СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОЙ СИСТЕМЫ НА СФЕРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА Российский патент 1999 года по МПК G01C25/00 G01C19/24 

Изобретение относится к области точного приборостроения, а именно к технологии изготовления гироскопических приборов, конкретно - к технологии изготовления чувствительных элементов электростатических гироскопов (ЧЭ ЭСГ).

Известен способ электродной системы на полусферах ЧЭ ЭСГ фотолитографическим методом (см. Технологическую инструкцию на формирование рисунка электродной системы на полусферах ЧЭ ЭСГ, КФ 25179.00014, ЦНИИ "Электроприбор", г. Ленинград, 1987, 20 с.). По этому способу на внутреннюю полусферическую поверхность каждого из двух элементов, составляющих вакуумную камеру ЧЭ ЭСГ, наносят сплошное пленочное металлическое покрытие и затем слой фоторезиста. В полусферу со слоем металла и фоторезистивным покрытием вставляют объемную полусферическую металлическую маску, воспроизводящую рисунок электродов, непосредственно примыкающую к полусферической поверхности, и засвечивают.

Известный способ контактной фотолитографии при очевидной простоте осуществления имеет ряд существенных недостатков:
высокая трудоемкость изготовления полусферической объемной маски;
теоретическая невозможность получения концентрических электродов, что существенно усложняет рисунок электродной системы и уменьшает рабочую поверхность электродов;
невозможность получения тонких межэлектродных промежутков, что связано с технологией изготовления маски, и что также приводит к уменьшению рабочей поверхности электродов.

Задача, которую решает данное изобретение, состоит в изготовлении электродной системы любой топологии на всей полусферической поверхности с телесным углом охвата 180^o.

Эта задача решается тем, что в известном способе формирования изображения на сферической поверхности, включающим нанесение фоторезистивного слоя на сферическую поверхность, формирование на нем светового изображения и получение методом фотолитографии заданного рисунка, световое изображение формируют с плоского фотошаблона с рисунком на нем, выполненным в виде конформного отображения заданного рисунка электродной системы на полусферической поверхности, и производят экспонирование фоторезистивного слоя через плоский фотошаблон в расходящемся когерентном световом пучке, исходящем из точечного источника света, при этом заданный рисунок отображается по всей поверхности полусферы с телесным углом охвата 180^o в виде действительного изображения заданной геометрической формы и размеров.

Предлагаемый способ изготовления электродной системы на сферической поверхности вакуумной камеры электростатического гироскопа включает в себя следующие операции: нанесение на каждую из двух диэлектрических полусфер, образующих вакуумную камеру ЧЭ ЭСГ, одним из известных способов, например конденсацией с ионной бомбардировкой или магнетронным распылением плазмы, слоя металла, например молибдена, заданной толщины; нанесение фоторезистивного слоя, используя, например, центрифугу или аэрограф; экспонирование в когерентном световом пучке, исходящем из точечного источника света с заданной расходимостью через плоский фотошаблон с рисунком на нем, выполненным в виде конформного отображения заданного рисунка электродной системы на полусферической поверхности, который отображается на всей поверхности полусферы с телесным углом охвата 180^o в виде действительного изображения требуемой формы и размеров; проявление экспонированной фоторезистивной пленки; травление обнажившихся в соответствии с рисунком электродов участков металла и удаление остатков фоторезиста. Таким образом, на внутренней полусферической поверхности каждый из двух частей вакуумной камеры ЧЭ ЭСГ формируется заданный рисунок электродной системы.

Пример.

Проводят изготовление вакуумной камеры ЧЭ ЭСГ. Каждую из двух керамических полусфер с впаянными гермовводами и смотровым окном прошлифовывают по внутреннему диаметру, доводят до заданного размера и полируют до получения необходимой чистоты поверхности (12 - 13 класс). Затем керамические полусферы очищают от органических и неорганических загрязнений и методом конденсации с ионной бомбардировкой на установке типа "Булат" наносят слой молибдена толщиной 1 мкм. Далее на полусферическую поверхность наносят фоторезистивный слой (фоторезист ФН - 11К) толщиной 1 - 2 мкм совместно двумя методами: центрифугированием и пульверизацией. Затем проводят сушку фоторезистивного слоя при температуре 95^o в течение 45 минут. Для засветки фоторезистивного слоя на полусферической поверхности используют проекционное устройство, содержащее лазер ЛГН - 342 в качестве источника света и оптическую систему, формирующую точечный источник света, который находится на расстоянии 60 мм от экваториальной плоскости полусферы. Экспонирование фоторезистивного слоя производят через плоский фотошаблон с рисунком на нем, выполненным в виде конформного отображения заданного рисунка электродной системы на полусферической поверхности, который отображается в расходящемся когерентном пучке света на всей поверхности полусферы с телесным углом охвата 180^o в виде действительного изображения требуемой геометрической формы и размеров. При величине тока разряда на лазере ЛГН - 342, равной 26 , продолжительность экспонирования составляет 15 минут. Проявляют фоторезистивную пленку в уайтспирите в течение 1 минуты и сушат проявленный слой при температурах 90^oC (30 минут) и 160^oC (60 минут). Обнажившиеся в соответствии с рисунком участки молибдена стравливают. Травитель молибдена наряду с азотной кислотой содержит хлорное железо и перекись водорода. Затем удаляют фоторезистивную пленку с помощью специального снимателя, состоящего из смеси алкилбензола и алкилбензолсульфокислоты. Последней операцией является обзорный визуальный контроль электродного рисунка.

Использование предлагаемого способа изготовления электродной системы на сферической поверхности вакуумной камеры электростатического гироскопа позволяет решить поставленную задачу и обеспечивает возможность получения рисунка любой формы на всей внутренней полусферической поверхности с телесным углом охвата 180^o.

Способ может быть использован при изготовлении чувствительных элементов электростатических гироскопов. На полусферическую поверхность каждой из двух диэлектрических полусфер, образующих вакуумную камеру чувствительного элемента, последовательно наносят сплошное металлическое покрытие и фоторезистивный слой, на котором формируют световое изображение и получают методом фотолитографии заданный рисунок. Световое изображение формируют с плоского фотошаблона с рисунком на нем, выполненным в виде конформного отображения заданного рисунка электродной системы на полусферической поверхности. Производят экспонирование фоторезистивного слоя через плоский фотошаблон в расходящемся когерентном световом пучке, исходящем из точечного источника света. При этом заданный рисунок отображается по всей поверхности полусферы с телесным углом охвата 180^o в виде действительного изображения заданой геометрической формы и размеров. Обеспечивается возможность получения рисунка любой топологии на всей внутренней полусферической поверхности.

Способ изготовления электродной системы на сферической поверхности вакуумной камеры электростатического гироскопа, включающий нанесение фоторезистивного слоя на сферическую поверхность, формирование на нем светового изображения и получение методом фотолитографии заданного рисунка, отличающийся тем, что световое изображение формируют с плоского фотошаблона с рисунком на нем, выполненным в виде конформного отображения заданного рисунка электродной системы на полусферической поверхности, и производят экспонирование фоторезистивного слоя через плоский фотошаблон в расходящемся когерентном световом пучке, исходящем из точечного света, при этом заданный рисунок отображается по всей поверхности полусферы с телесным углом охвата 180^o в виде действительного изображения заданной геометрической формы и размеров.