在宝石或工业钻石上形成标记制造技术

为了在钻石（７）的顶切面（７ａ）上形成微小的标记，保持器或宝石夹（１１）与钻石（７）一起旋转，光致抗蚀剂施加在该顶切面（７ａ）上，该抗蚀剂通过加热该宝石夹（１１）的基部从而进行烘焙，并且宝石夹（１１）转移到设备的工作台（３０）以便使抗蚀剂曝光。抗蚀剂通过曝光辐射被曝光成具有图案，该图案是掩膜（３５）经物镜（３８）形成的缩小图象。曝光辐射通过辐射源（３１）进行投射，并且在３５０－４５０ｎｍ之间。为了定位、定向和聚焦该图象，辐射源（３１）配置成投射５００－５５０ｎｍ的光，其不影响抗蚀剂并在顶切面（７ａ）上形成构图图象。该构图图象经物镜（３８）和光束分离器（３６）在观察面（４４）处观察。在曝光之后，抗蚀剂显影并且该顶切面（７ａ）的曝光区域随后通过等离子进行磨铣。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及在宝石或工业钻石上形成标记，优选为形成微小标记。本文中所使用的“微小标记”是在宝石或工业钻石上的任何非常小的标记，例如钻石珠宝零售商、制造商、或行业组织的名称或标志。可将该标记施加到工业钻石上，其中一些工业钻石(类似于拉丝模)具有抛光表面。然而，本专利技术可应用于珠宝领域，该标记可应用于宝石的一个抛光小面，优选为应用于宝石的顶切面。已经提出了各种方案以用于在宝石或工业钻石上形成肉眼不可见的标记；这样在宝石的情况下，该标记位于在珠宝安置架上可见的小面上。严格意义上说，大多数可行的步骤在表面中(而不是在表面上)形成标记，因此，通过材料的除去(称为磨铣)从而形成该标记。然而，本文中所用的例如“在表面上”的术语包括这种依据常规用法的磨铣。首先控制该标记的深度，以便将该标记的可见性限制成如此程度，即，不损坏宝石尤其是钻石的美感特性和价值，优选的是该标记不损坏该钻石的内在清晰度。通常，该标记对于肉眼是不可见的。广义上说，标记不损坏宝石的美观或美感外形。存在有各种标准，但是通常的要求是对于肉眼使用×10倍的放大镜，在×10倍放大率下内在瑕疵是不可见的，尽管钻石的标记是比较流行的，一定程度上的可见标记是可接受的，特别是该标记不是严格意义上的内在瑕疵。例如，占据面积达到1mm2蚀刻深度为25nm或50nm的标记虽然在×10倍放大率下在特定照明条件下是可见的，但是该标记是可接受的。达到500nm深度的更深的标记也可能是可接受的。最小深度是约20nm或约30nm。然而，优选的是，在宝石上的标记足够浅，以便不产生来自任何区域的光散射。在WO97/03846中，对于形成的标记的尺寸进行了描述。形成该标记的线可具有的宽度∶深度比率约为20∶1至3000∶1，但是优选的范围是50∶1至1000∶1。该标记以任何适当的方式形成。一种方法是使用微光蚀刻，小面被旋转涂敷有抗蚀剂或光致抗蚀剂，并且任一图象的掩膜通过使用使得抗蚀剂暴光的暴露照射从而投射到被涂敷的小面上，(通常使用透镜系统来减小相对于掩膜的图象尺寸)，或通过使用移动光束(直接光束刻写)将图象刻写在被涂敷的小面上。该抗蚀剂随后显影以去除所选择的部分，实际上在该小面上提供了接触掩膜。在显影过程中，抗蚀剂的暴光和不暴光部分以不同的速率显影，在正性抗蚀剂中，暴光区域容易地溶解，使得在暴光区域的表面或小面没有遮挡。在Thompson等人所著的“Introduction to Microlithography”1994年第2版中对于微光蚀刻有详细描述。随后宝石或工业钻石通过使用等离子蚀刻进行磨铣，等离子蚀刻在US5344526或WO98/52773中进行了描述。另一方法是使用直接侵蚀宝石或钻石的表面的辐射，或是经掩膜进行投射或是在表面上直接刻写，例如WO97/03846中所述。本专利技术的第一方面的背景当将掩膜图象投射到宝石或工业钻石的表面上时，操作者必须该掩膜对准例如宝石的顶切面的中心，并且所希望的是，对该标记进行定向，使得标记中的文字平行于表面的一个边缘。另外，必须设定该暴光图象的焦点。US6016185描述了一种用于制造半导体和微机械装置的装置，其通过使用平铺技术来投射掩膜阵列，其中图象必须与掩膜具有相同的尺寸。可使用双向光路径，以便使在工件上的对准掩膜在该掩膜的底表面上形成图象。该图象对于精确聚焦来说在定位上不方便，并且如果需缩小则该装置无法使用。本专利技术的这方面的目的是克服或减轻现有技术中的至少一个缺点，或提供一种有用的替代方案。本专利技术的第一方面依据本专利技术的第一方面，提供了一种如权利要求1或34所述的方法和一种如权利要求20或35所述的设备。从属权利要求主张了优选和/或可选的特征。本专利技术的第一方面在于使用两种在宝石或钻石上形成标记的不同方法中的一种方法，即，通过将掩膜的图象投射到宝石或钻石上或投射到在其上的抗蚀剂上，或者通过例如激光束的光束扫描和移动从而在宝石或钻石上刻写或在其上的抗蚀剂上刻写。在任一方法中，暴光辐射使得用于随后蚀刻的抗蚀剂暴光，或者直接侵蚀宝石或钻石的表面。光束直接刻写具有这样的优点，即，不需要对于每一图案制造投射掩膜，即可制成不同的图案，由此使得例如序列号或选择的标记形成在钻石中。然而，构象优选地经掩膜投射。该构象的使用提供了一种使该暴光图象定位(对准)并定向的简单方法。而且，该构象的使用提供了一种例如当使用可见光或紫外光进行掩膜的图象投射时使该暴光图象聚焦的较佳的方法。操作者可相对于焦平面通过使用机械调节来改变宝石或工业钻石的位置。如果该构象经物镜或透镜系统进行投射并经物镜或透镜系统被感测，则该设备在聚焦中的误差将翻番，这是因为该构象经物镜或透镜反射回来，并且因此行进了等于聚焦中的误差两倍的距离；该聚焦误差的这种放大使得聚焦非常准确并且非常容易地来进行。然而可在物镜或透镜系统与宝石或钻石之间加入光束分离器，并且在图象不经过该主物镜或透镜系统的情况下感测该图象。在该方法实施过程中，该构象可由电子式图象检测器通过使用任何适当的用于构图辐射的波长来感测，或者如果该构图辐射位于可见范围内，则该构象可由肉眼观察。这样，掩膜的暴光区域可限定一对应于待形成的微小标记的形状的形状，或限定对准掩膜以便帮助暴光图象在宝石上的准确定位。或者，如果该暴光辐射是扫描形式的，例如在激光束的情况下，该暴光辐射穿过该暴光区域进行扫描，以便进行光束直接刻写。理论上，可使得该对准区域是透明的或根本没有掩膜，并且也可进行该构图辐射。本专利技术的第二方面的背景当在宝石或工业钻石上特别是在宝石上施加微小标记时，所希望的是，可施加独特的序列号。然而，如果使用投射掩膜，则由于对于每一宝石需要不同的掩膜，所以这将产生非常大的费用。本专利技术的该方面的目的是克服或减轻现有技术中的至少一个缺点，或提供一种有用的替代方案。本专利技术的第二方面依据本专利技术的第二方面，提供了一种如权利要求19所述的方法和一种如权利要求33所述的设备。从属权利要求主张了优选和/或可选的特征。本专利技术的第二方面提供了一种当特别是形成序列号标记时在逐个宝石上形成标记的简单方法。优选实施例参照附图结合实施例进一步来描述本专利技术，在附图中附图说明图1是描述安置宝石以便形成宝石夹的方法的示意图；图2是描述通过微光蚀刻在宝石上形成标记的方法的光路示意图；以及图3示出了用于图2所示的光学系统的适当的构图掩膜。安装钻石-图1图1示出了具有主体1的注射模制工具的一部分。具有注射浇口3的环形(圆形)的宝石夹环2设置主体1的凹口1a中。对中心销4具有向上施压的弹簧，该对中心销穿过凹口1a的中心并承载一具有中心孔6的非金属插入件5。首先，对中心销4的位置高于图1所示的位置。抽吸作用施加在中心孔6和钻石7上，具有其顶切面7a的图示的钻石放置在插入件5的顶部上。顶板8在腔上封闭，以便将钻石向下推并使得顶板8的下表面与顶切面7a的水平面接合。真空从中心通道6断开。该对中心销4随后锁定就位，并且例如为Elastron G 1047的柔性弹性体9经主浇口10注射模制到环2的内壁、钻石7、插入件5和对中心销4之间的空间中。宝石夹环2的一个浇口3对准主浇口10，而另一浇口3对准通向卸料口1b的通道。当弹性体9设定时，顶板8取出，对中心销4向上推由环2和对中心销4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在宝石或工业钻石上形成标记的方法，其包括：使暴光辐射投射到该宝石或钻石上，以在其上形成暴光图象，该方法还包括通过将不同于该暴光辐射的构图辐射投射到该宝石或钻石上以便在该宝石或钻石上形成该构图图象，从而对该暴光辐射进行定位、定向、和／或聚焦，在形成或将要形成一标记的方面该构图辐射不影响该宝石或钻石，该构图辐射在该宝石或钻石上在光路径外侧被感测，在该构图辐射到达该宝石或钻石之前该构图辐射跟随该光路径，并且在该宝石或钻石上调节该构图图象的定位、定向、和／或聚焦，由此调节该暴光图象的定位、定向、和／或聚焦。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JGC史密斯，KB盖伊，
申请(专利权)人：杰桑企业，
类型：发明
国别省市：LI[列支敦士登]