[发明专利]蚀刻切割玻璃基材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用氢氟酸、乙醇酸和任选存在的硝酸的蚀刻切割溶液来蚀刻切割玻璃基材的方法。

背景技术

强化玻璃是一类通过受控热处理加工或化学处理加工而相对于常规玻璃具有更大的强度的玻璃。由于它的安全性和强度，强化玻璃被用于各种高要求的应用中，包括电子装置、客车车窗、淋浴房门、建筑玻璃门和桌子、冰箱托盘、作为防弹玻璃的组件、用于潜水面罩以及各种类型的板件和厨具。强化玻璃组合了薄、轻且耐冲击的优点，可以用作电子装置的盖板玻璃，所述电子装置包括液晶显示器、手持装置、平板电脑、移动电话、便携式媒体播放器和笔记本电脑显示器。

大尺寸的强化玻璃基材必须被切割成小尺寸以符合目标应用，并且一旦经强化就不可返工。机械切割是最常见的切割玻璃的方法。机械切割的产率低，原因在于在切割时强化玻璃易于破碎，并且在强化玻璃的切割边缘会有微裂纹(microcracks)产生。在切割边缘处的微裂纹不仅降低了玻璃的强度，并且当抛光切割边缘或在表面上施压时容易造成破碎。

化学蚀刻切割是另一种将大尺寸的强化玻璃切割成小块的有应用前景的选择。化学蚀刻切割用保护膜覆盖一部分玻璃，余下的部分暴露于蚀刻切割溶液。氢氟酸是目前用于化学蚀刻切割的化学品之一，但是，在应用中有一些关键的问题。例如，低浓度的氢氟酸造成蚀刻速率缓慢、经蚀刻的玻璃具有尖锐的切割边缘(棱角)和严重的侧蚀(side etch)(参见图1)，这些都不利于将经蚀刻切割的玻璃应用于电子装置的制造。使用高浓度的氢氟酸固然可以提高蚀刻速率，但也会增加热量的释出和降低制程的可控性。所述蚀刻速率是在一定的时间间隔内去除的玻璃基材量(厚度)的度量。对于大多数强化玻璃的应用，较大的棱角和较小的侧蚀是首选。所述棱角是经蚀刻表面相对于未蚀刻表面的角度度量。所述侧蚀是从经蚀刻的玻璃基材的最外缘（侧视为顶点）至基材玻璃完全未被蚀刻的部分的距离的度量；如果上下侧蚀距离不同，取其较大值(见图1)。所述棱角是经蚀刻的玻璃基材的两侧表面相对于未蚀刻表面的角度的度量。对于大多数强化玻璃的应用而言，经蚀刻切割的玻璃其棱角越大和侧蚀越小乃是首选。

美国专利申请2010/0239818公开了用于硅基材制绒的方法和制备硅基材绒面的蚀刻方法。所公开的方法包括a)使所述基材接触包含乙醇酸的蚀刻溶液；b)从而蚀刻基材表面；c)在基材的所述表面中形成绒面；和d)除去所述蚀刻溶液以获得有绒面的硅基材。所公开的方法被用于制造光伏和电子产品的厚度为数十微米的硅基材，但不是用于切割厚度为数百或数千微米的玻璃基材。

美国专利8,043,525公开了一种湿蚀刻溶液，其包括氢氟酸(0.1重量%~10重量%)、氟化铵(0.1重量%~10重量%)、有机酸(30重量%~50重量%)、醇(30重量%~50重量%)和水。所公开的湿蚀刻溶液显示出对用于半导体装置和显示装置的金属硅化物改善的氧化物选择性，其主要目的是选择性蚀刻金属硅化物和磷掺杂的硅玻璃，它不适用于切割强化玻璃。

总之，虽然已有多种用于切割强化玻璃的方法，但仍然需要改进的蚀刻切割方法，其能以较高的蚀刻速率、不过度产生热量，而制得具有较大的棱角和较小的侧蚀的强化玻璃产品。

发明内容

1.本发明提供用于切割玻璃基材的方法，该方法包括：

(i)提供玻璃基材；

(ii)用保护膜覆盖所述玻璃基材；

(iii)图案化所述保护膜以得到部分覆盖的玻璃基材，其中所述部分覆盖的玻璃基材是包含遮蔽区域和暴露区域；

(iv)用蚀刻切割溶液在约10℃~约90℃下接触所述部分覆盖的玻璃基材约1分钟~约120分钟；

(v)用水清洗经接触的玻璃基材；

(vi)干燥经清洗的玻璃基材；

(vii)移除步骤(vi)的所述玻璃基材上的保护膜；

其中，步骤(iv)中所述的蚀刻切割溶液包含：

(a)约10.1重量%~约20重量%的氢氟酸；

(b)约5重量%~约20重量%的乙醇酸；

(c)0重量%~约30重量%的硝酸；和

(d)约30重量%~约84.9重量%的水；

其中，所述重量百分含量是基于所述蚀刻切割溶液的总重量，并且所述蚀刻切割溶液基本上不含氟化铵。

本发明还涉及一种玻璃基材，所述玻璃基材是通过如上所述的方法切割而制得的经切割玻璃基材，与仅用氢氟酸溶液蚀刻切割的玻璃基材相比，本发明的经切割玻璃基材具有较小的侧蚀和较大的棱角。