JPH09137286A

JPH09137286A - シャドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JPH09137286A
Application number: JP29413895A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Fukagawa; 弘隆深川; Tomohito Tsunashima; 智史綱島; Hiroshi Shibato; 弘史柴戸
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1995-11-13
Filing date: 1995-11-13
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】剥膜工程前に開口不良の発見が行え、かつ、検
査精度が上がることで、得られるシャドウマスクに共通
欠陥等の不良を生じず、資材の無駄の無いシャドウマス
クの製造方法を提供しようとするものである。【解決手段】エッチング防止層を形成するシャドウマス
クの製造方法において、第二エッチング工程後、かつ剥
膜工程前の金属素材にウォータージェットを用い高圧水
を噴射することで、金属素材を貫通した開口部位のレジ
スト膜およびエッチング防止層の除去を行った後、金属
素材面に光照射を行い、金属素材を透過した光にて、貫
通した孔の平面形状および孔径の欠陥の有無の検査を行
い、しかる後、剥膜工程を行う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、例えば図３に示すような、フォトエッチング
法を用いた工程で造られる。すなわち、金属素材（シャ
ドウマスク材１）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、
フォトレジスト膜２を形成する。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
光未硬化のフォトレジスト膜を溶解する現像処理を行な
えば、図３（ａ）に示すように、開孔13よりシャドウマ
スク材１を露出した小孔レジスト膜2aと大孔レジスト膜
2bと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35〜52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。

【０００４】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３
（ｃ）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3aを完全に埋め尽くすエッチング防止層４を
形成する。なお、エッチング防止層４の形成面は、小孔
側であっても大孔側であっても、差し支えないが、多く
の場合、小孔側に形成される。

【０００５】続いて、図３（ｄ）に示すように、大孔側
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、大孔側の凹部3bを拡大すること
で、大孔側から小孔に貫通する開口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を剥膜除去
する剥膜工程を行い図３（ｅ）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。

【０００６】このエッチング防止層を用いた従来法で
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孔側で抑えている、ということが
できる。すなわち、小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口も可能としてい
る。

【０００７】カラー受像管等に用いるシャドウマスクに
は、径の小さいシャドウマスク材１を貫通した開口５
が、上述したフォトエッチング法により多数形成されて
いる。シャドウマスクをカラー受像管等に組み込んだ
際、各開口５は電子線を正しく蛍光面に導く役目をして
いる。そのため、シャドウマスク上に形成されるべき各
開口５の形状、特に貫通部の平面形状（以下、形状と記
す）および開口５の貫通部の開口径（以下、孔径と記
す）は、シャドウマスク製造前の設計段階において予め
設定されており、その形状および孔径はシャドウマスク
がカラー受像管等に組み込まれた際、カラー受像管等が
所望する性能を発揮できるよう設定されている。

【０００８】しかし、以下の理由等により、開口５の形
状および孔径が所望されるものとならない開口不良とな
る場合が多い。すなわち、エッチング工程において、エ
ッチング液の液温、濃度およびスプレー圧等のエッチン
グ条件の調節が微妙に異なり、エッチングで形成される
各凹部の形状および大きさが所望するものとならず、結
果として開口不良になるという理由によるものである。
次いで、シャドウマスク材１へのパターン露光の際、使
用した露光用マスクがパターン欠け、または塵の付着等
のパターン欠陥を有していた場合、各シャドウマスクの
共通の箇所で開口５の形状および孔径が欠陥となる共通
欠陥を有するシャドウマスクが多数製造される場合があ
る。また、シャドウマスク材１を搬送する手段、例えば
搬送用ローラー表面に異物が付着し、異物が搬送中のシ
ャドウマスク材１と擦れレジスト膜２に傷が付くこと
で、開口５部位が不要なエッチングを受け、共通欠陥と
なる場合等もある。

【０００９】このため、エッチング工程で形成された開
口５の形状および孔径を検査するものである。一般に、
開口５の形状および孔径の検査（以下、単に「開口の検
査」と記す）は、自動検査機６にて行われる場合が多
い。すなわち、図４の例に示すように、例えば高周波蛍
光灯等の光源７から光をシャドウマスク材１の検査部位
に照射し、シャドウマスク材１に形成された開口５を通
過した光を、シャドウマスク材１に対し光源７と反対面
側に設けた、例えば固体撮像カメラ８等で光像として受
ける。次いで、この光像を電気信号に変換後、電気信号
を例えばコンピュータ等よりなる判定手段９で受け、判
定手段９は開口５が所望される形状および孔径であるか
を検査判定するものである。

【００１０】上述した自動検査機を用いた検査の際、一
定のパターンに従って配列された複数の開口５を持つシ
ャドウマスク材１においては、比較検査法が一般的に用
いられている。すなわち、一定領域内の隣接する複数の
開口５同志の形状比較を行うことで、他の開口５と異な
る形状および孔径を持つ開口５を不良として抽出する方
法である。これをシャドウマスクとなるシャドウマスク
材の開口５が形成された全領域について行なうものであ
る。なお、検査部位を移動する場合、移動手段（図示せ
ず）により光源７と固体撮像カメラ８とを連動して別の
検査部位に移動させるか、または、枚葉のシャドウマス
ク材１であった場合、光源７と固体撮像カメラ８の位置
を固定し、シャドウマスク材１を移動手段（図示せず）
により移動させるものである。一連の検査、および移動
手段の動作は例えば判定手段９により制御されているも
のである。

【００１１】従来のシャドウマスクの製造方法において
は、エッチング防止層４およびレジスト膜２を剥がす剥
膜工程を行った後に、上述した自動検査機等を用い開口
の検査が行われるものである。すなわち、開口の検査の
際、シャドウマスク材１の開口を通過した光をもとに検
査を行うものである。このため、図３（ｄ）に示すよう
に、エッチング防止層４およびレジスト膜２があった場
合、光が開口５を通過できないか、または、光が通過し
てもエッチング防止層４およびレジスト膜２で光が散乱
し開口５の輪郭形状が不明瞭になり検査が出来ないから
である。

【００１２】また、エッチング工程後、かつ剥膜工程前
の搬送途中のシャドウマスク材１を部分的に切り取り、
ブラシ等を用い人手で前記切り取ったシャドウマスク材
１片のエッチング防止層４およびレジスト膜２を剥離し
た後、上述した自動検査機を用いる、または、人間が顕
微鏡を用い、切り取り片中の開口の検査をする、抜き取
り検査を行う場合もある。

【００１３】ちなみに、一旦開口不良となったシャドウ
マスクは、いかんともしがたく、多くの場合廃棄される
ため、資材の無駄となるものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】通常、シャドウマスク
材１は、巻き取りロールから供給された長尺帯状となっ
ており、シャドウマスクは連続して製造されている。こ
のため、剥膜工程後に上述した開口の検査を行う場合、
エッチング工程が完了してから剥膜工程が完了するまで
時間が掛かるため、上述したエッチング条件の不良等に
よる開口不良が発生していると、不良の発見および不良
要因の解消までに時間が掛かることになり、開口不良を
持つシャドウマスクが多数製造されてしまうという問題
があった。

【００１５】次いで、開口の検査の際、開口５の縁に剥
離したエッチング防止層４およびレジスト膜２の滓が付
着し、開口５を通過する光を滓が妨げ、正常な形状およ
び孔径の開口５であっても欠陥と判定される疑似エラー
が発生する等、検査精度が低くなるという問題もある。

【００１６】次いで、開口不良の発見を少しでも早める
ため、上述したエッチング工程終了後の抜き取り検査と
しても、以下の不具合が発生するものである。すなわ
ち、長尺帯状のシャドウマスク材１を切り取った部位が
強度的に弱くなり、切り取り後のシャドウマスク材１に
張力が掛かかると、切り取り部位で切断が生じ、切断し
た端部が搬送用ローラーに巻きつく等の問題が生じるも
のである。

【００１７】また、抜き取り検査の際も、開口５の縁に
剥離したエッチング防止層４およびレジスト膜２の滓が
付着し、開口５を通過する光を滓が妨げ、正常な形状お
よび孔径の開口であっても欠陥と判定される疑似エラー
が発生する等、検査精度が低くなる場合があった。さら
に、シャドウマスク材１を切り取る際に金属粉が発生
し、金属粉がシャドウマスク材１に付着し擦れること
で、シャドウマスク材１に傷を付けることもある。

【００１８】本発明は、以上のような問題に鑑みなされ
たものであり、早期に開口不良の発見が行え、かつ、検
査精度が上がることで、得られるシャドウマスクに共通
欠陥等の不良を生じず、資材の無駄の無いシャドウマス
クの製造方法を提供しようとするものである。

【００１９】

【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
素材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
た凹部を有するもう一方の面に樹脂を塗布してこの凹部
内部に樹脂を充填、硬化しエッチング防止層を形成する
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もう一方
の面に形成された凹部に通じる凹孔を形成し、金属素材
を貫通した開口を得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剥膜除去する剥膜工程とを
少なくとも行うことで得られるシャドウマスクの製造方
法において、前記第二エッチング工程後、かつ剥膜工程
前の金属素材にウォータージェットを用い高圧水を噴射
することで、前記開口部位のレジスト膜およびエッチン
グ防止層の除去を行った後、金属素材面に光照射を行
い、金属素材を透過した光にて、前記開口の平面形状お
よび開口径が所望されるものであるか否かの検査を行
い、しかる後、剥膜工程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で上記の課題を解決
したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に説明図を用い、本発明の実
施の形態につき説明を行う。図１において、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帯状の金属
素材であって、前述した（従来の技術）の項に記した工
程等に従い第二エッチングチャンバー10にて、図３
（ｄ）に示すように、シャドウマスク材１を貫通した開
口５が形成されるものである。なお、本実施例では、シ
ャドウマスク材１は上面を小孔レジスト膜2a側、下面を
大孔レジスト膜2b側としており、紙面左から右に搬送用
ローラーにて搬送されている。

【００２１】ここで、本発明においては、図１に示すよ
うに、スプレーノズル11より高圧水を噴射するウォータ
ージェットにて、第二エッチングチャンバー10を出たシ
ャドウマスク材１に高圧水を噴射し、シャドウマスク材
１の開口５部領域のレジスト膜２およびエッチング防止
層４の除去を行う。次いで、遠赤外線ヒーター等よりな
る乾燥装置14にてシャドウマスク材１の乾燥を行った
後、自動検査機６にて開口の検査を行うものである。な
お、スプレーノズル11の配列は、高圧水がシャドウマス
ク材１の開口５が形成された領域に噴射され各開口５部
領域のレジスト膜２およびエッチング防止層４の除去が
行えるよう、例えばシャドウマスク材１の搬送方向と直
角方向に複数個スプレーノズル11を配列するものであ
る。また、本実施例では、レジスト膜２およびエッチン
グ防止層４の除去を完全に行うため、シャドウマスク材
１の搬送方向と直角方向に複数個設けたスプレーノズル
11はシャドウマスク材１の両面に配している。

【００２２】すなわち、図２（ａ）に示すように、第二
エッチングの終了したシャドウマスク材１の開口５部は
エッチング防止層４で覆われており、レジスト膜２は、
エッチング時のサイドエッチングにより庇状となってい
る。次いで、ウォータージェットにてシャドウマスク材
１に高圧水を噴射することにより、図２（ｂ）に示すよ
うに、開口５部領域を覆うエッチング防止層４および庇
状となったレジスト膜２が吹き飛ばされ、開口５は露出
することとなる。なお、この時の高圧水の圧力は、 100
〜 300Kg／cm²程度が望ましいことを、本発明者らは経
験的に得ているものである。但し、レジスト膜２および
エッチング防止層４の材質、膜厚、開口５の孔径、およ
びスプレーノズル11からシャドウマスク材１までの距離
等の製造条件により、上述したエッチング防止層４およ
びレジスト膜２の除去に必要な高圧水の圧力は変わるた
め、製造条件毎に適宜高圧水の圧力を設定することが望
ましいといえる。

【００２３】これにより、シャドウマスク材１に光を照
射しても、光は妨げを受けず開口５を通過することにな
り、前述した（従来の技術）の項で記した従来の自動検
査機による検査が可能となる。すなわち、図２（ｃ）に
示すように、シャドウマスク材１のエッチング防止層４
および庇状となったレジスト膜２が高圧水により除去さ
れた検査部位に、例えば高周波蛍光灯等の光源７から光
を照射し、シャドウマスク材１の開口５を通過した光
を、シャドウマスク材１に対し光源７と反対面側に設け
た、例えば固体撮像カメラ８等で光像として受ける。次
いで、この光像を電気信号に変換後、電気信号を例えば
コンピュータ等の判定手段９で受け、判定手段９は開口
５が所望される形状および孔径であるかを、前述した比
較検査法等により検査判定するものである。

【００２４】次いで、検査の結果、開口５の形状および
孔径が所望されるものであった場合、シャドウマスク材
１はそのまま搬送され、剥膜チャンバー12にて、残った
レジスト膜２およびエッチング防止層４の剥膜除去が行
われた後、従来通り、不要部の断裁等を行いシャドウマ
スクとするものである。また、検査により開口５の不良
が発見された場合、例えばシャドウマスクの製造ライン
を一旦停止した上で、第二エッチング工程以前の開口を
不良とした原因を取り除くものである。

【００２５】例えば、開口の不良がエッチング条件の調
整不良、すなわち第一エッチング工程または第二エッチ
ング工程の少なくとも一方のエッチング液の液温、濃度
およびスプレー圧等の調整不良を原因とした場合、各エ
ッチング条件を所望する開口５が得られる条件に調整を
行うものである。また、パターン露光の際に使用した露
光用マスクのパターン欠陥または、搬送用ローラーの異
物付着等が原因であった場合、露光用マスク、搬送用ロ
ーラーの清掃または、新しいものとの交換を行うもので
ある。

【００２６】次いで、開口を不良とした原因を取り除い
た後、シャドウマスクの製造ラインを再稼働しシャドウ
マスクの製造を行うものである。また必要により、開口
を不良とした原因を取り除いた新しい条件にて第二エッ
チングまで終了したシャドウマスク材１に、上記の工程
を繰り返して行うものである。

【００２７】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、上述した本発明で行う検査は、常時行っても、また
は、一定の時間を置き適宜行うことであっても構わず、
製造条件等により検査を行う時期を適宜設定することが
望ましいといえる。

【００２８】

【実施例】本発明の実施例を、以下に記す。＜実施例＞シャドウマスク材１として、巻取りロールか
ら供給された長尺帯状の金属素材であって、板厚0.13mm
の低膨張性のアンバー材を用いた。次いで、前述した
（従来の技術）の項で説明した工程に従い、図１に示す
第二エッチングチャンバー10にて、図３（ｄ）に示すよ
うに、シャドウマスク材１を貫通した開口５を形成し
た。なお、紙面左から右に搬送されるシャドウマスク材
１は、上面を小孔レジスト膜2a側、下面を大孔レジスト
膜2b側とした。

【００２９】ここで、上述した図１に示すように、本発
明により、第二エッチングチャンバー10を出たシャドウ
マスク材１にスギノ・マシン（株）製商品名「ジェット
クリーナーＪＰＤＭ−６６０６４」を用い、シャドウ
マスク材１の搬送方向と直角方向に複数個配列したスプ
レーノズル11より高圧水を、シャドウマスク材１の両面
より噴射し、図２（ｂ）に示すように、開口５部領域の
レジスト膜２およびエッチング防止層４の除去を行っ
た。なお、この時の水圧は、 300Kg／cm²とし、また、
スプレーノズル11とシャドウマスク材１との距離は12cm
とした。

【００３０】次いで、図２（ｃ）に示すように、ニレコ
（株）製商品名「インライン２ｎｄエッチング孔径測定
装置」にて、開口の検査を行った。次いで、剥膜チャン
バー12にて、残ったレジスト膜２およびエッチング防止
層４の剥膜除去を行った後、不要部の断裁等を行いシャ
ドウマスクを得た。

【００３１】

【発明の効果】従来のシャドウマスクの製造方法では、
エッチング条件の調整不良、露光用マスクのパターン欠
陥等を原因とする開口の不良は、剥膜工程後、もしく
は、第二エッチング後のシャドウマスク材からの抜き取
りによる検査でなければ発見できなかった。このため、
剥膜工程後に開口の不良が発見されても、その時点です
でに不良を有する多数のシャドウマスクが第二エッチン
グまで終了していることになり、資材の損失となってい
た。また、第二エッチング後の抜き取り検査とした場合
も、シャドウマスク材の切断等の事故が生じやすく、か
つ、レジスト膜およびエッチング防止層の滓による検査
精度の低下等の問題があった。

【００３２】しかし、本発明のシャドウマスクの製造方
法によれば、第二エッチング終了後に開口の検査が行
え、もし不良が発見されれば即座に不良原因を取り除く
処置を行うことが可能になり、共通欠陥の発生を最小限
に抑えられ、従来のような資材の損失を防ぐことができ
る。また、従来の抜き取り検査では、部分的にシャドウ
マスク材より検査部位を切り取っていたため、検査の結
果不良が無くても、検査部位を切り取られたシャドウマ
スクは使い物にならず廃棄するしかなかった。しかし、
本発明によれば、検査の結果不良が無い場合、そのまま
剥膜工程に流れシャドウマスクとすることができるた
め、資材の損失をさらに防ぐことができるという優れた
効果が得られる。

【００３３】さらに、ウォータージェットにてレジスト
膜およびエッチング防止層を吹き飛ばすため、開口５部
には滓が残らず、疑似エラーの発生が無くなり検査精度
が向上し、また、シャドウマスク材からの切り取りを必
要としないため、上述した切断の問題も発生しない等、
本発明は品質の良いシャドウマスクを得る上で実用上優
れているといえる。

【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】（ａ）〜（ｃ）は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工程順に示す断面説明図。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は従来の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】自動検査機の構成例を示す説明図。

【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開口６自動検査機７光源８固体撮像カメラ９判定手段 10 第二エッチングチャンバー 11 スプレーノズル 12 剥膜チャンバー 13 開孔 14 乾燥装置

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
ドウマスク金属素材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もう一方の面に樹脂を塗
布してこの凹部内部に樹脂を充填、硬化しエッチング防
止層を形成する工程と、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
ら前記もう一方の面に形成された凹部に通じる凹孔を形
成し、金属素材を貫通した開口を得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剥膜除去す
る剥膜工程とを少なくとも行うことで得られるシャドウ
マスクの製造方法において、前記第二エッチング工程
後、かつ剥膜工程前の金属素材にウォータージェットを
用い高圧水を噴射することで、前記開口部位のレジスト
膜およびエッチング防止層の除去を行った後、金属素材
面に光照射を行い、金属素材を透過した光にて、前記開
口の平面形状および開口径が所望されるものであるか否
かの検査を行い、しかる後、剥膜工程を行うことを特徴
とするシャドウマスクの製造方法。