Способ изготовления тонкопленочных фильтров

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ФИЛЬТРОВ, включающий нанеСение пленки фильтра на полимернзпо подложку и последующее стравливание этой подложки, отличающийс я тем, что, с целью упрощения технологии и повышения качества фильтров, стравливание осуществляют путем облучения подложки вакуумным ультрафиолетов|ым излучением со стороны , свободной от пленки фильтра. 2. Способ по п. 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьппения механической прочности фильтров, облучение подложки осуществляют че- lies сетку-шаблон. ж

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ф ЮЮ

РЕСПУБРИИ

as) аи (51)> С 02 В 5/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHÐÛÒÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1

К АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3569984/18-10 (22) 29 03 83 (46) 07.04.84. Бюл. и 13 (72) К.А. Валиев, Л.В. Великов, С.Д. Душенков, О.В. Леонтьева, А.В. Митрофанов, А.M. Прохоров

С.Н. Сидорук (7 1) Физический институт им.H.Н.Ле,бедева (53) 535.345.6(088.8) (56) 1. Физика тонких пленок. Под ред. Дж. Хасса, М.Х. Франкомба и Р.У. Гофмана. N. "Иир", 1977, Т. 7, с. 68-73.

2. Там же, с. 82-85 (прототип) . (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ФИЛЬТРОВ, включающий нанесение пленки фильтра на полимерную подложку и последующее стравливание этой подложки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения технологии и повышения качества фильтров, стравливание осуществляют путем облучения подложки вакуумным ультрафиолетовым излучением со стороны, свободной от пленки фильтра.

2. Способ по п. 2, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения механической прочности фильтров, облучение подложки осуществляют че-. рез сетку-шаблон.

32

® I 08

Изобретение относится к технологии оптических элементов, а точнее к способам изготовления фильтров на основе тонких пленок, и может быть использовано для изготовления фильтров пучков, входных окон для фотоприемников и камер ионизирующего излучения, испускаемого, например, синхротронами, рентгеновскими трубками, лазерной плазмой и т.д., а также для изготов- 10 ления селективных фильтров для фильтрации низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений и т.д.

Известен способ изготовления тонкопленочных фильтров, включающий нанесение пленки фильтра на массивную подложку, которая, в свою очередь, покрыта промежуточным слоем, и последующее растворение этого слоя jt) ..

Недостатками данного способа яв- 2б ляются его сложность и трудоемкость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления тонкопленочных фильтров, включающий нанесение пленки25 фильтра на полимерную подложку и последующее стравливание этой подложки. В соответствии с этим способом тонкую полимерную подложку получают, например, путем разлива полимеризующего вещества по-поверхности дистиллированной воды, где и происходит полимеризация. Толщина полимерной пленки-подложки определяется концентрацией полимера в растворе. После получения подложки на нее наносят . р5 пленку филь гр, а саму подпожку стравливают химическим путем в соответствуиием растворителе (21 .

Однако указанная технология так- 4О же, как и предыдущая, сложна, трудоемка и требует особо чистых. технологических условий. Недостатком способа является и то, что при растворении полимерной подложки не всегда 4 удается полностью удалить полимер с пленки фильтра, что снижает качество последнего. К дефектам пленок приводят и любые кратковременные вибрации системы. Кроме того, весьма низкой оказывается механическая прочность пленок фильтров.

Цель изобретения - упрощение технологии и повышение-качества фильтров, а также. повышение механической прочности фильтров.

Поставленная -цель достигается тем, что согласно способу изготов4711 ления тонкопленочных фильтров,вклю- чающему нанесение пленки фильтра на полимерную подложку и последующее стравливание этой -подложки, стравливание осуществляют путем . облучения подложки вакуумным ультрафиолетовым излучением со стороны, свободной от пленки фильтра.

Причем облучение подложки осуществляют через сетку-шаблон.

На фиг. 1 представлена схема равномерного по площади фототравления полимерной пленки-подложки, на фиг.2схема фототравления через сеткушаблон, обеспечивающего формирование непосредственно из подложки опорной полимерной сетки, на фиг.З вЂ” экспериментальная зависимость изменения толщины полимерной пленки подложки от времени облучения г. для двух конкретных полимеров.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале пленку фильтра 1 наносят на полимерную подложку 2. Затем эту подложку облучают через фильтр 3 пучком вакуумного ультрафиолетового излучения (на фиг.1 и 2 показан стрелками), длина волны которого составляет 115-200 нм. При этом облучается сторона подложки 2, свободная . от пленки фильтра 1.

Для формирования .непосредственно из подложки 2 опорной полимерной. сетки, придающей фильтру механическую прочностьр облучение подложки осуществляют через сетку-шаблон 4, выполненную, например, из никеля.. Период сетки-шаблона 4 составляет 20100 мкм. В результате облучения полимерной подложки 2 вакуумным ультрафиолеговым излучением происходит ее стравливание. Иеханизм фототравления заключается в образовании низкомолекулярных фрагментов, возникающих в результате деструкции молекул полимера при поглощении квантов электромагнитного излучения. Время облучения ф определяют но экспериментальной кривой фототравления .в зависимости от заданной остаточной толщины 1пленки-подложки 2. При этом указанная толщина может равняться нулю, что соответствует полному стравливанию подложки, но может иметь и небольшое коневое значение. В поспеднем случае ультратонкое полимерное IloKpbI тие 2 предохраняет пленку фильтра 1

3 1084

Г от коррозии, различных. загрязнений и

ТеДе

Вид экспериментальных кривых фототравления 5 и 6 соответственно для полиметилметакрилата и полипропи- 5 лена при начальной толщине tl подложек из -этих материалов равной 500 нм представлен на фиг.3. Если требуется оставить на пленке фильтра 1 полимерный слой 2 толщиной 13100 нм, то вре-10 мя облучения можно определить из соотношения где - скорость фототравления, по;скольку при указанной толщине наблюдается линейная зависимость изменения

11 от . Следует отметить, что скорость фототравления определяется свойствами конкретного полимера, мощностью. ® .источника излучения и спектральным составом последнего. Эта скорость определяется. экспериментально для каждого конкретного полимера. Кроме указанных методов достижения заданной толщины стравливаемой подложки, эту толщину можно контролировать непосредственно, например фотометричес«им путем. Рассмотренным способом можно изготавливать и полимерные тонкопленочные фильтры. В этом случае пленку фильтра формируют непосредственно из полимерной подложки путем ее частичного стравливания вакуумным ультрафиолетовым излучением .35 до заданной толщины.

Пример 1. На полимерную пленку-подложку (нз полипропилена) толщиной,1 б= 500 нм напыляют слой алюминия толщиной 500 нм. Полимерную 40 подложку облучают пучком вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения с длиной волны 115-200 нм. Источником излучения служит водородная. лампа с дугой низкого давления (ВМФ-40) и с 45 окном иэ фтористого магния. Полимерную подложку облучают со стороны, свободной от пленки алюминия, при комнатной температуре (20 С) на воздухе. Время, в течение которого 50 облучают полимерную подложку, опре-. деляют по калибровочной кривой фототравления,.полученной экспериментально для данного полимера. Подлож ка полностью стравлена через 4 55

i 20 мин. При необходимости. можно стравливать полимерную подложку час- тично, т.е ° оставлять на пленке .

711 4 фильтра защитное полимерное покрытие (и = 20 нм), предохраняющее материал, из которого. изготовлена пленка фильтра, от коррозии,. различных загрязнений-и т.д. Время облучения в этом случае сокращается.. Таким образом могут быть изготовлены фильтры, представляющие собой свободные металлические пленки (алюминиевые, индиевые, оловянные и т.д.) °

H p и м е р 2. На полимерную пленку-подложку (из полиметилметакрилата) толщиной 11 = 500 нм напыляют слой меди толщйной 50 нм. Полимерную подложку облучают.пучком

ВУФ-излучения. Источником излучения служит водородная лампа с дугой низкого давления (ВМФ-40). с .окном из фтористого магния. Полимерную подложку облучают со стороны, свободной от пленки меви, при комнатной температуре (20 С) на воздухе.

Время, в течение которого облучают полимерную подложку,. определяют по калибровочной .кривой фототравления, полученной экспериментально для данного полимера. Подложку облучают через сетку-шаблон. В качестве сеткишаблона используют никелевую сетку с размером ячеек 100 мкм и прозрачностью 60Х. Через 29 мин в освещенных участках полимер полностью стравливается и одновременно на пленке. фильтра формируется опорная полимер.ная сетка.с размером ячеек 100 мкм.

Таким образом могут быть изготовлены свободные ультратонкие.металлические фильтры, например. медные, которые трудно (а иногда и невозможно) изготавливать иными способами.

Пример 3. Полимерную пленку (из полиметилметакрилата) толщиной

4y = 500 нм облучают. пучком. вакуумного ультрафиолетового излучения.

Пленку облучают через сетку-шаблон (никелевую сетку с размером ячеек

100 мкм) в течение времени ф =32 мин.

При этом получают ультратонкие полимерные пленки,.армированные полимерной опорной сеткой; Так, через

32 мин изготавливают, полимерную пленку фильтра на опорной сетке (толщина пленки фильтра с1= 25 нм). Ультратонкие полимерные фильтры могут быть изготовлены .из различных полимерных материалов, из которых трудно ! (а иногда и невозможно) изготавли1084711 Фиг. f вать. ультратонкие фильтры иными способами.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным характеризуется упрощением технологии изготовления тонкопленочных фильтров при повьипении их качества. Кроме того, способ позволяет формировать опорную сетку, придающую фильтрам

5 механическую прочность, непосредственно из полимерной подложки.

l084711

1084711

ФРО йЫиф

yd

t, cue

Составитель В.. Кравченко

Редактор В. Петраш Техред Л.Иикеш Корректор В. Синицкая

Заказ 1992/40 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r- Ужгород, ул. Проектная,. 4