用于在內(nèi)部對薄層作標記的激光系統(tǒng)及方法及借此制造的物品的制作方法
【專利說明】用于在內(nèi)部對薄層作標記的激光系統(tǒng)及方法及借此制造的 物品
[0001] 相關(guān)申請案
[0002] 本申請案是美國專利臨時申請案第61/866,705號的非臨時申請案且主張其優(yōu)先 權(quán)利益，該美國專利臨時申請案在2013年8月16日提出且其內(nèi)容出于所有目的W全文引用 方式并入本文中。
[0003] 版權(quán)申明
[0004] 2014伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司本專利文件的一部分掲示內(nèi)容含有受版權(quán) 保護的內(nèi)容。版權(quán)擁有者不反對任何人對專利文件或?qū)＠麙魇緝?nèi)容進行精確復(fù)制，因它出 現(xiàn)在專利商標局的專利文件或記錄中，但除此之外無論如何均保留全部版權(quán)權(quán)利。37CFR§ 1.71(d)。
技術(shù)領(lǐng)域
[000引本申請案是關(guān)于激光標記，且明確而言，是關(guān)于用于在內(nèi)部對薄層進行激光標記 的激光系統(tǒng)及/或方法。
【背景技術(shù)】
[0006]可采用激光來對陽極氧化侶物品作標記。激光標記可視各種各樣的變量而呈現(xiàn)為 黑色或白色。然而，若不恰當?shù)貓?zhí)行激光標記過程，則陽極氧化侶層的表面可能會非所欲地 破裂或W其它方式受到損壞，導(dǎo)致陽極氧化侶層更易于被刮擦、被蝕刻、被移除或W其它方 式非所欲地受到損壞。對陽極氧化侶層的非所欲損壞可能會導(dǎo)致下伏的侶基襯底可能非所 欲地被刮擦、磨蝕、氧化、腐蝕或W其它方式非所欲地受到損壞的可能性增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供本概述來W簡化形式介紹概念精選，在例示性實施例的詳細描述中對該概念 作進一步描述。本概述既非意欲指明所主張主題的關(guān)鍵或基本的創(chuàng)新概念，也非意欲限制 所主張主題的范疇。
[0008]在一些實施例中，一種物品包含藍寶石或其它晶圓材料的一薄層。
[0009]在一些實施例中，一種物品包含由一襯底支撐的一層。
[0010] 在一些實施例中，一種用于對一物品作標記的方法，該物品包括一襯底及由該襯 底支撐的一層，其中該層具有一內(nèi)表面及一外表面，且其中該外表面具有距該襯底的一較 遠距離且該內(nèi)表面具有距該襯底的一較近距離，包含:產(chǎn)生具有一射束腰的激光輸出的一 射束;及將該激光輸出的一焦點引導(dǎo)至該層的該內(nèi)表面與該外表面之間，其中該焦點處的 一能量密度足W形成在該物品的一區(qū)域內(nèi)且與該物品的該外表面間隔開的復(fù)數(shù)個結(jié)構(gòu)，其 中該層具有在該內(nèi)表面與該外表面之間的小于或等于50微米的一厚度，且其中該復(fù)數(shù)個結(jié) 構(gòu)經(jīng)配置W使入射在該層的該外表面上的光散射。
[0011] 在一些替代、額外或累積的實施例中，一種用于對一物品作標記的激光系統(tǒng)，該物 品包括一襯底及由該襯底支撐的一層，其中該層具有一內(nèi)表面及一外表面，且其中該外表 面具有距該襯底的一較遠距離且該內(nèi)表面具有距該襯底的一較近距離，包含:一激光，其經(jīng) 配置W產(chǎn)生激光光束;一射束修改系統(tǒng)，其經(jīng)配置W修改該激光光束;一透鏡，其經(jīng)配置W 使該激光光束在一焦點處聚焦成小于或等于5微米的一點尺寸;一高度控制機構(gòu)，用W調(diào)整 該焦點相對于該內(nèi)表面、該外表面或該襯底的高度;及一控制器，其經(jīng)配置W控制該激光、 該高度控制機構(gòu)及該射束修改系統(tǒng)中的至少一者的一操作，使得將該激光光束的該焦點引 導(dǎo)至該層的該內(nèi)表面與該外表面之間W形成在該物品的一區(qū)域內(nèi)且與該物品的該外表面 間隔開的復(fù)數(shù)個結(jié)構(gòu)且使得該復(fù)數(shù)個結(jié)構(gòu)經(jīng)配置W使入射在該層的該區(qū)域上的光散射，該 層具有在該內(nèi)表面與該外表面之間的小于或等于50微米的一厚度。
[0012] 在一些替代、額外或累積的實施例中，一種具有用激光造出的標記的物品，包含： 一襯底，其包含一金屬;一層，其由該襯底支撐且包含一種氧化物，其中該層具有一內(nèi)表面 及一外表面，其中該外表面具有距該襯底的一較遠距離且該內(nèi)表面具有距該襯底的一較近 距離，且其中該層具有在該內(nèi)表面與該外表面之間的小于或等于50微米的一厚度;及復(fù)數(shù) 個結(jié)構(gòu)，其包含在該層的該內(nèi)表面與該外表面之間且在該物品的該區(qū)域內(nèi)的復(fù)數(shù)個激光誘 發(fā)裂紋，其中該激光誘發(fā)裂紋終止在該層內(nèi)而未延伸至該外表面或該襯底，且其中該復(fù)數(shù) 個結(jié)構(gòu)經(jīng)配置W使入射在該層的該區(qū)域上的光散射。
[0013]在一些替代、額外或累積的實施例中，該激光輸出的該射束腰展現(xiàn)出遠離該焦點 的發(fā)散，該發(fā)散是如此快速W致于該外表面及該內(nèi)表面處的能量密度充分地小于該焦點處 的能量密度，使得該外表面及該內(nèi)表面處的該能量密度不足W永久地改變該外表面及該內(nèi) 表面。
[0014]在一些替代、額外或累積的實施例中，該點尺寸受數(shù)值孔徑繞射極限限制
[0015]在一些替代、額外或累積的實施例中，激光輸出的該射束在該射束腰的一焦點處 聚焦成小于或等于5微米(皿)的一點尺寸。
[0016]在一些替代、額外或累積的實施例中，該內(nèi)表面與該外表面之間的厚度小于或等 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。
[0017]在一些替代、額外或累積的實施例中，該層的厚度大于或等于如m。
[0018]在一些替代、額外或累積的實施例中，該復(fù)數(shù)個結(jié)構(gòu)構(gòu)成具有一光學(xué)密度的一標 記，該光學(xué)密度具有一大于或等于約70的L*值。
[0019]在一些替代、額外或累積的實施例中，該復(fù)數(shù)個結(jié)構(gòu)構(gòu)成具有一光學(xué)密度的一標 記，該光學(xué)密度具有一大于或等于約80的L*值。
[0020] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該復(fù)數(shù)個結(jié)構(gòu)構(gòu)成具有一光學(xué)密度的一標 記，該光學(xué)密度具有一大于或等于約90的L*值。
[0021] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該襯底包含一金屬，其中該層包含一種氧化 物，其中該復(fù)數(shù)個結(jié)構(gòu)包含使光散射的一或多個特征。
[0022] 在一些替代、額外或累積的實施例中，使光散射的該特征包含該物品的該區(qū)域內(nèi) 的裂紋、空隙或改變折射率的區(qū)域中的一或多者。
[0023]在一些替代、額外或累積的實施例中，該層的該外表面無與該標記相關(guān)聯(lián)的裂紋 或裂痕。
[0024] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該襯底無與該標記相關(guān)聯(lián)的裂紋或裂痕。
[0025] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該襯底材料在該復(fù)數(shù)個結(jié)構(gòu)的該區(qū)域中無 裂紋、毛刺或來自該激光的其它可能影響。
[0026] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該焦點位于離該內(nèi)表面及該外表面二者2微 米W外的位置。
[0027] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該焦點位于離該內(nèi)表面及該外表面二者5微 米W外的位置。
[0028] 在一些替代、額外或累積的實施例中，將該焦點控制在該層內(nèi)有2微米的一高度精 確度內(nèi)。
[0029] 在一些替代、額外或累積的實施例中，將該焦點控制在該層內(nèi)有1微米的一高度精 確度內(nèi)。
[0030] 在一些替代、額外或累積的實施例中，采用高度控制回饋來控制該焦點在該層內(nèi) 的高度。
[0031] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該射束腰的該主空間軸大于沿該射束軸與 該焦點相距的每一微米距離有110%的一因數(shù)。
[0032] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該射束腰的該主空間軸大于沿該射束軸與 該焦點相距的每一微米距離有115%的一因數(shù)。
[0033] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該射束腰的該主空間軸大于沿該射束軸與 該焦點相距的每一微米距離有120%的一因數(shù)。
[0034] 在一些替代、額外或累積的實施例中，激光輸出的該射束W大于或等于30度、或者 大于或等于45度、或者大于或等于60度的一入射角而引導(dǎo)在該襯底處。
[0035] 在一些替代、額外或累積的實施例中，其中該激光脈沖W處于約0.2皿至約2.5皿 的一范圍中的一位置間隔而撞擊在該物品上。
[0036] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該激光脈沖W處于約0.2皿至約2.5皿的一 范圍中的一侵蝕尺寸而撞擊在該物品上。
[0037] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該激光系統(tǒng)包括具有處于0.3至0.8的一范 圍中的一數(shù)值孔徑的一透鏡。
[0038] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該透鏡具有大于或等于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的一數(shù)值孔徑。
[0039] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該激光輸出包括具有處于0.Ips至I(K)PS的 一范圍中的一脈沖持續(xù)時間的激光光束的激光脈沖。
[0040] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該激光輸出包括具有一可見光波長的激光 光束的激光脈沖。
[0041] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該層是未染色的。
[0042] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該襯底是未染色的。
[0043] 在一些替代、額外或累積的實施例中，該層及該襯底二者是未染色的。
[0044] 自W下對例示性實施例的詳細描述中，額外態(tài)樣及優(yōu)點將是顯而易見的，該詳細 描述是參看附圖來進行。
【附圖說明】
[0045]圖1為示意性地說明了將根據(jù)本發(fā)明的實施例作標記的例示性物品的橫截面圖。
[0046]圖2為示意性地說明了在圖1中所示的物品上形成的例示性標記的沿圖1中的II-II線截取的平面圖。
[0047]圖3描繪了根據(jù)白色標記過程的實施例作標記的藍寶石晶圓。
[0048] 圖4A至圖4C說明了圖3中描繪的經(jīng)處理的藍寶石晶圓的頂面、表面下的標記及底 面的各別顯微鏡影像。
[0049]圖5A及圖5B描繪了根據(jù)白色標記過程的實施例作標記的陽極氧化侶物品的薄的 陽極氧化侶層。
[0050] 圖6A至圖6抗兌明了圖5A及圖5B中描繪的經(jīng)處理的陽極氧化侶物品的頂面、表面下 的標記及底面的各別顯微鏡影像。
[0051]圖7為適合于產(chǎn)生構(gòu)成標記的復(fù)數(shù)個激光誘發(fā)裂紋的例示性激光微機械加工系統(tǒng) 的一些組件的簡化及部分示意透視圖。
[0052]圖8展示激光脈沖焦點及其射束腰的圖。
[0053]圖9描繪在陽極氧化侶物品的陽極氧化層內(nèi)的不同Z高度位置處且在來自激光的 不同功率設(shè)置下描出的標記的陣列。
[0054]圖IOA及圖IOB說明了各別橫截面圖及平面圖，展示了