專利名稱：標(biāo)記金剛石的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種標(biāo)記金剛石表面的方法，以便形成肉眼不可見的標(biāo)記。該標(biāo)記可以是任何一種標(biāo)記，不過本發(fā)明特別(雖然不是專門)針對向金剛石施加信息標(biāo)記。金剛石可以例如是工業(yè)用金剛石(例如拉絲模)，但是特別關(guān)注對寶石/金剛石加標(biāo)記，當(dāng)將標(biāo)記施加在寶石的拋光面上而無損于其透明度和顏色等級時，例如施加一種肉眼看不見的或者借助10倍的放大鏡用眼看不見的標(biāo)記。當(dāng)使用放大鏡時，按照關(guān)于透明度等級的國際公認的規(guī)定條件評估其清晰度，即利用放大10倍的無色消球差(等光程)放大鏡，在標(biāo)準(zhǔn)光源即白散射光源而非點光源條件下評估。借助一序列數(shù)字或者以商標(biāo)或質(zhì)量標(biāo)記，使該標(biāo)記可用于來專門識別寶石。通常該標(biāo)記應(yīng)當(dāng)能夠在適當(dāng)放大和合適的觀察條件下觀察到，以及如果施加在寶石上，不應(yīng)有損于其價值和外觀，并且最好不呈現(xiàn)黑化。
對于被施加的標(biāo)記的特性的詳細介紹可參看WO 97/03846，在該專利中利用一投影掩模用紫外激光射線照射金剛石施加標(biāo)記。
通常希望形成高分辨率的標(biāo)記以及縮短施加標(biāo)記所需時間，以便利用標(biāo)記的組合或序列施加例如序列號。
發(fā)明描述根據(jù)本發(fā)明，在金剛石的表面涂敷一層抗蝕劑，燒蝕(ablate)抗蝕劑層中選擇的區(qū)域，以便在金剛石的表面形成掩模，通過掩模對金剛石的表面進行蝕刻，其中將一導(dǎo)電層施加在抗蝕劑層上，并對導(dǎo)電層提供電連接，以防止在蝕刻的過程中帶電。本發(fā)明可擴展到利用該方法實現(xiàn)表面已標(biāo)記過的金剛石和用于實施該方法的裝置。
優(yōu)選的蝕刻方式是等離子蝕刻。關(guān)于等離子蝕刻，特別有益之處在于，其具有例如為金屬的導(dǎo)電層和對該導(dǎo)電層提供有電連接，能防止金剛石帶電，抗蝕劑則可以是非導(dǎo)電性的。該金屬層例如是厚度為0.1微米的金。無需將金屬層施加在整個抗蝕劑層上，僅施加在大到足以在等離子蝕刻過程中防止帶電的區(qū)域上。這樣形成的雙層掩模對于每一單層可能需要不同的燒蝕條件，但是通常兩層基本上同時被燒蝕掉。已發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電層有效地保留在圍繞被燒蝕區(qū)域的抗蝕劑層上，因此防止在等離子蝕刻過程中帶電，同時留下經(jīng)燒蝕的清除金屬的區(qū)域。該金屬應(yīng)具有的燒蝕閾值應(yīng)當(dāng)高于抗蝕劑。例如為金的金屬其本身不能用作為抗蝕劑，因為其不能提供足夠高的分辨率，太易于燒蝕，留下輪廓不清楚的邊緣。此外，如果所用的例如金的金屬層較厚，則在燒蝕的區(qū)域有金屬濺射和二次沉積的危險。
可以采用完全干式的技術(shù)(不利用化學(xué)蝕刻和沖洗步驟)；雖然在等離子蝕刻之后為了除去掩模可能需要濕式清除，但這不是需要控制條件的關(guān)鍵步驟。雙層掩?？梢蕴峁┐鬄樘岣叩姆直媛?特別是相對于在WO 97/03846中所公開的激光蝕刻技術(shù))，以及與WO 97/03846比較需要降低數(shù)目的脈沖，如果采用激光燒蝕例如使用20個或者更少的脈沖，譬如10個脈沖而不是500個脈沖，使其產(chǎn)生有序列標(biāo)記序列號(對于每一序字為一序列標(biāo)記)。利用掩模投影技術(shù)可以實施燒蝕，不過也可以利用直射光束錄入。
抗蝕劑可以是任何一種抗蝕劑，例如塑料(聚合物)抗蝕劑?？刮g劑層的厚度例如可以不小于約0.5微米和或不大于約1微米。
通常，等離子蝕刻深度應(yīng)不小于約10納米和/或不大于約70納米為好，不小于約20納米和/或不大于約50納米更好，適宜的數(shù)值約30納米。
作為等離子蝕刻的一種替換方案，可以利用寬離子束對利用掩模露出的金剛石表面進行蝕刻，將其變換為石墨或其它非金剛石類型的碳，然后例如利用酸清洗將其除去。
實例將金剛寶石安裝在一固定座上(或可以安裝多個金剛寶石)。例如利用Novalac光刻膠通過旋轉(zhuǎn)涂敷或者通過蒸發(fā)將一層非導(dǎo)電聚合物等離子蝕刻抗蝕劑施加在金剛石的露出表面上?？刮g劑層的厚度為0.5-1微米。
在抗蝕劑層上的至少要形成標(biāo)記的表面上沉積一層厚度為0.1微米的金。
通過利用約10個脈沖的激光燒蝕使抗蝕劑層和金層形成圖案，留下純凈的金剛石表面。選擇激光波長以便按照所選擇的抗蝕劑得到最佳效果，較短的波長能夠比較長的波長達到更大的分辨率?？梢岳?48納米或其它的波長，不過優(yōu)選的波長為193納米。
利用固定座，形成到金屬層的電連接，并且最好在局部氧壓環(huán)境下按常規(guī)方式對金剛石進行等離子蝕刻。沒有受到抗蝕劑保護的表面區(qū)域被蝕刻，深度約30納米，達到純凈的蝕刻無明顯的黑化。到金屬層的電連接防止帶電。
由固定座取下一個或多個金剛寶石。利用濕式清除法除去掩模。
用于激光燒蝕的裝置可以與WO 97/03846中圖2所示的相似。
以純粹舉例的方式介紹了本發(fā)明，在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)可以進行各種改進。本發(fā)明還在于其中所介紹的或隱含的各特征部分，或者這些特征部分的組合，或者這些特征部分或組合的推廣。
權(quán)利要求
1.一種標(biāo)記金剛石表面的方法，以在其上形成肉眼看不見的標(biāo)記，該方法包含在所述表面施加一層抗蝕劑；燒蝕該抗蝕劑層中選定的區(qū)域，以便在金剛石的表面形成掩模；以及通過掩模對金剛石的表面進行蝕刻，以標(biāo)記該金剛石的表面；其中將一導(dǎo)電層施加在所述抗蝕劑層上，并對導(dǎo)電層提供電連接，以防止在蝕刻的過程中帶電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中抗蝕劑層的厚度約0.5-1微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該導(dǎo)電層是金屬。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中抗蝕劑層是非導(dǎo)電的。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中導(dǎo)電層的厚度約0.1微米。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中利用激光燒蝕方式燒蝕該層中選定的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中約20個或更少的脈沖用于激光燒蝕。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該金剛石表面蝕刻深度約15-70納米。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該金剛石表面蝕刻深度約20-50納米。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中利用等離子蝕刻方式蝕刻該金剛石表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到9中之一所述的方法，其中利用寬離子束蝕刻該金剛石表面。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中將一種信息標(biāo)記施加在金剛石上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所施加的標(biāo)記在借助10倍放大鏡下是用眼看不見的。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中該金剛石是寶石。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該標(biāo)記施加在寶石的拋光面上。
16.一種標(biāo)記寶石表面的方法，基本上如前述實例中所介紹的。
17.利用在前述各權(quán)利要求中之一所述的方法標(biāo)記其表面的金剛石。
全文摘要
為了在金剛寶石的表面上形成一種用眼看不見的信息標(biāo)記,在寶石的整個露出的表面上施加一種等離子抗蝕劑,在要形成標(biāo)記的區(qū)域的表面上施加一層金,利用紫外激光燒蝕方式燒蝕所選擇區(qū)域的金屬層和抗蝕劑層,以便在表面上形成掩模,對金屬層提供電連接,通過掩模對該表面進行等離子蝕刻,以施加適當(dāng)深度的標(biāo)記,順序地除去抗蝕劑層和金屬層。
文檔編號B44B7/00GK1264341SQ9880736
公開日2000年8月23日 申請日期1998年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月23日
發(fā)明者J·G·C·史密斯, K·B·蓋伊, G·R·珀維爾, M·P·高克羅格 申請人:杰桑企業(yè)