。図２中の円形の
パターンはシャドウマスク６の両面を貫通した開孔５を
示し、その他の部分はシャドウマスク６であり、光照射
時に遮光部となる領域である。なお、図を見やすくする
ため、開孔５の周囲にある凹部の形状は省略している。
前述した（従来の技術）の項で使用したポジパターンマ
スク13は作成時に各々の円形パターン間の垂直ピッチＶ
および水平ピッチＨが決められている。この、ポジパタ
ーンを用いて製造された開孔も同様に隣接する開孔と垂
直ピッチＶおよび水平ピッチＨの関係をもっている。こ
れにより、個々の開孔は、図２中の斜線に示した、それ
ぞれ長さＶ、巾（Ｈ／２）の長方形状の領域（以下、セ
ルと記す）に含まれることになる。

【００１６】ここで、シャドウマスク６上の光照射領域
には、このセル16が集合しているとみなせる。このた
め、光照射領域の面積中に開孔が占める面積の割合いと
は、一個のセル16中に開孔５が占める割合いと言い換え
ることができる。例えば、光透過率０％とは、セル16が
開孔をもたず光を全然透過しないことを示し、光透過率
１００％とは、セル16が全て開孔であり光を全て透過す
ることを示している。

【００１７】このことより、光照射領域における凹孔部
の光透過率の測定値がＴ％となった場合、開孔５の開孔
径Ｄは以下に示す数式より求まる。

【００１８】すなわち、開孔の面積Ａは（数１）とな
る。

【００１９】

【数１】

【００２０】次いで、セル16の面積Ｂは（数２）とな
る。

【００２１】

【数２】

【００２２】次いで、前述したように、光透過率Ｔはセ
ル16の面積中に開孔５が占める面積の割合いと比例する
という事実より、（数３）が成り立つ。

【００２３】

【数３】

【００２４】よって、（数１）、（数２）および（数
３）により、開孔径Ｄは（数４）より求まる。

【００２５】

【数４】

【００２６】なお、光照射領域の縁部では、幾つかのセ
ル16が光照射領域にかかり完全に光照射領域内に含まれ
ないため、上式で求めた開孔径Ｄに多少の測定誤差を生
じることがある。このため、この誤差を平均化し極力少
なくするためには光照射領域内になるべく多くのセル16
が含まれる、すなわち光照射領域はある程度大きいほう
が好ましいといえる。しかし、シャドウマスクは中心部
と周辺部ではパターンのピッチおよび開孔径が異なる場
合もあり、あまり照射光領域を大きくするとかえって測
定誤差が大きくなることも考えられる。このため、シャ
ドウマスクのパターンピッチおよびパターンの大きさ等
の仕様を考慮し、適宜、光照射領域の設定を行うことが
望ましい。ちなみに、後述した実施例では、光照射領域
を実際に変えて測定を行い、測定誤差が少なく実用上十
分に本発明を実行しうる値として、経験的に光照射領域
を直径20mmの円とした。

【００２７】次いで、上記の方法で測定した開孔５の開
孔径Ｄ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、開孔径Ｄ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、逆に開孔径Ｄ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。

【００２８】

【作用】本発明では、エッチング工程によりシャドウマ
スクに対し開けられた開孔の開孔径の正確な測定が、光
透過率の測定をもとに短時間で可能となることにより、
エッチング工程におけるエッチング条件の調整のための
設定が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、人手により開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調
整を行うという方法で生じていた、測定精度のバラツキ
により正しい調整条件が得られず開孔寸法にバラツキが
発生すること、および、調整条件設定までの時間的なロ
スを防止できる。

【００２９】

【実施例】以下に、図１を用い実施例を説明する。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。

【００３０】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（ｂ）に示すような凹部３ａ、３ｂを形成した。

【００３１】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（ｃ）に示すようにエッチング防止
層４を小孔面に塗布した。

【００３２】エッチング防止層４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（ｄ）に示す状態とし
た。

【００３３】次いで、剥膜チャンバー12に通し剥膜を終
えたシャドウマスク６に対し、本発明によりシャドウマ
スク６の中心部および四隅について貫通孔の開孔径を測
定した。

【００３４】すなわち、投光ヘッド14として10W16Vのハ
ロゲンランプを用い、直径20mmの円状の平行光を小孔側
より照射した。次いで、凹孔部の開孔を透過した光を、
大孔側の相対する位置に設けた受光装置15としてシリコ
ンホトセル（浜松ホトニクス社製商品名「S1336-8BQ
」）で受け、開孔の開孔径を得た。

【００３５】次いで、得られたシャドウマスク６に開け
られた開孔の開孔径が目標とする値と比較し小さかった
ため、開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６の開孔の開孔径は適正なも
のが得られた。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明のシャドウマスク
の製造方法よれば、エッチング工程によりシャドウマス
ク材に対し開けられた貫通孔の開孔径の正確な測定が、
光透過率をもとに短時間で可能となることにより、エッ
チング工程におけるエッチング条件の調整のための設定
が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、人手により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調整
を行うという方法で生じていた、測定精度のバラツキに
より正しい調整条件が得られず開孔寸法にバラツキが発
生すること、および、調整条件設定までの時間的なロス
を防止できる等、本発明は高精細のシャドウマスクを得
る上で実用上すぐれた効果がある。

【００３７】

【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
の要部を示す断面図。

【図２】本発明によるシャドウマスクの開孔径算出の一
実施例を示す平面図。

【図３】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】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。

【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 パターンマスク 14 投光ヘッド 15 受光装置 16 セル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両面に所定パターンに従って一部金属面を
露出させているレジスト膜が形成されている板状のシャ
ドウマスク金属材料の少なくとも一方の面をエッチング
して、少なくともこの一方の面の金属露出部分に凹部を
形成する第一エッチング工程と、前記第一エッチング工
程にて形成された凹部を有する一方の面にエッチング防
止層を塗布して、この凹部内部にエッチング防止層を充
填する工程と、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、この反対の面から前記一
方の面に形成された凹部に通じる円形の凹孔を形成する
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少なくとも有する高精細の
シャドウマスクの製造において、剥膜工程後のシャドウ
マスク材の一方の面より凹孔部に光を照射し、該シャド
ウマスク材のもう一方の面の相対する位置に受光装置を
設け、該凹孔部を透過した透過光の光透過率を測定し、
単位面積当たりにおける開孔部の面積の割合が光透過率
と比例関係にあることを基にして該凹孔の開孔径を求
め、しかるのちエッチング工程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。
【請求項２】照射光として赤外線、紫外線、高周波蛍光
灯を用いる請求項１記載のシャドウマスクの製造方法。
【請求項３】照射光が平行光である請求項１または２記
載のシャドウマスクの製造方法。