способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки
Классы МПК: | H01J9/227 с люминесцентным материалом, расположенным с перерывами, например точками или линиями |
Автор(ы): | Шепелявый Петр Евгеньевич[UA], Костюкевич Сергей Александрович[UA], Индутный Иван Захарович[UA], Стецун Аполлинарий Иванович[UA], Евсеева Людмила Александрова[UA], Зубков Роман Михайлович[UA], Иванына Богдан Михайлович[UA], Хомич Игорь Николаевич[UA] |
Патентообладатель(и): | Украинский государственный научно-исследовательский институт приемных электронно-лучевых трубок "Эротрон" (UA) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-04-30 публикация патента:
20.01.1996 |
Использование: в производстве цветных электронно-лучевых трубок (ЦЭЛТ), в частности для изготовления светопоглощающей матрицы, повышающей контраст изображения на экране ЦЭЛТ, измерительных растров и точных шкал, снижающих световые помехи в приборах. Сущность изобретения: способ включает напыление в вакууме светопоглощающего покрытия, нанесение фоторезиста, его экспонирование через теневую маску, проявление и травление. Светопоглощающее покрытие выполняют в виде пространственно неоднородного слоя с переменным составом по толщине SiOSiO/CrCr путем термического распыления в вакууме мелкодисперсной смеси SiOxCr100
x, где 10
x
30 мас.%. В качестве фоторезиста используют трехслойную структуру из последовательно напыленных в вакууме слоев GeS2 - AgJ - Ag толщиной 100 - 200, 1 - 3, 5 - 10, нм соответственно. После проявления фоторезиста проводят термохимическое пассивирование светопоглощающего покрытия на покрытых участках, удаляют защитный мозаичный рельеф из фоторезиста и проводят послойное селективное травление светопоглощающего покрытия на непассивированных участках. 4 табл., 7 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/183.gif)
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОПОГЛОЩАЮЩЕЙ МАТРИЦЫ НА ЭКРАНЕ ЦВЕТНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ, включающий напыление в вакууме светопоглощающего покрытия, нанесение фоторезиста, его экспонирование через теневую маску, проявление фоторезиста и травление светопоглощающего покрытия, отличающийся тем, что светопоглощающее покрытие напыляют в виде пространственно неоднородного слоя с переменным составом по толщине SiO - SiO /Cr - Cr путем термического распыления в вакууме мелкодисперсной смеси (SiO)x=Cr100-x, где 10![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электронной технике, в частности к производству цветных электронно-лучевых трубок (ЦЭЛТ), и может быть использовано для изготовления светопоглощающей матрицы (СМ), повышающей контраст изображения на экране ЦЭЛТ, а также при изготовлении измерительных растров и точных шкал, существенно снижающих световых помехи в приборах. Известно, что для повышения контраста изображения на экране ЦЭЛТ перед нанесением люминофоров на внутренней поверхности заготовки экрана формируют СМ, состоящую из темного светопоглощающего слоя, участки которого обрамляют отдельные люминофорные элементы в виде точек или полосок (ГрачеваТ.Г. Цветные ЭЛТ с высоким разрешением для дисплеев. Зарубежная электронная техника, 1987, N 9, с. 95-99). Известные способы изготовления подобной СМ, в зависимости от используемого метода фотолитографии, делятся на два типа. В соответствии с первым типом для получения СМ используют метод "взрывной" фотолитографии. Так, например, по способу изготовления экрана ЦЭЛТ с матричным темным слоем (заявка Японии N 60-23461, кл. Н 01 J 9/227, 1985) на внутреннюю поверхность заготовки экрана наносят слой негативного фоторезистора, экспонируют его светом через теневую маску, проявляют фоторезист и задубливают его экспонированные участки. На полученный таким образом мозаичный рельеф, состоящий из задубленных участков фоторезиста, методом полива наносят светопоглощающее покрытие из коллоидно-графитового препарата. После сушки последнего задубленные участки фоторезиста, покрытые слоем графита, отделяют от поверхности заготовки экрана путем химического растворения и на заготовке экрана образуется СМ. С целью улучшения физико-химических свойств светопоглощающего слоя (улучшения адгезии, снижения коэффициента отражения, повышения химической и термической стойкости и др.), а также эксплуатационных характеристик ЦЭЛТ (повышения разрешаю- щей способности и контраста изображения) по способу изготовления СМ (авт. св. СССР N 1685211, кл. Н 01 J 29/08, 1991) используют вакуумный неорганический фоторезистор As2S3-AgJ-Ag, а в качестве материала светопоглощающего слоя металлокерамический композит на основе SiO-Cr. Существенным недостатком вышеприведенных способов является невысокая производительность процесса изготовления СМ, связанная с нарушением последовательности проведения операций осаждения фоторезистивных и светопоглощающих покрытий, между которыми осуществляют операции экспонирования и обработки фоторезиста. Более прогрессивными являются способы изготовления СМ, относящиеся к второму типу, которые используют метод прямой фотолитографии. В соответствии с этими способами на заготовку экрана ЦЭЛТ последовательно наносят слои светопоглощающего материала и позитивного фоторезиста, с помощью которого формируют защитную маску для травления светопоглощающего покрытия. В качестве прототипа выбран способ изготовления СМ (заявка ФРГ N 3539572, кл. Н 01 J 9/20, 1987), согласно которому на внутреннюю поверхность заготовки экрана в вакууме наносят светопоглощающее покрытие в виде двухслойной структуры, состоящей из тонкого слоя оксида хрома или никеля и более толстого слоя хрома, затем методом полива наносят слой органического позитивного фоторезиста, экспонируют и проявляют его, при этом экспонированные участки фоторезиста удаляют, обеспечивая тем самым доступ к участкам светопоглощающего покрытия, которые необходимо вытравить, после травления светопоглощающего слоя в окнах защитной маски из фоторезиста последнюю удаляют химическим травлением. По сравнению с базовым способом изготовления СМ, описанным выше, прототип обладает рядом преимуществ. В частности, он позволяет повысить производительность процесса изготовления СМ благодаря последовательному нанесению светопоглощающих и фоторезистивных слоев. Вакуумное напыление светопоглощающего покрытия значительно улучшает технологичность способа получения СМ, так как позволяет обеспечить с большой точностью контроль процесса нанесения покрытия, и тем самым повышает воспроизводимость его свойств. Получаемое таким способом светопоглощающее покрытие в значительной степени превосходят по своим физико-химическим свойствам графитовые покрытия и позволяют получать СМ с более резкими краями и меньшими размерами ее элементов. Недостатки прототипа связаны, во-первых, с различными методами нанесения светопоглощающего и фоторезистивного покрытий и, во-вторых, с дискретным строением светопоглощающего покрытия (два различных слоя), которое не обеспечивает низкого отражения с внешней стороны экрана. Предметом изобретения является процесс изготовления СМ на экране ЦЭЛТ методом прямой фотолитографии с использованием светопоглощающего и фоторезистивного покрытий, наносимых в едином цикле вакуумного напыления, что позволяет избавиться от недостатков известных способов. В соответствии с предлагаемым техническим решением процесс изготовления СМ на экране ЦЭЛТ включает в себя вакуумное нанесение светопоглощающего и фоторезистивного слоев, экспонирование фоторезиста через теневую маску, проявление путем химического растворения его неэкспонированных участков, пассивирование вскрытых участков светопоглощающего слоя, удаление мозаичного рельефа из экспонированных участков фоторезиста и наконец селективное травление светопоглощающего покрытия на его непассированных участков. Сущность предложенного способа заключается в следующем. Для реализации процесса изготовления СМ методом прямой фотолитографии, в сочетании с вакуумным способом нанесения светопоглощающего и фоторезистивного покрытий необходимо определиться с выбором материалов покрытий. В качестве материала светопоглощающего покрытия была выбрана металлодиэлектрическя композиция на основе хрома и окиси кремния. Следует отметить, что гомогенные слои на основе SiO-Cr, используемые в известном способе, описанном выше, не могут быть использованы в данном случае. Это связано с тем, что ввиду высокой химической стойкости таких покрытий возникают непреодолимые трудности с подбором травителей, по отношению к которым фоторезист обладал бы устойчивостью. Поэтому было предложено светопоглощающее покрытие, представляющее собой пространственно неоднородный слой с переменным составом по толщине, изменяющимся от чистого SiO до чистого Cr в направлении, перпендикулярном поверхности заготовки экрана (фиг.1). В отличие от пространственного однородного покрытия на основе SiO-Cr предложенное светопоглощающее покрытие SiO < <SiO/Cr > Cr легко поддается селективному травлению в кислотных растворах, по отношению к которым используемый фоторезист обладает химической устойчивостью. Покрытие получают термическим напылением в вакууме мелкодисперсной смеси SiOxCr100-x, где 10![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052010/8773.gif)
Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами для осуществления. П р и м е р 1. На заготовку 1 экрана ЦЭЛТ в вакууме 10-3 Па напыляли светопоглощающее покрытие 2 SiO < SiO/Cr > Cr (фиг.2). Напыление производили термическим испарением мелкодисперсного порошка смеси SiO и Cr с массовым соотношением компонентов 20:80. Для расстояния между испарителем и заготовкой экрана 155 мм величина навески, обеспечивающая минимальное отражение светопоглощающего слоя, составляла 120 мг. Толщина осажденного светопоглощающего покрытия SiO < SiO/Cr > Cr составляла 300 нм, а зеркальная и диффузная составляющая коэффициента отражения были 4,8 и 0,06% соответственно. Затем без разгерметизации вакуумной камеры на светопоглощающее покрытие термическим испарением последовательно наносили фоторезистивные слои 3 GeS2, 4 AgI и 5 Ag, толщины которых составили 150,2 и 8 нм соответственно. Заготовку экрана с напыленной системой светопоглощающего и фоторезистивных слоев экспонировали через теневую маску 6 в трех позициях со смещением, обеспечивающим требуемое расположение элементов 7 мозаичного рельефа (фиг.3). При использовании лампы ДKСР-1500 время экспонирования составляло 2 мин. После экспонирования фоторезистивной структуры ее неэкспонированные участки удаляются путем химического растворения слоев Ag и AgJ в растворе хромовой смеси, а слоя GeS2 в 0,15%-ном водном растворе гидроокиси калия. После промывки деионизованной водой и сушки заготовки экрана с нанесенным светопоглощающим покрытием SiO<SiO/Cr > Cr, на котоpом сформирован защитный мозаичный рельеф, обрабатывали в смеси HNO3 (конц.): KJ (насыщ. раствор) 10:1 на протяжении 20-30 с, а затем после промывки деионизованной водой отжигали при 370оС на воздухе в течение 5 мин. При этом участки 8 пассивированного слоя СМ (фиг. 5), не защищенные фоторезистом, пассивировались. После остывания заготовки до комнатной температуры мозаичный рельеф из фоторезиста удалялся с помощью 25% -ного водного раствора КОН и заготовка промывалась деионизованной водой. Осуществляли селективное травление светопоглощающего покрытия на участках, которые были защищены элементами 7 мозаичного рельефа (фиг.5) и, следовательно, не подверглись пассивированию (фиг.7). Селективно травление проводили в две стадии с помощью растворов следующих составов, об.ч. A. HC 1 Глицерин 5
Время травления слоя Cr металлической составляющей светопоглощающего покрытия SiO < SiO/Cr > Cr при комнатной температуре составляло 2 мин. Б. HNO3 5 HF 3 CH3COOH 3
Время травления диэлектрической составляющей SiO и переходного слоя <SiO/Cr > при комнатной температуре составляло 30 с. После промывки заготовки экрана с полученной СМ (фиг.7) деионизованной водой ее сушили в потоке сжатого воздуха. Коэффициент диффузного отражения света изготовленной таким образом СМ c лицевой стороны экрана составил 0,35% Ячейки матрицы имели резкие края, их размер и форма полностью соответствовали размеру и форме отверстий теневой маски. После проведения термообработки при температуре 450оС в процессе нанесения люминофоров коэффициент диффузного отражения СМ изменился очень слабо и его значение составляло 0,08% что свидетельствует о высокой термостойкости матричного покрытия. П р и м е р 2. Формирование СМ на экране ЦЭЛТ согласно заявляемому способу производили в соответствии с условиями, приведенными в примере 1. При этом использовали фоторезист с различными толщинами составляющих слоев d толщина слоев). Зависимость качества ячеек (отверстий) СМ от толщины слоя GeS2 при фиксированных значениях толщин слоя серебра dAg 8 нм и промежуточного слоя AgJ dAgJ 2 нм представлены в табл.1. Из табл. 1 видно, что оптимальный интервал толщин слоя GeS2, определяющего защитные свойства фоторезиста GeS2-AgJ-Ag, составляет 100-200 нм. При толщинах меньше 100 нм не обеспечиваются защитные свойства фоторезиста при термохимическом пассивировании светопоглощающего покрытия, что приводит к появлению дефектов в отверстиях СМ (невытравленных участков покрытия). Увеличение толщины слоя GeS2 до значений, превышающих 200 нм, представляется нецелесообразным с точки зрения экономного расходования вещества. Влияние толщины промежуточного слоя dAgJ на свойства неорганического фоторезиста при d
![способ изготовления светопоглощающей матрицы на экране цветной электронно-лучевой трубки, патент № 2052864](/images/patents/420/2052864/2052864t.gif)
Класс H01J9/227 с люминесцентным материалом, расположенным с перерывами, например точками или линиями