DE2734842C3

DE2734842C3 - Verfahren zur Feststellung des Durchbrechens von Öffnungen beim Ätzen

Info

Publication number: DE2734842C3
Application number: DE19772734842
Authority: DE
Inventors: James Mount; James Gunard Ottos
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1977-08-02
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS5440450B2; FR2360686A1; IT1077420B; JPS5318441A; DE2734842A1; DE2734842B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen von öffnungen in ein magnetisch permeables Metallblech und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren der Steuerung und Kontrolle eines solchen Ätzprozesses.

Bei einem Verfahren zum Ätzen von Löchern in ein Metallblech, wie eine Lochmaskenelektrode für eine Kathodenstrahlröhre, ist es allgemein üblich, das endgültige Ausmaß der Ätzung entweder durch Überwachung der Ätzzeit oder der Stelle im Ätzgut, wo die Ätzung durchbricht oder ein Herausbrechen auftritt, zu beobachten. Wenn dieses Herausbrechen zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an einer bestimmten Stelle erfolgt und alle Einflußgrößen konstant gehalten werden, dann läßt sich eine gewünschte Öffnungsgröße erreichen. Tritt ein solches Herausbrechen jedoch vor oder nach dem vorbestimmten Punkt ein, dann wird das Metallblech entweder über- oder unterätzt. Um das Ausbrechen wieder auf den gewünschten Punkt zu bringen, muß einer der die Ätzgeschwindigkeit beeinflussenden Faktoren verändert werden. Bisher hat man den Ausbrechpunkt entweder visuell oder mit einem Photodetektor überwacht, indem man beobachtet hat, wann Licht durch die neu gebildeten öffnungen hindurchtritt (z.B. GB-PS 12 63 648). Ein großer Nachteil dieses Verfahrens ist allerdings, daß der Lichtdurchtritt durch über das Metallblech fließendes Ätzmittel stark beeinflußt werden kann. Man kann zwar Verbesserungen bei dieser Ermittlung erreichen, indem man den Photodetektor sehr dicht an das Metallblech in der Ätzlösung heranbringt, jedoch ist dies insofern ungünstig, falls die normalerweise verwendeten Ätzmittel genügend aggresiv sind, um auch Glas oder jedes andere bekannte lichtdurchlässige Material zu ätzen. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer anderen Methode der Überwachung eines Lochdurchbrechens, welche nicht durch das Ätzmittel beeinträchtigt wird. Gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zur Ätzung von Löchern in ein bewegtes magnetisch permeables Metallblech die folgenden Schritte auf: Abfühlen eines durch das Blech hindurchdringenden Magnetfeldes beim öffnen der Löcher und Beeinflussung des Ätzungsgrades in Abhängigkeit von dem abgefühlten magnetischen Feld.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Aufbringen eines Photoresistmaterials auf ein Metallblech;

F i g. 2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung "> einer Vorrichtung zur Belichtung des Photoresistmaterials auf dem Metallblech;

F i g. 3 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Ätzen von Teilen eines Metallbleches und

Fig.4 ein senkrechter Teilschnitt zur Veranschaulichung eines Magneten, der gegenüber einem Magnetfühler an einer Ätzstation angeordnet ist

Die Fig. 1, 2 und 3 veranschaulichen verschiedene Stadien bei der Herstellung einer Lochmaske, wie sie für eine Kathodenstrahlröhre verwendet wird. Obgleich die Erfindung mit Bezug auf die Ausbildung derartiger Masken beschrieben ist, versteht es sich, daß sie auch für die Herstellung irgendwelcher anderer magnetisch permeabler Metallgegenstände geeignet ist

In F i g. 1 ist als erster Schritt die Beschichtung eines dünnen Metallbleches 10 mit einer photoempfindlichen Emulsion 12 dargestellt Das Metallblech 10 wird von einer Vorratsrolle 14 durch ein Bad der Emulsion 12 gezogen, welche von einem Behälter 16 ausfließt.

²' Danach bewegt sich das Blech 10 durch einen Trockner 18, welcher die Emulsion trocknet, und das Band wird zu einer zweiten Rolle 20 aufgewickelt.

Als nächstes wird die Rolle 20 mit dem beschichteten Metallblech 10 zu einer anderen Station überführt, wo sie zwischen zwei photographischen Belichtungsmasken 22 und 24 hindurchgeführt und mittels einer nicht dargestellten geeigneten Lichtquelle durch die Belichtungsmasken belichtet wird, jede Belichtungsmaske enthält ein Punktmuster entsprechend der gewünschten

^r> Lage der öffnungen in der Lochmaske. Die Größe der Punkte kann in einer Belichtungsmaske größer als in dem anderen sein, so daß die resultierenden öffnungen konische Ränder haben. Nach der Belichtung wird das Blech zu einer anderen Rolle 26 aufgewickelt.

Ein dritter Herstellungsschritt besteht im Ätzen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt Die Rolle 26 des belichteten Metallbleches K) wird wiederum zu einer anderen Station überführt, und das Metallblech 10 wird durch ein Ätzbad 28

⁴⁾ geführt, welches aus einem Behälter 30 fließt. Das Ätzmittel 28 kann bekannterweise entweder die belichteten oder auch die unbelichteten Fiächenbereiche der Emulsion auf dem Blech 10 wegätzen. Nach dem Ätzschritt wird das Blech 10 mit Wasser oder einer

^r>" anderen geeigneten Flüssigkeit 32, die aus einem Behälter 34 fließt, gespült. Anschließend durchläuft das Blech 10 einen Trockner 36, und die einzelnen geätzten Masken werden entfernt.

Wie bereits erwähnt, gibt es beim Ätzen des Bleches

^Ys 10 einen Punkt, den sogenannten Durchbruchspunkt, wo die Löcher gerade beginnen durchzubrechen. Dieser Durchbruchspunkt kann entweder zeitlich oder örtlich definiert sein, nachfolgend wird von der letzteren Definition Gebrauch gemacht. Wenn andere Faktoren

^hl) konstant gehalten werden, ist dieser Durchbruchspunkt reproduzierbar. Gemäß F i g. 3 wird ein Magnetmeßelement 40 neben dem Blech 10 an dem zu beobachtenden Durchbruchspunkt im Ätzbad 28 angeordnet. Das Meßelement 40 ist in einem nichtmagnetischen Rohr 41

'" aus einem geeigneten Material eingeschlossen, welches <in dem jeweils benutzten Ätzmittel 28 nicht angegriffen wird. Das Meßelement 40 ist an ein

Gauß-Meter 42 angeschlossen, welches Änderungen des

magnetischen Feldes anzeigt, die von dem Meßelement 40 festgestellt worden sind. Der mit dem Gauß-Meter42 ermittelte Ablesewert des magnetischen Feldes kann entweder als Information für eine von Hand erfolgende Einregelung verschiedener Herstellungsparameter benutzt werden, oder er kann in eine Regelschleife eingeführt werden, welche solche Ptiameter automatisch regelt.

Es gibt eine Menge Einfiußgrößen, welche letztlich die Größe und Form der Maskenlöcher bestimmt. Beispielsweise beeinflussen im ersten, in F i g. 1 dargestellten Verfahrensschritt die Flußgeschwindigkek und Konzentration der Emulsion 12 und die Geschwindigkeit des Bleches 10 die Dicke des Emulsionsüberzuges, der seinerseits gewisse Auswirkungen auf die Lochgrö- is ße hat. Beim zweiten Schritt, dem Belichtungsschritt, kann letztlich die Lochgröße beeinflußt werden durch die Belichtungszeit, die Qualität der Master und die Genauigkeit von deren Lageanordnung- Schließlich kann beim Ätzschritt die Lochgröße durch Veränderung der Geschwindigkeit des Bleches 10, der Ätzmittelflußrate, der Ätzmittelkonzentration und der vom Ätzmittel überspülten Fläche sowie von der Ätzmitteltemperatur beeinflußt werden. Bei der Austührungsform gemäß F i g. 3 ist das Gauß-Meter 42 mit einem Aufzeichnungsgerät 44 verbunden, dessen Ausgangsleitungen 46 mit einem Regelsystem zur Regelung einer oder mehrerer der Ätzvariablen verbunden sein können.

Das vom Meßgerät 40 abgefühlte; Magnetfeld kann das magnetische Erdfeld sein. Es kann jedoch auch zur Erzeugung eines stärkeren Feldes ein Magnet 50 benutzt werden, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Magnet 50 auf einer Seite des Metallbleches gegenüber dem Meßelement 40 angeordnet, so daß dieses sich innerhalb des Magnetfeldes des Magneten 50 befindet, wenn Löcher im Blech 10 sich öffnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Feststellung des Durchbrechens von öffnungen bei ihrem Ätzen in einem sich bewegenden, magnetisch permeablen Metallblech, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Magnetmeßelementes (40), welches neben dem Blech (10) innerhalb eines Ätzbades (28) angeordnet wird, ein magnetisches Feld gemessen wird, das durch die sich öffnenden Löcher im Blech hindurchdringt, und daß der Grad der Ätzung in Abhängigkeit von dem ermittelten Magnetfeld gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Ätzung durch Beeinflussung der Ätzzeit gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Ätzung durch Veränderung der Konzentration des über das Blech fließenden Ätzmittels gesteuert wird.