JPS5832445B2 - タ−ゲット電極の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はターゲット電極、とくに二電子鏡型走査変換管
のターゲット電極の製造方法に関する。

二電子鏡型走査変換管は、書き込み用電子銃と読み出し
用電子銃とを備えるので、書き込み動作時に読み出し動
作を併せ行ない得る利点がある。

かかる走査変換管のターゲット電極は、たとえばシリコ
ン単結晶基板を用いて形成され、同基板の書き込み用電
子銃側の面ｌこ書き込まれた電荷像は、読み出し用電子
銃側の面へ電子衝撃誘起導伝率効果によって浸透移動さ
せられる。

しかし、前記浸透移動を行なわせるためには、約１０ｋ
Ｖという高電圧を要し、しかも、電荷の蓄積時間が短い
という欠点がある。

また、金属メツシュ板の一方の面に絶縁膜を付設した伝
送グリッド型のターゲット電極を備えたものでは、低電
圧動作ができる反面、解像度が低く、良好な画質を得難
い欠点がある。

本発明は高解像度にしてシェーディングが少なく、連続
読み出し時間が長く、しかも比較的低い電圧で安定動作
し得る二電子鏡型走査変換管のターゲット電極の製造方
法を提供するものであり、これを以下図面に示した実施
例とともに説明する。

第１図を参照して、ガラスバルブ１は書き込み兼消去用
電子銃２、読み出し用電子銃３およびターゲット電極４
を封入してなり、これらは二電子鏡型の走査変換管を形
成している。

ターゲット電極４は、第２図に示すように多孔性の酸化
シリコン膜５と、その下面に被着形成された信号電極と
しての薄い金属膜６と、酸化シリコン膜５を支持するシ
リコンの筒状部分７と、筒状部分７の側壁と酸化シリコ
ン膜５の周辺部とにまたがる環状の第２の金属膜８とか
らなり、これは、ガラスバルブ１に予め封着されたコバ
ール製板状の金属環９の面上に、押圧具としての環状金
属板１０およびピン状の弾性導体１１を用いて固定され
る。

そして、酸化シリコン膜５は書き込み兼消去用電子銃２
と向き合い、金属膜６は読み出し用電子銃３と向き合う
。

また、シリコンの筒状部分７の下端面は、第２の金属膜
８の延長部を介して金属環９の頂面に接し、これによっ
て、金属膜６は第２の金属膜８を通じて金属環９と電通
し、金属環９はターゲット電極端子となる。

ターゲット電極４は下記の要領によって製造される。

すなわち、第３図ａ ＝ ｈを参照して、Ｎ導電型のシ
リコン単結晶基板１４は約１０ｇｃｒＩＬの比抵抗を有
し、直径約３２關グ、厚さ約１５０７１ｍの円板状に形
成されている（同図ａ）。

基板１４を洗浄後、酸素雰囲気巾約１，２００℃の温度
で加熱し、少なくとも一方の面に熱酸化による厚さ約０
．２μｍ〜３μｍの酸化シリコン（５ｉ０２）の膜５′
を一様に形成する（同図ｂ）。

この後、前記一方の面における酸化シリコン膜部分にフ
ォトレジスト膜を一様に被着形成し、かつ、フォトマス
クを用いた選択露光および現像処理を施して前記酸化シ
リコン膜部分上に、繊細なマトリクス状のフォトレジス
ト膜１５を形成する（同図Ｃ）。

つぎに、弗酸と弗化水素酸アンモニウムとの混合液また
はその他の弗酸系エッチャントを用いて、前記酸化シリ
コン膜の露出領域を溶解除去したのち、フォトレジスト
膜１５を溶解除去する。

これによって、フォトレジスト膜１５の平面形状に合致
した繊細なマトリクス状の酸化シリコン膜５が、シリコ
ン単結晶基板１４の一方の面上に形成される（同図ｄ）
。

ついで、基板１４の他方の面（底面）の中央領域以外の
領域を、耐食性物質の膜またはカバーで覆ったのち、弗
硝酸等のエツチング速度の高いエッチャントで、基板１
４を中央領域から中ぐりする。

この中ぐりによって、基板１４の中央領域における厚み
が徐々に減少していくが、残留厚みが約４μｍ〜１０μ
ｍに達したところで、このエッチャントを止める（同図
ｅ）。

そして、前記耐食性物質の膜またはカバーを取り除いた
のち、今度は水酸化カリウム水溶液またはアミン系のエ
ッチャント等を用いて、ターゲット全面を低速度でエッ
チラグする。

これによって、基板１４の中央領域におけるシリコン部
分を完全に除去し、周辺領域Ｇこシリコンの筒状部分７
を残留させる（同図ｆ）。

なお、この二段階エツチングは、薄膜化の過程で基板１
４の機械的強度が低下するにもかかわらず、膜面を破損
から保護でき、歩留り管の面で非常に有利である。

アミン系エッチャントの一例は、エチルジアミン１７ｒ
ｔｔｌ、ピロカテコール３９および水８ｍｌからなる。

ところで、フォトレジスト膜１５および酸化シリコン膜
５の各マトリクス形状は図示のような格子状に限定され
ず、要は多数の細孔を均等に分布配列した多孔性のもの
であればよい。

孔配列のピッチＰは約２μｍ〜３０μｍの範囲から選ぶ
ことができ、幅ＷはピッチＰの約０．２〜０．６倍に選
びうる。

さて、中ぐりされたのちのシリコン単結晶基板１４は筒
状部７のみとなり、筒状部Ｔはその一方の端縁において
繊細なマトリクス状酸化シリコン膜５を張架した恰好と
なる。

つぎに、クロムまたは金・クロム合金等からなる金属を
、酸化シリコン膜５の内面に真空蒸着し、厚さ約０．１
μｍ〜０．５μｍのマトリクス状金属膜６を、信号電極
として形成する（同図ｇ）。

なお、金属膜６０こクロムまたは金・クロム合金を用い
ると、酸化シリコン膜５に対する付着強度が犬となり、
好ましい結果が得られる。

しかしながら、管内残留ガスによって酸化しにくく、か
つ、真空蒸着が可能な金属であれば、クロムおよびその
合金以外の金属、たとえば白金またはニッケル等を用い
てもよい。

また、クロムによって第１層を真空蒸着したのち、金・
クロム合金等の第２層を真空蒸着または渡金により第１
層上に重合させてもよい。

ざらに、シリコン単結晶基板上に酸化シリコン膜を形成
する代りに、気相成長法等により、窒化シリコン（８１
３Ｎ４）の膜を形成しておいてもよい。

本発明では、次いで、筒状部分７の側壁内面と中央領域
膜面の周辺部とにまたがる環状の第２の金属膜８を、真
空蒸着により０．０５μｍ〜１μｍの厚さに形成する（
同図ｈ）。

この第２の金属膜８の材質としては、金属膜６と同様、
クロム、金・クロム、白金またはニッケル等を使用でき
るが、その厚みは膜５の厚みおよび孔ピッチ等により選
択し、厚み０．５μｍ、孔ピッチ１１０７ｚの場合は約
０．１μｍに設定できる。

真空蒸着により形成された第２の金属膜８は、常温に温
度低下する過程で第４図に示すように鋭角状に収縮を起
すので、金属膜８に周縁部を重合させた金属膜６および
膜５は、その中央部から周辺部へ向う放射方向に引っ張
られ、膜面一様に緊張される。

第２の金属膜８は金属膜６の形成前に設けてもよいが、
緊張の度合いが強いと、膜５を破損させることがある。

また、金属膜６を膜５の外面に設けたり、第２の金属膜
８を膜５の外面側に設けてもよく、これらの場合、金属
膜６は環状金属板１０および弾性導体１１を通じて金属
環９に電通される。

さらに、第２の金属膜８は完全な環状である要はなく、
実質的に環状であればよい。

かかるターゲット電極は、均一に緊張された膜面を有す
るので、管動作時に膜面が移動するようなことはなく安
定であり、しかも良好な電荷蓄積作用を営む。

信号の書き込みは、電子銃２から射出させた密度変調さ
れ、または速度変調された電子ビームを酸化シリコンま
たは窒化シリコンの膜５上に導き、この膜面を走査する
ことによって達成される。

膜５の二次電子放出曲線における第１クロスオーバ電圧
は約２５Ｖ〜３０Ｖであるから、これよりも高い電圧で
消去したのち、第１クロスオーバ電圧よりも低い書き込
みターゲット電圧（書き込み用電子銃の陰極に対する信
号電極の電位）に設定して書き込み側型子ビームで走査
すると、膜５に電荷像が蓄積される。

また、書き込み動作を第１クロスオーバ電圧よりも高い
ターゲット電圧に設定すると放電が起り、放電時を書き
込みとすると、充電時が消去となるのであり、いずれの
モードでも使用できる。

その他、ターゲット電圧または陰極電圧を入力信号に応
じて変調させるいわゆる平衝書き込み方式を適用できる
。

書き込まれた信号による電界は、ターゲット電極の細孔
群を通じて読み出し側へ張り出し、読み出しビームを制
御する。

この様子を電子計算機で解析したものを第５図乃至第９
図に示す。

ただし、ここでは電子ビームの初速変分布を無視し、空
間電荷による影響はないものとしている。

また、読み出しターゲット電圧は＋７ｖに設定しており
、破線は等電位線、矢印は読み出しビーム、１６は細孔
を示す。

これらの図面かられかるように、信号電極６に流入する
読み出し電子ビームは、膜表面電位が＋２■となる膜領
域に比して、膜表面電位が一１０■となる膜領域で犬と
なる。

そして、信号電極６に流入する電子ビームの本数と、戻
りおよび通過電子ビームの本数との比をとって、ビーム
透過度特性を導出すると、第１０図に示すようになる。

第１０図に示す特性曲線をｉ、ｎ、ｍの３°領域に分け
ることができる。

領域Ｉは読み出し電子ビームがターゲツｉ４極を通過し
て書き込み電子銃側のフィールドメツシュ電極へ向って
いる状態であり、領域■は読み出し電子ビームが集束作
用を受けながらターゲット電極面から読み出し電子銃側
へ戻っている状態であり、領域■は読み出し電子ビーム
が発散作用を受けながら読み出し電子銃側へ戻っている
状態である。

第１１図は読み出し側フィールドメツシュに＋ｔと出力
信号電流との関係を示すもので、同図から明らかなよう
に、この管ではかなりの暗電流成分が取り出される。

しかし、この暗電流成分の温度依存性はなく、かつまた
、この暗電流成分は動作回路中で除去できるので、安定
した動作を営ませることができる。

なお、暗電流成分はターゲット電極面に占める細孔群の
面積比を変えることによって、あるいは読み出し時のビ
ーム電流の大きさによって変化する。

さらに、ウィンドウ波形を蓄積しく黒部外のＶｓはＯＶ
、白部分のＶｓは一１３■）、これを信号電流４００
ｎＡ（うち暗電流成分は２００ｎＡ）で読み出した場合
の連続読み出し時間特性を第１２図に示す。

同図かられかるように、この管の連続読み出し時間は非
常に長い。

第１３図は走査面積９．５關Ｘ１２．７關、書き込み速
度０．３秒で、正弦波入力信号を書き込み、平行走査で
読みとったときの振幅変調特性を示す。

この図から、小型管でありながら高解像度特性を備える
ことがわかる。

さらにまた、信号電極が均一性の良い蒸着法で形成され
ることと、緊張されることおよび電子ビームのランディ
ングし易い金属を選択しうろことから、すぐれたシエー
テイング特性を得ることができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した二電子銃型走査変換管の側断
面を示す略図、第２図は同走査変換管のターゲット電極
の側断面図、第３図ａ −ｈは同ターゲット電極の製造
過程を示す図、第４図は同ターゲット電極の要部の断面
図、第５図〜第９図は同走査変換管の読み出し時におけ
るターゲット電極電位分布と読み出し電子ビームとの関
係を示す図、第１０図は同走査変換管の酸化膜表面電位
と出力信号電流との関係を示す特性図、第１１図は同じ
くメツシュ電極電流と出力信号電流との関係を示す特性
図、第１２図は同じく連続読み出し時間と相対出力信号
との関係を示す特性図、第１３図は周波数と振幅変調度
との関係を示す特性図である。 ２・・・・・・書き込み像消去用電子銃、３・・・・・
・読み出し用電子銃、４・・・・・・ターゲット電極、
５・・・・・・シリコン酸化膜、６・・・・・・金属膜
、 ９・・・・・・金属環、１４・・・・・・シリ１６・・
・・・・細手し ８・・・・・・第２の金属膜、 コン単結晶基板、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリコン単結晶基板の一方の面に形成した酸化シリ
   コンまたは窒化シリコンの膜に多数の細孔を選択エツチ
   ングにより穿設し、しかるのち、前記シリコン単結晶基
   板の中央領域を他方の面から中ぐりして、前記中央領域
   のシリコン部分を除去し、周辺領域に残留させたシリコ
   ンの筒状部分に張架される前記膜の一方の面に、信号電
   極としての第１の金属膜を被着形成するターゲット電極
   の製造方法において、前記第１の金属膜の形成前または
   形成後に前記筒状部分と前記中央領域の周辺部とにまた
   がる実質的ζこ環状の第２の金属膜を真空蒸着により形
   成し、前記膜に緊張を与えることを特徴とするターゲッ
   ト電極の製造方法。