Способ изготовления светопоглощающей матрицы

 

Использование: электронная техника, а именно технология нанесения светопоглощающих покрытий, повышающих контраст изображения, на экраны цветных кинескопов, а также в приборостроении, геодезии и других областях техники при изготовлении измерительных растров, визирных сеток, несветящихся масштабных шкал. Сущность изобретения: последовательно напыляют в вакууме на подложку трехслойную фоторезистивную структуру, состоящую из халькогенидного стекла, иодида металла и серебра. Экспонируют фоторезистивную структуру через теневую маску, проявляют в щелочном растворе, проводят вакуумное напыление светопоглощающего материала металлокерамики на основе хрома и моноокиси кремния, после чего вскрывают покрытие в местах расположения фоторезиста. При нанесении трехслойной структуры вначале наносят слой GeS₂ толщиной 600 1000 нм, затем слои иодида серебра толщиной 1 3 нм и серебра толщиной 5 10 нм. Проявление осуществляют в водном растворе КОН при концентрации 0,15 0,20 мас. 5 ил. 5 табл.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к производству электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), и может быть использовано при нанесении светопоглощающих покрытий, повышающих контраст изображения на экранах цветных ЭЛТ (ЦЭЛТ).

Кроме того, изобретение может найти применение в приборостроении, геодезии и других областях техники при изготовлении измерительных растров, визирных сеток, несветящихся масштабных шкал.

Цель изобретения повышение разрешающей способности и улучшение качества светопоглощающей матрицы.

На фиг. 1 показано расположение слоев неорганического фоторезиста на экране ЦЭЛТ, разрез; на фиг. 2 процесс фотоэкспонирования слоев фоторезиста; на фиг. 3 разрез экрана с мозаичным рельефом; на фиг. 4 экран после нанесения металлокерамического слоя на мозаичной рельеф, разрез; на фиг. 5 экран со светопоглощающей матрицей.

На фиг. 1-5 обозначено: 1 экран, 2 слой GeS₂, 3 слой AgI, 4 слой Ag, 5 теневая маска, 6 слой GeS₂<Ag>, 7 слой металлокерамики на основе SiO-Cr.

Предлагаемый способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране ЦЭЛТ осуществляли следующим образом.

На экран напылением в вакууме наносили неорганический фоторезист путем последовательного напыления слоя GeS₂ толщиной 600-1000 нм, слоя AgI толщиной 1-3 нм и слоя серебра толщиной 5-10 нм. Экспонировали фоторезистивное покрытие через теневую маску. Проявляли фоторезист в водном 0,15-0,20 мас. растворе щелочи калия. Напылением в вакууме наносили светопоглощающий слой металлокерамику на основе хрома и моноокиси хрома. Вскрывали светопоглощающее покрытие в местах расположения фоторезиста.

Повышение разрешающей способности по предлагаемому способу обеспечивается использованием высокоразрешающего фоторезиста в сочетании со светопоглощающим покрытием на основе металлокерамики, которая в отличии от коллоидно-графитовых препаратов не имеет гранулярного строения.

Использование фоторезиста на основе GeS₂ обеспечивает улучшение качества светопоглощающей матрицы. Это достигается за счет более высокого качества проявления фоторезиста из-за отсутствия нерастворимых осадков при одновременном уменьшении концентрации проявляющего раствора. Предложенный состав фоторезиста обладает высокой термостойкостью, что позволяет наносить металлокерамику при температуре экрана 250-300^оС, которая значительно ниже температуры размягчения GeS₂ (≃495^oC). Высокая термостойкость GeS₂ позволяет реализовать хорошие адгезионные свойства металлокерамики на основе хрома и моноокиси кремния, проявляющиеся при прогреве до 250-300^оС, и, следовательно, получать светопоглощающие матрицы более высокого качества. Высокая спектральная чувствительность фоторезиста на основе GeS₂ в диапазоне 200-350 нм позволяет использовать ртутно-ксеноновые источники с высокой спектральной плотностью в этом диапазоне и уменьшать, таким образом, время экспонирования фоторезиста, а использование более коротких длин волн облучающего света позволяет повысить разрешающую способность фоторезиста.

Предложенный в изобретении неорганический фоторезист, представляющий собой тонкопленочную структуру, состоящую из двух слоев полупроводника и слоя металла, обладает разрешающей способностью, больше чем на порядок превышающую разрешающую способность органического фоторезиста.

Выбор толщины слоя GeS₂ неорганического фоторезиста определялся экспериментальным путем с учетом обеспечения достаточной толщины слоя светопоглощающей матрицы и требуемого качества ячеек матрицы. Если при нанесении слоя фоторезиста толщина слоя GeS₂ составляла менее 600 нм, то не обеспечивалось требуемое качество матрицы (ячейки матрицы вскрываются плохо). Дальнейшее увеличение толщины слоя GeS₂ свыше 600 нм позволяло получать матрицу высокого качества. Дальнейшее увеличение слоя GeS₂свыше 1000 нм представлялось нецелесообразным, так как толщины из интервала 600 1000 нм уже обеспечивают получения слоя светопоглощающей матрицы достаточной толщины 300 400 нм. Если при нанесении фоторезистивного слоя толщина промежуточного слоя AgI составляла менее 1 нм, то проявление рельефной структуры фоторезиста затруднено. Увеличение толщины AgI от 1 до 3 нм обеспечивает однородное проявление рельефной структуры (селективность проявления высокая 1:100). При дальнейшем увеличении толщины слоя AgI, выше 3 нм снижается селективность проявления рельефной структуры. Выбор толщины слоя Ag также как и промежуточного слоя AgI определяли в зависимости от свойств фоторезиста. При малой толщине слоя Ag (менее 5 нм) имело место ухудшение свойств фоторезиста низкая селективность проявления рельефной структуры. Если толщина слоя Ag превышала 10 нм, то происходило снижение светочувствительности фоторезиста, увеличивалось время экспонирования. Концентрацию водного раствора щелочи калия определяли экспериментальным путем в зависимости от его влияния на свойства рельефной структуры. При концентрации менее 0,15 мас. проявления рельефной структуры или совсем не происходит, или происходит очень медленно. При концентрации 0,15-0,20 мас. проявление рельефной структуры равномерно и однородно. При концентрации, превышающей 0,20 мас. скорость проявления значительно возрастает, слой резиста подрывается.

Использования в предлагаемом способе получения светопоглощающей матрицы термостойкого резиста на основе GeS₂ позволило применять в качестве светопоглощающего материала металлокерамику на основе SiO-Cr, которая обеспечивает хорошие адгезивные свойства, а следовательно, и улучшает качество матрицы.

Пример осуществления способа.

На экран кинескопа с плоской или сферической внутренней поверхностью в вакууме 10^-3 Па термическим испарением наносили слой GeS₂толщиной 800 нм со скоростью 1 2 нм/с. Поверх слоя GeS₂ напыляли при этом же вакууме тонкий слой (2 нм) AgI. На верх промежуточного слоя напыляли слой Ag толщиной 8 нм со скоростью 1 1,5 нм/с. Экран с напыленной системой слоев экспонировали через теневую маску в трех позициях со смещением, обеспечивающим требуемое расположение элементов мозаики. При использовании лампы ДКСШ-3000 время экспонирования составляло 5 мин. Поверхность фоторезиста травили в течение 40 60 с в растворе состава: Fe(NO₃) ^. 6H₂O 30 г H₂O 100 г для удаления слоя Ag и промежуточного слоя AgI с неэкспонированных участков. Экспонированные участки (обозначено цифрой 6 на фиг. 3) фоторезиста при травлении оставались без изменения в силу резистивных свойств легированного слоя GeS₂<Ag>. Экран промывали деионизованной водой и сушили в потоке сжатого воздуха. Неэкспонированные участки слоя GeS₂ стравливали в 0,15 мас. раствора щелочи калия в течение 2 мин. Экран с полученным мозаичным рельефом промывали деионизованной водой и высушивали. На вскрытые и на защищенные фоторезистом участки поверхности экрана, нагретого до 250^оС, в вакууме 10^-3 Па напыляли металлокерамический слой. Нанесение производили термическим испарением измельченного порошка смеси SiO и Cr с весовым соотношением компонентов 40:60. Толщина осаждаемой пленки SiO-Cr составляла 400 нм. После остывания экрана до 20-25^оС производили разгерметизацию вакуумной камеры и вскрывали участки металлокерамического слоя в местах расположения фоторезиста путем травления в течение 10 30 с в растворе состава: KOH 250-300 г H₂O (дист) до 1,0 л Производили промывку экрана с полученной светопоглощающей матрицей (обозначена цифрой 7 на фиг. 4) деионизованной водой, сушили в потоке сжатого воздуха. Коэффициент диффузионного отражения света изготовленной матрицы составлял 0,4% Ячейки матрицы имели ровные края, их размер и форма полностью соответствовали размеру и форме отверстий теневой маски, через которую экспонировали фоторезист.

При изготовлении экранов ЦЭЛГ использовали фоторезист с различными толщинами составляющих слоев. Зависимость качества ячеек светопоглощающей матрицы от толщины слоя GeS₂ при фиксированном значении толщин слоя серебра толщиной 10 нм, промежуточного слоя AgI толщиной 2 нм и слоя металлокерамики (SiO)_0,44 Cr_0,56 толщиной 300 нм представлена в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что требуемое качество ячеек матрицы обеспечивается при толщинах 600 1000 нм. Влияние толщины промежуточного слоя AgI на свойства неорганического резиста при толщине слоя GeS₂, равно 800 нм, и толщина слоя серебра, равной 10 нм, представлено в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что оптимальные значения толщины промежуточного слоя AgI лежат в интервале 1 3 нм. Зависимость свойств фоторезиста от толщины слоя Ag при толщине слоя GeS₂, равной 800 нм, и толщине слоя AgI, равной 2 нм, приведена в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что оптимальные значения толщин слоя Ag лежат в интервале 5-10 гм. Влияние концентраций КОН в водном растворе на проявление рельефной структуры при толщине слоя GeS₂, равном 800 нм, слоя AgI 2 нм и слоя Ag 10 нм, показано в табл. 4.

Из табл. 4 следует, что оптимальное проявление рельефной структуры осуществляется в водном растворе КОН при концентрации 0,15 0,20 мас. В табл. 5 показана зависимость качества ячеек матрицы от температуры нагрева экрана при осаждении слоя металлокерамики (SiO)_0,44Cr_0,56 при достижении толщины матрицы, равной 300 нм.

Из табл. 5 видно, что хорошие адгезионные свойства обеспечиваются при температуре нагрева от 200^оС и выше, при этом улучшается качество светопоглощающей матрицы.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить разрешающую способность светопоглощающей матрицы благодаря применению высокоразрешающего фоторезиста в виде тонкопленочной структуры, полученной путем последовательного напыления слоев GeS₂, AgI и Ag, в сочетании со светопоглощающим материалом на основе металлокерамики. Использование в составе фоторезиста термостойкой компоненты GeS₂обеспечивает повышение адгезионных свойств металлокерамики, что позволяет повысить качество светопоглощающей матрицы.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОПОГЛОЩАЮЩЕЙ МАТРИЦЫ, включающий нанесение фоторезистивной структуры, экспонирование ее через теневую маску, проявление фоторезиста, напыление в вакууме светопоглощающего материала и вскрытие светопоглощающего покрытия в местах расположения фоторезиста, отличающийся тем, что нанесение фоторезистивной структуры осуществляют путем последовательного напыления слоя GeS₂ толщиной 600 1000 нм, слоя иодида серебра толщиной 1 3 нм и слоя серебра толщиной 5 10 нм, проявление фоторезиста проводят в водном 0,15 0,20%-ном растворе щелочи калия, а в качестве светопоглощающего материала используют металлокерамику на основе хрома и моноокиси кремния.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7