JP5283711B2 - 支持体ウエハ上に転写される画像要素を備える物体、および、そのような物体の製作方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、マイクロメータおよび／またはナノメータの寸法を伴う、例えば、装飾、活字体文字、図、さらには、写真のような、画像要素、画像を含む、例えば、宝石、石、腕時計の類（例えば、腕時計のガラス、ダイヤルまたはケースボタン）、携帯電子機器（例えば、ウィンドウや表示画面）、または、あらゆる他の固体の媒体のような、塊状物体のような物体に関する。本発明はまた、そのような物体を作成するための方法に関する。

本発明は、様々な産業、文化または芸術の分野における応用を提供できる。腕時計産業では、とても頑健な画像、または、とても高い視覚的品質の半透明の装飾を製作するために、腕時計のガラスまたはケースボタンが、本発明に従って作成できる。

本発明はまた、宝石類の分野において、特に、マイクロメータおよび／またはナノメータの寸法を伴う装飾または文字を含む貴石を製作するために、適用でき、例えば、ペンダント、指輪またはイヤリングを作成するために使用できる。

本発明はまた、とても良好な耐久性（数千または数百万年）を伴って、小さい容量（例えば、厚さ２ｍｍ未満の表面積数ｃｍ^２）内への大量の情報の蓄積を達成するために使用できる。

例えば、物体へのフォトリソグラフィのような、マイクロテクノロジーの技術を適用することによって獲得されるマイクロメータの大きさを伴う装飾または画像を含む物体の作成が知られている。しかし、物体の表面上に作成されたこれらの装飾の耐久性および機械的頑健性は一般に貧弱である。

物体上に作成された画像を保護するための方法が、文献仏国特許出願公開第２ ８５１ ４９６号に説明される。この文献において、画像は、最初に透明な基板上にフォトリソグラフィによって作成される。次いで、基板は反転されて、そして、接着または圧着によって、所望の物体上に固定される。

このような方法には、幾つかの欠点がある。実際に、物体上に基板を固定するために使用される接着剤の中には、限られた耐用期間を有する有機材料がある。したがって、それによって、製作される物体は限られた耐用期間を有する。一方で、これらの接着剤の光学特性は経時的に劣化し、それは基板上に作成された画像の視認性を変える。圧着は、物体への基板の堅固な機械的組み立てを可能にするが、達成される圧着は物体を破壊することなく分解できるため、物体およびその画像の良好な一体性を確保せず、それは、改ざん防止された画像を含む物体を作成することが要求されるか否かの問題を提起する。

仏国特許出願公開第２ ８５１ ４９６号

本発明の目的は、先に説明されるような先行技術の欠点を有しない、１つまたは複数の画像要素を含む物体と、同様に、そのような物体を作成するための方法を提案することである。

このために、本発明は、少なくとも１つの画像要素を備える物体であって、少なくとも１つの少なくとも部分的に透明な基板を含み、その少なくとも１つの表面が、少なくとも１つの材料で充填される画像要素のパターンを形成する凹部を含む、基板の前記表面は、少なくとも１つの支持体の少なくとも１つの表面にウエハボンディング（分子接着）によって固定され、基板および支持体は一体構造を形成する、物体を提案する。

それによって、マイクロメータおよび／またはナノメータの寸法を有することができる、凹部内に配置される材料によって形成される画像要素が、物体の基板と支持体との間に達成されるウエハボンディングによる接合の手段によって、頑健で、耐久性があり、一体化された（物体を分解せずに取り外すことが不可能である）やり方で物体上に作成される。

したがって、画像要素よって形成される画像または文字が、ウエハボンディングによって達成される接合の手段によって、２つの塊状の個体の構成要素、すなわち、１つの面上の基板と他方の面上の支持体との間に密封される。この密封は、特に、湿気またはあらゆる気体の拡散、または、液体化学製品（基板または支持体を破壊する恐れのある製品以外）に対する防壁を形成する。

ウエハボンディングによる接合によって、物体の基板および支持体から、画像要素がその中に封入される一体構造を形成することが可能である。基板および支持体が同じ特性である場合、その結果、塊状の結晶が、例えば、支持体と基板との間のどのような接触面も伴わずに、結晶に埋め込まれた画像要素を伴って、再構築される。基板と支持体との間の接着力は、材料の凝集力より大きい。それによって、基板を取り外そうとするあらゆる試みは物体を壊すことになるだろう。

画像要素は、１つの面上の基板の全体の厚さ、および、他方の面上の支持体の全体の厚さによって、機械的に保護される。画像要素の破壊を可能にする前に、基板および／または支持体は、削り落されるか、または、一体に磨滅されなくてはならない。したがって、炭化ケイ素またはダイヤモンドによってのみ切削できる基板用に、例えば、サファイヤのような、とても硬い材料を選択することによって、この保護は最大化できる。

例えば、融解温度が約１，７９０℃に等しいサファイヤから成る基板および／または支持体、および、融解温度が約１，７６８℃に等しいプラチナから成る、凹部内に配置され、画像要素を形成する材料を選択することによって、熱侵害（例えば、火事）に対する高い抵抗力、したがって、優れた耐久性を有する物体が獲得される。

同じ特性の２つの材料の間で達成されるウエハボンディングによる接合によって、他の付加的材料の異なる熱膨張によって誘発される機械的疲労による、組立体の潜在的経年劣化のあらゆる危険性を防ぐことが可能である。

さらに、ウエハボンディングによる接合によって、光学特性が経時的に安定した無機物材料を使用することが可能である。したがって、製作される構造は、時間による光学特性（特に、画像要素の可視性）のどのような劣化も被らない。

支持体が貴石または半貴石であり、基板が支持体と同じ材料から成る場合、それによって、特に、ウエハボンディングによる接合のために他の材料が使用されない場合、内部に作成される、すなわち、石に《埋め込まれた》画像要素を含む塊状の石を再形成することが可能である。

さらに、この物体は、画像要素のパターンの密度と関係なく作成できる。

画像要素が凹部内に配置される金属材料から作成される場合、したがって、画像または文字が、貴重で、とても安定な材料、すなわち、腐食および経時的な劣化に対し無反応な材料で製作できる。

さらに、貴石のような物体上に作成されるマイクロメータの寸法を伴うパターンは、裸眼には完全に不可視でありうる。したがって、物体の完全に慎重な追跡可能性を有することが可能であり、例えば、物体の偽物および盗難に対処する可能性を提供する。

凹部内に配置される材料は、例えば、金属のような、少なくとも１つの無機物材料から成り得、かつ／または、基板は、少なくとも１つの無定型材料、または、結晶材料から成りうる。

物体は、凹部内に、また、凹部内に配置される材料と基板との間に配置される接着材料をさらに含むことができる。

接着材料は、少なくとも１つの金属および／または金属窒化物および／または金属酸化物から成りうる。

物体は、凹部を含む基板の表面と支持体との間に配置される、少なくとも１つの第１の接着層、および／または、少なくとも１つの第２の接着層をさらに含むことができ、ウエハボンディングが、第１の接着層と支持体との間、または、第２の接着層と凹部を含む基板の表面との間、または、第１の接着層と第２の接着層との間に形成できる。

ウエハボンディングによる接合の前に、基板上および／または支持体上に作成できる第１および／または第２の接着層によって、基板および／または支持体は、例えば、固体の無機物の類のような、どのような特性でもあり得、どのような材料からも成りうる。

第１の接着層および／または第２の接着層は、少なくとも１つの無機物材料から成りうる。

凹部内に配置される材料が金属から成る場合、前記材料は、凹部の面上に位置付けられる材料の一方の表面に対向する材料の他方の表面に前記金属および半導体から成る領域を含むことができる。例えば、前記領域は、ケイ化物から成りうる。そうして、凹部内に配置される材料との、接着層の接着は改善される。

基板は、少なくとも部分的に透明な薄い層を含むことができ、その表面が、凹部を含む基板の前記表面であり得、ウエハボンディングによって支持体に固定できる。

ここで、および、明細書の残りの全部で、薄層によって、その厚さが約１０μｍ未満である層が意味される。

したがって、その上に画像要素が作成され、例えば、より厚い、すなわち、その厚さは、例えば、少なくとも１ミリメータに等しいか、または、約１００μｍより大きい、貴石のような支持体上に移転できる薄層が獲得できる。したがって、この場合において、薄層は、物体の総厚に相対的に、例えば、物体の総厚の１０００分の１以下のような、最小の厚さを表す。

物体は、宝石、石、腕時計、電子機器またはデータ媒体でありうる。

本発明はまた、少なくとも１つの画像要素を備える物体を作成するための方法であって、少なくとも
ａ）画像要素のパターンに従って、少なくとも部分的に透明な基板の少なくとも１つの表面をエッチングして、前記表面上に凹部を形成する、ステップと、
ｂ）少なくとも基板の表面に形成される凹部内に、少なくとも１つの材料を堆積するステップと、
ｃ）ウエハボンディングよって、少なくとも１つの支持体の少なくとも１つの表面に、凹部を含む基板の表面を固定し、基板および支持体が一体構造を形成する、ステップと
を含む方法に関する。

堆積ステップｂ）は、凹部を含む基板の表面上、および、凹部内に、材料から成る層を堆積するためのステップと、基板の表面上での停止を伴い、凹部内に配置される前記層の材料部分だけを存在させる、材料から成る前記層の機械化学的研磨のためのステップとを適用することによって達成できる。

一代替実施形態において、堆積ステップｂ）は、スクリーン印刷によって凹部を充填するための、凹部内に配置される材料は金属を装荷するペーストまたはインクを含むことができる、ステップと、材料を乾燥するためのステップとを適用することによって達成できる。この場合において、本方法は、凹部内に配置される材料を乾燥するためのこのステップの後に、基板の表面の機械化学的研磨のためステップをさらに含むことができ、それによって、基板のこの表面は洗浄および処理できる。

本方法は、エッチングステップａ）と、凹部内に材料を堆積するためのステップｂ）との間に、接着材料が部分的に凹部を充填し、次いで、他の材料がステップｂ）の間に接着材料上に堆積できるように、凹部内に接着材料を堆積するためのステップをさらに含むことができる。

接着材料を堆積するためのステップは、凹部を含む基板の表面上、および、凹部内に、接着材料から成る層を堆積するためのステップを適用することによって獲得でき、堆積ステップｂ）は、接着材料から成る層上に、他の材料から成る層を堆積するためのステップと、基板の表面上での停止を伴い、凹部内に配置される前記層の材料部分だけを存在させる、接着材料および他の材料から成る前記層の機械化学的研磨のためのステップとを適用することによって達成できる。

本方法は、堆積ステップｂ）と固定ステップｃ）との間に、凹部を含む基板の表面上に、接着層を堆積し、それは、また、凹部内に配置される材料を被覆できるステップをさらに含むことができ、固定ステップｃ）は、前記接着層と支持体との間のウエハボンディングによる接合を適用することによって達成できる。

この場合において、本方法は、凹部を含む基板の表面上に、接着層を堆積するためのステップと固定ステップｃ）との間に、凹部を含む基板の表面上に堆積される接着層の機械化学的研磨のためのステップをさらに含むことができる。

一代替実施形態において、本方法は、固定ステップｃ）の前に、支持体の表面上に接着層を堆積するためのステップをさらに含むことができ、固定ステップｃ）は、接着層と、凹部を含む基板の表面との間のウエハボンディングによる接合を適用するによって達成できる。

他の一代替実施形態において、本方法は、
堆積ステップｂ）と固定ステップｃ）との間の、凹部を含む基板の表面上に、第１の接着層を堆積し、それは、また、凹部内に配置される材料を被覆できる、ステップと、
固定ステップｃ）の前の、支持体の表面上に、第２の接着層を堆積するためのステップと、
をさらに含み、
固定ステップｃ）は、両方の接着層の間のウエハボンディングによる接合を適用することによって達成できる。

本方法は、ステップｂ）において堆積される材料が金属から成る場合、堆積ステップｂ）と、接着層を堆積するためのステップとの間に、凹部の面上に位置付けられる材料の一方の表面に対向する材料の他方の表面に前記金属および半導体から成る領域を形成するためのステップをさらに含むことができる。

この場合において、前記領域を形成するためのステップは、凹部内に堆積される材料をシリコン処理するためのステップを適用することによって達成できる。

本方法は、支持体の表面上に接着層を堆積するためのステップと、固定ステップｃ）との間に、支持体上に堆積される接着層の機械化学的研磨のためのステップをさらに含むことができる。

基板の表面をエッチングするためのステップａ）は、基板の表面でのマスキング、リソグラフィックおよびエッチングのステップ、または、基板の表面での直接的な少なくとも１つのレーザアブレーションのステップを適用することによって達成できる。

本方法は、エッチングステップａ）の前に、塊状の基板上に少なくとも部分的に透明な薄い層を作成し、少なくとも部分的に透明な基板を形成できるステップと、薄層と塊状の基板との間に、破壊接触面を作成するためのステップと、をさらに含むことができ、エッチングステップａ）において形成される凹部は、薄層の表面に作成でき、本方法は、固定ステップｃ）の後に、破壊接触面での薄層と塊状の基板との間の破壊ステップをさらに含むことができ、一体構造は、薄層および支持体によって形成できる。

したがって、画像要素のパターンを含む、例えば、約１０μｍ未満または約１μｍ未満の厚さを伴う薄いまたはとても薄い膜を取り扱うこと、および、例えば、貴石または半貴石の塊状の支持体上にそれらを接合することが可能である。それによって、物体のどのような物理的または幾何学的改良もせずに、画像は作成される。

薄層は、塊状の基板上に、例えば、ＰＥＣＶＤ（プラズマ強化化学的気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）またはＡＬＣＶＤ（原子層化学的気相成長法）のようなＣＶＤ（化学気相成長法）、または、ＰＶＤ（物理気相成長法、すなわち、蒸着または陰極スパッタリング）によって作成でき、かつ／または、破壊接触面は、イオン注入によって作成できる。

一代替実施形態において、本方法は、エッチングステップａ）の前に、基板に破壊接触面を作成するためのステップをさらに含むことができ、基板の第１の部分は、少なくとも部分的に透明な薄い層を形成することができ、基板の第２の部分は、塊状の基板を形成することができ、破壊接触面は、基板の両方の部分の間に配置でき、エッチングステップａ）において形成される凹部は、薄層の表面に作成でき、本発明は、固定ステップｃ）の後に、破壊接触面での薄層と塊状の基板との間の破壊ステップをさらに含むことができ、一体構造は、薄層および支持体よって形成できる。

本方法は、固定ステップｃ）の後に、ウエハボンディングを強化できる、物体の熱処理のためのステップをさらに含むことができる。

添付の図面を参照して、全くの指標として与えられ、決して限定として与えられていない例示的実施形態の説明を読むことで、本発明はより良く理解されるだろう。

本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第１の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。 本発明の第２の実施形態による画像要素を備える物体を作成するための方法のステップを例示する図である。

これ以降に説明される異なる図の同一、同様または同等の部分は、１つの図から他の図に移ることを容易にするため、同じ符号を持つ。

図をより分かりやすくするために、図に示される異なる部分は必ずしも統一した縮尺によって示されない。

異なる可能性（代替実施形態）は、相互に排除されるものではないと理解されるべきであり、相互に組み合されうる。

例えば、宝石、腕時計、電子機器または、さらに情報保存する媒体のような塊状物体のような、支持体２０上に転写される画像要素を含む物体１００を作成するための方法が図１Ａ〜１Ｉと関連して説明されるだろう。第１の実施形態において、物体１００は情報を保管するための媒体またはデータ媒体であり、その画像要素は保管することを望むデータである。

図１Ａに例示されるように、マスク４は、そのパターンが、作成されることとなる画像要素のそれに対応し、最初に、例えば、ガラスのような無定型材料、または、サファイヤまたはダイヤモンドのような結晶材料から成る、透明または少なくとも部分的に透明な基板２の１つの表面上に作成される。このために、感光性樹脂層が、例えば、基板２上に堆積される。そして、１つまたは複数のリソグラフィおよびエッチングのステップが、マスク４を形成するために適用される。したがって、本明細書に説明される例示的実施形態において、マスク４は、基板２上に堆積される感光性樹脂層の残存部分によって形成される。したがって、感光性樹脂層は、エッチングマスク４を形成するために、直接使用される。本明細書に説明される例示において、感光性樹脂は陰画であり、画像要素のパターンは、マスク４の部分によって形成される。しかし、陽画の感光性樹脂を使用することも可能である。基板２の厚さは、例えば、数百マイクロメータに等しいか、または、約１００μｍと１ｍｍと間に含まれる。支持体２０の（図１Ｇ〜１Ｉに例示される）厚さは、特に、基板２の厚さより大きいか、または、それに等しくてよい。

図１Ｂに例示されるように、基板２の表面は、その上にマスク４が作成され、そして、等方性または異方性または乾式の化学手法（プラズマモード、反応性イオンエッチング、または、イオン加工）によってエッチングされ、凹部６を形成し、そのパターンが画像要素のそれに適合する。そして、エッチングマスク４は除去される。したがって、画像要素のパターンは、基板２上に転写される。

一代替実施形態において、マスク４は、例えば、（例えば、二酸化ケイ素から成る）無機物の類の、または、金属から成る層に形成でき、最初に基板２上に堆積されて、そして、その上に感光性樹脂から成る層が堆積される。そして、画像要素のパターンは、リソグラフィおよびエッチングよって樹脂層に形成される。そして、このパターンは、無機物または金属層にエッチングによって転写される。最後に、樹脂層の残存部分がエッチングによって、除去される。マスク４は、この場合、無機物層または金属層の残存部分によって形成される。この代替的形態は、特に、樹脂から成るマスクを損傷する恐れのある、基板２をエッチングするために使用されるエッチング剤（例えば、王水）に対して、耐性のあるエッチングマスクを作成するために使用できる。マスクのどちらの代替実施形態を選択するかは、エッチングされることとなる材料（基板２の材料）による。

他の一代替的方法において、どのようなエッチングマスクも使用しないことが可能である。この場合において、画像要素のパターンは、例えば、フェムト秒レーザによるレーザアブレーションによって直接基板２上に転写される。

基板２の事前にエッチングされる表面上に、同様に事前に作成される凹部６内に、接着層１２の堆積が作成される。そして、層１４が接着層１２上に堆積される（図１Ｃ参照）。層１２および１４は、例えば、ＰＶＤの類の蒸着によって獲得される。この第１の実施形態において、層１４は、例えば、金、プラチナ、タングステン、チタン、金属酸化物などの金属から成る。一般に、層１４はまた、少なくとも１つの無機物材料から成りうる。この材料は、特に、光に対して不透明でありうる。この層１４の厚さは、例えば、約５０ｎｍと１００ｎｍとの間に含まれる。層１４の厚さは、特に、選択される厚さが、層１４の一定の不透明性を獲得するために充分であるように、層１４を形成する材料の特性によって選択できる。さらに、層１２および１４の厚さの合計は、ここで、基板２に作成される凹部６の深さより大きい。

そのようにして、製作したい画像要素が凹部６に配置される層１２および１４の部分よって形成されるならば、層１４の材料の不透明性が、作成される画像要素を視覚的に目立つことができるようにして、画像要素は、物体１００上で基板２を通して可視になるだろう。接着層１２は、例えば、チタン、窒化チタン、酸化チタン、または、層１４と基板２との間に良好な接着が獲得できる、あらゆる他の材料から成る。接着層１２の特性は、特に、基板２および層１４の特性によって選択できる。この接着層１２の厚さは、例えば、約１ｎｍと１０ｎｍとの間に含まれ得る。

そして、図１Ｄに例示されるように、層１２および１４が堆積されている基板２の表面上での停止を伴って、層１４および接着層１２の機械化学的研磨が実施される。そのようにして、基板２にすでに作成された凹部に配置される接着層１２の部分１２’、１２”、および、層１４の部分１４’、１４”は維持される。したがって、これらの残存部分１２’、１２”および１４’、１４”は、作成することを望む画像要素のパターンを形成する。

一代替実施形態において、基板２上にどのような接着層１２も事前に堆積することなく、層１４は、基板２上、および、基板２に形成される凹部６内に堆積できる。堆積される層１４の厚さは、この場合において、凹部６の深さより大きくてよい。そして、先に説明されるように、堆積される層１４の機械化学的研磨は、凹部６に堆積される部分１４’、１４”だけを保持するために実施される（図１Ｅ）。この代替実施形態において、層１４は、金属を装荷するインクまたはペーストから成り得、スクリーン印刷によって基板２の凹部６上に直接堆積できる。そして、堆積されるインクまたはペーストは、機械化学的研磨を実施する前に乾燥される。

例えば、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、基板２に少なくとも１つの孔、および／または、凹部６を含む基板２の表面の部分１４’、１４”を作成することも可能である。そして、１つまたは複数の微小物体は、この孔またはこれらの孔内に配置できる。

そして、図１Ｆにおいて、接着層１８は、例えば、ＣＶＤまたはＰＶＤによって、凹部内に堆積される部分１２’、１２”、１４’、１４”を含む基板２の表面上に堆積される。この接着層１８は、例えば、二酸化ケイ素または窒化ケイ素のような無機物材料から成る。この接着層１８の材料は、特に、支持体２０とのウエハボンディングによる接合を、次いで達成できるように選択される。この接着層１８は、層１４の残存部分１４’、１４”よって形成されるパターンの保護を確保することも意図されている。

層１４の残存部分１４’、１４”が金属から成る場合、接着層１８を堆積するのに先立って、これらの残存部分１４’、１４”内に、層１４の金属系および半導体系の領域を形成することが可能である。この領域は、残存部分１４’、１４”を、例えば、シリコン処理することによって形成できる。このシリコン処理は、例えば、約２００℃と４５０℃との間に含まれ、好ましくは、約３００℃に等しい温度のような制御された雰囲気下でのシラン（ＳｉＨ_４、または、さらに一般的にはＳｉ_ｎＨ_２ｎ＋２の類の任意の気体）の分解によって獲得される。それによって分解される気体は、部分１４’、１４”の表面の金属および半導体から成る領域を形成するために、部分１４’、１４”の金属と反応する。例えば、部分１４’、１４”がＰｔから成る場合、シリコン処理の後に獲得される領域は、その後、ＰｔＳｉから成る。部分１４’、１４”の表面に形成されるこの領域は、ケイ素以外の半導体から成ることも可能である。

このようなシリコン処理を達成することによって、または、さらに一般的には、残存部分１４’および１４”の表面における、金属および半導体から成る領域の存在によって、接着層１８のこれらの部分１４’および１４”上への接着が改善される。このシリコン処理がその位置で適用できることが好ましい。すなわち、このシリコン処理が金属および半導体領域を作成するためのステップと、接着層１８の堆積との間に、他のステップを適用することなく、接着層１８の堆積を達成するために使用される１つの装置内で実施でき、それによって、シリコン処理された領域は外部雰囲気に露出されず、そのため、この領域の接着層１８に対する、より良好な接着特性が維持できる。

一代替実施形態において、最初に、残存部分１４’、１４”を含む基板２の表面への反射防止層および／または他の層の堆積を達成し、次に、この反射防止層および／または他の層上に接着層１８を堆積することも可能である。

接着層１８は、例えば、約１００ｎｍと１μｍとの間に含まれる厚さを有することができる。

接着層１８の表面処理、例えば、接着層１８の上側表面に確認できる基板２の可能性のある粗さが除去できる機械化学的研磨を行うことが可能である。したがって、この研磨によって、平らな表面を獲得することができる。

それによって、組立体１６が、ここで、物体１００の支持体２０上に転写することを望む画像要素のパターンを含む基板２、層１４の残存部分１４’、１４”、接着層１２の残存部分１２’、１２”、および、接着層１８によって形成されて、獲得できる。

組立体１６の作成に並行して、支持体２０は、組立体１６の移転を装着するために準備できる。

このために、図１Ｇに例示されるように、接着層２２が、組立体１６を装着することを意図された支持体の表面上への、例えば、ＣＶＤまたはＰＶＤの類の堆積を介して、堆積される。この接着層２２は、二酸化ケイ素または窒化ケイ素のような、および／または、接着層１８の特性に類似した特性の無機物材料から成りうる。接着層２２の材料は、特に、組立体１６、および、さらに詳細には、接着層１８とのウエハボンディングによる接合を、次いで達成できるように選択される。本方法の後の続くステップの間、支持体２０の機械的保護を達成するために、支持体２０の他方の表面を接着層２２の材料で被覆することも可能である。

そして、例えば、接着層２２の外面２２’の機械化学的研磨のような、接着層２２の表面処理が実施され、それによって、接着層２２の表面２２’に確認できる支持体２０の可能性のある粗さが除去でき、それによって平らな外面が獲得できる（図１Ｈ）。

最後に、図１Ｉに例示されるように、画像要素を含む組立体１６、または、組立体１６の部分は、ウエハボンディングによる接合を達成することによって、どのような材料も供給することなく、支持体２０上に移転される。本明細書に説明される実施形態において、ウエハボンディングによる接合は、ここで、同じ材料から成る接着層２２と接着層１８との間に達成される。ウエハボンディングによる接合は、接着層１８および２２の両方の平らな表面の間に達成される。支持体２０が、接着層１８とのウエハボンディングによる接合を達成できる材料から成る場合、接着層２２は省略できる。また、支持体２０と、残存部分１４’、１４”、ならびに、可能性として部分１２’および１２”を含む基板２の表面との間に、これらの材料の特性および表面の粗さが許容する場合、直接、ウエハボンディングによる接合を達成することも可能である。ウエハボンディングによって接合される表面の粗さは、特に、約１ｎｍまたは０．５ｎｍ未満でありうる。

そして、物体（支持体＋移転される組立体）の熱処理のためのステップは、達成されたウエハボンディングの強化を可能にして、実行できる。この熱処理は、特に、約２５０℃と１，２００℃との間に含まれる温度で実施される焼きなましでありうる。好都合なことに、この焼きなましは、ウエハボンディングの接触面で、可能な限り最も良好な（少なくとも塊状の材料のそれに等しい）頑健性を獲得するために、約８５０℃より高い温度で実施できる。

基板２を通して可視な部分１２’、１２”、１４’、１４”によって形成され、それによって形成される一体構造に埋め込まれる画像要素を含む物体１００は、それによって獲得される。

支持体２０、例えば、宝石、腕時計、電子機器、または、さらには情報を維持するための媒体のような塊状物体上に作成される画像要素を含む物体２００を作成するための方法が、図２Ａ〜２Ｉと関連して、説明されるだろう。この第２の実施形態において、物体２００は宝石であり、その画像要素は、ここでは、例えば、ダイヤモンドのような貴石である支持体２０と同じ特性である薄層上に作成される。

図２Ａに例示されるように、塊状の基板上に形成される、薄い、例えば、透明なまたは少なくとも部分的に透明な、層３を含む基板２が作成される。この薄層３は、例えば、約１μｍ未満の厚さを有し、無定型材料、または、例えば、ダイヤモンド、サファイヤの類、または、さらに一般的には、貴石または半貴石の類のような結晶材料から成る。薄層３は、例えば、ＣＶＤまたはＰＶＤの類の堆積によって塊状の基板１上に獲得される。塊状の基板１は、例えば、ケイ素、または、薄層３を装着できる、例えば、結晶材料のようなあらゆる他の材料から成りうる。そして、破壊接触面５は、薄層３と塊状の基板１との間の接触面に、例えば、イオン注入によって、作成される。支持体２０の厚さ（図２Ｆ〜２Ｉに例示される）は、特に、約１００μｍより大きいか、または、それに等しくてよい。

一代替実施形態において、基板２は、例えば、結晶材料のような、材料内へのイオン注入による、薄層３を形成する材料の第１の部分と、塊状の基板１を形成する材料の第２の部分との境界を画定する破壊領域５を形成する、特定の処理を実施することによって獲得できる。

そして、図２Ｂにおいて、先に説明される第１の実施形態と同様に、マスク４が、薄層３上に堆積される感光性樹脂層、および、１つまたは複数のリソグラフィックまたはエッチングのステップによって、薄層３の表面上に作成され、そのパターンは、作成されることとなる画像要素のそれに対応する。

薄層３の表面は、その上にマスク４が作成され、そして、凹部を形成する等方性または異方性または乾式の化学手法（プラズマモード、反応性イオンエッチング、または、イオン加工）によってエッチングされ、そのパターンは画像要素のそれに適合する。そして、エッチングマスク４は除去される。したがって、画像要素のパターンは、薄層３上に転写される。

一代替実施形態において、マスク４は、第１の実施形態の一代替実施形態と関連して、先に説明されるように、無機物の類の、または、金属から成る層に形成できる。他の一代替実施形態において、どのようなエッチングマスクも使用せず、レーザアブレーションによって、画像要素のパターンを製作することも可能である。

次に、第１の実施形態のために上記に説明されるように、接着層１２および層１４の堆積が実施される（図２Ｃを参照）。

そして、図２Ｄに例示されるように、層１２および１４が堆積されている薄層３の表面上での停止を伴って、層１４および接着層１２の機械化学的研磨が実施される。それによって、薄層３内に前もって作成される凹部内に配置される、接着層１２の部分１２’、１２”および層１４の部分１４’、１４”は維持される。したがって、これらの残存部分、１２’、１２”および１４’、１４”は、作成することを望む画像要素のパターンを形成する。そして、薄層３のこの表面は処理できる。

第１の実施形態と関連して説明される一代替実施形態におけるように、層１４は、事前にどのような接着層１２も薄層３上に堆積することなく、薄層３上に、および、薄層３内に形成される凹部６内に堆積できる。堆積される層１４の厚さは、この場合、凹部６の深さより大きくてよい。そして、先に説明されるように、堆積される層１４の機械化学的研磨は、凹部６内に堆積される部分１４’、１４”だけを維持するために実施される。

そして、例えば、第１の実施形態と関連して先に説明されるものと類似の接着層１８が、凹部内に堆積される部分１２’、１２”、１４’、１４”を含む薄層３の表面上に、例えば、ＣＶＤまたはＰＶＤによって堆積される（図２Ｅ）。

第１の実施形態でのように、接着層１８の堆積に先立って、部分１４’および１４”が金属から成る場合に、これらの部分１４’、１４”上への接着層１８の接着を改善するために、例えば、金属、および、ケイ化物から成る半導体から成る領域の外面部分１４’および１４”を、形成することが可能である。

残存部分１４’、１４”を含む薄層３の表面上への反射防止層および／または他の層の堆積を、最初に、実施すること、および、次いで、反射防止層および／または他の層上に接着層１８を堆積することも可能である。

それによって、組立体１６は獲得され、ここでは、塊状の基板１および薄層３で形成される基板２、層１４の残存部分１４’、１４”、接着層１２の残存部分１２’、１２”、および、接着層１８によって、物体２００の支持体２０上に転写することを望む画像要素のパターンを含んで、形成される。

組立体１６の作成に並行して、組立体１６の移転を装着するために、支持体２０は準備できる。

このために、図２Ｆに例示されるように、例えば、第１の実施形態と関連して先に説明されるものと類似の接着層２２が、例えば、ＣＶＤまたはＰＶＤの類の堆積によって、組立体１６を装着することを意図された支持体２０の表面上に堆積される。本方法の後の続くステップの間、支持体２０の機械的保護を達成するために、接着層２２の材料で支持体２０の他方の表面を被覆することも可能である。

そして、例えば、接着層２２の表面２２’の機械化学的研磨のような、接着層２２の表面処理が実施され、それによって、接着層２２の表面２２’に位置しうる支持体２０の可能性のある粗さが除去できる（図２Ｇ）。

図２Ｈに例示されるように、組立体１６、または、組立体１６の部分は、画像要素を含んで、ウエハボンディングによる接合を達成することによって、どのような材料も供給することなく、支持体２０上に移転される。本明細書に説明される第２の実施形態において、ウエハボンディングによる接合は、ここで、同じ材料から成る接着層２２と接着層１８との間に実施される。支持体２０が、接着層１８とのウエハボンディングによる接合を達成できる材料から成る場合、接着層２２は省略できる。さらに、支持体２０と、残存部分１４’、１４”、および、可能性として部分１２’および１２”を含む薄層３の表面との間で、直接、ウエハボンディングによる接合を達成することも、これらの材料の特性および表面の粗さが許容する場合、可能である。ウエハボンディングによって接合される表面の粗さは、特に、約１ｎｍまたは０．５ｎｍ未満でありうる。

そして、物体（支持体＋付加される組立体）の熱処理のためのステップは実施でき、それによって、達成されたウエハボンディングは強化でき、塊状の基板１と薄層３との間の破壊が、破壊接触面５に沿って達成できる。この熱処理は、特に、約２５０℃と１，２００℃との間に含まれる温度で実施される焼きなましでありうる。

それによって、物体２００は、薄層３を通して可視な部分１２’、１２”、１４’、１４”によって形成され、それによって形成される一体構造内に埋め込まれた画像要素を含んで、獲得される。

最後に、薄層３の機械化学的研磨を実施することが可能であり、それによって、光学特性、すなわち、画像要素の可視性が改善できる。

１ 塊状の基板
２ 基板
３ 薄層
５ 破壊接触面
６ 凹部
１２ 接着材料、層
１２’ 接着材料
１２” 接着材料
１４ 材料、層
１４’ 材料
１４” 材料
１８ 第１の接着層
２０ 支持体
２２ 第２の接着層
１００ 物体
２００ 物体

Claims (28)

1. 少なくとも１つの画像要素を備える物体（１００、２００）であって、少なくとも１つの少なくとも部分的に透明な基板（２）を含み、その少なくとも１つの表面が、少なくとも１つの材料（１４、１４’、１４”）で充填される前記画像要素のパターンを形成する凹部（６）を備えており、前記基板（２）の前記表面は、少なくとも１つの支持体（２０）の少なくとも１つの表面にウエハボンディングによって固定され、前記基板（２）および前記支持体（２０）は一体構造を形成している、物体（１００、２００）。
2. 前記凹部（６）内に配置される前記材料（１４、１４’、１４”）は、少なくとも１つの無機物材料から成り、および／または、前記基板（２）は、少なくとも１つのアモルファス材料、または、結晶材料から成る、請求項１に記載の物体（１００、２００）。
3. 前記凹部（６）内、または、前記凹部（６）内に配置される前記材料（１４、１４’、１４”）と前記基板（２）との間に配置される接着材料（１２、１２’、１２”）をさらに含む、請求項１または２に記載の物体（１００、２００）。
4. 前記接着材料（１２、１２’、１２”）は、少なくとも１つの金属および／または金属窒化物および／または金属酸化物から成る、請求項３に記載の物体（１００、２００）。
5. 前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面と、前記支持体（２０）との間に配置される、少なくとも１つの第１の接着層（１８）、および／または、少なくとも１つの第２の接着層（２２）をさらに含み、ウエハボンディングが、前記第１の接着層（１８）と前記支持体（２０）との間、または、前記第２の接着層（２２）と、前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面との間、または、前記第１の接着層（１８）と前記第２の接着層（２２）との間に形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の物体（１００、２００）。
6. 前記第１の接着層（１８）および／または前記第２の接着層（２２）は、少なくとも１つの無機物材料から成る、請求項５に記載の物体（１００、２００）。
7. 前記凹部（６）内に配置される前記材料（１４、１４’、１４”）が金属から成る場合、前記材料（１４、１４’、１４”）は、前記凹部（６）の前記面上に位置付けられる前記材料（１４、１４’、１４”）の一方の表面に対向する前記材料（１４、１４’、１４”）の他方の表面に前記金属および半導体から成る領域を含む、請求項５または６に記載の物体（１００、２００）。
8. 前記領域はケイ化物から成る、請求項７に記載の物体（１００、２００）。
9. 前記基板（２）は、少なくとも部分的に透明な薄い層（３）を含み、その１つの表面が、前記凹部を含む前記基板（２）の前記表面であり、ウエハボンディングによって前記支持体（２０）に固定される、請求項１から８のいずれか一項に記載の物体（２００）。
10. 前記物体（１００、２００）は、宝石、石、腕時計、電子機器またはデータ媒体である、請求項１から９のいずれか一項に記載の物体（１００、２００）。
11. 少なくとも１つの画像要素を備える物体（１００、２００）を作成するための方法であって、少なくとも
    ａ）前記画像要素のパターンに従って、少なくとも部分的に透明な基板（２）の少なくとも１つの表面をエッチングして、前記表面上に凹部（６）を形成するステップと、
    ｂ）少なくとも前記基板（２）の前記表面に形成される前記凹部（６）内に、少なくとも１つの材料（１４、１４’、１４”）を堆積するステップと、
    ｃ）ウエハボンディングよって、少なくとも１つの支持体（２０）の少なくとも１つの表面に、前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面を固定し、前記基板（２）および前記支持体（２０）が一体構造を形成するステップと
    を含む方法。
12. 前記堆積ステップｂ）は、前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面上、および、前記凹部（６）内に、前記材料から成る層（１４）を堆積するためのステップと、前記基板（２）の前記表面上での停止を伴い、前記凹部（６）内に配置される前記層（１４）の材料部分（１４’、１４”）だけを存在させる、前記材料から成る前記層（１４）の機械化学的研磨のためのステップとを適用することによって獲得される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記堆積ステップｂ）は、スクリーン印刷によって凹部（６）を充填するためのステップであって、前記凹部（６）内に配置される前記材料（１４’、１４”）は金属を装荷するインクまたはペーストを含んでいるステップと、前記材料（１４’、１４”）を乾燥するためのステップと、を適用することによって獲得される、請求項１１に記載の方法。
14. 前記凹部（６）内に配置される前記材料（１４’、１４”）を乾燥するための前記ステップの後に、前記基板（２）の前記表面の機械化学的研磨のためステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記エッチングステップａ）と、前記凹部（６）内に前記材料（１４、１４’、１４”）を堆積するための前記ステップｂ）との間に、接着材料（１２、１２’、１２”）が部分的に前記凹部（６）を充填し、次いで、前記他の材料（１４、１４’、１４”）がステップｂ）の間に前記接着材料（１２、１２’、１２”）上に堆積されるように、前記凹部（６）内に前記接着材料（１２、１２’、１２”）を堆積するためのステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記接着材料（１２、１２’、１２”）を堆積するための前記ステップは、前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面上、および、前記凹部（６）内に、前記接着材料から成る層（１２）を堆積するためのステップを適用することによって獲得され、前記堆積ステップｂ）は、前記接着材料から成る前記層（１２）上に、前記他の材料から成る層（１４）を堆積するためのステップと、前記基板（２）の前記表面上での停止を伴い、前記凹部（６）内に配置される前記層（１２、１４）の材料部分（１２’、１２”、１４’、１４”）だけを存在させる、前記接着材料および前記他の材料から成る前記層（１２、１４）の機械化学的研磨のためのステップと、を適用することによって獲得される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記堆積ステップｂ）と前記固定ステップｃ）との間に、前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面上に、接着層（１８）を堆積し、また、前記凹部（６）内に配置される前記材料（１２、１２”、１４’、１４”）を被覆するためのステップをさらに含み、前記固定ステップｃ）は、前記接着層（１８）と前記支持体（２０）との間のウエハボンディングによる接合を適用することによって獲得される、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面上に、前記接着層（１８）を堆積するための前記ステップと前記固定ステップｃ）との間に、前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面上に堆積される前記接着層（１８）の機械化学的研磨のためのステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記固定ステップｃ）の前に、前記支持体（２０）の前記表面上に接着層（２２）を堆積するためのステップをさらに含み、前記固定ステップｃ）は、前記接着層（２２）と、前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面との間のウエハボンディングによる接合を適用するによって獲得される、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記堆積ステップｂ）と前記固定ステップｃ）との間に、前記凹部（６）を含む前記基板（２）の前記表面上に、第１の接着層（１８）を堆積し、また、前記凹部（６）内に配置される前記材料（１２’、１２”、１４’、１４”）を被覆するためのステップと、
    前記固定ステップｃ）の前に、前記支持体（２０）の前記表面上に、第２の接着層（２２）を堆積するためのステップと、をさらに含み、
    前記固定ステップｃ）は、両方の接着層（１８、２２）の間のウエハボンディングによる接合を適用することによって獲得される、
    請求項１１から１６のいずれか一項に記載の方法。
21. ステップｂ）において堆積される前記材料（１４、１４’、１４”）が金属から成る場合、前記堆積ステップｂ）と、前記接着層（１８）を堆積するための前記ステップとの間に、前記凹部（６）の前記面上に位置付けられる前記材料（１４、１４’、１４”）の一方の表面に対向する前記材料（１４、１４’、１４”）の他方の表面に前記金属および半導体から成る領域を形成するためのステップをさらに含む、請求項１７、１８および２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記領域を形成するための前記ステップは、前記凹部（６）内に堆積される前記材料（１４、１４’、１４”）をシリコン処理するためのステップを適用することによって獲得される、請求項２１に記載の方法。
23. 前記支持体（２０）の前記表面上に前記接着層（２２）を堆積するための前記ステップと、前記固定ステップｃ）との間に、前記支持体（２０）上に堆積される前記接着層（２２）の機械化学的研磨のためのステップをさらに含む、請求項１９から２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記基板（２）の前記表面をエッチングするための前記ステップａ）は、前記基板（２）の前記表面でのマスキング、リソグラフィックおよびエッチングのステップ、または、前記基板（２）の前記表面での直接的な少なくとも１つのレーザアブレーションのステップを適用することによって獲得される請求項１１から２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記エッチングステップａ）の前に、塊状の基板（１）上に少なくとも部分的に透明な薄い層（３）を作成し、前記少なくとも部分的に透明な基板（２）を形成するためのステップと、前記薄層（３）と前記塊状の基板（１）との間に、破壊接触面（５）を作成するためのステップと、をさらに含み、前記エッチングステップａ）において形成される前記凹部は、前記薄層（３）の表面に作成され、前記固定ステップｃ）の後に、前記破壊接触面（５）での前記薄層（３）と前記塊状の基板（１）との間の破壊ステップをさらに含み、前記一体構造は、前記薄層（３）および前記支持体（２０）によって形成される、請求項１１から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記薄層（３）は、前記塊状の基板（１）上に、ＣＶＤまたはＰＶＤ堆積によって作成され、および／または、前記破壊接触面（５）は、イオン注入によって達成される、請求項２５に記載の方法。
27. 前記エッチングステップａ）の前に、前記基板（２）に破壊接触面（５）を作成するためのステップをさらに含み、前記基板（２）の第１の部分は、少なくとも部分的に透明な薄い層（３）を形成し、前記基板（２）の第２の部分は、塊状の基板（１）を形成し、前記破壊接触面（５）は、前記基板（２）の両方の部分の間に配置され、前記エッチングステップａ）において形成される前記凹部は、前記薄層（３）の表面に作成され、前記固定ステップｃ）の後に、前記破壊接触面（５）での前記薄層（３）と前記塊状の基板（１）との間の破壊ステップをさらに含み、前記一体構造は、前記薄層（３）および前記支持体（２０）よって形成される、請求項１１から２４のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記固定ステップｃ）の後に、ウエハボンディングを強化する、前記物体（１００、２００）の熱処理のためのステップをさらに含む、請求項１１から２７のいずれか一項に記載の方法。

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