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Die
Erfindung betrifft allgemein das Nachbearbeiten von Glasscheiben,
insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur mechanischen
Nachbearbeitung.
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Für die Fertigung
von TFT-Displays werden Glassubstrate verwendet, an die sehr hohe
Anforderungen bezüglich
Oberflächenqualität gestellt
werden. Die auf die Substrate aufgebrachten Halbleiterschichten
sind überaus
empfindlich auf Oberflächendefekte
wie beispielsweise Kratzer oder Oberflächendefekte. Auch werden immer
großflächigere Substrate
gefordert, um die Produktionskosten durch höhere Integration und Produktivität (scaling
factor) bei der Herstellung der TFT-Displays zu senken.
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Um
Substrate für
TFT-Displays zu fertigen, wird beispielsweise das Overflow-fusion-Verfahren (ein
Downdraw-Verfahren)
eingesetzt. Die mit diesem Prozess hergestellten Gläser haben
zwar eine feuerpolierte Oberfläche,
allerdings zeigen sie auch typischerweise nachteilige Eigenspannungen
der Gläser.
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Hinsichtlich
der Spannungen im Glas liefert Floatglas an sich im allgemeinen
bessere Ergebnisse und kann auch kostengünstiger im Schmelz- und Formprozess
hergestellt werden. Allerdings stören hier die für Display-Anwendungen
zu vermeidenen Floatbad-Oberflächenverunreinigungen,
insbesondere das auf der Oberfläche
verbleibende Zinnoxid.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile
bei der Nachbearbeitung von Glassubstraten zu vermeiden oder zumindest
abzumildern.
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Diese
Aufgabe wird bereits in höchst überraschend
einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Demgemäss sieht
die Erfindung ein Verfahren zur Nachbehandlung von Flachglas-Substraten, insbesondere
von Flachglas-Substraten für
die Flachbildschirm-Fertigung vor, wobei das Substrat eine Fläche von
zumindest 3,2 m2, vorzugsweise eine Fläche von
zumindest 3,6 m2 aufweist, und wobei das
Substrat auf einer Fläche
von zumindest 3,2 m2, vorzugsweise einer
Fläche
von zumindest 3,6 m2 durch Materialabtrag
von wenigstens einer Seite nachbehandelt wird. In bevorzugter Ausgestaltung werden
Substrate mit einer Breite von zumindest 1,7, bevorzugt zumindest
1,8 m und eine Länge
von zumindest 1,9, bevorzugt zumindest 2 Metern eingesetzt und auf
einer Fläche
mit einer Breite von zumindest 1,7, vorzugsweise zumindest 1,8 m
und eine Länge
von zumindest 1,9, vorzugsweise zumindest 2 Metern durch Materialabtrag
von wenigstens einer Seite nachbehandelt.
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Ein
erfindungsgemäß herstellbares
Zwischenerzeugnis für
die Flachbildschirm-Fertigung umfasst demgemäß ein durch Materialabtrag
auf zumindest einer Seite nachbearbeitetes Flachglas-Substrat mit
einer Fläche
von zumindest 3,2 m2, vorzugsweise eine
Fläche
von zumindest 3,6 m2, sowie auf dem Flachglas-Substrat
aufgebrachte Schaltungen für
mehrere Flachbildschirm-Anzeigen.
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Bei
derartigen sehr großen
Substraten waren bisher sowohl die Anlagentechnik als auch die Prozesse
für die erforderlichen
Genauigkeiten nicht in genügender
Qualität
verfügbar.
Es hat sich aber gezeigt, dass eine derart großflächige materialabtragende Nachbehandlung
hinreichend schnell und kostengünstig
durchführbar
ist, um auch Floatglas-Substrate für die Flachbildschirm-Fertigung,
wie etwa Active Matrix TFT-Anzeigen oder Plasmabildschirmen einsetzen
zu können.
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Der
Materialabtrag umfasst besonders bevorzugt das Polieren des Flachglas-Substrats.
Es können
aber auch andere abrasive, chemische oder elektrochemische Verfahren
des Materialabtrags, insbesondere auch eine chemisch mechanische
Politur alternativ oder vorzugsweise auch ergänzend eingesetzt werden.
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Die
verwendeten Flachglas-Substrate haben vorzugsweise eine Dicke von
höchstens
1,2 mm, bevorzugt höchstens
0,8 mm, insbesondere höchstens 0,7
mm.
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Besonders
mit derartig dünnen
Substraten kann das Flachglas-Substrat während des Materialabtrags auch
gebogen werden. Übliche
Polierverfahren verwenden eine flache, möglichst vollflächige Lagerung.
Allerdings kann durch eine Verbiegung des Substrats, wie sie gemäß dieser
Weiterbildung vorgesehen ist, die von den Abtragswerkzeugen erfasste
Fläche
eingestellt werden.
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####Es
hat sich weiterhin im allgemeinen bereits als ausreichend erwiesen,
durch die Nachbehandlung Material mit einer Dicke von im Mittel höchstens
20 Mikrometern, bevorzugt im Mittel höchstens 15 Mikrometern, besonders
bevorzugt im Mittel höchstens
10 Mikrometern vom Substrat abzutragen. Gute Polierergebnisse konnten überraschend auf
wirtschaftliche Weise insbesondere erzielt werden, wenn durch die
Nachbehandlung zumindest Material mit einer Dicke von 0.5 Mikrometern,
bevorzugt 1 Mikrometern, besonders bevorzugt 2 Mikrometern vom Substrat
abgetragen wird, um eine insbesondere für die Fertigung von TFT-Displays
geeignete Oberfläche
zu erhalten.
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Auch
eine Reduzierung der Welligkeit ("Waviness") des Flachglas-Substrat auf der nachbehandelten
Seite auf kleiner 100 Nanometern, bevorzugt kleiner 50 Nanometern
erweist sich bei den sehr großflächigen Substraten überraschend
als hinreichend kostengünstig.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß Flachglas-Substrate mit einer
Welligkeit von bis zu 200 Nanometern in wirtschaftlicher Weise nachbehandelt
werden können.
Als Waviness wird dabei eine Welligkeit des Glases bezeichnet, bei
welcher die Wellen eine laterale Ausdehnung in zumindest einer Richtung
mit Dimensionen im Bereich von etwa 0,8 bis 8 Millimetern aufweisen.
Welligkeiten in diesem Bereich sind optisch wahrnehmbar und können den
visuellen Eindruck verschlechtern. Die Welligkeit bezeichnet dabei
die mittlere Maximalhöhe
der einzelnen Wellen mit dieser lateralen Abmessung im Bereich von
etwa 0,8 bis 8 Millimetern.
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Die
erfindungsgemäße Nachbehandlung kann
außerdem
weitergebildet werden, indem vor oder während des Materialabtrags eine
Oberflächen- und/oder
Volumenanalyse des Substrats durchgeführt wird. Dann ist es auch
möglich,
mittels geeigneter Werkzeuge insbesondere automatisch, beziehungsweise
maschinengesteuert einen zusätzlichen lokalen
Materialabtrag in Abhängigkeit
einer Oberflächen- und/oder Volumenanalyse,
insbesondere lokal an erfaßten
Oberflächenfehlern
durchzuführen.
Auf diese Weise können
etwa Schwankungen in der Qualität
des Rohsubstrates durch einen angepassten Polierprozess ausgeglichen
und so der Ausschuß erheblich
reduziert werden. Auch kann sehr vorteilhaft eine Welligkeit des
Flachglas-Substrats erfaßt
und durch lokalen Materialabtrag zumindest teilweise ausgeglichen
werden.
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Das
Verfahren kann beispielsweise dann auch zum Ausgleich der Welligkeit
von Overflow-Downdraw-Substraten eingesetzt werden.
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Die
Erfindung ist nicht nur auf die Behandlung diskreter Substrate beschränkt. Vorteilhaft
kann vielmehr auch ein Glasband aus einem Glasherstellungsprozess
kontinuierlich nachbehandelt werden. Auch bei der Weiterverarbeitung
einzelner Flachglas-Substrate ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen,
daß die
einzelne Glassubstrate direkt nacheinander in einem durchlaufenden
Abtragsprozeß bearbeitet
werden. Beispielsweise können
die Glassubstrate hintereinander im wesentlichen lückenlos
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
durchlaufen, während
die Werkzeuge für
den Materialabtrag durchgehend in Betrieb bleiben.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird das Flachglas-Substrat während der Nachbehandlung auf
einer Auflage mit einer Glaskeramik-Platte gelagert. Bisher wurden
dazu im allgemeinen Granitplatten eingesetzt. Hierbei entsteht allerdings
das Problem, dass Granit porös
ist und sich bei der Nachbehandlung mit Wasser voll saugen kann,
was zu einer Deformation der Auflagefläche in ungenügendem Maße führen kann.
Auch können sich
Granitplatten aufgrund ihres Wärmeausdehnungskoeffizienten
insbesondere bei einer inhomogenen Temperaturverteilung verformen.
Demgegenüber
nimmt eine Glaskeramik praktisch kein Wasser auf. Ein ganz besonderer
Vorteil ist außerdem
der nahezu verschwindende Temperaturausdehungskoeffizient dieses
Materials, durch welchen temperaturbedingte Verformungen praktisch
nicht mehr auftreten. Mit einer Auflage oder Unterlage gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung kann daher eine auch unter verschiedensten Bedingungen äußerst plane Oberfläche zur
Lagerung des Flachglas-Substrats bereitgestellt werden. Dieser Verfahrensanspruch kann
darüber
hinaus auch bei kleineren Substratgrößen sinnvoll eingesetzt werden.
Um die Kosten für eine
derartige Auflage zu reduzieren, kann die Glaskeramik-Platte auch
auf einer weiteren Unterlage befestigt werden.
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Um
eine Verschiebung des Substrats auf der Auflage während der
Nachbehandlung zu vermeiden, kann ein Teil der Auflage mit einer
Haltefunktion ausgestattet sein. Besonders bevorzugt wird dazu das
Flachglas-Substrat auf einem Teil der Auflage festgesaugt. Insbesondere
bietet es sich an, wenn die Matte mit festsaugenden Strukturen ausgestattet ist.
Derartige Strukturen können
beispielsweise zur Oberfläche
offene, verformbare Poren oder auch Saugnäpfe sein. Eine weitere Möglichkeit
ist, daß das Flachglas-Substrat durch einen
an in der Auflage vorhandene Kanäle
angelegten Unterdruck festgesaugt wird. Alternativ oder zusätzlich kann
die Auflage auch porös
sein, so daß Gas
durch die Auflage hindurch strömen
kann. Gemäß dieser
Weiterbildung der Erfindung kann das Flachglas-Substrat dann auf
der porösen
Auflage, an welche ein Unterdruck angelegt wird festgesaugt werden.
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Viele
Abtragsverfahren, wie mechanische Politur oder auch chemischer Abtrag,
sind in hohem Maße
temperaturabhängig.
Demgemäss
ist es von Vorteil, wenn die Temperatur des Flachglas-Substrats
während
des Abtrags geregelt wird.
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Es
hat sich gezeigt, dass sich die hohen Anforderungen für Glassubstrate
für die
TFT-Display-Herstellung besonders dann erfüllen lassen, wenn die Temperatur
des Flachglas-Substrats
zumindest entlang des Abtragsbereichs auf höchstens ±5°C, bevorzugt ±2,5°C, besonders
bevorzugt höchstens ±1,5°C eingestellt
wird.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, eine Poliereinrichtung mit mehreren nebeneinander
angeordneten, insbesondere unabhängig
voneinander einstellbaren oszillierenden Werkzeugen einzusetzen.
Die Werkzeuge können
dabei unter anderem vorteilhaft jeweils bezüglich wenigstens eines der
Parameter Anpressdruck, Drehzahl, Amplitude der Oszillation und
Temperatur einstellbar sein.
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Die
oszillierende Bewegung kann in einer oder auch in zwei Richtungen
entlang der Oberfläche des
zu polierenden Flachglas-Substrats erfolgen. Bevorzugt werden dabei
Oscar-Type-Polierwerkzeuge. Bei
derartigen Werkzeugen bewegt sich der Polierkopf in einer oder zwei
gekoppelten Exzenterbewegungen über
das Glas. Das Polierwerkzeug kann auch zusätzlich rotieren.
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Beispielsweise
kann ein rotierendes Polierwerkzeug auf einem Abschnitt einer Kreis-
oder Ellipsenbahn pendelnd oder in Form einer Acht (8) über das
Glas geführt
werden. Auf diese Weise können kleinere
Werkzeuge eingesetzt werden mit gleichmäßigerem Prozessverhalten hinsichtlich
Materialabtrag und Oberflächengüte. Im Unterschied
dazu bewegen sich bei einem nur rotierenden Polierwerkzeug die randnahen
Bereiche schneller als achsennahe Bereiche. Auch bei einer Planetenbewegung, wie
sie etwa aus der
JP
11170150 A2 oder der
JP 7178655 A2 bekannt ist, ergeben sich aufgrund
der komplexen, zykloide Bewegungsbahnen ungleichmäßige Abtragsverhalten.
Es hat sich aber gezeigt, dass durch die kleinen Werkzeuge mit Exzenterbewegung
eines Oscar-Type-Werkzeugs eine bessere Oberfläche erreicht werden kann gegenüber nur
rotierenden Werkzeugen.
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Mittels
der Oscar-Typ-Kinematik kann insbesondere eine vorteilhafte Ausführung der
Poliermaschine erreicht werden, die die Politur eines Substrates
mit einem kontinuierlichen Vorschub ermöglicht, derart, dass die einzelnen
Substrate direkt nacheinander poliert werden können und somit eine kontinuierliche
Verkettung der Bearbeitung realisiert wird.
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Eine
weitere Maßnahme,
die bei den großflächigen Substraten
besonders von Vorteil ist, besteht darin, dass mehrere Polierwerkzeuge
Material abtragen, wobei durch die Polierteller ausgeübten Scherkräfte entlang
der Oberfläche
des Substrats sowie auch Drehmomente durch jeweils unterschiedlichen Drehsinn
von Poliertellern der Werkzeuge ausgeglichen werden.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausprägung
des Polierprozesses mit der oben beschriebenen Vorrichtung erreicht
man, wenn man den kontinuierlichen Bewegungen des Werkzeuges stochastische
Bewegungen überlagert,
vorzugsweise mit kleiner Amplitude, bevorzugt in ungerichteter Bewegung.
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Besonders
für den
Einsatz von Floatglas-Substraten kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch für
die Entfernung von Zinnoxid von der Oberfläche des Flachglas-Substrats
durch den Materialabtrag eingesetzt werden.
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Zur
Erzielung geeigneter Oberflächen
für die Herstellung
von TFT-Displays hat es sich weiterhin als besonders vorteilhaft
erwiesen, wenn die Substratoberfläche während und bis zu einer nach
dem Materialabtrag erfolgenden Reinigung feucht gehalten wird. Dabei
bezieht sich feucht halten nicht nur auf das Vorhandensein von Wasser;
vielmehr kann die Oberfläche,
je nach Art des Abtragsprozesses auch mit anderen Lösungsmitteln
feucht gehalten werden. Diese vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
verhindert, dass sich Rückstände auf
der Oberfläche
festsetzen können,
die anderenfalls nur schwer zu entfernen sind.
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Die
Erfindung sieht außerdem
ein Verfahren zur Herstellung von Flachbildschirmen, insbesondere TFT-Schirmen
vor, bei welchem auf mehrere Bereiche auf einem gemäß einem
der vorstehenden Ansprüche
nachbehandelten Flachglas-Substrat Schaltungen der Flachbildschirme
hergestellt und die Schaltungen später durch Durchtrennen des
Flachglas-Substrats
voneinander separiert werden. Aufgrund der sehr großen Fläche der
Substrate wird auch der Fertigungsprozess der Displays kostengünstiger,
indem gleichzeitig Schaltungen mehrerer Displays auf dem Substrat
hergestellt werden.
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Weiterhin
sieht die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Nachbehandlung von
Flachglas-Substraten, insbesondere von Flachglas-Substraten für die Flachbildschirm-Fertigung
vor, welche zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
mittels entsprechender Einrichtungen zur Durchführung der Verfahrensschritte
eingerichtet ist.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert,
wobei gleiche und ähnliche
Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale
verschiedener Ausführungsbeispiele
miteinander kombiniert werden können.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 Weiterbildungen
des in 1 gezeigten Beispiels,
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3 eine
Anordnung zum Polieren des Flachglas-Substrats,
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4 ein
mit Halbleiterschaltungen für
die Fertigung von TFT-Anzeigen beschichtetes Substrat,
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5 eine
schematische Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit mehreren Oscar-Type-Polierwerkzeugen,
und
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6 eine
Ausführungsform
einer Auflage für
ein Flachglas-Substrat.
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In 1 ist
eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Nachbehandlung
eines Flachglas-Substrats 3 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
dargestellt. Das Flachglas-Substrat 3 ist insbesondere
für die
Flachbildschirm-Fertigung geeignet und weist Kanten 35, 37 mit
einer Kantenlänge
von 1,8 Meter, beziehungsweise zumindest 2 Metern auf. Das Substrat 3 wird erfindungsgemäß auf einer
Fläche
von zumindest 1,8 Meter × 2
Metern einer Seite 31 durch Materialabtrag nachbehandelt.
Das Flachglas-Substrat 3 weist außerdem eine Dicke von höchstens
1,2 mm, bevorzugt höchstens
0,8 mm, insbesondere höchstens
0,7 mm auf. Weiterhin kann das Flachglas-Substrat 3, welches
bevorzugt ein Floatglas-Substrat ist, auch ein kontinuierliches
Glasband sein, welches im Anschluss an den Glasherstellungsprozess
kontinuierlich nachbehandelt wird. Durch die erfindungsgemäße Nachbehandlung
wird Material mit einer Dicke von im Mittel höchstens 20 Mikrometern, bevorzugt
im Mittel höchstens
15 Mikrometern, besonders bevorzugt im Mittel höchstens 10 Mikrometern vom
Substrat abzutragen. Die Untergrenzen für gute Polierergebnisse liegen
bei einem Materialabtrag von zumindest einer Dicke von 0.5 Mikrometern,
bevorzugt 1 Mikrometern, besonders bevorzugt 2 Mikrometern im Mittel.
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Insbesondere
wird bei dem in 1 gezeichnete Materialabtrag
durch Polieren mittels der an einer Halterung 20 geführten Polierwerkzeuge 9 einer Polierbank 19 vorgenommen.
Der Materialabtrag kann neben Polieren auch andere abrasive Verfahren,
chemischen oder elektrochemischen Materialabtrag umfassen. Insbesondere
ist auch daran gedacht, eine chemisch mechanische Politur einzusetzen.
Der Materialabtrag dient neben der Beseitigung von Oberflächenfehlern,
wie Kratzern oder leichten Wellen unter anderem auch dazu, bei einem
Floatglas-Substrat Verunreinigungen, insbesondere zinnhaltige Verunreinigungen,
wie etwa Zinnoxid, von der Oberfläche zu entfernen.
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Während des
Poliervorgangs wird das Substrat 3 entlang einer Vorschubrichtung 15 bewegt, welche
bei dem in 1 gezeigten Beispiel entlang der
Längskante 37 des
Substrats 3 verläuft.
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Bevorzugt
werden mehrere Bänke
von Polierwerkzeugen 9 entlang der Vorschubrichtung 15 eingesetzt.
In 1 sind der Einfachheit halber nur zwei Bänke 19 dargestellt.
Der Drehsinn der Polierteller 11 ist jeweils gegenläufig zu
benachbarten Poliertellern. Durch diesen jeweils unterschiedlichen Drehsinn
werden die unterschiedlich orientierten Drehmomente entlang der
Oberfläche
ausgeglichen. Diese entlang der Oberfläche wirkenden Kräfte und Momente
könnten
sich sonst aufaddieren, so dass sich die sehr großflächigen Substrate
kaum halten ließen
oder sogar brechen können.
Um dies gänzlich zu
vermeiden, ist eine geradzahlige Anzahl an Werkzeugen vorteilhaft.
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Die
mehreren Bänke
können
die Seite 31 auch schrittweise mit mehreren unterschiedlichen, insbesondere
aufeinander aufbauenden materialabtragenden Polierschritten, und
besonders bevorzugt mit immer feineren Poliermitteln nachbehandeln.
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Werden
mehrere Polierbänke
für unterschiedliche
Polierstufen gleichzeitig eingesetzt, das Substrat also gleichzeitig
in mehreren aufeinander aufbauenden materialabtragenden Schritten
behandelt, so sind zwischen den Polierbänken außerdem vorzugsweise noch Reinigungseinrichtungen
vorhanden, welche Poliermittel der jeweils vorangegangenen Polierstufe
entfernen. Auf diese Weise wird verhindert, dass zu grobes Poliermittel
das Ergebnis eines nachfolgenden feineren Polierschrittes beeinträchtigt.
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Durch
das Polieren des Flachglas-Substrates 3 wird die Waviness
auf der nachbehandelten Seite auf kleiner 100 Mikrometern, bevorzugt
kleiner 50 Mikrometern reduziert. Dabei wird von einem Flachglas-Substrat
mit einer Welligkeit von bis zu 200 Mikrometern ausgegangen.
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In
der Unterlage 5 sind außerdem Kanäle 7 eingefügt, welche
sich durch die Unterlage hindurch erstrecken und in die Auflagefläche für das Flachglas-Substrat
münden. Über die
Kanäle
wird ein Unterdruck angelegt, mit welchem das Flachglas-Sunstrat 3 an
die Unterlage 5 angesaugt wird.
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Anhand
von 2 werden Weiterbildungen des in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels
erläutert.
Bei der in 3 gezeigten Vorrichtung 1 sind zusätzliche
Einrichtungen zur Durchführung
einer Oberflächen-
und/oder Volumenanalyse vor oder während des Materialabtrags,
sowie für
einen lokalen Materialabtrag vorgesehen.
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Der
lokale Materialabtrag wird dabei insbesondere lokal an erfaßten Oberflächenfehlern
durchgeführt.
Für diese
Weiterbildung der Erfindung ist eine optische Analyseeinrichtung
mit einer Beleuchtungsquelle 27 und einer Zeilenkamera 29 vorgesehen.
Von der Zeilenkamera 29 wird ein von der Beleuchtungsquelle 27 ausgeleuchteter
Oberflächenbereich 39 des
Substrats 3 erfaßt.
Die Beleuchtung erfolgt vorzugsweise unter streifendem Einfall.
Auf diese Weise sind Oberflächenfehler,
wie insbesondere Kratzer gut zu erkennen. Insbesondere ist die Zeilenkamera
so angeordnet, daß deren
Vielzahl von lichterfassenden Pixeln jeweils von unterschiedlichen Substratbereichen
stammendes Licht nachweisen, wobei die Beleuchtungsquelle oder Beleuchtungseinrichtung 27 eine
Vielzahl von Lichtquellpunkten aufweist, die so angeordnet sind,
daß auf
jeden der erfaßten
Substratbereiche innerhalb des Bereichs 39 Licht aus zumindest
zwei unterschiedlichen Einfallsrichtungen fällt. Auf diese Weise ist es
möglich,
Kratzer unabhängig
von deren Verlauf entlang der Oberfläche zu erfassen. Geeignete
Vorrichtungen zur optischen Analyse der Oberfläche oder des Volumens sind
insbesondere in der deutschen Anmeldung mit der Anmeldenummer 10
2005 007715.3-52
beschrieben, deren Offenbarung diesbezüglich vollumfänglich auch
zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird.
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Da
das Substrat 3 während
der Nachbearbeitung entlang der Richtung 15 parallel zur
Längskante 37 verschoben
wird, und damit die gesamte Seite 31 den momentan erfaßten Oberflächenbereich
durchläuft,
wird die gesamte nachzubehalndelnde Oberfläche nach und nach erfaßt. Die
Erfassung kann nicht nur den Nachweis von Kratzern oder Pits in
der Oberfläche
enthalten, vielmehr können auch
spektroskopische Daten, die Aufschluß über die Oberflächenzusammensetzung
geben, erfaßt
werden. Gedacht ist hier insbesondere an eine spektroskopische Bestimmung
von Verunreinigungen. Diese können
beispielsweise Zinnhaltige Verunreinigungen, wie insbesondere Zinnoxid
umfassen. Derartige Zinn-haltige Verunreinigungen entstehen insbesondere
durch das Zinnbad bei der Floatglas-Herstellung. Weiterhin kann mit der
Einrichtung auch eine Welligkeit des Flachglas-Substrats 3 erfaßt und durch
lokalen Materialabtrag zumindest teilweise ausgeglichen werden.
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Mittels
der Daten der Oberflächen-
und/oder Volumenanalyse der Einrichtung wird der Abtragsprozeß dann entsprechend
gesteuert. Dazu ist bei dem in 3 gezeigten
Beispiel eine zusätzliche
Poliereinrichtung 40 für
eine lokalen Materialabtrag der Analyseeinrichtung nachgeschaltet.
Das Polierwerkzeug 9 dieser Einrichtung 40 kann
quer zur Vorschubrichtung 15 verschoben und positioniert
werden. Die Daten der optischen Analyseeinrichtung werden dann verwendet,
um das Polierwerkzeug 9 auf Stellen zu positionieren, an
welchen ein erhöhter Materialabtrag
von Vorteil ist. Beispielsweise können dann lokal Kratzer oder
Wellen auspoliert werden. Auch lokal variierende Zinnoxid-Verunreinigungen können dann
durch lokales Polieren mit der Poliereinrichtung 40 ausgeglichen
werden, bevor mit der Polierbank 19 dann ein im wesentlichen
gleichmäßiger Materialabtrag
durchgeführt
wird.
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Gemäß einer
Variante dieser Ausführungsform
der Erfindung können
alternativ oder zusätzlich auch
die Werkzeuge 9 der Polierbank 19 entsprechend
angesteuert werden, um einen lokal variierenden Materialabtrag zu
erhalten. Beispielsweise kann der Anpressdruck der Poliertellern 11 oder
deren Geschwindigkeit variiert werden.
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Gemäß noch einer
Weiterbildung der Erfindung ist eine Temperaturerfassungseinrichtung 26 vorgesehen,
mit welcher die Temperatur des Flachglas-Substrates 3 gemessen
wird. Mittels eines nachgeschalteten Strahlers 28 oder
einer anderen Einrichtung zur Erwärmung des Flachglas-Substrats 3 kann
die Temperatur des Flachglas-Substrats zumindest entlang des Abtragsbereichs
auf höchstens ±5°C, bevorzugt ±2,5°C, besonders
bevorzugt höchstens ±1,5°C eingestellt
und stabilisiert werden.
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In 3 ist
eine weitere Anordnung zum Polieren von Flachglas-Substraten 3 dargestellt.
Anders als bei den Anordnungen der 1 und 2 liegt hier
das Substrat 3 nicht flach auf einer Auflage auf, sondern
wird vielmehr während
des Materialabtrags gebogen.
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Dazu
wird das Substrat 3 über
Walzen 42, 44 geführt, wobei die Walze 42 gegenüber den
Poliertellern 11 der Polierbank 19 angeordnet
ist und als Widerlager für
den von den Polierwerkzeugen 9 ausgeübten Druck dient. Durch den
Versatz der Walzen 42, 44 wird das dünne Substrat 3 so
gebogen, daß es sich
zu den Polierwerkzeugen 9 hin wölbt.
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Die
in 4 dargestellte Anordnung eignet sich besonders
gut für
die kontinuierliche Nachbehandlung eines Glasbandes aus einem kontinuierlichen
Glasherstellungsprozeß.
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Beispielsweise
kann eine derartige Anordnung hinter einer Floatglas-Wanne oder
einer Overflow-Downdraw-Vorrichtung aufgebaut werden, wobei das
Glasband bereits vor der Zerteilung nachbehandelt wird.
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4 zeigt
das Substrat in einer Zwischen-Fertigungsstufe bei der Herstellung
von Flachbildschirmen, insbesondere von TFT-Schirmen. Zur Herstellung
der TFT-Schirme werden auf mehrere Bereiche auf einem erfindungsgemäß nachbehandelten
Flachglas-Substrat mit einer Größe von zumindest
1,8 m mal 2 m Schaltungen 60, 61, 62 der Flachbildschirme
hergestellt. Die Schaltungen 60, 61, 62 weisen
bei dem in 4 dargestellten Beispiel unterschiedliche
Größen auf.
Beispielsweise können auf
diese Weise gleichzeitig Schaltungen für verschiedene Arten von Flachbildschirmen,
etwa für Computermonitore,
Fernsehmonitore und Mobiltelefone gleichzeitig auf dem Substrat 3 hergestellt
werden. Das Herstellen der Schaltungen 60, 61, 62 geschieht
mittels dem Fachmann bekannter photolithographischer Verfahren.
Später
werden die Schaltungen durch Durchtrennen des Flachglas-Substrats voneinander
separiert. Insbesondere kann das Separieren für die Herstellung von Flüssigkristall-Anzeigen
auch erst nach dem Aufbringen eines weiteren Substrats für den Einschluss
der Flüssigkristalle
erfolgen. Auf diese Weise werden vor der Trennung fertige Flachbildschirme
hergestellt.
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5 zeigt
in Aufsicht noch ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird das Flachglas-Substrat 3 mit mehreren nebeneinander
angeordneten, insbesondere unabhängig
voneinander einstellbaren oszillierenden Werkzeugen poliert. Die
oszillierende Bewegung erfolgt dabei in einer oder zwei Richtungen
entlang der Oberfläche
des zu polierenden Flachglas-Substrats 3.
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Auch
bei dieser Vorrichtung werden mehrere nebeneinander quer zur Vorschubrichtung 15 angeordnete
Polierwerkzeuge 9 eingesetzt. In 5 sind beispielhaft
vier solcher Werkzeugköpfe 9 dargestellt.
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Im
Unterschied zu den in 1, 2 und 3 beispielhaft
gezeigten rotierenden Werkzeugen werden bei dem in 5 gezeigten
Beispiel jedoch Oscar-Type-Werkzeuge eingesetzt. Diese umfassen
ebenfalls jeweils einen Polierteller 11, welcher rotieren
kann, jedoch nicht muss, und hier vermittels zweier um 90° versetzt
wirkender Exzenter 13 entlang einer umlaufenden Bahn 14 über die
Oberfläche des
Substrats 3 geführt
werden.
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Insbesondere
sind die Oscar-Type-Werkzeuge auch individuell einstellbar um die
Gleichmäßigkeit
der Politur verbessern zu können.
Beispielsweise können
Die Werkzeuge können
dabei unter anderem vorteilhaft jeweils bezüglich wenigstens eines der
Parameter Anpressdruck, Drehzahl, Amplitude der Oszillation und
Temperatur einstellbar sein. Auch Phase, Auslenkung und Geschwindigkeit
der Exzenter, sowie der Ort des jeweiligen Werkzeugs in Richtung quer
zur Vorschubrichtung 15, aber auch die Schlickeraufbringung
können
mit Vorteil einstellbar ausgestaltet sein. Durch die Einstellung
der Auslenkung der Exzenter und des Orts der Werkzeuge ist beispielsweise
der Überlapp
der jeweils von den einzelnen Polierwerkzeugen 9 nachbehandelte
Oberflächenbereiche
einstellbar. Über
die Phase und Geschwindigkeit der Exzenter ist außerdem die
Form der umlaufenden Bahn 14 einstellbar. So sind neben
der dargestellten kreisförmigen
Bewegung auch unter anderem ellipsenförmige oder achtförmige Bewegungen möglich. Durch
eine Regelung des Drucks oder der Temperatur können die Werkzeuge individuell
an das Schleifergebnis angepaßt werden.
Durch die individuelle Einstellbarkeit wird auch eine Erweiterung
der Anlage für
noch größere Substrate
erleichtert, da die Werkzeuge nicht hinsichtlich der Polierparameter miteinander
gekoppelt sein müssen.
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6 zeigt
eine Ausführungsform
einer Auflage für
das Flachglas-Substrat, wie sie alternativ auch für die Ausführungbeispiele
der 1 und 2 einsetzbar ist. Die Auflage
umfasst eine Glaskeramik-Platte 70, auf welcher eine Elastomer-Matte 72 angeordnet
ist.
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Die
Elastomer-Matte dient nicht nur dazu, das Verkratzen der auf die
Auflage gelegten Seite 32 des Substrats 3 zu vermeiden,
sondern bildet außerdem
einen sich am Substrat 3 festsaugenden Teil der Auflage.
Dazu weist die Matte 72 außerdem Poren 74 auf,
welche zur Oberfläche
der Matte geöffnet
und ansonsten geschlossen sind. Durch das Elastomer-Material der
Matte sind die Poren verformbar und können sich dadurch wie Saugnäpfe an einer Seite 32 eines
daraufgelegten Flachglas-Substrats 3 festsaugen. Auf diese
Weise können
die Kräften,
welche durch die Nachbehandlung entlang der Oberfläche auf
das Substrat einwirken, besser auf die Auflage abgegeben werden.
Die Glaskeramik-Platte stellt außerdem eine stabile und wasserresistente
Unterlage dar, welche insbesondere auch unempfindlich gegen Temperaturschwankungen
ist.
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Bei
dem in 6 gezeigten Beispiel ist die Glaskeramik-Platte 70 außerdem auf
einer weiteren Unterlage 71 aus einem anderen Material
befestigt. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise die für die Formstabilität ansonsten
erfoderliche Dicke der Glaskeramik-Platte 70 und damit
die Herstellungskosten der Auflage reduziert werden können.
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Es
ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern
vielmehr in vielfältiger
Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen
Ausführungsbeispiele
auch miteinander kombiniert werden.
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- 1
- Vorrichtung
zur Nachbehandlung von Glassubstraten,
- 3
- Flachglas-Substrat
- 5
- Auflage
für 3
- 7
- Kanäle
- 9
- Polierwerkzeug
- 11
- Polierteller
- 13
- Exzenter
- 14
- Bahn
von 9
- 15
- Vorschubrichtung
für 3
- 17
- Vorschubrichtung
für 9
- 19
- Polierbank
- 20
- Halterung
für 9
- 26
- Temperaturerfassungseinrichtung
- 27
- Beleuchtungsquelle
- 28
- Strahler
- 29
- Zeilenkamera
- 31,
32
- Seite
von 3
- 35,
37
- Kanten
von 3
- 40
- Poliereinrichtung
zum lokalen Materialabtrag
- 42,
44
- Walzen
- 60,
61, 62
- Halbleiter-Schaltungen
für TFT-Anzeigen
- 70
- Glaskeramik-Auflage
- 71
- Unterlage
- 72
- Matte
- 74
- Pore