Способ изготовления экспонированной подложки
Способ изготовления резистной матрицы, которая имеет по меньшей мере два участка с различными изображениями на них и при изготовлении которой используют по меньшей мере два слоя фоторезистов, согласованных с типом создаваемых изображений, причем в слое первого и/или второго фоторезиста экспонированием формируют или записывают дифракционные структуры. Технический результат: упрощение способа экспонирования резистов излучениями различных типов, обеспечение возможности согласования толщины слоя резиста на различных участках с параметрами экспонирования при возникновении в этом необходимости. 11 н. и 26 з.п. ф-лы, 48 ил.
Изобретение относится к способу изготовления экспонированной подложки, которая имеет по меньшей мере два участка с разнотипными или различными изображениями на них.
Для защиты от подделки таких документов, как банкноты, удостоверения личности или иные аналогичные документы, часто используют обладающие оптически переменными свойствами элементы, состоящие из дифракционных решеток. Подобные элементы ниже обозначаются как "решетчатые изображения" (изображения, образованного рисунком из вызывающих дифракцию света по типу дифракционной решетки структур). Речь при этом может идти о решетчатых изображениях, для рассматривания которых используется первый и более высокий порядки дифракции и в качестве примера которых можно назвать голограммы или решетчатые изображения, составленные из отдельных решетчатых поверхностей. В другом варианте возможно также использование решетчатых изображений, для рассматривания которых используется нулевой порядок дифракции и которые описаны, например, в US 4892385 и US 4484797.
Решетчатые изображения с первым порядком дифракции и решетчатые изображения с нулевым порядком дифракции различаются между собой в основном тем, что у первых из них постоянная решетки должна превышать длину световой волны, а у вторых постоянную решетки предпочтительно выбирать меньше длины волны и прежде всего при намерении наблюдать только нулевой порядок дифракции. Если у решетчатых изображений с первым порядком дифракции изменчивость (игра) цветов в решающей мере определяется постоянной решетки, а структура штрихов решетки играет лишь второстепенную роль, то у решетчатых изображений с нулевым порядком дифракции ситуация прямо противоположна.
Используемые в качестве защитных элементов дифракционные структуры преимущественно выполняют в виде тисненых голограмм. Для этого сначала на подложку наносят слой фоторезиста, который затем экспонируют лазерным излучением или электронными лучами. Фоторезистом называют чувствительные к излучению пленкообразующие материалы, например, фотолаки, растворимость которых изменяется в результате экспонирования или облучения. Фоторезисты подразделяют на позитивные и негативные. Первые становятся легко растворимыми в результате происходящей при облучении фотохимической деструкции или превращения функциональных групп, тогда как последние в результате сшивания или фотополимеризации становятся трудно растворимыми или полностью нерастворимыми.
После проявления слоя фоторезиста образуется рельефная структура из выступов и углублений, с которой можно получать копию (делать "слепок") методами гальванотехники. У решетчатых изображений с первым порядком дифракции образующая их рельефная структура предпочтительно должна иметь синусоидальный профиль, а у решетчатых изображений с нулевым порядком дифракции - прямоугольный или трапециевидный профиль. Полученную копию рельефной структуры можно в последующем размножать и использовать копии для изготовления штампов для тиснения.
Известны также решетчатые изображения, для создания которых требуется комбинировать между собой несколько стадий экспонирования. В настоящее время известны в основном два метода создания таких изображений.
В соответствии с первым методом отдельные участки слоя фоторезиста закрывают масками и для выполнения в нем дифракционной структуры сначала, например, лазерным излучением с первой длиной волны экспонируют не закрытые маской отдельные участки слоя фоторезиста. На последующих стадиях масками закрывают уже экспонированные участки слоя фоторезиста и для выполнения других дифракционных структур, например, лазерным излучением с другой длиной волны экспонируют участки, с которых ранее были удалены маски.
Недостаток этого метода состоит в невозможности его использования в том случае, когда для создания решетчатого изображения требуется использовать слой фоторезиста переменной толщины, например, при компоновке решетчатых изображений с нулевым порядком дифракции.
В соответствии с другим известным методом этой проблемы удается избежать за счет изготовления нескольких штампов для тиснения в виде гальванических копий с экспонированных независимо друг от друга слоев фоторезистов. Каждый из таких штампов для тиснения содержит только один отдельный фрагмент полного изображения. Для получения полного изображения штампы для тиснения располагают рядом друг с другом и вдавливают в термопластичный материал. Однако к недостатку этого метода следует отнести наличие между примыкающими друг к другу штампами для тиснения стыков, которые при вдавливании штампов для тиснения в термопластичный материал отпечатываются в нем и тем самым заметны в конечном изображении.
Исходя из рассмотренного выше уровня техники, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить способ, который обеспечивал бы простую возможность экспонирования резистов излучениями различных типов, а также обеспечивал бы возможность согласования толщины слоя резиста на различных участках с параметрами экспонирования при возникновении в этом необходимости.
Указанная задача решается с помощью предлагаемого в изобретении способа с отличительными признаками, приведенными в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с предлагаемым в изобретении способом изготовления резистной матрицы, которая имеет по меньшей мере два участка с различными или разнотипными изображениями на них, используют по меньшей мере два слоя фоторезистов, согласованных с типом создаваемых изображений. Преимущество такого предлагаемого в изобретении решения заключается в возможности создания каждого из изображений в оптимальных условиях и тем самым в оптимальном проявлении каждым из них своего оптического эффекта.
Под термином "фоторезист" в контексте настоящего описания подразумевается чувствительный к излучению материал, химические свойства которого, прежде всего растворимость, изменяются в результате воздействия на него оптического или корпускулярного излучения.
Термином "позитивный резист" обозначают фоторезистные материалы, которые в результате фотохимической деструкции или превращения функциональных групп становятся легко растворимыми. Иными словами, экспонированные участки такого резиста при дальнейшей его обработке растворяются и удаляются с подложки, а неэкспонированные участки остаются на ней.
Термином "негативный резист" обозначают фоторезистные материалы, которые в результате сшивания или фотополимеризации становятся трудно растворимыми или полностью утрачивают растворимость. Иными словами, неэкспонированные участки такого резиста при дальнейшей его обработке растворяются и удаляются с подложки, а экспонированные участки остаются на ней.
Термин "решетчатое изображение" не ограничен только изображениями, образованными штриховыми решетками, а охватывает дифракционные структуры любого типа. Этот термин должен трактоваться в более узком значении только при его использовании для обозначения того или иного изображения с целью противопоставления истинной голограмме.
Под термином "подложка" подразумевается любая основа, на которую можно нанести слои фоторезистов для их последующего экспонирования. В качестве такой подложки часто используют стеклянные пластины, которые при определенных условиях окрашены в черный цвет или снабжены покрытием. Очевидно, что подложкой могут служить и уже изготовленные методами гальванотехники никелевые матрицы (гальваноматрицы или - копии), уже снабженные любым решетчатым изображением. На такую никелевую матрицу наносят еще один слой фоторезиста, который в соответствии с его типом подвергают экспонированию и обработке, получая второе решетчатое изображение. Помимо этого в качестве подложки могут использоваться полимерная пленка или фольга, уже снабженные решетчатым изображением, предпочтительно в виде тиснения.
Термином "резистная матрица" обозначается изготовленная предлагаемым в изобретении способом подложка с по меньшей мере одним экспонированным и проявленным слоем фоторезиста. С такой резистной матрицы на последующих технологических стадиях можно методами гальванотехники изготавливать копии и использовать их для изготовления штампов для тиснения.
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения для изготовления резистной матрицы, имеющей по меньшей мере два участка с разнотипными или различными изображениями на них, например, участок с истинной голограммой и участок с решетчатым изображением, используют по меньшей мере два слоя фоторезистов, оптимально согласованных с типом используемого для экспонирования каждого из них излучения. Для создания голографического изображения фоторезист обычно экспонируют лазерным излучением, а для создания решетчатого изображения часто используют электронный луч. В соответствии с этим предлагаемое в изобретении решение позволяет комбинировать между собой подобные различные методы создания разнотипных или различных изображений на одной подложке.
Другим критерием, на основе которого можно выбирать слои фоторезистов для покрытия участков с создаваемыми на них разнотипными или различными изображениями, может служить профиль, который требуется придать создаваемой рельефной структуре. Профильные элементы рельефных структур, образующих решетчатые изображения с нулевым порядком дифракции, должны иметь боковые поверхности максимально возможной крутизны, тогда как профильные элементы рельефных структур, образующих решетчатые изображения с первым порядком дифракции, предпочтительно должны иметь пологие боковые поверхности. Профильным элементам рельефных структур стремятся придать прежде всего синусоидальную в сечении форму. Поэтому предлагаемый в изобретении способ позволяет также комбинировать на одной подложке решетчатые изображения с нулевым порядком дифракции с любыми решетчатыми изображениями с первым порядком дифракции.
Вместе с тем предлагаемый в изобретении способ позволяет также выполнять на разных участках различные решетчатые изображения с нулевым порядком дифракции. У решетчатых изображений подобного типа изменчивость (игра) цветов обеспечивается исключительно в результате деструктивной интерференции отраженного поверхностью фоторезиста излучения. Поэтому важным параметром является глубина профиля рельефной структуры, зависящая только от толщины слоя фоторезиста. Толщина слоя фоторезиста может быть отрегулирована с высокой точностью и предпочтительно составляет примерно от 50 до 200 нм. В соответствии с этим на подложку можно также нанести по меньшей мере два слоя из одного и того же фоторезистного материала, но различной толщины.
При осуществлении предлагаемого в изобретении способа слои фоторезистов могут присутствовать на основе уже перед первой стадией экспонирования. Слои фоторезистов предпочтительно при этом наносить один поверх другого, при необходимости с прослойкой из защитных слоев между ними.
В такой многослойной структуре верхний слой фоторезиста оптимально согласован с особенностями первого изображения, например, с используемым для его создания излучением первого типа, а следующий слой фоторезиста оптимально согласован с особенностями второго изображения, например, согласован с ним по своей толщине, согласован с используемым для его создания излучением другого типа и т.д. Между этими слоями фоторезистов при необходимости находятся "стоп-слои" (задерживающие слои), которые обеспечивают экспонирование каждого из слоев фоторезистов только строго определенным излучением.
В одном из предпочтительных вариантов слой предназначенного для создания голографического изображения и тем самым пригодного для оптического экспонирования позитивного резиста наносят поверх слоя пригодного для экспонирования электронным лучом позитивного резиста, не чувствительного к воздействию оптического излучения.
Такую слоистую структуру с рассмотренной выше последовательностью расположения в ней отдельных слоев сначала подвергают экспонированию на требуемых участках оптическим излучением, например, для создания голограммы. Подобному экспонированию подвергается при этом только верхний слой и не подвергается расположенный под ним, не чувствительный к оптическому излучению слой. Другие участки слоистой структуры подвергают экспонированию оптическим излучением, а также дополнительно воздействуют на них электронным лучом для создания требуемого решетчатого изображения в соответствии с методом, описанным, например, в DE 10226115 или DE 10226112. Экспонирование этих участков оптическим излучением приводит к удалению на них верхнего слоя фоторезиста, тогда как электронный луч проникает сквозь верхний слой и создает в нижнем слое решетчатое изображение. После проявления экспонированных фоторезистов получают расположенные рядом друг с другом участки с изображениями обоих типов.
В другом варианте отдельные слои фоторезистов лишь на соответствующем этапе технологического процесса наносят на подложку и экспонируют для получения соответствующего решетчатого изображения.
Так, в частности, сначала на подложку можно нанести, подвергнуть экспонированию и проявить первый слой фоторезиста. Этот первый слой фоторезиста по своим свойствам согласован с типом используемого для его экспонирования излучения, соответственно оптимально согласован по своей толщине с определенным методом создания изображений. На последующей стадии на подложку и оставшиеся на ней участки первого слоя фоторезиста наносят второй слой фоторезиста, который затем также экспонируют и проявляют. Поскольку фоторезистный материал второго слоя может выбираться независимо от фоторезистного материала первого слоя, для нанесения второго слоя можно использовать фоторезистный материал, который оптимально согласован с используемым для его экспонирования излучением второго типа, соответственно слой которого оптимально согласован по своей толщине с определенным методом создания изображений. Тем самым предлагаемый в изобретении способ позволяет создавать различные, расположенные рядом друг с другом и при определенных условиях "бесшовно" примыкающие один к другому изображения, которые благодаря применению нескольких, специально подобранных фоторезистных материалов имеют оптимальное качество, соответственно оптимальную толщину образующих их слоев фоторезистов.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом на первой стадии на подложку наносят слой негативного резиста, после чего его экспонируют на соответствующих участках, на которых требуется создать изображение. Затем подложку проявляют и удаляют с нее неэкспонированные участки слоя негативного резиста. Далее на следующей стадии на подложку наносят второй слой негативного резиста и экспонируют те его участки, на которых требуется создать второе изображение.
Первый слой негативного резиста на тех его участках, которые уже были подвергнуты экспонированию на первой стадии, на второй стадии не подвергают повторному экспонированию. При проявлении второго слоя фоторезиста в конечном итоге обнажаются покрытые им участки первого слоя фоторезиста. В результате получают подложку с двумя примыкающими друг к другу слоями фоторезистов со структурой в виде выступов и углублений, в дальнейшем называемой "рельефной структурой". При этом сформированные в первом и втором слоях фоторезистов рельефные структуры располагаются на одном уровне и помимо этого в зависимости от исполнения экспонированного рисунка бесшовно переходят одна в другую.
В другом предпочтительном варианте на первой стадии на подложку вместо негативного резиста наносят слой позитивного резиста и по соответствующей схеме приемлемым излучением воздействуют на те его участки, на которых требуется создать изображение. Для полного удаления еще неэкспонированных участков первого слоя позитивного резиста их на следующей стадии необходимо подвергнуть интенсивному экспонированию, предварительно закрыв маской его экспонированные участки. При проявлении позитивного резиста обнажаются экспонированные в нем на первой стадии рисунки, а с подложки слой позитивного резиста полностью удаляется на его подвергнутых последующему экспонированию на второй стадии участках. Таким путем на подложке рядом с первым слоем позитивного резиста появляется место для нанесения других слоев фоторезистов. Первый слой позитивного резиста и последующие слои фоторезистов будут располагаться при этом на одном уровне.
Очевидно, что в рассмотренных выше вариантах могут быть предусмотрены и другие стадии, на которых на подложку наносят другие слои фоторезистов и соответствующим образом экспонируют их. Помимо этого возможны любые комбинации слоев из позитивных и негативных фоторезистов.
Перед нанесением каждого очередного слоя фоторезиста можно наносить тонкий барьерный слой, который при растворении очередного слоя фоторезиста предотвращает повреждение расположенного под ним слоя фоторезиста. Барьерный слой предпочтительно выполнять из неорганического материала, не чувствительного к агрессивным воздействиям в процессе проявления. С другой стороны, в некоторых случаях может возникнуть необходимость в удалении такого барьерного слоя после выполнения им своей функции, если его присутствие будет создавать помехи на последующих стадиях. Удаление барьерного слоя должно быть возможно без повреждения слоя резиста. Этому условию удовлетворяют, например, металлические слои. Металлические слои не подвержены воздействию проявителей, но их можно удалять кислотами, щелочами или травильными растворами, которые в свою очередь не оказывают никакого воздействия на резист.
Барьерный слой может выполнять и другие функции. При использовании электронного луча для экспонирования одного из слоев фоторезистов барьерный слой можно выполнить в виде проводящего слоя для отвода электронов после отдачи ими своей энергии. В этом случае в качестве барьерного слоя предпочтительно использовать хромовый слой. При экспонировании же оптическим излучением в некоторых случаях может потребоваться наличие под слоем фоторезиста обладающего эффективным светопоглощением слоя. Необходимость в таком слое может возникнуть, например, при недостаточной светопоглощающей способности самой подложки, соответственно слоев, расположенных под слоем экспонируемого оптическим излучением фоторезиста.
Предлагаемый в изобретении способ наиболее предпочтительно использовать для создания дифракционных структур, используемых в качестве защитных признаков на ценных документах или для защиты различного рода продукции от подделки. Обусловлено это тем, что предлагаемый в изобретении способ позволяет создавать дифракционную структуру с по меньшей мере двумя разнотипными или различными изображениями, полученными различными методами экспонирования. Так, в частности, часть дифракционной структуры можно выполнить в виде истинной голограммы, а другие отдельные участки дифракционной структуры можно выполнить лишь в виде решетчатого изображения, созданного, например, методом электронно-лучевой литографии.
Для создания или записи истинной голограммы наиболее пригоден, например, фоторезист, обладающий высокой чувствительностью к излучению He-Cd-лазера с длиной волны 442 нм. При записи подобной голограммы обычными методами голографирования получают рельефный профиль, образующие который рельефные элементы имеют пологие боковые поверхности и на основе которого можно достаточно просто изготовить штамп для тиснения.
При использовании же того же самого позитивного резиста для создания дифракционных структур методом электронно-лучевой литографии получают рельефные структуры, образующие которые рельефные элементы имеют прямоугольный профиль и которые не пригодны для тиснения, поскольку подвергаемый тиснению лак будет застревать в углублениях имеющей подобный рельефный профиль рабочей поверхности штампа для тиснения. В отличие от этого использование пластичного, обладающего низкой чувствительностью негативного резиста позволяет при соответствующей настройке фокуса электронного луча формировать в нем рельефные структуры, профиль образующих которые рельефных элементов варьируется от трапециевидного до синусоидального и которые можно исключительно эффективно использовать в процессе тиснения.
Однако и чисто решетчатые изображения можно создавать различными методами. В зависимости от создаваемого оформительского рисунка может оказаться целесообразным использовать для получения различных изображений различные технологии, соответственно излучения различных типов с целью обеспечить оптимальное качество изображения и сочность создаваемого им оптически переменного эффекта. Предпочтительным (в случае решетчатых изображений с первым порядком дифракции) или необходимым (в случае решетчатых изображений с нулевым порядком дифракции) может оказаться и выполнение слоев фоторезистов с различной толщиной на участках с разными изображениями. В этом случае также можно использовать предлагаемый в изобретении способ, стадии которого описаны выше. При этом отдельные слои фоторезистов необходимо лишь наносить на подложку требуемой толщины.
В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения возможно также использование только одного слоя фоторезиста, который по меньшей мере на одном его отдельном участке экспонируют оптическим излучением, например, лазерным излучением, а по меньшей мере на одном другом его участке экспонируют корпускулярным излучением, например, электронным лучом. Преимущество этого варианта состоит в возможности создания на подложке решетчатых изображений различными методами записи и использования такой подложки в виде цельного изделия для последующего изготовления на ее основе штампа для тиснения. Тем самым отпадает необходимость в изготовлении различных штампов для тиснения и, как следствие, удается избежать рассмотренных выше проблем.
Участки с создаваемыми предлагаемым в изобретении способом изображениями могут также частично или полностью взаимно перекрываться или накладываться друг на друга. При этом предпочтительно использовать один слой фоторезиста, в котором по меньшей мере на отдельном его участке путем экспонирования, соответственно записи сначала формируют одну из дифракционных структур, а затем на том же участке формируют вторую дифракционную структуру или несколько дифракционных структур.
В описанном выше варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа предпочтительно использовать подложку или основу из нейтрального материала, например, стеклянную пластину, на которую наносят отдельные слои фоторезистов и на которой их затем экспонируют и проявляют. С изготовленной таким путем подложки, так называемой "резистной матрицы", в последующем гальваническими методами делают "слепок" (первый оригинал), который затем размножают известными методами и используют копии для изготовления штампа для тиснения, например, цилиндра для тиснения.
В другом варианте вместо основы или подложки из нейтрального материала можно также использовать уже снабженную решетчатым изображением полимерную пленку или фольгу, соответственно гальваноматрицу. Решетчатое изображение предпочтительно представлено при этом в виде рельефной структуры. Для изготовления подобного промежуточного продукта на основу из нейтрального материала, например, на стеклянную пластину, наносят первый слой фоторезиста, в котором путем экспонирования лазером или электронным лучом формируют соответствующее решетчатое изображение или его части. Затем с такой резистной матрицы гальванотехническим методом делают "слепок" (первый оригинал). После этого на полученную таким путем гальваноматрицу либо на полимерную пленку или фольгу с тисненым решетчатым изображением, выдавленным на ней штампом, изготовленным на основе этой гальваноматрицы, наносят следующий слой фоторезиста. Далее в этом слое фоторезиста путем экспонирования оптическим излучением, соответственно путем записи электронным лучом также формируют решетчатое изображение или части некоторого полного решетчатого изображения. В зависимости от типа используемого на этой стадии фоторезиста после его проявления может потребоваться принятие дополнительных мер, обеспечивающих обнажение первого решетчатого изображения на требуемых участках.
При использовании, например, позитивного резиста его слой остается на всей поверхности основы и имеет рельефную структуру только на экспонированном участке. Поэтому его неэкспонированные участки необходимо вновь удалить с основы. Для этого экспонированные участки можно, например, закрыть масками или подвергнуть металлизации для их удаления так называемым вымывным методом. В соответствии с таким вымывным методом все неэкспонированные участки слоя фоторезиста запечатывают предпочтительно водорастворимой печатной краской, после чего основу подвергают металлизации по всей площади ее поверхности. При растворении печатной краски вместе с ней удаляется (вымывается) и находящееся на ней металлическое покрытие, которое сохраняется лишь на экспонированных участках. Металлическое покрытие защищает экспонированные участки также при последующем растворении слоя фоторезиста, который удаляют, например, ацетоном, только на неэкспонированных участках. В завершение на заключительной стадии можно удалить и металлическое покрытие. Изготовленная таким путем подложка также представляет собой резистную матрицу, которую подвергают описанной выше обработке.
В соответствии еще с одним вариантом на уже снабженную рельефной структурой основу, т.е. тисненую пленку или фольгу, соответственно гальваноматрицу, наносят слой пригодного для тиснения лака, например, УФ-отверждаемого лака, или слой термопластичного материала, в котором вторым штампом для тиснения выдавливают требуемое решетчатое изображение. Изготовленная таким путем подложка также представляет собой резистную матрицу, которую подвергают описанной выше обработке с получением штампа для тиснения. Этот процесс, как очевидно, можно повторять сколь угодно часто. Существенное преимущество последнего из описанных выше вариантов наряду с возможностью оптимального согласования слоев фоторезистов с типом решетчатого изображения, соответственно методом записи состоит в возможности дополнения уже существующего решетчатого изображения и/или его индивидуализации путем его снабжения дополнительной информацией.
Оба последних из рассмотренных выше вариантов целесообразно использовать, например, при необходимости изготовления для банкнот одной серии защитного элемента с оптически переменными свойствами, который имеет на заднем плане идентичное для банкнот всех номиналов решетчатое изображение, например, изображение государственного герба, а на переднем плане имеет индивидуальный для банкнот конкретного номинала символ, например, изображение самого номинала.
С использованием изготовленных предлагаемым в изобретении способом штампов для тиснения можно изготавливать защитные элементы, которые могут использоваться для защиты ценных документов от подделки, например, банкнот, чеков, удостоверений личности или иных аналогичных ценных документов. Защитные элементы с тиснеными дифракционными структурами часто используют также для защиты от подделки различного рода продукции.
Описанные выше варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа впервые предоставляют возможность произвольно комбинировать между собой на одной резистной матрице решетчатые изображения с нулевым и первым порядками дифракции, соответственно решетчатые изображения, создаваемые путем экспонирования оптическим излучением и записи корпускулярным излучением.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1a-1г - последовательность выполнения стадий предлагаемого в изобретении способа при использовании слоев негативных резистов,
на фиг.2а-2е - последовательность выполнения стадий предлагаемого в изобретении способа при использовании слоев позитивных резистов,
на фиг.3а-3г - другой вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа, предусматривающий использование двух, имеющих различную толщину слоев негативных резистов,
на фиг.4 - вид в плане предлагаемой в изобретении резистной матрицы,
на фиг.5 - оригинал для голографического экспонирования,
на фиг.6 - пример маски,
на фиг.7 - голографическое экспонирование с использованием оригинала, показанного на фиг.5, и маски, показанной на фиг.6,
на фиг.8а-8е - последовательность выполнения стадий предлагаемого в изобретении способа, при осуществлении которого сначала на первой стадии позитивный резист подвергают экспонированию для создания голограммы, а затем негативный резист подвергают экспонированию электронным лучом,
на фиг.9а-9д - другой вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа, предусматривающий использование расположенных один поверх другого слоев фоторезистов,
на фиг.10 - следующий вариант осуществления изобретения,
на фиг.11а-11в - еще один вариант осуществления изобретения, в котором используется слой позитивного резиста,
на фиг.12 - негативный резист после экспонирования проиллюстрированным на фиг.11а, 11б способом,
на фиг.13-15 - различные слоистые структуры, которые могут использоваться при осуществлении проиллюстрированного на фиг.11 способа, и
на фиг.16-18 - другие варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа.
На фиг.1a-1г показана последовательность выполнения стадий предлагаемого в изобретении способа, при осуществлении которого на подложку 2 сначала наносят слой 1 фоторезиста. Подложка 2 может представлять собой, например, стеклянную пластину, которая при необходимости создания голограммы путем экспонирования оптическим излучением во избежание отражений предпочтительно окрашена в черный цвет. Слой 1 фоторезиста наносят на подложку 2, например, подавая на нее каплю фоторезистного материала и затем равномерно распределяя его по поверхности подложки 2 с помощью центробежного устройства, например, центрифуги. После этого слой 1 фоторезиста отверждают путем нагревания.
Толщина получаемого на подложке слоя 1 фоторезиста зависит от объема или размеров его капли, подаваемой на подложку, скорости и длительности центрифугирования, температуры, давления пара фоторезиста и иных параметров. Толщина слоя 1 фоторезиста при необходимости выполнения в нем оптических дифракционных структур должна составлять от 100 до 1000 нм.
Ниже предлагаемый в изобретении способ поясняется на примере получения дифракционных структур путем голографирования. Для этого в показанном на фиг.1 примере в качестве слоя 1 фоторезиста используют слой негативного резиста.
Этот слой 1 негативного резиста после отверждения экспонируют единообразными когерентными волновыми полями 3, которые интерферируют в слое 1 негативного резиста, формируя в нем показанную на фиг.1а прерывистой линией интерференционную картину 4. При этом негативный резистный материал и используемое излучение оптимально согласованы между собой. Экспонирование волновыми полями 3 выполняют при этом таким образом, чтобы интерференционная картина 4 возникала только на участке, на котором требуется получить первое изображение 5, а участок, на котором должно располагаться второе изображение 6, оставался неэкспонированным. Соблюсти это условие можно, например, за счет использования масок. Контуры каждого из участков, на которых должны располагаться изображения 5 и 6, выбирают в соответствии с воспроизводимым ими сюжетом.
При проявлении неэкспонированные участки слоя 1 негативного резиста растворяются. После этого слой 1 негативного резиста в соответствии с интерференционной картиной 4 имеет выступы 7 и углубления 8, которые в показанном на чертеже примере имеют равномерный синусоидальный профиль.
Рельефная структура в зависимости от сюжета воспроизводимого ею изображения может также иметь рисунок любой сложности. Сказанное относится главным образом к истинным голограммам. В процессе проявления слой 1 негативного резиста на участке, на котором должно располагаться изображение 6, полностью растворяется, и поэтому подложка 2 на этом участке вновь не имеет покрытия.
Затем согласно фиг.1в на всю поверхность подложки 2 наносят второй слой 9 негативного резиста, покрывающий также первый слой 1 негативного резиста. Такой второй слой 9 негативного резиста оптимально согласован при этом с используемым для его экспонирования излучением. Как показано на фиг.1в, второй слой 9 негативного резиста на участке, на котором должно располагаться изображение 6, также экспонируют когерентными волновыми полями 10, длины волн которых, однако, отличаются, например, от длин волн излучения, использовавшегося для экспонирования первого слоя 1 негативного резиста. В результате и в этом случае на участке, на котором должно располагаться изображение 6, формируется интерференционная картина 11, показанная прерывистой линией.
После этого подложку 2 вновь проявляют. Результат проявления показан на фиг.1г. Поскольку в рассматриваемом примере используют негативный резист, экспонированные участки его слоя 9 остаются при проявлении на подложке. На неэкспонированных же волновыми полями 10 участках слой 9 фоторезиста удаляется. При этом вновь обнажаются прежде всего покрытые вторым слоем 9 фоторезиста участки первого слоя 1 фоторезиста. В показанном на чертеже примере участки, на которых располагаются разнотипные изображения 5, 6, непосредственно примыкают друг к другу. Очевидно, однако, что они могут располагаться и с отступом друг от друга. При необходимости выполнения на подложке 2 наряду с показанными на фиг.1а-1г изображениями 5 и 6 других отдельных изображений фоторезист на каждом из соответствующих участков подложки 2 не экспонируют и удаляют с нее. В последующем повторяют проиллюстрированные на фиг.1в и 1г стадии.
При осуществлении предлагаемого в изобретении способа можно использовать не только слои негативных резистов, но и слои позитивных резистов. Соответствующие стадии предлагаемого в изобретении способа, осуществляемые с использованием слоев позитивных резистов, представлены на фиг.2а-2е.
На первой стадии, проиллюстрированной на фиг.2а, подложку 2 покрывают слоем 12 позитивного резиста. Затем слой 12 позитивного резиста на участке, на котором должно располагаться изображение 5, подвергают воздействию когерентных волновых полей 13. Эти волновые поля 13 интерферируют в слое 12 позитивного резиста, формируя показанную на фиг.2а прерывистой линией интерференционную картину 14. Материал слоя 12 позитивного резиста и в этом случае согласован с типом излучения волновых полей 13.
После этого экспонированные участки слоя 12 позитивного резиста закрывают маской в виде прозрачной пленки со светонепроницаемыми маскирующими участками 15 (фиг.2б). Затем еще неэкспонированные участки слоя 12 позитивного резиста, предназначенные для создания на последующих стадиях других изображений 6, подвергают согласно фиг.2б интенсивному экспонированию воздействующим на всю поверхность маски излучением 16.
После проявления подложки 2 и удаления экспонированных участков получают показанную на фиг.2в рельефную структуру в слое 12 позитивного резиста. Тем самым слой 12 позитивного резиста приобретает соответствующий интерференционной картине 14 рельефный профиль с выступами 17 и углублениями 18, которые и в показанном на этом чертеже примере лишь для наглядности изображены в виде рельефной структуры синусоидального профиля. Для снабжения дифракционной структурой участка, на котором должно располагаться изображение 6, на подложку 2 затем наносят второй слой 19 позитивного резиста. После этого второй слой 19 позитивного резиста подвергают воздействию волновых полей 20, формирующих в слое 19 позитивного резиста на участке, на котором должно располагаться изображение 6, показанную на фиг.2г прерывистой линией интерференционную картину 21. Материал слоя 19 позитивного резиста также согласован с типом излучения волновых полей 20.
На следующей, проиллюстрированной на фиг.2д стадии экспонированные волновыми полями 20 участки слоя 19 позитивного резиста вновь закрывают маской и участок, на котором должно располагаться изображение 5, а также возможные другие не показанные на чертеже участки, на которых должны располагаться соответствующие изображения, подвергают интенсивному экспонированию воздействующим на всю поверхность маски излучением 23.
Затем подложку 2 проявляют и удаляют экспонированные участки, в результате чего на подложке 2 остаются показанные на фиг.2е рельефные структуры.
Описанным выше со ссылкой фиг.1а-1г и фиг.2а-2е способом в каждом случае получают расположенные рядом друг с другом на одном уровне, т.е. непосредственно на подложке, слои 1, 9, 12, 19 фоторезистов, материал каждого из которых подобран с учетом используемого для их экспонирования излучения, благодаря чему удается получить оптимальные результаты.
Следует отметить, что слои позитивных и негативных резистов можно также комбинировать между собой. Так, например, после выполнения проиллюстрированных на фиг.1а и 1б стадий затем можно выполнять проиллюстрированные на фиг.2г-2е стадии.
В некоторых вариантах осуществления изобретения перед нанесением каждого очередного слоя фоторезиста может оказаться целесообразным наносить тонкий барьерный или вспомогательный слой, например, из металла, оксида или иного аналогичного материала, предотвращающий при растворении очередного слоя фоторезиста повреждение расположенного под ним слоя фоторезиста. Предпочтительно при этом использовать барьерный слой из неорганического материала, не чувствительного к агрессивным воздействиям в процессе проявления.
Вспомогательный слой может выполнять и другие функции. При использовании электронного луча для экспонирования одного из слоев фоторезистов вспомогательный слой предпочтительно формировать в виде проводящего слоя для отвода электронов после отдачи ими своей энергии. В этом случае в качестве барьерного слоя предпочтительно использовать хромовый слой. При интерференционном же экспонировании этот барьерный слой может быть выполнен в виде обладающего высокой поглощающей способностью тонкого слоя.
Настоящее изобретение не ограничено теми вариантами осуществления предлагаемого в нем способа, в которых экспонирование оптическим излучением комбинируют с экспонированием корпускулярным излучением. Для экспонирования можно использовать и, например, излучение одного типа, но с различными длинами волн.
Равным образом между собой можно комбинировать и решетчатые изображения любых типов, например, решетчатые изображения с первым и нулевым порядками дифракции.
На фиг.3а-3г показаны варианты осуществления изобретения, в которых на подложке создают два различных изображения, различающихся между собой глубиной соответствующих профилей. Сказанное относится, например, к решетчатым изображениям с нулевым порядком дифракции, которые проявляют различные оптические эффекты. Для этого на первой стадии, проиллюстрированной на фиг.3а, на стеклянную пластину 60 наносят первый слой 61 негативного резиста. Поскольку высота профиля зависит исключительно от толщины слоя резиста, она должна точно соответствовать требуемому значению. В показанном на чертеже примере толщина d1 слоя резиста может составлять 200 нм. При использовании для экспонирования в качестве излучения 62 электронного луча на стеклянную пластину 60 перед нанесением на нее слоя негативного резиста можно ионным распылением нанести хромовый слой. Толщина такого хромового слоя составляет около 20 нм. Затем слой 61 негативного резиста экспонируют излучением 62 таким образом, чтобы получить экспонированные участки 63 трапециевидного профиля.
После этого проявляют слой 61 негативного резиста, удаляя растворением его неэкспонированные участки, после чего на стеклянной пластине 60 остаются лишь показанные на фиг.3б экспонированные участки 63. Далее на стеклянную пластину 60 наносят второй слой 64 негативного резиста. Толщина d2 второго слоя 64 негативного резиста составляет 150 нм. Этот слой затем экспонируют таким же излучением 62, предпочтительно электронным лучом. При этом экспонированию подвергают участки 65, смежные с участками 63. После этого второй слой 64 негативного резиста также проявляют, удаляя растворением его неэкспонированные участки, после чего на поверхности стеклянной пластины 60 остаются только экспонированные участки 63 и 65. Участки 63, 65 различаются между собой высотой d1, d2 их профилей, чем обусловлены различия в создаваемых ими оптических эффектах, характерные прежде всего для дифракционных решеток с нулевым порядком дифракции.
Очевидно, что при осуществлении рассмотренного выше со ссылкой на предшествующие чертежи способа можно также использовать слои позитивных резистов либо в сочетании между собой использовать слои позитивных и негативных резистов. Равным образом на одном из участков изображения можно также располагать любое решетчатое изображение с первым порядком дифракции.
На фиг.4 схематично показана предлагаемая в изобретении резистная матрица 110, предназначенная для изготовления тисненой голограммы и имеющая экспонированный оптическим излучением участок с первым изображением 100 и экспонированный корпускулярным излучением участок со вторым изображением 101. В показанном на этом чертеже примере на экспонированном оптическим излучением участке располагается изображение 100 в виде истинной голограммы, образующей фон в виде поля из букв. Изображение же 101 на полученном путем экспонирования корпускулярным излучением участке имеет вид буквы "А", изображение которой при его наклоне, т.е. при изменении угла зрения, производит впечатление пульсирующего и которая выполнена методом электронно-лучевой литографии. Очевидно, что оба изображения могут воспроизводить и любую иную графическую и/или текстовую информацию. Помимо этого разнотипные или различные изображения могут занимать друг относительно друга и любое иное положение.
Полученное голографически, т.е. путем наложения когерентного оптического излучения, изображение 100 в виде поля из букв прерывается на занятом изображением 101 участке, соответственно имеет в этом месте разрыв 101. В пределах этого разрыва 101 расположена полученная путем экспонирования корпускулярным излучением, прежде всего электронным лучом, буква "А", составленная из различных полосовидных решетчатых структур, которые схематично показаны на чертеже штриховкой с наклоном в разные стороны.
В последующем описании рассмотрены различные варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа, которым можно изготавливать подобную, предлагаемую в изобретении резистную матрицу 110.
В первом варианте для получения голографического фона используют показанный на фиг.5 оригинал 102. Этот оригинал 102 записывают в слое фоторезиста путем его экспонирования оптическим излучением, используя при этом маску 103 в виде буквы "А". Такая маска 103 схематично показана на фиг.6. Маска 103 предотвращает экспонирование слоя фоторезиста на участке выполняемого в последующем голографического изображения 101 и допускает экспонирование лишь участка, на котором должно располагаться образующее фон для буквы "А" изображение 100 в виде поля из букв. Результат экспонирования показан на фиг.7. Затем на свободном, неэкспонированном участке, на котором должно располагаться изображение 101, электронным лучом записывают показанную на фиг.4 решетчатую структуру. Очевидно, что рассмотренные выше стадии экспонирования можно выполнять и в обратной последовательности. Для изготовления этой резистной матрицы 110 можно использовать один или несколько слоев фоторезистов, о чем более подробно сказано ниже.
Первый вариант, в котором используют два слоя фоторезистов, более подробно рассмотрен со ссылкой на фиг.8а-8е. В этом варианте служащую подложкой 2 окрашенную в черный цвет стеклянную пластину покрывают слоем 24 позитивного резистного материала марки A-RP 3040 толщиной примерно 0,5 мкм. Этот слой 24 позитивного резиста на образующем фон участке 25 экспонируют обычным методом Н1/Н2 записи радужных голограмм с использованием обычной аппаратуры для голографирования, оснащенной, например, He-Cd-лазером, оставляя неэкспонированными образующие передний план 26, т.е. записываемое электронным лучом решетчатое изображение, участки слоя резиста. На фиг.8а сама эта аппаратура не показана, а лишь условно показано испускаемое ею лазерное излучение 27. Помимо этого следует отметить, что для упрощения на фиг.8а-8е показан лишь небольшой фрагмент подложки.
Далее согласно фиг.8б на подложку 2 накладывают маску, например, показанную на фиг.6 маску. Под маской при этом подразумевается прозрачная пленка 29 со светонепроницаемыми маскирующими участками 15, которые закрывают предназначенные для создания фона 25 части изображения и не закрывают его предназначенные для создания переднего плана 26 части. Затем подложку 2 подвергают экспонированию однородным УФ-излучением 30.
После проявления подложки 2 проявителем марки AR 300-35 получают схематично показанный на фиг.8в рельефный профиль 24. В последующем на подложку напыляют показанный на фиг.8г хромовый слой 31 толщиной 30 нм. После этого согласно фиг.8д на хромовый слой 31 наносят слой 32 негативного резистного материала марки Х AR-N 7720/25 толщиной 300 нм. Затем согласно фиг.8е методом электронно-лучевой литографии на предназначенном для этого участке 26 записывают образующее передний план решетчатое изображение 101. При этом электронный луч 33 перемещают вдоль предусмотренных штрихов формируемой решетки. Электронный луч 33 так сказать "вписывает" штрихи решетки в слой 32 негативного резиста. Готовую экспонированную подложку 2 проявляют проявителем марки AR 300-48. После проявления слой 32 негативного резиста приобретает показанный на фиг.8е рельефный профиль.
На фиг.9 показан пример, в котором не выполняют поочередно стадии по нанесению слоев резистов на подложку и их проявления, а уже в начале процесса сразу наносят на подложку все слои резистов, которые затем можно последовательно экспонировать без дополнительных стадий их нанесения.
На стеклянную пластину 40, предпочтительно на шлифованную пластину из кварцевого стела, наносят хромовый слой 41. Поверх него наносят практически не чувствительный к оптическому излучению окрашенный в темный цвет слой 42 позитивного резиста, который пригоден для его экспонирования электронным лучом 42 и который имеет необходимую для электронно-лучевого экспонирования толщину, составляющую, например, 200 нм.
На этот слой затем наносят слой 43 позитивного резиста толщиной 400 нм, обладающего высокой чувствительностью к оптическому излучению, например, к излучению He-Cd-лазера с длиной волны 442 нм. После этого пластина готова к экспонированию (фиг.9а).
Необходимые затем стадии экспонирования можно выполнять в любой последовательности. В показанном на чертежах примере сначала осуществляют экспонирование оптическим излучением. Соответствующий участок 431 для создания на нем голографического изображения подвергают при этом экспонированию излучением 44 He-Cd-лазера. На экспонированном таким путем участке 431 присутствует скрытое голографическое изображение, которое обозначено на фиг.9б прерывистой синусоидой.
Расположенный ниже участок 421 фоторезиста из-за своей нечувствительности к оптическому излучению остается неповрежденным и благодаря своей темной окраске служит светопоглощающим слоем, предотвращающим нежелательные отражения света. Экспонированный таким путем оптическим излучением участок 431 затем закрывают маской 45 и сначала излучением 46 голубой области спектра предварительно экспонируют всю поверхность предназначенного для электронно-лучевого экспонирования участка 432 с целью сделать растворимым на этом участке верхний слой фоторезиста. Излучение 46 голубой области спектра по причине нечувствительности нижерасположенного слоя 42 фоторезиста к оптическому излучению не оказывает никакого воздействия на участок 422 этого слоя фоторезиста (фиг.9в). Затем этот участок экспонируют электронным лучом 47 (фиг.9г).
Электронный луч проникает сквозь верхний слой 43 фоторезиста и записывает в расположенном под ним, чувствительном к воздействию электронного луча слое 42 фоторезиста требуемое решетчатое изображение. Повреждения верхнего слоя фоторезиста проникающим сквозь него электронным лучом не имеют никакого значения, поскольку слой находящегося на этом участке фоторезиста в конечном итоге удаляют. На этом процесс экспонирования слоев резистов завершается.
При последующем проявлении полученных в результате описанного выше экспонирования скрытых изображений образуется рельефный профиль с выступами и углублениями (фиг.9д). При этом на участке 431 присутствует голографическое изображение, а участок 421 остается неповрежденным, поскольку он не был подвергнут экспонированию. Участок же 432 полностью отсутствует, поскольку он был экспонирован по всей его поверхности, а на участке 422 имеется записанное электронным лучом решетчатое изображение.
На фиг.10 показана другая слоистая структура, которую подвергают обработке, аналогичной описанной выше со ссылкой на фиг.9. Единственное отличие состоит в том, что используют окрашенную в черный цвет стеклянную подложку 50, на которую вместо хромового слоя 41 нанесен слой 51 проводящего полимера. Такая структура при экспонировании оптическим излучением обеспечивает еще более эффективное подавление отражений, чем структура, показанная на фиг.9.
Показанный на фиг.4 и подробно рассмотренный выше рисунок в виде дифракционной структуры, состоящий из голографического изображения 100, полученного экспонированием оптическим излучением, и изображения 101 в виде решетчатой структуры, полученной путем экспонирования электронным лучом, можно также получить путем экспонирования только одного слоя фоторезиста. Этот вариант показан на фиг.11а-11в. В этом случае на подложку 2 перед экспонированием наносят металлический слой 70, поверх которого наносят темный поглощающий слой 73, а также слой 71 фоторезиста. Для голографической записи образующего фоновый рисунок изображения 100 слой 71 фоторезиста частично закрывают маской 72. Схематично изображенная на фиг.11а маска 72 имеет, например, показанную на фиг.6 форму. Затем не закрытый маской 72 участок слоя 71 фоторезиста экспонируют, как показано на фиг.11а, двумя накладывающимися друг на друга когерентными световыми пучками 75, 76. При этом объектный пучок 76 несет информацию об изображении показанного на фиг.5 оригинала 102 в виде поля из букв. В результате наложения опорного пучка 75 на объектный пучок 76 в слое 71 фоторезиста образуется голографическая дифракционная структура 77 в виде изображения 100, представляющего собой поле из букв, имеющее показанный на фиг.7 разрыв в месте расположения создаваемого в последующем изображения 101. Этот разрыв в месте расположения создаваемого в последующем изображения 101 закрыт маской 72 и поэтому к этому моменту в ходе осуществления предлагаемого в изобретении способа еще не подвергнут экспонированию. Затем удаляют маску 72 и на этом, еще не подвергнутом экспонированию участке слоя фоторезиста электронным лучом 78 записывают решетчатую структуру 79. Эта стадия проиллюстрирована на фиг.11б. На этой стадии металлический слой 70 обеспечивает отвод электронов электронного луча 78. Темный же поглощающий слой 73 предотвращает в процессе записи голограммы нежелательное при любых условиях отражение от него света. При использовании на проиллюстрированных на фиг.11а и 11б стадиях позитивного резиста в качестве слоя 71 фоторезиста, он после его проявления приобретает показанную на фиг.11в рельефную структуру.
При использовании же на проиллюстрированных на фиг.11а и 11б стадиях негативного резиста, он после его проявления приобретает показанную на фиг.12 рельефную структуру.
На фиг.13-15 показаны различные слоистые структуры, которые можно располагать на подложке 2 и использовать при осуществлении проиллюстрированного на фиг.11 способа. Так, например, при использовании в качестве подложки 2 окрашенного в темный цвет стекла можно отказаться от нанесения на него темного поглощающего слоя 73. Помимо этого вместо металлического покрытия 30 можно использовать проводящий полимер 80 (фиг.13). Равным образом металлический слой 70 можно одновременно использовать и в качестве отводящего электроны слоя, и в качестве маски. Этот вариант показан на фиг.14. В качестве подложки 2 и в этом случае можно использовать окрашенное в темный цвет стекло. В соответствии еще с одним вариантом (фиг.15) маска 72 также может иметь многослойную структуру и состоять из стеклянной пластины или полимерной пленки 81, на которую на отдельной стадии наносят маскирующий металлический слой 82. При этом структурировать или профилировать металлический слой 82 можно известными вымывными или травильными методами. Подобную маску 72 накладывают на слой 71 фоторезиста. При этом во избежание отражения света от поверхности слоя фоторезиста может оказаться целесообразным размещать между маской 72 и слоем 71 фоторезиста слой глицерина. Вместо глицерина можно использовать и иное приемлемое вещество с показателем преломления, примерно равным показателю преломления слоя 71 фоторезиста и стеклянной пластины 81.
Другой вариант изготовления показанной на фиг.4 резистной матрицы 110 представлен на фиг.16а-16г. В этом варианте не используют маски, и поэтому полученные дифракционные структуры, образующие изображения 100, 101, накладываются друг на друга. Иными словами, дифракционная структура, образующая расположенное на переднем плане изображение 101, располагается над изображением 100 в виде поля из букв и на этом участке такого изображения заменяет собой образующее фон поле из букв.
Сначала на проиллюстрированной на фиг.16а первой стадии покрытую слоем 1 фоторезиста подложку 2 экспонируют когерентным излучением 195 таким образом, что в слое 1 фоторезиста образуется скрытое решетчатое изображение 196. После этого проявляют слой 1 фоторезиста. После проявления получают показанный на фиг.19б промежуточный продукт. Решетчатое изображение 196 на этом промежуточном продукте представляет собой изображение 100 в виде поля из букв. Далее на этот промежуточный продукт наносят слой 197 фоторезиста, который, как показано на фиг.16в, благодаря своей консистенции и большой толщине образуемого им слоя закрывает и выравнивает ранее полученную дифракционную структуру. Затем в слое 197 фоторезиста электронным лучом 198 записывают скрытое изображение 199, осуществляя экспонирование таким образом, чтобы электронный луч 198 не достигал нижней границы этого слоя фоторезиста. Результат проявления показан на фиг.16г. Образующая изображение 101 дифракционная структура располагается при этом поверх образующей изображение 100 в виде поля из букв дифракционной структуры и заменяет ее на этом участке. Таким способом единообразную дифракционную структуру можно простым путем снабдить дополнительной, предпочтительно индивидуализирующей, информацией.
На фиг.17а-17в показан еще один вариант, в котором один слой фоторезиста экспонируют излучениями двух различных типов, и поэтому в данном случае полученные в результате экспонирования изображения накладываются одно на другое. Сначала согласно фиг.17а покрытую слоем 1 фоторезиста подложку 2 экспонируют излучением 3 (например, лазерным излучением) таким образом, чтобы получить в слое фоторезиста скрытое решетчатое изображение 196. После этого согласно фиг.17б слой фоторезиста подвергают повторному экспонированию, но излучением 190 другого типа, например, электронным лучом, получая другое решетчатое изображение 191, наложенное на первое решетчатое изображение 196. Полученный после проявления слоя 1 фоторезиста результат показан на фиг.17в. Тем самым окончательная решетчатая структура 194 состоит из наложенных одно на другое решетчатых изображений 196 и 191.
В показанном на фиг.17 варианте необходимо использовать слой 1 фоторезиста, одинаково хорошо пригодный для экспонирования излучением обоих типов, однако этому требованию удовлетворяют не все типы излучений. Вариант, допускающий использование излучений всех типов, показан на фиг.18а-18г. Согласно фиг.18а покрытую слоем 1 фоторезиста подложку 2 и в этом случае сначала также экспонируют излучением 3, например, лазерным излучением, таким образом, чтобы получить в слое 1 фоторезиста скрытое решетчатое изображение 196. После этого проявляют слой 1 фоторезиста. В результате такого проявления получают показанный на фиг.18б промежуточный продукт. Далее на этот промежуточный продукт наносят еще один фоторезист, толщина слоя 192 которого и чувствительность которого оптимально согласованы с типом используемого для его экспонирования излучения 190, например, электронного луча. В результате экспонирования излучением 190 в слое 192 фоторезиста получают показанное на фиг.18в скрытое изображение 193. Результат проявления фоторезиста показан на фиг.18г. Окончательная решетчатая структура 194 и в данном случае состоит из наложенных одно на другое решетчатых изображений 196 и 193.
При осуществлении предлагаемого в изобретении способа, как очевидно, можно использовать и любые иные слоистые структуры. Так, в частности, при определенных условиях может оказаться целесообразным располагать предотвращающий отражение поглощающий слой с нижней (обратной) стороны подложки 2, на которой тем самым слой фоторезиста и поглощающий слой будут располагаться по различные ее стороны.
Помимо этого во всех рассмотренных выше вариантах можно использовать подложки, уже снабженные дифракционной структурой, например, гальваноматрицы, тисненые полимерные пленки или тисненую фольгу. Однако в некоторых случаях вполне достаточно снабдить такие особые подложки дополнительным слоем фоторезиста и подвергнуть его экспонированию описанным выше способом.
Все представленные выше варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа можно произвольно комбинировать между собой. Рассмотренные выше на примере показанной на фиг.4 резистной матрицы варианты можно использовать также для получения, соответственно комбинирования между собой различных иных решетчатых изображений.
Рельефные структуры, соответственно экспонированные подложки можно использовать в качестве резистных матриц для их дальнейшей обработки обычными методами, аналогичными тем, которые используются в оптической голографии. В соответствии с этим на резистные матрицы в последующем напылением или химическим осаждением наносят тонкий слой серебра и затем в гальванической ванне изготавливают никелевую вторичную форму. Эту никелевую вторичную форму можно размножить и использовать полученные копии в качестве штампов для тиснения, предназначенных для изготовления тисненого слоя. Этот тисненый слой в сочетании с обладающим металлическим блеском отражающим слоем или без него в завершение переносят на окончательную основу, например, банкноту, кредитную карту или упаковочный материал.
1. Способ изготовления резистной матрицы, которая имеет по меньшей мере два участка с различными изображениями на них и при изготовлении которой используют по меньшей мере два слоя фоторезистов, согласованных с типом создаваемых изображений, причем в слое первого и/или второго фоторезиста экспонированием формируют или записывают дифракционные структуры.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фоторезисты наносят на участки, на которых создают изображения слоями различающейся между собой толщины.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что слои фоторезистов выполняют из одинакового материала.
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что слои фоторезистов согласованы с типом создаваемого рельефного профиля.
5. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что слои фоторезистов согласованы с различными типами излучений.
6. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что слои фоторезистов располагают один над другим или рядом друг с другом.
7. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что участки с различными изображениями по меньшей мере частично взаимно перекрываются.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что взаимно перекрывающиеся участки, на которых создают изображения, экспонируют в одном слое фоторезиста.
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что взаимно перекрывающиеся участки, на которых создают изображения, экспонируют в расположенных один над другим слоях фоторезистов.
10. Способ по п.1, заключающийся в том, что подложку покрывают первым фоторезистом, на первый фоторезист на участке, на котором создают первое изображение, воздействуют излучением первого типа, проявляют первый фоторезист, на подложку наносят второй фоторезист, на второй фоторезист на участке, на котором создают второе изображение, воздействуют излучением второго типа и проявляют второй фоторезист.
11. Способ по п.1, заключающийся в том, что подложку покрывают первым фоторезистом слоем первой толщины, на первый фоторезист на участке, на котором создают первое изображение, воздействуют излучением, проявляют первый фоторезист, на подложку наносят второй фоторезист слоем второй толщины, на второй фоторезист на участке, на котором создают второе изображение, воздействуют излучением и проявляют второй фоторезист.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что для нанесения слоя (1, 12, 24) первого фоторезиста и слоя (9, 19, 32) второго фоторезиста используют либо позитивный, либо негативный резист.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что для нанесения слоя первого фоторезиста используют негативный резист (1, 19, 32), а для нанесения слоя второго фоторезиста используют позитивный резист (12, 19, 24) или наоборот.
14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что при использовании позитивного резиста (12, 19, 24) сначала экспонируют относящийся к нему участок, на котором создают соответствующее изображение, а затем с использованием маски (15, 22) излучением (16, 23, 30) воздействуют на окружающую этот участок зону.
15. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что между слоем (1, 12, 24) первого фоторезиста и слоем (9, 19, 24) второго фоторезиста наносят барьерный слой (31).
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что в качестве барьерного слоя (31) используют металлический или оксидный слой.
17. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что в качестве излучения (3, 10, 13, 20, 33) первого и второго типов используют корпускулярное либо электромагнитное излучение.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что в качестве излучения (3, 10, 13, 20, 33) первого или второго типа используют электронный луч либо лазерное излучение.
19. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что на по меньшей мере одном из участков, на которых создают изображения, экспонированием получают истинную голограмму.
20. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что на по меньшей мере одном из участков, на которых создают изображения, записывают или экспонируют решетчатое изображение.
21. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что на по меньшей мере одном из участков, на которых создают изображения, записывают или экспонируют решетчатое изображение с нулевым порядком дифракции.
22. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что создают более двух участков с изображениями.
23. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере один из слоев фоторезистов наносят на стеклянную пластину, тисненую полимерную пленку, тисненую фольгу или на гальваноматрицу и экспонируют на ней.
24. Способ изготовления резистной матрицы, которая имеет по меньшей мере два участка с различными изображениями на них, заключающийся в том, что на подложку наносят слой фоторезиста, который затем на участке одного из создаваемых изображений экспонируют оптическим излучением, а на участке другого из создаваемых изображений экспонируют корпускулярным излучением, причем путем экспонирования в слое фоторезиста формируют дифракционные структуры.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что участки с различными изображениями по меньшей мере частично взаимно перекрываются.
26. Способ изготовления резистной матрицы, которая имеет по меньшей мере два участка с различными изображениями на них, заключающийся в том, что на подложку, снабженную дифракционной структурой в виде рельефной структуры, наносят слой фоторезиста, который затем экспонируют на участке одного из создаваемых изображений, после чего удаляют неэкспонированные участки слоя фоторезиста, обнажая находящуюся под ними рельефную структуру, образующую участок со вторым изображением.
27. Способ по п.26, отличающийся тем, что в качестве подложки используют гальваноматрицу, тисненую полимерную пленку или тисненую фольгу.
28. Резистная матрица, изготовленная способом по одному из пп.1-27.
29. Резистная матрица по меньшей мере с одним слоем фоторезиста, имеющим участок с первым изображением, экспонированный оптическим излучением, и участок со вторым изображением, экспонированный корпускулярным излучением, причем в слое фоторезиста экспонированием сформированы дифракционные структуры.
30. Резистная матрица по меньшей мере с двумя слоями фоторезистов, каждый из которых экспонирован по меньшей мере на одном участке с изображением, при этом участки с изображениями, полученными в обоих слоях фоторезистов, экспонированы излучениями различных типов и по меньшей мере в одном из слоев фоторезиста экспонированием сформированы дифракционные структуры.
31. Резистная матрица по меньшей мере с одним слоем фоторезиста, имеющим участок с первым изображением в виде полученного экспонированием решетчатого изображения с нулевым порядком дифракции и участок со вторым изображением в виде полученного экспонированием решетчатого изображения с первым порядком дифракции.
32. Резистная матрица по меньшей мере с двумя слоями фоторезистов, каждый из которых экспонирован по меньшей мере на одном участке с изображением и слои которых имеют различающуюся между собой толщину, причем по меньшей мере в одном из слоев фоторезиста экспонированием сформированы дифракционные структуры.
33. Резистная матрица по п.32, отличающаяся тем, что в каждом слое фоторезиста экспонировано решетчатое изображение с нулевым порядком дифракции.
34. Резистная матрица по одному из пп.29-33, отличающаяся тем, что участки с изображениями по меньшей мере частично взаимно перекрываются.
35. Защитный элемент, изготовленный с использованием резистной матрицы по одному из пп.28-34.
36. Применение резистной матрицы по одному из пп.28-34 для изготовления штампов для тиснения, прежде всего цилиндров для тиснения.
37. Способ изготовления резистной матрицы, заключающийся в том, что на уже снабженную рельефной структурой основу наносят пригодный для тиснения лаковый слой, в котором тиснением выдавливают решетчатое изображение.
