Способ изготовления многослойного тела и многослойное тело
Иллюстрации
Показать всеИзобретение относится к многослойному телу и способу его изготовления. Многослойное тело содержит по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой, точно совмещенный по меньшей мере с одним дополнительным частично сформированным слоем. Формируют первую рельефную структуру на первом участке репликационного слоя многослойного тела. Наносят первый слой на репликационный слой на первом участке и по меньшей мере на одном втором участке, на которых первая рельефная структура не сформирована в репликационном слое, и структурируют в согласовании с первой рельефной структурой. Первый слой удаляют на первом участке, но не удаляют по меньшей мере на одном втором участке, или удаляют по меньшей мере на одном втором участке, но не удаляют на первом участке. При этом по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой формируют непосредственно и/или с использованием первого структурированного слоя в качестве слоя-шаблона после формирования по меньшей мере одного частично сформированного функционального слоя. Предложенное многослойное тело обладает высокой степенью защиты от воспроизведения и подделки. 8 н. и 75 з.п. ф-лы, 24 ил., 2 табл.
Реферат
Изобретение относится к способу изготовления многослойного тела, содержащего по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой, точно совмещенный по меньшей мере с одним дополнительным частично сформированным слоем, и к многослойному телу, которое может быть получено согласно этому способу. Изобретение дополнительно относится, в частности, к защитному элементу для защищенных документов и ценных документов, имеющему такое многослойное тело.
Оптические защитные элементы часто используют для усложнения копирования и ненадлежащего использования документов или продуктов и по возможности для предотвращения такого копирования и ненадлежащего использования. Таким образом, оптические защитные элементы часто используют для защиты документов, банкнот, кредитных карт, денежных карт, удостоверений личности и пропусков, упаковок и т.п. Известно в этом отношении использование оптически переменных элементов, которые невозможно дублировать обычными способами копирования. Известно также создание защитных элементов со структурированным металлическим слоем в виде текста, логотипа или другого рисунка.
Изготовление структурированного металлического слоя из металлического слоя, нанесенного на участок, например, путем напыления, требует выполнения множества операций, в частности, в тех случаях, если должны быть получены мелкие структуры, обладающие высокой степенью защищенности от подделки. Это относится, например, к известному способу создания металлического слоя, который наносят на всю площадь поверхности, на части которой надлежит произвести деметаллизацию посредством травления по принципу «позитив/негатив» или посредством лазерной абляции, и который должен быть таким образом структурирован. В качестве альтернативы этому способу может служить способ, в котором металлические слои, подлежащие наложению, наносят на носитель в уже структурированном виде посредством использования шаблонов при нанесении металла в паровой фазе.
Чем больше количество стадий изготовления требуется выполнять для получения защитного элемента, тем соответственно большее значение имеет точность совмещения отдельных стадий процесса или степень точности позиционирования отдельных инструментов при формировании защитного элемента относительно признаков или структур, уже присутствующих в защитном элементе.
В GB 2136352A описан способ изготовления промежуточной пленки, снабженной голограммой в качестве защитного признака. В этом случае пластиковую пленку подвергают металлизации по всей ее площади поверхности после тиснения дифракционной рельефной структуры, а затем производят деметаллизацию на отдельных участках, обеспечивая точное взаимное совмещение с тисненой дифракционной рельефной структурой. Операция деметаллизации с обеспечением точного взаимного совмещения является дорогостоящей, а степень разрешения, достигаемая при этом, ограничена допусками регулировки и видом используемой операции.
В EP 0537439B2 описаны способы изготовления защитного элемента с филигранными рисунками. Рисунки сформированы из дифракционных структур, покрытых металлическим слоем, и окружены прозрачными участками, на которых удален металлический слой. Обеспечивают введение контура филигранного рисунка в виде углубления в покрытом металлом несущем материале; в этом случае одновременно на дно углублений помещают дифракционные структуры, а затем углубления заполняют защитным лаком. Избыток защитного лака должен быть удален с помощью лезвия скребка. После нанесения защитного лака металлический слой на незащищенных участках удаляют травлением.
Целью настоящего изобретения является создание многослойного тела, которое особенно сложно воспроизвести, и способа изготовления такого многослойного тела, в котором частично сформированный функциональный слой сформирован с обеспечением совершенно точного или почти совершенно точного совмещения с дополнительным частично сформированным слоем.
Данная цель достигается с помощью первого способа изготовления многослойного тела, содержащего по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой, точно совмещенный по меньшей мере с одним дополнительным частично сформированным слоем, где первую рельефную структуру формуют на первом участке репликационного слоя многослойного тела, где первый слой наносят на репликационный слой на первом участке и по меньшей мере на одном втором участке, где первая рельефная структура не сформирована в репликационном слое, и структурируют в согласовании с первой рельефной структурой, где первый слой удаляют на первом участке, но не удаляют по меньшей мере на одном втором участке, или удаляют по меньшей мере на одном втором участке, но не удаляют на первом участке, и где по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой формируют непосредственно и/или с использованием первого структурированного слоя в качестве слоя-шаблона после формирования по меньшей мере одного частично сформированного функционального слоя. Первый слой в этом случае наносят, в частности, по всей площади поверхности на репликационный слой, но процесс может также включать нанесение только на отдельные участки, например, в виде полос и т.п.
Таким способом можно изготавливать особенно защищенные от подделки многослойные тела.
Цель дополнительно достигают путем использования первого многослойного тела, которое можно получать, используя первый способ согласно изобретению, и которое содержит по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой, точно совмещенный по меньшей мере с одним дополнительным частично сформированным слоем, в котором первая рельефная структура сформирована на первом участке репликационного слоя многослойного тела, где по меньшей мере один функциональный слой нанесен на репликационный слой на первом участке или по меньшей мере на одном втором участке, где первая рельефная структуре не сформирована в репликационном слое, структурированном путем использования первой рельефной структуры.
Частично сформированные функциональные слои или дополнительные слои, создаваемые согласно изобретению, можно получать с очень высоким уровнем разрешения. Достигаемая степень точности совмещения и разрешения выше приблизительно в 100 раз, чем может быть достигнута известными способами. Так как ширина структурных элементов первой рельефной структуры может быть в диапазоне длин волн видимого света (от около 380 нм до 780 нм), а также и ниже, можно создавать очень тонкие контуры, рисунки или линии. Соответственно большие преимущества также достигаются в этом отношении в сравнении со способами, использовавшимися до настоящего времени, и можно, используя изобретение, изготавливать защитные элементы, обладающие значительно более высокой степенью защищенности от копирования и подделки, чем до настоящего времени.
Линии и/или пиксели или элементы изображения могут быть выполнены с высоким разрешением, например, с шириной или диаметром, составляющими менее 50 мкм, в частности, в диапазоне от 0,5 мкм до 10 мкм, а в крайнем случае даже меньше, приблизительно до 200 нм. Предпочтительно можно получать уровни разрешения в диапазоне от около 0,5 мкм до около 5 мкм, в частности, в диапазоне около 1 мкм. В сравнении с этим линии шириной менее 10 мкм могут быть получены только при очень значительном усложнении процесса и увеличении затрат при использовании способов, в которых обеспечена возможность регулирования инструментов для обеспечения высокой точности взаимного совмещения.
Цель достигают путем использования второго способа изготовления многослойного тела, содержащего по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой, точно совмещенный по меньшей мере с одним дополнительным частично сформированным слоем, в котором первый слой в виде первого лакового слоя фоторезиста формируют на несущем слое и частично экспонируют, в частности, путем использования средства для экспонирования в виде ленты-шаблона или подобного средства, где экспонированный первый слой проявляют и структурируют, а затем, используя первый структурированный слой в качестве слоя-шаблона, формируют по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой и/или по меньшей мере один дополнительный частично сформированный слой. Таким способом также можно изготавливать особенно защищенные от подделки многослойные тела.
Цель дополнительно достигают путем использования второго многослойного тела, которое можно получать вторым способом согласно изобретению, содержащего по меньшей мере один частично сформированный функциональный слой, точно совмещенный по меньшей мере с одним дополнительным частично сформированным слоем, в котором первый слой в виде первого лакового слоя фоторезиста изготавливают в структурированном виде с рисунком на несущем слое и используют первый структурированный слой в качестве слоя-шаблона для формирования по меньшей мере одного частично сформированного функционального слоя и/или по меньшей мере одного дополнительного частично сформированного слоя.
Термин «функциональный слой» здесь используют для обозначения такого слоя, которым либо создается видимый цветной образ при данных длинах волн, либо его присутствие может быть электрическим, магнитным или химическим способом определено. Например, он может быть слоем, содержащим красящие вещества, например, цветные пигменты или красители, выглядящие цветными, в частности, многоцветными, при нормальном дневном свете. Однако он может также быть слоем, содержащим специальные красящие вещества, например, фотохромные или термохромные вещества, люминесцентные вещества, вещества, создающие оптически варьируемый эффект, например, интерференционные пигменты, жидкие кристаллы, металлические пигменты и т.д., химически активные красители, индикаторные красители, вступающие во взаимодействие с другими веществами с обратимым или необратимым изменением цвета, пигменты с варьируемой эмиссией света, которые при возбуждении посредством облучения волнами различной длины испускают свет различного цвета, магнитные вещества, электропроводящие вещества, цвет которых изменяется в электрическом или магнитном поле, которые называют e-ink® и т.п.
Термин «репликационный слой» используют, в общем, для обозначения слоя, который может быть создан на поверхности с рельефной структурой. Он включает, например, органические слои, например, пластиковые или лаковые слои или неорганические слои, например, из неорганических пластиковых материалов (например, из силикона), стеклянные слои, полупроводниковые слои, металлические слои и т.д., а также их сочетания.
Рельефную структуру создают тиснением на поверхности репликационного слоя в виде пластикового или лакового слоя, в частности, сформированного из лака, который затвердевает под воздействием УФ-излучения, в частности, посредством инструмента, в частности, пуансона или вала. Формирование рельефной структуры на поверхности можно также выполнять литьем под давлением или путем использования способа фотолитографии. Рельефную структуру формируют, в частности, на поверхности репликационного слоя в виде стеклянного, полупроводникового или металлического слоя путем использования способа фотолитографии, согласно которому наносят светочувствительный слой, экспонируют его путем использования шаблона и проявляют. Участки светочувствительного слоя, остающиеся на репликационном слое, используют в качестве шаблона при травлении и получают рельефную структуру путем травления репликационного слоя. Затем светочувствительный слой предпочтительно удаляют. В зависимости от соответствующего используемого способа изготовления и конечной цели использования сформированного многослойного тела можно использовать прозрачные или непрозрачные репликационные слои, в частности, репликационные слои, прозрачные или непрозрачные для человеческого глаза.
Предпочтительно изготавливают по меньшей мере одну вторую рельефную структуру по меньшей мере на одном втором участке репликационного слоя, при этом по меньшей мере одна вторая рельефная структура обладает отношением глубины к ширине (h/d), отличающимся от соответствующего параметра первой рельефной структуры. Вторую рельефную структуру формируют, в частности, таким же образом, как и первую рельефную структуру. Кроме того, можно изготавливать по меньшей мере две различные вторые рельефные структуры по меньшей мере на одном втором участке.
Была установлена желательность того, чтобы первая рельефная структура была создана с большим отношением глубины к ширине, чем по меньшей мере одна вторая рельефная структура, и чтобы пропускание света и, в частности, светопроницаемость первого слоя на первом участке была больше, чем пропускание света и, в частности, светопроницаемость первого слоя по меньшей мере на одном втором участке.
Предпочтительно, чтобы первая и/или по меньшей мере одна вторая рельефная структура была в виде дифракционной рельефной структуры. В частности, предпочтительно, чтобы дифракционная рельефная структура с отношением глубины к ширине, относящимся к отдельным элементам структуры, большим 0,3, была изготовлена на первом участке в качестве первой рельефной структуры. Пространственную частоту для первой рельефной структуры выбирают, в частности, в диапазоне, большем 300 линий/мм, в частности, в диапазоне, большем 1000 линий/мм. Может быть дополнительно обеспечено, чтобы произведение пространственной частоты на глубину рельефа первой рельефной структуры было больше произведения пространственной частоты на глубину рельефа второй рельефной структуры. Этим способом можно обеспечить, чтобы пропускание света первого слоя, нанесенного на репликационный слой на первом участке, было больше в сравнении со слоем, нанесенным на втором участке, благодаря конфигурации рельефной структуры в репликационном слое на первом участке и на втором участке.
Первая рельефная структура и/или по меньшей мере одна вторая рельефная структура может быть выполнена в виде дифракционной и/или преломляющей, и/или рассеивающей, и/или фокусирующей свет микро- или наноструктуры, изотропной или анизотропной непрозрачной структуры, бинарной или постоянной дифракционной линзы, структуры из микропризм, дифракционной решетки с углом блеска, макроструктуры или их сочетаний.
Кроме того, также возможно, чтобы первая рельефная структура и/или по меньшей мере одна вторая рельефная структура были выполнены в виде линейной или синусной кроссрешетки. Пространственная частота синусной решетки в этом случае составляет в диапазоне, большем 300 линий/мм. Кроме того, возможно, чтобы синусная решетка также была основана на трансформированном линейном решетчатом растре, например, ориентированном на решетчатый растр волнообразной или круговой формы. В случае применения синусной кроссрешетки разница в азимутальных углах предпочтительно составляет 90°, но может также включать углы в диапазоне от 5° до 85°. В этом случае синусная решетка означает, что рельеф поверхности синусной структуры имеет синусоидальную форму. Помимо синусоидальных рельефов поверхностей можно также использовать рельефные структуры с различными видами форм рельефов поверхностей, например, бинарные (прямоугольные), треугольные и другие рельефные формы.
Рельефные структуры, вводимые в репликационный слой, могут быть также выбраны таким образом, чтобы они могли служить для ориентации жидких кристаллов (полимеров). Таким образом, репликационный слой и/или первый слой можно затем использовать в качестве ориентационного слоя для жидких кристаллов. В качестве примера структуры в форме канавки введены в такие ориентационные слои, при этом жидкие кристаллы ориентируют у таких структур до фиксирования их ориентации в данном положении посредством сшивания или каким-либо другим способом. Может быть предусмотрена возможность формирования из слоя сшитых жидких кристаллов по меньшей мере одного дополнительного частично сформированного слоя.
Ориентирующие слои могут содержать участки, в которых направление ориентации структуры постоянно изменяется. Если участок, созданный посредством такой дифракционной структуры, рассматривают сквозь поляризатор, например, с вращаемым направлением поляризации, то различные отчетливо ощутимые защитные признаки, например эффекты движения, могут быть генерированы на основании линейного изменения направления поляризации участка. Может быть также предусмотрена возможность того, чтобы ориентационный слой содержал дифракционные структуры для ориентации жидких кристаллов, которые локально по-разному ориентированы таким образом, что жидкие кристаллы при рассмотрении под поляризованным светом представляют блок информации, например, логотип.
Благодаря использованию дифракционных рельефных структур, при соответствующем выборе, касающемся толщины первого слоя, можно генерировать очень большие различия, которые уже могут быть восприняты человеческим глазом, в оптической плотности первого слоя на первом участке и на втором участке. Неожиданно, однако, было установлено, что такие большие различия в пропускании света на первом и втором участках необязательно необходимы для осуществления способа согласно изобретению. Структуры с небольшими различиями отношений глубины к ширине, с небольшой толщиной слоя обычно обладают относительно малыми различиями в пропускании света. Однако даже малые относительные различия могут быть усилены путем увеличения толщины первого слоя и, таким образом, увеличения средней оптической плотности. Таким образом, хорошие результаты могут быть достигнуты уже при совершенно небольших различиях в пропускании света первым слоем на первом и втором участках.
Безразмерное отношение глубины к ширине является характеризующим признаком увеличения площади поверхности, предпочтительно - периодических структур, например, синус-квадратной конфигурации. Здесь расстояние между самой высокой и самой низкой последовательными точками такой структуры называют «глубиной», т.е. это расстояние включает расстояние между «пиком» и «впадиной». Расстояние между двумя смежными наиболее высокими точками, т.е. между двумя «пиками», называют «шириной». Теперь, чем больше отношение глубины к ширине, тем соответственно круче склоны «пика» и соответственно тоньше первый слой, расположенный на склонах «пика». Эффект создания более высокого уровня пропускания света, в частности, светопроницаемости путем увеличения отношения глубины к ширине также рассматривался в отношении структур с вертикальными боковыми сторонами, например, прямоугольных решеток. Однако они могут также включать структуры, к которым эта модель не может быть применена. Например, они могут включать дискретно распределенные участки в форме линий, которые выполнены только в виде «впадины», где расстояние между двумя «впадинами» многократно больше глубины «впадин». При формальном применении приведенного выше определения отношения глубины к ширине, вычисленного таким образом, оно было бы приблизительно равно нулю и не отражало бы характеристического физического смысла. Таким образом, в случае дискретно сформированных структур, образованных по существу только из «впадины», глубину «впадины» следует относить к ширине «впадины».
Как было показано, в этом отношении не важно, что первый слой имеет прозрачную природу на участках с высоким отношением глубины к ширине. Он может содержать структуры, которые, например, образуют оптически активные участки голограммы или защитного элемента Kinegram®. Единственно важным соображением является то, что эти участки ограничены относительно других участков их свойствами пропускания света меньшей или большей оптической плотности.
Первая и вторая рельефные структуры содержат различные рельефные структуры, например, структуры Kinegram®, в которых один или большее число параметров рельефа, например, ориентацию, тонину или форму профиля варьируют для обеспечения желательных дифракционных свойств. Таким образом, задача при использовании таких структур заключается не только в изменении свойства пропускания света первого слоя на участке, на котором сформирована рельефная структура в репликационном слое, но дополнительно также в функционировании в качестве оптически переменного элемента рисунка после покрытия отражающим слоем или оптическим разделяющим слоем. Если, помимо такой первой рельефной структуры, такую вторую рельефную структуру также формуют в репликационном лаковом слое, то первая и вторая рельефные структуры предпочтительно отличаются по одному или большему числу параметров от свойств пропускания света первого слоя и, таким образом, отличаются, например, по глубине рельефа или по отношению глубины к ширине. Таким образом, можно, например, формовать два защитных элемента Kinegram® с филигранными линейными рисунками с частичным взаимным перекрытием в репликационном слое. Первый элемент Kinegram® составляет первую рельефную структуру, а второй элемент Kinegram® составляет вторую рельефную структуру. Рельефные структуры двух элементов отличаются типичным отношением глубины к ширине, тогда как другие структурные параметры являются одинаковыми. Таким образом, существует три «группы» структур, а именно: структуры группы I в первом элементе Kinegram®, структуры группы II во втором элементе Kinegram® и структуры группы III или отсутствие структур в фоне. На первой стадии оставляют первый слой, например, металлический слой, нанесенный в паровой фазе, например, слой меди, на участке с элементом Kinegram® с первым рисунком, остальное удаляют. Затем наносят, например, окрашенный функциональный слой по всей площади поверхности и удаляют его на фоновых участках, используя соответствующие процессы обработки. Таким образом получают два точно взаимно совмещенных рисунка.
Эксперименты показали, что различие в свойствах пропускания света первого слоя, которые могут быть достигнуты путем использования различных конфигураций рельефных структур на первом и втором участках, особенно выражены в диапазоне УФ-излучения. Таким образом, особенно хорошие результаты могут быть достигнуты при использовании УФ-излучения для операции экспонирования.
Первый слой может быть очень тонким с толщиной слоя порядка нескольких нанометров. Первый слой получается значительно более тонким на участках с большим значением отношения глубины к ширине благодаря большей площади поверхности, чем на участках с меньшим значением отношения глубины к ширине, при нанесении первого слоя с постоянной поверхностной плотностью относительно плоскости, определяемой репликационным слоем. Предпочтительным является формирование первого слоя в виде слоя металла или слоя из сплава металлов. Такие слои можно наносить испытанными и проверенными способами, например, напылением, и они уже обеспечивают адекватную оптическую плотность при малой толщине слоев. Однако первый слой может также быть слоем, содержащим материал функционального слоя, или неметаллический слой, который, например, может быть окрашенным, в частности, ярко окрашенным, который может быть легирован или может быть смешан с наночастицами или наносферами для увеличения его оптической плотности. Была также доказана желательность того, чтобы первый слой был сформирован из вещества, содержащего материал для образования жидких кристаллов.
Была также установлена желательность при применении первого способа, того, чтобы первый слой наносили с постоянной поверхностной плотностью на плоскость, определенную репликационным слоем, и чтобы первый слой подвергали воздействию травителя, в частности, воздействию кислоты или щелока, в процессе травления как на первом участке, так и по меньшей мере на одном втором участке до тех пор, пока первый слой ни будет удален на первом участке или по меньшей мере до тех пор, пока пропускание света и, в частности, светопроницаемость первого слоя не будет увеличена на первом участке относительно пропускания света и, в частности, светопроницаемости первого слоя по меньшей мере на одном втором участке или наоборот.
Например, щелоки или кислоты можно использовать в качестве травителя для первого слоя. Может быть дополнительно предусмотрена возможность только частичного удаления первого слоя и прерывания операции травления при достижении предварительно заданной светопроницаемости. Таким образом можно, например, создавать защитные признаки, основанные на локально различной светопроницаемости. Если, например, алюминий используют в качестве первого слоя, то, таким образом, можно использовать щелоки, например, NaOH или KOH в качестве изотропно-действующих травителей. Также можно использовать кислотную среду, например PAN (смесь ортофосфорной кислоты, азотной кислоты и воды).
Скорость взаимодействия обычно увеличивается с повышением концентрации щелока и температуры. Выбор параметров процесса зависит от воспроизводимости процесса и стойкости многослойного тела. Факторами, оказывающими влияние на процесс травления при использовании щелока, обычно являются химический состав травильной ванны, в частности, концентрация травителя, температура травильной ванны и условия притока материала слоя, подлежащего травлению, в травильную ванну. Типичные параметры концентрации травителя в травильной ванне находятся в диапазоне от 0,1 до 10%, а температура должна быть в диапазоне от 20 до 80°C.
Операцию травления первого слоя можно поддерживать электрохимическим способом. Операцию травления усиливают путем наложения электрического напряжения. Процесс обычно является изотропным, в результате чего увеличение площади поверхности, зависящее от структуры, ведет дополнительно к повышению эффективности травления. Для поддержания процесса травления, например, для удаления слоев окислов, можно использовать типичные электрохимические добавки, например, смачиватели, буферные вещества, ингибиторы, активирующие вещества, катализаторы и т.п.
Во время процесса травления может происходить ослабление среды травителя или насыщение продуктами травления, соответственно, на границе раздела ванны с первым слоем, в результате чего скорость травления уменьшается. Усиленным тщательным перемешиванием травильной среды, возможно, путем создания соответствующего потока или путем ультразвукового возбуждения, можно улучшить характеристики процесса травления.
Процесс травления можно дополнительно регулировать путем регулирования температуры во времени для оптимизации результатов процесса травления. Таким образом, можно производить травление в холодном состоянии в начале процесса и повышать температуру с увеличением периода времени обработки. В травильной ванне, в которой предпочтительно поддерживают трехмерный температурный градиент, многослойное тело проводят через продолговатую травильную ванну с различными температурными зонами.
Последние нанометры первого слоя могут быть при проведении процесса травления относительно неподатливыми и стойкими к действию травильной ванны. Для удаления остатков первого слоя при выполнении процесса травления, таким образом, предпочтительно создавать небольшую механическую поддержку. Неподатливость основана на возможном небольшом отличии химического состава первого слоя, предположительно в силу действия межповерхностного слоя на границе раздела при формировании первого слоя на репликационном слое. В этом случае последние нанометры первого слоя предпочтительно удаляют путем протирки при пропуске многослойного тела над валом, покрытым тонкой тканью. Тканью стирают остатки первого слоя без повреждения многослойного тела.
Процесс травления не должен включать стадию обработки, выполняемую с использованием жидкостей. Процесс травления может быть также «сухим процессом», например, плазменным травлением.
Может быть, однако, также предусмотрена возможность неполного (частичного) удаления первого слоя, а только уменьшения его толщины. Такой вариант осуществления может быть особенно предпочтительным, если надлежит формировать участки со слоями, нанесенными друг на друга, например, для варьирования оптических и/или электрических свойств или для создания декоративных эффектов.
Была также доказана желательность при применении первого способа нанесения первого слоя с постоянной поверхностной плотностью на плоскость, определенную репликационным слоем, и использования первого слоя в качестве поглощающего слоя для частичного удаления самого первого слоя путем воздействия на первый слой лазерным лучом на первый участок, а также на второй участок.
В случае использования структур с большим значением отношения глубины к ширине и, в частности, рельефных структур, в которых типичное расстояние между двумя смежными возвышенными частями меньше длины волны падающего света, называемых структурами нулевого порядка, большая часть падающего света может быть поглощена, даже если степень отражения отражающего слоя является высокой на участке, обладающем зеркальным отражающим эффектом. Первый слой в виде отражающего слоя облучают сфокусированным лазерным лучом, и в этом случае лазерное излучение поглощается в увеличенной степени, и температура отражающего слоя соответственно повышается на участках с большим поглощением, которые содержат вышеупомянутые рельефные структуры с большим значением отношения глубины к ширине. При высоких уровнях подвода энергии отражающий слой может локально отслаиваться, и в этом случае происходит удаление или абляция первого слоя в виде отражающего слоя или коагуляция материала отражающего слоя, или первого слоя. Если подвод энергии от лазера имеет место только в течение короткого периода времени и если нагрев, таким образом, является небольшим, то абляция или коагуляция происходит только на участках, предопределенных рельефной структурой.
Факторами, оказывающими влияние на лазерную абляцию, являются: конфигурация рельефной структуры (периодичность, глубина, ориентация и профиль), длина волны, поляризация и угол падения лазерного луча, продолжительность воздействия (мощность, зависящая от времени) и локальная доза лазерного облучения; свойства и характеристики поглощения первого слоя, и то, имеются ли, возможно, дополнительные слои, нанесенные сверху и подложенные снизу под первый слой, например, структурированный светочувствительный слой или смываемый лаковый слой.
Помимо прочего, было установлено, что для лазерной обработки пригодны лазеры на иттрий-алюминиевом гранате с ниодимом (Nd:YAG). Они излучают свет с длиной волны около 1064 нм и предпочтительно также являются импульсными. Также можно использовать диодные лазеры. Длину волны лазерного излучения можно изменять посредством изменения частоты, например, производить удвоение частоты.
Лазерный луч проводят сверху многослойного тела с помощью средства, называемого сканирующим устройством, например, с помощью зеркал гальванометра и фокусирующих свет линз. Импульсы продолжительностью в диапазоне от наносекунд до микросекунд эмитируют во время сканирования и производят вышеописанную абляцию или коагуляцию первого слоя, предварительно определенного структурой. Продолжительность импульсов обычно меньше миллисекунды, предпочтительно - в диапазоне величиной в несколько микросекунд или меньше. Конечно, можно также использовать импульсы продолжительностью в диапазоне от наносекунд до фемтосекунд. Точное позиционирование лазерного луча не требуется, так как процесс является самостоятельно выполняемым, постольку-поскольку светочувствительный слой или смываемый лаковый слой, который присутствует в структурированной форме частично, предотвращает доступ лазерного излучения к первому слою. Процесс предпочтительно дополнительно оптимизируют путем соответствующего выбора профиля лазерного луча и перекрыванием примыкающих импульсов.
Однако можно также осуществлять управление перемещением лазерного луча над многослойным телом с обеспечением точного совмещения с рельефными структурами, сформированными в репликационном слое, или с отверстиями в светочувствительном слое или смываемом лаковом слое таким образом, чтобы подвергались облучению только участки с одинаковой рельефной структурой или с отверстиями в светочувствительном слое, или без отверстий в светочувствительном слое, или в смываемом лаковом слое. Например, для такого управления можно использовать системы камер.
Вместо лазера, сфокусированного на точке или линии, можно также использовать устройства, которыми облучают определенную площадь, эмитирующие короткие управляемые импульсы, например, импульсные лампы.
Преимущество процесса лазерной абляции заключается, помимо прочего, в том, что частичное удаление первого слоя с обеспечением точного совмещения с рельефной структурой, можно также осуществлять, если она покрыта с обеих сторон одним или большим числом дополнительных слоев, прозрачных для лазерного излучения, и, таким образом, непосредственно недоступных для среды для травления. Первый слой только взламывают лазером. Материал первого слоя снова располагается в виде маленьких конгломератов или маленьких шариков, оптически не видимых наблюдателю и только несущественно влияющих на светопроницаемость облученного участка.
Остатки первого слоя, все еще остающиеся на репликационном слое после лазерной обработки, на первом участке могут, возможно, быть удалены посредством последующей промывки или способом травления, если первый слой непосредственно доступен для этого. После травления первого слоя остальные остатки шаблона для травления могут быть удалены.
Особенно предпочтительно при использовании первого способа, чтобы первый слой наносили с постоянной поверхностной плотностью относительно плоскости, определенной репликационным слоем, и чтобы первый слой уже был сформирован с такой толщиной слоя, чтобы пропускание света и, в частности, светопроницаемость первого слоя на первом участке было больше пропускания света и, в частности, светопроницаемости первого слоя по меньшей мере на одном втором участке и наоборот.
Особенно предпочтительно при использовании первого способа, чтобы первый слой наносили с постоянной поверхностной плотностью относительно плоскости, определенной репликационным слоем, и чтобы первый светочувствительный лаковый слой наносили на первый слой или репликационный слой формировали из первого светочувствительного смываемого лакового слоя, где первый светочувствительный лаковый слой или первый смываемый лаковый слой экспонировали бы сквозь первый слой таким образом, чтобы первый светочувствительный лаковый слой или первый смываемый лаковый слой были экспонированы в различной степени благодаря действию первой рельефной структуры на первом и по меньшей мере на одном втором участке, где производили бы структурирование экспонированного первого светочувствительного лакового слоя или первого смываемого лакового слоя, и либо одновременно, либо впоследствии использовали бы первый структурированный светочувствительный лаковый слой или смываемый лаковый слой в качестве первого слоя-шаблона; удаляли бы первый слой и, таким образом, производили бы структурирование на первом участке, но по меньшей мере не на одном втором участке или по меньшей мере на одном втором участке, но не на первом участке.
Способ может, кроме того, быть таким, что светочувствительный материал, обладающий бинарной характеристикой, наносят в качестве светочувствительного слоя или светочувствительного смываемого лакового слоя, и светочувствительный слой или светочувствительный смываемый лаковый слой экспонируют сквозь первый слой с такой силой экспозиции и в течение такого времени экспозиции, что светочувствительный слой или светочувствительный смываемый лаковый слой активизируется на первом участке, на котором пропускание света первого слоя увеличилось благодаря первой рельефной структуре, но не активизируется на втором участке. Способ