Способ изготовления светочувствительного материала Советский патент 1987 года по МПК G03C1/74 

Изобретение относгтся к способам изготовления светочувствительного материала и может быть использовано в полупроводниковой электронике для фотохромной записи и хранения оп тлческой информации. Известен способ изготовления светочувствительного материала путем создания в вакуумной камере давления остаточной воздушной атмосферы 10 10 мм рт.ст. и напыления на подложку с температурой 20-50 С пленки оксида переходного металла триоксида вольфрама с последующим напуском воз духа в вакуумную камеру. Недостатком известного способа является то, что записанное изображе ние быстро (через 2-3 ч) теряет четкость (вследствие уменьшения оптичес .кого разрешения) и через 5-6 дней полностью исчезает; полученные пленки быстро теряют фотохромную чувствительность при хранении (стареют); а.кроме того, полученные пленки обладают высоким уровнем вуали, что значительно ухудшает Качество записанного изображения. Эти недостатки связаны с тем, что при таком способе получения при ревакуз мировании в пленку попадает большое количество воды из атмосферы. Присутствие воды увеличивает подвижность центра окраски, определяемую подвижностью вве денного при окраске протона, что при водит к уменьшению оптического разрешения (расплыванию) записанного изображения. Вода является также при чиной старения пленки, так как молекулы воды склонны к образованию проч ной координационной связи с атомами переходных металлов и, следовательно препятствуют адсорбции молекул органических соединений, а зта адсорбция является определяющей в процессе фо- тохромной записи. Присутствие воды делает невозможным отжиг пленок для уменьшения уровня вуали, так как теп ловые обработки приводят к сильному старению пленок вследствие ускорения образования координационной связи между молекулами воды и атомами переходных металлов. . Целью изобретения является снижение ухода размеров элементов изображенин при хранении материала, повышения срока хранения материала с момента изготовления до момента исполь зования . 182 Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления светочувствительного материала путем созда ния в вакуумной камере давления остаточной воздушной атмосферы рт.ст. и напыления на подложку с температурой 20-50С пленки оксида переходного металла с последующим напуском воздуха, в вакуумную камеру, в качестве оксида переходного металла используют триоксид вольфрама или триоксид молибдена, или пятиоксид ванадия, а непосредственно перед напыл.ением в вакуумную камеру напускают пары диметилформамида до давления 10 рт.ст. и, после операции напыления в вакуумную камеру, повторно напускают пары диметилформамида до давления рт.ст. и вьщерживают в 15-20 мин. Предпочтительно также с целью снижения уровня вуали (после операции напуска воздуха в вакуумную камеру) материал дополнительно обработать на воздухе при температуре 80-100°С в течение 10-20 мин. При напылении в парах органических соединений пленка насьш1ена органическим соединением и, в этом случае, при ревакуумировании воды Из атмосферы не может попасть в пленку, что приводит к резкому падению подвижности центра окраски и, вследствие этого, происходит стабилизация оптического разрешения записанного изображения и уменьшается потеря фотохромной чувствительности при хранении, так как вода уже не может препятствовать адсорбции молекул органических соединений . При напылении пленок при давлении паров органических соединений меньшем, чем рт.ст., пленки не насыщены органическим соединением и поэтому при ревакуумировании в пленку попадает некоторое количество воды, что приводит к уменьшению стабильности оптического разрешения записанного изображения и к потере фотохромной чувствительности при хранении. При напылении пленок при давлении паров органических соединений большем, чем 10 мм рт.ст., значительно ухудшается адгезия пленки к подложке, что ухудшает эксплуатационные данные пленки.

31

При напылении пленок при температуре подложки большей, чем , происходит сильное восстановление пленки оксида переходного металла, что приводит к значительному возрастанию уровня вуали, для снижения которого необходим более длительный отжиг, вследствие чего адсорбированные органические соединения меняются на воду и это ведет к уменьшению стабильности оптического разрешения записанного изображения и к потере фотохромной чувствительности при хранении,

При температуре подложки меньшей, чем , значительно ухудшается адгезия пленки к подложке, что ухудшает эксплуатационные данные пленки.

При з меньшении времени вьщержки в парах органических соединений до ревакуумирования менее 15 мин, или давлении паров органических соединений менее мм рт.ст. не происходи насьш ения пленки органическими соеди нениями, что приводит к уменьшению стабильности оптического разрешения записанного изображения и к потере фотохромной чувствительности при хранении.

Увеличение давления паров вьш1е 10 мм рт.ст. невозможно, так как это - давление насьш(енных паров используемых органических соединений при комнатной температуре.

Отжиг пленок на воздухе при температуре, меньшей 80°С, или менее 10 мин, не приводит к уменьшению вуали.

Отжиг пленок на воздухе при темпе ратуре вьш1е IOOC или более 20 мин уменьшает уровень вуали, но приводит к обмену адсорбированных органических соединений на воду и, вследствие этого, уменьшению стабильности оптического разрешения записанного изоб:ражения и к потере фотохромной чувствительности при хранении.

Выбор предложенных режимов способа иллюстрирован на фиг. 1-6.

На фиг. 1 приведены зависимости ухода размеров записанного изображения от времени для пленки триоксида вольфрама, где кривая 1 - напыленной без паров диметилформамида; 2 - на- пьшенной при давлении паров диметил- формамида 3 рт.ст, без выдержки в парах диметилформамида до рева18 . 4

куумирования} 3 - напыленной при давлении паров диметилформамида 3-10 мм рт.ст. без вьщержки в парах диметилформамида до ревакуумирования 4 - напыленной при давлении паров диметилформамида 3-10 мм рт.ст, с выдержкой в парах диметилформамида при давлении 10 мм рт.ст. в течение 15 мин до ревакзгумирования;

На фиг, 2 приведены зависимости ухода размеров записанного изображения от времени для пленки триоксида молибдена, где: кривая 1 - напыленно без паров диметилформамида; 2 - напыленной при давлении паров диметилформамида 3-10 мм рт.ст, без вьщержки в парах диметилформамида до ревакуумирования 3 - напыленной при давлении паров диметилформамида рт,ст, без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 4 напыленной при давлении паров диметилформамида 3-10 мм рт.ст, с выдержкой в парах диметилформамида при давлении 10мм рт.ст. в течение 15 мин до ревакзтгмирования,

На фиг, 3 приведены зависимости ухода размеров записанного изображения от времени для пленки пятиоксида ванадия, где: кривая 1 - напыленной без паров диметилформамида; 2 - напьшенной при давлении паров диметилформамвда рт.ст, без вьщержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 3 - напыленной при давлении паров диметилформамида

3-Ю мм рт.ст. без Ёьщержки в парах диметилформамида до ревакуумирования

4- напыленной при давлении паров диметилформамида рт.ст. с выдержкой в парах диметилформамида при давлении 10мм рт.ст. в течение 15 мин до ревакуумирования.

На фиг. 4 приведены зависимости фотохромной чувствительности (в относительных единицах) от времени для пленки триоксида вольфрама, где: кривая 1 - напыленной без паров диметилформамида; 2 - напыленной при давлении паров диметилформамида рт.ст. без вьщержки в парах диметилформамида до ревакуумирования 3 - напыленной при давлении паров диметилформамида 3-|0 мм рт.ст. без вьщержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 4 - напыленной при давлении паров диметил51

формамида 310 мм рт.ст, выдержкой в парах диметилформамида при давлении рт.ст, в течение 15 мин до ревакуумирования.

На фиг. 5 приведены зависимости фотохромной чувствительности (в относительных единицах) от времени для пленки триоксида мблибдена, где: кривая 1 - напыленной без паров диметилформамида; напыленной при давлении паров диметилформамида 3 рт.ст без вьщержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 3 - напылённой при давлении паров диметилформамида 3-10 мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 4 - напыленной при.давлении паров диметилформамида 3-10 мм рт. ст с выдержкой в парах диметилформамида при давлении 10 мм рт.ст. в течение 15 мин до ревакуумирования.

На-фиг. 6 приведены зависимости фотохромной чувствительности (в относительных единицах) от времени для пленки пятиоксида ванадия, где: кривая 1 - напыленной без паров диметилформамида; 2 - напыленной при давлении , паров диметилформамида 3-10 мм рт.ст. без напуска паров диметилформамида до ревакуумирования; 3 - напыленной придавлении паров диметилформамида 3-10мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 4 - напыленной при давлении паров диметилформаМИДа 3-10 мм рт.ст. с вьщержкой в парах диметилформамида при давлении 10- мм рт.ст. в течение 15 мин до ревакуумирования.

Пример 1 (прототип). Порошок триоксида вольфрама напыляют из танталового испарителя на стеклянную /

подложку при давлении остаточной

воздушной атомосфере в вакуумной камере 10 мм рт.ст. Испаритель имеет температуру 1450С, скорость напыления составляет 5 А/сек. Подложку нагревают за счет теплового излучения испарителя до температуры 40С. Толщина полученной пленки составляет .1,5 мкм. Уровень вуали составляет О,1. Фотохромная чувствительность через сутки составляет 0,75 от исходной, через 3 сут - 0,6 от исходной, через 10 сут - 0,3 от исходной, через 30 сут - 0,1 от исходной, через 100 сут - практически стала /равной нулю. На полученной пленке записыва186

ют линию шириной 20 мкм. Через сутки уход размеров составил 40 мкм и шири на лини стала равной 100 мкм, через 3 сут линия практически стала не видна.

П р и м е р 2. Порошок триоксида молибдена напыляют из танталоврго испарителя в вакуумной камере, которую откачивают до.давления остаточной воздушной атмосферы 3-10 мм рт.ст. и в которзпо непосредственно перед напылением напускают пары диметилформамида до давления 3 -10 мм рт. ст. Температура испарителя составляет , скорость напыления - 7 А./сек. Пленку напыляют на подложку из лавсановой пленки, которую нагревают за счет теплового излучения испарите ля до температуры . После операции напыления в вакуумную камеру,напускают пары диметилформамида до давления 10 мм рт.ст. и пленку вьщерживают в этих парах в течение 13 мин. Толщина полученной пленки составляет 1 MKMi Уровень вуали составляет 0,15 После операции напыления дополнительную термообработку пленки не проводят. Чувствительность полученной пленки в течение года практически остается постоянной. На полученной пленке записывают линию толщины 20 мкм. Ухода размеров в течение года не наблюдается.

Пример 3. Вакуумную камеру откачивают до давления остаточной воздушной атмосферы 10мм рт.ст. Порошок триоксида вольфрама напыляют в атмосфере паров диметилформамида при давлении 10 мм рт.ст. из танталового испарителя с температурой на подложку из слюды.Скорость напыления составляет 5 А/сек. Подложку нагревают за счет теплового излучения испарителя до температуры

. После операции напыления в вакуумную камеру напускают пары диметилформамида до давления 10 мм рт.ст. и пленку вьщерживают в них в течение 20 мин. Затем пленку обрабатывают на воздухе при температуре 100 С в течение 10 мин. Толщина полученной пленки составляет 1,2 мкм. Уровень вуали составляет 0,03. Чувствительность полученной пленки в течение года остается постоянной. На полученной пленке записывают линию толщиной 20 мкм. Ухода размеров в течение года не бьшо.

Остальные примеры сведены в таблицу.

Исходя из приведенньк табличных ния материала с момента изготовления данных, следует, что предложенньй 5 - момента использования.

На ситалле и {бумаге уровень вуали и чувствительность не изменялись из-за непрозрачности подложки

способ позволяет снизить уход размеров элементов изображения при хранении материала и повысить срок хране 100

час

Фиг.З Уховразмеров ЮОО 1QOQQ

QmM.fff. ifyecfTJSt/fnMbHOC/Tjb 1

0.75

0,5

0,25

Ю1QQ WOO

Фик.

moo

час

Отн. ед. чубствательность 1

0.75

05

0,25

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА путем создания в вакуумной камере давлется остаточной воздушной атмосферы 1010 мм рт.ст. и напыления .на подложку с температурой 20-50 С пленки оксида переходного металла с последующим напуском воздуха в вакуумную камеру, отличающийся тем, что, с целью снижения размеров элементов изображения при хранении материала, повышения срока хранения материала с момента изготовления до момента использования, в качестве оксида переходного металла используют триоксид вольфрама или триоксид молибдена, или пятиоксид ванадия, непосредственно перед напылением в вакуумную камеру напускают пары диметилформамида до давления 10-10 мм рт.ст. и после операции напыления в вакуумную камеру повторно напускают пары диметилформамида до давления рт.ст. и вцдерживают в течение 15-20 мин. о 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью сниже ния уровня вуали, после операции напуска воздуха в вакуумную камеру, материал дополнительно обрабатывают на воздухе при температуре 80-100 С В течение 10-20 мин.

JOOO 10000 vac

Ю ЮО фиг. 5

Отн. ед чуЬстбительность 1

05

О ю WO то юооо

фиг. 6

.VQC