JP2004523794A - 宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上へのマークの形成 - Google Patents

Abstract

ダイヤモンドのテーブル上にマイクロマークを形成するため、ホルダ又はドップはダイヤモンドと共にスピンされ、テーブルにフォトレジストが塗布され、レジストはドップの底部を加熱することでベークされ、ドップはレジストを露光する装置の台に移される。レジストは、対物レンズを通して作業しつつ、マスクの縮小像であるパターンで露光放射線を用いて露光される。露光放射線は、放射線源によって投射され、３５０乃至４５０ｎｍでありうる。像を位置決めし、方向付け、合焦するため、放射線源はレジストに影響を与えない５００乃至５５０ｎｍの範囲の波長の光を投射するよう配置され、テーブル上にセットアップ像を形成する。セットアップ像は対物レンズ及びビームスプリッタを通して観察面上で観察される。露光後、レジストは現像され、テーブルの露光された領域はプラズマを用いてフライス加工される。

Description

【０００１】
［発明の背景］
本発明は、宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上にマーク、望ましくはマイクロマーク、を形成することに関する。本願では「マイクロマーク」という用語は、宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上の非常に小さなマークを指すものとする。マークは、ダイヤモンド宝石類小売業者、製造者、又は同業組合の名称やロゴといった認識可能な商業上の銘柄又は商標でありうる。工業用ダイヤモンドにマークを付けることが可能であるが、工業用ダイヤモンドの幾つか（例えば針金製造ダイ）は研磨された面を有する。それでもなお、本発明は宝石類の分野に更に適用可能であり、マークは宝石用原石の研磨されたファセット（小面）のうちの１つ、望ましくはテーブル、に付される。宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上に裸眼では目に見えないマークを形成するための様々な提案がなされてきた。従って宝石用原石の場合、マークは宝石類の取り付けで目に見えるファセット上に存在しうる。厳密には、殆どの実行可能な手順は、材料を除去すること（フライス削りと称される）によってマークを形成するという方法で表面の（上ではなく）中にマークを形成する。しかしながら、本願で用いる「表面上」といった表現は、従来の用語で言うようなかかるフライス削りを含むものである。
【０００２】
マークの深さは、主に、マークの可視性を、美的な性質を減じることのない、従って特にダイヤモンドの場合は宝石用原石の価値を減じることのない水準まで制限するよう制御され、マークはダイヤモンドの内部透明度を減じることがないようなものであることが望ましい。一般的には、マークは裸眼では目に見えないべきである。最も広い意味では、マークは宝石用原石の美しさ又は美的な外観を減じるものであってはならない。様々な基準があり、通常の要件は、１０倍の倍率のルーペを用いて裸眼で見ることにより１０倍の倍率としたときに内部欠陥が不可視であることであるが、ダイヤモンドのマーク付けがより一般的になるにつれて、特にマークは厳密には内部欠陥ではないため、マークの幾らかの可視性は許容可能でありうる。例えば、最大で１ｍｍ²の面積を占め、２５ｎｍ又は５０ｎｍまでの深さまでエッチングされたマークは、１０倍の倍率で一定の照明条件下では可視であっても許容可能であり得る。最大で５００ｎｍの深さまでのはるかに深いマークもまた許容可能でありうる。最小の深さは、約２０又は約３０ｎｍである。しかしながら、宝石用原石上では、マークはどの領域からも著しい光の散乱を生じさせないよう十分に浅いことが望ましい。国際出願第９７／０３８４６号には、形成されうるマークの寸法についての記載がある。マークが形成された線は、例えば約２０：１乃至約３０００：１の深さ：幅の比率を有しうるが、望ましい範囲は５０：１乃至１０００：１である。
【０００３】
マークは、任意の適切な方法で形成されうる。１つの方法は、マイクロリソグラフィーであり、ファセットはレジスト又はフォトレジストでスピンコートされ、レジストを露光させる露光放射線を用い、コーティングされたファセット上にマスクの像を投射すること（通常は、像の大きさをマスクに対してかなり減少させるレンズ系が使用される）、又は、動くビームを用い、コーティングされたファセット上に像が書かれる。次に、選択された部分を除去するために現像され、実際上、ファセット上に接触マスクを与える。現像中、レジストの露出された領域及び露出されていない領域は異なる率で現像され、ポジ型レジストでは、より容易に溶けるのは露出された領域であり、露出された領域中にマスクされていない表面又はファセットを残す。マイクロリソグラフィーについては、トンプソン外著、「マイクロリソグラフィー入門（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」、第２版、（１９９４年）に詳細な説明がある。次に、宝石用原石又は工業用ダイヤモンドは、例えば、米国特許第５，３４４，５２６号明細書又は国際出願第９８／５２７７３号明細書に記載のようなプラズマエッチングを用いてフライス削りされうる。他の方法は、例えば国際出願第９７／０３８４６号明細書に記載のように、マスクを通じて投射されること、又は、表面上に直接書かれることによって、ダイヤモンド又は宝石用原石の表面に直接到達する放射線を用いるものである。
【０００４】
［本発明の第１の面についての背景技術］
マスクの像を宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上に投射するとき、操作者は、マークを例えば宝石用原石のテーブルの中心に合わせねばならず、例えばマークに組み込まれた文字が表面の縁のうちの１つに平行となるようなマークの向きを決めることが所望でありうる。更に、露光像の焦点は定められねばならない。
【０００５】
米国特許第６，０１６，１８５号明細書は、像がマスクと同じ寸法でなくてはならないタイリング技術を用いてマスクの配列を投射することにより半導体及びマイクロメカニック装置を製造する装置を記載している。マスクの底面上の加工中の製品上のアラインメントマークを結像するために双方向光学路を用いることが可能である。像は、微細な合焦には不便な場所にあり、縮小があった場合はこの装置は使用できない。
【０００６】
本発明は、この面では、従来技術の不利な点のうちの少なくとも１つを克服又は改善し、又は有用な代替案を提供することを目的とする。
【０００７】
［本発明の第１の面］
本発明の第１の面によれば、請求項１又は３４に記載の方法、並びに、請求項２０又は３５に記載の装置が提供される。従属項は、望ましい及び／又は任意の特徴を記載している。
【０００８】
本発明の第１の面は、宝石用原石又はダイヤモンド上にマークを形成する２つの異なる方法、即ち、宝石用原石或いはダイヤモンド上に又はその上のレジスト上にマスクの像を投射することによる方法と、レーザビームといったビームを走査すること或いは移動させることにより宝石用原石或いはダイヤモンド又はレジスト上に書き込む方法（直接ビーム書き込み）とのうちの１つと共に使用されうる。各方法で、露光放射線は、後のエッチングのためにレジストを露光させうるか、又は、宝石用原石或いはダイヤモンドの表面に直接到達しうる。直接ビーム書き込み法は、夫々に対して投影マスクを準備する必要なしにレジスト中に異なるパターンが生成されえ、それにより例えばダイヤモンド上にシリアル番号又は選択された一組のマークが生成されることを可能とする。しかしながら、セットアップ像は望ましくはマスクを通じて投射される。
【０００９】
セットアップ像を使用することにより、露光像を配置（位置合わせ）し方向付ける簡単な方法が与えられる。更に、セットアップ像を使用することにより、例えば可視光又は紫外線光を用いてマスクの像を投影するとき、露光像を合焦する良い方法が与えられる。操作者は、機械的な調整を用いて、焦点面に対する宝石用原石又は工業用ダイヤモンドの位置を変更してもよい。セットアップ像が対物レンズ又はレンズ系を通じて投射され、対物レンズ又はレンズ系を通じて検出されれば、セットアップ放射線は対物レンズ又はレンズ系を通じて反射して戻り、従って焦点中の誤差の２倍に等しい距離を進行するため、焦点中の見かけの誤差は２倍となる。この焦点誤差の誇張は、焦点が非常に正確に容易に設定されることを可能とする。しかしながら、対物レンズ又はレンズ系と宝石用原石又はダイヤモンドとの間に例えばビームスプリッタを挿入し、これが主要対物レンズ又はレンズ系を通過することなく像を検出することが可能である。
【００１０】
方法を実行するとき、セットアップ像は、セットアップ放射線のための任意の適当な波長を用いて、又は、セットアップ放射線が可視範囲にあれば、セットアップ像は目で見ることができる。従ってマスクの露光領域は、形成されるべきマイクロマークの形状に対応する形状を画成してもよく、又は、宝石上の露光像の正確な配置を支援するアラインメントマークを画成してもよい。或いは、レーザビームの場合のように露光放射線が走査されれば、露光放射線は露光領域を通って走査されえ、直接ビーム書き込みを行う。理論上は、アラインメント領域を透明とし、又は、全くマスクを有さず、セットアップ放射線もまた走査されることが可能である。
【００１１】
［本発明の第２の面についての背景技術］
宝石用原石又は工業用ダイヤモンドにマイクロマークを付けるとき、特に宝石用原石の場合は、固有のシリアル番号を付けることが可能であることが望ましい。しかしながら、投影マスクが使用される場合、各宝石に対して異なるマスクが必要とされるため、かなりの費用が生じうる。
【００１２】
本発明は、この面では、従来技術の不利な点のうちの少なくとも１つを克服又は改善し、又は有用な代替案を提供することを目的とする。
【００１３】
［本発明の第２の面］
本発明の第２の面によれば、請求項１９に記載の方法、並びに、請求項３３に記載の装置が提供される。従属項は、望ましい及び／又は任意の特徴を記載している。
【００１４】
本発明の第２の面は、特にシリアル番号をマークする際に、連続する宝石用原石に異なるマークを付ける非常に簡単な方法を提供する。
【００１５】
［望ましい実施例］
本発明について、例として添付の図面を参照して更に説明する。
【００１６】
［ダイヤモンドの取り付け−図１］
図１は、本体１を有する射出成形具の部分を示す図である。射出ゲート３を有する環状（円形）のドップリング２は、本体１内の凹部１ａの中に配置されている。上向きにバネ荷重がかけられた中央集中ピン４は、凹部１ａの中央を上向きに通り、中央孔６を有する非金属インサート５を担持する。最初は、中央集中ピン４の位置は図１に示すＩよりも高い。中央ボア６に対して吸引が行われ、その一番上にテーブル７ａを有すると図示されているダイヤモンド７はインサート５の上に配置される。上板８は空洞の上を覆うよう閉じており、ダイヤモンド７を下向きに押し、板８の下面をテーブル７ａに係合し同じ高さになるようにする。真空は、中央ダクト６から切り離される。中央集中ピン４は、所定の位置に固定され、例えばＥｌａｓｔｒｏｎ Ｇ １０４７といった柔軟なエラストマ９が主要ゲート１０を通って、リング２の内面、ダイヤモンド７、インサート５、及び中央集中ピンｔ４の間の空間へ射出成形される。ドップリング２の１つのゲート３は主要ゲート１０と位置合わせされ、一方で、他のゲート３はダンプ１ｂへ導くダクトと位置合わせされる。エラストマー９が硬化すると、上板８が除去され、中央集中ピン４はリング２とエラストマー９によって形成されたドップ１１を上向きに押し上げ、ドップ１１は中央集中ピン４の上から引き離されうる。ダイヤモンド７のキューレットを通ってゴムが漏れていれば、インサート５はドップ１１と共に除去され、引きちぎることができる。
【００１７】
［洗浄］
ダイヤモンド７は、例えばアルコールで湿らせたスワブで機械的に洗浄すること、又はダイヤモンド７及びドップ１１を特許光学レンズ洗浄ティッシュ等を横切るよう引くことによって洗浄されうる。或いは、ドップ１１は真空チャックに取り付けられ、望ましくはダイヤモンド７のテーブル７ａに垂直な軸回りに回転されうる。この場合、溶媒が与えられ、次にスピンドライ、機械的洗浄、及び任意の他の適当な技術が行われうる。
【００１８】
［レジストコーティング］
ファセットがマイクロリソグラフィーでエッチングされる場合、ドップ１１は真空チャック上に取り付けられ、ダイヤモンド７のテーブル７ａに垂直な軸回りに回転されうる。ドップ１１の中に複数のダイヤモンド７が据え付けられた場合、軸は略ドップ１１の中央線を通るはずである。
【００１９】
フォトレジストは、少なくともダイヤモンド７のテーブル７ａを覆うよう塗布される。適当なポジ型レジスト材料は、シップレイ社（Ｓｈｉｐｌｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって製造されたＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔ １８１８であり、これはジアゾナフトキノン／ノボラックレジストである。チャックはドップ１１及び宝石７と共に、高速で、一般的には４０００乃至８０００回転毎分（ｒ．ｐ．ｍ．）で、一般的には１５乃至３０秒間に亘って回転される。結果として、ダイヤモンドテーブル７ａの大部分に亘って一般的には１乃至２ミクロンの均一な厚さのレジスト膜が形成される。上面がダイヤモンドテーブル７ａ、据え付け材料２の表面、及びドップ１１の側壁５の上部に亘って連続的であれば、ダイアモンドテーブル７ａ上にはビード又はリムは形成されない。
【００２０】
［露光前ベーク］
次に、レジストはベークされる。一般的な条件は、１１５℃で１分間である。これは、ドップ２５をＰｅｌｔｉｅｒ装置上に、装置先端内に含まれた液体ハンダのプール中にダイヤモンド７のキューレット１２をおいて、配置することによって行われうる。或いは、加熱効果は、加熱板、誘導加熱、ドップ１１中に組み込まれた加熱素子、キューレット１２上を循環する蒸気又は液体、テーブル７ａ上の赤外線放射、又は任意の他の適当な方法で生じさせられる。ドップ１１の温度は、ドップ１１の中に取り付けられた、又はドップ１１と接触する熱電対等によって測定されえ、この測定は温度を調整するために加熱手段を制御しうる。或いは、温度はＰｅｌｔｉｅｒ装置を通じて測定及び制御されうる。
【００２１】
ベークの後、熱源は中断され、ドップ１１は、例えば冷却装置としてＰｅｌｔｉｅｒ装置を用いて急速に冷却される。ここでダイヤモンド７は、レジストの露光のための準備ができている。
【００２２】
［光学的な露光］
ドップ１１は、例えば１０倍の縮小（非拡大）でテーブル７ａ上にマスクを投射することによって、形成されるべきマークに対応するパターンでレジストを露光するための適当なマイクロリソグラフィー装置の水平なプラテン上に配置される。露光像の場所、向き、及び焦点は適切に調整され、テーブル７ａは、装置のプラテンに対して厳密に平行に、また、装置のプラテンの上方の厳密に所定の高さに維持される。他の配置では、ドップ１１は、それを通じてテーブル７ａが照射されうる開口が設けられた下向きに面した位置合わせ面に対して上向きに保持されうる。この他の配置では、ドップリング２の上側は、ドップリング２の一番上によって形成される基準面に対して厳密に平行に及び基準面の下に所定の距離のところにある必要はない。
【００２３】
レジストを露光するために任意の適切な放射線が使用されうる。Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ１８１８レジストでは、３５０乃至４５０ｎｍの波長範囲の電磁放射線が適している。より短い波長は、より高い分解能のパターニングを可能とする。露光は、例えばＧラインが４３６ｎｍである水銀放電ランプといった単一の波長で、又は、例えばフィルタリングされたタングステン／ハロゲンランプといった波長の帯域でなされうる。
【００２４】
［露光後ベーク］
レジストに露光後ベークを受けさせることが所望であり得る。拡散の処理は、レジスト中の定常波又は干渉縞の影響を減少させる。処理は、上述の露光前ベークの場合と同様である。
【００２５】
［現像］
レジストの現像は、従来通りでありうる。使用される装置は、上述のレジストスピン装置と同様であり得る。
【００２６】
［エッチング］
プラズマエッチング装置は、例えばオックスフォード・プラズマ・テクノロジー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｐｌａｓｍａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）社（英国）又はサウス・ベイ・テクノロジー（Ｓｏｕｔｈ Ｂａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）社（米国）から入手可能である。ＤＣ放電エッチングが使用されうるが、ダイヤモンドの帯電の問題を防止するために無線周波数プラズマを用いることが望ましい。ダイヤモンドがエッチング装置の接地電極ではなく駆動電極に取り付けられたリアクティブ・イオン・エッチングが望ましい。１つの例では、ダイヤモンドは例えば１００乃至１０００ボルトのプラズマに対して負のバイアス電位を生ずる。プラズマからのエネルギーに満ちたイオンでの照射は、炭素のあまり反応性の高くないダイアモンド同素体を例えばグラファイトといったより反応性の高い形へ部分的に変換させうる。グラファイトを酸化させるために、純粋な酸素又は酸素／アルゴン混合物又は空気が供給されうる。望ましいプラズマは、７５％のアルゴンと２５％の酸素であるが、代わりに、純粋な酸素によるエッチングが用いられてもよく、その場合、表面で終了する酸素を除去するために純粋なアルゴンエッチングが用いられる。
【００２７】
［取り外し］
ダイヤモンド７は、ドップ１１から押し出され、レジストを除去するために洗浄される。
【００２８】
［図２−レジストの露光］
図２は、レジストを露光させるための１つの配置の光学系を示す図である。ダイヤモンド７は、ドップ１１の中にあり、位置決め面はドップリング２の下側によって画成される。プラテン又は台３０の上面は、上向きの位置合わせ面を形成する。このようにして、ダイヤモンド７のテーブル７ａは、台３０に平行に正確に位置決めされる。マークは、テーブル７ａの中央に、又はテーブル７ａの縁部に形成されうる。ドップ１１は、台３０を横切って摺動でき、従って手で調整されえ、又は、台３０の位置及び回転が調整されうる。
【００２９】
光学系は、セットアップ／照射放射線源（又はソース）３１、セットアップ／照射開口絞り３２、照射シャッタ３３、セットアップ／照射視野レンズ３４、セットアップ／照射マスク３５、第１のビームスプリッタ３６、第２のビームスプリッタ３７、対物レンズ３８、照明放射線源３９、照明放射線開口絞り４０、照明放射線フィルタ４１、照明放射線視野レンズ４２、照明放射線視野絞り４３、及び観察平面４４を有する。対物レンズ３８は、焦点面４５にマスク３５の像を形成する。対物レンズ３８がセットアップ波長と照射波長の両方について同じ焦点長さを有すること、及び、セットアップ波長と照射波長の両方に対して良い収差補正を有することは望ましいが必ずしもそうである必要はない。
【００３０】
源３１は、望ましくは、タングステンハロゲンランプといった白熱灯、又は、水銀といった放電ランプ、又は、キセノン又はハロゲン化金属アークランプである。或いは、キセノンのフラッシュランプといったパルス化された光源、又は、発光ダイオード或いはレーザ源が使用されてもよい。放射線は、光ファイバ導波路、液体光導波路、及び／又は、関連する集光レンズ及びミラーによって点３１へ運ばれてもよい。ダイヤモンド７のテーブル７ａ（実際は基準面４５）上に像を配置し、方向付けし、合焦するために、ダイヤモンド７は、ダイヤモンド７全体が見えるよう均一な背景照明を与える照明源３９によって照明されることが望ましい（しかし、幾つかの種類のセットアップ放射線では、照明は必要でないこともある）。照明源３９の波長は、放射線がレジストに影響を与えないようなものでなくてはならず、例えば５００ｎｍよりも大きい波長を有する光が使用されうる。照明フィルタ４１は、レジストが露光されないことを確実とする。次に、放射線源３１は、セットアップ放射線へ切り換えられる。放射線源３１は、２つの、即ち１つはセットアップ用、１つは露光用の、異なる光源を含んでもよく、その場合、露光シャッタ３３は必要でなく、光源は適当に制御される。或いは、光源３１がセットアップ及び露光放射線の両方を発する場合、露光シャッタ３３は、閉じたときに露光放射線を阻止する一方でセットアップ放射線を透過するフィルタを与える。露光シャッタ３３は、放射線経路上の任意の場所に配置されえ、光源３１の中又はマスク３５の中に組み入れられ得る。セットアップ放射線は、ダイヤモンド７のテーブル７ａ上にマスク３５のセットアップ像を与える。通常は、光学系は、マスクに対する像の寸法をかなり減少させる。セットアップ（及び露光）像は、マスク３５と比較して約９０パーセント減少されうる（１０倍の縮小）。一般的に、縮小は、望ましくは、約１０倍乃至約２０倍、又は、最大でも約１００倍である。しかしながら、約２倍又は約４倍よりも上の、より低い縮小が可能である。セットアップ像を観察面４４で目で見ると、セットアップ像はダイヤモンドテーブル７ａの正しい位置上に配置され、（ダイヤモンドを動かすこと、或いはマスク３５を動かすことにより）正しく方向付けられ、次に機械的に合焦される。しかしながら、その代わりに、ＣＣＤカメラといった電子撮像検出器が観察面４４に配置されてもよく、その場合セットアップ像は画面上で見ることができる。第１のビームスプリッタ３６を使用することにより、セットアップ像が検出される観察面４４は、ダイヤモンド７に達する前にセットアップ放射線がたどる光学路の外側にある。
【００３１】
セットアップ放射線は、マークが形成されるような方法では宝石用原石のファセットに影響を与えない。例えば、フォトリソグラフィーが用いられる場合、セットアップ放射線はレジストを露光させてはならない。前述のＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔ １８１８レジストの場合、セットアップ放射線は、５００乃至５５０ｎｍの波長範囲の、即ち、照明放射線と同じ範囲の、緑又は黄色の光でありうる。一般的に、その強度が十分に低く、露光放射線よりもはるかに低ければ、セットアップ放射線は露光放射線と同じでありうる。しかしながら、セットアップ放射線と照明放射線は、コントラストを与えるために異なる周波数であることが望ましく、従って、セットアップ放射線は、レンズ系の色収差に依存して６３０ｎｍよりも大きい波長の赤い光でありうる。セットアップ放射線、露光放射線、及び照明放射線は、夫々、周波数の帯域を含みうる。
【００３２】
一旦、位置、向き、及び焦点が定められると、放射線源３１は露光放射線へ切り換えられ、又は露光シャッタ３３が所定の時間に亘って開かれる。露光放射線は、レジストを露光する。
【００３３】
露光視野レンズ３４は、露光開口絞り３２の像を対物レンズ３８の入射ひとみへ向けることによりマスク３５の均等な照明を確実とするが、同じ効果を得るために他の配置もまた使用されうる。露光開口絞り３２の寸法を変えることにより、照明の空間的なコヒーレンスが制御されえ、それにより生成される像の質が変更される。
【００３４】
対物レンズ３８は、例えば１０倍又は２０倍の倍率のよく補正された顕微鏡対物レンズでありうるが、その代わりに反射素子を組み込んだ他の種類のレンズもまた使用されうる。対物レンズ３８は、ダイヤモンドテーブル７ａ全体が観察されることを可能とするには小さすぎる視野を有することがある。その場合、例えば５倍の倍率のより低いパワーの更なる対物レンズが、光学路へ出たり入ったりするよう動かすための顕微鏡タレットといった適当な機構と共に、組み込まれても良い。
【００３５】
所望であれば、平行な光をビームスプリッタ３６、３７を通し、それによりビームスプリッタ３６、３７中のよりよい光学的な性能を達成するよう、露光マスク３５と第１のビームスプリッタ３６との間に第２のレンズ（図示せず）が配置されうる。
【００３６】
所定の照射線量を与える照射時間を設定するために、ダイヤモンドテーブル７ａ上に入射する露光放射線の量を測定するため、シリコンフォトダイオードといったセンサが組み込まれてもよい。
【００３７】
［図３−第１のマスク］
露光マスク３５は、ポジ型レジストが用いられる場合は、マークが形成されるべき場所に透明な領域を有する略不透明な被覆又は膜を有するガラス円盤又は写真フィルムの形でありうる。ネガ型レジストが用いられる場合は、コントラストは反転される。マスクの像は寸法が縮小されているため、フィルムの粒子サイズの影響は像の中で微々たるものとなるよう低減される。
【００３８】
例として示されるマスク３５は、「ＴＥＳＴ１２３４」というマークをダイヤモンド上に形成するためのものであって、ダイヤモンドテーブル７ａの隅に位置合わせするためのアラインメント特徴を有する。
【００３９】
黒い線は、放射線を透過させる部分である。テーブル７ａの縁は、一点鎖線で示される。「ＴＥＳＴ１２３４」特徴は、少なくとも露光放射線を透過させる。
【００４０】
アラインメント線５１、５２、５３及びアラインメント線５４、５５は、セットアップ放射線を通すが、露光放射線は通さない。アラインメント線及び曲線５１−５５は、マスク３５の一部を形成するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）によって生成されうる。或いは、例えばマークがダイヤモンドテーブル７ａの中心にあるべきときは顕微鏡アイピースの照準目盛りといった、観察面４４の目盛りを使用しうる。
【００４１】
ダイヤモンドテーブル７ａ上にセットアップ像があるとき、「ＴＥＳＴ１２３４」特徴は、標準の合焦装置（図示せず）を用いて合焦される。テーブル７ａの隅は、次に線３７上に配置され、像の中心に向かって上向きに手で動かされる。ダイヤモンドテーブル７ａに対する像の微調整のために、標準的なｘ及びｙ方向のマイクロメートル調整が与えられうる。ダイヤモンド７が隅の角度が１３５°である正八角形テーブル７ａを有する場合、テーブル７ａの縁は線５１、５３に合わされ、セットアップ像は正しく配置され方向付けられる。ダイヤモンドの隅の角度が１３５°ではない場合、テーブル７ａの縁は、隅を線５２の上にして、又は線５２の延長線上にして、曲線５４、５５と接触するようにされる。
【００４２】
露光マスク３５は、露光と露光の間に交換されてもよく、例えばシリアル番号が印刷されうる。この交換は、一連の写真像をマスクとして用いることによって達成されてもよく、或いは、露光マスク３５は、そのマスク効果が同様に自由に変更可能であるよう調整可能（自由に変更可能）であるようにされてもよい。このようにして、連続的なダイヤモンド７は、それらの上に異なる露光像が投影されえ、それらの上に異なるマークが形成されうる。マスクは、調整されうる数又は個々の画素の形で可動又は交換可能な素子を組み込みうる。従って、マスク３５は、少なくとも、空間光変調器によって形成されたゾーン、又は、そのマスク効果が自由に変更可能である個々の画素を含みうる。液晶光弁又は液晶空間光変調器（偏向器が必要な場合がある）、又は、マイクロミラーアレイ（非常に安定性がなくてはならないが偏向された光及び結果的な損失についての要件はない）は、露光マスク３５と関連付けられ得る。このような装置は、露光マスク３５によって占められる平面上に物理的に配置される必要はなく、なぜならば結像レンズ系は露光マスク３５の平面上に装置の像を形成するために使用されうるためである。マイクロミラーアレイ又は他の反射型のマスクが用いられる場合、照明系３１−３４は、反射するマスクを照明するよう構成される必要がある。マスク効果を変更する例として、図３中、「ＴＥＳＴ」という単語はマスク３５の恒久的な部分を形成うるものであり、数字「１２３４」はマーク付けされる各ダイヤモンドに対して進んでいくシリアル番号を形成しうるものである。
【００４３】
［第２のマスク］
セットアップ放射線及び／又は露光放射線は、物理的なマスクを用いる代わりに、コンピュータといったプログラム可能な装置によって制御されるスキャナを用いて、ダイヤモンドテーブル７ａ上へ走査されてもよい。一般的に、露光放射線を走査するがセットアップ放射線のためにはマスクを用いることが望ましく、その場合、マスクは露光放射線を透過するが、例えば配置、アラインメント、方向付け、及び合焦パターンを与えるセットアップ像を与えるために切り取られた部分を除きセットアップ放射線に対して不透明でありうる。この場合、マーク付けされるべき実際のパターンはセットアップのためには使用されず、特別なアラインメントマークが使用される。
【００４４】
本願では、特に明示しない限り、明細書及び請求の範囲を通じて、「含む」等の後は、排他的又は網羅的な意味ではなく包含的であると理解されるべきであり、即ち、「含むがそれに限られない」と理解されるべきである。
【００４５】
本発明は、宝石用原石又は工業用ダイヤモンドに関して説明されたが、本発明は、電子半導体チップといった任意の適当な加工中製品の表面上にマイクロマークを形成するためにより一般的に適用可能である。
【００４６】
明細書を通じた従来技術の説明は、かかる従来技術が周知であることや技術分野における一般常識の一部をなすことを認めるものと理解されるべきではない。
【００４７】
本発明について、純粋に例として説明したが、本発明の趣旨の範囲内で、上述の特徴と同等のものまで拡張される変更がなされうる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ドップを形成するために宝石用原石を設定する方法を概略的に示す図である。
【図２】マイクロリソグラフィーによって宝石用原石上にマークを形成する方法を示す概略的な光学図である。
【図３】図２の光学系用の適当なセットアップマスクを示す図である。

Claims (36)

1. 宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上にマークを形成する方法であって、
   宝石用原石又はダイヤモンド上に露光像を形成するよう宝石用原石又はダイヤモンド上に露光放射線を投射する段階を含み、
   前記宝石用原石又はダイヤモンド上にセットアップ像を形成するよう、前記露光放射線とは異なるセットアップ放射線を前記宝石用原石又はダイヤモンド上に投射することにより前記露光像を位置決めし、方向付けし、及び／又は、合焦する段階を更に含み、
   前記セットアップ放射線はマークが形成される又は形成されるであろう方法では前記宝石用原石又はダイヤモンドに影響を与えず、
   前記宝石用原石又はダイヤモンド上のセットアップ像は前記宝石用原石又はダイヤモンドに到達する前に前記セットアップ放射線がたどる光学路の外側で検出され、
   前記宝石用原石又はダイヤモンド上のセットアップ像の位置決め、方向付け、及び／又は合焦は、それによって前記露光像の位置決め、方向付け、及び／又は合焦を調整するよう調整される、方法。
2. 前記セットアップ像は、対物レンズ又はレンズ系を通して投射され、対物レンズ又はレンズ系を通して検出される、請求項１記載の方法。
3. 前記セットアップ放射線と露光放射線は異なる波長を有する、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記対物レンズ又はレンズ系は前記セットアップ放射線に対して及び前記露光放射線に対して補正される、請求項２及び３記載の方法。
5. 前記セットアップ放射線及び前記露光放射線は、同じ波長又は波長の帯域を有するが、前記セットアップ放射線は前記露光放射線よりも低い強度を有する、請求項１又は２記載の方法。
6. 前記マークはリソグラフィーによって形成され、前記宝石用原石又は工業用ダイヤモンドにフォトレジストが塗布され、前記レジストは前記セットアップ放射線に対して感度がない、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
7. 前記セットアップ放射線は可視範囲にある、請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の方法。
8. 前記セットアップ像は目で見られる、請求項７記載の方法。
9. 前記セットアップ像は電子像検出器によって検出される、請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の方法。
10. 前記セットアップ像はマスクを通じて前記セットアップ放射線を投射することによって形成され、前記露光像はマスクを通じて前記露光放射線を投射することによって形成される、請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の方法。
11. 前記セットアップマスクは、少なくとも部分的には前記露光マスクと同じであり、前記セットアップ放射線及び前記露光放射線は共に前記マスクを通じて投射され、前記光学系は前記セットアップ放射線及び前記露光放射線に対して補正される、請求項１０記載の方法。
12. 前記セットアップマスク及び前記露光マスクは、前記露光放射線に対して不透明であるが前記セットアップ放射線に対して透過性のある少なくとも１つのセットアップ領域と、前記露光放射線に対して透過性のある少なくとも１つの露光領域とを含むマスクを与えることによって形成され、
    前記セットアップ領域は前記宝石用原石又はダイヤモンド上に前記露光像を位置決めし、方向付けし、及び／又は、合焦するための形状を画成し、
    前記方法は、前記宝石用原石又はダイヤモンド上にセットアップ像を形成するよう前記マスクを通じて前記セットアップ放射線を投射する段階と、前記セットアップ像を前記宝石用原石又はダイヤモンド上に位置決めし、方向付けし、及び／又は、合焦する段階と、前記宝石用原石又はダイヤモンド上に露光像を形成するよう前記マスクを通じて前記露光放射線を投射する段階と、結果として前記宝石用原石又はダイヤモンド上に前記マークを形成する段階とを含む、請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の方法。
13. 前記露光領域は、形成されるべきマークの形状に対応する形状を画成する、請求項１２記載の方法。
14. 前記露光領域は前記露光放射線に対して透過性のある比較的大きい領域であり、前記露光放射線は走査される、請求項１２記載の方法。
15. 前記露光像は、実質的な縮小を伴うマスクを通じて前記露光放射線を投射することによって形成される、請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の方法。
16. 前記露光像は、マスクの線形寸法の殆ど約１０分の１である、請求項１５記載の方法。
17. 前記露光像はマスクを通じて前記露光放射線を投射することによって形成され、前記マスクは、そのマスキング効果が自由に変更可能な個々の画素によって形成される少なくとも１つのゾーンを含み、それにより連続する宝石用原石又はダイヤモンドはそれらのうえに異なる露光像が投射されうる、請求項１乃至１６のうちいずれか一項記載の方法。
18. 前記セットアップ放射線及び露光放射線はビームスプリッタを通じて放射され、前記セットアップ像は前記ビームスプリッタを通じて見られる、請求項１乃至１７のうちいずれか一項記載の方法。
19. 宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上にマークを形成する方法であって、
    宝石用原石又はダイヤモンド上に露光像を形成するために前記宝石用原石又はダイヤモンド上にマスクを通じて露光放射線を投射する段階を含み、前記マスクは、その効果が自由に変更可能な個々の画素によって形成される少なくとも１つのゾーンを含み、それにより連続する宝石用原石又はダイヤモンドはそれらの上に投影された異なる露光像を有しうる、方法。
20. 宝石用原石又はダイヤモンド上に像を投射する光学系と、
    宝石用原石又はダイヤモンド上に露光像を形成するよう露光放射線を投射する手段と、
    宝石用原石又はダイヤモンド上にセットアップ像を形成するよう、セットアップ放射線はマークが形成される又は形成されるであろう方法では前記宝石用原石又はダイヤモンドに影響を与えないセットアップ放射線を投射する手段と、
    前記宝石用原石又はダイヤモンドに到達する前に前記セットアップ放射線がたどる光学路の外側にあり、セットアップ像を検出する手段と、
    前記宝石用原石又はダイヤモンド上のセットアップ像の位置決め、方向付け、及び／又は合焦を調整し、それによって前記露光像の位置決め、方向付け、及び／又は合焦を調整する手段とを有する、
    露光放射線を用いて宝石用原石又はダイヤモンド上にマークを形成するために使用される装置。
21. 前記セットアップ像は、対物レンズ又はレンズ系を通して投射され、対物レンズ又はレンズ系を通して検出される、請求項２０記載の装置。
22. 前記セットアップ放射線と露光放射線は異なる波長を有する、請求項２０又は２１記載の装置。
23. 前記対物レンズ又はレンズ系は前記セットアップ放射線に対して及び前記露光放射線に対して補正される、請求項２１及び２２記載の装置。
24. 前記セットアップ放射線及び前記露光放射線は、同じ波長又は波長の帯域を有するが、前記セットアップ放射線は前記露光放射線よりも低い強度を有する、請求項２０又は２１記載の装置。
25. 前記セットアップ放射線は可視範囲にある、請求項２０乃至２４のうちいずれか一項記載の装置。
26. 前記セットアップ像は、前記宝石用原石又はダイヤモンド上のセットアップ像の位置決め、方向付け、及び／又は合焦を調整するよう、目で見ることができる、請求項２５記載の装置。
27. 前記セットアップ像を目で見るための拡大手段を含む、請求項２６記載の装置。
28. 前記宝石用原石又はダイヤモンド上のセットアップ像の位置決め及び／又は合焦を調整するための信号を与えるよう、前記セットアップマークを検出する電子像検出器を含む、請求項２０乃至２５のうちいずれか一項記載の装置。
29. マスクを保持する手段を含み、前記光学系は前記宝石用原石又はダイヤモンド上に前記マスクの像を投射する、請求項２０乃至２８のうちいずれか一項記載の装置。
30. 前記光学系は、実質的な縮小を伴って前記マークの像を投射する、請求項２９記載の装置。
31. 前記露光像は、マスクの線形寸法の殆ど約１０分の１である、請求項３０記載の装置。
32. 前記マスクは、そのマスキング効果が自由に変更可能な個々の画素によって形成される少なくとも１つのゾーンを含み、それにより連続する宝石用原石又はダイヤモンドはそれらのうえに異なる露光像が投射されうる、請求項２９乃至３１のうちいずれか一項記載の装置。
33. そのマスキング効果が自由に変更可能な個々の画素によって形成される少なくとも１つのゾーンを含むマスクと、
    宝石用原石又はダイヤモンド上に露光像を形成するために宝石用原石又はダイヤモンド上にマスクの像の像を投射し、連続する宝石用原石又はダイヤモンドはその上に投影された異なる露光像を有しうる、
    宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上にマークを形成する装置。
34. 実質的に図２を参照して説明されるように、セットアップ像を位置決めし、方向付け、及び／又は合焦する、
    宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上にマークを形成する方法。
35. 実質的に図２を参照して説明されるように、宝石用原石又はダイヤモンド上にマークを形成する手順の一部として宝石用原石又は工業用ダイヤモンド上に露光像を位置決めし、方向付け、及び／又は合焦する、装置。
36. 請求項１乃至１９、並びに、請求項３４のいずれか一項記載の方法によってその上にマークが形成された宝石用原石又は工業用ダイヤモンド。