Спосіб виготовлення світлопоглинаючої матриці на екрані кольорової електронно-променевої трубки

1. Спосіб виготовлення світлопоглинаючої матриці на екрані кольорової електронно-променевої трубки, при якому світлопоглинаюче покриття наносять у вигляді просторово-неоднорідного шару, який одержують термічним випаровуванням у ва 28593 щується відтворюваність процесу формування CM. Металодіелектричні покриття за своїми фізико-хімічними властивостями значною мірою переважають графітові покриття, що дає можливість одержати СM з кращими експлуатаційними характеристиками (дуже низьким коефіцієнтом дифузійного відбивання, більш чіткими краями отворів, відсутністю газовиділення, тощо), що виражається в підвищенні контрастності зображення на екрані КЕПТ. Основний недолік прототипу полягає в тому, що цей спосіб неможливо реалізувати в умовах серійного виробництва, тобто на стандартному промисловому обладнанні (наприклад, на вакуумних постах для алюмінування екранів КЕПТ), яке використовується для виготовлення матричних КЕПТ. Вказаний недолік зумовлений головним чином механічними напругами, які характерні для неоднорідних шарів, внаслідок чого вони дуже нестабільні за своїми механічними властивостями і, як правило, з часом зазнають руйнування. Неоднорідне покриття SіОСr, яке нанесене на холодну підкладку, також виявляється сильно напруженим, внаслідок чого розтріскується і відшаровується. В прототипі ненапружене покриття SiOCr одержують, змінюючи температуру підкладки на різних стадіях його нанесення: напилення діелектричного (SiO) і перехідного (SiO/Cr) прошарків проводиться на підігріту (Т=(533±10) К) підкладку, а після її охолодження (Т=(313±10) К) допиляється металічна (Cr) компонента. Очевидно, що такий процес нанесення покриття SiОCr не може бути здійснений на стандартному вакуумному посту, оскільки при цьому термічний відпал заготовки екрана неможливо провести взагалі. Недоліком прототипу є також використання фоторезисту на основі структури GeS2-AgJ-Ag, нанесення якої неможливе на стандартному вакуумному посту. Крім цього, враховуючи те, що даний фоторезист є негативним, при структуруванні світлопоглинаючого покриття, тобто формуванні в ньому отворів відповідно до розташування отворів тіньової маски, постає необхідність в проведенні додаткової операції пасивування незахищених фоторезистом ділянок покриття SiOCr. Задача винаходу - удосконалення способу виготовлення металодіелектричної CM з метою його максимального наближення до умов серійного виробництва матричних КЕПТ, яке досягається шляхом одержання стабільного (без механічних напруг) світлопоглинаючого покриття методом вакуумного термічного напилення на заготовку при кімнатній температурі за рахунок введення до складу дрібнодисперсної суміші SiO-Cr третьої компоненти (присадки) М, яка вибирається з ряду металів Fе, Ni, Co, або їх сплаву, наприклад, ковару (Fе-54%, Ni-28%, Со-18%) і формування в ньому отворів для люмінофорів фототравленням з використанням стандартних органічних позитивних або негативних фоторезистів. Введення присадки М до складу неоднорідного світлопоглинаючого покриття дозволяє значно спростити технологічний процес виготовлення CM, оскільки операція термічного відпалу відпадає. Це дає можливість наносити таке покриття на стандартних вакуумних постах, які є складовими елемен тами конвеєрної лінії виробництва КЕПТ. І, нарешті, поєднання покриття SiOСr із стандартними органічними фоторезистами дозволяє ще в більший мірі наблизити технологічний процес формування металодіелектричної CM до умов промислового виробництва. Згідно із запропонованим технічним рішенням для напилення світлопоглинаючого покриття береться суміш дрібнодисперсних порошків SіО, М і Сr в певному співвідношенні, яке визначається формулою SiOхМуCr100-x-y, де 10≤x≤30 (мас.%), 5≤y≤15 (мас.%). Вибір інтервалу значень х обгрунтовано в прототипі і залишається без змін. Що стосується інтервалу значень у, то він вибирається з наступних міркувань. Для значень у, що менші за нижню межу вказаного інтервалу одержується напружене покриття, а для у>15 (мас.%) істотно зростає хімічна стійкість покриття, внаслідок чого погіршуються умови структурування СП методом прямої фотолітографії. Для методу оберненої фотолітографії, де не передбачено травлення СП, можливе збільшення вмісту присадки М до значень (90-х). Ця верхня межа визначається тим, що при більшому вмісті присадки поверхневий опір СП не відповідає технічним вимогам. Якщо при утворенні CM використовують метод прямої фотолітографії, то позитивний органічний фоторезист наносять зверху на напилене світлопоглинаюче покриття, експонують крізь тіньову маску, проявляють та задублюють неекспоновані ділянки і проводять селективне травлення покриття у вікнах захисної маски фоторезисту та видалення останньої. При використанні методу підривної (оберненої) фотолітографії на внутрішню поверхню заготовки екрана спочатку наноситься шар негативного органічного фоторезисту, який експонують через тіньову маску, проявляють і на сформовану таким чином рельєфну мозаїку напиляють світлопоглинаюче покриття указаного вище складу і згідно з методом оберненої фотолітографії, підривають ділянки цього покриття в місцях розташування елементів мозаїки. Запропонований спосіб ілюструється конкретними прикладами його здійснення. Приклад 1 У випаровувач засипається дрібнодисперсна суміш порошків SiO, Сr і Fе з масовим співвідношенням компонентів 20, 70, і 10 мас.%, відповідно. Для відстані між екраном і випаровувачем h=15 см величина наважки суміші складає 133 мг, що забезпечує загальну товщину світлопоглинаючого покриття близько 400 нм. Заготовка екрана КЕПТ ставиться на вакуумний пост і відкачується до 2·10-3 Па. Далі проводиться нагрів випаровувача до температури випаровування SіО. В міру випаровування SіO плавно підвищують температуру випаровувача поки не почнуть випаровуватись металеві компоненти (Fe і Сr). Після випаровування всієї наважки на поверхні екрана КЕПТ утворюється покриття зі змінним складом від SіО через перехідний склад до Сr. Після напилення світлопоглинаючого покриття на нього за допомогою центрифуги наносять шар позитивного органічного фоторезисту, який експонують крізь тіньову маску випромінюванням УФ діапазону, проявляють та задублюють його неекс 2 28593 поновані ділянки. Потім проводять селективне травлення покриття SіОСr у вікнах захисної маски фоторезисту. Ця операція здійснюється в два етапи - спочатку стравлюється Сr, а потім - перехідний шар та SiO. Після видалення захисної маски з фоторезисту проводиться промивка екрана деіонізованою водою і висушування в потоці стисненого повітря. Комірки матриці мають рівні краї, а їх розмір та форма відповідають розміру та формі отворів тіньової маски, яка використовувалась при експонуванні фоторезисту. Дані тестування CM наведені в табл. 1. Приклад 2 Формування CM на екрані КЕПТ, згідно із запропонованим способом, проводять так, як описано у прикладі 1. Відмінність полягає у тому, що для одержання CM береться дрібнодисперсна суміш порошків SіO, Сr і Fе у масовому співвідношенні компонентів 20, 76 і 4 мас.%, відповідно. Після випаровування всієї наважки утворюється напружене покриття, яке починає з часом відшаровуватись з поверхні екрана. Тому утворення CM в такому покритті не має змісту. Приклад 3 Формування СM на екрані КЕПТ, згідно із запропонованим способом, проводять так, як описано у прикладі 1. Відмінність полягає у тому, що для одержання CM береться дрібнодисперсна суміш порошків SіO, Сr, і Fе у масовому співвідношенні 20, 64 і 16 мас.% відповідно. Напилене покриття характеризується високою механічною міцністю та хімічною стійкістю. Останнє не дозволяє створювати отвори для люмінофорів методом прямої фотолітографії. Приклад 4 Формування CM на екрані КЕПТ проводять так, як описано у прикладі 1. Відмінність полягає в тому, що замість Fе у вихідну суміш вводять Nі. Інтервали значень х і у, якими визначаються масові співвідношення між компонентами суміші, залишаються такими, як і в прикладах 1-3. Після випаровування всієї наважки на екрані одержується покриття SіOCr, в якому утворюють отвори для люмінофорів таким чином, як описано у прикладі 1. Дані по тестуванню одержаної матриці наведені в табл. 1. Приклад 5 Формування СМ на екрані КЕПТ проводять так, як описано у прикладі 1. Відмінність полягає в тому, що замість Fе у вихідну суміш вводять Co. Інтервали значень х і у, якими визначаються масові співвідношення між компонентами суміші, залишаються такими, як і в прикладах 1-3. Після випаровування всієї наважки на екрані одержується покриття SiОCr, в якому утворюють отвори для люмінофорів таким чином, як описано у прикладі 1. Дані по тестуванню одержаної матриці наведені в табл. 1. Приклад 6 Формування CM на екрані КЕПТ проводять так, як описано у прикладі 1. Відмінність полягає в тому, що замість Fе в суміш вводять ковар. Інтервали значень х і у, якими визначаються масові співвідношення між SiO, Сr і домішкою ковару залишаються такими, як і в прикладах 1-3. Після випаровування всієї наважки на екрані одержується покриття SіOCr, в якому утворюють отвори для люмінофорів таким чином, як описано в прикладі 1. Дані по тестуванню одержаної CM наведені в табл. 1. Приклад 7 Формування CM на екрані КЕПТ при використанні методу оберненої фотолітографії здійснюється таким чином. На внутрішню поверхню екрана за допомогою центрифуги наноситься шар негативного органічного фоторезисту, який експонується крізь тіньову маску, проявляється і задублюється. На одержану таким чином рельєфну мозаїку термічним випаровуванням в вакуумі дрібнодисперсної суміші SiO, Сr, Fе, при співвідношенні компонентів 20, 15 і 65 мас.%, відповідно, наноситься світлопоглинаюче покриття. Одержане покриття, згідно з методом оберненої фотолітографії підривається в місцях розташування елементів мозаїки. Дані тестування CM, одержаної методом оберненої фотолітографії, наведені в табл. 2. Приклад 8 Формування CM на екрані КЕПТ з використанням методу оберненої фотолітографії проводиться так, як і в прикладі 7. Відмінність полягає в тому, що в суміш SiO-Сr замість Fе додають Nі в кількісному співвідношенні між компонентами суміші, як і в прикладі 7. Дані тестування одержаної CM наведені в табл. 2. Приклад 9 Формування СМ на екрані КЕПТ з використанням методу оберненої фотолітографії проводиться так, як і в прикладі 7. Відмінність полягає в тому, що в суміш SiО-Сr замість Fе додають Co в тому ж кількісному співвідношенні між компонентами суміші, як і в прикладі 7. Дані тестування одержаної CM наведені в табл. 2. Приклад 10 Формування CM на екрані КЕПТ з використанням методу оберненої фотолітографії проводиться так, як і в прикладі 7. Відмінність полягає в тому, що в суміш SiO-Cr замість Fе додають ковар. Масове співвідношення між SiO, Сr і коваром складає відповідно 20, 15 і 65 мас.%. Далі все як в прикладі 7. Дані тестування одержаної СМ наведені в табл. 2. Приклад 11 Формування CM на екрані КЕПТ з використанням методу оберненої фотолітографії проводиться так, як подано в прикладах 7-10. Відмінність полягає в тому, що масове співвідношення між компонентами суміші SiO, Сr і М, де М - Fe, Ni, Co, ковар, складає 20, 4 і 76 мас.%, відповідно. Після напилення всієї наважки одержуються покриття, поверхневий опір яких складає 1-3 Ком/□, що не задовольняє технічної вимоги за величиною поверхневого опору. Дані тестування одержаних CM наведені в табл. 2. З даних по тестуванню CM, одержаних методом прямої фотолітографії, які наведені в табл. 1, видно, що необхідна якість отворів світлопоглинаючої матриці, дуже низький коефіцієнт дифузного відбивання світла з боку скляної поверхні екрана і малий поверхневий опір матеріалу СМ одержуються при використанні суміші SіОхМуСr100-х-у, де М вибирається з ряду металів Fе, Nі, Co або їх сплавів, 10≤х≤30 (мас.%), а 5≤у≤15 мас.%. 3 28593 З даних по тестуванню CM, одержаних методом оберненої фотолітографії, наведених в табл. 2, видно, що цим способом можна також одержувати якісну CM, якщо при напилені викори стовувати суміш SіОхМуСr100-х-у, де M = Fe, Ni, Co або їх сплави, а інтервал значень х і у задається таким чином: 10≤х≤30 (мас.%), 5≤у≤90-х (мас.%). Таблиця 1 № прикладу 1 2 3 Склад суміші SіО:Cr:Fe 4 SіO:Cr:Nі 5 SiO:Cr:Co 6 SiO:Сr:ковар Кількісний склад суміші (в мас.%) 20:76:4 20:70:10 20:64:16 20:76:4 20:70:10 20:64:16 20:76:4 20:70:10 20:64:16 20:76:4 20:70:10 20:64:16 r (Ом/□) 220 360 400 220 360 400 220 360 400 220 360 400 Rd (%) 0,06 0,07 0,08 0,06 0,07 0,07 0,07 0,08 0,08 0,06 0,07 0,07 Примітка СП відшаровується Якість CM добра СП не травиться СП відшаровується Якість CM добра СП не травиться СП відшаровується Якість CM добра СП не травиться СП відшаровується Якість CM добра СП не травиться r - поверхневий опір світлопоглинаючого покриття, Rd - коефіцієнт дифузного відбивання світла СП. Таблиця 2 № прикладу 7 8 9 10 11 Склад суміші SiO:Cr:Fe SiO:Сr:Nі SіO:Cr:Co SiO:Сr:ковар SіO:Сr:Fe SіО:Сr:Nі SіО:Сr:Co SiO:Сr:ковар Кількісний склад суміші (в мас.%) 20:15:65 20:15:65 20:15:65 20:15:65 20:4:76 20:4:76 20:4:76 20:4:76 r (Ом/□) 170 170 170 170 3000 3000 3000 3000 Rd (%) 0,08 0,08 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 Примітка Комірки легко розкриваються, а їх розмір і форма відповідають розміру і отворам тіньової маски Поверхневий опір СП не відповідає вимогам __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 4