JP2009524092A - 光学的可変セキュリティ装置 - Google Patents

Abstract

セキュリティ装置を形成する方法は、ａ）電気的な導伝層の上に未現像のフォトレジスト層を用意するステップと、ｂ）光学的干渉を用いて第１の回折パターンを上記未現像のフォトレジスト層内に形成するステップと、ｃ）電子ビームリソグラフィを用いて第２の回折パターンを上記未現像のフォトレジスト層内に形成するステップと、ｄ）その後、上記フォトレジスト層を現像するステップと、を有している。

Description

現在、光学的セキュリティ産業界では、光学的に可変なデザイン及び効果を創るという２つの要求が存在している。これらの要求は、組織犯罪に利用されやすいテクニック及び技術により模擬される心配が無いけれども、明確且つあいまいでない公的な認証及び照合の必要性にふさわしい視覚的な単純さ及び独自性の水準を有している。本発明の特別な焦点は、光学的可変装置（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｖａｒｉａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ：ＯＶＤ）の分野にある。この光学的可変装置では、光学的効果が、エンボスされた表面レリーフ（ｒｅｌｉｅｆ）から構成された装置における界面又は表面において生じる回折（１次又は０次）の基礎的なメカニズムにより生成される。１次の回折を通して動作する装置は、産業界ではＤＯＶＩＤ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｍａｇｅ Ｄｅｖｉｃｅ）として知られている。高いセキュリティのＤＯＶＩＤの完全性に対する最も高度な脅威は、装飾ホイル産業（ｄｅｃｏｒａｔｉｖｅ ｆｏｉｌｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）界で虹色効果及び光学的画像を生み出すために用いられる、あまり規制されていない創作技術（ｏｒｉｇｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（例えば、商業スペックのドットーマトリックスシステム及び表面マスキング技術）による再創作又は複製である。

結果として、創作提供者は、わずかの努力で、最初のエンボスされたマスタのシム（ｓｈｉｍ）、ツール又はダイ（ｄｉｅ）の範囲内で、複数の補完的な創作方法又は技術により生成又は記録されたそれぞれの画像構成要素を組み合わせている。上記創作方法は、光学的可変な効果において補完的であるので、それらは観察者に対して姿を現す。

現在、光学産業界では、白色光拡散ホログラフィ（ベントン・レインボー・ホログラムに例示されるように）及び電子ビームリソグラフィが２つの最も補完的なＤＯＶＩＤ記録方法又は技術を代表すると、広く認められている。ベントン・レインボー・ホログラムは、素人により容易に認識され且つ理解される、明白且つ巨視的な画像効果を提供することに最も適している。そのような効果は、３Ｄ及びステレオ効果（例えば、遠近法による変化、並びに、モデル及び複数の写真によって生成された視差）であり、単純で完全なシンボル画像スイッチである。一方、電子ビームリソグラフィは、複雑な変形線効果及び高解像度の微視的なグラフィカル効果（例えば、英数字文字及び５０μｍ未満の寸法を持つ記号）を生成することに最も適している。

また、ベントン・ホログラフィのような光学的干渉技術の使用は、一般に、分光面において対称的である正弦曲線の表面レリーフ微小構造の記録に制限される。それぞれ個々の回折格子の詳細なプロファイルが記録媒体の外に露光してエッチングされている電子ビームリソグラフィの使用は、時々ブレーズド構造（ｂｌａｚｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）と呼ばれる不均等な明るさの正及び負の回折次数を生じる、非対称なレリーフプロファイルの生成に役立つ。

これまで、業界内の従来の慣習では、ホログラフィク及び電子ビーム画像構成要素を２つの別な記録プレート上に独立して記録／露光することをしてきた。通常、各プレートは、光学的及び電子ビームリソグラフィの要求に最適であり、基本的に異なる種類のレジスト材料を有している。光学的及び電子ビーム画像構成要素のために、それぞれ個々のマスタプレートからエンボスダイが作製される。完全な画像を得るために、各ダイは、位置合わせ器（ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｒｅｇｉｓｔｅｒ）における熱可塑性材料の中で順番にスタンプ（ｓｔａｍｐ）されるか、又は、２つのダイが、同一場所に配置されて（即ち、互いに配置されて）、完全な画像のネガ型の転写となる熱可塑性材料の中でスタンプ又は押印され得る。構成要素から完全な画像を製造するこの処理は、業界内では、機械的再結合（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）と呼ばれる。また、結果として生じる完成体を有する基板は、再結合器（ｒｅｃｏｍｂｉｎｅ）と呼ばれる。

我々は、概念を簡単にするために、熱エンボスの処理を通して達成される再結合の方法を考えてきたが、それは、ＵＶ硬化複製処理を用いた良く似た方法において、同等に良く実現され得る。機械的再結合の現在認識されている一つの制限には、各画像ダイの周囲を定める継ぎ目線の存在がある。継ぎ目線は、一つには、画像ダイが熱可塑性材料層又はＵＶ硬化モノマの中にプレスされる際に生じる材料の位置ずれに起因するレリーフの尾根として定められるだろう。そのような尾根は、しばしば、回折微小構造の高さを超えた高さであり、結果として、準又は迎合的エンボス処理によってＤＯＶＩＤが大量に複製されるその後の製造において重大な問題を引き起こし得る。また、継ぎ目線は、通常、２つのダイの間の境界における微小構造の複製における欠如又は不連続性によって強調されるだろう。簡単に言えば、継ぎ目線は、２つの画像領域又は構成要素の間の境界を定める暗い線となる。

デザインの観点から、光学干渉及び電子ビーム記録画像要素を機械的に再結合する方法に関連する更なる制限には、電子ビーム要素（逆もまた同様）が、対応する画像構成要素と共にまさに位置合わせされる様式において重なるか又は連結する複雑なパターンの線又は形状として提供される画像タイプを製造することに対して、本質的に不適当であることがある。第１のエンボスダイからすでに圧痕を受けている熱可塑性材料の中に第２の画像パターンを含むエンボスダイがプレスされる時に、第２のエンボスダイの影響は新しい画像パターンをエンボスするだけでなく、またそのダイ領域が重なる第１の画像構成要素を強く損なうか又は破壊するということを認識することにより、このことは理解できる。

ＷＯ２００４／０７７４９３には、機械的再結合に関連した制限を越える技術を探す方法が記載されている。この文献の主要な教示は、２つの別個のレジスト層を備えていて、それぞれのレジスト層が異なる放射タイプに適合又は反応する記録プレート（より具体的には、フォトレジストプレート）を用意することである。特に我々の教示と関連があることは、一つの放射タイプが青色レーザ光（通常は、４４２ｎｍ又は４５７ｎｍ）であって良く及び他の放射が電子束ビーム又は電子収束ビームにより与えられる場合である。光学的干渉画像が記録され得るのが第１のレジスト層であり、電子ビーム画像が記録されるのが第２のレジスト層である。しかしながら、２つのレジスト層を使用することは、実際には、創作過程に対して、極めて且つ時間的に制限のあるレベルの複雑さを加える。特に、複雑に重なり合うか若しくは連結する光学的干渉画像構成要素の何れかを含む画像及び電子ビーム画像構成要素を含む画像を生成する場合に、又は、２つの画像構成要素を重ねる場合に。

１つの記録プレート上に２つの異なる光学的干渉技術を露光することは、スペクトルの青色部分（例えば、ＨｅＣｄ ４４２ｎｍ線及びＡｒイオン ４５７ｎｍ線）において各レーザ源の波長が近接している特定の技術では、完成された技術である。商業的に利用可能なフォトレジストは、利用し得る（シプリー社製Ｓ１８００）。これらのフォトレジストは、このレンジ上で同様な光化学感度を有するように処方されており、正確な露光エネルギーをそれぞれの光学的画像構成要素に割り当てることを比較的単純に処理する。

一般に、電子ビームリソグラフィの当業者により好まれるレジストは、光学的干渉、ホログラフィ又は同様のものに対して適合するか又は好まれるレジストとは化学的に異なっている。例えば、電子ビームリソグラフィにおいて最も一般的に用いられるレジストの一つである、すなわちＰＭＭＡは、化学線又はソフトＵＶ放射にさらされても、ほとんど又は全く光化学反応を示さない。反対に、ソフトＵＶ及び深青色における露光に対して最適化されたフォトレジスト（即ち、光化学的に活性なレジスト）は、電子ビーム記録に対して非常に弱い感度又はコントラスト比しか有さない。より詳細な光学的及び電子的レジストの概説に関しては、Ｒａｉ−Ｃｈｏｕｄｈａｒｙ編の「Ηａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ、Ｖｏｌｕｍｅ１： Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」の２０９ページを参照されたい。

さて、電子の収束ビームを、絶縁基板上に置かれており通常は有機的な絶縁層であるレジスト上に画像化している時に、実質的に局在的な帯電増加が生じるという点において、更に潜在的に重大な問題が生じる。露光された画像領域において生じている急速で局在的な電子の蓄積を放電するためのメカニズムなしでは、露光領域内において静電ポテンシャルの急速な増加を生じ、従って入射電子ビームをはねつけるように働き電子ビームにより描かれたレリーフ構造内でかなりの歪みを引き起こす強い静電場が生じるだろう。従来の電子ビームリソグラフィにおいて、この問題に対して一つの一般的で実践されているアプローチには、金、金ーパラジウム合金、クロム又はアルミニウムのような金属の非常に薄い層（およそ１．０ｎｍ）でレジストの表面を覆うことがある。高エネルギー電子ビームは、そのような薄い金属層を簡単に通り抜けて、下側に位置するレジストを露光することができる。従って、レジストを現像する前には、適当なエッチング液を用いて金属膜をエッチング処理で取り除くことが必要である。

より最近では、約２０ＭΩ／□の表面抵抗を有する導伝性ポリマをレジストの下側に配置するという代わりのアプローチが実践されている。上記ポリマがレジストと相互作用する溶媒を含む場合に対しては、レジストと導伝性ポリマ層との間にバリヤ層（このバリヤ層は水溶性であることが好ましい）が更に配置される必要がある。

本発明によれば、セキュリティ装置を形成する方法は、ａ）電気的な導伝層の上に未現像のフォトレジスト層を用意するステップと、ｂ）光学的干渉を用いて第１の回折パターンを上記未現像のフォトレジスト層内に形成するステップと、ｃ）電子ビームリソグラフィを用いて第２の回折パターンを上記未現像のフォトレジスト層内に形成するステップと、ｄ）その後、上記フォトレジスト層を現像するステップと、を有している。

本発明を用いて、我々は、光学的干渉及び電子ビームリソグラフィそれぞれにより形成された回折パターンを、同じフォトレジスト層内に提供することができる。

レジスト層の組成に関しては（用いられる現像の化学に対して）、光学的及び電子的露光の両方に対してポジの反応を示すか、又は、光学的及び電子的露光の両方に対してネガの反応を示すべきである。

従って、我々は、電子露光がポジの反応及びネガの反応（架橋結合）の両方を同時に生じるフォトレジストを除外する必要がある。次に、中間の一つ又は複数の層がフォトレジスト層及び基板層の間に配置される。上記中間の一つ又は複数の層は、主に導伝層として働くだけでなく、またレジストプレート内の内部反射を抑える吸収性の反射防止被覆（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ）としても働く。導伝層は、電子ビーム記録処理の間にレジスト表面上に蓄積した電子の帯電を消散する。導伝層は、少なくとも２つの所定の側部上にあるレジストの端まで延出していることが好ましい。一つの好ましい実施形態では、クロムのような金属の部分的に透明な層（典型的には、真空蒸着プロセスによって堆積される）が上記導伝層として用いられる。そのような層は、反射防止層及びレジスト上に蓄積した帯電をグランドに移動させる導伝層という両方の機能的な要求を満足する。代わりに、上記クロム層は、酸化クロム又は２酸化珪素のような反射防止被覆をクロム層及びフォトレジストの間に備えていても良い。

他の実施形態では、２つの中間層が設けられており、レジストと接触している第１の中間層が１０ＭΩ／□未満の表面抵抗を有する非金属皮膜から成り得る。そのような被覆は、有機物バインダ内にアンチモン・スズ酸化物又はカーボンブラックを分散することにより作ることができる。

又は、ＥＳＰＡＣＥＲ１００（昭和電工により供給される）のような被覆が商業的に利用可能である。そのような被覆は、従来のスピンコーティングにより基板に塗布される。第２の中間層は、酸化第１鉄又はエボナイトブラック（カニングにより供給される）のように青色光を吸収する被覆である。

セキュリティ装置は、形成されたままで用いられ得るが、通常は、ダイ又はシムを形成して、従来のエンボス技術を用いて形成されるセキュリティ装置の転写を可能にして用いられるだろう。

特に、セキュリティ装置は、紙幣、小切手又はトラベラーズチェック、実物証明書（ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ ｏｆ ａｕｔｈｅｎｔｉｃｉｔｙ）、切手、債権（ｂｏｎｄ）、道路税支払証明書（ｔａｘ ｄｉｓｃ）、収入印紙（ｆｉｓｃａｌ ｓｔａｍｐ）、安全ラベル、パスポート、又は証票（ｖｏｕｃｈｅｒ）、身分証明書及び同様のものを含むセキュリティ書類又はアーティクル（ａｒｔｉｃｌｅ：物品）と共に用いられても良い。

これらから、本発明に係る方法のいくつかの実施形態が添付の図面を参照して述べられる。

一般的な現像剤によって処理される１つのレジスト層の中に連続し空間的に位置合わせされる露光の処理によって、光学的干渉及び電子ビーム画像構成要素を一つにまとめられた画像に結合する方法が、これから述べられる。上記方法は、また、２つの画像構成要素が同様の明るさを有するように最適化されることを許容する。

上記方法は、光学的干渉画像構成要素（ｏｐｔｉｃａｌ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｉｍａｇｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ：ＯＩＣ）及び電子ビーム構成要素（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ：ＥＩＣ）が巨視的な視覚レベルにおいて、正確に位置合わせされた方法で、空間的に重なるか又は連結するように見えるという好ましい実施形態を用いて説明される。易しく言えば、それらは、同じ分離したアートワーク要素のサブ要素に見える。本発明の教示はＯＩＣ及びＥＩＣが近接して位置づけられているが視覚的にはレジストの重なっていない領域にある実施形態に対して等しく適応していることを理解されるべきであるけれども、例えば、それらは、全体的に光学的可変画像内における別個の分離したアートワーク要素に見える。そのような実施形態では、位置合わせ要求（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）は一般にあまり厳密ではない。

第１の発明の方法を説明するために、我々は、縦及び横の曲線をなす経線２を有する球体（ｇｌｏｂｅ）１の映像的表象からなる組み合わせＤＯＶＩＤを作り出す具体例を考える（図１）。球体１の主要な背景領域３は、ホログラフィ（光学的干渉）処理を通るコヒーレント光の２つの重なるビームへの露光によって作り出される。光学的記録球体背景３内では、経線２は、ホログラフィ構造が存在しない領域、即ち構造又は画像の空隙領域、として存在する。これらの経線空隙領域２の寸法は、小さな位置合わせ許容範囲を許してわずかに増加する。図１は、光学的画像構成要素である球体を示しており、黒い経線は後に電子ビーム画像化システムによって生成される回折格子構造に露光される空隙領域である。

図２は、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）によって露光又は記録される経線１１−１６、２１−２４を含む画像アートワーク（ａｒｔｗｏｒｋ）を示す。

通常の高いセキュリティ画像のために、球体１は５−１５ｍｍの範囲の直径を有し得る。従って、経線を、商業的ドットーマトリックスシステム（６００−１０００ｄｐｉ）の解像度の範囲外に収まるように設計することが有益である。従って、我々は、経線１１−１６、２１−２４が２０−１００μｍの線幅を有するように選択する。この線幅は、そのようなシステムが効果的な方法で複製する能力を超えているだろう。更に、我々は、経線内に、（図２に示すように）５−５０μｍの範囲の文字高さを備えたマイクログラフィック文字又は証印（ｉｎｄｉｃｉａ）３０を設けて、電子ビーム（約０．２μｍのスポット寸法）の解像度能力を有益に引き出すことができる。光学的に記録された球体と正確に連結された、そのような線幅（及び任意に追加した小さなグラフィック内容物）の回折経線の提供は、供給される機械的再結合の精度の範囲外にある。

最後に、我々は、公共の認知を促進し、且つ機械的再結合又は光学的干渉技術単独による複製の技術的複雑さを増加するために、各経線１１−１６、２１−２４が連続的な動画効果を作り出すために異なる回折格子の方向で記録されても良いことを、また図２に示す。動画の順序は、ＯＶＤが回転軸の周りを傾いた時に、各ビューイングゾーン（ｖｉｅｗｉｎｇ ｚｏｎｅ）からどの線が見られるのかを作成する。図３を参照のこと。

各経線１１−１６、２１−２４は、所定の順序でついたり消えたりする。このことを図４．１−４．５に示す。このタイプの動画列は、２つの創作技術を組み合わせる既存の機械的スタンプ技術を用いて達成することは極めて難しいだろう。すでにそこにあるものを消し去ることなしに、経線が球体上にスタンプされることを要求する。

適切なフォトレジストプレート４３（Ｈ２レジストマスタ）を製造するための基本プロセスは、クロム層４０がガラス基板４１の端まで完全に延出することを確実にすることに注意しながら、クォーツ又はソーダ石灰ガラス（ｓｏｄａ ｌｉｍｅ ｇｌａｓｓ）の基板４１上に、クロム４０（図９）の薄膜（１０−２０ｎｍ）を真空蒸着することを最初に有している。クロム層は、導伝層及び吸収性の反射防止被覆の機能を提供する。次に、この上に、必要な表面レリーフの深さ及びタイプに依存して、２００ｎｍ−２００００ｎｍの範囲で変化し得る厚さを備えた適切なフォトレジスト層４２が被覆される。１次のオーダの回折で動作する従来のＤＯＶＩＤの場合には、好ましい厚さは５００ｎｍー２０００ｎｍの範囲内に収まるけれども。

実験的活動は、適切なポジ型のフォトレジストが、シプリー社により供給されるマイクロポジット（Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ）Ｓ１８００シリーズであることを示している。このフォトレジストは、下記の溶媒を含んでいる：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート。このフォトレジストに用いられている樹脂はノボラックベースであり、光活性化合物はジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）スルホネートのグループに属する。光学的及び電子的に生成された表面レリーフの両方に対して良好なコントラスト係数γをもたらす適切な現像剤は、１対６の比で水に希釈されたシプリー社のマイクロポジット３０３である。

図９のフォトレジストプレート４３（Ｈ２マスタ）内に、光学的画像構成要素（ＯＩＣ）、即ちベントン透過レインボーホログラム、を記録又は生成するための好ましい方法がこれから述べられる。

このプロセスの第１段階は、中間伝送ホログラム（Ｈ１）５０（図５）内に、ＯＩＣを含むアートワーク構成要素を記録することである。アートワーク構成要素は、例えば、透過性のアートワークマスクの彫られたひな形又は層となった平らな配置（例えば、透明なガラス）であり得る。このプロセスの原理は、ベントンＨ１−Ｈ２ホログラフィ記録プロセスとして周知の技術である。中間伝送ホログラム５０（Ｈ１）の記録及び現像に続いて、次の段階は、上記Ｈ１（５０）を、それを記録するのに用いた参照ビームの共役５１で再照射することである。その共役参照５１によるＨ１（５０）の照射は、前もって記録されていたアートワーク要素の実際のホログラフィ画像５２（Ｈ２物体光）をＨ１（５０）に転写又は投影させる。そして、Ｈ２物体光の焦点面は、フォトレジストプレート４３上に収まることが許容され、参照光５４（Ｈ２参照光）と重なって、Ｈ２物体光により空間的に定められるホログラフィ干渉パターンを記録する。Ｈ２記録プロセスの模式的説明が図５に示される。ＯＩＣはこの段階では非視覚的で潜在的な画像である。画像構成要素を視覚化するためには、プレート４３を現像する必要がある。ポジ型のレジスト（シプリーＳ１８００のような）の場合では、現像剤中のレジストの溶解性は、露光エネルギーと共に増加する（好ましいオペレーション区間では直線関係）、それゆえ、暗い干渉縞（干渉極小値）が周期的レリーフにおける頂点に対応する一方で、明るい干渉縞（干渉極大値）が周期的なレリーフパターンにおいて溝を生成する。

組み合わされたセキュリティ装置の記録中には、Ｈ２物体５２の位置が、フォトレジストプレートにおける寸法の変化（寸法、厚さ又は側面の直交性の変化等）が不変に留まるフォトレジストマスタ４３上の基準面又は基準点を正確に参照することが有益である。
具体的には、プレートホルダが、３つの位置決めピン５５−５７を有していることが好ましい。３つの内の２つ５５，５６は横の面に設置されており、１つ５７は縦の面に設置されている。各ピンは、Ｈ２レジストマスタ４３のそれぞれの側面と点接触又は半径接触（ｒａｄｉｕｓｅｄ ｃｏｎｔａｃｔ）している。そのようなシステムでは、投影されたＨ２物体がこれら３つの接触点又は規準点を空間的に参照する。

上述したプロセスを用いて、セットアッププレートが、１つ又は複数の所定のエネルギーを有する所定の位置に設置された１つ又は複数のＯＩＣに対して第１のレジストプレートを露光することにより作り出される。次に、このプレートは、適切なレジスト現像剤の中で現像されて、潜在的なＯＩＣを視認できるレリーフ画像に転換する。各ＯＩＣ、又はより具体的には関連して位置合わせされた規準マーク、線又は各ＯＩＣに隣接して記録されたクロスワイヤ（ｃｒｏｓｓ−ｗｉｒｅ）の座標（図６参照）が、移動式顕微鏡又はプレートの光学的操作のような他の技術を用いて、各基準点又は端からのそれらの距離を測定することによって決定される。このプロセスを通して、我々は、図６に示すように、Ｈ２マスタ４３上に設けられた位置合わせ基準線（Ｘ₀，Ｙ₀）を参照して画像の正確な位置を決定する。

セットアッププレートの生成に続いて、本プロセスの次の段階は、ＯＩＣ構成要素で１つ又は複数のＨ２レジストプレートマスタを記録することである。ここで、これらの追加のフォトレジストプレートは、後に、第２の電子ビーム画像構成要素（ＥＩＣ）で記録される。それぞれの追加のＨ２フォトレジストマスタは、所定の位置において少なくとも１つのＯＩＣ記録で、好ましくは少なくとも２つから３つのＯＩＣ記録で記録され、且つＨ２セットアッププレートと同じ所定の位置で記録される。レジストプレートホルダに設置された３つの基準ピン５５−５７の配置のために、それぞれの追加のＨ２レジストマスタ（図７参照）における事実上のＯＩＣの位置又はＸ，Ｙ座標は、セットアッププレートにおけるＯＩＣの座標Ｘ₀，Ｙ₀と５０μｍ以内又はそれ以下で一致する。セットアッププレートとは異なって、ＯＩＣ及びＥＩＣの記録の間には、これらのＨ２フォトレジストマスタの処理又は現像は行なわれないことに留意されたい。

我々は、ベントンＨ１−Ｈ２記録方法に基づいてＯＩＣを創作するための方法を述べてきたが、本発明の概念はその創作技術に制限されるものではないことを理解されたい。
本発明の方法は、ＯＩＣが光学的干渉リソグラフィ処理により作り出されているような場合にも容易に適合され得る。ここでは、透過性マスクが、レジスト、及び、２つの重なったレーザビームにより生成された光干渉パターンにより照射された結合体、と密接に接して配置されている。このアプローチは、一次のオーダの回折レリーフ又はゼロ次のオーダの回折レリーフの何れかを生成するために用い得る。

代わりに、ＯＩＣは、また従来のドットーマトリックスシステムにより生成されても良い。ここで、ドットーマトリックスシステムは低解像度のアートワーク要素（例えば、２５００ｄｐｉ未満）を有し、一方、電子ビーム構成要素は高解像度のアートワーク要素（２５００ｄｐｉよりも大きく、特に５０００ｄｐｉよりも大きい）を有する。

ＯＩＣに対する記録段階が終了すると、レジストマスタは、電子ビーム設備に付随する第２のプレートホルダに設置される。ここで、第２のプレートホルダは、位置づけ又は基準ピンの配置及び位置に関して、第１の（ＯＩＣ）プレートホルダと幾何学的に等しいことが要求される。基準ピン５５−５７は導伝性であり、好ましくは金属であり、それらは電気的接地への導伝経路を有するべきであることに留意されたい。例えば、導体の基準ピン５５−５７は、通常、電気的に接地されたステンレス製のプレートホルダに固定されている。結果として、Ｈ２レジストマスタ４３がプレートホルダの中に挿入されて導体の基準ピン５５−５７に対してしっかりと設置されると、レジスト層４２及びガラス基板４１の間に位置する導体の金属層４０は、導体の基準ピン５５−５７と十分な電気的接触をして、電子ビーム露光処理の間にレジスト層上に堆積し蓄積した電子の帯電が接地に導かれて去ることを確実にする。そのようにして、ＥＩＣの記録を歪ませ且つ悪化し得る静電気の帯電の増加を決定的に防止する。

次に、ＥＩＣの記録を考えると、このプロセスの第１段階は、セットアッププレートから定められるＸ−Ｙ光学的画像座標を利用して、ＥＩＣのために適切な電子ビーム露光又は書き込み座標を選択することである。事前の露光試験がＥＩＣに対して近接の電子ビーム露光エネルギーを確証して、組み合わさった画像（ＯＩＣ及びＥＩＣ）を含むＨ２マスタ４３が化学的に処理される時に、その表面レリーフ振幅がＯＩＣ表面レリーフと同じ割合で発達することを確実にしている。シプリーＳ１８００のようなレジストに対する例として、１０−３０μＣ／ｃｍ²、特に１５−２５μＣ／ｃｍ²の範囲にある電子ビーム露光エネルギーに対応して、ＯＩＣの記録に対する好ましい露光エネルギーが１０ｍＪ／ｃｍ²及び２０ｍＪ／ｃｍ²の間に存在することが分っている。

最適の露光座標及びエネルギーが選択されると、次に、第１のＨ２マスタ４３は、ソース（図示せず）からフォーカスシステム６１を通した電子６０の焦点を合わせたビームへの露光によって、電子ビーム記録又は書き込み処理を受け、このようにして、図８に模式的に示すように、潜在するＥＩＣを生成する。Ｈ２マスタ４３は、上述した電子ビームプレートホルダにおける上記基準ピンに対して固定されている。

第１の回折構造（回折格子の周期性が５μｍ未満）だけでなく、０次の構造（長方形の輪郭及び回折格子の周期性が５μｍ未満）もまた含むＥＩＣを創作するために電子ビームリソグラフィを用いることは、現在の産業の慣例である。電子ビームリソグラフィは、また、反射及び屈折の幾何学的法則に従って振舞う非常に粗い構造（周期性が１０μｍより大きい）からなるＥＩＣを創作するためにも用いられ得る。

ＥＩＣの露光に続いて、Ｈ２レジストマスタ４３は、その次に、化学的に処理又は現像されて、所望の明るさの視認できる画像を作り出し、このようにして、完成したＨ２レジストマスタが作り出される。さて、この第１のＨ２マスタの検査の際に、ＯＩＣ及びＥＩＣの間の位置合わせにおける更なる改善が必要であるか、又は、ＥＩＣ及びＯＩＣの相対的回折効率が最適でないということが見つけ出されると、次に、第２のＨ２レジストマスタが、しかるべく修正された露光座標又は露光エネルギーを用いて記録され得る。

今まで、光学的干渉技術を通してＤＯＶＩＤＳの創作者に用いられる卓越したレジストであるシプリーＳ１８００レジストを参照してきた。シプリーＳ１８００レジストは、溶解性（溶解性対露光エネルギーカーブの線形部分内で）が露光エネルギーに比例して増加するというポジ型として働くレジストである。しかしながら、ＥＩＣ表面レリーフが、ポジ型のレジストに記録されると、対応するＯＩＣ程にはそれほど正確には複製されないことが実験的に見つけ出された。この対比は、５０μｍより小さい、特に２０μｍよりも小さい寸法又は線幅を有するＥＩＣ内のこれらのグラフィック構成要素又は要素において最も著しい。そのようなＥＩＣ構成要素の典型的な例は、光学的セキュリティ産業内で回折マイクロテキスト（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｍｉｃｒｏ−ｔｅｘｔ）として知られているものであろう。即ち、フォント又は文字の高さが２００μｍよりも小さい英数字の文字又は証印である。光学的及び電子的に記録された回折格子構造の相対的なエンボス効果における違いは、それらの個々の表面レリーフの形状又輪郭における相違によるものである。

具体的には、光学的干渉のプロセスにより生成された回折格子構造（通常、回折格子の複雑でコヒーレントな迷信を含むホログラム内にこれらは含まれる）は、本質的に形状又は輪郭において正弦曲線である。回折格子の輪郭の振幅（約０．１μｍよりも小さい）は、通常、回折格子ピッチ（通常、０．７及び１．４μｍの間）の１０分の１よりも小さいので、正弦曲線の回折格子の傾斜は、非常になだらかな傾き（通常３５°よりも小さい）と、大きな半径（回折格子ピッチよりも大きい）を備えたレリーフの極大及び極小を有しているだろう。結果として、光学的干渉回折格子は、比較的浅く開いたレリーフ構造であり、通常のエンボスの挟む圧力（１−１０Ｎｍｍ^-2）及びラッカー温度（１４５−１７５℃）に対して生じるエンボスされたラッカー（ｌａｃｑｕｅｒ）の粘弾性変形の度合いによって容易に複製される。

反対に、電子ビーム創作された構造は、ポジ型レジストでは、電子ビームの拡散及びピンぼけのために、各穴の基部は頂上における開口よりも広い急な側部を持つ長方形のバイナリーピット（ｂｉｎａｒｙ ｐｉｔ）の周期的なパターンに近いレリーフ構造を有することによって特徴付けられる。そのような構造の正確な複製又はエンボス細工は、レオロジーの観点から極めてチャレンジングである。だから、エンボスされたラッカーが、粘弾性状態よりはむしろ粘性フローの状態にあることが要求され、且つ、任意の後続するエンボス構造の緩和を防止することが要求される。エンボスを行なう挟む状態が存在している時に、ラッカーがそのガラス転移点以下にまで急速に冷却されることが必要である。

電子ビーム表面レリーフ微小構造の効率的な複製に関連する技術的なチャレンジを低減するために、２つのアプローチを取り得る。

第１のアプローチは、化学線放射（４００−４６０ｎｍ）による露光の効果が、露光領域が露光エネルギーによりますます不溶性になることを引き起こす化学的架橋又は光重合効果を生み出すという点で、ポジ型レジストの反対である光化学反応を有することによって特徴づけられるネガ型レジストを用いることである。適切なネガ型レジストは、低コントラス比（γ＜４）を有するものであろう。

ネガ型レジストの一例は、クラリアントＡＺエレクトロニックマテリアルズにより供給されるＡＺ（ｒ）ｎＬＯＦ（ｔｍ）２０００フォトレジストである。これは、溶媒としてＰＧＭＥＡ（２−ｍｅｔｈｏｘｙ−ｌ−ｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅ）を含む。樹脂は、露光されると架橋する。

正弦曲線の輪郭は反転において対称であるため、ネガ型レジストの使用は、光学的干渉のプロセスにより記録される表面レリーフのエンボス特性にほとんど影響を与えないだろう。しかしながら、電子ビームリソグラフィにおいて適切なネガ型フォトレジストを用いることは、エンボス処理に対してより本質的に適しており、いっそう台形又は正弦曲線の輪郭を備えたより”開口した”回折格子構造の生成を許容する。

代わりとして、我々は、感度、コントラスト及び分解能の最適な組み合わせのために、特定のポジ型レジストを用いて作業することが好ましい場合に対して、電子ビーム回折格子に関連したレリーフ輪郭問題に取り組むための第２の新しい方法を提案する。提案する解決法は、Ｈ２レジストマスタの共役又はネガであるニッケルスタンパ（ｎｉｃｋｅｌ ｓｔａｍｐｅｒ）（業界内では普通エンボスシムと呼ばれる）を用いてホイルエンボスプロセス（ｆｏｉｌ ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）（キャリアフィルム上に提供されたラッカー又は同様の物質の中にエンボスすること）を行なうことである。ネガ型スタンパの使用は、我々がホログラム又はＯＶＤ層の中に、図６に示すように、レジストマスタ７１内に存在するものの共役又は反転であるレリーフ構造７０をエンボスする又は押すことを意味する。

ネガ型又は共役のエンボスシムの使用が創作プロセスに対してどんな影響を与えるのかを理解するために、従来のＤＯＶＩＤ（熱スタンパホイル（ｈｏｔ−ｓｔａｍｐｅｄ ｆｏｉｌ）又はタンパエビデントラベル（ｔａｍｐｅｒ ｅｖｉｄｅｎｔ ｌａｂｅｌ）の形であるかどうか）において、観測された回折画像がＨ２レジストマスタ内に存在しているものと同一であるということに留意すべきである。

説明の目的のために、少なくとも部分的に文字Ｒ７２（図１１）を含む画像を備えたＤＯＶＩＤを考える。今まで、ＤＯＶＩＤ創作内に、同じ感覚又は方向に見える文字ＲでＨ２レジストマスタ（７３Ａにおいて平面に、及び７３Ｂにおいて断面に示すように）を記録することが慣習であった。ニッケルマスタ７４Ａ，７４ＢがＨ２レジストマスタ７３Ａ，７３Ｂから生み出され、その後、エンボスシム７５Ａ，７５Ｂがニッケルマスタ７４Ａ，７４Ｂから生み出される。Ｈ２レジストマスタ７３Ａ，７３Ｂ及びエンボスシム７５Ａ，７５Ｂは、７３Ｂ、７５Ｂにおいて見られ得るように、ポジ型又は”正しい読み（ｃｏｒｒｅｃｔ−ｒｅａｄｉｎｇ）”の画像を有していると言える。さて、貼り付けられたＤＯＶＩＤ７６Ａ，７６Ｂにおいて、エンボスされた表面レリーフはＤＯＶＩＤが貼り付けられた基板の中の方に面しているので、このことは”ホログラム”層が”正しい読み”のエンボスシムでエンボスされているに違いないことを意味しており、エンボスシム７５Ａ，７５Ｂ内に存在する表面レリーフ構造がＨ２マスタレジスト７３Ａ，７３Ｂ内に存在するものと一致するであろうことがそこから明確である図１１に示される電気メッキの順序につながる（そのフォトレジストがポジ型又はネガ型で働くのかどうかに関係なく）。

新しいアプローチは、Ｈ２レジストマスタの中に記録されたものの共役である表面レリーフでホイル（ｆｏｉｌ）をエンボスすることによって、この業界の慣習からは外れるものである。具体的には、作業の観点からポジ型のフォトレジストが非常に好ましい処理材料である場合に対して、提案する方法は、ポジ型のフォトレジストに記録される電子ビーム回折格子構造に関連する複製の懸念を無効にしようと努めるものである。その考え方は、画像アートワーク８１を含むＨ２（ポジ）レジストマスタ８０Ａ，８０Ｂ（図１２）を記録することにある。ここで、Ｈ２レジストマスタ８０Ａ，８０Ｂは、８０Ｂ及び８２Ｂを比較して理解できるように、最終の貼り付けられたＤＯＶＩＤ８２Ａ，８２Ｂに存在するものの共役又はネガ（ミラー反転）である。共役という用語、又はポジ及びネガという用語をアートワーク及びフォトレジストの両方に適用することによる混乱を避けるために、我々は、共役アートワークを”誤った読み（ｗｒｏｎｇ−ｒｅａｄｉｎｇ）”と呼ぶことにする。図１２は我々の要求を提供する方法を示す。この方法では、我々は、ＯＩＣ及びＥＩＣの両方に対するアートワーク８１がポジ型のフォトレジストの中に”誤った読み”で記録されているＨ２レジストマスタ８０Ａ，８０Ｂを創作することにより開始する。
この誤った読みのＨ２レジストマスタ８０Ａ，８０Ｂは、まず、銀で真空メッキされて導伝性にされ、次に、２つのニッケルマスタ８３Ａ，８３Ｂ；８４Ａ，８４Ｂ、及び続いてエンボスシム８５Ａ，８５Ｂを連続して生み出しながら、図１２に示す電気メッキの順序に従って処理される。ここで、我々は、エンボスシム８５Ａ，８５Ｂを”正しい読み”のアートワークを備えているが、ポジ型レジストからなるＨ２マスタ８０Ａ、８０Ｂの中に存在するものの共役である微小構造を有しているように生成する。事実上、エンボス細工は、微小構造の観点からは、より容易にエンボスされ且つ複製されるＥＩＣを作り出すネガ型のレジストからなるＨ２マスタにより生成されたものに等しい。

光学的画像構成要素の一実施例を図で示す。 図１の光学的画像構成要素に対応する電子ビームリソグラフィ画像構成要素を示す。 合成画像の角度再生特性を示す。 合成画像の経度線があらかじめ定められた順序でスイッチを入り切りする様子を示す。 合成画像の経度線があらかじめ定められた順序でスイッチを入り切りする様子を示す。 合成画像の経度線があらかじめ定められた順序でスイッチを入り切りする様子を示す。 合成画像の経度線があらかじめ定められた順序でスイッチを入り切りする様子を示す。 合成画像の経度線があらかじめ定められた順序でスイッチを入り切りする様子を示す。 Ｈ１−Ｈ２記録処理を示す模式的ダイアグラムである。 光学的画像がフォトレジストプレート上に位置づけられる方法を示す。 現像前に光学的画像構成要素に露光されるフォトレジストプレートを示す。 未現像の電子ビーム画像を備えたフォトレジストプレートを示す。 フォトレジストマスタプレートの一実施例を通る模式的断面図である。 共役エンボスパターンを示す。 エンボスシムを形成するための従来の方法における連続的段階を平面図及び断面図において示す。 図１１と似ているが本発明に従ってエンボスシムを製造するための新しい方法の一実施例を示す。

Claims (26)

1. セキュリティ装置を形成する方法であって、
   ａ）電気的な導伝層の上に未現像のフォトレジスト層を用意するステップと、
   ｂ）光学的干渉を用いて第１の回折パターンを前記未現像のフォトレジスト層内に形成するステップと、
   ｃ）電子ビームリソグラフィを用いて第２の回折パターンを前記未現像のフォトレジスト層内に形成するステップと、
   ｄ）その後、上記フォトレジスト層を現像するステップと、
   を有していることを特徴とする方法。
2. ステップｃ）がステップｂ）の後に実行される請求項１に記載の方法。
3. 前記電気的な導伝層がクロムを含んでいる請求項１又は２に記載の方法。
4. ステップｂ）が、伝送ホログラムを前記フォトレジスト層上に移動するステップを有している請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２の回折パターンが1つ又は複数の回折格子により定められる請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第２の回折パターンの複数の部分が、各部分に対応する前記回折格子の方向が連続的に変化しながら前記装置を横断して間隔をあけている請求項５に記載の方法。
7. 前記部分が、線を定めている請求項６に記載の方法。
8. 前記第２の回折パターンが、２０−１００μｍの範囲にある幅を備えた１つ又は複数の線を定めている請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第２の回折パターンの部分が、前記第１の回折パターンの部分の間に間隔を空けて形成されている請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記第１の回折パターンの部分の間の前記間隔が１５０μｍよりも大きい幅を有する請求項９に記載の方法。
11. 前記第２の回折パターンの部分が、英数字文字のような証印を定める請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記証印が５−５０μｍの範囲の高さを有している請求項１１に記載の方法。
13. 前記フォトレジスト層がポジ型のフォトレジストである請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. ステップｃ）は、前記電気的な導伝層が接地に接続されている間に実行される請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記電気的な導伝層が前記フォトレジスト層の端まで延出している請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記電気的な導伝層が吸収性の反射防止被覆層として働く請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記電気的な導伝層は吸収性の反射防止被覆層が設けられている請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
18. 更に、前記セキュリティ装置を用いてダイ又はシムを形成するステップを有する請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記セキュリティ装置から第１の転写を生み出し、前記第１の転写から第２の転写を生み出し、前記第２の転写から前記ダイ又はシムを生み出し、反対に読むアートワークを用いて、ステップｂ）及びｃ）を実行することを有している請求項１８に記載の方法。
20. 更に、前記セキュリティ装置に対応する表面レリーフ微小構造を基板において作り出すために、前記ダイ又はシムを前記基板に貼り付けるステップを有している請求項１８又は１９に記載の方法。
21. 前記基板がラベルを有している請求項２０に記載の方法。
22. 更に、前記ラベルをセキュリティ書類又は物品に後で付着するステップを有している請求項２１に記載の方法。
23. 前記基板が、キャリア上に用意されており、セキュリティ書類又は物品に後で移動される請求項２０に記載の方法。
24. 前記基板が、セキュリティ書類又は物品を有している請求項２０に記載の方法。
25. 前記セキュリティ書類又は物品が、紙幣、小切手又はトラベラーズチェック、実物証明書、切手、債権、道路税支払証明書、収入印紙、安全ラベル、パスポート、又は証票、身分証明書及び同様のものを含む請求項２１から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法により形成されたセキュリティ装置。

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