CN107248367B - 一种防伪结构及其制作和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防伪结构及其制作和使用方法，其在制作过程中，防伪信息为无衬度的薄膜，只有揭开黏贴层后，才可显示出设置的防伪信息，从而达到了制作过程和包装过程中保密的效果，此外本发明通过特殊的微纳米加工方法实现了跨尺度下微纳图形的超快速、高分辨率制作并很好的避免了临近效应带来的部分负面效果。

Description

一种防伪结构及其制作和使用方法
技术领域
本发明属于防伪技术领域，尤其涉及一种防伪结构及其制作和使用方法。
背景技术
名词解释：电子束光刻胶又称电子束抗蚀剂，由对电子束敏感分子和溶剂两种主要成分组成的对电子束敏感的溶胶凝胶。对电子束敏感的分子经电子束辐照后，在曝光区的分子能很快地发生交联或裂解反应，使得曝光区域的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图形。
防伪技术是一种用于识别真伪并防止伪造、变造，克隆行为的技术手段，即通过提取和识别防伪特征来防止伪造，变造，克隆等违法行为的技术措施产品、材料、技术装备等。目前的防伪技术，一种设置在产品外部，客户在购买之前即可看到防伪图形，进行防伪识别，但是这种防伪技术，由于图形设置在商品表面，因此很容易被提取出特征点进行伪造。
为此，对于某些较为贵重的商品，有些防伪技术将防伪码放在商品包装内部，只有购买商品后才能看到防伪码进行验证，且防伪码可设置激活后即失效，从而防止防伪码被仿造。但是这类防伪码的缺点在于防伪码制造中，放入商品包装前，工人或商业间谍可以看到防伪码的形状，进而通过拍照、录像等手段窃取防伪码，从而造成防伪码的泄露。
自20世纪后期以来，纳米科技得到了迅猛的发展。纳米科技是现代科学与技术高度结合的产物，它涉及了量子力学、介观物理、计算机技术、微电子和电子显微镜等诸多科学技术领域，纳米科技的发展亦促进了诸如微电子学、纳米光学、生物科学等科学技术的进步。如今纳米科技的成果已经渗入人们的日常生活之中，例如手机中的微机电陀螺仪、计算机处理器里用于计算的晶体管等等。这些技术的实现都依赖于能够在纳米尺度下非常精确地制作出所需的微纳结构。而电子束直写技术在生产制备高精度、小尺寸的人工微纳结构中扮演了至关重要的角色。
电子束直写技术是20世纪60年代从扫描电子显微镜基础上发展而来的一种新型加工技术。它是在计算机控制下，利用聚焦高能电子束在涂有电子光刻胶的晶片上直接刻写图形的技术。电子束直写技术所利用的仪器为电子束曝光机，电子束曝光机主要由电子光学系统、工件台、图形发生器组成。电子光学系统包括电子枪、束闸、光阑、电子透镜和偏转线圈，他们用于加速聚焦电子束斑。工件台用于承载移动样品。图形发生器用于控制整个系统。由于利用聚焦电子束直写，无需掩模，电子束束斑极小的优势，因此可以实现极高的加工精度，同时种类繁多的电子光刻胶使得其加工适应性强。基于电子束直写技术的上述优势，其广泛的应用于基础研究、原型器件开发、光刻掩模制作。但是传统的电子束直写技术在制作大尺度微纳图形时需要耗费大量时间，而且由于临近效应对微纳图形的形状和分辨率上有很大的限制。因此开发新的加工技术对于提高电子束直写速度、图形分辨率具有非常实用的价值。
发明内容
为了克服上述现有加工技术的不足，本发明提供了一种防伪结构及其制作和使用方法，其在制作过程中，防伪码为肉眼不可见的结构，只有揭开黏贴层后，才可显示出设置的防伪码，从而达到了制作过程和包装过程中保密的效果，此外本发明通过特殊的微纳米加工方法实现了跨尺度下微纳图形的超快速、高分辨率制作并很好的避免了临近效应带来的部分负面效果。
本发明所采用的技术方案是：
一种防伪结构，包括衬底，衬底上固定有纳米线宽的封闭环壁，衬底表面固定有显示层；显示层的厚度不大于封闭环壁的高度；显示层外黏贴有黏贴层。
进一步的改进，所述纳米级封闭环壁为光刻胶，所述显示层为金属层，显示层镀在衬底表面。
进一步的改进，所述金属层包括金、银或铂之一。
进一步的改进，所述衬底为硅片衬底、二氧化硅抛光硅片衬底，石英衬底、氟化钙单晶衬底、氟化镁单晶衬底、蓝宝石单晶衬底或塑料衬底。
进一步的改进，所述黏贴层为胶带、紫外固化胶、502胶水或万能胶。
一种防伪结构的制作方法，包括如下特征：
步骤一、设计防伪版图，所述防伪版图包括一个或一个以上的结构图形；
步骤二、沿所述结构图轮廓在衬底上固定纳米级封闭环壁；
步骤三、在衬底表面蒸镀金属；
步骤四、在蒸镀金属表面黏贴粘连物。
进一步的改进，所述步骤二的方法包括如下步骤：
A.在衬底上涂抹光刻胶；
B.使用光刻工艺将闭环上的光刻胶固化；
C.将未固化的光刻胶清除。
进一步的改进，包括如下步骤：
a.版图设计，按照所需图形轮廓绘制版图；
b.清洗衬底，在衬底上旋涂电子光刻胶；
c.利用电子束光刻工艺将步骤a中设计的结构轮廓形成在步骤b中的光刻胶上，形成光刻结构，将剩余的光刻胶清除；
d.采用真空蒸镀工艺在步骤c所得的光刻结构上蒸镀金属，得到蒸镀结构；
e.在蒸镀结构表面黏贴黏贴层。
进一步的改进，
对于内部无孔结构图形，版图设计时绘制图形最外部轮廓；
对于内部有孔结构图形，版图设计时绘制图形最外部轮廓以及孔结构轮廓。
进一步的改进，所述电子光刻胶使用的是负性光刻胶。
进一步的改进，所述衬底包括硅片衬底、二氧化硅抛光硅片衬底、石英衬底、氟化钙单晶衬底、氟化镁单晶衬底、蓝宝石单晶衬底或塑料衬底。
进一步的改进，步骤d中，使用的真空蒸镀技术为热蒸发或电子束蒸发。
进一步的改进，步骤d中，当蒸镀的金属为金、银、铂时，直接蒸镀；
当蒸镀的金属为非上述金属时，先蒸镀一层金或银或铂，再蒸镀目的金属。
进一步的改进，使用防伪结构时，通过剥离工艺将步骤d中多余的金属剥离；
即黏贴层为胶带时，将胶带紧紧粘贴在步骤d蒸镀的金属上，并挤出空气，最后将胶带从边缘剥离；
即黏贴层为紫外固化胶时，将步骤d得到的蒸镀结构固定且露出蒸镀有金属一面，涂抹紫外固化胶至全覆盖蒸镀结构蒸镀有金属的一面，然后紫外灯照射30分钟以上，最后从边缘剥离紫外固化胶；
黏贴层为普通胶水时，将步骤d得到的蒸镀结构固定且露出蒸镀有金属一面，涂抹普通胶水至全覆盖蒸镀结构蒸镀有金属的一面，等待普通胶水凝固，最后从边缘剥离上述普通胶水。
进一步的改进，所述普通胶水包括502胶水和万能胶。
进一步的改进，所述结构图形的尺寸跨度为30nm～1mm。
一种防伪结构的使用方法，所述防伪结构包括衬底，衬底上固定有纳米级封闭环壁，衬底表面固定有显示层；显示层的高度不高于封闭环壁的高度；显示层外黏贴有黏贴层；揭掉黏贴层，黏贴层将封闭环壁外部的显示层黏贴分离，保留封闭环壁内部的显示层，从而显示出防伪图案。
附图说明
图1为本发明实例的工艺流程示意图；图1中1-1是电子束，1-2是光刻胶，1-3是衬底，1-4是曝光后的光刻胶，1-5与1-6为金，1-7为紫外固化胶；图1-1是在电子光刻胶上曝光图案，图1-2是显影以后的结构，图1-3是样品蒸镀金以后的示意图，图1-4是利用紫外固化胶剥离多余的金，图1-5是金剥离以后的示意图，图1-6是刻蚀完曝光的光刻胶示意图。
图2为本发明实例的利用紫外固化胶剥离金示意图；a为剥离前，b、c为剥离时，d为剥离后，e、f为样品实例的剖面扫描电子显微镜照片。
图3为本发明所制作的样品扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方案进行详细说明。
在下面的描述中阐述了更多的具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此具体实施例仅仅用以解释本发明，不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
防伪结构的制作方法如下：
(1)利用软件设计电子束直写版图，设计版图时，仅设置图形边缘为曝光区域。例如制作图形为圆盘，则版图只设置圆盘最外围的轮廓圆环为曝光区域。
(2)利用匀胶机在300nm二氧化硅抛光硅片上旋涂一层100nm厚的氢倍半硅氧烷(Hydrogen Silsesquioxane，HSQ)，转速为4000r/min。为确保HSQ的曝光品质，在旋涂完HSQ，立即将样品放入电子束曝光机中。在曝光过程中电子束直写工艺使用的加速电压为30kV、剂量为15nC/cm。曝光后的样品在盐显影液(1％NaOH+4％NaCl去离子水溶液)中显影60s，显影温度为23℃。显影以后使用去离子水清洗样品60s。然后再用异丙醇(Isopropanol,IPA)浸泡样品30s。最后将样品放置在匀胶机上，以3000r/min的转速将样品干燥。
(3)进一步的，利用电子束蒸发机在上一步获得的HSQ结构中沉积30nm金膜。为得到品质良好的金膜，真空室气压需要预抽至5×10-7Torr，工作气压维持在5×10-6Torr以下，沉积速率为
Figure BDA0001323961040000051
(4)进一步的，将紫外固化胶倒在蒸有金膜的样品上，静止60s，紫外固化胶厚度为3mm。将上述样品使用紫外灯照射30min。待紫外固化胶固化以后，使用镊子将固化胶从边缘慢慢的撕下。
(5)进一步的，将剥离后的样品用氧等离子体处理，将残余的紫外固化胶处理干净。然后再把样品用1％质量分数的氢氟酸(HF)溶液将曝光后的HSQ刻蚀干净，刻蚀温度为23℃，刻蚀时间60s。刻蚀完HSQ以后，使用去离子水清洗60s。最后使用匀胶机旋转干燥样品。
如图3所示为本发明所制作的样品扫描电子显微镜照片，明显可知的本专利的工艺可以用于制作尺寸更大的防伪结构。
以上参考附图对本申请的发明实例做了详细的介绍，只是针对该发明的具体说明。本领域技术人员预知的变形均处于本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种防伪结构的使用方法，其特征在于，所述防伪结构包括衬底，衬底上固定有纳米级封闭轮廓环壁，衬底表面固定有显示层；显示层的高度不高于封闭环壁的高度；显示层内外均黏贴有黏贴层；揭掉黏贴层，黏贴层将封闭环壁外部的显示层黏贴从衬底上分离，保留封闭环壁内部的显示层，从而显示出防伪图案；所述防伪结构用于防伪。
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