CN105451927A - 用于在内部对薄层作标记的激光系统及方法及借此制造的物品 - Google Patents

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杨川
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Abstract

采用激光输出(114)来对一物品(100)作标记，该物品包括由一衬底(102)支撑的一层(104)，其中该层(104)具有小于或等于50微米的厚度(t)。该激光输出(114)在射束腰(90)的一焦点(80)处聚焦成小于或等于5微米的一受数值孔径绕射极限限制的点尺寸(32)且被引导至该层(104)中以在该层(104)内且在该物品(100)的一区域内形成包括复数个激光诱发裂纹的复数个结构，其中该激光诱发裂纹终止在该层(104)内而未延伸至该衬底(102)或该层(104)的一外表面(108)，且其中该复数个结构经配置以使入射在该物品(100)上的光散射。

Description

用于在内部对薄层作标记的激光系统及方法及借此制造的物品
相关申请案
本申请案是美国专利临时申请案第61/866,705号的非临时申请案且主张其优先权利益，该美国专利临时申请案在2013年8月16日提出且其内容出于所有目的以全文引用方式并入本文中。
版权申明
2014伊雷克托科学工业股份有限公司本专利文件的一部分揭示内容含有受版权保护的内容。版权拥有者不反对任何人对专利文件或专利揭示内容进行精确复制，因它出现在专利商标局的专利文件或记录中，但除此之外无论如何均保留全部版权权利。37CFR§1.71(d)。
技术领域
本申请案是关于激光标记，且明确而言，是关于用于在内部对薄层进行激光标记的激光系统及/或方法。
背景技术
可采用激光来对阳极氧化铝物品作标记。激光标记可视各种各样的变量而呈现为黑色或白色。然而，若不恰当地执行激光标记过程，则阳极氧化铝层的表面可能会非所欲地破裂或以其它方式受到损坏，导致阳极氧化铝层更易于被刮擦、被蚀刻、被移除或以其它方式非所欲地受到损坏。对阳极氧化铝层的非所欲损坏可能会导致下伏的铝基衬底可能非所欲地被刮擦、磨蚀、氧化、腐蚀或以其它方式非所欲地受到损坏的可能性增加。
发明内容
提供本概述来以简化形式介绍概念精选，在例示性实施例的详细描述中对该概念作进一步描述。本概述既非意欲指明所主张主题的关键或基本的创新概念，也非意欲限制所主张主题的范畴。
在一些实施例中，一种物品包含蓝宝石或其它晶圆材料的一薄层。
在一些实施例中，一种物品包含由一衬底支撑的一层。
在一些实施例中，一种用于对一物品作标记的方法，该物品包括一衬底及由该衬底支撑的一层，其中该层具有一内表面及一外表面，且其中该外表面具有距该衬底的一较远距离且该内表面具有距该衬底的一较近距离，包含：产生具有一射束腰的激光输出的一射束；及将该激光输出的一焦点引导至该层的该内表面与该外表面之间，其中该焦点处的一能量密度足以形成在该物品的一区域内且与该物品的该外表面间隔开的复数个结构，其中该层具有在该内表面与该外表面之间的小于或等于50微米的一厚度，且其中该复数个结构经配置以使入射在该层的该外表面上的光散射。
在一些替代、额外或累积的实施例中，一种用于对一物品作标记的激光系统，该物品包括一衬底及由该衬底支撑的一层，其中该层具有一内表面及一外表面，且其中该外表面具有距该衬底的一较远距离且该内表面具有距该衬底的一较近距离，包含：一激光，其经配置以产生激光光束；一射束修改系统，其经配置以修改该激光光束；一透镜，其经配置以使该激光光束在一焦点处聚焦成小于或等于5微米的一点尺寸；一高度控制机构，用以调整该焦点相对于该内表面、该外表面或该衬底的高度；及一控制器，其经配置以控制该激光、该高度控制机构及该射束修改系统中的至少一者的一操作，使得将该激光光束的该焦点引导至该层的该内表面与该外表面之间以形成在该物品的一区域内且与该物品的该外表面间隔开的复数个结构且使得该复数个结构经配置以使入射在该层的该区域上的光散射，该层具有在该内表面与该外表面之间的小于或等于50微米的一厚度。
在一些替代、额外或累积的实施例中，一种具有用激光造出的标记的物品，包含：一衬底，其包含一金属；一层，其由该衬底支撑且包含一种氧化物，其中该层具有一内表面及一外表面，其中该外表面具有距该衬底的一较远距离且该内表面具有距该衬底的一较近距离，且其中该层具有在该内表面与该外表面之间的小于或等于50微米的一厚度；及复数个结构，其包含在该层的该内表面与该外表面之间且在该物品的该区域内的复数个激光诱发裂纹，其中该激光诱发裂纹终止在该层内而未延伸至该外表面或该衬底，且其中该复数个结构经配置以使入射在该层的该区域上的光散射。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该激光输出的该射束腰展现出远离该焦点的发散，该发散是如此快速以致于该外表面及该内表面处的能量密度充分地小于该焦点处的能量密度，使得该外表面及该内表面处的该能量密度不足以永久地改变该外表面及该内表面。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该点尺寸受数值孔径绕射极限限制
在一些替代、额外或累积的实施例中，激光输出的该射束在该射束腰的一焦点处聚焦成小于或等于5微米(μm)的一点尺寸。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该内表面与该外表面之间的厚度小于或等于100微米、75微米、50微米、40微米，或者小于或等于30微米，或者小于或等于20微米，或者小于或等于10微米。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该层的厚度大于或等于5μm。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该复数个结构构成具有一光学密度的一标记，该光学密度具有一大于或等于约70的L*值。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该复数个结构构成具有一光学密度的一标记，该光学密度具有一大于或等于约80的L*值。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该复数个结构构成具有一光学密度的一标记，该光学密度具有一大于或等于约90的L*值。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该衬底包含一金属，其中该层包含一种氧化物，其中该复数个结构包含使光散射的一或多个特征。
在一些替代、额外或累积的实施例中，使光散射的该特征包含该物品的该区域内的裂纹、空隙或改变折射率的区域中的一或多者。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该层的该外表面无与该标记相关联的裂纹或裂痕。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该衬底无与该标记相关联的裂纹或裂痕。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该衬底材料在该复数个结构的该区域中无裂纹、毛刺或来自该激光的其它可能影响。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该焦点位于离该内表面及该外表面二者2微米以外的位置。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该焦点位于离该内表面及该外表面二者5微米以外的位置。
在一些替代、额外或累积的实施例中，将该焦点控制在该层内有2微米的一高度精确度内。
在一些替代、额外或累积的实施例中，将该焦点控制在该层内有1微米的一高度精确度内。
在一些替代、额外或累积的实施例中，采用高度控制回馈来控制该焦点在该层内的高度。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该射束腰的该主空间轴大于沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离有110％的一因数。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该射束腰的该主空间轴大于沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离有115％的一因数。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该射束腰的该主空间轴大于沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离有120％的一因数。
在一些替代、额外或累积的实施例中，激光输出的该射束以大于或等于30度、或者大于或等于45度、或者大于或等于60度的一入射角而引导在该衬底处。
在一些替代、额外或累积的实施例中，其中该激光脉冲以处于约0.2μm至约2.5μm的一范围中的一位置间隔而撞击在该物品上。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该激光脉冲以处于约0.2μm至约2.5μm的一范围中的一侵蚀尺寸而撞击在该物品上。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该激光系统包括具有处于0.3至0.8的一范围中的一数值孔径的一透镜。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该透镜具有大于或等于0.5、大于或等于0.6、或者大于或等于0.7、或者大于或等于0.8的一数值孔径。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该激光输出包括具有处于0.1ps至100ps的一范围中的一脉冲持续时间的激光光束的激光脉冲。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该激光输出包括具有一可见光波长的激光光束的激光脉冲。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该层是未染色的。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该衬底是未染色的。
在一些替代、额外或累积的实施例中，该层及该衬底二者是未染色的。
自以下对例示性实施例的详细描述中，额外态样及优点将是显而易见的，该详细描述是参看附图来进行。
附图说明
图1为示意性地说明了将根据本发明的实施例作标记的例示性物品的横截面图。
图2为示意性地说明了在图1中所示的物品上形成的例示性标记的沿图1中的II-II线截取的平面图。
图3描绘了根据白色标记过程的实施例作标记的蓝宝石晶圆。
图4A至图4C说明了图3中描绘的经处理的蓝宝石晶圆的顶面、表面下的标记及底面的各别显微镜影像。
图5A及图5B描绘了根据白色标记过程的实施例作标记的阳极氧化铝物品的薄的阳极氧化铝层。
图6A至图6C说明了图5A及图5B中描绘的经处理的阳极氧化铝物品的顶面、表面下的标记及底面的各别显微镜影像。
图7为适合于产生构成标记的复数个激光诱发裂纹的例示性激光微机械加工系统的一些组件的简化及部分示意透视图。
图8展示激光脉冲焦点及其射束腰的图。
图9描绘在阳极氧化铝物品的阳极氧化层内的不同z高度位置处且在来自激光的不同功率设置下描出的标记的阵列。
图10A及图10B说明了各别横截面图及平面图，展示了完美地且特定地位于阳极氧化层的外表面与内表面之间且用经选择以提供恰当的填充因数使得阳极氧化层不会展现出严重损坏(如与未经标记区域的表面光泽相匹配的阳极氧化的表面光泽所展示)的激光功率造出的标记的实例。
图11A及图11B展示了在阳极氧化铝的阳极氧化层内的调整好的在表面下的白色标记的各别相机影像。
具体实施方式
参看附图来足够详细地描述例示性实施例以使熟习此项技术者能够制作且使用所揭示主题。应理解，基于本揭示案将能显而易见其它实施例，且在不脱离权利要求书中界定的本揭示案的范畴的情况下可进行制程或机械改变。在以下描述中，给出众多具体细节以提供对本揭示案的透彻理解。然而，将显而易见，可在无此等具体细节的情况下实践本揭示案的主题。为免模糊本发明，并未详细地揭示一些众所周知的系统配置及制程步骤。
同样地，展示系统的实施例的图式是示意性的且并未按比例绘制，且明确而言，一些尺寸是为了清楚呈现且在图式中被大大夸示。另外，在揭示且描述了多个实施例具有一些共同特征的情况下，为了清楚且简便地对其进行说明、描述及理解，一般将用相同的元件符号来描述彼此类似及相同的特征。
此外，本文中使用的术语是仅出于描述特定示例实施例的目的且不意欲为限制性的。如本文中使用，单数形式“一”及“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。将进一步理解，术语“包含”及/或“包含了”在本说明书中使用时指明所述特征、整体、步骤、操作、元件及/或组件的存在，但不排除一或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件及/或其群组的存在或增添。除非另有指明，否则在叙述时，一值范围包括该范围的上限及下限以及其间的任何子范围。
图1说明了将根据本文中揭示的例示性实施例作标记的例示性物品100的横截面图。图2说明了在图1中所示的物品100上形成的例示性标记200的沿图1中的II-II线截取的平面图。
参看图1，一物品(诸如物品100)包括一衬底102及一膜或层104。衬底102可由诸如金属或金属合金的材料形成。例如，衬底可由诸如铝、钛、锌、镁、铌、钽或其类似者的金属或者含铝、钛、锌、镁、铌、钽或其类似者中的一或多者的合金形成。层104可为诸如金属氧化物的材料。在一个实施例中，层104包括衬底102内的一或多种金属的氧化物，但也可包括未见于衬底102中的金属的氧化物。
层104可通过任何合适制程来形成。例如，层104可通过物理气相沉积制程、化学气相沉积制程、阳极氧化制程(例如，涉及到暴露于铬酸、硫酸、草酸、磺柳酸、磷酸、硼酸盐或酒石酸盐浴或者其类似者，暴露于电浆，或其类似者，或者其组合)或其类似制程或者其组合来形成。
可对层104染色或以其它方式上色。然而，在许多实施例中，层104是未染色的。请注意，激光漂白技术(诸如美国专利第8,451,873号中所揭示)依赖于阳极氧化层104中的染料分解(去除染料的效力)。通常，在不改变外表面108或衬底表面106的情况下此类制程可得到的最好颜色是金属衬底102天然的颜色(例如，大致为L*<40)。此类制程在没有染料的情况下不能产生明显对比度。
一般而言，层104具有100微米(μm)或更小的厚度t。在一些实施例中，t小于或等于75μm。在一些实施例中，t小于或等于50μm。在一些实施例中，t小于于或等于于40μm。在一些实施例中，t小于或等于30μm。在一些实施例中，t小于或等于25μm。在一些实施例中，t小于或等于20μm。在一些实施例中，t小于或等于15μm。在一些实施例中，t小于或等于10μm。在一些实施例中，t大于或等于3μm。在一些实施例中，t大于或等于5μm。在一些实施例中，t大于或等于10μm。
在一些实施例中，可选择层104的特性(例如，材料组成、厚度、分子几何结构、晶体结构、电子结构、微结构、奈米结构或其类似者或者其组合)使得衬底102的表面(例如，衬底表面106)至少部分是透过层104可见的。在一个实施例中，层104用以保护衬底表面106免于刮擦、磨蚀、氧化、腐蚀及其它类型的损坏。因此，层104在本文中也可被称作“钝化层”或“钝化膜”。在所说明的实施例中，层104邻接(亦即，直接接触)衬底102。然而，在其它实施例中，层104可邻近于衬底102，但不接触衬底102。例如，介入层(例如，具有与层104不同的组成、与层104不同的结构等等的天然氧化层)可位于衬底102与层104之间。虽然物品100如上所述包括衬底102及层104，但将了解，可省去衬底102，且物品100可仅提供为由透明或半透明材料(诸如蓝宝石、玻璃、聚碳酸酯或其类似物或者其组合)形成的层(例如，具有处于约3mm至约10μm的范围中的厚度)。
经过如上所述般建构，物品100可被提供为诸如以下各项的器件的壳体的至少一部分：个人电脑、膝上型电脑、平板电脑、个人数位助理、可携式媒体播放器、电视、电脑监视器、电话、行动电话、电子书、远端控制器、指向器件(例如，电脑滑鼠)、游戏控制器、恒温器、洗碗机、冰箱、微波炉、表或其类似者，或者物品100可被提供为任何其它器件或产品的按钮，或者可被提供为显示器(例如，LCD显示器、LED显示器、OLED显示器、触控萤幕显示器或其类似者)的组件，或者可被提供为标志或标记，或其类似者。经过如上所述般建构，物品100包括具有一视觉外观的层104的外表面108。
根据一些实施例，可修改物品100的一部分的视觉外观(本文中也被称作“初步视觉外观”)以在物品100的外表面108处形成可见的标记(例如，标记200，如图2中所示)。虽然按单个特定形式对标记200进行说明，但将了解，标记200可具有任何形状，且可提供一个以上标记200。在一些实例中，标记200可为文本的、图形的或其类似者或者其组合，且可传达资讯，诸如产品名称、产品制造商的名称、商标、版权资讯、设计地点、组装地点、型号、序列号、许可证号、机构认证、标凖遵守资讯、电子代码、标志、认证标记、广告、使用者可定制特征或其类似者或者其组合。
标记200自身可包含在层104内在外表面108与内表面110之间形成的小裂纹或裂痕的互连网路或其它配置，内表面110与外表面108相比更接近于衬底102。标记200的全部或基本上全部的裂纹或裂痕与外表面108间隔开。视层104的厚度而定，标记200的裂纹或裂痕可形成在该层内的一深度处，该深度处于约10μm至约100μm的范围中。视情况地，标记200的全部或基本上全部的裂纹或裂痕可与内表面110间隔开。标记200可具有比初步视觉外观亮的经修改视觉外观。例如，标记200的经修改视觉外观可具有白色或基本白色的视觉外观。视标记200内的裂纹或裂痕的尺寸及密度而定，标记200可为不透明或半透明的。因为标记200内的裂纹或裂痕与外表面108间隔开，故可维持标记200附近的外表面108的结构完整性，因此保持了层104保护衬底表面106免于刮擦、磨蚀、氧化、腐蚀及其它类型的损坏的能力。
已描述了根据本发明的一些实施例的物品100及标记200，现在将描述形成标记200的例示性过程。
在一个实施例中，可通过执行修改过程来形成标记200，在该修改过程中对物品100的目标区域的至少一个特性(例如，化学组成、分子几何结构、晶体结构、电子结构、微结构、奈米结构或其类似者或者其组合)进行修改。在一个实施例中，物品100的目标区域位于层104内、在外表面108与内表面110之间。在一个实施例中，修改目标区域的至少一个特性致使在层104内形成前述裂纹或裂痕，使得可使入射在外表面108上的光散射以在物品100的外表面108处形成可见的标记200。
在一些实施例中，可使用CIE1976L*a*b*(可被称作CIELAB，是由国际照明委员会指定的颜色空间标凖)来描述所得标记200的视觉外观。CIELAB描述人眼可见的颜色且经产生以充当将用作参照的无关于器件的模型。CIELAB标准的三个坐标表示：1)颜色的明度因数量值(L*＝0得到纯黑且L*＝100指示漫射纯白，2)其在红色/洋红色与绿色之间的位置(a*，负值指示绿色而正值指示洋红色)及3)其在黄色与蓝色之间的位置(b*，负值指示蓝色而正值指示黄色)。可使用分光光度计(诸如由出售的XTH分光光度计)来进行按与CIELAB标凖对应的格式的量测。类似分光光度计可购自X-RiteTM。
鉴于于本文中的揭示内容，将了解，可不定地选择激光条件(例如，包括波长、脉冲持续时间、脉冲重复率、间距、侵蚀尺寸(bitesize)、脉冲能量或其类似者或者其任何组合)之特定值(或值范围)以确保形成足够白的标记200(例如，具有大于或等于约70的L*值),同时亦也确保在标记200附近的该层的外表面108及衬底表面106并未非欲地受到损坏(例如，归因于削磨、破裂、蚀刻、鼓泡、剥落等)。在一些实施例中，L*值大于或等于约75。在一些实施例中，L*值大于或等于约80。在一些实施例中，L*值大于或等于约90。在一些实施例中，L*值大于或等于约95。
可以任何合适方式来执行该修改过程。例如，可通过将诸如第一光学脉冲(例如，激光光束的脉冲，本文中也被称作“激光脉冲”)的激光输出的射束引导至物品100上来修改目标区域。如图1中举例展示，激光微机械加工系统112可产生激光输出114的射束(包括一或多个激光脉冲52(图8))且沿射束轴72(图7)将该射束引导向物品100。可选择激光脉冲的该射束的特性(例如，脉冲波长、脉冲持续时间、脉冲能量、扫描速率、脉冲重复频率、侵蚀尺寸等)以修改目标区域且形成标记200，同时也确保外表面108并未非所欲地受到损坏(亦即，被削磨、破裂、蚀刻等)。
在一些实施例中，激光系统112包括具有在0.1至1的范围中的数值孔径的扫描透镜以便于判定激光点32的主空间轴。在一些实施例中，该数值孔径处于0.2至0.89的范围中。在一些实施例中，该数值孔径处于0.3至0.8的范围中。在一些实施例中，该数值孔径小于或等于0.8。在一些实施例中，该数值孔径大于或等于0.5。在一些实施例中，该数值孔径大于或等于0.6。在一些实施例中，该数值孔径大于或等于0.7。在一些实施例中，该数值孔径大于或等于0.8。
非常集中的焦点32也具有能量密度随着远离焦点80而非常快速地减少的优点。此急剧的能量减少允许激光脉冲诱发的损坏区域将特定地位于阳极氧化层104的极薄区域中，或者对于在块状蓝宝石或玻璃衬底中相隔非常近的个别缺陷或点32而言，允许产生对周围区域无影响的紧密间隔的高解析度影像或标记200。
在一些实施例中，点32的主空间轴介于约1微米与约25微米之间，或者点32的主空间轴短于25微米。(小于约22微米的主空间轴在6.25cm的距离处是人眼不可见的。一般而言，约30微米或更小的点尺寸在任何距离处是大多数人眼不可见的，此归因于人眼的解剖学约束及习知眼镜的光学约束。)在一些实施例中，点32的主空间轴介于约1微米与约10微米之间，或者点32的主空间轴短于10微米。在一些实施例中，点32的主空间轴介于约1微米与约5微米之间，或者点32的主空间轴短于5微米。
在一些实施例中，激光点32的尺寸与激光点32在焦点80处造成的激光诱发缺陷的“像素”尺寸密切相关。在一些实施例中，激光点32的尺寸紧密地小于激光点32在焦点80处造成的激光诱发缺陷的像素尺寸。在一些实施例中，激光点32的尺寸紧密地大于激光点32在焦点80处造成的激光诱发缺陷的像素尺寸。在一些实施例中，该激光诱发缺陷的像素尺寸小于或等于约25微米。在一些实施例中，该激光诱发缺陷的像素尺寸小于或等于约15微米。在一些实施例中，该激光诱发缺陷的像素尺寸小于或等于约10微米。在一些实施例中，该激光诱发缺陷的像素尺寸小于或等于约5微米。在一些实施例中，该激光诱发缺陷的像素尺寸小于或等于约2.5微米。在一些实施例中，该激光诱发缺陷的像素尺寸小于或等于约1微米。在一些实施例中，该激光诱发缺陷的像素尺寸大于或等于0.5微米。在一些实施例中，该激光诱发缺陷的像素尺寸大于或等于0.5微米且小于或等于约2.5微米。
在一些实施例中，可选择扫描速率及脉冲重复频率，使得经连续引导的激光脉冲以处于约0.1μm至约25μm的范围中的位置间隔而撞击在物品上。在一些实施例中，该位置间隔处于约0.1μm至约10μm的范围中。在一些实施例中，该位置间隔处于约0.1μm至约5μm的范围中。在一些实施例中，该位置间隔处于约0.1μm至约2.5μm的范围中。
在一些实施例中，可选择扫描速率及脉冲重复频率，使得经连续引导的激光脉冲以处于约0.1μm至约25μm的范围中的侵蚀尺寸而撞击在物品上。在一些实施例中，该侵蚀尺寸处于约0.1μm至约10μm的范围中。在一些实施例中，该侵蚀尺寸处于约0.1μm至约5μm的范围中。在一些实施例中，该侵蚀尺寸处于约0.1μm至约2.5μm的范围中。
在一些实施例中，通过对聚焦在蓝宝石晶圆或阳极氧化层104内部的高数值孔径物镜的焦点80进行光栅扫描来产生白色标记200。可通过改变点32的能量密度来调整受碰撞的区域。单个激光脉冲可产生尺寸相近的像素、缺陷或点32，该像素、缺陷或点以某一方式来散射光以使得它对人眼(或对机械视觉)而言呈现为白色。可通过改变脉冲至脉冲之间隔来判定标记200的填充因数，使得可产生呈现为均匀白色的标记200。也可调整扫描遍次(pass)的数目以增强填充因数。此外，该遍次中的一或多者中的点位置可相对于其它遍次中的点位置而偏移。该点位置偏移可为垂直的、水平的或其二者。
随着在较小物品100上作标记已变成所要的，“不可见”标记200的可得性对于一些应用而言将是有用的，诸如对于充当透过其无阻碍地进行观看是所要的萤幕的透明材料，或者诸如对于可用于各种目的(诸如验证正品与仿制品)的专有资讯或私密制造商标签。可使用本文中描述的技术来在层104内造出不可见的激光标记。用以提供不可见GS1DataMatrix码的不可见标记详细地描述在JustinD.Redd的美国专利申请案第14/194,455号中，该案受让与本申请案的受让人且以引用方式并入本文中。
在一些实施例中，激光输出114的射束轴72在物品100处以非垂直的入射角进行引导。在一些实施例中，入射角大于或等于15度。在一些实施例中，入射角大于或等于30度。在一些实施例中，入射角大于或等于45度。在一些实施例中，入射角大于或等于60度。在一些实施例中，入射角大于或等于75度。以非垂直的入射角引导射束轴72的优点是有角度的射束轴72使得在层104内沿该射束轴的距离比在层104内沿垂直射束轴72的距离长。沿有角度的射束轴72在外表面108与内表面110之间提供的较长距离使得焦点80在层104内的位置的误差容限较大。可以许多方式来控制射束轴72的入射角。一种控制射束轴的角度的方法揭示在张海滨(HaibinZhang)的美国专利申请案第14/205,200号中，该案受让与本申请案的受让人且以引用方式并入本文中。
图7为适合于产生构成白色标记200的复数个激光诱发裂纹的例示性激光微机械加工系统112的一些组件的简化及部分示意透视图。参看图6，一些可操作以在物品100的外表面108与衬底表面106之间造出裂纹的例示性激光加工系统是ESIMM5330微机械加工系统、ESIML5900微机械加工系统及ESI5955微机械加工系统，其皆由奥勒冈州波特兰市97229的伊雷克托科学工业股份有限公司(ElectroScientificIndustries,Inc.)加以制造。
此等系统通常采用固态二极体激升激光，其可经配置以按高达5MHz的脉冲重复率来发射约366nm(UV)至约1320nm(IR)的波长。然而，可通过替换或增添适当的激光、激光光学器件、零件装卸设备及控制软体来对此等系统进行调适，以可靠地且可重复地如本文中所述在层104内产生所选激光诱发裂纹。此等修改准许激光加工系统将具有适当激光参数的激光脉冲以所要的速率及激光点32或脉冲间之间距引导至经恰当地定位且固持的物品100上的所要位置，以产生具有所要颜色、对比度及/或光学密度的所要激光诱发裂纹。
在一些实施例中，激光微机械加工系统112采用以1064nm波长操作的二极体激升Nd:YVO4固态激光50，诸如德国凯泽斯劳滕(Kaiserslautern)的LumeraLaser股份有限公司制造的Rapid型号。此激光可视情况地使用固态谐波频率产生器来使频率加倍以将波长减小至532nm借此产生可见(绿色)激光脉冲，或使频率增至三倍以将波长减小至约355nm或使频率增至四倍以将波长减小至266nm借此产生紫外(UV)激光脉冲。此激光50额定产生6瓦特的连续功率且具有1000KHz的最大脉冲重复率。此激光50与控制器54协作来产生持续时间为1皮秒至1,000奈秒的激光脉冲52(图8)。
此等激光脉冲52可为高斯的或通过激光光学器件62进行特殊整形或裁剪，以使得具有激光点32的所要特性，该激光光学器件通常包含沿光学路径60定位的一或多个光学组件。例如，可使用“高帽型”空间分布，该空间分布递送出撞击物品100的外表面108的在整个激光点32上具有均匀剂量的辐射的激光脉冲12。可使用绕射光学元件或其它射束整形组件来产生诸如此空间分布的经特殊整形的空间分布。对修改激光点32的空间辐照分布的详细描述可见在CoreyDunsky等人的美国专利第6,433,301号中，该案受让与本申请案的受让人且以引用方式并入本文中。
激光脉冲52沿光学路径60传播，该光学路径也可包含折叠反射镜64、衰减器或脉冲拾取器(诸如声光或电光器件)66及回馈感测器(诸如针对能量、定时或位置)68。
激光光学器件62及光学路径60上的其它组件与受控制器54指导的激光射束定位系统70协作来引导沿光学路径60传播的激光脉冲52的射束轴72以在激光点位置处在层104的外表面108下面形成激光焦点80。激光射束定位系统70可包括可操作以沿一行进轴(诸如X轴)移动激光50的激光台82及用以沿一行进轴(诸如Z轴)移动快速定位器(未图示)的快速定位器台84。典型的快速定位器采用一对受电流计控制的反射镜，该对反射镜能够在物品100上的大区域内快速地改变射束轴72的方向。此区域通常小于由工件台86提供的移动区域，如稍后所描述。声光器件或可变形反射镜也可用作快速定位器，即便此等器件倾向于具有比电流计反射镜小的射束偏转范围。或者，除了电流计反射镜之外，声光器件或可变形反射镜也可用作高速定位器件。
另外，物品100可通过工件台86支撑，该工件台具有可操作以相对于射束轴72来定位衬底102的运动控制元件。工件台86可操作以沿单个轴(诸如Y轴)行进，或工件台86可操作以沿横轴(诸如X轴及Y轴)行进。或者，工件台86可操作以使物品100诸如绕着Z轴旋转(单是旋转，或同时沿X轴及Y轴移动物品100)。
控制器54可协调激光射束定位系统70与工件台86的操作以提供复合射束定位能力，该能力促进了在物品100可相对于射束轴72持续进行相对运动的同时在层104内标记出激光点32的能力。此能力不一定要用来在层104内标记出激光诱发裂纹，而是此能力可能是增加输贯量所需要的。此能力描述在DonaldR.Cutler等人的美国专利第5,751,585号中，该案受让与本申请案的受让人且以引用方式并入本文中。可采用额外或替代的射束定位方法。一些额外或替代的射束定位方法描述在SpencerBarrett等人的美国专利第6,706,999号及JayJohnson的美国专利第7,019,891中，上述两案均受让与本申请案的受让人且以引用方式并入本文中。
可控制本文中描述的各种射束定位系统以提供与激光点32在物品100上的所要(x-y)位置相差不到几微米的激光点位置的射束定位精确度。然而，请注意，实施较高的精确度可能会涉及到较高成本的组件、较大的回馈控制及/或较慢的系统输贯量。然而，即便极低成本的激光微机械加工系统也可达成较大精确度。
图8为展示焦点80及其射束腰90的图。参看图8，激光脉冲52的焦点80将具有很大程度上是由激光光学器件62决定的一射束腰90(横截面)及激光能量分布。激光点32的主空间轴d通常随该射束腰的主轴而变，且该两个主轴可为相同或类似的。然而，激光点32的主空间轴d可大于或小于该射束腰的主轴。
可使用激光光学器件62来控制该射束腰的聚焦深度且因此控制激光点32在层104内的深度。通过控制该聚焦深度，控制器54可指导激光光学器件62及快速定位器Z台84以高精度来可重复地将激光点32定位于层104内。通过将焦点定位于层104的外表面108下面来造出标记200允许激光射束在外表面108处偏离焦点一指定量且借此增加激光脉冲照射的区域且减少外表面108处的激光注量(减少至小于层104在其外表面108处的材料的损坏临限值的量)。由于射束腰的几何形状是已知的，故将焦点80精确地定位于外表面108下面且定位在层104内提供了对主空间轴d及注量的额外精确控制。
在一些实施例中，诸如对于对诸如蓝宝石的透明材料作标记，可通过将激光点32的位置自处于层104的外表面108上调整为位于层104内的一精确距离处来在层104的核心处精确地控制激光注量。再次参看图8，将射束腰90表示为如通过FWHM方法量测的激光脉冲52沿射束轴72的空间能量分布88。主轴92表示在激光微机械加工系统112将激光脉冲52聚焦在外表面108上方一距离96处的情况下外表面108上的激光脉冲点尺寸。主轴94表示在激光加工系统将激光脉冲聚焦在外表面108下方一距离98处的情况下外表面108上的激光脉冲点尺寸。对于用激光点32进行内部标记是所要的大多数实施例中，对焦点80进行引导使的定位在层104内而非定位在其外表面108的上方或下方。除焦点80处以外，可采用量低于衬底材料的削磨临限值的注量或辐照度，在焦点80处，注量或辐照度集中而高于层材料的削磨临限值。
一些实施例可有利地采用的激光参数包括使用波长自IR变动至UV或更明确而言约10.6微米往下至约266nm的激光50。激光50可在2W下操作，处于0.1W至100W或更佳为0.1W至10W的范围中。脉冲持续时间(例如，基于半高宽或FWHM)自0.1皮秒变动至1000ns，或更佳地自约0.1皮秒变动至200ns，或更佳地自约0.1皮秒变动至1ns。激光重复率可处于1KHz至100MHz或更佳为10KHz至1MHz的范围中。激光注量可自约0.1×10-6J/cm2变动至100.0J/cm2或更明确而言自1.0J/cm2变动至20.0J/cm2。射束轴72相对于正被作标记的物品100移动的速度自1mm/s变动至10m/s或更佳地自100mm/s变动至1m/s。层104内的点32的邻近列之间的间距或间隔可自0.1微米变动至1000微米或更佳地自0.1微米变动至10微米。在层104的外表面108处测得的激光脉冲52的主空间轴可自0.5微米变动至50微米或自1微米变动至25微米。
对于内部标记的许多实施例而言，焦点80位于层104的外表面108下面(在层104的内表面110与外表面108之间)。激光脉冲52的焦点80相对于层104的中心的升高可自-20μm变动至+20μm。在一些实施例中，激光脉冲52的焦点80相对于层104的中心的升高可自-10μm变动至+10μm。在一些实施例中，激光脉冲52的焦点80相对于层104的中心的升高可自-5μm变动至+5μm。在一些实施例中，激光脉冲52的焦点80相对于层104的中心的升高可自-2μm变动至+2μm。
对于内部标记的一些实施例，焦点80位于层104的外表面108下面至少3微米处。对于内部标记的一些实施例，焦点80位于层104的外表面108下面至少5微米处。对于内部标记的一些实施例，焦点80位于层104的外表面108下面至少10微米处。
对于内部标记的一些实施例，焦点80位于衬底表面106上方至少3微米处。对于内部标记的一些实施例，焦点80位于衬底表面106上方至少5微米处。对于内部标记的一些实施例，焦点80位于衬底表面106上方至少10微米处。
在一些实施例中，该焦点位于离内表面及外表面二者2微米以外的位置处。在一些实施例中，该焦点位于离内表面及外表面二者5微米以外的位置处。
在一些实施例中，将焦点80控制在层104内有5微米的高度精确度内。在一些实施例中，将焦点80控制在层104内有2微米的高度精确度内。在一些实施例中，将焦点80控制在层104内有1微米的高度精确度内。在一些实施例中，将焦点80控制在层104内有0.5微米的高度精确度内。
在一些实施例中，射束腰的主空间轴大于沿射束轴72与焦点80相距的每一微米距离有110％的一因数。例如，具有具1微米主空间轴的焦点80的射束在距焦点80的1微米升高距离处将展现出大于1.1微米的射束腰，在距焦点80的2微米距离处将展现出大于2.2微米的射束腰，且在距焦点80的3微米距离处将展现出大于3.3微米的射束腰。
在一些实施例中，射束腰的主空间轴大于沿射束轴72与焦点80相距的每一微米距离有115％的一因数。例如，具有具1微米主空间轴的焦点80的射束在距焦点80的1微米升高距离处将展现出大于1.15微米的射束腰，在距焦点80的2微米距离处将展现出大于2.3微米的射束腰，且在距焦点80的3微米距离处将展现出大于3.45微米的射束腰。
在一些实施例中，射束腰的主空间轴大于沿射束轴72与焦点80相距的每一微米距离有120％的一因数。例如，具有具1微米主空间轴的焦点80的射束在距焦点80的1微米升高距离处将展现出大于1.2微米的射束腰，在距焦点80的2微米距离处将展现出大于2.4微米的射束腰，且在距焦点80的3微米距离处将展现出大于3.6微米的射束腰。
射束腰的主空间轴随着远离焦点80而发生的发散是如此快速以致于外表面108及内表面110处的能量密度充分地小于焦点80处的能量密度，使得外表面108及内表面110处的能量密度不足以永久地改变外表面108及内表面110。
在一个实例中，在1064nm波长处，若主空间轴在居中位于30微米厚的阳极氧化层104中间的焦点80处是1.5微米，则高斯射束传播理论可计算出射束腰的主空间轴的展开在阳极氧化层104的外表面及内表面处为16微米(该外表面及内表面离焦点80均是15微米远)。类似地，相同的射束在离焦点80有7.5微米远的距离处将具有约8微米的射束轴。
申请人发现，表面下的焦点80的使用与皮秒激光(其产生在1皮秒至1,000皮秒的范围中的激光脉宽)的使用相结合提供了在一些透明层104或透明半导体衬底(诸如蓝宝石)内可靠地且可重复地产生标记200的良好方式。在一些实施例中，可采用在0.1ps至1000ps的范围中的脉宽。在一些实施例中，可采用在1ps至100ps的范围中的脉宽。在一些实施例中，可采用在5ps至75ps的范围中的脉宽。在一些实施例中，可采用在10ps至50ps的范围中的脉宽。产生在10毫微微秒至1000毫微微秒的范围中的波长的毫微微秒激光将替代地提供良好结果。然而，使用皮秒激光的优点是它们与现有毫微微秒激光相比价格低得多、需要的维护少得多且通常具有长得多的操作寿命。
虽然如先前所论述可在各种波长下完成标记，但申请人发现在皮秒范围中操作的可见光激光，尤其是绿色激光提供特定可重复的良好结果。532nm或其左右的波长特别有利，但也可采用1064nm。一例示性激光50是Lumera6W激光。将了解，可采用光纤激光或其它类型的激光。
也可采用用在调整对阳极氧化铝物品100的标记的其它技术。此类技术中的一些技术详细地描述在美国专利第8,379,679号、美国专利第8,451,873号及美国专利公开第2013-0208074号中，上述各案皆为张海滨(HaibinZhang)等人的，其皆受让与本申请案的受让人，且其均以引用方式并入本文中。
如先前所论述，可通过在层104内选择性地引导焦点来在内部对薄层材料作标记。层104的内部标记保持了外表面108的完整性，诸如其防水且防尘性。内部标记也减少裂纹扩展及由表面标记造成的其它不利影响。
在一个实施例中，脉冲波长可处于电磁波谱的红外线区域(例如，1064nm或其左右)中，或者，假若恰当地补偿了激光脉冲的射束的其它特性，则处于电磁波谱的其它区域中，诸如可见光区域(例如，在绿光区域中)或在紫外线区域中。激光脉冲的脉冲持续时间(例如，基于半高宽或FWHM)可处在0.1皮秒至1000皮秒的范围中。激光脉冲的射束的脉冲能量可于0.01μJ至10μJ的范围中。激光脉冲的射束的扫描速率可处于50mm/s至500mm/s的范围中。脉冲重复频率可处于100kHz至1MHz的范围中。在一个实施例中，可选择扫描速率及脉冲重复频率，使得经连续引导的激光脉冲以处于约0.2μm至约2.5μm的范围中的侵蚀尺寸而撞击在物品上。然而，将了解，前述激光脉冲特性中的任一者可视(例如)层104的材料、层104的厚度t或其类似者或者其组合而改变到上述范围之外。
在一个实施例中，激光系统112包括具有处于0.3至0.8的范围中的数值孔径的扫描透镜。该扫描透镜用以聚焦激光脉冲的射束，使得所得射束腰位于层104内部在外表面108与内表面110之间。在一个实施例中，激光系统112视情况地包括一支撑系统，该支撑系统经配置以在白色标记过程期间固持物品100、在白色标记过程期间使物品100移动(例如，旋转、平移或其类似者或者其组合)或其类似者或者其组合。
可以许多方法中的任一者来执行对外表面108或衬底表面106的Z轴高度的量测。一种如此的方法使得必需获取照射外表面108或衬底表面106上的反射目标的激光点的影像。可使该系统逐步通过Z高度上的几个级，且在每一级处射束扫过目标的边缘。在每一级处量测在扫过目标的边缘期间反射的改变的锐度，且绘出与Z高度级相关联的锐度值。最大锐度及因此外表面108或衬底表面106的实际Z高度的点是与锐度曲线的潜在内插峰值对应的Z高度。以类似方式，可在激光照明下对物品100的含有足够表面细节的任何部分进行成像以得到对比值。若使系统Z高度逐步通过几个值及如上所绘出的对比值，则可自最大对比度的点推断出Z高度。也可通过许多方法(包括激光三角量测或干涉术)中的任一者来直接量测Z高度。Z高度控制的具体例示性方法可见在美国专利第6,483,071号、第7,363,180号及第8,515,701号，该专利受让与本申请案的受让人且以引用方式并入本文中。
一般而言，一种精确的z量测方法将是相对于阳极氧化层104的外表面108或内表面110或者金属衬底102的衬底表面106来确切地量测激光焦点位置。此量测可经由感测来自激光材料相互作用的回馈(经由透镜亮度或光谱监视)而完成。此量测也可经由量测经透镜系统反射回的低(激光)功率脉冲的强度而完成。
也可采用额外表面监视来增加控制力度。此类表面监视可包括接触探针监视、电容感测、电感感测、激光位移(三角量测)感测、干涉监视中的一或多者。
一般而言，激光系统112可进一步包括一控制器(未图示)，该控制器耦接至激光源、射束修改系统、射束转向系统及支撑系统中的至少一者以形成标记200。该控制器可(例如)包括通信地耦接至记忆体的处理器。一般而言，该处理器可包括界定了各种控制功能的操作逻辑(未图示)，且可采取专用硬体的形式，诸如固线式状态机、执行程式设计指令的处理器及/或熟习此项技术者将想到的不同形式。操作逻辑可包括数位电路、类比电路、软体或此等类型中的任一者的混合组合。在一个实施例中，处理器包括可程式化微控制器微处理器、或其它处理器，该其它处理器可包括经配置以根据该操作逻辑来执行储存在记忆体中的指令的一或多个处理单元。记忆体可包括一或多种类型，包括半导体、磁性及/或光学类型，及/或可为挥发性及/或非挥发性类型的。在一个实施例中，记忆体储存可由操作逻辑执行的指令。另外或其它，记忆体可储存由操作逻辑操纵的资料。在一个配置中，操作逻辑及记忆体是以操作逻辑的控制器/处理器形式而被包括，该操作逻辑管理且控制相对于图1所描述的装置的任何组件的操作态样，但在其它配置中，操作逻辑与记忆体可为独立的。
已举例描述了白色标记过程的一些实施例(包括在产生标记200过程中可用的制程参数)，下文将论述举例说明制程参数的特定组合及所得标记200的一些具体实施例。
实例1
使用以30μm的间距尺寸进行光栅扫描的扫描透镜(ThorlabsLMH-20×-1064,NA＝0.4)来在蓝宝石晶圆中形成表面下的白色标记200。示例过程的一些制程参数如下列出在表1中。图3说明了根据相对于此实例描述的白色标记过程作标记(亦即，标记有与伊雷克托科学工业股份有限公司相关联的商标标志)的蓝宝石晶圆。图4A至图4C(统称为图4)说明了图3中说明的经处理的蓝宝石晶圆的顶面、表面下的标记200及底面的各别显微镜影像。图4A及图4C表明该顶面及该底面二者是完好无损的(亦即，无与标记200相关联的裂纹或裂痕)。图4B说明了蓝宝石晶圆的内部的显微镜影像，展示了由于白色标记过程而形成裂纹或裂痕的经扫描线。
表1.
波长 1064nm
脉冲能量 ～10μJ
脉冲持续时间 50ps
脉冲重复频率 125kHz
扫描速度 240mm/s
侵蚀尺寸 1.9μm
数值孔径 0.4
扫描间距 30μm
标记深度 70μm～100μm
实例2
在厚度约30μm的阳极氧化铝层中形成表面下的白色标记200，其中该阳极氧化铝层是一阳极氧化铝物品的一部分。该表面下的白色标记200是使用以5μm的间距尺寸来进行光栅扫描的长工作距离型扫描透镜(经无限远修正的Mitutoyo50×PlanApoNIRHR)来形成。示例过程的一些制程参数如下列出在表2中。图5A及图5B(统称为图5)说明了根据相对于此实例而描述的白色标记过程作标记的阳极氧化铝物品的阳极氧化铝层(厚度约30μm)。图6A至图6C说明了图5A及图5B中说明的经处理的阳极氧化铝物品100的外表面108、表面下的标记200及底面110的各别显微镜影像。图6A及图6C表明外表面108及内表面110是完好无损的(亦即，无与标记200相关联的裂纹或裂痕)。图6B进一步说明了阳极氧化铝层104的内部的显微镜影像，展示了由于白色标记过程而形成裂纹或裂痕的经扫描线。
表2.
波长 1064nm
脉冲能量 ～1μJ
脉冲持续时间 10ps
脉冲重复频率 500kHz
扫描速度 400mm/s
侵蚀尺寸 0.8μm至1.0
数值孔径 0.65
扫描间距 1-5μm
标记深度 ～10μm
图9描绘在阳极氧化铝物品100的阳极氧化层104内的不同z高度位置处且在来自激光50的不同功率设置下描出的标记200的阵列。在负z高度位置处，激光焦点80与铝衬底102相互作用，产生黑色的烧焦外观，即便标记位于外表面108下面在阳极氧化层104与铝衬底102的界面处。此效应的前在美国专利第8,379,679号中有所论述。在正z高度处，激光焦点80碰撞阳极氧化层104的外表面108，产生表面标记。在低功率下，缺陷的尺寸在标记中并未达到100％的填充因数，借此产生低对比度的标记。在高功率下，过多的损坏由阳极氧化层104承受，借此保持完好无损。
图10A及图10B(统称为图10)说明各别横截面图及平面图，展示了完美地且特定地位于阳极氧化层104的外表面108与内表面110之间且用经选择以提供恰当的填充因数使得阳极氧化层104不会展现出严重损坏的激光功率造出的标记200的实例。
参看图10A，白色标记200的横截面展示了阳极氧化层104内所含的呈现为白色的激光诱发缺陷区域。阳极氧化层104的受碰撞区域离阳极氧化层104的外表面108及内表面110足够远，使得外表面108及内表面110保持不受影响，且使光散射以产生可见标记200的体积位于阳极氧化层104中间。
参看图10B，自上而下的光学显微镜影像展示了相同的激光(白色)标记200。然而，因用以捕获影像的成像技术的缘故，标记200在此影像中呈现为黑色。
图11A及图11B展示了在阳极氧化铝物品100的阳极氧化层104内的调整好的在表面下的白色标记200的各别相机影像。参看图11A，标记200因散射的入射光而呈现为白色。参看图11B，标记200在以远离经强镜面反射的入射光的角度观看时呈现为黑色。
前述内容是本发明的实施例的说明而非被理解为其限制。虽然已描述了少许具体示例实施例，但熟习此项技术者将易于了解，在未实质脱离本发明的新颖教示及优点的情况下，对所揭示的例示性实施例的许多修改及其它实施例是可能的。
因此，所有此类修改意欲包括在如权利要求书中界定的本发明的范畴内。例如，熟习此项技术者将了解，任一句子或段落的主题可与其它句子或段落中的一些或全部句子或段落的主题组合，除了此类组合是互斥以外。
熟习此项技术者将显而易见，在不脱离本发明的基本原理的情况下可对上述实施例的细节作出许多改变。因此，本发明的范畴将由以下权利要求书决定，其中权利要求书的等效物将包含在其中。

Claims (88)

1.一种用于对物品作标记的方法，该物品包括衬底及由该衬底支撑的层，其中该层具有内表面及外表面，且其中该外表面具有距该衬底的较远距离且该内表面具有距该衬底的较近距离，该方法包含：
沿射束轴产生具有射束腰的激光输出的射束；
将该激光输出的焦点引导至该层的该内表面与该外表面之间，其中在该焦点处的能量密度足以形成在该物品的区域内且与该物品的该外表面间隔开的复数个结构，其中该层具有在该内表面与该外表面的间的小于或等于100微米的厚度，且其中该复数个结构经配置以使入射在该层的该外表面上的光散射。
2.如权利要求1的方法，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于75微米。
3.如权利要求1的方法，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于50微米。
4.如权利要求1的方法，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于30微米。
5.如权利要求1的方法，其中该内表面与该外表面之间的该厚度大于或等于5微米。
6.如权利要求1的方法，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约60的L*值。
7.如权利要求1的方法，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约70的L*值。
8.如权利要求1的方法，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约80的L*值。
9.如权利要求1的方法，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约90的L*值。
10.如权利要求1的方法，其中该衬底包含金属，其中该层包含氧化物，其中该复数个结构包含在该物品的该区域内使光散射的复数个特征。
11.如权利要求10的方法，其中使光散射的该特征包含在该物品的该区域内的裂纹、空隙、毛刺或改变折射率的区域中的一或多者。
12.如权利要求1的方法，其中该焦点位于离该内表面及该外表面二者2微米以外的位置。
13.如权利要求1的方法，其中该焦点位于离该内表面及该外表面二者5微米以外的位置。
14.如权利要求1的方法，其中将该焦点控制在该层内有2微米的高度精确度内。
15.如权利要求1的方法，其中将该焦点控制在该层内有1微米的高度精确度内。
16.如权利要求1的方法，其中采用高度控制回馈来控制该焦点在该层内的高度。
17.如权利要求1的方法，其中该射束腰的主空间轴大于沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离有110％的因数。
18.如权利要求1的方法，其中该射束腰的主空间轴大于沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离有115％的因数。
19.如权利要求1的方法，其中该射束腰的该主空间轴大于沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离有120％的因数。
20.如权利要求1的方法，其中该激光脉冲以处于约0.2μm至约2.5μm的范围中的位置间隔而撞击在该物品上。
20.如权利要求1的方法，其中该激光脉冲以处于约0.2μm至约2.5μm的范围中的侵蚀尺寸而撞击在该物品上。
21.如权利要求1的方法，其中该激光输出的该射束以大于或等于30度的入射角而引导在该衬底处。
22.如权利要求1的方法，其中激光输出的该射束以大于或等于45度的入射角而引导在该衬底处。
23.如权利要求1的方法，其中激光输出的该射束以大于或等于60度的入射角而引导在该衬底处。
24.如权利要求1的方法，其中该层未经染色的。
25.如权利要求1的方法，其中该衬底未经染色的。
26.如权利要求1的方法，其中该层及该衬底未经染色的。
27.如权利要求1的方法，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有处于0.3至0.8的范围中的数值孔径。
28.如权利要求1的方法，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有大于或等于0.5的数值孔径。
29.如权利要求1的方法，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有大于或等于0.6的数值孔径。
29.如权利要求1的方法，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有大于或等于0.7的数值孔径。
30.如权利要求1的方法，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有大于或等于0.8的数值孔径。
31.如权利要求1的方法，其中该点尺寸受数值孔径绕射极限限制。
32.如权利要求1的方法，其中该激光输出包括的激光光束的激光脉冲具有处于0.1ps至100ps的范围中的脉冲持续时间。
33.如权利要求1的方法，其中该激光输出包括的激光光束的激光脉冲具有绿光波长。
34.如权利要求1的方法，其中该激光输出的该射束腰展现出远离该焦点的发散，该发散如此快速以致于在该外表面及该内表面处的该能量密度充分地小于在该焦点处的能量密度，使得在该外表面及该内表面处的该能量密度不足以永久地改变该外表面及该内表面。
35.如任一前述权利要求的方法，其从属于它的前面的任一权利要求。
36.一种用于对物品作标记的激光系统，该物品包括衬底及由该衬底支撑的层，其中该层具有内表面及外表面，且其中该外表面具有距该衬底的较远距离且该内表面具有距该衬底的较近距离，该激光系统包含：
激光，其经配置以产生激光光束；
射束修改系统，其经配置以修改该激光光束；
透镜，其经配置以使该激光光束在焦点处聚焦成小于或等于5微米的点尺寸，该点尺寸受数值孔径绕射极限限制；
高度控制机构，用以调整该焦点相对于该内表面、该外表面或该衬底的高度；及
控制器，其经配置以控制该激光、该高度控制机构及该射束修改系统中的至少一者的操作，使得将该激光光束的该焦点引导至该层的该内表面与该外表面之间，以形成在该物品的区域内且与该物品的该外表面间隔开的复数个结构，且使得该复数个结构经配置以使入射在该层的该区域上的光散射，该层在该内表面与该外表面之间具有小于或等于50微米的厚度。
37.如权利要求36的系统，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于75微米。
38.如权利要求36的系统，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于50微米。
39.如权利要求36的系统，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于30微米。
40.如权利要求36的系统，其中该内表面与该外表面之间的该厚度大于或等于5微米。
41.如权利要求36的系统，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约60的L*值。
42.如权利要求36的系统，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约70的L*值。
43.如权利要求36的系统，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约80的L*值。
44.如权利要求36的系统，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约90的L*值。
45.如权利要求36的系统，其中该衬底包含金属，其中该层包含氧化物，其中该复数个结构包含在该物品的该区域内使光散射的复数个特征。
46.如权利要求45的系统，其中使光散射的该特征包含在该物品的该区域内的裂纹、空隙、毛刺或改变折射率的区域中的一或多者。
47.如权利要求36的系统，其中该焦点位于离该内表面及该外表面二者2微米以外的位置。
48.如权利要求36的系统，其中该焦点位于离该内表面及该外表面二者5微米以外的位置。
49.如权利要求36的系统，其中将该焦点控制在该层内有2微米的高度精确度内。
50.如权利要求36的系统，其中将该焦点控制在该层内有1微米的高度精确度内。
51.如权利要求36的系统，其中采用高度控制回馈来控制该焦点在该层内的高度。
52.如权利要求36的系统，其中该射束腰的主空间轴大于沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离为有110％的因数。
53.如权利要求36的系统，其中该射束腰的主空间轴大于沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离有115％的因数。
54.如权利要求36的系统，其中该射束腰的该主空间轴大在沿该射束轴与该焦点相距的每一微米距离有120％的因数。
55.如权利要求36的系统，其中该激光脉冲以处于约0.2μm至约2.5μm的范围中的位置间隔而撞击在该物品上。
56.如权利要求36的系统，其中该激光脉冲以处于约0.2μm至约2.5μm的范围中的侵蚀尺寸而撞击在该物品上。
57.如权利要求36的系统，其中激光输出的该射束在该衬底处以大于或等于30度的入射角而引导。
58.如权利要求36的系统，其中激光输出的该射束以大于或等于45度的入射角而引导在该衬底处。
59.如权利要求36的系统，其中激光输出的该射束以大于或等于60度的入射角而行引导在该衬底处。
60.如权利要求36的系统，其中该层未经染色的。
61.如权利要求36的系统，其中该衬底未经染色的。
62.如权利要求36的系统，其中该层及该衬底未经染色的。
63.如权利要求36的系统，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有处于0.3至0.8的范围中的数值孔径。
64.如权利要求36的系统，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有大于或等于0.5的数值孔径。
65.如权利要求36的系统，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有大于或等于0.6的数值孔径。
66.如权利要求36的系统，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有大于或等于0.7的数值孔径。
67.如权利要求36的系统，其中该激光输出经由透镜而聚焦，该透镜具有大于或等于0.8的数值孔径。
68.如权利要求36的方法，其中该点尺寸受数值孔径绕射极限限制。
69.如权利要求36的系统，其中该激光输出包括的激光光束的激光脉冲具有处于0.1ps至100ps的范围中的脉冲持续时间。
70.如权利要求36的系统，其中该激光输出包括的激光光束的激光脉冲具有绿光波长。
71.如权利要求36的系统，其中该激光输出的该射束腰展现出远离该焦点的发散，该发散如此快速以致于在该外表面及该内表面处的该能量密度充分地小于在该焦点处的能量密度，使得在该外表面及该内表面处的该能量密度不足以永久地改变该外表面及该内表面。
72.一种具有用激光造出的标记的物品，包含：
衬底，其包含金属；
层，其由该衬底支撑且包含氧化物，其中该层未经染色的，其中该层具有内表面及外表面，其中该外表面具有距该衬底的较远距离且该内表面具有距该衬底的较近距离，且其中该层在该内表面与该外表面之间具有小于或等于50微米的厚度；及
复数个结构，其包含在该层的该内表面与该外表面之间且在该物品的该区域内的复数个激光诱发特征，其中该特征包括激光诱发裂纹、折射率上的激光诱发改变及激光诱发空隙中的一或多者，其中该特征终止在该层内而未延伸至该外表面或该衬底，且其中该复数个结构经配置以使入射在该层的该区域上的光散射。
73.如权利要求72的物品，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于75微米。
74.如权利要求72或73中任一项的物品，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于50微米。
75.如权利要求72至74中任一项的物品，其中该内表面与该外表面之间的该厚度小于或等于30微米。
76.如权利要求72至75中任一项的物品，其中该内表面与该外表面之间的该厚度大于或等于5微米。
77.如权利要求72至76中任一项的物品，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约60的L*值。
78.如权利要求72至77中任一项的物品，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约70的L*值。
79.如权利要求72至78中任一项的物品，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约80的L*值。
80.如权利要求72至79中任一项的物品，其中该复数个结构构成具有光学密度的标记，该光学密度具有大于或等于约90的L*值。
81.如权利要求72至80中任一项的物品，其中该特征位于离该内表面及该外表面二者2微米以外或2微米处的位置。
82.如权利要求72至81中任一项的物品，其中该特征位于离该内表面及该外表面二者5微米以外或5微米处的位置。
83.如权利要求72至82中任一项的物品，其中该层未经染色的。
84.如权利要求72至83中任一项的物品，其中该衬底未经染色的。
85.一种用于对晶圆衬底进行加工的方法，其中该衬底具有内表面及外表面，且其中该外表面沿射束轴与激光相距较短距离且该内表面沿该射束轴与该激光相距较长距离，该方法包含：
沿射束轴产生具有射束腰的激光输出的射束；
将该激光输出的焦点引导至该衬底的该内表面与该外表面之间，其中该焦点处的能量密度足以形成在该物品的区域内且与该物品的该外表面间隔开的复数个结构，其中该层在该内表面与该外表面之间具有小于或等于100微米的厚度，且其中该复数个结构经配置以使入射在该衬底的该外表面上的光散射。
86.如权利要求2至35中任一项的方法，其从属于权利要求85而非权利要求1。
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