JP2001527477A - ダイアモンドマーキング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ダイアモンドが電荷を帯びるのを防止させるためにダイアモンド宝石用原石の表面に導電性層を被覆させ、集束イオンビームでマークを形成し、強力な酸化剤でダイアモンド表面を洗浄して適当な深さを有するマークが現れ、ダイアモンドのクラリティ若しくはカラーグレードに損傷を与えずに、ダイアモンド宝石用原石のみがき上げた面に、裸眼では識別できない情報マークを付ける。

Description

【発明の詳細な説明】 ダイアモンドマーキング 発明の背景 本発明は、ダイアモンド又は宝石用原石の表面にマーキングする方法に関する 。マークはいずれのマークでもよいが、本発明は、特にダイアモンド又は宝石用 原石に情報マークを付けることに関する。例えば、ダイアモンドは線引ダイ（wi re-drawing die）又はダイアモンド光学成分のような産業用ダイアモンドである が、クラリティ若しくはカラーグレードを損なうことなしにマークを宝石用原石 のみがき上げた面に付ける際に、本発明は、例えば裸眼では識別できず、また１ ０倍ルーペを用いても識別できないマークを付けるように、宝石用原石であるダ イアモンドへのマーキングさせることに特に関心がある。ルーペを用いれば、ク ラリティ評価の国際的に認証された条件で、つまり通常の光の下で、この光は白 色拡散光であり、スポット光ではなく、色収差を補正し、無球面収差の１０倍の ルーペを用いて可視性が評価される。マークはシリアル番号により、若しくはブ ランド又は品質マークとして、宝石用原石を独特に確認するために利用され得る 。一般には、マークは適当な倍率と観察条件下で、観察可能であり、宝石用原石 にマークを付けて、原石の価値と外観を損なうべきでなく、好ましくは暗くすべ きでない。 国際特許出願第ＷＯ９７/０３８４６号には、付けたマークの性質の詳細な説 明があり、投影マスクを利用して紫外線レーザでダイアモンド原石に照射するこ とにより、マークが付けられる。 改善された解像度のマークを作製し、マークを付けるのに必要な時間を短縮す ることが通常望まれており、その結果、例えば、シリアル番号が付けられる。発明 本発明の第一の態様によれば、ダイアモンド又は宝石用原石の表面は集束され たイオンビームてマーク付けされ、そのマークは裸眼では識別できない。本発明 は、本発明の方法によるマークを付けたダイアモンド若しくは宝石用原石と、そ の方法を実行する装置に関するものである。 マーキングはダイアモンド又は宝石用原石の表面に、集束したイオンビームで 直接書き込むことにより行われる。一般にはガリウムイオンが利用されるが、代 替として、他の適当なイオンビームも利用される。照射線量を制限することによ り、炭素原子のスッパタリングを実質的に回避することが可能であり、このスパ ッタリングにより材料が直接除去されてしまう。このことにより、制御された深 さと良好な解像度でマークを付けることが可能となる。照射線量を制限し、十分 な照射線量を与えることにより、入射イオンが結晶格子を不規則化させる。ダイ アモンドの場合には、上記のことにより、例えば、酸又は酸に溶解した硝酸カリ ウムを利用して洗浄可能なダイアモンドはグラファイト様若しくは他の非ダイア モンド構造に変換し、１０nm以上の深さ及び/又は７０nm以下の深さ、好ましく は２０nm以上の深さ及び/又は５０nm以下の深さ、典型的には約３０nmの深さの ある浅いマークが、暗くなる形跡なしに形成される。プラズマエッチングが酸洗 浄の代替として利用される。 しかしながら、好ましい実施例では、イオンビームによりダイアモンド又は宝 石用原石に生じた乱れた層は、溶融硝酸カリウムのような強力な酸化剤により除 去される。この方法により、より低照射線量でマークを付けることが可能であり 、したがって、或一定のビーム電流で短い時間中にマークを付けることが可能で ある。あるいは、小さなスポットサイズを与える低ビーム電流は、回折格子のよ うな高解像度の特徴のあるマークを形成するのに利用される。 格子不規則化の深さはイオンの範囲により求められる。５０ｋｅＶのガリウム では、この範囲は約３０nmである。最小照射線量は１０¹³/ｃｍ²程であり、好ま しくは約１０¹⁴/ｃｍ²から１０¹⁵/ｃｍ²である。しかしながら、良好なマークは 適度な照射線量で付けることが可能であり、好ましい最大の照射線量は約１０¹⁶ /ｃｍ²で、約１０¹⁷/ｃｍ²までである。しかしながら、照射線量は利用するイオ ンとエネルギー（ｋｅＶの単位で測定される）に依存する。イオンビーム照射線 量は、マーキング中のサンプル表面での単位面積当たりの入射イオンの全数であ る。ビーム電流は、約１ナノアンペアであり、ビームエネルギーは約１０又は約 ３０ｋｅＶ以上、及び/又は約１００ｋｅＶ、若しくは約５０ｋｅＶ以下である 。一連の異なるビームエネルギーで、マークの深さをイオンビーム照射線量に対 してプロットすると、ビームエネルギーの増加とともにマークの深さは増加する ことが分かった。マークの特性は、所望のマーク深さになるように照射線量/エ ネルギーの組合わせを選択することにより最適化される。 マークされるべき領域及び/又は周辺域は、マークを形成する前に、導電性層 、例えば金で被覆され、イオンビームでのマーキングに先立ち電気的接続が生じ 、電荷を帯びるのを防止する。金又は他の被覆物の厚さは、ビームエネルギー及 び照射線量によるマークの深さの変動により変化し、よって、形成させるべきマ ークを最適化するように選択される。 電荷を帯びることを減少させる他の適当な方法が利用される。一つの方法には 、マークを形成させるのに先立ち、マークされるべき領域に低エネルギーイオン ビーム、例えば約３から１０ｋｅＶで照射することであり、そうすることにより ダイアモンド表面を改質させ、その表面を導電性にして、その領域に電気的接続 を生じさせる。好ましい実施例では、マーキング用のイオンビームは、米国特許 明細書第ＵＳ-４６３９０１号で説明されているような電子流出(flo od)銃のような電荷を中和させる装置とともに利用され、ダイアモンド表面の荷 電を防止する。 本発明の第二の態様によれば、ダイアモンド若しくは宝石用原石の少なくとも 一部分に照射し、表面に損傷又は結晶格子の不規則層を生じさせ、酸化剤を用い て前記不規則層を除去する段階から成るダイアモンド若しくは宝石用原石の表面 にマーキングする方法を提供する。 酸洗浄よりも優る本発明の第二の態様の更なる効果は、発煙酸が生じないこと であり、さらに消費された酸は廃棄する必要がなく、よって、工程の安全性を改 善するだけでなく、環境的及び経済的便益をもたらす。 好ましい酸化剤は、溶融硝酸カリウムである。ダイアモンド又は宝石用原石は 硝酸カリウムで被覆され、約３８０〜５５０℃の温度で、数分から数時間、好ま しくは約１時間の間、加熱されることが好ましい。 しかしながら、他の適当な強力な酸化剤には、アルカリ金属塩のような溶融化 合物がある。適当な化合物はＸｎＹｍの形であり、ここでＸ基はＬｉ⁺、Ｎａ⁺、 Ｋ⁺、Ｒｂ⁺、Ｃｓ⁺又は他のカチオンであり、Ｙ基はＯＨ^-、ＮＯ₃ ^-、Ｏ₂ ^2-、Ｏ^{2 -} 、ＣＯ₃ ^2-又は他のアニオンであり、整数ｎ及びｍは電荷バランスを保つように 使われる。化合物の混合物も利用され得る。空気又は他の酸素含有化合物も存在 する。 不規則層を除去するためにかかる酸化剤を使用することにより、イオンの比較 的低照射線量を利用して、形成させるべきマークの所望の深さを可能にする。 好ましい実施例において、ダイアモンド又は宝石用原石は、本発明の第一の態 様で説明したようにイオンビーム、最も好ましくはガリウムイオンビームで照射 される。第二の態様の方法における好ましい実施例は、著しく効率のよい工程で あり、各入射ガリウムイオ ンは、約２、７００の炭素原子を最終的に除去する。ダイアモンド以外の材料に は、上記数字は約１-１０であろう。 約１０秒の合理的で経済的時間で、加工されるべき０．４３ｍｍｘ０．１６ｍ ｍの面積をカバーする英数文字のような比較的大きな構造を可能にするのはダイ アモンドの性質である。 さらに、本発明の方法は、国際特許出願第ＷＯ９７/０９４７０号で開示され ているシリコンカーバイドのような合成宝石用原石の表面にマークするのにも利 用される。例 ダイアモンドの宝石用原石を適当なホルダーに取り付け、面を金の層で被覆す る。サンプルを、ＦＥＩ又はミクリオン（Micrion）により供給された集束イオ ンビーム源を備えた真空チャンバーに配置させ、ホルダーにより金の層を電気的 に接続させ、ダイアモンドが電荷を帯びないようにさせる。ラスタースキャン、 若しくは例えば静電偏向によるビームを走査させるのと同様に集光ビームを利用 して（代替としては、ダイアモンドを移動させる方法もあるが、あまり実用的で はない）、１０¹⁵から１０¹⁶/ｃｍ²の照射線量で、イオン源はガリウムであり、 ビーム電流を１ナノアンペア、３０から５０ｋｅＶのビームエネルギーで、ダイ アモンド面にマークを直接書き込む。サンプルを真空チャンバーから取出し、酸 で洗浄して不規則層及び金層を取除く。暗くなった形跡がなく、典型的には約３ ０nmの深さのある浅いマークが生じる。 本発明は例により、上記の通りに説明され、変形は本発明の精神に反すること なく可能であり、開示した特徴と均等物まで拡張される。さらに、本発明は開示 した個々に特徴があり、本願では暗示する、又は図面若しくはかかる特徴の組合 わせ、又はかかる特徴若しくはその組合わせの一般化において、明示又は暗示す る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年４月２７日（１９９９．４．２７） 【補正内容】 ダイアモンドマーキング 発明の背景 本発明は、ダイアモンド又は宝石用原石の表面にマーキングする方法に関する 。マークはいずれのマークでもよいが、本発明は、特にダイアモンド又は宝石用 原石に情報マークを付けることに関する。例えば、ダイアモンドは線引ダイ又は ダイアモンド光学成分のような産業用ダイアモンドであるが、クラリティ若しく はカラーグレードを損なうことなしにマークを宝石用原石のみがき上げた面に付 ける際に、本発明は、例えば裸眼では識別できず、また１０倍ルーペを用いても 識別できないマークを付けるように、宝石用原石であるダイアモンドへのマーキ ングさせることに特に関心がある。ルーペを用いれば、クラリティ評価の国際的 に認証された条件で、つまり通常の光の下で、この光は白色拡散光であり、スポ ット光ではなく、色収差を補正し、無球面収差の１０倍のルーペを用いて可視性 が評価される。マークはシリアル番号により、若しくはブランド又は品質マーク として、宝石用原石を独特に確認するために利用され得る。一般には、マークは 適当な倍率と観察条件下で、観察可能であり、宝石用原石にマークを付けて、原 石の価値と外観を損なうべきでなく、好ましくは暗くすべきでない。 国際特許出願第ＷＯ９７/０３８４６号には、付けたマークの性質の詳細な説 明があり、投影マスクを利用して紫外線レーザでダイアモンド原石に照射するこ とにより、マークが付けられる。米国特許第４、４２５、７６９号には、表面に ホトレジストを塗布し、写真的方法によりコンタクトマスクを形成し、イオン化 ガスでカソードボンバードメントによりマスクを介して、スパッターエッチング を生じさせるように宝石用原石をエッチングしてダイアモンド又は他の宝石用原 石にある確認用マークが開示されている。スパッター エッチングでは、マークの深さ及び低解像度が制御しにくい。 改善された解像度のマークを作製し、マークを付けるのに必要な時間を短縮す ることが通常望まれており、その結果、例えば、シリアル番号が付けられる。発明 本発明の第一の態様によれば、ダイアモンド又は宝石用原石の表面は集束され たイオンビームでマーク付けされ、そのマークは裸眼では識別できない。本発明 は、本発明の方法によるマークを付けたダイアモンド若しくは宝石用原石と、そ の方法を実行する装置に関するものである。 マーキングはダイアモンド又は宝石用原石の表面に、集束したイオンビームで 直接書き込むことにより行われる。一般にはガリウムイオンが利用されるが、代 替として、他の適当なイオンビームも利用される。照射線量を制限することによ り、炭素原子のスッパタリングを実質的に回避することが可能であり、このスパ ッタリングにより材料が直接除去されてしまう。このことにより、制御された深 さと良好な解像度でマークを付けることが可能となる。照射線量を制限し、十分 な照射線量を与えることにより、入射イオンが結晶格子を不規則化させる。ダイ アモンドの場合には、上記のことにより、例えば、酸又は酸に溶解した硝酸カリ ウムを利用して洗浄可能なダイアモンドはグラファイト様若しくは他の非ダイア モンド構造に変換し、１０nm以上の深さ及び/又は７０nm以下の深さ、好ましく は２０nm以上の深さ及び/又は５０nm以下の深さ、典型的には約３０nmの深さの ある浅いマークが、暗くなる形跡なしに形成される。プラズマエッチングが酸洗 浄の代替として利用される。 しかしながら、好ましい実施例では、イオンビームによりダイアモンド又は宝 石用原石に生じた乱れた層は、溶融硝酸カリウムのよ うな強力な酸化剤により除去される。この方法により、より低照射線量でマーク を付けることが可能であり、したがって、或一定のビーム電流で短い時間中にマ ークを付けることが可能である。あるいは、小さなスポットサイズを与える低ビ ーム電流は、回折格子のような高解像度の特徴のあるマークを形成するのに利用 される。 格子不規則化の深さはイオンの範囲により求められる。５０ｋｅＶのガリウム では、この範囲は約３０nmである。最小照射線量は１０¹³/ｃｍ²程であり、好ま しくは約１０¹⁴/ｃｍ²から１０¹⁵/ｃｍ²である。しかしながら、良好なマークは 適度な照射線量で付けることが可能であり、好ましい最大の照射線量は約１０¹⁶ /ｃｍ²で、約１０¹⁷/ｃｍ²までである。しかしながら、照射線量は利用するイオ ンとエネルギー（ｋｅＶの単位で測定される）に依存する。イオンビーム照射線 量は、マーキング中のサンプル表面での単位面積当たりの入射イオンの全数であ る。ビーム電流は、約１ナノアンペアであり、ビームエネルギーは約１０又は約 ３０ｋｅＶ以上、及び/又は約１００ｋｅＶ、若しくは約５０ｋｅＶ以下である 。他の可能なビーム電流は約０．５ナノアンペア若しくは約０．１ナノアンペア である。 一連の異なるビームエネルギーで、マークの深さをイオンビーム照射線量に対 してプロットすると、ビームエネルギーの増加とともにマークの深さは増加する ことが分かった。マークの特性は、所望のマーク深さになるように照射線量/エ ネルギーの組合わせを選択することにより最適化される。 マークされるべき領域及び/又は周辺域は、マークを形成する前に、導電性層 、例えば金で被覆され、イオンビームでのマーキングに先立ち電気的接続が生じ 、電荷を帯びるのを防止する。金又は他の被覆物の厚さは、ビームエネルギー及 び照射線量によるマークの深さの変動により変化し、よって、形成させるべきマ ークを最適化するように選択される。 電荷を帯びることを減少させる他の適当な方法が利用される。一つの方法には 、マークを形成させるのに先立ち、マークされるべき領域に低エネルギーイオン ビーム、例えば約３から１０ｋｅＶで照射することであり、そうすることにより ダイアモンド表面を改質させ、その表面を導電性にして、その領域に電気的接続 を生じさせる。好ましい実施例では、マーキング用のイオンビームは、米国特許 明細書第ＵＳ-４６３９０１号で説明されているような電子流出(flood)銃のよう な電荷を中和させる装置とともに利用され、ダイアモンド表面の荷電を防止する 。 本発明の第二の態様によれば、ダイアモンド若しくは宝石用原石の少なくとも 一部分に照射し、表面に損傷又は結晶格子の不規則層を生じさせ、酸化剤を用い て前記不規則層を除去する段階から成るダイアモンド若しくは宝石用原石の表面 にマーキングする方法を提供する。 約１０秒の合理的で経済的時間で、加工されるべき０．４３ｍｍｘ０．１６ｍ ｍの面積をカバーする英数文字のような比較的大きな構造を可能にするのはダイ アモンドの性質である。 さらに、本発明の方法は、国際特許出願第ＷＯ９７/０９４７０号で開示され ているシリコンカーバイドのような合成宝石用原石の表面にマークするのにも利 用される。例 ダイアモンドの宝石用原石を適当なホルダーに取り付け、面を金の層で被覆す る。サンプルを、ＦＥＩ又はミクリオン（Micrion）により供給された集束イオ ンビーム源を備えた真空チャンバーに配置させ、ホルダーにより金の層を電気的 に接続させ、ダイアモンドが電荷を帯びないようにさせる。ラスタースキャン、 若しくは例えば静電偏向によるビームを走査させるのと同様に集光ビームを利用 して（代替としては、ダイアモンドを移動させる方法もあるが、あまり実用的で はない）、１０¹⁵から１０¹⁶/ｃｍ²の照射線量で、イオン源はガリウムであり、 ビーム電流を１ナノアンペア、３０から５０ｋｅＶのビームエネルギーで、ダイ アモンド面にマークを直接書き込む。サンプルを真空チャンバーから取出し、酸 で洗浄して不規則層及び金層を取除く。暗くなった形跡がなく、典型的には約３ ０nmの深さのある浅いマークが生じる。 本発明は例により、上記の通りに説明され、変形は本発明の精神に反すること なく可能であり、開示した特徴と均等物まで拡張される。 請求の範囲 １． 裸眼で識別できないマークを集束イオンビームで形成させることから成る 宝石用原石の表面にマークを付ける方法。 ２． 実質的にスパッタリングを回避しながら、裸眼で識別できないマークを集 束イオンビームで形成させることから成る宝石用原石の表面にマークを付ける方 法。 ３． 裸眼で識別できないマークを集束イオンビームで形成させることから成る ダイアモンドの表面にマークを付ける方法。 ４． 実質的にスパッタリングを回避しながら、裸眼で識別できないマークを集 束イオンビームで形成させることから成るダイアモンドの表面にマークを付ける 方法。 ５． 宝石用原石はシリコンカーバイド原石である請求項１又は２記載の方法。 ６． 集束イオンビームは宝石用原石若しくはダイアモンドに関して移動する請 求項１乃至５のうちいずれか１項記載の方法。 ７． 走査手段は集束イオンビームを移動させるのに利用される請求項６記載の 方法。 ８． 走査手段はラスタースキャンからなる請求項７記載の方法。 ９． 宝石用原石の少なくとも一部分に照射して表面に不規則層を形成し、酸化 剤を利用して前記不規則層を取除く段階から成る宝石 用原石の表面にマークを付ける方法。 １０． ダイアモンドの少なくとも一部分に照射して表面に不規則層を形成し、 酸化剤を利用して前記不規則層を取除く段階から成るダイアモンドの表面にマー クを付ける方法。 １１． 宝石用原石はシリコンカーバイド原石である請求項９記載の方法。 １２． 宝石用原石又はダイアモンドはイオンビームを利用して照射される請求 項９乃至１１のうちいずれか記載の方法。 １３． 宝石用原石又はダイアモンドは集束イオンビームを利用して照射される 請求項１２記載の方法。 １４． 実質的にスパッタリングを回避しながら、宝石用原石又はダイアモンド は集束イオンビームを利用して照射される請求項１２記載の方法。 １５． 宝石用原石又はダイアモンドの表面を前記集束イオンビームにより照射 して表面に不規則層を形成し、前記不規則層を酸化剤を利用して除去する請求項 １乃至８のうちいずれか記載の方法。 １６． 酸化剤は少なくとも一つがＸ_nＹ_mの形の化合物であり、ここでＸ基はＬ ｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺、Ｃｓ⁺又は他のカチオンであり、Ｙ基はＯＨ^-、ＮＯ₃ ^- 、Ｏ₂ ^2-、Ｏ^2-、ＣＯ₃ ^2-又は他のアニオンであり、整数ｎ及びｍは電荷バランス を保つために使われる請求項９乃至１５のうちいずれか記載の方法。 １７． 酸化剤は硝酸カリウムである請求項９乃至１５のうちいずれか記載の方 法。 １８． 宝石用原石又はダイアモンドの少なくとも一部分にイオンビームを照射 して表面に不規則層を形成し、溶融硝酸カリウムで不規則層を実質的に覆うこと により前記不規則層を除去する段階から成る請求項１乃至１７のうちいずれか記 載の方法。 １９． 宝石用原石又はダイアモンド及び溶融硝酸カリウムの温度は約１時間維 持される請求項１８記載の方法。 ２０． 宝石用原石又はダイアモンドの表面を前記集束イオンビームにより照射 して表面に不規則層を形成し、酸を利用して前記不規則層を除去する請求項１乃 至８のうちいずれか記載の方法。 ２１． 前記不規則層は酸に溶解した酸化剤を利用して除去される請求項９乃至 １５のうちいずれか記載の方法。 ２２． 前記不規則層は酸に溶解した硝酸カリウムを利用して除去される請求項 ２１記載の方法。 ２３． イオンビームは集束され、宝石用原石又はダイアモンドに関して移動す る請求項１３乃至２２のうちいずれか記載の方法。 ２４． 走査手段は集束イオンビームを移動させるために利用される請求項２３ 記載の方法。 ２５． 走査手段はラスタースキャンからなる請求項２４記載の方法。 ２６． マークを形成するのに先立ち、前記表面を導電性層で被覆させることを 含む請求項１乃至８及び請求項１２乃至２５のうちいずれか記載の方法。 ２７． 層が金である請求項２６記載の方法。 ２８． マークされるべき領域はマークが形成されるに先立ち、低エネルギーイ オンビームで照射され、ダイアモンド表面を改質して導電性にする請求項１乃至 ８及び請求項１２乃至２５のうちいずれか記載の方法。 ２９． 前記低エネルギーイオンビームのエネルギーは約３から約１０ｋｅＶで ある請求項２８記載の方法。 ３０． マークされるべき領域は電荷を中和させる装置を利用して同時に照射さ れる請求項１乃至８及び請求項１２乃至２５記載の方法。 ３１． マークは約１０¹⁷/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項１乃至３０ のうちいずれか記載の方法。 ３２． マークは約１０¹⁶/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項３１記載の 方法。 ３３． マークは約１０¹⁵/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項３１記載の 方法。 ３４． マークは約１０¹⁴/ｃｍ²以上の照射線量で形成される請 求項３１記載の方法。 ３５． マークは約１０¹³/ｃｍ²以上の照射線量で形成される請求項３１記載の 方法。 ３６． ビーム電流は約１ナノアンペアである請求項１乃至８及び請求項１２乃 至３５のうちいずれか記載の方法。 ３７． ビーム電流は約０．５ナノアンペアである請求項１乃至８及び請求項１ ２乃至３５のうちいずれか記載の方法。 ３８． ビーム電流は約０．１ナノアンペアである請求項１乃至８及び請求項１ ２乃至３５のうちいずれか記載の方法。 ３９． ビームエネルギーは約１０から約１００ｋｅＶである請求項１乃至８及 び請求項１２乃至３８のうちいずれか記載の方法。 ４０． ビームエネルギーは約３０ｋｅＶから約５０ｋｅＶである請求項３９記 載の方法。 ４１． イオンビームはガリウムイオンビームである請求項１乃至８及び請求項 １２乃至４０のうちいずれか記載の方法。 ４２． マークの深さは約１０から約７０nmである請求項１乃至４１のうちいず れか記載の方法。 ４３． マークの深さは約２０から約５０nmである請求項４２記載の方法。 ４４． マークの深さは約２０から約３０nmである請求項４２記載の方法。 ４５． マークは情報マークである請求項１乃至４４のうちいずれか記載の方法 。 ４６． マークは１０倍のルーペを利用しても識別できない請求項１乃至４５の うちいずれか記載の方法。 ４７． マークは裸眼で識別できない請求項９乃至４５のうちいずれか記載の方 法。 ４８． マークは宝石用原石又はダイアモンドのみがき上げた面に付ける請求項 １乃至４７のうちいずれか記載の方法。 ４９． 本願の前出の例で実質的に説明したように、宝石用原石の表面にマーク を付ける方法。 ５０． 本願の前出の例で実質的に説明したように、ダイアモンドの表面にマー クを付ける方法。 ５１． 請求項１乃至５０のうちいずれか記載の方法によりマークを付けた宝石 用原石。 ５２． 請求項３、４、６乃至８、１０乃至４８及び５０のうちいずれか記載の 方法によりマークを付けたダイアモンド。 ５３． 請求項５乃至８及び請求項１１乃至４８のうちいずれか記載の方法によ りマークを付けたシリコンカーバイド宝石用原石。 【手続補正書】 【提出日】平成１１年１２月１４日（１９９９．１２．１４） 【補正内容】 請求の範囲 １． 裸眼で識別できないマークを集束イオンビームで形成させることから成る 宝石用原石の表面にマークを付ける方法。 ２． 実質的にスパッタリングを回避しながら、裸眼で識別できないマークを集 束イオンビームで形成させることから成る宝石用原石の表面にマークを付ける方 法。 ３． 裸眼で識別できないマークを集束イオンビームで形成させることから成る ダイアモンドの表面にマークを付ける方法。 ４． 実質的にスパッタリングを回避しながら、裸眼で識別できないマークを集 束イオンビームで形成させることから成るダイアモンドの表面にマークを付ける 方法。 ５． 宝石用原石はシリコンカーバイド原石である請求項１又は２記載の方法。６． 宝石用原石の少なくとも一部分に照射して表面に不規則層を形成し、酸化 剤を利用して前記不規則層を取除く段階から成る宝石用原石の表面にマークを付 ける方法。 ７． 宝石用原石はシリコンカーバイド原石である請求項６記載の方法。 ８． ダイアモンドの少なくとも一部分に照射して表面に不規則層を形成し、酸 化剤を利用して前記不規則層を取除く段階から成るダイアモンドの表面にマーク を付ける方法。 ９． 宝石用原石又はダイアモンドはイオンビームを利用して照射される請求項 ６乃至８のうちいずれか記載の方法。 １０． 宝石用原石又はダイアモンドは集束イオンビームを利用して照射される 請求項９記載の方法。 １１． 実質的にスパッタリングを回避しながら、宝石用原石又はダイアモンド は集束イオンビームを利用して照射される請求項９記載の 方法。１２． 宝石用原石又はダイアモンドの表面を前記集束イオンビームにより照射 して表面に不規則層を形成し、前記不規則層を酸化剤を利用して除去する請求項 １乃至５のうちいずれか記載の方法。 １３． 酸化剤は少なくとも一つがＸ_nＹ_mの形の化合物であり、ここでＸ基はＬ ｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺、Ｃｓ⁺又は他のカチオンであり、Ｙ基はＯＨ^-、ＮＯ₃ ^- 、Ｏ₂ ^2-、Ｏ²−、ＣＯ₃ ^2-又は他のアニオンであり、整数ｎ及びｍは電荷バラン スを保つために使われる請求項６乃至１２のうちいずれか記載の方法。 １４． 酸化剤は硝酸カリウムである請求項６乃至１２のうちいずれか記載の方 法。 １５． 宝石用原石又はダイアモンドの少なくとも一部分にイオンビームを照射 して表面に不規則層を形成し、溶融硝酸カリウムで不規則層を実質的に覆うこと により前記不規則層を除去する段階から成る請求項１乃至１４のうちいずれか記 載の方法。 １６． 宝石用原石又はダイアモンドの表面は前記集束イオンビームにより照射 されて表面に不規則層を形成し、前記不規則層を酸を利用して除去する請求項１ 乃至５のうちいずれか記載の方法。 １７． 前記不規則層は酸に溶解した酸化剤を利用して除去される請求項６乃至 １２のうちいずれか記載の方法。 １８． 前記不規則層は酸に溶解した硝酸カリウムを利用して除去される請求項 １７記載の方法。 １９． マークを形成するのに先立ち、前記表面を導電性層で被覆させることを 含む請求項１乃至５及び請求項９乃至１８のうちいずれか記載の方法。 ２０． 層が金である請求項１９記載の方法。 ２１． マークされるべき領域はマークが形成されるに先立ち、低エネルギーイ オンビームで照射され、ダイアモンド表面を改質して導電性にする請求項１乃至 ５及び請求項９乃至１８のうちいずれか記載の方法。 ２２． マークされるべき領域は電荷を中和させる装置を利用して、同時に照射 される請求項１乃至５及び請求項９乃至１８記載の方法。 ２３． マークは約１０¹⁷/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項１乃至５及 び請求項９乃至２２のうちいずれか記載の方法。 ２４． マークは約１０¹⁶/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項２３記載の 方法。 ２５． マークは約１０¹⁵/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項２３記載の 方法。 ２６． マークは約１０¹⁴/ｃｍ²以上の照射線量で形成される請求項２３記載の 方法。 ２７． マークは約１０¹³/ｃｍ²以上の照射線量で形成される請求項２３記載の 方法。 ２８． マークの深さは約１０から約７０nmである請求項１乃至２７のうちいず れか記載の方法。 ２９． マークの深さは約２０から約５０nmである請求項２８記載の方法。 ３０． マークの深さは約２０から約３０nmである請求項２８記載の方法。 ３１． マークは高さが約５０ミクロンである文字からなる請求項１乃至３０の うちいずれか記載の方法。 ３２． マークは約２から３ミクロンの幅のラインからなる請求項１乃至３１の うちいずれか記載の方法。 ３３． マークの深さは約１００nm以下である請求項１乃至３２のうちいずれか 記載の方法。 ３４． マークは約２０：１以上の深さに対する幅のライン比率か らなる請求項１乃至３３のうちいずれか記載の方法。 ３５． マークは情報マークである請求項１乃至３４のうちいずれか記載の方法 。 ３６． マークは１０倍のルーペを利用しても識別できない請求項１乃至３５の うちいずれか記載の方法。 ３７． マークは裸眼で識別できない請求項６乃至３６のうちいずれか記載の方 法。 ３８． マークは宝石用原石又はダイアモンドのみがき上げた面に付ける請求項 １乃至３７のうちいずれか記載の方法。 ３９． 請求項１乃至３８のうちいずれか記載の方法によりマークを付けた宝石 用原石若しくはダイアモンド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 スチュワート，アンドルー デイヴィッド ゲアリ イギリス国，バークシャー アールジー８ ８エスエイチ，レディング，アッシャン ステッド，ジ オールド レクトリ（番地 なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 裸眼で識別できないマークを集束イオンビームで形成させることから成る 宝石用原石の表面にマークを付ける方法。 ２． 宝石用原石はダイアモンドである請求項１記載の方法。 ３． 宝石用原石はシリコンカーバイド宝石用原石である請求項１記載の方法。 ４． 集束イオンビームは宝石用原石に関して操作する請求項１乃至３記載のう ちいずれか１項記載の方法。 ５． 走査手段は集束イオンビームを操作させるために利用される請求項４記載 の方法。 ６． 走査手段はラスタースキャンからなる請求項５記載の方法。 ７． 宝石用原石の少なくとも一部分を照射して表面に不規則層を形成し、酸化 剤を利用して前記不規則層を除去する段階から成る宝石用原石の表面にマークを 付ける方法。 ８． 宝石用原石はダイアモンドである請求項７記載の方法。 ９． 宝石用原石はシリコンカーバイド宝石用原石である請求項７記載の方法。 １０． 宝石用原石はイオンビームを利用して照射される請求項７乃至９記載の うちいずれか１項記載の方法。 １１． 宝石用原石は集束イオンビームを利用して照射される請求項１０記載の 方法。 １２． 集束イオンビームは宝石用原石に関して操作する請求項１１記載の方法 。 １３． 走査手段は集束イオンビームを操作するために利用される請求項１２記 載の方法。 １４． 走査手段はラスタースキャンからなる請求項１３記載の方法。 １５． 宝石用原石の表面は前記集束イオンビームにより照射されて表面に不規 則層を形成し、前記不規則層を酸を利用して除去する請求項１乃至６記載のうち いずれか１項記載の方法。 １６． 裸眼で識別できないマークを集束イオンビームで形成することから成る ダイアモンドの表面にマークをつける方法。 １７． ダイアモンド表面は前記集束イオンビームにより照射されて表面に不規 則層を形成し、前記不規則層を酸を利用して除去する請求項１６記載の方法。 １８． ダイアモンドの少なくとも一部分に照射して、ダイアモンドの表面に不 規則層を形成し、酸化剤を利用して前記不規則層を除去する段階からなるダイア モンドの表面にマークを付ける方法。 １９． ダイアモンドはイオンビームを利用して照射される請求項１８記載の方 法。 ２０． ダイアモンドは集束イオンビームを利用して照射される請求項１９記載 の方法。 ２１． 集束イオンビームは宝石用原石に関して操作される請求項１７又は２０ 記載の方法。 ２２． 走査手段は集束イオンビームを操作させるために利用される請求項２１ 記載の方法。 ２３． 走査手段はラスタースキャンからなる請求項２２記載の方法。 ２４． 前記不規則層は酸に溶解した酸化剤を利用して除去される請求項１５又 は１７記載の方法。 ２５． 前記不規則層は酸に溶解した硝酸カリウムを利用して除去される請求項 ２４記載の方法。 ２６． マークは約１０¹⁷/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項１乃至６、 請求項１０乃至１７、若しくは請求項１９乃至２３記載のうちいずれか１項記載 の方法。 ２７． マークは約１０¹⁶/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項１乃至６、 請求項１０乃至１７、若しくは請求項１９乃至２３記載のうちいずれか１項記載 の方法。 ２８． マークは約１０¹⁵/ｃｍ²以下の照射線量で形成される請求項１乃至６、 請求項１０乃至１７、請求項１９乃至２３、請求項 ２６又は２７記載のうちいずれか１項記載の方法。 ２９． マークは約１０¹⁴/ｃｍ²以上の照射線量で形成される請求項１乃至６、 請求項１０乃至１７、請求項１９乃至２３、若しくは請求項２６乃至２８記載の うちいずれか１項記載の方法。 ３０． マークは約１０¹³/ｃｍ²以上の照射線量で形成される請求項１乃至６、 請求項１０乃至１７、請求項１９乃至２３、若しくは請求項２６乃至２８記載の うちいずれか１項記載の方法。 ３１． ビーム電流は約１ナノアンペアである請求項１乃至６、請求項１０乃至 １７、請求項１９乃至２３若しくは請求項２６乃至３０記載のうちいずれか１項 記載の方法。 ３２． ビーム電流は約０．５ナノアンペアである請求項１乃至６、請求項１０ 乃至１７、請求項１９乃至２３若しくは請求項２６乃至３０記載のうちいずれか １項記載の方法。 ３３． ビーム電流は約０．１ナノアンペアである請求項１乃至６、請求項１０ 乃至１７、請求項１９乃至２３若しくは請求項２６乃至３０記載のうちいずれか １項記載の方法。 ３４． ビームエネルギーは約１０から約１００ｋｅＶである請求項１乃至６、 請求項１０乃至１７、請求項１９乃至２３若しくは請求項２６乃至３３記載のう ちいずれか１項記載の方法。 ３５． ビームエネルギーは約３０ｋｅＶから約５０ｋｅＶである請求項３４記 載の方法。 ３６． イオンビームはガリウムイオンビームである請求項１乃至６、請求項１ ０乃至１７、請求項１９乃至２３、若しくは請求項２６乃至３５記載のうちいず れか１項記載の方法。 ３７． マークの深さは約１０から７０nmである請求項１乃至３６記載のうちい ずれか記載の方法。 ３８． マークの深さは約２０から約５０nmである請求項１乃至３７記載のうち いずれか記載の方法。 ３９． マークの深さは約２０から約３０nmである請求項１乃至３８記載のうち いずれか記載の方法。 ４０． マークを形成するに先立って、導電性層で前記表面を被覆することを含 む請求項１乃至６、請求項１０乃至１７、請求項１９乃至２３若しくは請求項２ ６乃至３９記載のうちいずれか１項記載の方法。 ４１． 層は金である請求項３６記載の方法。 ４２． マークを形成するに先立ち、マークされるべき領域は低エネルギーイオ ンビームで照射され、ダイアモンド表面を改質し、電気的に導電性にする請求項 １乃至６、請求項１０乃至１７、請求項１９乃至２３、又は請求項２６乃至３９ 記載のうちいずれか記載の方法。 ４３． マークされるべき領域は電荷を中和する装置を利用して同じに照射され る請求項１乃至６、請求項１０乃至１７、請求項１９乃至２３若しくは請求項２ ６乃至３９記載の方法。 ４４． 前記低エネルギーイオンビームのエネルギーは約３から１０ｋｅＶであ る請求項４２記載の方法。 ４５． マークは情報マークである請求項１乃至４４記載のうちいずれか記載の 方法。 ４６． マークは１０倍ルーペを利用しても識別できない請求項１乃至４５記載 のうちいずれか記載の方法。 ４７． マークは裸眼では識別できない請求項７乃至１３若しくは請求項１８乃 至２３記載のいずれか記載の方法。 ４８． マークは宝石用原石のみがき上げた面につける請求項１乃至４７記載の うちいずれか記載の方法。 ４９． ダイアモンド又は宝石用原石の表面は前記集束イオンビームにより照射 されて表面に不規則層を形成し、前記不規則層は酸化剤を利用して除去される請 求項１乃至６若しくは請求項１６記載のうちいずれか１項記載の方法。 ５０． 酸化剤は硝酸カリウムである請求項７若しくは４９記載の方法。 ５１． 酸化剤は少なくとも一つはＸ_nＹ_mの形の化合物であり、ここでＸ基はＬ ｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺、Ｃｓ⁺又は他のカチオンであり、Ｙ基はＯＨ^-、ＮＯ₃ ⁺ 、Ｏ₂ ^2-、Ｏ^2-、ＣＯ₃ ^2-又はアニオンであり、整数であるｎ及びｍは電荷のバラ ンスを保ちために利用される請求項７、２４若しくは５０記載の方法。 ５２． 宝石用原石の少なくとも一部分をイオンビームで照射して表面に不規則 層を形成し、溶融硝酸カリウムで不規則層を実質的に覆うことにより前記不規則 層を除去する段階からなる請求項１乃至５１記載のうちいずれか記載の方法。 ５３． ダイアモンドの少なくとも一部分をイオンビームで照射して表面に不規 則層を形成し、溶融硝酸カリウムで不規則層を実質的に覆うことにより前記不規 則層を除去する段階からなる請求項１乃至５２記載のうちいずれか記載の方法。 ５４． 前記宝石用原石又はダイアモンド及び溶融硝酸カリウムの温度は約１時 間維持される請求項５１又は５２記載の方法。 ５５． 本願の前述した例で実質的に説明したように、宝石用原石の表面にマー クを付ける方法。 ５６． 本願の前述した例で実質的に説明したように、ダイアモンドの表面にマ ークを付ける方法。 ５７． 請求項１乃至５６記載のうちいずれか記載の方法によりマークされた宝 石用原石。 ５８． 請求項１乃至５７記載のうちいずれか記載の方法によりマークされたダ イアモンド。 ５９． 請求項１乃至５７記載のうちいずれか記載の方法によりマークされたシ リコンカーバイド宝石用原石。