DE69302025T2

DE69302025T2 - Dünnes Metallblech für Schattenmaske

Info

Publication number: DE69302025T2
Application number: DE69302025T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Inoue; Tomoyoshi Okita; Yoshiaki Shimiz; Kiyoshi Tsuru; Hidekazu Yoshizawa
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2013-01-23
Also published as: DE69302025D1; US5308723A; EP0552800A1; EP0552800B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dünnes Metallblech für eine Schattenmaske mit einer hohen Ätzleistungsfähigkeit und insbesondere ein Metallblech für eine Schattenmaske aus einer Fe-Ni-Legierung, die für eine Farbbildröhre geeignet ist.
Die jünste Tendenz zur Verbesserung des Farbfernsehens in Richtung auf ein Hochzeilenfemsehen verwendete eine Fe-Ni-Invarlegierung, die 34-38 Gew.% Nickel enthält, als Legierung für eine Schattenmaske, um die Farbbildverschiebung zu unterdrücken. Die INVAR-Legierung ist eine ausdehnungsarme Legierung, die 36% Nickel, 0,35% Mangan und als Rest Eisen mit Kohlenstoff enthält. Die Fe-Ni-Invarlegierung, die 34-38 Gew.% Ni enthält, wird im folgenden als "konventionelle Fe- Ni-Legierung" bezeichnet. Verglichen mit kohlenstoffarmen Stahl, der lange Zeit als Material für eine Schattenmaske benutzt worden war, weist die konventionelle Fe-Ni-Legierung einen beachtlich niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Dementsprechend bringt eine Schattenmaske, die aus der konventionellen Fe-Ni-Legierung besteht, kein Problem hinsichtlich der Farbbildverschiebung, die durch die thermische Expansion der Schattenmaske verursacht wird, mit sich, selbst wenn der Elektronenstrahl die Schattenmaske erhitzt.
Die übliche Praxis der Herstellung einer Schattenmaske aus einem dünnen Legierungsblech umfaßt die folgenden Stufen. Photoätzen bildet die Durchgangslücken für den Elektronenstrahl auf dem dünnen Legierungsblech für die Schattenmaske. Die Durchgangslücke für den Elektronenstrahl wird im folgenden als "Loch" bezeichnet. Das dünne Legierungsblech für die Schattenmaske, welches durch Ätzen perforiert ist, wird im folgenden als "Flachmaske" bezeichnet. Die Flachmaske wird einer Glühbehandlung unterworfen. Die geglühte Flachmaske wird zu der gebogenen Form einer Bildröhre gepreßt. Die preßverformte Flachmaske wird zu einer Schattenmaske zusammengefügt, welche dann einer Schwärzungsbehandlung unterworfen wird. Die konventionelle Invar- Fe-Ni-Legierung ist jedoch dem Material einer Schattenmaske aus kohlenstoffarmen Stahl hinsichtlich der Ätzleistungsfähigkeit zur Erzeugung von vielen Mikroporen unterlegen.
Da die konventionelle Fe-Ni-INVAR-Legierung eine ziemlich schlechte Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Ätzflüssigkeit aufweist und die Abmessung der Kristallkörner, verglichen mit Weichstahl, groß ist, und das Licht, welches durch die Mikroporen, die durch Ätzung hergestellt wurden, hindurchdringt, ergibt es einen unscharfen Rand eines durchgebohrten Lochs der Flachmaske. Ebenso ist die Leuchtkraft des Lichts, das durch die Flachmaske der konventionellen Fe- Ni-INVAR-Legierung hindurchdringt, derjenigen des Weichstahls unterlegen. Eine solche verringerte Leuchtkraft der Flachmaske wird ein ernsthafter Nachteil bei der in der letzten Zeit nachdrücklich betonten Forderung nach leuchtenden Bildschirmen. Um mit dem Problem der Ätzleistungsfähigkeit fertig zu werden, wurden der Stand der Technik 1 und der Stand der Technik 2 präsentiert.
Der Stand der Technik 1 wird in der JP-B-H2-9655 "die Bezeichnung "JP-B-", wie sie hier verwendet wird, vereinfacht die Bezeichnung "geprüfte Japanische Patentveroffentlichung") eingeführt. Das Patent beschreibt, daß genaues und gleich-mäßiges Ätzen durchgeführt wird, indem die {100}-Ebene zu 35% oder mehr auf der Oberfläche des dünnen Invar-Legierungs-blechs aggregiert wird. Die Flachmaske, die nach diesem Verfahren hergestellt wird, weist jedoch immer noch unscharfe Photostörstellen und eine schwache Leuchtkraft der Flachmaske auf, die als Probleme übrig bleiben.
Der Stand der Technik 2 wird in der JP-A-S62-2437825 (die Bezeichnung "JP-A-", wie sie hier verwendet wird, bedeutet eine "ungeprüfte Japanische Patentanmeldung") beschrieben. In dem Patent ergibt eine aggregierte {100}- Ebene auf der gewalzten Fläche einer Fe-Ni-Invar-Legierung die Oberflächenrauhtiefe Ra in einem Bereich von 0,2 bis 0,7 µm und Sm bei 100 µm oder darunter, und ergibt die Kristallkorngröße der No.8,0 oder darüber. Die Ätzgeschwindigkeit ist verbessert und auch die Bildung eines unscharfen Rands des durchgebohrten Lochs ist verbessert. Immer noch hat die nach dieser Methode hergestellte Flachmaske eine schwache Leuchtkraft, was als Problem übrig bleibt. Die feinste Korngrößennummer, die in dem Patent beschrieben ist, ist die No.10,0, welche 11 µm der Korngröße entspricht. Die Korngröße (B), (µm), wird aus der Korngrößennummer (A) gemäß der folgenden Gleichung berechnet.
(A) = 16,6439 - 6,6439 x log{(B)/1,125}
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein dünnes Metallblech für eine Schattenmaske zur Verfügung zu stellen, welches eine hervorragende Ätzleistungsfähigkeit aufweist, die Fähigkeit einer sehr präzisen Perforierung mittels Ätzen besitzt und eine hohe Leuchtkraft der Flachmaske nach ihrer Perforierung mittels Ätzen ergibt. Um dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein dünnes Metallblech für eine Schattenmaske zur Verfügung, umfassend.
ein Fe-Ni-Legierungsblech, das vorwiegend aus Fe und Ni besteht;
Anteile an Diffraktionsebenen auf der Oberfläche des genannten Legierungsblechs, wobei der Anteil der {331}-Ebene 14% oder weniger, der Anteil der {210}-Ebene 10% oder weniger, und der Anteil der {211}-Ebene 10% oder weniger betragen und jeder der genannten Anteile der Ebenen berechnet wird, indem das Verhältnis der relativen Röntgenstrahlintensitäten von jeder der {331}-, {210}- und {211}-Diffraktionsebenen durch die Summe der Verhältisse der relativen Röntgenstrahlintensitäten der {111}-, {200}-, {220}-, {311}-, {331}-, {420}- und {422}-Diffraktionsebenen dividiert wird; und
das Verhältnis der Anteile der Ebenen
{210}/[{331} + {211}] von 0,2 bis 1.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein dünnes Metallblech für eine Schattenmaske zur Verfügung, umfassend:
ein Fe-Ni-Legierungsblech, das vorwiegend aus Fe und Ni besteht;
Anteile an Diffraktionsebenen auf der Oberfläche des genannten Legierungsblechs, wobei der Anteißder {111}-Ebene 5% oder weniger, der Anteil der {100 }-Ebene 50 bis 93%, der Anteil der {110}-Ebene 24% oder weniger, der Anteil der {311}-Ebene 1 bis 10%, der Anteil der {331}-Ebene 1 bis 14%, der Anteil der {210}-Ebene 1 bis 10% , der Anteil der {211}- Ebene 1 bis 10% betragen, und jeder der genannten Anteile der Ebenen berechnet wird, indem das Verhältnis der relativen Röntgenstrahlintensitäten von jeder der {111}-, {100}-, {110}-, {311}-, {331}-, {220}- und {211}-Diffraktionsebenen durch die Summe der Verhältnisse der relativen Röntgenstrahlintensitäten der genannten Diffraktionsebenen dividiert wird; und
das Verhältnis der Anteile der Ebenen
[{100} + 311 + {210}]/[{100} + {111} + {331} + {211}] von 0,8 bis 20.
Die Figur 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Penetrationsverhältnis des Lichts bei einer Flachmaske und der Oberflächenrauhtiefe (Ra) einer Oberfläche mit durchgebohrtem Loch, wie es in der bevorzugten Ausführungsform 1 beschrieben wird.
Die Figur 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor, der Bildung von unscharfen Rändern der Oberfläche mit durchgebohrten Löchern und dem Verhältnis der Anteile der Ebenen {210}/[{331} + {211}], wie es in der bevorzugten Ausführungsform 1 beschrieben wird.
Die Figur 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor, dem Verhältnis der Anteile der Ebenen {210}/[{331} + {211}] und der Kristallkorngröße (D) in der Richtung der Dicke eines Fe-Ni-Legierungsblechs, wie es in der bevorzugten Ausführungsform 1 beschrieben wird.
Die Figur 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor und der Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs, wie es in der bevorzugten Ausführungsform 1 beschrieben wird.
Die Figur 5 erläutert die Meßmethode des Ätzfaktors.
Die Figur 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Lichtpenetrationsverhätnis bei einer Flachmaske und der Oberflächenrauhtiefe (Ra) einer Oberfläche mit durchgebohrtem Loch, wie es in der bevorzugten Ausführungsform 2 beschrieben wird.
Die Figur 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor, der Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs und dem Verhältnis der Anteile der Ebenen [{100} + 311 + {210}]/[{100} + {111} + {331} + {211}], wie es in der bevorzugten Ausführungsform 2 beschrieben wird.
Die Figur 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor, dem Verhältnis der Anteile der Ebenen [{100} + 311 + {210}]/[{100} + {111} + {331} + {211}] und der Kristallkorngröße (D) in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs, wie es in der bevorzugten Ausführungsform 2 beschrieben wird.
Die Figur 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor und der Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs, wie es in der bevorzugten Ausführungsform 2 beschrieben wird.

Bevorzugte Ausführungsform - 1

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein feines Muster auf einem dünnen Blech aus der Fe-Ni-Legierung unter Verwendung eines Photoätzverfahrens gebildet. Um auf dem gesamten zu bemusternden Bereich eine gleichmäßige Größe und Forin zu erhalten, ist es erforderlich, die Ätzgeschwindigkeit auf dem gesamten Ätzbereich stabil und hoch zu halten. Um dies zu können, ist eine Erhöhung des Ätzfaktors wichtig. Die Erhöhung des Ätzfaktors wird erreicht, indem das Verhältnis der Anteile der spezifischen Ebenen auf der Ätzebene oder auf der Oberfläche des Legierungsblechs kontrolliert wird, und indem die Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs kontrolliert wird.
Um die Leuchtkraft auf der Flachmaske nach der Perforierung durch Ätzen auf ein hervorragendes Niveau zu steigern, ist es außerdem eine wichtige Maßnahme, die Oberflächenrauhtiefe (Ra) an dem durchgebohrten Loch unter ein spezifisches Niveau zu verringern. Die Verringerung der Oberflächenrauhtiefe (Ra) unter ein spezifisches Niveau wird durchgeführt, indem der Anteil der spezifischen Ebene auf der Ätzebene oder auf der Oberfläche des Legierungsblechs kontrolliert wird. Die vorliegende Erfindung konzentriert sich auf beide oben beschriebenen Maßnahmen.
Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter beschrieben, wobei mit der Grund begonnen wird, der es erfordert, den Bereich des Anteiles der Ebene und der Kristallkorngröße auf dem dünnen Blech aus der Fe-Ni- Legierung für die Schattenmaske der vorliegenden Erfindung zu begrenzen. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Fe- Ni-Legierung hat die Wirkung, die Farbbildverschiebung zu verhindern. Eine bevorzugte Voraussetzung für die Wirkung ist es, den oberen Grenzwert des mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Legierung bei 2,0 x 10&supmin;&sup6;/ºC in einem Temperaturbereich von 30 bis 100ºC auszuwählen. Der mittlere thermische Ausdehnungskoeffizient hängt von dem Gehalt an Nickel in der Legierung ab. Der Nickelgehalt, welcher den obigen Grenzwert des mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten erfüllt, liegt im Bereich von 34 bis 38%. Wenn die Legierung 0,01 bis 6% Co enthält, muß der Ni-Gehalt in einem Bereich von 30 bis 37% liegen, um den Grenzwert zu erfüllen.
Die Röntgendiffraktionsmethode wird für die Fe-Ni- Legierung der vorliegenden Erfindung angewendet, um die Intensität der Röntgendiffraktion der Kristallebenen von {111}, {200}, {220}, {311}, {331}, {420} und {422} zu bestimmen, und der Anteil jeder Kristallebene wird daraus bestimmt. Z.B. wird der Anteil der {331}-Ebene aus dem relativen Verhältnis der Röntgenstrahlintensität der {331}- Diffraktionsebene dividiert durch die Summe der relativen Verhältnisse der Röntgenstrahlintensitäten von den {111}-, {200}-, {220}-, {311}-, {331}-, {420}- und {422}- Diffraktionsebenen bestimmt.
Das relative Verhältnis der Röntgenstrahlintensität wird als der Wert der Röntgenstrahldiffraktionsintensität definiert, die an jeder Diffraktionsebene beobachtet wird, dividiert durch die theoretische Röntgenstrahlintensität von dieser Diffraktionsebene. Z.B. ist das relative Verhältnis der Röntgenstrahlintensität der {111}-Diffraktionsebene der Wert der Röntgenstrahldiffraktionsintensität der {111}-Ebene, dividiert durch die theoretische Röntgenstrahldiffraktionsintensität der {111}-Diffraktionsebene. Der Anteil der {210}- Ebene wird aus dem relativen Verhältnis der Röntgenstrahldiffraktionsintensität der {420}-Diffraktionsebene, welche die gleiche Orientierung wie die {210}-Ebene aufweist, dividiert durch die Summe der relativen Verhältnisse der Röntgenstrahl-diffraktionsintensitäten der sieben Diffraktionsebenen {111}, {200}, {220}, {311}, {331}, {420} und {422}, bestimmt. Ähnlich der obigen Verfahrensweise wird der Anteil der {211}-Ebene aus dem relativen Verhältnis der Röntgenstrahldiffraktionsintensität der {422}-Diffraktionsebene, welche die gleiche Orientierung wie die {211}-Ebene aufweist, dividiert durch die Summe der relativen Verhältnisse der Röntgenstrahldiffraktionsintensitäten dieser sieben Diffraktionsebenen bestimmt.
Die Erfinder kontrollierten den Anteil jeder der {331}-, {210}- und {211}-Ebenen auf der Oberfläche des Fe-Ni- Legierungsblechs und kontrollierten auch das Verhältnis der Anteile dieser Ebenen auf dem Fe-Ni-Legierungsblech. Diese Kontrollen verbesserten den Ätzfaktor, verringerten die Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch und steigerten die Leuchtkraft der Flachmaske. Die Figur 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Lichtpenetrationsverhältnis und der Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch der Flachmaske. In dieser Ausführungsform werden die Legierungsbleche, von denen jedes verschiedene Werte der Anteile der {331}-, {210}-, {211}-Ebenen auf der Oberfläche des Legierungsblechs aufweist, einem Photoätzverfahren unterworfen. Die Lichtmenge, die durch die erhaltenen Flachmasken hindurchdrang, wurde gemessen. Eine Flachmaske wurde aus konventionellem Weichstahl hergestellt und mittels der gleichen Verfahrensweise perforiert, wie sie für das Legierungsblech angewendet wurde, und die hindurchgedrungene Lichtmenge wurde gemessen. Die beobachtete Lichtmenge, die durch das Legierungsblech hindurchdrang, wurde durch die beobachtete Lichtinenge, die durch das Weichstahlblech hindurchdrang, dividiert, um das Lichtpenetrationsverhältnis der entsprechenden Flachmaske zu erhalten. Die Figur 1 zeigt die Meßkurve des berechneten Lichtpenetrationsverhältnisses gegen die Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch. Die Meßmethode der Oberflächenrauhtiefe folgte der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise. In der Meßkurve der Figur 1 entsprechen die weißen Kreise (O) dem Anteil von 14% oder weniger für die {331}-Ebene, 10% oder weniger für die {210}-Ebene und 10% oder weniger für die {211}-Ebene, und die schwarzen Kreise ( ) entsprechen jeweils einem der Anteile von oberhalb von 14% für die {331}-Ebene, von oberhalb von 10% für die {210}-Ebene, und von obeerhalb von 10% für die 211 }-Ebene.
Wie in der Figur 1 zu sehen ist, wird, wenn der Anteil der Ebene von {331}, {210} und {211} 14% oder weniger bezw. 10% oder weniger und 10% oder weniger ist, die Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch 0,90 µm oder weniger und das Lichtpenetrationsverhätnis der Flachmaske wird 1,0 oder mehr, was die Leuchtkraft mit einer größeren hindurchgedrungenen Lichtmenge im Vergleich zu derjenigen, die durch eine konventionelle Weichstahlflachmaske hindurchdrang, steigert. Die Mittellinie der durchschnittlichen Rauhtiefe (Ra) ist sehr stark an der Wechselbeziehung zwischen der Leuchtkraft der Flachmaske und der Oberflächenrauhtiefe auf dem durchgebohrten Loch beteiligt.
Basierend auf den oben beschriebenen Befunden wurde die Bedingung für die Erlangung einer hervorragenden Leuchtkraft der Flachmaske bei 14% oder weniger für den Anteil der {331}-Ebene, bei 10% oder weniger für den Anteil der {210}- Ebene und bei 10% oder weniger für den Anteil der {211}-Ebene ausgewählt. Wenn zumindest eine Bedingung von oberhalb 14% für den Anteil der {331}-Ebene, von oberhalb 10% für die {210}-Ebene und von oberhalb 10% für die {211}-Ebene erfüllt ist, so ist die Oberfläche des durchgebohrten Lochs völlig mit irregulären Mikrostrukturen bedeckt. Eine solche irreguläre Mikrostruktur trägt vermutlich zu einer vergrößerten Rauhtiefe auf dem durchgebohrten Loch bei, die 0,09 µm übersteigt.
Die Kontrolle des Verhältnisses der Anteile der Ebenen {331}, {210} und {211} auf der Oberfläche des Legierungsblechs ist für die Verbesserung des Ätzfaktors erforderlich. Die Figur 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor, der Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs und dem Verhältnis der Anteile der Ebenen {210}/[{331} + {211}]. Die Figur umfaßt den Bereich von 14% oder weniger für den Anteil der {331}-Ebene, von 10% oder weniger für die {210}-Ebene und für 10% oder weniger für die {211}-Ebene. Die Meßmethode des Ätzfaktors folgte der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise. Der Anteil jeder der Ebenen {331}, {210} und {211} wurde mittels der Röntgendiffraktionsmethode bestimmt, wie es oben beschrieben wurde. Die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs wurde mit visueller Beobachtung gemäß dem unten angegebenen Beurteilungsschema bestimmt.
A: Es wird keine Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs beobachtet.
B: Es wird eine geringe Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs gefunden, aber es tritt bei der praktischen Anwendung überhaupt kein Problem auf.
C: Eine Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs wird in einem gewissen Ausmaß gefunden, aber bei der praktischen Anwendung tritt kein Problem auf.
D: Die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs scheint bei der praktischen Anwendung Probleme aufzuwerfen.
E: Eine deutliche Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs tritt auf und Probleme treten bei der praktischen Anwendung auf.
Die Stufen A bis C bereiten keine Probleme bei der praktischen Anwendung.
Mit dem Anstieg des Verhältnisses der Anteile der Ebenen, {210}/[{331} + {211}], stieg der Wert des Ätzfaktors an. Dementsprechend legt die vorliegende Erfindung den Wert des Ätzfaktors auf 1,8 fest, was keine Probleme bei der praktischen Anwendung aufwirft. Die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor und dem Verhältnis des Anteiles dieser Ebenen, welche in der Figur 2 angegeben ist, legt 0,2 oder ein höheres Verhältnis des Anteiles dieser Ebenen fest, um einen Ätzfaktor von 1,8 und höher zu erhalten. Wenn jedoch das Verhältnis der Anteile dieser Ebenen 1,0 übersteigt, dann wird die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs abgebaut und verursacht Probleme bei der praktischen Anwendung. Daher wird das Verhältnis der Anteile der Ebenen, {210}/[{331} + {211}], welches die vorteilhaften Stufen A, B und C ergibt und welches einen hohen Ätzfaktor ergibt, innerhalb des Bereichs von 0,2 bis 1,0 festgelegt.
Das Verhältnis der Anteile der Ebenen im Bereich von 0,2 bis 0,6 ist für die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs mehr vorzuziehen. Der Bereich von über 0,6, aber unter 1, wird für den Ätzfaktor mehr bevorzugt. Ferner ist der Bereich von 0,4 bis 0,8 sowohl für die Produktion von unscharfen Rändern als auch für den Ätzfaktor bei weitem mehr vorzuziehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Ätzfaktor durch Kontrollieren des Verhältnisses der Anteile der festgelegten Ebenen auf der Oberfläche des Legierungsblechs verbessert, wie oben beschrieben wurde. Mehr bevorzugt wird die Korngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs bei 10µm oder weniger ausgewählt, um einen höheren Ätzfaktor zu erhalten. Die Korngröße von 10 µm oder weniger entspricht der Korngrößennummer von No. 10.3 oder einer höheren Stufe. Die Figur 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor, dem Verhältnis der Anteile der Ebenen {210}/[{331} + {211}] und der Kristallkorngröße (D) in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs. Die Figur umfaßt den Bereich von 14% für den Anteil der {331}-Ebene, von 10% für die {210}-Ebene und von 10% für die {211}-Ebene. Wie in der Figur 3 zu sehen ist, wird der Ätzfaktor, selbst bei den gleichen Verhältnis der Anteile der Ebenen, erhöht, wenn die Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs auf oder unter 10 µm verringert wird.
Die Figur 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor und der Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs unter der spezifischen Bedingung von 0,25 (fixiert) für das Verhältnis der Anteile der Ebenen, {210}/[{331} + {211}], welches der Figur 3 entnommen ist. Wenn die Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs 10 µm oder weniger beträgt, ist der Ätzfaktor höher. Wenn die Kristallkorngröße 1 bis 5 µm beträgt, ist der Ätzfaktor bei weitem vorteilhafter.
Die Legierung für die Schattenmaske der vorliegenden Erfindung legt den Anteil jeder Ebene und das Verhältnis der Anteile der Ebene auf der Oberfläche des Fe-Ni- oder Fe-Ni- Co-Legierungsblechs fest. Im Falle der Fe-Ni-Legierung wird ein Ni-Gehalt von 34-38% bevorzugt. Mehr bevorzugt ist ein Ni-Gehalt von 35-37%. Am meisten bevorzugt liegt der Ni- Bereich zwischen 35,5 und 36,5%. Im Falle der Fe-Ni-Co- Legierung wird ein Ni-Gehalt von 30-37% und ein Co-Gehalt von 0,01-6% bevorzugt. Außer diesen Bestandteilen sind die am meisten bevorzugten Anteile 0.005% oder weniger C, 0,35% oder weniger Mn, 0,05% oder weniger Si, 0,05% oder weniger Cr, 0,0015% oder weniger N und 0,0020% oder weniger O.
Um den Anteil jeder Ebene, {331}, {210} und {211}, auf der Oberfläche des Fe-Ni-Legierungsblechs auf oder unterhalb des Niveaus zu halten, die in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, wird bevorzugt, adäquate Bedingungen für die Herstellung des dünnen Legierungsblechs auszuwählen. Alle Bedingungen der Behandlung, angefangen von der Solidifiktion über Warmwalzen, Kaltwalzen bis zum Glühen werden so weit wie möglich ausgewählt, um die Bildung dieser Ebenen zu verhindern. Wenn beispielsweise die Legierung aus einem warmgewalzten Stahlband, welches durch Vorwalzen und Warmwalzen des Gußblocks oder des Strangguß-Walzblocks erhalten wurde, hergestellt wird, ist es eine wirksame Maßnahme, die Bildung der Ebenen {331}, {210} und {211} zu unterdrücken, wenn ein adäquates Glühen nach dem Warmwalzen durchgeführt wird. Die Temperatur des Glühens des warmgewalzten Blechs wird bevorzugt in einem Bereich von 910 bis 990ºC ausgewählt.
Um das Verhältnis der Anteile der Ebenen {331}, {210} und {211} innerhalb des Bereichs zu halten, der in dieser Erfindung festgelegt wird, werden Kaltwalzen, Glühen und Kaltglattwalzen entsprechend dem Anteil jeder Ebene {331}, {210} und {211} nach dem Glühen des warmgewalzten Blechs durchgeführt. Das Reduktionsverhältnis des Kaltwalzens und die Bedingung des Glühens und des Glattwalzens werden optimiert. Die Glühbedingung umfaßt Temperatur, Zeit und Anheizgeschwindigkeit.
Der Effekt des Glühens des warmgewalzten Blechs zeigt sich, wenn das warmgewalzte Legierungsband vor dem Glühen ausreichend kristallisiert ist. Um zufriedenstellende Anteile dieser drei Ebenen, auf die sich die vorliegende Erfindung konzentriert, zu erhalten, ist eine gleichmäßige Wärmebehandlung des Walzstücks nach dem Flachwalzen nicht vorzuziehen. Wenn z.B. eine gleichmäßige Wärmebehandlung bei 1200ºC oder bei einer höheren Temperatur über 10 Stunden oder über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird, überschreiten die Anteile dieser drei Ebenen den Bereich, welcher in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist. Eine gleichmäßige Wärmebehandlung muß daher vermieden werden.

Beispiel 1

Eine Reihe von mittels Gießpfannenläutern produzierte Legierungsgußblöcke mit der Zusammensetzung, wie sie in der Tabelle 1 aufgeführt wird. In der Tabelle 1 wird H in ppm angegeben und die anderen Zusammensetzungen außer H werden in Gew.% angegeben. Diese Gußblöcke werden einem Flachwalzen, Flämmputzen der Oberflächen und Warmwalzen unterworfen, um warmgewalzte Stahlbänder zur Verfügung zu stellen. Die Heizungsbedingung bei dem Warmwalzen war 1100ºC über 3 Stunden. Die warmgewalzten Stahlbänder wurden in einem Temperaturbereich von 910 bis 990ºC geglüht. Nach dem Glühen wurden die warmgewalzten Stahlbänder einem Kaltwalzen, Glühen und Kaltglattwalzen unterworfen. Durch Variieren der Bedingungen des Kaltwalzens, Glühens nach dem Kaltwalzen und Kaltglattwalzens wurden die Materialien No.1 bis No.21 erhalten. Jedes dieser Materialien hatte einen spezifischen Anteil an Ebenen und eine spezifische Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs, die in der Tabelle 2 gezeigt werden. Der Anteil an jeder Ebene {331}, {210} und {211} wurde mittels der früher beschriebenen Röntgendiffraktionsmethode bestimmt.
Auf jedem der erhaltenen Legierungsbleche wurde ein Resistmuster gebildet und der Ätzfaktor wurde bei 135 µm von d1, wie es in der Figur 5 gezeigt wird, gemessen. Die Methode der Bestimmung des Ätzfaktors wird in der Figur 5 erläutert, wo eine Probe des Legierungsblechs zunächst mit einer wäßrigen Eisen(III)-chloridlösung von 45 Baumé-Grad unter einem Spraydruck von 2,5 kg/cm² und einer Spraydauer von 50 Sekunden vorgeätzt wurde. Der Ätzfaktor wird durch die Gleichung Ef = 2H/(d2-d1) dargestellt. Jedes der Legierungsbleche wurde mittels Photoätzen behandelt, um eine Flachmaske zu bilden, und die Lichtmenge, welche durch diese hindurchdrang, wurde dann gemessen. In der gleichen Weise wurde eine konventionelle Weichstahlmaske, die so perforiert war, daß sie die gleiche Öffnung wie das Legierungsblech ergab, hinsichtlich der sie penetrierenden Lichtmenge gemessen. Das Lichtpenetrationsverhältnis von der Legierungsflachmaske wurde aus der Lichtmenge, die durch das Legierungsblech hindurchgedrungen war, dividiert durch die Lichtmenge, die durch das Weichstahlblech durchgedrungen war, bestimmt.
Eine berührungsfreie Laser-Rauhtiefenmeßröhre wurde verwendet, um die Rauhtiefe auf dem durchgebohrten Loch dieser Flachmaske zu bestimmen. Der Grenzwert war 0,02 mm und die Rauhtiefenkurve wurde abgeleitet, indem der kegelförmige Bereich auf der Oberfläche des durchgebohrten Lochs als eine unstete Komponente eliminiert wurde. Die Mittellinie der durchschnittlichen Rauhtiefe (Ra) wurde aufgrund der Rauhtiefenkurve bestimmt. Die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs jeder Flachmaske wurde durch visuelle Beobachtung, dem in der Figur 2 verwendeten Schema folgend, bestimmt. Tabelle 1 Legierungssymbol Tabelle 2(A) Legierung Material Anteile der Ebenen Verhältnis der Anteile d.Ebene Kristallkorngröße in Richtung der Dicke (µm) Bemerkungen * Das Verhältnis der Anteile der Ebenen beträgt {210}/[{331} + {221}] Tabelle 2(B) Legierung Material Oberfl.Rauhtiefe (µm) Lichtpenetrationsverhältnis Bildung v.unscharfen Rändern des durchgeb.Lochs d. Flachmaske Ätzfaktor
Die Materialien von No.6 bis No.21 in der Tabelle 2 haben den Anteil jeder der Ebenen, {331}, {210} und {211}, und das Verhältnis der Anteile, {210]/[{331} + {211}], innerhalb des in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereichs. Die Materialien von No.6 bis No.21 besitzen eine Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch von 0,90 µm oder weniger und ein Lichtpenetrationsverhältnis der Flachmaske von 1,0 und höher. Die Materialien No.6 bis No.21 ergeben eine größere Lichtmenge, welche durch die Flachmaske hindurchdringt, als diejenige, welche durch die konventionelle Flachmaske aus Weichstahl hindurchdringt. Diese Materialien weisen einen Ätzfaktor von 1,8 oder höher auf und eine Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs des Flachmaske, die bei der praktischen Anwendung keine Probleme aufwirft.
Die Materialien von No.6 und von No.9 bis No.14 haben ein Verhältnis der Anteile der Ebenen, {210]/[{331} + {211}], in einem Bereich von 0,25 bis 0,26. Für die Materialien von No.6 und von No.9 bis No.14 beträgt die Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs 10 µm oder weniger, welcher Wert kleiner ist als derjenige bei den konventionellen Produkten, und der Ätzfaktor ist höher als das konventionelle Niveau, was anzeigt, daß diese Materialien eine hervorragende Ätzleistungsfähigkeit aufweisen. Unter den Materialien von No.9 bis No.14 ergibt dasjenige, welches eine kleinere Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs aufweist, einen höheren Ätzfaktor. Diese Tatsache bedeutet, daß die Verringerung der Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs ein wichtiger Faktor für die Erhöhung des Ätzfaktors ist.
Entgegen der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform entspricht das Material No.1 nicht dem in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereich bei seiner {331}- Ebene, das Material No.2 entspricht nicht in seiner {210}- Ebene, und das Material No.3 entspricht nicht in seiner {211}-Ebene. Die Materialien von No.1 bis No.3 weisen eine höhere Rauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch als 0,90 µm auf und ergeben ein Lichtpenetrationsverhältnis von unter 1,0, welches unter dem liegt, das in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung angegeben ist. Das Material No.4 übersteigt den oberen Grenzwert der vorliegenden Erfindung hinsichtlich des Verhältnisses der Anteile der Ebenen, {210}/[{331} + {211}], und ist bei der Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterlegen. Das Material No.5 hat ein Verhältnis der Anteile der Ebenen {210}/[{331} + {211}] unterhalb des unteren Grenzwerts der vorliegenden Erfindung, und ergibt einen Ätzfaktor von weniger als 1,80, welcher unterhalb des Bereichs liegt, auf den sich die vorliegende Erfindung konzentriert.
Die oben beschriebenen Befunde eröffnen die folgenden Vorteile der vorliegenden Erfindung.
(a) Durch Begrenzung des Anteils jeder der Ebenen, {331}, {210} und {211}, innerhalb des Bereichs, der in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, wird die Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch kontrolliert und das Lichtpenetrationsverhältnis der Flachmaske wird auf ein hervorragendes Niveau verbessert.
(b) Durch Einstellen des Verhälnisses der Anteile der Ebenen, {210]/[{331} + {211}], innerhalb des Bereichs, der durch die vorliegende Erfindung festgelgt wird, werden sowohl der Ätzfaktor als auch die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs auf ein vorzügliches Niveau verbessert.
(c) Durch weitere Verringerung der Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs innerhalb des in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereichs wird der Ätzfaktor weiter erhöht. Mit anderen Worten: Die vorliegende Erfindung stellt ein dünnes Fe-Ni-Blech für eine Schattenmaske mit einer hervorragenden Ätzleistungsfähigkeit zur Verfügung.

Bevorzugte Ausführungsform - 2

Der Grund für die Beschränkung des Bereichs der Anteile der Ebenen und der Kristallkorngröße in dem dünnen Blech der Fe-Ni-Legierung für die Schattenmaske der vorliegenden Erfindung wird unten angeführt. Die Fe-Ni- Legierung, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat den Effekt, die Farbphasenverschiebung zu verhindern. Eine bevorzugte Voraussetzung für diesen Effekt ist es, den oberen Grenzwert des mittleren thermischen Expansionskoeffizienten der Legierung bei 2,0 x 10&supmin;&sup6;/ºC in einem Temperaturbereich von 300 bis 100ºC auszuwählen. Der mittlere thermische Expansionskoeffizient hängt von dem Gehalt an Nickel in der Legierung ab. Der Ni-Gehalt, der den obigen Grenzwert des mittleren thermischen Expansionskoeffizienten erfüllt, liegt im Bereich von 34 bis 38%. Ein noch mehr bevorzugter Ni-Gehalt für die Verringerung des mittleren thermischen Expansionskoeffizienten liegt im Bereich von 35 bis 37% und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 35,5 bis 36,5%. Wenn die Legierung 0,01 bis 6% Co enthält, liegt der Ni-Gehalt, der die Begrenzung erfüllt, in einem Bereich von 30 bis 37%.
Die Röntgendiffraktionsmethode wird bei der Fe-Ni- Legierung der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Intensität der Röntgendiffraktion der Kristallebenen von {111}, {200}, {220}, {311}, {331}, {420} und {422} zu bestimmen, und der Anteil jeder Kristallebene wird daraus bestimmt. Z.B. wird der Anteil der {111}-Ebene aus dem relativen Verhältnis der Röntgenstrahlintensität der {111}- Diffraktionsebene dividiert durch die Summe der relativen Verhältnisse der Röntgenstrahlintensitäten von den {111}-, {200}-, {220}-, {311}-, {331}-, {420}- und {422}-Diffraktionsebenen bestimmt. Die Anteile der anderen Ebenen, {100}, {110}, {311}, {331}, {210} und {211} werden ebenfalls mittels der gleichen Verfahrensweise bestimmt.
Das relative Verhältnis der Röntgenstrahlintensitäten wird als der Wert der Röntgenstrahidiffraktionsintensität definiert, die an jeder Diffraktionsebene beobachtet wird, dividiert durch die theoretische Röntgenstrahlintensität von dieser Diffraktionsebene. Z.B. ist das relative Verhältnis der Röntgenstrahlintensität der {111}-Diffraktionsebene der Wert der Röntgenstrahldiffraktionsintensität der {111}-Ebene, dividiert durch die theoretische Röntgenstrahldiffraktionsintensität der {111}-Diffraktionsebene. Der Anteil der {210}- Ebene wird aus dem relativen Verhältnis der Röntgenstrahldiffraktionsintensität der {420}-Diffraktionsebene, welche die gleiche Orientierung wie die {210}-Ebene aufweist, dividiert durch die Summe der relativen Verhältnisse der Röntgenstrahldiffraktionsintensitäten der sieben Diffraktionsebenen {111}, {200}, {220}, {311}, {331}, {420} und {422}, bestimmt. Ähnlich der obigen Verfahrensweise wird der Anteil der {211}-Ebene aus dem relativen Verhältnis der Röntgenstrahldiffraktionsintensität der {422}-Diffraktionsebene, welche die gleiche Orientierung wie die {211}-Ebene aufweist, dividiert durch die Summe der relativen Verhältnisse der Röntgenstrahldiffraktionsintensitäten dieser sieben Diffraktionsebenen bestimmt.
Ferner stellten die Erfinder fest, daß das dünne Fe- Ni-Legierungsblech das Krümmen der Flachmaske nach dem Ätzen unterdrückt und eine minimale Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs ergibt, indem der Anteil jeder der Kristallebenen von {111}, {100}, {110} und {311} auf der Oberfläche des dünnen Legierungsblechs kontrolliert wird. Konkret ausgedrückt ist der Anteil an der {100}-Ebene effektiv, um das Krümmen der Flachmaske nach dem Ätzen zu unterdrücken. Das Krümmen der Flachmaske nach dem Ätzen wird unterdrückt, wenn der Anteil an der {100}-Ebene 50% oder ein höheres Niveau erreicht. Wenn jedoch der Anteil an der {100}- Ebene 93% überschreitet, dann tritt ein unregelmäßiges Ätzen auf. Daher legt die vorliegende Erfindung den Bereich des Anteils an der {100}-Ebene auf 50% oder mehr oder auf 93% oder weniger fest.
Andererseits steigert der Anteil jeder der Ebenen von {111}, {110} und {311} das Krümmen der Flachmaske nach dem Ätzen. Das Auftreten des Krümmens der Flachmaske wird bedenklich, wenn der Anteil der Ebenen 5% bei {111}, 24% bei {110 oder 10% bei {311} überschreitet, was Qualitätsprobleme der Flachmaske mit sich bringt. Ein Anteil unter 1% jeder der Ebenen {111}, {110} und {311} kann den Ätzfaktor nicht auf ein vorzügliches Niveau steigern, was später beschrieben wird. Daher legt die vorliegende Erfindung den Anteil an der {111}-Ebene mit 5% oder weniger, den Anteil der {110}-Ebene mit 24% oder weniger und den Anteil der {311}-Ebene in einem Bereich von 1 bis 10% fest.
Die Erfinder kontrollierten den Anteil jeder der {331}-, {210}- und {211}-Ebenen auf der Oberfläche des Fe-Ni- Legierungsblechs und kontrollierten auch das Verhältnis der Anteile dieser Ebenen auf dem Legierungsblech. Diese Kontrollen verbesserten den Ätzfaktor, verringerten die Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch und steigerten die Leuchtkraft der Flachmaske. Die Figur 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Lichtpenetrationsverhätnis und der Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch der Flachmaske. In dieser Ausführungsform werden die Legierungsbleche, von denen jedes verschiedene Werte der Anteile der {331}-, {210}-, {211}-Ebenen auf der Oberfläche des Legierungsblechs aufweist, einem Photoätzverfahren unterworfen, whrend die Ebenen {111}, {110}, {311} und {100} in dem Bereich gehalten wurden, der in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist. Die Lichtmenge, die durch die erhaltenen Flachmasken hindurchdrang, wurde gemessen. Eine Flachmaske wurde aus konventionellem Weichstahl hergestellt, mittels der gleichen Verfahrensweise perforiert, wie sie für das Legierungsblech angewendet wurde, und die hindurchgedrungene Lichtmenge wurde gemessen. Die beobachtete Lichtmenge, die durch das Legierungsblech hindurchdrang, wurde durch die beobachtete Lichtmenge, die durch das Weichstahlblech hindurchdrang, dividiert, um das Lichtpenetrationsverhätnis der entsprechenden Invarflachmaske zu erhalten. Die Figur 6 zeigt die Meßkurve des berechneten Lichtpenetrationsanteils gegen die Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch. In der Figur 6 entsprechen die weißen Kreise (O) den folgenden Bedingungen:
Anteil der {111}-Ebene: 5% oder weniger,
Anteil der {100}-Ebene: 50 bis 93%,
Anteil der {110}-Ebene: 24% oder weniger,
Anteil der {311}-Ebene: 1 bis 10%,
Anteil der {331}-Ebene: 1 bis 14%,
Anteil der {210}-Ebene: 1 bis 10%,
Anteil der {211}-Ebene: 1 bis 10%.
Die schwarzen Kreise ( ) entsprechen den folgenden Bedingungen:
Anteil der {331}-Ebene: oberhalb 14%,
Anteil der {210}-Ebene: oberhalb 10%,
Anteil der {211}-Ebene: oberhalb 10%.
Wie in der Figur 6 zu sehen ist, wird, wenn der Anteil der Ebene von {331}, {210} und {211} 14% oder weniger bezw. 10% oder weniger und 10% oder weniger ist, die Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch 0,90µm oder weniger und das Lichtpenetrationsverhältnis der Flachmaske wird 1,0 oder mehr, was die Leuchtkraft mit einer größeren hindurchgedrungenen Lichtmenge im Vergleich zu derjenigen, die durch eine konventionelle Weichstahlflachmaske hindurchdrang, steigert. Die Mittellinie der durchschnittlichen Rauhtiefe (Ra) ist sehr stark an der Wechselbeziehung zwischen der Leuchtkraft der Flachmaske und der Oberflächenrauhtiefe auf dem durchgebohrten Loch beteiligt.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung der Anteil jeder der Ebenen {111}, {100} und {110} auf einen individuell festgelegten Wert kontrolliert wird, und wenn der Anteil jeder der {331}-, {210}- und {211}-Ebenen weniger als 1% ist, dann kann der Ätzfaktor, wie später beschrieben wird, nicht auf ein hervorragendes Niveau gesteigert werden. Daher legt die vorliegende Erfindung den Anteil der {331}-Ebene auf einen Bereich von 1 bis 14%, den Anteil der {210}-Ebene auf den Bereich von 1 bis 10% und den Anteil der {211}-Ebene auf den Bereich von 1 bis 10% fest, um die Leuchtkraft und den Ätzfaktor auf ein hervorragendes Niveau zu steigern.
Wenn zumindest eine Bedingung der obigen 14% für den Anteil der {331}-Ebene, der obigen 10% für die {210}-Ebene und der obigen 10% für die {211}-Ebene erfüllt ist, so ist die Oberfläche des durchgebohrten Lochs völlig mit irregulären Mikrostrukturen bedeckt. Eine solche irreguläre Mikrostruktur trägt vermutlich zu einer vergrößerten Rauhtiefe auf den gurchgebohrten Löchern bei, die 0,09 µm übersteigt.
Die Kontrolle des Verhältnisses der Anteile der sieben Kristallebenen auf der Oberfläche des Legierungsblechs ist für die Verbesserung des Ätzfaktors erforderlich. Die Figur 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor, der Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs und dem Verhältnis der Anteile der Ebenen [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}]. Die Figur umfaßt den Bereich von 5% oder weniger für den Anteil der {111}-Ebene, 50-93% für die {110}-Ebene, 24% oder weniger für die {110}- Ebene, 1 bis 10% für die {311}-Ebene, 1 bis 14% für die {331}-Ebene, 1 bis 10% für die {210}-Ebene und 1 bis 10% für die {211}-Ebene. Der Anteil jeder der sieben Hauptebenen wurde mittels der Röntgendiffraktionsmethode bestimmt, wie es oben beschrieben wird. Die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs wurde mit visueller Beobachtung gemäß dem vorher angegebenen Beurteilungsschema bestimmt.
Wie in der Figur 7 zu sehen ist, steigt mit dem Anstieg des Verhältnisses der Anteile der Ebenen, [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}] der Wert des Ätzfaktors an. Dementsprechend legt die vorliegende Erfindung den Wert des Ätzfaktors auf 2,0 fest, was keine Probleme bei der praktischen Anwendung aufwirft. Die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor und dem Verhältnis der Anteile dieser Ebenen, welche in der Figur 2 angegeben ist, legt 0,8 oder ein höheres Verhältnis des Anteiles dieser Ebenen fest, um einen Ätzfaktor von 2,0 und höher zu erhalten. Wenn jedoch das Verhältnis der Anteile dieser Ebenen 20 übersteigt, dann wird die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs abgebaut und verursacht Probleme bei der praktischen Anwendung. Daher wird das Verhältnis der Anteile der oben beschriebenen Ebenen, welches eine vorteilhafte Stufe für die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs, A, B und C, ergibt und welches einen hohen Ätzfaktor ergibt, innerhalb des Bereichs von 0,8 bis 20 festgelegt.
Das Verhältnis der Anteile der Ebenen im Bereich von 0,8 bis 12 ist für die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs mehr vorzuziehen. Der Bereich von über 12, aber unter 20, wird für den Ätzfaktor mehr bevorzugt. Der Bereich von 7 bis 15 ist sowohl für die Bildung von unscharfen Rändern als auch für den Ätzfaktor bei weitem vorzuziehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Ätzfaktor durch Kontrolle des Verhältnisses der Anteile der festgelegten Ebenen auf der Oberfläche des Legierungsblechs verbessert, wie oben beschrieben wurde. Mehr bevorzugt wird die Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs bei 10µm oder weniger ausgewählt, um einen höheren Ätzfaktor zu erhalten. Die Korngröße von 10 µm oder weniger entspricht der Korngrßennummer von No. 10.3 oder einer höheren Stufe. Die Figur 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor, dem Verhältnis der Anteile der Ebenen [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}], und der Kristallkorngröße (D) in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs. Die Figur umfaßt den Bereich von 5% oder weniger für den Bereich der {111}-Ebene, von 50 bis 93% für die {100}-Ebene, von 24% oder weniger für die {110}-Ebene, von 1 bis 10% für die {311}-Ebene, von 1 bis 14% für die {331}-Ebene, von 1 bis 10% für die {210}-Ebene und von 1 bis 10% für die {211}-Ebene. Wie in der Figur 8 zu sehen ist, wird der Ätzfaktor, selbst bei den gleichen Verhältnis der Anteile der Ebenen, erhöht, wenn die Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs auf oder unter 10 µm verringert wird.
Die Figur 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Ätzfaktor und der Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs unter der spezifischen Bedingung von 4,0 (fixiert) für das Verhältnis der Anteile der Ebenen, welches der Figur 8 entnommen ist. Wenn die Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs 10 µm beträgt, ist der Ätzfaktor hoch. Wenn die Kristallkorngröße 1 bis 5 µm beträgt, ist der Ätzfaktor noch vorteilhafter.
Die Legierung für die Schattenmaske der vorliegenden Erfindung legt den Anteil jeder Ebene und das Verhältnis der Anteile der Ebenen auf der Oberfläche des Fe-Ni- oder Fe-Ni- Co-Legierungsblechs fest. Im Falle der Fe-Ni-Legierung wird ein Ni-Gehalt von 34-38% bevorzugt. Im Falle der Fe-Ni-Co- Legierung wird ein Ni-Gehalt von 30-37% und ein Co-Gehalt von 0,01-6% bevorzugt. Außer diesen Bestandteilen sind die am meisten bevorzugten Anteile 0.005% oder weniger C, 0,35% oder weniger Mn, 0,05% oder weniger Si, 0,05% oder weniger Cr, 0,0015% oder weniger N und 0,0020% oder weniger O.
Um den Anteil jeder Ebene auf der Oberfläche des Legierungsblechs innerhalb des Bereichs zu halten, der in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, wird bevorzugt, adäquate Bedingungen für die Herstellung des dünnen Legierungsblechs auszuwählen. Alle Bedingungen der Behandlung, angefangen von der Solidifiktion über Warmwalzen, Kaltwalzen bis zum Glühen, werden so weit wie möglich ausgewählt, um die Bildung dieser Ebenen zu verhindern. Wenn beispielsweise die Legierung aus einem warmgewalzten Stahlband, welches durch Vorwalzen und Warmwalzen des Gußblocks oder des Strangguß- Walzblocks erhalten wurde, hergestellt wird, ist es eine wirksame Maßnahme, die Anteile der Ebenen {111}, {100}, {110}, {311}, {331}, {210} und {211} zu kontrollieren, wenn ein adäquates Glühen nach dem Warmwalzen durchgeführt wird. Die Temperatur des Glühens des warmgewalzten Blechs wird bevorzugt in einem Bereich von 910 bis 990ºC ausgewählt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das geglühte warmgewalzte Legierungsblech entsprechend den Anteilen der einzelnen Ebenen einem Kaltwalzen, Glühen und Kaltglattwalzen unterworfen. Das Reduktionsverhältnis des Kaltwalzens und die Bedingungen für das Glühen und Kaltglattwalzen werden optimiert. Die Glühbedingung umfaßt Temperatur, Zeit und Anheizgeschwindigket. Der Effekt des Glühens des warmgewalzten Blechs zeigt sich, wenn das warmgewalzte Legierungsband vor dem Glühen ausreichend kristallisiert ist.
Um zufriedenstellende Anteile dieser sieben Ebenen, auf die sich die vorliegende Erfindung konzentriert, zu erhalten, ist eine gleichmäßige Wärmebehandlung des Walzstücks nach dem Flachwalzen nicht vorzuziehen. Wenn z.B. eine gleichmäßige Wärmebehandlung bei 1200ºC oder bei einer höheren Temperatur über 10 Stunden oder über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird, überschreitet mindestens ein Anteil dieser sieben Ebenen den Bereich, welcher in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist. Eine solche gleichmäßige Wärmebehandlung muß daher vermieden werden.

Beispiel

Die Legierungsgußblöcke mit der Zusammensetzung, wie sie in der Tabelle 1 aufgeführt wird, werden verwendet. Diese Gußblöcke werden einem Flachwalzen, Flämmputzen der Oberflächen und Warmwalzen unterworfen. Die Heizungsbedingung bei dem Warmwalzen war 1100ºC über 3 Stunden. Die warmgewalzten Stahlbänder wurden in einem Temperaturbereich von 910 bis 990ºC geglüht. Nach dem Glühen wurden die warmgewalzten Stahlbänder einem Flachwalzen, Kaltwalzen, Glühen und Kaltglattwalzen unterworfen. Durch Variieren der Bedingungen des Kaltwalzens, Glühens nach dem Kaltwalzen und Kaltglattwalzens wurden die Materialien No.101 bis No.121 erhalten. Jedes dieser Materialien hatte einen spezifischen Anteil an Ebenen und eine spezifische Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs, die in der Tabellen 3 bis 6 gezeigt werden. Die warmgewalzten Stahlbänder waren nach dem Warmwalzen ausreichend kristallisiert und der Anteil jeder der Ebenen {111}, {100}, {110}, {311}, {331}, {210} und {211} wurde mittels der früher beschriebenen Röntgendiffraktionsmethode bestimmt.
Auf jedem der erhaltenen Legierungsbleche wurde ein Resistmuster gebildet und der Ätzfaktor wurde bei 135 µm von d1, wie es in der Figur 5 gezeigt wird, gemessen. Jedes der Legierungsbleche wurde mittels Photoätzen behandelt, um eine Flachmaske zu bilden, und die Lichtmenge, welche durch diese hindurchdrang, wurde dann gemessen. In der gleichen Weise wurde eine konventionelle Weichstahlmaske, die so perforiert war, daß sie die gleiche Öffnung wie die Legierungsflachmaske ergab, hinsichtlich der sie penetrierenden Lichtmenge gemessen. Das Penetrationsverhältnis des Lichts der Legierungsflachmaske wurde aus der Lichtmenge, die durch das Legierungsblech hindurchgedrungen war, dividiert durch die Lichtmenge, die durch das Weichstahlblech durchgedrungen war, bestimmt.
Eine berührungsfreie Laser-Rauhtiefenmeßröhre wurde verwendet, um die Rauhtiefe auf dem durchgebohrten Loch dieser Flachmaske zu bestimmen. Der Grenzwert war 0,02 mm und die Rauhtiefenkurve wurde abgeleitet, indem der kegelförmige Bereich auf der Oberfläche des durchgebohrten Lochs als eine unstete Komponente eliminiert wurde. Die Mittellinie der durchschnittlichen Rauhtiefe (Ra) wurde aufgrund der Rauhtiefenkurve bestimmt. Die Bildung von unscharfen Rändern des durchgebohrten Lochs jeder Flachmaske wurde durch visuelle Beobachtung bestimmt.
Wie in den Tabellen 3 bis 6 klar gezeigt wird, bieten die Materialien von No. 115 bis No.140 , welche den Anteil von jeder der Ebenen {111}, {100}, {110}, {311}, {331}, {210} und {211}, und das Verhältnis der Anteile der Ebenen, [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}], innerhalb des in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereichs aufweisen, die folgenden Vorteile.
(a) Die Krümung der Flachmaske nach dem Ätzen liegt bei 2 mm oder weniger, welcher Anteil niedriger ist als in dem später beschriebenen Vergleichsbeispiel.
(b) Die Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch liegt bei 0,9 µm oder weniger und die Lichtpenetration der Flachmaske bei bei 1,0 oder höher, was eine höhere Penetration als die konventionelle Weichstahlflachmaske bietet.
(c) Der Ätzfaktor ist 2 oder ein höherer Wert, und die Bildung der unscharfen Ränder auf dem durchgebohrten Loch der Flachmaske erfolgt auch in einem Grad, der keine Probleme bei der praktischen Verwendung aufwirft.
Die Materialien No.116, No.117, No.118, No.134 und No. 138 ergeben ein Verhältnis der Anteile der Ebenen,[{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}], von 2. Anders als bei dem Material No.118 ist die Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs bei den Materialien No.116, No.117, No.181, No.134 und No.138 10 µm oder weniger, welcher Wert kleiner ist als das Niveau bei den konventionellen Produkten, und der Ätzfaktor dieser Materialien ist höher als das konventionelle Niveau, was anzeigt, daß diese Materialien eine vorzügliche Ätzleistungs-fähigkeit aufweisen. Unter den Materialien von No.116, N0.117, No.131, No.134 und No.138 ergeben diejenige, die eine kleinere Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs aufweisen, einen höheren Ätzfaktor. Diese Tatsache bedeutet, daß die Verringerung der Kristallkorngröße in der Richtung der Dicke des Legierungsblechs einen effektiven Faktor zur Erhöhung des Ätzfaktors darstellt.
Im Gegensatz zu der bevorzugten Ausführungsform erfüllt das Material No.101 in seiner {111}-Ebene nicht den Bereich, der in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, das Material No.102 erfüllt ihn nicht in seiner {100}-Ebene, das Material No.104 erfüllt ihn nicht in seiner {110}-Ebene und das Material No.105 erfüllt ihn nicht in seiner {311}- Ebene. Die Materialien No.101, No.102, No.104 und No.105 ergeben eine Krümmung der Flachmaske nach dem Ätzen von 7 mm oder mehr und dieser Wert ist größer als die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Material No.106 erfüllt nicht den in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereich in seiner {331}- Ebene, das Material No.107 erfüllt ihn nicht in seiner {210}- Ebene und das Material No.107 erfüllt ihn nicht in seiner {211}-Ebene. Die Materialien von No.106 bis No.108 übersteigen 0,90 µm der Oberflächenrauhtiefe (Ra) auf dem durchgebohrten Loch und das Penetrationsverhältnis des Lichts der Flachmaske liegt unter 1,0, dieses letztgenannte Kennzeichen liegt unter demjenigen der bevorzugten Ausführungsform.
Das Material No.103 erfüllt nicht den in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereich in seiner {100}- Ebene. Das Material No.114 übersteigt den oberen Grenzwert der vorliegenden Erfindung hinsichtlich des Verhältnisses der Anteile der Ebenen, [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}]. Die Materialien von No.103 und No.114 sind hinsichtlich der Bildung der unscharfen Ränder auf dem durchgebohrten Loch der Flachmaske der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterlegen. Das Material No.103 ergibt einen niedrigeren Anteil an der {210}-Ebene als der untere Grenzwert der vorliegenden Erfindung, und das Material weist einen Ätzfaktor von weniger als 2,0 auf, was unterhalb des Bereichs liegt auf den man sich in der vorliegenden Erfindung konzentriert hat.
Das Material No.109 erfüllt nicht den in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereich in seiner {211}- Ebene, das Material No.110 erfüllt ihn nicht in seiner {210}- Ebene, das Material No.111 erfüllt ihn nicht in seiner {331}- Ebene und das Material No.112 erfüllt ihn nicht in seiner {311}-Ebene. Das Material No.113 ergibt ein Verhältnis der Anteile der Ebenen, [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}], das unterhalb des unteren Grenzwerts der vorliegenden Erfindung liegt. Die Materialien von No.109 bis No.113 weisen einen Ätzfaktor auf, der unter 2,0 und unter dem Bereich liegt, auf den man sich in der jetzigen Erfindung konzentriert hat. Tabelle 3 Symbol d. Legierung Material No. Anteil der Ebene (%) Verhältn. d.Anteile d.Ebenen* Kristallkorngröße (µm) Bemerkungen: *Das Verhältnis der Anteile der Ebenen beträgt [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}] Tabelle 4 Symbol d. Legierung Material No. Anteil der Ebene (%) Verhältn. d.Anteile d.Ebenen* Kristallkorngröße (µm) Bemerkungen: *Das Verhältnis der Anteile der Ebenen beträgt [{100} + {311} + {210}]/[{110} + {111} + {331} + {211}] Tabelle 5 Symbol d. Legierung Material No. Krümmung d.Flachmaske(mm) Oberflächenrauhtiefe (Ra, mm) Lichtpenetrationsverhältnis Bildung v. unscharfen Rändern d. durchg.Lochs Ätzfaktor Tabelle 6 Symbol d. Legierung Material No. Krümmung d.Flachmaske(mm) Oberflächenrauhtiefe (Ra, mm) Lichtpenetrationsverhältnis Bildung v. unscharfen Rändern d. durchg.Lochs Ätzfaktor

Claims

1. Ein dünnes Metallblech für eine Schattenmaske, welches ein Fe-Ni-Legierungsblech mit Fe und Ni als Hauptelemente umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß

das genannte Legierungsblech auf der Oberfläche Anteile an Diffraktionsebenen aufweist, wobei der Anteil der {331}-Ebene 14% oder weniger, der Anteil der {210}-Ebene 10% oder weniger, und der Anteil der {211}-Ebene 10% oder weniger beträgt und jeder der genannten Anteile der Ebenen durch Dividieren des Verhältnisses der relativen Röntgenstrahlintensitäten von jeder der {331}-, {210}- und {211}-Diffraktionsebenen durch die Summe der Verhältnisse der relativen Röntgenstrahlintensitäten der {111}-, {200}-, {220}-, {311}-, {331}-, {420}- und {422}-Diffraktionsebenen berechnet wird; und das Verhältnis der Anteile der Ebenen {210}/[{331} + {211}] 0,2 bis 1 ist.

2. Das dünne Metallblech des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Legierungsblech eine Kristallkorngröße von 10 µm oder weniger in der Richtung der Dicke des genannten Legierungsblechs aufweist.

3. Das dünne Metallblech des Anspruchs 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kristallkorngröße 1 bis 5 µm beträgt.

4. Das dünne Metallblech des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis der Anteile der Ebenen 0,2 bis 0,6 ist.

5. Das dünne Metallblech des Anspruchs 4 dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis der Anteile der Ebenen oberhalb von 0,6 liegt, aber gleich 1 oder weniger ist.

6. Das dünne Metallblech des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Legierungsblech im wesentlichen aus 34 bis 38 Gew.% Ni, 0,005 Gew.% oder weniger C, 0,35 Gew% oder weniger Mn, 0,05 Gew.% oder weniger Si, 0,05 Gew.% oder weniger Cr, 0,0015 Gew.% oder weniger N und 0,002 Gew.% oder weniger O besteht, wobei der Rest Fe ist.

7. Das dünne Metallblech des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metallblech im wesentlichen aus 30 bis 37 Gew.% Ni, 0,01 bis 6 Gew.% Co, 0,005 Gew.% oder weniger C, 0,35 Gew% oder weniger Mn, 0,05 Gew.% oder weniger Si, 0,05 Gew.% oder weniger Cr, 0,0015 Gew.% oder weniger N und 0,002 Gew.% oder weniger 0 besteht, wobei der Rest Fe ist.

8. Ein dünnes Metallblech für eine Schattenmaske, welches ein Fe-Ni-Legierungsblech mit Fe und Ni als Hauptelemente umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Legierungsblech Anteile an Diffraktionsebenen auf der Oberfläche des genannten Legierungsblechs aufweist, wobei der Anteil der {111}-Ebene 5% oder weniger, der Anteil der {100}-Ebene 50 bis 93%, der Anteil der {110}-Ebene 24% oder weniger, der Anteil der {311}-Ebene 1 bis 10%, der Anteil der {331}-Ebene 1 bis 14%, der Anteil der {210}-Ebene 1 bis 10%, der Anteil der {211}- Ebene 1 bis 10% betragen, und jeder der genannten Anteile der Ebenen berechnet wird, indem das Verhältnis der relativen Röntgenstrahlentensitäten von jeder der {111}-, {100}-, {110}-, {311}-, {331}-, {210}- und {211}-Diffraktionsebenen durch die Summe der Verhältnisse der relativen Röntgenstrahlintensitäten der genannten Diffraktionsebenen dividiert wird; und das Verhältnis der Anteile der Ebenen [{100} + 311 + {210}]/[{100} + {111} + {331} + {211}] 0,8 bis 20 ist.

9. Das dünne Metallblech des Anspruchs 8, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Legierungsblech eine Kristallkorngröße von 10 µm oder weniger in der Richtung der Dicke des genannten Legierungsblechs aufweist.

10. Das dünne Metallblech des Anspruchs 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kristallkorngröße 1 bis 5 µm beträgt.

11. Das dünne Metallblech des Anspruchs 8, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis der Anteile der Ebenen 0,8 bis 12 ist.

12. Das dünne Metallblech des Anspruchs 11, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältni der Anteile der Ebenen oberhalb von 12 liegt, aber gleich 20 oder weniger ist.

13. Das dünne Metallblech des Anspruchs 8, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Legierungsblech im wesentlichen aus 34 bis 38 Gew.% Ni, 0,005 Gew.% oder weniger C, 0,35 Gew% oder weniger Mn, 0,05 Gew.% oder weniger Si, 0,05 Gew.% oder weniger Cr, 0,0015 Gew.% oder weniger N und 0,002 Gew.% oder weniger 0 besteht, wobei der Rest Fe ist.

14. Das dünne Metallblech des Anspruchs 8, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metallblech im wesentlichen aus 30 bis 37 Gew.% Ni, 0,01 bis 6 Gew.% Co, 0,005 Gew.% oder weniger C, 0,35 Gew% oder weniger Mn, 0,05 Gew.% oder weniger Si, 0,05 Gew.% oder weniger Cr, 0,0015 Gew.% oder weniger N und 0,002 Gew.% oder weniger 0 besteht, wobei der Rest Fe ist.