用于为制造微结构的激光设备制造掩膜的方法和装置制造方法及图纸

在根据掩膜投影技术用于在固体表面上产生微结构的激光设备的掩膜和/或光阑的方法中，散射激光射线的预定的不透明表面部分通过借助飞秒、皮秒或氟石激光射束而粗糙化并修改掩膜和/或光阑基板而在其中产生。这种掩膜和光阑具有明显提高的寿命和精确度，并且可以例如用于产生闪耀光栅，该闪耀光栅布置在固体表面上的衍射光栅阵列中，用于产生高光辉的光谱颜色和混合色。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求I和14的前序部分的用于为产生微结构的激光设备制造掩膜和/或光阑的方法和装置。为了简化，此后将仅涉及掩膜，但该术语在本文中还包括光阑。
技术介绍
如例如本专利技术的申请人所有的WO 2007/012215中公开的，在特定的激光设备中，根据掩膜投影技术产生微结构。所述激光可以是例如具有248纳米(nm)的波长的KrF受激准分子激光。以这种激光设备实现的掩膜投影技术要求可以布置在改变器装置中的掩膜和光阑组合。 掩膜用于成形激光束的预定的強度剖面(profile)，并且由此仅在掩膜表面的特定部分中传输所述激光束。因此，当以高能激光照射时，所述掩膜承受高应力，该高应力可以导致变形和高度磨损。为了避免这种变形和高度磨损，激光辐射可以通过掩膜表面的非传输区域，存在以下可能性吸收、反射或散射。对于第一种可能性，可以在这些区域中应用漆涂层，但其不能长时间抵挡应力。这同样适用于光学平版印刷木。对于第二种可能性，例如，电介质镜面可以沉积在期望的位置中。然而，这种技术是要求非常苛刻的。为了制造散射区域，目前本领域公知的是蚀刻技木，但是蚀刻技术非常不精确。如果掩膜用于产生例如光的有效衍射光栅和类似的微结构，则上述缺点特别适用。具有低透明度的区域的相当粗糙的形成的这种严重缺陷同样应用于根据JP 2002-011589A的由喷沙制成的粗加工表面。
技术实现思路
因此，本专利技术的第一个目的是提供一种用于制造掩膜和光阑的方法和装置，所述掩膜和光阑高度耐磨、尺寸稳定、并且适合用于为产生微结构的激光设备中。该目标由根据权利要求I所述的方法实现并且由根据权利要求14所述的装置实现。根据权利要求I所述的方法制造的掩膜和光阑特别适于产生光的有效衍射光柵，所述光的有效衍射光栅产生高亮度的光谱颜色，并且基于所述光谱颜色，产生高颜色强度的混合顔色。现有技术的衍射光栅是凹槽和肋状光栅，并且在此基础上，本专利技术的第二个目的是使用根据权利要求I制造的掩膜和光阑以产生衍射光栅，所述衍射光栅基于光线照射而提供更高的颜色强度和更纯粹的光谱颜色。该目的根据权利要求5实现。附图说明此后将參考示例性实施例的附图更详细地说明本专利技术。图I示出了根据本专利技术的装置的示意图，所述装置具有两个激光设备以直接在固体表面上产生衍射光栅阵列，图2示出了通过掩膜和光阑组合成形激光射束強度，图3以截面图示出了优选的闪耀光栅结构，图4示出了用于产生图3中的闪耀光栅结构的第一掩膜，图5示出了用于产生图3中的闪耀光栅结构的第二掩膜，图6示出了具有柱状物或盲孔光栅形式的另ー种衍射光栅，所述柱状物或盲孔光栅具有矩形柱状物或凹陷的横截面，图7示出了具有相关联的顔色像素的衍射光栅阵列，以及图8示出了子区域，该子区域不再是人类的眼睛可分辨的，并且由多个不同的颜色像素区域构成。 具体实施例方式在图I中，示出用于通过两个激光器设备制作衍射光栅的装置，其中，图中左面的一个是适用制作例如闪耀光栅阵列的受激准分子激光器设备，右面的激光器设备是一方面用于制作用于制作光栅结构的掩模和/或光阑并且另一方面适于制作直接起作用的波纹光栅结构或重叠通过受激准分子激光制作的光栅结构与基于波纹之间的间隔的变化的第ニ光栅结构的飞秒或皮秒激光器设备。包括具有248纳米(nm)的波长的KrF受激准分子激光的第一激光器设备LI用于根据掩模投影技术在固态表面中产生微结构，并且，包括具有775nm的中心波长或其两倍或三倍频率波长的飞秒激光器15的第二激光器设备L2用于根据聚焦技术在固体表面中制作例如波纹光栅结构的纳米结构或者制作掩模。出于本申请的目的，术语“固体”意味着可通过激光制作的表面微结构衍射光栅的任何基板，例如，玻璃、由玻璃或蓝宝石、陶瓷、适当的合成材料制成的表玻璃，并且主要有珠宝或硬币上的金属表面，特别地，还有诸如用于压纹封装箔以及有机固体的压纹模具和压纹板的压纹工具的硬材料涂敷表面。表面可事先被预处理、化学处理或机械处理，并被构建。作为硬材料涂层，例如，可设想四重键合非晶碳(ta-C )、碳化钨(WC )、碳化硼(B4C )、碳化硅(SiC)或类似的硬材料。微结构可以例如为具有I 2μπι的光栅周期的所谓的闪耀光栅，并且，纳米结构可以例如为用作光学衍射光栅的具有300nm IOOOnm的周期的自组织波纹结构。如以下解释的那样，通过光照射时的衍射产生角度依赖分散即光谱顔色分离的衍射光学活动结构的任何周期阵列是可能的。在图I中，表示作为其射束2在这里具有矩形断面的第一激光器的受激准分子激光器I。可通过衰减器3调整和改变该激光束的强度。通过均化器3A和物镜3B，在均匀的斑点HS中产生跨着激光束断面的均匀强度分布。制作微结构所需要的跨着激光束断面的强度轮廓通过位于均匀的斑点HS中的掩模18从该均匀的强度分布被整形。配置在掩模后面并优选与其接触的光阑6中的开ロ的几何形状产生通过掩模18整形的激光束的强度轮廓的断面几何或轮廓形状。掩模18和光阑6位于掩模和光阑改变器装置中。作为KrF受激准分子激光器的替代，可以使用具有193nm的波长的ArF受激准分子激光器、具有157nm的波长的氟石(F2)激光器或具有308nm的波长的XeCl受激准分子激光器作为第一激光器I。作为飞秒激光器的替代，可以使用具有1064nm的波长或530nm的其双倍频率波长或266nm的其三倍频率波长的Nd = YAG型的皮秒激光器作为第二激光器15。通过图2也示出的掩模18和光阑6整形的激光束入射到通过适当的成像光学器件8引导光束的偏转镜7上，该成像光学器件8以例如8:1的预定的成像比例将微结构的适当的激光强度轮廓成像到压纹辊10上的ta-C层的表面9上。通过旋转箭头11，表示压缩辊10可通过预定的角度沿其纵轴旋转。压缩辊10被配置于位移装置32上。为了调整、监视和稳定化激光束的功率和強度，小部分的激光束通过束分离器4被引到传输用于控制衰减器3和/或激光器I的数据的功率计5上。可对于由图I中的双箭头表示的激光束強度轮廓测量装置5A选择性地交换该功率计5。为了能够正确地測量均匀斑点HS中即掩模面中的激光束的功率和强度分布，在到束分离器4的距离与位于均匀斑点HS中的掩模18相同的距离上设置装置5和5A。照相机26用于观察微结构处理。因而，偏转镜7具有反射248nm波长的受激准分子激光照射但透过可见光的干涉层设备。 为了将通过成像光学器件8成像的激光束的成像面的精确确定的位置调整到要在压纹辊10的整个表面区域上构建的ta-c层上，通过用于压纹辊的位置检查的装置16，例如，通过三角測量方法，测量压缩辊从理想的几何位置的位置和制造相关偏离。这些測量数据然后被用于通过位移装置32的压缩辊10的自动调整，并被用于构建过程中的位移装置32的X轴的校正控制。如在根据图I的示例性实施例的描述中简要提到的那样，通过掩模和光阑整形根据掩模投影技术的受激准分子激光构建处理所需要的强度轮廓。以下參照图2更详细地描述该处理从均匀斑点HS中的激光束29的均匀强度分布74，通过位于均匀斑点HS中的掩模18整形在压纹辊10上的ta-C层中制作的微结构所需要的跨激光束断面的强度轮廓。在该示意图中，掩模18具有以格子状方式配置的透明区域19和对于激光束不透明的表面区域20，并由此形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.18 EP 09405228.91.一种用于产生掩膜和/或光阑的方法，所述掩膜和/或光阑用于在固体表面上产生微结构的激光设备，其中对激光射线不透明的所述掩膜和/或光阑的区域散射入射激光射线，其特征在于散射所述激光射线的区域通过以飞秒、皮秒或氟石激光射束的照射而被粗糙化和修改。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于基板是石英玻璃(SiO2)、蓝宝石(A1203)、氟化钙(CaF2)或氟化镁(MgF2)。3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于所述飞秒激光具有775nm的中心波长，或者具有其频率两倍或三倍的波长，并且所述氟石激光具有157nm的波长。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于产生具有多个透明三角形的掩膜(78)或者产生具有多个步进的透明的条带的掩膜(79)。5.根据权利要求1-4所述的用于在固体表面上产生微结构的方法产生的掩膜和光阑的用途，其中具有至少ー个光阑的至少ー个掩膜被旋转地布置并且布置在改变器装置中，并且所述至少一个掩膜位于受激准分子激光设备的掩膜投影単元的同质点(HS)中并且用于产生闪耀光栅(77)。6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于所述闪耀光栅(77)被布置在衍射光栅阵列中，所述闪耀光栅的光栅周期g在O. 5 μ m-5 μ m的范围内，并且所述闪耀光栅是直线的或圆形的。7.根据权利要求5或6所述的用途，其特征在于每个衍射光栅阵列包括子区域，该子区域的纵向尺寸具有低于人类眼睛的分辨カ的值，并且该子区域包括至少ー个像素，像素是用于产生单个光谱颜色的有限的衍射光栅结构，其通过选择的光栅參数以及至少ー个确定的方位观察角(aB)中的确定的衍射角(a m)中的入射角(a e)而被衍射。8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于每个子区域包括至少两个像素，每个像素具有不同的光栅常数，该光栅常数用于在相同的方位观察角(aB)中的相同的衍射角(Cim)中产生两个不同的光谱颜色。9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于所述像素区域和/或所述像素的数量被选择为使得不同的光谱颜色重叠在至少ー个预定的观察方向上，从而产生混合色。10.根据权利要求8或9所述的用途，其特征在于根据期望的应用选择用于主光谱颜色红色、緑色和蓝色的波长，并且如果所述混合色被人类的眼睛看到，则三个颜色是具有630nm的波长λ red>530nm的波长λ green和430nm的波长λ blue的红色、绿色和蓝色。11.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·伯格利，S·威斯曼特尔，G·雷瑟，A·恩格尔，R·伯特彻，W·斯蒂芬，
申请(专利权)人：伯格利格拉维瑞斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：