Спосіб виготовлення фоточутливого матеріалу для оптичного запису

Реферат: Спосіб виготовлення фоточутливого матеріалу для оптичного запису інформації належить до технології лазерної літографії і може використовуватись для створення мікро- і нанорозмірних структур на поверхні підкладок. Спосіб полягає у нанесенні на підкладку з розчину методом центрифугування з подальшою термічною обробкою шару органічного барвника в полімерну матрицю, температура термічної деструкції якої в 1,2-5 разів перевищує температуру плавлення або деструкції барвника. Як органічний барвник використовують нульметинмероціаніни, основи заміщених стирилів, гетероциклічні аналоги халкону, заміщені піразоліни, які знаходяться у композиції у розчиненому стані в кількості від 2 % до 5 %. Полімерна матриця є позитивним фоторезистом для органічного барвника. Спосіб виготовлення фоточутливого матеріалу для оптичного запису дозволяє виготовлення компактдисків з більшою щільністю запису. UA 108319 C2 (12) UA 108319 C2 UA 108319 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технології лазерної літографії і може бути використаний для створення мікро- і нанорозмірних структур на поверхні підкладок. Для створення носіїв систем лазерного запису широко використовується спосіб виготовлення фоточутливого матеріалу розчиненням барвника в органічних розчинниках і нанесенням на підкладки шляхом центрифугування [1]. Фоточутливий матеріал, виготовлений за таким способом, має високу роздільну здатність, яка визначається низькою теплопровідністю органічного барвника, а також наявністю порогової температури випаровування барвника, що дозволяє записувати лазерним променем піти, діаметр яких визначається розмірами зони нагріву з пороговим значенням температури. На таких фоточутливих матеріалах може бути реалізований оптичний термолітографічний запис, на якому при записі сфокусованим променем з неоднорідним розподілом інтенсивності за рахунок порогової експозиції характеристики здійснюється запис пітів, розмір яких менше розмірів опроміненої зони в процесі запису. Недоліком відомого способу виготовлення фоточутливого матеріалу є низька стійкість фоточутливого матеріалу до сфокусованого випромінювання при високій швидкості запису. За рахунок локального нагріву сусідніх доріжок відбувається деформація вже записаних пітів і зміна розмірів пітів, які послідовно записуються на сусідніх доріжках. Крім того локальне підвищення температури може призводити до змін структури фоточутливого шару, виготовленого з барвника. Відомий також спосіб виготовлення фоточутливого матеріалу для оптичного запису, який вибраний нами як прототип [2], де частково усувається недолік способу, запропонованого в патенті [1]. Згідно з прототипом способ виготовлення фоточутливого матеріалу для оптичного запису складається з введення барвника в полімерну матрицю і нанесенні композитного матеріалу на підкладки методом центрифугування. Недоліком прототипу є обмежений діапазон потужності експонуючого випромінювання, пов'язаний з тим, що формування пітів відбувається за рахунок майже одночасного випаровування барвника і полімерної матриці. Крім того, барвник у композиції знаходиться у стані суспензії, що призводить до розширення смуг, а також до зниження селективності поглинання. Задача винаходу полягає в способі виготовлення фоточутливої до лазерного випромінювання з довжиною хвилі 405 нм композиції, на якій при оптичному записі не відбувається термічної деформації вже записаних пітів або зміни їх розмірів. Такий фоточутливий матеріал може дозволити оптичний запис з більшою щільністю. Для формування нанорозмірних елементів на підкладках пропонується виготовлення фоточутливого матеріалу для оптичного запису, що складається з нанесення методом центрифугування розчину органічного барвника, введеного в полімерну матрицю. Особливістю використаної матриці, є те, що температура ії термічної деструкції в 1,2-5 разів перевищує температуру плавлення або деструкції барвника. Останній у способі, що пропонується знаходиться у композиції у розчиненому стані, що усуває недоліки прототипу [2]. Фоточутливий матеріал для оптичного запису, виготовлений за заявленим способом, має високу роздільну здатність при експонуванні короткими імпульсами лазерного випромінювання -7 -9 (10 10 с). Для експонування фоточутливого матеріалу доцільно використовувати випромінювання з довжиною хвилі 405 нм (випромінювання нітрид-галієвого лазера). Використання більш короткохвильового випромінювання вимагає використання спеціальних об'єктивів для фокусування лазерного випромінювання, які мають значну вагу. Це суттєво ускладнює процес лазерної літографії. У способі, що заявляється, пропонується використовувати органічні барвники такі, як нульметинмероціаніни, основи α-ціано- та 4-аміно- або 4-алкоксизаміщених стирилів, гетероциклічні аналоги халкону або гетарилзаміщені піразоліни. Проведені дослідження показали, що плівки органічних барвників цих типів мають інтенсивне поглинання, що дозволяє при концентрації барвника (1-5)% досягти поглинання (7090)%. В процесі запису відбувається поглинання барвником випромінювання з λ mах, 405 нм, а утворення пітів (отворів) завдяки переміщенню матеріалу полімерної матриці. Верхнє значення температури деструкції полімерної матриці визначається енергетичними можливостями системи експонування фоточутливого матеріалу. Суттєве збільшення температури деструкції полімерної матриці призводить також до зменшення роздільної здатності фоточутливого матеріалу за рахунок підвищення температури на сусідніх до зони запису ділянках. Нижнє значення температури деструкції полімерної матриці визначається умовами стабільності полімерної матриці. Приклад 1. 1 UA 108319 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Відповідно до запропонованого способу був виготовлений фоточутливий матеріал, який складається з полімерної матриці, за яку використовується матеріал позитивного фоторезисту Shipliy 1805, і органічного барвника 2-(1,3-бензотіазол-2-іл)3-[3,4-біс(3метилбутокси)феніл]акрилонітрилу, введеного в полімерну матрицю в кількості 2,0 мас. %. Матеріал матриці і органічний барвник розчиняють в 2-метокси-1-метилетилацетаті. Фоточутливий матеріал отримували методом центрифугування. В'язкість композиції визначала товщину шару фоточутливого матеріалу. Температура випаровування барвника складає 8788 °C, а температура деструкції полімерної матриці 420 °C. Після центрифугування проводили термічний відпал плівки при 80-85 °C протягом двох годин. Запис проводився сфокусованим випромінюванням нітрид-галієвого лазера з довжиною хвилі 405 нм (апертура сфокусованого об'єктива була 0,85). Були отримані піти (отвори) діаметром 300 нм і глибиною 80 нм. Піти були оточені валиками з матеріалу полімерної матриці. Збільшення потужності сфокусованого випромінювання лазера від 0,2 мВт до 0,4 мВт приводило до збільшення діаметра піта до 450 нм. Приклад 2. Органічний барвник 5-[1-(4-трет-бутил)феніл-2,6-диметилпіридин-4(1Н)-іліден]-1,3-дифеніл2-тіооксодигідропіримідин-4,6(1Н, 5Н)-діон з температурою топлення 338 °C і фоторезист Shipley 1805 розчиняли у 2-метокси-1-метил етилацетаті і композицію наносили методом центрифугування на скляні підкладинки. Кількість барвника в композиції повинна складати від 2 % до 5 % в залежності від товщини плівки, що одержується. Тонкі плівки потребують більшої концентрації барвника. Після нанесення композитної плівки, товщина якої може бути від 80 до 200 нм проводили термічний відпал при температурі від 90 °C до 120 °C протягом 2-х годин. В . -8 процесі імпульсного опромінювання (тривалість імпульсів складала 2 10 с) сфокусованим лазерним випромінюванням з довжиною хвилі 405 нм (апертура сфокусованого об'єктива становила 0,85) були отримані піти конічної форми, мінімальний діаметр яких становив біля підкладинки 250 нм, і на вільній поверхні композитного матеріалу 300-400 нм. Із зменшенням товщини плівки діаметр отвору (піта) на вільній поверхні зменшувався. Принципове значення при виготовленні композитного фоточутливого матеріалу має вибір матеріалу полімерної матриці. Крім того, що температура деструкції полімерної матриці повинна перевищувати температуру плавлення або деструкції органічного барвника, останній повинен розчинятися в полімерній матриці з визначеною умовами процесу запису концентрацією. Як полімерна матриця можуть використовуватися органічні фоторезисти, Обов'язковою умовою отримання фоточутливого матеріалу зі стабільними характеристиками, зокрема з постійною і заздалегідь визначеною енергією запису, є проведення тривалого відпалу, нанесеного на підкладки композитного матеріалу. В процесі відпалу органічний розчинник повинен бути повністю вилучений з фоточутливого матеріалу. Температура і тривалість відпалу визначаються типом розчинника, матеріалом полімерної матриці і температурою плавлення або деструкції барвника. Запропонований спосіб виготовлення фоточутливого матеріалу для оптичного запису може бути використаний для виготовлення компакт-дисків у форматі ВД і компакт-дисків наступних поколінь з більшою щільністю запису. Джерела інформації: 1. Пат. 4769307 США МПК G11B7/24.Optical recording member/ Tetsuo Ozawa, Hatano; Shuichi Maeda, Saitama; Yutaka Kurose, Kawasaki (Japan); Mitsubishi Chemical Industries.- Заявл. 25.02.1987; Опубл. 06.09.1988. 2. Пат. 7892619 США МПК В32В3/02. Coating for optical recording / Kasperchik et al.(CIUA); Hewlett-Packard Development Co. - Заявл. 16.12.2006; Опубл. 22.02.2011. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Спосіб виготовлення фоточутливого матеріалу для оптичного запису, що полягає в нанесенні методом центрифугування і термічної обробки шару органічного барвника, який відрізняється тим, що органічний барвник вводять в полімерну матрицю, температура термічної деструкції якої в 1,2-5 разів перевищує температуру плавлення або термічної деструкції барвника. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що полімерна матриця є позитивним фоторезистом для органічного барвника. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як органічні барвники використовують нульметинмероціаніни, основи -ціано- та 4-амінозаміщених або 4-алкоксизаміщених стирилів, гетероциклічні аналоги халкону, заміщені піразоліни, які знаходяться у композиції у розчиненому стані в кількості від 2 % до 5 %. 2 UA 108319 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3