TWI573186B - 加工強化玻璃的方法和裝置及藉此製造的物品 - Google Patents

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Description

加工強化玻璃的方法和裝置及藉此製造的物品 【相關申請案之交互參照】
本申請案為2012年2月29日申請之美國臨時申請案第61/604,544號之非臨時案，該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加工玻璃基板之方法，且更具體而言係關於用於加工強化玻璃基板中的特徵(例如，通孔、孔徑、開口等等)之方法。本發明之實施例亦係關於用於加工玻璃基板之裝置，及強化玻璃之物品。
薄的強化玻璃基板(諸如化學強化基板或熱強化基板)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強化玻璃基板或熱強化玻璃基板之加工困難。高表面壓縮層及深壓縮層使得難以使用習知技術來對玻璃基板機械地加工(例如，鋸切、鑽孔等等)。此外，若該中央張力區中所儲存之彈性能足夠高，該玻璃則可在表面壓縮層遭穿透時碎裂或震裂。在其他情況下，該彈性能之釋放可於基板內產生裂紋，該等裂紋可最終降低經加工物品之強度。因此，對用於加工強化玻璃基板中的特徵之替代方法存在需要。
本文所述之一實施例可示範性地表徵為一種方法，其包括□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；於該基板中形成第一凹口，其中該第一凹口自該第一表面朝該第二表面延伸；於該基板中形成第二凹口，其中該第二凹口自該第二表面朝該第一表面延伸；及移除該基板中自該第一凹口延伸至該第二凹口之一部分以於該基板中形成開口，其中該開口自該第一表面延伸至該第二表面。
本文所述之另一實施例可示範性地表徵為一種方法，該方法於強化玻璃基板中形成開口，該強化玻璃基板具有第一壓縮區、第二壓縮區及佈置於該第一壓縮區與該第二壓縮區之間的張力區。該方法可包括□移除該基板中佈置於該第一壓縮區內之第一部分；移除該基板中佈置於該第二壓縮區內之第二部分；及在移除該第一部分及該第二部分之後，移除該基板中佈置於該張力區內之第三部分。
本文所述之又一實施例可示範性地表徵為一種強化玻璃物品，其包括外部區，其自該物品之表面延伸至該物品內大於或等於40 μm 之層之深度(DOL)，其中該外部區所處之壓縮應力與大於或等於600 MPa之壓縮應力相等；內部區，其處於該物品內且鄰近於該外部區，其中該內部區係處於張應力下；及開口，其延伸穿過該外部區及該內部區。
本文所述之另一實施例可示範性地表徵為一種裝置，該裝置用於在基板中形成開口，該基板具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面。該裝置可包括□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光束腰；工件支撐系統，其經配置以支撐該強化玻璃基板；及控制器，其耦接至至少該雷射系統及該工件支撐系統中。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中，以便□於該基板中形成第一凹口，其中該第一凹口自該第一表面朝該第二表面延伸；於該基板中形成第二凹口，其中該第二凹口自該第二表面朝該第一表面延伸；及移除該基板中自該第一凹口延伸至該第二凹口之一部分以於該基板中形成開口，其中該開口自該第一表面延伸至該第二表面。該控制器亦可包括記憶體，其經配置以儲存該等指令。
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進行加工之強化玻璃基板。
第2A圖為就第1A圖及第1B圖而言來示範性地描述之基板的處理區之一實施例的平面圖。
第2B圖及第3圖至第5圖為沿第2A圖之線IIB-IIB截取的橫截面視圖，其例示在強化玻璃基板中加工特徵之製程之一實施例。
第6圖及第7圖示意地例示移除路徑之一些實施例，雷射光束可沿該等移除路徑移動以便在強化玻璃基板中加工特徵。
第8圖至第10圖為沿第2A圖之線IIB-IIB截取的橫截面視圖，其例示在強化玻璃基板中加工特徵之製程之另一實施例。
第11圖及第12圖為沿第2A圖之線IIB-IIB截取的橫截面視圖，其例示在強化玻璃基板中加工特徵之製程之又一實施例。
第13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12圖而言來示範性地描述之製程。
下文參照隨附圖式更全面地描述實施例之本發明。然而實施例之本發明可以許多不同形式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「包含」一組要素中之至少一者及其組合時，應理解的是，該群組可包含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，要瞭解的是，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進行加工之強化玻璃基板。
參照第1A圖及第1B圖，強化玻璃基板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。因此，第一表面102及第二表面104由邊緣106a、106b、108a及108b分界。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、矽酸鋁硼玻璃或類似物或其組合。根據本文所述之實施例加工的基板100可藉由強化製程來增強，該強化製程諸如離子交換化學強化製程、熱回火或類似製程或其組合。應理解，雖然本文之實施例係就化學強化玻璃基板之情況來描述，但是其他類型之強化玻璃基板可根據本文示範性描述之實施例來加工。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之組成及藉以強化基板100之化學及/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，且處於張力狀態下之張力區110c由壓縮應力外部區圍繞。
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表示之壓縮區的層之深度。
已示範性地描述能夠根據本發明之實施例加工之基板100，現描述加工基板100之示範性實施例。實施此等方法之後，諸如通孔、孔徑、開口及類似物(本文中統稱為「開口」)之特徵可形成於基板100內部。
第2A圖至第12圖例示加工強化玻璃基板(諸如基板100)之製程的各種實施例，其包括移除基板100中於第一壓縮區110a中之第一部分以於基板100中形成第一凹口，該第一凹口自第一表面102朝第二表面104延伸，移除基板100中於第二壓縮區110b中之第二部分以於基板100中形成第二凹口，該第二凹口自第二表面104朝第一表面102延伸，及之後，移除基板100中於張力區110c中之第三部分(例如，自第一凹口延伸至第二凹口)以於基板100中形成開口，該開口自第一表面102延伸至第二表面104。
參照第2A圖，雷射光束202可定向於基板100之處理區200上。可使射束202相對於基板100移動以移除基板100中於第一壓縮區110a 內之部分。第2B圖例示處於以下狀態之基板100：射束202已移除第一壓縮區110a之一部分。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聚焦以產生光束腰204。在所例示實施例中，光束腰204可相交第一表面102(以便處於第一表面102)，或可位於基板100內部(例如鄰近於第一表面102或鄰近於第二表面104)或基板100外部(例如，以使得相比第二表面104，光束腰204更接近於第一表面102，或以使得相比第一表面102，光束腰204更接近於第二表面104)。要瞭解，藉由變化聚焦射束202之方式，可改變光束腰204沿光徑相對於基板100之位置。在另一其他實施例中，光束腰204可相交第二表面104(以便處於第二表面104)。
當位於基板100外部，光束腰204可與基板(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，光束腰204可與基板100間隔分開小於3 mm之距離。在一實施例中，光束腰204可與基板100間隔分開1.5 mm之距離。然而要瞭解，光束腰204可與基板100間隔分開大於3 mm或小於0.5 mm之距離。
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或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，脈衝之至少一脈衝可具有大於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，至少一脈搏可具有為約10微微秒(ps)之脈衝持續時間。通常，脈衝持續時間可藉由衡量以下來選擇：由相對長的脈衝持續時間所誘導之高通量但潛在之熱損壞相對在使用相對短的脈衝持續時間時所需要之時間及費用但相對低的熱損壞。此外，射束202可沿光徑以大於10 Hz之重複速率定向。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至約2 MHz範圍內之重複速率來定向。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或類似波長)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或類似波長)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、積分通量或類似參數或其組合，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、梯形或類似形狀或其組合)。
通常，射束202可沿處理區200內之一或多個移除路徑掃描以移除基板100之一部分，且於形成第一壓縮區110a內形成第一凹口(例如，如第3圖中以300所標示)。要瞭解，射束202於處理區200內掃描之掃描速率及次數可基於上述射束參數以及第一凹口300之所要深度、基板之組成、基板100內所加工開口之所要邊緣品質及類似者來選擇。
參照第3圖，第一凹口300之深度d2可界定為自形成該第一凹口之基板100的實體表面(例如第一表面102，如示範性所例示)至第一凹口300之下表面302的距離。取決於上述射束參數、掃描參數及類似參數，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、掃描參數及類似參數可經選擇以使得d2可為至少10 μm、至少20 μm、至少30 μm、至少40 μm、至少50 μm或大於50 μm，或小於10 μm。
參照第4圖，在形成第一凹口300之後，移動(例如倒裝)基板100且使射束202相對於基板100移動以移除基板100中於第二壓縮區110b內之部分，進而形成第二凹口400。通常，雷射光束202係沿光徑定向於基板上，以使得射束202穿過第二表面104且之後穿過第一表面102。當 形成第二凹口400時，射束202之光束腰204可相交第二表面104(以便處於第二表面104)，或可位於基板100內部(例如鄰近於第二表面104或鄰近於第一表面102)或基板100外部(例如，以使得相比第一表面102，光束腰204更接近於第二表面104，或以使得相比第二表面104，光束腰204更接近於第二表面104)。在另一其他實施例中，光束腰204可相交第一表面102(以便處於第一表面102)。射束202之其他參數可與上文就第一凹口300之形成而言論述之射束參數相同或不同。
仍參照第4圖，第二凹口400之深度d3可界定為自形成該第二凹口之基板100的實體表面(例如第二表面104，如示範性所例示)至第二凹口400之下表面402的距離。取決於上述射束參數、掃描參數及類似參數，d3可大於d1、等於d1或小於d1。當d3大於d1時，d3可在大於d1 5%(或小於5%)至100%(或100%以上)的範圍內。當d3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、掃描參數及類似參數可經選擇以使得d3可為至少10 μm、至少20 μm、至少30 μm、至少40 μm、至少50 μm或大於50 μm，或小於10 μm。
參照第5圖，在形成第二凹口400之後，使射束202相對於基板100移動以移除基板100中於張力區110c內之第三部分，該第三部分係自第二凹口400延伸至第一凹口300。通常，雷射光束202係沿光徑定向於基板上，以使得射束202穿過第二表面104且之後穿過第一表面102。然而在其他實施例中，基板100可倒裝以便射束202穿過第一表面102且之後穿過第二表面104。要瞭解，光束腰204相對於基板之置放可如上所述經選擇以促進基板100之第三部分的所要移除。移除基板100之第三部分之後， 自第一表面102延伸至第二表面104的開口500形成於基板100中。在一實施例中，移除基板100之第三部分的製程係直接於形成第二凹口400之後開始。因此，第二凹口400之形成可視為形成開口500之製程中的中間步驟。雖然基板之第三部分於上文論述為使用射束202來移除，但是要瞭解第三部分可以任何適合之方式移除(例如機械鑽孔、機械鋸切、化學蝕刻或類似方式或其組合)。
如上文示範性地所述來形成，開口500具有界定於第一表面102中之第一周長，該第一周長與邊緣106a、106b、108a及108b間隔分開。同樣地，開口500具有界定於第二表面104中之第二周長，該第二周長亦與邊緣106a、106b、108a及108b間隔分開。要瞭解，開口500之該第一周長及第二周長可以任何所要方式來尺寸化及成形。在一實施例中，第一周長及/或第二周長之尺寸及形狀可相應於處理區之尺寸及/或形狀(例如，如第2A圖所示)。
在一些實施例中，射束202掃描所沿之一或移除路徑可基於以下來配置：欲於基板100中形成之開口500之尺寸及幾何學、基板之組成、所加工的壓縮區之DOL、所加工的壓縮區中之壓縮應力、藉由射束202於基板100內產生之熱的量，或類似者或其組合。在一實施例中，一或多個移除路徑之適當選擇可促進基板100內開口500之有效形成，且亦降低或阻止開口500形成期間基板100內之裂紋的形成。例如且參照第6圖，移除路徑圖案600具有複數個同心移除路徑，諸如移除路徑600a、600b、600c及600d。在另一實施例中，且參照第7圖，諸如圖案700之移除圖案可包括複數個同心移除路徑，諸如路徑702a、702b及702c，該等路徑上疊置以線性 光柵掃描路徑704。當所加工的基板具有相對薄(例如，至多約10 μm、約15 μm或約20 μm之DOL)及/或相對弱(例如，約100 MPa或100 MPa以下之CS)的壓縮區時，可使用圖案600。當所加工的基板具有相對厚(例如，至多約20 μm、約30 μm或約40 μm或更大之DOL)及/或相對強(例如，約600 MPa或600MPa以上之CS)的壓縮區時，可使用圖案700。
第8圖至第10圖為沿第2A圖之線IIB-IIB截取的橫截面視圖，其例示在強化玻璃基板中加工特徵之製程之另一實施例。
參照第8圖，雷射光束202可定向於基板100之處理區200上(例如，如第2A圖所示)，且可使射束202相對於基板100移動以移除基板100中於第二壓縮區110b內之部分。第8圖例示處於以下狀態之基板100：射束202已移除第二壓縮區110b之一部分。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。要瞭解，射束202之掃描及光束腰204相對於基板100之置放可如上所述經選擇以促進基板100之第二部分的所要移除。移除基板100之第二部分後，如第9圖所示之上述第二凹口400形成於第二壓縮區110b中。
參照第9圖，在形成第二凹口400之後，可相對於基板100(例如沿箭頭900之方向)調整射束202之光束腰204的位置以移除基板100中於第一壓縮區110a內之部分，進而形成如第10圖所示之上述第一凹口300。通常，雷射光束202係沿光徑定向於基板上，以使得射束202穿過第二表面104且之後穿過第一表面102。諸如射束202之光束腰置放參數及其他參數的參數可如上所述來選擇以促進基板100之第一部分的所要移除。
形成第一凹口300之後，基板100中於張力區110c內自第 二凹口400延伸至第一凹口300之第三部分可如就第5圖而言所示範性論述來移除，以形成第5圖所示之開口500。在一實施例中，移除基板100之第三部分的製程係直接於形成第一凹口300之後開始。因此，第一凹口300之形成可視為形成開口500之製程中的中間步驟。
第11圖及第12圖為沿第2A圖之線IIB-IIB截取的橫截面視圖，其例示在強化玻璃基板中加工特徵之製程之又一實施例。
參照第11圖，雷射光束202可定向於基板100之處理區200上(例如，如第2A圖所示)，且可使射束202相對於基板100移動以移除基板100中於第一壓縮區110a及第二壓縮區110b內之部分。第11圖例示處於以下狀態之基板100：射束202已移除第二壓縮區110b之一部分。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。要瞭解，射束202之掃描及光束腰204相對於基板100之置放可如上所述經選擇以促進基板100之第一部分及第二部分的所要移除。移除基板100之第一部分及第二部分後，第一凹口300形成同時第二凹口400形成。在一實施例中，第一凹口300及第二凹口400如第12圖所示同時形成。
形成第一凹口300及第二凹口400之後，基板100中於張力區110c內自第二凹口400延伸至第一凹口300之第三部分可如就第5圖而言所示範性論述來移除，以形成第5圖所示之開口500。
如上所述，開口500具有界定於第一表面102中之第一周長及界定於第二表面104中之第二周長。要瞭解，本文所示範性描述之製程可允許強化玻璃基板之加工以形成藉由習知技術難以成形的開口。在一實 施例中，藉由第一周長及/或第二周長封閉之面積大於0.7 mm2。在另一實施例中，藉由第一周長及/或第二周長封閉之面積小於50 mm2。例如，藉由第一周長及/或第二周長封閉之面積可小於28 mm2、小於12 mm2或小於3 mm2。要瞭解，本發明之實施例可經實施以形成藉由第一周長及/或第二周長封閉之面積可大於50 mm2的開口。在一實施例中，第一周長及/或第二周長可包括曲型區，其曲率半徑大於0.25 mm-1。在另一實施例中，第一周長及/或第二周長可包括曲型區，其曲率半徑小於2 mm-1。例如，曲率半徑可小於1 mm-1、小於0.5 mm-1或小於0.3 mm-1。在一實施例中，第一周長及/或第二周長可包括第一直線區及第二直線區，該第二直線區藉由大於0.5 mm之最小分離距離與第一直線區間隔分開。在另一實施例中，最小分離距離可小於8 mm。例如，最小分離距離可小於6 mm、小於4 mm、小於2 mm或小於1 mm。要瞭解，本發明之實施例可經實施以形成第一直線區及第二直線區彼此藉由大於8 mm之最小分離距離而間隔分開的開口。上述第一直線區相對於第二直線區可為平行、垂直或傾斜的。另外，第一直線區及/或第二直線區之長度可為可大於1 mm之長度。在一實施例中，長度可小於20 mm、小於15 mm或小於10 mm。要瞭解，本發明之實施例可經實施以使得長度可大於20 mm。在一實施例中，第一周長及/或第二周長可界定具有至少一伸長區之形狀，該伸長區之寬高比(計算為最小直徑與正交於最大直徑之最大直徑的比率)小於或等於1、小於0.5、小於0.1、小於0.08或小於0.05。在一實施例中，第一周長及/或第二周長可界定具有至少一伸長區之形狀，該伸長區之圓形度(根據周長之長度(L)及由周長界定之面積(A)來計算；具體而言，4 π A/L2)小於或等於1、小於0.7、小於0.5、小於0.2或大於0.05。
形成諸如開口500之開口後，基板可表徵為強化玻璃物品(本文亦稱為「物品」)。強化玻璃物品可用作保護蓋板(如本文所用，術語「蓋板」包括窗戶或類似物)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、視訊播放機或類似物；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，如上示範性所述之強化玻璃物品可使用任何所要裝置來形成。第13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12圖而言來示範性地描述之製程。
參照第13圖，諸如裝置1300之裝置可分離諸如基板100之強化玻璃基板。裝置1300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光束腰204可相對於如上就例如第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1302；及經配置以移動該卡盤1302之可移動平台1304。卡盤1302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1304經配置以相對於雷射系統橫向地移動卡盤1302。因此，可移動平台1304可經操作以使光束腰相對於基板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具有如上就光束腰204而言來示範性地描述之光束腰)。如示範性所例示，雷射系統可包括雷射1306，其經配置以產生雷射光束1302a；及光學總成1308，其經配置以聚焦射束1302a來產生光束腰204。光 學總成1308可包括透鏡且可沿由箭頭1308a所指示之方向移動來改變射束202之光束腰相對於基板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1310，其經配置以將射束202之光束腰相對於基板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1310可包括電流計、快速導引鏡、聲光偏轉器、電光偏轉器或類似物或其組合。因此，射束導引系統1310可經操作以使光束腰相對於基板100加以掃描。
裝置1300可進一步包括控制器1312，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1314及記憶體1316。處理器1314可經配置以執行藉由記憶體1316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12圖而言來示範性地描述之實施例。
通常，處理器1314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1314包括可程式化微控器微處理器或其他處理器，該等其他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1316中之指令的處理單元。記憶體1316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1316儲存可藉由運算邏輯執行之指令。或者或另外，記憶體1316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1300之任何組件的操作態樣，儘管在其他佈置中，其可為獨立的。
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。

Claims (28)

  1. 一種加工強化玻璃的方法，其包括：提供一強化玻璃基板，該強化玻璃基板具有一第一表面、一第二表面、一第一壓縮區、一第二壓縮區及一張力區，其中該第二表面係與該第一表面相對，其中該第一壓縮區自該第一表面朝向該第二表面延伸，其中該第一壓縮區具有第一壓縮層之深度，該強化玻璃基板在該第一壓縮區中的應力為零，其中該第二壓縮區自該第二表面朝向該第一表面延伸，其中該第二壓縮區具有第二壓縮層之深度，該強化玻璃基板在該第二壓縮區中的應力為零，且其中該張力區為配置介於該第一壓縮區與該第二壓縮區之間；於該強化玻璃基板中形成一第一凹口，其中該第一凹口自該第一表面朝該第二表面延伸至一第一深度，該第一深度係小於或等於該第一壓縮層之深度的200%；於該強化玻璃基板中形成一第二凹口，其中該第二凹口自該第二表面朝該第一表面延伸至一第二深度，該第二深度係小於或等於該第二壓縮層之深度的200%；及藉由燒蝕(ablation)而移除該強化玻璃基板中自該第一凹口延伸至該第二凹口之一部分以於該強化玻璃基板中形成一開口，其中該開口自該第一表面延伸至該第二表面。
  2. 如申請專利範圍第1項之加工強化玻璃的方法，其中該第一壓縮區或第二壓縮區的至少一者之內的一應力大於600MPa。
  3. 如申請專利範圍第1項之加工強化玻璃的方法，其中形成該第一凹口、 該第二凹口及該開口的至少一者包括：提供一雷射光源；以該雷射光源產生雷射光束；沿一光徑引導該雷射光束於該強化玻璃基板上；及以該經引導雷射光束移除該強化玻璃基板之一部分。
  4. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中引導該雷射光束包括引導該雷射光之至少一脈衝，該脈衝具有大於10毫微微秒(fs)之脈衝持續時間。
  5. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中引導該雷射光束包括定向該雷射光之至少一脈衝，該脈衝具有小於100毫微秒(ns)之脈衝持續時間。
  6. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中引導該雷射光束包括聚焦該雷射光束以產生一光束腰，該光束腰位於該強化玻璃基板外部或處於該第一表面或該第二表面。
  7. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中以該經導引雷射光束移除該強化玻璃基板之該部分包括切除該強化玻璃基板之該部分。
  8. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中以該經導引雷射光束移除該強化玻璃基板之該部分包括在該強化玻璃基板之該部分處激發光的多光子吸收。
  9. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其進一步包括：沿該強化玻璃基板之一處理區內的複數個移除路徑移動該光徑； 及基於該移動光徑移除該強化玻璃基板中於該處理區內之部分。
  10. 如申請專利範圍第9項之加工強化玻璃的方法，其中該複數個移除路徑之至少一者係與該複數個移除路徑之另一者同心。
  11. 如申請專利範圍第9項之加工強化玻璃的方法，其中該複數個移除路徑之至少一者係與該複數個移除路徑之另一者平行。
  12. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中形成該第一凹口包括引導該雷射光束以穿過該第一表面且在穿過該第一表面之後穿過該第二表面。
  13. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中形成該第二凹口包括引導該雷射光束以穿過該第一表面且在穿過該第一表面之後穿過該第二表面。
  14. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其進一步包括在形成該第一凹口與該第二凹口之間沿該光軸改變該光束腰相對於該強化玻璃基板之一位置。
  15. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中移除該強化玻璃基板中自該第一凹口延伸至該第二凹口之該部分包括引導該雷射光束以穿過該第一凹口且在穿過該第一凹口之後穿過該第二凹口。
  16. 如申請專利範圍第1項之加工強化玻璃的方法，其中至少一第一表面及該第二表面係藉由一邊緣分界且其中該第一表面及該第二表面中之至少一者內所界定之該開口的周長係與該邊緣間隔分開。
  17. 如申請專利範圍第16項之加工強化玻璃的方法，其中藉由該周長封閉 之面積大於0.7mm2且小於50mm2。
  18. 如申請專利範圍第16項之加工強化玻璃的方法，其中該周長包括一曲型區，該曲型區之曲率半徑大於0.25mm-1且小於2mm-1。
  19. 如申請專利範圍第16項之加工強化玻璃的方法，其中該周長包括一第一直線區及一第二直線區，其中該第二直線區係藉由大於0.5mm小於8mm之一最小分離距離與該第一直線區間隔分開。
  20. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中該第一深度係小於或等於該第一壓縮層之深度。
  21. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其中該第一深度係大於該第一壓縮層之深度的5%至100%的範圍內。
  22. 如申請專利範圍第3項之加工強化玻璃的方法，其進一步包括：沿該強化玻璃基板之一處理區內的一或多個移除路徑移動該光徑，以移除該強化玻璃基板中自該第一凹口延伸至該第二凹口之一部分以於該強化玻璃基板中形成一開口，其中該一或多個移除路徑之選擇可在該開口形成於該強化玻璃基板的期間內降低或阻止裂紋形成於該強化玻璃基板之內。
  23. 一種於一強化玻璃基板中形成一開口的方法，該強化玻璃基板具有一第一壓縮區、一第二壓縮區及配置於該第一壓縮區與該第二壓縮區之間的一張力區，該方法包括：移除該強化玻璃基板中佈置於該第一壓縮區內之一第一部分，其中該第一壓縮區具有第一壓縮層之深度，該強化玻璃基板在該第一壓縮區中的應力為零，且其中該第一部分具有一第一深度，該第一深度 係小於或等於該第一壓縮層之深度的200%；移除該強化玻璃基板中佈置於該第二壓縮區內之一第二部分，其中該第二壓縮區具有第二壓縮層之深度，該強化玻璃基板在該第二壓縮區中的應力為零，且其中該第二部分具有一第二深度，該第二深度係小於或等於該第二壓縮層之深度的200%；及在移除該第一部分及該第二部分之後，藉由燒蝕(ablation)而移除該強化玻璃基板中佈置於該張力區內之一第三部分以形成該開口。
  24. 一種強化玻璃物品，其包括：一外部區，其自該物品之一表面延伸至該物品內大於或等於40μm之一層之深度(DOL)，其中該外部區所處之壓縮應力與大於或等於600MPa之壓縮應力相等；一內部區，其處於該物品內且鄰近於該外部區，其中該內部區係處於張應力下；及一開口，其延伸穿過該外部區及該內部區。
  25. 如申請專利範圍第24項之強化玻璃物品，其中該開口係藉由雷射加工而形成。
  26. 一種用於在一基板中形成一開口之裝置，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，該裝置包括：一雷射系統，其經配置以沿一光徑導引一聚焦雷射光束，該聚焦雷射光束具有一光束腰；一工件支撐系統，其經配置以支撐該強化玻璃基板；及一控制器，其耦接至至少該雷射系統及該工件支撐系統中，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：於該基板中形成一第一凹口，其中該第一凹口自該第一表面朝該第二表面延伸；於該基板中形成一第二凹口，其中該第二凹口自該第二表面朝該第一表面延伸；及移除該基板中自該第一凹口延伸至該第二凹口之一部分以於該基板中形成一開口，其中該開口自該第一表面延伸至該第二表面；及一記憶體，其經配置以儲存該等指令。
  27. 如申請專利範圍第26項之用於在一基板中形成一開口之裝置，其中該處理器控制該雷射系統以藉由雷射燒蝕(ablation)而形成該開口。
  28. 如申請專利範圍第27項之用於在一基板中形成一開口之裝置，其中該處理器控制該雷射系統而形成該第一凹口，其中該第一凹口自該第一表面朝該第二表面延伸至一第一深度，且該第一深度係小於或等於第一壓縮層之深度的200%。
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