TW201519399A - 用於在內部對薄層作標記之雷射系統及方法及藉此製造之物品 - Google Patents

用於在內部對薄層作標記之雷射系統及方法及藉此製造之物品 Download PDF

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Abstract

採用雷射輸出(114)來對一物品(100)作標記，該物品包括由一基板(102)支撐之一層(104)，其中該層(104)具有小於或等於50微米之厚度(t)。該雷射輸出(114)在射束腰(90)之一焦點(80)處聚焦成小於或等於5微米之一受數值孔徑繞射極限限制之點尺寸(32)且被引導至該層(104)中以在該層(104)內且在該物品(100)之一區域內形成包括複數個雷射誘發裂紋之複數個結構，其中該等雷射誘發裂紋終止於該層(104)內而未延伸至該基板(102)或該層(104)之一外表面(108)，且其中該複數個結構經組態以使入射於該物品(100)上之光散射。

Description

用於在內部對薄層作標記之雷射系統及方法及藉此製造之物品 【相關申請案】
本申請案係美國專利臨時申請案第61/866,705號之非臨時申請案且主張其優先權利益，該美國專利臨時申請案於2013年8月16日提出且其內容出於所有目的以全文引用方式併入本文中。
版權聲明
©2014電子科學工業有限公司(Electro Scientific Industries,Inc.)本專利文件之一部分揭示內容含有受版權保護之內容。版權擁有者不反對任何人對專利文件或專利揭示內容進行精確複製，因它出現在專利商標局之專利文件或記錄中，但除此之外無論如何均保留全部版權權利。37CFR § 1.71(d)。
本申請案係關於雷射標記，且明確而言，係關於用於在內部對薄層進行雷射標記之雷射系統及/或方法。
可採用雷射來對陽極氧化鋁物品作標記。雷射標記可視各種各樣之變量而呈現為黑色或白色。然而，若不恰當地執行雷射標記過程，則陽極氧化鋁層之表面可能會非所欲地破裂或以其他方式受到損壞，導致 陽極氧化鋁層更易於被刮擦、被蝕刻、被移除或以其他方式非所欲地受到損壞。對陽極氧化鋁層之非所欲損壞可能會導致下伏之鋁基基板可能非所欲地被刮擦、磨蝕、氧化、腐蝕或以其他方式非所欲地受到損壞的可能性增加。
提供本概述來以簡化形式介紹概念之一選集，在例示性實施例之詳細描述中對該等概念作進一步描述。本概述既非意欲指明所主張主題之關鍵或基本之創新概念，亦非意欲限制所主張主題之範疇。
在一些實施例中，一種物品包含藍寶石或其他晶圓材料之一薄層。
在一些實施例中，一種物品包含由一基板支撐之一層。
在一些實施例中，一種用於對一物品作標記之方法，該物品包括一基板及由該基板支撐之一層，其中該層具有一內表面及一外表面，且其中該外表面具有距該基板之一較遠距離且該內表面具有距該基板之一較近距離，包含：產生具有一射束腰的雷射輸出之一射束；及將該雷射輸出之一焦點引導至該層之該內表面與該外表面之間，其中該焦點處之一能量密度足以形成在該物品之一區域內且與該物品之該外表面間隔開的複數個結構，其中該層具有在該內表面與該外表面之間的小於或等於50微米之一厚度，且其中該複數個結構經組態以使入射於該層之該外表面上之光散射。
在一些替代、額外或累積之實施例中，一種用於對一物品作標記之雷射系統，該物品包括一基板及由該基板支撐之一層，其中該層具 有一內表面及一外表面，且其中該外表面具有距該基板之一較遠距離且該內表面具有距該基板之一較近距離，包含：一雷射，其經組態以產生雷射光；一射束修改系統，其經組態以修改該雷射光；一透鏡，其經組態以使該雷射光在一焦點處聚焦成小於或等於5微米之一點尺寸；一高度控制機構，用以調整該焦點相對於該內表面、該外表面或該基板之高度；及一控制器，其經組態以控制該雷射、該高度控制機構及該射束修改系統中之至少一者的一操作，使得將該雷射光之该焦點引導至該層之該內表面與該外表面之間以形成在該物品之一區域內且與該物品之該外表面間隔開的複數個結構且使得該複數個結構經組態以使入射於該層之該區域上之光散射，該層具有在該內表面與該外表面之間的小於或等於50微米之一厚度。
在一些替代、額外或累積之實施例中，一種具有用雷射造出之標記之物品，包含：一基板，其包含一金屬；一層，其由該基板支撐且包含一種氧化物，其中該層具有一內表面及一外表面，其中該外表面具有距該基板之一較遠距離且該內表面具有距該基板之一較近距離，且其中該層具有在該內表面與該外表面之間的小於或等於50微米之一厚度；及複數個結構，其包含在該層之該內表面與該外表面之間且在該物品之該區域內的複數個雷射誘發裂紋，其中該等雷射誘發裂紋終止於該層內而未延伸至該外表面或該基板，且其中該複數個結構經組態以使入射於該層之該區域上之光散射。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該雷射輸出之該射束腰展現出遠離該焦點之發散，該發散係如此快速以致於該外表面及該內表面處之能量密度充分地小於該焦點處之能量密度，使得該外表面及該內表 面處之該能量密度不足以永久地改變該外表面及該內表面。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該點尺寸受數值孔徑繞射極限限制
在一些替代、額外或累積之實施例中，雷射輸出之該射束在該射束腰之一焦點處聚焦成小於或等於5微米(μm)之一點尺寸。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該內表面與該外表面之間的厚度小於或等於100微米、75微米、50微米、40微米，或小於或等於30微米，或小於或等於20微米，或小於或等於10微米。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該層之厚度大於或等於5μm。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約70之L*值。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約80之L*值。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約90之L*值。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該基板包含一金屬，其中該層包含一種氧化物，其中該複數個結構包含使光散射之一或多個特徵。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該等使光散射之特徵包含該物品之該區域內的裂紋、空隙或改變折射率之區域中的一或多者。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該層之該外表面無與 該標記相關聯之裂紋或裂痕。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該基板無與該標記相關聯之裂紋或裂痕。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該基板材料在該複數個結構之該區域中無裂紋、毛刺或來自該雷射之其他可能影響。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該焦點位於離該內表面及該外表面二者2微米以外。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該焦點位於離該內表面及該外表面二者5微米以外。
在一些替代、額外或累積之實施例中，將該焦點控制在該層內2微米之一高度精確度內。
在一些替代、額外或累積之實施例中，將該焦點控制在該層內1微米之一高度精確度內。
在一些替代、額外或累積之實施例中，採用高度控制回饋來控制該焦點在該層內之高度。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該射束腰之該主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為110%之一因數。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該射束腰之該主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為115%之一因數。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該射束腰之該主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為120%之一因數。
在一些替代、額外或累積之實施例中，雷射輸出之該射束在 該基板處以大於或等於30度或者大於或等於45度或者大於或等於60度之一入射角進行引導。
在一些替代、額外或累積之實施例中，其中該等雷射脈衝以處於約0.2μm至約2.5μm之一範圍中的一位置間隔而撞擊於該物品上。
在一些替代、額外或累積之實施例中，雷射脈衝以處於約0.2μm至約2.5μm之一範圍中的一侵蝕尺寸而撞擊於該物品上。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該雷射系統包括具有處於0.3至0.8之一範圍中之一數值孔徑的一透鏡。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該透鏡具有大於或等於0.5、大於或等於0.6或者大於或等於0.7或者大於或等於0.8之一數值孔徑。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該雷射輸出包括具有處於0.1ps至100ps之一範圍中之一脈衝持續時間的雷射光之雷射脈衝。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該雷射輸出包括具有一可見光波長的雷射光之雷射脈衝。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該層係未染色的。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該基板係未染色的。
在一些替代、額外或累積之實施例中，該層及該基板二者係未染色的。
自以下對例示性實施例之詳細描述中，額外態樣及優點將係顯而易見的，該詳細描述係參看附圖來進行。
32‧‧‧雷射點
50‧‧‧雷射
52‧‧‧雷射脈衝
54‧‧‧控制器
60‧‧‧光學路徑
62‧‧‧雷射光學器件
64‧‧‧摺疊反射鏡
66‧‧‧脈衝拾取器
68‧‧‧回饋感測器
70‧‧‧雷射射束定位系統
72‧‧‧射束軸
80‧‧‧雷射焦點
82‧‧‧雷射台
84‧‧‧快速定位器台
86‧‧‧工件台
88‧‧‧空間能量分佈
90‧‧‧射束腰
92、94‧‧‧主軸
96、98‧‧‧距離
100‧‧‧物品
102‧‧‧金屬基板
104‧‧‧層
106‧‧‧基板表面
108‧‧‧外表面
110‧‧‧內表面
112‧‧‧雷射系統/雷射微機械加工系統
114‧‧‧雷射輸出
200‧‧‧標記
圖1為示意性地說明了將根據本發明之實施例作標記的例示性物品之橫截面圖。
圖2為示意性地說明了在圖1中所示之物品上形成的例示性標記的沿圖1中之II-II線截取的平面圖。
圖3描繪了根據白色標記過程之實施例作標記的藍寶石晶圓。
圖4A至圖4C說明了圖3中描繪的經處理之藍寶石晶圓之頂面、表面下之標記及底面的各別顯微鏡影像。
圖5A及圖5B描繪了根據白色標記過程之實施例作標記的陽極氧化鋁物品之薄的陽極氧化鋁層。
圖6A至圖6C說明了圖5A及圖5B中描繪的經處理之陽極氧化鋁物品之頂面、表面下之標記及底面的各別顯微鏡影像。
圖7為適合於產生構成標記之複數個雷射誘發裂紋的例示性雷射微機械加工系統之一些組件的簡化及部分示意透視圖。
圖8展示雷射脈衝焦點及其射束腰之圖。
圖9描繪在陽極氧化鋁物品之陽極氧化層內的不同z高度位置處且在來自雷射之不同功率設置下描出的標記之陣列。
圖10A及圖10B說明了各別橫截面圖及平面圖，展示了完美地且特定地位於陽極氧化層之外表面與內表面之間且用經選擇以提供恰當之填充因數使得陽極氧化層不會展現出嚴重損壞(如與未經標記區域之表面光澤相匹配的陽極氧化之表面光澤所展示)的雷射功率造出的標記之實例。
圖11A及圖11B展示了在陽極氧化鋁之陽極氧化層內之調整好的在表面下之白色標記的各別相機影像。
參看附圖來足夠詳細地描述例示性實施例以使熟習此項技術者能夠製作且使用所揭示主題。應理解，基於本揭示案將能顯而易見其他實施例，且在不脫離申請專利範圍中界定的本揭示案之範疇的情況下可進行製程或機械改變。在以下描述中，給出眾多具體細節以提供對本揭示案之透徹理解。然而，將顯而易見，可在無此等具體細節之情況下實踐本揭示案之主題。為免模糊本發明，並未詳細地揭示一些眾所周知之系統組態及製程步驟。
同樣地，展示系統之實施例的圖式係示意性的且並未按比例繪製，且明確而言，一些尺寸係為了清楚呈現且在圖式中被大大夸示。另外，在揭示且描述了多個實施例具有一些共同特徵之情況下，為了清楚且簡便地對其進行說明、描述及理解，一般將用相同之元件符號來描述彼此類似及相同之特徵。
此外，本文中使用之術語係僅出於描述特定示例實施例之目的且不意欲為限制性的。如本文中使用，單數形式“一”及“該”亦意欲包括複數形式，除非上下文另有清楚指示。將進一步理解，術語“包含”及/或“包含了”在本說明書中使用時指明所述特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或增添。除非另有指明，否則在敘述時，一值範圍包括該範圍之上限及下限以及其間之任何子範圍。
圖1說明了將根據本文中揭示之例示性實施例作標記的例示性物品100之橫截面圖。圖2說明了在圖1中所示之物品100上形成的例示性標記200的沿圖1中之II-II線截取的平面圖。
參看圖1，一物品(諸如物品100)包括一基板102及一膜或層104。基板102可由諸如金屬或金屬合金之材料形成。例如，基板可由諸如鋁、鈦、鋅、鎂、鈮、鉭或其類似者之金屬或者含鋁、鈦、鋅、鎂、鈮、鉭或其類似者中之一或多者的合金形成。層104可為諸如金屬氧化物之材料。在一個實施例中，層104包括基板102內之一或多種金屬的氧化物，但亦可包括未見於基板102中之金屬的氧化物。
層104可藉由任何合適製程來形成。例如，層104可藉由物理氣相沉積製程、化學氣相沉積製程、陽極氧化製程(例如，涉及到暴露於鉻酸、硫酸、草酸、磺柳酸、磷酸、硼酸鹽或酒石酸鹽浴或者其類似者，暴露於電漿，或其類似者，或者其組合)或其類似製程或者其組合來形成。
可對層104染色或以其他方式上色。然而，在許多實施例中，層104係未染色的。請注意，雷射漂白技術(諸如美國專利第8,451,873號中所揭示)依賴於陽極氧化層104中之染料分解(去除染料之效力)。通常，在不改變外表面108或基板表面106之情況下此類製程可得到之最好顏色係金屬基板102天然的顏色(例如，大致為L*<40)。此類製程在沒有染料之情況下不能產生明顯對比度。
一般而言，層104具有100微米(μm)或更小之厚度t。在一些實施例中，t小於或等於75μm。在一些實施例中，t小於或等於50μm。在一些實施例中，t小於或等於40μm。在一些實施例中，t小於或等於30μm。 在一些實施例中，t小於或等於25μm。在一些實施例中，t小於或等於20μm。在一些實施例中，t小於或等於15μm。在一些實施例中，t小於或等於10μm。在一些實施例中，t大於或等於3μm。在一些實施例中，t大於或等於5μm。在一些實施例中，t大於或等於10μm。
在一些實施例中，可選擇層104之特性(例如，材料組成、厚度、分子幾何結構、晶體結構、電子結構、微結構、奈米結構或其類似者或者其組合)使得基板102之表面(例如，基板表面106)至少部分係透過層104可見的。在一個實施例中，層104用以保護基板表面106免於刮擦、磨蝕、氧化、腐蝕及其他類型之損壞。因此，層104在本文中亦可被稱作“鈍化層”或“鈍化膜”。在所說明之實施例中，層104鄰接(亦即，直接接觸)基板102。然而，在其他實施例中，層104可鄰近於基板102，但不接觸基板102。例如，介入層(例如，具有與層104不同之組成、與層104不同之結構等等的天然氧化層)可位於基板102與層104之間。雖然物品100如上所述包括基板102及層104，但將瞭解，可省去基板102，且物品100可僅提供為由透明或半透明材料(諸如藍寶石、玻璃、聚碳酸酯或其類似物或者其組合)形成的層(例如，具有處於約3mm至約10μm之範圍中的厚度)。
經過如上所述般建構，物品100可被提供為諸如以下各項之器件的殼體之至少一部分：個人電腦、膝上型電腦、平板電腦、個人數位助理、可攜式媒體播放器、電視、電腦監視器、電話、行動電話、電子書、遠端控制器、指向器件(例如，電腦滑鼠)、遊戲控制器、恆溫器、洗碗機、冰箱、微波爐、表或其類似者，或者物品100可被提供為任何其他器件或產品之按鈕，或者可被提供為顯示器(例如，LCD顯示器、LED顯示器、OLED 顯示器、觸控螢幕顯示器或其類似者)之組件，或者可被提供為標誌或標記，或其類似者。經過如上所述般建構，物品100包括具有一視覺外觀的層104之外表面108。
根據一些實施例，可修改物品100之一部分的視覺外觀(本文中亦被稱作“初步視覺外觀”)以在物品100之外表面108處形成可見之標記(例如，標記200，如圖2中所示)。雖然按單個特定形式對標記200進行說明，但將瞭解，標記200可具有任何形狀，且可提供一個以上標記200。在一些實例中，標記200可為文本的、圖形的或其類似者或者其組合，且可傳達資訊，諸如產品名稱、產品製造商之名稱、商標、版權資訊、設計地點、組裝地點、型號、序列號、許可證號、機構認證、標凖遵守資訊、電子代碼、標誌、認證標記、廣告、使用者可定製特徵或其類似者或者其組合。
標記200自身可包含在層104內在外表面108與內表面110之間形成的小裂紋或裂痕之互連網路或其他配置，內表面110與外表面108相比更接近於基板102。標記200的全部或基本上全部之裂紋或裂痕與外表面108間隔開。視層104之厚度而定，標記200之裂紋或裂痕可形成於該層內之一深度處，該深度處於約10μm至約100μm之範圍中。視情況地，標記200的全部或基本上全部之裂紋或裂痕可與內表面110間隔開。標記200可具有比初步視覺外觀亮的經修改視覺外觀。例如，標記200之經修改視覺外觀可具有白色或基本白色之視覺外觀。視標記200內之裂紋或裂痕之尺寸及密度而定，標記200可為不透明或半透明的。因為標記200內之裂紋或裂痕與外表面108間隔開，故可維持標記200附近之外表面108的結構完 整性，因此保持了層104保護基板表面106免於刮擦、磨蝕、氧化、腐蝕及其他類型之損壞的能力。
已描述了根據本發明之一些實施例的物品100及標記200，現在將描述形成標記200之例示性過程。
在一個實施例中，可藉由執行修改過程來形成標記200，在該修改過程中對物品100之目標區域之至少一個特性(例如，化學組成、分子幾何結構、晶體結構、電子結構、微結構、奈米結構或其類似者或者其組合)進行修改。在一個實施例中，物品100之目標區域位於層104內、在外表面108與內表面110之間。在一個實施例中，修改目標區域之至少一個特性致使在層104內形成前述裂紋或裂痕，使得可使入射於外表面108上之光散射以在物品100之外表面108處形成可見之標記200。
在一些實施例中，可使用CIE 1976 L* a* b*(可被稱作CIELAB，係由國際照明委員會指定的顏色空間標凖)來描述所得標記200之視覺外觀。CIELAB描述人眼可見之顏色且經產生以充當將用作參照的無關於器件之模型。CIELAB標凖之三個坐標表示：1)顏色之明度因數量值(L*=0得到純黑且L*=100指示漫射純白，2)其在紅色/洋紅色與綠色之間的位置(a*，負值指示綠色而正值指示洋紅色)及3)其在黃色與藍色之間的位置(b*，負值指示藍色而正值指示黃色)。可使用分光光度計(諸如由GretagMacbeth®出售之COLOREYE® XTH分光光度計)來進行按與CIELAB標凖對應之格式的量測。類似分光光度計可購自X-RiteTM。
鑒於本文中之揭示內容，將瞭解，可不定地選擇雷射條件(例如，包括波長、脈衝持續時間、脈衝重複率、間距、侵蝕尺寸(bite size)、脈 衝能量或其類似者或者其任何組合)之特定值(或值範圍)以確保形成足夠白之標記200(例如，具有大於或等於約70之L*值)，同時亦確保在標記200附近的該層之外表面108及基板表面106並未非欲地受到損壞(例如，歸因於削磨、破裂、蝕刻、鼓泡、剝落等)。在一些實施例中，L*值大於或等於約75。在一些實施例中，L*值大於或等於約80。在一些實施例中，L*值大於或等於約90。在一些實施例中，L*值大於或等於約95。
可以任何合適方式來執行該修改過程。例如，可藉由將諸如第一光學脈衝(例如，雷射光之脈衝，本文中亦被稱作“雷射脈衝”)之雷射輸出之射束引導至物品100上來修改目標區域。如圖1中舉例展示，雷射微機械加工系統112可產生雷射輸出114之射束(包括一或多個雷射脈衝52(圖8))且沿射束軸72(圖7)將該射束引導向物品100。可選擇雷射脈衝之該射束的特性(例如，脈衝波長、脈衝持續時間、脈衝能量、掃描速率、脈衝重複頻率、侵蝕尺寸等)以修改目標區域且形成標記200，同時亦確保外表面108並未非所欲地受到損壞(亦即，被削磨、破裂、蝕刻等)。
在一些實施例中，雷射系統112包括具有在0.1至1之範圍中的數值孔徑的掃描透鏡以便於判定雷射點32之主空間軸。在一些實施例中，該數值孔徑處於0.2至0.89之範圍中。在一些實施例中，該數值孔徑處於0.3至0.8之範圍中。在一些實施例中，該數值孔徑小於或等於0.8。在一些實施例中，該數值孔徑大於或等於0.5。在一些實施例中，該數值孔徑大於或等於0.6。在一些實施例中，該數值孔徑大於或等於0.7。在一些實施例中，該數值孔徑大於或等於0.8。
非常集中之焦點32亦具有能量密度隨着遠離焦點80而非常 快速地減少的優點。此急劇之能量減少允許雷射脈衝誘發之損壞區域將特定地位於陽極氧化層104之極薄區域中，或者對於在塊狀藍寶石或玻璃基板中相隔非常近之個別缺陷或點32而言，允許產生對周圍區域無影響的緊密間隔之高解析度影像或標記200。
在一些實施例中，點32之主空間軸介於約1微米與約25微米之間，或者點32之主空間軸短於25微米。(小於約22微米之主空間軸在6.25cm之距離處係人眼不可見的。一般而言，約30微米或更小之點尺寸在任何距離處係大多數人眼不可見的，此歸因於人眼之解剖學約束及習知眼鏡之光學約束。)在一些實施例中，點32之主空間軸介於約1微米與約10微米之間，或者點32之主空間軸短於10微米。在一些實施例中，點32之主空間軸介於約1微米與約5微米之間，或者點32之主空間軸短於5微米。
在一些實施例中，雷射點32之尺寸與雷射點32在焦點80處造成之雷射誘發缺陷的“像素”尺寸密切相關。在一些實施例中，雷射點32之尺寸緊密地小於雷射點32在焦點80處造成之雷射誘發缺陷的像素尺寸。在一些實施例中，雷射點32之尺寸緊密地大於雷射點32在焦點80處造成之雷射誘發缺陷的像素尺寸。在一些實施例中，該雷射誘發缺陷之像素尺寸小於或等於約25微米。在一些實施例中，該雷射誘發缺陷之像素尺寸小於或等於約15微米。在一些實施例中，該雷射誘發缺陷之像素尺寸小於或等於約10微米。在一些實施例中，該雷射誘發缺陷之像素尺寸小於或等於約5微米。在一些實施例中，該雷射誘發缺陷之像素尺寸小於或等於約2.5微米。在一些實施例中，該雷射誘發缺陷之像素尺寸小於或等於約1微米。在一些實施例中，該雷射誘發缺陷之像素尺寸大於或等於0.5微米。 在一些實施例中，該雷射誘發缺陷之像素尺寸大於或等於0.5微米且小於或等於約2.5微米。
在一些實施例中，可選擇掃描速率及脈衝重複頻率，使得經連續引導之雷射脈衝以處於約0.1μm至約25μm之範圍中的位置間隔而撞擊於物品上。在一些實施例中，該位置間隔處於約0.1μm至約10μm之範圍中。在一些實施例中，該位置間隔處於約0.1μm至約5μm之範圍中。在一些實施例中，該位置間隔處於約0.1μm至約2.5μm之範圍中。
在一些實施例中，可選擇掃描速率及脈衝重複頻率，使得經連續引導之雷射脈衝以處於約0.1μm至約25μm之範圍中的侵蝕尺寸而撞擊於物品上。在一些實施例中，該侵蝕尺寸處於約0.1μm至約10μm之範圍中。在一些實施例中，該侵蝕尺寸處於約0.1μm至約5μm之範圍中。在一些實施例中，該侵蝕尺寸處於約0.1μm至約2.5μm之範圍中。
在一些實施例中，藉由對聚焦在藍寶石晶圓或陽極氧化層104內部的高數值孔徑物鏡之焦點80進行光柵掃描來產生白色標記200。可藉由改變點32之能量密度來調整受碰撞之區域。單個雷射脈衝可產生尺寸相近之像素、缺陷或點32，該像素、缺陷或點以某一方式來散射光以使得它對人眼(或對機械視覺)而言呈現為白色。可藉由改變脈衝至脈衝之間隔來判定標記200之填充因數，使得可產生呈現為均勻白色之標記200。亦可調整掃描遍次之數目以增強填充因數。此外，該等遍次中之一或多者中的點位置可相對於其他遍次中之點位置而偏移。該點位置偏移可為垂直的、水平的或其二者。
隨着在較小物品100上作標記已變成所要的，“不可見”標 記200之可得性對於一些應用而言將係有用的，諸如對於充當透過其無阻礙地進行觀看係所要的螢幕之透明材料，或者諸如對於可用於各種目的(諸如驗證正品與仿製品)之專有資訊或私密製造商標籤。可使用本文中描述之技術來在層104內造出不可見之雷射標記。用以提供不可見GS1 DataMatrix碼之不可見標記詳細地描述於Justin D.Redd之美國專利申請案第14/194,455號中，該案受讓與本申請案之受讓人且以引用方式併入本文中。
在一些實施例中，雷射輸出114之射束軸72在物品100處以非垂直之入射角進行引導。在一些實施例中，入射角大於或等於15度。在一些實施例中，入射角大於或等於30度。在一些實施例中，入射角大於或等於45度。在一些實施例中，入射角大於或等於60度。在一些實施例中，入射角大於或等於75度。以非垂直之入射角引導射束軸72的優點係有角度之射束軸72使得在層104內沿該射束軸之距離比在層104內沿垂直射束軸72之距離長。沿有角度之射束軸72在外表面108與內表面110之間提供之較長距離使得焦點80在層104內之位置的誤差容限較大。可以許多方式來控制射束軸72之入射角。一種控制射束軸之角度的方法揭示於張海濱(Haibin Zhang)之美國專利申請案第14/205,200號中，該案受讓與本申請案之受讓人且以引用方式併入本文中。
圖7為適合於產生構成白色標記200之複數個雷射誘發裂紋的例示性雷射微機械加工系統112之一些組件的簡化及部分示意透視圖。參看圖6，一些可操作以在物品100之外表面108與基板表面106之間造出裂紋之例示性雷射加工系統係ESI MM5330微機械加工系統、ESI ML5900微機械加工系統及ESI 5955微機械加工系統，其皆由Electro Scientific Industries,Inc.,Portland,OR 97229製造。
此等系統通常採用固態二極體激升雷射，其可經組態以按高達5MHz之脈衝重複率來發射約366nm(UV)至約1320nm(IR)之波長。然而，可藉由替換或增添適當之雷射、雷射光學器件、零件裝卸設備及控制軟體來對此等系統進行調適，以可靠地且可重複地如本文中所述在層104內產生所選雷射誘發裂紋。此等修改准許雷射加工系統將具有適當雷射參數之雷射脈衝以所要的速率及雷射點32或脈衝間之間距引導至經恰當地定位且固持之物品100上的所要位置，以產生具有所要顏色、對比度及/或光學密度之所要雷射誘發裂紋。
在一些實施例中，雷射微機械加工系統112採用以1064nm波長操作之二極體激升Nd：YVO4固態雷射50，諸如Lumera Laser GmbH,Kaiserslautern,Germany製造之Rapid型號。此雷射可視情況地使用固態諧波頻率產生器來使頻率加倍以將波長減小至532nm藉此產生可見(綠色)雷射脈衝，或使頻率增至三倍以將波長減小至約355nm或使頻率增至四倍以將波長減小至266nm藉此產生紫外(UV)雷射脈衝。此雷射50額定產生6瓦特之連續功率且具有1000KHz之最大脈衝重複率。此雷射50與控制器54協作來產生持續時間為1皮秒至1,000奈秒之雷射脈衝52(圖8)。
此等雷射脈衝52可為高斯的或藉由雷射光學器件62進行特殊整形或裁剪，以使得具有雷射點32之所要特性，該雷射光學器件通常包含沿光學路徑60定位之一或多個光學組件。例如，可使用“禮帽”空間分佈，該空間分佈遞送出撞擊物品100之外表面108的在整個雷射點32上具有均勻劑量之輻射的雷射脈衝12。可使用繞射光學元件或其他射束整形組 件來產生諸如此空間分佈的經特殊整形之空間分佈。對修改雷射點32之空間輻照分佈之詳細描述可見於Corey Dunsky等人之美國專利第6,433,301號中，該案受讓與本申請案之受讓人且以引用方式併入本文中。
雷射脈衝52沿光學路徑60傳播，該光學路徑亦可包含摺疊反射鏡64、衰減器或脈衝拾取器(諸如聲光或電光器件)66及回饋感測器(諸如針對能量、定時或位置)68。
雷射光學器件62及光學路徑60上之其他組件與受控制器54指導之雷射射束定位系統70協作來引導沿光學路徑60傳播之雷射脈衝52的射束軸72以在雷射點位置處在層104之外表面108下面形成雷射焦點80。雷射射束定位系統70可包括可操作以沿一行進軸(諸如X軸)移動雷射50之雷射台82及用以沿一行進軸(諸如Z軸)移動快速定位器(未圖示)之快速定位器台84。典型之快速定位器採用一對受電流計控制之反射鏡，該對反射鏡能夠在物品100上之大區域內快速地改變射束軸72之方向。此區域通常小於由工件台86提供之移動區域，如稍後所描述。聲光器件或可變形反射鏡亦可用作快速定位器，即便此等器件傾向於具有比電流計反射鏡小之射束偏轉範圍。或者，除了電流計反射鏡之外，聲光器件或可變形反射鏡亦可用作高速定位器件。
另外，物品100可藉由工件台86支撐，該工件台具有可操作以相對於射束軸72來定位基板102之運動控制元件。工件台86可操作以沿單個軸(諸如Y軸)行進，或工件台86可操作以沿橫軸(諸如X軸及Y軸)行進。或者，工件台86可操作以使物品100諸如繞着Z軸旋轉(單是旋轉，或同時沿X軸及Y軸移動物品100)。
控制器54可協調雷射射束定位系統70與工件台86之操作以提供複合射束定位能力，該能力促進了在物品100可相對於射束軸72持續進行相對運動的同時在層104內標記出雷射點32之能力。此能力不一定要用來在層104內標記出雷射誘發裂紋，而是此能力可能係增加輸貫量所需要的。此能力描述於Donald R.Cutler等人之美國專利第5,751,585號中，該案受讓與本申請案之受讓人且以引用方式併入本文中。可採用額外或替代之射束定位方法。一些額外或替代之射束定位方法描述於Spencer Barrett等人之美國專利第6,706,999號及Jay Johnson之美國專利第7,019,891中，上述兩案均受讓與本申請案之受讓人且以引用方式併入本文中。
可控制本文中描述之各種射束定位系統以提供與雷射點32在物品100上之所要(x-y)位置相差不到几微米的雷射點位置之射束定位精確度。然而，請注意，實施較高之精確度可能會涉及到較高成本之組件、較大之回饋控制及/或較慢之系統輸貫量。然而，即便極低成本之雷射微機械加工系統亦可達成較大精確度。
圖8展示焦點80及其射束腰90之圖。參看圖8，雷射脈衝52之焦點80將具有很大程度上係由雷射光學器件62決定之一射束腰90(橫截面)及雷射能量分佈。雷射點32之主空間軸d通常隨該射束腰之主軸而變，且該兩個主軸可為相同或類似的。然而，雷射點32之主空間軸d可大於或小於該射束腰之主軸。
可使用雷射光學器件62來控制該射束腰之聚焦深度且因此控制雷射點32在層104內之深度。藉由控制該聚焦深度，控制器54可指導雷射光學器件62及快速定位器Z台84以高精度來可重複地將雷射點32定 位於層104內。藉由將焦點定位於層104之外表面108下面來造出標記200允許雷射射束在外表面108處偏離焦點一指定量且藉此增加雷射脈衝照射之區域且減少外表面108處之雷射注量(減少至小於層104在其外表面108處之材料的損壞臨限值的量)。由於射束腰之幾何形狀係已知的，故將焦點80精確地定位於外表面108下面且定位於層104內提供了對主空間軸d及注量之額外精確控制。
在一些實施例中，諸如對於對諸如藍寶石之透明材料作標記，可藉由將雷射點32之位置自處於層104之外表面108上調整為位於層104內之一精確距離處來在層104之芯處精確地控制雷射注量。再次參看圖8，將射束腰90表示為如藉由FWHM方法量測的雷射脈衝52沿射束軸72之空間能量分佈88。主軸92表示在雷射微機械加工系統112將雷射脈衝52聚焦在外表面108上方一距離96處之情況下外表面108上之雷射脈衝點尺寸。主軸94表示在雷射加工系統將雷射脈衝聚焦在外表面108下方一距離98處之情況下外表面108上之雷射脈衝點尺寸。對於用雷射點32進行內部標記係所要的大多數實施例中，對焦點80進行引導使之定位於層104內而非定位於其外表面108之上方或下方。除焦點80處以外，可採用量低於基板材料之削磨臨限值的注量或輻照度，在焦點80處，注量或輻照度集中而高於層材料之削磨臨限值。
一些實施例可有利地採用之雷射參數包括使用波長自IR變動至UV或更明確而言約10.6微米往下至約266nm的雷射50。雷射50可在2W下操作，處於0.1W至100W或更佳為0.1W至10W之範圍中。脈衝持續時間(例如，基於半高寬或FWHM)自0.1皮秒變動至1000ns，或更佳 地自約0.1皮秒變動至200ns，或更佳地自約0.1皮秒變動至1ns。雷射重複率可處於1KHz至100MHz或更佳為10KHz至1MHz之範圍中。雷射注量可自約0.1×10-6J/cm2變動至100.0J/cm2或更明確而言自1.0J/cm2變動至20.0J/cm2。射束軸72相對於正被作標記之物品100移動之速度自1mm/s變動至10m/s或更佳地自100mm/s變動至1m/s。層104內的點32之鄰近列之間的間距或間隔可自0.1微米變動至1000微米或更佳地自0.1微米變動至10微米。在層104之外表面108處測得的雷射脈衝52之主空間軸可自0.5微米變動至50微米或自1微米變動至25微米。
對於內部標記之許多實施例而言，焦點80位於層104之外表面108下面(在層104之內表面110與外表面108之間)。雷射脈衝52之焦點80相對於層104之中心的升高可自-20μm變動至+20μm。在一些實施例中，雷射脈衝52之焦點80相對於層104之中心的升高可自-10μm變動至+10μm。在一些實施例中，雷射脈衝52之焦點80相對於層104之中心的升高可自-5μm變動至+5μm。在一些實施例中，雷射脈衝52之焦點80相對於層104之中心的升高可自-2μm變動至+2μm。
對於內部標記之一些實施例，焦點80位於層104之外表面108下面至少3微米處。對於內部標記之一些實施例，焦點80位於層104之外表面108下面至少5微米處。對於內部標記之一些實施例，焦點80位於層104之外表面108下面至少10微米處。
對於內部標記之一些實施例，焦點80位於基板表面106上方至少3微米處。對於內部標記之一些實施例，焦點80位於基板表面106上方至少5微米處。對於內部標記之一些實施例，焦點80位於基板表面106 上方至少10微米處。
在一些實施例中，該焦點位於離內表面及外表面二者2微米以外。在一些實施例中，該焦點位於離內表面及外表面二者5微米以外。
在一些實施例中，將焦點80控制在層104內5微米之高度精確度內。在一些實施例中，將焦點80控制在層104內2微米之高度精確度內。在一些實施例中，將焦點80控制在層104內1微米之高度精確度內。在一些實施例中，將焦點80控制在層104內0.5微米之高度精確度內。
在一些實施例中，射束腰之主空間軸大於每沿射束軸72與焦點80相距一微米距離為110%之一因數。例如，具有具1微米主空間軸之焦點80的射束在距焦點80之1微米升高距離處將展現出大於1.1微米之射束腰，在距焦點80之2微米距離處將展現出大於2.2微米之射束腰，且在距焦點80之3微米距離處將展現出大於3.3微米之射束腰。
在一些實施例中，射束腰之主空間軸大於每沿射束軸72與焦點80相距一微米距離為115%之一因數。例如，具有具1微米主空間軸之焦點80的射束在距焦點80之1微米升高距離處將展現出大於1.15微米之射束腰，在距焦點80之2微米距離處將展現出大於2.3微米之射束腰，且在距焦點80之3微米距離處將展現出大於3.45微米之射束腰。
在一些實施例中，射束腰之主空間軸大於每沿射束軸72與焦點80相距一微米距離為120%之一因數。例如，具有具1微米主空間軸之焦點80的射束在距焦點80之1微米升高距離處將展現出大於1.2微米之射束腰，在距焦點80之2微米距離處將展現出大於2.4微米之射束腰，且在距焦點80之3微米距離處將展現出大於3.6微米之射束腰。
射束腰之主空間軸隨着遠離焦點80而發生之發散係如此快速以致於外表面108及內表面110處之能量密度充分地小於焦點80處之能量密度，使得外表面108及內表面110處之能量密度不足以永久地改變外表面108及內表面110。
在一個實例中，在1064nm波長處，若主空間軸在居中位於30微米厚之陽極氧化層104中間的焦點80處係1.5微米，則高斯射束傳播理論可計算出射束腰之主空間軸的展開在陽極氧化層104之外表面及內表面處為16微米(該外表面及內表面離焦點80均係15微米遠)。類似地，相同之射束在離焦點80有7.5微米遠之距離處將具有約8微米之射束軸。
申請人發現，表面下之焦點80的使用與皮秒雷射(其產生在1皮秒至1,000皮秒之範圍中的雷射脈寬)的使用相結合提供了在一些透明層104或透明半導體基板(諸如藍寶石)內可靠地且可重複地產生標記200之良好方式。在一些實施例中，可採用在0.1ps至1000ps之範圍中的脈寬。在一些實施例中，可採用在1ps至100ps之範圍中的脈寬。在一些實施例中，可採用在5ps至75ps之範圍中的脈寬。在一些實施例中，可採用在10ps至50ps之範圍中的脈寬。產生在10毫微微秒至1000毫微微秒之範圍中的波長的毫微微秒雷射將替代地提供良好結果。然而，使用皮秒雷射之優點係它們與現有毫微微秒雷射相比價格低得多、需要之維護少得多且通常具有長得多之操作壽命。
雖然如先前所論述可在各種波長下完成標記，但申請人發現在皮秒範圍中操作之可見光雷射，尤其係綠色雷射提供特定可重複之良好結果。532nm或其左右之波長特別有利，但亦可採用1064nm。一例示性雷 射50係Lumera 6W雷射。將瞭解，可採用光纖雷射或其他類型之雷射。
亦可採用用於調整對陽極氧化鋁物品100之標記的其他技術。此類技術中之一些技術詳細地描述於美國專利第8,379,679號、美國專利第8,451,873號及美國專利公開第2013-0208074號中，上述各案皆為張海濱(Haibin Zhang)等人的，其皆受讓與本申請案之受讓人，且其均以引用方式併入本文中。
如先前所論述，可藉由在層104內選擇性地引導焦點來在內部對薄層材料作標記。層104之內部標記保持了外表面108之完整性，諸如其防水且防塵性。內部標記亦減少裂紋擴展及由表面標記造成之其他不利影響。
在一個實施例中，脈衝波長可處於電磁波譜之紅外線區域(例如，1064nm或其左右)中，或者，假若恰當地補償了雷射脈衝之射束的其他特性，則處於電磁波譜之其他區域中，諸如可見光區域(例如，在綠光區域中)或在紫外線區域中。雷射脈衝之脈衝持續時間(例如，基於半高寬或FWHM)可處於0.1皮秒至1000皮秒之範圍中。雷射脈衝之射束的脈衝能量可處於0.01μJ至10μJ之範圍中。雷射脈衝之射束的掃描速率可處於50mm/s至500mm/s之範圍中。脈衝重複頻率可處於100kHz至1MHz之範圍中。在一個實施例中，可選擇掃描速率及脈衝重複頻率，使得經連續引導之雷射脈衝以處於約0.2μm至約2.5μm之範圍中的侵蝕尺寸而撞擊於物品上。然而，將瞭解，前述雷射脈衝特性中之任一者可視(例如)層104之材料、層104之厚度t或其類似者或者其組合而改變到上述範圍之外。
在一個實施例中，雷射系統112包括具有處於0.3至0.8之 範圍中的數值孔徑的掃描透鏡。該掃描透鏡用以聚焦雷射脈衝之射束，使得所得射束腰位於層104內部在外表面108與內表面110之間。在一個實施例中，雷射系統112視情況地包括一支撐系統，該支撐系統經組態以在白色標記過程期間固持物品100、在白色標記過程期間使物品100移動(例如，旋轉、平移或其類似者或者其組合)或其類似者或者其組合。
可以許多方法中之任一者來執行對外表面108或基板表面106之Z軸高度的量測。一種如此之方法使得必需獲取照射外表面108或基板表面106上之反射目標的雷射點之影像。可使該系統逐步通過Z高度上之幾個級，且在每一級處射束掃過目標之邊緣。在每一級處量測在掃過目標之邊緣期間反射之改變的銳度，且繪出與Z高度級相關聯之銳度值。最大銳度及因此外表面108或基板表面106之實際Z高度的點係與銳度曲線之潛在內插峰值對應的Z高度。以類似方式，可在雷射照明下對物品100的含有足夠表面細節之任何部分進行成像以得到對比值。若使系統Z高度逐步通過幾個值及如上所繪出之對比值，則可自最大對比度之點推斷出Z高度。亦可藉由許多方法(包括雷射三角量測或干涉術)中之任一者來直接量測Z高度。Z高度控制之具體例示性方法可見於美國專利第6,483,071號、第7,363,180號及第8,515,701號，該等專利受讓與本申請案之受讓人且以引用方式併入本文中。
一般而言，一種精確之z量測方法將係相對於陽極氧化層104之外表面108或內表面110或者金屬基板102之基板表面106來確切地量測雷射焦點位置。此量測可經由感測來自雷射材料相互作用之回饋(經由透鏡亮度或光譜監視)而完成。此量測亦可經由量測經透鏡系統反射回之低 (雷射)功率脈衝之強度而完成。
亦可採用額外表面監視來增加控制力度。此類表面監視可包括接觸探針監視、電容感測、電感感測、雷射位移(三角量測)感測、干涉監視中之一或多者。
一般而言，雷射系統112可進一步包括一控制器(未圖示)，該控制器耦接至雷射源、射束修改系統、射束轉向系統及支撐系統中之至少一者以形成標記200。該控制器可(例如)包括通信地耦接至記憶體之處理器。一般而言，該處理器可包括界定了各種控制功能之操作邏輯(未圖示)，且可採取專用硬體之形式，諸如固線式狀態機、執行程式設計指令之處理器及/或熟習此項技術者將想到之不同形式。操作邏輯可包括數位電路、類比電路、軟體或此等類型中之任一者的混合組合。在一個實施例中，處理器包括可程式化微控制器微處理器、或其他處理器，該等其他處理器可包括經配置以根據該操作邏輯來執行儲存在記憶體中之指令的一或多個處理單元。記憶體可包括一或多種類型，包括半導體、磁性及/或光學類型，及/或可為揮發性及/或非揮發性類型的。在一個實施例中，記憶體儲存可由操作邏輯執行之指令。另外或其他，記憶體可儲存由操作邏輯操縱之資料。在一個配置中，操作邏輯及記憶體係以操作邏輯之控制器/處理器形式而被包括，該操作邏輯管理且控制相對於圖1所描述之裝置的任何組件之操作態樣，但在其他配置中，操作邏輯與記憶體可為獨立的。
已舉例描述了白色標記過程之一些實施例(包括在產生標記200過程中可用之製程參數)，下文將論述舉例說明製程參數之特定組合及所得標記200的一些具體實施例。
實例1
使用以30μm之間距尺寸進行光柵掃描之掃描透鏡(Thorlabs LMH-20×-1064,NA=0.4)來在藍寶石晶圓中形成表面下之白色標記200。示例過程之一些製程參數如下列出於表1中。圖3說明了根據相對於此實例描述之白色標記過程作標記(亦即，標記有與Electro Scientific Industries,Inc.相關聯之商標標誌)的藍寶石晶圓。圖4A至圖4C(統稱為圖4)說明了圖3中說明的經處理之藍寶石晶圓之頂面、表面下之標記200及底面的各別顯微鏡影像。圖4A及圖4C表明該頂面及該底面二者係完好無損的(亦即，無與標記200相關聯之裂紋或裂痕)。圖4B說明了藍寶石晶圓之內部的顯微鏡影像，展示了由於白色標記過程而形成裂紋或裂痕的經掃描線。
實例2
在厚度約30μm之陽極氧化鋁層中形成表面下之白色標記200，其中該陽極氧化鋁層係一陽極氧化鋁物品之一部分。該表面下之白色標記200係使用以5μm之間距尺寸來進行光柵掃描之長工作距離型掃描透 鏡(經無限遠修正之Mitutoyo 50×Plan Apo NIR HR)來形成。示例過程之一些製程參數如下列出於表2中。圖5A及圖5B(統稱為圖5)說明了根據相對於此實例而描述之白色標記過程作標記的陽極氧化鋁物品之陽極氧化鋁層(厚度約30μm)。圖6A至圖6C說明了圖5A及圖5B中說明的經處理之陽極氧化鋁物品100之外表面108、表面下之標記200及底面110的各別顯微鏡影像。圖6A及圖6C表明外表面108及內表面110係完好無損的(亦即，無與標記200相關聯之裂紋或裂痕)。圖6B進一步說明了陽極氧化鋁層104之內部的顯微鏡影像，展示了由於白色標記過程而形成裂紋或裂痕的經掃描線。
圖9描繪在陽極氧化鋁物品100之陽極氧化層104內的不同z高度位置處且在來自雷射50之不同功率設置下描出的標記200之陣列。在負z高度位置處，雷射焦點80與鋁基板102相互作用，產生黑色之燒焦外觀，即便標記位於外表面108下面在陽極氧化層104與鋁基板102之界面處。此效應之前在美國專利第8,379,679號中有所論述。在正z高度處，雷射焦點80碰撞陽極氧化層104之外表面108，產生表面標記。在低功率下， 缺陷之尺寸在標記中並未達到100%之填充因數，藉此產生低對比度之標記。在高功率下，過多之損壞由陽極氧化層104承受，藉此保持完好無損。
圖10A及圖10B(統稱為圖10)說明各別橫截面圖及平面圖，展示了完美地且特定地位於陽極氧化層104之外表面108與內表面110之間且用經選擇以提供恰當之填充因數使得陽極氧化層104不會展現出嚴重損壞的雷射功率造出的標記200之實例。
參看圖10A，白色標記200之橫截面展示了陽極氧化層104內所含的呈現為白色之雷射誘發缺陷區域。陽極氧化層104之受碰撞區域離陽極氧化層104之外表面108及內表面110足夠遠，使得外表面108及內表面110保持不受影響，且使光散射以產生可見標記200之體積位於陽極氧化層104中間。
參看圖10B，自上而下之光學顯微鏡影像展示了相同之雷射(白色)標記200。然而，因用以捕獲影像之成像技術之故，標記200在此影像中呈現為黑色。
圖11A及圖11B展示了在陽極氧化鋁物品100之陽極氧化層104內之調整好的在表面下之白色標記200的各別相機影像。參看圖11A，標記200因散射之入射光而呈現為白色。參看圖11B，標記200在以遠離經強鏡面反射之入射光的角度觀看時呈現為黑色。
前述內容係本發明之實施例的說明而非被理解為其限制。雖然已描述了少許具體示例實施例，但熟習此項技術者將易於瞭解，在未實質脫離本發明之新穎教示及優點之情況下，對所揭示之例示性實施例之許多修改及其他實施例係可能的。
因此，所有此類修改意欲包括在如申請專利範圍中界定的本發明之範疇內。例如，熟習此項技術者將瞭解，任一句子或段落之主題可與其他句子或段落中之一些或全部句子或段落的主題組合，除了此類組合係互斥以外。
熟習此項技術者將顯而易見，在不脫離本發明之基本原理的情況下可對上述實施例之細節作出許多改變。因此，本發明之範疇將由以下申請專利範圍決定，其中申請專利範圍之等效物將包含於其中。
104‧‧‧層
106‧‧‧基板表面
108‧‧‧外表面
200‧‧‧標記

Claims (88)

  1. 一種用於對一物品作標記之方法，該物品包括一基板及由該基板支撐之一層，其中該層具有一內表面及一外表面，且其中該外表面具有距該基板之一較遠距離且該內表面具有距該基板之一較近距離，該方法包含：沿一射束軸產生具有一射束腰的雷射輸出之一射束；將該雷射輸出之一焦點引導至該層之該內表面與該外表面之間，其中該焦點處之一能量密度足以形成在該物品之一區域內且與該物品之該外表面間隔開的複數個結構，其中該層具有在該內表面與該外表面之間的小於或等於100微米之一厚度，且其中該複數個結構經組態以使入射於該層之該外表面上之光散射。
  2. 如請求項1之方法，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於75微米。
  3. 如請求項1之方法，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於50微米。
  4. 如請求項1之方法，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於30微米。
  5. 如請求項1之方法，其中該內表面與該外表面之間的該厚度大於或等於5微米。
  6. 如請求項1之方法，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約60之L*值。
  7. 如請求項1之方法，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記， 該光學密度具有一大於或等於約70之L*值。
  8. 如請求項1之方法，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約80之L*值。
  9. 如請求項1之方法，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約90之L*值。
  10. 如請求項1之方法，其中該基板包含一金屬，其中該層包含一種氧化物，其中該複數個結構包含在該物品之該區域內使光散射之複數個特徵。
  11. 如請求項10之方法，其中該等使光散射之特徵包含該物品之該區域內的裂紋、空隙、毛刺或改變折射率之區域中的一或多者。
  12. 如請求項1之方法，其中該焦點位於離該內表面及該外表面二者2微米以外。
  13. 如請求項1之方法，其中該焦點位於離該內表面及該外表面二者5微米以外。
  14. 如請求項1之方法，其中將該焦點控制在該層內2微米之一高度精確度內。
  15. 如請求項1之方法，其中將該焦點控制在該層內1微米之一高度精確度內。
  16. 如請求項1之方法，其中採用高度控制回饋來控制該焦點在該層內之高度。
  17. 如請求項1之方法，其中該射束腰之一主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為110%之一因數。
  18. 如請求項1之方法，其中該射束腰之一主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為115%之一因數。
  19. 如請求項1之方法，其中該射束腰之該主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為120%之一因數。
  20. 如請求項1之方法，其中該等雷射脈衝以處於約0.2μm至約2.5μm之一範圍中的一位置間隔而撞擊於該物品上。
  21. 如請求項1之方法，其中該等雷射脈衝以處於約0.2μm至約2.5μm之一範圍中的一侵蝕尺寸而撞擊於該物品上。
  22. 如請求項1之方法，其中雷射輸出之該射束在該基板處以大於或等於30度之一入射角進行引導。
  23. 如請求項1之方法，其中雷射輸出之該射束在該基板處以大於或等於45度之一入射角進行引導。
  24. 如請求項1之方法，其中雷射輸出之該射束在該基板處以大於或等於60度之一入射角進行引導。
  25. 如請求項1之方法，其中該層係未染色的。
  26. 如請求項1之方法，其中該基板係未染色的。
  27. 如請求項1之方法，其中該層及該基板係未染色的。
  28. 如請求項1之方法，其中該雷射輸出經由具有處於0.3至0.8之一範圍中之一數值孔徑的一透鏡而聚焦。
  29. 如請求項1之方法，其中該雷射輸出經由具有大於或等於0.5之一數值孔徑的一透鏡而聚焦。
  30. 如請求項1之方法，其中該雷射輸出經由具有大於或等於0.6之一數值 孔徑的一透鏡而聚焦。
  31. 如請求項1之方法，其中該雷射輸出經由具有大於或等於0.7之一數值孔徑的一透鏡而聚焦。
  32. 如請求項1之方法，其中該雷射輸出經由具有大於或等於0.8之一數值孔徑的一透鏡而聚焦。
  33. 如請求項1之方法，其中該點尺寸受數值孔徑繞射極限限制。
  34. 如請求項1之方法，其中雷射輸出包括具有處於0.1ps至100ps之一範圍中之一脈衝持續時間的雷射光之雷射脈衝。
  35. 如請求項1之方法，其中該雷射輸出包括具有一綠光波長之雷射光的雷射脈衝。
  36. 如請求項1之方法，其中該雷射輸出之該射束腰展現出遠離該焦點之發散，該發散係如此快速以致於該外表面及該內表面處之該能量密度充分地小於該焦點處之能量密度，使得該外表面及該內表面處之該能量密度不足以永久地改變該外表面及該內表面。
  37. 如任一前述請求項之方法，其從屬於它之前之任一請求項。
  38. 一種用於對一物品作標記之雷射系統，該物品包括一基板及由該基板支撐之一層，其中該層具有一內表面及一外表面，且其中該外表面具有距該基板之一較遠距離且該內表面具有距該基板之一較近距離，該雷射系統包含：一雷射，其經組態以產生雷射光；一射束修改系統，其經組態以修改該雷射光；一透鏡，其經組態以使該雷射光在一焦點處聚焦成小於或等於5微米 的一受數值孔徑繞射極限限制之點尺寸；一高度控制機構，用以調整該焦點相對於該內表面、該外表面或該基板之高度；及一控制器，其經組態以控制該雷射、該高度控制機構及該射束修改系統中之至少一者的一操作，使得將該雷射光之该焦點引導至該層之該內表面與該外表面之間以形成在該物品之一區域內且與該物品之該外表面間隔開的複數個結構且使得該複數個結構經組態以使入射於該層之該區域上之光散射，該層具有在該內表面與該外表面之間的小於或等於50微米之一厚度。
  39. 如請求項38之系統，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於75微米。
  40. 如請求項38之系統，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於50微米。
  41. 如請求項38之系統，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於30微米。
  42. 如請求項38之系統，其中該內表面與該外表面之間的該厚度大於或等於5微米。
  43. 如請求項38之系統，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約60之L*值。
  44. 如請求項38之系統，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約70之L*值。
  45. 如請求項38之系統，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標 記，該光學密度具有一大於或等於約80之L*值。
  46. 如請求項38之系統，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約90之L*值。
  47. 如請求項38之系統，其中該基板包含一金屬，其中該層包含一種氧化物，其中該複數個結構包含在該物品之該區域內使光散射之複數個特徵。
  48. 如請求項47之系統，其中該等使光散射之特徵包含該物品之該區域內的裂紋、空隙、毛刺或改變折射率之區域中的一或多者。
  49. 如請求項38之系統，其中該焦點位於離該內表面及該外表面二者2微米以外。
  50. 如請求項38之系統，其中該焦點位於離該內表面及該外表面二者5微米以外。
  51. 如請求項38之系統，其中將該焦點控制在該層內2微米之一高度精確度內。
  52. 如請求項38之系統，其中將該焦點控制在該層內1微米之一高度精確度內。
  53. 如請求項38之系統，其中採用高度控制回饋來控制該焦點在該層內之高度。
  54. 如請求項38之系統，其中該射束腰之一主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為110%之一因數。
  55. 如請求項38之系統，其中該射束腰之一主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為115%之一因數。
  56. 如請求項38之系統，其中該射束腰之該主空間軸大於每沿該射束軸與該焦點相距一微米距離為120%之一因數。
  57. 如請求項38之系統，其中該等雷射脈衝以處於約0.2μm至約2.5μm之一範圍中的一位置間隔而撞擊於該物品上。
  58. 如請求項38之系統，其中該等雷射脈衝以處於約0.2μm至約2.5μm之一範圍中的一侵蝕尺寸而撞擊於該物品上。
  59. 如請求項38之系統，其中雷射輸出之該射束在該基板處以大於或等於30度之一入射角進行引導。
  60. 如請求項38之系統，其中雷射輸出之該射束在該基板處以大於或等於45度之一入射角進行引導。
  61. 如請求項38之系統，其中雷射輸出之該射束在該基板處以大於或等於60度之一入射角進行引導。
  62. 如請求項38之系統，其中該層係未染色的。
  63. 如請求項38之系統，其中該基板係未染色的。
  64. 如請求項38之系統，其中該層及該基板係未染色的。
  65. 如請求項38之系統，其中該雷射輸出經由具有處於0.3至0.8之一範圍中之一數值孔徑的一透鏡而聚焦。
  66. 如請求項38之系統，其中該雷射輸出經由具有大於或等於0.5之一數值孔徑的一透鏡而聚焦。
  67. 如請求項38之系統，其中該雷射輸出經由具有大於或等於0.6之一數值孔徑的一透鏡而聚焦。
  68. 如請求項38之系統，其中該雷射輸出經由具有大於或等於0.7之一數 值孔徑的一透鏡而聚焦。
  69. 如請求項38之系統，其中該雷射輸出經由具有大於或等於0.8之一數值孔徑的一透鏡而聚焦。
  70. 如請求項38之方法，其中該點尺寸受數值孔徑繞射極限限制。
  71. 如請求項38之系統，其中雷射輸出包括具有處於0.1ps至100ps之一範圍中之一脈衝持續時間的雷射光之雷射脈衝。
  72. 如請求項38之系統，其中該雷射輸出包括具有一綠光波長之雷射光的雷射脈衝。
  73. 如請求項38之系統，其中該雷射輸出之該射束腰展現出遠離該焦點之發散，該發散係如此快速以致於該外表面及該內表面處之該能量密度充分地小於該焦點處之能量密度，使得該外表面及該內表面處之該能量密度不足以永久地改變該外表面及該內表面。
  74. 一種具有用一雷射造出之一標記之物品，包含：一基板，其包含一金屬；一層，其由該基板支撐且包含一種氧化物，其中該層係未染色的，其中該層具有一內表面及一外表面，其中該外表面具有距該基板之一較遠距離且該內表面具有距該基板之一較近距離，且其中該層具有在該內表面與該外表面之間的小於或等於50微米之一厚度；及複數個結構，其包含在該層之該內表面與該外表面之間且在該物品之該區域內的複數個雷射誘發特徵，其中該特徵包括雷射誘發裂紋、雷射誘發之折射率改變及雷射誘發空隙中之一或多者，其中該等特徵終止於該層內而未延伸至該外表面或該基板，且其中該複數個結構經組 態以使入射於該層之該區域上之光散射。
  75. 如請求項74之物品，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於75微米。
  76. 如請求項74或75中任一項之物品，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於50微米。
  77. 如請求項74至76中任一項之物品，其中該內表面與該外表面之間的該厚度小於或等於30微米。
  78. 如請求項74至77中任一項之物品，其中該內表面與該外表面之間的該厚度大於或等於5微米。
  79. 如請求項74至78中任一項之物品，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約60之L*值。
  80. 如請求項74至79中任一項之物品，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約70之L*值。
  81. 如請求項74至80中任一項之物品，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約80之L*值。
  82. 如請求項74至81中任一項之物品，其中該複數個結構構成具有一光學密度之一標記，該光學密度具有一大於或等於約90之L*值。
  83. 如請求項74至82中任一項之物品，其中該等特徵位於離該內表面及該外表面二者2微米以外或2微米處。
  84. 如請求項74至83中任一項之物品，其中該等特徵位於離該內表面及該外表面二者5微米以外或5微米處。
  85. 如請求項74至84中任一項之物品，其中該層係未染色的。
  86. 如請求項74至84中任一項之物品，其中該基板係未染色的。
  87. 一種用於對一晶圓基板進行加工之方法，其中該基板具有一內表面及一外表面，且其中該外表面沿一射束軸與一雷射相距一較短距離且該內表面沿該射束軸與該雷射相距一較長距離，該方法包含：沿一射束軸產生具有一射束腰的雷射輸出之一射束；將該雷射輸出之一焦點引導至該基板之該內表面與該外表面之間，其中該焦點處之一能量密度足以形成在該物品之一區域內且與該物品之該外表面間隔開的複數個結構，其中該層具有在該內表面與該外表面之間的小於或等於100微米之一厚度，且其中該複數個結構經組態以使入射於該基板之該外表面上之光散射。
  88. 如請求項2至37中任一項之方法，其從屬於請求項87而非請求項1。
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