Многослойное тело и способ изготовления многослойного тела
Описаны способ изготовления многослойного тела (100), представляющего собой защитный элемент, с частично отформованным первым слоем (3m) и многослойное тело, изготовленное таким способом. Предусмотрено, что в первой области репликационного слоя (3) многослойного тела формуют дифракционную первую рельефную структуру (4), что первый слой (3m) наносят на репликационный слой (3) в первой области и во второй области, в которой рельефная структура в репликационном слое (3) не отформована, что на первый слой (3m) наносят фоточувствительный слой или фоточувствительную смывочную маску в качестве репликационного слоя, что фоточувствительный слой или смывочную маску экспонируют через первый слой (3m), так что фоточувствительный слой или смывочная маска вследствие первой рельефной структуры экспонируются по-разному в первой и во второй областях и что первый слой (3m) удаляют с использованием экспонированного фоточувствительного слоя или смывочной маски в качестве маскирующего слоя в первой области, но не во второй области, либо во второй области, но не в первой области. Технический результат: повышение точности совмещения слоев многослойного тела. 3 н. и 40 з.п. ф-лы, 17 ил.
Изобретение относится к многослойному телу с репликационным слоем и по меньшей мере одним частично отформованным первым слоем, расположенным на нем с совмещением с первой рельефной структурой, и к способу его изготовления.
Такие компоненты пригодны в качестве оптических компонентов или также в качестве систем линз в области телекоммуникаций.
GB 2136352 А описывает способ изготовления для изготовления снабженной голограммой в качестве защитного признака припечатываемой пленки. В таком случае после тиснения дифракционной рельефной структуры пластмассовая пленка металлизируется по всей площади, а затем деметаллизируется по областям с точным совмещением с тисненой дифракционной рельефной структурой.
Деметаллизация с точным совмещением является дорогостоящей, а достигаемое разрешение ограничено допусками на точность настройки и применяемой процедурой.
ЕР 0537439 В2 описывает способы изготовления элемента защиты с филигранными узорами. Узоры формируются из покрытых металлическим слоем дифракционных структур, окруженных прозрачными областями, в которых этот металлический слой удален. Предусмотрено, что контур филигранного узора привносится в виде углубления в покрытом металлом несущем материале, при этом дно углублений одновременно снабжается дифракционными структурами, а затем углубления заполняются защитным лаком. Избыточный защитный лак должен удаляться ножом скребка. После нанесения защитного лака предусмотрено, что металлический слой удаляется травлением на незащищенных прозрачных областях. Углубления составляют примерно от 1 до 5 мкм, тогда как дифракционные структуры могут иметь различия высоты более чем в 1 мкм. При более тонких структурах такой способ, который при повторных этапах требует этапов настройки для ориентации с точным совмещением, не работает. В дополнение к этому связанные друг с другом плоские металлические области трудны для реализации, так как отсутствуют «разделители» для выскребания защитного лака.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить многослойное тело и способ изготовления многослойного тела, в которых слой, который имеет области, в которых этот слой не присутствует, может наноситься с совмещением с высоким уровнем точности и недорого.
В соответствии с изобретением эта задача решается посредством способа изготовления многослойного тела с частично отформованным первым слоем, при этом предусмотрено, что в первой области репликационного слоя многослойного тела формуют дифракционную первую рельефную структуру, что первый слой наносят на репликационный слой в первой области и во второй области, в которой первая рельефная структура в репликационном слое не отформована, с постоянной поверхностной плотностью по отношению к заданной репликационным слоем плоскости, тем, что на первый слой наносят фоточувствительный слой или в качестве репликационного слоя наносят фоточувствительную смывочную маску, что фоточувствительный слой или смывочную маску экспонируют через первый слой, так что фоточувствительный слой или смывочная маска вследствие первой рельефной структуры экспонируются по-разному в первой и во второй областях, и что первый слой удаляют с использованием экспонированного фоточувствительного слоя или смывочной маски в качестве маскирующего слоя в первой области, но не во второй области, либо во второй области, но не в первой области.
Эта задача также решается посредством многослойного тела с репликационным слоем и по меньшей мере одним частично отформованным первым слоем, расположенным на репликационном слое, при этом предусмотрено, что в первой области репликационного слоя отформована дифракционная первая рельефная структура, что во второй области репликационного слоя первая рельефная структура в репликационном слое не отформована и что первый слой частично удален заданным расположением первой рельефной структуры, так что первый слой удален с точным совмещением с первой рельефной структурой в первой области, но не во второй области, либо во второй области, но не в первой области.
Эта задача также решается посредством способа изготовления многослойного тела с частично отформованным вторым слоем, при этом предусмотрено, что в первой области репликационного слоя формуют дифракционную первую рельефную структуру, что первый слой наносят на репликационный слой в первой области и во второй области, в которой первая рельефная структура в репликационном слое не отформована, с постоянной поверхностной плотностью по отношению к заданной репликационным слоем плоскости, тем, что фоточувствительный слой или фоточувствительную смывочную маску экспонируют через первый слой, так что фоточувствительный слой или смывочная маска вследствие первой рельефной структуры экспонируются по-разному в первой и во второй областях и что второй слой удаляют с использованием экспонированного фоточувствительного слоя или смывочной маски в качестве маскирующего слоя в первой области, но не во второй области, либо во второй области, но не в первой области.
Идеальным является применение многослойного тела по изобретению в качестве маски экспонирования для изготовления дополнительного многослойного тела с частично отформованным дополнительным слоем. При этом предусмотрено, что маска экспонирования содержит репликационный слой, что дифракционная первая рельефная структура отформована в первой области репликационного слоя, что первая рельефная структура не отформована в репликационном слое во второй области репликационного слоя и что первый слой нанесен на репликационный слой в первой области и во второй области, в которой первая рельефная структура в репликационном слое не отформована, так что экспонированный(ая) через первый слой фоточувствительный слой или фоточувствительная смывочная маска экспонированы по-разному в первой и второй областях вследствие первой рельефной структуры.
Изобретение основано на понимании, что дифракционная рельефная структура в первой области оказывает влияние на физические свойства первого слоя, нанесенного на репликационный слой в этой области, например, эффективную толщину или оптическую плотность, так что свойства первого слоя на пропускание отличаются в первой и второй областях. Первый слой далее используется в процессе экспонирования в качестве «маскирующего слоя» для частичного удаления самого первого слоя, в силу чего прилегающий к первому слою фоточувствительный слой экспонируется через первый слой, то есть функциональный слой. Этим достигается то преимущество по сравнению с нанесенными традиционными способами маскирующими слоями, что маскирующий слой ориентируется с точным совмещением без сложности и издержек дополнительной настройки. Первый слой является неотъемлемой составляющей отформованной в репликационном слое структуры. Соответственно, только допустимые отклонения такой рельефной структуры оказывают влияние на допуски в положении первого слоя. Бокового смещения между первой рельефной структурой и областями первого слоя с одинаковыми физическими свойствами не происходит. Расположение областей первого слоя с одинаковыми физическими свойствами находится точно в совмещении с первой рельефной структурой. Дополнительные погрешности не возникают. Первый слой является слоем, который выполняет двойную функцию. С одной стороны, он реализует функцию высокоточной маски экспонирования для процесса изготовления, в то время как, с другой стороны, в конце процесса изготовления он образует позиционированный с высокой точностью функциональный слой, например, слой OVD или проводящую дорожку, либо функциональный слой электрического компонента, например, органического полупроводникового компонента.
Более того, посредством изобретения удается создавать структурированные слои очень высокого разрешения. Достигаемое совмещение и разрешение являются в примерно 100 раз лучшими, чем те, которые могут быть достигнуты известными способами деметаллизации. Так как ширина структурных элементов первой рельефной структуры может лежать в диапазоне длины волны видимого света (между примерно 380 и 780 нм) и даже ниже его, возможно создавать узорчатые области с очень тонкими контурами. Это означает, что при этом также достигаются большие преимущества по сравнению с применяемыми до настоящего времени способами деметаллизации, и с помощью изобретения возможно создавать защитные элементы с более высоким уровнем защиты от копирования и подделки, чем до настоящего времени.
Возможно создавать линии и/или точки с высоким разрешением, например, соответственно с шириной или диаметром меньше, чем 5 мкм, в частности - вплоть до примерно 200 нм. Предпочтительно, достигаются уровни разрешения в диапазоне примерно от 0,5 до 5 мкм, в частности, в диапазоне примерно 1 мкм. По сравнению с этим способы, которые предусматривают настройку с совмещением, дают возможность реализовывать ширину линий менее чем в 10 мкм только при очень высоком уровне сложности и издержек.
Первый слой предпочтительно наносится на репликационный слой посредством напыления, осаждения из паровой фазы или распыления. Вследствие привлеченной процедуры при напылении происходит направленное нанесение материала, так что при напылении материала первого слоя с постоянной поверхностной плотностью относительно заданной репликационным слоем плоскости на снабженный рельефной структурой репликационный слой этот материал осаждается локально при отличающихся толщинах. При осаждении первого слоя из паровой фазы и распылении технологически также предпочтительно производится по меньшей мере частично направленное нанесение материала.
Многослойное тело может быть пленочным элементом или жестким телом. Пленочные элементы применяют, например, чтобы снабжать документы, банкноты или тому подобное защитными признаками. Под ними могут пониматься защитные волокна для вплетения в бумагу или для внедрения в карточку, которые могут быть сформированы способом по изобретению с частичной деметаллизацией при превосходном совмещении (совпадении) с конструкцией OVD.
Преимущественно, жесткие тела, такие как удостоверение личности, несущая плата для элемента датчика или оболочка корпуса для мобильного телефона, также могут снабжаться частично деметаллизированными слоями по изобретению, которые находятся в совмещении с функциональными структурами или с дифракционным элементом конструкции. Может быть предусмотрено, что репликационный слой вводится и структурируется непосредственно с помощью пресс-формы для литья под давлением или посредством формовки штампом в УФ-лаке. Однако также может быть предусмотрено, что изложенным выше способом изготавливается маска экспонирования для изготовления дополнительного многослойного тела. Маска экспонирования по изобретению отличается особенно высоким разрешением, которое не может быть достигнуто другими способами массового производства защитных элементов или тому подобного.
Такие многослойные тела пригодны, например, в качестве оптических компонентов, таких как системы линз, маски экспонирования и проецирования, или в качестве защитных элементов для обеспечения защиты документов или удостоверений личности, при условии, что они покрывают критически важные области документа, такие как фотография в паспорте или подпись владельца, или весь документ в целом. Они также могут использоваться в качестве компонентов или элементов декорирования в области телекоммуникаций.
Кроме того, признано желательным, когда такое многослойное тело располагается в виде защитного признака в окне ценного документа или тому подобного. С помощью способа по изобретению удается создавать новые защитные признаки с особенно ярким и филигранным внешним видом. Таким образом, например, посредством растрирования первого слоя возможно создавать изображения, которые являются полупрозрачными в режиме просвечивания. Более того, является возможным, чтобы в режиме отражения в таком окне был видимым первый элемент информации, а в режиме просвечивания - второй элемент информации.
Преимущественные варианты реализации изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Преимущественно, может быть предусмотрено, что первый слой наносится на репликационный слой по всей поверхности, предпочтительно, осаждением из паровой фазы. При неравномерном нанесении первого слоя могут появляться различия оптической плотности в областях, которые предусмотрены с постоянной оптической плотностью, и, таким путем, могут изготавливаться дефектные структуры.
Дополнительно может быть предусмотрено, что первый слой наносится на репликационный слой с толщиной, при которой первый слой по существу прозрачен и предпочтительно обладает оптической плотностью больше, чем 1,5.
Неожиданно было обнаружено, что отношение коэффициентов проницаемости областей с дифракционной рельефной структурой удается увеличить посредством увеличения непрозрачности первого слоя. Таким образом, если экспонирование реализуется с соответствующей силой освещения через слой, обычно называемый непрозрачным (например, с оптической плотностью 5), который нормально не мог бы использоваться в качестве маскирующего слоя в силу его высокой оптической плотности, удается достигнуть особенно хороших результатов.
Особенное преимущество имеется в том случае, если первый слой наносится на репликационный слой по всей поверхности с толщиной, при которой первый слой обладает оптической плотностью между 2 и 7.
Преимущественно предусмотрено, что первый слой образован металлическим слоем или слоем из металлического сплава. Такие слои могут наноситься с помощью испытанных и проверенных способов, таких как напыление, и они обладают достаточной оптической плотностью уже при небольших толщинах слоев. Первый слой, однако, также может быть неметаллическим слоем, который, например, может быть окрашен или допирован, например, наночастицами или наносферами, для того чтобы увеличить его оптическую плотность.
Дополнительно может быть предусмотрено, что во второй области в репликационном слое отформована вторая рельефная структура, и что в качестве первой рельефной структуры в репликационном слое формуют дифракционную рельефную структуру, которая повышает пропускание первого слоя в первой области по отношению к пропусканию первого слоя во второй области. Для этой цели первая структура может изготавливаться с большей глубиной рельефа, чем вторая структура. Дополнительно может быть предусмотрено, что произведение пространственной частоты и глубины рельефа первой структуры является большим, чем произведение пространственной частоты и глубины рельефа второй структуры. В силу этого также возможно, что благодаря формированию рельефной структуры репликационного слоя в первой области и во второй области повышается пропускание слоя, нанесенного на репликационный слой в первой области, по отношению к слою, нанесенному во второй области. Вторая рельефная структура дополнительно может быть такой, что во второй области граница раздела между репликационным слоем и первым слоем является по существу плоской.
Для создания особенно больших различий оптической плотности первой и второй рельефных структур, в первой области в качестве первой рельефной структуры может быть отформована дифракционная рельефная структура с высоким отношением глубины к ширине отдельных элементов структуры, в частности, с отношением глубины к ширине>0,3, а вторая рельефная структура может быть выполнена в виде рельефной структуры с низким отношением глубины к ширине.
За счет использования подобного рода специальных дифракционных рельефных структур при надлежащем выборе толщины первого слоя возможно формировать очень большие, уже различимые глазом различия в оптической плотности первого слоя в первой области и во второй области. Однако неожиданно было обнаружено, что такие большие различия в пропускании в первой и второй областях не являются обязательно необходимыми для реализации способа по изобретению. Структуры с небольшими различиями в отношении глубины к ширине при осаждении тонким слоем из паровой фазы обычно также имеют относительно небольшие различия в пропускании. Однако даже небольшие относительные различия могут быть усилены повышением толщины первого слоя и, таким образом, средней оптической плотности. Таким образом, хороших результатов удается достигать уже при небольших различиях пропускания первого слоя в первой и второй областях. Первый слой может быть очень тонким слоем с толщиной по порядку величины в несколько нм. Первый слой, нанесенный с равномерной поверхностью плотностью по отношению к заданной репликационным слоем плоскости, является значительно более тонким в областях с высоким отношением глубины к ширине, чем в областях с низким отношением глубины к ширине.
Безразмерное отношение глубины к ширине является характерным признаком для увеличения поверхности предпочтительно периодических структур, например, синус-квадратичной конфигурации. Глубиной здесь является расстояние между наивысшей и самой глубокой последовательными точками такой структуры, то есть расстояние между «пиком» и «впадиной». Расстояние между двумя соседними наивысшими точками, то есть между двумя «пиками», называется шириной. Таким образом, чем выше отношение глубины к ширине, тем соответственно круче «склоны пика» и, соответственно, тем тоньше первый слой, который осажден на «склонах пика». Эффект образования высокого пропускания и, в частности, прозрачности, с увеличением отношения глубины к ширине также наблюдается в случае структур с вертикальными склонами, например, в случае пересекающихся решеток. Однако речь может также идти о структурах, к которым эта модель неприменима. В качестве примера речь может идти о дискретно распределенных линейчатых областях, которые выполнены только в виде «впадины», при этом расстояние между двумя «впадинами» является многократно большим, чем глубина «впадин». При формальном применении указанного выше определения рассчитанное таким образом отношение глубины к ширине могло бы быть приблизительно нулевым и могло бы не отражать характеристического физического условия. Поэтому в случае дискретно расположенных структур, которые сформированы по существу только в виде «впадины», глубина «впадины» должна быть зависимой от ширины «впадины».
Как было неожиданно обнаружено, в этом отношении не важно, чтобы области с высоким отношением глубины к ширине были выполнены прозрачными. При этом речь может идти о структурах, которые образуют, например, оптически активные области голограммы или защитного признака Kinegram®. Важным является только то, чтобы эти области были разграничены относительно других областей по их свойствам пропускания, точнее говоря, меньшей или большей оптической плотности.
Преимущественно может быть предусмотрено, что вторая рельефная структура выполнена в виде оптически активной, предпочтительно дифракционной структуры. Под структурами, которые действуют таким образом, следует понимать как отражающие, так и пропускающие светодифрагирующие, светопреломляющие или светорассеивающие микро- или наноструктуры. При этом речь может идти, например, о решетчатых структурах, таких как линейные решетки или пересекающиеся решетки, о формирующих изображение структурах, таких как голограммы или Kinegram®, изотропных или анизотропных матовых структурах, бинарных или непрерывных линзах Френеля, микропризмах, микролинзах, блестящих решетках (сетках), комбинированных структурах, микроструктурах и так далее. После удаления первого слоя в первой области такая оптически активная структура наносится в точном совмещении с первым слоем, так что за счет этого удается создавать защитные признаки с более высокой защищенностью от подделки.
Под первой и второй рельефными структурами в этом случае речь может идти о рельефных структурах, например, Kinegram®, в которых варьируются один или более параметров рельефа, например, ориентация, остроконечность или форма профиля, для того чтобы создавать требуемые дифракционные свойства. Назначение подобного рода структур состоит не только в том, чтобы достигать изменения свойств пропускания первого слоя в области, в которой в репликационном слое отформована рельефная структура, но и, дополнительно, выполнять функцию действия в качестве оптически изменяющегося элемента конструкции после покрытия отражающим слоем или оптическим разделительным слоем. Если кроме первой рельефной структуры такого рода в репликационном слое также отформована вторая рельефная структура такого рода, то первая и вторая рельефные структуры предпочтительно отличаются по одному или более параметрам, имеющим отношение к свойствам пропускания первого слоя, так, например, отличаются по глубине рельефа или по отношению глубины к ширине. Таким образом, возможно, например, сформовать в репликационном слое два защитных признака Kinegram® с филигранным линейчатым узором частично перекрывающимися. Первая Kinegram® образует первую рельефную структуру, а вторая Kinegram® образует вторую рельефную структуру. Рельефные структуры двух конструкций отличаются по типичному отношению глубины к ширине, в то время как другие параметры структур являются аналогичными. Таким образом, мы имеем три «группы» структур, а именно, структуры группы I в первой Kinegram®, структуры группы II во второй Kinegram® и структуры группы III на фоне. На первом этапе первый слой, например, осажденный из паровой фазы металлический слой, такой как медный слой, остается в области Kinegram® первой конструкции, тогда как остаток удаляется. Затем другой материал, например, алюминий, осаждается из паровой фазы по всей площади и удаляется путем проведения подходящего процесса в областях фона. При такой процедуре получаются две частично металлизированные с точным совмещением конструкции, которые, однако, отличаются обращенным к наблюдателю металлическим слоем (медным, алюминиевым).
Способ дополнительно может быть реализован таким образом, что в качестве фоточувствительного слоя или в качестве фоточувствительной смывочной маски наносится фоточувствительный материал с бинарной характеристикой и что фоточувствительный слой или фоточувствительная смывочная маска экспонируется через первый слой при такой силе экспонирования и такой длительности экспонирования, что фоточувствительный слой или фоточувствительная смывочная маска активируется в первой области, в которой пропускание первого слоя повышено первой рельефной структурой, и не активируется во второй области. Способ по изобретению также может использоваться в том случае, если оптические плотности первой области и второй области лишь незначительно отличаются друг от друга, при этом, как уже пояснено выше, неожиданно оказалось возможным исходить из высокой средней оптической плотности.
В преимущественном варианте реализации предусматривается, что фоточувствительный слой или смывочная маска экспонируются через первый слой посредством УФ-излучения.
Эксперименты продемонстрировали, что достигаемые в силу отличающейся конфигурации рельефной структуры в первой и второй областях различия в свойствах пропускания первого слоя очень резко выражены в диапазоне УФ-излучения. При использовании УФ-излучения для экспонирования удается достигнуть особенно хороших результатов.
В качестве фоточувствительного слоя может быть предусмотрена фоточувствительная смывочная маска, при этом активированные экспонированием области фоточувствительной смывочной маски и расположенные там области первого слоя удаляют в процессе смывки.
Под фоточувствительным слоем, однако, также может пониматься слой, который проявляется после экспонирования, а затем образует маску травления для первого слоя.
В дополнение может быть предусмотрен фоточувствительный слой, который активируется экспонированием в первой области, в которой пропускание первого слоя повышено первой рельефной структурой, а затем образует травитель для первого слоя.
Фоточувствительный слой может быть фоторезистом, который может быть в виде позитивного или негативного фоторезиста. Таким образом, разные области первого слоя могут удаляться при в остальном одинаковом выполнении репликационного слоя.
Дополнительно может быть предусмотрено, что фоточувствительный слой выполнен из фотополимера.
В качестве травителя для первого слоя могут быть предусмотрены, например, щелочи или кислоты. Дополнительно может быть предусмотрено, что первый слой удаляется только частично, и травление прерывается, как только достигнута предопределенная прозрачность. Это дает возможность получать, например, защитные признаки, которые основаны на локально различающейся прозрачности.
Если, например, в качестве первого слоя используется алюминий, то в качестве изотропно действующего травителя могут использоваться щелочи, такие как NaOH или КОН. Также возможно использовать кислотную среду, такую как PAN (смесь ортофосфорной кислоты, азотной кислоты и воды).
Скорость реакции типично возрастает с концентрацией щелочи и температурой. Выбор параметров процесса зависит от воспроизводимости процесса и устойчивости многослойного тела.
Влияющими факторами при травлении щелочью типично являются состав травильной ванны, в частности, концентрация травителя, температура травильной ванны и условия обтекания подлежащего травлению слоя в травильной ванне. Типичные диапазоны параметров по концентрации травителя в травильной ванне находятся в диапазоне от 0,1 до 10%, а по температуре - в диапазоне от 20°С до 80°С.
Операции травления первого слоя можно способствовать электрохимически. Протекание травления усиливается при прикладывании электрического напряжения. Действие типично является изотропным, так что зависимое от структуры увеличение площади поверхности дополнительно усиливает эффект травления. Процессу травления могут содействовать типичные электрохимические добавки, такие как поверхностно-активные вещества, буферные вещества, ингибиторы, активаторы, катализаторы и тому подобное, для того чтобы удалять, например, оксидные слои.
Во время процесса травления в пограничном слое относительно первого слоя может возникать истощение травителя или обогащение продуктами травления, в силу чего снижается скорость травления. Усиленное перемешивание травителя, возможно, созданием подходящего потока ультразвукового возбуждения, улучшает характеристики травления.
Процесс травления дополнительно может иметь временной профиль температуры для того, чтобы оптимизировать результат травления. Таким образом, вначале травление может осуществляться в холодных условиях и в более теплых - с увеличением продолжительности воздействия. Это предпочтительно реализуется в травильной ванне за счет пространственного градиента температуры, при этом многослойное тело протягивается через удлиненную травильную ванну с разными температурными зонами.
Последние нанометры первого слоя могут оказаться в процессе травления относительно стойкими и устойчивыми к травлению. Поэтому для удаления остатков первого слоя является полезным незначительное механическое содействие процессу травления. Стойкость основана на возможно незначительно различном составе первого слоя, предположительно, в силу появления пограничного слоя при образовании первого слоя на репликационном слое. В таком случае последние нанометры первого слоя предпочтительно удаляются способом протирания, при котором многослойное тело проводят по обтянутому тонкой тканью ролику. Ткань стирает остатки первого слоя, не повреждая многослойное тело.
При травлении не обязательно речь идет о технологической стадии, которая выполняется жидкостями. Речь также может идти о «сухом процессе», таком как, например, плазменное травление.
В дополнение, для удаления первого слоя оправдала себя лазерная абляция. В случае структур с высоким отношением глубины к ширине и, в частности, рельефных структур, у которых типичное расстояние между двумя соседними выступами является меньшим, чем длина волны падающего света, так называемых структур нулевого порядка, большая часть падающего света может поглощаться, даже если коэффициент отражения отражающего слоя в области зеркального отражения является высоким. Выполненный в качестве отражающего слоя первый слой облучается посредством сфокусированного лазерного луча, при этом в сильнопоглощающих областях, которые содержат вышеупомянутые структуры с высоким отношением глубины к ширине, лазерное излучение поглощается в повышенной мере и отражающий слой соответственно нагревается. При высоких подводах энергии отражающий слой может отслаиваться, при этом происходит удаление, а точнее говоря, абляция отражающего слоя или коагуляция материала отражающего слоя. Если подвод энергии лазером происходит лишь кратковременно и поэтому эффект теплопроводности является всего лишь незначительным, то абляция или коагуляция возникает только в тех областях, которые предопределены рельефной структурой.
Влияющими факторами при лазерной абляции являются конфигурация рельефной структуры (период, глубина, ориентация, профиль), длина волны, поляризация и угол падения падающего лазерного излучения, продолжительность действия (зависящая от времени мощность) и локальная доза лазерного излучения, свойства и абсорбционные характеристики первого слоя, а также возможное перекрывание или подслаивание первого слоя дополнительными слоями, такими как структурированный фоточувствительный или смывочный лаковый слой.
Пригодными для такой лазерной обработки оказались, среди прочих, лазеры Nd:YAG. Они излучают на примерно 1064 мм и предпочтительно приводятся в действие в импульсном режиме. Кроме того, можно использовать диодные лазеры. Длина волны лазерного излучения может изменяться посредством изменения частоты, например, удвоения частоты.
Лазерным лучом проводят по многослойному телу посредством так называемого сканирующего устройства, например, посредством гальванометрических зеркал и фокусирующих линз. Импульсы с длительностью в диапазоне от наносекунд до микросекунд испускаются во время операции сканирования и приводят к вышеописанной предопределенной структурой абляции или коагуляции первого слоя. Длительности импульсов типично составляют менее миллисекунд, преимущественно в диапазоне нескольких микросекунд или даже меньше. Таким образом, естественно, также можно использовать длительности импульсов от наносекунд до фемтосекунд. Точное позиционирование лазерного луча не является необходимым, так как процесс является саморегулирующимся, поскольку присутствующие в структурированном виде фоточувствительный слой или смывочная маска частично препятствуют проходу лазерного излучения к первому слою. Процесс предпочтительно дополнительно оптимизируют надлежащим выбором профиля лазерного луча и перекрытия соседних импульсов.
Однако также является возможным управлять траекторией лазера по многослойному телу с совмещением с расположенной в репликационном слое рельефной структурой или проемами в фоточувствительном слое или смывочной маске, так что облучаются только области с одинаковой рельефной структурой или с проемами/без проемов в фоточувствительном слое или смывочной маске. Например, системы камер могут использоваться для такого управления.
Вместо фокусируемого в одну точку или линию лазера также можно использовать облучатели по площади, которые испускают короткий управляемый импульс, такие как, например, лампы-вспышки.
К преимуществам способа лазерной абляции относится, в числе прочего, то, что также может иметь место частичное и выполняемое с совмещением с рельефной структурой удаление первого слоя, когда он покрыт с обеих сторон одним или более прозрачными для лазерного излучения дополнительными слоями и тем самым не является непосредственно доступным для травителя. Первый слой просто разрушается лазером. Материал первого слоя вновь усаживается в виде небольших конгломератов или мелких шариков, которые оптически не видны наблюдателю и которые лишь несущественно влияют на прозрачность облучаемой области.
После лазерной обработки оставшиеся на репликационном слое остатки первого слоя могут необязательно удаляться посредством последующего процесса смывки, поскольку первый слой непосредственно доступен.
После травления первого слоя может быть предусмотрено, что остатки масок травления удаляют.
В дополнительном преимущественном варианте реализации в те области, в которых был удален первый слой, может вводиться второй слой. Дополнительно может быть предусмотрено, что первый слой удаляется и заменяется третьим слоем. Поэтому способ по изобретению не ограничивается также частичным удалением слоя, а может содержать дополнительные этапы способа, которые предусматривают замену слоев или повторение этапов способа при использовании различий оптической плотности для формирования или разграничения областей.
Кроме того, может быть предусмотрено, что первый слой, и/или второй слой, и/или третий слой гальванически усиливают, если при этом речь идет об электропроводящих слоях или слоях, которые пригодны для бестоковой гальванизации.
Для многослойного тела, изготовленного в соответствии с описанным способом, может быть предусмотрено, что вторая область состоит из двух или более участков, охваченных первой областью, что во второй области в репликационном слое отформована оптически активная вторая рельефная структура и что первый слой является отражающим слоем, который удален в первой области и поэтому расположен с точным совмещением со второй рельефной структурой. Такие многослойные тела преимущественно могут предусматриваться в качестве защищенных от подделки элементов защиты. Они являются особо защищенными от подделки уже по той причине, что с помощью способа по изобретению могут формироваться линии особо малой ширины.
Помимо этого, вследствие своей дифракционной структуры и своей ориентации с точным совмещением с отражающим слоем эти тонкие линии могут создавать оптические эффекты, которые являются чрезвычайно тяжело фальсифицируемыми. Под многослойным телом речь может идти, например, о переводной пленке, в частности, о пленке горячего тиснения или ламинирующей пленке.
Кроме того, может быть предусмотрено, что первая область состоит из двух или более участков, охваченных второй областью, или наоборот, и что первый слой является отражающим слоем, который удален во второй области и поэтому расположен с точным совмещением с первой рельефной структурой.
Преимущественные варианты реализации предусматривают, что участки второй области или участки первой области имеют ширину менее чем 2 мм, предпочтительно менее чем 1 мм.
Дополнительные варианты реализации предусматривают, что в многослойном теле по изобретению в тех областях репликационного слоя, в которых был удален первый слой, расположен второй слой.
Может быть предусмотрено, что первый слой и/или второй слой выполнен(ы) из диэлектрика, например, из TiO2 или ZnS, или полупроводника. При этом первый слой и второй слой могут быть выполнены с разными показателями преломления, так что в силу этого могут создаваться оптические эффекты.
Под первым слоем и/или вторым слоем также может идти речь о полимере, так что, например, один слой может быть выполнен в виде электрического проводника, а другой слой может быть выполнен в виде электрического изолятора, при этом оба слоя могут быть выполнены в виде прозрачных слоев.
В качестве примера, первый слой и/или второй слой могут образовывать электрический компонент, например, антенну, конденсатор, катушку или органический полупроводниковый компонент. Как пояснено ранее, возможно предусмотреть дополнительные слои, которые с помощью способа по изобретению могут располагаться с точным совмещением на многослойном теле.
Также может быть предусмотрено, что последовательность частичных удалений слоев или частичных деметаллизаций и упорядочение (приведение в соответствие) со структурами в первой и второй областях выбирается так, что создаются области, в которых разные дифракционные структуры чередуются друг с другом. Речь может идти, например, о первом Kinegram® и втором Kinegram®, которые имеют разное отношение глубины к ширине и которые расположены впереди фона. В этом примере может быть предусмотрено, что осажденный из паровой фазы медный слой оставляется только в области первого защитного признака Kinegram®, затем алюминий наносится осаждением из паровой фазы по всей площади и удаляется в областях фона посредством проведения подходящего процесса. Таким путем создаются два частично металлизированных с совмещением рисунка, которые отличаются обращенным к наблюдателю металлическим слоем.
Рельефные структуры, привнесенные в репликационный слой, также могут выбираться так, что они могут служить для выравнивания ориентации жидкого кристалла (полимеров). Таким образом, репликационный слой и/или первый слой могут применяться в качестве ориентирующего слоя для жидких кристаллов. Например, в такие ориентирующие слои привносят желобчатые структуры, на которых ориентируются жидкие кристаллы до того, как они фиксируются по своей ориентации в таком положении за счет образования поперечных связей (сшивания) или некоторым другим образом. Может быть предусмотрено, что поперечно связанный жидкокристаллический слой образует второй слой.
Ориентирующие слои могут содержать области, в которых направление ориентации структуры постоянно меняется. Если образованная посредством такой дифракционной структуры область просматривается через поляризатор, например, с вращающимся направлением поляризации, то в силу линейно изменяющегося направления поляризации этой области удается получать разнообразные ясно различимые защитные признаки, например, эффекты движения. Также может предусматриваться, что ориентирующий слой содержит дифракционные структуры для ориентации жидких кристаллов, которые по-разному локально ориентированы так, что жидкие кристаллы при наблюдении в поляризованном свете представляют элемент информации, такой как, например, логотип.
Также может быть предусмотрено, что первый слой и/или второй слой выполнен(ы) в виде окрашенного слоя.
Окрашенные области также могут создаваться в соответствии со способом, описанным ниже. Посредством способа по изобретению получают многослойное тело, при котором используют окрашенный фоточувствительный слой или смывочную маску. При этом окрашивание может осуществляться посредством пигментов или растворимых красителей.
Затем такой фоточувствительный слой экспонируется через первый слой, например, посредством УФ-излучения, и отверждается или разрушается в первых областях в зависимости от того, позитивным или негативным является резист. При этом слои позитивного и негативного резиста также могут наноситься рядом друг с другом и экспонироваться одновременно. В таком случае первый слой служит в качестве маски и предпочтительно располагается в непосредственном соприкосновении с фоторезистом, так что может выполняться прецизионное экспонирование.
Наконец, при проявлении фоторезиста неотвержденные области смываются или же удаляются разрушенные области. В зависимости от используемого фоторезиста проявленный окрашенный фоторезист находится теперь точно в тех областях, в которых первый слой является проницаемым или непроницаемым для УФ-излучения. Для того чтобы повысить стойкость оставшегося, структурированного согласно первому слою слоя фоторезиста, оставшиеся области после проявления предпочтительно подвергаются постотверждению.
В заключение используемый в качестве маски первый слой может удаляться с помощью дополнительного этапа травления до такой степени, что многослойное тело для наблюдателя содержит только высокоразрешенный «цветной отпечаток» из фоторезиста, а во всем остальном является прозрачным. При этом фоторезист действует в качестве маски травления.
Преимущественно таким способом могут создаваться элементы изображения высокого разрешения. Не выходя за рамки изобретения, является возможным, чтобы по-разному окрашенные элементы изображения наносились с точным совмещением и чтобы они располагались, например, в точечном растре изображения. Так как разные многослойные тела могут изготавливаться с исходной разметкой первого слоя, при которой, например, разные способы экспонирования и травления комбинируются друг с другом или выполняются друг за другом, позиционирование с точным совмещением последовательно нанесенных слоев возможно при использовании способа по изобретению несмотря на расширение этапов способа.
Дополнительные оптические эффекты могут создаваться в том случае, если первый слой и/или второй слой выполнен(ы) из многочисленных слоев-частей, в частности, если слои-части образуют систему тонкопленочных слоев.
Может быть предусмотрено, что слои-части образованы из разных материалов. Такая реализация может быть предусмотрена не только для вышеупомянутой системы тонкопленочных слоев. Таким способом, например, также могут быть выполнены нанотехнологические функциональные элементы, например, из двух разных металлических слоев может изготавливаться биметаллический переключатель с размерами в микрометровом диапазоне.
В дополнительных вариантах реализации может быть предусмотрено, что первый слой и/или второй слой образует или образуют оптический узор. При этом речь может идти о растровом изображении.
Растрирование первого слоя также возможно в том смысле, что, кроме растровых элементов, которые подложены отражающим слоем и которые имеют - необязательно разные - дифракционные преломляющие структуры, предусмотрены растровые элементы, которые представляют прозрачные области без отражающего слоя. При этом в качестве растрирования может выбираться модулированное по амплитуде или по площади растрирование. Привлекательные оптические эффекты могут достигаться сочетанием таких отражающих/дифракционных областей и неотражающих, прозрачных - при некоторых условиях тоже дифракционных - областей. Если такое растровое изображение расположено, например, в окне ценного документа, то в режиме просвечивания различимо прозрачное растровое изображение. В режиме падающего освещения такое растровое изображение является видимым только при определенном угловом диапазоне, в котором никакой свет не преломляется/отражается отражающими поверхностями. Дополнительно, является возможным использовать такие элементы не только в прозрачном окне, но и наносить на окрашенные отпечатки. В определенном угловом диапазоне окрашенный отпечаток, например, в виде растрового изображения, является видимым, тогда как в другом угловом диапазоне он невидим в силу отражаемого дифракционными структурами или другими (макро-)структурами света. Более того, за счет надлежащим образом выбранного растрирования является возможным создавать множество переливающихся отражающих областей с уменьшающейся отражающей способностью.
Также может быть предусмотрено, что первый слой удаляется не полностью, а просто уменьшается его толщина. Такая реализация может быть особенно полезна в том случае, если должны создаваться области с наложенными друг на друга слоями, например, для того чтобы изменять оптические и/или электрические свойства или для того чтобы создавать декоративные эффекты.
В вышеописанном способе с использованием маски экспонирования с репликационным слоем и первым слоем для того, чтобы структурировать второй слой, может быть предусмотрено, что репликационный слой наносится на несущий слой маски экспонирования.
Такой способ предпочтительно также может комбинироваться с вышеописанными дополнительными этапами, то есть способ по пункту 46 формулы может комбинироваться таким же образом, как и способ по пункту 1 формулы, с дополнительными признаками пунктов со 2 по 25 формулы. Это также применимо к применяемой в этом способе маске экспонирования по пункту 51 формулы.
Кроме того, может быть предусмотрено, что фоточувствительный слой или фоточувствительная смывочная маска расположены на втором слое и экспонируются через второй слой. Как уже описано выше, для этой цели второй слой не обязательно должен быть выполнен в виде прозрачного слоя. Второй слой может быть выполнен в виде непрозрачного слоя, ввиду того, что он снижает интенсивность экспонирования во всех областях фоточувствительного слоя или фоточувствительной смывочной маски в одинаковой степени. Поэтому созданные в маске экспонирования отличия оптической плотности сохраняются, и на фоточувствительном слое или фоточувствительной смывочной маске создается точное отображение маски экспонирования. При использовании смывочной маски может быть предусмотрено, что второй слой расположен на смывочной маске в качестве завершающего самого нижнего слоя, так что второй слой не расположен на пути луча между маской экспонирования и смывочной маской. В таком случае второй слой может быть полностью непроницаемым. Вымыванием экспонированных областей смывочной маски расположенный в этих областях второй слой может удаляться. Преимущественно может быть предусмотрено, что смывочная маска, которая осталась под неудаленными областями второго слоя, изолируется от влияний окружающей среды нанесением защитного слоя, и, таким образом, формируется особенно надежное многослойное тело.
В дополнительном преимущественном варианте реализации может быть предусмотрено, что маска экспонирования присоединяется к многослойному телу. Как уже описано выше, способы по изобретению предлагают много разных возможных путей изготовления многослойных тел, и этапы способа не ограничены одним единственным использованием. Поэтому если вначале было изготовлено многослойное тело, которое выполнено в виде маски экспонирования, то затем оно может применяться подобно традиционной маске экспонирования, например, в качестве маски экспонирования в производстве полупроводников. Такая маска экспонирования не присоединяется ко второму многослойному телу навсегда и может удаляться после экспонирования.
Однако также может быть предусмотрено, что второе многослойное тело наращивается послойно на маске экспонирования. Если предусмотрено, что маска экспонирования удаляется после экспонирования или в более позднее время, между маской экспонирования и вторым многослойным телом может располагаться разделительный слой, который делает возможным такое разъединение.
В дополнительном преимущественном варианте реализации может быть предусмотрено, что маска экспонирования соединяется со вторым многослойным телом навсегда, и таким образом, создается третье многослойное тело, которое может быть предусмотрено в качестве конечного продукта или в качестве промежуточного продукта для дальнейшего послойного сооружения еще более сложного многослойного тела.
Как уже изложено, под многослойными телами могут подразумеваться как гибкие пленочные элементы, так и жесткие элементы, например, полупроводниковые кристаллы (чипы) или поверхности электронных приборов, таких как, например, мобильные телефоны.
Изобретение будет описано подробнее со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 показывает схематичный вид в разрезе первого примера реализации многослойного тела по изобретению;
фиг.2 показывает схематичный вид в разрезе первой стадии изготовления многослойного тела по фиг.1;
фиг.3 показывает схематичный вид в разрезе второй стадии изготовления многослойного тела по фиг.1;
фиг.4 показывает схематичный вид в разрезе третьей стадии изготовления многослойного тела по фиг.1;
фиг.5 показывает схематичный вид в разрезе четвертой стадии изготовления многослойного тела по фиг.1;
фиг.5а показывает схематичный вид в разрезе модифицированной реализации показанной на фиг.5 стадии изготовления;
фиг.5b показывает схематичный вид в разрезе стадии изготовления, следующей за стадией изготовления, показанной на фиг.5а;
фиг.6 показывает схематичный вид в разрезе пятой стадии изготовления многослойного тела по фиг.1;
фиг.7 показывает схематичный вид в разрезе шестой стадии изготовления многослойного тела по фиг.1;
фиг.8 показывает схематичный вид в разрезе седьмой стадии изготовления многослойного тела по фиг.1;
фиг.9 показывает схематичный вид в разрезе пятой стадии изготовления многослойного тела согласно второму примеру реализации по фиг.1;
фиг.10 показывает схематичный вид в разрезе шестой стадии изготовления многослойного тела согласно второму примеру реализации по фиг.1;
фиг.11 показывает схематичный вид в разрезе седьмой стадии изготовления многослойного тела согласно второму примеру реализации по фиг.1;
фиг.12 показывает схематичный вид в разрезе восьмой стадии изготовления многослойного тела согласно второму примеру реализации по фиг.1;
фиг.13 показывает схематичный вид в разрезе многослойного тела по изобретению согласно второму примеру реализации;
фиг.14а-14d показывают схематичные виды в разрезе этапов изготовления многослойного тела по изобретению согласно третьему примеру реализации;
фиг.15 показывает схематическую диаграмму скоростей травления фоточувствительного слоя;
фиг.16а и 16b показывают первый пример использования многослойного тела по изобретению и
фиг.17a-17d показывают второй пример использования многослойного тела по изобретению.
Фиг.1 показывает многослойное тело 100, в котором на несущей пленке 1 расположены функциональный слой 2, репликационный слой 3, металлический слой 3m и клеевой слой 12. Под функциональным слоем 2 понимается слой, который преимущественно служит для улучшения механической и химической устойчивости многослойного тела, но который также может выполняться известным образом для создания оптических эффектов, при этом также может быть предусмотрено, что такой слой сформирован из множества слоев-частей. Речь может также идти о слое, который выполнен из воска или который выполнен в виде разъединительного слоя. Однако также может быть предусмотрено, что такой слой опущен, а репликационный слой 3 наносится непосредственно на несущую пленку 1. Дополнительно может быть предусмотрено, что несущая пленка 1 сама выполнена в виде репликационного слоя.
Многослойное тело 100 может быть частью переводной пленки, например, пленки горячего тиснения, которая может быть нанесена на подложку посредством клеевого слоя 12. Клеевой слой 12 может быть плавящимся клеем (термоклеем), который плавится под действием тепла и навсегда соединяет многослойное тело с поверхностью подложки.
Несущая пленка 1 может быть выполнена в виде механически и термически устойчивой пленки из PET.
В репликационном слое 3 могут быть отформованы области с различными структурами посредством известных способов. В проиллюстрированном примере реализации речь идет при этом об областях 4 с дифракционными структурами и отражающих областях 6.
Расположенный на репликационном слое 3 металлический слой 3m содержит деметаллизированные области 10d, которые расположены в точном совпадении с дифракционными структурами 4. Многослойное тело 100 выглядит прозрачным или частично прозрачным в областях 10d.
Фиг.2-8 далее показывают стадии изготовления многослойного тела 100. Такие же элементы, как на фиг.1, обозначены идентичными позициями.
Фиг.2 показывает многослойное тело 100а, в котором на несущей пленке 1 расположены функциональный слой 2 и репликационный слой 3.
Репликационный слой 3 структурирован на своей поверхности известными способами, такими как, например, горячее тиснение. Для этой цели в качестве репликационного слоя 3 наносят, например, термостатичный репликационный лак отпечатыванием, распылением или намазыванием, а рельефную структуру в этом репликационном лаке формуют посредством нагретого штампа или нагретого репликационного валика.
Репликационный слой 3 также может быть УФ-отверждаемым репликационным лаком, который структурирован, например, репликационным валиком. Структурирование, однако, также может производиться УФ-излучением через маску экспонирования. Таким путем могут быть отформованы области 4 и 6 в репликационном слое 3. Под областями 4 речь может идти, например, об оптически активных областях голограммы или защитного признака Kinegram®.
Фиг.3 далее показывает многослойное тело 100b, которое образовано из многослойного тела 100а по фиг.2 и в котором на репликационный слой 3 нанесен металлический слой 3m с равномерной поверхностной плотностью, например, напылением. В этом примере реализации металлический слой 3m имеет толщину слоя в несколько 10 нм. Толщина металлического слоя 3m может предпочтительно выбираться таким образом, что области 4 и 6 имеют низкое пропускание, например, между 10 и 0,001%, то есть оптическую плотность между 1 и 5, предпочтительно - между 1,5 и 3. Соответственно, оптическая плотность металлического слоя 3m, то есть отрицательный десятичный логарифм пропускания, составляет в областях 4 и 6 между 1 и 3. Предпочтительно может быть предусмотрено, что металлический слой 3m выполнен с оптической плотностью между 1,5 и 2,5. Поэтому области 4 и 6 кажутся глазу наблюдающего их непрозрачными или отражающими.
Здесь особенно полезно, чтобы слой 3m наносился с толщиной слоя, при которой этот слой при нанесении на плоскую поверхность является по существу непрозрачным и имеет оптическую плотность, большую, чем 2. Чем толще нанесенный на репликационный слой 3 металлический слой 3m, тем сильнее влияние изменения в эффективной оптической толщине слоя, вызванного дифракционной структурой, предусмотренной в областях 4, на характеристики пропускания металлического слоя 3m. Исследования показали, что вызванное дифракционной структурой изменение в эффективной оптической толщине металлического слоя 3m примерно пропорционально толщине осажденного из паровой фазы слоя и, таким образом, пропорционально оптической плотности. Так как оптическая плотность представляет собой отрицательный логарифм пропускания, за счет усиления покрытия поверхности металлическим материалом различие в пропускании между областями 4 и 6 непропорционально повышается.
Разумеется, оптические плотности металлического слоя 3m в областях 4 и 6 отличаются таким образом, что они снижены в областях 4 относительно областей 6. Ответственным за это является увеличение площади поверхности в области 4 вследствие отличного от нуля отношения глубины к ширине элементов структуры и уменьшенная в силу этого толщина металлического слоя. Безразмерное отношение глубины к ширине, а также пространственная частота являются характеристическими признаками для увеличения площади поверхности предпочтительно периодических структур. Такая структура образует «пики» и «впадины» в повторяющейся последовательности. Расстояние между «пиком» и «впадиной» здесь называется глубиной, тогда как расстояние между «пиками» - шириной. Теперь, чем выше отношение глубины к ширине, тем, соответственно, круче «склоны пика» и, соответственно, тем тоньше осажденный на этих «склонах пика» металлический слой 3m. Такой эффект также должен наблюдаться, когда речь идет о дискретно распределенных «впадинах», которые могут быть расположены относительно друг друга на расстоянии, которое является кратным числом, большим, чем глубина «впадин». В таком случае глубина «впадины» должна быть отнесена к ширине «впадины» для того, чтобы точно описывать геометрию «впадины» посредством задания отношения глубины к ширине.
При изготовлении областей пониженной оптической плотности важно знать и надлежащим образом выбирать индивидуальные параметры по их зависимостям. Степень снижения оптической плотности может изменяться в зависимости от основы (подслоя), освещения и так далее. При этом важную роль играет поглощение света в металлическом слое. В качестве примера, при некоторых условиях хром и медь отражают гораздо меньше.
Таблица 1 показывает установленный коэффициент отражения металлических слоев из Ag, Al, Au, Cr, Cu, Rh и Ti, расположенных между пластмассовыми пленками (показатель преломления n=1,5) при длине волны света λ=550 нм. В этом случае относительная толщина ε формируется как частное толщины t металлического слоя, которая требуется для коэффициента отражения R=80% от максимальной Rmах, и толщины, требуемой для коэффициента отражения R=20% от максимальной Кmах.
| Таблица 1 | |||||
| Металл | RMax | t для 80% RMах | t для 20% RMax | Е | h/d |
| Ag | 0,944 | 31 нм | 9 нм | 3,4 | 1,92 |
| Al | 0,886 | 12 нм | 2,5 нм | 4,8 | 2,82 |
| Au | 0,808 | 40 нм | 12 нм | 3,3 | 1,86 |
| Rh | 0,685 | 18 нм | 4,5 нм | 4,0 | 2,31 |
| Сu | 0,557 | 40 нм | 12 нм | 3,3 | 1,86 |
| Сr | 0,420 | 18 нм | 5 нм | 3,6 | 2,05 |
| Ti | 0,386 | 29 нм | 8,5 нм | 3,3 | 1,86 |
Исходя из наводящего рассуждения, серебро и золото (Аg и Au), как может быть видно, имеют максимальный коэффициент отражения Rmах и требуют относительно небольшого отношения глубины к ширине для уменьшения оптической плотности металлического слоя, в вышеизложенном примере - для создания прозрачности. Правда, алюминий (Al) также имеет высокий максимальный коэффициент отражения Rmах, но требует более высокого отношения глубины к ширине. Предпочтительно, может быть предусмотрено, что металлический слой сформирован из серебра или золота. Однако также может предусматриваться, что металлический слой сформирован из других металлов или из металлических сплавов.
Таблица 2 далее показывает результаты расчета, полученные из строгих расчетов дифракции для рельефных структур с разными отношениями глубины к ширине, выполненных в виде линейных, синусоидальных решеток с шагом решетки в 350 нм. Рельефные структуры покрыты серебром номинальной толщиной t0=40 нм. Свет, который падает на рельефные структуры, имеет длину волны λ=550 нм (зеленый) и является (поперечно-электрически) ТЕ-поляризованным или (поперечно-магнитно) ТМ-поляризованным.
| Таблица 2 | ||||||
| Отношение глубины к ширине | Шаг решетки в нм | Глубина в нм | Коэффициент отражения(0R) ТЕ | Коэффициент прозрачности (0Т) ТЕ | Коэффициент отражения (0R) TM | Коэффициент прозрачности (0Т) TM |
| 0 | 350 | 0 | 84,5% | 9,4% | 84,5% | 9,4% |
| 0,3 | 350 | 100 | 78,4% | 11,1% | 50,0% | 21,0% |
| 0,4 | 350 | 150 | 42,0% | 45,0% | 31,0% | 47,0% |
| 1,1 | 350 | 400 | 2,3% | 82,3% | 1,6% | 62,8% |
| 2,3 | 350 | 800 | 1,2% | 88,0% | 0,2% | 77,0% |
Как было обнаружено, в частности, коэффициент прозрачности или пропускание ввиду отношения глубины к ширине являются зависимыми от поляризации излучаемого света. Такая зависимость показана в таблице 2 для отношения глубины к ширине d/h=1,1. Может быть предусмотрено, что такой эффект используется для избирательного формирования дополнительных слоев.
Кроме того, было обнаружено, что коэффициент прозрачности или коэффициент отражения металлического слоя 3m является зависимым от длины волны. Такой эффект особенно сильно выражен для ТЕ-поляризованного света.
Кроме того, было обнаружено, что коэффициент прозрачности или пропускание уменьшается, если угол падения света отличается от нормального угла падения, то есть коэффициент прозрачности снижается, если свет падает не под прямым углом. Это означает, что металлический слой 3m может быть прозрачным или менее непроницаемым, чем в отражающих областях 6, только в ограниченном конусе падения света. Поэтому может быть предусмотрено, что металлический слой 3m становится непроницаемым, когда освещается наклонно, при этом такой эффект тоже может использоваться для избирательного формирования дополнительных слоев.
Кроме отношения глубины к ширине структуры на изменение оптической плотности также влияет пространственная частота структуры. Таким образом, дополнительно было обнаружено, что изменение характеристик пропускания нанесенного на структуру слоя может достигаться, если произведение пространственной частоты и глубины рельефа в первой области структуры является большим, чем произведение пространственной частоты и глубины рельефа во второй области структуры.
Однако выполнение областей отличающейся прозрачности или пропускания также может достигаться за счет других эффектов, например, за счет
- зависимости поляризации от пропускания вследствие по-разному ориентированных структур;
- форм-фактора структур, то есть структуры с прямоугольным, синусоидальным, зубчатым или другим профилем могут иметь разное пропускание при том же самом произведении пространственной частоты и глубины рельефа и
- направленного осаждения из паровой фазы первого слоя в сочетании со специальными структурами или комбинациями структур или компоновками структур.
Если первая структура является структурой с вероятностным (случайным) профилем, например, матовой структурой, длина корреляции, глубина микронеровностей и статистическое распределение профиля могут быть типичными параметрами, которые влияют на пропускание.
Таким образом, для изготовления областей с отличающейся прозрачностью или пропусканием также возможно использовать в первой области и во второй области рельефные структуры, которые отличаются по одному или более из вышеизложенных параметров.
Фиг.4 показывает многослойное тело 100 с, сформированное из показанного на фиг.3 многослойного тела 100b и фоточувствительного слоя 8. Это может быть органический слой, который наносится в жидком виде традиционными способами нанесения покрытия, такими как глубокая печать. Также может быть предусмотрено, что фоточувствительный слой наносится осаждением из паровой фазы или наносится ламинированием в виде сухой пленки.
Фоточувствительный слой 8 может быть, например, позитивным фоторезистом, таким как AZ 1512 или AZ P4620 от фирмы Clariant или S1822 от фирмы Shipley, которые наносятся на металлический слой 3m при поверхностной плотности от 0,1 до 50 г/м2. Толщина слоя зависит от требуемого разрешения и процесса. Так, процессы обратной литографии влекут за собой более толстые слои с толщиной слоя >1 мкм, соответствующей поверхностной плотности в примерно 1 г/м2. Предпочтительные удельные по площади массы находятся в диапазоне между 0,2 и 10 г/м2.
Нанесение может быть предусмотрено по всей площади поверхности. Однако также возможно предусмотреть нанесение на участки, например, в тех областях, которые расположены вне вышеупомянутых областей 4 и 6. При этом речь может идти об областях, которые должны располагаться только со сравнительно грубым совмещением с рисунком, например, о декоративных графических изображениях, таких как, например, нерегулярные узоры или узоры, сформированные из повторяющихся образов или текстов.
Фиг.5 далее показывает многослойное тело 100d, которое сформировано экспонированием многослойного тела 100c по фиг.4 через несущую пленку 1. Для экспонирования может быть предусмотрен УФ-свет 9. Так как теперь, как описано ранее, области 4, снабженные дифракционными структурами с большим, чем ноль, отношением глубины к ширине, обладают более низкой оптической плотностью, чем отражающие области 6, при экспонировании УФ-излучением в фоточувствительном слое 8 получают сильнее экспонированные области 10, которые отличаются от менее экспонированных областей 11 по своим химическим свойствам.
Показанный на фиг.5 пример реализации предусматривает однородное освещение, которое обладает одинаковой интенсивностью во всех областях многослойного тела 100d. Однако также возможно предусмотреть частичное освещение, например, с тем,
a) чтобы оставлять структуры с высоким отношением глубины к ширине в качестве элементов конструкции и не деметаллизировать их;
b) чтобы вводить дополнительную информацию, например, посредством полосчатой маски, которая перемещается с многослойным телом 100d во время экспонирования;
с) чтобы вводить отдельный элемент информации, такой как, например, порядковый номер. При этом может быть предусмотрено, что за счет кратковременного экспонирования посредством программируемого пространственного модулятора света или управляемого лазера вводится маркировка. Поэтому при таком способе деметаллизированные области формируются только там, где отношение глубины к ширине является надлежащим и на которых предусмотрена алфавитно-цифровая маркировка.
Длина волны и поляризация света, а также угол падения света являются параметрами освещения, которые дают возможность более точно акцентировать и избирательно обрабатывать структуры.
Химические свойства также могут использоваться для этой цели. Области 10 и 11 могут отличаться, например, по своей растворимости в растворителях. При таком способе фоточувствительный слой 8 может проявляться после экспонирования УФ-светом, как дополнительно показано на фиг.6. «Проявление» фоточувствительного слоя создает из полученного экспонированием в фоточувствительном слое скрытого изображения посредством удаления областей видимое в форме маски изображение выполненного с областями разной оптической плотности металлического слоя 3m.
Если обычно для создания видимой человеческому глазу прозрачности в областях 4 предусмотрено отношение глубины к ширине >0,3, неожиданно было обнаружено, что отношение глубины к ширине, которое достаточно для проявления фоточувствительного слоя, может быть существенно меньшим. Также нет необходимости в металлическом слое 3m, который должен быть тонким настолько, что области 4 кажутся прозрачными, когда просматриваются визуально.
Поэтому осажденная из паровой фазы несущая пленка также может быть непрозрачной, так как уменьшенная прозрачность может компенсироваться повышенной дозой освещения фоточувствительного слоя 8. Кроме того, необходимо принимать во внимание, что экспонирование фоточувствительного слоя типично предусмотрено в ближнем УФ диапазоне, так что ощущение визуального просмотра не является решающим для оценки оптической плотности.
На Фиг.5а и 5b показан модифицированный пример реализации. Фоточувствительный слой 8, показанный на фиг.5, в многослойном теле 100d' на фиг.5а не предусмотрен. Вместо него предусмотрен репликационный слой 3', который является фоточувствительной смывочной маской. Многослойное тело 100d' экспонируется снизу, тем самым в сильнее экспонированных областях 10 репликационный слой 3' изменяется таким образом, что он может смываться.
Фиг.5b далее показывает многослойное тело 100d'', которое функционально соответствует многослойному телу, показанному ниже на фиг.8. Правда, с помощью процесса смывки в областях 10 удаляется не только металлический слой 3m, но и репликационный слой 3'. За счет этого в этих областях создается прозрачность относительно многослойного тела, показанного на фиг.8, и требуется меньше этапов изготовления.
Фиг.6 показывает «проявленное» многослойное тело 100е, которое сформировано из многослойного тела 100d действием растворителя, нанесенного на поверхность экспонированного фоточувствительного слоя 8. Это создает области 10е, в которых фоточувствительный слой 8 удален. Областями 10е являются описанные со ссылкой на фиг.3 области 4 элементов структуры с отношением глубины к ширине больше ноля. Фоточувствительный слой 8 сохраняется в областях 11, так как под ними подразумеваются описанные со ссылкой на фиг.3 области 6, в которых элементы структуры имеют отношение глубины к ширине, равное нулю.
В показанном на фиг.6 примере реализации фоточувствительный слой 8 сформирован из позитивного фоторезиста. При использовании такого фоторезиста экспонированные области являются растворимыми в проявителе. В отличие от этого при использовании негативного фоторезиста неэкспонированные области растворимы в проявителе, как описано ниже в примере реализации, показанном на фиг.9-12.
Далее, как показано ссылкой на многослойное тело 100f по фиг.7, металлический слой 3m может удаляться в областях 10е, которые не защищены от агрессивного действия травителя проявленным фоточувствительным слоем, служащим в качестве маски травления. Травителем может быть, например, кислота или щелочь. Таким образом формируются деметаллизированные области 10d, также показанные на фиг.1.
Поэтому при таком способе металлический слой 3m может деметаллизироваться с точным совмещением без дополнительной технологической сложности. Для этой цели не должно предприниматься никаких усложненных и дорогостоящих предупредительных мер, таких как, например, при нанесении маски травления посредством экспонирования маски или печати. При таком традиционном способе обычными являются допуски >0,2 мм. В противоположность этому с помощью способа по изобретению возможны допуски от микрометрового диапазона до нанометрового диапазона, то есть допуски, которые ограничены только способом травления посредством экспонирования маски или печати. При таком традиционном способе обычными являются допуски >0,2 мм. В противоположность этому с помощью способа по изобретению возможны допуски от микрометрового диапазона до нанометрового диапазона, то есть допуски, которые ограничены только способом репликации, выбранным для структурирования репликационного слоя и создания оригинала.
Может быть предусмотрено, что металлический слой 3m выполнен в виде последовательности разных металлов и используются различия физических и/или химических свойств металлических слоев-частей. Например, может быть предусмотрено, что в качестве первого металлического слоя-части осаждается алюминий, который обладает высоким уровнем отражения и поэтому делает отражающие области хорошо видимыми при наблюдении многослойного тела со стороны носителя. В качестве второго металлического слоя-части может быть осажден хром, который обладает высокой химической устойчивостью к различным травителям. Операция травления металлического слоя 3m далее может быть реализована за две стадии. Может быть предусмотрено, что на первой стадии вытравливается хромовый слой, при этом проявленный фоточувствительный слой 8 предусмотрен в качестве маски травления, а затем, на второй стадии, вытравливается алюминиевый слой, при этом хромовый слой теперь действует в качестве маски травления. Такие многослойные системы допускают большую степень гибкости в выборе используемых в процессе изготовления материалов для фоторезиста, травителя для фоторезиста и металлического слоя 3m.
Многослойное тело 100g может быть превращено в многослойное тело 100, показанное на фиг.1, последующим нанесением клеевого слоя 12.
На Фиг.9 далее показан второй пример реализации многослойного тела 100е, в котором фоточувствительный слой 8 сформирован из негативного фоторезиста. Как можно видеть из фиг.9, многослойное тело 100е' содержит области 10е', в которых неэкспонированный фоточувствительный слой 8 удален при проявлении. Области 10е' представляют собой непроницаемые области металлического слоя 3m (см. позицию 6 на фиг.3). Экспонированный фоточувствительный слой 8 не удален в областях 11, которые представляют собой менее непрозрачные области металлического слоя 3m (см. позицию 4 на фиг.3), то есть области с меньшей оптической плотностью, чем области 10е'.
На Фиг.10 показано многослойное тело 100f', которое сформировано в результате удаления металлического слоя 3m посредством процесса травления с многослойного тела 100е' (фиг.9). Для этой цели проявленный фоточувствительный слой 8 предусмотрен в качестве маски травления, которая удалена в областях 10е' (фиг.9), так что травитель на этом месте разрушает металлический слой 3m. Таким образом образуются области 10d', которые больше не имеют металлического слоя 3m.
Как показано на фиг.11, из многослойного тела 100f' далее формируется многослойное тело 100f'' со вторым слоем 3p, который покрывает обнаженный репликационный слой 3 в областях 10d'. Слой 3p может быть диэлектриком, таким как TiO2 или ZnS, либо полимером. Такой слой, например, может осаждаться из паровой фазы на всей поверхности, при этом может быть предусмотрено, что этот слой формируется из множества размещенных друг над другом тонких слоев, которые могут отличаться, например, по своему коэффициенту преломления и которые, таким образом, могут создавать цветовые эффекты в освещающем их свете. Тонкий слой, обладающий цветовыми эффектами, может формироваться, например, из трех тонких слоев с профилем показателя высокий-низкий-высокий. Эти цветовые эффекты кажутся менее бросающимися в глаза по сравнению с металлическими отражающими слоями, что полезно, например, если узоры должны изготавливаться таким путем на паспортах или удостоверениях личности. Узоры могут проявляться наблюдателю, например, в виде прозрачных зеленых или красных.
Полимерные слои могут быть, например, в виде органических полупроводниковых слоев. Таким образом, при комбинации с дополнительными слоями может формироваться органический полупроводниковый компонент.
Фиг.12 далее показывает многослойное тело 100f''', сформированное из многослойного тела 100f'' (фиг.11) после удаления оставшегося фоточувствительного слоя. При этом речь может идти о процессе «обратной литографии». При таком способе второй слой 3p, нанесенный на предыдущем этапе, одновременно вновь удаляется на этом месте. Поэтому теперь на многослойном теле 100f''' образованы соседние области со слоями 3p и 3m, которые могут отличаться друг от друга по своему показателю оптического преломления и/или своей удельной электропроводности.
Может быть предусмотрено, что металлический слой 3m гальванически усиливается, и, при таком способе, области 11 выполняются, например, в качестве областей с особенно хорошей удельной электропроводностью.
Также может быть предусмотрено, что области 11 являются прозрачными, и для этой цели металлический слой 3m удаляется травлением. Возможно предусмотреть травитель, который не разрушает слой 3p, нанесенный в других областях. Однако может быть также предусмотрено, что травителю дают возможность действовать только до тех пор, пока не удален металлический слой.
Кроме того, может быть предусмотрено, что затем на многослойное тело 100f''' (фиг.12) наносится третий слой, который может формироваться из диэлектрика или полимера. Это может выполняться с помощью описанных выше технологических этапов, на которых еще раз наносится фоточувствительный слой, который после экспонирования и проявления покрывает многослойное тело 100f''' вне областей 11. Третий слой теперь может наноситься, как описано выше, а затем остатки фоточувствительного слоя удаляются и, таким образом, одновременно в этих областях удаляется третий слой. При таком способе, например, слои органических полупроводниковых компонентов могут структурироваться особенно утонченным образом с точным совмещением.
Фиг.13 далее показывает многослойное тело 100', которое сформировано из многослойного тела 100f''' (фиг.12) добавлением клеевого слоя 12, показанного на фиг.1. Многослойное тело 100' было изготовлено подобно многослойному телу 1, показанному на фиг.1, посредством использования такого же репликационного слоя 3. Поэтому с помощью способа по изобретению возможно изготавливать многослойные тела отличающихся конфигураций, исходя из одиночной топологии.
Способ по изобретению может развиваться далее без неблагоприятных результатов по качеству для того, чтобы структурировать дополнительные слои с точным совмещением. Для этой цели может быть предусмотрено, что дополнительные оптические эффекты, такие как полное отражение, поляризация и спектральная прозрачность ранее нанесенных слоев, используются для формирования областей отличающейся оптической плотности, для того чтобы изготавливать маски экспонирования с точным совмещением.
Также может быть предусмотрено, что за счет размещенных друг над другом слоев придаются разные локальные способности к поглощению, а маски экспонирования или травления изготавливаются посредством обеспечиваемой лазером термической абляции.
Фиг.14а-14d далее показывают в качестве примера реализации, каким образом расположенный в областях 11 металлический слой 3m может удаляться с точным совмещением с показанного на фиг.12 многослойного тела 100f''' и может замещаться с точным совмещением неметаллическим слоем 3p'. Слой 3p' может быть диэлектрическим слоем, который отличается по своему показателю оптического преломления от слоя 3p.
Фиг.14а показывает многослойное тело 100g, в котором металлический слой 3m в областях 4 выполнен таким, что он имеет иную оптическую плотность относительно слоя 3p в областях 6. Фоточувствительный слой 8 покрывает области 3p и 3m, расположенные на репликационном слое 3.
Фиг.14b далее показывает многослойное тело 100g', которое получено экспонированием и проявкой фоточувствительного слоя 8, как описано ранее со ссылкой на фиг.5 и 6. Области 11, покрытые проявленным фоточувствительным слоем, образуют маску травления, так что металлический слой 3m может удаляться травлением в областях 10е, в которых фоточувствительный слой после проявления удален.
Фиг.14с показывает, после дополнительного этапа способа, многослойное тело 100g'', на которое теперь по всей поверхности нанесен слой 3p', который, например, может быть выполнен из диэлектрика. Слой 3p' также может быть выполнен в виде системы тонких слоев, содержащей множество последовательно нанесенных слоев, в силу чего слой 3p' может создавать эффекты изменения цвета известным образом.
Фиг.14d далее показывает многослойное тело 100g''' после удаления остатков фоточувствительного слоя 8 и расположенных на нем областей слоя 3p', которое может быть превращено в завершенное многослойное тело, например, добавлением клеевого слоя, как описано ранее со ссылкой на фиг.13.
На репликационном слое 3 многослойное тело 100g''' имеет области, которые покрыты слоем 3p, и области, которые покрыты слоем 3p'.
Так как под слоями 3p и/или 3p' могут подразумеваться системы тонких слоев, они могут создавать эффекты изменения цвета, как уже описано выше. При этом, например, может быть предусмотрено, что слой 3p, который в примере реализации по фиг.14d покрывает области репликационного слоя 3 с большим, чем нуль, отношением глубины к ширине, выполнен в виде системы тонких слоев. Таким образом, в качестве защитных признаков могут быть выполнены филигранные узоры, такие как узоры гильоше, которые ненавязчиво выделяются из своего окружения и позволяют по-прежнему ясно видеть расположенные под ними изображения.
Способ, описанный со ссылкой на фиг.14a-14d, может использоваться для нанесения дополнительных слоев. Так как слои 3p и 3p' являются тонкими слоями по порядку величины в несколько мкм или нм, привнесенные в репликационный слой 3 структуры сохраняются, так что возможно, например, наносить дополнительный металлический слой, который в областях репликационного слоя 3 с большим, чем нуль, отношением глубины к ширине выполнен имеющим более низкую оптическую плотность, чем в областях с равным нулю отношением глубины к ширине. При этом дополнительный металлический слой может использоваться в качестве маскирующего слоя, который может частично удаляться с помощью вышеописанных этапов способа или который может быть предусмотрен в качестве временного промежуточного слоя для того, чтобы наносить один или более металлических слоев с точным совмещением.
Способ по изобретению включает в себя возможность для формирования масок предусматривать также области, которые обе имеют отношение глубины к ширине, большее, чем нуль, но которое отличается по величине, в силу чего оптическая плотность областей, покрытых с одинаковой поверхностной плотностью, является разной.
Фиг.15 далее показывает схематическое графическое представление трех характеристик травления проявителей, которые предназначены для изготовления маски травления из фоточувствительного слоя. Характеристики травления представляют собой скорость травления, то есть удаление материала в расчете на единицу времени, в зависимости от плотности энергии, с которой экспонировался фоточувствительный слой. Первая характеристика травления 1501 является линейной. Такая характеристика травления может быть предпочтительной, если проявление должно выполняться по времени.
Однако вообще может быть предпочтительной бинарная характеристика травления 150b, так как требуются лишь незначительные отличия в плотности энергии для того, чтобы создавать заметно отличную скорость травления и, таким образом, при незначительных отличиях в оптической плотности соседних областей, достигнуть полного удаления маскирующего слоя в областях с более высоким отношением глубины к ширине или, наоборот, с более высокой защищенностью.
Третья характеристика травления 150g с колоколообразной конфигурацией, которая может настраиваться посредством выбора фоторезиста и реализации процесса, может использоваться для того, чтобы избирательно удалять или получать структуры в зависимости от оптической плотности области. Такая характеристика травления может быть особенно предпочтительной, например, когда предусмотрены три области с отличающейся оптической плотностью.
Фиг.16а и 16b далее показывают первый пример использования с многослойным телом 160 по изобретению. Оно может быть расположено, например, на передней стороне удостоверения 162 (личности). Многослойное тело 160 снабжено частично удаленным с совмещением металлическим слоем, который покрывает дифракционные структуры и который выполнен в виде узоров гильоше 166g, 166g' и 166g'', звездообразных элементов 166s и алфавитно-цифровых символов 166а и 166а'. При этом фиг.16а и 16b показывают разные внешние виды многослойного тела 160, которые появляются при поворачивании удостоверения 162. Узоры гильоше 166g представляют собой тонкие линейчатые области, которые сохраняют свое положение при поворачивании удостоверения 162. Узоры гильоше 166g' и 166g'' представляют собой тонкие линейчатые области, которые становятся видимыми друг за другом при поворачивании удостоверения 162, так что создается иллюзия движения. Звездообразные элементы 166s и 166s' являются конфигурациями области с голографической структурой, так что в зависимости от наклона удостоверения 162 они имеют отличающиеся габариты и/или цвет. Алфавитно-цифровые символы 166а и 166а' могут представлять собой, например, область со структурой Kinegram®.
Фиг.17а-17d показывают второй пример использования многослойного тела по изобретению. Первое многослойное тело 200 в этом примере использования выполнено в виде маски экспонирования. Как показано на фиг.17а, первое многослойное тело 200 содержит несущую пленку 1 с репликационным слоем 30, который покрыт частично отформованным металлическим слоем 30m. Первое многослойное тело 200 предпочтительно может быть изготовлено с помощью описанных выше способов.
Как показано на фиг.17а, первое многослойное тело 200 расположено на втором многослойном теле 170а, которое сформировано из несущей пленки 31, металлического слоя 31m и фоточувствительного слоя 8. Наружная сторона металлического слоя 30m первого многослойного тела 200 обращена к наружной стороне несущей пленки 31 и упирается в нее. Металлический слой 30m удален в областях 40, в которых, как описано выше, репликационный слой имеет большее отношение глубины к ширине, чем в областях, в которых металлический слой 30m не удален.
В показанном на фиг.17а примере использования второе многослойное тело 170а экспонируют через выполненное в виде маски экспонирования первое многослойное тело 200. Экспонирование указано стрелками 9. Вследствие чрезвычайно малых толщин несущей пленки 31 и металлического слоя 31m изображение частичного металлического слоя 31m далее переносится на фоточувствительный слой 8, в силу чего, как показано на фиг.17b, создается многослойное тело 170b, в котором фоточувствительный слой 8 содержит сильнее экспонированные области 8b. Как было обнаружено, металлический слой 31m, расположенный на пути прохождения луча, при этом может быть непрозрачным. Правда, этот непрозрачный металлический слой 31m уменьшает создаваемую на фоточувствительном слое 8 силу освещения, но он не мешает созданию сильнее экспонированных областей 8b. Как уже было изложено, металлический слой 31m обладает небольшой толщиной слоя, так что погрешности формирования изображения, например из-за рассеяния, не должны наблюдаться.
Фиг.17с далее показывает многослойное тело 170с, которое сформировано проявкой фоточувствительного слоя 8 из многослойного тела 170b на фиг.17b. В этом примере использования фоточувствительный слой 8 является так называемым негативным фоторезистом, в котором неэкспонированные области при проявлении удаляются.
Фиг.17d, наконец, показывает многослойное тело 170, которое сформировано из многослойного тела 170с по фиг.17с травлением металлического слоя 31m и удалением остатков фоточувствительного слоя 8. Металлический слой 31m получается в тех областях, которые были покрыты проявленным фоточувствительным слоем 8. Он может образовывать на многослойном теле 170, например, электрический компонент, такой как антенна и/или катушка, либо одну или более проводящих дорожек.
Хотя в этом примере использования точность совмещения не может быть задана без настройки, однако преимущественно можно изготавливать филигранные узоры, которые на своих участках выровнены с точным совмещением друг с другом. Однако может быть также предусмотрено, что обходятся без выравнивания с точным совмещением, например, если многослойное тело 170 образует защитный признак, такой как покрывающий защищенный документ узор гильоше, который не должен быть выровнен с точным совмещением для того, чтобы выполнять защитную функцию.
Дополнительно может быть предусмотрено, что области 40 дифференцированы по своему отношению глубины к ширине и/или своей зависимости поляризации, и, таким образом, возможно формировать литографическую полутоновую (с оттенками серого) маску, которая может иметь очень небольшую толщину. Традиционные стеклянные маски не могут быть выполнены тоньше, чем 5 мкм, что может ограничивать их применимость
1. Способ изготовления многослойного тела (100, 100'), представляющего собой защитный элемент, имеющий частично отформованный первый слой (3m),
отличающийся тем, что
в первой области репликационного слоя (3) многослойного тела формуют дифракционную первую рельефную структуру (4), тем, что первый слой (3m) наносят на репликационный слой (3) в первой области и во второй области, в которой первая рельефная структура в репликационном слое (3) не отформована, с постоянной поверхностной плотностью по отношению к заданной репликационным слоем (3) плоскости, тем, что на первый слой (3m) наносят фоточувствительный слой (8) или в качестве репликационного слоя наносят фоточувствительную смывочную маску, тем, что фоточувствительный слой или смывочную маску (8) экспонируют через первый слой (3m), так что фоточувствительный слой или смывочная маска (8) вследствие первой рельефной структуры экспонируется по-разному в первой и во второй областях, и тем, что первый слой (3m) удаляют с использованием экспонированного фоточувствительного слоя или смывочной маски (8) в качестве маскирующего слоя в первой области, но не во второй области, либо во второй области, но не в первой области.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый слой (3m) наносят на репликационный слой (3) по всей площади поверхности, в частности, осаждением из паровой фазы.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый слой (3m) наносят на репликационный слой (3) с толщиной, при которой первый слой (3m) обладает оптической плотностью более 1,5.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый слой (3m) наносят на репликационный слой (3) по всей площади поверхности с толщиной, при которой первый слой (3m) обладает оптической плотностью между 2 и 7.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый слой (3m) образован металлическим слоем или слоем из металлического сплава.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что во второй области в репликационном слое формуют вторую рельефную структуру, и тем, что в качестве первой рельефной структуры в репликационном слое формуют дифракционную рельефную структуру, которая повышает пропускание, в частности, прозрачность, первого слоя (3m) в первой области относительно пропускания, в частности, прозрачности, первого слоя (3m) во второй области.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что первая рельефная структура имеет большую глубину рельефа, чем вторая рельефная структура.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что произведение пространственной частоты и глубины рельефа первой рельефной структуры является большим, чем произведение пространственной частоты и глубины рельефа второй рельефной структуры.
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что вторая рельефная структура выполнена в виде оптически активной, отражающей или пропускающей светодифрагирующей, и/или светопреломляющей, и/или светорассеивающей микро- или наноструктуры, например, в виде решетчатой структуры, такой как линейная решетка или пересекающаяся решетка, в виде изотропной или анизотропной матовой структуры, в виде бинарных или непрерывных линз Френеля, в виде микропризмы, в виде блестящей решетки, в виде комбинированной структуры или в виде макроструктуры.
10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в первой области в качестве первой рельефной структуры формуют дифракционную рельефную структуру с высоким отношением глубины к ширине отдельных элементов структуры, в частности с отношением глубины к ширине >0,3.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что во второй области в репликационном слое формуют вторую рельефную структуру, причем эту вторую рельефную структуру выполняют в виде рельефной структуры с более низким отношением глубины к ширине.
12. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что во второй области граница раздела между репликационным слоем и первым слоем является, по существу, плоской.
13. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве фоточувствительного слоя (8) или в качестве фоточувствительной смывочной маски наносят фоточувствительный материал с бинарной характеристикой, и тем, что фоточувствительный слой или фоточувствительную смывочную маску экспонируют через первый слой при такой силе экспонирования и такой длительности экспонирования, что фоточувствительный слой (8) или фоточувствительную смывочную маску активируют в первой области и не активируют во второй области.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что фоточувствительный слой или смывочную маску (8) экспонируют через первый слой (3m) посредством УФ-излучения.
15. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что активированные экспонированием области фоточувствительной смывочной маски и расположенные там области первого слоя (3m) удаляют в процессе смывки.
16. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что экспонированный через первый слой (3m) фоточувствительный слой (8) проявляют, и проявленный фоточувствительный слой (8) образует маску травления для первого слоя (3m).
17. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что фоточувствительный слой активируют экспонированием в первой области, и активированный фоточувствительный слой образует травитель для первого слоя (3m).
18. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что фоточувствительный слой (8) выполняют из фоторезиста.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что фоторезист выполняют из позитивного фоторезиста.
20. Способ по п.18, отличающийся тем, что фоторезист выполняют из негативного фоторезиста.
21. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что фоточувствительный слой (8) выполняют из фотополимера.
22. Способ по п.16, отличающийся тем, что остатки маски травления удаляют.
23. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в те области, в которых первый слой (3m) удален, вводят второй слой (3p).
24. Способ по п.23, отличающийся тем, что все еще остающиеся области первого слоя (3m) удаляют и заменяют третьим слоем (3p').
25. Многослойное тело, представляющее собой защитный элемент, изготовленный способом по любому из пп.1-24 и имеющий репликационный слой (3) и по меньшей мере один частично отформованный первый слой (3m), расположенный на репликационном слое,
отличающееся тем, что
в первой области репликационного слоя (3) отформована дифракционная первая рельефная структура, во второй области репликационного слоя (3) первая рельефная структура в репликационном слое (3) не отформована, и первый слой (3m) частично удален определяемым расположением первой рельефной структуры образом, так что первый слой (3m) удален с точным совмещением с первой рельефной структурой в первой области, но не во второй области, либо во второй области, но не в первой области, при этом первый слой (3m) в первой области существует в виде линий и/или точек с шириной и/или диаметром в диапазоне между 200 нм и 5 мкм.
26. Многослойное тело по п.25, отличающееся тем, что вторая область отформована узорчато, и первая область и вторая область расположены непосредственно прилегающими друг к другу, предпочтительно вторая область охвачена первой областью, либо первая область охвачена второй областью.
27. Многослойное тело по п.25, отличающееся тем, что вторая область состоит из двух или более участков, охваченных первой областью, во второй области в репликационном слое отформована оптически активная вторая рельефная структура, и первый слой является отражающим слоем, который удален в первой области и поэтому расположен с точным совмещением со второй рельефной структурой.
28. Многослойное тело по п.25, отличающееся тем, что первая область состоит из двух или более участков, охваченных второй областью, или наоборот, и первый слой является отражающим слоем, который удален во второй области и поэтому расположен с точным совмещением с первой рельефной структурой.
29. Многослойное тело по п.25 или 26, отличающееся тем, что участки второй области или участки первой области имеют ширину меньше чем 2 мм, предпочтительно меньше чем 1 мм.
30. Многослойное тело по п.25 или 26, отличающееся тем, что в тех областях репликационного слоя (3), в которых не присутствует первый слой (3m), расположен второй слой (3p).
31. Многослойное тело по п.25 или 26, отличающееся тем, что первый слой (3m) выполнен из диэлектрика, например из TiO2 или ZnS.
32. Многослойное тело по п.30, отличающееся тем, что второй слой (3p) выполнен из диэлектрика, например из TiO2 или ZnS.
33. Многослойное тело по п.32, отличающееся тем, что первый слой (3m) и второй слой (3p) обладают разными показателями преломления.
34. Многослойное тело по п.30, отличающееся тем, что первый слой (3m) и/или второй слой (3p) выполнен(ы) из полимера.
35. Многослойное тело по п.30, отличающееся тем, что первый слой (3m) и/или второй слой (3m) выполнен(ы) в виде окрашенного слоя.
36. Многослойное тело по п.30, отличающееся тем, что первый слой (3m) и/или второй слой (3p) выполнен(ы) из множества слоев-частей.
37. Многослойное тело по п.36, отличающееся тем, что слои-части образуют систему тонкопленочных слоев.
38. Многослойное тело по п.36, отличающееся тем, что слои-части выполнены из различных материалов.
39. Многослойное тело по п.30, отличающееся тем, что первый слой (3m) и/или второй слой (3p) образует(ют) оптический узор.
40. Многослойное тело по п.30, отличающееся тем, что первый слой (3m) и/или второй слой (3p) образует(ют) растровое изображение.
41. Многослойное тело по п.30, отличающееся тем, что первый слой (3m) и/или второй слой (3p) образуют один или более оптических защитных признаков.
42. Способ изготовления многослойного тела (200), представляющего собой защитный элемент, имеющий частично отформованный второй слой (31m),
отличающийся тем, что
в первой области репликационного слоя (30) формуют дифракционную первую рельефную структуру (40), наносят первый слой (30 m) на репликационный слой (30) в первой области и во второй области, в которой первая рельефная структура в репликационном слое (30) не отформована, с постоянной поверхностной плотностью по отношению к заданной репликационным слоем (30) плоскости, тем, что на второй слой (31m) наносят фоточувствительный слой (8) или второй слой (31m) наносят на фоточувствительную смывочную маску (8), фоточувствительный слой или фоточувствительную смывочную маску (8) экспонируют через первый слой (30m), так что фоточувствительный слой или смывочная маска (8) вследствие первой рельефной структуры экспонируются по-разному в первой и во второй областях, и тем, что второй слой (31m) удаляют с использованием экспонированного фоточувствительного слоя или смывочной маски (8) в качестве маскирующего слоя в первой области, но не во второй области, либо во второй области, но не в первой области.
43. Способ по п.42, отличающийся тем, что репликационный слой наносят на несущий слой маски экспонирования.
