DE10323304A1

DE10323304A1 - Verbund aus einem Dünnstsubstrat einem Trägersubstrat mit lösbarem Verbindungsmittel

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Publication number: DE10323304A1
Application number: DE10323304A
Authority: DE
Inventors: Clemens Dr. Ottermann; Silke Knoche; Andreas Dr. Habeck; Steffen Astheimer; Frank Dr. Voges; Armin Dr. Plichta; Gerd Rudas
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-04-15
Also published as: TW200414949A; DE10323302A1; DE20215401U1; TW200415679A; DE10323301A1; TW200420419A; TW200409700A; DE10323303A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbund, umfassend DOLLAR A ein Dünnstsubstrat mit einer Dicke < 0,3 mm und einer Oberseite sowie einer Unterseite; DOLLAR A einem Trägersubstrat mit einer Oberseite und einer Unterseite, DOLLAR A wobei die Unterseite des Dünnstsubstrates mit der Oberseite des Trägersubstrates lösbar verbunden ist. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß DOLLAR A das Dünnstsubstrat auf dem Trägersubstrat durch eine adhäsive Kraft gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbund, umfassend ein Dünnstsubstrat mit einer Dicke < 0,3 mm und einer Oberseite sowie einer Unterseite, einem Trägersubstrat mit einer Oberseite und einer Unterseite wobei das Dünnstsubstrat mit dem Trägersubstrat lösbar verbunden ist. Bevorzugt liegt die Dicke des Trägersubstrates im Bereich 0,3 – 5,0 mm.
In der Displayindustrie werden gegenwärtig Gläser der Dicken 0,3 – 2 mm standardmäßig zum Herstellung von Displays verwendet. Insbesondere für Displays für Mobiltelefone, PDAs werden Glasdicken von 0,7 mm und 0,5 (0,4 mm) eingesetzt. Diese Gläser sind steif und selbsttragend und die Anlagen zur Displayherstellung sind auf diese Dicken optimiert.
Will man jedoch Dünnstsubstrate mit Dicken kleiner 0.3 mm , wie z.B. Glas- oder Polymerfolien, für digitale oder analoge Anzeigen verwenden, die beispielsweise den Vorteil haben, dass sie biegbar sind, so können derartige Dünnstsubstrate in herkömmlichen Prozessen nicht mehr prozessiert werden, da sich die Substratflächen unter ihrem Eigengewicht stark durchbiegen, was als sagging bezeichnet wird. Des weiteren sind diese Dünnstsubstrate sehr empfindlich gegen zu starke mechanische Belastungen. Als Folge hiervon können die Scheiben bei unterschiedlichen Prozessschritten brechen, beispielsweise beim Waschprozess oder bei Beschichtungen aus der Flüssigphase. Weitere Quellen für eine Beschädigung sind mechanisches Verkanten oder Anstoßen. Auch besteht die Gefahr, dass die Dünnstsubstrate in den herkömmlichen Prozessen hängen bleiben, z.B. beim automatischen Substrattransport zwischen unterschiedlichen Fertigungsschritten. Durch das Verbiegen der Dünnstsubstrate können auch Toleranzanforderungen von Prozessen verletzt werden, beispielsweise die Ebenheitsanforderungen von Belichtungsprozessen, was zu einem Mismatch in den Abbildungseigenschaften führen kann. Die Belichtungsprozesse können z.B.
Lithographieprozesse oder Maskenbelichtungsprozesse sein. Des weiteren neigen dünne flexible Substrate zu signifikanten Eigenschwingungen durch Aufnahme bzw. Anregungen von Raum- und Körperschall aus der Umgebung.
Andererseits ist es wünschenswert, dünnere, leichtere, gebogene bzw. biegbare Displays zur Verfügung zu stellen. Dies lässt sich durch die Verwendung von Dünnstsubstraten erreichen, die Dicken < 0,3 mm haben.
Allerdings ergeben sich für die Handhabung von Dünnstsubstraten in konventionellen Anlagen zur Displayherstellung oder zur Herstellung von organischen Leuchtdioden sogenannten OLED's aus den zuvor beschriebenen Gründen Probleme.
Aus der JP2000252342 ist bekannt, ein Glassubstrat, bereits mit einer leitfähigen IT0-Schicht beschichtet, vollflächig auf eine thermisch entfernbare Klebefolie und diese wiederum auf ein Trägersubstrat zu legen. Dieser 3-teilige Verbund wird an den Seiten verklebt und wird durch eine thermische Behandlung von einer Minute bei 100°C wieder gelöst. Nachteil dieses Verfahrens ist, dass durch die geringe Temperaturbeständigkeit dieser Verbund für viele Displayherstellungsprozesse ungeeignet ist. Prozessschritte, wie z.B. bei der OLED-Herstellung oder der ITO-Beschichtung, erfordern Temperaturen bis 230°C. Ein weiterer Nachteil der JP2000252342 ist, dass die Außenseite des Glassubstrates mit der Klebefolie in Berührung kommt und dies zu weiteren Kontaminationen führen kann. Bei der Ausführungsform gemäß der JP2000252342 wird stets eine Zwischenfolie mit Kleber, bspw. Polyester verwendet. Hierdurch wird das Dünnstsubstrat verunreinigt. Vor einer weiteren Verwendung ist eine Reinigung des Dünnstsubstrates notwendig, was sehr leicht zu Beschädigungen der Glasoberfläche oder der Glaskanten führt.
Insbesondere ist mit der Lehre der JP 2000252342 eine sichere Prozessierung von Dünnstsubstraten nicht möglich.
Vakuumsysteme, sogenannte Chucks zum Halten von Substraten sind bekannt und weitverbreitet in der Halbleitertechnik . Diesbezüglich wird verwiesen auf die US 6.345.615 , US 5.423.716 , DE 1 95 30858 , DE 1 99 45601 . Vakuumtechniken werden auch zum Fixieren von Glassubstraten eingesetzt. Diesbezüglich wird auf die JP 59 227123 A1 , JP 11 170 188 , JP 04300168 A1 sowie die JP 06 079676 verwiesen. Ein weltverbreitetes Einsatzgebiet liegt im Bereich von Beschichtungen aus der Flüssigphase, z.B. beim Spin Coating. Bei sehr dünnen oder flexiblen Substraten ist die Anwendung von Vakuumhaltern nur eingeschränkt möglich, da sich die Loch-/Grabenstrukturen des Vakuumsystems auf die Substratoberfläche oder lokalen Ausbildungen von Beschichtungen übertragen und Defekte hervorrufen können. Für Vakuumprozessen (z.B. PVD-Beschichtungen (physikal vapor deposition)) sind reine Vakuumhalter generell ungeeignet.
Zur Halterung von Substraten in Vakuumprozessen werden i.d.R. mechanische Befestigungen eingesetzt. Bei der Prozessierung dünner spröder Materialien (z.B. Dünnstglas, Keramikplättchen) kann dies jedoch leicht durch Aufbau von mechanischen Spannungen zu Bruch führen
Rein elektrostatische Halter sind in der Halbleiterindustrie bekannt und beispielsweise aus der EP 1217655 , EP 0138254 , EP 1191581 bekannt geworden. Diese Halter halten das Dünnstsubstrat alleine aufgrund elektrostatischer Anziehung. Diese Halter sind jedoch zur Halterung von isolierenden Dünnstsubstraten mit einer Dicke im Bereich geringer als 1 mm mit einem Produktionsprozeß nicht geeignet, da sie nur für ausgewählte Prozesse der Produktionskette eingesetzt werden können.
Aus der EP 1217655 und der EP 0138254 ist die Halterung ausschließlich von dünnen Halbleitersubstraten für die Weiterbearbeitung bekannt geworden. Bei der Halterung von Halbleitersubstraten wird aufgrund eines Spannungsunterschiedes zwischen Halbleitersubstrat selbst und einer Gegenelektrode ein elektrostatisches Feld ausgebildet. Eine derartige Halterung ist bei Dünnstsubstraten, die Isolatoren sind nicht möglich; vielmehr müßten diese mit einer leitenden Beschichtung, beispielsweise einer ITO-Beschichtung versehen werden.
Die Halterung von Isolatormaterialien mit einer Dicke größer als 0,5 mm durch elektrostatische Kräfte ist in der EP 1191581 beschrieben. Um derartige Isolatoren zu halten, war es notwendig, Spannungen im Bereich 3000 – 10000 V anzulegen.
Auch die Klebung von Substraten auf Trägerplatten ist dem Fachmann bekannt. Diesbezüglich wird auf die US 4395451 , JP 07041169 verwiesen. Bei dieser Art der Fixierung entsteht noch das zusätzliche Problem des Lösen des Kleberverbunds am Ende der Prozessierung problematisch.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen Verbund anzugeben, der die Handhabung, Bearbeitung und den Transport von Dünnstsubstraten ermöglicht. Insbesondere soll ein System und ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, dass es ermöglicht die Dünnstsubstrate in bereits etablierten Fertigungslinien zu prozessieren. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, daß mögliche Beschädigungen der Oberfläche eines Dünnstsubstratverbandes verhindert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Verbund gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Verbund gemäß Anspruch 1 zeichnet sich insbesondere durch ein geeignetes Auflagesystem zum Halten bzw. Unterstützen von Dünnstsubstraten aus sowie eine so hohe Temperaturbeständigkeit, daß der Verbund alle Schritte bzw.
Teilschritte zur Displayherstellung bzw. optoelektronischen Bauteilherstellung unbeschadet übersteht.
Die Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass Dünnstsubstrate durch adhäsive Kräfte auf Trägersubstraten gehalten und fertigungstauglich fixiert werden können. Durch zusätzliche Vakuumunterstützung lässt sich die Einsatzbreite des Dünnstsubstrat/Trägerplatte-Verbunds noch erweitern. Die adhäsiven Kräfte treten insbesondere bei aneinandergefügten sehr ebenen Glasscheiben mit geringer Oberflächenrauhigkeit auf. Sind beispielsweise das Trägersubstrat ein Glassubstrat und das Dünnstsubstrat ein typische Displaysubstrate mit einer Dicke kleiner 0,3 mm so können diese über Adhäsions- und Kohäsionskräfte extrem gut aneinander haften.
Dieser Adhäsionseffekt kann durch ein geeignetes Medium, beispielsweise Wasser, Öle, Alkohole, Silikonöle, (weiche) elastische Zwischenlage zwischen dem Dünnstsubstrat und dem Trägersubstrat noch signifikant verstärkt werden. Derartiger Haftvermittler dienen auch zum Ausgleich bzw. Ausfüllen feinster Abstände/Spalte zwischen dem Dünnstsubstrat und dem Trägersubstrat. Das die Adhäsion erhöhende Medium muss hierzu keine Klebereigenschaften aufweisen, d.h. es braucht sich nicht mit dem Substrat verbinden und ist daher rückstandsfrei entfernbar. Ein die Adhäsion erhöhendes, vorzugsweise flüssiges Medium muss hierzu selbst die Oberflächen des Trägersubstrates und des Dünnstsubstrates benetzen, d.h. mit der Oberfläche kleine Kontaktwinkel ausbilden. Dies ist beispielsweise bei polaren Medien für Glassubstrate der Fall. Die die Adhäsionskraft erhöhenden Medien sind bevorzugt in sich selbst "reißfest", d.h. sie weisen hohe Kohäsivkräfte auf und sich "ideal" dünn, d.h. das Medium füllt Idealerweise nur die Lücken aus.
Bevorzugt ist das Medium so gewählt, dass durch das Medium die Gesamtformstabilität des Verbunds , d.h. die Gesamtdicke, Dickenuniformität bzw. Oberflächenwelligkeit nicht nachteilig beeinflusst wird.
Weiter sind Vorbehandlungen von Glas- und Polymersubstraten bekannt, beispielsweise das Reinigen, Reiben der Oberfläche, Plasma- oder UV/Ozon-Vorbehandlung, die die Oberfläche aktivieren und damit die Benetzfähigkeit bzw. Adhäsions- und Kohäsionseigenschaften und dadurch den Zusammenhalt zweier plattenförmiger Substrate verbessern. Mögliche Behandlungsarten der Oberfläche sind das Laden Radikalisieren oder Polarisieren einer Oberfläche zur Erhöhung der Adhäsion.
Bevorzugt wird nach der Substratherstellung, bspw. dem Grobzuschnitt, werden Idealerweise die Substrate auf die Träger aufgebracht und der Verbund durchläuft Teile oder die Gesamtprozesskette der Weiterverarbeitung. Am Ende der Prozessierung werden die Bauteile von den Trägern gelöst und die Träger wiederverwandt oder entsorgt.
Besonders bevorzugt werden die adhäsiven oder adhäsiv verstärkten Kräfte von Dünnstsubstrat und Trägersubstrat durch elektrostatische Kräfte verstärkt. Durch zusätzliche Vakuumunterstützung läßt sich die Einsatzbreite des Dünnstsubstrat/Träger-Verbundes noch erweitern.
Im Fall das Trägersubstrat als elektrostatischer Halter ausgeführt ist, kann das Trägersubstrat als elektrostatische Platte ausgeführt sein.
Will man vermeiden, dass geladene Flächen frei liegen, so kann man vorsehen, einen komplett isolierter Bereich des Trägers als elektrostatische Platte auszuführen. Der Außenbereich des Halters bzw. Substratträgers liegt dann bevorzugt auf Masse.
Alternativ kann der innere Bereich des Trägersubstrates als elektrostatische Platte ausgeführt sein. Der Außenbereich des Halters liegt dann bevorzugt auf Masse.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird eine elektrisch leitende Beschichtung der Substratoberseite des Dünnstglassubstrates (z.B. mit einer transparenten leitfähigen Beschichtung, die auch als TCO-Beschichtung bezeichnet wird, insbesondere einer mit ITO-Beschichtung) als geerdete Gegenplatte für die geladene Platte im Träger vorgesehen. Die Dicke des auf dem Träger angebrachten Dünnstglassubstrates definieren dann den Plattenabstand eines Kondensators. Das Dünnstsubstrat selbst sollte eine hohe relative Dielektrizitätskonstante aufweisen, so dass die Kraftwirkung verstärkt wird. Auf diese Art ist es möglich eine unterschiedliche elektrostatische Kraftwirkung einzustellen, da diese für unterschiedliche Substratdicken verschieden ist.
Das Dünnstglassubstrat kann im Verbund als reines Substrat, aber auch als Substrat mit isolierend beschichteter Unterseite, z.B. als Glas-Polymer-Laminat vorliegen. Eine entsprechend gewählte isolierende Beschichtung mit hoher dielektrischen Verschiebung kann die Haftwirkung elektrostatisch unzureichend haftender Dünnstglassubstrate deutlich erhöhen. Im Falle einer leitfähigen Beschichtung muss noch eine zusätzliche Isolatorschicht auf dem Trägersubstrat aufgebracht werden. Diese leitfähige Schicht kann dann auf Masse liegen und als Gegenkondensatorplatte dienen. Im Gegensatz zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel definiert hier die Dicke der Isolatorschicht des Trägerssubstrates den Plattenabstand des Kondensators. Damit die Kraftwirkung verstärkt wird, sollte diese Beschichtung eine hohe relative Dielektrizitätskonstante aufweisen. Die elektrostatische Kraftwirkung ist dann unabhängig von der Substratdicke.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat durch eine Kantenabdichtung versiegelt und fixiert. Zur Versiegelung und/oder unterstützenden Fixierung für die Dünnstgläser mit dem Trägersubstrat können Kleber, Klebeband oder Polymere verwandt werden. Diese Verbindungsmittel sind so gewählt, dass sie die verschiedenen Bedingungen des Displayprozesses aushalten, z.B. Temperaturen bis 230° C bei Sputterprozessen, mechanische Angriffe bei Reinigungsprozessen, chemische Angriffe bei Lithographieschritten.
Ein entscheidender Vorteil der Fixierung gemäß der Erfindung ist, dass der Verbund nach erfolgter Displayherstellung bzw. Teilschritten der Displayherstellung wieder gelöst werden kann, so dass das Dünnstglassubstrat alleine weiter verwendet wird.
Der Kleber kann noch durch z.B. Füllstoffe oder Zuschlagstoffe modifiziert werden. Wenn z.B. Cu-Ionen dem Kleber hinzugefügt werden, kommt es bei einer thermischen Behandlung des Substrates ab einer bestimmten Temperatur zu einer erhöhten Belastung, der Kleber wird spröde und der Verbund kann getrennt werden. Es kann durch Zusatz von Silber ein induktives Aufheizen des Klebers gefördert werden, so dass es zur gewollten Zerstörung des Klebers kommt, das Substrat aber nicht angegriffen wird. Die Prozessstabilität des Verbundes während der Herstellung wird die ganze Zeit gewährleistet.
Zum Lösen des Verbundes gibt es mehrere Möglichkeiten.
Mit Hilfe von Druckluft/Inertgas wird auf eine Kante geblasen oder durch den Träger auf eine/die Kante(n) des Substrats bzw. dessen Fläche.
Alternativ hierzu kann ein mechanisches Entfernen mit einem Greifer oder Keil oder Ansaugen von der Frontseite des Dünnstglassubstrates vorgenommen werden und das Substrats oder Bauteils, Idealerweise von einer Kante (Ecke) aus angehoben werden.
Auch ist das Unterspülen des Verbunds mit einem Trennmittel, welches die Adhäsionwirkung aufhebt von einer Kante aus oder durch den Träger unter das Substrat möglich.
Während des Ablösens kann das Substrat mit Vakuum, elektrostatisch oder adhäsiv fixiert werden.
Davon zu unterscheiden ist die elektrostatische Halterung, die bei der Prozessierung unterstützend zur adhäsiven Halterung eingesetzt werden kann. Hier sind wesentlich höhere Kräfte wie bei der Fixierung nötig. Eine unterstützende elektrostatische Halterung muß auch vor dem Ablösen des Dünnstsubstrates vom Trägersubstrat ebenso wie eine unterstützende Halterung durch Vakuum abgeschalten werden.
Selbstverständlich sind Kombination dieser Verfahren möglich.
Als Dünnstsubstrate kommen in Frage:

– Dünnst- und Dünngläser mit einer Dicke < 0,3 mm
– Polymer-Dünnglas-Verbunde mit einer Dicke < 0,3 mm
– Kunststofffolien mit einer Dicke < 0,3 mm
– Kunststofffolien-Dünnglas-Verbund mit einer Dicke < 0,3 mm
– Keramiken mit einer Dicke < 0,3 mm
- Metallfolien mit einer Dicke < 0,3 mm
– mineralische Oxide und Oxidgemische mit einer Dicke < 0,3 mm
– Mineralien und Steine mit einer Dicke < 0,3 mm
– Verbundwerkstoffe aus mehreren der zuvor genannten Dünnstsubstraten mit einer Dicke < 0,3 mm.

Betreffend die Polymer-Dünnstglas-Verbunde, wobei die Polymerschicht unmittelbar auf einer Glasfolie aufgebracht sind, wird auf die WO00/41978 verwiesen, betreffend Polymer-Dünnstglas-Verbunde, die als Laminate aus einem Glassubstrat und mindestens einem Träger ausgebildet sind, wird auf die WO 99/21707 und die WO 99/21708 verwiesen.
Auf einem Trägersubstrat können ein oder mehrere „Dünnstsubstrate" aufgebracht sein.
Als Trägersubstrate kommen in Frage:

– Glas
– Glaskeramik
– Keramik, bspw. oxidische, silicatische, Sonderkeramiken
– Metall
– Kunststoff
– Gestein

Die Keramiken können beispielsweise Klimafolien oder Schichtsilikate sein, die Kunststoffe beispielsweise Polymerplatten.
Die Trägersubstrate können eine ebene Oberfläche, eine strukturierte Oberfläche, eine poröse Oberfläche oder eine gelochte Oberfläche mit einem oder mehreren Löchern aufweisen.
Als Trägersubstrat sind auch Kombinationen der zuvor genannten Trägersubstrate möglich.
Die Dicke des Trägersubstrates ist beliebig wählbar und beträgt bevorzugt mehr als 0,3 mm, insbesondere liegt sie im Bereich 0,3 – 5,0 mm.
Als Versiegelungs- und/oder temporäres Fixierungsmittel kommen

– Kleber, z.B. Silicone, Epoxide, Polyimide, Acrylate
– UV-härtbare, thermisch härtbare oder lufthärtende Kleber
– Kleber mit Füllstoffen;
– Kleber mit Zuschlagstoffen
– Klebebänder, z.B. einseitig klebendes, beidseitig klebendes, aus Kapton mit Silikonkleber bestehendes Klebeband
– Klebeband als Kleberahmen
– Polymere
- Kitte

Der erfindungsgemäße Verbund zeichnet sich durch nachfolgende Eigenschaften aus:

– eine Temperaturbeständigkeit bis 400° C, insbesondere bis 250° C bzw. 230° C sowie
– eine Temperaturbeständigkeit bis –75° C; insbesondere bis –40° C.

Desweiteren ist der Verbund reinigungsprozessbeständig, beispielsweise bei Reinigung mit Bürste, Ultraschall, Sprühen und Kombinationen hiervon.
Der Verbund ist auch Beschichtungsprozesschemikalienbeständig, beispielsweise in Flüssigbeschichtungsprozessen z.B. beständig gegen Photolacke und des weiteren beständig im Ultrahochvakuum, Hochvakuum, Vakuum, oder in Sputter-, CVD-, PVD-, Plasma- und thermischen Aufdampfprozessen.
Des weiteren ist der Verbund transportprozessbeständig sowohl waagerecht wie senkrecht. Er ist auch rotationsbeständig, chemikalienbeständig, beständig gegen Trockenätzprozesse bei kurzzeitigem Angriff und lagerungsbeständig.
Der Verbund ist vereinzelbar, schneidbar, lichtbeständig (UV, VIS, IR), Ozonbeständig und beschichtbar sowie strukturierbar.
Dünnstsubstrat und Trägersubstrat können aus dem gleichen Material bestehen, was Spannungen durch thermische Ausdehnungsunterschiede der Materialien verhindert.
Das Lösen des Verbundes kann durch

– mechanisches Entfernen
– Chemikalien
– Mechanische Schwingungen, wie Ultraschall, Megaschall
– Druckluft
- Strahlung (Wärme, Licht)
- Schneiden, Schleifen, Sägen
– Ansaugen von der Frontseite (Glassubstratseite)
– Abbrennen
– thermische Behandlung
– induktives Erhitzen
– Anlegen von abstoßenden elektrostatischen Kräften

Bevorzugte Anwendungsgebiete sind

– die Displayindustrie
– die optoelektronische Bauteile
– die Polymerelektronik
– die Photovoltaik
– die Sensorik
– die Biotechnologie
– medizinische Anwendungen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Figuren und der Ausführungsbeispiele beispielhaft beschrieben werden.
Es zeigen
1a–c: verschiedene Arten der adhesiven Fixierung auf einem Trägersubstrat.
2a–d: verschiedene Arten der Fixierung mit adhäsionsvermittelnden Stoffen eines Dünnstsubstrates auf einem Trägersubstrat.
3a–3b: Aufrollen des Substrates durch lokal fortschreitende Belastung und Aufbringen eines haftvermittelnden Mediums auf den Träger durch Rakeln.
4a–b: Versiegelung der Kanten
5a–5b: Lösen des Verbundes
6: Tauchhalter für einseitige Beschichtung mit zwei Dünnstglassubstrat Bei dem in den 1a und 1c wird ein direkter Verbund zwischen dem Dünnstsubstrat 3 und dem Trägersubstrat 5 ausgebildet.
Bei der in 1a gezeigten Ausführungsform ist das Dünnstsubstrat 3 direkt auf dem gesamte Trägersubstrat 5 angeordnet. Das Trägersubstrat umfasst ein Anschlagsystem 13.
Bei der Ausführungsform gemäß 1b handelt es sich um ein beschichtetes Dünnstsubstrat 3, beispielsweise ein auf der Unterseite 11 des Dünnstsubstrates 3 polymerbeschichtetes Dünnstglas, das direkt auf einem Trägersubstrat 5 mit einem Anschlagsystem 13 angeordnet ist. Die Beschichtung ist mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet.
Das in 1c gezeigte System weist zusätzlich zu einer Fixierung mittels Adhäsionskräften eine Fixierung bzw. Versiegelung an den Kanten 15 bspw. mittels eines Klebers auf.
In den 2a bis 2d sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbundes gezeigt, bei dem zusätzliche Maßnahmen zur Fixierung und Halterung getroffen sind. Diese zusätzlichen Maßnahmen betreffen beispielsweise das Aufbringen eines Haftvermittlers 17 auf ein Trägersubstrat.
2a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mir einem Haftvermittler zwischen der Unterseite 11 des Glassubstrates 3 und dem Trägersubstrat 5. Die Probenfixierung kann mittels eines Anschlagsystems 13 wie in 1a gezeigt oder durch eine Kantenabdichtung.
2b zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei dem das Dünnstsubstrat ein beschichtetes Substrat analog zu der Ausführungsform in 1b ist. Der Haftvermittler 17 ist zwischen der Unterseite 19 des beschichteten Dünnstsubstrates 3, beispielsweise eines polymerbeschichteten Dünnstglases und dem Trägersubstrat 5 eingebracht.
Zusätzlich kann die Halterung des Dünnstsubstrates mittels adhäsiver Kräfte durch ein Vakuumsystem 40 im Trägersubstrat 5 unterstützt werden. Das Vakuumsystem kann zusätzlich zur Unterstützung der temporären Fixierung auf dem Trägersubstrat auch dazu dienen, die Trennung des Verbunds mittels Einbringung von Pressluft/Inertgas oder einer geeigneten Flüssigkeit zu unterstützen. Generell kann über solch ein System auch Luft, die nach einer adhäsiven Anziehung des Dünnstsubstrats noch unter dem Dünnstsubstrat eingeschlossen ist, entfernt werden.
2c zeigt ein Dünnstsubstrat 3 , das auf einem Trägersubstrat 5 mit Anschlagsystem 13 aufgebracht ist. Die temporäre Fixierung wird unterstützt durch ein Vakuumhaltesystem 40.
Die Ausführungsform gemäß 2d entspricht im wesentlichen der in 2c, jedoch ist das Dünnstsubstrat 3 zusätzlich mit einer Dichtung und/oder Fixierung im Kantenbereich 15 versehen. Im Kantenbereich könnte auch eine Vertiefung, bspw. eine Nut, eingelassen sein, in die beispielsweise Kleber oder Dichtmaterial zur zusätzlichen Dichtung und/oder Fixierung eingelassen wird.
Zur Herstellung des Verbundes wird zunächst eine Vorbehandlung mit dem Ziel: einer staubfreie Oberflächen zur Vermeidung von Dickenvariationen oder durchdrückende Unebenheiten der Substratoberflächen, bzw. Vermeidung von Defektausbildung (Kratzer) auf der Rückseite des Dünnstsubstrates bzw. der Oberfläche des Trägersubstrates. Die Vorbehandlung kann eine Reinigung, Plasmavorbehandlung, UV oder UV/Ozon-Vorbehandlung umfassen. Durch die Vorbehandlung können die Adhäsionskräfte gezielt beeinflusst, beispielsweise gegenüber dem unbehandelten Substrat verstärkt werden.
Nach der Vorbehandlung wird das Dünnstsubstrat 3 auf das Trägersubstrat 5 aufgebracht. Bei der Aufbringung sollen Lufteinschlüssen zwischen Substrat 3 und Träger 5 vermieden werden. Dies kann man durch Aufschieben des Dünnstsubstrats 3 auf das Trägersubstrat 5, z.B. gegen Anschlagsystem 13 erreichen, durch das Auflegen des Dünnstsubstrates auf den Träger, z.B. gegen ein Anschlagsystem, und anschließendes Andrücken mittels homogener Flächenlast oder Aufrollen durch lokale fortschreitende Belastung. Ein derartiges Aufbringen ist in 3a gezeigt.
Die Rollen hierfür sind mit 50 bezeichnet, die Richtung in der das Dünnstsubstrat 3 auf das Trägersubstrat 5 aufgebracht wird mit 52. Bei dem in 3a gezeigten System handelt es sich um ein Dünnstsubstrat mit einer Beschichtung. Bei einem derartigen Aufbringen des Dünnstsubstrates auf das Trägersubstrat werden auch die adhäsiven Kräfte zwischen dem Dünnstsubstrat und dem Trägersubstrat ausgenutzt.
Die adhäsive Wirkung zwischen dem Dünnstglas 3 und dem Trägersubstrat 5 kann verstärkt werden, wenn ein Haftvermittler 17 auf das Trägersubstrat 5 bzw. den Träger oder/und das Dünnstsubstrat 3 durch z.B. Aufwischen, Aufreiben, Drucken, Rakeln, Beschichten beispielsweise mittels Spin Coating, Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung aufgebracht werden. Der Haftvermittler kann temporär, bspw. als abwischbare Flüssigkeit) oder permanent (als elastische Beschichtung) auf das Trägersubstrat aufgebracht werden. Daran anschließend wird das Dünnstsubstrats auf den Träger bzw. das Trägersubstrat aufgebracht. Das haftvermittelnde Medium kann entweder lokal oder grenzflächig aufgebracht werden. Der in 3b gezeigte Verbund kann in Vakuum mit einem Vakuumsystem 40, z.B. unter zusätzlicher Belastung, oder unter Vakuumunterstützung durch die Trägerplatte bzw. das Trägersubstrat zusammengefügt werden. Dies ist in 3b jedoch nicht dargestellt. Auch Kombinationen der oben genannten Verfahren sind möglich.
Zusätzlich zu den oben genannten Maßnahmen kann eine Versiegelung der Kanten 15 des Verbundes wie in den 4a–4b gezeigt, vorgenommen werden.
4a zeigt ein System ohne und 4b ein System mit Vakuumsystem 40.
Um den Verbund lösen können die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen durchgeführt werden.
Mit Druckluft/Inertgas kann bspw. aus Richtung 60 direkt auf eine Kante des Dünnstsubstrates – wie in 5a gezeigt – geblasen werden. Alternativ kann durch den Träger 5 auf eine/die Kante(n) des Dünnstsubstrats bzw. dessen Fläche Druckluft oder Inertgas in Richtung 62 geleitet werden. Dies ist in 5b gezeigt. Das Dünnstsubstrat kann vom Trägersubstrat in Richtung 64 mechanisch entfernt werden, beispielsweise mittels von Greifern oder einem Keil. Alternativ kann ein Ansaugen von der Frontseite bzw. Vorderseite des Dünnstsubstrates erfolgen und ein Abheben des Dünnstsubstrats oder Bauteils, Idealerweise von einer Kante bzw. Ecke aus.
Eine andere Möglichkeit stellt das Unterspülen des Verbunds mit einem Trennmittel, welches die Adhäsionwirkung aufhebt , beispielsweise von einer Kante aus oder durch den Träger unter das Dünnstsubstrat dar.
Möglich sind aber auch Kombinationen dieser Verfahren.
Optional zum zuvor beschriebenen Trennen ist auch eine mechanische oder thermische Entfernung, bspw. durch Abschneiden, Bestrahlen mit Wärme, Licht, Ultraschall oder ein Abbrennen möglich.
Vorteilhafterweise können das Dünnstsubstrat und Trägersubstrat aus dem gleichen Material bestehen. Hierdurch werden Spannungen durch thermische Ausdehnungsunterschiede der Materialien verhindert.
Für spezielle Produktionsprozesse, z.B. Beschichtungen aus der Flüssigphase über Tauchprozesse (OLED), kann der "Dünnstglashalter" bzw. des Trägersubstrat zweiseitig ausgelegt werden. Ein derartiges Trägersubstrat ist in den 6a und 6b gezeigt. Durch die zweiseitige Auslegung kann der Durchsatz der Fertigungslinie verdoppelt werden. Es werden Vermeidung unnötigen Materialverlusten an Tauchlösung oder Kontaminationen durch rückseitige Beschichtung des Halters vermieden.
Der in 6a gezeigte Halter 100 nimmt auf Vorder- und Rückseite je ein Dünnstsubstrat 102 auf. Die Zu- bzw. Abführung für z.B. Vakuum, Pressluft und die Aufhängung des Halters ist mit 103 bezeichnet. Die Halter, die zweiseitig mit einem Dünnstsubstrat beladen sind, können dazu benutzt werden, auf das Dünnstsubstrat noch zusätzlich eine Beschichtung, beispielsweise im Tauchverfahren, aufzubringen. Bei einer derartigen zweiseitigen Tauchbeschichtung erhöht man zum einen den Durchsatz, zum anderen verhindert man, daß Verschmutzungen auf die Halterückseite gelangen. Auch ist es möglich, eine sogenannte unsymmetrische Beschichtung aufzubringen, d.h. eine Seite, bspw. die Oberseite des Dünnstsubstrates weist eine andere Schichtabfolge auf, wie die andere Seite, bspw. die Unterseite des Dünnstsubstrates.
In 6b ist eine alternative Ausführungsform des Halters gezeigt. Der Halter ist mit 100 bezeichnet, die Dünnstsubstrate mit 102, die Zu- bzw. Abführung für Vakuum, Pressluft und Aufhängung des Halters mit 103. Desweiteren ist ein Vakuumsystem 104 gezeigt mit Vakuumzuführung 105 im Inneren des Halters. Wird das Dünnstsubstrat zusätzlich zur vakuumunterstützten Adhäsionshalterung mit bspw. einem Kleber gehalten, so bezeichnet 106 die Kleberfläche.
Die Kontaktflächen des Verbunds, d.h. die Oberseite des Substratträgers und die Unterseite des Dünnstsubstrates zeichnen sich durch eine große Reinheit aus, um zu verhindern, daß je nach Art der Verbundsausführung Partikel im Zwischenbereich die Adhäsionswirkung reduzieren bzw. Anforderungen an die Oberflächeneigenschaften des Dünnstsubstrats, z.B. die Welligkeiten, Dickenuniformität des Verbunds negativ beeinflussen. Desweiteren kann so eine Schädigungen durch Kratzer, Brüche sicher vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Trägersubstrat weist bevorzugt Oberflächeneigenschaften wie Warp, Waviness, etc, auf, die die Prozessanforderungen der Weiterverarbeitung erfüllen. Die Formstabilität des Trägersubstrates sollte bevorzugt auch bei Temperaturänderungen gewährleistet sein.
Die erfindungsgemäßen Trägersubstrate sind so konstruiert, dass. das unterstützende Vakuum auch über längere Zeiten, z.B. während des Transportes oder der Prozessierung aufrecht gehalten wird. Des weiteren sind die erfindungsgemäßen Trägersubstrate so konstruiert, dass das unterstützende Vakuum und/oder die elektrostatische Ladung leicht zugänglich unterhalten oder aufgefrischt werden kann.
Der erfindungsgemäße Verbund ist so ausgelegt, dass zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat keine Luft eingeschlossen wird, da diese in nachfolgenden Vakuumprozessen zu Problemen führen könnte. Dies wird dadurch erreicht, dass das Dünnstsubstrat auf die Trägeroberfläche aufgedrückt wird oder durch den Einsatz eines Zwischenmediums. Alternativ kann eine elastische isolierende Beschichtung des Trägers, der Unebenheiten (bspw. Luftspalte) zwischen Träger und Substrat ausgleichen kann, vorgesehen sein.
Eine weitere Möglichkeit ist die Beladung des Trägerssubstrates unter Vakuum oder eine Vakuumvorrichtung im Trägersubstrat, um die eingeschlossene Luft zu entfernen.
Vorteilhafterweise kann der Verbund durch Vakuum unterstützt werden. Die Vorrichtungen, die optional zum Lösen des Verbunds in der Trägerplatte angebracht sind, können ebenfalls zur Erzeugung einer Vakuumhalterung dienen und insbesondere zum Abdichten des Kantenbereichs.
Vorteilhafterweise können in einer fortgebildeten Ausführungsform die erfindungsgemäßen Trägersubstrate zusätzlich durch elektrostatische Kräfte gehalten werden. Generell sind die Trägersubstrate so konstruiert, daß die elektrostatische Ladung bzw. das unterstützende Vakuum auch über längere Zeiten (bspw. während des Transportes oder der Prozessierung etc.) aufrecht gehalten wird. Des weiteren sind die erfindungsgemäßen Trägersubstrate so konstruiert, dass das unterstützende Vakuum und/oder die elektrostatische Ladung leicht zugänglich unterhalten oder aufgefrischt werden kann.
Die elektrischen Felder der Haltevorrichtung bzw. Trägersubstrate sind so ausgelegt, daß sie nachfolgende Fertigungsprozesse nicht negativ beeinflussen. Idealerweise liegt hierzu der äußere Bereich des Trägersubstrates und das Dünnstsubstrat, falls es leitfähig beschichtet ist, auf Masse.
Die Erfindung kann Anwendung finden in der Displayindustrie (z.B. LCD, OLED), bei der Herstellung optoelektronischer Bauteile, in der Polymerelektronik, Photovoltaik, Sensorik und Biotechnologie

Claims

Verbund, umfassend 1.1 ein Dünnstsubstrat mit einer Dicke < 0,3 mm und einer Oberseite sowie einer Unterseite; 1.2 einem Trägersubstrat mit einer Oberseite und einer Unterseite 1.3 wobei die Unterseite des Dünnstsubstrates mit der Oberseite des Trägersubstrates lösbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass 1.3 das Dünnstsubstrat auf dem Trägersubstrat durch eine adhäsive Kraft gehalten wird.
Verbund gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Trägersubstrates größer als 0,3 mm ist, insbesondere im Bereich 0,3 – 5,0 mm liegt.
Verbund gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die adhäsive Kraft durch einen Haftvermittler zur Verfügung gestellt oder durch adhäsionsverstärkende Medien erhöht wird.
Verbund gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler oder das adhäsionsverstärkende Medium zwischen Trägersubstrat und Dünnstsubstrat eingebracht wird.
Verbund gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnstsubstrat ein reines Substrat ohne Beschichtung ist.
Verbund gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dünnstsubstrat auf der Substratunterseite mit einer Beschichtung versehen ist.
Verbund gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine isolierende Beschichtung ist.
Verbund gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine schwach leitfähige Schicht, insbesondere ein leitfähiges Polymer ist.
Verbund gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund eine Versiegelung und Fixierung für das Dünnstsubstrat umfasst.
Verbund gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat Einrichtungen zum Halten des Dünnstsubstrates mittels Vakuum und/oder elektrostatischen Kräften umfasst.
Verbund gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund im Bereich –75° C bis 400° C, bevorzugt im Bereich –40°C bis 250 °C, besonders bevorzugt im Bereich 0°C bis 100 °C temperaturbeständig ist.
Verbund gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnstsubstrat eines der nachfolgenden Dünnstsubstrate ist: – ein Dünnst- oder ein Dünnglas – ein polymerbeschichtetes Dünst- oder Dünnglas – ein Polymer-Dünnglas-Verbund – eine Kunststofffolie – ein Kunststofffolie-Dünnglas-Verbund – ein Dünnstkeramiksubstrat – eine Metallfolie – ein Dünnstsubstrat auf Basis eines mineralischen Oxides oder Oxidgemisches – ein Dünnstsubstrat aus einem Verbundwerkstoff aus einem der zuvor genannten Dünnstsubstrate
Verbund gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat eines oder mehrere der nachfolgenden Substrate ist: – ein partiell oder vollflächig mit einem Material zur Ausbildung einer Adhäsivkraft beschichtetes Glassubstrat oder Glaskeramiksubstrat – ein Glassubstrat oder ein Glaskeramiksubstrat – ein Keramiksubstrat – ein Metallsubstrat – ein Steinsubstrat – ein Kunststoffsubstrat.
Verbund gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägersubstrates eine ebene Oberfläche oder eine strukturierte Oberfläche oder eine poröse Oberfläche oder eine gelochte Oberfläche mit einem oder mehreren Löchern ist.
Verbund gemäss einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler oder das adhäsionsverstärkende Medium eines der nachfolgenden Medien ist: – eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, ein Alkohol, eine organische Flüsssigkeit, ein Öl, ein Wachs oder ein Polymer – eine elastische Feststoffbeschichtung – eine elastische Feststoffzwischenlage
Verbund gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelung oder Fixierung einen Kleber, insbesondere ein Kleber auf Silikon-, Epoxid-, Polyimid-, Acrylat-Basis umfasst.
Verbund gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelung oder Fixierung ein UV-härtbarer Kleber oder ein thermisch härtbarer Kleber oder ein lufthärtender Kleber ist.
Verbund gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das die Versiegelung oder Fixierung einer oder mehrere der nachfolgenden Stoffe ist: – ein Kleber mit Füllstoffen – ein Kleber mit Zuschlagstoffen – ein einseitig klebendes Klebeband – ein beidseitig klebendes Klebeband – ein Kapton mit Silikonkleber – ein Klebeband als Kleberahmen – ein Polymer – ein Kitt – ein Wachs
Verbund gemäß einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnstsubstrat durch die Versiegelung oder Fixierung flächig im Bereich der Randzonen mit dem Trägersubstrat verbunden ist.
Verbund gemäß einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnstsubstrat durch die Versiegelung oder Fixierung zur Unterstützung der zumindest durch eine adhäsiven Kraft erzeugten Verbindung mit dem Trägersubstrat, mit dem Trägersubstrat des weiteren vollflächig und lösbar verklebt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, mit folgenden Schritten: 21.1 die mit dem Dünnstsubstrat in Kontakt kommende Oberfläche des Trägersubstrates und/oder die mit dem Trägersubstrat in Kontakt kommende Oberfläche des Dünnstsubstrates werden vorbehandelt 21.2 das Dünnstsubstrat wird so auf das Trägersubstrat aufgebracht, dass es adhäsiv gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung eine – Reinigung – Plasmavorbehandlung – eine UV- und/oder UV/Ozon-Vorbehandlung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des Dünnstsubstrates auf das Trägersubstrat umfasst: – ein Aufschieben des Dünnstsubstrates auf das Trägersubstrat – ein Auflegen des Dünnstsubstrates – ein Auflegen des Dünnstsubstrates auf das Trägersubstrat mit anschließendem Andrücken mittels homogener Flächenlast oder Aufrollen durch fortschreitende Belastung
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass des weiteren vor dem Aufbringen des Dünnstsubstrates auf das Trägersubstrat auf das Trägersubstrat ein Haftvermittler oder ein adhäsionserhöhendes Medium aufgebracht wird und anschließend das Substrat auf das Trägersubstrat aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versiegelung oder Fixierung am Dünnstsubstrat aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler lokal oder vollflächig auf das Trägersubstrat aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund im Vakuum oder mit Hilfe von Vakuumunterstützung zusammengefügt wird.
Verfahren zur Behandlung und/oder Bearbeitung und/oder zum Transport von Dünnstsubstraten mit folgenden Schritten: 28.1 die Unterseite der Dünnstsubstrate wird wenigstens mittels einer adhäsiven Kraft mit der Oberseite eines Trägersubstrates lösbar verbunden, ergebend einen Verbund gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 28.2 der Verbund wird behandelt und/oder bearbeitet und/oder transportiert; 28.3 nach Beendigung der Behandlung und/oder der Bearbeitung und/oder des Transportes wird das Dünnstsubstrat vom Trägersubstrat gelöst.
Verfahren gemäß Anspruch 28 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ablösen des Dünnstsubstrates durch mechanisches Entfernen, und/oder Ultraschall und/oder Druckluft und/oder Strahlungswärme und/oder sichtbare Strahlung und/oder Schneiden und/oder Ansaugen und/oder Abbrennen und/oder mit Hilfe von Chemikalien erfolgt.
Verwendung eines Verbundes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 in einem der nachfolgenden Bereiche: – in der Displayindustrie – zur Herstellung elektronischer oder optoelektronischer Bauteile – in der Polymerelektronik – in der Photovoltaik – in der Sensorik – in der Biotechnologie.
Verbund umfassend ein Trägersubstrat mit einer Ober- und einer Unterseite, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Ober- und die Unterseite des Trägersubstrates lösbar mit je einem Dünnstsubstrat verbunden ist.
Verbund nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnstsubstrat zumindest teilweise durch eine adhäsive Kraft gehalten wird.