TW201350245A - 用於分離增強玻璃之方法及裝置及由該增強玻璃生產之物品 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示用於分離基板之方法及裝置，以及由經分離之基板形成之物品。分離具有第一表面及第二表面之基板的方法包括定向雷射光束以穿過該第一表面且之後穿過該第二表面。該雷射光束具有位於該基板表面或該基板外部之束腰。引起該雷射光束與該基板之間的相對運動以便掃描該基板之表面上欲沿引導路徑加以掃描之光斑。該基板經該光斑內所照射之部分吸收該雷射光束內之光，以便該基板可沿該引導路徑分離。

Description

用於分離增強玻璃之方法及裝置及由該增強玻璃生產之物品 【相關申請案之交互參照】
本申請案主張2012年2月28日申請之美國臨時申請案第61/604,380號之權益，該美國臨時申請案據此以引用之方式全部併入。
本發明之實施例一般而言係關於用於分離玻璃基板之方法，且更具體而言係關於用於分離增強玻璃基板之方法。本發明之實施例亦係關於用於分離玻璃基板之裝置，及已與玻璃基板分離之玻璃塊。
薄的增強玻璃基板(諸如化學增強基板或熱增強基板)因其極好的強度及抗破壞性而已在消費電子品(consumer electronics)中得到廣泛應用。例如，該等玻璃基板可作為遮蓋基板併入行動電話、顯示設備(諸如電視及電腦監視器)及各種其他電子設備中以用於LCD顯示器及LED顯示器及觸控應用。為降低製造成本，可能希望用於消費電子設備中之該等玻璃基板係藉由以下來形成：於單一大型玻璃基板上執行多個設備之薄膜圖案化，隨後使用各種切割技術將該大型玻璃基板分段或分離成複數個較小玻璃基板。
然而，儲存於中央張力區內之壓縮應力及彈性能之量值可使得化學增強玻璃基板或熱增強玻璃基板之切割及精製困難。高表面壓縮層及深壓縮 層使得難以如傳統劃線及彎曲製程一般來對玻璃基板機械地劃線。此外，若該中央張力區中所儲存之彈性能足夠高，則該玻璃可在表面壓縮層遭穿透時以***方式碎裂。在其他情況下，彈性能之釋放可引起碎裂脫離所要之分離路徑。因此，對用於分離增強玻璃基板之替代方法存在需要。
本文揭示之一實施例可示範性地表徵為一種方法(例如，用於分離基板之方法)，該方法包括：提供基板，該基板具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面，其中該第一表面及該第二表面中之至少一者受壓縮應力且該基板之內部係處於張力狀態；定向雷射光束以穿過該第一表面且於穿過該第一表面之後穿過該第二表面，其中該雷射光束具有處於該基板表面處或該基板外部之束腰；使該雷射光束沿引導路徑相對於該基板加以掃描；在沿該引導路徑之複數個位置處用該雷射光束自該基板之表面移除材料；及，沿該引導路徑分離該基板。
本文揭示之另一實施例可示範性地表徵為一種方法(例如，用於分離基板之方法)，該方法包括 提供基板，該基板具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面，其中該第一表面及該第二表面中之至少一者受壓縮應力且該基板之內部係處於張力狀態；在該基板內之複數個位置處加工該基板，其中該複數個經加工位置中之至少一個位於該第二表面處，且該複數個位置中之至少一個位於該基板之該內部中；及，沿引導路徑分離該基板。該加工可包括定向雷射光束以穿過該第一表面且於穿過該第一表面之後穿過該第二表面，其中該雷射光束於該基板之表面處的一光斑具有一強度及一積分通量，其足以激發光藉由該基板經該光斑所照射之一部分的多光子吸 吸收；及，使該雷射光束相對於該基板加以掃描，以使得該複數個經加工位置中之至少一些係沿引導路徑佈置。
本文揭示之又一實施例可示範性地表徵為一種用於分離基板之裝置，該基板具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面，其中該裝置包括：雷射系統，其經配置以沿光徑定向聚焦雷射光束，該聚焦雷射光束具有束腰；工件支撐系統，其經配置以支撐該增強玻璃基板以使得該第一表面面朝該雷射系統，且使得該束腰可定位於該基板之表面處或該基板外部；及控制器，其耦接至至少該雷射系統及該工件支撐系統。該控制器可包括：處理器，其經配置以執行指令來控制至少該雷射系統及該工件支撐系統，以便：定向該雷射光束以穿過該第一表面且於穿過該第一表面之後穿過該第二表面，其中該雷射光束於該基板之表面處的一光斑具有一強度及一積分通量，其足以激發光藉由該基板經該光斑所照射之一部分的多光子吸收；及使該雷射光束沿引導路徑相對於該基板加以掃描。該控制器可進一步包括記憶體，其經配置以儲存該等指令。
本文揭示之又一實施例可示範性地表徵為一種製品，其包括：增強玻璃物品，其具有第一表面、第二表面及邊緣表面。該邊緣表面可包括：主邊緣區，其自該第二表面朝該第一表面延伸；及凹口區，其自該主邊緣區延伸至該第一表面。
100‧‧‧基板
102‧‧‧第一表面
102’‧‧‧第一表面
104‧‧‧第二表面
106a,b‧‧‧邊緣
108a,b‧‧‧邊緣
110‧‧‧內部
110a‧‧‧壓縮區/第一壓縮區
110b‧‧‧壓縮區/第二壓縮區
110c‧‧‧張力區
112‧‧‧引導路徑
200‧‧‧引導溝槽
202‧‧‧射束
204‧‧‧束腰
206‧‧‧光斑
300‧‧‧引導溝槽的下表面
302‧‧‧引導溝槽的末端
400‧‧‧起始溝槽
402‧‧‧起始溝槽的下表面
500‧‧‧通氣裂紋之前緣
502‧‧‧通氣裂紋傳播之方向
504‧‧‧邊緣表面
600‧‧‧增強玻璃物品
602‧‧‧增強玻璃物品
604‧‧‧邊緣
606‧‧‧凹口區
608‧‧‧邊緣
610‧‧‧邊緣
700‧‧‧裝置
702‧‧‧卡盤
702a‧‧‧射束
704‧‧‧可移動平台
706‧‧‧雷射
708‧‧‧光學總成
708a‧‧‧方向
710‧‧‧射束導引系統
712‧‧‧控制器
714‧‧‧處理器
716‧‧‧記憶體
718‧‧‧通氣裂紋起始系統
718a,b‧‧‧方向
720‧‧‧通氣裂紋起始設備
722‧‧‧定位總成
724‧‧‧雷射
726‧‧‧光束/射束
728‧‧‧雷射
728a‧‧‧光束/射束
730‧‧‧光學總成
第1A圖及第1B圖為俯視平面圖及橫截面視圖，其分別例示根據本發明之實施例的能夠加以分離之增強玻璃基板。
第2A圖為例示在基板中形成引導溝槽之製程的一實施例之平面圖，該 基板係就第1A圖及第1B圖而言來示範性地描述。
第2B圖為截取自第2A圖之線IIB-IIB的橫截面視圖。
第3A圖為橫截面視圖，其例示根據就第2A圖及第2B圖而言來示範性地描述的製程所形成之引導溝槽的一實施例。
第3B圖為截取自第3A圖之線IIIB-IIIB之橫截面視圖。
第4圖及第5圖為例示沿引導溝槽分離基板之製程的一實施例之橫截面視圖，該引導溝槽係就第2A圖至第3B圖而言來示範性地描述。
第6A圖為例示增強玻璃塊之的俯視平面圖，該等增強玻璃塊已根據就第2A圖至第5圖而言來示範性地描述之製程與第1圖所示之基板分離。
第6B圖為例示第6A圖所示的一塊增強玻璃之側視平面圖。
第7圖示意地例示裝置之一實施例，該裝置經配置以執行就第2A圖至第6B圖而言來示範性地描述之製程。
以下參照隨附圖式更全面地描述本發明，該等隨附圖式中展示本發明之示例性實施例。然而，本發明可以許多不同形式來實施，且不應解釋為限於本文闡述之實施例。實情為，提供此等實施例以便本揭露內容將為徹底及完全的，且將為熟習此項技術者完全傳達本發明之範疇。在圖式中，為達明晰之目的，層及區之尺寸及相對尺寸可被誇示。
在以下描述中，相同參考符號在圖式中展示的若干視圖中指明相同或對應的部件。如本文所用，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。亦應理解，除非另作說明，否則諸如「頂部」、「底部」、「向外」、「向內」及類似者之術語為簡便說法且不欲解釋為限制 性術語。另外，每當一群組係描述為「包括」一組要素中之至少一者及其組合時，應理解的是，該群組可包括任何數目的彼等所列舉要素，基本上由彼等要素組成或由彼等要素組成，彼等要素係單獨的或彼此組合的。類似地，每當一群組係描述為「由(一組要素中之至少一者及其組合)組成」時，應理解的是，該群組可由任何數目的彼等所列舉要素組成，彼等要素係單獨的或彼此組合的。除非另作說明，否則在列舉時，值之範圍包括該範圍之上限及下限，以及上限與下限之間的任何子範圍。
總體上參照圖式，應瞭解的是，圖例係出於描述特定實施例之目的且並非意欲限制揭露內容或其所附之申請專利範圍。圖式未必按比例繪製，且該等圖式之某些特徵及某些視圖可在比例上誇示或做示意描繪，以達明晰及簡明之目的。
第1A圖及第1B圖為俯視平面圖及橫截面視圖，其分別例示根據本發明之實施例的能夠加以分離之增強玻璃基板。
參照第1A圖及第1B圖，增強玻璃基板100(本文亦簡單稱為「基板」)包括第一表面102、與該第一表面相對之第二表面104及邊緣106a、106b、108a及108b。通常，邊緣106a、106b、108a及108b自第一表面102延伸至第二表面104。雖然基板100例示為在自俯視平面圖進行觀察時成基本上正方形，但是要瞭解基板100可在自俯視平面圖觀察時為任何形狀。基板100可由任何玻璃組合物形成，該玻璃組合物包括而不限於矽酸硼玻璃、鹼石灰玻璃、矽酸鋁玻璃、矽酸鋁硼玻璃及類似物或其組合。根據本文所述之實施例分離的基板100可藉由增強製程來增強，該增強製程諸如離子交換化學增強製程、熱回火及類似製程或其組合。應理解，雖然本文之實施例 係就化學增強玻璃基板之情況來描述，但是其他類型之增強玻璃基板皆可根據本文示範性描述之實施例來分離。通常，基板100可具有大於200 μm且小於10 mm之厚度t。在一實施例中，厚度t可在500 μm至2 mm之範圍內。在另一實施例中，厚度t可在600 μm至1 mm之範圍內。然而要瞭解，厚度t可大於10 mm或小於200 μm。
參照第1B圖，基板100之內部110包括壓縮區(例如，第一壓縮區110a及第二壓縮區110b)及張力區110c。基板100之位於壓縮區110a及110b內之部分保持於壓縮應力狀態，該壓縮應力狀態提供玻璃基板100之強度。基板100之位於張力區110c中之部分處於張應力下以補償壓縮區110a及110b中的壓縮應力。通常，內部110內之壓縮力及拉伸力彼此抵消，以便基板100之淨應力為零。
如示範性所例示，第一壓縮區110a自第一主表面102朝第二主表面104延伸距離(或深度)d1，且因此具有厚度(或「層之深度」，DOL)d1。通常，d1可定義為自基板100之實體表面至內部110內之一點的距離，該內部中的應力為零。第二壓縮區110b之DOL亦可為d1。
取決於製程參數，諸如基板100之組成及藉以增強基板100之化學製程及/或熱製程，d1可通常大於10 μm，該等製程參數全部為熟習此項技術者所知。在一實施例中，d1大於20 μm。在一實施例中，d1大於40 μm。在另一實施例中，d1大於50 μm。在又一實施例中，d1甚至可大於100 μm。要瞭解，基板100可以任何方式製備以產生d1小於10 μm之壓縮區。在所例示之實施例中，張力區110c延伸至邊緣表面106a及106b(以及邊緣表面108a及108b)。然而在另一實施例中，額外壓縮區可沿邊緣表面106a、106b、108a 及108b延伸。因此，總體而言，壓縮區形成自基板100之表面延伸至基板100內部中的壓縮應力外部區及處於張力狀態下的由壓縮應力外部區圍繞之張力區110c。
取決於上述製程參數，壓縮區110a及110b中之壓縮應力的量值係分別於第一表面102及第二表面104處或其附近(亦即100 μm內)進行量測，且可大於69 MPa。例如，在一些實施例中，壓縮區110a及110b中之壓縮應力的量值可大於100 MPa，大於200 MPa，大於300 MPa，大於400 MPa，大於500 MPa，大於600 MPa，大於700 MPa，大於800 MPa，大於900 MPa或甚至大於1 GPa。張力區110c中之張應力的量值可藉由以下獲得：
其中CT為基板100內之中心張力，CS為以MPa表示之壓縮區中的最大壓縮應力，t為以mm表示之基板100的厚度，且DOL為以mm表示之壓縮區的層深度。
已示範性地描述能夠根據本發明之實施例加以分離之基板100，現描述分離基板100之示範性實施例。實施此等方法之後，基板100可沿諸如引導路徑112之引導路徑分離。雖然引導路徑112係例示為延直線延伸，但是要瞭解引導路徑112之全部或部分可沿曲線延伸。
第2A圖至第5圖例示分離諸如基板100之增強玻璃基板的製程之一實施例，該製程包括於基板100中形成引導溝槽且隨後沿該引導溝槽分離基板100。具體而言，第2A圖及第2B圖為俯視平面圖及橫截面視圖，其分別例示形成引導溝槽之製程之一實施例；第3A圖及第3B圖為橫截面視圖及側視平面視圖，其分別例示根據就第2A圖及第2B圖而言來示範性地描 述之製程所形成的引導溝槽之一實施例；及第4圖及第5圖為例示沿引導溝槽分離基板之製程的一實施例之橫截面視圖，該引導溝槽係就第2A圖至第3B圖而言來示範性地描述。
參照第2A圖及第2B圖，引導溝槽(例如，第3A圖及第3B圖所示之引導溝槽200)可由以下形成：定向雷射光束202於基板上且隨後使該射束202相對於基板100於沿引導路徑112之兩點(例如，第1A圖所例示之點A及點B)之間加以掃描至少一次。如所例示，點A位於邊緣106b而B點與邊緣106a間隔分開。要瞭解，點中之一或兩者皆可位於不同於所例示者之位置處。例如，點B可位於邊緣106a處。第2A圖及第2B圖例示在射束202已部分完成第一掃描之狀態下的形成引導溝槽之製程，該狀態中，射束202正在自點A掃描至點B。
通常，雷射光束202係沿光徑定向於基板上，以使得射束202穿過第一表面102且之後穿過第二表面104。在一實施例中，射束202內之光係提供為一系列雷射光之脈衝，且射束202可沿光徑藉由以下來定向：首先產生雷射光束且隨後接著將該雷射光束焦點以產生束腰204。在所例示實施例中，束腰204係位於基板100外部，以使得相比於第一表面102，束腰204更接近於第二表面104。藉由將束腰204定位於基板100外部，相比於第一表面102更接近於第二表面104，射束202可非線性地聚焦於基板100內以在基板之長的狹窄區內(例如，歸因於非線性克爾效應、繞射、電漿散焦等等之平衡)損壞基板100之內部110，從而可促進基板100之後續分離。然而，藉由改變聚焦射束202之方式，束腰204可提供成相比於第一表面102而更接近於第二表面104。在其他實施例中，束腰204可相交第一表面102(以便 處於第一表面102處)或第二表面104(以便處於第二表面104處)。
在所例示實施例中，束腰204係位於基板100外部，以便與基板(例如當沿光徑量測時)間隔分開大於0.5 mm之距離。在一實施例中，束腰204與基板100間隔分開小於3 mm之距離。在一實施例中，束腰204可與基板100間隔分開1.5 mm之距離。然而要瞭解，束腰204可與基板100間隔分開大於3 mm或小於0.5 mm之距離。在一些實施例中，束腰204與基板100間隔分開之距離可基於相比於第二表面104，束腰204是否更接近於第一表面102來選擇。如下文更詳細論述，束腰204與基板100間隔分開之距離可基於用於輔助基板100分離的引導溝槽之所要構型來選擇。
通常，雷射光束202內之光具有大於100 nm之至少一波長。在一實施例中，雷射光束202內之光可具有小於3000 nm之至少一波長。例如，雷射光束202內之光可具有為523nm、532nm、543nm及類似波長或其組合的波長。如上所述，射束202內之光係提供為一系列雷射光之脈衝。在一實施例中，脈衝中之至少一者可具有大於10毫微微秒(fs)之脈衝持續時間。在另一實施例中，脈衝中之至少一者可具有小於500毫微秒(ns)之脈衝持續時間。在又一實施例中，至少一脈衝可具有為約10微微秒(ps)之脈衝持續時間。此外，射束202可沿光徑以大於10 Hz之重複速率來定向。在一實施例中，射束202可沿光徑以小於100 MHz之重複速率來定向。在另一實施例中，射束202可沿光徑以約400 kHz之重複速率來定向。要瞭解，射束202之功率可基於射束202內之光的波長及脈衝持續時間連同其他參數一起來選擇。例如，當射束202具有綠色波長(例如523nm、532nm、543nm及類似波長)且脈衝持續時間為約10 ps時，射束202之功率可具有20W之功率(或 約20W)。在另一實例中，當射束202具有UV波長(例如355 nm及類似波長)且脈衝持續時間為約小於10 ns(例如1 ns)時，射束202之功率可具有在10W至20W(或約10W至約20W)範圍內之功率。然而要瞭解，射束202之功率可按需要來選擇。
通常，射束202之參數(本文亦稱為「射束參數」)，諸如上述波長、脈衝持續時間、重複速率及功率，以及其他參數，諸如光斑尺寸、光斑強度、積分通量及類似參數或其組合，皆可經選擇以使得射束202於第一表面102處之一光斑206具有強度及積分通量，其足以切除基板100經光斑206所照射之一部分或足以由第一表面102經光斑206所照射之一部分誘導射束202內之光的多光子吸收。然而，藉由改變例如聚焦射束202之方式，光斑206可移動至第二表面104。因此，基板100於第一表面102或第二表面104處之部分可在該部分藉由光斑206照射時移除。在一實施例中，光斑206可具有直徑大於1 μm之環形形狀。在另一實施例中，光斑206之直徑可小於100 μm。在又一實施例中，光斑206之直徑可為約30 μm。然而要瞭解，直徑可大於100 μm或小於1 μm。亦要瞭解，光斑206可具有任何形狀(例如，橢圓形、線形、正方形、梯形及類似形狀或其組合)。
通常，射束202可沿引導路徑112之兩點A與B之間加以掃描至少一次。在一實施例中，射束202可沿引導路徑之兩點之間加以掃描至少5次。在另一實施例中，射束202可沿引導路徑之兩點之間加以掃描至少10次。通常，射束202可以大於或等於1 m/s之掃描描率沿引導路徑112之至少一部分的兩點之間加以掃描。在另一實施例中，射束202可以大於2 m/s之掃描描率沿引導路徑112之至少一部分的兩點之間加以掃描。然而要瞭解， 射束202亦可以小於1 m/s之掃描描率沿引導路徑112之至少一部分的兩點之間加以掃描。例如，射束202可以80 mm/s、75 mm/s、50 mm/s、30 mm/s或類似者來掃描。亦要瞭解，射束202於兩點A與B之間掃描之掃描描率及次數可基於上述射束參數以及引導溝槽200之所要深度、基板之組成、與基板100分離的塊片所要之邊緣品質來選擇。
引導溝槽參數，諸如寬度(例如，以「w1」表示，參見第2A圖)、深度(例如，以「d2」表示，參見第3A圖)、引導溝槽200一末端之位置、橫截面輪廓及類似參數，皆可藉由調整一或多個掃描參數、束腰置放參數及/或上述射束參數來選擇。示範性掃描參數包括上述掃描描率、於點A與B之間掃描的次數及類似參數或其組合。示範性束腰置放參數包括束腰204是否位於基板100外部及束腰204與基板100間隔分開多遠，束腰204是否更接近於第一表面102或第二表面104，束腰204是否處於第一表面102或第二表面104，及類似參數或其組合。完成形成引導溝槽之製程後，形成如第3A圖及第3B圖所示之引導溝槽200。
參照第3A圖及第3B圖，引導溝槽200於沿引導路徑112之任何位置處的深度d2可界定為自形成該引導溝槽之基板100的實體表面(例如第一表面102，如示範性所例示)至引導溝槽200之下表面300的距離。取決於上述射束參數、掃描參數及束腰置放參數，沿引導路徑112之任何位置處的d2可大於d1，等於d1或小於d1。當d2大於d1時，d2可在大於d1 5%(或小於5%)至100%(或100%以上)的範圍內。當d2小於d1時，d2可在小於d1 1%(或小於1%)至90%(或90%以上)的範圍內。在一實施例中，上述射束參數、掃描參數、束腰置放參數及類似參數可經選擇以使得d2可大於30 μm。在 另一實施例中，d2可小於50 μm。在又一實施例中，d2可為約40 μm。
如第3A圖所示，引導溝槽200之末端302與基板100之邊緣106a間隔分開。末端302於基板100內之位置相應於第1A圖中所示點B之位置。因此，若點B重新定位於邊緣106a，則引導溝槽200之末端302將與邊緣106a重合(以便處於邊緣106a處)。
參照第3B圖，上述射束參數、掃描參數、束腰置放參數及類似參數可經選擇以調整下表面300之曲率半徑。取決於上述射束參數、掃描參數、束腰置放參數、基板參數(例如，基板組成、壓縮區深度、壓縮區內壓縮應力之量值、張力區內張應力之量值及類似參數或其組合)，及類似參數或其組合，引導溝槽參數(例如，引導溝槽200之d2、引導溝槽200之曲率半徑、引導溝槽200之末端302相對於基板100之邊緣的位置，及類似參數)可經選擇以促進基板100沿引導路徑112之所要分離。例如，若深度d2太小及/或若曲率半徑太大，則基板100可沿不合需要地偏移遠離引導路徑112之一路徑分離，或可不合需要地於基板100中產生小裂紋，從而可降低與基板100分離的增強玻璃塊之強度。
第4圖及第5圖為例示沿引導溝槽分離基板之製程的一實施例之橫截面視圖，該引導溝槽如第2A圖至第3B圖所示。
在一實施例中，上述引導溝槽參數可經選擇以確保在形成引導溝槽200後，基板100自發地分離(例如沿引導溝槽200分離)。然而在所例示實施例中，上述引導溝槽參數經選擇以使得阻止基板100沿引導溝槽200自發地分離。在該等實施例中，可執行一或多種額外製程以在形成引導溝槽200之後於基板100內部形成通氣裂紋。該通氣裂紋之寬度、深度、尺寸等等可 經選擇及/或調整(例如，基於一或多個額外製程之參數來選擇及/或調整)以確保基板100可於形成通氣裂紋後沿引導路徑112分離。因此，通氣裂紋及引導溝槽200可經配置以使得基板100可於形成通氣裂紋後沿引導路徑112分離。通氣裂紋可以任何方式形成。例如，通氣裂紋可由以下形成：於基板100上之雷射輻射、機械地衝擊基板100、化學腐蝕基板100及類似者或其組合。
當藉由定向雷射輻射於基板100上來形成通氣裂紋時，雷射輻射可具有大於100 nm之至少一波長。在一實施例中，雷射輻射可具有小於11 μm之至少一波長。例如，雷射輻射可具有小於3000 nm之至少一波長。在另一實施例中，雷射輻射具有選自由以下組成之群的至少一波長：266 nm、523 nm、532 nm、543 nm、780 nm、800 nm、1064 nm、1550 nm、10.6 μm及類似波長。在一實施例中，該雷射輻射可定向至引導溝槽200中，引導溝槽200外部，或其組合。類似地，該雷射輻射可定向於基板100之表面邊緣處或遠離該邊緣。在一實施例中，該雷射輻射可具有類似於束腰200之束腰。該束腰可定位於基板100外部或至少部分地與基板100之任何部分重合。當藉由機械地衝擊基板100來形成通氣裂紋時，基板100之一部分可藉由任何適合之方法(例如，藉由撞擊、研磨、切割及類似方法或其組合)機械地衝擊。當藉由化學腐蝕基板100來形成通氣裂紋時，基板100之一部分可於接觸蝕刻劑(例如，乾蝕刻劑、濕蝕刻劑及類似物或其組合)之後移除。
在其他實施例中，通氣裂紋特徵可為：由移除基板100之一部分來形成。參照第4圖，根據一實施例之通氣裂紋可由移除基板100之一部分形成，以便沿引導路徑112形成一起始溝槽，諸如起始溝槽400。因此，起始溝槽 400可與引導溝槽200對準。然而在另一實施例中，起始溝槽400可與引導路徑112間隔分開，以便不與引導溝槽200對準。在此實施例中，起始溝槽400仍足夠接近於引導路徑112以便起始一裂紋，該裂紋可傳播至引導溝槽200。
在一實施例中，起始溝槽400及引導溝槽200自同一表面(例如第一表面102，如示範性所例示)延伸至基板100中。在所例示之實施例中，起始溝槽400自表面102延伸至基板100中。然而在另一實施例中，起始溝槽400可自引導溝槽200(例如，自引導溝槽200之下表面300)延伸至基板100中。在所例示實施例中，起始溝槽400自引導溝槽200之末端302沿引導路徑112延伸(例如朝向邊緣106b)。然而在另一實施例中，起始溝槽400可自基板100之邊緣106a沿引導路徑112延伸，或可自引導路徑200之任何位置沿引導路徑112延伸。起始溝槽400之寬度可大於、小於或等於引導溝槽200之寬度w1。如示範性所例示，起始溝槽400之長度(例如沿第1A圖所示之引導路徑112來量測)小於引導溝槽200之長度(例如，亦沿引導路徑112來量測)。然而在其他實施例中，起始溝槽400之長度可等於或大於引導溝槽200之長度。
如示範性所例示，起始溝槽400延伸至深度d3，以使得下表面402延伸至張力區110c中。然而在另一實施例中，起始溝槽400可幾乎延伸至張力區110c或延伸至壓縮區110a與張力區110c之間的邊界。類似於深度d2，起始溝槽400之深度d3可界定為自形成該起始溝槽之基板100的實體表面(例如第一表面102，如示範性所例示)至起始溝槽400之下表面402的距離。當大於d1時，d3可在大於d15%(或小於5%)至100%(或100%以上)的範圍 內。當小於d1時，d3可在小於d1 1%(或小於1%)至90%(或90%以上)的範圍內。在一實施例中，上述射束參數、掃描參數、束腰置放參數及類似參數或其組合可經選擇以使得d3可為至少20 μm、至少30 μm、至少40 μm、至少50 μm、大於50 μm、小於20 μm，及類似者。在另一實施例中，d3可為約40 μm或約50 μm。起始溝槽400可由任何所要之方法形成。例如，起始溝槽400可由以下形成：定向雷射輻射於基板100上、機械地衝擊基板100(例如藉由切割、研磨等等)、化學腐蝕基板100及類似者或其組合。
在形成通氣裂紋後，通氣裂紋自發地沿引導溝槽200傳播以沿引導路徑112分離基板100。例如，且參照第5圖，通氣裂紋之前緣500可沿箭頭502所指示之方向沿引導溝槽200傳播。參考數字504標識基板100之一部分的新邊緣表面，其已沿引導路徑112分離。
第6A圖為例示增強玻璃塊之的俯視平面圖，該等增強玻璃塊已根據就第2A圖至第5圖而言來示範性地描述之製程與第1圖所示之基板分離。第6B圖為例示第6A圖所示的一塊增強玻璃之側視平面圖。
參照第6A圖及第6B圖，在裂紋500沿引導溝槽200之長度傳播之後，基板100完全分離成增強玻璃物品(本文亦稱為「物品」)600及602。各物品600或602可包括第一表面102’及第二表面104’，其分別相應於基板100之第一表面102及第二表面104。各物品可進一步包括於分離基板100之後獲得的邊緣604。通常，邊緣604可包括邊緣表面504及凹口區606。凹口區606相應於基板100的暴露於引導溝槽200、起始溝槽400或其組合之部分。因此，凹口區606自邊緣表面504之邊緣608及第一表面102’之邊緣610延伸。凹口區606可具有大於、小於或等於深度d2或d3中任何深 度的深度d4。在一實施例中，d4可大體上等於d2或d3。通常，d4可量測為邊緣608與610之間的沿至少大體上垂直於第一表面102’(或第二表面104’)之方向或沿至少大體上平行於邊緣表面504之方向的距離。類似地，凹口區606可具有大於、小於或等於寬度w1之寬度w2。在一實施例中，w2可大體上為w1之50%。通常，w2可量測為邊緣608與610之間的沿至少大體上垂直於第一表面504之方向或沿至少大體上平行於第一表面102’(或第二表面104’)之方向的距離。
諸如物品600或602之增強玻璃物品可用作保護蓋板(如本文所用，術語「蓋板」包括窗戶及類似物)以用於顯示器及觸控螢幕應用，諸如但不限於可攜式通訊及娛樂設備，諸如電話、音樂播放機、視訊播放機及類似物；及用作用於資訊相關終端機(IT)(例如，可攜式電腦、膝上型電腦等等)設備之顯示螢幕；以及用於其他應用。要瞭解，如上就第6A圖及第6B圖而言來示範性描述之物品600及602可使用任何所要裝置來形成。第7圖示意地例示裝置之一實施例，該裝置經配置以執行就第2A圖至第6B圖而言來示範性地描述之製程。
參照第7圖，諸如裝置700之裝置可分離諸如基板100之增強玻璃基板。裝置700可包括工件定位系統及雷射系統。
通常，工件支撐系統經配置以支撐基板100，以使得第一表面102面朝雷射系統且使得束腰可相對於如上就第2B圖而言來示範性地描述之基板100進行定位。如示範性所例示，工件支撐系統可包括經配置以支撐基板100之卡盤，諸如卡盤702；及經配置以移動該卡盤702之可移動平台704。卡盤702可經配置以僅接觸基板100之第二表面104的一部分(如所例示)或可 接觸第二表面104全部。通常，可移動平台704經配置以相對於雷射系統橫向地移動卡盤702。因此，可移動平台704可經操作以使束腰相對於基板100加以掃描。
通常，雷射系統經配置以沿光徑定向諸如上述射束202之射束(其中射束202具有如上就束腰204而言來示範性地描述之束腰)。如示範性所例示，雷射系統可包括雷射706，其經配置以產生雷射光束702a；及光學總成708，其經配置以聚焦射束702a來產生束腰204。光學總成708可包括透鏡且可沿由箭頭708a所指示之方向移動來改變射束202之束腰相對於基板100之位置(例如沿z軸)。雷射系統可進一步包括射束導引系統710，其經配置以將射束202之束腰相對於基板100及工件支撐系統橫向地移動。在一實施例中，射束導引系統710可包括電流計、快速導引鏡、聲光偏轉器、電光偏轉器及類似物或其組合。因此，射束導引系統710可經操作以使束腰相對於基板100加以掃描。
裝置700可進一步包括控制器712，其以可通訊方式耦接至雷射系統之一或多個組件、耦接至工件支撐系統之一或多個組件或其組合。控制器可包括處理器714及記憶體716。處理器714可經配置以執行藉由記憶體716儲存之指令，以便控制雷射系統、工件支撐系統或其組合中至少一組件之操作，以便可執行如上就第1圖至第5圖而言來示範性地描述之實施例。
通常，處理器714可包括定義各種控制功能之運算邏輯(未示出)，且可呈專用硬體形式，諸如固線式狀態機、執行可程式化指令之處理器及/或呈如熟習此項技術者將思及之不同形式。運算邏輯可包括數位電路、類比電路、軟體或此等類型中任何類型的混合組合。在一實施例中，處理器714 包括可程式化微控器微處理器或另一處理器，該另一處理器可包括一或多個經佈置以根據運算邏輯來執行儲存於記憶體716中之指令的處理單元。記憶體716可包括一或多種類型，包括半導體、磁性及/或光學種類，及/或可為依電性及/或非依電性種類。在一實施例中，記憶體716儲存可藉由運算邏輯執行之指令。或者或另外，記憶體716可儲存藉由運算邏輯調處之資料。在一佈置中，運算邏輯及記憶體皆包括於控制器/處理器形式之運算邏輯中，該運算邏輯管理且控制裝置700之任何組件的操作態樣，儘管在其他佈置中，其可為獨立的。
在一實施例中，控制器712可控制雷射系統及工件定位系統中一者或兩者之操作以使用雷射706形成起始溝槽400。在另一實施例中，控制器712可控制雷射系統、工件定位系統及通氣裂紋起始系統中至少一者之操作以形成起始溝槽400。
在一實施例中，諸如通氣裂紋起始系統718之通氣裂紋起始系統可包括於裝置700內部。通氣裂紋起始系統718可包括通氣裂紋起始設備720，其可操作以形成上述起始溝槽400。通氣裂紋起始設備720可耦接至定位總成722(例如，雙軸機器人)，該定位總成經配置以移動通氣裂紋起始設備720(例如，沿藉由箭頭718a及718b中一者或兩者所指示之方向移動)。通氣裂紋起始設備720可包括砂輪、切刀、雷射源、蝕刻劑噴嘴及類似物或其組合。在另一實施例中，另一通氣裂紋起始系統可包括諸如雷射724之雷射，其可操作來產生光束且定向該光束至上述雷射系統中，從而促進起始溝槽400之形成。在又一實施例中，另一通氣裂紋起始系統可包括輔助雷射系統，其經配置以產生雷射光束726，該雷射光束足以如上示範性所述形成起 始溝槽400。因此，輔助雷射系統可包括雷射728，其可操作以產生光束728a；光學總成730，其經配置以聚焦該射束728a以便定向射束726至基板100。
前文說明本發明之實施例，且不欲解釋為本發明之限制。雖然已描述本發明之少數示例實施例，但熟習此項技術者應易瞭解，在實質上不脫離本發明之新穎教示內容及優點之情況下，可能對示例實施例中進行許多修改。因此，所有此等修改意欲包括在如申請專利範圍所界定的本發明之範疇內。因此，應理解，前文說明本發明且不欲解釋為將本發明限於所揭示的本發明之特定示例實施例，並且對所揭示的示例實施例以及其他實施例之修改皆欲包括在附加申請專利範圍之範疇內。本發明藉由以下申請專利範圍來界定，其中包括該申請專利範圍之等效物。
102‧‧‧第一表面
106a‧‧‧邊緣
106b‧‧‧邊緣
200‧‧‧引導溝槽
400‧‧‧起始溝槽
500‧‧‧通氣裂紋之前緣
502‧‧‧通氣裂紋傳播之方向
504‧‧‧邊緣表面

Claims (36)

  1. 一種方法，其包括：提供一基板，該基板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面，其中該第一表面及該第二表面中之至少一者受壓縮應力且該基板之一內部係處於一張力狀態；定向一雷射光束以穿過該第一表面且於穿過該第一表面之後穿過該第二表面，其中該雷射光束具有處於該基板一表面處或該基板外部之一束腰；使該雷射光束沿一引導路徑相對於該基板加以掃描；在沿該引導路徑之複數個位置處用該雷射光束自該基板之一表面移除材料；及沿該引導路徑分離該基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基板為一增強玻璃基板。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該基板具有大於200 μm之厚度。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該基板具有小於600 μm之厚度。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基板包括：一壓縮區，其自該第一表面及該第二表面中之至少一者延伸至該基板之該內部中；及一張力區，其鄰近於該壓縮區，其中該壓縮區之厚度大於10 μm。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該壓縮區內之壓縮應力大於600 MPa。
  7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該壓縮區之該厚度大於40 μm。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該壓縮區之該厚度大於50 μm。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該束腰在該基板外部。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中相比於該第一表面，該束腰更接近於該第二表面。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該雷射光束內之光具有大於100 nm且小於3000 nm之至少一波長。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該雷射光束內之光具有處在紫外光譜中的至少一波長。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中定向該雷射光束包括定向該雷射光之至少一脈衝，該脈衝具有大於10毫微微秒(fs)且小於500毫微秒(ns)之脈衝持續時間。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中定向該雷射光束包括以大於10 Hz且小於100 MHz之重複速率定向該雷射光之脈衝。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中使該束雷射光沿一引導路徑相對於該基板加以掃描包括在該引導路徑上之兩點之間掃描該雷射光束至少一次。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其進一步包括在沿該引導路徑之兩點之間掃描該雷射光束至少5次。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法，其進一步包括沿該引導路徑之至少一部分以小於1 m/s之掃描描率掃描該雷射光束。
  18. 如申請專利範圍第15項之方法，其進一步包括沿該引導路徑之至少一部分以大於1 m/s之掃描描率掃描該雷射光束。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其進一步包括沿該引導路徑之至少一部分以約2 m/s之掃描描率掃描該雷射光束。
  20. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該引導路徑之至少一部分係以直線形式沿該第一表面延伸。
  21. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該引導路徑之至少一部分係以曲線形式沿該第一表面延伸。
  22. 如申請專利範圍第1項之方法，其中移除材料包括自該第二表面移除材料。
  23. 如申請專利範圍第1項之方法，其中自該基板之該表面移除材料包括形成一延伸至該基板中的引導溝槽。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該引導溝槽沿該引導路徑延伸。
  25. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該基板包括一增強玻璃基板，其具有一壓縮區，該壓縮區自該第一表面及該第二表面中之該至少一者延伸至該基板之該內部中，且其中該引導溝槽之至少一部分的深度大於或等於該壓縮區之該厚度。
  26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該引導溝槽之至少一部分的深度小於該壓縮區之該厚度。
  27. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該引導溝槽經配置以使得基板可於形成該引導溝槽後沿該引導路徑分離。
  28. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該引導溝槽經配置以使得基板於形成該引導溝槽後仍為結合的，且其中分離該基板包括在形成該引導溝槽之後於該基板內形成一通氣裂紋，且其中該通氣裂紋及該引導溝槽經配置以使得該基板可於形成該通氣裂紋後沿該引導溝槽分離。
  29. 一種方法，其包括：提供一基板，該基板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面，其中該第一表面及該第二表面中之至少一者受壓縮應力且該基板之一內部係處於一張力狀態；在該基板內之複數個位置處加工該基板，其中該複數個經加工位置中之至少一個位於該第二表面處，且該複數個位置中之至少一個位於該基板之該內部中；該加工包括：定向一雷射光束以穿過該第一表面且於穿過該第一表面之後穿過該第二表面，其中該雷射光束於該基板之一表面處的一光斑具有一強度及一積分通量，其足以激發光藉由該基板經該光斑所照射之一部分的多光子吸收；及使該雷射光束相對於該基板加以掃描，以使得該複數個經加工位置中之至少一些係沿一引導路徑佈置；及沿該引導路徑分離該基板。
  30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該光斑具有一橢圓形。
  31. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該光斑位於該基板之該第二表面處。
  32. 如申請專利範圍第29項之方法，其中加工該基板包括形成自該第二表面延伸至該基板之該內部中的一引導溝槽。
  33. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該引導溝槽沿該引導路徑延伸。
  34. 一種用於分離一基板之裝置，該基板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面，其中該裝置包括：一雷射系統，其經配置以沿一光徑定向一聚焦雷射光束，該聚焦雷 射光束具有一束腰；一工件支撐系統，其經配置以支撐該增強玻璃基板以使得該第一表面面朝該雷射系統，且使得該束腰可定位於該基板之一表面處或該基板外部；及一控制器，其耦接至至少該雷射系統及該工件支撐系統，該控制器包括：一處理器，其經配置以執行指令來控制至少該雷射系統及該工件支撐系統，以便：定向該雷射光束以穿過該第一表面且於穿過該第一表面之後穿過該第二表面，其中該雷射光束於該基板之一表面處的一光斑具有一強度及一積分通量，其足以激發光藉由該基板經該光斑所照射之一部分的多光子吸收；及使該雷射光束沿一引導路徑相對於該基板加以掃描；及一記憶體，其經配置以儲存該等指令。
  35. 一種製品，其包括：一增強玻璃物品，其具有一第一表面、一第二表面及一邊緣表面，其中該邊緣表面包括：一主邊緣區，其自該第二表面朝該第一表面延伸；及一凹口區，其自該主邊緣區延伸至該第一表面。
  36. 如申請專利範圍第35項之物品，其中該凹口區沿該第一表面之一邊緣延伸。
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