DE69725391T2 - Herstellungsverfahren einer Schattenmaske - Google Patents

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die 2 bis 8 sind schematische Ansichten zur Erläuterung eines herkömmlichen zweistufigen Ätzverfahrens.
  • 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.
  • Ausbildungsschritt einer fotoempfindlichen Schicht
  • 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.
  • Belichtungsschritt
  • 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.
  • Entwicklungsschritt
  • 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.
  • Erster Ätzschritt
  • 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.
  • Ausbildungsschritt der ätz-resistenten Schicht
  • 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.
  • Zweiter Ätzschritt
  • 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.
  • Endbearbeitungsschritt
  • 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.
  • Durch die oben beschriebenen Schritte wird eine Schatten- bzw. Lochmaske hergestellt.
  • 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.
  • Zunächst schreitet ein Ätzvorgang durch die nach dem Ätzvorgang während des Reinigungsvorgangs in den konkaven Löchern 12 und 32 verbleibende Ätzlösung fort.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Erfindung ist aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, in denen zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Struktur einer allgemeinen Farbbildröhre vom Lochmasken-Typ,
  • 2 bis 8 Schnittansichten zur Erläuterung eines herkömmlichen zweistufigen Ätzverfahrens,
  • 9 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines nochmaligen Fortschreitens des Ätzvorgangs,
  • 10 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Konzentration der Eisenchlorid-Lösung und der Ätzrate,
  • 11 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Auflösungverhältnis der Ätz-Verhinderungslösung zur Eisenchlorid-Lösung und des Ätzbetrags pro Flächeneinheit der dünnen Metallplatte,
  • 12 bis 20 Schnittansichten zur Erläuterung der ersten bevorzugten Ausführungsform eines Lochmasken-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 21 eine vergrößerte Schnittansicht einer Öffnung 14,
  • 22 eine Ansicht zur Erläuterung der Art und Weise, wie ein Ätzlösung unter Verwendung einer in einem zweiten Ätzschritt verwendeten Schlitzdüse entfernt wird,
  • 23 eine schematische Ansicht einer Ätzlösungs- Reinigungsvorrichtung, die in der dritten bevorzugten Ausführungsform verwendet wird,
  • 24 eine schematische Ansicht einer Ätzlösungs-Reinigungsvorrichtung, die in der vierten bevorzugten Ausführungsform verwendet wird,
  • 25 eine schematische Ansicht einer Ätzlösungs-Reinigungsvorrichtung zum Erzeugen eines Kavitationsstrahls,
  • 26 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte,
  • 27 eine Ansicht zur Darstellung einer zu der Transportrichtung einer dünnen Metallplatte senkrechten Längsschnittstruktur der Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte,
  • 28 eine Ansicht zur Darstellung einer zu der Transportrichtung einer dünnen Metallplatte parallelen Längsschnittstruktur der Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte,
  • 29 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der einzelnen Schritte eines zweistufigen Ätzverfahrens.
  • 30 eine grafische Darstellung der Reinheit einer dünnen Metallplatte, die entfettet und mit Wasser abgewaschen ist,
  • 31 eine grafische Darstellung der Reinheit der dünnen Metallplatte, die nach dem Abtragen des Resists mit Wasser gewaschen wurde,
  • 32 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Verbindungsabschnitts in einer Öffnung,
  • 33 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Hydraulikdruck, wenn die Lochmaske gereinigt wird, der Abweichung 3σ bei dem Öffnungsdurchmesser D und der Gleichmäßigkeit,
  • 34 bis 39 Schnittansichten zur Erläuterung von Schritten zur Ausbildung von Öffnungen durch gleichzeitiges Ätzen der beiden Oberflächen einer dünnen Metallplatte,
  • 40 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer zweiten Sprüheinheit, und
  • 41 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Struktur einer Sprühdüse gemäß 40.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Lochmasken-Herstellungsverfahren mit einem Reinigungsschritt unter Verwendung einer verbesserten Reinigungslösung bereitgestelt.
  • 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.
  • Gemäß dem dritten Aspekt wird eine Lochmasken-Herstellungsvorrichtung bereitgestelt, welche die verbesserte Reinigungsvorrichtung für ein dünnes Metallblech verwendet.
  • Ferner wird gemäß dem vierten Aspekt eine Lochmasken-Herstellungsverfahren bereitgestelt, das einen verbesserten Reinigungsschritt zur Reinigung einer dünnen Metallplatte einsetzt.
  • Diese Aspekte und die vorliegende Erfindung werden nachstehend in näheren Einzelheiten in der angegebenen Reihenfolge beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das Lochmasken-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird in näheren Einzelheiten nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Die 12 bis 20 sind schematische Schnittansichten zur Erläuterung der ersten Ausführungsform des Lochmasken-Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Belichtungsschritt
  • 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.
  • Entwicklungsschritt
  • 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.
  • Erster Ätz-Schritt
  • 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.
  • Reinigungsschritt unter Verwendung einer Ätz-Inhibitionslösung
  • 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.
  • Resist-Abtragungs- und Schutzfilm-Entfernungsschritt
  • 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.
  • Ausbildungsschritt einer ätz-resistenten Schicht
  • 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.
  • Zweiter Ätz-Schritt
  • 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.
  • 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.
  • Endbearbeitungsschritt
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im folgenden wird die zweite bevorzugte Ausführungsform des Lochmasken-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im folgenden wird die dritte bevorzugte Ausführungsform des Lochmasken-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die vierte bevorzugte Ausführungsform des Lochmasken-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nachstehend wird die fünfte bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im folgenden wird die sechste bevorzugte Ausführungsform des Lochmasken-Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 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.
  • Die dünne Metallplatte, auf der diese Resist-Schichten ausgebildet wurden, wurde durch ein beidseitiges, gleichzeitiges Ätzverfahren geätzt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die erste Leckverhinderungs-Dichtungseinheit weist vorzugsweise ein Paar Vorstufenrollen (pre-stage rollers) zum Einklemmen der bandartigen dünnen Metallplatte auf.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung für eine dünne Metallplatte gemäß dem zweiten Aspekt wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Variable Schlitze 127 sind ebenfalls nach der Reinigungseinheit ausgebildet, um die Menge an reservierter Lösung zu regeln.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Entfettungsschritt
  • Zunächst wurden Rollöl und Rostverhinderungsöl, die an den Oberflächen einer bandartigen dünnen Metallplatte anhafteten, durch Aufsprühen einer Alkali-Entfettungslösung entfernt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Entwicklungsschritt
  • 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.
  • Schutzschicht-Aufbringungsschritt
  • 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.
  • 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.
  • Reinigungsschritt
  • 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.
  • 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.
  • Resist-Abtragungsschritt
  • 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.
  • Reinigungsschritt
  • 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.
  • Trocknungsschritt
  • Danach wurde die dünne Metallplatte getrocknet.
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • Reinigungsschritt
  • 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.
  • Ausbildungsschritt einer lichtempfindlichen Schicht
  • 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.
  • Belichtungsschritt
  • 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.
  • Entwicklungsschritt
  • 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.
  • Ätz-Schritt
  • Dieser Schritt wurde durch Ausrollen der aufgerollten bandartigen dünnen Metallplatte, auf der die Resists ausgebildet waren, unter Verwendung einer Transportvorrichtung durchgeführt.
  • 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.
  • Reinigungsschritt
  • 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.
  • Abnahmeschritt
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Lochmaskenherstellungsverfahren mit den folgenden Schritten: Bilden von Ätz-Schutzschichten (10, 30), von denen jede ein Muster aufweist, das Öffnungen in einer Lochmaske auf mindestens einer Oberfläche derselben entspricht, auf zwei Hauptoberflächen einer dünnen Metallplatte (7), Ätzen der dünnen Metallplatte, auf der die Ätz-Schutzschichten (10, 30) ausgebildet sind, unter Verwendung einer Ätzlösung (16, 24), die Eisenchlorid enthält, und Entfernen der Ätzlösung (16, 24) durch Verwenden einer Ätz-Inhibitionslösung, die in Bezug auf die dünne Metallplatte inert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätz-Inhibitionslösung entweder kaltes Wasser von 5 bis 20°C oder Alkohol oder eine ein Metallion enthaltende Lösung mit einer Ionisierungstendenz ist, die höher als eine Ionisierungstendenz von dreiwertigem Eisen ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Metallion enthaltende Lösung mit einer höheren Ionisierungstendenz als die Ionisierungstendenz von dreiwertigem Eisen mindestens eine Lösung enthält, die aus der aus wässriger Nickelchloridlösung, wässriger Kobaltchloridlösung, wässriger Kaliumchloridlösung, wässriger Calciumchloridlösung, wässriger Magnesiumchloridlösung, wässriger Lithiumchloridlösung, wässriger Zinkchloridlösung, wässriger Manganchloridlösung, und wässriger Eisenchloridlösung bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Metallion enthaltende Lösung mit einer höheren Ionisierungstendenz als die Ionisierungstendenz von dreiwertigem Eisen aus einer gesättigten wässrigen Lösung eines Salzes des Metalls besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfernungsschritt unter Verwendung mindestens eines Mittels ausgeführt wird, das aus der aus einem Kavitationsstrahl, einem Megaschall-Dusch- bzw. Spülsystem, einer Schlitzdüsendusche und einer Schwammwalze bestehenden Gruppe ausgewählt ist, durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfernungsschritt unter Verwendung eines Kavitationsstrahlmittels zum Ausführen einer schnellen Reinigung durch Sprühen der Ätz-Inhibitionslösung auf eine bandartige dünne Metallplatte ausgeführt wird, die entlang einer Längsrichtung transportiert wird, während sie annähernd horizontal gehalten wird, und zwar auf obere und untere Oberflächen der bandartigen dünnen Metallplatte, wodurch nahe den Oberflächen der dünnen Metallplatte eine Kavitation erzeugt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfernungsschritt ausgeführt wird, indem eine Schwammwalze (26) von der ein Teil in die Ätz-Inhibitionslösung eingetaucht wird, in Kontakt mit der dünnen Metallplatte gebracht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfernungsschritt durch Zuführen der Ätz-Inhibitionslösung zu einem Ätz-Inhibitionslösungstank (27) und durch Überlaufenlassen der Ätz-Inhibitionslösung aus dem Ätz-Inhibitionslösungstank durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfernungsschritt durch Zuführen der Ätz-Inhibitionslösung zu einem Ätz-Inhibitionslösungstank (58) und durch Eintauchen der transportierten dünnen Metallplatte in den Ätz-Inhibitionslösungstank durchgeführt wird.
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