用于在內(nèi)部對(duì)薄層作標(biāo)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(shuō)明】用于在內(nèi)部對(duì)薄層作標(biāo)記的激光系統(tǒng)及方法及借此制造的 物品
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)案
[0002] 本申請(qǐng)案是美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)案第61/866,705號(hào)的非臨時(shí)申請(qǐng)案且主張其優(yōu)先 權(quán)利益，該美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)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(hù)的內(nèi)容。版權(quán)擁有者不反對(duì)任何人對(duì)專利文件或?qū)＠麙魇緝?nèi)容進(jìn)行精確復(fù)制，因它出 現(xiàn)在專利商標(biāo)局的專利文件或記錄中，但除此之外無(wú)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(qǐng)案是關(guān)于激光標(biāo)記，且明確而言，是關(guān)于用于在內(nèi)部對(duì)薄層進(jìn)行激光標(biāo)記 的激光系統(tǒng)及/或方法。
【背景技術(shù)】
[0006]可采用激光來(lái)對(duì)陽(yáng)極氧化侶物品作標(biāo)記。激光標(biāo)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(dāng)?shù)貓?zhí)行激光標(biāo)記過(guò)程，則陽(yáng)極氧化侶層的表面可能會(huì)非所欲地 破裂或W其它方式受到損壞，導(dǎo)致陽(yáng)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(duì)陽(yáng)極氧化侶層的非所欲損壞可能會(huì)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(lái)W簡(jiǎn)化形式介紹概念精選，在例示性實(shí)施例的詳細(xì)描述中對(duì)該概念 作進(jìn)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(shí)施例中，一種物品包含藍(lán)寶石或其它晶圓材料的一薄層。
[0009]在一些實(shí)施例中，一種物品包含由一襯底支撐的一層。
[0010] 在一些實(shí)施例中，一種用于對(duì)一物品作標(biāo)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(yuǎn)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(diǎn)引導(dǎo)至該層的該內(nèi)表面與該外表面之間，其中該焦點(diǎn)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(kāi)的復(fù)數(shù)個(gè)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(gè)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(shí)施例中，一種用于對(duì)一物品作標(biāo)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(yuǎn)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(diǎn)處聚焦成小于或等于5微米的一點(diǎn)尺寸;一高度控制機(jī)構(gòu)，用W調(diào)整 該焦點(diǎn)相對(duì)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(jī)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(diǎn)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(kāi)的復(fù)數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)且使得該復(fù)數(shù)個(gè)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(shí)施例中，一種具有用激光造出的標(biāo)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(yuǎn)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)施例中，該激光輸出的該射束腰展現(xiàn)出遠(yuǎn)離該焦點(diǎn) 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(diǎn)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?cè)撏獗砻婕霸搩?nèi) 表面。
[0014]在一些替代、額外或累積的實(shí)施例中，該點(diǎn)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(shí)施例中，激光輸出的該射束在該射束腰的一焦點(diǎn)處 聚焦成小于或等于5微米(皿)的一點(diǎn)尺寸。
[0016]在一些替代、額外或累積的實(shí)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(shí)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(shí)施例中，該復(fù)數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成具有一光學(xué)密度的一標(biāo) 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(shí)施例中，該復(fù)數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成具有一光學(xué)密度的一標(biāo) 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(shí)施例中，該復(fù)數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成具有一光學(xué)密度的一標(biāo) 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(shí)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(gè)結(jié)構(gòu)包含使光散射的一或多個(gè)特征。
[0022] 在一些替代、額外或累積的實(shí)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(shí)施例中，該層的該外表面無(wú)與該標(biāo)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(shí)施例中，該襯底無(wú)與該標(biāo)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(shí)施例中，該襯底材料在該復(fù)數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)的該區(qū)域中無(wú) 裂紋、毛刺或來(lái)自該激光的其它可能影響。
[0026] 在一些替代、額外或累積的實(shí)施例中，該焦點(diǎn)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(shí)施例中，該焦點(diǎn)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(shí)施例中，將該焦點(diǎn)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(shí)施例中，將該焦點(diǎn)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(shí)施例中，采用高度控制回饋來(lái)控制該焦點(diǎn)在該層內(nèi) 的高度。
[0031] 在一些替代、額外或累積的實(shí)施例中，該射束腰的該主空間軸大于沿該射束軸與 該焦點(diǎn)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(shí)施例中，該射束腰的該主空間軸大于沿該射束軸與 該焦點(diǎn)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(shí)施例中，該射束腰的該主空間軸大于沿該射束軸與 該焦點(diǎn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間的激光光束的激光脈沖。
[0040] 在一些替代、額外或累積的實(shí)施例中，該激光輸出包括具有一可見(jiàn)光波長(zhǎng)的激光 光束的激光脈沖。
[0041] 在一些替代、額外或累積的實(shí)施例中，該層是未染色的。
[0042] 在一些替代、額外或累積的實(shí)施例中，該襯底是未染色的。
[0043] 在一些替代、額外或累積的實(shí)施例中，該層及該襯底二者是未染色的。
[0044] 自W下對(duì)例示性實(shí)施例的詳細(xì)描述中，額外態(tài)樣及優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的，該詳細(xì) 描述是參看附圖來(lái)進(jìn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1為示意性地說(shuō)明了將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例作標(biāo)記的例示性物品的橫截面圖。
[0046]圖2為示意性地說(shuō)明了在圖1中所示的物品上形成的例示性標(biāo)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(biāo)記過(guò)程的實(shí)施例作標(biāo)記的藍(lán)寶石晶圓。
[0048] 圖4A至圖4C說(shuō)明了圖3中描繪的經(jīng)處理的藍(lán)寶石晶圓的頂面、表面下的標(biāo)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(biāo)記過(guò)程的實(shí)施例作標(biāo)記的陽(yáng)極氧化侶物品的薄的 陽(yáng)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(yáng)極氧化侶物品的頂面、表面下 的標(biāo)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(biāo)記的復(fù)數(shù)個(gè)激光誘發(fā)裂紋的例示性激光微機(jī)械加工系統(tǒng) 的一些組件的簡(jiǎn)化及部分示意透視圖。
[0052]圖8展示激光脈沖焦點(diǎn)及其射束腰的圖。
[0053]圖9描繪在陽(yáng)極氧化侶物品的陽(yáng)極氧化層內(nèi)的不同Z高度位置處且在來(lái)自激光的 不同功率設(shè)置下描出的標(biāo)記的陣列。
[0054]圖IOA及圖IOB說(shuō)明了各別橫截面圖及平面圖，展示了