本發(fā)明涉及包括寶石的固態(tài)材料，更特別地，涉及其標記。

背景技術：

許多世紀以來，已經(jīng)使用天然鉆石作為珠寶，每種鉆石都是貫穿地球的發(fā)展演化形成的，因此就本質而言全部都是獨有的。

盡管在判斷和評估特有塊或寶石的質量時存在許多規(guī)則或分級系統(tǒng)，但可能難以評估具有近似分級的兩個鉆石或寶石之間的差異。因此，重要的是標記鉆石寶石，以向各鉆石或寶石提供特有標記從而允許方便地識別進而進行追蹤。

在進行寶石識別和鉆石質量分級和分析時，通過從與寶石或鉆石的頂表面垂直的頂視圖進行觀察和評估，提供關于凈度和切工的相關證據(jù)和信息，凈度和切工是得到包括GIA(Gemological Institute of America Inc.)、IGI(International Gemological Institute)、Gem-A(The Gemmeological Association of Great Britain)、NGTC(National Gemstone Testing Center,China)等的國際標準實驗室報告認證的。

從消費者的立場看，可利用經(jīng)常利用諸如“亮光”(被鉆石反射的光的總量)或“火花”(光擴散成不同顏色的光)的諸如鉆石的閃光亮度的參數(shù)，這些參數(shù)通常是從鉆石的頂表面以及頂部臺面觀察到或觀賞到的。

出于商業(yè)和安全兩者的目的，重要的是寶石或鉆石的參數(shù)(諸如，表征的質量、分級、切工、成因的寶石或鉆石的參數(shù))與寶石或鉆石相關聯(lián)。

由于鉆石或貴寶石的價值大有不同，并且由于盜竊和偽造它的事件，導致應該以使得可通過特有識別標記來識別鉆石或貴寶石的方式來執(zhí)行標記，特有識別標記表征所述鉆石或寶石?？蓪⒋俗R別與所述鉆石或寶石的已知參數(shù)相關聯(lián)地加以利用。

在現(xiàn)有技術內，存在用于標記寶石和鉆石的兩種主要技術，它們是：

(i)激光標記，以及

(ii)FIB(聚焦離子束)標記。

對于激光標記，這種技術受激光光斑尺寸的限制，激光光斑尺寸通常不可用于在鉆石表面上生成精細圖案。激光標記的機制是，當激光束到達鉆石表面時，激光能量被吸收，由此鉆石的一部分被燒蝕，從而留下遵循激光束路徑的標記。由于激光光斑的熱影響區(qū)(HAZ)大，導致會由于激光，出現(xiàn)鉆石受損。雖然開發(fā)出超快激光來供應低脈沖能量和高脈沖能量密度從而導致HAZ較小，但使用這樣的方法仍然在標記鉆石時形成受損的風險。另外，使用激光標記的這種技術通常沒有在鉆石上留下干凈表面，因為燒蝕表面將導致形成石墨，無論激光源是準分子激光還是皮秒激光還是毫微微秒激光。另外，鑒于激光可形成的相對大的標記，甚至對于裸眼而言，鉆石上所得的變暗標記也會十分清晰可見。

相比于激光標記，F(xiàn)IB標記具有若干優(yōu)點。光斑尺寸比激光束小1000倍，這樣使得可以通過寫入更大量的數(shù)據(jù)來標記表面。通常，對于激光束標記，形成某些字母、字符和簡單標志等受到限制。使用FIB可允許刻制圖片或表示或中文字符、高分辨率商標。

技術實現(xiàn)要素：

在第一方面，本發(fā)明提供了一種在由固態(tài)材料形成的物品的外表面上形成非光學可檢測可識別標記的方法，所述方法包括以下步驟：

(i)在向由固態(tài)材料形成的物品的外表面涂敷的光致抗蝕劑的預定區(qū)域內，形成多個凹部，其中，所述多個凹部由雙光子吸收光刻形成，并且其中，所述一個或多個凹部至少部分通過所述光致抗蝕劑，從所述光致抗蝕劑的外表面，朝向由固態(tài)材料形成的所述物品的所述外表面延伸；

(ii)應用蝕刻處理，使得所述物品的所述外表面的至少一部分被暴露并且被蝕刻，以形成多個被蝕刻部分，所述被蝕刻部分從所述物品的外表面延伸到所述物品中并且對應于所述多個凹部；

其中，所述光致抗蝕劑的所述預定區(qū)域限定將被施加于所述物品的外表面的可識別標記；其中，所述多個被蝕刻部分在所述物品的外表面上形成所述非光學可識別標記；并且其中，所述被蝕刻部分的最大寬度小于200nm，使得所述可識別標記在所述可見光光譜中是非光學可檢測的。

在本發(fā)明的實施例中，所述多個凹部中的凹部中的一個或多個延伸通過所述光致抗蝕劑并且提供貫穿其中的一個或多個孔并且在應用所述蝕刻處理之前提供所述物品的所述外表面的一個或多個暴露部分，使得與所述一個或多個孔對應的被蝕刻部分具有在物品中的大致相同的深度。

在本發(fā)明的另一個實施例中，在應用所述蝕刻處理之前，所述凹部以相對于彼此變化的深度延伸通過所述光致抗蝕劑，使得所述被蝕刻部分在所述物品中具有不同深度。

優(yōu)選地，所述光致抗蝕劑具有在從10nm至500μm的范圍內的厚度，并且所述凹部具有在從10nm至200nm以下的范圍內的最大寬度。

優(yōu)選地，所述被蝕刻部分具有在大約5nm至大約30nm的范圍內的深度。

在光致抗蝕劑的所述預定區(qū)域內，可相對于彼此以非周期和非均勻的排列來布置所述多個凹部中的凹部。

所述光致抗蝕劑可具有均勻厚度，或者可選地，所述光致抗蝕劑可具有非均勻厚度。

所述多個凹部中的凹部可具有相同寬度，或者可選地，所述多個凹部中的凹部可具有非均勻寬度。一個或多個凹部由多個相鄰凹部形成。

蝕刻處理可以是等離子體蝕刻處理，并且可以是縱橫比決定蝕刻(ARDE)微波等離子體蝕刻。在此蝕刻處理期間應用射頻(RF)偏置。

蝕刻處理可以可選地是反應離子蝕刻(RIE)處理、電感耦合等離子體(ICP)蝕刻處理、聚焦離子束(FIB)蝕刻處理、或氦離子顯微鏡(HIM)蝕刻處理。

所述固態(tài)材料可選自包括寶石的組，并且可以是鉆石。

可選地，所述固態(tài)材料可包括珍珠、硅、合成藍寶石等。

所述固態(tài)材料可以是基于藍寶石的材料，并且所述蝕刻處理包括氯氣、三氯化硼(BCl3)氣體或其組合的存在。

在本發(fā)明的實施例中，可以相對于被形成在所述物品的外表面上的光學可識別標記，在所述物品的外表面以預定空間排列來形成所述非光學可識別標記，其中，對所述光學可檢測標記的檢測允許通過參考所述預定空間排列來進行所述非光學標記的后續(xù)檢測。

在所述物品的外表面，可以以具有所述物品的光學可識別屬性的預定空間排列來形成所述非光學可識別標記，其中，具有所述物品的所述光學可識別屬性的所述空間排列允許通過參考關于所述物品的所述光學可識別屬性的所述預定空間排列來進行所述非光學標記的后續(xù)檢測。

所述可識別標記是在可見光光譜中非光學可檢測的而在紫外(UV)光譜中是可觀察到的，并且所述可識別標記可以是通過微分干涉對比(DIC)顯微鏡、掃描電子顯微鏡等可觀察到的。

在第二方面，本發(fā)明提供了一種由固態(tài)材料形成的物品，所述物品上具有非光學可檢測的可識別標記，其中，所述非光學可檢測可識別標記被通過根據(jù)第一方面所述的方法來施加到所述固態(tài)材料。

所述固態(tài)材料選自包括寶石的組，并且可以是鉆石。

可選地，所述固態(tài)材料包括珍珠、硅、合成藍寶石等。

所述非光學可檢測可識別標記是在可見光光譜中非光學可檢測的并且在紫外(UV)光譜中是可觀察到的，并且可以是通過微分干涉對比(DIC)顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)等可觀察到的。

可以相對于被形成在所述物品的外表面上的光學可識別標記，在所述物品的外表面以預定空間排列來形成所述非光學可識別標記，其中，對所述光學可檢測標記的檢測允許通過參考所述預定空間排列來進行所述非光學標記的后續(xù)檢測。

在所述物品的外表面，以具有所述物品的光學可識別屬性的預定空間排列來形成所述非光學可識別標記，其中，具有所述物品的所述光學可識別屬性的所述空間排列允許通過參考關于所述物品的所述光學可識別屬性的所述預定空間排列來進行所述非光學標記的后續(xù)檢測。

附圖說明

現(xiàn)在，將只以示例的方式并且參照附圖描述本發(fā)明的實施例和細節(jié)，在附圖中：

圖1a示意性描繪了示出隨縱橫比的蝕刻深度變化的縱橫比決定蝕刻(ARDE)的效果；

圖1b示出隨縱橫比的順序蝕刻速率變化；

圖2是具有通過雙光子吸收而形成的孔的光致抗蝕劑的SEM圖像；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的光學可見標記和非光學可見標記的組合的示意圖；

圖4a是根據(jù)本發(fā)明的支承如參照圖3描繪的、將用光學可識別標記和非光學可識別標記標記的其頂表面涂覆有光致抗蝕劑的鉆石的支架的剖視圖，該剖視圖通過在箭頭B的方向上觀察到的圖4d的A-A線；

圖4b是在形成通過光致抗蝕劑的孔以暴露鉆石頂表面的部分時通過圖4d的A-A線的圖4a的剖視圖；

圖4c是在鉆石的頂表面中形成凹部時通過圖4d的A-A線的圖4b的剖視圖；

圖4d是根據(jù)本發(fā)明的在去除光致抗蝕劑以露出光學可識別標記和非光學可識別標記時圖4a、圖4b和圖4c的鉆石和支架的頂視圖；

圖5a描繪了本發(fā)明的其他實施例的鉆石和支架的頂視圖；

圖5b描繪了如圖5a中示出的實施例中的鉆石的標記部分的放大視圖；

圖5c描繪了在顯影之后和被去除之前利用光致抗蝕劑的、如圖5a和圖5b中示出的方向E上的沿著C-C線的剖視圖；以及

圖5d描繪了在蝕刻之后去除光致抗蝕劑時圖5d的剖視圖。

具體實施方式

本發(fā)明尋求一種組合雙光子吸收光刻和等離子體蝕刻的方法，該方法可在包括寶石的固態(tài)材料上生成標記并且這些固態(tài)材料包括諸如鉆石、珍珠、硅、藍寶石、合成藍寶石、基于藍寶石的材料等的固態(tài)材料，該標記由對于可見光而言的不可見標記組成，該方法被稱為“不可見標記”。

本發(fā)明允許通過用雙光子吸收光刻在被涂敷于由固態(tài)材料形成的物品的外表面的光致抗蝕劑的預定區(qū)域中形成多個凹部，利用非光學可檢測可識別標記來標記此物品。

多個凹部從光致抗蝕劑的外表面延伸，該凹部可一直延伸通過光致抗蝕劑，直至待標記的物品表面。

在本發(fā)明的實施例中，通過雙光子吸收光刻形成的多個凹部可延伸通過光致抗蝕劑，以提供貫穿其中的孔，并且提供將被應用標記的固態(tài)物品的表面的對應暴露部分。

在本發(fā)明的其他實施例中，可提供凹部和孔的組合。

在形成凹部和/或孔之后，利用蝕刻處理，以在物品的外表面上形成從物品的外表面延伸到物品中的多個被蝕刻部分。

可利用不同的蝕刻處理，包括諸如ARDE微波等離子體蝕刻的等離子體蝕刻處理。

本發(fā)明可用于標記包括寶石、鉆石、珍珠、藍寶石、合成藍寶石、硅或基于硅的材料等的固態(tài)材料。

光致抗蝕劑的預定區(qū)域限定將應用于物品外表面的可識別標記，并且多個被蝕刻部分在物品外表面上形成非光學可識別標記；并且其中，被蝕刻部分的最大寬度小到使得可識別標記是在可見光光譜中非光學可檢測的。

由于標記在可見光光譜中是非光學可檢測的，導致可通過應用紫外(UV)光進行檢測并且通過微分干涉對比(DIC)顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)等進行觀察。

由于可識別標記的不可見性和小尺寸和相關檢測難度，可能需要參考基面被設置成與不可見標記成已知空間關系。這可通過光學可檢測到的還未對被應用于的物品產(chǎn)生不利影響的其他標記來提供。不可見標記可與此光學可檢測標記分隔開，部分重疊，或者完全重疊。由于光學和非光學可識別標記之間的已知關系，光學可識別標記的識別允許通過包括如上所討論技術的技術來定位并且觀察非光學可識別可見標記?？蛇x地，此基面的另一個示例可以是物品的已知物理地標，不可見標記與已知物理地標成已知空間關系，以便進行檢測和觀察。

應用于包括貴寶石、寶石、鉆石等的固態(tài)材料的根據(jù)本發(fā)明的此標記可用于進行安全識別，安全識別可包括被標記物品或商標型標記專有的標識。這可用于例如防偽型目的、用于確定物品是否是所謂那樣的識別型目的、和盜竊或不正當行為事件中的識別目的的應用。

根據(jù)本發(fā)明的此不可見標記在應用于諸如貴寶石等的固態(tài)物品時，不一定干擾物品的光學性質，并且應用此標記所利用的處理不一定使物品受損或者對此物品的可視性質產(chǎn)生影響，從而沒有影響價值或質量。

通過關于標記此固態(tài)物品的背景，通常存在兩種類型的標記，出于識別目的，利用這些標記在固態(tài)物品上形成標記，諸如證實防偽標記等，這些標記是：

(a)“可見標記”，可利用小型放大鏡或顯微鏡看到它，以及

(b)“不可見標記”，其可被視為包含隱藏信息或隱藏消息，并且需要通過諸如微分干涉對比(DIC)顯微鏡的其他技術進行檢測和觀察，以便被看到?？衫每捎肈IC顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)等在UV光照射下觀察到的由陰影和小特征組成的不可見標記。

通過說明，DIC顯微鏡是用于增強未染色、透明樣本或物品中的對比度的光學顯微照明技術。DIC按干涉測量原理工作，以得到關于具有此標記的樣本的小光路長度差異的信息，以便看到否則為不可見的特征。

對于如本發(fā)明中的不可見標記設計，需要考慮Rayleigh標準。在提供用可見光在顯微鏡下不可見的標記的情況下，特征尺寸必須小于顯微鏡分辨率R。如本領域中已知的，對于最大分辨率而言，分辨率R遵循物鏡和聚光鏡二者之間的數(shù)值孔徑(NA)應該盡可能高的規(guī)則。

在兩個NA相同的情況下，分辨率可被簡化為R＝0.61λ/NA，其中，λ是光源的波長。在可見光光譜中，顯微鏡的最佳分辨率是大約200nm。因此，不可見標記的特征尺寸應該通常小于200nm，也就是說，形成不可見標記的任何凹部的最大寬度應該小于200nm。為了在顯微鏡下觀察這些不可見特征，需要UV照射。

參照圖1a和圖1b，示出縱橫比決定蝕刻(ARDE)的機制的例證示例?？v橫比決定蝕刻(ARDE)是指借此各速率與非絕對特征尺寸不成比例而是與縱橫比成比例的現(xiàn)象。通常，增大縱橫比減小了蝕刻速率，這是因深且窄的結構中的反應物質的傳輸減少而造成的。

如圖1a中所示，展現(xiàn)了ARDE的效果并且圖1b示出蝕刻速率與縱橫比的關系。已經(jīng)表明，當特征的尺寸在0.4至20μm的范圍內時，這種現(xiàn)象尤其明顯，由此，蝕刻速率變化大約40％。因此，如將理解的，具有寬凹口的溝槽具有比窄凹口的蝕刻速率高的蝕刻速率。

參照圖2，示出具有多個孔210的光致抗蝕劑200的示例。根據(jù)本發(fā)明，通過雙光子吸收，形成延伸通過光致抗蝕劑200的根據(jù)本發(fā)明的這個實例中的孔210。圓孔形孔的直徑是大約200nm，孔210的該尺寸可應用于如聲明和描述的本發(fā)明的需要。

在這個示例中，利用Nanoscribe設備來提供如圖2中所示的根據(jù)本發(fā)明的雙光子吸收。Nanoscribe(www.nanoscribe.de)的此設備可提供小至100nm的2D特征尺寸。盡管孔在圖2中被示出為處于均勻布置，但本發(fā)明不需要孔的周期性或均勻性，進而不需要生成標記的凹部分布，并且同等地可應用非均勻或隨機分布的孔。

特征可具有在10nm至200nm的范圍內的最大寬度，通常，可實現(xiàn)具有50m的最大寬度的特征。

參照圖3，描繪了光學可見標記300和非光學可見標記320的組合的布局的示意圖，該布局可根據(jù)本發(fā)明應用于諸如寶石等物品的表面。

在這個示意圖中，標記的圖案的尺寸關于本發(fā)明的以下詳細描述的尺寸確定不成比例。

注意的是，標記布局的這個表示不是已經(jīng)應用于物品的光致抗蝕劑材料或標記，而是用于根據(jù)本實施例向物品應用光學和非光學可識別標記二者的示意性布局。

光學可見標記300被示出為用均勻寬度線表現(xiàn)，而非光學可見標記320用多個或隨機分布點來表現(xiàn)。

字母“M”300代表光學可見標記300，不用任何圖案等進行填充。在這個示例中，光學可見標記的標識300的線寬是5μm。在本發(fā)明的替代實施例中，可通過小特征尺寸的周期結構來形成光學可見標記。

用字母“D”320形式的點的隨機分布代表非光學可見標記320，由此這些點具有小于200nm的直徑。填充字母“D”的點對于可見光而言是不可見的，但對于UV光而言是可見的，以使得它是不可見標記。

如應該理解的，雖然隨機分布圖案可以是不同于圓形點的任何形狀，但圓形是優(yōu)選形狀，可通過激光束方便地寫入圖案。

在這個示例中，為了方便通過雙光子吸收光刻(諸如，通過Nanoscribe設備)形成通過光致抗蝕劑的孔，點的直徑是相同的，因為為了孔的寫入，將只需要利用一個固定參數(shù)。如本領域的技術人員應該理解的，假如直徑小于200nm，在其他或替代實施例中，孔的直徑可被設置成互不相同。

應該注意，在這個示例中，光學可見標記300和非光學可見標記320二者將關聯(lián)地形成。由于非光學可見標記320是有效“不可見”的并且相對于應用其的物品的表面而言極小，導致在沒有任何參考點的情況下定位此非光學可見標記320會是非常困難的。

如此，在本示例中，光學可見標記300與非光學可見標記320結合使用，并且由于兩個標記之間的已知空間關系，對光學可見標記300的檢測可以指示非光學可見標記320的位置。

如以上提到的，光學可見標記300和非光學可見標記320的比例和尺寸并不成比例，并且被示出為相同的尺寸并且彼此緊鄰，作為任意例證性參數(shù)。如應該理解的，在其他和替代實施例中，光學可見標記300和非光學可見標記320可彼此具有不同尺寸，可不同地分隔開，并且在某些情況下，可彼此重疊。

另外，如必須理解的，雖然在光學可見標記300和非光學可見標記320的本示例中已經(jīng)使用了字母，但可利用表征數(shù)據(jù)的其他符號。在這個示例中，光學可見標記300被示出為非光學可見標記320可如何位于物品上的示例。

在其他示例中，非光學可識別標記320可以以具有物品的光學可識別屬性的預定空間排列來被定位于物品的外表面，并且具有物品的光學可識別屬性的空間排列可允許通過參考關于物品的光學可識別屬性的預定空間排列來進行非光學標記320的后續(xù)檢測。

例如，光學可識別屬性可以是物品上的特征或地標(諸如，寶石等的小平面的拐角、突起、頂點)。然而，如本領域的技術人員應該了解和理解的，這些可識別屬性是眾多的，并且預定空間排列可以是與兩個或更多個屬性相關。

參照圖4a、圖4b、圖4c和圖4d，描繪了根據(jù)本發(fā)明的將光學可識別標記和非光學可識別標記應用于物品的示意圖。

在參照圖4a、圖4b、圖4c和圖4d描繪和描述的示例中，向物品應用圖3的光學可見標記300和非光學可見標記320的組合。

圖4a、圖4b和圖4c的剖視圖通過在箭頭B的方向上觀察到的圖4d的A-A線。參照如參照圖描述的光學可見標記300和非光學可見標記320，由此圖3的表示延伸到該頁面中。

參照圖4a，示出示意性表現(xiàn)的剖視圖，由此，在如參照圖3描述的光學可見標記300和非光學可見標記320將應用于鉆石410的這種情況下，描繪了上面支承物品的支架400。

如所示出的，在如以上根據(jù)本發(fā)明討論地形成孔之前，通過利用使用設備——諸如如上所述的Nanoscribe的設備——的雙光子吸收光刻進行圖案寫入，鉆石410被固定在支架400中，在此之后，用例如厚度2μm的厚光致抗蝕劑420涂覆鉆石410的表面。在下面的描述中，使用2μm替代10μm，盡管根據(jù)本發(fā)明，100μm也可以用于圖案寫入。

對于設置通過光致抗蝕劑的孔的這樣的處理，為了利用針對正確曝光劑量的相關參數(shù)，在此示例中，存在5個要調節(jié)的主要參數(shù)，包括：

(i)掃描速度.

(ii)激光功率，

(iii)三維像素距離，

(iv)三維像素數(shù)量，以及

(v)z偏移。

對于2μm厚的光致抗蝕劑，通常，針對通過其進行寫入的光致抗蝕劑，一個三維像素足夠。在這個示例中，不必考慮三維像素數(shù)量和三維像素距離。

此外，因為光致抗蝕劑足夠薄，所以三維像素z偏移可被設置成零。如此，在本發(fā)明的這個示例中，只要考慮兩個參數(shù)，因此可容易地確定掃描速度和激光功率的優(yōu)化組合。

在本示例中，圖4b和圖4c的剖視圖處于使得延伸到頁面中的圖3的光學可見標記300和非光學可見標記320的組合的表示延伸到鉆石410的表面412中的方向上。

如圖4b中所示，例如，當涂覆有光致抗蝕劑420的鉆石410被用雙光子吸收光刻進行處理并且在顯影劑中進行顯影時，在圖3的表示的“M”422的區(qū)域和“D”424的孔中暴露鉆石表面412。在這個示例中，“M”422的縱橫比是2μm/10μm＝0.5，并且對于相對于“D”424的孔洞，是2μm/200nm＝10。

參照圖4c，縱橫比差為足夠高，足以在以下等離子體蝕刻處理中產(chǎn)生與孔422和孔424相鄰的鉆石410的上表面412中的蝕刻深度差異，使得形成相對于M的光學可見標記和相對于D的非光學可見標記，由此，在與孔422相鄰的鉆石410的表面412中形成凹部414，并且由此，在與孔424相鄰的鉆石410的表面412中形成凹部416。

在雙光子吸收光刻處理期間，激光焦點將聚焦到光致抗蝕劑中，并且逐層進行掃描。在待暴露的光致抗蝕劑的區(qū)域中，快門將打開并且激光束將停留達足夠長的時間，通常數(shù)百微秒。

參照圖5a至圖5d，示出本發(fā)明的其他實施例。如所示出的，參照區(qū)域“M”中的標記的實施例，將被涂敷了光致抗蝕劑520的鉆石510設置在支架500中。

在本實施例中，參照圖4a至圖4d的處理和描述可被視為可應用于標記“D”，然而，參考參照圖4a至圖4d的標記“M”，不必被視為可應用于本文中參照圖5a至圖5d描述的本實施例。

在本實施例中，利用雙光子吸收光刻，以在光致抗蝕劑520中生成3D圖案，如圖5c中所示。如所示出的，通過沿著“M”圖案的C-C線變化光致抗蝕劑520中的蝕刻深度和溝槽深度522，在整個圖案設計內實現(xiàn)縱橫比的這種可調節(jié)。

在本實施例中，為了具有足夠高的縱橫比差異，鉆石表面512被涂覆有例如10μm厚的光致抗蝕劑。

在雙光子吸收光刻處理期間，激光焦點將聚焦到光致抗蝕劑520中，并且逐層進行掃描。在光致抗蝕劑的待暴露區(qū)域中，快門將打開并且激光束將停留達足夠長的時間，通常數(shù)百微秒。

因此，可從本發(fā)明中明白，所暴露的光致抗蝕劑的厚度根據(jù)設計而變化，從而導致光致抗蝕劑中的凹部有不同深度，以在光致抗蝕劑520中提供不同的縱橫比。如所示出的，線寬沿著“M”是相同的，但凹部的溝槽深度不同，因此，沿著“M”的縱橫比不同，如附圖中描繪的。

在如圖5c中所示的顯影之后，在這個示例中，“M”的縱橫比從2μm/5μm＝0.4變化至10μm/5μm＝2。

如圖5d中所示，示出沿著在方向E上觀察到的剖面線C-C的進行蝕刻處理之后的被蝕刻鉆石510的局域區(qū)域的剖視圖并且可使用合適的觀察方法和設備(諸如，在DIC顯微鏡、SEM等下)觀察與延伸到鉆石510的表面512中的光致抗蝕劑520中的凹部對應的被蝕刻部分514的圖案的不同高度。這樣提供了對于可見光而言不可檢測到的不可見標記或隱藏消息。取決于蝕刻深度，在UV光下觀察會需要DIC顯微鏡來增強對比度。

參照等離子體蝕刻，蝕刻的類型包括RIE或ICP蝕刻。參照本發(fā)明的本示例并且如參照圖2使用的，優(yōu)選的蝕刻處理是微波等離子體蝕刻，并且參照以上的本發(fā)明中利用的合適技術，該技術包括來自Muegge(www.muegge.de)的技術。

該技術由微波等離子體源和RF功率源組成。RF功率源用于加速微波等離子體源所生成的離子。用這種技術生成的等離子體是冷等離子體，具有明顯比離子和鉆石之間的反應溫度低的溫度，然而，離子可與光致抗蝕劑反應。

這種技術提供了以下優(yōu)點：在本發(fā)明的實施例中，可在接通RF功率來蝕刻鉆石之前，首先在機器中清潔被暴露的鉆石表面。鉆石表面的被暴露區(qū)域上的或者在顯影并且形成孔之后的后續(xù)蝕刻的任何可能的光致抗蝕劑殘留物可被完全去除，而不使鉆石本身受損，以減輕由光刻處理導致的任何缺陷。

在清潔中使用的處理氣體是氮、氧或CF4，處理壓力超過150mT。當被暴露區(qū)域上的光致抗蝕劑殘留物被完全去除時，RF功率可能在后續(xù)接通，此后，加速后的離子開始攻擊鉆石表面，從而造成形成必需的凹部，由此在鉆石上形成標記。通常，30nm蝕刻深度可在4分鐘內達到“M”光學可見標記中，由于根據(jù)設計的縱橫比差異，導致變化小于10nm。

當鉆石被蝕刻達到必需的深度時，RF功率再次關閉，并且冷等離子體將去除鉆石表面上的所有光致抗蝕劑，從而導致在整個處理之后標記表面是清潔的，如參照以上示出和描述的。

參照本發(fā)明，對于200nm的特征尺寸，對于UV光刻而言是不切實際的，并且只可通過包括電子束光刻、X射線光刻、激光干涉光刻或雙光子吸收光刻來生成此特征。電子束光刻通常被視為過于昂貴并且對于工業(yè)而言過于緩慢。關于X射線光刻，它過多依賴于只可通過同步輻射產(chǎn)生的受限制的X射線源，從而同樣是過于昂貴。

激光干涉光刻通常不允許容易地將所期望圖案鑄造至光致抗蝕劑，因為需要蔭罩輔助，從而增加了制造處理的復雜度。此外，通過激光干涉生成的圖案總是周期性的，從而提供作為光柵結構的圖案，而不管周期是否小。這將進而導致將可見光衍射以使圖案本身可見的標記，只要照射足夠長。如此，相比于本發(fā)明，激光干涉光刻不允許產(chǎn)生光學不可見標記。

相比于本發(fā)明中利用的激光干涉光刻、雙光子吸收光刻，使用可將3D特征寫入正和負光致抗蝕劑二者中的雙光子聚合處理。因此，可以實際地寫入諸如圓點或其他形狀的小圖案，這些圖案小于200nm，并且隨機分布于預定區(qū)域中，以允許根據(jù)本發(fā)明形成不可見標記。

雙光子吸收技術(諸如，Nanoscribe(www.nanoscribe.de)的雙光子吸收技術)允許形成的特征尺寸可到達小至100nm，從而提供了用于將不可見標記圖案轉印到光致抗蝕劑的合適方法。此外，本發(fā)明中利用的雙光子吸收提供了達到諸如Nanoscribe設備提供的達到幾cm/s的寫速度。這個高寫速度允許根據(jù)本發(fā)明直接用雙光子吸收光刻寫入可見標記。因此，取決于整體圖案的復雜度，在幾秒至幾分鐘的范圍內的時間，通過一次激光束掃描逐層在光致抗蝕劑上可以直接寫入整個圖案。

雖然由于IC行業(yè)的發(fā)展，等離子體蝕刻可被視為相對成熟，但是如針對本發(fā)明論證的，可針對鉆石以及硅和其他聚合物使用此技術。

等離子體蝕刻是縱橫比決定蝕刻(ARDE)。ARDE是指蝕刻速率與非絕對特征尺寸不成比例，但具與該縱橫比成比例的現(xiàn)象?？v橫比增大通常使蝕刻速率減小，這是深且窄的結構中反應物質的傳輸減小造成的。

除了提供關于物品本身的總體信息之外，在本發(fā)明的實施例中，光學可見標記的引入還提供了將本發(fā)明的小不可見標記定位在相對大鉆石表面上的輔助。在沒有可見標記的情況下，定位不可見標記將是十分困難的。

除了以上本發(fā)明所提供的優(yōu)點之外，本發(fā)明提供以下：

(i)標記，其美觀并且在不知曉觀察的具體參數(shù)或此標記的位置的情況下會不容易被觀察到；

(ii)標記，當其被應用于諸如貴寶石或寶石的物品時，允許出于安全目的以及物品的跟蹤和溯源而進行識別；

(iii)安全目的，其可用于減輕或識別偽造和包括盜竊等的不當行為；

(iv)標記固態(tài)材料，其并沒有帶來與標記的破壞性和侵略性方法(諸如，蝕刻、燒蝕、研磨、雕刻等)關聯(lián)的缺點；

(v)其方法和產(chǎn)品，其沒有改變固態(tài)材料的光學性質或特性，并且對于固態(tài)材料的凈度或顏色而言不是有害的；

(vi)其方法和產(chǎn)品，其沒有將污染或雜質引入固態(tài)材料；

(vii)其方法和產(chǎn)品，其不需要從固態(tài)材料的表面大幅去除材料；以及

(viii)其方法和產(chǎn)品，其沒有關聯(lián)的化學殘留物。

由于集成電路(IC)行業(yè)的演變，導致等離子體蝕刻是已知的技術。在典型的反應離子蝕刻(RIE)處理中，產(chǎn)生大量離子，這些離子朝向目標物加速，從而導致通過濺射和相關處理來物理去除材料。已知此處理具有低選擇性。

相比于RIE，電感耦合等離子體(ICP)蝕刻是大規(guī)模化學處理，在該處理中，使用等離子體將蝕刻氣體擊穿，成為自由基(即，中性物質)和離子(即，帶電物質)的混合物。ICP蝕刻是大規(guī)?；瘜W蝕刻處理，而非如同RIE一樣的物理燒蝕處理，因此可被視為提供較高選擇性。

雖然在蝕刻技術中RIE和ICP是不同的，但它們共享同一縱橫比決定蝕刻(ARDE)。ARDE是指蝕刻速率規(guī)模沒有限定絕對特征尺寸，而是用縱橫比來限定蝕刻速率規(guī)模。由于深且窄的結構中反應物質的傳輸減少，導致縱橫比增大通常使蝕刻速率減小。

對于鉆石標記，蝕刻深度通常非常小，通常在10nm至50nm的范圍內。為了提供精細蝕刻圖案，通常，通過使用利用光致抗蝕劑的UV光刻來生成保護層。

有兩種用于將光致抗蝕劑涂覆在鉆石表面上的主要方法，旋涂和噴涂。不管用哪種方法將光致抗蝕劑涂覆在鉆石表面上，因為鉆石表面面積相對小，通常只有幾平方毫米，所以光致抗蝕劑層厚度在整個鉆石表面上是大體均勻的。光致抗蝕劑厚度通常在幾微米的范圍內，是蝕刻深度的范圍的數(shù)百倍。如此，對于具有不同線寬的標記的圖案設計，縱橫比差異主要是整個圖案線寬上的光致抗蝕劑厚度的結果。

根據(jù)關于本發(fā)明的實驗結果，對于線寬范圍從200nm至10μm的給定設計，在等離子體蝕刻期間，在有2μm光致抗蝕劑保護的情況下，蝕刻深度差異十分高。當10μm特征被蝕刻成30nm深時，200nm特征的蝕刻深度僅僅是大約5nm。