亚波长全息光栅防伪器件的制作方法与流程

本发明涉及全息器件制作技术领域，尤其是亚波长全息光栅防伪器件的制作方法。

背景技术：

随着高精度数字扫描和3d打印等技术的出现，传统的防伪产品逐渐不能起到防伪作用，这使得不法分子有机可乘，各种各样的假冒伪劣商品流入市场。这些假冒伪劣商品的出现，不仅会危害到消费者的利益，甚至还会危害到国家的利益。因此技术创新，提高防伪产品的防伪能力非常重要。

光学结构类的防伪技术主要是利用光学原理形成结构色，其特点是容易识别。通常定义光栅周期小于工作波长的光栅结构为亚波长光栅，加工亚波长光栅防伪器件的工艺条件将会决定防伪器件的视觉效果，若工艺条件不能达到预期设计的结构，就不可能达到有预期设计的效果。

技术实现要素：

本发明提供的亚波长全息光栅防伪器件的制作方法，以获得图案色彩互换的视觉效果。

本发明具体采用如下技术方案实现：

一种亚波长全息光栅防伪器件的制作方法，具体包括以下步骤：

步骤1、清洗，具体清洗方法如下：

步骤11、先把代加工样片放入丙酮中，利用超声波振荡清洗10分钟，并用去离子水清洗；

步骤12、再将代加工样片放在入乙醇中，通用超声波振荡清洗10分钟；

步骤13、用氮气气枪将样片吹干；

步骤2、匀胶，为了得到较好的曝光效果就需要硅片上的光刻胶厚度均匀，要严格按照如下步骤：

步骤21、将按步骤1中严格清洗的样片放在烘干机上加热至80℃保持1分钟，蒸发样片上的乙醇；

步骤22、将硅片放入匀胶机中，在硅片上点滴光刻胶，对于匀胶面积较大的硅片还需要采用沾粘剂pmma，胶厚度可以通过控制匀胶设备的参数来调控；

步骤23、匀好胶后把样片放在烘干机上烘烤，去除水分使胶体变坚固；

步骤3、电子束光刻，利用高电压下加速形成的电子束入射到光刻胶上，使光刻机中的分子键发生断裂；

步骤4、刻蚀，采用干法刻蚀，将待刻材料暴露在等离子气体中，因为之前曝光后在光刻胶上形成了图案，所有等离子体能够有选择性的与待刻材料发生反应；

步骤5、去胶，去掉刻蚀之后残留的光刻胶，具体步骤如下：

步骤51、将样片放入甲基吡咯烷酮溶液中超声10分钟；

步骤52、把样片放入丙酮里超声波振荡清洗10分钟；

步骤53、放入乙醇中超声波振荡清洗10分钟，放在烘干机上烘烤去除硅片上乙醇；

步骤6、转印，是利用纳米压印机将硅片材料上的图形压印到聚合物材料上。

本发明提供的亚波长全息光栅防伪器件的制作方法，其有益效果在于：通过本发明的方法制作的全息光栅防伪器件，微观上由高精度光栅结构组成，难以仿造；宏观上可以获得图案色彩互换的视觉效果，具有激光全息防伪所无法达到的视觉效果。

附图说明

图1是本发明亚波长全息光栅防伪器件的制作方法的流程图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本实施例提供的一种亚波长全息光栅防伪器件的制作方法，如图1所示，具体制作步骤如下：

步骤1、清洗

要对硅片采取严格的清洗方法，本实施例中采用的清洗方法如下：

步骤11、先把代加工样片放入丙酮中，利用超声波振荡清洗10分钟，并用去离子水清洗；

步骤12、再将代加工样片放在入乙醇中，通用超声波振荡清洗10分钟；

步骤13、用氮气气枪将样片吹干；

若样片上还有能观察到的污渍，则需重复清洗这一步，直至将样片洁净适合工艺。注意在执行匀胶步骤前要保持样片一直干净。

步骤2、匀胶

为了得到较好的曝光效果就需要硅片上的光刻胶厚度均匀，要严格按照如下步骤：

步骤21、将按步骤1中严格清洗的样片放在烘干机上加热至80℃保持1分钟，蒸发样片上的乙醇；

步骤22、将硅片放入匀胶机中，在硅片上点滴光刻胶，对于匀胶面积较大的硅片还需要采用沾粘剂pmma，胶厚度可以通过控制匀胶设备的参数来调控；

步骤23、匀好胶后把样片放在烘干机上烘烤，去除水分使胶体变坚固。

步骤3、电子束光刻

电子束光刻主要原理是利用高电压下加速形成的电子束入射到光刻胶上，使光刻机中的分子键发生断裂。使这种方法在光刻胶上形成图案，这种方法的最高精度能达到几纳米。当电子束曝光后，还需要显影和定影的操作形成预先设计的版图。微观上利用电子束光刻可以制得高质量、高精度的微结构。

步骤4、刻蚀

刻蚀工艺是指利用特殊的方式在样片表面有选择性的将一定部分去除。按照刻蚀形式的不同一般可以分为两大类：湿法腐蚀和干法刻蚀。湿法腐蚀主要就是利用液体的药剂与待刻样片发生反应从而形成结构，这种方法的主要优点是成本低，并且设备简单；但是无法刻蚀精细的版图，会有很多局限，因此一般是用在加工较大尺寸版图的情况。干法刻蚀则就是将待刻材料暴露在等离子气体中，因为之前曝光后在光刻胶上形成了图案，所有等离子体能够有选择性的与待刻材料发生反应。本实施例选用干法刻蚀，使用oxfordinstrumentsplasmalabsystem100系列感应式耦合等离子体刻蚀设备，该设备主要是用等离子气体轰击待刻样片，这种方法能够使刻蚀效果均匀、反应快，配合高精度电子束光刻工艺能够加工高精度结构。

步骤5、去胶

去胶的目的是去掉刻蚀之后残留的光刻胶，具体步骤如下：

步骤51、将样片放入甲基吡咯烷酮溶液中超声10分钟；

步骤52、把样片放入丙酮里超声波振荡清洗10分钟；

步骤53、放入乙醇中超声波振荡清洗10分钟，放在烘干机上烘烤去除硅片上乙醇。

步骤6、转印

一般而言，防伪产品以标签为主，因此如硅片类硬物不适合做标签，所以需要利用转印工艺将结构转到聚合物上。本实施例中的转印方法是利用纳米压印机将硅片材料上的图形压印到聚合物材料上，同时这一步骤还为后期批量生产艺生产提供了条件。

本技术利用电子束光刻、icp刻蚀制作、纳米压印等多种工艺，最终得到了有亚波长结构的样片。其中电子束光刻是很关键的一步，光刻的质量直接决定标签的效果，通过提高技术门槛达到难以仿造目的。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提出的亚波长全息光栅防伪器件的制作方法，涉及全息器件制作技术领域，具体包括以下步骤：步骤1、清洗；步骤2、匀胶，为了得到较好的曝光效果就需要硅片上的光刻胶厚度均匀；步骤3、电子束光刻，利用高电压下加速形成的电子束入射到光刻胶上，使光刻机中的分子键发生断裂；步骤4、刻蚀，采用干法刻蚀，将待刻材料暴露在等离子气体中；步骤5、去胶，去掉刻蚀之后残留的光刻胶；步骤6、转印，是利用纳米压印机将硅片材料上的图形压印到聚合物材料上。本发明制作的全息光栅防伪器件，微观上由高精度光栅结构组成，难以仿造；宏观上可以获得图案色彩互换的视觉效果，具有激光全息防伪所无法达到的视觉效果。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：上海盟云移软网络科技股份有限公司
技术研发日：2017.06.28
技术公布日：2019.01.04