JPH086262A - 水溶性フォトレジストの硬膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング時間が長くなってもレジスト膜の
欠けを生じることがなく、耐エッチング性及び金属薄板
との密着性の良好なレジスト膜を形成でき、レジスト膜
の解像度を落としたり生産性を低下させたり大きなバー
ニング炉を必要としたりすることがない硬膜方法を提供
する。 【構成】 現像処理部12で現像処理された金属薄板30を
硬膜液38中に浸漬させ水洗部16で水洗し水切り部18で水
切りした後、第１のバーニング処理部20において金属薄
板を伸長させた状態で第１回目の加熱処理を行ない、そ
の加熱処理された金属薄板をコイル54の形態に巻き取
り、第２のバーニング処理部24においてコイルの形態で
第２回目の加熱処理を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラーＣＲＴ用シャ
ドウマスクなどをフォトエッチング法により製造する一
連の工程において、長尺帯状をなす金属薄板の表面に被
着された現像処理後の水溶性フォトレジスト（以下、単
に「レジスト」と称す）を硬膜処理する硬膜方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】フォトエッチング法における一連の工程
について、シャドウマスクを製造する場合を例にとって
説明する。

【０００３】シャドウマスクは、一般に、大量かつ連続
して製造されており、鋼板メーカーからは１〜２トンの
重量のコイルの形態でシャドウマスク材がシャドウマス
クメーカーへ送られ、シャドウマスクメーカーでは、コ
イルから繰り出されるシャドウマスク材に対し長尺帯状
のままで各種処理を施し、フォトエッチングの一連の工
程が終わった後に長尺帯状物を切断して枚葉形態にする
のが一般的である。

【０００４】まず、長尺帯状をなし、板厚が０．０５〜
０．３mmの低炭素アルミキルド鋼やニッケルを３６％含
有するインバー型合金等のシャドウマスク材を脱脂し
て、表面の防錆油を除去し、水洗した後、酸性溶液又は
アルカリ性溶液を用いて整面処理し、水洗する（整面工
程）。次に、シャドウマスク材の表裏両面にレジスト、
例えばカゼイン又はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）か
らなる基材にセンシタイザとして重クロム酸塩又はアジ
ド化合物を添加したレジストを塗布し、それを乾燥させ
て、シャドウマスクの表裏両面にそれぞれ厚みが数μｍ
のレジスト膜を被着形成する（コーティング工程）。次
に、シャドウマスク材の表裏両面に被着形成された各レ
ジスト膜の表面に、形成しようとする電子ビーム通過孔
に対応した所要の画像を有する各マスターパターンを、
表・裏で画像位置を一致させてそれぞれ密着させ、露光
を行なう（焼付け工程）。続いて、温水等を使用してレ
ジスト膜を現像し、シャドウマスク材の両主面に所要の
パターン画像を有するレジスト膜をそれぞれ形成する
（現像工程）。シャドウマスク材を硬膜液、例えば無水
クロム酸溶液中に浸漬させた後、１５０〜２８０℃の温
度の熱風や赤外線ヒータによるバーニング処理（加熱処
理）を施すことにより、レジスト膜を乾燥させて強化す
る（硬膜工程）。塩化第二鉄水溶液を使用し、シャドウ
マスク材の両主面に対しスプレイエッチングを行なって
多数の透孔を形成した後、シャドウマスク材の両面から
レジスト膜をそれぞれ剥離する（エッチング工程）。最
後に、シャドウマスク材を１枚ずつに切断して枚葉形態
のシャドウマスクを得る（シャーリング工程）。

【０００５】上記した一連のフォトエッチング工程にお
いて、現像処理後にシャドウマスク材を硬膜液中に浸漬
させた後バーニング処理するのは、未反応のカゼインや
ＰＶＡを硬化させて、エッチング時におけるレジスト膜
の耐エッチング性を良くするためであり、この硬膜処理
では、カゼインやＰＶＡが熱により硬化することと、６
価のクロムが３価のクロムになってカゼインやＰＶＡと
架橋することを利用している。

【０００６】硬膜処理の方法としては、例えば特開昭５
７−１４８８５９号公報に、現像処理後にレジスト膜の
表面に無水クロム酸溶液又は重クロム酸塩溶液をディッ
プ又はスプレイで塗布し、水洗後、水をアルコールで置
換し、乾燥させた後、バーニング処理を施すようにする
方法が開示されている。また、特公平３−６２２６４号
公報には、露光されたレジストを水洗し、現像した後、
絞りローラ又はエアーナイフによって水切りし、次いで
無水クロム酸水溶液中にレジストを浸漬させるととも
に、この浸漬の前後においてスプレイ方式又はシャワー
方式により無水クロム酸水溶液をレジストに吹き付ける
ようにし、次いでレジストを水洗、洗浄した後、絞りロ
ールで水切りを行ない、さらに熱風式エアーナイフで水
分を除去させ、その後にレジストのバーニングを行なう
ようにする方法が開示されている。これらの方法では、
無水クロム酸又は重クロム酸塩の６価のクロムをバーニ
ングによって３価のクロムに還元し、この還元された３
価のクロムとカゼインとの結合による架橋反応により、
レジストを硬化させるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、カラ
ーＣＲＴは、大画面、高輝度及び高精細の要求が高くな
ってきている。そして、このようなカラーＣＲＴにおい
て使用されるシャドウマスクは、ＣＲＴの使用中におけ
る熱膨張や振動による画像の揺れを防止するために、板
厚が厚くなる傾向になる。シャドウマスクの板厚が厚く
なると、それを製造する場合においてシャドウマスク材
のエッチングに要する時間がそれだけ長くなる。ここ
で、シャドウマスクの製造には、一般にカゼインと重ク
ロム酸塩とからなるレジストが使用されるが、シャドウ
マスク材のエッチング時間が長くなると、前記レジスト
を用いてシャドウマスク材の表面に被着形成されたレジ
スト膜が長時間のエッチングに耐えられなくなる、とい
った問題がある。すなわち、図２に部分拡大断面図を示
すように、表面に所要のパターン画像のレジスト膜２が
被着されたシャドウマスク材１をエッチングしている間
にレジスト膜２の一部に欠け３が生じ、そのままエッチ
ングを続けると、欠け３を生じた部分のシャドウマスク
材１が余分にエッチングされて、正常な孔よりも大きく
なった孔４が形成され、シャドウマスクの不良の原因に
なる、といった問題がある。

【０００８】レジスト膜に欠けが発生する原因として
は、バーニング時におけるカゼインの熱変性によりレジ
ストが硬くなり過ぎるとともに炭化が生じ、レジスト膜
が却って脆くなるためであると考えられる。従って、こ
の対策として、バーニングの温度を下げてカゼインの熱
変性が起こらないようにするといったことが考えられ、
これにより実際にレジスト膜の欠けの発生は少なくな
る。ところが、バーニングの温度を下げると、バーニン
グ時に重クロム酸塩のクロムが６価から３価へ完全には
還元されなくなり、クロムとカゼインとの架橋が不十分
となる。この結果、エッチング時にレジスト膜がエッチ
ング液に溶解したり、レジスト膜とシャドウマスク材と
の密着性が悪くなったりして、エッチングによってシャ
ドウマスク材に形成された透孔が大きくなってしまう、
といった新たな問題が生じることになる。

【０００９】この場合、バーニングの温度を下げてもバ
ーニング時間を長くすれば、完全に６価のクロムを３価
のクロムに還元することは可能である。しかしながら、
例えば熱風によりバーニングを行なう場合、２４０℃の
温度で２分間バーニング処理すれば３価のクロムへの還
元が可能であるのに対し、エッチング時にレジスト膜の
欠けを生じない２００℃の温度でバーニングを行なうよ
うにすると、処理に１０分以上もの時間がかかってしま
う。そして、バーニング時間を長くするために、シャド
ウマスク製造ラインにおけるシャドウマスク材の搬送速
度を下げると、温水等を使用してレジスト膜を現像処理
する時間が長くなり過ぎるためにレジスト膜の解像度が
悪くなるとともに、生産性が大きく低下することにな
る。一方、シャドウマスク材の搬送速度を下げないでバ
ーニング炉を長くすることによってバーニング時間を長
くする方法では、非常に大きなバーニング炉が必要にな
る、といった問題がある。このように、バーニングの温
度を下げてバーニング時間を長くする方法は、現実的に
みて従来は採用することができなかった。

【００１０】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、エッチングの時間が長くなってもエ
ッチング時にレジスト膜の欠けが生じるようなことがな
く、かつ、耐エッチング性及び金属薄板との密着性の良
好なレジスト膜を形成することができるとともに、レジ
スト膜の解像度を落としたり生産性を低下させたりする
ことがなく、また非常に大きなバーニング炉を必要とす
るといったこともない水溶性フォトレジストの硬膜方法
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明では、長尺帯状
の金属薄板に硬膜液を供給した後、金属薄板を加熱処理
する場合に、金属薄板を伸長させた状態で金属薄板に対
し加熱処理を施す第１の加熱処理工程と、その加熱処理
が施された伸長状態の金属薄板をコイル状に巻き取る巻
取り工程と、金属薄板をコイル状に巻き取った状態で金
属薄板に対し加熱処理を施す第２の加熱処理工程とを経
るようにした。

【００１２】

【作用】上記したような方法でレジストを硬膜処理する
場合、第１の加熱処理工程では、レジストが硬くなり過
ぎたり炭化が生じたりしないような温度、例えば２００
℃の温度で、従来通りの時間、例えば２分間、金属薄板
に対して加熱処理が施される。この加熱処理は、温度を
下げて従来通りの処理時間で行なわれるため、この加熱
処理によっては重クロム酸塩や無水クロム酸の６価のク
ロムが３価のクロムに完全には還元されないで一部のク
ロムが６価の状態のまま残ることになるが、伸長状態の
金属薄板は、一旦コイル状に巻き取られる。そして、第
２の加熱処理工程において、コイル状に巻かれた金属薄
板の全長にわたり一括して加熱処理が行なわれる。この
工程でも、レジストが硬くなり過ぎたり炭化が生じたり
しないような温度、例えば１８０℃の温度で金属薄板の
加熱処理が行なわれるが、その処理は比較的長時間、例
えば３０分〜５時間行なわれる。

【００１３】以上のように、この発明に係る硬膜方法で
は、比較的低い温度で加熱処理を行なうことができるの
で、レジストが硬くなり過ぎたり炭化が生じたりしてレ
ジスト膜が脆くなるといったことがない。一方、第２の
加熱処理工程において、完全にクロムが３価になるのに
十分な処理時間をかけて金属薄板を加熱処理することが
できるので、レジスト膜の耐エッチング性並びにレジス
ト膜と金属薄板との密着性を向上させることができる。
そして、第１の加熱処理工程での加熱処理は、シャドウ
マスク製造ラインにおける金属薄板の搬送速度を下げな
い範囲で行なうようにすればよいので、現像処理時間が
長くなり過ぎたり生産性が低下したりするといったこと
もなくなり、また、第１の加熱処理工程での加熱処理
は、従来通りのバーニング炉を使用して行なうようにす
ればよい。また、第２の加熱処理工程では、コイル状に
巻かれた金属薄板を、複数コイルまとめて加熱処理する
ようにすることができるので、生産性を落とすことなく
一連の加工処理を行なうことができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図１
を参照しながら説明する。

【００１５】図１は、この発明に係る硬膜方法を実施す
るための装置構成の１例を示し、シャドウマスクの製造
装置のうちの現像・硬膜処理部の構成を模式的に示す概
略図である。この装置は、長尺帯状の金属薄板（シャド
ウマスク材）の供給部10、現像処理部12、硬膜液供給部
14、水洗部16、水切り部18、第１のバーニング処理部20
及び金属薄板の巻取り部22、並びに、第２のバーニング
処理部24から構成されている。そして、第１のバーニン
グ処理部20と第２のバーニング処理部24との両場所が、
コイル搬送機26によって連絡されている。

【００１６】金属薄板の供給部10には、焼付けの終わっ
たレジスト膜が表面に被着された金属薄板がコイル28の
形態で保持され、そのコイル28から金属薄板30が連続し
て繰り出されるようになっている。金属薄板の供給部10
から繰り出された金属薄板30は、現像処理部12へ搬送さ
れる。現像処理部12には、現像槽32が配設されており、
その現像槽32の内部へ金属薄板30が導入され、金属薄板
30が現像槽32内を通過する間に、金属薄板30の搬送路に
沿ってその両側にそれぞれ列設された複数個のスプレイ
ノズル34から金属薄板30の両主面に対し温水、例えば４
０℃の温水が吹き付けられ、現像処理される。現像処理
された金属薄板30は、硬膜液供給部14へ搬送される。硬
膜液供給部14には、硬膜液、例えば無水クロム酸水溶液
38が収容された硬膜液槽36が配設されており、その硬膜
液槽36内の無水クロム酸水溶液38中に金属薄板30を浸漬
させるようになっている。また、硬膜液槽36の上方に
は、金属薄板30を挾んでその両側に一対のシャワーノズ
ル40が配設されており、硬膜液槽36内の無水クロム酸水
溶液38中へ金属薄板を浸漬させるのに先立って、一対の
シャワーノズル40から金属薄板30の両主面に無水クロム
酸水溶液が吹き掛けられるようになっている。尚、硬膜
液を金属薄板に供給する手段として、図示例のものでは
浸漬方式とシャワーノズルからの垂れ掛け塗布方式とを
併用しているが、何れか一方の方式のみによって硬膜液
を金属薄板に供給するようにしてもよいし、また、スプ
レイ方式を採用するようにしてもよい。

【００１７】両主面に硬膜液が供給された金属薄板30
は、水洗部16へ搬送される。水洗部16には、水洗槽42が
配設されており、水洗槽42内には、金属薄板30の搬送路
に沿ってその両側にそれぞれ複数個のスプレイノズル44
が列設されている。そして、金属薄板30は、水洗槽42内
を通過している間に、複数個のスプレイノズル44から両
主面に対し温水、例えば４０℃の温水が吹き付けられる
ことにより水洗される。水洗槽42の出口部分には、一対
の絞りローラ46が配設されており、その絞りローラ46の
搬送方向後側に一対のエアーナイフ48が並設されてい
る。これら絞りローラ46及びエアーナイフ48が配設され
た水切り部18を金属薄板30が通過する際に、水洗後の金
属薄板30の水切りが行なわれる。尚、水切りの手段とし
て、フィルム又はゴム板によって金属薄板の表面をスキ
ージするような方式を採用するようにしてもよい。

【００１８】水切りされた金属薄板30は、第１のバーニ
ング処理部20へ搬送される。第１のバーニング処理部20
には、バーニングチャンバ50が配設されており、バーニ
ングチャンバ50の内部には、金属薄板30の搬送路に沿っ
てその両側にそれぞれ多数個の赤外線ヒータ52が列設さ
れている。そして、バーニングチャンバ50内を金属薄板
30が通過する間に、金属薄板30は、レジストが硬くなり
過ぎたり炭化したりしないような温度、例えば２００℃
程度まで加熱される。この第１のバーニング処理部20で
は、次に説明するように金属薄板30をコイル形態に巻き
取った際にレジストが互いに密着しない程度に加熱処理
されればよく、金属薄板30は、例えば２分間程度でバー
ニングチャンバ50内を通過するようにされている。尚、
金属薄板を加熱するのに、熱風を用いるようにしてもよ
いし、また誘導加熱方式などを利用するようにしてもよ
い。

【００１９】第１のバーニング処理部20で第１回目の加
熱処理が施された金属薄板30は、駆動用ローラ56を経
て、金属薄板の巻取り部22で一旦コイル54の形態に巻き
取られる。図中の58は、金属薄板の搬送用ローラであ
る。

【００２０】金属薄板のコイル54は、コイル搬送機26に
移載され、コイル搬送機26によって第２のバーニング処
理部24へ搬送される。第２のバーニング処理部24には、
熱処理室60が配設されており、この熱処理室60内には複
数のコイル54を同時に収容することができる。熱処理室
60には、蒸気発生ボイラー64、熱交換器66及びファン68
を備えた熱風供給装置62が併設されており、その熱風供
給装置62によって熱処理室60内へ熱風を供給することに
より、熱処理室60内の雰囲気温度を例えば１８０℃に保
持することができるようになっている。そして、熱処理
室60内に複数のコイル54を同時に収容し、熱処理室60の
内部を１８０℃の温度に保ち、コイル54の形態の金属薄
板に対し、例えば３０分〜５時間第２回目の加熱処理が
施され、硬膜処理が終了する。

【００２１】以上のような構成の装置を使用し、焼付け
の終わったレジスト膜が両主面に被着された金属薄板30
を伸長させた状態で現像処理部12、硬膜液供給部14、水
洗部16、水切り部18及び第１のバーニング処理部20へ順
次搬送しながら処理し、コイル54の形態の金属薄板を第
２のバーニング処理部24へ搬送して処理することによ
り、金属薄板30の両主面に被着されたレジスト膜が現像
及び硬膜処理され、所要のパターン画像を有するレジス
ト膜が両主面に被着形成された金属薄板が得られる。そ
して、この硬膜方法では、バーニング処理を２回に分け
て２００〜１８０℃といった比較的低い温度で行なうよ
うにし、また、第２のバーニング処理部24での第２回目
の加熱処理では、完全にクロムが３価になるのに十分な
処理時間をかけて金属薄板を加熱処理するようにしてい
る。このため、レジストが硬くなり過ぎたり炭化が生じ
たりしてレジスト膜が脆くなるといったことがなく、ま
た、耐エッチング性並びに金属薄板との密着性に優れた
レジスト膜が得られることになる。そして、現像処理か
ら第１回目の加熱処理までの一連の工程は、金属薄板30
の搬送速度を従来通りのままにして行なえばよいため、
現像処理時間が長くなり過ぎたりすることはなく、ま
た、従来の設備をそのまま使用して処理を行なうことが
できる。さらに、第２のバーニング処理部24では、複数
のコイル54をまとめて金属薄板の加熱処理が行なわれる
ため、生産性を落とさないで処理することができる。

【００２２】尚、レジストとしては、牛乳カゼインやＰ
ＶＡの他にも、フィッシュグルー、ゼラチン、卵白など
の天然高分子、或いはポリアクリルアミドなどの合成高
分子に、重クロム酸塩、ジアゾニウム塩、アジド化合物
などをセンシタイザーとして加えたものが一般に使用さ
れるが、これらのレジストの耐エッチング性及び基板と
の密着性の向上を目的として、現像処理後において重ク
ロム酸塩、ジアゾニウム塩類、アジド化合物、アルデヒ
ド類などの溶液を使用して硬膜処理するようにしてもよ
い。これらの場合にも、高分子化合物の熱硬化と硬膜剤
による架橋反応とを利用する点では同じであり、この発
明を同様に適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、この発明に係る硬膜方法によりレジ
ストの硬膜処理を行なうようにしたときは、エッチング
の時間が長くなってもエッチング時にレジスト膜の欠け
が生じるようなことがなく、かつ、耐エッチング性及び
金属薄板との密着性の良好なレジスト膜を形成すること
ができ、また、現像処理時間は従来通りであってレジス
ト膜の解像度は低下することがなく、このため、適正な
透孔が形成された良好なシャドウマスクが得られる。ま
た、生産性を高く維持することができ、さらに、非常に
大きなバーニング炉を必要とするといったこともなく、
第２の加熱処理工程を実施するための熱処理設備を付加
するだけで、従来の設備をそのまま使用することができ
る。そして、第２回目の加熱処理は金属薄板をコイル状
に巻き取った状態で行なわれるため、付加する熱処理設
備もコンパクト化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る水溶性フォトレジストの硬膜方
法を実施するための装置構成の１例を示し、シャドウマ
スクの製造装置のうちの現像・硬膜処理部の構成を模式
的に示す概略図である。

【図２】従来の硬膜方法における問題点を説明するため
の図であって、シャドウマスク材の部分拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

12 現像処理部 14 硬膜液供給部 16 水洗部 18 水切り部 20 第１のバーニング処理部 22 金属薄板の巻取り部 24 第２のバーニング処理部 30 伸長状態の金属薄板 32 現像槽 34 スプレイノズル 36 硬膜液槽 38 硬膜液（無水クロム酸水溶液） 40 シャワーノズル 42 水洗槽 44 スプレイノズル 46 絞りローラ 48 エアーナイフ 50 バーニングチャンバ 52 赤外線ヒータ 54 金属薄板が巻き取られたコイル 60 熱処理室 62 熱風供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 雄志 京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神 北町１番地の１ 大日本スクリーン製造株 式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に現像処理を終えた水溶性フォトレ
   ジスト膜が被着された長尺帯状の金属薄板に硬膜液を供
   給した後、金属薄板を加熱処理する水溶性フォトレジス
   トの硬膜方法において、 金属薄板の加熱処理を、 金属薄板を伸長させた状態で金属薄板に対し加熱処理を
   施す第１の加熱処理工程と、 この第１の加熱処理工程で加熱処理が施された伸長状態
   の金属薄板をコイル状に巻き取る巻取り工程と、 金属薄板をコイル状に巻き取った状態で金属薄板に対し
   加熱処理を施す第２の加熱処理工程とを経ることによっ
   て行なうことを特徴とする水溶性フォトレジストの硬膜
   方法。