WO2009089639A1 - Vorrichtung und verfahren für die bearbeitung von grossflächigen substraten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren für die bearbeitung von grossflächigen substraten Download PDF

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WO2009089639A1
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storage
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PCT/CH2009/000011
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Arthur BÜCHEL
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Iworks Ag
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/355—Texturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0461—Welding tables

Definitions

  • This present invention relates to a device and a method for processing a useful surface of large-area substrates, in particular those with a length or width of> 0.5 m and a thickness ⁇ 1 cm, with at least three spaced-apart storage facilities for receiving a substrate and a movable processing device for processing the useful surface of the substrate between the storage facilities.
  • a processing of the useful side arranged on the upper side is advantageous because then the substrate can be placed horizontally on a substrate and then from above by means of a suitable processing device, for example a laser beam in X and Y direction on the entire usable area can be processed.
  • a processing from the glass back side can be more advantageous.
  • the processing of the coated payload side of the glass substrate is performed by a laser beam from the uncoated glass substrate backside.
  • the substrate if it is horizontally mounted on the substrate edge and an interesting for commercial use size (length, or width> 0.5 m, thickness ⁇ 1 cm) by the weight bends considerably. Deflection makes machining more difficult because the distance between the processing device and the substrate, such as the laser optics lens and the glass bottom, should not change for precise machining.
  • solutions according to FIG. 1 are currently in use, which for the substrate 11 have a support table 13 with a narrow gap 15 in the middle of the table, which extends at right angles to the substrate movement.
  • the gap 13 is one or more displaceable processing means are arranged, whereby a processing in the X direction according to Arrow 19 is made possible from the substrate rear side by moving the processing device and in the Y direction by moving the substrate and thus the entire useful surface can be processed.
  • the support table 13 has for the movement of the substrate 11 to a storage, which usually consists of an air bearing or a conveyor belt.
  • a device for producing a thin-film solar cell with which a substrate, in order to spread it as flat as possible, is held along the edges in a planar alignment and is supported in the surface selectively by support structures. These support structures are positioned at locations that are not machined. The processing of the thin film is carried out by laser from the top and the thin film is on the supported bottom.
  • a device for processing thin-film solar cells is known.
  • a transparent support is provided, through which the thin film present on the upper side of the substrate is processed from the underside with a laser beam.
  • Air channels are formed in the support, which allow the substrate to be sucked onto the support and thereby fixed in position.
  • this is provided with recesses through which the coating of the substrate is processed.
  • the pad can be made in this case of a non-transparent material.
  • FIGS. 1 and 2 a single line structure is produced with the laser beam only between the air ducts, so that the recesses in the non-transparent recesses only have to provide space for a single line structure.
  • This device has the disadvantage that the transparent glass plate is very thick, especially in large-area substrates. It is also disadvantageous if, for large substrates (length or width> 1 m), non-transparent bearings are used, that a considerable part of the substrate useful surface is not accessible for processing and only individual laser lines can be drawn between the bearing devices. task
  • the invention provides the task of providing a cost-effective, efficient solution for the back-side processing of large-area substrates.
  • the device for the processing of large-area substrates from the substrate back has forth in a known manner more than two spaced-apart storage facilities for receiving a substrate and a movable processing means for processing the substrate between the storage facilities from the substrate rear side.
  • a movable processing means for processing the substrate between the storage facilities from the substrate rear side.
  • a displacement device is now provided in the device in order to achieve a relative displacement between at least the non-terminal bearing devices and the substrate. It is thereby achieved that the areas stressed before the displacement of the storage facilities are accessible for processing after the displacement.
  • the claimed by the bearing devices areas are only accessible thanks to the relative displacement for processing from the back, since the areas to be machined may not be covered during the laser processing on the coated Nutzseite.
  • These four embodiments are particularly easy to implement when only non-marginal storage facilities are displaced.
  • the storage devices can be arranged under the substrate, so that the substrate is pressed by gravity onto the bearing device. If the storage facilities are designed in the manner of suction bars according to JP 06-326337, they can be arranged both below and above the substrate and hold the substrate by the pressure prevailing in the suction, negative pressure, optionally against gravity.
  • a plurality of intermediate regions can be processed between the bearing devices and, after a relative displacement between at least one non-terminal bearing device and the substrate, also be processed by the at least one bearing device hidden area of the useful surface before this shift. This usually only a shift is necessary if several shifts could be made.
  • the useful side is expediently arranged overhead and the processing takes place from below through the substrate.
  • the entire substrate surface is machineable and accessible to the processing device by moving the displaceable bearing device made.
  • the machining accuracy increases because the substrate rests during the machining process with respect to the marginal storage facilities.
  • a device for moving the displaceable or movable storage devices is advantageously provided.
  • a horizontal displacement of the bearing device can be done for example by means of a linear motor.
  • a vertical movement of the bearing device can be provided before and after the displacement of the bearing device.
  • the processing device is movable in the transport direction of the substrate and transversely thereto (X and Y direction), so that processing from the substrate rear side in the respective accessible areas between the movable storage facilities is possible.
  • the processing device in the transport direction of the substrate (if there is one) and transversely to (X and Y direction) movable. Thanks to the two mutually perpendicular directions of movement processing from the back of the substrate is possible in the entire accessible areas between the bearings.
  • the processing device is equipped in a preferred embodiment with one or more laser sources, so that the substrate can be processed simultaneously with one or more laser beams.
  • the movements of the processing device and the movable storage elements may be mechanically coupled.
  • the device has a rotator which can be guided to the substrate to grip it and around the center of the useful side or the back of the substrate, ie in the region of its center of gravity, by +/- 90 ° about an axis perpendicular to to turn its effective area.
  • the turning device can be below be arranged of the substrate or are also above the substrate. It can additionally be designed as a transport device and serve for transporting the substrate from the loading position into the processing station and further into the unloading position by additionally being equipped with a linear drive.
  • the rotator is disposed on the back side of the substrate, which is usually below the substrate, a vacuum suction method for attaching the substrate to the rotator to perform the rotary or sliding movement is advantageous. If the rotating device holds the substrate on the useful side, in particular above the substrate, a combination of suction / air bearing or a bemoulling can be used in order to avoid contact with the risk of injury to the usable surface. Alternatively, the rotator may clamp the substrate at the ends to provide non-contact with the payload side of the substrate.
  • the storage of the substrate on the back has the advantage that the user side for monitoring, further processing, suction of ablated material, etc. is free over the entire surface of obstructing storage facilities.
  • the subject matter of the present invention is also a method for processing a useful surface which expands on the useful side of a substrate, in which method the substrate is fixed in a fixed position in three or more storage devices during a processing process and is removed from the substrate rear side opposite the useful surface by means of a processing device, e.g. a laser source is processed through the substrate and optionally at the same time on the Nutzseite the processing zone is accessible for example monitoring or aspiration of the ablated material.
  • a processing device e.g. a laser source
  • the substrate is fixed in a fixed position in three or more storage devices during a processing process and is removed from the substrate rear side opposite the useful surface by means of a processing device, e.g. a laser source is processed through the substrate and optionally at the same time on the Nutzseite the processing zone is accessible for example monitoring or aspiration of the ablated material.
  • a method for processing a substrate is advantageous, in which method the substrate is deposited on storage devices and processed from below by means of a processing device, eg a laser source, which is characterized in that the substrate is deposited on three or more spaced-apart storage devices and during the machining process can rest on the bearings in a stable position, and that, for machining the area covered by the bearings, the position of the substrate relative to the bearing is displaced by at least the width of the bearings, but preferably at a maximum by a distance of the bearing from each other corresponding way, so then the not yet processed usable area can be edited.
  • a processing device eg a laser source
  • the method is characterized in a preferred embodiment in that the substrate remains in a fixed position and the storage facilities are moved to make accessible the previously covered areas of the floor space.
  • the storage facilities can remain in a fixed position, and the substrate can be moved to make accessible the previously covered areas of the floor space.
  • both the storage facilities and the substrate can be moved to make accessible the previously covered areas of the floor space.
  • the processing device for processing the substrate is advantageously moved in two intersecting directions (X and Y direction).
  • the processing device is also adjustable in height (distance from the substrate) in order, for example, to be able to change from one intermediate storage area to the next for the subsequent processing.
  • further processing and / or control steps are advantageously carried out for processing or checking the usable area. Since the substrate rests with its rear side on storage devices during these steps, these further steps can be carried out unhindered from the useful side.
  • These processing and Kontrollschirtte include, for example, the suction of ablated material, the quality control, the coating of usable space, etc.
  • Fig. 1 shows a known arrangement of a processing plant for the processing of large flat substrates from the back.
  • Fig. 2 An inventive device for processing large flatter
  • FIG. 3 The device according to Figure 2, in which the movable bearings are moved.
  • FIG. 1 The illustrated in Figure 1 known arrangement of a processing plant for Processing of large flat substrates (11) from the back, consists of a support table (13) with a gap (15) in which the processing device can be attached.
  • the substrate is moved on the support table in the Y direction (arrow 17) and the laser arrangement carries out a machining in the X direction (arrow 19).
  • the inventive device shown in Figure 2 for the processing of large flat substrates (11) from the back consists of several linear bearing means (21,23, 25) for the substrate, between which the processing from the back through the substrate through possible is.
  • the processing device can be moved in the respective region between two storage devices in the X direction (arrow 27) and Y direction (arrow 29).
  • the substrate 11 is mounted on a plurality of juxtaposed storage facilities 21, 23, 25.
  • These bearings may be, for example, simple pads, air bearings, suction pads, conveyor belts, or a combination thereof.
  • the distance between the bearing devices is chosen so that the sag of the substrate is minimal ( ⁇ 1 mm for laser structuring) and therefore the accuracy of the processing from the back side is affected as little as possible.
  • the processing can be carried out in the area of the usable area next to the storage facilities.
  • the machining devices are moved both in the Y direction according to arrow 29 and in the X direction according to arrow 27.
  • the storage facilities 23 are displaced.
  • FIG. 3 shows the device according to FIG. 2, in which the movable bearing devices (23) are displaced so as to be machined from the rear side in the areas covered by the bearing devices in the starting position according to FIG Direction (arrow 33) and in the X direction (arrow 31) is possible.

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Abstract

Eine Vorrichtung für die Bearbeitung einer sich auf einer Nutzseite ausdehnenden Nutzfläche eines grossflächigen Substrats (11), insbesondere eines solchen mit einer Länge bzw. Breite > 0.5 m und einer Dicke < 1 cm, durch das Substrat hindurch, hat wenigstens drei in Abstand voneinander angeordnete Lagereinrichtungen (21,23,25) für die Aufnahme des Substrats (11) und eine bewegliche Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung des Substrats zwischen den Lagereinrichtungen von der Substratrückseite her. Die Lager stützen das Substrat ab, und eine Bearbeitung des Glassubstrats kann in den wenigstens zwei Zwischenbereichen zwischen den Lagereinrichtungen von der Rückseite her erfolgen. Mindestens eine nicht-endständige Lagereinrichtung ist relativ zum Substrat verschiebbar oder bewegbar angeordnet, um durch ein Verschieben oder Bewegen die ganze Nutzfläche des Substrats der Bearbeitungseinrichtung zugänglich zu machen.

Description

Vorrichtung und Verfahren für die Bearbeitung von grossflächigen Substraten
Diese vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Bearbeitung einer Nutzfläche von grossflächigen Substraten, insbesondere solcher mit einer Länge bzw. Breite > 0.5 m und einer Dicke < 1 cm, mit wenigstens drei in Abstand voneinander angeordneten Lagereinrichtungen für die Aufnahme eines Substrats und einer beweglichen Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung der Nutzfläche des Substrats zwischen den Lagereinrichtungen.
Stand der Technik
Für die Bearbeitung von grossen, flachen Substraten ist eine Bearbeitung von der oberseitig angeordneten Nutzseite her vorteilhaft, da dann das Substrat horizontal auf einer Unterlage abgelegt werden kann und anschliessend von oben mittels einer geeigneten Bearbeitungseinrichtung, zum Beispiel eines Laserstrahls in X und Y Richtung auf der gesamten Nutzfläche bearbeitet werden kann.
Für gewisse Prozesse kann aber eine Bearbeitung von der Glasrückseite her vorteilhafter sein. So wird zum Beispiel typischerweise für die Laserablation zur Strukturierung von Dünnschicht-Silizium Solarmodulen die Bearbeitung der beschichteten Nutzseite des Glassubstrats mittels eines Laserstrahls von der nicht beschichteten Glassubstratrückseite her durchgeführt.
In diesem Falle stellt sich das Problem, dass sich das Substrat, falls es horizontal am Substratrand gelagert ist und eine für die kommerzielle Nutzung interessante Grosse aufweist (Länge, bzw. Breite > 0.5m, Dicke < 1 cm) durch das Eigengewicht beträchtlich durchbiegt. Die Durchbiegung erschwert die Bearbeitung, da sich die Distanz zwischen der Bearbeitungseinrichtung und dem Substrat, zum Beispiel der Laseroptiklinse und der Glasunterseite, für eine präzise Bearbeitung nicht verändern sollte.
Zur Lösung dieses Problems sind zurzeit Lösungen gemäss Figur 1 gebräuchlich, die für das Substrat 11 einen Auflagetisch 13 mit einem schmalen Spalt 15 in der Mitte des Tisches aufweisen, der sich rechtwinklig zur Substratbewegung erstreckt. Das Substrat 11 wird über den Tisch 13 in Y-Richtung 17 (= Transportrichtung) hinweggeführt, ohne sich durchzubiegen. Im Spalt 13 ist eine oder sind mehrere verschiebbare Bearbeitungseinrichtungen angeordnet, womit eine Bearbeitung in X-Richtung gemäss Pfeil 19 von der Substratrückseite her durch Bewegen der Bearbeitungseinrichtung und in Y-Richtung durch Bewegen des Substrats ermöglicht wird und somit die ganze Nutzfläche bearbeitet werden kann. Der Auflagetisch 13 weist zur Bewegung des Substrats 11 eine Lagerung auf, die üblicherweise aus einem Luftlager oder aus einem Transportband besteht.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass das relativ schwere Substrat während der Bearbeitung bewegt werden muss. Dies hat zur Folge, dass a) die Bearbeitungsanlage grösser wird und lange Linearachsen notwendig sind, und b) hohe Beschleunigungskräfte durch die hohe Masse des Substrats entstehen, die zu Ungenauigkeiten führen können und/oder zusätzliche Massnahmen zur Kompensation der Beschleunigungskräfte benötigen, was die Anordnung aufwendig und teuer macht.
Aus der JP2001111078 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Dünnfilmsolarzelle bekannt, mit der ein Substrat, um es möglichst ebenflächig aufzuspannen, entlang den Kanten in einer ebenen Ausrichtung gehalten wird und in der Fläche punktuell durch Stützstrukturen unterstützt wird. Diese Stützstrukturen sind an Stellen positioniert, die nicht bearbeitet werden. Die Bearbeitung der Dünnschicht erfolgt mittels Laser von der Oberseite her und die Dünnschicht liegt auf der unterstützten Unterseite.
Aus der JP06326337 ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Dünnfilmsolarzellen bekannt. Zur Unterstützung des Substrats ist eine transparente Auflage vorhanden, durch welche hindurch mit einem Laserstrahl die oberseitig auf dem Substrat vorliegende Dünnschicht von der Unterseite her bearbeitet wird. In der Auflage sind Luftkanäle ausgebildet, die es erlauben, das Substrat auf die Auflage anzusaugen und dadurch in seiner Lage zu fixieren. In einer alternativen Ausbildung der transparenten Auflage ist diese mit Ausnehmungen versehen, durch welche hindurch die Beschichtung des Substrats bearbeitet wird. Die Auflage kann in diesem Fall aus einem nicht transparenten Material gefertigt sein. Gemäss Figuren 1 und 2 wird mit dem Laserstrahl lediglich zwischen den Luftkanälen eine einzelne Linienstruktur gefertigt, so dass die Ausnehmungen in der nicht transparenten Ausnehmungen lediglich Raum für eine einzelne Linienstruktur bieten muss. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass die transparante Glasplatte speziell bei grossflächigen Substraten sehr dick wird. Nachteilig ist auch, falls bei grossen Substraten (Länge bzw. Breite > 1 m) nicht transparante Lager eingesetzt werden, dass ein erheblicher Teil der Substratnutzfläche für die Bearbeitung nicht zugänglich ist und lediglich einzelne Laserlinien zwischen den Lagereinrichtungen gezogen werden können. Aufgabe
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung zur Aufgabe, eine kostengünstige, effiziente Lösung zur rückseitigen Bearbeitung von grossflächigen Substraten bereitzustellen.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäss Anspruch 1 und ein Verfahren gemäss Anspruch 8 gelöst.
Die Vorrichtung für die Bearbeitung von grossflächigen Substraten von der Substratrückseite her hat in bekannter Weise mehr als zwei in Abstand voneinander angeordnete Lagereinrichtungen für die Aufnahme eines Substrats und eine beweglichen Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung des Substrats zwischen den Lagereinrichtungen von der Substratrückseite her. Unter grossflächigen Substraten werden insbesondere solche mit einer Länge bzw. Breite > 0.5 m und einer Dicke < 1 cm verstanden.
Erfindungsgemäss ist nun bei der Vorrichtung eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen, um eine Relativverschiebung zwischen wenigstens den nicht-endständigen Lagereinrichtungen und dem Substrat zu erreichen. Dadurch wird erreicht, dass die vor der Verschiebung von den Lagereinrichtungen beanspruchten Bereiche nach der Verschiebung für die Bearbeitung zugänglich sind. Es gibt zwei mögliche Ausführungen dazu, nämlich eine erste, bei der von den wenigstens drei Lagereinrichtungen mindestens eine nicht-endständige Lagereinrichtung verschiebbar oder bewegbar angeordnet ist, damit durch Verschieben oder Bewegen der Lagereinrichtung die ganze Nutzfläche des Substrats der Bearbeitungseinrichtung zugänglich gemacht werden kann, oder aber eine zweite, bei der die Verschiebeeinrichtung eine Transportvorrichtung ist, mittels welcher das Substrat um mindestens die Lagerbreite verschoben werden kann, wiederum damit durch das Verschieben oder Bewegen des Substrates die ganze Nutzfläche des Substrats der Bearbeitungseinrichtung zugänglich gemacht werden kann.
Dabei ist es vorerst unerheblich, ob die Lagereinrichtung das Substrat auf der beschichteten Nutzseite oder auf der unbeschichteten Rückseite oder beiden Seiten stützt. In beiden Fällen werden die von der Lagereinrichtung beanspruchten Bereiche erst dank der Relativverschiebung für eine Bearbeitung von der Rückseite her zugänglich, da die zu bearbeitenden Bereiche während der Laserbearbeitung auf der beschichteten Nutzseite nicht abgedeckt sein dürfen. Dies erlaubt daher die Lagereinrichtungen über oder unter dem Substrat anzuordnen und in beiden dieser Fälle das Substrat von der Rückseite her zu bearbeiten, sei diese unbeschichtete Rückseite nun die Oberseite oder die Unterseite des Substrats. Diese vier Ausführungsvarianten sind insbesondere dann leicht umzusetzen, wenn lediglich nicht- randständige Lagereinrichtungen verschiebbar sind. Die Lagereinrichtungen können dabei, unter dem Substrat angeordnet sein, so dass das Substrat durch die Schwerkraft auf die Lagereinrichtung gedrückt wird. Wenn die Lagereinrichtungen in der Art von Saugleisten gemäss JP 06-326337 ausgebildet sind, können diese sowohl unter als auch über dem Substrat angeordnet sein und das Substrat durch den in den Saugleisten herrschenden Unterdruck, gegebenenfalls entgegen der Schwerkraft, halten.
Wesentlich an der Erfindung ist lediglich, dass mehrere Zwischenbereiche zwischen den Lagereinrichtungen bearbeitet werden können und nach einer Relativverschiebung zwischen zumindest einer nicht-endständigen Lagereinrichtung und dem Substrat der vor dieser Verschiebung durch die wenigstens eine Lagereinrichtung verdeckte Bereich der Nutzfläche ebenfalls bearbeitet werden kann. Dazu ist in aller Regel lediglich eine Verschiebung notwendig, wenn auch mehrere Verschiebungen vorgenommen werden könnten.
Dies hat den Vorteil, dass eine hohe Genauigkeit der Bearbeitung der Nutzfläche erreicht werden kann. Vorteilhaft werden für die Relativverschiebung lediglich die nicht- endständigen Lagereinrichtungen verschoben.
Zweckmässig ist die Nutzseite obenliegend angeordnet und erfolgt die Bearbeitung von unten durch das Substrat hindurch.
Falls drei oder mehr Lagereinrichtungen vorgesehen sind, von denen zwei während des Bearbeitungsprozesses das Substrat am Rand abstützen, und wenigstens eine nicht- endständige Lagereinrichtung in der Transportrichtung des Substrats verschiebbar ist, wird durch das Verschieben der verschiebbaren Lagereinrichtung die ganze Substratfläche bearbeitbar und der Bearbeitungseinrichtung zugänglich gemacht. Dies bedeutet, dass eine rückseitige Bearbeitung des Substrats auch in den Bereichen möglich ist, in denen das Substrat gestützt wird, ohne das Substrat selbst in Y-Richtung zu bewegen. Dies bedeutet eine beträchtliche Kosten-, Gewichts- und Platzeinsparung. Ausserdem nimmt die Bearbeitungsgenauigkeit zu, da das Substrat während des Bearbeitungsprozesses bezüglich den randständigen Lagereinrichtungen ruht.
Vorteilhaft ist eine Einrichtung zum Bewegen der verschiebbaren oder bewegbaren Lagerungeinrichtungen vorgesehen. Eine horizontale Verschiebung der Lagereinrichtung kann beispielsweise mittels eines Linearmotors geschehen. Es kann zudem eine vertikale Bewegung der Lagereinrichtung vor und nach dem Verschieben der Lagereinrichtung vorgesehen sein. Durch das Anheben bestimmter Lagereinrichtungen im Zwischenbereich zwischen den endständigen Lagereinrichtungen und anschliessendes Absenken und/oder Verschieben des/der sich vorgängig im Einsatz befindlichen Lagereinrichtungen, wird eine ganzflächige rückseitige Bearbeitung des Substrats möglich, ohne das Substrat selbst zu bewegen.
Vorzugsweise ist die Bearbeitungseinrichtung in Transportrichtung des Substrats und quer dazu (X und Y Richtung) bewegbar, sodass eine Bearbeitung von der Substratrückseite her in den jeweils zugänglichen Bereichen zwischen den beweglichen Lagereinrichtungen möglich ist.
Zweckmässigerweise ist die Bearbeitungseinrichtung in Transportrichtung des Substrats (falls es eine solche gibt) und quer dazu (X und Y Richtung) bewegbar. Dank den beiden senkrecht zueinander liegenden Bewegungsrichtungen ist eine Bearbeitung von der Substratrückseite her in den ganzen jeweils zugänglichen Bereichen zwischen den Lagerungen möglich. Die Bearbeitungseinrichtung ist in einer bevorzugten Ausführung mit einer oder mehrere Laserquellen ausgerüstet, so dass das Substrat mit einem oder mehreren Laserstrahlen gleichzeitig bearbeitet werden kann. Die Bewegungen der Bearbeitungseinrichtung und der beweglichen Lagerungselemente können mechanisch gekoppelt sein.
Vorzugsweise besitzt die Vorrichtung eine Dreheinrichtung, die an das Substrat geführt werden kann, um es zu fassen und es um das Zentrum der Nutzseite oder der Rückseite des Substrates, d.h. im Bereich von dessen Schwerpunkt, um + / - 90° um eine Achse senkrecht zu dessen Nutzfläche zu drehen. Dies erlaubt, eine Bearbeitung des Substrats mit der Bearbeitungseinrichtung sowohl in x als auch in y Richtung in der gesamten Länge ohne Unterbruch durchzuführen. Die Dreheinrichtung kann unterhalb des Substrates angeordnet sein oder sich auch oberhalb des Substrates befinden. Sie kann zusätzlich als Transporteinrichtung ausgebildet sein und zum Transport des Substrates von der Beladeposition in die Bearbeitungsstation und weiter in die Entladeposition dienen, indem sie zusätzlich mit einem linearen Antrieb ausgestattet ist. Falls die Dreheinrichtung auf der Rückseite des Substrats, dies ist in der Regel unter dem Substrat, angeordnet ist, ist ein Vakuumsaugverfahren zur Befestigung des Substrats auf der Dreheinrichtung zur Durchführung der Dreh- oder der Schiebebewegung vorteilhaft. Falls die Dreheinrichtung das Substrat an der Nutzseite fasst, insbesondere über dem Substrat angeordnet ist, kann eine Kombination von Saugen / Luftlager oder eine Bemoullilagerung eingesetzt werden, um einen Kontakt mit der Gefahr einer Verletzung der Nutzfläche zu vermeiden. Als Alternative dazu kann die Dreheinrichtung das Substrat an den Enden klemmen, um eine mit der Nutzseite berührungsfreies Halten des Substrats zu gewährleisten.
Die Lagerung des Substrats auf der Rückseite hat den Vorteil, dass die Nutzseite für ein Monitoring, eine weitere Bearbeitung, ein Absaugen von ablatiertem Material etc. ganzflächig frei ist von behindernden Lagereinrichtungen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Bearbeiten einer auf der Nutzseite eines Substrats sich ausdehnenden Nutzfläche, bei welchem Verfahren während eines Bearbeitungsprozesses das Substrat in drei oder mehr Lagereinrichtungen lagestabil fixiert und von der der Nutzfläche gegenüberliegenden Substratrückseite her mittels einer Bearbeitungseinrichtung, z.B. einer Laserquelle, durch das Substrat hindurch bearbeitet wird und optional gleichzeitig auf der Nutzseite die Bearbeitungszone zugänglich ist für zum Beispiel Monitoring oder ein Absaugen des ablatierten Materials. Erfindungsgemäss wird bei einem solchen Verfahren zur Bearbeitung der durch die Lagereinrichtungen abgedeckten Bereiche der Nutzfläche die Realtivposition des Substrats gegenüber wenigstens den nicht-endständigen Lagereinrichtungen um wenigstens die Breite der Lagereinrichtung verschoben, und sodann werden die noch nicht bearbeiteten Bereiche der Nutzfläche bearbeitet.
Vorteilhaft ist insbesondere ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats, bei welchem Verfahren das Substrat auf Lagereinrichtungen abgelegt und von unten her mittels einer Bearbeitungseinrichtung, z.B. Laserquelle, bearbeitet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat auf drei oder mehr in Abstand voneinander angeordneten Lagereinrichtungen abgelegt wird und während des Bearbeitungsprozesses auf den Lagern lagestabil aufliegen kann, und dass zur Bearbeitung der durch die Lager abgedeckte Nutzfläche die Position des Substrats gegenüber dem Lager um wenigstens die Breite der Lager verschoben wird, aber vorzugsweise maximal um einen dem Abstand der Lager voneinander entsprechenden Weg, sodass dann die noch nicht bearbeitete Nutzfläche bearbeitet werden kann.
Das Verfahren zeichnet sich in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch aus, dass das Substrat in fester Position bleibt und die Lagereinrichtungen verschoben werden, um die vorgängig abgedeckten Bereiche der Nutzfläche zugänglich zu machen. Andererseits können aber auch die Lagereinrichtungen in fester Position bleiben, und das Substrat verschoben werden, um die vorgängig abgedeckten Bereiche der Nutzfläche zugänglich zu machen.
Weiter können auch sowohl die Lagereinrichtungen als auch das Substrat verschoben werden, um die vorgängig abgedeckten Bereiche der Nutzfläche zugänglich zu machen.
Bei dem Verfahren wird vorteilhaft die Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten des Substrates in zwei einander kreuzenden Richtungen (X und Y Richtung) bewegt. Zweckmässigerweise ist die Bearbeitungseinrichtung auch in der Höhe (Abstand zum Substrat) verstellbar, um zum Beispiel von einem Lager-Zwischenbereich in den nächsten für die anschliessende Bearbeitung wechseln zu können. Bei dem Verfahren werden neben den Bearbeitungsschritten durch das Substrat hindurch vorteilhaft weitere Bearbeitungs- und/oder Kontrollschritte zur Bearbeitung oder Kontrolle der Nutzfläche vorgenommen. Da das Substrat während diesen Schritten mit seiner Rückseite auf Lagereinrichtungen aufliegt, können diese weiteren Schritte unbehindert von der Nutzseite her ausgeführt werden. Diese Bearbeitungs- und Kontrollschirtte umfassen beispielsweise das Absaugen von ablatiertem Material, die Qualitätskontrolle, das Beschichten der Nutzfläche, etc.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren im Detail beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine bekannte Anordnung einer Bearbeitungsanlage für die Bearbeitung grosser flacher Substrate von der Rückseite her. Fig. 2 Eine erfindungsgemässe Vorrichtung für die Bearbeitung grosser flacher
Substrate von der Rückseite her. Fig. 3 Die Vorrichtung gemäss Fig 2, bei der die beweglichen Lager verschoben sind.
Die in Figur 1 dargestellte bekannte Anordnung einer Bearbeitungsanlage für die Bearbeitung grosser flacher Substrate (11) von der Rückseite her, besteht aus einem Auflagetisch (13) mit einem Spalt (15) in dem die Bearbeitungseinrichtung angebracht werden kann. Zur Bearbeitung wird das Substrat auf dem Auflagetisch in Y-Richtung (Pfeil 17) bewegt und die Laseranordnung führt eine Bearbeitung in X-Richtung (Pfeil 19) durch.
Die in Figur 2 dargestellte erfindungsgemässe Vorrichtung für die Bearbeitung grosser flacher Substrate (11) von der Rückseite her, besteht aus mehreren linearen Lagereinrichtungen (21,23, 25) für das Substrat, zwischen denen die Bearbeitung von der Rückseite her durch das Substrat hindurch möglich ist. Die Bearbeitungseinrichtung kann im jeweiligen Bereich zwischen zwei Lagereinrichtungen in X-Richtung (Pfeil 27) und Y-Richtung (Pfeil 29) bewegt werden. Das Substrat 11 wird auf mehreren nebeneinander angeordneten Lagereinrichtungen 21 , 23, 25 gelagert. Diese Lager können zum Beispiel einfache Auflagen, Luftlager, Auflagen mit Absaugung, Transportbänder oder eine Kombination davon sein. Der Abstand zwischen den Lagereinrichtungen ist so gewählt, dass der Durchhang des Substrates minimal ist (< 1 mm für Laserstrukturierung) und daher die Genauigkeit der Bearbeitung von der Rückseite möglichst wenig beeinträchtigt. Die Bearbeitung kann im Bereich der Nutzfläche neben den Lagereinrichtungen durchgeführt werden. Dabei werden die Bearbeitungseinrichtungen sowohl in Y-Richtung gemäss Pfeil 29 als auch in X- Richtung gemäss Pfeil 27 bewegt. Um anschliessend die von den Lagereinrichtungen abgedeckten Bereiche der Nutzfläche zu bearbeiten, werden die Lagereinrichtungen 23 verschoben. In Figur 3 ist die Vorrichtung gemäss Fig 2 dargestellt, bei der die beweglichen Lagereinrichtungen (23) so verschoben sind, das eine Bearbeitung von der Rückseite in den Bereichen, die in der Ausgangsstellung gemäss Fig. 2 von den Lagereinrichtungen abgedeckt waren, sowohl in Y-Richtung (Pfeil 33) als auch in X- Richtung (Pfeil 31) möglich ist.
Wenn sich das Substrat in der Bearbeitungsposition befindet, ist es sinnvoll, das Substrat an mindestens 2 Punkten zu arretieren, zum Beispiel an der festen Lagereinrichtung 21 , um ein Verschieben des Substrats 11 während des Bearbeitungsprozesses und/oder während des Verschiebens der beweglichen Lagereinrichtung 23 zu vermeiden. Falls zur Lagerung ein Transportband eingesetzt wird, ist vor dem Verschieben der Lagereinrichtung ein Absenken der Lagereinrichtung oder ein leichtes Anheben des Substrats sinnvoll, um Reibung an der Substratrückseite zu vermeiden. Bei Luftlagem ist diese Massnahme nicht notwendig. Eine Alternative zur Erreichung desselben Ziels, ist eine Anordnung mit mehreren, parallel angeordneten fixen Lagern und einer Einrichtung, die es erlaubt, das Substrat 11 um wenigstens die Lagerbreite zu verschieben, um die vorher abgedeckten Bereiche der Nutzfläche für die Bearbeitung zugänglich zu machen.

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung für die Bearbeitung einer Nutzfläche auf einer Nutzseite eines grossflächigen Substrats (11), insbesondere eines solchen mit einer Länge bzw. Breite > 0.5 m und einer Dicke < 1 cm, mit drei oder mehr in Abstand voneinander angeordneten Lagereinrichtungen für die Aufnahme des Substrats, und mit einer beweglichen Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung der Nutzfläche des Substrats in den wenigstens zwei Bereichen zwischen den Lagereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist, um eine Relativverschiebung zwischen dem Substrat und wenigstens der mindestens einer nicht-endständigen
Lagereinrichtung zu erreichen, damit durch ein relatives Verschieben oder Bewegen wenigstens der nicht-endständigen Lagereinrichtung gegenüber dem Substrat die ganze
Nutzfläche des Substrats der Bearbeitungseinrichtung zugänglich gemacht werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für die Bearbeitung der Nutzfläche von grossflächigen Substraten (11), insbesondere solcher mit einer Länge bzw. Breite > 0.5 m und einer Dicke < 1 cm, von der der Nutzseite gegenüberliegenden Substratrückseite her, mit drei oder mehr in Abstand voneinander angeordneten Lagereinrichtungen für die Aufnahme eines Substrats und einer beweglichen Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung der Nutzfläche des Substrats zwischen den Lagereinrichtungen von der Substratrückseite her durch das Substrat hindurch, dadurch gekennzeichnet, von den Lagereinrichtungen mindestens eine nicht-endständige Lagereinrichtung verschiebbar oder bewegbar angeordnet ist, damit durch Verschieben oder Bewegen der Lagereinrichtung die ganze Nutzfläche des Substrats der Bearbeitungseinrichtung zugänglich gemacht werden kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Bewegen der verschiebbaren Lagereinrichtungen vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 für die Bearbeitung einer Nutzfläche auf einer Nutzseite von grossflächigen Substraten, insbesondere solcher mit einer Länge bzw. Breite > 0.5 m und einer Dicke < 1 cm, von der der Nutzseite gegenüberliegenden Substratrückseite her, mit wenigstens drei in Abstand voneinander angeordneten Lagereinrichtungen für die Aufnahme eines Substrats und einer beweglichen
Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung des Substrats zwischen den
Lagereinrichtungen von der Substratrückseite her, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transportvorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Substrat um mindestens die Breite der Lagereinrichtung verschoben werden kann, damit durch das Verschieben oder Bewegen des Substrates die ganze Nutzfläche des Substrats der Bearbeitungseinrichtung zugänglich gemacht werden kann.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung in zwei sich kreuzenden Richtungen (X und Y Richtung) bewegbar ist, sodass eine Bearbeitung von der Substratrückseite her in den wenigstens zwei jeweils zugänglichen Bereichen zwischen den Lagereinrichtungen möglich ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung mit einer oder mehrere Laserquellen ausgerüstet ist, um mit einem oder mehreren Laserstrahlen gleichzeitig die Nutzfläche des Substrats zu bearbeiten.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen der Bearbeitungseinrichtung und die Bewegungen der beweglichen Lagereinrichtungen mechanisch gekoppelt sind.
8. Verfahren zum Bearbeiten einer sich auf der Nutzseite eines Substrats ausdehnenden Nutzfläche, bei welchem Verfahren während eines Bearbeitungsprozesses das Substrat in drei oder mehr Lagereinrichtungen lagestabil fixiert und von der der Nutzfläche gegenüberliegenden Substratrückseite her mittels einer Bearbeitungseinrichtung, z.B. Laserquelle, durch das Substrat hindurch bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung der durch die Lagereinrichtungen abgedeckten Bereiche der Nutzfläche die Realtivposition des Substrats gegenüber wenigstens der nicht- endständigen Lagereinrichtung um wenigstens die Breite der Lagereinrichtung verschoben wird, und sodann die noch nicht bearbeiteten Bereiche der Nutzfläche durch das Substrat hindurch bearbeitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, zum Bearbeiten eines Substrats, bei welchem Verfahren das Substrat auf drei oder mehr in Abstand voneinander angeordneten Lagereinrichtungen abgelegt und während des Bearbeitungsprozesses auf den Lagereinrichtungen lagestabil fixiert wird und von unten her mittels einer Bearbeitungseinrichtung, z.B. Laserquelle, bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung der durch die Lagereinrichtungen abgedeckten Bereiche der Nutzfläche die Relativposition des Substrats gegenüber dem Lager um wenigstens die Breite der Lagereinrichtungen und um maximal den Abstand zwischen den Lagereinrichtungen verschoben, , und sodann die noch nicht bearbeitete Nutzfläche bearbeitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat in fester Position gehalten wird und die Lagereinrichtungen verschoben werden, um die vorgängig abgedeckten Bereiche der Nutzfläche zugänglich zu machen
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtungen in fester Position gehalten werden, und das Substrat verschoben wird, um die vorgängig abgedeckten Bereiche der Nutzfläche zugänglich zu machen.
12. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Lagereinrichtungen als auch das Substrat verschoben werden, um die vorgängig abgedeckten Bereiche der Nutzfläche zugänglich zu machen
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten der Nutzfläche des Substrates in zwei sich kreuzenden Richtungen (X und Y Richtung) bewegt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung auch bezüglich eines Abstands zur Rückseite des Substrats verstellt wird, um von einem Zwischenbereich zwischen zwei Lagereinrichtungen in den nächsten zu wechseln.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat zwischen zwei Bearbeitungsschritten um eine Achse senkrecht zur Nutzfläche gedreht wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Bearbeitungs- und/oder Kontrollschritte zur Bearbeitung oder Kontrolle der Nutzfläche des auf Lagereinrichtungen aufliegenden Substrats von der Nutzseite oder der Rückseite her ausgeführt werden.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Lagereinrichtungen aufweist, die ein Luftpolster, oder eine Kombination aus Luftpolster und Absaugung aufweisen.
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