Träger für Substrate und Verbund aus einem Trägersubstrat und einem
Dünnstsubstrat
Die Erfindung betrifft allgemein einen Träger beziehungsweise Halter für Substrate und ferner einen Verbund aus einem Trägersubstrat und einem
Dünnstsubstrat, wobei in diesem Verbund das Trägersubstrat und das Dünnstsubstrat lösbar miteinander verbunden sind.
Unter Dünnstsubstrate werden in der vorliegenden Anmeldung Substrate mit einer Dicke von weniger als 0,3 Millimeter verstanden. Ferner werden unter
Dünnstgläsern Gläser mit einer Dicke von weniger als 0,3 mm verstanden.
In der Displayindustrie ist der Einsatz von Gläsern mit einer Dicke von 0,3 bis 2 mm zur Herstellung von Displays heutzutage üblich. Dabei werden insbesondere bei der Herstellung von Displays für Mobiltelefone und für
Personal Digital Assistants, sogenannte PDAs, Glasdicken von 0,7 mm und 0,5 beziehungsweise 0,4 mm eingesetzt. Die Anlagen zur Displayherstellung sind auf diese Dicken der steifen und selbsttragenden Gläser optimiert. Für das Substratmaterial für Leuchtanzeigen, wie zum Beispiel LC (liquid crystal) Displays oder OLED (organic light emitting diode) und andere Anwendungen, ist eine gewisse Standardisierung auf Glasscheiben mit einer Dicke von 0,3 (STN) und 2 mm (PDP) eingetreten. Wie dargelegt, sind diese Gläser steif und selbsttragend. Will man jedoch Glas- oder Polymerfolie mit Dicken unter 0,3 mm, sogenannte Dünnstsubstrate für Anzeigen verwenden, die beispielsweise den Vorteil haben, dass sie biegbar sind, so können derartige Dünnstsubstrate in herkömmlichen Prozessen nicht mehr prozessiert werden, da die Substratflächen sich unter ihrem Eigengewicht stark durchbiegen, was auch als sagging bezeichnet wird. Des Weiteren sind diese Dünnstsubstrate sehr empfindliche gegen zu starke mechanische Belastungen. Als Folge hiervon können die Scheiben bei unterschiedlichen Prozessschritten brechen, beispielsweise beim Waschprozess oder bei der Beschichtungeh aus der Flüssigphase. Weitere Quellen für eine Beschädigung sind mechanisches
Verkanten oder Anstoßen. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass die Dünnstsubstrate in den herkömmlichen Prozessen hängen bleiben, zum Beispiel beim automatischen Substrattransport zwischen unterschiedlichen Fertigungsschritten. Auch können Toleranzanforderungen von Prozessen verletzen werden, beispielsweise die Ebenheitsanforderungen von
Belichtungsprozessen. Die Belichtungsprozesse können zum Beispiel Lithographieprozesse oder Maskenbelichtungsprozesse sein. Des Weiteren neigen dünne flexible Substrate zu signifikanten Eigenschwingungen durch Aufnahme beziehungsweise Anregungen von Raum- und Körperschall aus der Umgebung. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich bei lithographischen Schritten
Masken und Substratoberfläche nicht auf einen gleichmäßigen Abstand ausrichten lassen. Dies kann zu starken Schwankungen in der Auflösung führen, die durch die Projektion der Maskenstruktur auf den Photoresist übertragen werden.
Wie oben dargestellt, ist es zur Prozessierung von Dünnstsubstraten notwendig, Fertigungsprozesse einzurichten die sich signifikant von den etablierten Fabrikationstechniken unterscheiden. Dies führt bei der Einführung der Prozessierung biegbare Dünnstsubstrate zu einem hohen Aufwand gegenüber herkömmlichen Fabrikationstechniken.
Aus der JP2000252342 ist bekannt, ein Glassubstrat vollflächig auf eine thermisch entfernbare Klebefolie zu legen und diese wiederum auf ein Trägersubstrat. Dieser 3-teilige Verbund wird an den Seiten verklebt und wird durch eine thermische Behandlung von einer Minute bei 100 Grad Celsius wieder gelöst. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass durch die geringe Temperaturbeständigkeit dieser Verbund für viele Displayherstellungsprozesse ungeeignet ist. Prozessschritte, wie zum Beispiel bei der OLED-Herstellung oder der ITO-Beschichtung, erfordern Temperaturen bis 230 Grad Celsius. Ein weiterer Nachteil der JP2000252342 ist, dass die Außenseite des
Glassubstrates mit der Klebefolie in Berührung kommt, wodurch eine Kontaminierung des Glases auftreten kann. Bei der Ausführungsform gemäß
der JP2000252342 wird stets eine Zwischenfolie mit Kleber, beispielsweise Polyester, verwendet. Hierdurch wird das Dünnstsubstrat verunreinigt. Vor einer weiteren Verwendung des Dünnstsubstrats ist eine entsprechende Reinigung notwendig, was sehr leicht zu Beschädigungen in der Glasoberfläche oder der Glaskanten führt. Alternativ können die durch Kleber verschmutzten Bereiche z.
B. durch Standardverfahren wie Ritzen und Brechen abgetrennt werden, wobei wiederum die Gefahr einer Verunreinigung des Verbundes durch Chipping, d. h. durch Splitter, besteht.
Der gezeigte Verbund kann mit „normalen" Gerätschaften beziehungsweise in
Standardprozessschritten getrennt werden, was bereits darauf schließen lässt, dass keine Temperaturbeständigkeit dieses Verbundes für die gesamte Prozesskette eines typischen LCD- oder OLED-Produktionsprozesses gegeben sein kann. Daher ist gemäß der Lehre der JP2000252342 eine sichere Prozessierung von Dünnstsubstraten nicht möglich. Außerdem besteht die
Gefahr, dass durch hohe Prozesstemperaturen das Substrat und die Klebefolie derart verbacken, dass ein Trennen mechanisch oder thermisch nicht mehr möglich ist.
Vakuumsysteme, sogenannte Chucks zum Halten von Substraten sind bekannt und weit verbreitet 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 weit verbreitetes Einsatzgebiet liegt im
Bereich von Beschichtungen aus der Flüssigphase, zum Beispiel beim Spin Coating. Bei sehr dünnen oder flexiblen Substraten ist die Anwendung von bekannten 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 (zum Beispiel PVD-Beschichtungen (physical vapor
deposition)) sind die bekannten Vakuumhalter, welche nur ein Vakuum zum Erzeugen der Haltekraft vorsehen, generell ungeeignet.
Zur Halterung von Substraten in Vakuumprozessen werden i.d.R. mechanische Befestigungen eingesetzt. Bei der Prozessierung dünner spröder Materialien
(zum Beispiel Dünnstglas, Keramikplättchen) kann dies jedoch leicht durch Aufbau von mechanischen Spannungen zu Bruch führen
Auch besteht das Problem, dass die bei den herkömmlichen Produktionsverfahren für Glasdicken von 500 bis 700 μm eingesetzten, direkt auf die Produkte eingreifenden maschinellen Verfahren wie Greifer und Transportrollen bei Dünnstglassystemen zu hohen Ausfallraten durch Kantenbeschädigung und Bruch führen können. Dünnstglassyteme reagieren erheblich empfindlicher auf mechanische Beanspruchungen. Schäden im Kantenbereich treten besonders häufig auf.
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 dem 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 Isolatoren zu halten war es bei derartigen Haltern notwendig, sehr hohe Spannungen im Bereich 3000 - 10000 V anzulegen. Ein weiterer Nachteil der aus der EP 1191581 bekannten Vorrichtung ist, dass bei den hohen angelegten
Spannungen und der geometrischen Anordnung die Felder nach außen durchgreifen. Dies hat für das Bedienpersonal den Nachteil, dass eine Wahrscheinlichkeit besteht, sich einem elektrischen Stromschlag auszusetzen. Weiter können aus der Umgebung Schmutzpartikel angezogen werden, die zu einer Kontamination der Substratoberfläche führen können.
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 Lösens des Klebenterbunds am Ende der Prozessierung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Träger für ein Substrat beziehungsweise einen Verbund aus einem Substrat, insbesondere Dünnstsubstrat, und einem Trägersubstrat darzustellen, welcher gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere soll ein Substratträger beziehungsweise ein Verbund aus einem Träger und einem Substrat dargestellt werden, welcher die Handhabung, Bearbeitung und den Transport von Substraten, insbesondere Dünnstsubstraten, in verschiedensten Prozessen unter vorgegebenen Bedingungen zuverlässig ermöglicht. Dabei soll das Substrat sicher vor Beschädigungen bewahrt werden und insbesondere der
Einsatz herkömmlicher Prozess- beziehungsweise Bearbeitungsanlagen ermöglicht werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch Verbünde und Träger mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die in den unabhängigen Ansprüchen
beschriebenen Verfahren gelöst. Die Unteransprüche beschreiben besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung wird ein Verbund mit den Merkmalen von Anspruch 1 dargestellt, bei dem die Oberseite des
Dünnstsubstrats, insbesondere eines Dünnstglases, und die Oberseite des Trägersubstrates durch ein Verbindungsmaterial lösbar verbunden sind. Zusätzlich oder alternativ kann das Verbindungsmaterial den Randbereich des Dünnstsubstrates und das Trägersubstrat lösbar verbinden. Als Verbindungsmaterial kommt insbesondere ein Klebeband in Betracht.
Dadurch, dass das Verbindungsmaterial im Bereich von -75 Grad Celsius bis +400 Grad Celsius temperaturbeständig ist, zeichnet sich der gesamte Verbund durch eine so hohe Temperaturbeständigkeit aus, dass der Verbund alle Schritte beziehungsweise Teilschritte vorbestimmter Prozesse, insbesondere zur Displayherstellung beziehungsweise optoelektronischen Bauteilherstellung, unbeschadet übersteht.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass es möglich ist, beispielsweise durch Verkleben, wieder lösbare Verbünde aus einem Dünnstsubstrat und einem
Trägersubstrat herzustellen, die eine Temperaturbeständigkeit über 100°C aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu einem Verkleben des Dünnstsubstrates auf dem Trägersubstrat sind auch die folgenden Möglichkeiten der Halterung des Dünnstsubstrates auf dem Trägersubstrat möglich:
- Halten durch adhäsive Kräfte
- Halten durch elektrostatische Kräfte
- Halten durch Vakuum
Durch den erfindungsgemäßen Verbund wird Prozesssicherheit beim
Prozessieren von Dünnstsubstraten hergestellt. Im Stand der Technik gemäß der JP2000252342 wird hingegen nur Bruchsicherheit gewährleistet.
Beim erfindungsgemäßen Verbund ist die Eigendurchbiegung des Dünnstsubstrates sehr gering. Daher weist das Dünnstsubstrat nur geringe Abweichungen von der Ebenheit auf.
Die Prozessierung des Dünnstsubstrates erfolgt gemäß der Erfindung in der Regel im Verbund mit dem Trägersubstrat.
Als Verbindungsmittel für die Dünnstsubstrate mit dem Trägersubstrat können in einer Ausführungsform der Erfindung Kleber, Klebeband oder Polymere verwendet werden. Die 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.
Des Weiteren soll das Verbindungsmittel so gewählt werden, dass der Verbund nach erfolgter Displayherstellung beziehungsweise Teilschritten der Displayherstellung wieder gelöst werden kann, so dass das Dünnstsubstrat alleine weiter verwendet werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Verbund nur am Rand verklebt, und zwar so, dass zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat kein Kleber eingetragen wird. Dies kann man beispielsweise dadurch erreichen, dass die Oberseite des Dünnstsubstrates mit der Oberseite des Trägersubstrates am Rand verklebt wird. Die Unterseite des Dünnstsubstrates liegt dann ohne eine Kleberzwischenschicht direkt auf der Oberseite des Trägersubstrates auf. Es erfolgt also eine Fixierung des Dünnstsubstrates weitgehend ohne dass die Qualitätsfläche der Dünnstsubstratoberfläche verunreinigt wird. Lediglich in den Randbereichen der Oberseite kann eine Verunreinigung durch Kleber auftreten. Diese verunreinigten Bereiche können aber beim fertigen Produkt ausgeschnitten und verworfen werden.
Alternativ hierzu kann im Randbereich ein Verkleben der Unterseite des Dünnstsubstrates mit dem Trägersubstrat erfolgen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn im Trägersubstrat im Bereich des Randes des Dünnstsubstrates Vertiefungen eingebracht sind, in die der Kleber eingelassen wird. Zur Trennung kann dann das Dünnstsubstrat Untergriffen und das
Dünnstsubstrat abgehoben werden. Auch ein Aussägen mit Hilfe beispielsweise eines Sägeblattes ist möglich. Da hier der Randbereich betroffen ist, bleibt das Dünnstsubstrat in der Mitte im wesentlichen unbeschädigt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der Kantenschutz der
Dünnstsubstrate durch eine Verklebung am Rand wie oben beschrieben. So wird beispielsweise durch das Klebeband die direkte Einwirkung einer Bürste beim Reinigungsprozess auf die Substratkante verhindert. Die zusätzliche Verwendung des Klebers beziehungsweise des Klebebandes gemäß der Erfindung als Randversiegelung bringt einen enormen
Qualitätsvorteil bei z. B. der Displayherstellung, die sich in einer feineren Pixelierung und damit besseren Auflösung niederschlägt.
In der Regel liegt das Dünnstsubstrat bei einer Verklebung ausschließlich am Rand aufgrund adhäsiver Kräfte, die zwischen dem Dünnst- und dem
Trägersubstrat ausgebildet werden plan auf dem Trägersubstrat auf. Es besteht dann ein direkter Kontakt zwischen der Oberfläche des Dünnstsubstrates und des Trägersubstrates.
Diese adhäsive Kraft kann durch adhäsionsverstärkende Medien, wie beispielsweise Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, Alkohole, organische Flüssigkeiten, Öle, Wachs oder Polymere vergrößert werden.
Alternativ oder zusätzlich zu adhäsionsverstärkenden Medien ist es auch möglich elektrostatische Kräfte oder Kräfte aufgrund eines Vakuums, das zwischen der Unterseite des Dünnstsubstrates und dem Trägersubstrat ausgebildet wird zu nutzen.
Eine Halterung, d. h. eine lösbare Verbindung, des Dünnstsubstrates mit dem Trägersubstrat kann auch alleine durch diese elektrostatischen, adhäsiven oder durch das Vakuum aufgebrachten Kräfte erfolgen. Auch Kombinationen, beispielsweise Halterung aufgrund adhäsiver Kräfte in Kombination mit Vakuum oder Halterung aufgrund elektrostatischer Kräfte in Kombination mit Vakuum und/oder adhäsiver Kräfte und/oder Klebekräften ist möglich.
Wenn der Kleber über eine geringe Viskosität, Lösungsmittelfreiheit verfügt bzw. keine kritischen Reaktionsprodukten beim Aushärten freigesetzt werden,ist auch ein vollflächiger Auftrag möglich.
Hierbei ist insbesondere die Temperaturbeständigkeit gegenüber der JP2000252342 von Bedeutung. Diese ermöglicht weitere Prozessschritte, insbesondere die ITO-Beschichtung.
Bei der JP2000252342 wird von bereits ITO-beschichteten Substraten ausgegangen, da die Verbünde gemäß der JP2000252342 nur für Niedrigtemperaturprozesse geeignet ist. Eine nachträgliche Beschichtung des aus dem Stand der Technik bekannten Verbundes mit einer ITO-Schicht ist aufgrund der hohen Temperaturen nicht möglich. Des Weiteren besteht das in der JP2000252342 beschriebene Verbindungsmittel zwischen Trägersubstrat und Dünnglas explizit aus drei Schichten: Kleber - Kunststofffolie - Kleber.
Je mehr Schichten aber verwendet werden, desto größer ist der Verzug durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten bei höheren Temperaturen- was gleichbedeutend mit einer geringen Temperaturstabilität des Verbundes ist. Des Weiteren wird eine Kantenbeschichtung zum Schutz der Klebefolie in der JP2000252342 benötigt, weil die Klebefolie nur einen ungenügenden Chemikalienschutz aufweist. Des Weiteren ist die Kraft zwischen Klebefolie und
Glassubstrat bei dem aus der JP2000252342 bekannten Verbund nur gering.
Durch die Erfindungsgemäße vollflächigen 1 -Schicht-Klebung können die Nachteile, insbesondere der thermischen Probleme der JP2000252342 überwunden werden.
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 z. B. gut leitfähigen Metallen wie 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.
Bevorzugt werden zum Verkleben der Randflächen ein- oder zweiseitige
Klebebänder eingesetzt.
Die Klebebänder können auch eine minimierte Haftwirkung besitzen, wobei die Haftwirkung ausreichen muss, um die Substrate währende der Prozesse lagestabil zu halten.
Das Lösen des Klebebandes kann dadurch erleichtert werden, dass Teile des Verbundes, die mit dem Klebeband in Berührung kommen, zuvor hydrophobisiert, beispielsweise silikonisiert werden. Dadurch wird die Klebkraft zuvor etwas herabgesetzt - sie reicht aber zum Halten der Substrate aus - und das Ablösen des Klebers / Klebebandes wird deutlich vereinfacht. Um eventuelle Restluft zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat im Vakuum entweichen zu lassen, kann das Klebeband an der Stelle des Überganges von Dünnstsubstrat zu Trägersubstrat mit kleinen Löchern perforiert werden, so dass bei einem möglichen Überdruck Luft entweichen kann. Die Löcher sind aber so klein auszubilden, dass Lösungsmittel etc. nicht zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat gelangen kann.
So kann während des Ablösens das Substrat mit Vakuum elektrostatisch oder adhäsiv fixiert werden. Auch Kombinationen sind möglich. Die Fixierkräfte beim Ablösen sind in der Regel niedriger als Haltekräfte, zum Beispiel Vakuumkräfte, elektrostatische Kräfte, adhäsive Kräfte, die während einer Prozessierung eingesetzt werden.
Das Abziehen selber kann beispielsweise mit einem Rollensystem erfolgen, wobei das abgezogene Band über mindestens eine Rolle läuft. Die Rolle nimmt das Band auf und nimmt so Kräfte vom Dünnstsubstrat bspw. dem Dünnstglas.
Um ein Abziehen zu erreichen, muss der Druck der Rolle auf das Substrat aber größer sein als die Ziehkraft des Bandes.
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 Gesteine 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 Polymerfolien.
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 beträgt 0,3 mm - 5,0 mm. Als Verbindungsmittel 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, z. B. aus
Kapton mit Silikonkleber bestehendes Klebeband
- Klebeband als Kleberahmen
- Polymere
- Kitte
in Frage.
Wie oben erwähnt ist eine Verbindung von Dünnstsubstrat und Trägersubstrat mit Hilfe eines Verbindungsmittels durch flächiges Verkleben lediglich im Bereich der Randzonen des Dünnstsubstrates bevorzugt. Des Weiteren kann man auch eine Randversiegelung der Dünnstsubstrate vornehmen. Auch eine vollflächige Verklebung mit und ohne Kante ist möglich.
Die Klebefläche kann vorbehandelt sein, beispielsweise durch Silikonisierung, Hydrophobierung oder Easy-to clean-Effect.
Der erfindungsgemäße Verbund zeichnet sich durch nachfolgende
Eigenschaften aus:
- eine Temperaturbeständigkeit bis 400° C, insbesondere bis 250° C beziehungsweise 230° C sowie - eine Temperaturbeständigkeit bis - 75° C; insbesondere bis - 40° C.
Des Weiteren 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. Der Verbund gast während der Prozessierung nicht beziehungsweise sehr gering aus, so dass beispielsweise Vakuum-Prozesse nicht beeinträchtigt werden.
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.
Das Lösen des Verbundes kann durch
- mechanisches Entfernen
- Chemikalien
- Ultraschall
- Druckluft - Strahlung (Wärme, Licht)
- Schneiden, Schleifen, Sägen
- Ansaugen von der Frontseite (Glassubstratseite)
- Abbrennen
- thermische Behandlung - induktives Erhitzen
erfolgen.
Dünnstsubstrat und Trägersubstrat können aus dem gleichen Material bestehen, was Spannungen durch thermische Ausdehnungsunterschiede der
Materialien verhindert.
Bevorzugte Anwendungsgebiete sind
- die Displayindustrie
- die Optoelektronik und optoelektronische Bauteile, insbesondere die Beleuchtungs- bzw. Lichttechnik ,
die Polymerelektronik die Photovoltaik die Sensorik die Biotechnologie medizinische Anwendungen.
Verbindung durch adhäsive Kraft
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird ein Verbund dargestellt, welcher ein Dünnstsubstrat und ein Trägersubstrat umfasst, wobei die Unterseite des Dünnstsubstrates mit der Oberseite des Trägersubstrates lösbar verbunden ist, und diese Verbindung durch eine adhäsive Kraft hergestellt wird, das heißt, das Dünnstsubstrat wird auf dem Trägersubstrat durch eine adhäsive Kraft gehalten.
Auch dieser Verbund zeichnet sich durch eine so hohe Temperaturbeständigkeit aus, dass der Verbund alle Schritte beziehungsweise Teilschritte zur Displayherstellung beziehungsweise optoelektronischen Bauteilherstellung unbeschadet übersteht.
Die Erfinder haben überraschenderweise festgestellt, 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 beziehungsweise 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 beziehungsweise Oberflächenwelligkeit nicht nachteilig beeinfiusst 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 beziehungsweise 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 DünnstsubstratTTräger-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 beziehungsweise 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 (zum Beispiel 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, zum Beispiel 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 Trägersubstrates 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 Ausführungsfσrm 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, zum Beispiel 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 beziehungsweise Teilschritten der
Displayherstellung wieder gelöst werden kann, so dass das Dünnstglassubstrat alleine weiter verwendet wird.
Der Kleber kann noch durch zum Beispiel Füllstoffe oder Zuschlagstoffe modifiziert werden. Wenn zum Beispiel 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 beziehungsweise 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 Adhäsionswirkung 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, zum Beispiel Silicone, Epoxide, Polyimide, Acrylate - UV-härtbare, thermisch härtbare oder lufthärtende Kleber
- Kleber mit Füllstoffen;
- Kleber mit Zuschlagstoffen
- Klebebänder, zum Beispiel einseitig klebendes, beidseitig klebendes, aus Kapton mit Silikonkleber bestehendes Klebeband - Klebeband als Kleberahmen
- Polymere
- Kitte
in Frage.
Der erfindungsgemäße Verbund zeichnet sich durch nachfolgende Eigenschaften aus:
- eine Temperaturbeständigkeit bis 400° C, insbesondere bis 250° C beziehungsweise 230° C sowie
- eine Temperaturbeständigkeit bis - 75° C; insbesondere bis - 40° C.
Des weiteren ist der Verbund reinigungsprozessbeständig, beispielsweise bei Reinigung mit Bürste, Ultraschall, Sprühen und Kombinationen hiervon.
Der Verbund ist auch Beschichtungsprozesschemikalienbeständig, beispielsweise in Flüssigbeschichtungsprozessen zum Beispiel beständig gegen Photolacke und des weiteren beständig im Ultrahochvakuum, Hochvakuum, Vakuum, oder in Sputter-, CVD-, PVD-, Plasma- und thermischen Aufdampf prozessen.
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
.erfolgen.
Bevorzugte Anwendungsgebiete sind
- die Displayindustrie
- die optoelektronische Bauteile, insbesondere die Beleuchtungs- bzw. Lichttechnik - die Polymerelektronik
- die Photovoltaik
- die Sensorik
- die Biotechnologie
- medizinische Anwendungen.
Verbindung durch elektrostatische Kraft
Gemäß einer vorzuziehenden Ausführung der Erfindung wird ein Verbund dargestellt, umfassend ein Dünnstsubstrat und ein Trägersubstrat, wobei die
Unterseite des Dünnstsubstrates mit der Oberseite des Trägersubstrates lösbar verbunden ist, und das Dünnstsubstrat ein Isolator ist und auf dem Trägersubstrat zumindest teilweise durch eine elektrostatische Kraft gehalten wird.
Dieser Verbund erlaubt ein sicheres Halten des Dünnstsubstrats auf dem Trägersubstrat, insbesondere mit Spannungen von weniger als 3000 V. Dabei zeichnet sich der Verbund durch ein geeignetes Auflagesystem zum Halten beziehungsweise Unterstützen von Dünnstsubstraten aus. Bei einem solchen erfindungsgemäßen Verbund ist die Eigendurchbiegung des Dünnstsubstrates sehr gering. Daher weist das Dünnstsubstrat nur geringe Abweichungen von
der Ebenheit auf. Die Prozessierung des Dünnstsubstrates erfolgt in der Regel im Verbund mit dem Trägersubstrat.
Der Verbund zeichnet sich des Weiteren durch eine so hohe Beständigkeit aus, dass der Verbund alle Schritte beziehungsweise Teilschritte zur
Displayherstellung beziehungsweise optoelektronische Bauteilherstellung unbeschadet übersteht.
Die Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass Dünnstsubstrate oder leitfähig beschichtete Dünnstsubstrate elektrostatisch auf Trägerplatten beziehungsweise Trägersubstraten gehalten und fertigungstauglich fixiert werden können. Durch zusätzliche Vakuumunterstützung lässt sich die Einsatzbreite des Dünnstsubstrat/Trägerplatte-Verbunds noch erweitern. Die Vakuumsysteme bei einem derartigen elektrostatischen Halter zeichnen sich durch sehr kompakte Bauweise aus.
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 wird ein direkter Verbund zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat mit unterschiedlichen Ausführungen des elektrostatischen Halters angestrebt.
Das Trägersubstrat oder der elektrostatische Halter kann im Gesamten 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. Bevorzugt kann der innere. Bereich des Trägersubstrates als
elektrostatische Platte ausgeführt sein. Der Außenbereich des Halters beziehungsweise Substratträgers liegt dann bevorzugt auf Masse.
Die Feldlinien laufen bei einer derartigen Ausführungsform innerhalb des Verbundes vom Dünnstsubstrat zum als elektrostatische Platte ausgeführten
Trägersubstrat. Eine Streuung des elektrostatischen Feldes in den Außenbereich des Verbundes wird vermieden.
Bevorzugt beträgt der Abstand des inneren, als elektrostatische Platte ausgebildeten Bereiches des Trägersubstrates vom Rand des Trägersubstrates mindestens die fünffache Dicke des Trägersubstrates.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird eine elektrisch leitende Beschichtung der Substratoberseite des Dünnstglassubstrates (zum Beispiel mit ITO) 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, zum Beispiel als Glas-Polymer- Laminat vorliegen. Eine entsprechend gewählte isolierende Beschichtung mit hoher dielektrischer Verschiebung kann die Haftwirkung elektrostatisch unzureichend haftender Dünnstsubstrate 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 Trägersubstrates 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.
Insbesondere ist es möglich, eine sichere elektrostatische Halterung bei
Spannungen im Bereich 50 V - 1000 V, insbesondere 80 - 500 V, zu erreichen. Zum Ablösen des Substrates kann im Falle einer leitfähigen Beschichtung gleichgepolte Spannung an Schicht und Trägersubstrat gelegt werden. Zum Ablösen reichen geringere Spannungen als zum Halten des Dünnstglases aus. Wird das Dünnstglas zum Beispiel mit einer Spannung von +100 V gehalten, so kann es durch Anlegen einer Spannung von zum Beispiel -20 V vom Trägersubstrat abgehoben werden.
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, zum Beispiel 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 beziehungsweise Teilschritten der Displayherstellung wieder gelöst werden kann, so dass das Dünnstglassubstrat alleine weiter verwendet wird.
Der Kleber kann noch durch zum Beispiel Füllstoffe oder Zuschlagstoffe modifiziert werden. Wenn zum Beispiel 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:
Zunächst muss bei der erfindungsgemäßen elektrostatischen Halterung die elektrostatischen Haltespannung ausgeschaltet werden. Sodann können zur Trennung folgende Maßnahmen durchgeführt werden:
Mit Hilfe von Druckluft/Inertgas wird auf eine Kante geblasen oder durch den Träger auf eine/die Kante(n) des Substrats beziehungsweise 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 Adhäsionswirkung 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. Von der Fixierung ist die Halterung zu unterscheiden. Bei der Halterung zum Beispiel mit Hilfe von elektrostatischen Kräften sind wesentlich höhere Haltekräfte für eine Prozessierung notwendig als bei einer bloßen Fixierung. Diese Haltekräfte müssen in jedem Fall vor dem Ablösen des Dünnstsubstrates vom Trägersubstrat ebenso wie eine unterstützende Halterung durch Vakuum abgeschaltet 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 - Verbundwerkstoffe aus mehreren der zuvor genannten Dünnstsubstraten mit einer Dicke < 0,3 mm.
Betreffend Polymer-Dünnstglas-Verbunde, wobei die Polymerschicht unmittelbar auf einer Glasfolie aufgebracht wird, 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 WO99/21707 und die WO99/21708 verwiesen.
Auf einem Trägersubstrat können ein oder mehrere „Dünnstsubstrate" aufgebracht sein.
Ais Trägersubstrate kommen in Frage:
- Glas - Glaskeramik
- Keramik, bspw. oxidische, silicatische oder 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 0,3 mm - 5,0 mm.
Als Versiegelungs- und /oder temporäres Fixierungsmittel kommen
- Kleber, zum Beispiel Silicone, Epoxide, Polyimide, Acrylate, UV-härtbare, thermisch härtbare oder lufthärtende Kleber
- Kleber mit Füllstoffen; Kleber mit Zuschlagstoffen
- Klebebänder, zum Beispiel einseitig klebendes, beidseitig klebendes, aus Kapton mit Silikonkleber bestehendes Klebeband
- Klebeband als Kleberahmen - Polymere
- Kitte
in Frage.
Besonders bevorzugt ist ein flächiges Verkleben lediglich im Bereich der
Randzonen des Dünnstsubstrates. Aber auch ein vollflächiges Verkleben ist möglich. Auch eine Verklebung mit und ohne Kante ist möglich.
Die Halterung des Dünnstsubstrates auf dem Trägersubstrat kann auch durch adhäsive Kräfte unterstützt werden. Die Cse können zwischen dem
Dünnstsubstrat selbst und dem Trägersubstrat ausgebildet werden. Diese adhäsive Kraft kann durch adhäsionsverstärkende Medien, wie beispielsweise
Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, Alkohole, organische Flüssigkeiten, Öle, Wachs oder Polymere vergrößert werden.
Der erfindungsgemäße Verbund zeichnet sich durch nachfolgende Eigenschaften aus:
- eine Temperaturbeständigkeit bis 400° C, insbesondere bis 250°C beziehungsweise 230° C sowie
- eine Temperaturbeständigkeit bis - 75° C; insbesondere bis - 40°C.
Des Weiteren ist der Verbund reinigungsprozessbeständig, beispielsweise bei
Reinigung mit Bürste, Ultraschall, Sprühen und Kombinationen hiervon.
Der Verbund ist auch beschichtungsprozesschemikalienbeständig, beispielsweise in Flüssigbeschichtungsprozessen zum Beispiel 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
- Druckluft
- Strahlung (Wärme, Licht) - Schneiden, Schleifen, Sägen
- Ansaugen von der Frontseite (Glassubstratseite)
- Abbrennen
- thermische Behandlung
- induktives Erhitzen - abstoßende elektrostatische Kräfte bei leitfähig beschichteten Substanzen
erfolgen.
Bevorzugte Anwendungsgebiete sind
- die Displayindustrie
- die optoelektronische Bauteile, insbesondere die Beleuchtungs- bzw. Lichttechnik
- die Polymerelektronik - die Photovoltaik
- die Sensorik
- die Biotechnologie.
Verbindung durch Vakuumkraft
Wie in den vorhergehenden Abschnitten dargelegt wurde, zeichnen sich vorteilhafte Ausführungen der Erfindung dadurch aus, dass zusätzlich zu einer Adhäsionskraft oder elektrostatischen Kraft, welche zur Verbindung zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat verwendet wird, eine Vakuumunterstützung vorgesehen ist. Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es zudem möglich, eine Vakuumbeaufschlagung alleine zur Herstellung
einer Verbindung zwischen dem Dünnstsubstrat und dem Trägersubstrat eines Verbundes vorzusehen. Somit wird das Dünnstsubstrat auf dem Trägersubstrat im wesentlichen - gegebenenfalls neben der Wirkung der Gewichtskraft - durch eine Vakuumkraft gehalten.
Bezüglich der Ausführungen eines entsprechenden Vakuumsystems zum Aufbringen der Vakuumkraft zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat wird auf die obige Beschreibung und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Verbindung zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat mit einer zwischengeschalteten Abstandsschicht
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Verbund vorgesehen, umfassend ein Dünnstsubstrat und ein Trägersubstrat, wobei das
Dünnstsubstrat mit dem Trägersubstrat lösbar verbunden ist und zwischen das Dünnstsubstrat und das Trägersubstrat eine Abstandsschicht eingebracht ist. Aufgrund der Abstandsschicht ist es beispielsweise möglich, das Dünnstsubstrat nach der Prozessierung insbesondere mit Hilfe eines Sägeblatts zu schneiden und so vom Trägersubstrat zu lösen. Nachdem das
Dünnstsubstrat ausgeschnitten ist, kann die Abstandsschicht verworfen werden. Durch Vorsehen der Abstandsschicht zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat wird wirkungsvoll vermieden, dass das Trägersubstrat beschädigt wird. Somit ist es leicht möglich, das Trägersubstrat mehrfach zu verwenden.
Trägersubstrat mit strukturierter Oberfläche
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst ein Verbund ein
Substrat, insbesondere Dünnstsubstrat, und ein Trägersubstrat, wobei das (Dünnst) Substrat mit dem Trägersubstrat lösbar verbunden ist, und wenigstens
die Oberseite des Trägersubstrats eine Strukturierung aufweist, so dass offene, infinitesimale Hohlräume, das heißt infinitesimale Oberflächenrauhigkeiten, ausgebildet werden. Die infinitesimale Hohlräume weisen insbesondere eine Tiefe von weniger als 100 Mikrometern (μm) auf.
Durch den erfindungsgemäßen Verbund werden insbesondere Beschädigungen durch den direkten Eingriff auf das zu fertigende Bauteil durch die Verwendung eines mechanisch stabilen Trägers umgangen. Das Trägersubstrat kann in verschiedenen Dimensionierungen angefertigt und somit auf existierende Fertigungslinien angepasst werden.
Die Strukturierung kann als eine statistische, aber definierte Oberflächenrauhigkeit ausgeführt sein, die durch zum Beispiel einen Strahlprozess, beispielsweise mit Sandpartikeln, erzeugt wird. Durch die Strukturierung wird im Fall einer Strahlprozessstrukturierung nach der
Evakuierung ein infinitesimaler Hohlraum zwischen dem Trägersubstrat beziehungsweise Chuck und dem Dünnstsubstrat, insbesondere dem Dünnstglas, mit einer Tiefe von maximal 100 μm erzeugt.
Alternativ kann die strukturierte Oberfläche in der Form einer symmetrischen, sich wiederholenden Oberflächenstruktur aufgebracht werden. Diese symmetrische Oberflächenstruktur kann mittels abrasiven Prozesses wie Schleifen oder Bohren oder in einem geeigneten Heißformgebungsverfahren aufgebracht werden.
Die Hohlraumstruktur muss zwei wesentliche Funktionalitäten erfüllen. Sie muss als erste Funktionalität ein „in sich offenes System" ähnlich einer „offenen Porosität" bereitstellen. Das Kennzeichen eines derartig „offenen Systems" ist eine makroskopische Verbindung zwischen allen eingebrachten Oberflächenstrukturen, welche die gesamte Systemoberfläche unter dem zu halternden Dünnstsubstrat durchziehen. Durch die geometrische Verbindungen zwischen den Strukturierungen kann evakuiert werden und das Substrat wird
durch Unterdruck auf dem Chuck, d. h. dem Trägersubstrat fixiert. Als weitere Funktionalität muss die Strukturierung durch eine geeignete Ausführungsform eine abstützende Funktion für das Dünnstglas erfüllen. Ziel dieser Abstützung ist es zu gewährleisten, dass das Dünnstsubstrat eben aufliegt und es sich nicht großflächig über den entlüfteten Hohlraumstrukturen verwölben kann und beispielsweise geometrische Fehler bei der Prozessierung entstehen.
In der dem Fertigungsverfahren angepassten und ausgebildeten Ausführungsform kann dieser Hohlraum durch geeignete Ventilsysteme ent- und belüftet werden.
Auf dem Trägersubstrat kann nach dem Auflegen eines Dünnstsubstrates, beispielsweise einer Dünnstglasplatte, und nach der Entlüftung des durch die Strukturierung ausgebildeten Spalts zwischen Trägersubstrat, d. h. Chuck und Dünnstsubstrat, beispielsweise der Dünnstglasplatte, das Dünnstsubstrat durch
Unterdruck gehalten werden.
Für die Prozessierung von den auf dem strukturierten Trägersubstrat aufgelegten Dünnstsubstraten sind produktspezifische Spezifikationen bezüglich zulässiger Verwölbungen zu berücksichtigen. Diese Verwölbungen im
Dünnstsubstrat haben im Fall der Unterdruckhalterung ihre Ursache in einer Kraftwirkung senkrecht zur Oberfläche des Dünnstsubstrates, durch die letztendlich die Halterung erfolgt. Unter Berücksichtigung verfahrenstauglicher Druckdifferenzen von 0,2 bar bis max. 0,8 bar sind dann beispielsweise folgende geometrischen Mindestvorgaben für das Dünnstsubstrat einzuhalten
Beispiel 1:
für Dünnstsubstrate einer Dicke von 100 μm und der Vorgabe: E = 70GPa μ = 0,2 resultiert für das Trägersubstrat:
Radius r einer Oberflächenstruktur: <1 mm Strukturabstand Rmax: <4mm
Resultierende Welligkeit: <2μm
Beispiel 2:
für Dünnstsubstrate einer Dicke von 50 μm und der Vorgabe: E = 70GPa μ = 0,2 resultiert für das Trägersubstrat:
Radius r einer Oberflächenstruktur: <0,5mm Strukturabstand Rmaχ: <2mm
Resultierende Welligkeit: <2μm
Hierbei beschreibt die Variable E den E-Modul und damit die Zugfestigkeit, die
Variable μ die Querkontraktionszahl beziehungsweise Poissonzahl.
Eine infinitesimale Oberflächenstruktur gemäß der Erfindung hat den Vorteil, dass ebene Systeme wie Displays ganzflächig und eben aufliegen können und es nur zu geringfügigen Verwölbungen der Substratoberfläche bei der
Prozessierung kommt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf der Unterseite des Trägersubstrats im strukturierten Bereich eine Vorrichtung zur Be- und Entlüftung angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung kann das Trägersubstrat als Prozessierungs-, Handlings- und Transportsystem mehrere Fertigungszyklen durchlaufen. Alternativ kann für den einmaligen Gebrauch das Trägersubstrat im Kantenbereich mit einem Initialanriss versehen sein, an dem es gebrochen wird und so eine Belüftung und Trennung von einem Dünnstsubstrat erfolgen kann. Der Rand des Trägersubstrats ist mit einer unbeschädigten Glasoberfläche versehen. Das Dünnstsubstrat wird in diesem
Bereich durch Adhäsionskräfte gehalten und zur Strukturierung hin luftdicht gedichtet.
Wie zuvor beschrieben, kann das Ablösen des Dünnstsubstrates durch Belüftung des strukturierten Bereichs der Halteplatte oder durch Brechen des
Trägersubstrats erfolgen.
Ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen Haltesystems besteht darin, dass die temporäre Verbindung zwischen Trägersubstrat, d. h. Chuck und Dünnstglas reversibel getrennt werden kann. Es werden durch die erfindungsgemäße Halterung durch Unterdruck und Adhäsion auf einem feinstrukturierten Trägersubstrat, d. h. Chuck keine zusätzlichen Substanzen oder Agenzien auf der Dünnstglasoberfläche abgelagert. Nach dem Trennvorgang werden keine zusätzlichen Verfahrensschritte, wie z. B. eine Reinigung in der Prozesskette notwendig.
Träger mit zweiseitiger Halterung von Dünnstsubstraten
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird ein
Substrathalter zum Halten von Substraten, insbesondere Glassubstraten, dargestellt, welcher mindestens zwei flächige Bereiche zur gleichzeitigen Aufnahme von jeweils mindestens einem Substrat aufweist. Insbesondere weist der Träger zwei Seiten zur Aufnahme von jeweils einem Substrat auf. Die beiden Seiten können dabei vorteilhaft komplanar oder im wesentlichen komplanar ausgeführt sein und insbesondere eine Vorder- und eine Rückseite eines Substrathalters ausbilden.
Durch die zweiseitige Auslegung kann der Durchsatz einer Fertigungslinie verdoppelt werden. Bei speziellen Produktionsprozessen, zum Beispiel bei der
Beschichtung aus der Flüssigphase über Tauchprozesse (OLED), werden unnötige Materialverluste an Tauchlösung oder Kontaminationen durch
rückseitige Beschichtung des Halters vermieden. Das entsprechende erfindungsgemäße Verfahren der einseitigen Beschichtung erlaubt zudem, dass beide Seiten eines Substrats mit unterschiedlichen Beschichtungen versehen werden können. Hierzu werden vorteilhaft zunächst von jedem Substrat jeweils eine Seite, die der am Substratträger anliegenden Seite entgegengesetzte Seite, beschichtet, anschließend die Substrate auf dem Substratträger gewendet und die verbliebene Seite, welche zuvor am Substratträger anlag, beschichtet. Der erfindungsgemäße zwei- oder mehrseitige Substratträger ist sowohl zur Aufnahme von Dünnstsubstraten als auch zur Aufnahme von dickeren Substraten geeignet.
Weitere Einzelheiten werden in der Figurenbeschreibung dargelegt.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Figuren und verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben werden.
Es zeigen
Figur 1 einen Verbund, bestehend aus einem Trägersubstrat und mehreren darauf angeordneten Dünnstsubstraten;
Figur 2a das erfindungsgemäße Abziehen des Verbindungsmaterials, beispielsweise des Klebers mit Hilfe von Rollen;
Figuren 2b - 2d Ausführungsformen eines Trägersubstrates mit Vertiefungen zum Einbringen von Kleber;
Figur 2e eine alternative Ausführungsform einer Verklebung;
Figuren 3a - 3b einen Halter zum Halten von Dünnstsubstraten;
Figur 4 einen erfindungsgemäßer Verbund;
Figur 5 eine Oberflächenstruktur, die durch einen Strahlprozess erzeugt wird;
Figur 6 eine Oberflächenstruktur, die durch einen abrasiven
Prozess erzeugt wird;
Figuren 7a und 7b einen Halter zur gleichzeitigen einseitigen Beschichtung von zwei Substraten;
Figuren 8a - d verschiedene Arten der elektrostatischen Fixierung auf einem Trägersubstrat;
Figuren 9a - d verschiedene Arten der elektrostatischen Fixierung mit
Vakuumunterstützung;
Figuren 10a -10b Aufrollen des Substrates durch lokal fortschreitende Belastung und Vakuumunterstützung zum Abführen von
Gaseinschlüssen;
Figuren 11a - 11b Versiegelung der Kanten;
Figuren 12a - 12b Lösen des Verbundes;
Figur 13a - 13b einen Tauchhalter für einseitige Beschichtung mit zwei Dünnstglassubstraten;
Figuren 14a - 14c verschiedene Arten der adhäsiven Fixierung auf einem
Trägersubstrat;
Figuren 15a - 15d verschiedene Arten der Fixierung mit adhäsionsvermittelnden Stoffen eines Dünnstsubstrates auf einem Trägersubstrat;
Figuren 16a - 16b Aufrollen des Substrates durch lokal fortschreitende
Belastung und Aufbringen eines haftvermittelnden Mediums auf den Träger durch Rakeln;
Figuren 17a - b Versiegelung der Kanten;
Figuren 18a - 18b: Lösen des Verbundes;
Figuren 19a - 19b einen Tauchhalter für einseitige Beschichtung mit zwei Dünnstglassubstraten.
In Figur 1 ist ein Trägersubstrat 1 gezeigt, auf dem mehrere Dünnstsubstrate 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 und 2.6 angeordnet sind. Die Dünnstsubstrate können mit Hilfe eines Verbindungsmittels, beispielsweise eines Klebebandes, lediglich am Rand temporär fixiert sein. Dies ist beispielsweise für das Dünnstsubstrat 2.1 der Fall. Die Klebestreifen am Rand des Dünnstsubstrates sind mit 4.1 , 4.2, 4.3 und 4.4 bezeichnet. Bevorzugt werden einseitige Klebestreifen zum Befestigen des Dünnstsubstrates auf dem rägersubstrat verwendet, die über den Rand des Dünnstsubstrates überstehen, so dass die Oberseite 2.1.1 des Dünnstsubstrates 2.1 mit der Oberseite 1.1.1 des Trägersubstrates 1 verbunden wird. Da die Oberseite 2.1.1 des Trägersubstrates und die nicht dargestellte Unterseite des Dünnstsubstrates direkt aneinander anliegen, befindet sich kein Verbindungsmittel, beispielsweise kein Kleber zwischen den beiden Substraten, insbesondere nicht auf dem Dünnstsubstrat. Eine Reinigung nach Lösen des Verbundes kann daher entfallen. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Fixierung liegt darin, dass der Rand des Dünnstsubstrates durch das
Klebeband vor Beschädigungen geschützt wird.
Eine Randfixierung kann aber auch durch Einbringen einer Klebeschicht zwischen die Unterseite des Dünnstsubstrates und die Oberseite des Trägersubstrates erreicht werden. In einem solchen Fall würden beim Lösen des Verbundes an der Unterseite des Dünnstsubstrates Kleberreste verbleiben. Vorteilhafterweise werden Bereiche der Dünnstsubstrate, die nicht verklebt sind bei einer derartigen Ausführungsform ausgeschnitten.
Auch eine nur teilweise Randfixierung beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Seite wie beim Dünnstsubstrat 2.5 und 2.6 gezeigt ist möglich, ohne das von der Erfindung abgewichen wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zwei Dünnstsubstrate, die bevorzugt Dünnstgläser sind, miteinander auf dem Trägersubstrat verklebt. Es handelt sich hierbei um die Substrate 2.2 und 2.3 in Figur 2. Selbstverständlich können auch mehr als 2 Substrate miteinander verklebt auf dem Trägersubstrat angebracht werden, ohne das von der Erfindung abgewichen wird.
Um zu verhindern, dass, wenn man lediglich die Randzone verklebt, Verwölbungen, Grundwelligkeiten oder Temperaturwelligkeiten auftreten, kann man ein zusätzliches Halten des Dünnstsubstrates auf dem Trägersubstrat mit Hilfe adhäsiver und/oder elektrostatischer Kräfte vorsehen und/oder ein Vakuum anlegen.
Alternativ hierzu kann eine vollflächige Fixierung erfolgen, indem über die gesamte Fläche des Dünnstsubstrates ein Verbindungsmittel aufgebracht wird. Hier werden insbesondere Verbindungsmittel bevorzugt, die wenn zwischen Dünnstsubstrat und Trägersubstrat eingebracht, die Oberflächeneigenschaften des Dünnstsubstrates nicht beeinflussen. Ein vollflächig verklebtes Dünnstsubstrat ist mit 2.4 bezeichnet.
In Figur 2a ist das Abziehen eines Verbindungsmittels, hier eines Klebebandes 10 vom Trägersubstrat 1 gezeigt. Das Klebeband 10 wird von Rollen 12.1 , 12.2 aufgenommen. Die Rollen 12.1 und 12.2 üben auf das Klebeband 10 eine Zugkraft aus. Aufgrund dieser Zugkraft wir das Klebeband in der eingezeichneten Richtung 14 abgezogen. Die Rollen bewegen sich zum
Abziehen in die eingezeichnete Richtung 16. Durch das Abziehen des Klebebandes ist es möglich, das Dünnstsubstrat vom Trägersubstrat zu trennen Bevorzugt ragt auch ein Überstand in Richtung des Klebebandes über das Dünnstsubstrat hinaus. Dieser ist in Figur 1 mit 6 bezeichnet. Dieser Überstand des Klebebandes kann zwischen die Rollen 12.1 und 12.2 eingefädelt werden.
Des Weiteren ist es möglich, das Klebeband mechanisch abzuziehen, beispielsweise per Hand oder per Greifarm. Beim Abziehen des Klebebandes wird das Dünnstsubstrat bevorzugt gehalten, beispielsweise durch ein Vakuum, das zwischen der Unterseite des Dünnstsubstrates und dem Trägersubstrat angelegt wird, durch elektrostatische oder adhäsive Kräfte. Ein derartiges Halten verhindert eine Beschädigung des Dünnstsubstrates durch mechanische Zugbeanspruchungen.
Ist der Kleber an den Rändern oder vollflächig zwischen der Unterseite des
Dünnstsubstrates und dem Trägersubstrat eingebracht, so geschieht das Lösen des Verbundes beispielsweise durch Erwärmen.
In Figur 2b ist eine erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der in das Trägersubstrat 200 im Randbereich des aufgelegten Dünnstsubstrats 202
Vertiefungen 204 eingebracht. Des Weiteren umfasst das Trägersubstrat eine Öffnung 206, für die bei aufgelegtem Dünnstsubstrat 202 auf das Trägersubstrat 200 ein Vakuum angelegt werden kann, dass das Dünnstsubstrat 202 auf dem Trägersubstrat 200 hält. Die Unterseite des Dünnstsubstrates 202 ist mit 202.1 bezeichnet, die Oberseite des
Dünnstsubstrates mit 202.2. Die Oberseite des Trägersubstrates ist mit 200.2 bezeichnet und die Unterseite des Trägersubstrates mit 200.1.
Nachdem das Dünnstsubstrat 202 auf das Trägersubstrat 200 aufgelegt wurde, wird im Bereich der Vertiefung 204 Kleber 208 eingebracht Da die Klebung 208 ausschließlich im Randbereich erfolgt, ist es nicht notwendig die Klebung zu lösen. Durch das flächige Aufliegen des Dünnstsubstrates 202 auf dem
Trägersubstrat 200 wird das Dünnstsubstrat 202 stabil, sicher und insbesondere ohne dass sich das Dünnstsubstrat 202 durchbiegt gehalten. Beim Kleber ist die Verwendung absolut Hochtemperäturstabiler Kleber möglich, so dass das Dünnstsubstrat sicher prozessiert werden kann. Aufgrund der Verklebung ist eine Prozessierung des Dünnstsubstrates sowohl im
Vakuum, mit Nasschemikalien, im Beschichtungsbereich sowie beispielsweise beim Einbringen von Lithographischen Strukturen mittels Elektronstrahlen möglich.
Die Geometrie der Dünnstsubsträte ist nicht beschränkt jede beliebige
Geometrie ist realisierbar. Hierzu müssen lediglich im Kantenbereich die Vertiefungen 204 entsprechend der Berandung des zu prozessierenden Dünnstsubstrats eingebracht werden.
Das Einbringen von Kleber 208 in die Vertiefung 204 im Randbereich des
Dünnstsubstrats 202 ist im Detail in Figur 2c gezeigt. Der Kleber ist nur im Bereich des Überstandes 210 des Dünnstsubstrates über die Vertiefung in dieselbe eingebracht.
Nach entfernen des Dünnstsubstrates 202 ist eine Reinigung des
Trägersubstrates, insbesondere von in den Vertiefungen verbliebenen Kleberresten 208 möglich, so dass das Trägersubstrat 200 mehrfach verwendet werden kann. Die Figur 2d zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 2b bis 2c. hier ist zwischen das Dünnstsubstrat 202 und das Trägersubstrat 200 eine Abstandsschicht 220 eingebracht. Aufgrund der
Abstandsschicht 220, die verworfen werden kann, ist es möglich das Dünnstsubstrat 202 nach der Prozessierung beispielsweise mit Hilfe eines
Sägeblattes 222 zu schneiden und so vom Trägersubstrat zu lösen. Nachdem das Dünnstsubstrat ausgeschnitten ist wird die Abstandsschicht verworfen. Die Abstandsschicht dient im Wesentlichen dazu, ein Aussägen des Dünnstsubstrates zu ermöglichen, ohne dass das Trägersubstrat 200 beschädigt wird. Auf diese Art und Weise ist es möglich das Trägersubstrat 200 mehrfach zu verwenden.
In Figur 2e ist eine alternative Ausführungsform einer Verklebung 302 am Rand gezeigt. Die Verklebung 302 erfolgt hier ausschließlich am Rand 300 des Dünnstsubstrates 202 mit dem Trägersubstrat 200. Eine Verklebung 302 der
Unterseite 202.1 des Dünnstsubstrates 202 mit der Oberseite 200.2 des Trägersubstrates 200 ist dann nicht notwendig, kann aber optional vorgenommen werden.
Der Vorteil einer derartigen Verklebung 302 ist; dass zusätzlich zur lösbaren
Halterung des Dünnstsubstrates 202 auf dem Trägersubstrat 200 ein effektiver Kantenschutz erreicht wird.
In den Figuren 3a und 3b ist ein Halter gezeigt, der auf Vorder- und Rückseite je ein Dünnstsubstrat 102 hält. In den Halter können Zu- beziehungsweise
Abführung für z.B. Vakuum, Pressluft vorgesehen sein. Die Aufhängung des Halters ist mit 103 bezeichnet. Halter wie in Figur 3a gezeigt sind insbesondere für Dünnstsubstrate geeignet, die zum Aufbringen einer Beschichtung beim Prozessieren bspw. durch Tauchen, Sprühen etc. beschichtet werden. Im Extremfall wäre es möglich auf den Halter 100 gänzlich zu verzichten und zwei
Dünnstsubstrate direkt aufeinander anzubringen.
In Figur 3b ist detailliert eine Ausführungsform eines Halters mit Vakuumsystem gezeigt. Der Halter ist mit 100 bezeichnet, die Dünnstsubstrate mit 102, die Zu- beziehungsweise Abführung für Vakuum, Pressluft und Aufhängung des Halters mit 103. Das Vakuumsystem ist mit 104 bezeichnet, die Vakuumzuführung im
Inneren des Halters mit 105. 106 bezeichnet die Fläche, auf der das Dünnstsubstrat aufliegt.
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 Anforderungen an die Oberflächeneigenschaften des Dünnstsubstrats, z. B. die Welligkeiten, Dickenuniformität des Verbunds negativ beeinflussen. Des Weiteren kann so eine Schädigung durch Kratzer, Brüche 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, wenn ein unterstützendes Vakuum eingesetzt wird, dieses auch über längere Zeiten, d. h. bei (Transport, Prozessierung etc.) aufrecht gehalten wird, beziehungsweise leicht zugänglich unterhalten oder aufgefrischt wird.
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. Es kann auch eine elastische isolierende Beschichtung des Trägers, der Unebenheiten (Luftspalte) zwischen Träger und Substrat ausgleichen kann, vorgesehen sein.
Eine weitere Möglichkeit ist die Beladung des Trägersubstrates unter Vakuum
oder eine Vakuumvorrichtung im Trägersubstrat um die eingeschlossene Luft zu entfernen.
Vorteilhafterweise kann der Verbund durch Vakuum unterstützt werden.
Im Nachfolgenden werden einige von Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Verfahren beziehungsweise einen erfindungsgemäßen Verbund genannt:
1. D 263 mit Klebeband ε -Folie
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Soda-Lime-Glas (Standardglas, Dicke 0,5 mm; Größe 340 x400 mm2) werden 4 Dünnstglasscheiben (Glastyp D 263T von Schott Displayglas GmbH; Dicke 0,1 mm; Größe 6"x6") gelegt und an allen 4 Rändern der Dünnglasscheibe mit Klebeband „ε-Folie" der Firma Mawi-Therm
Temperatur-Prozeßtechnik GmbH vollständig verklebt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckt das Klebeband nur 2-3 mm am ' Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben. Es wurden mehrere Verbund dieser Art hergestellt.
Dieser Dünnstglas-Trägersubstratverbund wurde in einer Ultraschallreinigungsanlage (5-Becken; US 45 kHz) von Branson gereinigt und in einer Sputteranlage mit ITO beschichtet. Die Substrattemperatur bei diesem Sputterprozess betrug 300° C.
Anschließend wurden die Substrate auf Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden.
Die Substrate wurden gegen folgende Chemikalien getestet:
Wasser 80 ° C, 1 h
Isopropanol r.t. 60 min r.t.
Raumtemperatur
Ethanol r.t. 60 min
NMP r.t. 15 min
Aceton r.t. 15 min
KOH (pH 14) r.t. 30 min
Na4P2O7*10 H2O r.t. 60 min
HCI 37 % r.t. 30 min
HBr 40 % 60°C, 5 min
Deconex r.t. 60 min
Anschließend wurde das Substrat bei Kälte -50° C getestet. Zum Schluss wurde das Klebeband durch mechanische Behandlung (Abziehen) rückstandsfrei entfernt. Das Dünnstglassubstrat wurde nicht visuell beschädigt
(Kein Bruch, keine Verletzung, keine Verschmutzung der Qualitätsfläche).
Ein weiterer Verbund wurde durch thermische Behandlung bei 460°C / 10 min gelöst. Dabei lagen die Substrate waagerecht, da das Klebeband sich bei dieser Temperatur vollständig ablöste. Das Dünnstglas wurde durch einen
Vakuumsauger vom Trägersubstrat abgehoben.
Durch Anritzen des Dünnstglases mit einem Diamanten neben der ehemaligen Klebespur und vorsichtigem Abbrechen der ehemaligen Klebekante konnten geringfügige Rückstände vom Klebeband entfernt werden.
2. D 263 mit Klebeband tesa
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus der Glaskeramik Robax (Fa. Schott, Dicke 4 mm; Größe 340 x400 mm2) werden 6 polymerbeschichtete Dünnstglasscheiben (Glastyp D 263T von Schott Displayglas GmbH; Dicke 0,05 mm; Größe 4"x4"; Polymerbeschichtung auf Siliconharzbasis Fa. Wacker- Chemie GmbH; Schichtdicke 5 μm) gelegt und an allen 4 Rändern der
Dünnstglasscheibe mit Klebeband „tesa 51408 -hochtemperaturbeständiges Abdeckband" der Firma tesa-AG vollständig verklebt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckt das Klebeband nur 2-3 mm am Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben.
Dieser Dünnstglas-Trägersubstratverbund wurde in einer Bürsten- Ultraschallreinigungsanlage von IMAI (Standardreinigungsanlage in der Displayindustrie) gereinigt und anschließend in einer Sputteranlage mit ITO beschichtet. Die Substrattemperatur bei diesem Sputterprozess betrug 250° C.
Anschließend wurden die Substrate auf Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden.
Die Substrate wurden gegen folgende Chemikalien getestet:
Wasser 80 ° C, 1 h
Isopropanol r.t. 60 min r.t -
Raumtemperatur
Ethanol r.t. 60 min
NMP r.t. 15 min
Aceton r.t. 15 min
KOH (pH 14) r.t. 30 min
Na4P2O7*10 H2O r.t. 60 min
HCI 37 % r.t. 30 min
HBr 40 % 60°C, 5 min
Deconex r.t. 60 min
Zum Schluss wurde das Klebeband durch mechanische Behandlung (Abziehen) entfernt. Das Dünnstglassubstrat wurde nicht beschädigt (Kein Bruch, keine Verletzung, keine Verschmutzung der Qualitätsfläche).
3. AF 45 mit Klebeband tesafix
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Metall (Edelstahl) (Dicke 2,5 mm; Größe 340 x400 mm2) werden 4 Dünnstglasscheiben (Glastyp D AF 45 von Schott Displayglas GmbH; Dicke 0,2 mm; Größe 6"x6") gelegt und an allen 4 Rändern der Dünnglasscheibe mit Klebeband „Tesafix 4965" temperaturbeständiges doppelseitiges Klebeband" der Firma tesa AG vollständig verklebt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckt das Klebeband nur 2-3 mm am Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben. Der Randbereich (3 mm) der Dünnstglasscheiben wurde vorher mit einer 2 % Silikon E4-Lösung der Firma
Wacker bestrichen und 10 min bei 320°C „eingebrannt", so dass die Klebwirkung des Bandes in dem Bereich herabgesetzt wurde. Die Klebkraft des Bandes reichte aber aus, um die Dünnstglasscheiben in der Position zu halten.
Dieser Dünnstglas-Trägersubsträtverbund wurde in einer
Sprühreinigungsanlage von Miele gereinigt und in einer Sputteranlage mit ITO beschichtet. Die Substrattemperatur bei diesem Sputterprozess betrug 200° C.
Anschließend wurden die Substrate auf Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden.
Die Substrate wurden gegen folgende Chemikalien getestet:
Wasser 80 c ' C, 1 h I Issoopprrooppaannooll rr..tt.. 1 100 mmiinn r.t. -
Raumtemperatur
Ethanol r.t. 10 min
NMP r.t. 5 min
Aceton r.t. 5 min
KOH (pH 14) r.t. 30 min
Na4P2O7*10 H2O r.t. 60 min
HCI 37 % r.t. 30 min
HBr 40 % 60°C, 5 min
Deconex r.t. 60 min
Zum Schluss wurde das Klebeband durch mechanische Behandlung (Abziehen) entfernt. Die Qualitätsfläche des Dünnstglassubstrates wurde nicht verschmutzt.
4. D 263 mit Klebeband 3M VHB 9473
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Teflon (Dicke 5 mm; Größe 340 x400 mm2) werden 4 Laminate, bestehend aus Dünnstglasscheiben mit PES-Folie (Glastyp D 263T von Schott Displayglas GmbH; Glasdicke 0,1 mm; Größe 6"x6", PES (Polyethersulfon)-Folie der Fa. Westlake, Dicke 2 mil), gelegt und an allen 4 Rändern der Dünnglasscheibe mit Klebeband „3M VHB " der Firma 3M vollständig verklebt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die
Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckt das Klebeband nur 2-3 mm am Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben.
Dieser Dünnstglas-Trägersubstratverbund wurde in einer Sprühreinigungsanlage von Miele gereinigt und anschließend bei einer
Temperatur von 150° C 3 h in einem Umluftofen gelagert.
Anschließend wurden die Substrate auf Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden.
Die Substrate wurden gegen folgende Chemikalien getestet:
Wasser 80° C, 1 h
KOH (pH 14) r.t. 30 min Na4P2O7*10 H2O r.t. 60 min
HCI 37 % r.t 30 min
HBr 40 % 60°C, 5 min
Deconex r.t. 60 min
Zum Schluss wurde das Klebeband durch chemische Behandlung in Aceton und NMP und mechanischem Abziehen entfernt.
5. D 263 mit Siliconkleber
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Soda-Lime-Glas (Floatglas, Dicke 0,4 mm; Größe 340 x400 mm2) werden 4 Dünnstglasscheiben mit aufgeschmolzener COC-Folie (Glastyp D 263T von Schott Displayglas GmbH;
Dicke 0,1 mm; Größe 6"x6", COC-Folie von JSR) gelegt und an allen 4 Rändern der Dünnglasscheibe mit Siliconkleber „Elastosil" der Firma Wacker-Chemie GmbH vollständig verklebt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckt der Kleber nur 2-3 mm am Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben.
Dieser Verbund wurde 30 min bei 230°C in einem Umluftofen ausgehärtet.
Dieser Dünnstglas-Trägersubstratverbund wurde in einer Ultraschallreinigungsanlage (5-Becken; US 45 kHz) von Branson gereinigt und in einer Sputteranlage mit ITO beschichtet. Die Substrattemperatur bei diesem
Sputterprozess betrug 180° C.
Anschließend wurden die Substrate auf Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden.
Die Substrate wurden gegen folgende Chemikalien getestet:
Wasser 80 c ' C, 1 h
Isopropanol r.t. 60 min r.t.
Raumtemperatur
Ethanol r.t. 60 min
- . NMP r.t. 15 min
Aceton r.t. 15 min
KOH (pH 14) r.t. 30 min
Na P2O7*10 H20 r.t. 60 min
HCI 37 % r.t. 30 min HBr 40 % 60°C, 5 min
Deconex r.t. 60 min
Zum Schluss wurde der Verbund in eine Mischung von chlorierten Lösungsmitteln 60 min getaucht. Der Kleber hatte sich soweit angelöst, dass er sowohl mit einer Druckluftpistole vorsichtig weggeblasen als auch mit einer
Pinzette entfernt werden konnte.
6. D 263 mit Kleber Loctite
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Ceran (Dicke 3,5 mm; Größe 340 x400 mm2) wurde eine polymerbeschichtete Dünnstglasscheiben (Glastyp D 263T von Schott Displayglas GmbH; Dicke 0,1 mm; Größe 6"x6"; Polymerbeschichtung aus Polyacrylat; Dicke 5 μm) gelegt und an allen 4 Rändern der Dünnglasscheibe mit Kleber Loctite Cold Bloc II der Firma Loctite GmbH vollständig verklebt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckte der Kleber nur 2-3 mm am Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben. Der Verbund wurde mit UV-Lampe (Wellenlängenbereich 240-365 nm) 2 min ausgehärtet.
Der Verbund wurde bei 230° C / 1 h im Vakuumofen getestet.
Der Verbund wurde durch Wasser mit einer Temperatur von 60-80° C wieder gelöst.
7. D 263 mit Viiralii
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Soda-Lime-Glas (Floatglas, Dicke 0,4 mm; Größe 340 x400 mm2) werden 4 Dünnstglasscheiben (Glastyp D 263T von Schott Displayglas GmbH; Dicke 0,1 mm; Größe 6"x6") gelegt und vollflächig verklebt (auch die Kanten der Dünnstglasscheiben wurden vernetzt) (Kleber Vitralit; Fa. Panacol-Elosol GmbH ), so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dieser Verbund wurde 2 min mit UV-Licht der Wellenlängen 240-365 nm ausgehärtet.
Dieser Dünnstglas-Trägersubstratverbund wurde in einer Ultraschallreinigungsanlage (5-Becken; US 45 kHz) von Branson gereinigt und in einer Sputteranlage mit ITO beschichtet. Die Substrattemperatur bei diesem Sputterprozess betrug 230° C.
Anschließend wurden die Substrate auf Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden.
Der Verbund wurde durch eine Temperaturbehandlung bei 440° C gelöst, das Substrat dabei elektrostatisch in Position gehalten.
8. D 263 mit Siliconkleber + Zuschlagstoff
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Ceran (Fa. Schott Glas; Dicke 3,5 mm; Größe 340 x400 mm2) wurde eine Dünnstglasscheiben (Glastyp D 263T von Schott Displayglas GmbH; Dicke 0,1 mm; Größe 6"x6") gelegt und an allen 4 Rändern der Dünnglasscheibe mit Kleber Dehesive der Firma Wacker-Chemie
GmbH vollständig versiegelt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckte der Kleber maximal 1 mm vom Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben. Der Kleber war zuvor mit 10 mol% Ag-Ionen angereichert worden.
Der Verbund wurde bei 230° C / 1 h im Vakuumofen ausgehärtet. Anschließend wurden die Substrate auf Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden.
Die Substrate wurden gegen folgende Chemikalien getestet:
Isopropanol r.t. 60 min r.t. -
Raumtemperatur
Ethanol r.t. 60 min NMP r.t 15 min
Aceton r.t. 15 min
KOH (pH 14) r.t. 30 min
Na4P2O7*10 H2θ r.t. 60 min
HCI 37 % r.t. 30 min HBr 40 % 60°C, 5 min
Deconex r.t. 60 min
Der Verbund wurde durch induktives Aufheizen auf bei 450° C wieder gelöst.
9. D 263 mit Dymax
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Ceran (Fa. Schott Glas; Dicke 3,5 mm; Größe 340 x400 mm2) wurde eine Dünnstglasscheiben (Glastyp D 263T von Schott Displayglas GmbH; Dicke 0,03 mm; Größe 2"x2") gelegt und an allen 4 Rändern der Dünnglasscheibe mit dem Kleber Dymax 1136 der Fa. Dymax vollständig versiegelt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckte der Kleber maximal 1 mm vom Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben. Der Verbund wurde mit einer UV-Lampe der Wellenlängen 240 - 360 nm 20 sec. ausgehärtet. Anschließend wurden die Substrate bei 230°C/1h getestet, wobei eine Verfärbung auftrat, und wurden weiterhin auf
Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden.
Der Verbund wurde bei 440°C / 1 ,5 h wieder gelöst, wobei die Substrate waagerecht gelagert wurden.
10.D 263 mit Kitt
Auf ein gereinigtes Trägersubstrat aus Ceran (Fa. Schott Glas; Dicke 3,5 mm; Größe 340 x400 mm2) wurde eine Dünnstglasscheiben (Glastyp D 263T von
Schott Displayglas GmbH; Dicke 0,03 mm; Größe 2"x2") gelegt und an allen 4 Rändern der Dünnglasscheibe mit dem Kitt Epotek 314, Fa. Polytec vollständig versiegelt, so dass keine Flüssigkeiten von außen zwischen die Dünnstglasscheibe und das Trägersubstrat gelangen kann. Dabei bedeckte der Kit maximal 1 mm vom Rand die Oberfläche der Dünnstglasscheiben.
Der Verbund wurde bei 180°C / 1 h im Vakuumofen ausgehärtet. Anschließend wurden die Substrate auf Chemikalienbeständigkeit geprüft, die in einem Standard-Displayprozess verwendet werden. Der Verbund wurde mechanisch mit thermischer Unterstützung von 450°C gelöst.
In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßer Verbund, bestehend aus einem Dünnstsubstrat 1100 und einem Trägersubstrat 1102 gezeigt Das Trägersubstrat 1102 weist die erfindungsgemäße Strukturierung 1104 im mittleren Bereich auf. Die Strukturierung kann entweder durch einen
Strahlprozess erzeugt werden oder mittels abrasiver Prozesse oder einem geeigneten Heißformgebungsverfahren. Die Strukturierung weist infinitesimale Hohlräume 1105 mit einer maximalen Tiefe von 100 μm auf. Des Weiteren eingezeichnet ist eine Zuleitung 1106, die im Bereich der strukturierten Oberfläche endet. Durch die Zuleitung 1106 können die Hohlräume im Bereich der strukturierten Oberfläche ent- und belüftet werden. Insbesondere ist es möglich, durch die Zuleitung 1106 einen. Unterdruck anzulegen, so dass das
Dünnstsubstrat 1100 auf dem Trägersubstrat während der Prozessierung sicher und unverrückbar gehalten wird. Das hier dargestellte Trägersubstrat 1102 zeichnet sich dadurch aus, dass es in den Randbereichen 1110 eine glatte Oberfläche aufweist. In diesen Bereichen wird das Dünnstsubstrat 1100 alleine durch adhäsive Kräfte gehalten. Um das Dünnstsubstrat 1100 vom
Trägersubstrat 1102 zu trennen, kann in einer Ausgestaltung durch die Zuleitung 1106 der Unterdruck aufgehoben, d.h. die Strukturierung belüftet werden. In einem solchen Fall kann das Trägersubstrat mehrfach verwendet werden. Es ist aber auch möglich, das Trägersubstrat im Bereich der Zuleitung 1106 mit einer Sollbruchstelle zu versehen. Wird das Trägersubstrat dann nur einmal verwandt, so kann es an dieser Stelle gebrochen werden. Durch das Brechen des Trägersubstrates erfolgt ebenfalls eine Belüftung des strukturierten Bereiches, so dass das Dünnstsubstrat vom Trägersubstrat gelöst werden kann.
In Figur 5 ist detaillierter eine vakuumunterstützte adhäsive Haltevorrichtuπg für Dünnstglas mit statistischer Oberflächenrauhigkeit gezeigt. Zum Erhalten der statistischen Oberflächenrauhigkeit wird ein Trägersubstrat mit einem Strahlbearbeitungsverfahren strukturiert, d.h. eine Maske mit Strahlgut, beispielsweise ELKA90 der Fa. Auer, wird bei definiertem Strahldruck, der bevorzugt 1-2 bar beträgt, in definiertem Abstand von bevorzugt: 10-20 cm und einem definiertem Zeitfenster, bevorzugt 10 s bestrahlt. Bei ELKA90 handelt es sich um ein Sandstrahlgut, das zum Sandstrahlen einer Oberfläche eingesetzt wird.
Als maximale Rautiefe Rz nach DIN 4768 muss ein Wert von <100μm eingestellt werden. Nach dem Einbringen einer Be- und Entlüftungsbohrung im Bereich der Strukturierung wird das Trägersubstrat gereinigt. Zur Prozessierung wird das Dünnstsubstrat auf die durch Strahlbearbeitung strukturierte Fläche aufgelegt. Nach der Prozessierung wird entlüftet und der Verbund
Trägersubstrat 1102 und das Dünnstsubstrat 1100 getrennt. Eine
Prozessierung des Verbundes von Trägersubstrat 1102 und Dünnstsubstrat 1100 ist mit einem Unterdruck > 0,2 bar sicher möglich.
In Figur 5 sind auf dem gezeigten Trägersubstrat 1102 die durch ein Strahlbearbeitungsverfahren erhaltenen infinitesimalen Strukturen detailliert gezeigt.
In Figur 5 bezeichnen:
S: eine einzelne Oberflächenstruktur 1200;
R: den Strukturabstand 1202; r: den Radius 1204 einer einzelnen Struktur 1200.
Die einzelnen Oberflächenstrukturen sind im Sinne einer „offenen Struktur" durch wurmartige Verbindungen 1206 miteinander verbunden.
In Figur 6 ist detaillierter eine vakuumunterstützte adhäsive Haltevorrichtung für Dünnstglas mit symmetrischer Oberflächenstruktur gezeigt, wobei die Strukturierung des Trägersubstrates 1102 durch Trocken- oder Nassätzen mittels geeigneter Abdeck- oder Maskentechnik oder über einen abrasiven
Prozesses wie Schleifen oder Bohren oder in einem geeigneten Heißformgebungsverfahren mit einem Translationsgitter 1300 des Abstandes R versehen wird. Das Translationsgitter 1300 kann als rechtwinkliges, nicht rechtwinkliges oder auch kreisförmiges beziehungsweise ovales Gitter ausgeprägt sein. Die Tiefe der erforderlichen Gitterstrukturen sind bevorzugt <
500 μm und sind an das Fertigungsverfahren angepasst Die Fertigungsverfahren bezeichnen die Fertigungsverfahren, in denen der Verbund eingesetzt werden soll, beispielsweise ein Fertigungsverfahren zur Herstellung von Dünnstgläsern zur Verwendung in Displays.
In den Kreuzungspunkten des Gitters dürfen je nach Dünnstsubstratdicke die geometrischen Mindestvorgaben wie zuvor beschrieben, d. h. die maximalen
Strukturradien r und Strukturabstände Rmax, nicht überschritten werden. Bei der in Figur 6 gezeigten beispielhaften symmetrischen Oberflächenstruktur mit Translationsgitter 1300 gibt es zwischen den einzelnen Oberflächenstrukturen 1400 einen kurzen Strukturabstand 1402.1 , der mit Ri bezeichnet ist und einen weiten Strukturabstand 1402.2, der mit R2 bezeichnet ist, wobei dann gilt Ri <
R2. Wird gefordert, dass der Strukturabstand Rmax der Beispiele 1 beziehungsweise 2 nicht überschritten wird, so heißt das im vorliegenden Fall, dass R2 < Rmax ist, da ja stets Ri < R2 ist. Aufgabe der Gitterstrukturierung ist die Bereitstellung einer „offenen Struktur" zur vollflächigen Evakuierung. Unter einer offenen Struktur wird verstanden, dass die einzelnen
Oberflächenstrukturen 1400 miteinander über Kanäle 1406 verbunden sind.
In Figur 6 bezeichnen: S: eine einzelne Oberflächenstruktur 1400; R-ti ein kurzer Strukturabstand 1402.1;
R2: ein weiter Strukturabstand 1402.2; r: den Radius 1404 einer einzelnen Struktur.
Nach dem Einbringen einer Be- und Entlüftungsbohrung im Bereich der Strukturierung wird das Trägersubstrat 1102 gereinigt.
Auf die gemäß den Figuren 5 und 6 strukturierte Fläche kann dann ein Dünnstsubstrat, beispielsweise ein Glassubstrat, aufgelegt werden. Dieses Dünnstsubstrat kann durch Anlegen von Vakuum auf dem Trägersubstrat gehalten werden. Der so entstandene Verbund wird prozessiert. Nachdem beispielsweise die Prozessierung abgeschlossen ist, kann der Verbund aus Trägersubstrat 1102 und Dünnstsubstrat 1100 entlüftet und das Dünnstsubstrat entnommen werden.
Für spezielle Produktionsprozesse, zum Beispiel Beschichtungen aus der
Flüssigphase über Tauchprozesse (OLED), kann der "Dünnstglashalter" beziehungsweise des Trägersubstrat zweiseitig ausgelegt werden. Ein
derartiges Trägersubstrat ist in den Figuren 7a und 7b gezeigt. Durch die zweiseitige Auslegung kann der Durchsatz der Fertigungslinie verdoppelt werden. Es werden unnötige Materialverluste an Tauchlösung oder Kontaminationen durch rückseitige Beschichtung des Halters vermieden. Dieses Verfahren der einseitigen Beschichtung erlaubt auch, dass beide Seiten eines Dünnstglases mit unterschiedlichen Beschichtungen versehen werden.
Wird ein strukturiertes Trägersubstrat mit infinitesimalen Hohlräumen von weniger als 100 μm Tiefe gemäß der Erfindung eingesetzt, so werden bei einem derartigen Halter beide Seiten, die die Dünnstgläser halten, d.h. sowohl die Oberseite wie die Unterseite strukturiert, wie zuvor ausführlich für den einseitigen Verbund beschrieben.
Der in Figur 7a gezeigte Halter 1500 nimmt auf Vorder- und Rückseite je ein Dünnstsubstrat 1502 auf. Die Zu- beziehungsweise Abführung für zum Beispiel
Vakuum, Pressluft und die Aufhängung des Halters ist mit 1503 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. Die Beschichtung auf den beiden Seiten des Dünnstglases ist dann unterschiedlich, es liegt eine so genannte asymmetrische Beschichtung vor. Eine zweischichtige Tauchbeschichtung hat den Vorteil, dass der Durchsatz erhöht wird, außerdem verhindert man, dass Verschmutzungen auf die Halterückseite gelangen.
In Figur 7b ist eine alternative Ausführungsform des Halters gezeigt. Der Halter ist mit 1500 bezeichnet, die Dünnstsubstrate mit 1502, die Zu- beziehungsweise Abführung für Vakuum, Pressluft und Aufhängung des Halters mit 1503. Des Weiteren ist ein Vakuumsystem 1504 gezeigt mit Vakuumzuführung 1505 im Inneren des Halters. Wird das Dünnstsubstrat zusätzlich mit bspw. einem Kleber gehalten, so bezeichnet 1506 die Adhäsionsfläche.
Die Kontaktflächen des Verbunds, d.h. die Seite oder die Seiten des Substratträgers und die Unterseite der(s) Dünnstsubstrate(s) zeichnen sich durch eine große Reinheit aus, um zu verhindern, dass Partikel im Zwischenbereich die Adhäsionswirkung reduzieren beziehungsweise Anforderungen an die Oberflächeneigenschaften des Dünnstsubstrats, zum
Beispiel die Welligkeiten, Dickenuniformität des Verbunds negativ beeinflussen und Schädigungen des Dünnstsubstrates 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 Trägersubstrate sind so konstruiert, dass das unterstützende Vakuum auch über längere Zeiten, zum Beispiel bei Transport oder Prozessierung, aufrecht gehalten wird beziehungsweise leicht zugänglich unterhalten oder aufgefrischt wird.
In einer fortgebildeten Ausführungsform können die Trägersubstrate zusätzlich noch durch elektrostatische Kräfte gehalten werden, wobei zu beachten ist, dass die elektrischen Felder der Haltevorrichtung beziehungsweise Trägersubstrate so auszulegen sind, dass sie nachfolgende Fertigungsprozesse nicht negativ beeinflussen.
Bei dem in den Figuren 8a, 8c und 8d wird ein direkter Verbund zwischen dem Dünnstsubstrat 2003 und dem Trägersubstrat 2005 ausgebildet.
Bei der in Figur 8a gezeigten Ausführungsform ist das gesamte Trägersubstrat
2005 als elektrostatische Platte ausgeführt. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8a wird die elektrostatische Kraft durch einen Sprung in der
Dielektrizitätskonstante vom Trägersubstrat 2005 zum Dünnstsubstrat 2003 aufgebaut.
Überraschenderweisen haben die Erfinder herausgefunden, dass bei einem derartigen Aufbau Dünnstsubstrate, insbesondere Dünnstglas mit moderaten
Spannungen im Bereich weniger 1000 V gehalten werden können, was bei aus dem Stand der Technik bekannten Gläsern nicht möglich war.
Die Ausführungsformen des Verbundes gemäß der Erfindung ermöglichen eine Halterung des Dünnstsubstrates in jeder Position, beispielsweise auch senkrecht, d.h. gegen Gravitationskräfte. Bislang war lediglich eine liegende Halterung bekannt geworden. Die liegende Halterung diente lediglich dem Zweck das elektrostatisch gehaltene Substrat gegen Verrutschen zu fixieren. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbundes ist es möglich ein Dünnstsubstrat mit Hilfe von elektrostatischen Kräften in jeder Position, d.h. sowohl senkrecht als auch waagrecht zu halten. In senkrechter Halterung ist die Kontaminationswahrscheinlichkeit der Substratoberfläche durch Schmutzpartikel reduziert.
Die Ausführungsform gemäß Figur 8b vermindert ein nach außen hin auftretenden Streufeld zwischen dem Trägersubstrat 2005 und dem Dünnstsubstrat 2003 noch weiter. Daher ist die Ausführungsform gemäß Fig. 8b nach außen elektrisch neutral.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8b wurde überraschenderweise des
Weiteren festgestellt, dass ein elektrostatisches Feld aufgebaut werden kann, wenn man die mit einem Polymer beschichtete Seite eines Dünnstsubstrates mit der beschichteten Seite, d.h. der Polymerseite auf das Trägersubstrat auflegt. Überraschenderweise wurde gefunden, dass Polymerbeschichtungen mit hoher elektrischer Verschiebung, die Haftwirkung elektrostatisch unzureichender Kräfte des Glassubstrates, insbesondere des Dünnstsubstrates
deutlich erhöhen.
Um zu vermeiden, dass geladene Flächen frei liegen, kann ein komplett isolierter Bereich 2007 in einer weitergebildeten Ausführungsform des Trägersubstrates als elektrostatische Platte ausgeführt sein, wie in Figur 8b dargestellt. Auf diese Art und Weise wird sicher vermieden, dass Felder nach außen durchgreifen. Bevorzugt beträgt der Abstand des isolierten Bereiches 2007 vom Rand des Trägersubstrates mehr als das fünffache der Gesamtdicke des Dünnstsubstrates, mindestens jedoch die doppelte Strecke der Längentoleranz der geometrischen Abmessungen des Substrates beträgt.
Weist beispielsweise das Trägersubstrat eine Dicke dDünn auf, so beträgt der Abstand A mehr als 5 dDürm- Der Außenbereich 2009 des Trägersubstrates liegt dann auf Masse. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8b handelt es sich um ein beschichtetes Dünnstsubstrat, beispielsweise ein auf der Unterseite 2011 polymerbeschichtetes Dünnstglas , das direkt auf einem Trägersubstrat 2005 mit einem Anschlagsystem 2013 angeordnet ist.
Figur 8c zeigt ein Trägersubstrat 2005 dessen der innere Bereich 2007 als elektrostatische Platte wie im Falle von Figur 8b ausgeführt ist. Der Außenbereich 2009 des Trägersubstrates liegt dann auf Masse. Das in Figur 8c gezeigte System weist zusätzlich zum elektrostatischen Kern eine Fixierung beziehungsweise Versiegelung an den Kanten 2015 bspw. mittels eines Klebers auf. Der Vorteil einer derartigen Anordnung ist ein Schutz der Kanten des Dünnstsubstrates bei der Prozessierung. Auch eine Verklebung mit einem einseitigen Klebeband, das über den Rand hinausragt ist möglich. Auch hier wird Kantenschutz gewährleistet.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8d weist das Dünnstsubstrat 2003 auf der Oberseite 2017 eine elektrische leitende Beschichtung 2020 auf. Diese Beschichtung 2020 auf der Oberseite des Dünnstsubstrates 2003 dient als geerdete Gegenplatte für die geladene Platte beziehungsweise geladener Bereich 2007 im Trägersubstrat. Die Dicke dDünn des Dünnstsubstrates definiert
in den Fall den Plattenabstand eines Kondensators. Generell gilt, dass je dünner das Dünnstsubstrat ist, desto besser die Haltewirkung ist. Daher kann bei dünnen Gläsern auch die Haltespannung reduziert werden, was auch die Gefahr von Überschlägen reduziert. Das Substrat selbst sollte dann idealerweise eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen, was die
Kraftwirkung verstärkt. Die elektrostatische Kraftwirkung ist für unterschiedliche Substratdicken verschieden. Die Ausführungsform gemäß Figur 8d erlaubt den Aufbau eines definierten Kondensators. Die Dielektrizitätskonstante des Dünnstsubstrates erhöht die elektrostatischen Kräfte zwischen dem elektrostatischen Bereich 2007 im Trägersubstrat und der Beschichtung 2020.
Die Beschichtung 2020, die beispielsweise eine ITO-Beschichtung ist, kann man nicht nur dazu benutzen durch Anlegen von elektrischen Spannung von beispielsweise ab 100 V das Dünnstglas auf dem Trägersubstrat zu haiten, sondern auch durch Anlegen einer entgegengesetzten, geringeren Spannung den Verbund zu lösen. Das Glas schwebt dann aufgrund elektrostatischer
Abstoßung vom Trägersubstrat weg. Je nach Glasdicke reichen hierfür schon Spannungen ab 20 - 30 V aus.
Eine ITO (Indium-Zinn-Oxid)-Beschichtung ist eine bevorzugt Beschichtung aus der Klasse der TCO (transparent conductive oxide)-Beschichtungen, die auch als transparente leitfähige Beschichtungen bezeichnet werden.
Das Dünnstsubstrat kann entweder ein reines Substrat wie in Figur 8a gezeigt oder ein Dünnstsubstrat mit isolierend beschichteter Unterseite (zum Beispiel Glas-Polymer-Laminat) wie in Figur 8b gezeigt sein. Eine entsprechend gewählte isolierende Beschichtung mit hoher dielektrischen Verschiebung kann die Haftwirkung elektrostatisch unzureichend haftender Dünnstsubstrate deutlich erhöhen. Im Falle einer leitfähigen Beschichtung muss noch eine zusätzliche Isolatorschicht auf dem Trägersubstrat aufgebracht werden. Diese leitfähige Schicht kann dann wie in Figur 8d gezeigt auf Masse liegen und als
Gegenkondensatorplatte dienen. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Figur 8d definiert hier die Dicke der Isolatorschicht des Trägersubstrates den
Plattenabstand des Kondensators. Wenn die Isolatorbeschichtung eine.hohe relative Dielektrizitätskonstante aufweist, so wird die Kraftwirkung verstärkt. Die elektrostatische Kraftwirkung ist somit unabhängig von der Substratdicke.
In den Figuren 9a bis 9d sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verbundes gezeigt, bei dem zusätzliche Maßnahmen zur Fixierung und Halterung getroffen sind.
Figur 9a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mir einer leitfähigen Beschichtung 2007 der Unterseite des Glassubstrates 2003, wobei auf dem
Trägersubstrat 2005 eine zusätzlicher Isolatorschicht 2030 aufgebracht ist. Die Probenfixierung kann mittels eines Anschlagsystems 2013 wie in Figur 8a gezeigt oder durch eine Kantenabdichtung wie in Figur 9b gezeigt erfolgen. Die Beschichtung 2007 der Unterseite 2019 des Dünnstsubstrates 2003 liegt idealerweise auf Masse. Mit dem elektrostatischen Teil des Trägersubstrates
2005 wird ein Plattenkondensator ausgebildet. Der Plattenabstand wird durch die Isolatorbeschichtung 2030 des Trägersubstrates definiert. Vorteilhafterweise weist die Isolatorbeschichtung 2030 noch eine relative Dielektrizitätskonstante auf.
Die Schicht 2011 kann eine dotierte leitfähige Schicht sein. Die auf das Trägersubstrat aufgebrachte dielektrische Schicht 2030 ermöglicht die Ausbildung eines Kondensators durch diese dielektrische Schicht 2030. Die Schicht 2011 hat Schutzeigenschaften, bspw. kann sie eine Antikratz- und Antistatikschicht sein. Leitfähige Schichten 2011 sind beispielsweise silberdotierte Schichten, Kupferschichten, oder Schichten umfassend leitfähige Polymere als Materialen (z.B. PEDOT oder PANI). Die Schichtdicken sind kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 40 nm. Bei PEDOT bzw. PANI handelt es sich um spezielle leitfähige Polymere, mit einer Leitfähigkeit, die jedoch schlechter als die Leitfähigkeit von Metallen ist, jedoch hinreichend für elektrostatische
Anwendungen.
Zusätzlich kann die elektrostatische Halterung des Dünnstsubstrates durch ein Vakuumsystem 2040 im Trägersubstrat 2005 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 elektrostatischer Anziehung des Substrats noch unter dem Substrat eingeschlossen ist, entfernt werden
Bei einer Halterung die sowohl ein Halten mittels elektrostatischer Kräfte oder ein Halten mittels Vakuum ermöglicht kann bei Prozessschritten, bei denen elektrostatische Kräfte stören, die elektrostatischen Kräfte abgeschaltet werden, ohne dass sich das Dünnstglas vom Substrathalter löst und umgekehrt kann bei Prozessschritten, bei denen das Vakuum störend ist wie zum Beispiel Sputtern das Vakuum ausgeschaltet und elektrostatisch gehalten werden. Ein Halten mit
Vakuum hat den weiteren Vorteil, dass der Rand des Dünnstsubstrates, das auf dem Trägersubstrat gehalten wird mit hohen Kräften angesaugt wird und so keine Unterspülungen zum Beispiel beim Waschprozess auftreten.
Figur 9c zeigt ein Dünnstsubstrat 2003, das auf einem Trägersubstrat 2005 mit
Anschlagsystem 2013 und isoliertem elektrostatischen Bereich 2007 aufgebracht ist. Die temporäre Fixierung wird unterstützt durch ein Vakuumhaltesystem 2040.
Die Ausführungsform gemäß Figur 9d entspricht im wesentlichen der in Figur
9c, jedoch ist der Träger 2005 für eine zweiseitige Beladung mit Dünnstsubstraten 2003 geeignet. Betreffend die zweiseitige Beladung wird auch auf die Ausführungsform gemäß Figur 13 verwiesen.
Zur Herstellung des Verbundes wird zunächst eine Vorbehandlung mit dem
Ziel: einer staubfreie Oberflächen zur Vermeidung von Dickenvariationen oder durchdrückende Unebenheiten der Substratoberflächen, beziehungsweise
Vermeidung von Defektausbildung (Kratzer) auf der Rückseite des Dünnstsubstrates beziehungsweise der Oberfläche des Trägersubstrates. Die Vorbehandlung kann eine Reinigung, Plasmavorbehandlung, UV oder UV/Ozon- Vorbehandlung umfassen. Durch die Vorbehandlung kann ein zusätzlicher Adhäsions-Halteeffekt erreicht werden.
Nach der Vorbehandlung wird das Dünnstsubstrat 2003 auf das Trägersubstrat 2005 aufgebracht. Bei der Aufbringung sollen Lufteinschlüssen zwischen Substrat 2003 und Träger 2005 nach Einschalten des elektrostatischen Feldes vermieden werden. Dies kann man durch Aufschieben des Dünnstsubstrats
2003 auf das Trägersubstrat 2005, zum Beispiel gegen ein Anschlagsystem 2013 erreichen und anschließendes Andrücken mittels homogener Flächenlast oder Aufrollen durch lokale fortschreitende Belastung. Ein derartiges Aufbringen ist in Figur 10a gezeigt. Die Rollen hierfür sind mit 2050 bezeichnet die Richtung in der das Dünnstsubstrat 2003 auf das Trägersubstrat 2005 aufgebracht wird mit 2052. Bei einem derartigen Aufbringen des Dünnstsubstrates auf das Trägersubstrat werden auch die adhäsiven Kräfte zwischen dem Dünnstsubstrat und dem Trägersubstrat ausgenutzt.
Alternativ oder zusätzlich zu diesen Maßnahmen kann ein elastisch ausgleichendes Medium 2054 auf das Trägersubstrat 2005 beziehungsweise den Träger oder/und das Dünnstsubstrat durch zum Beispiel Aufwischen, Aufreiben, Drucken, Rakeln, Beschichten beispielsweise mittels Spin Coating, Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung aufgebracht werden. Daran anschließend wird das Dünnstsubstrats auf den Träger beziehungsweise das
Trägersubstrat aufgebracht. Das Medium kann permanent auch auf dem Trägersubstrat bleiben, beispielsweise als Isσlationsbeschichtung oder als zusätzliche Funktionsschicht auf das Substrat aufgebracht werden. Beispiele hierfür sind Dünnstglas-Polymer-Laminate/Beschichtungen.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 10b wird zur bessern temporären Fixierung zusätzlich lokal oder ganzflächig ein Haftvermittler, beispielsweise ein
Kleber aufgebracht. Der Verbund wird im Vakuum mit einem Vakuumsystem 2040, zum Beispiel unter zusätzlicher Belastung, oder unter Vakuumunterstützung durch die Trägerplatte beziehungsweise das Trägersubstrat zusammengefügt. Auch Kombinationen der oben genannten Verfahren sind möglich.
Zusätzlich zu den oben genannten Maßnahmen kann eine Versiegelung der Kanten 2015 des Verbundes wie in den Figuren 11a -• 11b gezeigt, vorgenommen werden.
Um den Verbund zu lösen, können nach dem Ausschalten der elektrostatischen Haltespannung die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen durchgeführt werden.
Mit Druckiuft/Inertgas kann bspw. aus Richtung 2060 direkt auf eine Kante des
Dünnstsubstrates wie in Figur 12a gezeigt geblasen werden. Alternativ kann durch den Träger 2005 auf eine/die Kante(n) des Dünnstsubstrats beziehungsweise dessen Fläche Druckluft oder Inertgas in Richtung 2062 geleitet werden. Dies ist in Figur 12b gezeigt. Das Dünnstsubstrat kann vom Trägersubstrat in Richtung 2064 mechanisch entfernt werden, beispielsweise mittels von Greifern oder einem Keil. Alternativ kann ein Ansaugen von der Frontseite beziehungsweise Vorderseite des Dünnstsubstrates erfolgen und ein Abheben des Dünnstsubstrats oder Bauteils, idealerweise von einer Kante beziehungsweise Ecke aus.
Eine andere Möglichkeit stellt das Unterspülen des Verbunds mit einem Trennmittel, 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, zum Beispiel Beschichtungen aus der Flüssigphase über Tauchprozesse, wie sie für organic light emitting devices, sogenannte OLEDs eingesetzt werden, kann der "Dünnstglashalter" beziehungsweise das Trägersubstrat zweiseitig ausgelegt werden. Ein derartiges Trägersubstrat ist in den Figuren 9d, 13a und 13b gezeigt. Durch die zweiseitige Auslegung kann der Durchsatz der Fertigungslinie verdoppelt werden. Es werden unnötige Materialverluste an Tauchlösung oder
Kontaminationen durch rückseitige Beschichtung des Halters vermieden. Des Weiteren ist eine asymmetrische Beschichtung eines Trägersubstrates möglich. Asymmetrische Beschichtung bedeutet, dass die Beschichtung auf der Oberseite eines Dünnstsubstrates eine andere ist als auf der Unterseite.
Der in Figur 13a gezeigte Halter 2100 nimmt auf Vorder- und Rückseite je ein Dünnstsubstrate 2102 auf. Die Zu- beziehungsweise Abführung für zum Beispiel Vakuum, Pressluft und die Aufhängung des Halters ist mit 2103 bezeichnet. Ein Halter für zweiseitige Beladung mit einem Dünnstsubstrat ist auch in Figur 9d gezeigt. Die Halter, die zweiseitig mit einem Dünnstsubstrat beladen sind, können dazu benutzt werden auf das Dünnstsubstrat noch zusätzlich eine Beschichtung bspw. im Tauchverfahren aufzubringen. Bei einer derartigen zweiseitigen Tauchbeschichtung erhöht man zum einen den Durchsatz, zum anderen verhindert man das Verschmutzungen auf die Halterrückseite gelangen.
In Figur 13 ist eine alternative Ausführungsform des Halters gezeigt. Der Halter ist mit 2100 bezeichnet, die Dünnstsubstrate mit 2102, die Zu- beziehungsweise Abführung für Vakuum, Pressluft und Aufhängung des Halters mit 2103. Des Weiteren ist ein Vakuumsystem 2104 gezeigt mit Vakuumzuführung 2105 im Inneren des Halters.
Wird das Dünnstsubstrat zusätzlich mit bspw. einem Kleber gehalten, so bezeichnet 2106 die Adhäsionsfiäche.
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 beziehungsweise Anforderungen an die Oberflächeneigenschaften des Dünnstsubstrats, zum Beispiel die Welligkeiten, Dickenuniformität des Verbunds negativ beeinflussen. Des Weiteren kann so eine Schädigungen durch Kratzer, Brüche sicher vermieden werden.
Das erfindungsgemäße elektrostatische Trägersubstrat weist bevorzugt Oberflächeneigenschaften wie Warp, Waviness, etc, auf, die die Prozessanforderungen der Weiterverarbeitung erfüllen. Dies gilt insbesondere für komplexe elektrostatische Trägersubstrat mit Isolatorbereicht und lokalen elektrostatischen Zonen, wie in den Figuren 8b und 8c gezeigt. Die Formstabilität des Trägersubstrates sollte bevorzugt auch bei Temperaturänderungen gewährleistet sein.
Die Dicke und Dickenuniformität einer optionalen Isolationsbeschichtung des Trägersubstrates werden bevorzugt so gewählt, dass hierdurch die Stärke des Verbunds beziehungsweise die geometrischen Oberflächeneigenschaften des Dünnstsubstrats auf dem Träger mit beeinflusst wird.
Die erfindungsgemäßen Trägersubstrate sind so konstruiert, dass die elektrostatische Ladung beziehungsweise das unterstützende Vakuum auch
über längere Zeiten (Transport, Prozessierung) aufrecht gehalten wird. Des Weiteren sind die Trägersubstrate so beschaffen, dass die elektrostatische Ladung leicht zugänglich unterhalten oder aufgefrischt werden kann.
Die elektrischen Felder der Haltevorrichtung beziehungsweise Trägersubstrate sind so ausgelegt, dass sie nachfolgende Fertigungsprozesse nicht negativ beeinflussen. Idealerweise liegen hierzu der äußere Bereich des Trägersubstrates und das Dünnstsubstrat, falls es leitfähig beschichtet ist, auf Masse.
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, beispielsweise Luftspalte, zwischen Träger und Substrat ausgleichen kann, vorgesehen sein.
Eine weitere Möglichkeit ist die Beladung des Trägersubstrates unter Vakuum oder das Vorsehen einer 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.
Die Erfindung kann Anwendung finden in der Displayindustrie, beispielsweise im Bereich der Flüssigkristallanzeigen (LCD-Displays) oder der organischen
Leuchtanzeigevorrichtung (OLEDs) sowie bei der Herstellung
optoelektronischer Bauteile, in der Polymerelektronik, Photovoltaik, Sensorik und Biotechnologie.
Bei dem in den Figuren 14a und 14c wird ein direkter Verbund zwischen dem Dünnstsubstrat 3003 und dem Trägersubstrat 3005 ausgebildet.
Bei der in Figur 14a gezeigten Ausführungsform ist das Dünnstsubstrat 3003 direkt auf dem gesamte Trägersubstrat 3005 angeordnet. Das Trägersubstrat umfasst ein Anschlagsystem 3013.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 14b handelt es sich um ein beschichtetes Dünnstsubstrat 3003, beispielsweise ein auf der Unterseite 3011 des Dünnstsubstrates 3003 polymerbeschichtetes Dünnstglas, das direkt auf einem Trägersubstrat 3005 mit einem Anschlagsystem 3013 angeordnet ist. Die Beschichtung ist mit der Bezugsziffer 3014 bezeichnet.
Das in Figur 14c gezeigte System weist zusätzlich zu einer Fixierung mittels Adhäsionskräften eine Fixierung beziehungsweise Versiegelung an den Kanten 3015 bspw. mittels eines Klebers auf.
In den Figuren 15a bis 15d 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 3017 auf ein Trägersubstrat.
Figur 15a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mir einem Haftvermittler zwischen der Unterseite 3011 des Glassubstrates 3003 und dem Trägersubstrat 3005. Die Probenfixierung kann mittels eines Anschlagsystems 3013 wie in Figur 14a gezeigt oder durch eine Kantenabdichtung.
Figur 15b zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei dem das Dünnstsubstrat ein beschichtetes Substrat analog zu der Ausführungsform in Figur 14b ist. Der Haftvermittler 3017 ist zwischen der Unterseite 3019 des beschichteten Dünnstsubstrates 3003, beispielsweise eines polymerbeschichteten Dünnstglases und dem Trägersubstrat 3005 eingebracht.
Zusätzlich kann die Halterung des Dünnstsubstrates mittels adhäsiver Kräfte durch ein Vakuumsystem 3040 im Trägersubstrat 3005 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.
Figur 15c zeigt ein Dünnstsubstrat 3003, das auf einem Trägersubstrat 3005 mit Anschlagsystem 3013 aufgebracht ist. Die temporäre Fixierung wird unterstützt durch ein Vakuumhaltesystem 3040.
Die Ausführungsform gemäß Figur 15d entspricht im wesentlichen der in Figur
15c, jedoch ist das Dünnstsubstrat 3003 zusätzlich mit einer Dichtung und/oder Fixierung im Kantenbereich 3015 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, beziehungsweise Vermeidung von Defektausbildung (Kratzer) auf der Rückseite des Dünnstsubstrates beziehungsweise 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 3003 auf das Trägersubstrat 3005 aufgebracht Bei der Aufbringung sollen Lufteinschlüssen zwischen
Substrat 3003 und Träger 3005 vermieden werden. Dies kann man durch Aufschieben des Dünnstsubstrats 3003 auf das Trägersubstrat 3005, zum Beispiel gegen Anschlagsystem 3013 erreichen, durch das Auflegen des Dünnstsubstrates auf den Träger, zum Beispiel gegen ein Anschlagsystem, und anschließendes Andrücken mittels homogener Flächenlast oder Aufrollen durch lokale fortschreitende Belastung. Ein derartiges Aufbringen ist in Figur 16a gezeigt.
Die Rollen hierfür sind mit 3050 bezeichnet, die Richtung in der das Dünnstsubstrat 3003 auf das Trägersubstrat 3005 aufgebracht wird mit 3052.
Bei dem in Figur 16a 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 3003 und dem Trägersubstrat 3005 kann verstärkt werden, wenn ein Haftvermittler 3017 auf das Trägersubstrat 3005 beziehungsweise den Träger oder/und das Dünnstsubstrat 3003 durch zum Beispiel 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 beziehungsweise das Trägersubstrat aufgebracht. Das haftvermittelnde Medium kann entweder lokal oder grenzflächig aufgebracht werden. Der in Figur 16b gezeigte Verbund kann in Vakuum bzw. mit einem Vakuumsystem.3040, zum Beispiel unter zusätzlicher
Belastung, oder unter Vakuumunterstützung durch die Trägerplatte beziehungsweise das Trägersubstrat zusammengefügt werden. Dies ist in Figur 16b jedoch nicht dargestellt. Auch Kombinationen der oben genannten Verfahren sind möglich.
Zusätzlich zu den oben genannten Maßnahmen kann eine Versiegelung der Kanten 3015 des Verbundes wie in den Figuren 17a - 17b gezeigt, vorgenommen werden.
Figur 17a zeigt ein System ohne und Figur 17b ein System mit Vakuumsystem
3040.
Um den Verbund lösen können die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen durchgeführt werden.
Mit Druckluft/Inertgas kann bspw. aus Richtung 4060 direkt auf eine Kante des Dünnstsubstrates - wie in Figur 18a gezeigt - geblasen werden. Alternativ kann durch den Träger 3005 auf eine/die Kante(n) des Dünnstsubstrats beziehungsweise dessen Fläche Druckluft oder Inertgas in Richtung 3062 geleitet werden. Dies ist in Figur 18b gezeigt. Das Dünnstsubstrat kann vom
Trägersubstrat in Richtung 3064 mechanisch entfernt werden, beispielsweise mittels von Greifern oder einem Keil. Alternativ kann ein Ansaugen von der Frontseite beziehungsweise Vorderseite des Dünnstsubstrates erfolgen und ein Abheben des Dünnstsubstrats oder Bauteils, idealerweise von einer Kante beziehungsweise Ecke aus.
Eine andere Möglichkeit stellt das Unterspülen des Verbunds mit einem Trennmittel, welches die Adhäsionswirkung 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, zum Beispiel Beschichtungen aus der Flüssigphase über Tauchprozesse (OLED), kann der "Dünnstglashalter" beziehungsweise des Trägersubstrat zweiseitig ausgelegt werden. Ein derartiges Trägersubstrat ist in den Figuren 19a und 19b 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 Figur 19a gezeigte Halter 3100 nimmt auf Vorder- und Rückseite je ein Dünnstsubstrat 3102 auf. Die Zu- beziehungsweise Abführung für zum Beispiel Vakuum, Pressluft und die Aufhängung des Halters ist mit 3103 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 Figur 19b ist eine alternative Ausführungsform des Halters gezeigt. Der
Halter ist mit 3100 bezeichnet, die Dünnstsubstrate mit 3102, die Zu- beziehungsweise Abführung für Vakuum, Pressluft und Aufhängung des Halters
mit 3103. Des weiteren ist ein Vakuumsystem 3104 gezeigt mit Vakuumzuführung 3105 im Inneren des Halters. Wird das Dünnstsubstrat zusätzlich zur vakuumunterstützten Adhäsionshalterung mit bspw. einem Kleber gehalten, so bezeichnet 3106 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 beziehungsweise
Anforderungen an die Oberflächeneigenschaften des Dünnstsubstrats, zum Beispiel die Wenigkeiten, Dickenuniformität des Verbunds negativ beeinflussen. Des weiteren 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, zum Beispiel 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 Trägersubstrates 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 beziehungsweise 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 beziehungsweise 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 (zum Beispiel LCD, OLED), bei der Herstellung optoelektronischer Bauteile, in der Polymerelektronik, Photovoltaik, Sensorik und Biotechnologie