CH697447B1 - Verfahren zur Erzeugung eines Substrats mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften. - Google Patents

Abstract

Es sollen mit geringerem technischen Aufwand Abformwerkzeuge (Prägematrizen) für Flächenelemente wie Etiketten geschaffen werden, deren als Sichtfläche vorgesehene Oberfläche auch in komplizierten geometrischen Formen sowohl diffraktive Flächenabschnitte als auch solche ohne beugungsoptische Wirkung aufweisen kann. Es wird hierfür ein Verfahren zur Erzeugung einer mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften versehenen Oberflächenstruktur eines Substrats zur Schaffung von Produktionsmitteln vorgeschlagen, insbesondere für die Herstellung von Sicherheitselementen oder von dekorativen Mustern, das einen mit diffraktiven Eigenschaften versehenen Flächenabschnitt (2, 3) sowie einen nicht-beugungsoptisch wirksamen Flächenabschnitt (2, 3) aufweist. Zur Erzielung der diffraktiven Eigenschaften in dem entsprechenden Flächenabschnitt werden ein oder mehrere Oberflächenreliefs eingebracht. Zur Erstellung von zumindest einem Anteil von mindestens einem der beiden Flächenabschnitte (2, 3) wird ein photolithographisches Verfahren verwendet, bei dem ein Photoresist auf ein Substrat aufgetragen, der Photoresist vorzugsweise durch eine Photomaske über die gesamte Schichtdicke belichtet und danach entwickelt wird, wobei nachfolgend entweder der belichtete oder der nicht-belichtete Teil des Photoresists entfernt wird, bevor zur Erzeugung des Produktionsmittels eine Abformung des Substrats erstellt wird.

Description

CH 697 447 B1

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften versehenen Oberflächenstruktur eines Substrats zur Schaffung eines Produktionsmittels, insbesondere zur Herstellung von Sicherheitselementen oder von dekorativen Mustern, wobei das Produktionsmittel einen mit diffraktiven Eigenschaften versehenen Flächenabschnitt sowie einen nicht-beugungsoptisch wirksamen (diffus/matt reflektiven) Flächenabschnitt aufweist, und wobei zur Erzielung der diffraktiven Eigenschaften in dem entsprechenden Flächenabschnitt ein oder mehrere Oberflächenreliefs eingebracht werden. Die Erfindung betrifft zudem die mit dem Verfahren erzeugbaren Produktionsmittel sowie die mit den Produktionsmitteln herstellbaren Endprodukte.

[0002] Substrate mit beugungsoptisch wirksamen Flächen oder Teilflächen gewinnen immer mehr an Bedeutung. Solche Substrate werden in grossem Umfang beispielsweise in der Sicherheitstechnik zur Identifizierung von Personen oder Originalprodukten eingesetzt. In nicht minder grossem Umfang haben solche Substrate als dekorative Elemente Eingang in Produktverpackungen und Produktetiketten gefunden. Hier übernehmen sie aufgrund ihrer aussergewöhniichen optischen Wirkungen oftmals die Funktion von «Eye-catchern», die die Aufmerksamkeit von potentiellen Käufern auf ein entsprechendes Produkt ziehen sollen. Aber auch als künstlerisch besonders gefällige Gestaltungen sind derartige Substrate in grossem Umfang in der Anwendung. Im Zusammenhang mit der Erfindung soll deshalb unter «Substrat» jeder Untergrund verstanden werden, in den ein Oberflächenrelief entweder einbringbar ist oder bereits zusammen mit der Erzeugung des Untergrunds geschaffen worden ist.

[0003] Um beugungsoptisch wirksam zu sein, ist in der Regel ein Oberflächenrelief mit linienartigen Erhöhungen und Vertiefungen erforderlich. Durch die Auswahl von vorbestimmten Abständen, bestimmten Ausrichtungen und bestimmten geometrischen Gestaltungen dieser Strukturelemente können vorbestimmte Beugungseffekte erzielt werden.

[0004] Es ist allerdings häufig erwünscht, auf einem Substrat ausser einem beugungsoptisch aktiven Flächenabschnitt auch einen oder mehrere Flächenabschnitte vorzusehen, die keine Beugungseffekte hervorrufen und einfallendes Licht beispielsweise lediglich diffus reflektieren (matt) oder als Spiegel oder Ähnliches fungieren. Die Herstellung solcher Substrate mit derart unterschiedlichen Eigenschaften ist mit den bekannten klassischen Aufnahmetechniken sehr aufwendig. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Flächenabschnitte ineinander verschachtelt sind und auf kleinsten Abmessungen aneinander abwechseln. Die Herstellung solcher Substrate bzw. Prägematrizen ist insbesondere dann sehr aufwendig, wenn die diffraktiven Flächenabschnitte hochwertige Hologramme beinhalten sollen.

[0005] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das mit geringerem technischen Aufwand die Erzeugung von Abformwerkzeugen (Prägematrizen) für Flächenelemente wie Etiketten und dergleichen erlaubt, deren als Sichtfläche vorgesehene Oberfläche auch in komplizierten geometrischen Formen sowohl diffraktive Flächenabschnitte als auch solche ohne beugungsoptische Wirkung aufweisen kann. Die Aufgabe schliesst auch ein, entsprechend einfach erzeugte Substrate und Flächenelemente bereitzustellen.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Erstellung von zumindest einem Anteil von mindestens einem der beiden Flächenabschnitte ein photolithographisches Verfahren verwendet wird, bei dem ein Photoresist auf ein Substrat aufgetragen, der Photoresist vorzugsweise mit einer Photomaske belichtet und entwickelt wird, wobei nachfolgend entweder ein belichteter oder ein nicht-belichteter Teil des Photoresists entfernt wird, bevor zur Erzeugung des Produktionsmittels eine Abformung des Substrats erstellt wird. Die Aufgabe wird zudem durch ein Substrat und/oder ein Produktionsmittel gemäss Anspruch 14 gelöst.

[0007] Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt auf besonders einfache Weise, gattungsgemässe Substrate mit unterschiedlichen Flächenabschnitten herzustellen. Zudem bietet es viele Variationsmöglichkeiten, die es erlauben, aufschnelle und kostengünstige Weise jeweils neue Produktionsmittel für unterschiedliche Flächenelemente herzustellen, wobei sich diese Flächenelemente sowohl in Bezug auf ihre optischen Informationen als auch ihre optischen Eigenschaften stark voneinander unterscheiden können.

[0008] Die Erfindung nutzt das insbesondere aus der Leiterplatten- und Chipherstellung bekannte photolithographische Verfahren. Es konnte im Rahmen der Erfindung in überraschender Weise erkannt werden, dass dieses zur Erzeugung der nicht-beugungsoptisch aktiven und/oder der beugungsoptisch aktiven Flächenabschnitte des Substrates bzw. der Prägematrize hervorragend geeignet ist. Materialien und Werkzeuge zur Durchführung von photolithographischen Verfahren sind in weitem industriellen Einsatz und können in prinzipiell unveränderter Weise auch im Zusammenhang mit der Erfindung genutzt werden. Mit der Photolithographie können selbst Strukturen mit kleinsten Abmessungen und kompliziert geformte Geometrien erzeugt werden.

[0009] In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in das Substrat zuerst zumindest ein für die Beugungseffekte vorgesehenes Oberflächenrelief eingebracht wird. Danach kann auf das Substrat, gegebenenfalls auf die gesamte Oberfläche des Substrats, ein Photoresist aufgetragen werden, der anschliessend unter Verwendung einer Photomaske belichtet wird. Hierbei werden je nach Benutzung eines Positiv- oder eines Negativ-Resists nur die Abschnitte belichtet, die dem diffraktiven oder dem nicht-diffraktiven Flächenabschnitt entsprechen. Nach der Belichtung kann der Photoresist entwickelt werden. Je nachdem ob es sich um einen Positiv-Photoresist oder einen Negativ-Photoresist handelt, können hierbei die belichteten oder die nicht belichteten Bereiche des jeweiligen Photoresists entfernt werden.

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[0010] Eine erfindungsgemässe Weiterbildung kann hierbei vorsehen, dass auf einen Flächenteil des Oberflächenreliefs ein Werkstoff dauerhaft aufgetragen wird, wodurch an diesen Stellen das diffraktiv wirksame Oberflächenrelief überdeckt wird. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen elektrisch leitenden Werkstoff, der durch ein galvanisches Verfahren aufgebracht wird.

[0011] In einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens kann zuerst zumindest ein Teil des Flächenabschnitts erzeugt werden, der nicht-diffraktiv wirkt. Hierzu kann vorgesehen sein, beispielsweise ein metallisches Grundsubstrat mit einem Photoresist zu beschichten. Danach kann der Photoresist mit einer geeigneten Photomaske belichtet werden, beispielsweise mit UV-Licht. Nach einer anschliessenden Entwicklung des Photoresists können die belichteten Zonen durch den Entwickler weggelöst werden. Wird anstelle eines Positiv-Resists ein Negativ-Resist verwendet, werden durch den auf den Resist abgestimmten Entwickler die nicht belichteten Stellen abgelöst. Unabhängig davon, welche Art von Photoresist zum Einsatz kommt, kann zur Erzeugung von diffraktiven Strukturen danach auf die mit Photoresist überzogenen Flächenbereiche des Substrates eine holographische Aufnahme erfolgen.

[0012] Wiederum hierauf folgend kann von der gesamten Oberfläche des Substrats eine Kopie erstellt werden. Dies kann beispielsweise durch eine chemische oder physikalische Auftragung einer elektrisch leitenden Schicht auf die Oberfläche erfolgen, die nachfolgend von der Oberfläche abgelöst wird. Die somit erzeugte negative Abformung des ursprünglich erzeugten Originals kann als Prägematrize, d.h. als eigentliches Produktionsmittel, eingesetzt werden, mit dereine Vielzahl von Positivkopien, beispielsweise in Heissprägefolien, hergestellt werden kann.

[0013] Die auf diese Weise erzeugten Prägematrizen weisen jeweils Flächenabschnitte mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften auf. Einerseits haben die Prägematrizen ein oder mehrere Flächenabschnitte mit diffraktiv wirksamen Eigenschaften. Andererseits können nicht diffraktive spiegelähnliche, glatte Flächenabschnitte geschaffen werden, die eine geringe Oberflächenrauigkeit aufweisen. Zusätzlich oder anstelle von einem oder von mehreren spiegelähnlichen Flächenabschnitten können auch ein oder mehrere matte und damit diffus reflektive Flächenabschnitte erzeugt werden.

[0014] Unabhängig davon, in welcher Reihenfolge die Flächenabschnitte erzeugt werden, ist es erfindungsgemäss bevorzugt, wenn die beugungsoptisch aktiven Flächenabschnitte durch ein laserinterferometrisches Verfahren geschaffen werden. Mit solchen Verfahren können insbesondere qualitativ sehr hochwertige Hologramme geschaffen werden.

[0015] Mit Vorteil werden die zur Durchführung der Photolithographie vorgesehenen Photomasken durch Elektronen-strahl-Lithographie hergestellt. Damit ist es auf besonders einfache Weise möglich, Masken für Grafiken zu erstellen, die selbst eine Submicrometer-Auflösung aufweisen.

[0016] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

[0017] Die Erfindung wird anhand von in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1.1-1.8 eine Sequenz von Verfahrensschritten eines ersten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels; Fig. 2.1 -2.7 eine Sequenz von Verfahrensschritten eines zweiten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels.

[0018] Bei dem in Fig. 1.1 bis 1.8 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind auf einem Substrat 1 zwei Flächenabschnitte 2, 3 vorgesehen, die unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen. Der erste Flächenabschnitt 2 setzt sich aus den 4 Zeichen «3 D AG» 4, 5, 6, 7 (s. Fig. 1.6) zusammen. Die vier Zeichen 4, 5, 6, 7 sind voneinander unabhängige Teilbereiche des Flächenabschnitts 2, die nicht miteinander zusammenhängen. Jeder der Teilbereiche ist über seine gesamte Oberfläche diffraktiv, d.h. sie erzeugen bei einfallendem Licht Beugungseffekte, die aufgrund einer Reflektivität der Teilbereiche für einen Betrachter als reflektierende Lichtstrahlung wahrnehmbar ist. Derartige Flächenabschnitte 2 sind in vielfacher Weise an sich bekannt.

[0019] Der erste Flächenabschnitt 2 befindet sich vollständig im zweiten Flächenabschnitt 3, der matt-reflektive optische Eigenschaften aufweist. Diese können beispielsweise durch eine geeignete Oberflächenrauigkeit einer metallisierten Schicht dieses Flächenabschnittes 3 erreicht werden.

[0020] Um diese optischen Eigenschaften zu erzeugen, kann zunächst in einer Oberflächenschicht 10 eines Photoresist-substrats mittels einer an sich bekannten laserinterferometrischen Anlage ein Oberflächenrelief 11 erzeugt werden. Mit einer solchen Anlage können insbesondere qualitativ hochwertige Hologramme geschaffen werden. Das Oberflächenrelief 11 weist geometrisch bestimmte Täler und Höhen mit ebenfalls vorbestimmten Höhendifferenzen und Abständen zueinander auf, durch die Beugungseffekte erzielt werden.

[0021] Von dem Oberflächenrelief 11 kann dann eine metallische Abformung geschaffen werden, beispielsweise eine Nickel-, Kupfer- oder Nickel-Legierung-Abformung. Derartige Abformungen sind allgemein als «Mastermatrizen» bekannt. Die Mastermatrize wird dann vom Photoresistsubstrat getrennt und der verbleibende Photoresist wird weggelöst. Auf der Oberfläche der Mastermatrize ist nun eine exakte Kopie des ursprünglich im Photoresist vorhandenen Oberflächenreliefs vorhanden.

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[0022] Auf der anderen Seite der Mastermatrize befindet sich eine der vorhergehenden Metallisierungsmethode entsprechende Oberflächenstruktur, oftmals eine Mattigkeit. Danach kann die Vorderseite passiviert werden, damit diese mit einer nachfolgend aufgebrachten Metallisierungsschicht keine metallische Bindung eingeht. Nach dem Metallisieren können die beiden Metallkörper, nämlich die Mastermatrize von der soeben erstellten Kopie, voneinander getrennt werden. Die Kopie weist somit eine Positiv-Kopie des ursprünglich im Photoresist enthaltenen Oberflächenreliefs auf. Solche Kopien werden als «Submastermatrizen» bezeichnet.

[0023] In Fig. 1.1 ist diese Submastermatrize 8 gezeigt, die ein Substrat 1 aufweist, das in einer Oberflächenschicht 10 das beschriebene beugungsoptisch wirksame Oberflächenrelief 11 aufweist.

[0024] In der Darstellung von Fig. 1.1 ist diese Submastermatrize mit einem Photoresist 12, vorzugsweise einem Positiv-Photoresist, gleichmässig beschichtet. Hierbei können Photoresists 12 und Auftragsverfahren zum Einsatz kommen, wie sie beispielsweise aus der Leiterplattenfertigung vorbekannt sind. Der Photoresist 12 kann dann gemäss Fig. 1.2 mit einer Photomaske 15 belichtet werden, wobei die Photomaske 15 beispielsweise mit Hilfe der Elektronenstrahllithografie oder mit dem sogenannten Direct-Laser-Writing zuvor erzeugt sein kann. Mit Vorteil kann sie gegenüber dem Photoresist 12 mit möglichst geringem Abstand angeordnet sein, was beispielsweise durch die Erzeugung eines Vakuums zwischen dem Photoresist 12 und der Photomaske 15 bewirkt werden kann.

[0025] Die Photomaske 15 weist Ausnehmungen 16 mit vorbestimmter geometrischer Form auf, die auf dem Photoresist 12 die Stellen für eine Belichtung freigeben, die später auf der Prägematrize als nicht-diffraktiv wirkende Flächenabschnitte ausgebildet sein sollen. Der mit diffraktiven Eigenschaften versehene Flächenabschnitt 2 wird hingegen von der Photomaske 15 abgedeckt und damit vor einer Bestrahlung mit Licht geschützt.

[0026] Dann kann durch die Photomaske 15 hindurch belichtet werden, beispielsweise mit UV-Licht (Fig. 1.2). Die hierbei eingebrachte Strahlungsenergie sollte hoch genug sein, um den Photoresist 12 an den belichteten Stellen in seiner Dicke vollständig durch zu belichten, d.h. bis zum Oberflächenrelief 11 der Submastermatrize 8. Nach dem Belichten wird die Photomaske 15 von der mit Photoresist 12 beschichteten Matrize 8 wieder entfernt, woraufhin der Photoresist 12 mit einem geeigneten chemischen Entwickler entwickelt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Positiv-Photoresist, bei dem die belichteten Zonen durch den Entwickler von der Matrize vollständig gelöst werden. Es verbleiben somit auf der Matrize Bereiche mit und Bereiche ohne Photoresist 12 (Fig. 1.3).

[0027] Anschliessend kann die Matrize in ein chemisches Ätzmittel, insbesondere eine Ätzflüssigkeit, getaucht werden, um auf den nicht mit Photoresist 12 bedeckten Bereichen der Matrize 8 die dort vorhandene diffraktive Struktur, d.h. das Oberflächenrelief 11, zu entfernen. Ziel sollte sein, das Oberflächenrelief 11 an den geätzten Stellen so weit zu entfernen, dass keine optisch sichtbaren Reliefstrukturen zurückbleiben (Fig. 1.4). Hierbei sollte das Ätzmittel auf den zu ätzenden Werkstoff der Matrize 8 und auf den Photoresist 12 abgestimmt sein. Geeignete Ätzmittel sind im Handel erhältlich. So kann beispielsweise eine Goldoberfläche einer Matrize 8 mit Aqua Regia geätzt werden. Die Ätzdauer, die Konzentration des Ätzmediums und dessen Temperatur können hierbei empirisch ermittelt werden. Für jeden Werkstoff, insbesondere Metall- oder Legierungstyp, müssen diese Parameter gesondert ermittelt werden.

[0028] Nach dem Ätzen wird der verbliebene und nun nicht mehr benötigte Photoresist entfernt (Fig. 1.5). Dies kann unter Verwendung von beispielsweise Aceton vorgenommen werden. Es existieren hierfür auch andere sogenannte Photo-resist-Remover. Nach Abschluss dieses Verfahrensschrittes ist die Matrize fertiggestellt und weist nun die eingangs genannten Flächenbereiche 2, 3 auf (Fig. 1.6). Von dieser Matrize 8 können weitere Matrizen 8' durch Kopierverfahren wie beispielsweise durch galvanische Abformungen erzeugt werden, wie dies in Fig. 1.7 angedeutet ist.

[0029] Wie in Fig. 1.8 dargestellt ist, kann die Matrize 8 beispielsweise auf eine Walze 17 aufgespannt werden, um mit ihr als Prägematrize in Etiketten oder sonstige Konfektionierungen von Heissprägefolien 18 oder anderen Materialien Abformungen der Prägematrize zu erstellen. Diese Abformungen können dann als Sicherheitselemente, Produktetiketten und dergleichen zum Einsatz kommen.

[0030] In den Fig. 2.1 bis 2.7 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die mit der ersten Ausführungsform bis zur Belichtung des Photoresists 32 durch eine Photomaske 35 hindurch und der nachfolgenden Entwicklung des belichteten Photoresists 32 übereinstimmt. Es sind zum Zeitpunkt dieses in Fig. 2.4 dargestellten Verfahrensstadiums somit auf dem Oberflächenrelief 31 der Matrize 28 auch Bereiche mit und Bereiche ohne Photoresist vorhanden.

[0031] Im Unterschied zur ersten Ausführungsform folgt jedoch nun kein Ätzvorgang. Es wird vielmehr auf die Oberfläche 30 der Matrize 28 (mit dem verbliebenen Photoresist) ganzflächig eine leitende Schicht 37 aufgebracht, vorzugsweise aus Silber, Gold oder Nickel. Es sind aber auch andere elektrisch leitende Metalle und Legierungen verwendbar. Um diese zu verstärken und damit besser handhabbar zu machen, kann nachfolgend eine weitere Schicht 37', beispielsweise auf galvanischem Weg, aufgebracht werden (Fig. 2.5). Es entsteht hierdurch eine metallische Kopie (Prägematrize 38), die nach einer Trennung von ihrer Vorlage exakt ein Spiegelbild der Bereiche mit und ohne Photoresist darstellt. Nach der Trennung wird diese Kopie mit einem Photoresist-Remover, wie Aceton, behandelt, um den restlichen Photoresist zu entfernen.

[0032] Es ist hierdurch im Ergebnis eine Prägematrize 38 entstanden, die Flächenabschnitte 22, 23 mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften aufweist. Jener Flächenabschnitt 23, auf dem sich bis zuletzt Photoresist 32 befunden hat, kann eine spiegelähnliche glatte Oberfläche aufweisen, die einfallendes Licht in vorbestimmter Weise reflektiert. Je nach Be-

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schaffenheit des Photoresists 32 und/oder der aufgebrachten Schicht 37 kann diese auch leicht matt erscheinen. Die Stellen der Kopie (Prägematrize 38), bei denen sich zum Zeitpunkt der Abformung auf dem Original (Matrize 28) kein Photoresists befunden hat, weist hingegen das Oberflächenrelief 31 des Hologramms auf. Diese bilden somit jenen Flächenabschnitt 22, derdiffraktive optische Eigenschaften aufweist und den ein Betrachterais Hologramm wahrnimmt. Jeder der Flächenabschnitte 22, 23 kann seinerseits mehrere, nicht zusammenhängende Flächenteilbereiche aufweisen.

[0033] In einer nicht bildlich dargestellten dritten Ausführungsform der Erfindung kann zuerst eine metallische Unterlage, beispielsweise aus Nickel oder Kupfer, mit einem Photoresist (Positiv- oder Negativ-Photoresist) gleichmässig beschichtet werden. Die Belichtung des Photoresists kann wiederum mit einer Photomaske erfolgen, die mittels eines Elektro-nenstrahllithografieverfahrens oder durch Direct-Laser-Writing erzeugt sein kann. Wie bei den zuvor bereits erörterten erfindungsgemässen Ausführungsformen sollte auch hier der Abstand zwischen der Photomaske und dem Photoresist möglichst klein ausfallen. Vorzugsweise wird deshalb zwischen der Photomaske und dem Photoresist ein Vakuum, zumindest jedoch ein starker Unterdruck, erzeugt.

[0034] Mit einer Belichtung des Photoresists, beispielsweise mit UV-Licht, und dessen nachfolgenden Behandlung mit einem chemischen Entwickler können im Falle eines Positiv-Photoresists wiederum jene Zonen entfernt werden, die über die Höhe der Photoresistschicht vollständig durchbelichtet wurden. Es verbleiben auf der Matrize bzw. dem Substrat Bereiche mit und Bereiche ohne Photoresist.

[0035] Ausschliesslich auf die Bereiche, die mit Photoresist beschichtet sind, kann nun eine holographische Aufnahme, beispielsweise mittels Laserinterferometrie, erfolgen. Die Energie der Laserstrahlung sollte hierbei so auf den Photoresist abgestimmt sein, dass die Strahlung nur oberflächlich in den Photoresist eindringt und dort aufgrund der «Belichtung» ein vorbestimmtes diffraktives Oberflächenrelief erzeugt.

[0036] Darauf folgend wird die gesamte Oberfläche chemisch oder physikalisch ganzflächig mit einer leitenden Schicht überzogen, vorzugsweise mit Silber, Gold oder Nickel. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel, so kann auch hier zur Verstärkung auf diese Schicht eine weitere Schicht aufgebracht werden, die beispielsweise eine Dicke von ca. 100 pm hat. Es entsteht hierdurch eine metallische Kopie, die nach der Trennung von der Vorlage ein exaktes Spiegelbild von der Vorlage mit den Bereichen mit und ohne Photoresist darstellt. Nach der Trennung der Abformung vom Original wird die Abformung (Kopie) mit Aceton oder einem sonstigen Photoresist-Remover behandelt, um die restlichen Photoresistberei-che zu entfernen.

[0037] Auch durch dieses Verfahren ist somit eine Prägematrize geschaffen worden, die mehrere Flächenabschnitte mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften aufweist. Nämlich einerseits jener Flächenabschnitt, der mittels laserinterfe-rometrischer Holographie oder einem anderen Verfahren geschaffen wurde und ein auf einfallendes Licht diffraktiv und reflektiv wirkendes Oberflächenrelief aufweist. Der andere Flächenabschnitt hat hingegen spiegelähnliche und oberflächlich glatte Zonen mit geringer Oberflächenrauigkeit. Diese Flächenabschnitte können somit als «Spiegel» wahrgenommen werden. In Abwandlungen hiervon kann ein solcher Flächenabschnitt aber auch leicht matt erscheinen. Wiederum zusätzlich zu den beiden genannten Flächenabschnitten oder aber als Ersatz für den nicht-diffraktiven Flächenabschnitt kann ein diffus-reflektiver, d.h. matter, Flächenabschnitt vorgesehen sein. Dieser kann durch eine Ätzvorgang erzeugt werden.

[0038] In weiteren Ausführungsformen können die einzelnen Verfahrenschritte der unterschiedlichen Ausführungsformen auch miteinander kombiniert und deren Reihenfolge variiert werden. So können beispielsweise Verfahrensschritte der beiden ersten Ausführungsformen gegeneinander ausgetauscht und zudem in der Reihenfolge vertauscht werden. Gleiches gilt für eine Kombination der zweiten mit der dritten sowie einer Kombination der ersten mit der dritten Ausführungsform. Auch die hierdurch entstehenden neuen Ausführungsformen können wiederum durch Austausch von einzelnen Verfahrensschritten gegen eines der anderen hier offenbarten Ausführungsbeispiele variiert werden.

Bezugszeichenliste

[0039]

1

Substrat

2

Flächenabschnitt

3

Flächenabschnitt

4

Zeichen

5

Zeichen

6

Zeichen

7

Zeichen

8

Submastermatrize

8'

Matrize

10

Oberflächenschicht

11

Oberflächenrelief

12

Photoresist

15

Photomaske

16

Ausnehmung

22

Flächenabschnitt

5

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23

Flächenabschnitt

28

Matrize

30

Oberfläche

31

Oberflächenrelief

32

Photoresist

35

Photomaske

37

leitende Schicht

37'

weitere Schicht

38

Prägematrize

Claims (14)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung einer mit unterschiedlichen optischen Eigenschaftenn versehenen Oberflächenstruktur eines Substrats zur Schaffung von Produktionsmitteln, insbesondere für die Herstellung von Sicherheitselementen oder von dekorativen Mustern, wobei das Substrat einen mit diffraktiven Eigenschaften versehenen Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) sowie einen nicht-beugungsoptisch wirksamen Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) aufweist, wobei zur Erzielung der diffraktiven Eigenschaften in dem entsprechenden Flächenabschnitt ein oder mehrere Oberflächenreliefs (11, 31) eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung von zumindest einem Anteil von mindestens einem der beiden Flächenabschnitte (2, 3; 22, 23) ein photolithographisches Verfahren verwendet wird, bei dem ein Photoresist auf ein Substrat aufgetragen, der Photoresist vorzugsweise durch eine Photomaske über die gesamte Schichtdicke belichtet und danach entwickelt wird, wobei nachfolgend entweder der belichtete oder der nicht-belichtete Teil des Photoresists entfernt wird, bevor zur Erzeugung des Produktionsmittels eine Abformung des Substrats erstellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein materialauftragendes und/oder ein materialabtragendes Verfahren der nicht beugungsoptisch wirksame Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) erzeugt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der diffraktive Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) durch ein laserinterferometrisches Verfahren erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die diffraktiven Oberflächenstrukturen und danach durch das photolithographische Verfahren der nicht-beugungsoptisch wirksame, vorzugsweise diffus-reflektive, Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das photolithographische Verfahren auf einem oder mehreren Abschnitten einer bereits vorhandenen diffraktiven Oberflächenflächenstruktur angewandt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das photolithographische Verfahren einen Verfahrensschritt umfasst, bei dem ein Teil des Oberflächenreliefs (11, 31) abgetragen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das photolithographische Verfahren einen Verfahrensschritt umfasst, bei dem ein Teil des Oberflächenreliefs (11,31) dauerhaft mit einem Werkstoff überzogen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von zumindest einem Teil des nicht-beugungsoptisch wirksamen Flächenabschnitts (2, 3; 22, 23) mehrere unterschiedliche photolithographische Verfahren angewandt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Photoresistschicht (12, 32) aufgetragen wird und danach für den diffraktiven Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) ein Oberflächenrelief (11, 31) erzeugt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem Anteil des nicht-beugungsoptisch wirksamen Flächenabschnitts (2, 3; 22, 23) diffus-reflektive Eigenschaften erzeugt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem Anteil des nicht-beugungsoptisch wirksamen Flächenabschnitts (2, 3; 22, 23) spiegelähnliche Eigenschaften erzeugt werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein diffus reflektiver Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) erzeugt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Abformung des Substrates zur Erzeugung eines Produktionsmittels entweder nur der belichtete oder nur der unbelichtete Teil des Photoresists entfernt wird und vor der Abformung die optischen Eigenschaften der nach der Entfernung des Photoresists freigelegten Bereiche der Oberfläche des Substrats verändert werden.

14. Prägematrize mit einer Oberflächenstruktur, die einen optisch diffraktiv-wirksamen Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) sowie einen in seiner geometrischen Gestaltung vorbestimmten nicht-beugungsoptisch wirksamen Flächenabschnitt (2, 3; 22, 23) aufweist, gekennzeichnet durch Flächenbereiche, die mittels eines Verfahrens gemäss den Ansprüchen 1 bis 13 erzeugt sind.

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