DE2100612A1

DE2100612A1 - Verfahren zum Atzen eines Musters von Offnungen in einer gewünschten Grosse an einer Elektrode

Info

Publication number: DE2100612A1
Application number: DE19712100612
Authority: DE
Inventors: Martin Lester River Forest IU Lerner (V St A ) P
Original assignee: Zenith Radio Corp
Current assignee: Zenith Electronics LLC
Priority date: 1970-01-28
Filing date: 1971-01-07
Publication date: 1972-01-27
Also published as: NL7018858A; US3669771A; GB1331814A; DE2100612B2; DE2100612C3

Description

Z 99

PATENTANWALTS Or.-ίηπ. HÄ.\^:S fH!SCH D

Zenith Radio Corporation, Chicago / Illinois

Verfahren zum Ätzen eines Musters von Öffnungen in einer gewünschten Größe an einer Elektrode

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen eines Musters von Öffnungen in einer gewünschten Weite an einer Elektrode, z.B· an der Schattenmaske der gegenwärtig verwendeten Ausführungen von i'arbf ernaehr öhr en.

Das Verfahren kann angewendet werden zum Erzeugen eines Lochmusters an einer Schattenmaske in den Anfangsstufen der Herstellung der Schattenmaske und ebensogut zum ^MZurüekätzen^M der ijöcher. Das Zurückätzen ist diejenige Verfahrens stufe bei der Herstellung einer Farbfernsehröhre, bei der eine Lochmaske verwendet wird zum photograph!achen Drucken eines Phosphormosaiks auf dem Bildschirm einer Katodenatrahlröhre, deren Löcher zu dem Zweck erweitert werden, damit der Querschnitt des Elektronenstrahls einer solchen Röhre, der von der Weite der Löcher der Schattenmaske bestimmt wird, die Größe der Phosphorablagerungen auf dem Bildschirm übersteigt. Diese Beziehung

109885/1096

des Elektronenstrahls zur Punktgröße bei einer !Farbfernsehröhre mit Schwarzumrandung und nachablenkungsfokus.

Eine !Farbfernsehröhre mit Schwarzumrandung ist der Gegenstand des amerikanischen Patentes Nr* 3 H6 368 vom 24»Aug.1964 (Joseph PeJfiore u.a.), welches Patent auf die Anmelderin übertragen wurde. Diese Bildröhre unterscheidet sich von den Bildröhren mit Schattenmaske durch zwei Merkmale« (1) wird ;Jeder Phosphorfleck auf dem Bildschirm von einem das Licht absorbierenden Material umgeben, und (2) weist der Elektronenstrahl einen größeren Durchmesser auf als die Phosphorflecke oder -punkte. Eine Beschleunigungsfarbbildröhre unterscheidet sich von einer Bildröhre mit Schattenmaske insofern, als hinter der Mitte der Ablenkung eine zusätzliche Strahlfokussierung durchgeführt wird. Wegen dieser zusätzlichen Fokussierung können mehr Elektronen des Elektronenstrahl» auf den Bildschirm fallen als sonst, so dass die Phosphorpunkte kleiner bemessen werden müssen als die Löcher der Schattenmaske, ähnlich wie bei einer Bildröhre mit Schwarz Umrandung.

Bei der Herstellung des Bildschirms traten bei diesen Bildröhren Schwierigkeiten auf, und bei der industriellen Produktion wurden die besten Ergebnisse mit dem Zurückätzungsverfahren erzielt. Bei diesem Verfahren wird die Schattenmaske in der herkömmlichen Weise hergestellt, die sich nur durch die Lochweite von den herkömmlichen Schattenmasken unterscheidet. Die Löcher der Schattenmaske weisen anfangs die Abmessungen auf, die für die Herstellung des Bildschirms erforderlich sind, so dass die Schattenmaske in der herkömmlichen Weise zum photographischen Aufdrucken der grünen, blauen und roten Phosphorfarbpunkte auf den Bildschirm benutzt werden kann und bei Bildröhren mit Schwarzumrandung zum Erzeugen von Löchern in einer das Licht absorbierenden Schicht, die den Bildschirm bedeckt, und in der der Phosphor abgesetzt werden soll. Hiernach wird bei der Schattenmaske eine weitere Ätzung, nämlich eine Zurückätzung durchgeführt, wobei die Löcher der Schattenmaske bis zu der Weite vergrößert werden, die bei der Schattenmaske erforderlich, ist, die schließlich in den !Röhrenkolben eingebaut werden soll·

109885/1098

Zum Durchführen des Zurückätzens wird die Schattenmaske einfach nochmals zu einer Arbeitestation befördert, an der die Maske genügend lange mit einer eine ausreichende Konzentration aufweisenden Ätzlösung behandelt wird (Eintauchen, Aufsprühen usw*), wobei die Wandungen der Löcher weggeätzt und bis zur erforderlichen Weite vergrößert werden. Die endgültige Weite der Löcher an der Schattenmaske ist natürlich kritisch. Sind die Löcher zu groß, so entstehen Schwierigkeiten bei der 3?arbfeldreinheit in der Bildröhre, in die die Schattenmaske eingebaut ist. Sind andererseits die Löcher zu klein, so entstehen Schwierigkeiten bei der Weißfeldreinheit.

Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung dar, die eine sehr genaue Durchführung des Zurückätzverfahrens ermöglicht ohne Rücksicht darauf, welche besondere Porm die an der Maske anfangs erzeugten Löcher haben. Die Erfindung sieht daher ein besseres Verfahren zum Ätzen eines Musters von Löchern an einer Elektrode oder an einer Schattenmaske vor_e

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ätzen eines Musters von Löchern mit einer vorherbestimmten Weite an einer Elektrode vor, die aus einem Material besteht, das von einem bestimmten Ätzmittel angegriffen wird, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass während eines ersten Ätzintervalls die sich in einem Bezugszustand befindende Elektrode der Einwirkung einer das Ätzmittel enthaltenden Lösung zum Erzeugen des Lochmusters ausgesetzt wird, wenn die Elektrode ein solches Lochmuster im .Bezugszustand nicht aufweist, oder zum Erweitern der Löcher, wenn die Elektrode ein solches Lochmuster im Bezugszustand aufweist, wobei jedoch in beiden lallen Löcher mit einer Weite erzeugt werden, die kleiner ist als die vorherbestimmte Weite, dass nach Ablauf des genannten Ätzintervalls eine Strömung von Partikeln auf die Oberfläche der genannten Elektrode gerichtet und ein Steuer- oder Kontrolleffekt abgeleitet wird, der die Momentanweite der Löcher an der Elektrode darstellt, der der Durchlässigkeit der Elektrode für die genannten Partikel entspricht, und dass der Steuer- oder Kontrolleffekt benutzt wird zum Beeinflussen einer zweiten und folgenden Ätzung der Elektrode mit dem genannten Ätzmittel, wobei Löcher

109885/1096

erzeugt werden, die die genannte vorherbestimmte Weite aufweisen.

nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Elektrode in einer Verfahrensstufe eine bestimmte Zeit lang der Einwirkung einer Ätzlösung ausgesetzt, und nach Ablauf dieser Zeit wird ein Steuerpotential erzeugt, das ein MaB für die Ansprache des Materials auf den Ätzvorgang ist. Dieses Steuerpotential wird benutzt zum Beatimmen der .Behandlungszeit einer oder mehrerer folgender Verfahrensetufen, in denen die Elektrode mit einer Ätzlösung behandelt wird, die vorzugsweise aus der gleichen, in der ersten Verfahrensstufe verwendeten Ätzlösung besteht. Mit Hilfe dieses Verfahrene kann die endgültige Weite der löcher genau bestimmt werden»

Eine solche Elektrode wird verschiedentlich als Farbwählelektrode, Schattenmaske oder auch als lochmaske bezeichnet und in einer Farbkatodenstrahlröhre verwendet, so dass bei Verwendung von drei Blektronenstrahlerzeugern der jeweilige Elektronenstrahlaie Phosphorpunkte erregen kann, denen eine von drei Farben zugeordnet sind, die auf dem Bildschiria zu Iripeln angeordnet sind» Der Einfachheit halber werden solche Masken hiernach als lochmaske bezeichnet, wobei vorausgesetzt wird, dass der Bildschirm kreisrunde Ablagerungen der Phosphorsubstanzen aufweist, die durch ein photographisches Druckverfahren unter Verwendung einer Maske mit kreisrunden löchern erzeugt werden, die in einem Feld angeordnet sind, das der Gestalt des Bildschirms der Bildröhre entspricht. Das lochfeld kann kreisrund oder rechteckig sein, jedoch wird im allgemeinen ein rechteckiges Muster verwendet.

Wie aus der nachfolgenden Beschreibung noch zu ersehen sein wird, hat die besondere Form der Löcher der Maske keine besondere Wirkung. Die löcher sind im allgemeinen rund, können jedoch auch sechseckig oder rechteckig sein. Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Ver-fahrens können die Abmessungen der löcher solcher lochmasken genau bestimmt werden.

Die Erfindung wird nunmehr axisführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

10S88S/1G96

Fig.1 eine Übersicht über die Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig.2 eine schematische Darstellung einer Dichtemesseinrichtung, die in einer oder in mehreren Ätzstufen bei der Einrichtung nach der 3?ig_e1 verwendet werden kann und die

ü^lig·3 und 4 je eine Darstellung von Kurven, die für die Erläuterung des mit der Einrichtung nach der Pig.i durchgeführten Verfahrens benutzt werden.

Zwecks Vereinfachung wird die Erfindung anfang im Zusammenhang mit der nochmaligen Ätzung oder Bückätzung beschrieben, wobei angenommen wird, dass eine Lochmaske mit einem rechteckigen Muster von kreisrunden Löehern für die Herstellung des Bildschirms einer Katodenstrahlröhre nach einem photographischen Verfahren verwendet wurde, in welcher Katodenstrahlröhre die Lochmaske schließlich eingebaut wird. Die Lochmaske besteht daher aus der herkömmlichen Ausführung mit der Ausnahme, dass deren Löcher die für die Herstellung des .Bildschirms erforderlichen Abmessungen aufweisen. Die Löcher können die gleiche oder eine sich verändernde Weite aufweisen und in der Mitte etwas größer sein als an den Kanten. M.a.W., die Weite der Löcher verkleinert sich allmählich mit der radialen Entfernung von der Mitte der Lochmaske aus. Das Material der Lochmaske besteht im allgemeinen aus kaltgewalztem Stahl mit einer Dicke von ungefähr 0,175 mm, während die in der Mitte gelegenen Löcher einen Durchmesser von ungefähr 0,225 mm aufweisen· Die Lochmaske ist ferner an beiden Seiten oxidiert oder geschwärzt worden, so dass sie die beste Wärmeleitfähigkeit und die Lichtreflexion eines schwarzen Körpers aufweist. Diese Oberflächenbehandlung ist besonders in denjenigen Fällen vorzuziehen, in denen die Lochmaske zum Herstellen des Bildschirms auf photographischem Wege benutzt wird, welches Verfahren jedoch nicht weiter beschrieben wird, da es keinen !Eeil der Erfindungg bildet.

Der Oxidbelag setzt der Ätzung einen Widerstand entgegen, die bei der Herstellung der Lochmaske durchgeführt wird, so dass in der ersten Arbeitestation 10 nach der iig.1 das Oxid beseitigt und die Lochmaske abgespült wird. In dieser Arbeitestation wird

109885/109S

der Oxidbelag auf den ebenen Seiten der Lochmaske durch eine Behandlung mit Hypοchiorsäure und mit einem Reinigungsmittel entfernt, wonach die Lochmaske mit Wasser abgespült wird.

Nach dem Verlassen der Arbeitestation 10 befindet sich die Lochmaske im Bezugs— oder Ausgangszustand, mit welchem Ausdruck der Zustand der Lochmaske kurz vor der Rückätzung nach der Erfindung bezeichnet wird. Die Lochmaske weist daher ein gewünschtes Lochmuster auf, das zu Beginn der Herstellung der Lochmaske

in

erzeugt wurde· Die nächste Verfahrensstufe wird einer mehrstufigen Ätzeinrichtung 1t durchgeführt, die nach der Darstellung aus den vier Stufen 11a - 11d besteht, obwohl die Anzahl der Ätzstufen ohne besondere Bedeutung ist. Die Lochmaske wird vorzugsweise der Einwirkung derselben Ätzlösung ausgesetzt, und in jeder der vier Stufen kann ein einzelnes Ätzverfahren durchgeführt werden. Es kann beispielsweise eine Ätzeinrichtung in der allgemeinen Ausführung verwendet werden, wie in der amerikanischen Patentschrift 2 762 149 vom 11«Sept. 1956 (N.B.Mears) und 2 822 635 vom 11, JPebr. 1958 (N.B.Mears) offenbart. Da eine Folge von Ätzstufen vorgesehen ist, so wird vorzugsweise eine Fördereinrichtung verwendet, die die Lochmaske schrittweise durch die verschiedenen Bearbeitungsstationen befördert.

Jede Ätzstufe weist eine Kammer mit Einlass- und Auslasstüren auf, die von einer Programmierungseinrichtung selbsttätig geöffnet und geschlossen werden, so dass die Verweilzeit einer Lochmaske in e iner Kammer vorherbestimmt werden kann. In jeder Kammer ist eine Anordnung von Sprühköpfen unter Berücksichtigung der Ruhelage der Lochmaske vorgesehen, die auf die eine oder auf beide Seiten der Lochmaske eine Ätzlösung mit einer geeigneten Konzentration aufsprühen. Die Lösung enthält natürli« ein Ätzmittel, das das Material der Lochmaske angreift und z.B· aus Eisenchlorid bestehen kann. Die besten Ergebnisse sind zu erwarten, wenn alle vier Stufen mit einer Ätzlösung aus einer gemeinsamen Vorrats quelle versorgt werden, so dass alle Ätzstufen die von der Ätzlösung bestimmten gleichen Parameter aufweisen· Die Schlußstufe 11d führt zu einer Anordnung 12, in der die nochmals geätzte Lochmaske abgespült, entkarbonisiert, geschwärzt und schließlich mit entionisiertem Wasser abgespült

109665/1096

Wie sich gezeigt hat, weist eine Lochmaske aus kaltgewalztem Stahl beim Verlassen der aachätzstationen einen Kohlenstoffbelag auf, der durch Behandlung mit Phosphorsäure entfernt wird. Durch die Schwärzung soll ein Qxidbelag auf der Oberfläche der Lochmaske wieder hergestellt werden, da die Lochmaske erwünschtermaßen die Wärmeleitfähigkeit und die Lichtreflexion eines schwarzen Körpers nach dem Einbau in die Bildröhre aufweisen soll. Die Schwärzung kann durch Wärmebehandlung in einer oxidierenden Armosphäre oder auch chemisch in einem Salzbad aus Eisen- oder Zinkphosphat erzielt werden. Diese Verfahren sind an sich bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung. Die in der Fig.1 dargestellte nachätzungseinrichtung ist an sich bekannt, und nachstehend soll die mit der Erfindung erreichte Verbesserung des Verfahrens beschrieben werden.

Im besonderen wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die Oberfläche der Lochmaske nach einer vorherbestimmten Ätzzeit ein Strom von Partikeln gerichtet und aus diesem ein Steuereffekt abgeleitet, der die Weite der Löcher an der Maske darstellt und deren Dur chlässigkeit für die Partikel entspricht. Die für diesen Zweck verwendeten partikel können aus festen Partikeln oder aus Energiepartikeln bestehen, d.h., die Partikel werden ähnlich wie Energie benutzt wie dies häufig der Fall ist bei Photonen und Phononen. Aus praktischen Gründen wird die Energie des sichtbaren oder des unsichtbaren Lichtes benutzt, und natürlich sind Quellen sichtbaren Lichtes naheliegend. Eine geeignete Anordnung, die aus der Ansprache auf Licht eine Steuerspannung erzeugt, wird in der Technik als Densitometer bezeichnet und ist in der Fig.2 schematisch dargestellt, die ferner die Ätzstufe 11c zeigt sowie eine Maske 20 auf einem Schlitten 21 in Form eines offenen Rahmens, der einen Teil einer Fördereinrichtung bildet oder an dieser befestigt ist, wobei das Licht einer Lichtquelle 22 von einer Sammellinse 23 auf den in der Mitte gelegenen Bezirk der Maske geworfen wird. Direkt gegenüber der Lichtquelle 22 ist an der Bearbeitungsstation 11c eine Photozelle 25 angeordnet, die die Menge der Lichtenergie misst, die durch die im Lichtstrahl befindlichen Löcher der Maske hindurchgelangt. Der Lichtstrahl weist vorzugsweise einen

109885/1096

— 8 —
im Vergleich zur Weite der einzelnen Löcher großen Querschnitt

auf, der geeigneterweise ungefähr 6,5 cm beträgt. Die Photozelle 25 wird geeigneterweise oberhalb einer Gruppe von Sprühköpfen 30 angeordnet, denen die Ätzlösung aus einer nicht dargestellten Vorratsquelle über ein Ventil 31 und einen Verteiler 32 zugeführt wird«

Die Photozelle erzeugt einen Steuereffekt und im besonderen eine 'Steuerspannung, die von der Menge des auffallenden Lichtes abhängt, welcher Steuereffekt zum Beeinflussen der Ätzung der behandelten Maske benutzt wird, so daes Löcher mit einer gewünschten Weite erzeugt werden· Eine Eichung des Densitometers im Hinblick darauf, dasB die Löcher der nachgeätzten Maske genau die vorherbestimmten Abmessungen aufweisen, kann ohne Schwierigkeiten in der Weise durchgeführt werden, dass als Bezugswert der Wert einer Spannung benutzt wird, die erzeugt wird, wenn einerseits der Lichtpfad zwischen der Lichtquelle 22 und der Photozelle 25 von keiner Maske behindert wird, oder wenn andererseits in dem Lichtpfad eine normale Maske vorgesehen wird, deren Löcher die bestimmten Abmessungen aufweisen. Sind die Löcher dieser Maske kleiner, so fällt auf die Photozelle 25 weniger Licht,'und die erzeugte Spannung ist im wesentlichen eine lineare Punktion des auffallenden Lichtes. Dementsprechend stellt der Spannungsausgang der Photozelle 25 die gemessene Lochweite der Maske dar und kann zum Beeinflussen einer nachfolgenden Ätzung benutzt werden, die erforderlich werden kann, um an der Maske Löcher mit der gewünschten Weite zu erzeugen. Die Densitometeranordnung zum Erzeugen einer die Hachätsung beeinflussenden Spannung ist in der I"ig.1 durch den Kasten 13 dargestellt.

Die in der Einheit 13 erzeugte Steuerspannung wird einer Proportionalsteuereinrichtung 14 zugeführt, der die Ätzstufe 11c zugeordnet ist, bei der mindestens ein Parameter zum Zwecke einer Steuerung der jwachätzung beeinflusst wird. Im einfachsten und vorzuziehenden Js'alle wird die Behandlungszeit verändert, da erwünschtermaßen in allen vier Ätzstufen die gleiche Ätzlösung verwendet werden soll. Die Einheit 14 erzeugt in Abhängigkeit von der Steuerspamiung aue der Einheit 13 ein Ausgangasignal,

109885/1096

dessen Dauer sich mit der Höhe der angelegten Steuerspannung verändert. Das Ausgangssignal der Einheit 14 steuert ein elektrisch betätigbares Ventil gleich dem Ventil 31 der Stufe 11c und bestimmt hierdurch die Ätzzeit dieser Stufe« Proportionalregler dieser Art sind an sich bekannt und können als eine Einheit von der Potter Brumfield Division of American Machine & foundry Company unter der Handelsbezeichnung Zeitverzögerungsrelais (time delay relay) bezogen werden·

Bei dem mit der Anordnung nach der Fig.1 durchgeführten Verfahren wird die lochmaske nach dem Beseitigen der Oxidschichten an der Oberfläche an der Arbeitsstation 10 mehrmals mit einer gemeinsamen Ätzlösung und in gleichen und bekannten Zeitinter- % vallen in den Stufen 11a - 11b geätzt. Die Lochmaske wird dann zur Stufe 11c befördert, und wie bei mit Unterbrechungen arbeitenden .!förderanlagen üblich, steht eine Stillstandszeit zur Verfügung, in der die !Türen an den Ein- und Ausgängen der Stufe vorzugsweise geschlossen werden. Während dieser Zeitspanne erhält die Lampe 22 Strom und riohtet einen Lichtstrahl durch die Lochmaske 20 auf die Photozelle 25. Da die Ausgangsbedingungen der .Lochmaske bekannt sind, und da deren Löcher für die Herstellung des Bildschirms eine vorherbestimmte Weite aufweisen, und da ferner die Parameter und die Behandlungszeiten in den Stufen 11a und 11b gleichfalls bekannt sind, so entspricht die Anzeige des Densitometers oder die Höhe der von der Spannungsquelle 13 J erzeugten Steuerspannung der Ansprache der noch nicht fertigen Lochmaske auf das Ätzmittel und ferner der Weite der Löcher an der Lochmaske, die ein MaB für die Lichtdurchlässigkeit der Maske ist. Die Behandlungszeiten in den Stufen 11a und 11b werden vorzugsweise so kurz bemessen, dass die bei der fertigen Lochmaske erforderliche Weite der Löcher nicht erreicht wird, und die endgültige Lochweite darf in diesen Stufen nicht überschritten werden. Bei Erfüllung dieser Bedingung bestimmt das Densitometer nicht nur die Geschwindigkeit des Ätzvorganges in bezug auf die gerade behandelte .Lochmaske sondern auch das Ausmaß der weiteren Ätzung, wenn eine solche erforderlich sein sollte, um bei der Löchern der Lochmaske die gewünschte Weite zu erreichen. Diese Bestimmung erfolgt durch die aus der Steuer-

109885/1098

Spannungsquelle 13 der Proportionalsteuereinheit 14 zugeführten Spannung, die dementsprechend die Ätzzeit der Stufe 11c bestimmte Wenn gewünscht, kann die Wirkung der Einheit H auch bis zur vierten Stufe 11d der Ätzeinrichtung ausgedehnt werden. Da die Steuerspannurig in der Einheit 13 erzeugt wird, bevor die Ätzung in der Stufe 11c eingeleitet wird, so kann von der Steuereinheit 14 die Ätzzeit in der dritten Stufe bestimmt werden. Reicht die Behandlungszeit in der Stufe 11c nicht aus, so kann eine weitere Regulierung der Ätzung in der Stufe 11d erfolgen.

Aus den Kurven in der JPig«3 kann die veränderliche Ansprache der vorgefertigten Lochmasken auf die Ätzung ersehen werden sowie die von der Erfindung gelöste Aufgabe. Die Kurve A zeigt die Ansprache einer Lochmaske an, bei der die Weite der Löcher innerhalb eines zulässigen loleranzbereiches liegt, der durch die Grenzwerte ^HMin^w und ^wMaxⁿ bestimmt wird, die im Verfahrensintervall der dritten Stufe 11c liegen. In diesem i'alle unterbricht die Steuereinheit 14 die Ätzung in dieser Stufe innerhalb dieser Grenzwerte. Bei der durch die Kurve i3 dargestellten Lochmaske wird eine zulässige Lochweite erst dann erzielt, wenn die Vierte Verfahrens stufe 11d erreicht ist, und in diesem i'alle lässt die Steuereinheit 14 zu, dass die Stufe 11c während der gesamten vorherbestimmten Ätzzeit wirksam ist, und bewirkt fernei dass in der Stufe 11 d die Ätzung im geeigneten Zeitpunkt beendet wird» Die Reaktion des Maskenmaterials kann innerhalb sehr weitei Grenzen so achwanken, wie aus der Kurve G zu ersehen ist. Diese Kurve stellt den i'all dar, bei dem eine Lochweite innerhalb zulässiger Grenzen am Schluss der Ätzung in der Stufe 11b erreici wird. In einem solchen Ealle verhindert die Steuereinrichtung 14 unter dem Einfluss der aus der Steuerspannungsquelle 13 zugeführten Steuerspannung eine weitere Ätzung der betreffenden Lochmaske in den Stufen 11c und 11d.

Die Messung mit dem Densitometer kann natürlich auch durchgeführt werden, nachdem die Lochmaske trockengewischt worden ist, wobei die Ätzlösung und die flüssigkeit von der Lochmaske entfernt wird. Wie die Praxis ergeben hat, ist es eindeutig vorzuziehen, die Messung mit dem Densitometer durchzuführen, während die Lochmaske noch nass oder feucht ist. Versuche haben

10988b/ 109S

gezeigt, dass zutreffendende Densitometermessungen durchgeführt werden können, nachdem die Lochmaske mit einer Flüssigkeit benetzt worden ist, die eine Oberflächenspannung aufweist, bei der sich über den .Löchern ein 3?ilm oder eine Linse bildet, solange die Lösung mindestens teilweise für den Lichtstrahl durchlässig ist, der im Densitometer verwendet wird. Ζ·Β· können auswertbare Messungen vorgenommen werden, nachdem die Lochmaske geätzt und mit Wasser abgespült worden ist· Es hat sich jedoch auch gezeigt, dass gleichwertige Ergebnisse erhalten werden können, wenn die Messung direkt nach dem Ätzen bei der mit der Ätzlösung noch befeuchteten Maske durchgeführt wird. Aus der in der Pig»4 dargestellten Kurve ist zu ersehen, dass eine direkte Wechselbeziehung hergestellt werden kann zwischen der von der Ätzlösung noch feuchten Lochmaske und der Lochweite der Maske, nachdem diese getrocknet worden ist. Das soweit beschriebene Verfahren weist eindeutig den Vorzug auf, dass die Messungen durchgeführt und das Verfahren so eingeregelt werden kann, ohne dass die Lochmaske aus den Behandlungsstationen herausgenommen zu werden braucht«

Eine vielstufige Ätzeinrichtung der beschriebenen Art ist für die Herstellung von Lochmasken in großen Stückzahlen geeignet; jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch angewendet werden, wenn nur eine einzige Behandlungsstation vorgesehen ist. In diesem J -b'alle wird die Maske eine bestimmte Behandlungszeit lang geätzt, gemessen und danach in derselben Behandlungsstation nochmals geätzt, wenn dies zum Errreichen einer genau kontrollierten Lochweite erforderlich ist.

Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem nochmaligen Ätzen oder Zurückätzen einfach deswegen beschrieben, weil die Umstände dieses Verfahrens die Veranlassung zur Lösung der Aufgabe waren, das Ätzverfahren so genau zu beeinflussen, dass bei den Löchern einer Lochmaske für eine Bildröhre mit Schwarzuinrandung eine bestimmte Lochweite erzielt wird. Das Verfahre» ist natürlich auch geeignet zum Erzeugen eines Musters von Löchern an einem Maskenrohling, der noch die Jö'orm eines ebenen und unperforierten Bleches aufweist. Zu diesem Zweck werden

109885/10ÖG

beide Seiten der Rohlings mit einem Belag versehen, der an denjenigen Stellen mit Unterbrechungen versehen wird, an denen an der Maske die Löcher erzeugt werden sollen. In diesem JU'alle wird die Ätzung so lange durchgeführt, bis an der Maske ein gewünschtes Lochmuster erzeugt worden ist, wonach Messungen mit dem Densitometer durchgeführt werden, um die weitere Ätzung so zu beeinflussen, dass die Löcher zum Schluss, eine vorherbestimmte genaue Weite aufweisen.

Vor Anwendung der beschriebenen Verfahrenskontrolle oder -beeinflussung ergaben sich beim Zurückätzen bei der lochweite der Lochmasken Abweichungen bis zu Oy125 mm vom Sollwert, währenc das erfindungsgemäße Verfahren eine sehr wesentliche Einschränkung des Toleranzbereiches, auf einen Bereich von 0,005 - 0,0125 Millimeter ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren führt außerdem zu sehr wesentlichen Kosteneinsparungen, da die Messungen mit dem Densitometer während der Durchführung des Verfahrens zu einer Zeit durchgeführt werden, bevor die Löcher der Lochmaske ihre endgültige Weite erreicht haben. Hierdurch werden die Mängel der bisherigen Praxis vermieden, bei der die Messung der Lochweite häufig erst dann erfolgte, nachdem die zulässige Weite der Löcher bereits überschritten und die Maske zerstört worden war» Das Ausmaß der Steuerung und Kontrolle kann natürlich noch weiter ausgedehnt werden, wenn alle Verfahrensetufen 11b, 11c und 11d mit einer eigenen Kontrolleinrichtung gleich den Einheiten 13 und 14 ausgestattet werden.

An den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können von Sachkundigen im Rahmen des Erfindungsgedankens natürlich Änderungen, Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Die Erfindung selbst wird daher nur durch die beiliegenden Paterrt ansprüche abgegrenzt.

Patentansprüche

109885/1096

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Itzen eines Musters von löchern mit einer vorherbestimmten Weite an einer Elektrode, die aus einem Material besteht, das von einem besonderen Ätzmittel angegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in einem Bezugszustand befindende Elektrode innerhalb eines ersten Ätzintervalls der Einwirkung einer das Ätzmittel enthaltenden Lösung ausgesetzt wird, um das genannte Muster von Löchern zu erzeugen, wenn die Elektrode im Bezugszustand ein solches Lochmuster nicht aufweist, oder um die Löcher zu erweitern, wenn die Elektrode im Uezugszustand ein solches Lochmuster aufweist, wobei jedoch in beiden J?ällen Löcher mit einer Weite erzeugt werden, die kleiner ist als die vorherbestimmte Weite, dass nach Ablauf des Ätzintervalls auf die Oberfläche der Elektrode eine Strömung von Partikeln gerichtet und ein Steuereffekt abgeleitet wird, der die zu dieser Zeit bestehende Weite der Löcher an der Elektrode in Abhängigkeit der Durchlässigkeit der Elektrode für die Partikel darstellt, und dass der Steuereffekt zum Regeln einer zweiten und folgenden Ätzung der Elektrode mit dem Ätzmittel benutzt wird, um Löcher zu erzeugen, die im wesentlichen die vorherbestimmte Weite aufweisen.

Ätzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereffekt am Ende des ersten Ätzintervalls abgeleitet wird, während die Elektrode in der Ätzeinrichtung verbleibt, und dass der Steuereffekt zum Regeln einer folgenden Ätzstufe benutzt wird, um Löcher mit der vorherbestimmten Weite zu erzeugen. ^r

Ätzverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die folgenden Ätzungen mit derselben Ätzlösung durchgeführt werden, und dass der Steuereffekt benutzt wurd, um die Ätzzeit der folgenden Ätzungen zu beat immen·

109885/1096

4» Ätzverfahren nach. Anspruch 1 zum Erweitern der Löcher eines !Lochmusters an einer aus dem genannten Material bestehenden Elektrode auf eine vorherbestimmte Weite, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode während einer ersten Zeitperiode der Einwirkung des das Ätzmittel enthaltenden Lösung ausgesetzt wird, um die jjöcher an der Elektrode auf eine Weite zu erweitern, die.kleiner ist als die genannte vorherbestimmte Weite, dass am Ende der ersten Ätzung die zurzeit vorhandene Weite der jjöcher an der Elektrode gemessen und aus der Messung ein Steuereffekt abgeleitet wird, der die Ansprache der Elektrode auf die Ätzlösung darstellt, und dass der Steuereffekt benutzt wird, um die Dauer der zweiten und folgenden Ätzungen der Elektrode mit der Jbösung zu bestimmen, um die Löcher im wesentlichen auf die genannte vorherbestimmte Weite zu erweitern.

5» Ätzverfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzungen an mindestens zwei abgeschlossenen BehandlungsStationen durchgeführt werden, wobei die Elektrode aus der einen in die andere Behandlungsstation befördert wird, und dass der Steuereffekt abgeleitet wird, nachdem die Elektrode aus der ersten in die zweite Behandlungsstation befördert worden ist, jedoch bevor die Ätzung in der zweiten Behandlungsstation erfolgt·

6β Ätzverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereffekt in der Weise abgeleitet wird, dass ein in der Behandlungsstation erzeugter Lichtstrahl auf die mit Löchern versehene Elektrode gerichtet und die Menge des Lichtes gemessen wird, die durch die Löcher des Lochmusters austritt.

7. Ätzverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereffekt zum Bestimmen der Ätzaeit in der zweiten Behandlungsstation benutzt wird»

109 88 5/1096

8. Ätzverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die .Behandlung der Elektrode eine Ätzlösung verwendet wird, deren Oberflächenspannung ausreicht, um auf den jjöchern des Lochmusters einen Film zu erzeugen, der mindestens zum Teil für eine besondere Art von Energie durchlässig ist, und dass auf die Elektrode eine Strömung der besonderen Energie gerichtet wird, um den genannten Steuereffekt abzuleiten.

9· Ätzverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte 3HIm als eine für Licht mindestens zum Teil durchlässige Linse bildet, und dass zum Ableiten des ;■ M Steuereffektes auf die Elektrode ein Lichtstrahl gerichtet wird, dessen Querschnitt groß ist in bezug auf den Querschnitt der einzelnen Löcher an der Elektrode.

109885/1096

Leerseite