Способ изготовления экспонированной подложки

Способ изготовления экспонированной подложки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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