(57)【要約】  ガラス物品の形成方法及び対応するガラス物品が提供される。ガラス物品を形成する方法は、板ガラス基材を提供する工程、及び板ガラス基材上にパルスレーザビームを平行移動させる工程を含む。パルスレーザは、板ガラス基材の第１の表面から板ガラス基材の中間点まで延びるレーザ損傷領域を形成する。本方法はさらに、板ガラス基材をエッチング溶液と接触させて、レーザ損傷領域に、１５０μｍ未満の幅及び深さ寸法を有するチャネルを形成する工程を含む。ガラス物品は、第１の表面、第２の表面、及び、第１の表面から第１の表面と第２の表面との間の点まで延びるチャネルを備えている。チャネルは、約１５０μｍ未満の幅及び高さ寸法を有する。
2018509365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板ガラス基材を提供する工程；
前記板ガラス基材上にパルスレーザビームを平行移動させて、前記板ガラス基材の表面から前記板ガラス基材の中間点まで延びるレーザ損傷領域を形成する工程；及び
前記板ガラス基材をエッチング溶液と接触させる工程
を含む、ガラス物品を形成する方法であって、
前記板ガラス基材と前記エッチング溶液との前記接触後に、前記レーザ損傷領域に１５０μｍ未満の幅及び深さ寸法を有するチャネルが形成される、
方法。
【請求項２】
前記チャネルが、約２５μｍ〜約１２５μｍ、好ましくは約３０μｍ〜約１００μｍの幅を有し、かつ、約２５μｍ〜約１２５μｍ、好ましくは約３０μｍ〜約１００μｍの深さを有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チャネルの前記幅及び深さ寸法の公差が、約±３５μｍ未満、好ましくは約±３０μｍ未満であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記板ガラス基材を化学的に強化する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記板ガラス基材が、前記パルスレーザビームが前記板ガラス基材上を平行移動する前に強化され、前記パルスレーザが、約０．１Ｗ〜約０．４Ｗの出力を有するか、あるいは、
前記板ガラス基材が、前記パルスレーザビームが前記板ガラス基材上を平行移動した後に強化され、前記パルスレーザが、約０．４Ｗ〜約０．６Ｗの出力を有する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
耐酸性コーティングが、前記パルスレーザビームが前記板ガラス基材上を平行移動する前に、前記板ガラス基材に施され、
前記耐酸性コーティングが、前記エッチング溶液が前記板ガラス基材に施された後に、前記板ガラス基材から除去される
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第１の表面（１３１）；
第２の表面（１３３）；及び
前記第１の表面（１３１）から前記第１の表面（１３１）と前記第２の表面（１３３）との間の点（１３２）まで延びる、少なくとも１つのチャネル（４２７）
を備え、
前記少なくとも１つのチャネル（４２７）が、約１５０μｍ未満の幅及び高さ寸法を有する、
ガラス物品。
【請求項８】
前記チャネル（４２７）が、約２５μｍ〜約１２５μｍ、好ましくは約３０μｍ〜約１００μｍの幅を有し、かつ、約２５μｍ〜約１２５μｍ、好ましくは約３０μｍ〜約１００μｍの深さを有することを特徴とする、請求項７に記載のガラス物品。
【請求項９】
前記チャネルの前記幅及び深さ寸法の公差が、約±３５μｍ未満であることを特徴とする、請求項７又は８に記載のガラス物品。 
【請求項１０】
前記ガラス物品が、
反射防止コーティング（４１０）を有する表面を備えたガラスウエハ；及び
前記反射防止コーティング（４１０）を含む前記ガラスウエハの前記表面に接着した、複数の貫通孔（４２５）を含むインターポーザ（４２０）
を備えており、
前記少なくとも１つのチャネル（４２７）が、貫通孔（４２５）の各列の間に該チャネル（４２７）が延びるように構成された、複数のチャネル（４２７）である
ことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載のガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、概して、ガラス物品にチャネルを製造する方法に関し、より詳細には、レーザ損傷によってチャネルを生成し、その後にレーザ損傷領域をエッチングすることによる、ガラス物品にチャネルを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス物品は、ディスプレイ装置の被覆にガラスを用いるエレクトロニクス産業を含めた、さまざまな産業において使用されている。このようなディスプレイ装置の例としては、液晶ディスプレイ及び発光ダイオードディスプレイが挙げられ、例えば、コンピュータ用モニタ、テレビ、及び携帯端末などである。三次元ガラス物品は、それらの美的に心地よい外観及び触感の理由から、使用がますます増えてきている。しかしながら、ガラスは再成形、アニール、及び化学強化の間に寸法変形を生じることから、小さい寸法公差を満たすことは、特に成形されたガラスでは、困難である。加えて、チャネルなどのガラス物品の特徴の生成に用いられる、従来のコンピュータ数値制御（「ＣＮＣ」）機械加工法は、再成形前に行われる場合には、ガラスの再成形の間に不均一な加熱を生じ、これによって、ガラス物品の表面のうねり及び望ましくない変形をもたらしうる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
さまざまな実施形態によれば、ガラス物品を形成する方法が提供される。ガラス物品を形成する方法は、板ガラス基材を提供する工程、及び板ガラス基材上にパルスレーザビームを平行移動させる工程を含む。パルスレーザは、板ガラス基材の表面から板ガラス基材の中間点まで延びる、レーザ損傷領域を形成する。本方法は、板ガラス基材をエッチング溶液と接触させる工程をさらに含み、板ガラス基材とエッチング溶液との接触後に、レーザ損傷領域に、１５０μｍ未満の幅及び深さ寸法を有するチャネルが形成される。
【０００４】
他の実施形態によれば、ガラス物品が提供される。ガラス物品は、第１の表面、第２の表面、及び第１の表面から第１の表面と第２の表面との間の点まで延びる少なくとも１つのチャネルを備えている。少なくとも１つのチャネルは、約１５０μｍ未満の幅及び高さ寸法を有する。
【０００５】
前述の概要及び以下の詳細な説明は、いずれも、さまざまな実施形態を説明しており、特許請求される主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されているものと理解されるべきである。添付の図面は、さまざまな実施形態のさらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、本明細書に記載のさまざまな実施形態を示しており、その説明とともに、特許請求される主題の原理及び動作を説明する役割を担う。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本明細書に記載及び例証される１つ以上の実施形態に従った、平板ガラス基材内にレーザ損傷領域を生成するためのレーザシステムの概略図
【図２】本明細書に記載及び例証される１つ以上の実施形態に従った、平板ガラス基材及び集束パルスレーザビームの上面斜視図
【図３】本明細書に記載及び例証される１つ以上の実施形態に従った、平板ガラス基材内のレーザ損傷領域の側面図
【図４Ａ】本明細書に記載及び例証される１つ以上の実施形態に従った、個々のガラスウエハ及びインターポーザの概略図
【図４Ｂ】本明細書に記載及び例証される１つ以上の実施形態に従った、組み合わせたガラスウエハ及びインターポーザの概略図
【図５】本明細書に記載及び例証される１つ以上の実施形態に従った、インターポーザの拡大図
【図６】本明細書に記載及び例証される１つ以上の実施形態に従った、チャネルの有無によるインターポーザの強度を示すグラフ
【図７】本明細書に記載及び例証される１つ以上の実施形態に従った、成形ガラス物品の製造方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００７】
これより、レーザ損傷及び化学エッチングプロセスを使用してガラス物品に特徴を形成する、平板ガラス基材からガラス物品を製造する方法の実施形態について詳細に説明する。概して、レーザ損傷領域は、平板ガラス基材内の所望のガラス物品の特徴（例えば、チャネル、スロットなど）の周りに形成される。実施形態によれば、レーザ損傷領域は、浸漬又は噴霧によってなど、ガラス物品又は板ガラス基材をエッチング溶液に供することによって、エッチングされる。板ガラス基材のエッチング前かつレーザ損傷領域の形成後に、平板ガラス基材は、実施形態において、再成形されて、１つ以上のガラス物品の所望の三次元形状を達成しうる。よって、幾つかの実施形態では、レーザ損傷領域は、再成形、エッチング、及び／又は強化プロセスの後に、レーザ損傷領域が所望の幾何学形状を有するように、再成形、エッチング、及び／又は強化プロセスの間の平板ガラス基材の形状変化についてあらかじめ補正された、初期の幾何学形状を伴って生成される。実施形態において、板ガラス基材は、次に、エッチング溶液に供されて、特徴から薄片が除去され、かつ、実施形態において、特徴のエッジが滑らかにされる。幾つかの実施形態では、特徴が形成されたガラス物品又は板ガラス基材は、次に、イオン交換化学強化プロセスなどの強化プロセスに供されうる。平板ガラス基材に特徴を形成するさまざまな方法が、添付の図面を特に参照して、本明細書にさらに詳細に記載される。同一又は同様の部分についての言及には、可能な限り、図面全体にわたり同じ参照番号が用いられる。しかしながら、特徴は、以下に記載される方法を使用して、複数の寸法及びさまざまな幾何学形状で、ガラス物品に形成されうるものと理解されるべきである。
【０００８】
本明細書に記載の方法は、さまざまな組成を有するガラス物品に特徴を形成するために用いられうるが、幾つかの実施形態では、平板ガラス基材は、アルカリアルミノシリケートガラスを含む。一実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、約６４モル％〜約６８モル％のＳｉＯ２；約１２モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ；約８モル％〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％〜約３モル％のＢ２Ｏ３；約２モル％〜約５モル％のＫ２Ｏ；約４モル％〜約６モル％のＭｇＯ；及び、０モル％〜約５モル％のＣａＯを含み、ここで、６６モル％≦ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ≦６９モル％；Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％；５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％；（Ｎａ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３）−Ａｌ２Ｏ３≧２モル％；２モル％≦Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３≦６モル％；及び、４モル％≦（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）−Ａｌ２Ｏ３≦１０モル％である。
【０００９】
別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、約６０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２；約６モル％〜約１４モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％〜約１５モル％のＢ２Ｏ３；０モル％〜約１５モル％のＬｉ２Ｏ；０モル％〜約２０モル％のＮａ２Ｏ；０モル％〜約１０モル％のＫ２Ｏ；０モル％〜約８モル％のＭｇＯ；０モル％〜約１０モル％のＣａＯ；０モル％〜約５モル％のＺｒＯ２；０モル％〜約１モル％のＳｎＯ２；０モル％〜約１モル％のＣｅＯ２；約５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３；及び、約５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、ここで、１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％、及び、０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。
【００１０】
別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、ＳｉＯ２及びＮａ２Ｏを含み、該ガラスが３．５ｋＰａ・ｓ（３５キロポアズ（ｋｐｏｉｓｅ））の粘度を有する温度Ｔ３５ｋｐを有し、ここで、ジルコンが崩壊してＺｒＯ２及びＳｉＯ２を形成する温度Ｔ崩壊は、Ｔ３５ｋｐより高い。幾つかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、約６１モル％〜約７５モル％のＳｉＯ２；約７モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％〜約１２モル％のＢ２Ｏ３；約９モル％〜約２１モル％のＮａ２Ｏ；０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ；０モル％〜約７モル％のＭｇＯ；及び、０モル％〜約３モル％のＣａＯを含む。
【００１１】
別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも５０モル％のＳｉＯ２と、アルカリ金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１種類の改質剤とを含み、［（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｂ２Ｏ３（モル％））／（Σアルカリ金属改質剤（モル％））］＞１である。幾つかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、５０モル％〜約７２モル％のＳｉＯ２；約９モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３；約２モル％〜約１２モル％のＢ２Ｏ３；約８モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ；及び、０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏを含む。
【００１２】
別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、ＳｉＯ２及び、アルカリ金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１種類の改質剤を含む。幾つかの実施形態では、アルカリ金属酸化物改質剤は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びそれらの混合物からなる群より選択されうる。特定の理論に縛られるわけではないが、アルカリ土類金属は、他の改質剤よりもエッチング剤（例えばＨＦ）への溶解性が低く、よって、アルカリ土類金属を含むガラスは、最終ガラス物品のうねりの減少をもたらしうる、遅い表面エッチング速度を有すると考えられる。幾つかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、約８モル％〜約１２モル％のアルカリ土類金属酸化物など、約５モル％〜約１４モル％のアルカリ金属酸化物を含む。幾つかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、５０モル％〜約７２モル％のＳｉＯ２；約９モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３；約２モル％〜約１２モル％のＢ２Ｏ３；約８モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ；０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ；及び、約５モル％〜約１４モル％のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯを含む。
【００１３】
別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及び少なくとも１つのアルカリ金属酸化物（Ｒ２Ｏ）を含み、ここで、０．７５≦［（Ｐ２Ｏ５（モル％）＋Ｒ２Ｏ（モル％））／Ｍ２Ｏ３（モル％）］≦１．２であり、Ｍ２Ｏ３＝Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３である。幾つかの実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、約４０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２；０モル％〜約２８モル％のＢ２Ｏ３；０モル％〜約２８モル％のＡｌ２Ｏ３；約１モル％〜約１４モル％のＰ２Ｏ５；及び、約１２モル％〜約１６モル％のＲ２Ｏを含み、ある特定の実施形態では、約４０〜約６４モル％のＳｉＯ２；０モル％〜約８モル％のＢ２Ｏ３；約１６モル％〜約２８モル％のＡｌ２Ｏ３；約２モル％〜約１２％のＰ２Ｏ５；及び、約１２モル％〜約１６モル％のＲ２Ｏを含む。
【００１４】
さらに他の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ２Ｏ５を含み、ここで、（Ｍ２Ｏ３（モル％）／ＲｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ２Ｏ３＝Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３であり、ＲｘＯは、アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する一価及び二価のカチオン酸化物の合計である。幾つかの実施形態では、一価及び二価のカチオン酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯからなる群より選択される。幾つかの実施形態では、ガラスは、０モル％のＢ２Ｏ３を含む。
【００１５】
さらに別の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２及び少なくとも約１１モル％のＮａ２Ｏを含み、圧縮応力は少なくとも約９００ＭＰａである。幾つかの実施形態では、ガラスは、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ及びＺｎＯのうちの少なくとも１つとをさらに含み、ここで、−３４０＋２７．１・Ａｌ２Ｏ３−２８．７・Ｂ２Ｏ３＋１５．６・Ｎａ２Ｏ−６１．４・Ｋ２Ｏ＋８．１・（ＭｇＯ＋ＺｎＯ）≧０モル％である。特定の実施形態では、ガラスは、約７モル％〜約２６モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％〜約９モル％のＢ２Ｏ３；約１１モル％〜約２５モル％のＮａ２Ｏ；０モル％〜約２．５モル％のＫ２Ｏ；０モル％〜約８．５モル％のＭｇＯ；及び、０モル％〜約１．５モル％のＣａＯを含む。
【００１６】
幾つかの実施形態では、上述のアルカリアルミノシリケートガラスは、リチウム、ホウ素、バリウム、ストロンチウム、ビスマス、アンチモン、及びヒ素のうちの少なくとも１つを実質的に含まない（すなわち、それらを０モル％含む）。他の実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラスは、リチウム、ホウ素、バリウム、ストロンチウム、ビスマス、アンチモン、及びヒ素を実質的に含まない。
【００１７】
幾つかの実施形態では、上述のアルカリアルミノシリケートガラスは、スロットドロー、フュージョンドロー、リドローなど、通常の方法によってダウンドロー可能であり、少なくとも１３．０ｋＰａ・ｓ（１３０キロポアズ）の液相粘度を有する。
【００１８】
特定のガラス組成物が上に記載されているが、実施形態の方法及びガラス物品は、多くの様々な種類のガラスでできていて差し支えなく、上述のガラス組成物に限られないことが理解されるべきである。
【００１９】
最初に図１を参照すると、平板ガラス基材１３０内にレーザ損傷領域を誘起するためのシステム１２０が概略的に示されている。結合光学系（coupling optics）１２６によって集束され、平板ガラス基材１３０に向けられるパルスレーザビーム１２４を生成するように動作可能なレーザ源１２２が設けられている。レーザ源１２２は、レーザ損傷領域を誘起可能な任意のレーザ源でありうる。一例として、及び、限定せずに、レーザ源１２２は、ピコ秒又はナノ秒パルスで動作する、パルス化紫外線（「ＵＶ」）のパルスレーザビーム１２４（例えば、約３５５ｎｍの波長）を生成する。
【００２０】
結合光学系１２６は、パルスレーザビーム１２４を、平板ガラス基材１３０に対して所望の位置に焦点を有する集束レーザビームへと集束する、１つ以上のレンズとして構成されうる。以下にさらに詳細に記載されるように、幾つかの実施形態では、結合光学系１２６の焦点は、平板ガラス基材１３０内にレーザ損傷領域を形成するように制御可能でありうる。
【００２１】
パルスレーザビーム１２４は、平板ガラス基材１３０上を走査して所望のレーザ損傷領域を形成するように構成されうる。幾つかの実施形態では、平板ガラス基材１３０は、該平板ガラス基材が、パルスレーザビーム１２４に対して平行移動するように、コンピュータ制御されたＸＹＺステージ（図示せず）に結合されうる。加えて、実施形態において、ビームスプリッタ（図示せず）もまた、平板ガラス基材１３０内に複数のレーザ損傷領域を同時に形成するために、レーザ源１２２によって生成された単一のレーザビーム１２４を複数のレーザビームへと分割するように設けられてよい。
【００２２】
次に図２及び３を参照すると、平板ガラス基材内の真っすぐなレーザ損傷領域１４０が描かれている。図２は、平板ガラス基材１３０、及び結合光学系１２６によって集束されるパルスレーザビーム１２４の斜視図を示しており、一方、図３は、平板ガラス基材１３０の側面図を示している。レーザ損傷領域１４０は、平板ガラス基材１３０のバルク内の異なる深さにおける、第１の表面１３１及び第２の表面１３３、並びにその間に位置する、複数の個々のレーザ損傷ライン１４１によって画成される。例えば、実施形態において、レーザ損傷ラインは、第１の表面１３１から、第１の表面１３１と第２の表面１３３の間の中間点１３２まで延びうる。本明細書で用いられる場合、中間点は、第１の表面１３１と第２の表面１３３の間の任意の位置を指し、第１の表面と第２の表面との間の幾何学的な中央に限られない。図２及び３に示されるように、個々のレーザ損傷ライン１４１は、ｘ軸上に垂直に配置される。各個々のレーザ損傷ライン１４１は、パルスレーザビーム１２４の１つ以上の通路によって形成されうる。例えば、第１のレーザ損傷ライン１４１は、特徴の所望の深さと一致し、かつ平板ガラス基材１３０の第１のエッジ１３５に近い、第２の表面１３３（すなわち裏面）の上方に、ある距離をおいてパルスレーザビーム１２４の焦点を設定することによって形成されうる。パルスレーザビーム１２４は、次に、第２のエッジ１３７の方へと距離ｄで平板ガラス基材１３０上を平行移動しうる（及び／又は、平板ガラス基材１３０が、レーザに対して平行移動しうる）。次に、パルスレーザビーム１２４の焦点の位置は、結合光学系１２６を制御することによって、又は平板ガラス基材１３０を移動させることによって、平板ガラス基材１３０の第１の表面１３１の方へと徐々に移動する。パルスレーザビーム１２４は、次に、第２のエッジ１３７から第１のエッジ１３５の方へと、又は第１のエッジ１３５から第２のエッジ１３７の方へと、板ガラス基材上を再び平行移動する（及び／又は、平板ガラス基材１３０は、レーザに対して再び平行移動しうる）。このプロセスは、パルスレーザビーム１２４が第１の表面１３１（すなわち上面）又はそのすぐ下を横断し、それによってレーザ損傷領域１４０の形成が完了するまで繰り返されうる。
【００２３】
個々のレーザ損傷ライン１４１によって形成される微小亀裂は、隣接した個々のレーザ損傷ライン１４１にまで及び、それによって、微小亀裂ネットワークが形成されうる。レーザ照射プロセスの間の平板ガラス基材１３０の制御不能な割れを防ぐために、幾つかの実施形態では、個々のレーザ損傷ライン１４１は、板ガラス基材のエッジ（例えば、第１及び第２のエッジ１３５、１３７）と接触しない。例えば、個別の損傷ライン１４１の末端は、平板ガラス基材１３０のエッジから数ミリメートル、又は、幾つかの実施形態では、数百マイクロメートル、オフセットされうる。さらには、パルスレーザビーム１２４は、平板ガラス基材１３０の第１及び第２の表面１３１、１３３内に溝を形成しないように操作されるべきである。個々のレーザ損傷ライン１４１間のピッチは、平板ガラス基材１３０が、レーザ損傷領域１４０に沿って時期尚早に亀裂を生じないように設定されうる。幾つかの実施形態では、個々のレーザ損傷ライン１４１間のピッチは、約５．０μｍ以下、例えば、約１．０μｍ〜約４．０μｍ、又は約２．０μｍ〜約３．０μｍなどでありうる。
【００２４】
実施形態において、レーザ源は、約６０ｋＨｚ〜約２００ｋＨｚの範囲の繰返し率、例えば約７０ｋＨｚ〜約１９０ｋＨｚなどで動作しうる。他の実施形態では、レーザ源は、約９０ｋＨｚ〜約１７０ｋＨｚ、又は約１００ｋＨｚ〜約１５０ｋＨｚの範囲の繰返し率で動作しうる。レーザ源の出力及び結合光学系の合焦条件は、ビーム焦点におけるエネルギー及び強度が、平板ガラス基材の損傷閾値であるか、又はそれをわずかに上回るようになるべきである。実施形態において、レーザ源の出力は、約０．１Ｗ〜約２．０Ｗ、例えば約０．５Ｗ〜約２．０Ｗなどでありうる。幾つかの実施形態では、レーザ源の出力は、約０．７５Ｗ〜約１．５Ｗ、例えば約１．０Ｗ〜約１．２５Ｗなどでありうる。
【００２５】
レーザ損傷領域の選択的エッチングは、任意のガラス厚さを有する板ガラス基材を用いて行われうる。これは、コンピュータ数値制御（「ＣＮＣ」）及び他の機械的プロセスでは収率が非常に低い、より薄い板ガラス基材（例えば０．３ｍｍ未満）、並びに、本明細書に記載のチャネルなどの小さい寸法を有する特徴について、特に有利であろう。
【００２６】
本開示の実施形態は、特徴からガラス薄片を除去し、レーザ描画された板ガラス基材をエッチングプロセスに供することによって特徴のエッジを滑らかにする。実施形態において、エッチング溶液は、成形された板ガラス基材上にエッチング溶液を噴霧する噴霧法によって、又は、成形された板ガラス基材をエッチング溶液の浴内に沈めることによって、供給されうる。エッチング剤を板ガラス基材に施すための他の方法もまた、本明細書に含まれることが理解されるべきである。
【００２７】
エッチング剤が噴霧によって施される実施形態では、噴霧ノズルは、約０振動数／分〜約４０振動数／分の速度、例えば約１０振動数／分〜約３０振動数／分などで振動しうる。他の実施形態では、ノズルは、約１５振動数／分〜約２５振動数／分の速度で振動しうる。ノズルからの噴霧の圧力は、約５０ｋＰａ〜約１７０ｋＰａ（約０．５ｂａｒ〜約１．７ｂａｒ）、例えば約７５ｋＰａ〜約１５０ｋＰａ（約０．７５ｂａｒ〜約１．５ｂａｒ）などでありうる。幾つかの実施形態では、噴霧ノズルからの噴霧圧力は、約１００ｋＰａ〜約１２５ｋＰａ（約１．０ｂａｒ〜約１．２５ｂａｒ）でありうる。噴霧ノズルからの噴霧の振動数及び圧力は、欠点のない（clean）特徴がガラス物品に形成されることを確実にするように用いられうる。例えば、振動数が遅すぎる、及び／又はノズルからの噴霧の圧力が低すぎる場合には、エッチング剤が溜まり、不正確な特徴を生じうる。しかしながら、振動数が速すぎる、及び／又はノズルからの噴霧の圧力が高すぎる場合には、板ガラス基材は、あまりにも急速にエッチングされて、ガラス表面に及び特徴内に塊及び欠陥の形成をもたらしうる。
【００２８】
特定の理論に縛られるわけではないが、エッチング溶液は、これらのレーザ損傷領域内の微小亀裂の存在に起因して、レーザ損傷領域をエッチングすると考えられる。レーザ損傷領域及び非損傷領域はいずれも、同時に、しかしながら異なるエッチング速度で、エッチングされる。レーザ損傷領域の微小亀裂は化学結合を破壊し、エッチング剤が板ガラス基材内により深く浸透するための通路を提供する。したがって、レーザ損傷領域におけるエッチング速度は、非損傷領域よりもはるかに速い。
【００２９】
エッチング溶液は、主なエッチング剤としてフッ化水素酸を含みうる。塩酸、硫酸、及び硝酸などの鉱酸は、エッチングプロセスを補助し、かつ、エッチング速度を加速又は減速するとともに、ガラス物品の表面品質を改善し、スラッジの形成を低減することができる。幾つかの実施形態では、硫酸が、エッチング溶液中でフッ化水素酸と組み合わせて用いられる。幾つかの実施形態では、エッチング溶液は、例えば約３モル／Ｌのフッ化水素酸及び約０．９モル／Ｌの硫酸など、約２モル／Ｌ〜約５モル／Ｌのフッ化水素酸及び約０．５モル／Ｌ〜約１．２モル／Ｌの硫酸を含む。
【００３０】
さらには、界面活性剤は、レーザ損傷領域へのエッチング剤の輸送を改善できることから、エッチングプロセスにとって有益であり、かつ、エッチングプロセスによって生成される副生成物を懸濁すると考えられる。非限定的な例として、界面活性剤は、ＤｕＰｏｎｔ  ＦＳ−１０でありうる。他の界面活性剤も使用可能であることが理解されるべきである。実施形態において、界面活性剤は、約０．０５質量％未満、又は約０．０１質量％未満など、約０．１質量％未満の量で存在しうる。
【００３１】
エッチング溶液の浴を使用する実施形態では、エッチング溶液の浴を攪拌することにより、レーザ損傷領域のエッチング速度が改善されうる。エッチング溶液及び副生成物はいずれも、レーザ損傷領域内の微小亀裂の狭いチャネルを通じて常に交換される必要がある。攪拌は、微小亀裂内の物質移動を加速し、かつ、連続的なエッチングのために、そのレーザ損傷領域表面をリフレッシュすることができる。超音波攪拌は、エッチング時間、表面損失、及びエッチング比に影響を及ぼす。効果的な攪拌により、レーザ損傷領域と非損傷領域との間のエッチング比を高めることができ、それによって、板ガラス基材の表面損失を低減し、かつ、原料コストを低減することができる。幾つかの実施形態では、攪拌は、約１２５ｋＨｚ未満など、約１３２ｋＨｚ未満の周波数で行われる。他の実施形態では、攪拌は、約１００ｋＨｚ未満又は約８０ｋＨｚ未満の周波数で行われる。超音波周波数の低下により、各個別の衝撃のパワー及びスクラビング効果が増大するため、より低い周波数及びより高い振幅は、エッチング剤及び副生成物の速い交換に有利に働き、レーザ損傷領域におけるエッチング速度を改善する。一実施形態では、超音波攪拌周波数は約４０ｋＨｚである。
【００３２】
典型的には、レーザ損傷領域の円筒形状の亀裂ネットワークは、浴の垂直移動に対して直角に交わることから、超音波攪拌と組み合わせたエッチング溶液の浴の垂直移動は、レーザ損傷領域のエッチング速度を改善しないことが分かった。亀裂に対して平行な方向では、垂直移動の速度はゼロに近い。結果的に、板ガラス基材のエッチング比及び最終的な厚さは、垂直方向の撹拌が超音波撹拌と共に適用された場合に、はるかに小さくなりうる。したがって、実施形態において、エッチングプロセスは、垂直方向の撹拌を含まない。
【００３３】
より高いエッチング溶液温度は、概して、エッチング速度を増加するため、より高いエッチング溶液温度を、エッチングプロセスの持続時間の低減に用いることができる、あるいは、逆に、より低いエッチング溶液温度は、エッチング速度を遅くするために用いることができ、それによって、レーザ損傷領域から形成される特徴の寸法に対し、より制御可能にする。噴霧エッチングプロセスの間のエッチング溶液の温度が高すぎる場合は、酸が、噴霧の間にエッチング溶液の外に蒸発しかねない。したがって、実施形態において、エッチング溶液の温度は、約３５℃でありえ、例えば約３０℃、又は約２５℃でさえありうる。しかしながら、より高い又はより低い温度も用いられうるものと理解されるべきである。実施形態において、エッチング溶液が板ガラス基材に接触する持続時間は、例えば約２５分〜約４５分など、約２０分〜約５０分でありうる。他の実施形態では、エッチング溶液が板ガラス基材に接触する持続時間は、約３０分〜約４０分でありうる。さらに他の実施形態では、エッチング溶液が板ガラス基材に接触する持続時間は、約５０分であり、例えば約４５分、又はさらには約４０分などである。エッチング溶液がガラスに接触する持続時間は、チャネルの必要とされる深さ、エッチング濃度及びエッチング噴霧温度に応じて決まる。
【００３４】
エッチング剤によって板ガラス基材の表面損失を低下させることは、純粋なＨＦ又は、ＨＦと鉱酸の混合物などのエッチング溶液に対して耐性なコーティングを、板ガラス基材の１つ以上の表面に施すことである。幾つかの実施形態では、耐酸性コーティングは、レーザが耐酸性コーティングを通過し、下層板ガラス基材にレーザ損傷を生成するように選択される。
【００３５】
幾つかの実施形態によれば、耐酸性コーティングは、水中に分散された、エチレン・アクリル酸及びワックス・ポリマーのエマルションを含みうる。幾つかの実施形態では、耐酸性コーティング組成物は、例えば約１５質量％〜約４６質量％の固体／ポリマーなど、約５質量％〜約６０質量％の固体／ポリマーを有する。ワックス・ポリマー及びエチレン・アクリル酸の種類及び量は、所望の用途に従って修正されうる。耐酸性コーティングは、任意の適切な方法によって板ガラス基材に施されうる。幾つかの実施形態では、耐酸性コーティングは、ディップコーティング、噴霧コーティング、スピンコーティング、又はスロットコーティングによって板ガラス基材に施されうる。ひとたび耐酸性コーティングが板ガラス基材に施された後、耐酸性コーティングは、加熱によって乾燥されてよい。幾つかの実施形態では、板ガラス基材上の耐酸性コーティングは、例えば約１７０℃など、約１５０℃〜約１９０℃の温度に耐酸性コーティングを加熱することによって乾燥されうる。幾つかの実施形態では、乾燥工程の持続時間は、例えば約１５分〜約３０分など、約１０分〜約４０分でありうる。他の実施形態では、乾燥工程の持続時間は、約２０分でありうる。特定の理論に縛られるわけではないが、乾燥工程における加熱によって、耐酸性コーティング中のワックス・ポリマーの滲出（bloom）が生じ、それによって疎水性表面がもたらされると考えられる。
【００３６】
耐酸性コーティングの厚さは、例えば約３μｍ〜約８μｍなど、約１μｍ〜約１５μｍでありうる。耐酸性コーティングは、超音波を伴った、３質量％のＳｅｍｉ−Ｋｌｅａｎ溶液によって除去されうる。約１０μｍ未満などの耐酸性コーティングの薄層は、沸騰水中で除去されうる。
【００３７】
上述のように、実施形態において、耐酸性コーティングは、レーザが耐酸性コーティングを通過し、下層板ガラス基材上に損傷を誘起することができるように選択されうる。よって、実施形態において、耐酸性コーティングは、レーザ損傷が誘起される前又は後に施されうる。一実施形態では、コーティングは、イオン交換（以下に詳細に論じられる）などによって強化された板ガラス基材に施されてよく、酸化インジウムスズなどの透明な導電性酸化物コーティングを有する。耐酸性コーティングが施された後、上に詳細に論じられたように下層板ガラス基材にレーザ損傷が誘起されうる。板ガラス基材は、次に、エッチング及び分離されてよく、耐酸性コーティングがその後に除去されうる。耐酸性コーティングは、本明細書に開示されるプロセスにおける実質的に任意の工程において施されうるものと理解されるべきである。
【００３８】
幾つかの実施形態では、ガラス物品又は板ガラス基材は、強化プロセスによって強化される。幾つかの実施形態では、強化プロセスは、特徴が板ガラス基材に形成される前に、起こりうる。他の実施形態では、強化プロセスは、特徴が板ガラス基材に形成された後に起こりうる。ガラス物品又は板ガラス基材は、イオン交換プロセスによって化学的に強化されてよく、ここで、ガラスの表層のイオンは、同じ価数又は酸化状態を有する、より大きいイオンで置換される。１つの特定の実施形態では、表層のイオン及びより大きいイオンは、Ｌｉ＋（ガラス中に存在する場合）、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、及びＣｓ＋など、一価のアルカリ金属カチオンである。よって、例えば、ガラス中に存在するＮａ＋は、より大きいＫ＋イオンで置換されうる。あるいは、表層の一価のカチオンは、Ａｇ＋、Ｔｉ＋、Ｃｕ＋など、アルカリ金属カチオン以外の一価のカチオンで置換されうる。
【００３９】
イオン交換プロセスは、ガラス物品又は板ガラス基材の表面に圧縮応力を生成する。これらの圧縮応力は、ガラス物品又は板ガラス基材の表面の真下に、層の深さ（ＤＯＬ）と称される、ある特定の深さまで及ぶ。圧縮応力は、ガラス物品又は板ガラス基材の正味の応力がゼロになるように、引張応力（中心引張（central tension）と称される）の層によって均衡が保たれる。成形されたガラス物品の表面における圧縮応力の形成は、ガラスを強く、かつ機械的損傷に対して耐性にし、このように、層の深さを貫通しないひび（flaws）について、成形されたガラス物品の欠陥を軽減する。
【００４０】
一実施形態では、ガラス物品又は板ガラス基材は、該ガラス物品又は板ガラス基材がイオン交換浴内に設置された場合に、ガラスの表面近くのより小さいナトリウムイオンが、より大きいカリウムイオンと交換される、イオン交換によって化学的に強化される。より小さいナトリウムイオンをより大きいカリウムイオンで置換することにより、圧縮応力層をガラス物品又は板ガラス基材の表面に顕在化させる。圧縮応力は、ガラス物品又は板ガラス基材の表面の下方に、層（圧縮表面層）の特定の深さまで及ぶ。圧縮表面層は、上面及び裏面から層の深さまで延びる。圧縮表面層は、ガラス物品又は板ガラス基材の中心に内部引張層が顕在化することによって均衡が保たれる。
【００４１】
本明細書に記載の実施形態では、強化によって、成形されたガラス物品又は板ガラス基材内に顕在化した、圧縮応力及び層の深さは、成形されたガラス物品内にひびを取り込む危険性なく、さらなる処理（エッジ仕上げなど）を促進しつつ、成形されたガラス物品の損傷公差を改善するのに十分である。一実施形態では、圧縮応力は、約２００ＭＰａ〜約１０００ＭＰａでありうる。別の実施形態では、圧縮応力は、約５００ＭＰａ〜約８００ＭＰａでありうる。さらに別の実施形態では、圧縮応力は、約６５０ＭＰａ〜約９００ＭＰａでありうる。一実施形態では、層の深さは、約１０マイクロメートル〜約８０マイクロメートルでありうる。別の実施形態では、層の深さは、約３０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルでありうる。さらに別の実施形態では、層の深さは、約４０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルでありうる。
【００４２】
実施形態において、エッチングプロセスは、イオン交換などの化学強化の他の形態がガラス組成物と相容れない場合には、強化プロセスとして用いることができる。
【００４３】
例えば、約０．４ｍｍ未満の厚さ又はさらには約０．３ｍｍ未満の厚さなど、ガラスが薄すぎるために、あるいは、ガラス組成物がイオン交換に適した元素を含まないために、イオン交換によって強化できないガラス物品又は板ガラス基材では、エッチングプロセスがガラス物品又は板ガラス基材の強化に用いられうる。特定の理論に縛られるわけではないが、エッチングプロセスは、表面欠陥の先端を丸め、幾つかの事例では、ガラス物品又は板ガラス基材を弱めうる表面欠陥の深さを排除又は低減すると考えられる。実施形態において、上に開示されるレーザ損傷及びエッチング方法によって形成されたガラスは、約５ｋｇの力で約５０％の欠陥率、又は、約４ｋｇの力で約２０％未満の欠陥率を有しうる。
【００４４】
幾つかの実施形態では、板ガラス基材は、レーザ損傷及びエッチング工程の後に強化される（例えば、ガラス物品が強化される）。しかしながら、他の実施形態では、板ガラス基材は、レーザ損傷及びエッチング工程の前に強化されてもよい。
【００４５】
板ガラス基材がレーザ損傷及びエッチング工程の前に強化される実施形態では、及び、図１を参照すると、レーザ源１２２は、約６０ｋＨｚ〜約２００ｋＨｚの範囲の繰返し率で動作しうる。レーザ源１２２の出力及び結合光学系１２６の合焦条件は、ビーム焦点におけるエネルギーフルエンス及び強度が、平板ガラス基材の損傷閾値かそれよりもやや上回るようになっているべきである。実施形態において、レーザ源１２２の出力は、例えば約０．４Ｗ〜約０．６Ｗなど、約０．６Ｗ以下でありうる。幾つかの実施形態では、レーザ源１２２の出力は、約０．５Ｗでありうる。特定の理論に縛られるわけではないが、エッジ粗さは、０．６Ｗ以下の出力を有するレーザ源を使用することによって、１．５μｍ〜２．０μｍに低減されうると考えられる。特に、エッジ粗さは、約０．４Ｗ〜約０．６Ｗのレーザ源出力でアルカリアルミノシリケートガラスにおいて比較的一定のように見える。
【００４６】
板ガラス基材がレーザ損傷及びエッチング工程の後に強化される実施形態では、及び、再び図１を参照すると、レーザ源１２２は、例えば約１０ｋＨｚなど、約５ｋＨｚ〜約４０ｋＨｚの範囲の繰返し率で動作しうる。実施形態において、レーザ源１２２の出力は、板ガラス基材の厚さ及び圧縮応力に応じて、例えば約０．１Ｗ〜約０．４Ｗ、例えば約０．１５Ｗ〜約０．３Ｗなど、０．６Ｗ又はそれ以下でありうる。幾つかの実施形態では、レーザ源１２２の出力は、約０．２Ｗ〜約０．２５Ｗでありうる。特定の理論に縛られるわけではないが、レーザは、ガラスの容積がレーザ損傷領域において増加するように、ガラスに複数の微小亀裂を生成すると考えられる。この膨張は、既存の応力パターンに重畳した追加の圧縮及び引張応力を形成する、レーザ誘起性の熱的効果を生成しうる。この追加的な応力は、レーザ出力に比例し、ガラスを破砕性限界により近づけうる。レーザ出力が低すぎる場合には、レーザ損傷が薄くなりすぎ、周りのガラスにおける高い応力のクッションとして作用しない。レーザ出力が高すぎる場合には、レーザ損傷によっては低減できない強い応力が生成する。これらの両方の事例において、ガラスが破壊しうる。
【００４７】
上記実施形態（すなわち、板ガラス基材が、レーザ損傷及びエッチングの前に強化される又は後に強化される）のいずれにおいても、パルスレーザビームの平行移動速度は、幾つかの実施形態では、約５０ｍｍ／秒〜約２ｍ／秒でありうる。他の実施形態では、パルスレーザの平行移動速度は、例えば約２５０ｍｍ／秒など、約５０ｍｍ／秒〜約３００ｍｍ／秒でありうる。
【００４８】
上記以外のレーザパラメータを用いてレーザ損傷領域を形成してもよいものと理解されるべきである。レーザパルスエネルギーは、例えば、ガラスの特性、平行移動速度、レーザの繰返し率、及び、０．１５〜０．３以上の開口数（ＮＡ）を有しうる結合光学系１２６などのパラメータに応じて、５μＪ〜数百マイクロジュールの間で変動しうる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、上述のレーザ損傷及びエッチングは、ガラス物品におけるチャネルの形成に用いられる。チャネルとは、本明細書で用いられる場合には、板ガラス基材の１つの表面に作られた、板ガラス基材の他方の対向する表面にまで貫通していない、くぼみである。チャネルは、任意の外形又は幾何学形状で形成されうる。例えば、さまざまな実施形態では、チャネルは、直線、円形、矩形、三角形等でありうる。ガラス物品におけるチャネルの形成は、例えば、流体のオーバフローのための貯留槽を提供すること、冷却流体がガラス物品内を流れることを可能にすること、又は、ガラス物品に美的設計要素を提供することなどによって、多くの利点がもたらされうる。しかしながら、チャネルの寸法（深さ及び幅の両方）が大きすぎる場合には、ガラス物品の強度が犠牲になりうる。したがって、実施形態において、小さい寸法のチャネルが所望される。
【００５０】
ＣＮＣ法などのガラス物品にチャネルを形成するための従来の方法は、ＣＮＣ機械の物理的な属性によって制限されることから、小さい寸法を有するチャネルの形成は困難である。例えば、ガラス物品におけるチャネルの幅は、ＣＮＣにおけるスクライビング機構の寸法によって制限され、また、スクライビング機構が、繰り返し使用などによって摩耗することから、ＣＮＣ機械によって形成可能なチャネルの寸法が増大する。
【００５１】
チャネルが本明細書に記載のレーザ損傷及びエッチング方法を使用して形成される実施形態では、チャネルの寸法は依然として小さいままであり、非常に厳しい公差内で制御可能である。幾つかの実施形態では、本明細書に開示されるレーザ損傷及びエッチングプロセスによって形成されるチャネルは、約１００μｍ未満、又は約７５μｍ未満など、約１５０μｍ未満の寸法（幅及び深さ）を有しうる。実施形態において、チャネルの幅は、約４５μｍ〜約１２５μｍ、例えば約４０μｍ〜約１２０μｍなどでありうる。他の実施形態では、チャネルの幅は、約４５μｍ〜約１１５μｍ、例えば約５０μｍ〜約１１０μｍなどでありうる。さらに他の実施形態では、チャネルの幅は、約５５μｍ〜約１０５μｍ、例えば約６０μｍ〜約１００μｍなどでありうる。同様に、実施形態において、チャネルの深さは、約３０μｍ〜約１００μｍ、例えば約３５μｍ〜約９５μｍなどでありうる。他の実施形態では、チャネルの深さは、約４０μｍ〜約９０μｍ、例えば約４５μｍ〜約８５μｍなどでありうる。チャネルの長さは、ガラスの１つのエッジ面からガラスの別の対向するエッジ面まで及びうるものと理解されるべきである。
【００５２】
本明細書に記載のレーザ損傷及びエッチングプロセスはまた、非常に厳しい公差内の上記寸法（幅及び深さ）をもたらすことも可能である。実施形態において、チャネルの幅及び深さは、約±３５μｍ未満、例えば約±３０μｍ未満の公差を有する。他の実施形態では、チャネルの幅及び深さは、約±２５μｍ未満、例えば約±２０μｍ未満の公差を有する。したがって、実施形態において、チャネルの幅及び深さは、約±１０μｍ〜約±３５μｍ、例えば約±１５μｍ〜約±３０μｍの公差を有しうる。他の実施形態では、チャネルの幅及び深さは、約±２０μｍ〜約±２５μｍ、例えば約±２０μｍの公差を有しうる。
【００５３】
実施形態において、ガラス物品は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）における使用などのために、インターポーザとして形成されうる。このような実施形態では、及び図４Ａを参照すると、ガラスウエハ４１０は、任意の適切な方法によって形成され、反射防止コーティングで被覆されうる。図４Ａに示されるガラスウエハ４１０は円形であるが、ガラスウエハはどのような形状であってもよいものと理解されるべきである。反射防止コーティングは、特に限定されず、実施形態では、窒化チタン又は窒化ニオブであってよく、噴霧コーティング、ディップコーティング、又は手作業による塗布など、任意の適切な方法によって施されうる。ガラスウエハ４１０はまた、例えば、図４Ａに示されるように、グリッドパターン４１５などでパターン化されていてもよい。グリッドパターン４１５は、エポキシ、ウレタン、及びポリイミドなどの接着剤から形成されうる。ＭＥＭＳを形成するために、インターポーザ４２０が形成されうる。図４Ａに示されるように、インターポーザ４２０は、ＣＮＣ法によって、あるいは、その全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる米国特許出願公開第２０１４／０１４７６２４号明細書に開示されるレーザ損傷及びエッチング方法によって形成された、パターン化された貫通孔４２５を有しうる。貫通孔４２５がレーザ損傷及びエッチングプロセスによって形成される実施形態では、チャネル４２７に対応するレーザ損傷領域が、貫通孔４２５の形成とともに形成されうる。例えば、実施形態において、レーザは、板ガラス基材に貫通孔４２５を開けるのに用いられ、かつ、同じレーザが、チャネル４２７が形成される板ガラス基材の部分を、貫通孔４２５が形成される板ガラス基材の部分よりも少ないレーザ通路で横断することによって、チャネル４２７に対応するレーザ損傷領域の形成にも、用いられうる。例えば、Ｘ本のレーザ通路が貫通孔４２５に対応するレーザ損傷領域の形成に必要とされる場合には、０．３Ｘ本の通路がチャネル４２７に対応する損傷領域の形成に用いられうる。その後、最終的な貫通孔４２５及びチャネル４２７の形成に、同じエッチングプロセスが用いられうる。
【００５４】
図４Ａに示される貫通孔４２５は矩形であり、図４Ｂに示されるＭＥＭＳホルダ４３０を形成するために接着剤を含みうるガラスウエハ４１０にインターポーザ４２０を接触させることによって、インターポーザ４２０がガラスウエハ４１０に接着できるように、ガラスウエハ４１０上に形成されるグリッドパターン４１５に対応している。次に、図４Ａからの切り抜きＡの拡大図を示す図５を参照すると、貫通孔４２５に加えて、インターポーザは、チャネル４２７を備えていてもよい。チャネル４２７は、インターポーザ４２０がガラスウエハ４１０に接触したときに、ガラスウエハ４１０のグリッドパターン４１５を形成する過剰の接着剤がチャネル４２７を満たすことができるように、ガラスウエハ４１０のグリッドパターン４１５に接触したインターポーザの側方に形成される。それによって、接着剤がインターポーザの貫通孔４２５内に入り込むのを防ぐとともに、ガラスウエハ４１０とインターポーザ４２０との均一な接触が促進される。例えば、図５に示される実施形態では、インターポーザ４２０の各垂直に伸びた部分４２８は、チャネル４２７が貫通孔４２５の各垂直の列の間に存在するように、インターポーザ４２０の垂直に伸びた部分４２８とともに形成された、２つのチャネル４２７を有する。ガラスウエハ４１０とインターポーザ４２０が一旦接着すると、図４Ｂに示されるように、ＭＥＭＳが、インターポーザ４２０の貫通孔４２５内に挿入されて、最終製品における使用に適した装置が形成されうる。
【００５５】
本明細書に記載のチャネル寸法を有するチャネル４２７をインターポーザ４２０に形成することにより、チャネルの存在は、インターポーザの強度に影響を及ぼさない。例えば、図６は、チャネルを有するインターポーザの欠陥率（パーセント単位）及びチャネルを有しないインターポーザの欠陥率（パーセント単位）をグラフで表している。図６に示されるインターポーザのチャネルの深さ及び幅は、すべて、３０μｍ〜１００μｍである。図６において、ＭＰａ単位の力に対する、パーセント欠陥がｙ軸上に提供されている。チャネルを有しないインターポーザは丸で表され、チャネルを有するインターポーザは四角で表されている。図６のグラフから分かるように、小さい力において、チャネルを有するインターポーザは、より低い欠陥率を有する。例えば、チャネルを有するインターポーザは、約４０ＭＰａにおいて約５％の欠陥率を有するが、一方、チャネルを有しないインターポーザは、約２７ＭＰａにおいて約５％の欠陥率を有する。より大きい力（例えば４０ＭＰａ超の力）では、チャネルを有するインターポーザとチャネルを有しないインターポーザは、同等の欠陥率を有する。したがって、インターポーザの強度は、チャネルを有することによって、より小さい力では改善されるが、より大きい力では、チャネルを有することによって著しい影響を与えない。
【００５６】
幾つかの実施形態では、上述のレーザ損傷エッチングプロセスによって形成された孔及び／又は特徴を含む平板ガラス基材は、さらに再形状化されることなく、最終製品に用いられる。しかしながら、以下に詳細に論じられる他の実施形態では、レーザ損傷及びエッチングプロセスは、平板ガラス基材をその後に成形し、成形されたガラス物品とするため、あらかじめ補正するように、平板ガラス基材上に行われる。
【００５７】
次に図７を参照すると、レーザ損傷及び化学エッチングプロセスによる、平板ガラス基材からガラス物品を製造するためのプロセスのフローチャートが示されている。図７のフローチャートについて、最初に大まかに説明され、次に各プロセスがより詳細に説明される。ブロック１１０では、レーザを用いて、平板ガラス基材にレーザ損傷領域を誘起する。レーザ損傷領域は、板ガラス基材の中間点から板ガラス基材の第２の表面にまで及び、レーザ誘起された微小亀裂、分光学的欠陥などによって画成される。レーザ損傷領域は、ブロック１１３のエッチングプロセスの間に、非損傷領域に比べてエッチングされる。
【００５８】
実施形態において、レーザ損傷領域は、ブロック１１１の再成形プロセスの間に、及び／又は、エッチングプロセス１１３の間に生じる平板ガラス基材の変形についてあらかじめ補正された、初期の幾何学形状を有する。したがって、特定のレーザ損傷領域の初期の幾何学形状は、成形されたガラス物品の特徴の所望の幾何学形状とは異なりうる。例えば、エッチング前のレーザ損傷領域の幅及び深さは、エッチング後のレーザ損傷領域に形成されるチャネルの幅及び深さより小さくなりうる。他の実施形態では、ガラス物品内にチャネルを提供することが意図されている特定のレーザ損傷領域は、曲線を含む初期の幾何学形状を有しうる；しかしながら、再成形及び／又はエッチングプロセスの後に、レーザ損傷領域は、形状を直線に変化させる。
【００５９】
ブロック１１１において、平板ガラス基材は、必要に応じて、再成形プロセスによって再成形される。再成形プロセスは、平板ガラス基材を三次元的に再成形して、１つ以上の成形されたガラス物品を画成することが可能な任意のプロセスでありうる。このような再成形プロセスとしては、プレス成形、自重垂れ（gravity sagging）、加圧成形、並びに、局所的加熱及び曲げ加工が挙げられるが、これらに限定されない。多くの用途において、再成形プロセスにより、成形ガラス物品の湾曲した周辺領域が生成される。カバーガラスの湾曲した周辺領域は、例えば、エンドユーザにとって美的に心地よいものでありうる。上述のように、レーザ損傷領域の初期の幾何学形状は、ガラスが所望の形状へと再成形される際に、所望の幾何学形状へと変化する。板ガラス基材製造プロセス及び／又は再成形プロセスの間に顕在化した内部応力を除去するため、成形された板ガラス基材は、次に、ブロック１１２においてアニールプロセスによってアニールされうる。アニールプロセスは、任意の知られた、又は未だ開発されていないアニールプロセスでありうる。
【００６０】
ブロック１１３において、再成形された板ガラス基材は、エッチング溶液に供されて、非損傷領域の最小限のエッチングとともに、レーザ損傷領域が優先的にエッチングされる。エッチング溶液は、再成形された板ガラス基材の残りの非損傷領域よりもはるかに効率的に、レーザ損傷領域をエッチングすることから、エッチングは、薄片を除去し、かつ、大量の表層を除去することなく、レーザ損傷領域のエッジを滑らかにする。幾つかの実施形態では、フッ化水素酸は、エッチング溶液の主なエッチング剤であり、該エッチング溶液には、塩酸、硫酸、及び／又は硝酸などの鉱酸も含まれる。より詳細に上に記載されるように、エッチング溶液及びエッチングプロセスを制御することにより、エッチング時間を低減し、表面うねりを低減し、表面粗さを低減し、スラッジを最小限に抑え、厚さの低下を最小限に抑えることができる。
【００６１】
次に、ブロック１１４において、個別に成形されたガラス物品は、必要に応じて、強化プロセスによって強化されうる。幾つかの実施形態では、成形されたガラス物品は、イオン交換化学強化プロセスによって強化されうる。より詳細に上に記載されるように、成形されたガラス物品の表層のイオンは、同じ価数又は酸化状態を有するより大きいイオンで置換され、それによって、成形されたガラス物品の各表面に圧縮表面層を形成する。圧縮表面層は、耐引っ掻き性があり、成形されたガラス物品にさらなる強度をもたらしうる。
【００６２】
ブロック１１５において、エッジ仕上げ、タッチ感応層（例えば、酸化インジウムスズ層）、反射防止層などの適用など、追加的な処理が、強化された成形ガラス物品に施されうる。
【００６３】
本明細書に記載の実施形態は、レーザ損傷及び化学エッチングプロセスを使用して、平板ガラス基材からガラス物品にチャネルを製造する方法を対象とすることが理解されるべきである。レーザ損傷領域が平板ガラス基材内に形成されて、１つ以上の所望のガラス物品にチャネルを形成する。平板ガラス基材は、再成形されて、１つ以上のガラス物品の所望の三次元形状を達成しうる。レーザ損傷領域は、該レーザ損傷領域が、再成形プロセスの後に所望の幾何学形状を有するように、再成形プロセスの間の平板ガラス基材の形状変化についてあらかじめ補正された、初期の幾何学形状を伴って形成される。エッチングの間、レーザ損傷領域は、板ガラス基材がエッチング溶液に供されるときに、非損傷領域に対し優先的にエッチングされる。ＣＮＣ機械加工と比較して、レーザ損傷領域の選択的エッチングにより、より小さく、より正確な成形チャネルが結果的に生じる。
【００６４】
用語「実質的に」及び「約」は、本明細書では、定量的比較、値、測定、又は他の表現に起因しうる、不確実性の固有の度合いを表すのに用いられうることに留意されたい。これらの用語はまた、本明細書では、問題とされる主題の基本的な機能に変化を生じることなく、定量的表現が規定基準から変動しうる度合いを表すのにも用いられる。
【００６５】
特定の実施形態について本明細書に例証かつ説明してきたが、特許請求される主題の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな他の変更及び修正がなされうるものと理解されるべきである。さらには、特許請求される主題のさまざまな態様について本明細書で説明してきたが、このような態様を組み合わせて使用される必要はない。したがって、添付の特許請求の範囲は、特許請求される主題の範囲内にある、このような変更及び修正のすべてに及ぶことが意図されている。
【００６６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００６７】
実施形態１
板ガラス基材を提供する工程；
前記板ガラス基材上にパルスレーザビームを平行移動させて、前記板ガラス基材の表面から前記板ガラス基材の中間点まで延びるレーザ損傷領域を形成する工程；及び
前記板ガラス基材をエッチング溶液と接触させる工程
を含む、ガラス物品を形成する方法であって、
前記板ガラス基材と前記エッチング溶液との前記接触後に、前記レーザ損傷領域に１５０μｍ未満の幅及び深さ寸法を有するチャネルが形成される、
方法。
【００６８】
実施形態２
前記チャネルが、約２５μｍ〜約１２５μｍの幅を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００６９】
実施形態３
前記チャネルが、約２５μｍ〜約１２５μｍの深さを有することを特徴とする、実施形態１又は２に記載の方法。
【００７０】
実施形態４
前記チャネルが、約３０μｍ〜約１００μｍの幅及び深さ寸法を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００７１】
実施形態５
前記チャネルの前記幅及び深さ寸法の公差が、約±３５μｍ未満であることを特徴とする、実施形態１〜４のいずれかに記載の方法。
【００７２】
実施形態６
前記チャネルの前記幅及び深さ寸法の公差が、約±３０μｍ未満であることを特徴とする、実施形態１〜４のいずれかに記載の方法。
【００７３】
実施形態７
前記板ガラス基材を化学的に強化する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態１〜６のいずれかに記載の方法。
【００７４】
実施形態８
前記板ガラス基材が、前記パルスレーザビームが前記板ガラス基材上を平行移動する前に強化され、前記パルスレーザが、約０．１Ｗ〜約０．４Ｗの出力を有することを特徴とする、実施形態７に記載の方法。
【００７５】
実施形態９
前記板ガラス基材が、前記パルスレーザビームが前記板ガラス基材上を平行移動した後に強化され、前記パルスレーザが、約０．４Ｗ〜約０．６Ｗの出力を有することを特徴とする、実施形態７に記載の方法。
【００７６】
実施形態１０
耐酸性コーティングが、前記パルスレーザビームが前記板ガラス基材上を平行移動する前に、前記板ガラス基材に施され、
前記耐酸性コーティングが、前記エッチング溶液が前記板ガラス基材に施された後に、前記板ガラス基材から除去される
ことを特徴とする、実施形態１〜９のいずれかに記載の方法。
【００７７】
実施形態１１
前記板ガラス基材が、約５モル％〜約１４モル％のアルカリ土類金属酸化物を含むことを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれかに記載の方法。
【００７８】
実施形態１２
前記レーザ損傷領域が、前記板ガラス基材のエッジに接触しないことを特徴とする、実施形態１〜１１のいずれかに記載の方法。
【００７９】
実施形態１３
前記エッチング溶液を前記板ガラス基材に接触させる工程が、前記板ガラス基材に前記エッチング溶液を噴霧する工程を含むことを特徴とする、実施形態１〜１２のいずれかに記載の方法。
【００８０】
実施形態１４
前記エッチング溶液を前記板ガラス基材に接触させる工程が、前記エッチング溶液の浴内に前記板ガラス基材を沈める工程を含み、
前記エッチング溶液の前記浴の温度が約３０℃未満であり、かつ
前記エッチング溶液の前記浴が、前記板ガラス基材の前記レーザ損傷領域の部分が実質的に除去されるまで、約４０ｋＨｚの超音波攪拌周波数で攪拌され、それによって前記ガラス物品が形成される
ことを特徴とする、実施形態１〜１３のいずれかに記載の方法。
【００８１】
実施形態１５
前記パルスレーザビームが、ある波長の紫外スペクトル及び約０．１Ｗ〜約２．０Ｗの出力を有することを特徴とする、実施形態１〜１４のいずれかに記載の方法。
【００８２】
実施形態１６
前記エッチング溶液が、約１Ｍ〜約３Ｍのフッ化水素酸及び硫酸を含むことを特徴とする、実施形態１〜１５のいずれかに記載の方法。
【００８３】
実施形態１７
第１の表面；
第２の表面；及び
前記第１の表面から前記第１の表面と前記第２の表面との間の点まで延びる、少なくとも１つのチャネル
を備え、
前記少なくとも１つのチャネルが、約１５０μｍ未満の幅及び高さ寸法を有する、
ガラス物品。
【００８４】
実施形態１８
前記チャネルが、約２５μｍ〜約１２５μｍの幅を有することを特徴とする、実施形態１７に記載のガラス物品。
【００８５】
実施形態１９
前記チャネルが、約２５μｍ〜約１２５μｍの深さを有することを特徴とする、実施形態１７に記載のガラス物品。
【００８６】
実施形態２０
前記チャネルが、約３０μｍ〜約１００μｍの幅及び深さ寸法を有することを特徴とする、実施形態１７に記載のガラス物品。
【００８７】
実施形態２１
前記チャネルの前記幅及び深さ寸法の公差が、約±３５μｍ未満であることを特徴とする、実施形態１７〜２０のいずれかに記載のガラス物品。
【００８８】
実施形態２２
前記ガラス物品が、
反射防止コーティングを有する表面を備えたガラスウエハ；及び
前記反射防止コーティングを含む前記ガラスウエハの前記表面に接着した、複数の貫通孔を含むインターポーザ
を備えており、
前記少なくとも１つのチャネルが、貫通孔の各列の間に該チャネルが延びるように構成された、複数のチャネルである
ことを特徴とする、実施形態１７〜２１のいずれかに記載のガラス物品。
【符号の説明】
【００８９】
１２０  システム
１２２  レーザ源
１２４  パルスレーザビーム
１２６  結合光学系
１３０  平板ガラス基材
１３１  第１の表面
１３２  中間点
１３３  第２の表面
１３５  第１のエッジ
１３７  第２のエッジ
１４０  レーザ損傷領域
１４１  レーザ損傷ライン
４１０  ガラスウエハ
４１５  グリッドパターン
４２０  インターポーザ
４２５  貫通孔
４２７  チャネル
４２８  垂直に伸びた部分
４３０  ＭＥＭＳホルダ
【図１】
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【図２】
2018509365.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2018509365.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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