CN1031813C - 荫罩的制造方法 - Google Patents

Abstract

对逐个单面蚀刻金属基片的改良的荫罩制造方法，在蚀刻一面后，利用含有丙烯酸树脂、酪朊和均化剂的抗蚀剂组成的混合物在已形成的缝隙上形成抗蚀层，接着，蚀刻另一面，形成开口，然后除去抗蚀层，使两个开口连通。

Description

荫罩的制造方法

本发明涉及用于彩色显像管的荫罩的制造方法，尤其涉及通过两步蚀刻来形成电子束所穿过的缝隙的荫罩制造方法。

彩色阴极射线管通常采用的荫罩带有大量缝隙。这些荫罩使电子枪发出的分别对应于红色、绿色和蓝色的三束电子束穿过缝隙，射到对应的荧光物质上。

本发明的荫罩通常设置于下述彩色显像管中。

如图1所示，该荫罩型彩色显像管具有由面板1和与面板1接合成一个整体的漏斗状物2所构成的管壳。在面板1的内表面上形成由三色荧光层构成的荧光屏3。在该荧光屏3内侧配置荫罩4，面向荧光屏。

荫罩4由形状近似于面板1内表面形状的荫罩主体9、焊接在该荫罩主体9的周边上的荫罩架10构成。荫罩4具有这样的构造，它区别开从配置在漏斗状物2的颈部5中的电子枪6发出的三个电子束7B、7G、7R，使其射到三色荧光层上。为此，在荫罩主体9上以预定的配置形成大量让电子束通过的缝隙。此外，如图2所示，为了减少因碰撞缝隙内壁而反射到荧光屏方向的电子束，荫罩主体9的缝隙11构成这样的形状，在面对荧光屏一侧形成大的开口12，相反一侧形成小的开口13，而两个开口12与13相互连通。

例如，通常在由厚度为0.13mm的薄的低碳钢板等做成的荫罩基片上，利用光刻技术形成缝隙，待变成平整的荫罩之后，通过冲压成形制造出荫罩4的荫罩主体9。

在荫罩4上，通常如下述那样形成缝隙。首先，在上述荫罩材料的两面形成感光膜。在这两面感光膜上分别密切附着一对负底版，底版上形成有预定形状及尺寸的缝隙的图案，然后曝光。此后，固化各负底版的图案，并显像，形成由与各负底版的图案相对应的图案构成的抗蚀剂膜。与具有图2所示截面的大开口12及小开口13相对应，在荫罩基板的一面形成有大开口图案的腐蚀掩膜，在另一面形成具有小开口图案的腐蚀掩膜，然后，在两个面上同时腐蚀形成有腐蚀掩膜的荫罩坯料，形成缝隙。

近年来，彩色显像管正在向高清晰化发展。与此相配合，也要求荫罩缝隙直径小。与通常的荫罩制造方法相对应，作为用于制造高清晰彩色显像管中缝隙直径小的荫罩的方法，例如特愿昭58—176378号中所述的所谓两步蚀刻法。该方法与上述荫罩的制造方法相同，在荫罩基板的两个面上形成感光膜抗蚀剂，在这两面的感光膜上分别密切附着负底版，曝光并显像，形成具有与负底版的图案相对应的图案的腐蚀掩膜。然后，作为前一蚀刻步骤，首先在荫罩基板的已形成具有大开口图案的腐蚀掩膜的一个表面贴上保护膜。接着，蚀刻形成有小开口图案的腐蚀掩膜的另一表面，形成小的开口。此后，将构成具有小开口图案的腐蚀掩膜的抗蚀剂剥离，在另一面涂上以环氧树脂、酪朊和均化剂为主要成分的抗蚀剂，形成抗蚀层。再剥除贴在大开口图案上的保护膜。然后，作为后一步蚀刻，蚀刻形成有大开口图案的表面，使其与小开口连通，藉此形成缝隙。

采用这种两步蚀刻法，缝隙直径由于蚀刻液通过所形成的缝隙内部而迅速扩大的情况少，因此，与通常的蚀刻方法所得的缝隙相比，即使缝隙直径设计得小，也能得到高精度的缝隙。

如上所述，在两步蚀刻中，在蚀刻形成于荫罩基板上的大开口图案时，有必要首先保护形成有小开口的另一表面，使之不被蚀刻。尤其在后一步蚀刻时，作为保护另一表面的抗蚀层，采用了以环氧树脂、酪朊和均化剂为主要成分的抗蚀剂。但是，存在的问题是在缝隙形成后，抗蚀剂难以剥落，以及所形成的缝隙会被堵塞。

在剥离抗蚀层时，通常采用苛性碱溶液。但是，抗蚀层不溶于苛性碱溶液，因此难以剥落，并且，已剥落的抗蚀层漂浮在溶液中、付着于荫罩上，使已形成的缝隙易于堵塞。

本发明对用两步蚀刻的荫罩制造方法作了改良，其目的在于提供一种在不降低抗蚀层耐蚀性的情况下使所采用的抗蚀层易于剥落，防止缝隙被堵塞的荫罩制造方法。

用本发明方法所形成的荫罩具有第1和第2主面，并且带有多个缝隙，这些缝隙在第1主面上的开口与在第2主面上的开口尺寸不同，该方法包括：

(i)在上述金属基板的第1及第2主面上分别形成感光层的工序；

(ii)在上述第1及第2主面的感光层上，分别进行曝光、显像，藉此在第1主面上形成有第1开口图案的蚀刻掩膜，在第2主面上形成具有其尺寸与第1开口不同的第2开口图案的蚀刻掩膜的工序；

(iii)蚀刻上述第1主面，形成第1开口的工序；

(iv)在去除上述第1蚀刻掩膜之后，在第1主面上，利用含有丙烯酸树脂、酪朊和均化剂的抗蚀剂配方形成抗蚀层的工序；

(v)蚀刻第2主平面，形成尺寸与第1开口不同的第2开口的工序；以及

(vi)去除上述抗蚀层，从而形成由相互连通的第1及第2开口构成的缝隙的工序。

由上述六道工序所提供的本发明的荫罩制造方法中，抗蚀剂采用以丙烯酸树脂、酪朊和均化剂为主要成分的配方。涂敷该抗蚀剂而得到的抗蚀层不仅具有充分的抗蚀性，还可溶于苛性碱溶液。因此，抗蚀层的去除工序易行，并且，不会发生像用已往的方法得到的荫罩那样，去除抗蚀层后残渣堵塞缝隙的麻烦。

图1为适用本发明荫罩的彩色阴极射线管结构示意图。

图2所示为本发明的荫罩的缝隙一个实施例的剖示图。

图3A至3H所示为在荫罩上形成缝隙的各个工序的剖示图。

图4所示为荫罩制造中采用的蚀刻装置简示图。

本发明的荫罩制造方法改进了采用两步蚀刻的电子束所通过缝隙的蚀刻工艺。

首先，该两步蚀刻法在荫罩坯料的两个表面上形成由具有与荫罩缝隙相对应的图案的抗蚀剂构成的蚀刻掩膜，蚀刻该坯料的一面，在该表面上形成第1开口。剥离该表面上的蚀刻掩膜，在剥去蚀刻掩膜的面以及所形成的第1开口中涂敷抗蚀剂而形成抗蚀层。接着，蚀刻另一面上荫罩基片，暴露出在第1开口中形成的抗蚀层。然后除去抗蚀层，第1开口与第2开口便相互连通。

在本发明中，所用抗蚀剂主要成分配方是丙烯酸树脂、酪朊和均化剂。

下面，参照附图，说明本发明的荫罩制造方法较好的实施例。

图3A至3H是顺序显示在荫罩基片上开出缝隙的步骤的剖示图。

如图3A所示，备好表面平整、厚度为O.13mm左右的条状镀铝低碳钢板，作为荫罩坯料20。将该荫罩坯料20脱脂洗净，然后在其两面涂敷以乳酪蛋白酸碱溶液(是将酪蛋白用酸固化后，使之溶于碱性水溶液中做成的)和重铬酸铵为主要成分的感光剂，并干燥，从而形成厚约5μm的感光膜21。

接着如图3B所示，在该两表面的感光膜21上分别镀上预定的图案。该图案对应于可形成所要制造的荫罩缝隙在各个面上的开口的区域，即对应于能够形成图2所示的大开口12及小开口13的区域。为了得到固定这种区域的位置的图案，使用一对形成有大小不同的图案的负底版22a、22b。该图案设计可比实际开口的直径适当地小一些。这是因为考虑到了在蚀刻步骤中，蚀刻液会侵蚀感光膜之下的部位，这样，实际得到的开口比图案的直径大。将这些负底片22a、22b分别密切附着于感光膜，并曝光，在荫罩坯料两面的感光膜上印出一对负底版22a、22b的图案。接着如图3c所示，使印上该图案的感光膜显像，除去未感光部分，就形成了与一对负底版的图案相对应的图案所构成的抗蚀膜23a、23b。该抗蚀膜23a、23b的图案以缝隙形成部分作为暴露部分24a、24b，荫罩坯料20一个面的抗蚀膜23a的暴露部分24a比另一面的抗蚀膜23b的暴露部分24b暴露出更大面积的荫罩坯料表面。接着，在必要时，为了提高上述抗蚀膜23a、23b的耐蚀性，在大约150℃的环境中烤板大约两分钟。

然后如图3D所示，在上述荫罩坯料20具有大直径图案的抗蚀膜23a上贴一层聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯树脂之类的保护膜26。之后，将形成有抗蚀膜23b的一面向下，在该面上喷洒以氯化铁为主要成分的蚀刻液，在抗蚀膜23b的暴露部分24b上形成小开口27(前一步蚀刻)。此后，如图3E所示，用水冲洗上述形成小开口27的一面，再喷洒浓度为15重量％、温度为60℃的苛性碱溶液，除去该面上的抗蚀膜，用水冲洗干燥一次。

接着如图3F所示，将上述除去抗蚀膜的一面向上，用涂胶辊在该面上涂敷丙烯酸树脂、酪朊和作为均化剂的阿迪托鲁(additol)为主要成分的抗蚀剂。然后，剥去贴在一个面上的保护膜，干燥所涂敷的抗蚀剂，形成抗蚀层29′。从涂敷抗蚀剂的工序到干燥工序，基片基本上保持水平。将抗蚀剂填入小开口中以完成该抗蚀层29的涂敷。另外，作为上述抗蚀剂的涂敷方法，除了用滚涂法涂敷之外，也可以用喷涂、浸渍、棒涂等方法。

下面，如图3G所示，将一个面朝下，在该面上喷洒以氯化铁为主要成分的蚀刻液，在抗蚀膜23a的暴露部分24a上形成与上述小形27连通的大开30(后一步蚀刻)。在水洗之后，喷洒苛性碱溶液，溶解并剥离形成有大开30的表面上的抗蚀膜23a以及形成于另一表面上的抗蚀层29，再用水洗。这样，如图3H所示，得到了已形成缝隙31的平坦荫罩，缝隙31由形成于荫罩坯料20一个表面的大开30及形成于另一面的小开27构成。

此后，将该平坦荫罩冲压成预定的形状，将成形后的荫罩主体焊接在用其它方法做出的荫罩架上，从而制造出装入彩色显像管中的荫罩。

图4所示为利用上述方法在荫罩坯料上形成缝隙的蚀刻装置。该蚀刻装置具有输送结构(图中未示出)，该输送构造使两面形成有抗蚀膜23a、23b并卷成环的长条状荫罩坯料20移动之后，再将其卷起来。沿着该荫罩坯料20的移动路线设置多个室34a～34h。另外，沿着该荫罩坯料20的运行路线还配置有保护膜供给机构35，提供保护膜26，贴在形成于荫罩坯料20一个表面(下文称为第2面)上的抗蚀膜23a之上，在后一步蚀刻之前，将该保护膜26剥下卷绕起来。

首先，将形成有抗蚀膜23b的一面(下文称为第1面)向下，连续地输送卷成环状的荫罩坯料20。先在荫罩坯料20形成有抗蚀膜23a的第2面上用保护膜供给装置贴上保护膜26。然后，将坯料输送到位于下部的第1室34a。从设置在第1室34a下部的多个喷嘴37喷出蚀刻液，进行蚀刻，从而在荫罩坯料向下的第1面上形成小开口。接着，荫罩坯料20输送到邻接第1室34a的第2室34b，从设置在第2室34b中上、下部位的多个喷嘴38喷出水，进行清洗。荫罩坯料20再输送到第3室34c，从设置在第3室34c下部的多个喷嘴喷出苛性碱溶液，例如氢氧化钠的水溶液，去掉上述第1面上形成的抗蚀膜23b，然后输送到第4室。进而，从设置在第4室34d内上、下部位的多个喷嘴40喷洒水，进行水洗，再用图中未示出的加热器稍加干燥。

然后，通过输送滚筒41、42反转，将去掉上述抗蚀膜的一面向上，用设置在第5室34e中的涂胶辊43涂敷以丙烯酸树脂、酪朊和均化剂为主要成分的抗蚀剂。在涂敷抗蚀剂之后，剥去贴在第2面上的保护膜26。从前一步蚀刻结束到后一步蚀刻开始之前的时间里，在任一时候剥除保护膜26都没关系。但是，如将保护膜贴至抗蚀剂涂敷结束为止，当在第1面上涂敷抗蚀剂时，就能保护第2面不沾上涂敷液体。在剥除保护膜26之后，用设置在第6室34f中的加热器44干燥所形成的抗蚀剂，便形成抗蚀层。

接着，由位于相邻第6室34f的第7室34g中下部的多个喷嘴45喷出蚀刻液，进行蚀刻，在下表面形成大开口。然后，从设置在第8室34h上、下部位的多个喷嘴46喷出与第3室相同的苛性碱溶液，溶解并除去一个表面的抗蚀膜以及另一表面上形成的抗蚀层。在此之后，用图中未示出的加热器干燥所得到的荫罩坯料20。

这里所使用的抗蚀剂由下列成分组成。

抗蚀剂

均化剂   0.13％ Additol XW395

           (赫斯特日本公司制造)

丙烯酸树脂是可选自丙烯酸酯聚合物、甲基丙烯酸酯聚合物以及它们的共聚物。作为这类丙烯酸树脂，例如可采用聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸正丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙基丙烯酸酯以及聚丁基丙烯酸酯等。

酪朊是牛奶中含量约3％的磷蛋白质，在牛奶中通常和钙形成复合物，以胶体粒子的形式存在。另外，酪朊不是单一的蛋白质，而由α一酪朊、β一酪朊、γ—酪朊三种构成的复合蛋白质。此处可以使用利用酪朊与重铬酸铵的光反应的光刻胶。作为这类光刻胶，可以例举如FR—15、FR—16、FR—17(富土药品工业公司制造)、MR—SG、MR—SGM及MR—SLG(诸星墨水公司制造)等品种。

均化剂是为了改善涂膜表面而加的用于涂敷液的添加物。例如，Additol XW395是由50重量％的丙烯酸酯和50重量％的丁醇、乙基乙二醇以及水的混合溶液构成的。通过加入该均化剂，能够防止因为涂膜缺损、异物存在而发生的湿润不均匀，得到均匀的涂膜。

另外，最好在抗蚀剂中含有4.0～7.0重量％的丙烯酸树脂。如果不满4.0重量％，则会使掩模材料的付着力及耐蚀特性低劣，如果超过7.0重量％，则在蚀刻之后的剥落工序中存在着抗蚀剂难以全剥落的倾向。

在抗蚀剂中，最好含有4.4～5.4重量％的酪朊，如果不到4.4重量％，则在蚀刻之后的剥离工序中抗蚀剂就难以全剥离。若超过5.4重量％，则会造成掩模材料的付着力及耐蚀特性趋于低劣。

抗蚀剂中最好含有0.08～0.18重量％的均化剂，若不满0.08％，则不能防止因涂膜缺陷及异物存在而发生的湿润不匀情况，如超过0.18重量％，则有抗蚀剂流动性反而降低、均化特性劣化的倾向。

本发明中采用的抗蚀层可溶于苛性碱溶液，因而能够容易地从荫罩基材上剥除。以往制造荫罩时使用的抗蚀层不溶于苛性碱溶液，因而除去后的抗蚀层漂游在苛性碱溶液中，付着于平坦的荫罩上，使缝隙发生堵塞。而采用本发明中所用的抗蚀层则不会发生这种情况。因此，能够完善制造保持高品质的荫罩。

上述本发明的方法对先形成小开口、然后形成大开口的情况作了说明，也可适用于先形成大开口、而后形成小开口的情况。

Claims (16)

1.一种荫罩制造方法，用于形成荫罩，荫罩具备第1主面和第2主面及多个缝隙，这些缝隙在第1主面上的开口尺寸不同于在第2主面上的开口尺寸，其特征在于，该方法包括下列工序：

(i)在金属基片的第1及第2主面上分别形成感光层；

(ii)在上述第1及第2主面的感光层上，分别进行曝光、显像，从而在第1主面上形成具有第1开口图案的蚀刻掩膜，在第2主面上形成具有与第1开口图案尺寸不同的第2开口图案的蚀刻掩膜；

(iii)蚀刻上述第1主面，形成第1开口；

(iv)在除去上述第1蚀刻掩膜之后，在第1主面上用含有丙烯酸树脂、酪朊和均化剂的抗蚀剂成分形成抗蚀层；

(v)蚀刻上述第2主面，形成尺寸与第1开口不同的第2开口；

(vi)去除上述抗蚀层，形成由相互连通的第1及第2开口构成的缝隙。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，抗蚀剂成分中含有4.0—7.0重量百分比的上述丙烯酸树脂。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，抗蚀剂成分中含有4.4—5.4重量百分比的酪朊。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，抗蚀剂组成物含有0.08—0.18重量百分比的均化剂。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，上述第1开口比上述第2开口直径大。

6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，上述第1开口比上述第2开口直径小。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，可从滚涂法、喷涂法、浸渍法及棒涂法几种方法中至少选出一种方法涂敷上述抗蚀剂成分。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，将金属基片实际上边保持水平边涂敷、干燥上述抗蚀剂。

9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，上述形成第1开口的工序(iii)中，将上述第1主面向下，朝上方喷射蚀刻液，从而进行蚀刻。

10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，上述形成抗蚀层的工序(iv)是将金属基片反转后进行的。

11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在上述形成第2开口的工序(v)中，将上述第2主面向下，朝上方喷射蚀刻液，从而进行蚀刻。

12，如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，它还包括在具有已暴露出的上述第2区域的第2主面上设置保护膜的工序。

13.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，它还包括在使用上述抗蚀剂成分之后除去上述保护膜的工序。

14.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，它还包括在形成上述第1开口之后除去上述保护膜的工序。

15.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，上述保护膜是从由聚乙烯、聚丙烯及聚氯乙烯几种树脂化合物中选出的一种树脂膜。

16.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，上述抗蚀层的去除工序可自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠及硅酸钠一类碱性物质中至少选用一种苛性碱溶液而进行。

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