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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Schatten- bzw. Lochmaske
für eine
Farbbildröhre,
und insbesondere auf ein Lochmasken-Herstellungsverfahren unter Verwendung
der Photoätztechnik.
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Wie in 1 gezeigt
ist, weist eine Lochmasken-Farbbildröhre einen
Vakuumkolben 23 auf, der aus einer Platte 1, einem
Konus bzw. Trichter 20 und einem Hals 21 besteht.
In diesem Vakuumkolben 23 sind ein Leuchtstoffschirm 2,
eine Schatten- bzw. Lochmaske 3 und Elektronenkanone 4 angeordnet. Der
Leuchtstoffschirm 2 ist an der Innenfläche der Platte 1 ausgebildet
und besteht aus drei Arten von Leuchtstoffschichten, die jeweils
drei unterschiedliche Farben emittieren. Die Lochmaske 3 ist
als Farbauswahlelektrode von dem Leuchtstoffschirm 2 um einen vorbestimmten
Abstand getrennt angeordnet und weist eine große Anzahl von Öffnungen
auf, die in einer vorbestimmten Weise angeordnet sind und eine vorbestimmte
Form aufweisen. Die Elektronenkanone 4 ist im Hals vorgesehen.
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Bei einer Lochmasken-Farbbildröhre wählt diese
Lochmaske 3 drei Elektronenstrahlen 5 aus, die
von der Elektronenkanone 4 so emittiert werden, dass diese
Elektronenstrahlen richtig auf den jeweiligen vorbestimmten Leuchtstoffschichten
landen.
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Der Leuchtstoffschirm 2 hat
Phosphorpunkte oder -streifen sowie eine Schwarzmatrix, welche die Abschnitte
zwischen diesen Punkten oder Streifen (von denen keine gezeigt sind)
verdeckt. Diese Schwarzmatrix gleicht Landefehler der Elektronenstrahlen 5 aus
und verbessert den Kontrast.
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Die Formen der Öffnungen in der Lochmaske 3 werden
grob in einen Kreis und in ein Rechteck eingeteilt. Im Prinzip werden
Lochmasken mit kreisförmigen Öffnungen
bei Farbbildschirmröhren
zum Anzeigen von Zeichen und grafischen Darstellungen verwendet,
und Lochmasken mit rechteckigen Öffnungen
werden allgemein bei Heim-Farbbildröhren eingesetzt.
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In jüngster Zeit bestand eine starke
Nachfrage nach Farbbildröhren
mit hoher Auflösung
und hoher Qualität.
Dementsprechend sind Anstrengungen unternommen worden, um die Größe von Öffnungen in
einer Lochmaske zu verringern und Abweichungen in der Öffnungsgröße zu reduzieren.
Dies liegt daran, dass eine Lochmaske bei der Bildung eines Leuchtstoffschirms
verwendet wird. Im allgemeinen wird bei Farbbildröhren ein
Leuchtstoffschirm zum Anzeigen von Bildern durch Fotolithografie
unter Verwendung einer Schattenmaske als Fotomaske ausgebildet. Aus
diesem Grund hängen
Größe und Form
von Matrixöffnungen
einer Schwarzmatrix oder von punktartigen Leuchtstoffschichten dreier
emittierter Farben, welche dieses Leuchtstoffschirmgitter bilden,
von der Form und Größe von Öffnungen
in der verwendeten Lochmaske ab. Variationen in der Größe und Form von Öffnungen
in der Lochmaske erscheinen als Ungleichmäßigkeit von angezeigten Bildern
und verschlechtern die Bildqualität.
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Herkömmlicherweise werden die Öffnungen in
Lochmasken durch Fotoätzen
ausgebildet. Im einzelnen werden Öffnungen für gewöhnlich durch einen zweistufigen Ätzprozess
bei Anzeigeröhren-Lochmasken,
die eine hohe Definition und eine hohe Qualität erfordern, ausgebildet.
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Die 2 bis 8 sind schematische Ansichten zur
Erläuterung
eines herkömmlichen
zweistufigen Ätzverfahrens.
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Als Substrat einer Farbbildschirmröhren-Lochmaske
ist ein dünnes
Metallblech 7, das beispielsweise aus Invar-Material gefertigt
ist, welches aus einer Fe-Ni-Legierung besteht, die beispielsweise
36 Gewichtsprozent Nickel oder mit Aluminium versetzten Stahl enthält, verwendet.
Dieses dünne Metallblech 7 wird
einer Entfettung und Reinigung unterzogen, um beispielsweise Rollöl und Rostverhinderungsöl zu entfernen.
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Ausbildungsschritt einer
fotoempfindlichen Schicht
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Wie in 2 gezeigt
ist, werden beide Oberflächen
des entfetteten dünnen
Metallblechs 7 mit einem lichtempfindlichen Material beschichtet,
das beispielsweise aus Kasein oder modifizierter PVA gefertigt ist.
Das beschichtete lichtempfindliche Material wird getrocknet, um
Resist-Schichten 8 als lichtempfindliche Schichten zu bilden.
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Belichtungsschritt
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Wie in 3 gezeigt
ist, wird ein Paar Master 9 und 19 erstellt. Der
Master 9 weist ein Muster bzw. eine Struktur auf, die kleinen Öffnungen
entspricht, welche in der Oberfläche
einer Lochmaske, die einer Elektronenkanone zugewandt ist, ausgebildet
sind. Der Master 19 weist ein Muster auf, das großen Öffnungen
entspricht, die in der Oberfläche
der Lochmaske, welche einem Leuchtstoffschirm zugewandt ist, ausgebildet
sind. Diese Master 9 und 19 werden auf die Resist-Schichten 8 auf
den beiden Oberflächen
des dünnen
Metallblechs 7 aufgebracht. Anschließend wird eine Belichtung ausgeführt, um
die Muster bzw. Strukturen der Master 9 und 19 auf
die Resist-Schichten 8 zu drucken. Da eine Abweichung im
Belichtungsbetrag in dem Belichtungsbereich einen Einfluss auf die
Musterbildungsdimensionen der Resist-Schichten 8 hat, wird
der Belichtungsbetrag innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gesteuert.
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Entwicklungsschritt
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Die Resist-Schichten 8 auf
den beiden Oberflächen,
von denen die Muster bzw. Strukturen übertragen werden, werden unter
Verwendung eines aus Wasser oder Wasser und Alkohol bestehenden
Entwicklers entwickelt, wobei unbelichtete Abschnitte entfernt werden.
Infolgedessen werden gemäß 4 Resist-Schichten 10 und 30 mit
Mustern bzw. Strukturen ausgebildet, die Strukturen des oben beschriebenen
Paars Master entsprechen.
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Erster Ätzschritt
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Anschließend wird eine Schutzschicht 31 erstellt.
Diese Schutzschicht 31 besteht aus einem ätz-resistenten
Harzfilm, der aus Polyethylen-Terephtalat (PET) oder aus Gieß-Polypropylen (CPP)
gefertigt ist, und einem druckempfindlichen Klebstoff, der auf die
Oberfläche
der ätz-resistenten
Harzschicht aufgebracht wird. Wie in 5 gezeigt
ist, wird die Schutzschicht 31 unter Verwendung des druckempfindlichen
Klebstoffs auf die Oberfläche, auf
der die Resist-Schicht 30 ausgebildet ist, angeklebt. Die
Oberfläche
des dünnen
Metallblechs 7, auf dem die Resist-Schicht 10 ausgebildet
ist, wird unter Verwendung einer Eisenchlorid-Lösung
als Ätzlösung geätzt. Infolgedessen
werden kleine konkave Löcher 12,
die als kleine, in der Oberfläche
einer einer Elektronenkanone zugewandten Lochmaske auszubilden sind,
in der Oberfläche
der dünnen
Metallplatte 7, auf der die Resist-Schicht 10 ausgebildet ist,
ausgebildet.
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Ausbildungsschritt der ätz-resistenten
Schicht
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Anschließend wird die Schutzschicht 31,
die auf der Oberfläche,
auf der die Resist-Schicht ausgebildet ist, angebracht ist, entfernt.
Die Resist-Schicht 10 auf der Oberfläche, auf der die kleinen konkaven Löcher 12 ausgebildet
sind, wird abgetragen, und die resultierende Oberfläche wird
mit Wasser gewaschen. Danach werden die Oberfläche des dünnen Metallblechs 7,
in dem die kleinen konkaven Löcher 12 ausgebildet
sind, und das Innere dieser kleinen konkaven Löcher 12 mit Firnis
beschichtet, und der Firnis wird getrocknet, um eine ätz-resistente
Schicht 13 zu bilden. Eine Schutzschicht 11 wird
auf diese ätz-resistente
Schicht 13 aufgebracht.
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Zweiter Ätzschritt
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Anschließend wird die Oberfläche der
dünnen
Metallplatte 7, auf der die Resist-Schicht 30 ausgebildet
ist, mit einer Ätzlösung geätzt. Infolgedessen werden
große
konkave Löcher 32,
die als große Öffnungen
dienen, die in der Oberfläche
einer einem Leuchtstoffschirm zugewandten Lochmaske ausgebildet
sind, auf der Oberfläche
ausgebildet, auf der die Resist-Schicht 30 gebildet ist.
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Endbearbeitungsschritt
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Die Schutzschicht 11 wird
entfernt und die Resist-Schicht 30 auf
der Oberfläche,
in der die großen
konkaven Löcher 32 ausgebildet
sind, sowie die ätz-resistente
Schicht 13 auf der Oberfläche, in der die kleinen konkaven
Löcher 12 ausgebildet
sind, werden unter Verwendung einer wässrigen alkalischen Lösung abgetragen.
Infolgedessen stehen die kleinen konkaven Löcher 12 und die großen konkaven
Löcher 32 miteinander
in Verbindung, um Öffnungen 14 zu
bilden.
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Durch die oben beschriebenen Schritte
wird eine Schatten- bzw. Lochmaske hergestellt.
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Dieses Verfahren wird zwar allgemein
eingesetzt, das Verfahren weist jedoch das Problem der Variationen
in der Größe und Form
der Öffnungen
in einer Lochmaske auf. Dies wird durch einige nachstehend beschriebene
Faktoren verursacht.
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Zunächst schreitet ein Ätzvorgang
durch die nach dem Ätzvorgang
während
des Reinigungsvorgangs in den konkaven Löchern 12 und 32 verbleibende Ätzlösung fort.
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Dieses neuerliche Fortschreiten wird
nachstehend mit Bezug auf 9 beschrieben,
in dem das große
konkave Loch 32 als Beispiel verwendet wird. 9 ist eine Ansicht zur Erläuterung
des Zustands einer dünnen
Metallplatte unmittelbar nach dem zweiten Ätzschritt. Nach dem zweiten Ätzschritt gemäß 9 ist ein Öffnungsdurchmesser
De des konkaven Lochs 32 größer als ein Öffnungsdurchmesser
D der Resist-Schicht 30 aufgrund einer seitlichen Ätzung. Infolgedessen
wird ein Überhangabschnitt 15 der
Resist-Schicht 30
um die Öffnung
des konkaven Lochs 32 herum gebildet. Eine relativ große Menge
an Ätzlösung 16 verbleibt
innerhalb des Überhangsabschnitts 15.
Die so in den konkaven Löchern 12 und 32 verbleibende Ätzlösung ist
schwierig mit Spülwasser
in kurzer Zeit gründlich
zu entfernen und auszutreiben, selbst wenn das Spülwasser
aufgesprüht
wird. Die Austreib- bzw. Verdrängungsrate des
Spülwassers
unterscheidet sich von einem konkaven Loch zum andern.
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Der Einfluss der restlichen Ätzlösung 16 wird nachstehend
mit Bezug auf 10 beschrieben. 10 ist eine grafische Darstellung
der Beziehung zwischen der Konzentration der Eisenchloridlösung und
der Ätzrate.
Wie durch eine Kurve 18 angegeben ist, entspricht gemäß 10 eine anfängliche
Zunahme der Konzentration des Eisenchlorids einer Zunahme der Ätzrate.
Die Ätzrate
weist eine Spitze bei einem bestimmten Niveau und einer bestimmten Konzentration
des Eisenchlorids auf. Die Ätzrate
bei größerer Konzentration
nimmt allmählich
ab, um relativ konstant zu sein. Ein Eisenchlorid-Lösung mit
einer Konzentration um die durch die unterbrochene Linie angedeutete
Konzentration herum wird normalerweise bei dem Ätzschritt zum Verringern einer
Abweichung der Ätzrate
mit der Änderung
der Konzentration der Ätzlösung eingesetzt.
Falls aber ein Reinigungsvorgang unter Verwendung von Spülwasser unzureichend
ist, wird die in den konkaven Löchern verbleibende Ätzlösung in
der Reinigungslösung
aufgelöst.
Die Konzentration der aufgelösten Ätzlösung unterscheidet
sich von einem konkaven Loch zum anderen, und ein Ätzvorgang
wird mit einer Ätzrate, welche
der Konzentration der Ätzlösung entspricht, wieder
aufgenommen. Wenn eine dünne
Metallplatte einer Eisenchlorid-Lösung niedriger
Konzentration ausgesetzt wird, welche nach dem Ätzvorgang über längere Zeit einem Waschvorgang
ausgesetzt ist, ändert
sich gemäß 8 die Öffnungsgröße der erhaltenen Lochmaske.
Dies ergibt Variationen in der Öffnungsgröße und -form
sowie sprenkelartige Ungleichmäßigkeit.
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Der zweite Faktor ist eine ungenügende Reinheit
der dünnen
Metallplatte selbst. Diese Reinheit ist insbesondere vor der Ausbildung
der lichtempfindlichen Schicht sowie nach dem Abtragen der lichtempfindlichen
Schicht ein Problem. Falls die Reinheit vor der Ausbildung der lichtempfindlichen Schicht
ungenügend
ist, kann kein zufriedenstellendes Anhaften zwischen der lichtempfindlichen Schicht
und der dünnen
Metallplatte erzielt werden. Falls die Reinheit nach dem Abtragen
der lichtempfindlichen Schicht ungenügend ist, besteht die Wahrscheinlichkeit,
dass eine Beschichtung und Hinterfüllung mit dem Firnis, wenn
die ätz-resistente
Schicht gebildet wird, ungleichmäßig wird,
und dass keine gute Haftung zwischen der ätz-resistenten Schicht und
der dünnen
Metallplatte erreicht wird. Die Reinheit nach dem Abtragen der lichtempfindlichen Schicht
ist besonders wichtig, wenn die ätz-resistente
Schicht in dem nachfolgenden Schritt ausgebildet wird.
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Ein vorbekanntes Verfahren zur Herstellung einer
Lochmaske mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist
in
EP 0 314 110 A2 beschrieben.
Bei diesem Verfahren wird eine Lochmaske durch Ausbilden zweier
lichtempfindlicher Harzschichten jeweils auf beiden Hauptflächen eines bandartigen
Metallblechs gebildet. Vorbestimmte Öffnungen werden in den Harzschichten
auf den zwei Hauptflächen
durch Belichten und Entwickeln eingebracht. Dann werden die freiliegenden
Abschnitte des Metallblechs mittels einer Ätzlösung, wie zum Beispiel Eisenchlorid,
geätzt,
um Öffnungen
zu bilden. Die geätzte
dünne Metallschicht
wird mit Wasser und 1,5% NaOH wässriger
Lösung
von 90°C,
die auf die Resist-Schicht unter Druck aufgesprüht wird, abgewaschen, um eine
verbleibende Resist-Schicht zu entfernen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Schatten- bzw. Lochmaske zu erhalten, die keine Abweichungen
in der Öffnungsgröße und -form aufweist,
indem der Reinigungsschritt verbessert wird, um eine ausreichende
Reinigung bei einem Lochmasken-Herstellungsverfahren auszuführen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Lochmasken-Herstellungsverfahren mit den Oberbegriffen
des Anspruchs 1 bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Bei dem Lochmasken-Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Resists, von denen jedes ein Muster bzw. eine Struktur
aufweist, die den Öffnungen
in einer Lochmaske entsprechen, auf den beiden Oberflächen einer
dünnen Metallplatte
ausgebildet. Die dünne
Metallplatte, auf der diese Resists ausgebildet sind, wird geätzt. Anschließend wird
die an der dünnen
Metallplatte haftende Ätzlösung, insbesondere
die in durch den Ätzvorgang
ausgebildeten konkaven Löchern
verbleibende Ätzlösung mit
einer Ätz-Verhinderungslösung, die
bezüglich
der dünnen
Metallplatte inert ist, entfernt und ausgetrieben. Da dies Abweichungen
in der Öffnungsgröße und -form
eliminiert, kann eine gleichmäßige Lochmaske
hoher Qualität
hergestellt werden.
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Diese Erfindung ist aus der folgenden
detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
besser verständlich,
in denen zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht zur Darstellung der Struktur einer allgemeinen
Farbbildröhre vom
Lochmasken-Typ,
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2 bis 8 Schnittansichten zur Erläuterung eines
herkömmlichen
zweistufigen Ätzverfahrens,
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9 eine
Schnittansicht zur Erläuterung
eines nochmaligen Fortschreitens des Ätzvorgangs,
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10 eine
grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Konzentration der
Eisenchlorid-Lösung
und der Ätzrate,
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11 eine
grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Auflösungverhältnis der Ätz-Verhinderungslösung zur
Eisenchlorid-Lösung
und des Ätzbetrags
pro Flächeneinheit
der dünnen
Metallplatte,
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12 bis 20 Schnittansichten zur Erläuterung
der ersten bevorzugten Ausführungsform
eines Lochmasken-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung,
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21 eine
vergrößerte Schnittansicht
einer Öffnung 14,
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22 eine
Ansicht zur Erläuterung
der Art und Weise, wie ein Ätzlösung unter
Verwendung einer in einem zweiten Ätzschritt verwendeten Schlitzdüse entfernt
wird,
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23 eine
schematische Ansicht einer Ätzlösungs- Reinigungsvorrichtung,
die in der dritten bevorzugten Ausführungsform verwendet wird,
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24 eine
schematische Ansicht einer Ätzlösungs-Reinigungsvorrichtung,
die in der vierten bevorzugten Ausführungsform verwendet wird,
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25 eine
schematische Ansicht einer Ätzlösungs-Reinigungsvorrichtung
zum Erzeugen eines Kavitationsstrahls,
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26 eine
perspektivische Ansicht zur Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
einer Reinigungsvorrichtung für
eine dünne
Metallplatte,
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27 eine
Ansicht zur Darstellung einer zu der Transportrichtung einer dünnen Metallplatte senkrechten
Längsschnittstruktur
der Reinigungsvorrichtung für
eine dünne
Metallplatte,
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28 eine
Ansicht zur Darstellung einer zu der Transportrichtung einer dünnen Metallplatte
parallelen Längsschnittstruktur
der Reinigungsvorrichtung für
eine dünne
Metallplatte,
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29 ein
Ablaufdiagramm zur Darstellung der einzelnen Schritte eines zweistufigen Ätzverfahrens.
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30 eine
grafische Darstellung der Reinheit einer dünnen Metallplatte, die entfettet
und mit Wasser abgewaschen ist,
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31 eine
grafische Darstellung der Reinheit der dünnen Metallplatte, die nach
dem Abtragen des Resists mit Wasser gewaschen wurde,
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32 eine
Schnittansicht zur Erläuterung eines
Verbindungsabschnitts in einer Öffnung,
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33 eine
grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Hydraulikdruck,
wenn die Lochmaske gereinigt wird, der Abweichung 3σ bei dem Öffnungsdurchmesser
D und der Gleichmäßigkeit,
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34 bis 39 Schnittansichten zur Erläuterung
von Schritten zur Ausbildung von Öffnungen durch gleichzeitiges Ätzen der
beiden Oberflächen einer
dünnen
Metallplatte,
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40 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer zweiten Sprüheinheit,
und
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41 eine
schematische Ansicht zur Erläuterung
der Struktur einer Sprühdüse gemäß 40.
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Gemäß der Erfindung wird ein Lochmasken-Herstellungsverfahren
mit einem Reinigungsschritt unter Verwendung einer verbesserten
Reinigungslösung
bereitgestelt.
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Gemäß dem zweiten Aspekt wird eine
verbesserte Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte bzw. ein dünnes Metallblech
bereitgestelt, die beim Reinigungsschritt des Lochmasken-Herstellungsverfahrens
eingesetzt werden kann.
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Gemäß dem dritten Aspekt wird eine
Lochmasken-Herstellungsvorrichtung bereitgestelt, welche die verbesserte
Reinigungsvorrichtung für
ein dünnes
Metallblech verwendet.
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Ferner wird gemäß dem vierten Aspekt eine Lochmasken-Herstellungsverfahren
bereitgestelt, das einen verbesserten Reinigungsschritt zur Reinigung
einer dünnen
Metallplatte einsetzt.
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Diese Aspekte und die vorliegende
Erfindung werden nachstehend in näheren Einzelheiten in der angegebenen
Reihenfolge beschrieben.
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Das Lochmasken-Herstellungsverfahren
gemäß der Erfindung
umfasst:
den Schritt des Bildens von Ätz-Schutzschichten, von denen
jede ein Muster aufweist, das Öffnungen
in einer Lochmaske auf mindestens einer Oberfläche derselben entspricht, auf
zwei Hauptoberflächen
einer dünnen
Metallplatte,
den Ätz-Schritt
zum Ätzen
der dünnen
Metallplatte, auf der die Ätz-Schutzschichten
ausgebildet sind, unter Verwendung einer Ätzlösung, die Eisenchlorid enthält, und
den
Reinigungsschritt zum Entfernen der Ätzlösung unter Verwendung einer
Reinigungslösung
nach dem Ätz-Schritt,
wobei
die Reinigungslösung
eine Ätz-Inhibitionslösung bzw.
-verhinderungslösung
ist, die in Bezug auf die dünne
Metallplatte inert ist.
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Dieses Lochmasken-Herstellungsverfahren kann
entweder auf ein beidseitiges, gleichzeitiges Ätzverfahren angewandt werden,
durch das Öffnungen
durch gleichzeitiges Ätzen
der beiden Seiten einer dünnen
Metallplatte ausgebildet werden, oder auf ein zweistufiges Ätzverfahren,
durch das Öffnungen durch
separates Ätzen
jeder Oberfläche
in zwei Stufen ausgebildet werden. Jedes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass die auf der dünnen
Metallplatte verbleibende Eisenchlorid-Ätzlösung sobald wie möglich mit
der Ätz-Inhibitionslösung, die
gegenüber der
dünnen
Metallplatte inert ist, entfernt und verdrängt bzw. ausgetrieben wird.
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Als Ätz-Inhibitionslösung ist
es möglich,
kaltes Wasser, Alkohol oder eine Lösung oder ein Gemisch von zwei
oder mehr Lösungen
zu verwenden, die aus Lösungen
ausgewählt
sind, welche ein Metallion mit einer höheren Ionisierungstendenz als
der von dreiwertigem Eisen enthält.
Beispiele sind wässrige
Nickelchlorid-Lösung,
wässrige
Kobaltchlorid-Lösung,
wässrige
Kaliumchlorid-Lösung,
wässrige
Kalziumchlorid-Lösung, wässrige Magnesiumchlorid-Lösung, wässrige Lithiumchlorid-Lösung, wässrige Zinkchlorid-Lösung, wässrige Manganchlorid-Lösung und
wässrige
Eisenchlorid-Lösung.
Es ist anzumerken, dass bei der vorliegenden Erfindung das hier
erwähnte
kalte Wasser Wasser mit einer Temperatur von 5 bis 20° ist.
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Insbesondere wenn eine Ätz-Inhibitionslösung, die
ein Metallion enthält,
welches eine höhere Ionisierungstendenz
als die von dreiwertigem Eisen ausweist, verwendet wird, wird die
Ionenkonzentration dieses Metalls, dessen Ionierungstendenz höher ist
als die von dreiwertigem Eisen, vorzugsweise zu einer gesättigten
Konzentration eines Salzes des Metalls zubereitet.
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Um den Inhibitionseffekt der Ätz-Inhibitionslösungen zu
erhärten,
wurden mehrere unterschiedliche Lösungen zubereitet, indem die
jeweils aus gesättigter
wässriger
Lösung
von Metallsalzen bestehende Ätz-Inhibitionslösung bei
der Temperatur von 20°C
mit einer Eisenchlorid-Lösung
mit einem spezifischen Gewicht von 1,555 durch Veränderung
ihres Gewichtsverhältnisses
gemischt wurde. Eine dünne Metallplatte,
die aus Invar gefertigt war, das im Handel von HITACHI KINZOKU erhältlich ist
und Dimensionen von 1 cm × 2cm × 0,13 mm
aufweist, wurde 1 min in jede Lösung
getaucht.
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11 ist
eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Auflösungsverhältnis der Ätz-Inhibitionslösung zur
Eisenchlorid-Lösung
und des Ätzbetrags
pro Flächeneinheit
der dünnen
Metallplatte. In 11 gibt
eine Kurve 20 Nickelchlorid an, eine Kurve 21 gibt
Manganchlorid an, eine Kurve 22 gibt kaltes Wasser an,
eine Kurve 23 gibt zur Kontrolle verwendetes Wasser an,
und ein Punkt 24 gibt eine Ätzrate bei einer Temperatur
an, bei der der Ätz-Schritt
ausgeführt
wird. Wie am besten aus 11 ersichtlich
ist, hatten kaltes Wasser, Nickelchlorid und Manganchlorid einen
größeren Inhibitionseffekt
als Wasser, und insbesondere war der Effekt von Manganchlorid stark.
Dies wird den Tatsachen zugeschrieben, dass die Lösbarkeit
von Managanchlorid größer ist
als die von Nickelchlorid, so dass eine große Menge von Manganchlorid
lösbar ist,
und dass die Ionisierungsenergie von Mangan größer ist als die von Nickel
und Eisen. Der Inhibitionseffekt von kaltem Wasser ist zwar geringer
als der von Nickelchlorid und Manganchlorid, kaltes Wasser hat aber
eine Wirkung der Verringerung der Reaktionsrate der Ätzlösung durch
Senken der Temperatur. Die Ätz-Inhibitionslösung, die
in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, muss einen größeren Inhibitionseffekt
aufweisen als es zumindest der Ätz-Inhibitionseffekt
von kaltem Wasser ist. Wie aus 11 hervorgeht,
betrug bei Verwendung von kaltem Wasser in dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung die Ätzrate
6 μm/min
oder weniger. Demgemäß beträgt bei dem
Lochmasken-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Ätzrate vorzugsweise
6 μm/min
oder weniger.
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Die an einer dünnen Metallplatte haftende Ätzlösung wird
mit der Ätz-Inhibitionslösung nach obiger
Beschreibung entfernt und ausgetrieben. Infolgedessen ist es möglich, die
Hochgeschwindigkeits-Ätzkapazität der aufgelösten Eisenchlorid-Lösung zu
verhindern bzw. zu bremsen.
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Als Reinigungsmittel, das in der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist die Verwendung mindestens
eines Mittels, das aus einem Kavitationsstrahl, einer Megaschalldusche,
einer Schlitzdüsendusche
und einer Schwammrolle ausgewählt
ist, wirksam.
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Wenn irgendeines dieser Mittel eingesetzt wird,
kann die auf der dünnen
Metallplatte verbleibende Ätzlösung, insbesondere
die in den von dem Ätzvorgang
gebildeten Öffnungen
oder konkaven Löchern
verbleibende Ätzlösung gut
mit der Ätz-Inhibitionslösung in
kurzer Zeit nach dem Ätzvorgang
ausgetrieben werden. Außerdem
kann die Zeit, während der
eine dünne
Metallplatte und eine im Lösungszustand
befindliche Ätzlösung mit
einem hohem Ätzratenkontakt
miteinander in Kontakt steht, reduziert werden. Da dies eine Änderung
der Öffnungsgröße und Abweichungen
in der Öffnungsgröße und -form ausschaltet,
kann eine Lochmaske hoher Qualität
mit hoher Gleichmäßigkeit
hergestellt werden.
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Das Lochmasken-Herstellungsverfahren
der vorliegenden Erfindung wird in näheren Einzelheiten nachstehend
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Die 12 bis 20 sind schematische Schnittansichten
zur Erläuterung
der ersten Ausführungsform
des Lochmasken-Herstellungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In dieser Ausführungsform wurde eine aus 0,12
mm dickem Invar-Material gefertigte dünne Metallplatte als Lochmasken-Träger verwendet,
und Öffnungen
wurden durch ein Zweistufen-Ätzverfahren ausgebildet.
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Zunächst wurden Rollöl und Rostverhinderungsöl, das an
den Oberflächen
der dünnen
Metallplatte anhaftete, durch eine Alkali-Entfettungslösung entfernt,
und die dünne
Metallplatte wurde mit Wasser abgewaschen und getrocknet.
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Ausbildungsschritt einer lichtempfindlichen Schicht
Anschließend
wurden gemäß 12 die beiden Oberflächen der
dünnen
Metallplatte 7 mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtet,
die in der Hauptsache aus Kasein und Dichromat bestand, und die
lichtempfindliche Schicht wurde getrocknet, um Resist-Schichten 8 mit
einer Dicke von einigen μm
zu bilden.
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Belichtungsschritt
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Anschließend wurde gemäß 13 ein Paar Master 9 und 19 erstellt.
Der Master 9 wies ein Muster bzw. eine Struktur auf, die
in einer einer Elektronenkanone zugewandten Oberfläche einer
Lochmaske ausgebildeten kleinen Öffnungen
entsprach. Der Master 19 hatte ein Muster bzw. eine Struktur,
die in einer einem Leuchtstoffschirm zugewandten Oberfläche der
Lochmaske ausgebildeten großen Öffnungen
entsprach. Diese Master 9 und 19 wurden auf die Resist-Schichten 8 auf
beiden Oberflächen
der dünnen
Metallplatte 7 aufgebracht. Danach wurde eine Belichtung
durchgeführt,
um die Strukturen der Master 9 und 19 auf die
Resist-Schichten 8 zu drucken.
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Entwicklungsschritt
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Die Resist-Schichten 8 auf
den beiden Oberflächen,
von denen die Strukturen übertragen
wurden, wurden unter Verwendung von Wasser oder eines aus Wasser
und Alkohol bestehenden Entwicklers entwickelt, wodurch unbelichtete
Abschnitte entfernt wurden. Infolgedessen wurden gemäß 14 Resist-Schichten 10 und 30 als Ätz-Schutzschichten mit
Strukturen ausgebildet, die den Strukturen des Paars der oben beschriebenen
Master entsprachen.
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Erster Ätz-Schritt
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Danach wurde eine Schutzschicht 31 erstellt. Diese
Schutzschicht 31 bestand aus einem ätz-resistenten Harzfilm, der
aus Polyethylen-Terephtalat (PET) oder aus Gieß-Polypropylen (CPP) gefertigt war, und
einem druckempfindlichen Klebemittel, das auf die Oberfläche der ätz-resistenten
Harzschicht aufgebracht war, bestand. Wie in 15 gezeigt ist, wurde die Schutzschicht 31 unter
Verwendung des druckempfindlichen Klebemittels auf die Oberfläche aufgebracht,
auf der die Resist-Schicht 30 ausgebildet war. Die Oberfläche der
dünnen
Metallplatte 7, auf der die Resist-Schicht 10 ausgebildet
war, wurde nach unten gewendet und durch Besprühen mit einer Eisenchlorid-Lösung als Ätzlösung geätzt. Infolgedessen wurden in
der Oberfläche
der dünnen
Metallplatte 7, auf der die Resist-Schicht 10 ausgebildet war,
kleine konkave Löcher 12 gebildet,
die als kleine, in der Oberfläche
einer einer Elektronenkanone zugewandten Lochmaske zu bildende Öffnungen dienen.
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Reinigungsschritt unter
Verwendung einer Ätz-Inhibitionslösung
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Nach dem erstem Ätz-Schritt wurde eine wässrige Nickelchlorid-Lösung als
inerte Ätz-Inhibitionslösung mit
Ultraschallwellen in einem Megahertzband aufgebracht und direkt
auf die dünne
Metallplatte 7 durch ein Megaschall-Duschmittel aufgesprüht. Infolgedessen wurde eine
auf der Oberfläche
der dünnen
Metallplatte 7, insbesondere in den kleinen konkaven Löchern 12 verbleibende Ätzlösung 24 mit der
wässrigen
Nickelchlorid-Lösung
verdrängt
bzw. ausgetrieben. Das heißt,
dass so die auf der Oberfläche
der dünnen
Metallplatte 7, insbesondere in den kleinen konkaven Löchern 12 verbleibende Ätzlösung beseitigt
und das resultierende Material mit Wasser abgewaschen wurde.
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Resist-Abtragungs- und
Schutzfilm-Entfernungsschritt
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Anschließend wurde das Resist 10 in
der Oberfläche,
in der kleine konkave Löcher 12 ausgebildet
waren, unter Verwendung einer wässrigen 10%-igen
Alkali-Lösung,
die auf 90°C
erwärmt
war, abgetragen, und das resultierende Material wurde mit Wasser
abgewaschen. Danach wurde die an der Oberfläche, auf der Resist 30 ausgebildet
war, anhaftende Schutzschicht 31 entfernt. Die Resist-Schicht in
der Oberfläche,
in der die kleinen konkaven Löcher 12 ausgebildet
waren, wurde abgetragen und das resultierende Material mit Wasser
abgewaschen.
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Ausbildungsschritt einer ätz-resistenten
Schicht
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Als nächstes wurde die Oberfläche der
dünnen Metallplatte,
in der die kleinen konkaven Löcher 12 ausgebildet
waren, und die Innenseiten dieser kleinen konkaven Löcher 12 mit
Firnis beschichtet, und der Firnis wurde getrocknet, um eine ätz-resistente
Schicht 13 zu bilden. Eine beispielsweise aus einem PET-Harz
gefertigte Schutzschicht 11 wurde auf diese ätz-resistente
Schicht 13 aufgebracht.
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Zweiter Ätz-Schritt
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Anschließend wurde gemäß 18 die Oberfläche, auf
der das Resist 30 ausgebildet war, nach unten gewandt,
und durch Besprühen
mit einer Eisenchlorid enthaltenden Ätzlösung geätzt. Infolgedessen wurden auf
der Oberfläche,
auf der das Resist 30 ausgebildet war, große konkave
Löcher 32 gebildet,
die als in der Oberfläche
einer Lochmaske ausgebildete große Öffnungen dienten.
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Reinigungsschritt unter
Verwendung einer Ätz-Inhibitionslösung
-
Nach diesem zweiten Ätz-Schritt
wurde ebenso wie nach Beendigung des ersten Ätz-Schrittes eine wässrige Nickelchlorid-Lösung als
inerte Ätz-Inhibitionslösung mit
Ultraschallwellen in einem Megahertzband aufgebracht und direkt
auf die dünne Metallplatte über ein
Megaschall-Duschmittel
aufgesprüht.
Infolgedessen wurde die auf der Oberfläche der dünnen Metallplatte verbleibende Ätzlösung 24, insbesondere
in den großen
konkaven Löchern 32, entfernt
und mit der wässrigen
Nickelchlorid-Lösung verdrängt bzw.
ausgetrieben. Das heißt,
das gemäß 19 die in den großen konkaven
Löchern
verbleibende Ätzlösung auf
diese Weise entfernt wurde und das resultierende Material mit Wasser
abgewaschen wurde.
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Endbearbeitungsschritt
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Die an der Außenfläche klebende Schutzschicht 11 wurde
beseitigt und die Resist-Schicht 30 auf der Oberfläche, auf
der die großen
konkaven Löcher 32 ausgebildet
waren, sowie die ätz-resistente Schicht 13 auf
der Oberfläche,
auf der die kleinen konkaven Löcher 12 ausgebildet
waren, wurden durch eine wässrige,
10%-ige, auf 90°C
erhitzte Alkali-Lösung
abgetragen. Danach wurde das resultierende Material mit Wasser abgewaschen.
Infolgedessen traten die kleinen konkaven Löcher 12 und die großen konkaven
Löcher 32 miteinander
in Verbindung, um Öffnungen 14 zu
bilden.
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Wenn die Öffnungen 14 der Lochmaske durch
das obige Verfahren ausgebildet werden, kann nicht nur die auf den
Oberflächen
der dünnen
Metallplatte haftende Ätzlösung, sondern
auch die in den kleinen konkaven Löchern 12 und 32 verbleibende Ätzlösung gut
innerhalb kurzer Zeitspannen durch einen starken Ätz-Inhibitionseffekt
der wässrigen
Nickelchlorid-Lösung
und durch Anlegen einer hohen Energie über die Megaschalldusche verdrängt werden.
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Wenn die konkaven Löcher 12 und 32 durch Ätzen nach
obiger Beschreibung gebildet werden, sind die Öffnungsdurchmesser dieser konkaven
Löcher 12 und 32 größer als
die Öffnungsdurchmesser der
Resists 10 und 30 infolge des Fortschreitens eines
Seiten-Ätzvorgangs
(side-etching). Infolgedessen werden Überhangabschnitte in den Resists 10 und 30 gebildet,
und es verbleibt, wie in 9 gezeigt
ist, eine relativ große
Menge an Ätzlösung innerhalb
jedes Überhangabschnitts.
Herkömmliches Auswaschen
durch Besprühen
kann die innerhalb des Überhangabschnitts
verbleibende Ätzlösung nicht
schnell auflösen
und entfernen. Daher wird das Material der auflösenden Ätzlösung mit einer hohen Ätzrate über lange
Zeit ausgesetzt, was in Abweichungen der Öffnungsgröße und -form resultiert. Wenn
jedoch das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
unterdrückt
die kombinierte Wirkung mit dem Ätz-Inhibitionseffekt
von Nickelchlorid Abweichungen in der Öffnungsgröße und -form, die durch die
aufgelöste Ätzlösung verursacht
werden. Infolgedessen kann eine Lochmaske hoher Qualität mit hoher
Gleichmäßigkeit
bzw. Einheitlichkeit hergestellt werden. Ferner kann ein Reinigungs- und
Verdrängungsvorgang
gut innerhalb kürzerer Zeitspannen
unter Verwendung der Megaschalldusche durchgeführt werden.
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21 ist
eine vergrößerte Ansicht
der Öffnung 14.
Wie in 21 gezeigt ist,
ist ein Öffnungsdurchmesser
D durch den Verbindungsabschnitt zwischen dem kleinen konkaven Loch 12 und
dem großen
konkaven Loch 32 festgelegt. Wenn eine Schatten- bzw. Lochmaske,
deren Öffnungsdurchmesser auf
115 μm festgesetzt
war, durch ein herkömmliches Verfahren
hergestellt wurde, betrug eine Abweichung 3σ des Öffnungsdurchmessers D 3,6 μm. Bei der
ersten bevorzugten Ausführungsform
kann aber die Abweichung 3σ des Öffnungsdurchmesser
D auf 1,8 μm,
das heißt
auf die Hälfte
verringert werden.
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Ferner wurden, um die Gleichmäßigkeit
dieser Lochmasken zu bestätigen,
die Lochmasken überprüft, indem
sie auf einen Lichtkasten unter Verwendung von Leuchtstoff-Lampen
mit einer Farbtemperatur von 5700°C
aufgebracht wurden. Infolgedessen wurde die Gleichmäßigkeit
der durch die erste bevorzugte Ausführungsform gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellten Lochmasken im Vergleich
zu den durch das herkömmliche Verfahren
hergestellten Lochmasken stark verbessert.
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Im folgenden wird die zweite bevorzugte Ausführungsform
des Lochmasken-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Zunächst wird gemäß der gleichen
Prozedur wie bei der obigen ersten Ausführungsform eine Resist-Schicht
mit einem Öffnungsdurchmesser
von 80 μm
auf eine Oberfläche
einer 0,13 mm dicken, bandartigen dünnen Metallplatte ausgebildet,
und eine Resist-Schicht mit einem Öffnungsdurchmesser von 130 μm wurde auf
der anderen Oberfläche
der dünnen
Metallplatte ausgebildet. Die dünne
Metallplatte, auf der die Resist-Schichten
ausgebildet wurden, wurde durch ein Zweistufen-Ätzverfahren
geätzt.
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Bei dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird bei der Ausbildung von kleinen konkaven Löchern bei einem ersten Ätz-Schritt
eine Ätzlösung nicht
mit einer Ätz-Inhibitionslösung verdrängt bzw.
ausgetrieben, nachdem die kleinen konkaven Löcher ausgebildet waren. Das
heißt,
das Material wurde mit einer Wasserbesprühung wie bei herkömmlichen
Verfahren weggewaschen, und große konkave
Löcher
wurden in einem zweiten Ätz-Schritt ausgebildet. 22 ist eine Ansicht zur
Erläuterung eines
Verfahrens zum Entfernen einer Ätzlösung unter
Verwendung einer Schlitzdüse
im zweiten Ätz-Schritt.
Wie in 22 gezeigt ist,
wurde eine bandartige dünne
Metallplatte 7 mit der nach unten gewandten Oberfläche, auf
der die großen
konkaven Löcher
ausgebildet waren, transportiert, und eine unter der bandartigen
dünnen
Metallplatte 7 in der Breitenrichtung der dünnen Metallplatte
angeordnete Schlitzdüse 25 sprühte eine
Schlitzdüsendusche
einer gesättigten
wässrigen
Manganchlorid-Lösung
auf die Oberfläche,
in der die großen
konkaven Löcher ausgebildet
waren, wodurch eine Ätzlösung verdrängt wurde.
Der Rest des Ätzvorgangs
wurde gemäß der gleichen
Prozedur wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts
vorgenommen. Auf diese Weise wurden Öffnungen ausgebildet. Diese Öffnungen
bestanden aus kleinen konkaven Löchern
mit einem Öffnungsdurchmesser
von 118 μm,
die in einer einer Elektronenkanone zugewandten Oberfläche ausgebildet
waren, und aus großen
konkaven Löchern
mit einem Öffnungsdurchmesser
von 235 μm,
die in der anderen, einem Leuchtstoffschirm zugewandten Oberfläche ausgebildet
waren. In jeder dieser Öffnungen
war der Verbindungsabschnitt, der zwischen dem kleinen konkaven
Loch und dem großen
konkaven Loch ausgebildet war, um den Öffnungsdurchmesser festzulegen, 15 μm von der
Oberfläche
entfernt, in der die kleinen konkaven Löcher ausgebildet waren.
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Da ein hoher Ätz-Inhibitionseffekt der gesättigten
wässrigen
Manganchlorid-Lösung
und die Kraft der Schlitzdüsendusche
Abweichungen in der Öffnungsgröße und -form
ausschalteten, wurde eine Schatten- bzw. Lochmaske von hoher Qualität und mit
hoher Gleichmäßigkeit
erhalten.
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Im folgenden wird die dritte bevorzugte
Ausführungsform
des Lochmasken-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform wurde
in Befolgung der gleichen Prozedur wie bei der ersten bevorzugten
Ausführungsform
eine Resist-Schicht mit einem Öffnungsdurchmesser
von 100 μm
auf einer Oberfläche
einer 0,13 mm dicken bandartigen dünnen Metallplatte ausgebildet,
und eine Resist-Schicht mit einem Öffnungsdurchmesser von 110 μm wurde auf
der anderen Oberfläche
der dünnen
Metallplatte ausgebildet.
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Die bandartige dünnen Platte, auf der diese Resist-Schichten ausgebildet
wurden, wurde unter Verwendung eines zweistufigen Ätzverfahrens
geätzt.
Bei dieser dritten Ausführungsform
wird bei der Bildung von kleinen konkaven Löchern in einem ersten Ätz-Schritt
eine Ätzlösung nicht
mit einer Ätz-Inhibitionslösung verdrängt, nachdem
die kleinen konkaven Löcher
ausgebildet waren. Das heißt,
das Material wurde mit einer Wasserbesprühung wie bei herkömmlichen
Verfahren abgewaschen und große
konkave Löcher
wurden in einem zweiten Ätz-Schritt ausgebildet.
Anschließend
wurde die Ätzlösung entfernt
und mit kaltem Wasser unter Verwendung einer Schwammrolle ausgetrieben
bzw. verdrängt.
Der Rest des zweistufigen Ätzvorgangs
wurde unter Befolgung der gleichen Prozedur wie bei der ersten bevorzugten
Ausführungsform
vorgenommen.
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Auf diese Weise wurden Öffnungen
ausgebildet. Die Öffnungen
bestanden aus kleinen konkaven Löchern,
die mit einem Öffnungsdurchmesser von
118 μm in
einer einer Elektronenkanone zugewandten Oberfläche ausgebildet waren, und
großen konkaven
Löchern
mit einem Öffnungsdurchmesser von
235 μm,
die in der anderen, einem Leuchtstoffschirm zugewandten Oberfläche ausgebildet
waren. Bei jeder dieser Öffnungen
war der zwischen dem kleinen konkaven Loch und dem großen konkaven Loch
ausgebildete Verbindungsabschnitt, um den Öffnungsdurchmesser festzulegen,
15 μm von
der Oberfläche
entfernt, in der die kleinen konkaven Löcher ausgebildet waren.
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23 ist
eine schematische Ansicht einer Ätzlösungs-Verdrängungsvorrichtung,
die in der dritten bevorzugten Ausführungsform verwendet wird. Diese
Verdrängungsvorrichtung
wird nach dem zweiten Ätz-Schritt
angeordnet und umfasst ein Paar Schwammrollen 26 und 46,
die gegen die beiden Oberflächen
einer bandartigen dünnen
Metallplatte 7 eng anliegen, welche mit der Oberfläche, in
der die großen
konkaven Löcher
ausgebildet sind, nach unten gewandt transportiert wird, wobei ein
Kaltwassertank 27 unterhalb der bandartigen dünnen Metallplatte
bzw. des Metallblechs 7 angeordnet ist. Dieser Kaltwassertank
hat eine Kaltwasser-Einspritzöffnung 28 und
eine Drainageöffnung 29.
Ein vorbestimmter Wasserpegel wird immer durch Überlaufenlassen von von der
Kaltwasser-Einspritzöffnung 28 eingeleitetem
Kaltwasser beibehalten. Die Schwammrollenbürsten 26 und 46 sind
so ausgebildet, dass sie einen Durchmesser von beispielsweise etwa
15 μm aufweisen
und durch die jeweiligen Antriebsvorrichtungen (nicht dargestellt)
mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie der Transportgeschwindigkeit
der bandartigen dünnen
Metallplatte 7 gedreht werden. Ein Abschnitt von etwa dem
halben Durchmesser der unterhalb der bandartigen dünnen Metallplatte 7 angeordneten
Schwamrnrollenbürste 26 wird
in Kaltwasser in dem Kaltwasserbehälter 27 getaucht.
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Bei dieser Ätzlösungs-Verdrängungsvorrichtung dringt kaltes
Wasser in die Schwammrolle 26 ein, da ein Abschnitt von
etwa der Hälfte
des Durchmesser der Schwammrolle 26 im Kaltwasser eingetaucht ist.
Dieses eindringende Kaltwasser wird der gegen die Schwammrollenbürste 26 gedrängten bandartigen
dünnen
Metallplatte 7 zugeführt,
wenn sich die Schwammrolle 26 dreht. Das Kaltwasser wird
zwangsläufig
insbesondere den großen
konkaven Löchern
zugeführt,
die im zweiten Ätz-Schritt ausgebildet
wurden. Infolgedessen kann die in den großen konkaven Löchern verbleibende Ätzlösung in kurzer
Zeit gut ausgetrieben bzw. verdrängt
werden.
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Wie in 11 gezeigt
ist, ist der Ätz-Inhibitionseffekt
von kaltem Wasser geringer als der einer wässrigen Nickelchlorid-Lösung oder
einer wässrigen
Manganchlorid-Lösung. Kaltes
Wasser wird jedoch zwangsläufig
in die großen konkaven
Löchern durch
die Schwammrollenbürste 26 gedrückt, und dies
beschleunigt die Säuberung
und Verdrängung und
verkürzt
die Zeit, während
der das Material der aufgelösten Ätzlösung mit
hoher Ätzrate
ausgesetzt ist. Außerdem
wird die Reaktionsgeschwindigkeit gesenkt, da Kaltwasser die Temperatur
der aufgelösten Ätzlösung senkt,
so dass ein zufriedenstellender Ätz-Inhibitionseffekt
erzielt wird. Infolgedessen war es möglich, Abweichungen in der Öffnungsgröße und -form
zu unterdrücken
und eine Lochmaske hoher Qualität
mit hoher Gleichmäßigkeit
zu erhalten.
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Die vierte bevorzugte Ausführungsform
des Lochmasken-Herstellungsverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend beschrieben.
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Unter Befolgung der gleichen Prozedur
wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform wurde ein Resist
mit einem Öffnungsdurchmesser
von 100 μm
auf einer Oberfläche
einer 0,15 mm dicken bandartigen dünnen Metallplatte ausgebildet,
und eine Resist mit einem Öffnungsdurchmesser
von 110 μm wurde
auf der anderen Oberfläche
der dünnen
Metallplatte ausgebildet.
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Die bandartige dünne Metallplatte, auf der diese
Resists ausgebildet wurden, wurde durch ein zweistufiges Ätzverfahren
geätzt.
Bei dieser vierten bevorzugten Ausführungsform wurde wie bei der
dritten bevorzugten Ausführungsform
bei der Ausbildung kleiner konkaver Löcher in einem ersten Ätz-Schritt
das Material mit einer Wasserbesprühung wie bei herkömmlichen
Verfahren abgewaschen, ohne irgendeine Ätz-Inhibitionslösung zu
verwenden, nachdem die kleinen konkaven Löcher ausgebildet waren. Nachdem
die großen
konkaven Löcher
in einem zweiten Ätz-Schritt
ausgebildet waren, wurde die Ätzlösung unter
Verwendung von Schwammrollenbürsten
mit kaltem Wasser entfernt und ausgetrieben. Der Rest des Ätzvorgangs
lief unter Befolgung der gleichen Prozedur ab wie bei der ersten
bevorzugten Ausführungsform.
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Auf diese Weise wurden Öffnungen
ausgebildet. Diese Öffnungen
bestanden aus kleinen konkaven Löchern
mit einem Öffnungsdurchmesser
von 140 μm,
die auf einer einer Elektronenkanone zugewandten Oberfläche ausgebildet
wurden, und großen konkaven
Löchern
mit einem Öffnungsdurchmesser von
275 μm,
die auf der anderen, einem Leuchtstoffschirm zugewandten Oberfläche ausgebildet
wurden. In jeder dieser Öffnungen
war der Verbindungsabschnitt, der zwischen dem kleinen konkaven
Loch und dem großen
konkaven Loch ausgebildet wurde, um den Öffnungsdurchmesser festzulegen,
15 μm von
der Oberfläche
entfernt, in der die kleinen konkaven Löcher ausgebildet waren.
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24 ist
eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Ätzlösungs-Verdrängungsvorrichtung, die bei
der vierten bevorzugten Ausführungsform
eingesetzt wurde. Diese Verdrängungsvorrichtung
wird nach dem zweiten Ätz-Schritt
verwendet und umfasst ein Paar Führungsrollen 41 und 51 zum Führen einer
bandartigen dünnen
Metallplatte 7, die mit der Oberfläche, in der die großen konkaven
Löcher
ausgebildet sind, nach unten gewandt transportiert wird, wobei eine
Schwammrolle 56 zwischen diesen Führungsrollen 41 und 51 angeordnet
ist und ein Kaltwasserbehälter 57 unterhalb
der bandartigen dünnen
Metallplatte 7 angeordnet ist. Dieser Kaltwasserbehälter 57 hat
eine Kaltwasser-Einspritzöffnung 58 und
eine Drainageöffnung 59.
Ein vorbestimmter Wasserpegel wird permanent durch Überlaufenlassen
von aus der Kaltwasser-Einspritzöffnung 58
eingeleitetem Kaltwasser beibehalten. Die Schwammrolle 56 ist
so ausgebildet, dass sie einen Durchmesser von beispielsweise etwa
15 nm aufweist und durch eine Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt)
mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie der Umfangsgeschwindigket
der bandartigen dünnen
Metallplatte 7 gedreht wird. Die Schwammrolle 56 ist
in kaltes Wasser in dem Kaltwasserbehälter 57 auf eine Tiefe
eingetaucht, die annähernd gleich
dem Radius der Schwammrolle 56 von der Flüssigkeitsoberfläche des
Kaltwassers her ist. Wenn diese Ätzlösungs-Verdrängungsvorrichtung
verwendet wird, wird in die Schwammrolle 56 eindringendes Kaltwasser
zwangsläufig
den großen
konkaven Löchern
zugeführt,
die im zweiten Ätz-Schritt
ausgebildet wurden, da die Schwammrolle gegen die bandartige dünne Metallplatte 7 gedrückt wird.
Infolgedessen kann die in den großen konkaven Löchern verbleibende Ätzlösung gut
innerhalb kurzer Zeit verdrängt
bzw, ausgetrieben werden. Auf diese Weise war es möglich, Abweichungen
in der Öffnungsgröße und -form
auszuschalten und eine Schattenmaske hoher Qualität mit hoher
Gleichmäßigkeit
zu erhalten.
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Nachstehend wird die fünfte bevorzugte
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Zunächst wurde unter Befolgung
der gleichen Prozedur wie bei der ersten Ausführungsform eine Resist-Schicht
mit einem Öffnungsdurchmesser von
100 μm auf
einer Oberfläche
einer 0,15 mm dicken, bandartigen dünnen Metallplatte ausgebildet, und
eine Resist-Schicht mit einem Öffnungsdurchmesser
von 110 μm
wurde auf der anderen Oberfläche
der dünnen
Metallplatte ausgebildet. Die bandartige dünne Metallplatte, auf der diese
Resists ausgebildet wurden, wurde durch ein zweistufiges Ätzverfahren
geätzt.
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Bei diesem zweistufigen Ätzvorgang
wurde bei der Ausbildung von kleinen konkaven Löchern in einem ersten Ätz-Schritt
das Material mit einer Wasserbesprühung wie bei herkömmlichen
Verfahren abgewaschen, ohne eine Ätzlösung unter Verwendung einer Ätz-Inhibitionslösung zu
verdrängen
bzw. auszutreiben, nachdem die kleinen konkaven Löcher ausgebildet
waren. Nachdem große
konkave Löcher in
einem zweiten Ätz-Schritt
ausgebildet wurden, wurde die Ätzlösung durch
einen Kavitationsstrahl mit einem Wasserdruck von 5 kg/cm2 verdrängt.
Der Rest des Ätzvorgangs
wurde unter Befolgung der gleichen Prozedur wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform
vorgenommen.
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Auf diese Weise wurden Öffnungen
ausgebildet. Diese Öffnungen
bestanden aus kleinen konkaven Löchern
mit einem Öffnungsdurchmesser
von 140 μm,
die auf einer einer Elektronenkanone zugewandten Oberfläche ausgebildet
wurde, und aus großen
konkaven Löchern
mit einem Öffnungsdurchmesser
von 275 μm,
die in der anderen, einem Leuchtstoffschirm zugewandten Oberfläche ausgebildet
waren. Bei jeder dieser Öffnungen
war der Verbindungsabschnitt, der zwischen dem kleinen konkaven
Loch und dem großen
konkaven Loch ausgebildet wurde, um den Öffnungsdurchmesser festzulegen,
15 μm von
der Oberfläche
entfernt, in der die kleinen konkaven Löcher ausgebildet waren.
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25 ist
eine schematische Ansicht einer Ätzlösungs-Verdrängungsvorrichtung
zum Erzeugen eines Kavitationsstrahls. Diese Verdrängungsvorrichtung
wird nach dem zweiten Ätz-Schritt
eingesetzt und umfasst Paare von Rollen 62 und 63,
Düsen 64, Düsen 65 und
hohle Teile 66. Die Düsen 64 sind
in einem oberen Abschnitt der Verdrängungsvorrichtung in der Breitenrichtung
einer bandartigen dünnen
Metallplatte 7 angeordnet. Die Düsen 65 und Hohlteile 66 sind
in einem unteren Abschnitt der Verdrängungsvorrichtung in der Breitenrichtung
der bandartigen dünnen
Metallplatte 7 angeordnet. Die Rollen 62 und 63 führen die
bandartige dünne
Metallplatte 7, die mit der Oberfläche, in der die großen konkaven Löcher ausgebildet
sind, nach unten gewandt transportiert wird. Die Düsen 64 sind
zwischen den Rollen 62 und 63 angeordnet und sprühen kaltes
Wasser mit hohem Druck als Ätz-Inhibitionslösung auf
die obere Oberfläche
der bandartigen dünnen
Metallplatte 7. Die Düsen 65 sprühen kaltes
Wasser mit hohem Druck auf die untere Oberfläche der bandartigen dünnen Metallplatte 7.
Das Hohlteil 66 hat eine Öffnung, die auf der Mittelachse
der Düse 65 angeordnet
ist, um ein Luftreservoir zu bilden. Eine Beschreibung bezüglich einer
Vorrichtung zur Erzeugung eines Kavitationsstrahls wird später vorgenommen.
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Bei dieser Ätzlösungs-Verdrängungsvorrichtung fängt das
mit hohem Druck aus den Düsen 64 und 65 ausgesprühte Kaltwasser
ein Gas wirksam ein, um ein gleichmäßige und feine Kavitation zu
erzeugen, und die auf den oberen und unteren Oberflächen der
bandartigen dünnen
Metallplatte 7 verbleibende Ätzlösung, insbesondere die in den
konkaven Löchern
verbleibende Ätzlösung kann
innerhalb einer kurzen Zeitspanne wirksam verdrängt bzw. ausgetrieben werden.
Auf diese Weise war es möglich, Abweichungen
in der Öffnungsgröße und -form
auszuschalten und eine Lochmaske hoher Qualität mit hoher Gleichmäßigkeit
zu erhalten.
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Im folgenden wird die sechste bevorzugte Ausführungsform
des Lochmasken-Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Als Lochmaske für 37-Inch-Farbbildröhren für eine Benutzung
durch den Verbraucher wurde unter Befolgung der gleichen Prozedur
wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform eine Resist-Schicht
mit 130 μm
breiten rechteckigen Löchern auf
einer Oberfläche
einer 0,25 mm dicken, bandartigen dünnen Metallplatte ausgebildet,
und eine Resist-Schicht mit 480 μm
breiten rechteckigen Löchern wurde
auf der anderen Seite der bandartigen dünnen Metallplatte ausgebildet.
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Die dünne Metallplatte, auf der diese
Resist-Schichten ausgebildet wurden, wurde durch ein beidseitiges,
gleichzeitiges Ätzverfahren
geätzt.
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Bei dieser sechsten bevorzugten Ausführungsform
wurde, nachdem rechteckige Löcher durch
den Ätzvorgang
ausgebildet waren, ein Kavitationsstrahl durch eine Ätzlösungs-Verdrängungsvorrichtung ähnlich der Ätzlösungs-Verdrängungsvorrichtung
gemäß 25 erzeugt. Das heißt, die Ätzlösung wurde
durch Aufsprühen
einer gesättigten wässrigen
Nickelchlorid-Lösung
auf die beiden Oberflächen
der bandartigen dünnen
Metallplatte 7 verdrängt
bzw. ausgetrieben.
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Auf diese Weise wurden Öffnungen
ausgebildet. Diese Öffnungen
bestanden aus 220 μm
breiten rechteckigen kleinen konkaven Löchern, die auf einer Oberfläche auf
der Seite einer Elektronenkanone ausgebildet wurden, und 610 μm breiten
rechteckigen großen
konkaven Löchern,
die in der anderen Oberfläche
auf der Seite eines Leuchtstoffschirms ausgebildet wurden.
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Infolgedessen wurde ein zufriedenstellender Ätz-Inhibitionseffekt
durch den Ätz-Inhibitionseffekt der
wässrigen
Nickelchlorid-Lösung
und die Aufbringung einer hohen Energie durch den Kavitationsstrahl
erhalten. Dies unterdrückte
Abweichungen in der Öffnungsgröße und -form,
und es wurde eine Lochmaske hoher Qualität mit hoher Gleichmäßigkeit erhalten.
Bei einem herkömmlichen
beidseitigen gleichzeitigen Ätzverfahren
waren bei Betrachtung einer Lochmaske von der Oberfläche aus,
in der große
konkave Löcher
ausgebildet waren, gepunktete Muster erkennbar. In dieser Ausführungsform
jedoch wurden keine solchen Muster vorgefunden.
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Als Ätz-Inhibitionslösung wurde
eine wässrige
Nickelchlorid-Lösung
in den ersten und sechsten Ausführungsformen
verwendet, eine wässrige
Manganchlorid-Lösung wurde
in der zweiten bevorzugten Ausführungsform
verwendet, und kaltes Wasser wurde in der dritten, vierten und fünften Ausführungsform verwendet.
Anstelle dieser wässrigen
Nickelchlorid-Lösung,
wässrigen
Manganchlorid-Lösung und Kaltwasser
ist es aber auch möglich,
eine andere Ätz-Inhibitionslösung zu
verwenden, die aus Kaltwasser, Alkohol und einer ein Metallion mit
einer höheren
Ionisierungstendenz als der von dreiwertigem Eisen enthaltenden
Lösung
ausgewählt
ist, wie zum Beispiel eine wässrige
Nickelchlorid-Lösung,
eine wässrige
Kobaltchlorid-Lösung, eine
wässrige
Kaliumchlorid-Lösung,
eine wässrige
Kalziumchlorid-Lösung,
eine wässrige
Magnesiumchlorid-Lösung,
eine wässrige
Lithiumchlorid-Lösung,
eine wässrige
Zinkchlorid-Lösung,
eine wässrige
Manganchlorid-Lösung
und eine wässrige
Eisenchlorid-Lösung.
Außerdem
können
annähernd
gleiche Wirkungen auch dann erzielt werden, wenn Lösungsgemische
von zwei oder mehr Lösungen,
die aus diesem Ätz-Inhibitionslösungen ausgewählt wurden,
eingesetzt werden.
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Die Ätzlösung wurde verdrängt bzw.
ausgetrieben, indem in der ersten bevorzugten Ausführungsform
eine Megaschalldusche, in der zweiten bevorzugten Ausführungsform
eine Schlitzdüsendusche,
in der dritten und vierten bevorzugten Ausführungsform Schwammrollen und
in der fünften
und sechsten bevorzugten Ausführungsform
ein Kavitationsstrahl verwendet wurden. Es können aber nahezu identische
Wirkungen auch dann erzielt werden, wenn mindestens ein Mittel,
ausgewählt
aus Kavitationsstrahl, Megaschalldusche, Schlitzdüsendusche und
Schwammrolle statt der obigen Verdrängungsmittel eingesetzt wird.
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Ferner erfordert ein herkömmliches Sprühreinigen
eine vergleichsweise lange Reinigungszeit, so dass mehrere Stufen
von Sprühdüsen entlang
der Transportrichtung angeordnet sind. Daher sind ein großer Installationsraum
und eine große Wassermenge
notwendig. Die obigen Reinigungsmittel aber verringern sowohl den
Installationsraum als auch die Wassermenge.
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Eine Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte
gemäß dem zweiten
Aspekt umfasst eine Reinigungseinheit zum Aufbringen einer Reinigungslösung auf
eine bandartige dünne
Metallplatte, wobei eine erste, ein Lecken verhindernde Dichtungseinheit,
die entlang einer Längsrichtung
zur Reinigungseinheit transportiert wird, während sie annähernd horizontal
gehalten wird, stromauf der Reinigungseinheit vorgesehen ist, um
eine Position der bandartigen dünnen
Metallplatte zu regeln und zu verhindern, dass die Reinigungslösung in
einer Richtung entgegengesetzt zur Transportrichtung der bandartigen
dünnen
Metallplatte ausleckt, und wobei die Reinigungseinheit Kavitationsstrahlmittel
zum Ausführen
einer schnellen Reinigung durch Sprühen der Reinigungslösung auf
die oberen und unteren Oberflächen
der bandartigen dünnen
Metallplatte und Erzeugen einer Kavitation neben der Oberfläche der
dünnen
Metallplatte umfasst.
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Diese Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte
ist ein Beispiel von Reinigungsvorrichtungen, die im Reinigungsschritt
nach dem Ätz-Schritt
bei dem Lochmasken-Herstellungsverfahren
gemäß der Erfindung
verwendbar sind. Wenn die Vorrichtung in dem Reinigungsschritt nach
dem Ätz-Schritt
verwendet wird, kann vorzugsweise Kaltwasser als Ätz-Inhibitionslösung verwendet
werden.
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Diese Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte
kann auch auf andere Reinigungsschritte bei dem Lochmasken- Herstellungsverfahren
angewandt werden, zum Beispiel auf den Reinigungsschritt nach dem
Entfettungsschritt und den Reinigungsschritt nach dem Entwicklungsschritt,
sowie auch auf den Reinigungsschritt nach dem Ätz-Schritt. Wenn dies der Fall
ist, kann vorzugsweise Wasser oder Kaltwasser als Reinigungslösung eingesetzt werden.
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Diese Reinigungsvorrichtung führt eine
Reinigung durch die Kavitationswirkung aus, während der Bereich, in dem die
Lösung
schnell zu ersetzen ist, durch die Dichtungseinheit geregelt wird.
Daher kann eine gerade transportierte bandartige dünne Metallplatte
gleichmäßig in kurzer
Zeit gereinigt werden.
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Das Kavitationsstrahlmittel umfasst
vorzugsweise
eine erste Sprüheinheit,
die oberhalb der dünnen
Metallplatte angeordnet ist und mehrere Düsen aufweist, zum Sprühen einer
Reinigungslösung
mit hohem Druck nach unten, ausgerichtet in einer im wesentlichen
senkrechten Richtung zur Transportrichtung der dünnen Metallplatte, und
eine
zweite Sprüheinheit,
die unterhalb der dünnen Metallplatte
angeordnet ist und mehrere Düsen
aufweist, zum Sprühen
einer Reinigungslösung
mit hohen Druck nach oben, ausgerichtet in einer zu der Transportrichtung
der dünnen
Metallplatte im wesentlichen senkrechten Richtung.
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Die erste Leckverhinderungs-Dichtungseinheit
weist vorzugsweise ein Paar Vorstufenrollen (pre-stage rollers)
zum Einklemmen der bandartigen dünnen
Metallplatte auf.
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Diese Reinigungsvorrichtung kann
auch eine zweite Leckverhinderungs-Dichtungseinheit umfassen, die
nach der Reinigungseinheit vorgesehen ist, um die Position der bandartigen
dünnen
Metallplatte zu regeln, und um zu verhindern, dass die Reinigungslösung in
der Transportrichtung der bandartigen dünnen Metallplatte ausleckt,
während
diese zugeführt
wird.
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Die zweite leckverhindernde Dichtungseinheit
weist vorzugsweise ein Paar Nachstufenrollen (post-stage rollers)
zum Einklemmen der bandartigen dünnen
Metallplatte auf ähnliche
Weise wie bei der ersten leckverhindernden Dichtungseinheit auf.
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Es ist möglich, als die oben beschriebene
inerte Lösung
eine Lösung
oder ein Lösungsgemisch von
zwei oder mehr Lösungen
zu verwenden, die aus Wasser, einer wässrigen Nickelchlorid-Lösung, einer wässrigen
Manganchlorid-Lösung,
einer wässrigen Eisenchlorid-Lösung und
Alkohol ausgewählt
sind. Vorzugsweise wird Wasser verwendet.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der Reinigungsvorrichtung für
eine dünne
Metallplatte gemäß dem zweiten
Aspekt wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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26 ist
eine perspektivische Ansicht zur Darstellung der bevorzugten Ausführungsform
der Reinigungsvorrichtung für
eine dünne
Metallplatte gemäß dem zweiten
Aspekt. 27 zeigt eine Längsschnittstruktur,
die senkrecht zur Transportrichtung der Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte
ist. 28 zeigt eine Längsschnittstruktur, die
parallel zu der Transportrichtung einer dünnen Metallplatte der Reinigungsvorrichtung
für eine
dünne Metallplatte
ist.
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Die Lochmasken-Reinigungsvorrichtung
erzeugt eine Kavitation, die aus feinen, einheitlichen Blasen nahe
den Oberflächen
einer dünnen
Metallplatte besteht, indem eine Reinigungslösung aufgesprüht wird,
welche in Bezug auf die dünne
Metallplatte inert ist. Durch Anwenden dieser Kavitation reinigt
die Vorrichtung schnell Stoffe, die an der dünnen Metallplatte anhaften,
mit der Reinigungslösung
und verdrängt
diese.
-
Wie in 26 gezeigt
ist, umfasst die Reinigungsvorrichtung 120 eine Reinigungseinheit 121 zum
schnellen Ausführen
eines Reinigungsvorgangs durch Erzeugen einer Kavitation, sowie
Dichtungseinheiten 124 und 154. Wie in den 27 und 28 gezeigt ist, ist die Reinigungseinheit 121 so
angeordnet, dass eine obere Reinigungseinheit 122 und eine
untere Reinigungseinheit 123 einander auf beiden Seiten
einer bandartigen dünnen
Metallplatte 7 gegenüberliegen.
Ferner sind die Vorstufen-Dichtungseinheit 124 und die
Nachstufen- Dichtungseinheit 154 auf
beiden Seiten der Reinigungseinheit 122 entlang der Transportrichtung
(durch den Pfeil in
-
28 angedeutet)
der dünnen
Metallplatte positioniert. Die Vorstufen- und Nachstufen-Dichtungseinheiten 124 und 154 bestehen
aus einem Paar Rollen 125 bzw. 155 und einem Paar
Rollen 126 bzw. 156, die aus Neoprengummi gefertigt
und so angeordnet sind, dass sie die dünne Metallplatte einklemmen.
-
Die Dichtungseinheiten 124 und 154 sind
an den beiden Enden eines Bereichs angeordnet, in dem eine schnelle
Reinigung durch Erzeugen einer Kavitation ausgeführt wird. Der Zweck dieser
Reinigungseinheiten 124 und 514 besteht darin,
(i) ein Lösungsreservoir
oberhalb einer dünnen
Metallplatte zu bilden, (ii) ein durch die Herstellung einer Kavitation erzeugtes
Flattern einer dünnen
Metallplatte zu verhindern, und (iii) zu verhindern, dass eine Lösung aus dem
Kavitationserzeugungsbereich nach außen leckt oder verspritzt.
Speziell wenn die Vorrichtung bei der Reinigung nach dem Ätz-Schritt
verwendet wird, ist der Zweck (iii) als wichtig anzusehen, da eine
Möglichkeit
besteht, dass die an einer dünnen
Metallplatte anhaftende Ätzlösung aktiviert
wird und der Ätzvorgang
wieder fortschreitet. Zu diesem Zweck befindet sich die Vorstufen-Dichtungseinheit 124 erwünschterweise
so nahe wie möglich
an der Reinigungseinheit 121. Von der Ätz-Inhibitionslösung, die
von dieser Reinigungsvorrichtung 120 entlang der Transportrichtung
der dünnen
Metallplatte 7 nach vorne und hinten fließt, löst die von
der Reinigungsvorrichtung 120 nach vorne fließende Ätz-Inhibitionslösung die auf
der dünnen
Metallplatte 7 verbleibende Ätzlösung vor dem Reinigungsvorgang
auf und erhöht
die Ätzrate
der Ätzlösung. Bei
zunehmendem Abstand zwischen der Reinigungseinheit 121 und
der Vorstufen-Dichtungseinheit 124 erweitert sich der Bereich, in
dem die Ätzlösung auf
der dünnen
Metallplatte 7 vor dem Reinigungsvorgang aufgelöst wird.
Dies resultiert in einem nochmaligen Fortschreiten des Ätzvorgangs.
-
Um ein Auslecken einer Lösung ohne
Störung
des Transports einer dünnen
Metallplatte zu verhindern, ist es erwünscht, Rollen in der Dichtungseinheit
zu verwenden. Die Verwendung eines Luftmessers kann zwar auch eine
Dichtung bieten, ein Luftmesser weist jedoch den Nachteil auf, die
Struktur zu komplizieren. Um den Abstand zur Reinigungseinheit 121 zu
verringern, wird es als erwünscht
betrachtet, den Rollendurchmesser zu verringern. Der Rollendurchmesser
weist jedoch vorzugsweise einen bestimmten hohen Wert auf, um ein
Verspritzen einer Lösung
zu verhindern. Ferner ist das Gewicht der oberen Rolle vorzugsweise
hoch, um ein Lecken der Lösung
zu verhindern. Wenn jedoch das Gewicht zu groß ist, stört dies eine Drehung der Rolle
und kann Schäden
an der dünnen
Metallplatte verursachen. Dies kann verhindert werden, indem ein
Antrieb der Rolle und eine Synchronisierung der Drehung der Rolle
bei der Zufuhr der dünnen
Metallplatte vorgesehen wird. Der Rollendurchmesser und das Rollengewicht
können
in geeigneter Weise festgelegt werden, indem die obigen Bedingungen
berücksichtigt
werden.
-
Wie in den 27 und 28 gezeigt
ist, besteht die Reinigungseinheit 121 aus der oberen Lösungsreinigungseinheit 122 und
der unteren Lösungsreinigungseinheit 123,
die einander auf den beiden Seiten der dünnen Metallplatte 7 gegenüberliegen.
Die obere Lösungsreinigungseinheit 122 weist
eine erste Sprüheinheit 130 auf,
in der mehrere Sprühdüsen 132 nach
unten gerichtet angeordnet sind, um sich im wesentlichen senkrecht
zu der Transportrichtung zu befinden. Die erste Sprüheinheit 130 sprüht eine
inerte Lösung 129 mit
hohem Druck auf die obere Oberfläche
der bandartigen dünnen
Metallplatte 7. Die untere Lösungsreinigungseinheit 123 weist
einen Lösungsbehälter 134 und
eine zweite Sprüheinheit 140 auf,
die unterhalb des Lösungsbehälters 134 vorgesehen
ist und mehrere Sprühdüsen 144 aufweist, die
nach oben gerichtet angeordnet sind, um sich im wesentlichen senkrecht
zu der Transportrichtung zu befinden. Die zweite Sprüheinheit 140 sprüht die inerte
Lösung 129 mit
hohem Druck auf die untere Oberfläche der bandartigen dünnen Metallplatte 7.
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Die erste Sprüheinheit 130 weist
eine Struktur auf, bei der eine große Anzahl von Sprühdüsen 132 auf
der Unterseite eines hohlen Elements 131 angeordnet sind.
Wenn diesem hohlen Element 131 Hochdruckwasser zugeführt wird,
schließt
die aus den Sprühdüsen 132 gesprühte Hochdrucklösung 129 Luft
nahe der Oberfläche
einer auf der oberen Oberfläche
der dünnen
Metallplatte 7 verbleibenden Lösung 148 ein. Dies
ermöglicht
es, eine gleichmäßige und
feine Kavitation zu erzeugen.
-
Die zweite Sprüheinheit 140 weist
ebenfalls ein Hohlelement 141 auf. In dem Hohlelement 141 stehen
eine große
Anzahl Sprühdüsen 144 nach oben
vor, und eine große
Anzahl Löcher 143 sind
in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mit diesen Sprühdüsen 144 ausgebildet.
Dem Hohlelement 141 wird Luft zugeführt. Einer Rohrleitung 142 wird
Hochdruckwasser zugeführt,
und die Sprühdüsen 144 sprühen dieses
Hochdruckwasser aus. Wenn das Hochdruckwasser ausgesprüht wird,
schließt
es Luft an den Löchern
in der zweiten Sprüheinheit 140 ein und
erzeugt eine Kavitation zur unteren Oberfläche der dünnen Metallplatte hin.
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Variable Schlitze 127 sind
ebenfalls nach der Reinigungseinheit ausgebildet, um die Menge an
reservierter Lösung
zu regeln.
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Bei dieser Reinigungsvorrichtung
nach obiger Beschreibung schließt
Hochdruckwasser wirksam Luft ein, um eine gleichmäßige und
feine Kavitation zu erzeugen. Daher kann die Vorrichtung schnell und
gleichmäßig eine
Entfernung von an der dünnen Metallplatte
haftenden Substanzen sowie eine Reinigung und Verdrängung bzw.
Austreibung durch die Reinigungslösung auf den oberen und unteren
Oberflächen
der dünnen
Metallplatte ausführen.
Da die Vorrichtung die Dichtungseinheiten aufweist, kann ferner
eine Reinigung und Verdrängung
durch die Reinigungslösung
gleichmäßig in dem
durch die Dichtungseinheiten festgelegten Bereich ausgeführt werden.
Obwohl konkave Abschnitte in der dünnen Metallplatte nach dem Ätzvorgang
ausgebildet werden, tritt insbesondere eine Lösung, die in Bezug auf die
dünne Metallplatte
inert ist, in diese konkaven Abschnitte durch Anwendung der Kavitation
ein. Dies macht eine schnelle und effiziente Reinigung möglich.
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Falls die Resistdicke verringert
wird, können außerdem auch Überhangabschnitte
des Resists, die sich nach dem Ätzvorgang
bilden, ebenfalls durch die Kavitationswirkung zerstört werden.
Dies erhöht
weiter die Verdrängungseffizienz
der Reinigungslösung.
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Bei dem herkömmlichen Sprühreinigungsprozess
war eine Reinigungsbedingung unter 2 kg/cm2 Wasserdruck,
150 L/min Strömungsrate
für mindestens
30 sek erforderlich. Bei dem Reinigungsvorgang gemäß vorliegenden
Erfindung jedoch kann die Reinigungsbedingung unter 5–7,5 kg/cm2 Wasserdruck, 50 L/min Strömungsrate
für etwa
10 sek liegen.
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Wie oben beschrieben wurde, erfordert
ein herkömmliches
Sprühreinigen
eine relativ lange Reinigungszeit, so dass mehrere Stufen von Sprühdüsen entlang
der Transportrichtung angeordnet sind. Daher sind ein großer Installationsraum
und eine hohe Wassermenge erforderlich. Die oben beschriebene Reinigungsvorrichtung
kann sowohl den Installationsraum als auch die Wassermenge um die
Hälfte reduzieren.
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Die Reinigungsvorrichtung kann bei
den Reinigungsschritten der dünnen
Metallplatte in dem Lochmasken-Herstellungsverfahren eingesetzt
werden, zum Beispiel im Reinigungsschritt nach dem Ätz-Schritt
und im Reinigungsschritt nach dem Resist-Abtragungsschritt.
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Ferner kann bei der Lochmasken-Herstellungsvorrichtung
die Reinigungsvorrichtung auch als Mittel zum Entfernen und Verdrängen einer
nach dem Ätzvorgang
an einer dünnen
Metallplatte anhaftenden Ätzlösung verwendet
werden.
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Der dritte Aspekt sieht eine Lochmasken-Herstellungsvorrichtung
vor, bei der die Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte gemäß dem zweiten
Aspekt nach dem Ätz-Schritt
angewandt wird.
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Diese Lochmasken-Herstellungsvorrichtung umfasst;
eine Ätzeinheit
zum Ätzen
einer bandartigen dünnen Metallplatte
auf beiden Oberflächen,
auf der Ätz-Schutzschichten,
von denen jede Öffnungen
einer Lochmaske auf mindestens einer Oberfläche derselben entsprechende
Muster bzw. Strukturen aufweist, ausgebildet sind,
eine Ätz-Schutzschichten-Abtragungseinheit
zum Abtragen der Ätz-Schutzschichten,
eine
Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der bandartigen dünnen Metallplatte
unter Verwendung einer Reinigungslösung,
wobei die Reinigungsvorrichtung
eine erste, ein Lecken verhindernde Dichtungseinheit zum Regeln
der Position der bandartigen dünnen
Metallplatte umfasst, die zu einer Reinigungseinheit entlang der Längsrichtung
transportiert wird, während
sie annähernd
horizontal gehalten wird, und zum Verhindern des Ausleckens der
Reinigungseinheit in einer Richtung entgegengesetzt zur Transportrichtung
der bandartigen dünnen
Metallplatte, sowie ein Kavitationsstrahlmittel, das in der ersten,
ein Lecken verhindernden Dichtungseinheit vorgesehen ist, um eine rasche
Reinigung durch Aufsprühen
einer Reinigungslösung,
die bezüglich
der bandartigen dünnen Metallplatte
inert ist, auf obere und unter Oberfläche der bandartigen dünnen Metallplatte
auszuführen und
dadurch eine Kavitation nahe den Oberflächen der dünnen Metallplatte zu erzeugen.
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Bei dieser Vorrichtung kann die in Öffnungen oder
konkaven Löchern,
die durch den Ätzvorgang ausgebildet
wurden, verbleibende Ätzlösung gut
mit einer Ätz-Inhibitionslösung in
einem kurzen Zeitraum verdrängt
bzw. ausgetrieben werden. Ferner wird die Zeit verkürzt, während der
das Material sich in Kontakt mit der aufgelösten Ätzlösung mit hoher Ätzrate befindet.
Dies verhindert Veränderungen
in der Öffnungsgröße und Veränderungen
in der Öffnungsgröße und -form,
so dass eine Lochmaske mit hoher Gleichmäßigkeit hergestellt werden
kann. Außerdem kann
auch dann, wenn die Vorrichtung bei der Reinigung nach Schritten
außer
dem Ätzvorgang
eingesetzt wird, eine Reinigung schnell und wirksam durch die Anwendung
der Kavitation durchgeführt
werden.
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Die vorliegende Erfindung ist entweder
auf ein gleichzeitiges Ätzverfahren
anwendbar, bei dem Öffnungen
durch einen beidseitigen, gleichzeitigen Ätzvorgang ausgebildet werden,
wobei beide Oberflächen
einer dünnen
Metallplatte einem gleichzeitigen Ätzvorgang unterzogen werden,
oder auf ein zweistufiges Ätzverfahren,
bei dem Öffnungen
durch separates Ätzen
jeder Oberfläche
in zwei Stufen ausgebildet werden. Speziell beim Reinigungsvorgang nach
dem Ätzvorgang
kann eine Eisenchlorid-Ätzlösung, die
auf einen dünnen
Metallplatte verbleibt, so bald wie möglich unter Verwendung einer Ätz-Inhibitionslösung, die
in Bezug auf die dünne
Metallplatte inert ist, verdrängt
bzw. ausgetrieben werden. Als diese Ätz-Inhibitionslösung ist
die Verwendung einer Lösung
oder eines Lösungsgemischs
von zwei oder mehreren Lösungen
vorzuziehen, die aus kaltem Wasser, einer wässrigen Nickelchlorid-Lösung, einer wässrigen
Manganchlorid-Lösung,
einer wässrigen Eisenchlorid-Lösung und
Alkohol ausgewählt
sind.
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Wenn eine Nickelchlorid-Lösung oder
eine Manganchlorid-Lösung eingesetzt
wird, ist ferner ein Durchspülen
unter Verwendung von Wasser erforderlich, nachdem eine Verdrängung bzw.
Austreibung unter Verwendung dieser Ätz-Inhibitionslösung durchgeführt wurde,
und dies kompliziert den Vorgang. Wie aus 11 ersichtlich ist, ist Wasser bei niedriger
Temperatur wirksam, obwohl Wasser gegenüber einer Nickelchlorid- oder
Manganchlorid-Lösung
im Inhibitionseffekt unterlegen ist. Die Temperatur der Ätzlösung beträgt für gewöhnlich 50°C bis 70°C. Daher
kann auch Wasser bei einer Raumtemperatur von 20°C bis 25°C, vorzugsweise aber kaltes Wasser
bei 5 bis 20°C
die Temperatur der Ätzlösung senken,
die Reaktionsrate der Ätzlösung verringern und
eine Verdrängung
bzw. Austreibung in kurzer Zeit wirksam durchführen. Da dies die Kontaktzeit
mit der Ätzlösung verkürzt, kann
ein wiederholtes Ätzen durch
eine aufgelöste Ätzlösung mit
hoher Ätzrate verhindert
werden.
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Ferner ist es möglich, wenn der von der oben beschriebenen
Reinigungsvorrichtung vorgenommene Reinigungsschritt, bei dem eine
gleichmäßige und feine
Kavitation durch wirksames Einfangen von Luft durch eine Reinigungslösung erzeugt
wird und eine Reinigung und Austreibung durch die Reinigungslösung durchgeführt werden,
in einem Reinigungsschritt nach dem Ätzvorgang bei einem Lochmasken-Herstellungsverfahren
eingesetzt wird, eine Lochmaske bereitzustellen, die frei von Abweichungen
in der Öffnungsgröße und -form
ist und eine hohe Gleichmäßigkeit
aufweist.
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Ein Lochmasken-Herstellungsverfahren
gemäß dem vierten
Aspekt umfasst
den Schritt des Ätzens einer bandartigen dünnen Metallplatte
auf beiden Oberflächen,
auf denen Ätz-Schutzschichten
jeweils mit einem den Öffnungen
einer Lochmaske entsprechenden Muster auf mindestens einer Oberfläche derselben
ausgebildet sind,
den Ätz-Schutzschicht-Abtragungsschritt
des Abtragens der Ätz-Schutzschichten,
und
den Schritt des Ausführens
einer schnellen Reinigung durch Aufsprühen einer Reinigungslösung, die in
Bezug auf die bandartige dünne
Metallplatte inert ist, auf obere und untere Oberflächen der
bandartigen dünnen
Metallplatte unter Verwendung von Kavitationsstrahlmitteln, wodurch
eine Kavitation nahe den Oberflächen
der bandartigen dünnen
Metallplatte erzeugt wird, während
eine Position der bandartigen dünnen
Metallplatte geregelt wird und ein Auslecken der Reinigungslösung in
einer Richtung entgegengesetzt zur Transportrichtung der bandartigen dünnen Metallplatte
verhindert wird, indem eine erste, leckverhindernde Dichtungseinheit
verwendet wird, die vor den Kavitationsstrahlmitteln vorgesehen ist.
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Die erste bevorzugte Ausführungsform
des Lochmasken-Herstellungsverfahrens gemäß dem vierten Aspekt, die die
Reinigungsvorrichtung für eine
dünne Metallplatte
gemäß dem zweiten
Aspekt sowie die Lochmasken-Herstellungsvorrichtung gemäß dem dritten
Aspekt einsetzt, wird nachstehend beschrieben.
-
Bei dieser Ausführungsform wird ein Verfahren
zum Ausbilden von Öffnungen
durch ein zweistufiges Ätzverfahren
unter Verwendung einer dünnen Metallplatte,
die aus einem 0,12 mm dicken Invar-Material als Lochmaskenträger gefertigt
ist, mit Bezug auf die kleinen konkaven Löcher 12 bis 20 und 26 bis 28 beschrieben.
Um ein einfaches Verständnis der
Lochmasken-Herstellungsschritte zu ermöglichen, zeigt 29 ein Ablaufdiagramm, das die einzelnen
Schritte der zweistufigen Ätzmethode
angibt. Bei jedem Reinigungsschritt, der in einen Doppelrahmen eingefügt ist,
wird die Reinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt verwendet.
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Entfettungsschritt
-
Zunächst wurden Rollöl und Rostverhinderungsöl, die an
den Oberflächen
einer bandartigen dünnen
Metallplatte anhafteten, durch Aufsprühen einer Alkali-Entfettungslösung entfernt.
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Reinigungsschritt
-
Anschließend wurde die Reinigungsvorrichtung
gemäß 26 bis 28 verwendet, um Industriewasser von
25° mit
einem Hydraulikdruck von 5 bis 15 kg/cm2,
einem Luftdruck von 5 kg/cm2 und einer Luftströmungsrate
von 0,2 Nm/min aufzusprühen, wodurch
die dünne
Metallplatte mit dem Wasser abgewaschen wurde.
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Ausbildungsschritt einer
lichtempfindlichen Schicht
-
Die resultierende dünne Metallplatte
wurde getrocknet, und gemäß 12 wurden die beiden Oberfläche der
dünnen
Metallplatte 7 mit einem lichtempfindlichen Material, das
in der Hauptsache aus Kasein und Dichromat bestand, beschichtet.
Das lichtempfindliche Material wurde getrocknet, um lichtempfindliche
Schichten 8 mit einer Stärke von einigen μm zu bilden.
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Die Reinheit der entfetteten und
mit Wasser gewaschenen dünnen
Metallplatte wurde durch den Kontaktwinkel von Wassertropfen und
eine elementare Analyse unter Verwendung von XPS (Röntgenstrahlen-Fotoelektro-Spektroskopie) überprüft. Die Ergebnisse
sind in 30 dargestellt. 30 ist eine grafische Darstellung,
bei der eine Kurve 61 die Beziehung zwischen dem Hydraulikdruck
bei Reinigen und dem Oberflächen-Kontaktwinkel
von Wasser darstellt, und die Kurven 62 und 63 stellen
die Relativwerte der Spitzenintensitäten von C und Ma in Bezug auf
die Spitzenintensitäten
von Fe dar, das heißt C/Fe
bzw. Ma/Fe, wenn der Hydraulikdruck während der Reinigung verändert wurde.
C/Fe gibt den Grad der Beseitigung der Ölkomponente und der Chelatmittelkomponente
in dem Entfettungsmittel an. Na/Fe gibt den Grad der Beseitigung
des Entfettungsmittels an. Wie in 30 gezeigt
ist, wurde die Reinheit der dünnen
Metallplatte bei dieser Ausführungsform
im Vergleich zu derjenigen, bei der die Reinigung durch ein herkömmliches
Verfahren im Bereich eines Hydraulikdrucks von 5 bis 15 kg/cm2 durchgeführt wurde, stark verbessert.
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Belichtungsschritt
-
Anschließend wurde gemäß 13 ein Paar Master 9 und 19 erstellt.
Der Master 9 hatte ein Punktmuster, das in einer Oberfläche einer
Lochmaske auf der Seite einer Elektronenkanone ausgebildeten kleinen Öffnungen
entsprach. Der Master 19 hatte ein Punktmuster, das in
einer Oberfläche
einer Lochmaske auf der Seite eines Leuchtstoffschirms ausgebildeten
großen Öffnungen
entsprach. Diese Master 9 und 19 wurden auf die lichtempfindlichen Schichten 8 auf
den beiden Oberflächen
der dünnen Metallplatte 7 aufgebracht
und belichtet, um die Muster der Master 9 und 19 auf
die lichtempfindlichen Schichten 8 zu übertragen.
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Entwicklungsschritt
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Die lichtempfindlichen Schichten 8 auf
den zwei Oberflächen,
von denen die Muster bzw. Strukturenübertragen worden waren, wurden
entwickelt, um unbelichtete Abschnitte zu entfernen. Infolgedessen
wurden gemäß 14 Resists 10 und 30 als Ätz-Schutzschichten
mit Mustern, die dem oben beschriebenen Paar von Mastern 9 und 19 entsprachen,
ausgebildet.
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Schutzschicht-Aufbringungsschritt
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Die bandartige dünne Metallplatte, auf der die
Resists so ausgebildet wurden, wurde einmal zu einer Rolle zusammengerollt
und zu dem nächsten Schritt
in Form der Rolle bewegt. Der nächste
Schritt wurde durch Aufrollen der gerollten bandartigen dünnen Metallplatte,
auf der Resists ausgebildet waren, unter Verwendung einer Transportvorrichtung
durchgeführt.
-
Wie in 15 gezeigt
ist, wurde eine Schutzschicht 31, die beispielsweise aus
einem Polyethylen-Terephtalat
(PET)-Harz gefertigt war, auf die Oberfläche aufgebracht, auf der das
Resist 30 ausgebildet wurde.
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Erster Ätz-Schritt
-
Eine Eisenchlorid-Ätzlösung mit
einer Temperatur von 70°C
und einem spezifischen Gewicht von 1510 wurde durch eine Ätzvorrichtung
auf die Oberfläche,
auf der das Resist 10 ausgebildet war, aufgesprüht. Infolgedessen
wurden kleine konkave Löcher 12 zum
Bilden kleiner Öffnungen
in einer Lochmaske auf der Seite einer Elektronenkanone in der Oberfläche, auf
der die Resist-Schicht 10 ausgebildet war, gebildet.
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Reinigungsschritt
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Nach dem ersten Ätz-Schritt wurde die in den 26 bis 28 gezeigte Vorrichtung verwendet, um als
inerte Ätz-Inhibitionslösung Industriewasser
von 25°C
mit einem Hydraulikdruck von 5 bis 15 kg/cm2, einem
Luftdruck von 5 kg/cm2 und einer Luftströmungsrate
von 0,2 Nm/min aufzusprühen,
wodurch die dünne
Metallplatte mit dem Wasser abgewaschen wurde. Infolgedessen wurde
eine auf der Oberfläche
der dünnen
Metallplatte, insbesondere in den kleinen konkaven Löchern 12 verbleibende Ätzlösung 24 schnell
mit dem Industriewasser verdrängt bzw.
ausgetrieben. Das heißt,
dass gemäß 16 die auf der Oberfläche der
dünnen
Metallplatte 7, insbesondere in den kleinen konkaven Löchern 12 verbleibende Ätzlösung entfernt
wurde.
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Genauer gesagt, wenn die konkaven
Löcher 12 durch
einen Ätzvorgang
nach obiger Beschreibung ausgebildet werden, sind die Öffnungsdurchmesser
dieser konkaven Löcher 12 größer als
die Öffnungsdurchmesser
des Resists 10 infolge des Fortschreitens eines Seiten-Ätzvorgangs.
Infolgedessen werden Überhangabschnitte
des Resists 10 gebildet, und eine relativ große Menge
von Ätzlösung 16 verbleibt
innerhalb der Überhangabschnitte.
Ein herkömmlicherweise
nach dem Ätzvorgang
durchgeführtes
Abwaschen durch Besprühen
kann die Ätzlösung, die
innerhalb der Überhangabschnitte
verbleibt, nicht schnell auflösen
und entfernen. Daher wird das Material einer aufgelösten Ätzlösung mit
einer hohen Ätzrate
für einen
langen Zeitraum ausgesetzt, was Abweichungen in der Öffnungsgröße und -form
ergibt. Wenn aber die in den
-
27 und 28 gezeigte Vorrichtung wie
bei dieser Ausführungsform
verwendet wird, kann die auf der dünnen Metallplatte verbleibende Ätzlösung gut innerhalb
eines kurzen Zeitraums beseitigt werden. Infolgedessen ist es möglich, Abweichungen
in der Öffnungsgröße und -form,
die durch die aufgelöste Ätzlösung verursacht
werden, auszuschalten.
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Resist-Abtragungsschritt
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Anschließend wurde das resultierende
Material durch eine Resist-Abziehvorrichtung geschickt, um das Resist 10 auf
der Oberfläche,
auf der die kleinen konkaven Löcher 12 ausgebildet
waren, abzutragen.
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Reinigungsschritt
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Die in den 26 bis 28 gezeigte
Vorrichtung wurde eingesetzt, um Industriewasser von 25°C mit einem
Hydraulikdruck von 5 bis 15 kg/cm2, einem Luftdruck
von 5 kg/cm2 und einer Luftströmungsrate von
0,2 Nm/min aufzusprühen,
wodurch die dünne Metallplatte
mit dem Wasser abgewaschen wurde.
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Trocknungsschritt
-
Danach wurde die dünne Metallplatte
getrocknet.
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Schutzschicht-Abtragungsschritt
-
Die an der Oberfläche, an der das Resist 30 ausgebildet
war, anhaftende Schutzschicht 31 wurde entfernt.
-
Ausbildungsschritt einer ätz-resistenten
Schicht
-
Danach wurde gemäß 17 die Oberfläche, in der die kleinen konkaven
Löcher
ausgebildet waren, und das Innere dieser kleinen konkaven Löcher mit
einem ätz-resistenten,
bei W-Strahlung aushärtenden
Harz beschichtet und gefüllt,
und das Harz wurde durch eine Aushärtvorrichtung unter Verwendung
einer Hochdruck-Quecksilberlampe ausgehärtet, wodurch eine ätz-resistente
Schicht 13 gebildet wurde.
-
Schutzschicht-Aufbringungsschritt
-
Eine beispielsweise aus einem PET-Harz
gefertigte Schutzschicht 11 wurde auf diese ätz-resistente
Schicht 13 aufgebracht.
-
Die Reinheit der dünnen Metallplatte,
die nach dem Abtragen des Resists mit Wasser abgewaschen wurde,
wurde durch den Kontaktwinkel von Wassertropfen und die Elementaranalyse
unter Verwendung von XPS (Röntgenstrahlen-Fotoelektro-Spektroskopie) überprüft. Die
Ergebnisse sind in 31 dargestellt. 31 ist eine grafische Darstellung,
bei der eine Kurve 71 die Beziehung zwischen dem Hydraulikdruck
während
der Reinigung und dem Oberflächenkontaktwinkel
von Wasser angibt, und die Kurven 72, 73 und 74 stellen
die Relativwerte von Spitzenintensitäten von C, N und Na in Bezug
auf die Spitzenintensitäten
von Fe dar, das heißt,
C/Fe, N/Fe bzw. Na/Fe, wenn der Hydraulikdruck während des Reinigungsvorgangs
verändert
wurde. C/Fe und N/Fe geben die Grade der Beseitigung der Resistkomponenten
an. Na/Fe gibt den Grad der Beseitigung der Abtragungslösungskomponente
an. Wie in
-
31 gezeigt
ist, wurde die Reinheit der dünnen
Metallplatte bei dieser Ausführungsform
im Vergleich zu der, bei die Reinigung durch ein herkömmliches
Verfahren ausgeführt
wurde, in dem Bereich eines Hydraulikdrucks von 5 bis 15 kg/cm2, insbesondere von 7 bis 10 kg/cm2, stark verbessert.
-
Zweiter Ätzschritt
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Danach wurde gemäß 18 eine Eisenchlorid-Ätzlösung mit einer Temperatur von
70°C und einem
spezifischen Gewicht von 1510 auf die Oberfläche aufgesprüht, auf
der das Resist 30 ausgebildet war. Infolgedessen wurden
große
konkave Löcher 32 zum
Bilden großer Öffnungen
in einer Lochmaske auf der Seite eines Leuchtstoffschirms in der
Oberfläche ausgebildet,
auf der das Resist 30 gebildet war.
-
Reinigungsschritt
-
Nach diesem zweiten Ätz-Schritt
wurde, wie nach Beendigung des ersten Ätz-Schrittes, die in 1 gezeigte Vorrichtung verwendet,
um die in den großen
konkaven Löchern 32 verbleibende Ätzlösung zu
entfernen, wie in 19 gezeigt
ist.
-
Schutzschicht-Abtragungsschritt
-
Anschließend wurde die an der anderen Oberfläche haftende
Schutzschicht 11 entfernt.
-
Abtragungsschritt der
Resist-Schicht und der ätz-resistenten
Schicht
-
Das Resist 30 auf der Oberfläche, in
der die großen
konkaven Löcher 32 gebildet
wurden, und die ätz-resistente
Schicht 13 sind auf der Oberfläche, in der die kleinen konkaven
Löcher 12 gebildet
wurden, wurden unter Verwendung einer wässrigen Alkali-Lösung abgetragen.
-
Reinigungsschritt und
Trockenschritt
-
Das resultierende Material wurde
ferner mit Wasser abgewaschen und getrocknet, um die Öffnungen 14 zu
bilden, in denen jeweils das kleine konkave Loch 12 und
das große konkave
Loch 32 miteinander in Verbindung standen, wie in 20 gezeigt ist.
-
Abnahmeschritt
-
Danach wurde eine Schatten- bzw.
Lochmaske, in der Öffnungen
ausgebildet waren, aus der bandartigen dünnen Metallplatte ausgeschnitten,
um eine flache Maske fertigzustellen.
-
Lochmasken wurden durch das obige
Herstellungsverfahren durch Einstellen eines Öffnungsdurchmessers 6,
der durch den Verbindungsabschnitt zwischen dem kleinen Loch 12 und
dem großen
Loch 32 festgelegt war, auf 115 μm hergestellt, und eine Abweichung
3σ in dem Öffnungsdurchmesser 6 und
die Gleichmäßigkeit
wurden gemessen,
-
32 ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Verbindungsabschnitts
in der Öffnung. Ferner
ist 33 eine grafische
Darstellung der Beziehung zwischen dem Hydraulikdruck während des Reinigungsvorgangs
und der Abweichung 3σ im Öffnungsdurchmesser,
der Beziehung zwischen dem Hydraulikdruck während der Reinigung und der Gleichmäßigkeit,
sowie der Abweichung 3σ und
der Gleichmäßigkeit
von durch ein herkömmliches
Verfahren hergestellten Lochmasken. Bei diesem Vergleich betrug
der Hydraulikdruck der Lochmasken-Reinigungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung 7 kg/cm2, bei dem Ausbildungsschritt
der lichtempfindlichen Schicht und dem Ausbildungsschritt der ätz-resistenten
Schicht, und 7,5 kg/cm2 beim Entfernen der
restlichen Ätzlösung nach
dem Ätzvorgang.
Es wird auf
-
33 eingegangen,
in der eine Kurve 81 die Abweichung 3σ im Öffnungsdurchmesser D darstellt,
die durch Messen des Lochmasken-Öffnungsdurchmessers
D an hundert Punkten unter Verwendung einer Messvorrichtung erhalten
wird, und eine Kurve 82 stellt die Gleichmäßigkeit
dar, die durch Aufbringen der Lochmaske auf einen Lichtkasten unter
Verwendung von Leuchtstoff-Lampen mit einer Farbtemperatur von 5700
K und unter Verwendung einer Gleichmäßigkeits-Inspektionsvorrichtung,
hergestellt von Seika Sangyo K. K. gemessen wurde. Die Gleichmäßigkeit
wird durch das Gleichmäßigkeitsverhältnis angegeben.
Diese Gleichmäßigkeitsverhältnis ist
ein Relativwert; je größer der
Wert ist, um so geringer ist das Gleichmäßigkeitsniveau. Wie in 33 gezeigt ist, waren Abweichungen
im Öffnungsdurchmesser
D der durch das Verfahren dieser Ausführungsform hergestellten Lochmasken
gering, was darauf hinweist, dass sich die Gleichmäßigkeit stark
verbesserte.
-
Wie aus den Vergleichen gemäß 30, 31 und 33 hervorgeht,
erhöhte
sich auch dann, wenn der Hydraulikdruck bei dem herkömmlichen
Waschverfahren angehoben wurde, nur die benutzte Wassermenge, und
es ergab sich kein solcher Effekt wie bei der vorliegenden Erfindung.
-
Die zweite bevorzugte Ausführungsform
gemäß dem zweiten
bis vierten Aspekt wird nachstehend beschrieben.
-
Bei der obigen ersten Ausführungsform
wurde das Verfahren zum Ausbilden von Öffnungen in einer Lochmaske
unter Verwendung eines zweistufigen Ätzprozesses erläutert. Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung ist aber auch auf einen Prozess anwendbar,
bei dem Öffnungen
durch gleichzeitiges Ätzen
der beiden Oberflächen
einer dünnen
Metallplatte ausgebildet werden. Die 34 bis 39 sind Ansichten zur Erläuterung
von Schritten zur Ausbildung von Öffnungen durch gleichzeitiges Ätzen von
Oberflächen
einer dünnen
Metallplatte. Ein annähernd ähnlicher
bevorzugter Effekt zu dem oben beschriebenen kann durch dieses Verfahren
erzielt werden.
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Hinsichtlich der zweiten bevorzugten
Ausführungsform
wird nachstehend ein Verfahren zur Herstellung einer Lochmaske mit
rechteckigen Öffnungen
für große Farbbildröhren zur
Verbrauchernutzung unter Verwendung eines 0,25 mm dicken Invar-Materials
beschrieben.
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Reinigungsschritt
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Zunächst wurden an den Oberflächen einer bandartigen
dünnen
Metallplatte anhaftendes Rollöl und
Rostverhinderungsöl
durch Besprühen
mit einer Alkali-Entfettungslösung entfernt.
Anschließend
wurde die in den 26 bis 28 gezeigte Reinigungsvorrichtung
eingesetzt, um Industriewasser von 25°C mit einem Hydraulikdruck von
10 kg/cm2, einem Luftdruck von 5 kg/cm2 und einer Luftströmungsrate von 0,2 Nm/min aufzusprühen, wodurch
die dünne
Metallplatte mit dem Wasser abgewaschen wurde.
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Ausbildungsschritt einer
lichtempfindlichen Schicht
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Die resultierende dünne Metallplatte
wurde getrocknet, und gemäß 34 wurden die beiden Oberfläche der
dünnen
Metallplatte 7 mit einem lichtempfindlichen Material, das
hauptsächlich
aus Kasein und Dichromat bestand, beschichtet. Das lichtempfindliche
Material wurde getrocknet, um lichtempfindliche Schichten 8 mit
einer Dicke von einigen μm
zu bilden.
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Belichtungsschritt
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Anschließend wurden gemäß 35 ein Paar Master 9 und 19 erstellt.
Der Master 9 weist ein Muster auf, das kleinen Öffnungen
in einer Schattenmaske auf der Seite einer Elektronenkanone entspricht.
Der Master 19 weist ein Muster auf, das großen Öffnungen
entspricht, die in einer Schattenmaske auf der Seite eines Leuchtstoffschirms
ausgebildet sind. Diese Master 9 und 19 wurden
auf die lichtempfindlichen Schichten 8 auf den beiden Oberflächen aufgebracht
und belichtet, um die Muster bzw. Strukturen der Master 9 und 19 auf
die lichtempfindlichen Schichten 8 zu übertragen.
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Entwicklungsschritt
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Die lichtempfindlichen Schichten 8 auf
den beiden Oberflächen,
deren Muster übertragen
wurden, wurden entwickelt, um unbelichtete Abschnitte zu entfernen.
Infolgedessen wurden gemäß 36 Resists 10 und 30 mit
Mustern, die den Mustern bzw. Strukturen des oben beschriebenen
Paars von Mastern 9 und 19 entsprachen, ausgebildet.
Die bandartige dünne
Metallplatte, auf der die Resists so ausgebildet waren, wurde einmal
aufgerollt und zu dem nachfolgenden Ätz-Schritt in Rollenform bewegt.
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Ätz-Schritt
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Dieser Schritt wurde durch Ausrollen
der aufgerollten bandartigen dünnen
Metallplatte, auf der die Resists ausgebildet waren, unter Verwendung
einer Transportvorrichtung durchgeführt.
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Zunächst wurde gemäß 37 eine Eisenchlorid-Ätzlösung mit einer Temperatur von
70°C und einem
spezifischen Gewicht von 1510 auf die beiden Oberflächen aufgesprüht, auf
denen die Resists 10 und 30 ausgebildet waren,
indem das Material durch eine Ätzvorrichtung
geschickt wurde. Infolgedessen wurden kleine konkave Löcher 12 zum
Ausbilden kleiner Öffnungen
in einer Lochmaske auf der Seite einer Elektronenkanone in der Oberfläche, auf
der das Resist 10 ausgebildet war, gebildet, und große konkave
Löcher 32 zum
Ausbilden großer Öffnungen in
einer Lochmaske auf der Seite eines Leuchtstoffschirms wurden auf
der Oberfläche,
auf der das Resist 30 ausgebildet war, gebildet.
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Reinigungsschritt
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Nach diesem Ätz-Schritt wurde die in den 26 bis 28 gezeigte Vorrichtung eingesetzt, um
Industriewasser von 25°C
mit einem Hydraulikdruck von 10 kg/cm2,
einem Luftdruck von 5 kg/cm2 und einer Luftströmungsrate
von 0,2 Nm/min direkt auf die beiden Oberflächen der dünnen Metallplatte 7 zu sprühen. Infolgedessen
wurde eine Ätzlösung 16,
die auf den Oberflächen
der dünnen
Metallplatte 7 verblieb, insbesondere, wie in 38 gezeigt ist, in den Verbindungsabschnitten
zwischen den kleinen Löchern 12 und
den großen
Löchern 32,
schnell mit dem Industriewasser ausgetrieben bzw. verdrängt.
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Abnahmeschritt
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Danach wurde das resultierende Material durch
eine Resist-Abtragungsvorrichtung geschickt, um die Resists 10 und 30 unter
Verwendung einer wässrigen
Alkali-Lösung
abzutragen, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Eine Lochmaske,
in der die Öffnungen
ausgebildet waren, wurde aus bandartigen dünnen Metallplatte ausgeschnitten,
um eine flache Maske fertigzustellen.
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Bei der durch die zweite bevorzugte
Ausführungsform
nach obiger Beschreibung erhaltenen Lochmaske wurden Abweichungen
in der Öffnungsgröße und -form
eliminiert und die Gleichmäßigkeit wurde
verbessert, wie bei der durch die erste bevorzugte Ausführungsform
erhaltenen Lochmaske. Wenn der herkömmliche Waschvorgang eingesetzt wurde,
wurde eine fleckenartige, ungleichmäßige Reflexion gefunden, die
durch die Ungleichmäßigkeit des
Waschwassers verursacht wurde. Demgegenüber konnte keine solche fleckenartige
ungleichmäßige Reflexion
festgestellt werden, wenn die Reinigungsverfahren gemäß dem zweiten
bis vierten Aspekt eingesetzt wurden.
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Es ist anzumerken, dass der Reinigungsschritt
unter Verwendung der Reinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt nicht
auf die obigen bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern bei einem beliebigen Reinigungsschritt verwendet werden
kann. Es ist besonders wirksam, diesen Reinigungsschritt als Reinigungsschritt
nach dem Ätzvorgang
einzusetzen.
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Ferner ist anzumerken, dass die zweite Sprüheinheit 40 der
Reinigungsvorrichtung gemäß dem zweiten
Aspekt nicht auf die vorher beschriebene Struktur beschränkt ist. 40 ist eine perspektivische
Ansicht eines weiteren Beispiels der zweiten Sprüheinheit. 41 ist eine schematische Ansicht zur
Erläuterung
der Struktur einer Sprühdüse. Wie
in den 40 und 41 gezeigt ist, ist ein innerer
Zylinder 93 mit mehreren Sprühdüsenlöchern 94 innerhalb
eines äußeren Zylinders 91 mit
einem länglichen
Loch 92 entlang der Axialrichtung eingebaut. Dem inneren Zylinder 93 wird
Hochdruckwasser zugeführt,
und dem äußeren Zylinder 91 wird
Luft zugeführt.
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Auch wenn diese Sprüheinheit
als die zweite Sprüheinheit
verwendet wird, ist es möglich,
eine gleichmäßige und
feine Kavitation nahe den oberen und unteren Oberflächen einer
bandartigen dünnen Metallplatte
zu erzeugen und eine ausreichende Reinigung innerhalb kurzer Zeit
mit hoher Effizienz durchzuführen.
Da dies Abweichungen in der Öffnungsgröße und -form
ausschaltet, kann eine Lochmaske mit hoher Gleichmäßigkeit
hergestellt werden.