TW201707832A - 在可撓性基板卷材中連續製造特徵之方法及與其相關的 產品 - Google Patents

Abstract

揭露在可撓性基板中連續製造特徵的方法。在一個實施例中，在基板卷材中製造特徵的方法包括提供配置在第一捲軸組件上的第一捲軸中的基板卷材、使基板卷材自第一捲軸向前移動並通過包括雷射的雷射處理組件，並利用雷射在基板卷材中產生複數個缺陷。方法進一步包括使基板卷材向前移動通過蝕刻組件，並在蝕刻組件處蝕刻基板卷材以移除複數個缺陷處的玻璃材料，藉此在基板卷材中形成複數個特徵。方法進一步包括將基板卷材捲成最終捲軸。

Description

在可撓性基板卷材中連續製造特徵之方法及與其相關的產品

　本申請案主張2015年8月21日申請的美國第62/208282號專利申請案的優先權，在此將其全文以參考方式併入本文中。本發明係關於在可撓性基板卷材中連續製造特徵的方法及相關產物。

對在可撓性基板中產生特徵(諸如，通孔、盲孔與其他表面特徵)以用於不同應用的關注逐漸增加。這些應用包括(但不限於)玻璃中介層、印刷電路板、流控學、顯示器、光學背板與其他通用的光電或生命科學應用。這些可撓性基板(例如，可撓性玻璃基板)係樂見的，這是至少因為這些可撓性基板的尺寸穩定性。在可撓性基板中產生特徵的目前方法包括將片型基板結合至框架以進行處理與搬運。這可用聚合性基板以及可撓性玻璃兩者加以執行。此方法用於聚合物膜以克服處理過程中的平坦與尺寸穩定性問題。此方法可用於可撓性玻璃而可以進行基板搬運。儘管此方法係有用的，但難以擴展至大面積裝置所需的大面積基板或高產量連續製造。因此，此方法增加最終產品的成本，這係因為產量的減少以及處理步驟數目的增加。

在連續方式中處理可撓性基板材料而可以進行大面積裝置與/或高產量製造的需求依然存在。

本文揭露的實施例關於在將基板分隔成單獨部件(例如，晶圓)之前以連續滾筒至滾筒處理在可撓性基板中產生特徵的方法。本文所述的連續滾筒至滾筒處理並不需要結合基板至剛性框架的步驟，且可在單獨地分隔基板成單獨部件(例如，晶圓)之前與在製造特徵之前讓特徵形成。本文所述的連續滾筒至滾筒處理可用於製造與批次處理提供相似的特徵與基板幾何形狀，但具有改善的基板搬運。

在連續方式中處理可撓性基板材料而可以進行大面積裝置與/或高產量製造的需求依然存在。可利用基於滾筒的系統非常有效率地搬運與輸送獨立的卷材材料，但目前並未證實使用滾筒至滾筒處理於尺寸準確的介層窗形成。儘管滾筒至滾筒處理聚合物膜係已知的，而藉由打孔或雷射燒蝕方法產生通孔係有可能的，聚合物仍然承受尺寸穩定性的缺失。聚合物膜在後續處理步驟過程中的拉伸與扭曲會造成通孔變得未對齊。這是為何聚合物膜通常附接至處理框架的原因。依然存在利用連續處理在尺寸穩定基板中產生通孔的能力得此特別需求。

在一個實施例中，在基板卷材中製造特徵的方法包括提供配置在第一捲軸中的基板卷材、使基板卷材自第一捲軸向前移動並通過包括雷射的雷射處理組件，並利用雷射在基板卷材中產生複數個缺陷。方法進一步包括使基板卷材向前移動通過蝕刻組件，並在蝕刻組件處蝕刻基板卷材以移除複數個缺陷處的玻璃材料，藉此在基板卷材中形成複數個特徵。方法進一步包括將基板卷材捲成最終捲軸。

在另一個實施例中，在基板卷材中製造特徵的方法包括提供配置在第一捲軸組件上的第一捲軸中的基板卷材、使基板卷材自第一捲軸朝向包括雷射的雷射處理組件向前移動，並在雷射處理組件處利用雷射在基板卷材中產生複數個缺陷。方法進一步包括使基板卷材朝向最終捲軸組件向前移動，並利用最終捲軸組件將基板卷材以及與基板卷材相鄰的***層捲成最終捲軸。

在又另一個實施例中，玻璃基板卷材包括複數個配置在玻璃基板卷材中的通孔，其中將玻璃基板卷材捲成捲軸。

本文揭露的實施例關於在將基板分隔成單獨部件(例如，晶圓)之前以連續滾筒至滾筒處理在可撓性基板中產生特徵的方法。本文所述的連續滾筒至滾筒處理並不需要結合基板至剛性支撐框架的步驟，且可在單獨地分隔基板成單獨部件(例如，晶圓)之前與在製造特徵之前讓特徵形成。本文所述的連續滾筒至滾筒處理可用於製造與批次處理提供的那些特徵與基板幾何形狀相似的特徵與基板幾何形狀，但具有改善的基板搬運。

如同下方更詳細所述，基板卷材被提供於捲軸或可撓性卷材中。自捲軸或可撓性卷材展開基板卷材並朝向雷射處理組件向前移動，其中雷射束被用來在基板卷材中形成特徵、損傷區域或線。在一個實施例中，基板卷材接著朝向蝕刻組件向前移動，基板卷材在蝕刻組件中接受蝕刻處理以移除雷射束產生的損傷區域周圍的基板材料好打開損傷區域並產生特徵。本文所用之詞彙「特徵」意指基板卷材中具有任何形狀或深度的孔洞，且包括延伸完全通過基板卷材深度的通孔、延伸部分通過基板卷材深度的盲孔、延伸通過基板卷材深度的槽、 延伸部分通過基板卷材的通道等等。接著將其中形成有特徵的基板卷材捲成最終捲軸，最終捲軸可易於進一步處理的搬運，諸如運送至另一設施以進行切割、塗覆、元件製造、層疊或其他處理。在下文詳細描述多種在可撓性基板卷材中製造特徵的方法。

現在參照第1A圖，示意性描繪在可撓性基板卷材103中製造特徵的方法與系統100。一般而言，在處理之前，基板卷材103被提供在第一捲軸101A中。本文所用之詞彙「基板卷材」意指玻璃基板卷材、玻璃-陶瓷基板卷材或陶瓷基板卷材。詞彙「基板卷材」亦包括包含聚合物、金屬、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料的一或多者的可撓性基板卷材。舉例而言，基板卷材可包括能夠被纏繞進入滾筒內的可撓性玻璃卷材。又舉例而言，可將不同的材料剪接、層疊或接合在一起以產生卷。不同的材料可各自覆蓋卷材的整個寬度或可為獨立分離區域。作為實施例而非限制，基板卷材可為具有獨立分離可撓性玻璃區域與其層疊或接合的聚合物卷材載體。可覆蓋聚合物卷材載體或在開放框架的位置處附接這些物質。可自任何能夠被雷射鑽孔且選擇性如本文所述般蝕刻的玻璃材料製造玻璃基板卷材。同樣地，可自任何能夠被雷射鑽孔且選擇性如本文所述般蝕刻的玻璃-陶瓷或陶瓷材料製造玻璃-陶瓷基板卷材與陶瓷基板卷材。作為非限制性實施例，可利用本文所述的方法處理康寧公司(紐約州康寧市)所製造的EagleXG®、Lotus®與Gorilla®玻璃基板。作為另一個非限制性實施例，可利用本文所述的方法處理可撓性氧化釔-安定氧化鋯。

如上所述，基板卷材103能夠藉由雷射暴露處理而被鑽孔。因此，基板卷材103應能夠接收帶有極小尺寸變化的熱能，以致基板卷材103在雷射處理過程中不需要被固定至支撐框架。舉例而言，通常用於高溫電子應用的聚醯亞胺膜在承受熱循環時會經歷範圍10 µm至100 µm的無法預期變形。作為比較，本文所述的基板(例如，玻璃基板)在承受相同的熱循環時並不具有可偵測到的變形。除了尺寸穩定性以外，基板卷材103或基板卷材的部分(若基板卷材為複合物的話)應能夠承受大於約500℃的溫度，具有大於約50 GPa的楊氏模數與/或具有大於約3 GPa的硬度。

如第1A圖所示，基板卷材103應具有一厚度使得基板卷材103能夠被捲成捲軸。在作為非限制性實施例的玻璃基板實例中，基板卷材103可具有低於300 µm的厚度。應當理解取決於材料的組成與性質，基板卷材103可具有其他厚度。

如第1A圖所示，第一捲軸101A配置在第一捲軸組件(未編號)，第一捲軸組件機械地旋轉以展開基板卷材103。第一捲軸組件以及本文所述的其他捲軸組件可設置成任何能夠旋轉並具有基板卷材103捲於其上的裝置。

在描繪實施例中，當基板卷材103自第一捲軸101A展開時，基板卷材103通過雷射處理組件102。如下方更詳細描述，雷射處理組件102包括一或多個雷射，一或多個雷射操作用來雷射-鑽孔複數個缺陷(未圖示於第1A圖)於基板卷材103上或通過基板卷材103。如下方更詳細描述，缺陷可為通孔、盲孔、缺陷線或玻璃基板中藉由多重光子吸收形成的損傷區域。取決於終端應用與特徵需求，可利用任何能夠在基板卷材103中形成雷射誘發缺陷的雷射處理。作為實施例而非限制，一或多個雷射可操作用來產生紫外線或紅外線波長範圍中的雷射束。非限制性雷射處理組件實施例描繪於第4A圖、第4B圖與第5圖並詳細描述於下文中。

值得注意的是有可能同時處理多個基板卷材。舉例而言，第一捲軸101A可包括多個筒狀基板卷材，以致當以堆疊關係配置於雷射處理組件102中時，多個基板卷材可被同時雷射鑽孔。

在第1A圖所繪實施例中，基板卷材103自雷射處理組件102朝向第一中間捲軸組件(未編號)向前移動，基板卷材103在第一中間捲軸組件中被捲入中間捲軸101B中。在完全將基板卷材103捲成中間捲軸101B後，自第一中間捲軸組件移除中間捲軸101B。

在替代實施例中，將基板卷材103分隔成複數個較小的部分並接著捲成複數個較小的中間捲軸。可藉由橫跨寬度、橫跨長度、在寬度與長度的組合中藉由分層或其他方法分隔基板卷材而形成這些較小的部分。這些較小的中間捲軸可接著展開並通過蝕刻組件104。可藉由任何習知或尚未發展出的基板分隔技術將基板卷材103分隔成較小的部分。

如箭號A所示，處理實施例藉由將中間捲軸101B (或多個中間捲軸)配置在第二中間捲軸組件(未編號)上而繼續，第二中間捲軸組件運作用來如同第1A圖中所示般機械地旋轉以自中間捲軸101B展開基板卷材103。基板卷材103自中間捲軸101B向前移動，以致基板卷材103進入蝕刻組件104，基板卷材103在蝕刻組件104中承受蝕刻處理以打開雷射處理所產生的缺陷好形成期望的特徵。值得注意的是第1A圖中所示的雷射與蝕刻處理並不需要為連續的。舉例而言，雷射處理可先發生，接著為多個元件製造或其他處理步驟，再接著為蝕刻處理。可利用任何習知或尚未發展的蝕刻處理來打開或以其他方式將特徵110構形成期望形狀。非限制性蝕刻處理實施例示意性描繪於第6A-6C圖並詳細描述於下文。第2圖描繪在蝕刻處理後複數個設置成基板卷材103的部分中的通孔的特徵110。取決於應用需求，孔的形狀可變化為圓柱形、錐形或其他形狀。或者，雷射處理單元102可在基板材料103中產生足夠的特徵而不需要蝕刻處理，因此不需要蝕刻組件104。

在通過蝕刻組件104之後，基板卷材103自雷射處理組件102朝向最終捲軸組件(未編號)向前移動，基板卷材103在最終捲軸組件處被捲成最終捲軸101C。在基板卷材103完全被捲成最終捲軸101C之後，自最終捲軸組件移除最終捲軸101C。最終捲軸101C包括具有特徵110形成通過基板卷材103的筒狀基板卷材103。如上所述，特徵110可為通孔、盲孔、槽、通道或其他特徵。最終捲軸101C可接著承受進一步處理或運送至後續設施進行進一步處理。舉例而言，相較於運送數千個獨立的單一基板而言，運送最終捲軸101C至基板處理器可能較為容易與/或較具成本效益。

如上所示，有可能同時處理多個基板卷材。在蝕刻處理過程中，應該有間隙存在於相鄰基板卷材的表面之間以確保蝕刻劑實質上到達基板卷材的所有表面。因此，可將一或多個抗蝕刻劑***層配置於相鄰基板卷材之間以提供相鄰基板卷材的表面之間的間隙。***層111實施例描繪於第7圖中並描述於下文。一或多個***層可設置成網格或其他具有開孔的結構，好讓蝕刻劑溶液實質上到達一或多個基板卷材的所有表面。

可在蝕刻組件104之前的處理中任何時間提供一或多個***層。舉例而言，第一捲軸101A可包括交替的基板卷材與***層，以致基板卷材與***層通過雷射處理組件102。或者，可在基板卷材通過雷射處理組件102之後並在基板卷材通過蝕刻組件之前，將一或多個***層與基板卷材一起捲成一或多個捲軸(例如，第三中間捲軸)。

現參照第1B圖，示意性描繪在可撓性基板卷材103中製造特徵的另一方法與系統100′。如參照第1A圖描述於上，最初將基板卷材103提供於第一捲軸組件(未編號)上的第一捲軸101A中。隨著基板卷材103自第一捲軸101A展開，基板卷材103朝向雷射處理組件102向前移動，在雷射處理組件102中藉由一或多個雷射將缺陷形成於基板卷材103中，如同上文所述與更詳細描述於下。

並非如第1A圖所示般被捲成中間捲軸，基板卷材103直接朝向蝕刻組件104向前移動。在此方式中，基板卷材103在雷射處理後直接自雷射處理組件102通過而到達蝕刻組件104。如上所述，蝕刻組件104可被設置成提供任何能夠打開複數個缺陷成為特徵的蝕刻處理的任何組件。此可包括濕處理與電漿處理。在離開蝕刻組件104之後，將基板卷材103捲成最終捲軸組件(未編號)上的最終捲軸101C。如上所述，接著可自最終捲軸組件移除最終捲軸101C。

自第一捲軸101A展開基板卷材103並將基板卷材103捲成最終捲軸101C的速度、雷射處理組件102中雷射處理的速度與基板卷材103在蝕刻組件104的持續時間應加以協調，以便適當地形成缺陷並在蝕刻處理過程中適當地打開特徵。在一個實施例中，連續地進行自第一捲軸101A展開基板卷材103與雷射處理組件製造缺陷。蝕刻組件104的長度可導致基板卷材103暴露至蝕刻處理達可允許缺陷打開成期望特徵形狀的一段時間。

在其他實施例中，不連續地自第一捲軸101A展開基板卷材103，以致基板卷材103停於雷射處理組件102中，其中一或多個雷射在基板卷材103停止一段時間時產生複數個缺陷。第3圖示意性描繪基板卷材103的一部分，其中個別部分108A-108C設置有特徵，而基板卷材103未位於部分108A-108C中的區域不含有特徵。若想要的話，可在部分108A-108C之間切割基板卷材103以用於進一步處理。

現參照第1C圖，示意性描繪在基板卷材中製造特徵的另一方法與系統100″。相似於第1B圖中所示的實施例，基板卷材103在離開雷射處理組件102後直接進入蝕刻組件104。然而，在被捲成最終捲軸101C之前，基板卷材103通過一或多個額外的處理組件106。一或多個處理組件可包括(但不限於)清潔(諸如，水性或電漿)、介層窗鍍覆、施加一或多個塗層至基板卷材103、施加介電材料、平坦化、金屬化、印刷、層疊或額外的介層窗蝕刻處理。在一或多個額外的處理組件106之後，基板卷材103如上所述般被捲成最終捲軸101C。或者，一或多個額外的處理步驟106可發生在雷射處理組件102與蝕刻組件104之間。

雷射處理組件102可設置為任何能夠在基板卷材103通過雷射處理組件102時快速在基板卷材103中形成雷射缺陷的雷射處理系統。非限制性雷射鑽孔處理實施例描述於下文並繪製於第4A圖、第4B圖與第5圖。

一般而言，將雷射束轉化成位於基板卷材(例如，玻璃基板)主體中的雷射束焦線以產生設置為基板中損傷線的缺陷，如美國第14/535,800號專利申請案中所述，在此將美國第14/535,800號專利申請案的全文以參考資料併入。根據下方所述的處理，在單次通過中，雷射可被用來產生高度控制的完整線損傷通過基板，且具有極小(＜75µm，通常＜50µm)的亞表面損傷與碎片產生。這與用來燒蝕材料的常用斑點聚焦雷射相反，在常用斑點聚焦雷射中，通常需要多次通過以完整地穿過玻璃厚度，而燒蝕處理會形成大量的碎片並會發生更廣大的亞表面損傷(＞100µm)與邊緣碎片。

轉向第4A圖與第4B圖，雷射處理材料的方法包括聚焦脈衝雷射束2指向沿著束傳播方法的雷射束焦線2b。當吸收度在雷射波長下每平方毫米材料深度低於10%(較佳低於約1%)時，基板1(即，基板卷材103)實質上對此雷射波長係透明的。如第5圖中所示，雷射3 (未圖示)發射雷射束2，雷射束2具有入射至光學組件6的部分2a。光學組件6在輸出側沿著束方向的一界定擴張範圍上(焦線的長度l)將入射雷射束轉化成廣大的雷射束焦線2b。平坦基板1(即，基板卷材103)配置於束路徑上以至少部分與雷射束2的雷射束焦線2b重疊。因此將雷射束焦線引導進入基板。參照1a標明平坦基板面對光學組件6或雷射的表面，而參照1b標明基板1的相反表面。基板或材料厚度(在此實施例中垂直於平面1a與1b(即，垂直於基板平面)而量測)標示為d。

如第4A圖所示，垂直於縱向束軸並因此在光學組件6產生的相同焦線2b後方排列基板1(基板垂直於圖式的平面)。沿著束方向指向或排列焦線，以上述方式相對於焦線2b配置基板使得焦線2b開始於基板的表面1a之前並結束於基板的表面1b之前，亦即，靜的焦線2b終止於基板中且並未延伸超出表面1b。在雷射束焦線2b與基板1的重疊區域中，亦即，在焦線2b覆蓋的基板材料中，廣大的雷射束焦線2b產生(假設適當的雷射強度沿著雷射束焦線2b，該強度由雷射束2聚焦於長度l的部分(即，長度l的線聚焦)所確保)廣大部分2c (沿著縱向束方向排列)，沿著廣大部分2c在基板材料中產生誘發吸收。誘發吸收沿著部分2c在基板材料中產生缺陷線形成。缺陷線係利用單一高能量脈衝存在於基板中的微觀(例如，直徑＞100 nm且＜0.5微米)狹長「孔」(亦稱為穿孔或缺陷線)。舉例而言，可在數百千赫(每秒數十萬缺陷線)的速率下產生個別的缺陷線。藉由來源與基板之間的相對移動，這些孔可彼此相鄰地配置(空間間隔可如所期望般自亞微米變化至數微米)。缺陷線形成不是僅為局部的，而是在誘發吸收的廣大部分2c的整個長度上。部分2c的長度(對應於雷射束焦線2b與基板1重疊的長度)標示為參照L。誘發吸收部分2c(或基板1進行缺陷線形成的材料部分)的平均直徑或範圍標示為參照D。此平均範圍D基本上對應於雷射束焦線2b的平均直徑δ，亦即，約0.1微米與約5微米之間範圍中的平均斑點直徑。

如第4A圖所示，由於自與焦線2b中的高強度雷射束相關的非線性效應產生的沿著焦線2b的誘發吸收，基板材料(對雷射束2的波長λ係透明的)被加熱。第4B圖描繪受熱的基板材料最終將擴張以致對應引發的張力產生微-裂縫形成，且張力在表面1a處最高。

基於在穿透材料中產生多光子吸收(MPA)的能力來斷定雷射源的選擇。MPA係同時吸收兩個或兩個以上相同或不同頻率的光子，以激發分子自一狀態(通常為基態)至較高能量電子狀態(離子化)。所包含的分子較低與較高狀態之間的能量差異可相等於兩光子能量的總合。MPA(亦稱為誘發吸收)可為三階處理，例如，比線性吸收弱數個數量級。MPA不同於線性吸收的地方在於誘發吸收的強度可例如與光強度的平方或立方成正比，而非與光強度本身成正比。因此，MPA係非線性光學處理。

於下方描述可施加用來產生焦線2b的示範性光學組件6以及示範性光學設置(其中可應用這些光學組件)。所有的組件或設置係基於上方描述，因此使用相同的元件符號於相同的部件或特徵或功能相同的那些部件或特徵。因此，下文僅描述差異。

為了達成所需要的數值孔徑，一方面，必須根據已知的Abb公式(N.A. = n sin (θ)，n：即將處理的玻璃或其他材料的折射率；θ：孔徑角度的一半；且θ= arctan (D/2f)；D：孔徑；f：焦距)，將光學系統配置成已知焦距的所需開口。另一方面，雷射束必須照射光學系統高達所需的孔徑，這通常藉由利用雷射與聚焦光學系統之間的擴寬望遠鏡的束擴寬而達成。

為了沿著焦線的均勻交互作用，斑點尺寸不應變化太過強烈。舉例而言，這可藉由僅照射聚焦光學系統於小的圓形區域中而確保（參考以下實施例），以致束開口以及後續的數值孔徑百分比僅輕微地變化。

根據第4A圖(雷射輻射2的雷射束光束的中心束的水平處垂直於基板平面的部分；在此，雷射束2亦垂直地入射基板平面，即入射角β係0°以致焦線2b或誘發吸收的廣大部分2c平行於基板法線)，雷射3發射的雷射輻射2a首先引導至圓形孔8(對所用的雷射輻射而言完全不透明)上。孔8指向垂直於縱向束軸並置中於所繪束光束2a的中心束上。以上述方式選擇孔8的直徑，以致鄰近束光束2a中心的束光束或中心束(在此標示為2aZ)撞擊孔並完全由孔所吸收。僅有在束光束2a外周邊範圍中的束(邊緣射線，在此標示為2aR)由於比束直徑小的孔尺寸而不被吸收，反而橫向地通過孔8並撞擊光學組件6的聚焦光學元件(在此實施例中，標示為球形切割雙凸透鏡7)的邊緣區域。

如第4A圖中所示，雷射束焦線2b不單為雷射束的單一焦點，反而為雷射束中不同射線的連續焦點。連續焦點形成具有界定長度的狹長焦線，如第4A圖中雷射束焦線2b的長度l所示。透鏡7置中於中心束上且被設計成為常見球形切割透鏡外型的非修正雙凸聚焦透鏡。上述透鏡的球面像差可為有利的。或者，亦可應用自完美修正系統偏移的非球面或多透鏡系統，其不會形成完美的焦點反而會形成具有界定長度的顯著狹長焦線(即，不具有單一焦點的透鏡或系統)。受到與透鏡中心的距離的影響，透鏡的區域因此沿著焦線2b聚焦。橫跨束方向的孔8的直徑大約為束光束的直徑(由束強度降低至波峰強度的1/e所需的距離加以界定)的90%，且大約為光學組件6的透鏡的直徑的75%。因此使用藉由阻擋掉中心的束光束由未修正像差的球形透鏡7產生的焦線2b。第4A圖顯示通過中心束的一個平面的部分，而當所繪束圍繞焦線2b旋轉時可看見完整三維光束。

以表面1a、1b的至少一者由焦線所覆蓋的上述方式配置焦線2b可為有利的，這可導致誘發吸收部分2c至少開始於基板的一個表面上。

美國第14/535,800號專利申請案揭露可應用來產生雷射焦線以將特徵鑽入基板的額外實施例。亦應當理解亦可應用其他不使用雷射焦線的雷射鑽孔方法。

現參照第6A-6C圖，示意性描繪蝕刻組件104可提供的蝕刻處理實施例。如上所述，可應用任何能夠打開基板卷材103中的雷射鑽入特徵的蝕刻處理。首先參照第6A圖，蝕刻組件104′實施例設置為藉由噴灑蝕刻法來蝕刻前進的基板卷材103。複數個噴頭(未圖示)引導蝕刻溶液的複數個噴灑噴出物105至基板卷材103。儘管第6A圖描繪基板卷材103兩側上的噴灑噴出物105，實施例亦可僅引導噴灑噴出物105於基板卷材103的一側上。噴灑噴出物105的流體速度可沿著蝕刻組件104′的長度與寬度改變。噴灑蝕刻條件(諸如，流體速度、振盪、脈衝、蝕刻劑組成)自基板卷材103的一個表面至其他表面可有所變化。

蝕刻溶液係非特別限定的且將取決於基板卷材103的材料。在康寧公司(紐約州康寧市)所製造的EagleXG®玻璃上執行實驗，上述EagleXG®玻璃具有70-80 µm的厚度、140 mm的寬度與10 m的長度，且經雷射鑽孔並接著捲至直徑為150 mm的核心上。在蝕刻組件的各個端點處提供捲軸的捲取與展開。蝕刻組件在20 psi噴灑壓力下提供蝕刻溶液的振盪噴灑。蝕刻化學物質為42°C溫度下的3M HF與1M H₂ SO₄ 。為了達成玻璃片在蝕刻組件中3.5分的停留時間，玻璃在160 mm/分的速度下前進。蝕刻之後，利用50 µm厚的聚萘二甲酸乙二酯(「PEN」)膜作為***材料將玻璃片重新捲回150 mm直徑捲軸上。

第6B圖示意性描繪提供水性蝕刻的蝕刻組件104″，其中將基板卷材103浸入蝕刻溶液中。如上所示，取決於基板卷材103的性質可使用任何蝕刻溶液化學物質。儘管未圖示於第6B圖中，可在蝕刻組件104″中提供抗蝕刻劑的滾輪以向下按壓基板卷材103，以致基板卷材103完全地浸沒於蝕刻溶液中。如第6B圖中所示，超音波能量與/或攪動(由形狀107所示)可被應用至蝕刻溶液與/或基板卷材103以進一步助長特徵的蝕刻。應用的能量或攪動可直接地且相異地橫跨基板卷材103的寬度、長度或表面。

第6C圖示意性地描繪提供形式為蝕刻區域109A與109B的多個蝕刻區域的蝕刻組件104′″。應當理解可取決於應用而提供任何數目的蝕刻區域。在所描繪的實施例中，蝕刻區域109A係水性蝕刻區域(其可提供或可不提供超音波能量或攪動)而後續的蝕刻區域109B係乾蝕刻區域。應當理解可提供其他蝕刻區域來取代所繪製的蝕刻區域109A與109B或除了所繪製的蝕刻區域109A與109B以外提供其他蝕刻區域。舉例而言，蝕刻區域可提供噴灑處理或基板浸沒。

可用不同的蝕刻條件來特異性地最佳化不同的蝕刻區域。在蝕刻基板的個別片的批次處理中難以達成蝕刻條件的快速變化。然而，在本文所述的連續或滾筒至滾筒處理中，當基板卷材103前進通過蝕刻組件104時，噴灑噴頭的連續組合可改變蝕刻組成分，提供水沖洗、改變溫度、添加或移除攪動等等。

如上所示，可獨立地處理基板卷材103的各個表面。舉例而言，可相同或不同地蝕刻基板卷材103的兩個表面。或者，在其他配置中， 可僅蝕刻基板卷材103的一個表面。由於具有能夠不同地蝕刻各個表面的能力， 有可能藉由積極地蝕刻第一表面且輕微地蝕刻另一表面而在同一時間產生特徵。這亦可用來藉由自一表面積極地蝕刻但在另一表面上由於輕微蝕刻僅有表面特徵來產生通孔。亦可錯開基板各個表面的處理。蝕刻條件亦可橫跨基板的水平寬度而有所變化。

連續蝕刻不僅影響特徵性質，且亦可影響基板卷材邊緣與整體機械穩定性。基板卷材邊緣的蝕刻可排除或降低基板卷材中的瑕疵以藉此提高彎曲強度。邊緣附近的蝕刻亦可產生圓滑、錐形或不同厚度的邊緣剖面。蝕刻亦可產生基板卷材的薄化。此薄化可均勻地在基板卷材寬度上或此薄化可更積極地產生基板卷材中的較薄區域以用於機械、切割或元件功能性用途。可藉由改變橫跨基板表面的蝕刻條件或藉由遮罩技術讓這些變化變得可能。

在某些實施例中，基板卷材103在連續處理中通過或前進通過雷射處理組件、蝕刻組件或額外的處理組件的一或多者(例如，如第1A圖、第1B圖、第1C圖、第6A圖、第6B圖與第6C圖)。舉例而言，當基板卷材在滾筒至滾筒處理中依序通過雷射處理組件、蝕刻組件或額外的處理組件的一或多者時，基板卷材103的各個端點仍然附接至捲軸。又舉例而言，當基板卷材在滾筒至滾筒處理中依序通過雷射處理組件、蝕刻組件或額外的處理組件的一或多者並接著單一化以形成個別部分時，基板卷材103的一個端點仍然附接至捲軸。

在替代實施例中，基板卷材103在雷射處理後可被分隔成個別部分。非為滾筒至滾筒處理，基板卷材103的個別部分可連續地通過本文所述的蝕刻組件。在某些實施例中，基板卷材103可做為展開片進入蝕刻組件104，並接著在通過蝕刻組件後被捲成捲軸。

現參照第7圖與第8圖，在某些實施例中，整個捲軸101D在雷射處理後以捲軸形式進行蝕刻，而非連續地讓基板卷材103通過蝕刻組件104。第7圖示意性地描繪筒狀基板卷材103的最終捲軸101D的部分。為了確保蝕刻溶液實質上到達基板卷材103的所有表面積，應有間隙存在於基板卷材103的相鄰表面之間。如第7圖中所示，抗蝕刻劑***層111配置於基板卷材103的相鄰表面之間。***層111(可設置成網格或其他具有開孔的結構)提供基板卷材103相鄰表面之間的間隔。當最終捲軸101D浸入蝕刻溶液中時，這允許蝕刻劑溶液流入基板卷材103的表面之間。可在雷射處理組件102之前或之後施加***層111。最終捲軸101D亦可包括複數個基板卷材與複數個***層。

在通過雷射處理組件102與被捲成最終捲軸101D(或如第1A圖中所示之中間捲軸101B)之後，如箭號B 所示將基板卷材103放置進入蝕刻組件112中。蝕刻溶液化學物質與蝕刻週期將取決於基板卷材103的材料與期望的性質(諸如，孔直徑、基板卷材厚度等等)。得到的產物為具有特徵形成於其中的筒狀基板卷材的捲軸。在蝕刻之後，最終捲軸101D可經清潔(諸如，水性清潔或電漿清潔)與/或接受進一步處理。舉例而言，最終捲軸101D可輕易地封裝並運送至另一個設施以用於進一步處理。

現在應當瞭解本文所述的實施例提供了在可撓性基板卷材(諸如，玻璃片、玻璃-陶瓷片或陶瓷片)中的特徵的連續滾筒至滾筒製造。一或多個基板卷材自捲軸展開並通過雷射處理組件，其中藉由雷射在一或多個基板卷材中產生缺陷。一或多個基板卷材接著連續地通過蝕刻組件以化學地蝕刻一或多個玻璃基板卷材好將缺陷打開成具有期望尺寸的特徵。比起傳統製造方法而言，滾筒至滾筒連續處理降低了處理步驟數目，並允許用捲軸形式簡單地搬運基板卷材。

儘管已經在本文描述了示範性實施例，但本領域具有通常知識者可理解能在不悖離隨附申請專利範圍所包含的範圍下對示範性實施例中的形式與細節進行多種變化。

D‧‧‧直徑
d‧‧‧厚度
L、l‧‧‧長度
1‧‧‧基板
1a、1b‧‧‧參照
2‧‧‧雷射束
2a‧‧‧束光束
2aR‧‧‧邊緣射線
2aZ‧‧‧中心束
2b‧‧‧雷射束焦線
2c‧‧‧廣大部分
6‧‧‧光學組件
7‧‧‧透鏡
8‧‧‧孔
100、100′、100″、100′″‧‧‧系統
101A‧‧‧第一捲軸
101B‧‧‧中間捲軸
101C、101D‧‧‧最終捲軸
102‧‧‧雷射處理組件
103‧‧‧基板卷材
104、104′、104″、104′″、112‧‧‧蝕刻組件
105‧‧‧噴灑噴出物
106‧‧‧額外的處理組件
107‧‧‧形狀
108A、108B、108C‧‧‧部分
109A、109B‧‧‧蝕刻區域
110‧‧‧特徵
111‧‧‧***層

可由後續示範實施例的更明確描述讓前文更加清楚，示範實施例描繪於附圖中，且其中相似的元件符號在不同圖式中指的接是相同的部分。並非必然按照比例繪製圖式，反之在描繪代表性實施例時可進行圖式強調。

第1A圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例在一或多個基板卷材中製造特徵的方法與系統的示意圖；

第1B圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例在一或多個基板卷材中製造特徵的另一個方法與系統的示意圖；

第1C圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例在一或多個基板卷材中製造特徵的另一個方法與系統的示意圖；

第2圖係根據本文所描述的一或多個實施例基板卷材在特徵製造後的部分示意圖；

第3圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例基板卷材的部分具有特徵形成於其中的基板卷材的部分示意圖；

第4A圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例用於在基板卷材中形成缺陷的雷射處理組件的雷射處理部件實施例的示意圖；

第4B圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例描繪由沿著第4A圖中所繪示的雷射處理部件產生的焦線的誘發吸收而形成缺陷線的基板卷材的側視示意圖；

第5圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例在基板卷材中形成缺陷的雷射處理組件的雷射處理部件實施例的示意圖；

第6A圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例蝕刻組件實施例的示意圖；

第6B圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例蝕刻組件實施例的示意圖；

第6C圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例蝕刻組件實施例的示意圖；

第7圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例包括基板卷材與***層的捲軸的部分示意圖；及

第8圖係根據本文所描述與說明的一或多個實施例放置於蝕刻組件中包括基板卷材與***層的捲軸的示意圖。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

(請換頁單獨記載) 無

100"‧‧‧系統

101A‧‧‧第一捲軸

101C‧‧‧最終捲軸

102‧‧‧雷射處理組件

103‧‧‧基板卷材

104‧‧‧蝕刻組件

106‧‧‧額外的處理組件

Claims (25)

1. 一種在一基板卷材中製造數個特徵的方法，該方法包括以下步驟： 使該基板卷材自一第一捲軸前進； 使該基板卷材前進通過一包括一雷射的雷射處理組件； 利用該雷射在該基板卷材中產生複數個缺陷； 使該基板卷材前進通過一蝕刻組件； 在該蝕刻組件處蝕刻該基板卷材以移除複數個缺陷處的材料，藉此在該基板卷材中形成複數個特徵；及 將該基板卷材捲成一最終捲軸。
2. 如請求項1所述之方法，其中該基板卷材包括一玻璃基板卷材、一玻璃-陶瓷基板卷材或一陶瓷基板卷材。
3. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：在使該基板卷材前進通過該蝕刻組件之前，將該基板卷材捲成一中間捲軸。
4. 如請求項3所述之方法，進一步包括以下步驟：使該基板卷材自該中間捲軸朝向該蝕刻組件前進。
5. 如請求項3所述之方法，進一步包括以下步驟：在使該基板卷材前進通過該雷射處理組件之後，將該基板卷材以及一或多個具有複數個缺陷形成於其中的額外的基板卷材以及一或多個配置於相鄰基板卷材之間的***層捲在一起，藉此形成一第三中間捲軸。
6. 如請求項5所述之方法，進一步包括以下步驟：使該基板卷材、該一或多個***層與該一或多個額外的基板卷材朝向該蝕刻組件前進。
7. 如請求項1至6任何一項所述之方法，其中該基板卷材自該雷射處理組件直接前進至該蝕刻組件。
8. 如請求項1至6任何一項所述之方法，進一步包括以下步驟：連續地旋轉該第一捲軸與該最終捲軸以使該基板卷材前進。
9. 如請求項1至6任何一項所述之方法，其中該第一捲軸包括至少一額外的基板卷材。
10. 如請求項9所述之方法，其中該第一捲軸進一步包括至少一***層配置於該基板卷材與該至少一額外的基板卷材之間。
11. 如請求項1至6任何一項所述之方法，進一步包括以下步驟：在將該基板卷材捲成該最終捲軸之前，使該基板卷材前進通過一或多個額外的處理組件。
12. 如請求項11所述之方法，其中使該基板卷材前進通過一或多個額外的處理組件的步驟包括以下步驟：施加一或多個塗層至該基板卷材。
13. 如請求項12所述之方法，其中該一或多個塗層包括一介電材料。
14. 如請求項1至6任何一項所述之方法，其中該基板卷材的一厚度低於300 µm。
15. 如請求項1至6任何一項所述之方法，其中利用該雷射在該基板卷材中產生複數個缺陷的步驟包括以下步驟： 脈衝與聚焦該雷射束成為一雷射束焦線，該雷射束焦線指向沿著一束傳播方法並被引導進入該基板卷材，該雷射束焦線在該基板卷材中產生一誘發吸收，該誘發吸收在該基板卷材中產生一缺陷，該缺陷的形式為一沿著該雷射束焦線的缺陷線；及 相對於彼此移動該基板卷材與該雷射束，藉此形成複數個缺陷。
16. 如請求項1至6任何一項所述之方法，其中該蝕刻組件包括複數個蝕刻區域。
17. 如請求項1至6任何一項所述之方法，其中該蝕刻組件係設計用來藉由下列蝕刻處理的一或多者來蝕刻該基板卷材：噴灑蝕刻、水性蝕刻或乾蝕刻。
18. 一種在一玻璃基板卷材中製造數個特徵的方法，該方法包括以下步驟： 連續地使該玻璃基板卷材自一第一捲軸前進通過一包括一雷射的雷射處理組件；及 利用該雷射處理組件處的該雷射在該玻璃基板卷材中產生複數個缺陷。
19. 如請求項18所述之方法，進一步包括以下步驟： 連續地使該玻璃基板卷材朝向一最終捲軸組件前進；及 在該最終捲軸組件處將該玻璃基板卷材與一與該玻璃基板卷材相鄰的***層捲成一最終捲軸。
20. 如請求項19所述之方法，進一步包括以下步驟：在該玻璃基板卷材被捲成該最終捲軸時蝕刻該最終捲軸。
21. 如請求項19或20所述之方法，其中該***層係經設計，以致在將該玻璃基板卷材捲成該最終捲軸時，該玻璃基板卷材的一第一表面與一第二表面係分隔的。
22. 一種玻璃基板卷材，包括複數個配置在該玻璃基板卷材中的通孔，其中該玻璃基板卷材被捲成一捲軸。
23. 如請求項22所述之玻璃基板卷材，其中該玻璃基板卷材的一厚度低於300 µm。
24. 如請求項22或23所述之玻璃基板卷材，進一步包括一施加至該玻璃基板卷材的塗層。
25. 如請求項24所述之玻璃基板卷材，其中該塗層包括一介電材料。