(57)【要約】  強化基板の欠陥区域を減少させて、欠陥のない基板を製造する方法が提供される。この方法は、欠陥のある強化基板を、少なくとも１種類の一価塩を含有する加熱塩浴と接触させる工程、およびその浴から強化基板を取り出す工程を有してなる。その強化基板は、塩浴と接触される前は、少なくとも１つの欠陥区域および１つ以上の無欠陥区域を有する欠陥基板である。塩浴から取り出された際に、少なくとも１つの欠陥区域が減少または実質的に減少して、欠陥のない基板を製造する。
2019524605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化基板における欠陥区域を除去する方法において、
少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上の温度に加熱する工程、
強化基板であって、該強化基板が該塩浴と接触させられる前に、平均濃度の全一価金属陽イオンを有する１つ以上の無欠陥区域、および該１つ以上の無欠陥区域の平均濃度から１０モル％以上外れる平均濃度の全一価金属陽イオンを有する少なくとも１つの欠陥区域を有する強化基板の少なくとも一部を前記塩浴と接触させる工程、および
前記強化基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出す工程であって、前記少なくとも１つの欠陥区域が、取出し後に、前記１つ以上の無欠陥区域の全一価金属陽イオンの平均から１０モル％未満しか外れない平均濃度の全一価金属陽イオンを有する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの欠陥区域の平均濃度が、前記強化基板が前記塩浴と接触させられる前に、６０モル％以上の第１の一価金属陽イオンを含み、該強化基板の前記少なくとも一部がその塩浴から取り出された後に、該少なくとも１つの欠陥区域の平均濃度が６０モル％未満の該第１の一価金属陽イオンを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の一価金属陽イオンがアルカリ金属を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの欠陥区域が、前記強化基板が前記塩浴と接触させられる前に、前記１つ以上の無欠陥区域の平均一価金属陽イオン濃度から２０％以上外れる第１の一価金属陽イオン濃度を有する、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記強化基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出した際に、前記少なくとも１つの欠陥区域が、前記１つ以上の無欠陥区域の全一価金属陽イオンの平均一価金属陽イオン濃度から５％未満しか外れていない第２の一価金属陽イオン濃度を有する、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記強化基板が、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、前記塩浴との接触前に、０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を、該塩浴から取り出した後に、０．００２μｍ未満のＲａを有する、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
欠陥のないイオン交換済み基板を製造する方法において、
少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上かつ４３０℃以下の温度に加熱する工程、
欠陥のあるイオン交換済み基板であって、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、約０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を有する欠陥のあるイオン交換済み基板の少なくとも一部を前記塩浴と接触させる工程、および
前記イオン交換済み基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出して、０．００２μｍ未満のＲａを有する欠陥のないイオン交換済み基板を製造する工程、
を有してなる方法。
【請求項８】
前記塩浴が飽和塩を含まない、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記塩浴がリン酸塩またはカルシウムを含まない、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記欠陥のあるイオン交換済み基板の少なくとも一部が、１０分から４０時間に亘り前記塩浴と接触させられる、請求項１から９いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記塩浴が、溶融塩浴であり、３６０℃以上かつ４３０℃以下の温度で加熱される、請求項１から１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記塩浴が、水性塩浴であり、９５℃以上かつ３５０℃以下の温度に加熱される、請求項１から１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記塩浴が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ａｇ（Ｉ）、Ａｕ（Ｉ）、Ｃｕ（Ｉ）、およびそれらの組合せの少なくとも１つを含む、請求項１から１２いずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記塩浴が、ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の少なくとも一方を含む、請求項１から１３いずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記欠陥のあるイオン交換済み基板が、
５０モル％以上かつ８０モル％以下のＳｉＯ２、
０モル％以上かつ５モル％以下のＢ２Ｏ３、
５モル％以上かつ３０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
２モル％以上かつ２５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０モル％以上かつ１５モル％以下のＮａ２Ｏ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＭｇＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＳｎＯ２、および
０モル％以上かつ１０モル％以下のＰ２Ｏ５
を含む、請求項１から１４いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１６年８月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／３７３０２５号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、表面欠陥を減少させる方法に関する。より詳しくは、本開示は、イオン交換されたかまたは他のやり方で強化された基板における表面欠陥を減少させる方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
テンパリングされたまたは強化されたガラスが、その物理的および化学的耐久性のために、スマートフォンやタブレットなどの家庭用電子機器にしばしば使用されている。しかしながら、強化過程はガラスを著しい応力下に置き、それにより、表面むらまたは他の欠陥が伝播することがある。表面欠陥は、ガラスの外観と強度の両方を変えることがある。ガラス物品が、表面欠陥のために電子機器に要求される美的または機能的要求を満たせない場合、そのガラスは、使用に適さないであろうし、廃品材料として廃棄しなければならないであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、基板における表面欠陥を減少させるまたは除去する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここに記載された実施の形態は、欠陥のある基板を、少なくとも１種類の一価塩を含む加熱された塩浴と接触させることによって、イオン交換されたかまたは他のやり方で強化された基板における表面欠陥を減少させる方法を提供することにより、これらの必要性に対処する。
【０００６】
いくつかの実施の形態において、少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上の温度に加熱し、強化基板を加熱された塩浴と接触させ、その強化基板を加熱された塩浴から取り出すことによって、強化基板における欠陥区域を除去する方法が提供される。その強化基板は、加熱された浴と接触される前は、少なくとも１つの欠陥区域および１つ以上の無欠陥区域を有し、その無欠陥区域は平均一価金属陽イオン濃度を有し、欠陥区域はその平均から少なくとも１０モル％外れている。基板が加熱された塩浴から取り出される際に、その欠陥区域はその平均から１０モル％未満しか外れておらず、欠陥区域が効果的に除去される。ここに用いたように、「外れる」という用語は、少なくとも１つの欠陥区域と１つ以上の無欠陥区域との間の濃度差の絶対値を意味する。
【０００７】
いくつかの実施の形態において、少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上かつ４３０℃以下の温度に加熱し、イオン交換済み基板を加熱された塩浴と接触させ、そのイオン交換済み基板を加熱された塩浴から取り出すことによって、欠陥のないイオン交換済み基板を製造する方法が提供される。そのイオン交換済み基板は、加熱された塩浴と接触される前は、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、約０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を有する欠陥のあるイオン交換済み基板である。そのイオン交換済み基板は、加熱された塩浴から取り出された際に、０．００２μｍ未満のＲａを有する欠陥のないイオン交換済み基板である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】ここに開示され説明される実施の形態による、欠陥のあるイオン交換済み基板の概略図
【図１Ｂ】ここに開示され説明される実施の形態による、欠陥のないイオン交換済み基板の概略図
【図２Ａ】ここに開示され説明される実施の形態による、表面上に塩結晶を有するイオン交換済み基板の概略図
【図２Ｂ】ここに開示され説明される実施の形態による、塩結晶とイオン交換済み基板との間で生じるイオン交換反応を示す概略図
【図２Ｃ】ここに開示され説明される実施の形態による、イオン交換済み基板における表面欠陥を表す塩結晶の除去を示す概略図
【図３】ここに開示され説明される実施の形態による、Ｚｙｇｏ  ３Ｄ画像化および表面計測学を使用して測定した、欠陥のあるイオン交換済み基板の表面形状を示すグラフ
【図４】ここに開示され説明される実施の形態による、Ｚｙｇｏ  ３Ｄ画像化および表面計測学を使用して測定した、欠陥のないイオン交換済み基板の表面形状を示すグラフ
【図５Ａ】ここに開示され説明される実施の形態による、Ｚｙｇｏ  ３Ｄ画像化および表面計測学を使用して測定した、欠陥のあるイオン交換済み基板の表面形状を示すグラフ
【図５Ｂ】ここに開示され説明される実施の形態による、Ｚｙｇｏ  ３Ｄ画像化および表面計測学を使用して測定した、今では欠陥のないイオン交換済み基板である、以前は欠陥があったイオン交換済み基板の表面形状を示すグラフ
【図６】ここに示され説明される実施の形態による、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、および少量のリン酸リチウムナトリウムを含有する溶融塩浴の高温Ｘ線回折解析のグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここに記載された実施の形態は、イオン交換されたかまたは他のやり方で強化されたガラス基板における表面欠陥を減少させる方法に関する。本開示のいくつかの実施の形態は、欠陥のある基板を、少なくとも１種類の一価塩を含む加熱された塩浴と接触させることによって、イオン交換されたかまたは他のやり方で強化された基板における表面欠陥を減少させる方法を提供する。
【００１０】
一般に、テンパリングされたガラスおよびガラスセラミック基板の耐久性は、そのガラスまたはガラスセラミック基板の圧縮応力（ＣＳ）の量および圧縮深さ（ＤＯＣ）を増加させることによって増す。より大きいＣＳを与え、ＤＯＣを増加させるために、ガラスまたはガラスセラミック基板の強化過程として、イオン交換過程を使用してよい。ここに用いたように、ＤＯＣは、ここに記載された化学強化済みのアルカリアルミノケイ酸塩ガラス物品における応力が圧縮から引張に変化する深さを意味する。ＤＯＣは、イオン交換処理に応じて、ＦＳＭまたは散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）により測定できる。ガラス物品における応力が、ガラス物品中にカリウムイオンを交換して入れることによって生じた場合には、ＤＯＣを測定するためにＦＳＭが使用される。その応力が、ガラス物品中にナトリウムイオンを交換して入れることによって生じた場合には、ＤＯＣを測定するためにＳＣＡＬＰが使用される。ガラス物品における応力が、ガラス物品中にカリウムイオンとナトリウムイオンの両方を交換して入れることによって生じた場合には、ＤＯＣを測定するためにＳＣＡＬＰが使用される。何故ならば、ナトリウムの交換深さがＤＯＣを表し、カリウムイオンの交換深さが圧縮応力の大きさの変化（しかし、圧縮から引張への応力の変化ではない）を表すと考えられるからである；そのようなガラス物品中のカリウムイオンの交換深さは、ＦＳＭにより測定され、カリウムの層の深さ（ＤＯＬ）と呼ばれる。
【００１１】
イオン交換過程において、少なくとも１種類のより小さいアルカリ金属イオンを含有するガラスまたはガラスセラミック基板が、少なくとも１種類のより大きいアルカリ金属イオンを含有する塩と接触させられる。そのより小さいアルカリ金属イオンがガラス表面から塩中に拡散し、一方で、塩からのより大きいアルカリ金属イオンがガラスの表面にあるこれらのより小さいイオンを置き換える。ガラス中のより小さいイオンのより大きいイオンによるこの置換で、ガラス表面に圧縮応力層が生じ、それゆえ、ガラスの耐破損性が増す。イオン交換過程が進行するにつれて、塩中のより小さいアルカリ金属イオン（すなわち、ガラスから塩中に拡散するイオン）の濃度が増し、一方で、塩中のより大きいアルカリ金属イオン（すなわち、塩からガラス中に移動するイオン）の濃度が低下する。
【００１２】
イオン交換過程などの強化過程中、ガラスの表面に亘り圧縮応力の均一な層が生じることが理想的である。しかしながら、誘発される応力は、ときには、不均一に分布されることがあり、それどころか、１つの局所区域に高度の応力が集中することがあり、これにより、ガラスの表面に欠陥が生じることがある。より大きいイオンを置き換えるより小さいイオンは、基板の表面に空隙または窪みを残すであろうから、イオンが交換されるときのイオン体積の相違のために、窪みや突起などの表面欠陥が形成することがある。その上、塩浴中に存在する塩のあるものは、イオン交換過程後に、ガラスの表面で結晶化することがある。基板が一旦冷めたら、その結晶を表面から除去することは難しいであろうし、これにより、ガラスに窪みと突起が生じ得る。窪みがあり、斑点があるガラスは、大抵、商業的に望ましくなく、ある業界では使用に適さないであろう。
【００１３】
いくつかの実施の形態において、強化基板を加熱された塩浴と接触させ、その強化基板をその浴から取り出すことによって、強化基板における欠陥区域を減少させる方法が提供される。その強化基板は、加熱された塩と接触される前は、少なくとも１つの欠陥区域および１つ以上の無欠陥区域を有する。その少なくとも１つの欠陥区域は、その浴から取り出された際に、除去されているかまたは実質的に減少している。
【００１４】
いくつかの実施の形態において、イオン交換済み基板を加熱された塩浴と接触させ、そのイオン交換済み基板をその浴から取り出すことによって、欠陥のないイオン交換済み基板を製造する方法が提供される。そのイオン交換済み基板は、加熱された塩浴と接触される前は、約０．００２μｍ以上のＲａを有する欠陥のあるイオン交換済み基板である。そのイオン交換済み基板は、塩浴から取り出された際に、０．００２μｍ未満のＲａを有する欠陥のないイオン交換済み基板である。
【００１５】
ここに用いたように、名詞は、文脈がそうではないと明白に示していない限り、複数の対象を指す。それゆえ、例えば、「成分」に対する言及は、文脈がそうではないと明白に示していない限り、そのような成分を２つ以上有する態様を含む。
【００１６】
ここに用いたように、「基板」および「物品」という用語は、特に明記のない限り、以下に限られないが、シート、バイアル、および三次元ガラス物品を含む任意の形状または形態のガラスまたはガラスセラミック材料を称する等価語である。
【００１７】
ここに用いたように、「陽イオン」および「イオン」という用語は、特に明記のない限り、等価語と考えられる。「陽イオン」および「イオン」という用語は、１種類以上の陽イオンも称することができる。
【００１８】
ここに用いたように、「イオン交換浴」、「塩浴」、および「加熱された塩浴」という用語は、特に明記のない限り、等価語であり、ガラスまたはガラスセラミック基板の表面内のイオンが、溶融塩浴または水性塩浴であることがある、塩浴中に存在するイオンと置換または交換される、ガラスまたはガラスセラミック基板にイオン交換過程を行うために使用される溶液または媒体を称する。
【００１９】
ここに用いたように、「選択的に」および「選択的」という用語は、特定の生成物または反応機構が他の潜在的な生成物または反応を上回って生じるような、促進すべき生成物または反応機構の親和性を称するために使用される。
【００２０】
ここで、具体的な実施の形態を、図面を参照して記載する。実施の形態の以下の記載は、事実上説明であり、決して、その用途または使途において限定する意図はない。さらに、適用できる場合には、同様の参照番号は、様々な図面において対応するまたは関連する部品を指す。図１Ａは、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８を概略示している。いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、０．００２μｍ以上のＲａを有することがある。ここに用いたように、Ｒａは、局所表面高さと平均表面高さとの間の差の算術平均として定義され、以下の式：
【００２１】
【数１】
2019524605.tif 000003
【００２２】
によって記載することができ、式中、ｙｉは、平均表面高さに対する局所表面高さである。いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、０．００５μｍ以上、または０．０１μｍ以上、または０．０５μｍ以上のＲａを有することがある。これらの値は、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定される。欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、いくつかの実施の形態において、ガラス、ガラスセラミック、または他の適切な組成物から作られることがある。図１Ａはイオン交換済み基板を示しているが、他の強化基板を使用してもよいことが理解されよう。
【００２３】
図１Ａにおいて、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は欠陥４４０を有する。図１Ａに示された欠陥４４０は窪みであるが、欠陥４４０は突起であってもよいことが理解されよう。いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、多数の窪みおよび／または突起などの１つ以上の欠陥４４０を含むことがある。いくつかの実施の形態において、基板の一方の表面に生じる窪みは、その基板の反対の表面に突起を生じることがある。このことは、特に、１５０μｍ以下、例えば、１００μｍ以下、または７５μｍ以下、または５０μｍ以下の厚さを有する基板などの薄い基板に生じるであろう。
【００２４】
いくつかの実施の形態において、欠陥４４０は、少なくとも１．２ｎｍ以上の高さまたは深さおよび少なくとも０．００５ｍｍ以上の幅または長さを有する窪みまたは突起であることがある。欠陥４４０は、１ｎｍから２００ｎｍ、または１ｎｍから１００ｎｍ、または１ｎｍから１０ｎｍの高さまたは深さを有することがある。いくつかの実施の形態において、欠陥４４０は、約１０ｎｍから約５０ｎｍ、または約１００ｎｍから約５０ｎｍ、または１００ｎｍから２００ｎｍの高さまたは深さを有することがある。欠陥４４０は、０．１μｍから５μｍ、または０．１μｍから５０μｍ、または０．１μｍから０．５ｍｍの幅または長さを有することがある。いくつかの実施の形態において、欠陥４４０は、０．１から０．５ｍｍ、または０．０５から０．１ｍｍ、または０．０５から０．５ｍｍ、または０．００１から０．５ｍｍの幅または長さを有することがある。いくつかの実施の形態において、欠陥４４０は、裸眼に見えることがある。他の実施の形態において、欠陥４４０は、緑色光の下に配置した場合、もしくは顕微鏡または別の拡大鏡を使用した場合にしか見えないことがある。
【００２５】
どの特定の理論によっても束縛されるものでもないが、欠陥４４０は、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の特定の区域における陽イオンの不均衡な濃度により生じるであろう。大きい一価金属陽イオン１２０および小さい一価金属陽イオン１３０を含む様々なイオンが、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８に存在する。いくつかの実施の形態において、大きい一価金属陽イオン１２０、小さい一価金属陽イオン１３０、またはその両方は、ナトリウム、リチウム、カリウム、ルビジウム、セシウムまたはフランシウムなどのアルカリ金属であることがある。いくつかの実施の形態において、大きい一価金属陽イオン１２０、小さい一価金属陽イオン１３０、またはその両方は、銀（Ａｇ（Ｉ））、均（Ａｕ（Ｉ））、または銅（Ｃｕ（Ｉ））であることがある。
【００２６】
いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、図１Ａに示されるように、中位の大きさの一価金属陽イオン１４０をさらに含むことがある。中位の大きさの一価金属陽イオン１４０は、大きい一価金属陽イオン１２０および小さい一価金属陽イオン１３０のように、アルカリ金属、他の一価金属、またはその組合せを含むことがある。欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は一価金属陽イオンを２種類以上、または３種類以上、もしくはいくつかの実施の形態において、さらには４種類以上含むことがある。
【００２７】
いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の特定の区域における少なくとも１種類の陽イオンの不均衡な濃度が欠陥区域を構成し、一方で、特定の区域における陽イオンの均一な分布が無欠陥区域を構成する。欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、少なくとも１つの欠陥区域および１つ以上の無欠陥区域を含むことがある。その欠陥区域は、１つの欠陥４４０であっても、多数の欠陥４４０を含んでもよく、一方で、無欠陥区域は欠陥４４０を含まない。
【００２８】
いくつかの実施の形態において、前記少なくとも１つの欠陥区域は、図１Ａに示された中位の大きさの一価金属陽イオン１４０などの、１種類の一価金属陽イオンの大半（少なくとも５１％）を含むことがある。いくつかの実施の形態において、その少なくとも１つの欠陥区域は、均一濃度の１種類の一価金属陽イオンを含むことがある。反対に、前記無欠陥区域は、１種類の一価金属陽イオンの大半（少なくとも５１％）を含むのではなく、３種類以上の一価金属陽イオンのより均一に分布した寄せ集めを有する不均一組成からなることがある。２種類の一価金属陽イオンを含有する実施の形態において、欠陥区域は、少なくとも６０モル％の１種類の一価金属陽イオンを含むことがあり、一方で、無欠陥区域は、６０モル％未満のいずれか１種類の一価金属陽イオンを含むことがある。
【００２９】
いくつかの実施の形態において、１つ以上の無欠陥区域は平均金属濃度により特徴付けられ、少なくとも１つの欠陥区域は、その平均金属濃度から１０モル％以上外れることがある。ここに用いたように、「平均金属濃度」は、既定区域における個々の一価金属陽イオンの総計量と比べたその既定区域に存在する個々の種類の一価金属陽イオンの平均濃度を称する。
【００３０】
非限定例として、１つ以上の無欠陥区域は、例えば、第１の無欠陥区域が、３４モル％のリチウム陽イオン、３１モル％のカリウム陽イオン、および３５モル％のナトリウム陽イオンを含有し、第２の無欠陥区域が、３５モル％のリチウム陽イオン、３２モル％のカリウムイオン、および３３モル％のナトリウム陽イオンを含有する、２つ区域からなることがある。この例における１つ以上の無欠陥区域の平均一価金属陽イオン濃度は、３４．５モル％のリチウム、３１．５モル％のカリウム、および３４モル％のナトリウムであろう。少なくとも１つの欠陥区域は、無欠陥区域から少なくとも１０モル％だけ外れるであろう。例えば、その欠陥区域は、そのリチウム濃度から少なくとも１０モル％（２４．５モル％以下、または４４．５モル％以上のリチウムを有する）、および／またはカリウム含有量から少なくとも１０モル％（２１．５モル％以下、または４１．５モル％以上のカリウムを有する）、および／またはナトリウム含有量から少なくとも１０モル％（２４モル％以下、または４４モル％以上のナトリウムを有する）外れ得る。ここに示され説明された実施の形態において、リチウムイオン、カリウムイオンおよびナトリウムイオンが使用されているが、本開示の実施の形態は、これらの種に限定されないことを理解すべきである。
【００３１】
いくつかの実施の形態において、少なくとも１つの欠陥区域の平均一価金属陽イオン濃度は、組成において、１つ以上の無欠陥区域の濃度から少なくとも１５モル％、または少なくとも２０モル％、または少なくとも２５モル％、または少なくとも３０モル％異なることがある。いくつかの実施の形態において、その濃度は、少なくとも４５モル％、または少なくとも６０モル％、または少なくとも７５モル％異なることがある。
【００３２】
いくつかの実施の形態において、アルカリ土類金属（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、およびＲａ）などのイオン交換できない陽イオンが、欠陥４４０の形成に寄与することがある。どの特定の理論によって束縛されるものでもないが、塩浴、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８、またはその両方の中に存在するイオン交換できない陽イオンは、一価金属陽イオンの交換を妨害するかまたは他のやり方で阻むことがある。いくつかの実施の形態において、イオン交換できない陽イオンにより行われる妨害は、先に述べたように、欠陥区域における１種類の一価金属陽イオンの余剰濃度を生じて、欠陥４４０を作り出すことがある。
【００３３】
いくつかの実施の形態において、欠陥区域は、６０モル％以上の第１の一価金属陽イオンを含むことがあり、無欠陥区域は、６０モル％未満のいずれかの一価金属陽イオン（アルカリ金属：リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、ルビジウム、およびフランシウムを含む）を含むことがある。先に述べたように、欠陥区域中の濃度は、均一であっても、または中位の大きさの一価金属陽イオン１４０などの第１の一価金属陽イオンの大半（少なくとも５１％）を含んでもよい。
【００３４】
いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、ガラスまたはガラスセラミック基板または物品であることがある。いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、アルカリアルミノケイ酸塩またはアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスから作られることがある。例えば、いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、５０モル％以上かつ８０モル％以下のＳｉＯ２、０モル％以上かつ５モル％以下のＢ２Ｏ３、５モル％以上かつ３０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、２モル％以上かつ２５モル％以下のＬｉ２Ｏ、０モル％以上かつ１５モル％以下のＮａ２Ｏ、０モル％以上かつ５モル％以下のＭｇＯ、０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、０モル％以上かつ５モル％以下のＳｎＯ２、および０モル％以上かつ１０モル％以下のＰ２Ｏ５を含むガラス組成物から形成されることがある。
【００３５】
あるいは、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、６０モル％以上かつ７５モル％以下のＳｉＯ２、０モル％以上かつ３モル％以下のＢ２Ｏ３、１０モル％以上かつ２５モル％以下のＡｌ２Ｏ３、２モル％以上かつ１５モル％以下のＬｉ２Ｏ、０モル％以上かつ１２モル％以下のＮａ２Ｏ、０モル％以上かつ５モル％以下のＭｇＯ、０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、０モル％以上かつ１モル％以下のＳｎＯ２、および０モル％以上かつ５モル％以下のＰ２Ｏ５を含むことがある。いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８が、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、またはその組合せを含まないことがあることを理解すべきである。
【００３６】
いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、５５モル％以上かつ７０モル％以下のＳｉＯ２、０モル％以上かつ５モル％以下のＢ２Ｏ３、１０モル％以上かつ２０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、２モル％以上かつ１０モル％以下のＬｉ２Ｏ、１モル％以上かつ１５モル％以下のＮａ２Ｏ、０モル％以上かつ５モル％以下のＭｇＯ、０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、０モル％以上かつ５モル％以下のＳｎＯ２、および０．５モル％以上かつ１０モル％以下のＰ２Ｏ５を含むことがある。
【００３７】
先のガラス組成物は、イオン交換過程に使用できるガラス組成物の１つの実施の形態であり、ここに記載された方法に使用するための他のガラス組成物が考えられ、可能であることを理解すべきである。
【００３８】
ここで図１Ｂを参照すると、欠陥のないイオン交換済み基板１０５が概略示されている。いくつかの実施の形態において、欠陥のないイオン交換済み基板１０５は、０．００２μｍ未満のＲａを有することがある。いくつかの実施の形態において、欠陥のないイオン交換済み基板１０５は、０．００１５μｍ以下、または０．００１μｍ以下、または０．０００５μｍ以下のＲａを有することがある。いくつかの実施の形態において、欠陥のないイオン交換済み基板１０５は、無欠陥区域から実質的になることがある。欠陥のないイオン交換済み基板１０５は、２種類以上の一価金属陽イオンを含むことがある。いくつかの実施の形態において、欠陥のないイオン交換済み基板１０５における一価金属陽イオンの濃度は、不均一であることがあり、先に記載された実施の形態によることがある。欠陥のないイオン交換済み基板１０５は、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８について先に記載されたものと同じまたは類似の組成を有することがある。
【００３９】
いくつかの実施の形態において、欠陥のないイオン交換済み基板１０５は、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８を、少なくとも１種類の一価塩を含む加熱された塩と接触させることによって作られることがある。どの特定の理論によって束縛されるものでもないが、加熱された塩浴は、大きい一価金属陽イオン１２０および小さい一価金属陽イオン１３０などの、大きいまたは中位の一価金属陽イオンを欠陥区域に再び導入し、欠陥のないイオン交換済み基板１０５に不均一な陽イオン組成を生じて、欠陥４４０を平坦化することがある。欠陥４４０は平坦化されることがあり、これは、欠陥４４０が、長さまたは幅、もしくは高さまたは深さ、もしくはその両方の減少を経ることがあることを意味する。いくつかの実施の形態において、欠陥４４０は、平坦化されることがあり、完全に除去されることがある。どの特定の理論によって束縛されるものでもないが、欠陥４４０は、一価金属陽イオンのサイズの差により生じる応力を非局在化することによって、減少するまたはなくなるであろう。
【００４０】
欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、浸漬、吹き付け、ディッピング、または他の類似の手段によって、塩浴と接触させてよい。他の実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は塩浴中に完全に沈められることがある。欠陥のあるイオン交換済み基板１０８は、以下に限られないが、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８を塩浴中に浸すことを含め、塩浴と何回も接触させてよい。欠陥４４０を完全になくすために、何回も接触させる必要があるであろう。
【００４１】
いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の少なくとも一部は、１分から６０時間の期間に亘り、加熱された塩浴と接触させられることがある。欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の少なくとも一部は、１分から４８時間、または１０分から４０時間、１０分から２４時間、または３０分から２４時間、または１時間から２４時間の期間に亘り、加熱された塩浴と接触させられることがある。いくつかの実施の形態において、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の少なくとも一部は、１０分から１時間、または１０分から３０分、または３０分から２時間、または３０分から３時間の期間に亘り、加熱された塩浴と接触させられることがある。いくつかの実施の形態において、選択された時間は、イオンが、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の表面から少なくとも１μｍの深さまでずっと交換されるのに十分な時間であることがある。いくつかの実施の形態において、選択された時間は、イオンが、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の表面から少なくとも０．０５μｍ、または少なくとも０．７５μｍ、または少なくとも１．５μｍ、または少なくとも２μｍ、または少なくとも２．５μｍの深さまでずっと交換されるのに十分な時間であることがある。
【００４２】
いくつかの実施の形態において、前記塩浴は、少なくとも１種類の一価塩を含むことがある。いくつかの実施の形態において、その一価塩は、アルカリ金属などの一価金属を含むことがある。例えば、いくつかの実施の形態において、その塩浴は、ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の少なくとも一方を含むことがある。その塩浴は、１００％のＫＮＯ３、１００％のＮａＮＯ３、またはＫＮＯ３とＮａＮＯ３の組合せを含むことがある。これらの実施の形態において、塩浴中のＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の濃度は、ＣＳおよびＤＯＣの両方を増加させるイオン交換を行うために欠陥のないイオン交換済み基板１０５の組成に基づいて、釣り合わせられることがある。どの特定の理論によって束縛されるものでもないが、ＫＮＯ３は−ＮａＮＯ３と比べて−ガラス基板中の中位のアルカリ金属イオン（Ｎａ＋など）とより容易に交換するであろうより大きいアルカリ金属イオン（すなわち、Ｋ＋）を含む。同様に、ＮａＮＯ３は−ＫＮＯ３と比べた場合−ガラス基板中のより小さいアルカリ金属イオン（Ｌｉ＋など）とより容易に交換する中位のアルカリ金属イオン（すなわち、Ｎａ＋）を含む。いくつかの実施の形態において、その塩浴は、５モル％以上かつ９５モル％以下のＫＮＯ３、および５モル％以上かつ９５モル％以下のＮａＮＯ３を含むことがある。例えば、その塩浴は、４５モル％以上かつ５５モル％以下のＫＮＯ３、および４５モル％以上かつ５５モル％以下のＮａＮＯ３を含むことがある。いくつかの実施の形態において、その塩浴は、２５モル％以上かつ７５モル％以下のＫＮＯ３、および２５モル％以上かつ７５モル％以下のＮａＮＯ３を含むことがある。いくつかの実施の形態において、その塩浴は、４９モル％のＫＮＯ３および５１モル％のＮａＮＯ３、または５１モル％のＫＮＯ３および４９モル％のＮａＮＯ３を含むことがある。
【００４３】
イオン交換過程は、塩浴を加熱することによって促進されることがある。いくつかの実施の形態において、その塩浴は、加熱された塩浴を生じるために、９５℃以上の温度に加熱されることがある。他の実施の形態において、加熱された塩浴は、水性塩浴であることがあり、これは、その塩浴が水を含むことがあることを意味する。いくつかの実施の形態において、その水性塩浴は、９５℃以上かつ３５０℃以下の温度に加熱されることがある。いくつかの実施の形態において、加熱された塩浴は、溶融塩浴であることがある。いくつかの実施の形態において、その溶融塩浴は、３６０℃から４２０℃の温度に加熱されることがある。いくつかの実施の形態において、塩浴の温度が高すぎるまで上昇させられると、イオン交換過程を適切に制御するのが難しくなるであろうし、良好なＣＳを得ずに、ＤＯＣが急速に増加し得る。したがって、その塩浴は、いくつかの実施の形態において、９５℃以上かつ４３０℃以下、または３６０℃以上かつ４３０℃以下の温度などのように４３０℃以下の温度に加熱されるであろう。いくつかの実施の形態において、その塩浴は、３６０℃以上から３９０℃以下、または９５℃以上から４００℃以下、または１５０℃以上から３８５℃以下、または１００℃以上から４００℃以下の温度に加熱されることがある。
【００４４】
いくつかの実施の形態において、塩の結晶２４７が欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の表面上に形成されるのを防ぐために、新しいまたは未使用の加熱された塩が定期的に使用されることがある。いくつかの実施の形態において、その塩浴は、塩の結晶２４７が欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の表面上に形成されるのを防ぐために、リン酸塩またはカルシウムを含有しないことがある。いくつかの実施の形態において、その塩浴は、以下に限られないが、リン酸カルシウム（Ｋ３ＰＯ４）、リン酸ナトリウム（Ｎａ３ＰＯ４）、リン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）、混合アルカリ金属リン酸塩（Ｌｉ２ＮａＰＯ４）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、またはそれらの組合せを含む、リン酸系またはカルシウム系の塩を１０モル％未満しか含有しないことがある。いくつかの実施の形態において、その塩浴は、１５モル％未満、または８モル％未満、または５モル％未満、または３モル％未満しかリン酸系またはカルシウム系の塩を含有しないことがある。
【００４５】
図２Ａは、欠陥のないイオン交換済み基板１０５の表面上に形成している塩の結晶２４７を概略示している。先に述べたように、イオン交換過程の最中と直後に、塩の結晶２４７が、加熱された塩浴中に形成することがあり、欠陥のないイオン交換済み基板１０５に結合するかまたは他に付着することがある。塩の結晶２４７は、カルシウムイオン、リン酸イオン、またはその組合せを含むことがある。塩の結晶２４７は、イオン交換過程中に使用されるイオンおよび生成されるイオンからなるどの潜在的な汚染物質でもあり得る。塩の結晶２４７は、大きい一価金属陽イオン、中位の大きさの一価金属陽イオン、または小さい一価金属陽イオンを含むことがある。塩の結晶２４７は、矢印２４９で示されるように、加熱された塩浴中に存在するイオン間の引力のために形成されることがある。塩の結晶２４７は、リン酸三ナトリウム（ＴＳＰ、Ｎａ３ＰＯ４）またはリン酸三カリウム（Ｋ３ＰＯ４）などの均質塩２４６を含むことがある。いくつかの実施の形態において、均質塩２４６は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）などのカルシウムイオンを含むことがある。均質塩２４６は、小さい一価金属陽イオン、大きい一価金属陽イオン、または中位の大きさの一価金属陽イオンを含むことがある。均質塩２４６は、加熱された塩浴中に形成することがあり、イオン交換可能な基板の表面に付着することがある。
【００４６】
非限定例として、いくつかの実施の形態において、リン酸三ナトリウムが塩浴に加えられて、リチウム陽イオンを沈殿させることがある。リチウム陽イオンの沈殿後、塩浴中に存在する過剰のリン酸三ナトリウムが塩の結晶２４７を形成することがあり、これが、イオン交換可能な基板の表面に付着することがある。リン酸三ナトリウムの結晶は、イオン交換可能な基板と相互作用し、カリウム陽イオン（リン酸陰イオンと反応することが好ましいであろう）を、ナトリウム陽イオンがイオン交換可能な基板中に拡散される間にイオン交換可能な基板から拡散させることがある。イオン交換可能な基板中のナトリウム陽イオンの濃度の上昇により、ナトリウム陽イオンとカリウム陽イオンとの間の体積差により生じる窪みがイオン交換済み基板に生じることがある。
【００４７】
図２Ｂは、その表面に塩の結晶２４７が付着した欠陥のないイオン交換済み基板１０５を示す。どの特定の理論によって束縛されるものでもないが、塩の結晶２４７は、欠陥のないイオン交換済み基板１０５の表面に付着することがあり、塩の結晶２４７中に存在する陽イオンが、欠陥のないイオン交換済み基板１０５中に存在するイオンと交換し始めることがある。このイオンの交換により、欠陥のないイオン交換済み基板１０５の特定の局所区域に応力が集中することがあり、これにより、先に述べ、図２Ｃに示されるように、欠陥４４０が形成することがある。
【００４８】
いくつかの実施の形態において、塩の結晶２４７は、不均質塩２４２を含むことがある。不均質塩２４２は、２種類以上の小さい一価金属陽イオン１３０、大きい一価金属陽イオン１２０、または中位の大きさの一価金属陽イオン１４０の組合せから形成されることがある。リン酸イオンが、塩の結晶２４７中に存在する陰イオンである実施の形態において、均質塩２４６は、例えば、リン酸三リチウムＬｉ３ＰＯ４、リン酸三ナトリウムＮａ３ＰＯ４、またはリン酸三カリウムＫ３ＰＯ４を含むことがあり、不均質塩２４２は、リン酸リチウムナトリウムＬｉ２ＮａＰＯ４、リン酸ナトリウムカリウムＫ２ＮａＰＯ４、またはその組合せを含むことがある。
【００４９】
図２Ｂに示されるように、塩の結晶２４７と欠陥のないイオン交換済み基板１０５との間でイオンが交換されるにつれて、大きい一価金属陽イオン１２０、中位の大きさの一価金属陽イオン１４０、および小さい一価金属陽イオン１３０の濃度は、一旦不均質であり、今では基板１０５内で釣り合わされた組成が（特定の区域において）、図２Ｂに示された中位の大きさの一価金属陽イオン１４０などの１種類の一価金属陽イオンの複数または大半（少なくとも５１％）の濃度を有するように、変えられるであろう。
【００５０】
どの特定の理論によって束縛されるものでもないが、いくつかの実施の形態において、塩の結晶２４７は、最初に、中位の大きさの一価金属陽イオン１４０などの１種類の一価金属陽イオンのみを含む均質塩２４６を含有することがある。欠陥のないイオン交換済み基板１０５の表面に付着する際に、塩の結晶２４７中に存在する中位の大きさの一価金属陽イオン１４０および小さい一価金属陽イオン１３０は、欠陥のないイオン交換済み基板１０５中に存在する大きい一価金属陽イオン１２０と交換して、不均質塩２４２を形成するであろう。塩の結晶２４７中に存在する陰イオンは、中位の大きさの一価金属陽イオン１４０および小さい一価金属陽イオン１３０よりも、大きい一価金属陽イオン１２０と選択的に結合するであろう。
【００５１】
図２Ｃにおいて、塩の結晶２４７が除去されるときに、基板の表面に欠陥４４０が現れて、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８がもたらされることがある。いくつかの実施の形態において、欠陥のないイオン交換済み基板１０５を、表面上に塩の結晶２４７が存在する状態で、加熱された塩浴から取り出し、冷却されることがある。次に、塩の結晶２４７を、脱イオン水などの水で洗浄して、欠陥のあるイオン交換済み基板１０８の表面から塩の結晶２４７を除去することがある。いくつかの実施の形態において、塩の結晶２４７を除去するのが難しいことがある。
【実施例】
【００５２】
以下の実施例は、先に開示された１つ以上の実施の形態をさらに説明する。それらの実施例は、事実上、説明的であり、本開示の範囲を決して限定する意図はない。
【００５３】
実施例１
４９質量％のＮａＮＯ３および５１質量％のＫＮＯ３を含有する３キログラム（ｋｇ）の塩浴を加熱して、溶融塩浴を形成し、次いで、約３８０℃の温度に維持した。その組成が下記の表１に列挙されている、ガラス基板の実施例ガラス１を３．７５時間に亘り溶融塩浴と接触させた。イオン交換過程が行われているときに、リチウムイオンがガラス基板から溶融塩浴中に拡散した。基板のＣＳおよびＤＯＣを低下させるであろう、リチウムによる浴汚染を防ぐために、その浴に０．５質量％のリン酸三ナトリウムを加えた。リン酸リチウムが浴から沈殿する間に、過剰な濃度のリン酸イオンがリン酸リチウムナトリウムＬｉ２ＮａＰＯ４およびリン酸ナトリウムカリウムＫ２ＮａＰＯ４を形成し始めた。実施例ガラス１を溶融塩浴から取り出し、７分未満で１００℃の温度に冷却した。ガラスを脱イオン水で洗浄し、洗浄の際に、実施例ガラス１の表面に表面欠陥に気付くことができた。図３は、Ｚｙｇｏ特徴付けにより決定された表面形状のグラフである。
【００５４】
【表１】
2019524605.tif 000004
【００５５】
図３は、その組成が表１において先に列挙された、ガラス基板の実施例ガラス１上に存在する表面欠陥の特徴付けのグラフである。図３は、その三次元（３Ｄ）画像化および表面計測ツールがガラスシートの表面形状を表す、Ｚｙｇｏ測定のグラフである。
【００５６】
図３に示されるように、実施例ガラス１は多数の窪み（点線の下の測定値）を示した。それらの窪みは、０．０００１μｍから０．００６μｍ超の深さ（Ｙ軸に沿ったマイクロメートルで表された高さ）に及び、長さ／幅（Ｘ軸に沿ったミリメートルで表された距離）は０．００１ｍｍから０．０１ｍｍ超に及んだ。ほとんどの窪みは、数マイクロメートルの長さおよび数ナノメートルの深さを有した。それらの欠陥は、多数濃度のナトリウムイオンを含有し、リチウムイオンとカリウムイオンは不足していた。
【００５７】
図４は、ここに記載された実施の形態による処理後の同じ実施例ガラス１のＺｙｇｏ画像を示す。先に記載した処理にしたがって、実施例ガラス１を、３０分間に亘り３８０℃で１００％のＫＮＯ３を含む溶融塩浴中に入れた。次に、実施例ガラス１を取り出し、冷却し、脱イオン水で洗浄した。浴から取り出した後、表面欠陥は、実施例ガラス１においてもはや観察できなかった。その基板は、ナトリウム、リチウム、およびカリウムのイオンの釣り合いのとれた濃度で不均質イオン組成を示した。欠陥のない実施例ガラス１の基板のＺｙｇｏ画像が、図４に示されている。特に、実施例ガラス１の基板は、深さまたは高さが約０．０００５μｍより大きい、もしくは長さ／幅が約０．００５０ｍｍより大きい、欠陥を含まなかった。
【００５８】
実施例２
４９質量％のＮａＮＯ３および５１質量％のＫＮＯ３を含有する３キログラム（ｋｇ）の塩浴を加熱して、溶融塩浴を形成し、次いで、約３８０℃の温度に維持した。その組成が下記の表２に列挙されている、ガラス基板の実施例ガラス２を３．７５時間に亘り溶融塩浴と接触させた。イオン交換過程が行われているときに、リチウムイオンがガラス基板から溶融塩浴中に拡散した。リチウムによる浴汚染を防ぐために、その浴に０．５質量％のリン酸三ナトリウムを加えた。リン酸リチウムが浴から沈殿するときに、過剰な濃度のリン酸イオンがリン酸リチウムナトリウムＬｉ２ＮａＰＯ４およびリン酸ナトリウムカリウムＫ２ＮａＰＯ４を形成した。実施例ガラス２を溶融塩浴から取り出し、７分未満で１００℃の温度に冷却した。ガラスを脱イオン水で洗浄し、洗浄の際に、表面欠陥が目に見えた。
【００５９】
図５Ａは、欠陥のあるイオン交換済みの実施例ガラス２のＺｙｇｏ表面粗さである。図５Ａに示されるように、実施例ガラス２に多数の欠陥が存在し、１つの特に大きい窪みは、深さが約１０ｎｍ、幅が数マイクロメートルであった。図５Ｂは、３０分間に亘り３８０℃で１００％のＫＮＯ３からなる溶融塩浴中に入れられた後の同じ実施例ガラス２の基板を示す。その溶融塩浴によるイオン交換処理後、実施例ガラス２を取り出し、冷却し、脱イオン水で洗浄した。図５Ｂに示されるように、その方法により、表面欠陥の大半が除去され、減少した。実施例ガラス２は、０．２ｍｍ幅に亘る約１０ｎｍの窪みをもはや含んでおらず、存在する最大の欠陥は、深さが約０．６ｎｍ、長さが０．０５ｍｍ未満であった。図５Ａにおいて、大きい表面欠陥が裸眼に観察できたのに対し、図５Ｂにおいて、小さい表面欠陥は観察されなかった。
【００６０】
【表２】
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【００６１】
図６は、溶融したＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、および少量のＬｉ２ＮａＰＯ４を含有する加熱された塩浴に関する強度および温度の関数としてのその場の高温Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す。図６に示されるように、約３８０℃などのより高い浴温度では、結晶形態のままであるリン酸リチウムナトリウムＬｉ２ＮａＰＯ４が、溶融塩浴中に存在する唯一の結晶であった。より低い温度では、他の塩（ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３およびＬｉ３ＰＯ４など）からの結晶がより優勢であった。その塩浴を３８０℃の温度に加熱し、次に、室温に冷却したときに、３００℃より高い温度では、リン酸リチウムナトリウムのみが結晶状態で依然として存在していた。３００℃未満では、塩が３８０℃から冷却されているとき、および塩浴が室温から加熱されているときの両方で、塩浴中に存在する結晶塩からの他の結晶相も存在した。
【００６２】
請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、この中に記載された実施の形態に、様々な改変および変更を行ってよいことが当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、様々な実施の形態の改変および変更が付随の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲に入るという条件で、そのような改変および変更を網羅することが意図されている。いくつかの非限定的実施の形態が以下に挙げられる。
【００６３】
実施の形態１。強化基板における欠陥区域を除去する方法において、
少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上の温度に加熱する工程、
強化基板であって、その強化基板がその塩浴と接触させられる前に、平均濃度の全一価金属陽イオンを有する１つ以上の無欠陥区域、およびその１つ以上の無欠陥区域の平均濃度から１０モル％以上外れる平均濃度の全一価金属陽イオンを有する少なくとも１つの欠陥区域を有する強化基板の少なくとも一部をその塩浴と接触させる工程、および
その強化基板の少なくとも一部をその塩浴から取り出す工程であって、その少なくとも１つの欠陥区域が、取出し後に、その１つ以上の無欠陥区域の全一価金属陽イオンの平均から１０モル％未満しか外れない平均濃度の全一価金属陽イオンを有する工程、
を有してなる方法。
【００６４】
実施の形態２。前記少なくとも１つの欠陥区域の平均濃度が、その強化基板がその塩浴と接触させられる前に、６０モル％以上の第１の一価金属陽イオンを含み、その強化基板の少なくとも一部がその塩浴から取り出された後に、その少なくとも１つの欠陥区域の平均濃度が６０モル％未満の第１の一価金属陽イオンを含む、実施の形態１の方法。
【００６５】
実施の形態３。その第１の一価金属陽イオンがアルカリ金属を含む、実施の形態２の方法。
【００６６】
実施の形態４。その少なくとも１つの欠陥区域は、強化基板が塩浴と接触させられる前に、１つ以上の無欠陥区域の平均一価金属陽イオン濃度から２０％以上外れる第１の一価金属陽イオン濃度を有する、実施の形態１から３いずれか１つの方法。
【００６７】
実施の形態５。その強化基板の少なくとも一部を塩浴から取り出した際に、少なくとも１つの欠陥区域が、１つ以上の無欠陥区域の全一価金属陽イオンの平均一価金属陽イオン濃度から５％未満しか外れていない第２の一価金属陽イオン濃度を有する、実施の形態１から４いずれか１つの方法。
【００６８】
実施の形態６。その強化基板が、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、塩浴との接触前に、０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を、塩浴から取り出した後に、０．００２μｍ未満のＲａを有する、実施の形態１から５いずれか１つの方法。
【００６９】
実施の形態７。欠陥のないイオン交換済み基板を製造する方法において、
少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上かつ４３０℃以下の温度に加熱する工程、
欠陥のあるイオン交換済み基板であって、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、約０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を有する欠陥のあるイオン交換済み基板の少なくとも一部をその塩浴と接触させる工程、および
そのイオン交換済み基板の少なくとも一部を塩浴から取り出して、０．００２μｍ未満のＲａを有する欠陥のないイオン交換済み基板を製造する工程、
を有してなる方法。
【００７０】
実施の形態８。その欠陥のあるイオン交換済み基板が、少なくとも１．２ｎｍ以上の高さまたは深さおよび５μｍ以上の幅または長さを有する欠陥を少なくとも１つ含む、実施の形態７の方法。
【００７１】
実施の形態９。その欠陥のないイオン交換済み基板が、少なくとも８ｎｍ以上の高さまたは深さおよび０．０１ｍｍ以上の幅または長さを有する欠陥を含まない、実施の形態７または８の方法。
【００７２】
実施の形態１０。その塩浴が飽和塩を含まない、実施の形態１から９いずれか１つの方法。
【００７３】
実施の形態１１。その塩浴がリン酸塩またはカルシウムを含まない、実施の形態１から１０いずれか１つの方法。
【００７４】
実施の形態１２。その欠陥のあるイオン交換済み基板の少なくとも一部が、１０分から４０時間に亘り塩浴と接触させられる、実施の形態１から１１いずれか１つの方法。
【００７５】
実施の形態１３。その塩浴が、溶融塩浴であり、３６０℃以上かつ４３０℃以下の温度で加熱される、実施の形態１から１２いずれか１つの方法。
【００７６】
実施の形態１４。その塩浴が、水性塩浴であり、９５℃以上かつ３５０℃以下の温度に加熱される、実施の形態１から１２いずれか１つの方法。
【００７７】
実施の形態１５。その塩浴が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ａｇ（Ｉ）、Ａｕ（Ｉ）、Ｃｕ（Ｉ）、およびそれらの組合せの少なくとも１つを含む、実施の形態１から１４いずれか１つの方法。
【００７８】
実施の形態１６。その塩浴が、ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の少なくとも一方を含む、実施の形態１から１５いずれか１つの方法。
【００７９】
実施の形態１７。その塩浴が、約４５モル％から約５５モル％のＮａＮＯ３および約４５モル％から約５５モル％のＫＮＯ３を含む、実施の形態１から１６いずれか１つの方法。
【００８０】
実施の形態１８。その欠陥のあるイオン交換済み基板が、ガラス、ガラスセラミック、またはその組合せから作られている、実施の形態１から１７いずれか１つの方法。
【００８１】
実施の形態１９。その欠陥のあるイオン交換済み基板が、
５０モル％以上かつ８０モル％以下のＳｉＯ２、
０モル％以上かつ５モル％以下のＢ２Ｏ３、
５モル％以上かつ３０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
２モル％以上かつ２５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０モル％以上かつ１５モル％以下のＮａ２Ｏ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＭｇＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＳｎＯ２、および
０モル％以上かつ１０モル％以下のＰ２Ｏ５
を含む、実施の形態１から１８いずれか１つの方法。
【００８２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００８３】
実施形態１
強化基板における欠陥区域を除去する方法において、
少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上の温度に加熱する工程、
強化基板であって、該強化基板が該塩浴と接触させられる前に、平均濃度の全一価金属陽イオンを有する１つ以上の無欠陥区域、および該１つ以上の無欠陥区域の平均濃度から１０モル％以上外れる平均濃度の全一価金属陽イオンを有する少なくとも１つの欠陥区域を有する強化基板の少なくとも一部を前記塩浴と接触させる工程、および
前記強化基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出す工程であって、前記少なくとも１つの欠陥区域が、取出し後に、前記１つ以上の無欠陥区域の全一価金属陽イオンの平均から１０モル％未満しか外れない平均濃度の全一価金属陽イオンを有する工程、
を有してなる方法。
【００８４】
実施形態２
前記少なくとも１つの欠陥区域の平均濃度が、前記強化基板が前記塩浴と接触させられる前に、６０モル％以上の第１の一価金属陽イオンを含み、該強化基板の前記少なくとも一部がその塩浴から取り出された後に、該少なくとも１つの欠陥区域の平均濃度が６０モル％未満の該第１の一価金属陽イオンを含む、実施形態１に記載の方法。
【００８５】
実施形態３
前記第１の一価金属陽イオンがアルカリ金属を含む、実施形態２に記載の方法。
【００８６】
実施形態４
前記少なくとも１つの欠陥区域が、前記強化基板が前記塩浴と接触させられる前に、前記１つ以上の無欠陥区域の平均一価金属陽イオン濃度から２０％以上外れる第１の一価金属陽イオン濃度を有する、実施形態１から３いずれか１つに記載の方法。
【００８７】
実施形態５
前記強化基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出した際に、前記少なくとも１つの欠陥区域が、前記１つ以上の無欠陥区域の全一価金属陽イオンの平均一価金属陽イオン濃度から５％未満しか外れていない第２の一価金属陽イオン濃度を有する、実施形態１から４いずれか１つに記載の方法。
【００８８】
実施形態６
前記強化基板が、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、前記塩浴との接触前に、０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を、該塩浴から取り出した後に、０．００２μｍ未満のＲａを有する、実施形態１から５いずれか１つに記載の方法。
【００８９】
実施形態７
欠陥のないイオン交換済み基板を製造する方法において、
少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上かつ４３０℃以下の温度に加熱する工程、
欠陥のあるイオン交換済み基板であって、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、約０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を有する欠陥のあるイオン交換済み基板の少なくとも一部を前記塩浴と接触させる工程、および
前記イオン交換済み基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出して、０．００２μｍ未満のＲａを有する欠陥のないイオン交換済み基板を製造する工程、
を有してなる方法。
【００９０】
実施形態８
前記欠陥のあるイオン交換済み基板が、少なくとも１．２ｎｍ以上の高さまたは深さおよび５μｍ以上の幅または長さを有する欠陥を少なくとも１つ含む、実施形態７に記載の方法。
【００９１】
実施形態９
前記欠陥のないイオン交換済み基板が、少なくとも８ｎｍ以上の高さまたは深さおよび０．０１ｍｍ以上の幅または長さを有する欠陥を含まない、実施形態７または８に記載の方法。
【００９２】
実施形態１０
前記塩浴が飽和塩を含まない、実施形態１から９いずれか１つに記載の方法。
【００９３】
実施形態１１
前記塩浴がリン酸塩またはカルシウムを含まない、実施形態１から１０いずれか１つに記載の方法。
【００９４】
実施形態１２
前記欠陥のあるイオン交換済み基板の少なくとも一部が、１０分から４０時間に亘り前記塩浴と接触させられる、実施形態１から１１いずれか１つに記載の方法。
【００９５】
実施形態１３
前記塩浴が、溶融塩浴であり、３６０℃以上かつ４３０℃以下の温度で加熱される、実施形態１から１２いずれか１つに記載の方法。
【００９６】
実施形態１４
前記塩浴が、水性塩浴であり、９５℃以上かつ３５０℃以下の温度に加熱される、実施形態１から１２いずれか１つに記載の方法。
【００９７】
実施形態１５
前記塩浴が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ａｇ（Ｉ）、Ａｕ（Ｉ）、Ｃｕ（Ｉ）、およびそれらの組合せの少なくとも１つを含む、実施形態１から１４いずれか１つに記載の方法。
【００９８】
実施形態１６
前記塩浴が、ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の少なくとも一方を含む、実施形態１から１５いずれか１つに記載の方法。
【００９９】
実施形態１７
前記塩浴が、約４５モル％から約５５モル％のＮａＮＯ３および約４５モル％から約５５モル％のＫＮＯ３を含む、実施形態１から１６いずれか１つに記載の方法。
【０１００】
実施形態１８
前記欠陥のあるイオン交換済み基板が、ガラス、ガラスセラミック、またはその組合せから作られている、実施形態１から１７いずれか１つに記載の方法。
【０１０１】
実施形態１９
前記欠陥のあるイオン交換済み基板が、
５０モル％以上かつ８０モル％以下のＳｉＯ２、
０モル％以上かつ５モル％以下のＢ２Ｏ３、
５モル％以上かつ３０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
２モル％以上かつ２５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０モル％以上かつ１５モル％以下のＮａ２Ｏ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＭｇＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＳｎＯ２、および
０モル％以上かつ１０モル％以下のＰ２Ｏ５
を含む、実施形態１から１８いずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【０１０２】
１０５    欠陥のないイオン交換済み基板
１０８    欠陥のあるイオン交換済み基板
１２０    大きい一価金属陽イオン
１３０    小さい一価金属陽イオン
１４０    中位の大きさの一価金属陽イオン
２４２    不均質塩
２４６    均質塩
２４７    塩の結晶
４４０    欠陥
【図１Ａ】
2019524605.tif 000006
【図１Ｂ】
2019524605.tif 000007
【図２Ａ】
2019524605.tif 000008
【図２Ｂ】
2019524605.tif 000009
【図２Ｃ】
2019524605.tif 000010
【図３】
2019524605.tif 000011
【図４】
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【図５Ａ】
2019524605.tif 000013
【図５Ｂ】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月16日(2019.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化基板における欠陥区域を除去する方法において、
少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上の温度に加熱する工程、
強化基板であって、該強化基板が該塩浴と接触させられる前に、平均濃度の全一価金属陽イオンを有する１つ以上の無欠陥区域、および該１つ以上の無欠陥区域の平均濃度から１０モル％以上外れる平均濃度の全一価金属陽イオンを有する少なくとも１つの欠陥区域を有する強化基板の少なくとも一部を前記塩浴と接触させる工程、および
前記強化基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出す工程であって、前記少なくとも１つの欠陥区域が、取出し後に、前記１つ以上の無欠陥区域の全一価金属陽イオンの平均から１０モル％未満しか外れない平均濃度の全一価金属陽イオンを有する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの欠陥区域の平均濃度が、前記強化基板が前記塩浴と接触させられる前に、６０モル％以上の第１の一価金属陽イオンを含み、該強化基板の前記少なくとも一部がその塩浴から取り出された後に、該少なくとも１つの欠陥区域の平均濃度が６０モル％未満の該第１の一価金属陽イオンを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の一価金属陽イオンがアルカリ金属を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの欠陥区域が、前記強化基板が前記塩浴と接触させられる前に、前記１つ以上の無欠陥区域の平均一価金属陽イオン濃度から２０％以上外れる第１の一価金属陽イオン濃度を有する、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記強化基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出した際に、前記少なくとも１つの欠陥区域が、前記１つ以上の無欠陥区域の全一価金属陽イオンの平均一価金属陽イオン濃度から５％未満しか外れていない第２の一価金属陽イオン濃度を有する、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記強化基板が、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、前記塩浴との接触前に、０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を、該塩浴から取り出した後に、０．００２μｍ未満のＲａを有する、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
欠陥のないイオン交換済み基板を製造する方法において、
少なくとも１種類の一価塩を含む塩浴を９５℃以上かつ４３０℃以下の温度に加熱する工程、
欠陥のあるイオン交換済み基板であって、０．１８ｍｍ×０．１３ｍｍの寸法を有する区域に亘り測定して、約０．００２μｍ以上の算術平均粗さ（Ｒａ）を有する欠陥のあるイオン交換済み基板の少なくとも一部を前記塩浴と接触させる工程、および
前記イオン交換済み基板の少なくとも一部を前記塩浴から取り出して、０．００２μｍ未満のＲａを有する欠陥のないイオン交換済み基板を製造する工程、
を有してなる方法。
【請求項８】
前記欠陥のあるイオン交換済み基板が、少なくとも１．２ｎｍ以上の高さまたは深さおよび５μｍ以上の幅または長さを有する欠陥を少なくとも１つ含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記欠陥のないイオン交換済み基板が、少なくとも８ｎｍ以上の高さまたは深さおよび０．０１ｍｍ以上の幅または長さを有する欠陥を含まない、請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
前記塩浴が飽和塩を含まない、請求項１から９いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記塩浴がリン酸塩またはカルシウムを含まない、請求項１から１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記欠陥のあるイオン交換済み基板の少なくとも一部が、１０分から４０時間に亘り前記塩浴と接触させられる、請求項１から１１いずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記塩浴が、溶融塩浴であり、３６０℃以上かつ４３０℃以下の温度で加熱される、請求項１から１２いずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記塩浴が、水性塩浴であり、９５℃以上かつ３５０℃以下の温度に加熱される、請求項１から１２いずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記塩浴が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ａｇ（Ｉ）、Ａｕ（Ｉ）、Ｃｕ（Ｉ）、およびそれらの組合せの少なくとも１つを含む、請求項１から１４いずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記塩浴が、ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３の少なくとも一方を含む、請求項１から１５いずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記塩浴が、約４５モル％から約５５モル％のＮａＮＯ３および約４５モル％から約５５モル％のＫＮＯ３を含む、請求項１から１６いずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記欠陥のあるイオン交換済み基板が、ガラス、ガラスセラミック、またはその組合せから作られている、請求項１から１７いずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記欠陥のあるイオン交換済み基板が、
５０モル％以上かつ８０モル％以下のＳｉＯ２、
０モル％以上かつ５モル％以下のＢ２Ｏ３、
５モル％以上かつ３０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
２モル％以上かつ２５モル％以下のＬｉ２Ｏ、
０モル％以上かつ１５モル％以下のＮａ２Ｏ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＭｇＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＺｎＯ、
０モル％以上かつ５モル％以下のＳｎＯ２、および
０モル％以上かつ１０モル％以下のＰ２Ｏ５
を含む、請求項１から１８いずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
2019524605.tif 000016
2019524605.tif 000017