專(zhuān)利名稱(chēng)：用于使用激光器借助于掩模和光闌構(gòu)造具有硬質(zhì)涂覆的固體表面的方法和設(shè)備的制作方法
用于使用激光器借助于掩模和光闌構(gòu)造具有硬質(zhì)涂覆的固
體表面的方法和設(shè)備技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明涉及一種方法和設(shè)備，用于構(gòu)造硬質(zhì)材料涂覆的固體表面的至少一個(gè)區(qū)域，所用設(shè)備包括至少一個(gè)具有納秒、皮秒或飛秒范圍內(nèi)脈沖寬度的激光器。更特別地，加工面可以是壓花工具的表面，或一塊寶石物的表面例如部分手表殼，所述壓花工具如壓花輥?zhàn)踊驂夯?，其表面結(jié)構(gòu)被轉(zhuǎn)移到介質(zhì)如包裝箔等上。以下，名詞“激光器”代表整個(gè)激光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
使用具有納秒范圍內(nèi)脈沖寬度和紫外區(qū)波長(zhǎng)的準(zhǔn)分子激光器來(lái)進(jìn)行微構(gòu)造是為人所知的技術(shù)。當(dāng)壓花輥?zhàn)踊驂夯Ｊ菫槔缭谙銦熁蚴澄锏陌b箔上壓印防偽認(rèn)證特征或特殊的光學(xué)衍射的迷人標(biāo)記而設(shè)計(jì)的時(shí)候，固體耐磨面的激光微結(jié)構(gòu)是這些壓花輥?zhàn)踊驂夯Ｋ饕枰摹＿@樣的包裝箔大部分由擁有汽相淀積或?yàn)R鍍金屬層的紙或塑料層組成，或者，它們整個(gè)由金屬制成，大部分是鋁，或者，全部是進(jìn)行產(chǎn)生光學(xué)上和光學(xué)衍射有效的特征和結(jié)構(gòu)的表面處理的紙或塑料。在這方面，優(yōu)選地，使用掩?；蚬怅@來(lái)對(duì)激光光束的強(qiáng)度分布進(jìn)行整形。本發(fā)明申請(qǐng)人的WO 2007/012215公開(kāi)了借助飛秒激光器在設(shè)有由超硬非晶碳組成的硬質(zhì)材料層的工件上形成所謂波紋(ripple)，所述超硬非晶碳具有超過(guò)50%的類(lèi)金剛石Sp3鍵部分，這是已知的基于指出ta-C、碳化鎢WC、碳化硼B(yǎng)4C、碳化硅SiC或類(lèi)似的硬質(zhì)材料。如可在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上找到的不同文獻(xiàn)所顯現(xiàn)的那樣，大體上超硬非晶碳薄膜， ta-C，非常適合于各種應(yīng)用，更特別地，適用于摩擦學(xué)的應(yīng)用及光學(xué)衍射的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
在這個(gè)背景下，本發(fā)明的目標(biāo)是改善所提到的用于構(gòu)造固體表面的方法，更特別地是用以壓印防偽認(rèn)證特征和/或具有光學(xué)上迷人效果的標(biāo)記的壓花輥?zhàn)拥谋砻?，如此一?lái)，這種產(chǎn)生具有增強(qiáng)防偽的認(rèn)證特征的表面的批量生產(chǎn)就成為可能，此外，更大的設(shè)計(jì)范圍也是可能的。這個(gè)目標(biāo)由如權(quán)利要求1所述的方法和如權(quán)利要求11所述的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明另一個(gè)目標(biāo)是提供一種確保掩模和光闌的制造的方法，所述掩模和光闌用于創(chuàng)建高精度和長(zhǎng)壽命的微結(jié)構(gòu)。這個(gè)目標(biāo)由如權(quán)利要求9所述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種方法，用于測(cè)量和最佳化制造方法。這個(gè)目標(biāo)由如權(quán)利要求10所述的方法和如權(quán)利要求15所述的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中限定其它實(shí)施例。


下面，參照具體的實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。圖1示出根據(jù)本發(fā)明使用兩個(gè)激光器的設(shè)備的示意圖。
圖2示出借助于掩模和光闌的組合來(lái)進(jìn)行光強(qiáng)整形。圖3示出具有星形的微構(gòu)造的區(qū)域。圖4示出線性掩模和光闌交換器設(shè)備的俯視示意圖。圖5示出沿著圖4中的箭頭V所指示方向的圖4的交換器設(shè)備。圖6示出根據(jù)圖4中的VI-VI截面的圖4的交換器設(shè)備。圖7示出旋轉(zhuǎn)掩模和光闌交換器設(shè)備的俯視示意圖。圖8示出沿著圖7中的箭頭VIII所指示方向的圖7的交換器設(shè)備。圖9示出根據(jù)圖7中的IX-IX截面的圖7的交換器設(shè)備。圖10示出具有用于掩模和光闌的匣的掩模和光闌交換器設(shè)備的另一實(shí)施例。圖11示出圖10中沿著線XI-XI線的截面。圖12示出圖10中沿著線XII-XII的截面，和圖13示出衍射計(jì)的示意圖，其用于測(cè)量和調(diào)整掩模、光闌和壓花輥?zhàn)?，也用于壓花輥?zhàn)由系慕Y(jié)構(gòu)的產(chǎn)生過(guò)程中的質(zhì)量控制。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)用于微結(jié)構(gòu)和納結(jié)構(gòu)ta-C涂敷的壓花輥?zhàn)拥募す馄鞯脑O(shè)備的示意圖，硬質(zhì)材料ta-C象征性地代表硬質(zhì)材料。第一激光器，例如波長(zhǎng)為248nm(納米)的氟化氪(KrF)準(zhǔn)分子激光器，根據(jù)掩模投影技術(shù)在ta-C層中產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)，而第二激光器，中心波長(zhǎng)在775nm的飛秒激光器，根據(jù)聚焦技術(shù)在ta-C層中產(chǎn)生納結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)可以是例如柵周期為1 μ m到2 μ m的溝形柵結(jié)構(gòu)，而納結(jié)構(gòu)可以是例如周期大約為500nm的自組織波紋結(jié)構(gòu)，其起到光學(xué)衍射光柵的作用。在這方面，任何光學(xué)衍射主動(dòng)結(jié)構(gòu)(optical diffraction active structure)的周期陣列都可能通過(guò)復(fù)色光照射下的衍射而產(chǎn)生角度依賴(lài)的色散，即分成光譜色。圖1示出第一激光器，準(zhǔn)分子激光器1，這里，其光束2具有矩形截面。可以通過(guò)衰減器3來(lái)調(diào)整和改變這個(gè)激光器的光束強(qiáng)度。借助于均勻器3A和場(chǎng)鏡;3B，在均勻點(diǎn)HS 處，獲得激光光束橫截面上的強(qiáng)度均勻分布。通過(guò)這個(gè)均勻的強(qiáng)度分布，并借助于位于均勻點(diǎn)HS處的掩模18，形成產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)所需要的激光光束橫截面的強(qiáng)度分布。安裝在掩模后的光闌6中的孔徑的幾何形狀(優(yōu)選地，光闌和掩模相接觸)產(chǎn)生由掩模18整形的激光光束的強(qiáng)度分布的截面幾何形狀或輪廓形狀。掩模18和光闌6包括在掩模和光闌的交換器設(shè)備內(nèi)，下面將更加詳細(xì)地描述之。除了 KrF準(zhǔn)分子激光器，波長(zhǎng)193nm的氟化氬(ArF)準(zhǔn)分子激光器、波長(zhǎng)157nm的氟(fluor)激光器或波長(zhǎng)308nm的氯化氙(XeCl)準(zhǔn)分子激光器都可用作第一激光器。參見(jiàn)圖2，由掩模18和光闌6整形后的激光光束，入射在偏轉(zhuǎn)鏡7上，光束被其導(dǎo)向適合于該激光光束的成像光學(xué)器件8，從而以預(yù)定的成像比例，例如8 1，在壓花輥?zhàn)?0 的ta-C層的表面9上形成適合于微結(jié)構(gòu)的激光強(qiáng)度分布的圖像。轉(zhuǎn)向箭頭11表明壓花輥?zhàn)?0可以繞其縱軸以預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)。壓花輥?zhàn)?0安裝在轉(zhuǎn)印器32上。為了調(diào)整、監(jiān)視和穩(wěn)定激光光束的功率及強(qiáng)度，借助于分光鏡4將一小部分激光光束導(dǎo)向功率計(jì)5，以提供控制衰減器3和/或激光器1所需的數(shù)據(jù)。如圖1中用雙向箭頭所示，可有選擇地用激光光束強(qiáng)度分布測(cè)量設(shè)備5A來(lái)代替功率計(jì)5。設(shè)備5和5A到分光鏡 4的距離與到位于均勻點(diǎn)HS處的掩模18的距離相同，這是為了能夠正確測(cè)量在均勻點(diǎn)HS 處(即在掩模平面內(nèi))的功率和激光光束的強(qiáng)度分布。攝像機(jī)沈用于觀測(cè)微結(jié)構(gòu)的過(guò)程。 為此，偏轉(zhuǎn)鏡7具有干涉層系統(tǒng)，其反射波長(zhǎng)為MSnm的準(zhǔn)分子激光，但透射可見(jiàn)光。為調(diào)整由成像光學(xué)器件8成像在構(gòu)造在壓花輥?zhàn)?0的整個(gè)表面上的ta-C層上的激光光束的精確確定的焦點(diǎn)位置，借助于檢查壓花輥?zhàn)拥奈恢玫脑O(shè)備16來(lái)測(cè)量壓花輥?zhàn)酉鄬?duì)于理想幾何的位置和與產(chǎn)生相關(guān)的偏差，例如，借助于三角測(cè)量方法。然后，借助于移位設(shè)備32，這些測(cè)量數(shù)據(jù)被用來(lái)自動(dòng)調(diào)整壓花輥?zhàn)?0，而且，構(gòu)造過(guò)程中，這些測(cè)量數(shù)據(jù)也被用于移位設(shè)備32的ζ軸的修正控制。如同根據(jù)圖1的具體實(shí)施例的描述中所簡(jiǎn)要提到的那樣，借助于掩模和光闌，形成準(zhǔn)分子激光器根據(jù)掩模投影技術(shù)進(jìn)行構(gòu)造處理所需要的強(qiáng)度分布。下面，參照?qǐng)D2進(jìn)一步解釋這個(gè)過(guò)程通過(guò)均勻點(diǎn)HS處的激光光束四的均勻強(qiáng)度分布27，并借助于位于均勻點(diǎn)HS處的掩模18，形成在壓花輥?zhàn)?0上的ta-C層中產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)所需要的激光光束橫截面的強(qiáng)度分布。在本示意圖中，掩模18具有柵狀布局的透光區(qū)19 和對(duì)激光光束不透明的表面區(qū)域20，并因此形成了具有立方形強(qiáng)度分布部分的柵狀強(qiáng)度分布75。光闌6按激光光束的方向安裝在掩模后(優(yōu)選地，光闌和掩模相接觸)，通過(guò)掩?？讖交蛲腹獗砻鎱^(qū)域的幾何形狀產(chǎn)生掩模18整形過(guò)的激光光束的強(qiáng)度分布的截面幾何。 在本示圖中，光闌孔徑6T或在不透明部分6P內(nèi)部的對(duì)激光光束透明的光闌表面區(qū)域的形狀是三角形，因此，在光闌之后，激光光束^A的強(qiáng)度分布76呈現(xiàn)出三角形的截面幾何。在圖2中，掩模18的柵周期和厚度以及掩模后激光光束強(qiáng)度分布76的立方形強(qiáng)度分布部分的間隔在X坐標(biāo)方向被大大放大了 ；實(shí)際上，當(dāng)掩模投影系統(tǒng)的成像比例為 8 1時(shí)，它們只有測(cè)量例如8μπι到16μπι，這是為了借助于掩模整形過(guò)的激光光束29A在壓花輥?zhàn)?0上的ta-C層中產(chǎn)生具有1 μ m到2 μ m柵周期的光學(xué)上有效的溝形微結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，當(dāng)均勻點(diǎn)HS的表面區(qū)域和掩模18的構(gòu)造區(qū)域大小相同時(shí)，例如，8mmX8mm = 64mm2, 則與圖2的示意圖對(duì)比，所構(gòu)造的掩模區(qū)域包含的條紋柵有1000到500個(gè)柵周期，而由此形成的激光光束包含1000到500個(gè)立方形強(qiáng)度分布部分。掩模18的大小、形狀、間隔、位置和透明表面區(qū)域的數(shù)目(以下稱(chēng)之為掩模結(jié)構(gòu))， 確定了在具有預(yù)定的光學(xué)效果的ta-C層中創(chuàng)建微結(jié)構(gòu)的激光光束的強(qiáng)度分布，而光闌6確定了激光光束強(qiáng)度分布的截面幾何及壓花輥?zhàn)由系奈?gòu)造的基本區(qū)域的幾何形狀。這里， 名詞“基本區(qū)域”是指壓花輥?zhàn)踊驂夯Ｉ系挠裳谀：凸怅@整形后的激光光束所構(gòu)造的表面，其在一個(gè)激光光束脈沖串(脈沖序列)內(nèi)被成像在ta-C涂敷的輥?zhàn)颖砻嫔?，而且，激光光束和輥?zhàn)颖砻骈g沒(méi)有相對(duì)移動(dòng)。因此，通過(guò)改變掩模結(jié)構(gòu)，特別地，通過(guò)以預(yù)定的角度繞激光光束的光軸旋轉(zhuǎn)掩模，可以改變掩模整形過(guò)的并借助于聚焦光學(xué)器件8成像在壓花輥?zhàn)拥膖a-C層上的激光光束強(qiáng)度分布的方向，并因此改變復(fù)色光照射時(shí)的微構(gòu)造的基本區(qū)域的光學(xué)效果，例如，觀察方向和觀察角，以及顏色和強(qiáng)度。通過(guò)以預(yù)定的角度繞激光光束的光軸旋轉(zhuǎn)光闌6，改變激光光束的光闌整形過(guò)的借助于聚焦光學(xué)器件成像在壓花輥?zhàn)由系膖a-C層上的截面幾何的方向，并因此改變壓花
6輥?zhàn)拥谋砻嫔系募す鈽?gòu)造的基本區(qū)域的方向。下面描述這個(gè)過(guò)程。微構(gòu)造的基本區(qū)域可以是根據(jù)特殊的圖案而并置的，或者，以預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)掩模之后，與此預(yù)定角度下的相同的微結(jié)構(gòu)重疊。此外，如果使用不同的掩模，那么不同的微結(jié)構(gòu)可以重疊在基本區(qū)域中，從而創(chuàng)建新的復(fù)色光照射下的光學(xué)衍射效果。如果它們是并置的，那么基本區(qū)域可具有相同的或不同的表面形狀和微結(jié)構(gòu)。圖3示意性地示出微構(gòu)造的六芒星(six-rayed star) 100，其包括十二個(gè)基本區(qū)域并呈現(xiàn)出兩個(gè)不同的光線衍射方向，所述十二個(gè)基本區(qū)域是六個(gè)不同方向上的三角形截面，在基本區(qū)域內(nèi)部是線柵形狀的微結(jié)構(gòu)。當(dāng)在復(fù)色光下觀察這個(gè)星的時(shí)候，在相同觀察方向和相同觀察角下，星的類(lèi)似微構(gòu)造的包括六個(gè)三角形基本區(qū)域的內(nèi)部六邊形101和類(lèi)似微構(gòu)造的芒區(qū)(ray) 102呈現(xiàn)出不同的顏色和不同的強(qiáng)度。當(dāng)繞著星的垂直對(duì)稱(chēng)軸旋轉(zhuǎn)星來(lái)改變觀察方向或傾斜星的表面來(lái)改變觀察角時(shí)，由內(nèi)部六邊形和芒區(qū)所產(chǎn)生的光衍射的顏色和強(qiáng)度也都隨之改變。對(duì)于準(zhǔn)分子激光器微構(gòu)造的復(fù)雜表面區(qū)域來(lái)說(shuō)，由于所述復(fù)雜表面區(qū)域包括很多可選擇性地具有不同表面形狀的基本區(qū)域，且部分復(fù)雜表面區(qū)域在ta-C涂敷的壓花輥?zhàn)由袭a(chǎn)生不同的光學(xué)效果，因此必須使用具有不同掩模結(jié)構(gòu)的多個(gè)掩模和具有不同光闌孔徑幾何的多個(gè)光闌，掩模18和光闌6可以以預(yù)定的角度α彼此獨(dú)立地繞激光光束的光軸旋轉(zhuǎn)。更特別地，α是在1°到180°之間的值。舉例來(lái)說(shuō)，下列加工參數(shù)適合于在壓花輥?zhàn)由蠘?gòu)造ta-C層準(zhǔn)分子激光器的脈沖重復(fù)頻率為30Hz，層上的激光光束能量密度為8J/cm2，每個(gè)基本區(qū)域上的激光脈沖個(gè)數(shù)為 10。為了優(yōu)化掩模18和光闌6的調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)配置有衍射計(jì)裝置12，見(jiàn)圖1和13，其中， 激光器的測(cè)量激光光束79被導(dǎo)向輥?zhàn)颖砻?，衍射?jì)測(cè)定由所創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)反射和衍射射線 14。根據(jù)本發(fā)明，為了產(chǎn)生更精細(xì)的微結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖1，還使用第二激光器15，其為飛秒或皮秒激光器。所發(fā)射的激光光束2F的光束圓截面是高斯強(qiáng)度分布，借助于衰減器3F 調(diào)整和改變其強(qiáng)度。借助于偏振器17改變激光光束的偏振方向，即，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量在與激光光束的傳播方向y垂直的xz平面內(nèi)的方向。為了在ta-C層內(nèi)獲得非常小的聚焦截面，先用擴(kuò)束器3FC擴(kuò)大未聚焦的激光光束的橫截面。用鏡子7F來(lái)偏轉(zhuǎn)線偏振且擴(kuò)束的激光光束，并借助于聚焦光學(xué)器件8F將其聚焦在ta-C層上，所述聚焦光學(xué)器件8F適合于飛秒激光器波長(zhǎng)并被可移位地安裝在ζ方向上。為了調(diào)整、控制和穩(wěn)定激光光束的功率及強(qiáng)度，借助于分光鏡4F將一小部分激光光束導(dǎo)向功率計(jì)5F，以提供控制衰減器3F和/或激光器15所需的數(shù)據(jù)。攝像機(jī)26F用于觀測(cè)構(gòu)造的過(guò)程。按適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)偏轉(zhuǎn)鏡7F進(jìn)行鍍膜，以反射飛秒激光輻射，而透射可見(jiàn)光。為了構(gòu)造預(yù)定的表面區(qū)域，必須通過(guò)以預(yù)定的角度范圍α和□旋轉(zhuǎn)壓花輥?zhàn)右约霸赬和y方向內(nèi)移動(dòng)其位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)聚焦在壓花輥?zhàn)拥膖a-c層上的激光光束與輥?zhàn)颖砻嬷g的相對(duì)移動(dòng)。由移位設(shè)備32F實(shí)現(xiàn)這個(gè)相對(duì)移動(dòng)。選擇性地，可在飛秒激光光束的光路中加入將激光光束橫截面上的高斯強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成均勻強(qiáng)度分布的均勻器3FA和/或?qū)⒓す夤馐额l或三倍頻的設(shè)備23F，這是為了也能用均勻強(qiáng)度分布和較短波長(zhǎng)的激光光束來(lái)執(zhí)行構(gòu)造過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō)，這有利于用飛秒激光器結(jié)構(gòu)從石英玻璃制造掩模18和光闌6。如果使用倍頻設(shè)備23F，那么擴(kuò)束器3FC、偏轉(zhuǎn)鏡7F和聚焦光學(xué)器件8F必須適合于較短的波長(zhǎng)。可選地，可以使用具有自適應(yīng)物鏡的掃描器8FS來(lái)代替聚焦光學(xué)器件8F，從而允許實(shí)現(xiàn)聚焦在壓花輥?zhàn)拥膖a-C層上的激光光束與取決于掃描器的參數(shù)的輥?zhàn)颖砻娴挠邢薜谋砻鎱^(qū)域之間的更快的相對(duì)移動(dòng)，這樣一來(lái)，同借助于移位系統(tǒng)32F所實(shí)現(xiàn)的相對(duì)移動(dòng)比較起來(lái)，構(gòu)造這個(gè)有限的表面區(qū)域所需要的時(shí)間被大大減少了。如果使用掃描器鏡的反射偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)8FS，那么當(dāng)要在壓花輥?zhàn)由蠘?gòu)造較大的表面區(qū)域時(shí)，移位系統(tǒng)32F只用于并置多個(gè)已構(gòu)造的有限的表面區(qū)域。在構(gòu)造過(guò)程以前和可選地在構(gòu)造過(guò)程中，借助于測(cè)距系統(tǒng)32FA來(lái)調(diào)整和監(jiān)視激光光束的焦點(diǎn)位置。根據(jù)聚焦技術(shù)的飛秒激光器的構(gòu)造主要用來(lái)在壓花輥?zhàn)?0的ta-C層上創(chuàng)建自組織的光學(xué)衍射有效的波紋結(jié)構(gòu)。這些波紋結(jié)構(gòu)可以是例如柵周期為500nm到SOOnm而溝槽深度為300nm的平行波柵結(jié)構(gòu)，其中，如本發(fā)明申請(qǐng)人的PCT申請(qǐng)WO 2007/012215中所描述的那樣，平行波紋總是垂直于激光光束的偏振方向。與由準(zhǔn)分子激光器在基本區(qū)域上所產(chǎn)生的重疊的微結(jié)構(gòu)類(lèi)似，由飛秒激光光束脈沖產(chǎn)生的飛秒激光波紋結(jié)構(gòu)可以與第二波紋結(jié)構(gòu)重疊，所述第二波紋結(jié)構(gòu)的方向不同于第一波紋結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)榧す夤馐钠穹较虻牟煌?。此外，借助于?zhǔn)分子激光器在基本區(qū)域上產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)可與借助于飛秒激光器產(chǎn)生的波紋結(jié)構(gòu)相重疊，從而進(jìn)一步創(chuàng)建出在復(fù)色光的照射下的新的光學(xué)衍射效果，這是因?yàn)闇?zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)的光學(xué)效果與飛秒激光器產(chǎn)生的波紋結(jié)構(gòu)的光學(xué)衍射效果重疊了。舉例來(lái)說(shuō)，下列加工參數(shù)適合于在ta-C層里產(chǎn)生波紋結(jié)構(gòu)移位速度15mm/s，中心波長(zhǎng)775nm，脈沖寬度150fs，脈沖重復(fù)頻率1kHz，激光光束聚焦處的能量密度為2. 3J/ cm2,高斯焦點(diǎn)半徑21 μ m。可選地，適合于產(chǎn)生波紋結(jié)構(gòu)的皮秒激光器可以是波長(zhǎng)為1064nm 的Nd:YAG型激光器，或者具有倍頻的此類(lèi)激光器，其波長(zhǎng)為532nm。通過(guò)逐行地掃描表面，在壓花輥?zhàn)由系膖a-C層中產(chǎn)生波紋，優(yōu)選地，這樣選擇行偏置(line offset)——使行距(line spacing)對(duì)應(yīng)于沿行的單個(gè)脈沖的間隔。為了控制在壓花輥?zhàn)由系膖a-C層中產(chǎn)生的這些納結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，使用與上述相同的現(xiàn)場(chǎng)衍射計(jì)12，其包括另一個(gè)白光光源或激光二極管和多個(gè)CXD攝像機(jī)陣列，用于記錄由光學(xué)上有效的納結(jié)構(gòu)所創(chuàng)建的衍射級(jí)?？蛇x地，可以使用第二現(xiàn)場(chǎng)衍射計(jì)。由于同由準(zhǔn)分子激光器在ta-C層中產(chǎn)生的例如1 μ m到2 μ m的較大的柵周期相比，由波紋形成的波柵的周期較小，只有例如0. 5 μ m，因此，相應(yīng)的衍射級(jí)出現(xiàn)在較小角度上。下面將參照?qǐng)D16描述這個(gè)衍射計(jì)的工作原理。在尺寸上來(lái)說(shuō)，由準(zhǔn)分子激光器根據(jù)掩模投影技術(shù)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)不同于由飛秒激光器根據(jù)聚焦技術(shù)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，例如，前者的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)深度在250nm到450nm之間且柵周期為1. 5 μ m，而后者結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)深度在250nm到450nm之間且柵周期在0. 4 μ m到0. 7 μ m 之間。由于由準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的柵結(jié)構(gòu)與由飛秒激光器產(chǎn)生的波紋柵結(jié)構(gòu)的重疊，因
8此通過(guò)壓印而創(chuàng)建在包裝箔上的衍射圖是復(fù)雜的，基于此點(diǎn)，仿制變得困難得多，而偽造也基本是不可能的。另一方面，創(chuàng)建了光學(xué)上非常奏效的色彩區(qū)域。在本具體實(shí)施例中，除了聚焦光學(xué)器件以外的光學(xué)元件都是固定的，并且，為了在輥?zhàn)颖砻嫔袭a(chǎn)生不同的構(gòu)造區(qū)域，輥?zhàn)颖恢糜谑止ぷ髋_(tái)上，該工作臺(tái)可在繞其軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在X和Y平面內(nèi)移位。此外，輥?zhàn)釉赯平面內(nèi)也是可移位的。然而，非相對(duì)于光束移動(dòng)輥?zhàn)拥奈恢?，也可提供具有如上所述的掃描器的調(diào)整光學(xué)器件，或?qū)烧呓Y(jié)合。如在介紹中所提到的那樣，輥?zhàn)颖砻婢哂衪a-C層，其經(jīng)歷過(guò)例如脈沖激光沉積。 在介紹中所引用的WO 2007/012215中，提到了已進(jìn)行過(guò)測(cè)試的不同涂敷，而同時(shí)，人們認(rèn)識(shí)到由脈沖激光器沉積所產(chǎn)生的這種超硬的四面體鍵合碳層非常適合于預(yù)期的超精細(xì)結(jié)構(gòu)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，大約1 μ m到2 μ m厚的層，更特別地，1. 5 μ m厚的層，可能非常適合于預(yù)期目的。為了提高ta-C層與下層材料間的粘合性，提供厚度為50nm到300nm的WC中間層是有利的。如圖1中所示，在準(zhǔn)分子激光器的光路上至少放置一個(gè)掩模，該掩模位于準(zhǔn)分子激光器和聚焦光學(xué)器件之間。在圖4到12中，更詳細(xì)地描繪和描述了交換器設(shè)備中的掩模和光闌組合。作為掩模和光闌的基底材料，優(yōu)選地，使用高光學(xué)性能的石英玻璃。然而，可選地， 例如也可使用氟化鈣CaF或氟化鎂MgF2。在一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施例中，通過(guò)粗糙化來(lái)創(chuàng)建非透明的掩?；蚬怅@部分。場(chǎng)26F表征兩個(gè)攝像機(jī)，其用于過(guò)程觀測(cè)，即，觀測(cè)工件的表面。一般地，石英掩模在例如8mm X 8mm的表面區(qū)域上具有規(guī)律圖案；這個(gè)圖案可以是簡(jiǎn)單的影線(hatching)， 但是，也可設(shè)想和創(chuàng)建其它圖案。攝像機(jī)26F連接至監(jiān)視器27?？蛇x地，根據(jù)聚焦和掩模投影技術(shù)，也可使用氟激光器來(lái)產(chǎn)生在來(lái)自石英玻璃的衍射掩?；蚬怅@中的不透明表面。而且，如果使用的是飛秒激光器，那么倍頻或三倍頻可能是有利的。 在一些簡(jiǎn)單應(yīng)用中，提供一個(gè)對(duì)準(zhǔn)分子激光光束進(jìn)行整形的支架中的一個(gè)或多個(gè)石英掩?？赡芫妥銐蛄恕Ｈ欢?，在非常精細(xì)和復(fù)雜的彩色圖案的情況下，主要還是受制于美學(xué)條件并且要很大程度上防偽，因此必須要使用多個(gè)具有不同的掩模結(jié)構(gòu)的掩模和多個(gè)具有不同的光闌孔徑幾何的光闌。更特別地，借助于掩模實(shí)現(xiàn)用于產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)(該微結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生具有預(yù)定的光學(xué)衍射的表面，即，具有多色效果的表面)的激光光束強(qiáng)度分布的同時(shí)整形，同時(shí)，借助于光闌實(shí)現(xiàn)截面幾何的形成并因此實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生無(wú)間隙平鋪的預(yù)定的微結(jié)構(gòu)基本區(qū)域(該微結(jié)構(gòu)基本區(qū)域具有預(yù)定的光學(xué)衍射效果)的激光光束輪廓形狀。為此，可以按程序控制的方式，特別地，彼此獨(dú)立的方式，來(lái)改變掩模和光闌，而且可按預(yù)定角度旋轉(zhuǎn)掩模和光闌。掩模結(jié)構(gòu)決定微構(gòu)造的基本區(qū)域的光學(xué)效果的觀察方向和觀察角，而光闌決定具有預(yù)定光學(xué)效果的微構(gòu)造的基本區(qū)域的幾何形狀和表面位置。可以借助于下述掩模和光闌交換器和旋轉(zhuǎn)設(shè)備來(lái)交換和旋轉(zhuǎn)掩模和光闌在圖4到12中，說(shuō)明了用于掩模和光闌支架的某些交換器設(shè)備的實(shí)施例；基本上， 可以設(shè)想線性的或旋轉(zhuǎn)的或組合的交換器設(shè)備，重要的是，在所有設(shè)備中，掩模和光闌都可以彼此獨(dú)立且迅速地交換，以獲得非常多種圖案。這允許在下層工件上，例如在壓花輥?zhàn)踊驂夯Ｉ希行Ш徒?jīng)濟(jì)地產(chǎn)生大量圖案和認(rèn)證特征，其滿(mǎn)足最高的美學(xué)要求和光學(xué)要求。
交換器設(shè)備不但允許在不同壓花輥?zhàn)娱g產(chǎn)生不同的圖案，而且，還允許在同一個(gè)壓花輥?zhàn)由戏浅Ｓ行已杆俚貏?chuàng)建大量不同的結(jié)構(gòu)，以作為認(rèn)證特征和美學(xué)有效圖案。圖4到6示出了線性交換器設(shè)備觀。圖4顯示一俯視圖，其中，箭頭四表示入射激光光束，箭頭29A表示整形后的激光光束。交換器設(shè)備具有用于掩模支架31A到31E的固定板30，其安裝在第一 χ坐標(biāo)工作臺(tái)軸40A上，見(jiàn)圖5，掩模18A到18E插在掩模支架31A 到31E中。與此類(lèi)似，交換器設(shè)備具有用于光闌支架34A到34E的固定板33，其安裝在第二 χ坐標(biāo)工作臺(tái)軸40B上，見(jiàn)圖9，其中，光闌6A到6E插在光闌支架34A到34E中。第一和第二 χ坐標(biāo)工作臺(tái)軸40A和40B安裝在相應(yīng)y坐標(biāo)工作臺(tái)軸40C和40D上。從圖4中還可進(jìn)一步看出，激光光束四先通過(guò)掩模后通過(guò)光闌，出射激光光束29A 因此得以整形，也見(jiàn)圖2，接著光束入射到成像光學(xué)器件8上，借助于成像光學(xué)器件8，所產(chǎn)生的激光強(qiáng)度分布以縮小的尺寸成像在ta-C涂敷的輥?zhàn)颖砻嫔?。由齒形嚙合帶36來(lái)移動(dòng)掩模支架，由齒形嚙合帶37來(lái)移動(dòng)光闌支架，它們分別與支架上對(duì)應(yīng)的齒輪41A到41E、42A 到42E相配合，如在圖4中特別出現(xiàn)的那樣。在本具體實(shí)施例中，由單個(gè)相應(yīng)齒形嚙合帶激勵(lì)所有的支架，該齒形嚙合帶是由步進(jìn)馬達(dá)38和39分別驅(qū)動(dòng)的?？蛇x地，可以借助于步進(jìn)馬達(dá)以預(yù)定的角度分別旋轉(zhuǎn)各支
^K O因此，可以線性地交換各個(gè)掩模和光闌，即，掩模18A到18E中的一個(gè)與光闌6A到 6E中的一個(gè)可被置于光束光路上，并且，進(jìn)一步地，各個(gè)掩模和光闌兩者都可以以確定的角度旋轉(zhuǎn)。圖5是根據(jù)圖4中的箭頭V方向(即，根據(jù)激光光束的方向)的示圖，從中可以看出，掩模支架31A到31E具有內(nèi)部球軸承滾道45A到45E，其與外部球軸承滾道46A到46E 相配合。掩模支架被安裝在固定板30上。圖6根據(jù)圖4中的VI-VI平面和激光光束的方向示出截面，其中，光闌支架34A到 34E和步進(jìn)馬達(dá)39以及齒形嚙合帶37是可見(jiàn)的，而光闌支架安裝在固定板33上。圖6中， 更明顯的是，光闌支架34A到34E各包含內(nèi)部球軸承滾道43A到43E，其與外部球軸承滾道 44A到44E相配合。不用齒形嚙合帶來(lái)驅(qū)動(dòng)掩模和光闌旋轉(zhuǎn)，可使用分別由相應(yīng)的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的相應(yīng)的公共軸所激勵(lì)的蝸輪和長(zhǎng)軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。然而，可選地，借助于用于各掩模和各光闌支架的獨(dú)立的步進(jìn)馬達(dá)，也可實(shí)現(xiàn)各掩模和各光闌支架的預(yù)定角度的旋轉(zhuǎn)。允許固定板30平行于激光光束的傳播方向移位的y坐標(biāo)工作臺(tái)軸40C，被用于當(dāng)前在激光光束的均勻點(diǎn)HS處的加工位置處的掩模18C的構(gòu)造區(qū)域的精確定位，通過(guò)移動(dòng)允許固定板33平行于激光光束的傳播方向移位的y坐標(biāo)工作臺(tái)軸40D的位置，來(lái)調(diào)整當(dāng)前在加工位置處的掩模18C與當(dāng)前在加工位置處的光闌6C之間的預(yù)定最短距離，或者，將掩模 18C的構(gòu)造表面?zhèn)让婧凸怅@6C(即，光闌孔徑)相互直接接觸。在圖7到9中，示出了掩模和光闌的可旋轉(zhuǎn)移位的配置，其中，與圖4到6中相同， 掩模和光闌具有支架、內(nèi)部和外部的球軸承滾道、齒輪、齒形嚙合帶和步進(jìn)馬達(dá)，掩模和光闌被分別旋轉(zhuǎn)地安裝在圓形的固定板47和48上，而不是被線性地安裝在矩形固定板上，而且，步進(jìn)馬達(dá)38或39同時(shí)通過(guò)齒形嚙合帶分別驅(qū)動(dòng)所有的掩?；蚬怅@支架，或者由各個(gè)步進(jìn)馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)各支架。
圖8是根據(jù)圖7中的箭頭VIII方向(即，根據(jù)激光光束的方向)的示圖，圖9根據(jù)圖7中的IX-IX平面示出截面。固定板由具有用于固定板47的支架49H的相應(yīng)步進(jìn)馬達(dá) 49和具有用于固定板48的支架50H的50驅(qū)動(dòng)，并沿y方向被分別安裝在對(duì)掩模18A-18E 進(jìn)行定位的y坐標(biāo)工作臺(tái)軸51上和在對(duì)光闌6A-6C進(jìn)行定位的y坐標(biāo)工作臺(tái)軸52上。與線性的配置觀相比，圓形的配置53允許更緊湊的設(shè)計(jì)。圖10到12示出另一個(gè)交換器設(shè)備M，其中，具有其支架的掩模和光闌被安裝在相應(yīng)的匣57和58中，而且，可被從中抽出并被彼此獨(dú)立地引入光束光路。在這個(gè)位置，它們可以繞著自身的軸旋轉(zhuǎn)。如圖10中所出現(xiàn)的那樣，各掩模18被固定在固定裝置55中，各光闌6被固定在固定裝置56中，掩模和光闌固定裝置被安裝在相應(yīng)的匣57和58中，掩模固定裝置被安裝在掩模交換器59和掩?；瑝K60中，類(lèi)似地，光闌固定裝置被安裝在光闌交換器61和光闌滑塊62中，用箭頭來(lái)表示這些設(shè)備。特別地，圖12根據(jù)圖10中的XII-XII平面示出截面，可以看出，掩模和光闌都是可以旋轉(zhuǎn)的。為此，掩?；蚬怅@固定裝置被分別置于可旋轉(zhuǎn)安裝的掩模支架63或光闌支架 67中，其可分別借助于步進(jìn)馬達(dá)64或68以預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)齒形嚙合帶65的步進(jìn)馬達(dá)64被連接至掩模支架上的齒輪66。以相同方式，光闌支架67借助于步進(jìn)馬達(dá)68以預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)，所述步進(jìn)馬達(dá)68經(jīng)由齒形嚙合帶69激勵(lì)光闌支架上的齒輪70。掩模和光闌旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)都被安裝在相應(yīng)的固定板71和72上。掩模支架和掩模匣57 的固定板71以及光闌支架和光闌匣58的固定板72都被安裝在相應(yīng)的y坐標(biāo)工作臺(tái)軸73 和74上。當(dāng)使用具有兩個(gè)激光系統(tǒng)及掩模和光闌交換器設(shè)備的復(fù)合設(shè)備來(lái)產(chǎn)生光學(xué)衍射有效結(jié)構(gòu)時(shí)，實(shí)現(xiàn)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的有效監(jiān)視是不可或缺的。構(gòu)造壓花輥?zhàn)踊驂夯２⒔又趯?shí)驗(yàn)室中檢查這些工件，以備后來(lái)在有缺陷的情況下調(diào)整設(shè)備，這在理論上是可能的。然而，對(duì)加工的工件(更特別地，對(duì)壓花輥?zhàn)?的有效生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，這是非常復(fù)雜和耗時(shí)的。因此，建議根據(jù)圖13提供配置有衍射計(jì)裝置的測(cè)量和調(diào)整設(shè)備，以測(cè)量在構(gòu)造壓花輥?zhàn)訒r(shí)所創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)并允許分別調(diào)整焦點(diǎn)處和成像平面處的輻射強(qiáng)度等等。這里，同時(shí)測(cè)定多個(gè)衍射級(jí)，并將其相互比較和與確定的參考衍射記錄相比較。大大簡(jiǎn)化和示意性示出的衍射計(jì)裝置12被安裝在壓花輥?zhàn)?0上，并基本上包括兩個(gè)第一保持扇形體(retaining segment) 78和81的半圓形的配置和兩個(gè)第二保持扇形體78F和81F的半圓形的配置，其中，用于產(chǎn)生具有預(yù)定截面的測(cè)量光束14的激光二極管 79和用于測(cè)量在產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)上衍射的光束部分14的CCD攝像機(jī)陣列80被分別安裝在第一保持扇形體78和81上，用于產(chǎn)生具有預(yù)定截面的測(cè)量光束14F的激光二極管79F和用于測(cè)量在產(chǎn)生的波紋結(jié)構(gòu)上衍射的光束部分14F的CCD攝像機(jī)陣列80F被分別安裝在第二保持扇形體78F和81F上。此外，提供非代表性測(cè)定電子器件(non-r印resented evaluating electronics)。為了檢測(cè)不同的衍射級(jí)，各C⑶陣列可沿著四分之一圓移位，或者，為了記錄不同的衍射級(jí)，類(lèi)似于X射線檢測(cè)器，陣列在空間上是可移位的。照這樣，對(duì)各個(gè)壓印結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在陣列的第一空間掃描期間，例如，在測(cè)試剛構(gòu)造的壓花輥?zhàn)悠陂g，可以自動(dòng)檢測(cè)和記錄衍射級(jí)像的位置。壓花輥?zhàn)佑煽尚D(zhuǎn)的和可移位的移位設(shè)備支撐，例如，借助于至少一個(gè)壓電啟動(dòng)器82，這是為了允許在水平方向上精確對(duì)齊正被構(gòu)造或?qū)⒈粯?gòu)造在轉(zhuǎn)臺(tái)83上的固體表面，其中，轉(zhuǎn)臺(tái)83又被安裝在升降臺(tái)84上并被連接至x-y坐標(biāo)工作臺(tái)85。為了根據(jù)圖1的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，把激光二極管的單色激光光束或小橫截面的白光光源的光束導(dǎo)向?qū)⒁獧z驗(yàn)的基本區(qū)域上。用衍射計(jì)裝置12記錄分別由于微結(jié)構(gòu)和納結(jié)構(gòu)的光學(xué)效果而在不同的衍射角下出現(xiàn)的不同的衍射強(qiáng)度或衍射級(jí)中的強(qiáng)度分布，并將其彼此進(jìn)行比較。強(qiáng)度，更特別地，衍射級(jí)中的強(qiáng)度分布，是由所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的幾何形狀、深度和尺寸精度決定的，因此，可以檢測(cè)尺寸變化和不充分的結(jié)構(gòu)深度。在嚴(yán)重偏離預(yù)定的參考結(jié)構(gòu)的情況下，中斷構(gòu)造過(guò)程，并執(zhí)行激光光束參數(shù)和輥?zhàn)游恢玫男拚?。?duì)借助于圖13中所示出的衍射計(jì)而進(jìn)行的全面質(zhì)量控制來(lái)說(shuō)，小橫截面的白光光源的光束被導(dǎo)向完成構(gòu)造的壓花輥?zhàn)?0的表面上。更特別地，用白光光源照射由準(zhǔn)分子激光器微構(gòu)造的表面部分，用另一個(gè)白光光源照射隨后由飛秒激光器納米構(gòu)造的表面部分?？赏ㄟ^(guò)將白光光源在圓弧形保持器上移位，來(lái)改變射線的入射角。借助CCD攝像機(jī)陣列80F，記錄由微構(gòu)造的表面部分的光學(xué)效果所創(chuàng)建的衍射級(jí)，并借助于另一個(gè)CCD攝像機(jī)陣列80，記錄由納米構(gòu)造的表面部分的光學(xué)效果所創(chuàng)建的衍射級(jí)。為了精確記錄出現(xiàn)在不同衍射角下的衍射級(jí)，陣列可在圓弧形保持器中移位。與借助于飛秒激光器而納米構(gòu)造的較小波紋柵周期(例如，0.5μπι)相比，在借助于準(zhǔn)分子激光器根據(jù)掩模投影技術(shù)而微結(jié)構(gòu)的ta-C層中產(chǎn)生的衍射結(jié)構(gòu)的周期較大，例如，1 μ m到2 μ m,因此，相應(yīng)的衍射級(jí)出現(xiàn)在不同的角度上。因此，為了避免不同衍射級(jí)互相重疊，圓弧形保持器81的半徑應(yīng)選擇為小于圓弧形保持器81F的半徑。由這些測(cè)量，可在整個(gè)壓花輥?zhàn)訕?gòu)造的表面區(qū)域上定量確定下列性質(zhì)圖像清晰度、圖像對(duì)比度或通過(guò)強(qiáng)度比較的色彩印象(color impression)。最佳和非最佳構(gòu)造的表面部分的大小和分布。結(jié)構(gòu)差別程度(Differential structuring degree)，即，在小的預(yù)定表面區(qū)域中檢測(cè)的所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的最佳衍射區(qū)域與該小的表面區(qū)域的大小之比。結(jié)構(gòu)完整程度antegral structuring degree)，即，在所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的最佳衍射區(qū)域的表面區(qū)域的總和與測(cè)量場(chǎng)的總表面區(qū)域之比。微結(jié)構(gòu)和納結(jié)構(gòu)表面區(qū)域的質(zhì)量指數(shù)。考慮根據(jù)上述方法所構(gòu)造的壓花輥?zhàn)拥膽?yīng)用，例如，包裝箔在以此方式所構(gòu)造的壓花輥?zhàn)雍团涮纵佔(zhàn)又g通過(guò)，根據(jù)本身已知的通過(guò)遺漏粗糙面(omitting teeth)技術(shù)微構(gòu)造出將要?jiǎng)?chuàng)建商標(biāo)的地方，以便隨后通常借助于后面的壓花輥?zhàn)訉?duì)其進(jìn)行打磨。在這樣過(guò)程中，使用相應(yīng)修改和改編的衍射計(jì)裝置版本來(lái)測(cè)量包裝箔上所創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)，或者，使用測(cè)量值來(lái)校正壓花輥?zhàn)由系慕Y(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，都是可能的。基于上述描述，在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行變化是可能的。除了提供由石英片制造的掩模和光闌來(lái)制造掩模和/或光闌，借助于電可變晶體從例如CaF2來(lái)形成掩模和/或光闌也是可能的，其中，在所述晶體中可以創(chuàng)建激光光束的高透光區(qū)或極低透光區(qū)。還可以從金屬箔來(lái)制造光闌。在描述中，已經(jīng)指出壓花輥?zhàn)幼鳛楣ぜ砻娴睦?，但本發(fā)明也適合于構(gòu)造其它涂敷或無(wú)涂敷的表面，例如壓花模的凸紋表面(raised surface)或壓花輥?zhàn)哟植诿?，或直接衍射入射光的表面例如手表殼或硬幣的部分，比如裝飾性的硬幣或流通硬幣或一塊寶石。
權(quán)利要求
1.一種用于構(gòu)造具有硬質(zhì)材料涂敷的固體表面(9)的至少一個(gè)區(qū)域的方法，所述方法借助于根據(jù)掩模投影技術(shù)的具有納秒范圍內(nèi)脈沖寬度的激光器(1)，其中，在光束整形系統(tǒng)的均勻點(diǎn)(FQ處，使用成像光學(xué)器件前的掩模(18)和光闌(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在交換器設(shè)備中至少安裝一個(gè)掩模和一個(gè)光闌，從而任何期望的掩模和任何期望的光闌都能彼此獨(dú)立地放置在激光器的光束光路上。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)造是由多個(gè)微結(jié)構(gòu)的重疊產(chǎn)生的，每個(gè)重疊結(jié)構(gòu)與被重疊的結(jié)構(gòu)形成角度(α)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，交換器設(shè)備中的掩模和光闌能繞其自身旋轉(zhuǎn)，也能線性地或旋轉(zhuǎn)地移位。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，掩模和光闌被安裝在相應(yīng)的匣中。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，硬質(zhì)材料涂敷包括ta-C-、碳化鎢(WC)、碳化硼(B4C)、碳化硅(SiC)或類(lèi)似的硬質(zhì)材料。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在ta-C層及其下層材料之間，提供有厚度在 50nm到300歷之間的碳化鎢層。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)掩模投影技術(shù)借助于納秒激光器產(chǎn)生的構(gòu)造與根據(jù)聚焦技術(shù)工作并借助于具有皮秒或飛秒范圍內(nèi)脈沖寬度的第二激光器產(chǎn)生的第二波紋狀結(jié)構(gòu)相重疊。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，為了制造掩?；蚬怅@，使用飛秒激光器，其輻射產(chǎn)生由于增強(qiáng)的粗糙度而對(duì)基片上的激光光束不透明的表面，優(yōu)選地，透明石英片。
10.如權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于，在工件表面上產(chǎn)生結(jié)構(gòu)期間，借助于衍射計(jì)測(cè)量這些結(jié)構(gòu)，并且，所測(cè)量的值用于調(diào)整光束強(qiáng)度和/或成像和聚焦光學(xué)器件。
11.一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，在激光器(1)和其成像光學(xué)器件⑶之間，至少安裝一個(gè)掩模和光闌組合(18、6)，并且，多個(gè)掩模和光闌組合被安裝在交換器設(shè)備08、53、54)中，該交換器設(shè)備適合于在激光器(1)的光束光路09)上彼此獨(dú)立地放置一個(gè)掩模(18)和一個(gè)光闌(6)，掩模(18、18A-18E、18/1-18/9)和光闌(6、 6A-6E)能線性地或旋轉(zhuǎn)地移位，還能繞著其自身在支架(31A到31E;34A到34E)中旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，交換器設(shè)備(54)中的掩模(18)和光闌 (6)的每一個(gè)被放置在固定裝置(55、56)中，而后者被安裝在相應(yīng)的匣中。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，它包括皮秒或飛秒范圍內(nèi)的第二激光器 (15)，該設(shè)備包括裝置(32、32F)，用于先把將要構(gòu)造的目標(biāo)(10)的表面(9)放置在第一激光光束( 的成像光學(xué)器件(8)的成像平面上，再將其放置在第二激光光束OF)的聚焦光學(xué)器件(8F)的聚焦平面上。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，第一激光器(1)是波長(zhǎng)為MSnm的氟化氪(KrF)準(zhǔn)分子激光器，或波長(zhǎng)為193nm的氟化氬(ArF)準(zhǔn)分子激光器，或波長(zhǎng)為157nm的氟(fluor)激光器，或波長(zhǎng)為308nm的氯化氙(XeCl)準(zhǔn)分子激光器，而用于產(chǎn)生波紋結(jié)構(gòu)的第二激光器是中心波長(zhǎng)為775nm的飛秒激光器(15)，或具有波長(zhǎng)為1064nm或者532nm的倍頻波長(zhǎng)的Nd:YAG型皮秒激光器。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，它包括衍射計(jì)(12)，該衍射計(jì)具有至少一個(gè)用于測(cè)量分別由準(zhǔn)分子激光器和飛秒激光器結(jié)構(gòu)所反射和衍射的輻射(14、14F)的CCD 陣列(80、80F)。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，用于在壓花輥?zhàn)踊驂夯Ｉ蠘?gòu)造區(qū)域，以在包裝箔上壓印認(rèn)證特征和/或光學(xué)衍射有效區(qū)域。
17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，用于在涂敷的或無(wú)涂敷的手表零件、硬幣或?qū)毷蠘?gòu)造區(qū)域，以產(chǎn)生認(rèn)證特征和/或光學(xué)衍射有效標(biāo)記。
18.一種由根據(jù)權(quán)利要求16構(gòu)造的輥?zhàn)踊驂夯Ｋ鶋河〉陌b箔，其特征在于，它具有光學(xué)衍射有效區(qū)域和/或認(rèn)證特征，其包括至少一個(gè)由準(zhǔn)分子激光器根據(jù)掩模投影技術(shù)所產(chǎn)生的第一結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)由飛秒或皮秒激光器所產(chǎn)生的重疊在第一結(jié)構(gòu)上的第二結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求18所述的包裝箔，其特征在于，在沒(méi)有出現(xiàn)認(rèn)證特征和/或光學(xué)衍射有效區(qū)域或標(biāo)志的位置進(jìn)行打磨。
全文摘要
一種用于構(gòu)造具有ta-C涂覆的固體表面(9，10)的至少一個(gè)區(qū)域的方法，在此方法中，在光學(xué)系統(tǒng)的均勻點(diǎn)處使用掩模(18)，以對(duì)掩模投影技術(shù)中的光束進(jìn)行整形，并且，在成像光學(xué)器件前面使用光闌(6)。借助于具有納秒范圍內(nèi)脈沖寬度的準(zhǔn)分子激光器(1)實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)，多個(gè)掩模和光闌組合(18、6)組合被安裝在交換器設(shè)備(28)中，該交換器設(shè)備適合于在激光器的光束光路上彼此獨(dú)立地放置一個(gè)掩模(18)和一個(gè)光闌(6)，掩模(18)和光闌(6)被安裝在支架中，其可線性地或旋轉(zhuǎn)地移位，還可繞著其自身旋轉(zhuǎn)。本方法允許合理制造十分復(fù)雜的、非常防偽的認(rèn)證特征和/或美學(xué)上引人注目的光學(xué)衍射的有效彩色圖案。此外，還定義了具有這樣特征的設(shè)備。
文檔編號(hào)B42D15/00GK102369082SQ201080015487
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者A·恩格爾, C·伯格利, G·雷瑟, R·伯特徹, S·威斯曼特爾, W·斯蒂芬 申請(qǐng)人:伯格利-格拉維瑞斯股份有限公司