WO2016087307A1 - Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung von dünnen gläsern - Google Patents

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glass carrier
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Ulrich Peuchert
James HOU
Thomas Wiegel
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Schott Ag
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    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates generally to the processing and
  • the invention relates to the handling of very thin glass sheets, such as substrates for thin film processes or microelectronic components and the handling of silicon wafers for the production of electronic or microelectronic
  • the glass can also be adapted to the technical requirements by selecting the glass type in terms of the expansion coefficient and, due to the manufacturing process, is significantly better scalable than monocrystalline silicon.
  • US 6,735,982 B2 describes a method for
  • the processed glass pane for example, the front glass of an electronic
  • the thickness of the glass is 0.5 millimeters.
  • US 2012/0040211 A1 discloses a glass film for lithium-ion batteries which has a thickness of 300 ⁇ m or less and a surface roughness Ra of 100 ⁇ or less.
  • the problem here is generally the handling of these thin glasses, especially if the glass substrates have a size suitable for mass production.
  • the glass films behave comparatively thin
  • Kunststofffolien and are only limited dimensional stability.
  • WO 2014/179137 A1 describes a method in which a thin glass is held on a support. The thin glass is scratched and the glass with the support with a
  • the invention is therefore based on the object to enable safe processing even of very thin glasses. This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the respective dependent claims.
  • FIGS. 2 and 3 Method steps according to an embodiment of the method according to the invention, wherein FIGS. 2 and 3
  • FIG. 3 shows variants of the composite shown in FIG. 1, FIG.
  • Fig. 6 shows a variant of that shown in Fig. 1
  • FIGS. 7 and 8 each show a glass carrier with a structured surface; 9 shows a composite with a glass carrier with
  • FIG. 10 shows a variant of that shown in FIG. 9
  • FIG. 11 shows a development of the shown in Fig. 10
  • Silicon wafer elements by heating a fluid
  • FIGS. 14 and 15 shows a development of the examples shown in FIGS. 14 and 15 with cavities arranged between the scribes.
  • the method according to the invention is based thereon, for
  • a particular problem is that processing steps, such as the deposition of coatings, can also affect the adhesion forces. During the processing neither a premature detachment should take place nor should the
  • a silicon wafer which is formed in particular from monocrystalline silicon, is bonded to the glass carrier and further processed.
  • the invention relates to a composite of thin brittle-hard material.
  • FIGS. 1 to 6 show, by way of example, individual steps of an embodiment of the invention
  • a glass sheet 1 or a silicon wafer 2 having a thickness of at most 400 ⁇ m (micrometers), preferably less than 145 ⁇ m (microns) and a lateral dimension of at least 5 cm along one direction, and - the glass sheet 1 or the silicon wafer 2 on one
  • Glass support 3 is attached, which has a greater thickness than the glass sheet 1 or the silicon wafer 2.
  • the glass sheet 1 or the silicon wafer 2 and the glass substrate 3 to the same or slightly different coefficients of expansion (CTE), which is usually achieved by the same or only slightly different for the glass sheet and the glass substrate
  • composition of glass film and glass carrier wherein in particular at least one of the glass components to
  • the glass sheet 1 or the silicon wafer 2 is fixed according to an aspect of the invention on the glass substrate 3 by wringing. This results in a direct adhesive adhesion of the superposed surfaces of glass sheet and
  • Glass slides or silicon wafers and glass slides In particular, no adhesives or synthetic resins are used. In this method, usually two glass surfaces with high flatness and low surface roughness are brought together. The molecular interaction between the two surfaces produces the adhesion force which fixes the glass sheet 1 to the glass substrate 3 or, alternatively, the silicon wafer 2 or the glass wafer 3.
  • the adhesive forces are adjusted when wringing so that a detachment of the glass sheet from the glass substrate after the process is possible without damaging the glass sheet.
  • Adhesion forces can be adjusted by the following measures:
  • polishing agents e.g., cerium oxide
  • Graphite layers or graphene layers preferably as layers or intermediate layers
  • the layer thickness of the coating is preferably set between 1 nm and 150 nm, wherein the
  • Adhesive force can be adjusted as a function of the layer thickness, i.
  • the adhesion force tends to be lower for thinner metal layers than for larger or thicker metal layers.
  • different forces can be set on a glass carrier.
  • Relief of detachment can be set to a lesser force.
  • Graphite layers are particularly suitable as
  • the direct adhesive connection can also be mediated by a
  • Liquid done for glasses, in particular water or especially aqueous
  • Fig. 1 shows the composite 4 of glass carrier 3 and placed thereon glass sheet 1 in cross section.
  • the surface 10 of the opposite surface 11 of the glass sheet 1 is exposed and can now be edited. For example, coatings can now be deposited on the surface 11.
  • the glass sheet 1 is further processed after wringing. This further processing can in particular also a
  • Processing step at elevated temperatures This particularly applies to temperatures above 200 ° C, especially above 300 ° C.
  • the connection of the directly adhesively adhering surfaces 10, 30 is, in contrast to organic adhesives insensitive to such processing steps at high
  • the silicon wafer 2 when using a silicon wafer 2, can also be further processed after wringing, it being particularly preferred to heat to a temperature above 400 ° C. or very particularly preferably to a temperature above 500 ° C. In accordance with a further embodiment of the invention, it is also possible to carry out the further processing at room temperature or, more generally, at temperatures below 100 ° C. According to one embodiment of the invention, the
  • FIGS. 2 and 3 show variants of the example shown in FIG. 1 for this purpose.
  • a chemically tempered glass sheet 1 is fixed on the glass substrate 3. Due to the chemical bias are on the surfaces 10, 11
  • Compressive stress zones 12 formed In the example shown in Fig. 3 is a chemically biased
  • Glass carrier 3 the bias of the glass substrate 3 higher and / or the depth of the biasing zones 300 are selected to be greater than in the glass sheet 1.
  • the glass substrate 3 may also be thermally biased due to the greater thickness. Both embodiments can be combined with each other, so that a composite with a chemical
  • tempered glass sheet 1 and one preferably also chemically toughened glass carrier 3 is obtained.
  • a composite 4 is accordingly provided in the invention, in which at least one of the composite parts glass sheet 1 and glass substrate 3 is biased.
  • FIGS. 4 and 5 shows the composite 4 with one on the exposed surface 11 of FIG.
  • the coating may for example be a single or multi-layered
  • the further processing step of depositing a coating 5 may be the step in which, while retaining the adhesive adhesion, the glass sheet 1 is heated to a temperature in a range up to at most 50 ° C. below the glass transition temperature. According to one embodiment of the invention, it is therefore generally provided that the further processing of the glass film comprises the deposition of a coating 5, wherein the glass film 1 is heated during the deposition.
  • the method according to the invention is also particularly suitable for further processing steps which are not possible with an adhesive for fixing glasses or only with restrictions. This particularly applies to temperatures above 200 ° C, especially above 300 ° C. In development of the method is therefore
  • the glass sheet 1 is carried out, wherein, while maintaining the adhesive adhesion, the glass sheet 1 to a temperature in a range of at least 200 ° C, preferably at least 300 ° C is heated.
  • a glass foil 1 or a silicon wafer 2 with a thickness of at most 400 ⁇ m, preferably of less than 145 ⁇ m and a lateral dimension of at least 5 cm along one direction, and
  • Glass substrate 3 which has a greater thickness than the glass sheet 1 or the silicon wafer 2, is fixed by - the glass sheet 1 or the silicon wafer 2 and the
  • Glass film 1 or the silicon wafer 2 is detached from the glass substrate 3 by applying a mechanical force.
  • Manufacturing a layer system for a lithium-based energy storage element include.
  • the coating steps can, in a first coating step, the electrically conductive arrester layers for the two
  • Electrodes of the energy storage element are deposited. In the further manufacturing process then the first
  • Cathode material deposited on the Abieiter for the cathode usually lithium cobalt oxide LCO.
  • a Solid state electrolyte for example, an amorphous material from the substances lithium, oxygen, nitrogen and phosphorus is suitable and which is referred to as LiPON.
  • an anode material is deposited in such a way that it is in connection with the substrate, the arrester for the anode and the solid electrolyte.
  • the anode material used is in particular metallic lithium.
  • lithium ions migrate in the charged state through the solid-state ion conductor from the anode to the cathode, which results in a current flow from the cathode to the anode due to the electrically conductive connection of the two arresters.
  • the migration of the ions can be forced from the cathode to the anode, whereby it for charging the battery, or the
  • the difference in the linear expansion coefficients of the glasses of glass carrier and glass foil or silicon wafer in terms of magnitude less than 0.3 * 10 ⁇ 6 K _1 , preferably less than 0.2 * 10 ⁇ 6 K _1 . This difference in the amount will be
  • the difference in linear expansion coefficients is at least 0.05 * 1CT 6 KT 1 .
  • This measure according to the invention is in contrast to the wringing of glass elements, such as for
  • Processing optical elements is used.
  • the wringing is used to support optical glass elements, in particular prisms for processing.
  • the optical element is heated together with the carrier. Due to the different linear expansion coefficients, a mechanical stress builds up between them
  • the glass sheet 1 is released from the glass substrate 3 or the silicon wafer 2 from the glass substrate 3 by applying a mechanical force.
  • the dimensions may be specific to
  • the diameter or side dimensions of the glass carrier 3 of at least 150 millimeters are intended.
  • the wringing of the glass sheet and the glass substrate can be supported by charging the surfaces 10, 30.
  • the charge of a surface or the reverse polarity charge of both surfaces causes an electrostatic attraction and brings the contact surfaces of glass film and glass carrier together for a short time, so that the adhesion forces
  • Attraction is then no longer necessary and otherwise no longer available or detectable.
  • the different charges are completely degraded after adhering in a short time.
  • Typical deposition processes are carried out in vacuo. Mention may be made of sputtering, vapor deposition or chemical vapor deposition in a low pressure gas atmosphere. Also other processing steps except the
  • Layer deposition can be done in a vacuum.
  • such a step may be a Ion implantation in vacuum.
  • a Ion implantation in vacuum may be a Ion implantation in vacuum.
  • the invention offers the advantage here that an air inclusion between glass sheet 1 and glass substrate 3 is avoided by the direct adhesive adherence of the two smooth surfaces 10, 30.
  • the glass sheet 1 are detached from the glass substrate 3 by applying a mechanical force.
  • the detachment can be carried out successively by progressive lift-off in order to prevent the
  • a composite 4 according to the invention with a glass carrier 3 and a glass foil 1 having a thickness of at most 400 ⁇ m, preferably less than 145 ⁇ m, is characterized by the following features:
  • the detachment line 8 is shown in FIG. 5. This is the line-shaped area on the glass sheet, on which, when bending and peeling off the glass sheet 1, they are separated from the glass sheet
  • Glass carrier 3 separates.
  • the initial detachment force at the edge can be significantly higher if no methods for mechanical or chemical edge release are used. On the other hand, but also one
  • the detachment force is preferably at least 0.01 Newton per centimeter length of the detachment line 8.
  • the glass carrier 3 has a thickness which is at least three times the thickness of the glass sheet 1. Furthermore, it is preferred that the composite 4 has a thickness of at least 400 pm.
  • the thickness d and longest side dimension S measured in millimeters applies in that the ratio d 3 / S 2 3 is in a range from 2 * 10 -3 to 14 * 10 -3 , preferably 6 * 10 -3 to 12 * 10 -3 .
  • the inventive method is particularly suitable for the further processing steps at elevated temperatures. Here, when heated by different thermal expansion coefficients mechanical stresses between glass substrate 3 and glass sheet 1 can arise.
  • the glass substrate 3 is selected a glass, which is different in its linear thermal expansion coefficient of linear thermal expansion coefficient of the glass sheet 1 by a maximum of 0.2 * 1CT 6 KT. 1 It is particularly appropriate to use the same glass as for the glass sheet 1 for the glass carrier 3, provided that the adhesive forces that form are in the abovementioned range, ie neither too strong nor too weak.
  • a suitable group of glasses for the invention in particular here both as a material for the glass sheet 1, and for the glass carrier 3 are alkali-free
  • Borosilicate glasses where, the following composition in weight percent is preferred:
  • a glass of this class is marketed with the trade name AF32 by the applicant.
  • Borosilicate glass with the following components in
  • Em glass of this class of glaziers is the Schott glass D263.
  • the glasses with more precise compositions are also described in US 2013/207058 Al, whose content with respect to the compositions of the glasses and their
  • At least one of the elements glass carrier 3 and glass foil 1 is formed from a glass having the composition given above.
  • Glass carrier 3 as used for the glass sheet 1. Both classes of glass are particularly suitable for the production of the thinnest glass foils, in particular with thicknesses of less than 145 .mu.m and at the same time smooth surfaces, which enable a good adhesive adhesion.
  • the abovementioned alkali-free borosilicate glass is furthermore also particularly suitable as a substrate for semiconductor production, in particular based on silicon. Due to the alkali-free
  • Composition can not diffuse alkali ions in deposited on the glass semiconductor layers. Also, the linear thermal expansion coefficient is that of
  • Glass film 1 If the glasses are comparatively soft, the adhesive adhesion increases. On the other hand, if the glasses are too hard, the adhesion may become too low.
  • glasses having a Knoop hardness in the range from 520 to 650 preference is given to glasses having a Knoop hardness in the range from 520 to 650.
  • Glass carrier in particular a glass carrier made of the same glass are suitable.
  • Embodiment 1 The composition of the glass for both the glass sheet 1, as well as for the glass substrate 3 is exemplified by the above-mentioned composition in
  • Glass carrier 3 is further exemplified by the following composition in wt .-%, which has already been indicated above:
  • Embodiment 3 The composition of the glass for glass sheet 1 and / or glass carrier 3 is further exemplified by the following composition in wt .-%:
  • a possible glass for glass sheet 1 and / or glass carrier 3 is further exemplified by the following composition in weight percent:
  • Embodiment 5 Another glass for glass sheet 1 and / or glass substrate 3 is exemplified by the following composition in weight:
  • Another glass for glass film 1 and / or glass carrier 3 is exemplified by the following composition in wt .-%:
  • Another glass for glass sheet 1 and / or glass substrate 3 is exemplified by the following
  • Another glass for glass sheet 1 and / or glass substrate 3 is exemplified by the following
  • Another glass for glass sheet 1 and / or glass substrate 3 is exemplified by the following
  • Another glass for glass film 1 and / or glass carrier 3 is exemplified by the following composition in wt .-%:
  • Glass carrier 3 is exemplified by the following
  • Another glass for glass sheet 1 and / or glass substrate 3 is exemplified by the following composition in weight:
  • Another glass is exemplified by the following composition in weight percent:
  • the glass may be contained in the glass to 0 to 1 wt.
  • Another glass is exemplified by the following composition in weight percent:
  • Another glass is exemplified by the following composition in weight percent:
  • Another glass is exemplified by the following composition in weight percent:
  • Another glass is exemplified by the following composition in weight percent:
  • Embodiment 18 Another glass is exemplified by the following composition in weight percent:
  • Another glass is exemplified by the following composition in weight percent:
  • Another glass is exemplified by the following composition in weight percent: Si0 2 74.3
  • Another glass is exemplified by the following composition in weight percent:
  • refining agents may optionally contain from 0 to 1% by weight, for example SnO 2 , CeO 2 , As 2 O 3 , Cl-, F-, sulfates.
  • the glass film 1 is held on the glass carrier 3, as stated, by direct adhesive adhesion (wringing) of the superimposed surfaces.
  • the surfaces are formed by the respective glass itself.
  • a silicon wafer which is formed in particular from monocrystalline silicon, can be used.
  • a coating in particular as an intermediate layer, can also generally be applied to at least one of the surfaces 10, 30 of glass substrate 3 and glass foil 1 silicon wafer 2.
  • FIG. 6 shows such a composite in which a coating 6 is deposited on the glass sheet 1 or the silicon wafer 2.
  • a coating 6 is deposited on the glass sheet 1 or the silicon wafer 2.
  • Silicon wafer 2 is present.
  • the curved shape of Silicon wafer 2 is present.
  • the curved shape of Silicon wafer 2 is present.
  • the curved shape of Silicon wafer 2 is present.
  • Silicon wafer 2 or even applied to both elements, as well as the glasses electrically insulating.
  • An example of a further processing of a composite 4 with a silicon wafer 2 is the coating, preferably with an inorganic coating, in particular a layer of silicon nitride (SiN), a silicon semiconductor layer, a metallic chromium layer, an aluminum layer and / or a layer of boron nitride (BN ), preferably with a thickness between 1 and 500 nm,
  • An example of a further processing of the glass sheet 1 is the deposition of semiconductor layers with
  • Light-emitting diodes 13 are produced by deposition and patterning of semiconductor layers.
  • the coating 6 can then advantageously be an antireflection coating to improve the light output of the LEDs.
  • a coating 6 on the glass substrate 3 and / or the glass sheet 1, in particular as Interface layer or intermediate layer 6 serve to adjust the adhesion force. If the adhesive force due to the glass used is greater or less than the limits specified above, another material may be applied as a coating to adjust the adhesion.
  • the surface of the glass carrier 3 can be structured accordingly, so that the
  • Support surface, or which is formed between the two surfaces 10, 30 contact surface is smaller than the surface 10 of the glass sheet 1 and thus there is no full-surface adhesion.
  • these recesses extend to the edge of the glass sheet or the silicon wafer.
  • the lateral dimensions of the glass sheet 1 or the silicon wafer 2 about the same size as the
  • the structured surface 30 of the glass carrier 3 with recesses 33 is achieved by a structured coating 9 on the glass carrier 3.
  • a structured coating 9 An example of this is shown in FIG. 8.
  • a sol-gel layer is applied and patterned by embossing, or in general the coating is structured by lift-off of a complementarily structured intermediate layer.
  • Such a structured surface of the glass carrier 3 also offers in view of vacuum processes in the
  • Vacuum process such air entrapment then lead to cracking or detachment of the glass sheet 1 or the silicon wafer 2 by the resulting pressure difference in vacuum.
  • the recesses 33 cause an air entrapment can vent into an adjacent recess 33 in or already when laying the
  • Another advantage of this embodiment is that the detachment of the glass sheet 1 or the silicon wafer 2 after further processing is facilitated because the glass sheet 1 or the silicon wafer 2 does not adhere to the glass carrier in the region of the recesses 33.
  • all mentioned coatings on glass carrier 3 and / or glass foil 1 are preferably inorganic
  • Glass film 1 apply equally to corresponding composites 4 with a silicon wafer 2 instead of one
  • FIG. 9 shows a composite 4 in which a glass carrier 3 has been used whose surface 30, like the examples shown in FIGS. 7 and 8, is structured in such a way that the contact surface forming between the two surfaces 10, 30 is smaller than the surface 10 of the glass sheet 1.
  • a glass carrier 3 like the examples shown in FIGS. 7 and 8, is structured in such a way that the contact surface forming between the two surfaces 10, 30 is smaller than the surface 10 of the glass sheet 1.
  • Recesses 33 formed. In general, without limitation to the illustrated embodiments, the
  • Recesses 33 have the shape of open channels. This is also given in the examples of FIGS. 7 and 8.
  • one or more cavities 34 are formed from the recesses 33.
  • the at least one cavity 34 is also characterized by the
  • Glass carrier 3 facing surface 10 limited. Such cavities can be used to advantage to the peeling or blasting of the glass sheet 1 to
  • the principle of detachment of the glass sheet 1 by applying a pressure difference between a fluid in the cavity 34 and the environment can not rely only on a direct adhesive attachment of the glass sheet on
  • Glass carrier or a wringing be applied.
  • an adhesion caused by an adhesive or a suitable synthetic material layer can be overcome in this way for detaching the glass sheet.
  • Example of Fig. 9 shows, as well as without limitation to a direct adhesive bond of glass sheets 1 and
  • Glass carrier 3 is therefore provided according to a further aspect of the invention, a composite 4, in which at least one cavity 34 is provided, which by the
  • Glass carrier 3 facing surface 10 of the glass sheet 1 is limited. In particular, it is favorable if the Cavity 34 communicates with the environment, so the
  • the cavity may also be closed to the environment.
  • the closing of the cavity can be carried out before, during or after the further processing.
  • a composite 4 is provided with a glass substrate 3 and a glass sheet 1, which has a thickness of less than 400 pm, more preferably less than 145 pm, wherein the glass substrate 3 has a greater thickness than the glass sheet 1, wherein the glass sheet 1 adheres to the glass carrier 3, and
  • Glass substrate facing surface 10 of the glass sheet 1 and the composite by the structuring of the glass carrier at least one cavity 34 which, through which the
  • Glass carrier 3 facing surface 10 of the glass sheet 1 is limited. To be able to supply or remove fluid, or, for example, in high-temperature and / or vacuum processes in the further processing of the glass sheet 1 a
  • the cavity 34th preferably open to the environment, or communicates with this.
  • the cavity 34 can, however, according to a development, if necessary, also be closed in order to specifically bring about a pressure difference. This will be explained in more detail below.
  • Pressure difference between a fluid in the at least one cavity 34 and the environment comprises, such that the pressure of the fluid in the cavity 34 is higher than that
  • a reverse pressure differential may assist in wringing.
  • a reverse pressure differential may assist in wringing.
  • This variant is also very advantageous because it first allows a precise alignment of the glass sheet without or under low
  • the fixed eye can not only support the wringing, but also
  • a negative pressure is generated for securing the glass sheet 1 to the glass carrier 3 in the cavity 34 and the glass sheet 1 is firmly sucked on the glass carrier 3.
  • the wringing can also be assisted or effected by an electrostatic charging of the surfaces.
  • the charge difference which thereby causes the mutual attraction of the surfaces of glass substrate 3 and glass sheet 1, is generally degraded rapidly after the contact and the formation of the direct adhesive adhesion.
  • the further processing of the glass foil can beside a
  • Applying coatings, optical, electronic or optoelectronic components also include a processing of the glass itself.
  • An application for this purpose is also shown in Fig. 9. After fixing the glass sheet 1 on the glass substrate 3 are in the glass sheet Recesses introduced. In particular, these can
  • Glass sheet elements with the channels that are separated from the glass sheet 1, for example, can be used as a so-called interposer.
  • An interposer serves as an insulating intermediate layer for wiring levels on electronic circuits or components, in particular also on integrated circuits.
  • the channels 17 serve by introducing a conductive material
  • the channels but also just above such a recess 33 are inserted when the recess 33, or formed with the recess cavity 34 is not used to replace the glass sheet 1 via a pressure increase.
  • one of the leads in Fig. 9 one of the leads in Fig. 9
  • marked channels 17 (the furthest to the right Drawn channel) in a recess 33.
  • Fig. 10 shows a development of such a composite 4 with cavities 34, as shown in Fig. 9.
  • recesses 33 are channels 35 through the glass carrier 3
  • the openings 37 closed by the glass film can also be larger than the opposing openings 36 in the side 32.
  • the surface of the glass sheet 1 subjected to pressure is larger than the opening resulting at the edge 31.
  • a gaseous medium in particular air.
  • the glass sheet adhesively adheres to the glass carrier 3.
  • embodiment of the invention can also be the adhesion of the glass sheet 1 on the glass substrate 3 itself by a
  • the foil is pressed onto the glass carrier 3 by a lower pressure in the cavity 34 and held in this way by a pressure which is lower on the surface 11, which faces away from the glass carrier 3, relative to the surroundings.
  • This embodiment of the invention is particularly favorable for further processing, in which the further processing steps are not carried out under vacuum.
  • this embodiment is also very suitable for carrying out further processing steps at very high temperatures.
  • This embodiment has with the other embodiments of the invention, in which for the detachment of the glass sheet 1 between the pressure of the fluid in the cavity 34 is higher than the ambient pressure together that the glass sheet 1 is released from the glass substrate 3 by the pressure in the cavity 34 is increased.
  • a glass sheet 1 having a thickness of at most 400 ⁇ m, more preferably less than 145 ⁇ m and a lateral dimension of at least 5 cm along one direction
  • the glass sheet 1 is fastened on a glass carrier 3, which has a greater thickness than the glass sheet 1,
  • Glass film 1 is released from the glass carrier 3 by the pressure prevailing in the cavity 34 pressure is increased.
  • the cavity can also be kept continuously under negative pressure during further processing.
  • the fixation of the glass sheet 1 alone caused by the contact pressure caused by the negative pressure, or the fixation can be supported by such a pressing force at least.
  • the glass carrier 3 with the side 32 can be connected to a vacuum source.
  • the glass carrier 3 with the side 32 are placed on a vacuum plate.
  • the vacuum thus effected in the cavities 34, the glass sheet is fixed on the glass substrate 3.
  • the embodiments is therefore according to a
  • Embodiment of the invention provided that in the composite in at least one cavity 34, there is a negative pressure, which sucks the glass sheet 1 on the glass carrier 3.
  • an overpressure in the at least one cavity 34 can be temporarily produced. This can be favorable in particular in connection with the fixation of the glass sheet 1 by wringing and during further processing under high temperatures.
  • Temperatures can increase the direct adhesive adhesion and may possibly be many
  • Glass substrate 3 is at least one cavity 34 is formed, which is bounded by the glass carrier 3 facing surface 10 of the glass sheet 1, and wherein at least one further processing step is performed, in which the glass sheet 1 is heated to a temperature in a range of at least 200 ° C, preferably at least 300 ° C, and wherein during this processing step, the cavity 34 is pressurized.
  • thermal expansion of fluids is used to produce sufficient peel forces.
  • a basic idea is to first fill the fluid in the at least one cavity 34 to break off, to close the opening to the environment and then the fluid to
  • the composite 4 then also has at least one fluid-filled, closed cavity 34, which is separated from the
  • Liquids have one
  • Fig. 11 shows such an embodiment of a composite 4.
  • the channels 35 are in preparation for the detachment of
  • Glass sheet 1 filled with a liquid 14.
  • On the back surface 32 of the glass carrier 3 is a
  • the liquid 14 expands substantially more than the glass of the glass carrier 3 and the glass sheet 1, so that a high pressure on the
  • Glass sheet 1 can be exercised until the glass sheet 1 is released from the glass substrate 3. It is advantageous here, as already said, if the
  • Openings 37 of the channels 35 to the contact surface forming surface 30 of the glass carrier 3 are larger than that
  • Openings 36 in the opposite surface 32 In the embodiment shown in Fig. 11, the channels 35 widen conically to the contact surface of the
  • FIG. 11 is furthermore also an example of an embodiment of the method according to the invention, in which the cavity 34 communicates with the environment at least during a part of the further processing of the glass sheet, in which case the cavity 34 is detached from the glass sheet 3 before detachment of the glass sheet 1 closed with the inclusion of a fluid and then the glass sheet 1 causes or assisted by an increase in the pressure of the fluid is released.
  • the glass sheet elements prior to detachment from the glass substrate 3, a separation of the glass sheet. 1 into individual glass foil elements from the surface 11, ie the surface which faces away from the glass carrier 3.
  • the glass sheet elements can be equipped by further processing with optical, electrical or optoelectronic components.
  • optical, electrical or optoelectronic components As a result of the separation, a bond is thus obtained with glass foil elements held on the glass carrier 3 but already laterally separated and provided with said components.
  • the thus processed composite 4 can therefore also as a composite with several juxtaposed
  • Fig. 12 shows such an example.
  • the light-emitting diodes 13 shown in Fig. 6 can serve.
  • energy storage elements 15, preferably lithium-based energy storage elements are provided as components by way of example.
  • the glass sheet 1 is according to one embodiment of the
  • the gaps typically have a width of 30 pm to 200 pm.
  • the sawing gaps 18 may also extend into the glass carrier 3, as in the example shown in FIG.
  • Glass carrier 3 but is not severed by the presegespalte 18.
  • the individual glass sheet elements 100 are laterally separated, but still adhere adhesively
  • the Glass film 1, or the glass sheet elements 100 are then solved by applying a mechanical force.
  • the glass sheet elements 100 can also be lifted off individually or in groups. This corresponds to the so-called pick-and-place method used in semiconductor production.
  • the detachment can according to a further development in this case by generating a
  • the glass carrier 3 is provided with channels 35 similar to the embodiments shown in FIG. 10 or FIG.
  • the detachment can be achieved by the inclusion of a fluid, preferably one
  • the openings 37 of the channels 35 or other recesses 33 are suitably under the individual glass sheet elements 100th
  • a device can advantageously be provided in order to subject the cavities 34 separately to a pressure difference. Then caused by the pressure difference or supports the respective glass sheet elements 100 are lifted, while the remaining glass sheet elements 100 still on
  • Liquid 14 filled in the cavities 34 and the cavities 34 are then closed, the individual
  • Cavities are selectively heated.
  • a radiation source whose radiation is absorbed in the liquid 14, so that the
  • the method described with reference to the example of FIG. 12 is thus generally based on the fact that after
  • the glass sheet 1 is separated into individual glass film parts 100, which are laterally separated, but adhere to the glass substrate, and wherein after the separation of the glass sheet 100 individually or in multiple groups from the glass substrate using a mechanical force
  • Glass sheet elements 100 in this case comprises according to a
  • Fig. 13 shows an embodiment of the method generally described above. After the further processing of the glass sheet 1, here again by way of example by equipping with optical, electrical or optoelectronic
  • Components are the communicating with the environment cavities with the inclusion of a fluid, here again a liquid 14 closed.
  • the closing is carried out as in the example shown in Fig. 11 by attaching another glass carrier 7.
  • the individual cavities can also be closed individually, such as by a curable medium, such as a synthetic resin is filled in the openings 36 and after the hardening the openings 36 closing plugs forms.
  • a curable medium such as a synthetic resin
  • Glass foil elements 100 a laser beam having a wavelength that is absorbed by the fluid is directed to the respective cavity under the glass sheet element 100 and absorbed on or in the cavity.
  • the laser light 20 of a laser 21 can be directed through the glass carrier 7.
  • closing glass sheet element 100 is blasted off due to the overpressure caused by the heating.
  • Liquid used which is trapped in the cavity 34 which are used to generate an overpressure alternatively or in addition to a caused by heating Volume expansion of the liquid in at least one
  • Cavity 34 is evaporated.
  • water is suitable, or in the case of moisture-sensitive layers on the glass sheet 1, also an organic liquid, such as an alcohol or an organic solvent.
  • the invention is also particularly suitable, not only laterally separated glass sheet elements 100 in the composite
  • the pre-scoring is very suitable, in particular for the detachment of the glass sheet 1 to separate these into individual glass sheet elements 100.
  • linear scribes 102 are in the glass carrier 3
  • the glass sheet 1 preferably by wringing, first attached to the glass substrate 3 and then the insertion of the scratches 102 are performed. Due to the support on the rigid glass carrier 3 is here the risk of
  • Glass foil 1 also before connecting to the glass carrier pre-scored and then placed the glass sheet 1 with the pre-scored surface on the glass substrate 3 and fixed thereto, preferably by wringing.
  • Such a composite is shown in FIG. 15.
  • the two methods explained are distinguished by the fact that the glass sheet 1 is pre-scored from the glass substrate 3 with line-shaped scratches 102, and wherein the glass sheet 1 during or after detachment from the glass substrate 3 into individual, by the linear scribes 102nd
  • Glass sheet 1 is done. This avoids the formation of glass particles during scribing, which contaminate the surface 10. Thus, in the case shown in FIG.
  • Embodiment first the glass sheet 1 sprinkled, then the scribe made and before the on going
  • Glass carrier 3 and glass sheet 1 differ only slightly or even equal.
  • the scoring embodiment may also be combined with the lateral separation embodiment of the glass sheet elements 100 as shown in the embodiments of FIGS. 12 and 13.
  • larger, laterally separated glass sheet elements 100 can be further subdivided by linear scribes 102.
  • Separation into individual glass sheet elements 100 is a general preferred embodiment of the invention, regardless of whether this separation occurs before (e.g., as shown in FIG.
  • Glass sheet 1 is made of the glass carrier 3. In general, however, it is provided that the individual sections of
  • Form glass sheet elements 100 are directly connected to the glass substrate 3. If, for example, the glass foil 1 were connected to the glass carrier only at its edge, the glass foil 1 can be connected to the unconnected one at a bending load in which the contact surface is bent concavely
  • the glass sheet elements 100 are generally also the portions of the glass sheet which are further processed. Without limitation as to whether a division into individual glass sheet elements takes place, or the glass sheet is used after peeling off as a whole, it is generally particularly preferred that the glass sheet 1 be attached to those Sections connected to the glass carrier 3, which are further processed.
  • FIG. 16 shows a development of the examples shown in FIGS. 14 and 15. In that shown in Fig. 16
  • Composite 4 are provided similar to the embodiment shown in FIG. 12, cavities 34, which are bounded by the glass sheet 1. Instead of the column 18, here as in the examples of FIGS. 14 and 15
  • the cavities 34 are arranged between the linear scribes 102 in order not to encumber the scribes 102.
  • the line-shaped scratches 102 extend between the sections of the glass sheet 1 which surround the cavities 34 on the surface 30 of the glass sheet 1 facing the glass sheet 1

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbund (4) mit einem Glasträger (3) und einer Glasfolie (1) oder mit einem Siliziumwafer (2), wobei die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) eine Dicke von höchstens 400 μm, besonders bevorzugt von weniger als 145 μm aufweist, wobei der Glasträger (3) eine größere Dicke als die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) aufweist, und - eine Oberfläche (10) der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2) direkt adhäsiv mit einer Oberfläche (30) des Glasträgers (3) verbunden ist, und wobei die Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten der Gläser von Glasträger und Glasfolie oder Siliziumwafer in einem Temperaturintervall in einem Temperaturintervall von 20 °C bis 200 °C betragsmäßig kleiner als 0,3*10-6 K-1, vorzugsweise kleiner als 0,2*10-6 K-1 ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von dünnen
Gläsern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft allgemein die Verarbeitung und
Handhabung dünner Glasscheiben. Im Speziellen betrifft die Erfindung die Handhabung sehr dünner Glasfolien, etwa als Substrate für Dünnschichtprozesse oder mikroelektronischer Komponenten und die Handhabung von Siliziumwafern für die Herstellung elektronischer oder mikroelektronischer
Komponenten . In der Mikroelektronik werden für diverse Anwendungen dünne und ultradünne Substrate benötigt. Diese werden heute auf Basis von monokristallinem Silizium gefertigt. Die
Herstellungsprozesse für das hochreine Silizium sowie die notwendigen Verfahren zur Dünnung der Wafer sind aufwendig und teuer. Hier bietet Glas eine qualitativ hochwertige und kostengünstige Alternative. Glas kann heute im
Direktschmelzverfahren in Dicken von 100 pm und niedriger hergestellt werden. Heute werden bereits Dicken von 30pm, 50pm und lOOpm im Standard angeboten. Diese Gläser haben eine beidseitig feuerpolierte Oberfläche und erfüllen hinsichtlich TTV (Total Thickness Variation) und
Oberflächenrauhigkeiten höchste Ansprüche. Das Glas kann ferner bei Bedarf im Ausdehnungskoeffizienten auf die technischen Anforderungen durch Auswahl des Glastyps angepasst werden und ist aufgrund des Herstellungsprozesses deutlich besser skalierbar als monokristallines Silizium. Die US 6,735,982 B2 beschreibt ein Verfahren zur
Verarbeitung relativ dünner Glasscheiben. Gemäß diesem Verfahren werden die Glasscheiben elektrostatisch
aufgeladen und auf einer entgegengesetzt geladenen
Trägerscheibe aufgesetzt. Nach dem Verarbeiten wird die
Trägerscheibe entfernt. Die verarbeitete Glasscheibe kann beispielsweise die Frontscheibe einer elektronischen
Anzeige sein. Die Dicke der Glasscheiben liegt bei 0,5 Millimetern .
Aus der US 2012/0040211 AI ist ein Glasfilm für Lithium- Ionen-Batterien bekannt, welcher eine Dicke von 300 pm oder weniger und eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 100 Ä oder weniger aufweist.
Für dünne Gläser ergeben sich daher vielfältige
Anwendungen, beispielsweise die Fabrikation von
miniaturisierten Halbleiterelementen auf Glas oder die Herstellung von Dünnfilm-Batterien. Problematisch ist hierbei allerdings generell die Handhabbarkeit dieser dünnen Gläser, insbesondere, wenn die Glassubstrate eine für die Massenfertigung taugliche Größe aufweisen. Die Glasfolien verhalten sich vergleichsweise wie dünne
KunstStofffolien und sind nur eingeschränkt formstabil.
Die WO 2014/179137 AI beschreibt ein Verfahren, bei welchem ein Dünnglas auf einem Träger gehalten wird. Das Dünnglas wird angeritzt und das Glas mit dem Träger mit einem
Temperaturgradienten, welcher vom Rand des Trägers zur Mitte hin verläuft, erwärmt. Aufgrund der durch den
Temperaturgradienten verursachten Spannung wird das
Dünnglas an der Ritzung aufgetrennt. Allerdings sind die voneinander getrennten Teile des Dunnglases dabei immer noch mit dem Träger verbunden. Es besteht daher das
Problem, diese Teile sicher vom Träger abzulösen.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine sichere Weiterverarbeitung auch von sehr dünnen Gläsern zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben .
Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand der
beigeschlossenen Figuren erläutert. In den Figuren
bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente .
Es zeigen:
Fig. 1 bis Fig. 6 anhand eines Verbunds mit einer
Glasfolie und einem Glasträger oder alternativ
anstelle der Glasfolie mit einem Siliziumwafer
Verfahrensschritte gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Fig. 2 und
Fig. 3 Varianten des in Fig. 1 gezeigten Verbunds sind,
Fig. 6 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten
Verbunds mit einer Beschichtung auf einer Glasfolie oder auf einem Siliziumwafer,
Fig. 7 und Fig. 8, je einen Glasträger mit einer strukturierten Oberfläche, Fig. 9 einen Verbund mit einem Glasträger mit
strukturierter Oberfläche und darauf fixierter
Glasfolie oder darauf fixiertem Siliziumwafer,
Fig. 10 eine Variante der in Fig. 9 gezeigten
Ausführungsform mit die Oberflächen des Glasträgers verbindenden Kanälen, Fig. 11 eine Weiterbildung der in Fig. 10 gezeigten
Ausführungsform,
Fig. 12 einen Verbund, bei welchem die Glasfolie in einzelne Glasfolienelemente oder bei welchem der Siliziumwafer in einzelne Siliziumwaferelemente aufgetrennt ist,
Fig. 13 das Lösen von Glasfolienelementen oder
Siliziumwaferelementen durch Erwärmung eines Fluids,
Fig. 14 und Fig. 15 zwei Ausführungsformen mit geritzten Glasfolien oder geritzten Siliziumwafern,
Fig. 16 eine Weiterbildung der in Fig. 14 und Fig. 15 gezeigten Beispielen mit zwischen den Ritzungen angeordneten Hohlräumen.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert darauf, zur
Verbesserung der Handhabbarkeit sehr dünner und
gleichzeitig im Verhältnis zur Dicke großer Glasfolien einen Glasträger zu verwenden, auf welchem die Glasfolie durch Adhäsionskräfte befestigt wird. Das Verfahren eignet sich ferner dazu die Glasfolie und den Glasträger nach dem Prozess wieder zu trennen. Die Glasfolie wird nicht
beschädigt, wenn die Adhäsionskräfte in geeigneter Weise eingestellt werden und/oder Mittel vorhanden sind, die mechanischen Kräfte zur Überwindung der Adhäsionskräfte an geeigneter Stelle zuzuführen. Ein besonderes Problem besteht dabei darin, dass Verarbeitungsschritte, wie etwa die Abscheidung von Beschichtungen auch die Adhäsionskräfte beeinflussen können. Hierbei soll während der Verarbeitung weder ein vorzeitiges Ablösen erfolgen, noch soll die
Verarbeitung bei hoher Temperatur dazu führen, dass die Verbindung zwischen Glasfolie und Glasträger so fest wird, dass ein zerstörungsfreies Ablösen der Glasfolie nicht mehr möglich ist.
Anstelle einer Glasfolie kann gemäß einer alternativen Ausführungsform ein Siliziumwafer, der insbesondere aus monokristallinem Silizium gebildet ist, auf den Glasträger gebondet und weiterverarbeitet werden.
Allgemein betrifft die Erfindung einen Verbund aus dünnem sprödhartem Material.
Die Fig. 1 bis Fig. 6 zeigen dazu beispielhaft einzelne Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, sowie einen erfindungsgemäßen Verbund von
Glasträger 3 und Glasfolie 1 oder alternativ anstelle der Glasfolie 1 mit einem Siliziumwafer 2. Das Verfahren zur Weiterverarbeitung von dünnen Gläsern gemäß der Erfindung basiert darauf, dass
- eine Glasfolie 1 oder ein Siliziumwafer 2 mit einer Dicke von höchstens 400 pm (Mikrometeren) , vorzugsweise weniger als 145 pm (Mikrometern) und einer lateralen Abmessung von zumindest 5cm entlang einer Richtung bereitgestellt und - die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 auf einem
Glasträger 3 befestigt wird, welcher eine größere Dicke als die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 aufweist. Dabei weisen die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 und der Glasträger 3 den gleichen oder geringfügig abweichenden Ausdehnungskoeffizienten (CTE) auf, was man in der Regel erreicht, indem man für die Glasfolie und den Glasträger die gleiche oder nur geringfügig abweichende
Glaszusammensetzung verwendet.
Besonders bevorzugt ist eine geringfügig abweichende
Zusammensetzung von Glasfolie und Glasträger, wobei sich insbesondere zumindest eine der Glaskomponenten um
mindestens 1 Gew.-% des in Gewichtsprozent angegebenen Gehalts unterscheidet und wobei die Abweichung aller Haupt- Glaskomponenten, das heißt solcher Glaskomponenten mit einem Anteil von größer 5 Gew.-% an der Zusammensetzung, nicht größer ist als 5%.
Dies führt vorteilhafterweise zu leicht unterschiedlichen chemischen und insbesondere leicht unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise in Bezug auf die Van-der-Waals-Wechselwirkungen .
Die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 wird gemäß einem Aspekt der Erfindung auf dem Glasträger 3 durch Ansprengen befestigt. Dabei ergibt sich eine direkte adhäsive Haftung der aufeinanderliegenden Oberflächen von Glasfolie und
Glasträger oder von Siliziumwafer und Glasträger. Es kommen also insbesondere keine Kleber oder Kunstharze zum Einsatz. Bei diesem Verfahren werden üblicherweise zwei Glasflächen mit hoher Ebenheit und niedriger Oberflächenrauhigkeit zusammen gebracht. Die molekulare Wechselwirkung zwischen den beiden Flächen erzeugt die Adhäsionskraft, die die Glasfolie 1 auf den Glasträger 3 oder alternativ den oder der Siliziumwafer 2 auf den Glasträger 3 befestigt.
Die Adhäsionskräfte werden beim Ansprengen so eingestellt, dass ein Ablösen der Glasfolie vom Glasträger nach dem Prozess möglich ist, ohne die Glasfolie zu beschädigen. Gleiches gilt alternativ für die Verwendeung eines
Siliziumwafers .
Die Einstellung der Adhäsionskräfte kann durch folgende Maßnahmen erfolgen:
1. Herstellung der Gläser mit feuerpolierten
Oberflächen,
2. Erniedrigung der Oberflächenrauhigkeit zum Beispiel durch Polieren der Oberflächen mit Poliermitteln (z.B. Ceroxid) ,
3. Reinigung der Glasoberflächen mit Reinigungsmitteln und/oder reinem oder hochreinem Wasser,
4. Ultraschall- oder Megaschallreinigung des Glases oder
5. Anwendung alternativer Trockenreinigungsverfahren zur Abreinigung von Partikeln größer 0,2 pm,
6. Plasmareinigung,
7. Flammreinigung, insbesondere durch Flammpyrolyse,
8. Reinigung oder Oberflächenkonditionierung durch
Ätzen, Aufbringen von elektrischen Ladungen,
Aufbringen einer Beschichtung, insbesondere von anorganischen Schichten, wie Metallschichten, Oxidschichten, StickstoffVerbindungen,
Graphitschichten oder Graphenschichten, bevorzugt als Schichten oder Zwischenschichten aus
Siliziumnitrid (SiN) , Silizium-Halbleiterschichten, Chromschichten, Aluminiumschichten und/oder Schichten aus Bornitrid (BN) . Diese Schichten können mittels CVD, PCVD, Solgelverfahren oder Spraycoating aufgebracht werden,
Strukturierung der Substratträgeroberfläche des Glasträgers ,
Applikation von Druckkräften zum Anpressen der Gläser,
Einstellen von gleichen Temperaturverhältnissen beim Ansprengen zur Vermeidung von Spannungen, Tempern der Glasscheiben nach dem Ansprengen zur Erhöhung der Adhäsionskräfte, maximal auf eine Temperatur 30 °C unterhalb von Tg.
Die Schichtdicke der Beschichtung wird dabei bevorzugt zwischen 1 nm und 150 nm eingestellt, wobei die
Adhäsionskraft als Funktion der Schichtdicke eingestellt werden kann, d.h. zum Beispiel ist die Adhäsionskraft bei dünneren Metallschichten tendenziell geringer als bei größeren oder dickeren Metallschichten. Dadurch sind auf einem Glasträger unterschiedliche Kräfte einstellbar. So kann insbesondere im Randbereich des Glasträgers zur
Erleichterung des Ablösens eine geringere Kraft eingestellt werden . Graphitschichten eignen sich dabei besonders als
Antiadhäsionsschichten .
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die direkte adhäsive Verbindung auch unter Vermittlung einer
Flüssigkeit erfolgen. Hierzu eignen sich bei Gläsern insbesondere Wasser oder insbesondere wässrige
Salzlösungen. Die Flüssigkeit auf einer oder beiden
Oberflächen wird beim Ansprengen verdrängt und die
Oberflächen haften auch hier direkt adhäsiv aneinander, wobei teilweise über verbleibende zwischengelagerte
Moleküle der Flüssigkeit die Van-der-Waals-Kräfte, welche die beiden Teile verbinden, übertragen werden. Fig. 1 zeigt den Verbund 4 aus Glasträger 3 und darauf aufgelegter Glasfolie 1 im Querschnitt. Die der Oberfläche 10 gegenüberliegende Oberfläche 11 der Glasfolie 1 liegt frei und kann nun bearbeitet werden. Beispielsweise können auf der Oberfläche 11 nun Beschichtungen abgeschieden werden.
Die Glasfolie 1 wird nach dem Ansprengen weiterverarbeitet. Diese Weiterverarbeitung kann insbesondere auch einen
Verarbeitungsschritt bei erhöhten Temperaturen umfassen. Dies betrifft besonders auch Temperaturen oberhalb von 200 °C, insbesondere oberhalb von 300 °C. Die Verbindung der direkt adhäsiv aneinander haftenden Oberflächen 10, 30 ist dabei im Gegensatz zu organischen Haftmitteln unempfindlich gegenüber solchen Verarbeitungsschritten bei hohen
Temperaturen. Alternativ kann bei Verwendung eines Siliziumwafers 2 auch der Siliziumwafer 2 nach dem Ansprengen weiterverarbeitet werden, wobei besonders bevorzugt auf eine Temperatur oberhalb von 400°C oder ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur oberhalb von 500 °C erwärmt wird. Man kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch die Weiterverarbeitung bei Raumtemperatur oder allgemeiner bei Temperaturen unterhalb von 100 °C durchführen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die
Glasfolie 1 oder der Glasträger 3 oder sowohl Glasfolie 1, als auch Glasträger 3 vorgespannt sein. Besonders bei den dünnen Glasdicken der Glasfolie 1 eignet sich hierzu eine chemische Vorspannung. Die Fig. 2 und Fig. 3 zeigen dazu Varianten des in Fig. 1 gezeigten Beispiels. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist eine chemisch vorgespannte Glasfolie 1 auf dem Glasträger 3 fixiert. Durch die chemische Vorspannung sind an den Oberflächen 10, 11
Druckspannungszonen 12 ausgebildet. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel wird ein chemisch vorgespannter
Glasträger 3 verwendet. Demgemäß sind an dessen
gegenüberliegenden Oberflächen 30, 32 Druckspannungszonen 300 vorhanden. Aufgrund der größeren Glasdicke des
Glasträgers 3 kann die Vorspannung beim Glasträger 3 höher und/oder die Tiefe der Vorspannungszonen 300 größer gewählt werden, als bei der Glasfolie 1. Gegebenenfalls kann der Glasträger 3 aufgrund der größeren Dicke auch thermisch vorgespannt werden. Beide Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, so dass ein Verbund mit einer chemisch
vorgespannten Glasfolie 1 und einem vorzugsweise ebenfalls chemisch vorgespannten Glasträger 3 erhalten wird.
Allgemein, ohne Beschränkung auf die Ausführungsbeispiele ist demgemäß in Weiterbildung der Erfindung ein Verbund 4 vorgesehen, bei welchem zumindest eines der Verbundteile Glasfolie 1 und Glasträger 3 vorgespannt ist.
Der in Fig. 4 und 5 gezeigte Querschnitt zeigt den Verbund 4 mit einer auf der freiliegenden Oberfläche 11 der
Glasfolie 1 abgeschiedenen Beschichtung 5. Die Beschichtung kann beispielsweise eine ein- oder mehrlagige
Halbleiterschicht oder auch eine optische funktionelle Schicht, wie etwa eine dielektrische Filterschicht oder Entspiegelungsschicht sein. Der Weiterverarbeitungsschritt des Abscheidens einer Beschichtung 5 kann dabei der Schritt sein, bei welchem unter Beibehaltung der adhäsiven Haftung die Glasfolie 1 auf eine Temperatur in einem Bereich bis höchstens 50 °C unterhalb der Glasübergangstemperatur erwärmt wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist daher allgemein vorgesehen, dass das Weiterverarbeiten der Glasfolie das Abscheiden einer Beschichtung 5 umfasst, wobei die Glasfolie 1 beim Abscheiden aufgeheizt wird.
Generell ist das erfindungsgemäße Verfahren auch besonders für Weiterverarbeitungsschritte geeignet, die mit einem Klebstoff zur Fixierung von Gläsern nicht oder nur unter Einschränkungen machbar sind. Dies betrifft besonders auch Temperaturen oberhalb von 200 °C, insbesondere oberhalb von 300 °C. In Weiterbildung des Verfahrens ist daher
vorgesehen, dass zumindest ein Weiterverarbeitungsschritt an dem Verbund 4 aus Glasfolie 1 und Glasträger 3
durchgeführt wird, bei welchem unter Beibehaltung der adhäsiven Haftung die Glasfolie 1 auf eine Temperatur in einem Bereich von mindestens 200°C, vorzugsweise mindestens 300 °C erwärmt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist daher allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Weiterverarbeitung von dünnen Gläsern
vorgesehen, bei welchem
- eine Glasfolie 1 oder ein Siliziumwafer 2 mit einer Dicke höchstens 400 pm, vorzugsweise von weniger als 145 pm und einer lateralen Abmessung von zumindest 5cm entlang einer Richtung bereitgestellt und
- die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 auf einem
Glasträger 3, welcher eine größere Dicke als die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 aufweist, befestigt wird, indem - die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 und der
Glasträger 3 durch Ansprengen miteinander verbunden werden und ein erfindungsgemäßer Verbund 4 erhalten wird, und
- nach zumindest einem Weiterverarbeitungsschritt die
Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 vom Glasträger 3 durch Anwendung einer mechanischen Kraft gelöst wird.
Allgemein, ohne Beschränkung auf die speziell dargestellten Ausführungsbeispiele kann das Weiterverarbeiten das
Herstellen eines SchichtSystems für ein Lithium-basiertes Energiespeicherelement umfassen. Die Beschichtungsschritte können dazu in einem ersten Beschichtungsschritt die elektrisch leitenden Ableiterschichten für die beiden
Elektroden des Energiespeicherelements abgeschieden werden. Im weiteren Herstellprozess wird dann zunächst das
Kathodenmaterial auf dem Abieiter für die Kathode, in der Regel Lithium-Cobalt-Oxid LCO, abgeschieden. Im nächsten Schritt erfolgt das Aufbringen eines Festkörperelektrolyten, für den beispielsweise ein amorphes Material aus den Stoffen Lithium, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor geeignet ist und das als LiPON bezeichnet wird. Im nächsten Schritt wird ein Anodenmaterial derartig abgeschieden, dass es in Verbindung mit Substrat, Ableiter für die Anode sowie dem Festkörperelektrolyten steht. Als Anodenmaterial kommt insbesondere metallisches Lithium zum Einsatz. Werden die beiden Ableiter elektrisch leitfähig verbunden, wandern im geladenen Zustand Lithium-Ionen durch den Festkörperionenleiter von den Anode zur Kathode, was einen Stromfluss von der Kathode zur Anode durch die elektrische leitfähige Verbindung der beiden Ableiter zur Folge hat. Umgekehrt kann im ungeladenen Zustand durch das Anlegen einer äußeren Spannung die Wanderung der Ionen von der Kathode zur Anode erzwungen werden, wodurch es zum Aufladen der Batterie, beziehungsweise des
Energiespeicherelements kommt.
Dadurch, dass der Ausdehnungskoeffizient zwischen Glasfolie 1 oder Siliziumwafer 2 und Glasträger 3 gleich oder sehr ähnlich ist, können sich bei hohen Temperaturen keine temperaturbedingten Spannungen aufbauen, die zum
vorzeitigen Ablösen der Glasfolie 3 oder des Siliziumwafers 2 führen. Insbesondere ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten der Gläser von Glasträger und Glasfolie oder Siliziumwafer betragsmäßig kleiner als 0,3*10~6 K_1, vorzugsweise kleiner als 0,2*10~6 K_1. Diese betragsmäßige Differenz wird
vorzugsweise auch in einem Temperaturintervall von 20 °C bis 200 °C, vorzugsweise 20 °C bis 300 °C nicht
überschritten. In einer besonders bevorzugtenAusführungsform beträgt die Differenz der linearen Ausdehungskoeffizienten mindestens 0,05*1CT6 KT1.
Diese erfindungsgemäße Maßnahme steht gerade im Unterschied zum Ansprengen von Glaselementen, wie es etwa zur
Bearbeitung optischer Elemente eingesetzt wird. Hier wird das Ansprengen verwendet, um optische Glaselemente, wie insbesondere Prismen zur Bearbeitung zu haltern. Um das bearbeitete optische Element vom Träger abzulösen, wird das optische Element zusammen mit dem Träger erwärmt. Durch die unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten baut sich eine mechanische Spannung zwischen den
aufeinanderliegenden Glasoberflächen auf, welche zur
Trennung des Glaselements vom Träger führt.
Nach einem oder mehreren Weiterverarbeitungsschritten
Weiterverarbeitung wird die Glasfolie 1 vom Glasträger 3 oder der Siliziumwafer 2 vom Glasträger 3 durch Anwendung einer mechanischen Kraft gelöst.
Da die Erfindung die Handhabung gerade auch von
großflächigen Glasfolien erleichtert, werden auch größere laterale Abmessungen als die oben genannten 5cm bevorzugt. Insbesondere können die Abmessungen speziell für
Halbleiterprozesse an gängige Wafergrößen angepasst sein.
Insbesondere ist an Durchmesser oder Seitenabmessungen des Glasträgers 3 von mindestens 150 Millimetern gedacht.
Generell wird es für viele Anwendungen, wie etwa die
Herstellung der oben erwähnten Bauelemente bevorzugt, dass aus der Glasfolie 1 -vorzugsweise nach der
Weiterverarbeitung- einzelne Glasfolienelemente durch Abtrennen von Abschnitten der Glasfolie zu erhalten.
Einzelne Ausführungsformen werden im Verlauf der folgenden Beschreibung der Erfindung genauer erläutert. Das Abtrennen von Abschnitten kann dabei vor, während oder auch nach dem Ablösen der Glasfolie 1 vom Glasträger 3 erfolgen.
Das Ansprengen der Glasfolie und des Glasträger kann durch Aufladung der Oberflächen 10, 30 unterstützt werden. Die Ladung einer Oberfläche oder die gegenpolige Aufladung beider Oberflächen bewirkt eine elektrostatische Anziehung und bringt die Kontaktflächen von Glasfolie und Glasträger kurzzeitig zusammen, damit sich die Adhäsionskräfte
zwischen den beiden Kontaktflächen ausbilden können. Die Adhäsionskräfte resultieren anschließend nur noch durch die Wechselwirkung der Kontaktflächen . Die elektrostatische
Anziehung ist im Folgenden dann nicht mehr notwendig und im Übrigen auch nicht mehr vorhanden oder nachweisbar. Die unterschiedlichen Ladungen werden nach dem Aneinanderhaften in kurzer Zeit vollständig abgebaut.
Ferner bewirkt der Verzicht auf die Verwendung von
Klebstoffen jedweder Art, dass die Glasfolien nach der Weiterverarbeitung und Abtrennung vom Glasträger nicht mit Klebstoffen kontaminiert sind und ggfs. aufwendig
gereinigt werden müssen.
Typische Abscheideverfahren werden im Vakuum durchgeführt. Genannt seien das Sputtern, Aufdampfen oder die chemische Dampfphasenabscheidung in einer Niederdruck-Gasatmosphäre. Auch andere Weiterverarbeitungsschritte außer der
Schichtabscheidung können im Vakuum erfolgen.
Beispielsweise kann ein solcher Schritt eine Ionenimplantantion im Vakuum sein. Ohne Beschränkung auf das dargestellte Ausführungsbeispiel ist daher gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass nach dem
Aufeinanderlegen der Glasfolie 1 auf den Glasträger zumindest ein Weiterverarbeitungsschritt im Vakuum
durchgeführt wird. Die Erfindung bietet hier den Vorteil, dass durch das direkte adhäsive Aneinanderhaften der beiden glatten Oberflächen 10, 30 ein Lufteinschluss zwischen Glasfolie 1 und Glasträger 3 vermieden wird.
Nach der durchgeführten Weiterverarbeitung kann dann, wie am Beispiel der Fig. 4 dargestellt, die Glasfolie 1 vom Glasträger 3 durch Anwendung einer mechanischen Kraft abgelöst werden. Insbesondere kann das Ablösen sukzessive durch fortschreitendes Abheben erfolgen, um die
erforderlichen Kräfte zu reduzieren. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel ist dazu auf der freiliegenden
Oberfläche ein Heber 7 befestigt, mit welchem die Glasfolie 1 unter leichter Biegung abgehoben wird.
Wie gesagt haften Glasfolie 1 und Glasträger 3 für die Weiterverarbeitung auch bei hohen Temperaturen hinreichend fest aneinander. Generell ist es günstig, wenn aber auch die Adhäsionskraft nicht zu groß ist, um ein Ablösen der Glasfolie 1 vom Glasträger 3 zu ermöglichen. Dabei ist ein erfindungsgemäßer Verbund 4 mit einem Glasträger 3 und einer Glasfolie 1 einer Dicke von höchstens 400 pm, vorzugsweise weniger als 145 pm gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- die über die auf dem Glasträger 3 aufliegende Oberfläche 10 der Glasfolie gemittelte Adhäsionskraft ist so gering, dass für das Ablösen der Glasfolie 1 vom Glasträger 3 eine Ablösekraft von kleiner als 1 Newton pro Zentimeter Länge der Ablöselinie 8 aufgewendet werden muss. Die Ablöselinie 8 ist in Fig. 5 eingezeichnet. Es handelt sich hierbei um den linienförmigen Bereich auf der Glasfolie, an welchem beim Biegen und Abziehen der Glasfolie 1 diese sich vom
Glasträger 3 trennt. Die initiale Ablösekraft an der Kante kann dabei aber noch deutlich höher liegen, wenn keine Verfahren zum mechanischen oder chemischen Kantenlösen zum Einsatz kommen. Damit andererseits aber auch eine
hinreichend feste Haftung vorliegt, um die Glasfolie 1 beim Weiterverarbeiten sicher auf dem Glasträger 3 zu fixieren, beträgt die Ablösekraft vorzugsweise mindestens 0,01 Newton pro Zentimeter Länge der Ablöselinie 8. Um dem Verbund 4 eine hinreichende Stabilität zu verleihen, ist insbesondere vorgesehen, dass der Glasträger 3 eine Dicke aufweist, welche mindestens das Dreifache der Dicke der Glasfolie 1 beträgt. Weiterhin ist bevorzugt, dass der Verbund 4 eine Dicke von mindestens 400 pm aufweist.
Generell ist es gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung günstig, die Dicke des
Glasträgers 1 abhängig von dessen lateralen
Seitenabmessungen, beziehungsweise im Falle eines runden Glasträgers, von dessen Durchmesser zu wählen. Um eine hinreichende mechanische Stabilität, insbesondere eine hinreichende Steifigkeit beim Ansprengen und Ablösen der Glasfolie 1 zu gewährleisten und andererseits keinen unnötig dicken, schwer zu handhabenden Glasträger zu verwenden, ist es günstig, wenn für dessen Dicke d und längste Seitenabmessung S, gemessen in Millimetern gilt, dass das Verhältnis d3/S2 3 in einem Bereich von 2*10~3 bis 14*10~3 , vorzugsweise 6*10~3 bis 12*10~3 liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Weiterverarbeitungsschritte unter erhöhten Temperaturen geeignet. Hier können beim Aufheizen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten mechanische Spannungen zwischen Glasträger 3 und Glasfolie 1 entstehen. Daher wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für den Glasträger 3 ein Glas ausgewählt, welches sich in seinem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten vom linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Glasfolie 1 um maximal 0,2*1CT6 KT1 unterscheidet. Ganz besonders bietet es sich an, für den Glasträger 3 das gleiche Glas wie für die Glasfolie 1 zu verwenden, vorausgesetzt, dass die sich ausbildenden Adhäsionskräfte im oben genannten Bereich liegen, also weder zu stark, noch zu schwach sind.
Eine geeignete Gruppe von Gläsern für die Erfindung, insbesondere hier sowohl als Material für die Glasfolie 1, als auch für den Glasträger 3 sind alkalifreie
Borosilikatgläser . Hier wird folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent bevorzugt:
Komponente Gew%
Si02 58 - 65
A1203 14 - 25
B203 6 - 10,5
MgO 0 - 3
CaO 0 - 9
BaO 3 - 8
ZnO 0 - 2
Diese Gläser werden auch in der US 2002/0032117 AI
beschrieben, deren Inhalt bezüglich der Glaszusammensetzungen und Glaseigenschaften vollständig auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Ein Glas dieser Klasse wird mit dem Handelsnamen AF32 von der Anmelderin vertrieben.
Noch eine weitere Klasse bevorzugter Glastypen sind
Borosilikatglaser mit den folgenden Bestandteilen in
Gewichtsprozent :
Komponente Gew
Si02 30 - 85
B203 3 - 20
Figure imgf000021_0001
Na20 3 - 15
K20 3 - 15
ZnO 0 - 12
Ti02 0,5 - 10
CaO 0 - 0,1
Em Glas dieser Klasse von Glasern ist das Schott-Glas D263. Die Gläser mit genaueren Zusammensetzungen werden auch in der US 2013/207058 AI beschrieben, deren Inhalt bezüglich der Zusammensetzungen der Gläser und deren
Eigenschaften vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Gemäß noch einer
Ausführungsform der Erfindung ist demgemäß zumindest eines der Elemente Glasträger 3 und Glasfolie 1 aus einem Glas mit der oben angegebenen Zusammensetzung ausgebildet.
Vorzugsweise wird ein solches Glas sowohl für den
Glasträger 3, als auch für die Glasfolie 1 verwendet. Beide Gläserklassen eignen sich besonders zur Herstellung von dünnsten Glasfolien, insbesondere mit Dicken kleiner als 145 pm und gleichzeitig glatten Oberflächen, welche eine gute adhäsive Haftung ermöglichen. Das oben genannte alkalifreie Borosilikatglas eignet sich weiterhin besonders auch als Substrat für die Halbleiterfertigung, insbesondere auf der Basis von Silizium. Aufgrund der alkalifreien
Zusammensetzung können keine Alkaliionen in auf dem Glas abgeschiedene Halbleiterschichten eindiffundieren. Auch ist der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient dem von
Silizium ähnlich.
Um eine nicht zu starke adhäsive Haftung zu erreichen, die eine sichere Lösbarkeit der Glasfolie unterstützt, ist es gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung günstig,
Gläser mit einer bestimmten Härte zu verwenden. Dies gilt dabei sowohl für den Glasträger 3, als auch für die
Glasfolie 1. Sind die Gläser vergleichsweise weich, verstärkt sich die adhäsive Haftung. Bei zu harten Gläsern kann andererseits die Haftung wiederum zu gering werden.
Bevorzugt werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Gläser mit einer Knoop-Härte im Bereich von 520 bis 650.
Im folgenden werden weitere Glaszusammensetzungen
aufgeführt, die zur Herstellung von Glasfolien mit einer
Dicke von höchstens 400 pm, besonders bevorzugt weniger als 145 pm und für eine adhäsive Halterung auf einem
Glasträger, insbesondere einem Glasträger aus dem gleichen Glas geeignet sind.
Ausführungsbeispiel 1 Die Zusammensetzung des Glases sowohl für die Glasfolie 1, als auch für den Glasträger 3 ist beispielhaft gegeben durch die bereits weiter oben angegebene Zusammensetzung in
Gew . -% :
Si02 30 bis 85
B203 3 bis 20
A1203 0 bis 15
Na20 3 bis 15
K20 3 bis 15
ZnO 0 bis 12
Ti02 0,5 bis 10
CaO 0 bis 0, 1
Ausführungsbeispiel 2
Die Zusammensetzung des Glases für Glasfolie 1 und/oder
Glasträger 3 ist weiterhin beispielhaft gegeben durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%, die bereits weiter oben angegeben wurde :
Si02 58 bis 65
B203 6 bis 10,5
A1203 14 bis 25
MgO 0 bis 3
CaO 0 bis 9
BaO 3 bis 8
ZnO 0 bis 2,
wobei zusätzlich gilt, dass die Summe des Gehalts von MgO,
CaO und BaO dadurch gekennzeichnet ist, dass sie im Bereich von 8 bis 18 Gew.-/ liegt. Ausführungsbeispiel 3 Die Zusammensetzung des Glases für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3ist weiterhin beispielhaft gegeben durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%:
Si02 55 bis 75
Na20 0 bis 15
K20 2 bis 14
A1203 0 bis 15
MgO 0 bis 4
CaO 3 bis 12
BaO 0 bis 15
ZnO 0 bis 5
Ti02 0 bis 2
Ausführungsbeispiel 4
Ein mögliches Glas für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3ist weiterhin beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 61
B203 10
A1203 18
MgO 2 , 8
CaO 4,8
BaO 3,3
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
Figure imgf000024_0001
Tg 717°C
Dichte 2,43 g/cm3
Ausführungsbeispiel 5 Ein weiteres Glas für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3 beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew. gegeben :
Si02 64, 0
B203 8,3
Figure imgf000025_0001
Na20 6,5
K20 7,0
ZnO 5,5
Ti02 4,0
Sb203 0, 6
Cl~ 0,1
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 7 , 2 - 10~6/K
Tg 557°C
Dichte 2,5 g/cm3 Ausführungsbeispiel 6
Ein weiteres Glas für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3 ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben :
Si02 69 +/- 5
Na20 8 +/- 2
K20 8 +/- 2
CaO 7 +/- 2
BaO 2 +/- 2
ZnO 4 +/- 2
Ti02 1 +/- 1 Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 9, 4 ·1(Γ6/Κ
Τα 533°C
Dichte 2,55 g/cm 3
Ausführungsbeispiel 7
Ein nochmals weiteres Glas für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3ist beispielhaft durch die folgende
Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 80 +/-
B203 13 +/-
A1203 2,5 +/-
Na20 3,5 +/-
K20 1 +/- 1
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 3, 25 ·1(Γ6/Κ
Tg 525°C
Dichte 2,2 g/cm 3
Ausführungsbeispiel 8
Ein nochmals weiteres Glas für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3 ist beispielhaft durch die folgende
Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 62, 3
Figure imgf000026_0001
Na20 11, 8 K20 3, 8
MgO 3,7
Zr02 0,1
Ce02 0,1
Ti02 0,8
As203 0,7
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 8 , 6 ·10~6/Κ
Tg 607°C
Dichte 2,4 g/cm 3
Ausführungsbeispiel 9
Ein nochmals weiteres Glas für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3 ist beispielhaft durch die folgende
Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 62, 2
A1203 18, 1
B203 0,2
p2o5 0,1
Li20 5,2
Na20 9,7
K20 0,1
CaO 0, 6
SrO 0,1
ZnO 0,1
Zr02 3, 6
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten :
Figure imgf000028_0001
Tg 505°C
Dichte 2,5 g/cm3 Ausführungsbeispiel 10
Ein weiteres Glas für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3 ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben :
Si02 52
A1203 17
Na20 12
K20 4
MgO 4
CaO 6
ZnO 3,5
Zr02 1,5
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 9, 7 ·1(Γ6/Κ
Tg 556°C
Dichte 2,6 g/cm 3
Ausführungsbeispiel 11
Ein nochmals weiteres Glas für Glasfolie 1 und/oder
Glasträger 3 ist beispielhaft durch folgende
Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 62
Figure imgf000028_0002
Na20 13 K20 3, 5
MgO 3,5
CaO 0,3
Sn02 0,1
Ti02 0, 6
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 8 , 3 ·10~6/Κ
Τα 623°C
Dichte 2,4 g/cm 3
Ausführungsbeispiel 12
Ein weiteres Glas für Glasfolie 1 und/oder Glasträger 3 beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew. gegeben :
Si02 61,1
A1203 19,6
B203 4,5
Na20 12, 1
K20 0, 9
MgO 1,2
CaO 0,1
Sn02 0,2
Ce02 0,3
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
Figure imgf000029_0001
Tg 600°C
Dichte 2 , 4 g/cm3 Ausführungsbeispiel 13
Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 5C ) bis 65
A1203 15 > bis 20
B203 0 bis 6
Li20 0 bis 6
Na20 8 bis 15
K20 0 bis 5
MgO 0 bis 5
CaO 0 bis 7, bevorzugt 0 bis 1
ZnO 0 bis 4, bevorzugt 0 bis 1
Zr02 0 bis 4
Ti02 0 bis 1, bevorzugt im Wesentlichen Ti02-
Weiterhin können im Glas enthalten sein zu 0 bis 1 Gew.
P205, SrO, BaO; sowie Läutermittel zu 0 bis 1 Gew.-%: Sn02, Ce02 oder As203 oder andere Läutermittel.
Ausführungsbeispiel 14
Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
SiO 58 bis 65
B203 6 bis 10,5
A1203 14 bis 25
MgO 0 bis 5,
CaO 0 bis 9
BaO 0 bis 8
SrO 0 bis 8 ZnO 0 bis 2
Ausführungsbeispiel 15
Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 59,7
A1203 17,1
B2O3 7,8
MgO 3 , 4
CaO 4,2
SrO 7,7
BaO 0,1 Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 3 , 8 ·1(Γ6/Κ
Tg 719°C
Dichte 2,51 g/cm3
Ausführungsbeispiel 16
Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 59,6
Figure imgf000031_0001
B2O3 9,7
CaO 5,4
SrO 6,0
BaO 2,3
ZnO 0,5 Sb203 0,4
As203 0,7
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 3 , 8 ·10~6/Κ
Dichte 2,5 g/cm3
Ausführungsbeispiel 17
Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 58, 8
Figure imgf000032_0001
B203 10,3
MgO 1,2
CaO 4,7
SrO 3, 8
BaO 5,7
Sb203 0,2
As203 0,7
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
«(20-300) 3, 73 - 10~6/K
Tg 705°C
Dichte 2,49 g/cm3
Ausführungsbeispiel 18 Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 62,5
B203 10,3
A1203 17,5
MgO 1 , 4
CaO 7,6
SrO 0,7
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
O((2o-3oo) 3,2 ppm/K
Dichte: 2,38 g/ccm
Ausführungsbeispiel 19
Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 55 bis 75
Na20 0 bis 15
K20 0 bis 14
A1203 0 bis 15
MgO 0 bis 4
CaO 3 bis 12
BaO 0 bis 15
ZnO 0 bis 5 Ausführungsbeispiel 20
Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben: Si02 74,3
Na20 13,2
K20 0,3
A1203 1,3
MgO 0,2
CaO 10,7
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
Oi(20-3oo) 9, 0 ppm/K
Tg: 573°C Ausführungsbeispiel 21
Ein nochmals weiteres Glas ist beispielhaft durch die folgende Zusammensetzung in Gew.-% gegeben:
Si02 72,8
Na20 13,9
K20 0,1
A1203 0,2
MgO 4 , 0
CaO 9,0
Mit dieser Zusammensetzung werden folgende Eigenschaften des Glases erhalten:
Oi(20-3oo) 9,5 ppm/K
Tg: 564°C In allen oben genannten Ausführungsbeispielen können, sofern nicht bereits aufgeführt, wahlweise Läutermittel zu 0 bis 1 Gew.-%, so zum Beispiel Sn02, Ce02 , As203 , Cl-, F- , Sulfate enthalten sein.
Erfindungsgemäß erfolgt die Halterung der Glasfolie 1 auf dem Glasträger 3 wie gesagt durch direkte adhäsive Haftung (Ansprengen) der aufeinanderliegenden Oberflächen.
Besonders bevorzugt werden die Oberflächen dabei durch das jeweilige Glas selbst gebildet.
Anstelle einer Glasfolie kann gemäß einer alternativen Ausführungsform ein Siliziumwafer, der insbesondere aus monokristallinem Silizium gebildet ist, eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann aber auch allgemein auf zumindest einer der Oberflächen 10, 30 von Glasträger 3 und Glasfolie 1 Siliziumwafer 2 eine Beschichtung, insbesondere als Zwischenschicht, aufgebracht sein. Fig. 6 zeigt als Beispiel und Variante des in Fig. 1 gezeigten Verbunds 4 einen solchen Verbund, bei welchem auf der Glasfolie 1 oder dem Siliziumwafer 2 eine Beschichtung 6 abgeschieden ist. Nur zum Zwecke der Illustration sind Glasfolie 1 und Glasträger 3 beziehungsweise der
Siliziumwafer 2 und der Glasträger 1 hier etwas beabstandet dargestellt, um zu zeigen, dass in diesem Beispiel die Beschichtung 6 auf der Glasfolie 1 oder auf dem
Siliziumwafer 2 vorhanden ist. Vorzugsweise ist die
Beschichtung 6 unabhängig davon, ob sie auf dem Glasträger 3, oder wie dargestellt auf der Glasfolie 1 oder dem
Siliziumwafer 2, oder auch auf beiden Elementen aufgebracht ist, wie auch die Gläser elektrisch isolierend. Ein Beispiel für eine Weiterverarbeitung eines Verbunds 4 mit einem Siliziumwafer 2 ist die Beschichtung vorzugsweise mit einer anorganische Beschichtung, insbesondere einer Schicht aus Siliziumnitrid (SiN) , einer Silizium- Halbleiterschicht, einer metallischen Chromschicht, einer Aluminiumschicht und/oder einer Schicht aus Bornitrid (BN), bevorzugt mit einer Dicke zwischen 1 und 500 nm,
insbesondere als Zwischenschicht 6 zwischen dem
Siliziumwafer 2 und dem Glasträger 3 an deren Oberflächen 10 und 30 gemäß Fig. 6.
Ein Beispiel für eine Weiterverarbeitung der Glasfolie 1 ist die Abscheidung von Halbleiterschichten mit
optoelektronischen Funktionen. So können beispielsweise auf der Glasfolie wie in Fig. 6 ebenfalls illustriert,
Leuchtdioden 13 durch Abscheidung und Strukturierung von Halbleiterschichten hergestellt werden. Die Beschichtung 6 kann dann vorteilhaft eine Antireflexbeschichtung sein, um die Lichtausbeute der LEDs zu verbessern. Ein Verfahren zur Herstellung von Galliumnitrid-Leuchtdioden auf
Glassubstraten ist bekannt.
Ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel ist in Weiterbildung der Erfindung allgemein vorgesehen, dass das Weiterverarbeiten der Glasfolie das Herstellen oder
Aufbringen optoelektronischer Komponenten auf der
Oberfläche 11, welche der am Glasträger 3 haftenden
Oberfläche 10 gegenüberliegt, umfasst.
Weiterhin kann eine Beschichtung 6 auf dem Glasträger 3 und/oder der Glasfolie 1, insbesondere als Grenzflächenschicht oder Zwischenschicht 6, dazu dienen, die Adhäsionskraft einzustellen. Ist die Adhäsionskraft bedingt durch das verwendete Glas größer oder kleiner als die oben angegebenen Grenzwerte, kann ein anderes Material als Beschichtung aufgebracht werden, um die Adhäsion einzustellen .
Bei einer zu großen Adhäsionskraft, gerade auch bei sehr dünnen Gläsern besteht noch eine weitere Möglichkeit, um die Adhäsion so einzustellen, dass ein zerstörungsfreies Ablösen auch nach der Weiterverarbeitung der Glasfolie 1 möglich ist. Dazu kann die Oberfläche des Glasträgers 3 entsprechend strukturiert werden, so dass die
Auflagefläche, beziehungsweise die sich zwischen den beiden Oberflächen 10, 30 ausbildende Kontaktfläche kleiner ist, als die Oberfläche 10 der Glasfolie 1 und somit keine vollflächige Anhaftung vorliegt.
Gleiches gilt selbstverständlich auch für einen
entsprechenden Verbund 4 aus Glasträger 3 und Siliziumwafer 2.
Bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel sind dazu in der
Oberfläche 30 des Glasträgers 3 Vertiefungen 33 vorgesehen. Wird die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 aufgelegt, liegt die Glasfolie oder der oder der Siliziumwafer dann über den Vertiefungen 33 nicht auf dem Glasträger 3 auf. Die Kontaktfläche ist um die Fläche, welche die
Vertiefungen 33 unter der Glasfolie oder unter dem
Siliziumwafer einnehmen, reduziert. Vorzugsweise erstrecken sich diese Vertiefungen bis zum Rand der Glasfolie oder des Siliziumwafer . Sind, wie bei den zuvor dargestellten Beispielen die lateralen Abmessungen der Glasfolie 1 oder des Siliziumwafers 2 etwa genau so groß, wie die
Abmessungen des Glasträgers 3, erstrecken die Vertiefungen 33 sich zweckmäßig bis zum Rand 31 des Glasträgers 3.
Gemäß einer Variante dieser Weiterbildung der Erfindung wird die strukturierte Oberfläche 30 des Glasträgers 3 mit Vertiefungen 33 durch eine strukturierte Beschichtung 9 auf dem Glasträger 3 erzielt. Ein Beispiel hierzu zeigt Fig. 8. Um eine solche Beschichtung herzustellen, kann
beispielsweise eine Sol-Gel-Schicht aufgetragen und durch Prägen strukturiert, oder allgemein die Beschichtung durch Lift-off einer komplementär strukturierten Zwischenschicht strukturiert werden.
Eine solche strukturierte Oberfläche des Glasträgers 3 bietet auch im Hinblick auf Vakuumprozesse bei der
Weiterverarbeitung der Glasfolie 1 oder des Siliziumwafer 2 besondere Vorteile. Beim Auflegen der Glasfolie 1 oder des Siliziumwafers 2 auf den Glasträger kann es gegebenenfalls zu einem Lufteinschluss kommen. Dies kann auch geschehen, wenn sich ein Partikel zwischen den beiden
aneinanderhaftenden Oberflächen 10, 30 befindet und lokal die beiden Oberflächen auseinanderhält. Bei einem
Vakuumprozess kann ein solcher Lufteinschluss dann durch den im Vakuum entstehenden Druckunterschied zu einem Reißen oder Ablösen der Glasfolie 1 oder des Siliziumwafers 2 führen. Die Vertiefungen 33 hingegen bewirken, dass ein Lufteinschluss sich in eine benachbarte Vertiefung 33 hinein entlüften kann oder bereits beim Auflegen das
Ausbilden von Lufteinschlüssen vermieden wird. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass auch das Ablösen der Glasfolie 1 oder des Siliziumwafers 2 nach der Weiterverarbeitung erleichtert wird, da die Glasfolie 1 oder der Siliziumwafer 2 im Bereich der Vertiefungen 33 nicht am Glasträger anhaftet.
Möglich ist weiterhin auch, die Glasfolie oder den
Siliziumwafer mit einer strukturierten Beschichtung zu versehen, um die oben genannten Vorteile zu erreichen.
Generell sind alle erwähnten Beschichtungen auf Glasträger 3 und/oder Glasfolie 1 vorzugsweise anorganische
Beschichtungen. Dies ist sinnvoll, damit eine Degradation der jeweiligen Beschichtung bei der Weiterverarbeitung unter erhöhter Temperatur nicht erfolgt.
Die im Folgenden in den Fig. 9 bis 16 beispielhaft
gezeigten Verbünde 4 mit einem Glasträger 3 und einer
Glasfolie 1 gelten gleichermaßen auch für entsprechende Verbünde 4 mit einem Siliziumwafer 2 anstelle einer
Glasfolie 1 mit den entsprechenden Modifikationen für den Siliziumwafer 2.
Fig. 9 zeigt einen Verbund 4, bei welchem ein Glasträger 3 verwendet wurde, dessen Oberfläche 30 ebenso wie die in den Fig. 7 und Fig. 8 gezeigten Beispiele so strukturiert ist, dass die die sich zwischen den beiden Oberflächen 10, 30 ausbildende Kontaktfläche kleiner ist, als die Oberfläche 10 der Glasfolie 1. Insbesondere sind auch wieder
Vertiefungen 33 ausgebildet. Allgemein, ohne Beschränkung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele können die
Vertiefungen 33 die Form von offenen Kanälen aufweisen. Dies ist auch bei den Beispielen der Fig. 7 und Fig. 8 gegeben. Im Verbund mit der Glasfolie 1 werden aus den Vertiefungen 33 ein oder mehrere Hohlräume 34 gebildet. Der zumindest eine Hohlraum 34 wird auch durch die dem
Glasträger 3 zugewandte Oberfläche 10 begrenzt. Derartige Hohlräume können sehr vorteilhaft dazu eingesetzt werden, um das Ablösen oder Absprengen der Glasfolie 1 zu
unterstützen oder zu bewirken und/oder um Änderungen der Adhäsionskraft während der Weiterverarbeitung einzustellen, insbesondere solchen Änderungen entgegenzuwirken. Auch kann durch Einstellen eines Druckunterschieds derart, dass der Umgebungsdruck höher ist, als der Druck des Fluids im
Hohlraum auch die Glasfolie 1 auf dem Glasträger 3 gehalten oder ein Anpressdruck für ein Ansprengen der Glasfolie 1 auf dem Glasträger erzeugt. Das Prinzip einer Ablösung der Glasfolie 1 durch Anwenden eines Druckunterschieds zwischen einem Fluid im Hohlraum 34 und der Umgebung kann nicht nur auf eine direkt adhäsive Befestigung der Glasfolie am
Glasträger, beziehungsweise einem Ansprengen angewendet werden. Beispielsweise kann auch eine durch einen Klebstoff oder eine geeignete KunstStoffSchicht bewirkte Adhäsion auf diese Weise zum Ablösen der Glasfolie überwunden werden.
Allgemein, ohne Beschränkung auf die spezielle
Ausgestaltung und Form der Hohlräume 34, wie sie das
Beispiel der Fig. 9 zeigt, sowie auch ohne Beschränkung auf eine direkt adhäsive Verbindung von Glasfolie 1 und
Glasträger 3 ist daher gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Verbund 4 vorgesehen, bei welchem zumindest ein Hohlraum 34 vorgesehen ist, welcher durch die dem
Glasträger 3 zugewandte Oberfläche 10 der Glasfolie 1 begrenzt wird. Insbesondere ist es günstig, wenn der Hohlraum 34 mit der Umgebung kommuniziert, also zur
Umgebung hin offen ist, um einen Fluidaustausch zu
ermöglichen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Hohlraum aber auch gegenüber der Umgebung abgeschlossen sein. Das Verschließen des Hohlraums kann dabei vor, während oder auch nach der Weiterverarbeitung durchgeführt werden. Die verschiedenen Möglichkeiten werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Nimmt man beispielsweise die in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigten Glasträger 3, bei welchen sich die Vertiefungen 33 bis zum Rand hin erstrecken, so weisen nach dem Ansprengen der Glasfolie oder allgemein nach dem Befestigen der Glasfolie 1 auf dem Glasträger 3 der oder die dadurch entstandenen Hohlräume Öffnungen am Rand 31 auf. Im Speziellen ist also auch erfindungsgemäß ein Verbund 4 mit einem Glasträger 3 und einer Glasfolie 1 vorgesehen, welche eine Dicke von weniger als 400 pm, besonders bevorzugt weniger als 145 pm aufweist, wobei der Glasträger 3 eine größere Dicke als die Glasfolie 1 aufweist, wobei die Glasfolie 1 am Glasträger 3 anhaftet, und
wobei die Oberfläche 30 des Glasträgers 3 so strukturiert ist, dass die sich zwischen den beiden Oberflächen 10, 30 ausbildende Kontaktfläche kleiner ist, als die dem
Glasträger zugewandte Oberfläche 10 der Glasfolie 1 und der Verbund durch die Strukturierung des Glasträgers zumindest einen Hohlraum 34 aufweist, welcher durch die dem
Glasträger 3 zugewandte Oberfläche 10 der Glasfolie 1 begrenzt wird. Um Fluid zu- oder abführen zu können, oder, beispielweise bei Hochtemperatur- und/oder Vakuumprozessen bei der Weiterverarbeitung der Glasfolie 1 einen
Druckausgleich zu ermöglichen, ist der Hohlraum 34 vorzugsweise zur Umgebung hin offen, beziehungsweise kommuniziert mit dieser. Der Hohlraum 34 kann aber gemäß einer Weiterbildung bei Bedarf auch geschlossen werden, um gezielt einen Druckunterschied herbeizuführen. Dies wird weiter unten genauer erläutert.
Eine Möglichkeit, das Ablösen der Glasfolie nach der
Weiterverarbeitung durchzuführen oder zu unterstützen, ist also, einen Druckunterschied zwischen einem Fluid in den Hohlräumen 34 und der Umgebung herzustellen, wobei das Fluid gegenüber dem Umgebungsdruck unter Überdruck gesetzt wird. Ein ansonsten unerwünschter Effekt in Form eines Absprengens, wie er durch einen oben bereits erwähnten ungewollten Lufteinschluss zwischen den Oberflächen bei Vakuumprozessen verursacht werden kann, wird sich hier also gerade zunutze gemacht, um das Ablösen zu unterstützen oder durchzuführen .
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist demgemäß vorgesehen, dass beim Ansprengen von Glasfolie 1 und Glasträger 3 zumindest ein Hohlraum 34 gebildet wird, welcher durch die der dem Glasträger 3 zugewandten Oberfläche 10 der Glasfolie 1 begrenzt ist, und wobei die Anwendung einer mechanischen Kraft zum Ablösen der
Glasfolie 1 vom Glasträger 3 das Herstellen eines
Druckunterschieds zwischen einem Fluid im zumindest einen Hohlraum 34 und der Umgebung umfasst, derart, dass der Druck des Fluids im Hohlraum 34 höher ist, als der
Umgebungsdruck. Die durch den Druckunterschied
hervorgerufene Kraft auf die Seite 10 der Glasfolie wirkt in Richtung weg vom Glasträger. Auch kann ein umgekehrter Druckunterschied das Ansprengen unterstützen. Mit anderen Worten wird zum Ansprengen die Glasfolie durch einen gegenüber dem Umgebungsdruck
eingestellten Unterdruck in den Hohlräumen 34 die Glasfolie 1 am Glasträger 3 angesaugt. Auch diese Variante ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht zunächst eine präzise Ausrichtung der Glasfolie ohne oder unter geringem
Anpressdruck. Ist die Glasfolie richtig positioniert, kann durch Erzeugen eines Druckunterschieds zwischen dem Fluid im Hohlraum 34 und der Umgebung die Glasfolie 1 am
Glasträger festgesaugt werden. Das Festsaugen kann nicht nur der Unterstützung des Ansprengens, sondern auch
allgemein der Halterung und Befestigung der Glasfolie 1 am Glasträger 3 dienen. Gemäß einer Ausführungsform wird also zum Befestigen der Glasfolie 1 am Glasträger 3 im Hohlraum 34 ein Unterdruck erzeugt und die Glasfolie 1 am Glasträger 3 festgesaugt.
Alternativ oder zusätzlich kann das Ansprengen auch durch eine elektrostatische Aufladung der Oberflächen unterstützt oder bewirkt werden. Der Ladungsunterschied, welcher dabei die gegenseitige Anziehung der Oberflächen von Glasträger 3 und Glasfolie 1 bewirkt, wird dabei im Allgemeinen nach dem Kontakt und dem Ausbilden der direkten adhäsiven Haftung schnell abgebaut.
Die Weiterverarbeitung der Glasfolie kann neben einem
Aufbringen von Beschichtungen, optischen, elektronischen oder optoelektronischen Komponenten auch eine Bearbeitung des Glases selbst umfassen. Eine Anwendung hierzu ist ebenfalls in Fig. 9 dargestellt. Nach dem Fixieren der Glasfolie 1 auf dem Glasträger 3 werden in die Glasfolie Vertiefungen eingebracht. Insbesondere können diese
Vertiefungen, wie in Fig. 9 dargestellt, Kanäle 17 sein, welche die Oberflächen 10, 11 der Glasfolie 1 miteinander verbinden. Allgemein, ohne Beschränkung auf das spezielle Beispiel ist also in Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen, dass das Weiterverarbeiten der Glasfolie 1 das Einfügen einer Vertiefung, vorzugsweise eines die
Oberflächen 10, 11 verbindenden Kanals umfasst. Eine
Glasfolie 1 mit solchen Kanälen 17, beziehungsweise
Glasfolienelemente mit den Kanälen, die von der Glasfolie 1 abgetrennt werden, können beispielsweise als sogenannte Interposer verwendet werden. Ein Interposer dient als isolierende Zwischenschicht für Verdrahtungsebenen auf elektronischen Schaltungen oder Bauelemente, insbesondere auch auf integrierten Schaltungen. Die Kanäle 17 dienen dazu, durch Einbringen eines leitfähigen Materials
Durchkontaktierungen durch die isolierende Zwischenschicht zu schaffen. Sind, wie oben erläutert, Vertiefungen im Glasträger 3 vorgesehen, die dazu dienen, einen Hohlraum zu bilden und im Hohlraum einen Druckunterschied zur Umgebung aufzubauen, ist es zweckmäßig, so wie dargestellt, die Kanäle 17 nicht über den Vertiefungen 33 einzufügen, da auf diese Weise der Hohlraum 34 geöffnet würde. Gemäß einer weiteren
Ausführungsform können die Kanäle aber auch gerade über einer solchen Vertiefung 33 eingefügt werden, wenn die Vertiefung 33, beziehungsweise der mit der Vertiefung gebildete Hohlraum 34 nicht dazu verwendet wird, über eine Druckerhöhung die Glasfolie 1 abzulösen. Zur Erläuterung dieser Ausführungsform mündet einer der in Fig. 9
eingezeichneten Kanäle 17 (der am weitesten rechts gezeichnete Kanal) in einer Vertiefung 33. Der durch die Vertiefung 33 gebildete Hohlraum 34, in welchem der Kanal 17 mündet, kann hierbei vorteilhaft unter anderem dazu dienen, Material, welches bei der Glasbearbeitung anfällt, aufzunehmen, gegebenenfalls auch abzusaugen. Weiterhin können auch für verschiedene Prozess- oder Kontrollschritte Fluide zugeführt oder abgeführt werden. So kann
beispielsweise über das Ein- oder Ausströmen eines Fluids verifiziert werden, dass der Kanal 17 tatsächlich auch die Oberflächen 10, 11 verbindet.
Fig. 10 zeigt eine Weiterbildung eines solchen Verbunds 4 mit Hohlräumen 34, wie er in Fig. 9 dargestellt ist. Bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform sind als Vertiefungen 33 Kanäle 35 durch den Glasträger 3
vorgesehen, welche die beiden gegenüberliegenden
Oberflächen 30, 32 verbinden und damit über Öffnungen 36 mit der Umgebung kommunizieren. Die Öffnungen 37 in der Oberfläche 30 werden im Verbund 4 durch die Oberfläche 10 der Glasfolie geschlossen. Diese Ausgestaltung bietet nun die Möglichkeit, von dieser freiliegenden Seite,
beziehungsweise der Rückseite des Verbunds 4 das Fluid zuzuführen und/oder den gewünschten Druckunterschied einzustellen. Die Öffnungen 36 auf der rückseitigen
Oberfläche 32 müssen nicht gleich groß sein, wie die
Öffnungen auf der die Kontaktfläche mit der Glasfolie 1 bildenden Oberfläche 30 sein. Um eine höhere Kraft auf die Glasfolie 1 durch das Fluid zu bewirken, können die von der Glasfolie verschlossenen Öffnungen 37 auch größer sein, als die gegenüberliegenden Öffnungen 36 in der Seite 32. Ein ähnlicher Effekt, bei dem bei gegebenem
Druckunterschied eine große Kraft durch eine hydrostatische Übersetzung ergibt sich im übrigen auch bei einem
Glasträger mit sich bis zum Rand erstreckenden Vertiefungen 33, wie er beispielhaft in den Fig. 7 und Fig. 8
dargestellt ist. Auch hier ist bei angesprengter Glasfolie die mit Druck beaufschlagte Fläche der Glasfolie 1 größer als die sich am Rand 31 ergebende Öffnung. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann als Fluid ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft verwendet werden.
Bei den bisher erläuterten Ausführungsformen haftet die Glasfolie adhäsiv am Glasträger 3. Gemäß noch einer
Ausführungsform der Erfindung kann aber auch die Haftung der Glasfolie 1 am Glasträger 3 selbst durch einen
Druckunterschied bewirkt werden, ohne, dass eine
wesentliche adhäsive oder direkte adhäsive Haftung
vorhanden ist. Dabei wird die Folie durch einen gegenüber der Umgebung, speziell gegenüber dem auf der Oberfläche 11, welche dem Glasträger 3 abgewandt ist, niedrigeren Druck im Hohlraum 34 auf den Glasträger 3 gepresst und auf diese Weise gehalten. Diese Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere für eine Weiterverarbeitung günstig, bei welcher die Weiterverarbeitungsschritte nicht unter Vakuum erfolgen. Diese Ausführungsform ist aber unter anderem auch sehr geeignet dafür, Weiterverarbeitungsschritte bei sehr hohen Temperaturen durchzuführen. Dieser Ausführungsform hat mit den weiteren Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen zum Ablösen der Glasfolie 1 zwischen der Druck des Fluids im Hohlraum 34 höher ist, als der Umgebungsdruck gemeinsam, dass die Glasfolie 1 vom Glasträger 3 gelöst wird, indem der Druck im Hohlraum 34 erhöht wird.
Demgemäß ist in einem weiteren Aspekt der Erfindung
unabhängig von der Art und Weise der Haftung der Glasfolie 1 am Glasträger 3 und auch unabhängig von den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Gläser ein
Verfahren zur Weiterverarbeitung von dünnen Gläsern
vorgesehen, bei welchem
- eine Glasfolie 1 mit einer Dicke von höchstens 400 pm, besonders bevorzugt weniger als 145 pm und einer lateralen Abmessung von zumindest 5cm entlang einer Richtung
bereitgestellt und
- die Glasfolie 1 auf einem Glasträger 3, welcher eine größere Dicke als die Glasfolie 1 aufweist, befestigt wird,
- wobei beim Befestigen der Glasfolie 1 am Glasträger 3 zumindest ein Hohlraum 34 gebildet wird, welcher durch die dem Glasträger 3 zugewandten Oberfläche 10 der Glasfolie 1 begrenzt wird, und
- nach zumindest einem Weiterverarbeitungsschritt die
Glasfolie 1 vom Glasträger 3 gelöst wird, indem der im Hohlraum 34 herrschende Druck erhöht wird.
Dabei kann der Hohlraum auch während der Weiterverarbeitung durchgehend unter Unterdruck gehalten werden. Insbesondere kann hier die Fixierung der Glasfolie 1 auch alleine durch die durch den Unterdruck bewirkte Anpresskraft bewirkt, oder die Fixierung durch eine solche Anpresskraft zumindest unterstützt werden. Bei der in Fig. 10 gezeigten
Ausführungsform kann dazu beispielsweise der Glasträger 3 mit der Seite 32 an eine Unterdruck-Quelle angeschlossen werden. Beispielsweise kann der Glasträger 3 mit der Seite 32 auf eine Vakuumplatte aufgelegt werden. Durch den so in den Hohlräumen 34 bewirkten Unterdruck wird die Glasfolie auf dem Glasträger 3 fixiert. Allgemein, ohne Beschränkung auf die Ausführungsbeispiele ist also gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass im Verbund im zumindest einen Hohlraum 34 ein Unterdruck herrscht, welcher die Glasfolie 1 am Glasträger 3 festsaugt.
Umgekehrt kann aber auch vor dem Ablösen und während der Weiterverarbeitung der Glasfolie 1 zeitweise ein Überdruck im zumindest einen Hohlraum 34 hergestellt werden. Dies kann insbesondere in Verbindung mit der Fixierung der Glasfolie 1 durch Ansprengen und bei Weiterverarbeitung unter hohen Temperaturen günstig sein. Bei hohen
Temperaturen kann sich die direkte adhäsive Haftung verstärken und es können sich gegebenenfalls viele
kovalente, feste Bindungen zwischen den Oberflächen ausbilden. Damit wird ein nachfolgendes Ablösen erschwert. Wird nun über den oder die Hohlräume 34, insbesondere während einer Weiterverarbeitung bei hohen Temperaturen (beispielsweise 200 °C und mehr) ein Überdruck erzeugt, wird der adhäsiven Haftung entgegengewirkt. Die Bildung fester Bindungen zwischen den Oberflächen wird damit verhindert oder zumindest teilweise unterdrückt.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit angesprengter Glasfolie ist daher
vorgesehen, dass beim Ansprengen von Glasfolie 1 und
Glasträger 3 zumindest ein Hohlraum 34 gebildet wird, welcher durch die dem Glasträger 3 zugewandten Oberfläche 10 der Glasfolie 1 begrenzt ist, und wobei zumindest ein Weiterverarbeitungsschritt durchgeführt wird, bei welchem die Glasfolie 1 auf eine Temperatur in einem Bereich von mindestens 200°C, vorzugsweise mindestens 300 °C erwärmt wird, und wobei während dieses Verarbeitungsschritts der Hohlraum 34 unter Überdruck gesetzt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die
gegenüber Festkörpern typischerweise um Größenordnungen höhere Wärmeausdehnung von Fluiden verwendet werden, um hinreichende Kräfte für das Ablösen zu erzeugen. Hier besteht eine Grundidee darin, zum Absprengen erst das Fluid in den zumindest einen Hohlraum 34 einzufüllen, die Öffnung zur Umgebung zu verschließen und dann das Fluid zu
erwärmen. Die Temperaturausdehnung des Fluids führt dann zum Aufbau eines Überdrucks im Hohlraum 34.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung weist demgemäß der Verbund 4 dann auch zumindest einen mit einem Fluid gefüllten, geschlossenen Hohlraum 34 auf, der von der
Oberfläche 10 der Glasfolie 1 begrenzt wird, welche dem Glasträger 3 zugewandt ist.
Besonders hohe Drücke können dabei mit Flüssigkeiten als Fluid erzeugt werden. Flüssigkeiten weisen eine
typischerweise um Größenordnungen höhere
Temperaturausdehnung als Gläser und zugleich eine geringe Kompressibilität auf.
Fig. 11 zeigt eine solche Ausführungsform eines Verbunds 4. Die Kanäle 35 sind zur Vorbereitung des Ablösens der
Glasfolie 1 mit einer Flüssigkeit 14 gefüllt. Auf die rückseitige Oberfläche 32 des Glasträgers 3 ist ein
weiterer Glasträger 7 aufgesetzt und mit dem Glasträger 3 verbunden. Damit sind die Öffnungen 36 in der der Glasfolie 1 abgewandten Oberfläche 32 des Glasträgers 3 verschlossen.
Wird der Verbund 4 nun erwärmt, dehnt sich die Flüssigkeit 14 wesentlich stärker aus, als das Glas des Glasträgers 3 und der Glasfolie 1, so dass ein hoher Druck auf die
Glasfolie 1 ausgeübt werden kann, bis die Glasfolie 1 sich vom Glasträger 3 löst. Vorteilhaft ist es hier, wie bereits gesagt, wenn die
Öffnungen 37 der Kanäle 35 zur die Kontaktfläche bildenden Oberfläche 30 des Glasträgers 3 größer sind als die
Öffnungen 36 in der gegenüberliegenden Oberfläche 32. Bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform erweitern sich dabei die Kanäle 35 konisch zur die Kontaktfläche des
Glasträgers 3 bildenden Oberfläche 30 hin.
Selbstverständlich sind auch andere Geometrien, wie etwa eine becherförmige Erweiterung an der Oberfläche 30
möglich .
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 11 ist weiterhin auch ein Beispiel für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem der Hohlraum 34 zumindest während eines Teils der Weiterverarbeitung der Glasfolie mit der Umgebung kommuniziert, wobei dann der Hohlraum 34 vor dem Ablösen der Glasfolie 1 vom Glasträger 3 unter Einschluss eines Fluids verschlossen und dann die Glasfolie 1 bewirkt oder unterstützt durch eine Erhöhung des Drucks des Fluids abgelöst wird.
Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung kann vor dem Ablösen vom Glasträger 3 eine Auftrennung der Glasfolie 1 in einzelne Glasfolienelemente von der Oberfläche 11 her, also der Oberfläche, welche vom Glasträger 3 abgewandt ist, erfolgen. Insbesondere können die Glasfolienelemente durch die Weiterverarbeitung mit optischen, elektrischen oder optoelektronischen Bauelementen ausgerüstet sein. Durch das Auftrennen wird somit ein Verbund mit auf dem Glasträger 3 gehaltenen, aber bereits lateral separierten und mit den genannten Bauelementen versehenen Glasfolienelementen erhalten. Der so bearbeitete Verbund 4 kann mithin auch als ein Verbund mit mehreren nebeneinander gehaltenen
Glasfolien betrachtet werden. Fig. 12 zeigt ein solches Beispiel. Als Bauelemente können beispielsweise auch die in Fig. 6 gezeigten Leuchtdioden 13 dienen. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Beispiel sind als Bauelemente beispielhaft aber Energiespeicherelemente 15, vorzugsweise Lithium-basierte Energiespeicherelemente vorgesehen .
Die Glasfolie 1 wird gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung nach dem Aufbringen der Bauelemente durch Sägen getrennt. Das Auftrennen von der dem Glasträger 3
abgewandten Oberfläche 3 erfolgt hier mithin durch das Einfügen des Sägespaltes in die Oberfläche 11. Demgemäß sind die einzelnen Glasfolienelemente 100 durch Spalte 18, vorzugsweise in Gestalt von Sägespalten voneinander
separiert. Die Spalte weisen typischerweise eine Breite von 30 pm bis 200 pm auf. Gemäß einer Ausführungsform können die Sägespalte 18 wie bei dem in Fig. 12 gezeigten Beispiel auch in den Glasträger 3 hineinreichen, wobei der
Glasträger 3 aber nicht durch die Sägespalte 18 durchtrennt wird. Die einzelnen Glasfolienelemente 100 sind zwar lateral getrennt, aber haften immer noch adhäsiv am
Glasträger 3. Nach diesem Verfahrensschritt können die Glasfolie 1, beziehungsweise die Glasfolienelemente 100 dann durch Anwendung einer mechanischen Kraft gelöst werden. Insbesondere können die Glasfolienelemente 100 auch einzeln oder in Gruppen abgehoben werden. Dies entspricht dem in der Halbleiterfertigung eingesetzten, sogenannten Pick-and-Place-Verfahren . Das Ablösen kann gemäß einer Weiterbildung dabei wiederum durch Erzeugen eines
Druckunterschiedes zwischen einem Fluid in einem durch die Oberfläche 10 des Glasfolienelementes 100 begrenzten
Hohlraum 34 und der Umgebung, beziehungsweise durch Erhöhen des im durch das jeweilige Glasfolienelements 100
begrenzten Hohlraums 34 herrschenden Drucks realisiert werden. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Beispiel ist dazu der Glasträger 3 mit Kanälen 35 ähnlich den in Fig. 10 oder Fig. 11 gezeigten Ausführungsformen ausgestattet. Das Ablösen kann wie bei dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel durch Einschluss eines Fluids, vorzugsweise einer
Flüssigkeit in den Kanälen und einem Erwärmen des Fluids erfolgen. Die Öffnungen 37 der Kanäle 35 oder auch anderer Vertiefungen 33 liegen zweckmäßig unter den einzelnen Glasfolienelementen 100.
Für das Pick-and-Place-Verfahren kann weiterhin vorteilhaft eine Einrichtung vorgesehen werden, um die Hohlräume 34 separat mit einem Druckunterschied zu beaufschlagen. Dann können durch den Druckunterschied bewirkt oder unterstützt die jeweiligen Glasfolienelemente 100 abgehoben werden, während die übrigen Glasfolienelemente 100 noch am
Glasträger haften bleiben.
Gleiches gilt auch für entsprechende Verbünde 4, die mit einem Glasträger 3 und anstelle des Glasfolie 1 mit einem Siliziumwafer 2 ausgestaltet sind, und deren zu den
Glasfolienelementen 100 korrespondierenden
Siliziumwaferelementen 101, Fig. 12 bis 16. Wird beispielsweise wie in Fig. 11 dargestellt eine
Flüssigkeit 14 in die Hohlräume 34 gefüllt und werden die Hohlräume 34 dann verschlossen, können die einzelnen
Hohlräume selektiv erwärmt werden. Hierzu eignet sich unter anderem eine Strahlungsquelle, deren Strahlung in der Flüssigkeit 14 absorbiert wird, so dass sich die
Flüssigkeit aufheizt.
Das anhand des Beispiels der Fig. 12 beschriebene Verfahren basiert also allgemein darauf, dass nach dem
Weiterverarbeiten, vorzugsweise dem Aufbringen von
optischen, elektrischen oder optoelektronischen
Bauelementen die Glasfolie 1 in einzelne Glasfolienteile 100 aufgetrennt wird, die lateral separiert sind, aber auf dem Glasträger haften, und wobei nach dem Auftrennen die Glasfolienteile 100 einzeln oder in mehreren Gruppen vom Glasträger unter Anwendung einer mechanischen Kraft
abgelöst und abgehoben werden.
Das Ausüben der mechanischen Kraft zum Ablösen der
Glasfolienelemente 100 umfasst dabei gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wie gesagt vorzugsweise die Herstellung eines gegenüber dem
Umgebungsdruck höheren Druck eines Fluids in einem Hohlraum 34, welcher durch das Glasfolienelement 100 abgeschlossen wird. Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform des vorstehend allgemein beschriebenen Verfahrens. Nach dem Weiterverarbeiten der Glasfolie 1, hier beispielhaft wiederum durch Ausrüsten mit optischen, elektrischen oder optoelektronischen
Bauelementen werden die mit der Umgebung kommunizierenden Hohlräume unter Einschluss eines Fluids, hier wieder einer Flüssigkeit 14 geschlossen. Das Schließen erfolgt wie bei dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel durch das Befestigen eines weiteren Glasträgers 7. Ebenso können die einzelnen Hohlräume aber auch einzeln verschlossen werden, etwa, indem ein härtbares Medium, wie etwa ein Kunstharz in die Öffnungen 36 gefüllt wird und nach dem Härten die Öffnungen 36 verschließende Pfropfen bildet. Um die einzelnen
Glasfolienelemente 100 abzulösen, wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge, die vom Fluid absorbiert wird, auf den jeweiligen Hohlraum unter dem Glasfolienelement 100 gerichtet und am oder im Hohlraum absorbiert.
Beispielsweise kann das Laserlicht 20 eines Lasers 21 durch den Glasträger 7 hindurch gerichtet werden. Hierbei kann das Glas des Glasträgers 7 für die Laserstrahlung
transparent sein, während das Fluid im Hohlraum 34 die Laserstrahlung absorbiert und sich aufwärmt, so dass, wie im dargestellten Beispiel das den Hohlraum 100
verschließende Glasfolienelement 100 durch den aufgrund der Erwärmung hervorgerufenen Überdruck abgesprengt wird.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird zum Ablösen der Glasfolie 1 oder, wie in dem Beispiel der Fig. 13 von einzelnen Glasfolienelementen 100 auch eine
Flüssigkeit verwendet, welche im Hohlraum 34 eingeschlossen wird, wobei diese zur Erzeugung eines Überdrucks alternativ oder zusätzlich zu einer durch Erwärmung verursachten Volumenausdehnung der Flüssigkeit im zumindest einen
Hohlraum 34 verdampft wird. Geeignet ist beispielsweise Wasser, oder bei feuchtigkeitsempfindlichen Schichten auf der Glasfolie 1 auch eine organische Flüssigkeit, wie etwa ein Alkohol oder ein organisches Lösungsmittel.
Die Erfindung eignet sich auch besonders, nicht nur lateral separierte Glasfolienelemente 100 im Verbund
zusammenzuhalten, sondern auch, eine Glasfolie 1 zu
verwenden, die vorgeritzt ist. Das Vorritzen ist sehr geeignet, um insbesondere beim Ablösen der Glasfolie 1 diese in einzelne Glasfolienelemente 100 aufzutrennen.
Bei der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform sind linienförmige Ritzungen 102 in die dem Glasträger 3
abgewandte, beziehungsweise außenliegende Oberfläche 11 der Glasfolie 1 eingefügt. Durch Brechen der Glasfolie 1 an den einzelnen linienförmigen Ritzungen 102 werden dann
entsprechende Glasfolienelemente 100 erhalten. Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform der Erfindung kann die Glasfolie 1, vorzugsweise durch Ansprengen, zuerst auf dem Glasträger 3 befestigt und dann das Einfügen der Ritzungen 102 durchgeführt werden. Durch die Unterstützung auf dem steifen Glasträger 3 wird hier die Gefahr eines
unerwünschten Bruchs beim Ritzen der Glasfolie 1 stark herabgesetzt .
Unter Umständen, je nach Art und Weise der
Weiterverarbeitung können aber die Ritzungen 102 auf der außenliegenden Oberfläche 11 auch bei der
Weiterverarbeitung stören. In diesem Fall kann die
Glasfolie 1 auch vor dem Verbinden mit dem Glasträger vorgeritzt und dann die Glasfolie 1 mit der vorgeritzten Oberfläche auf den Glasträger 3 aufgelegt und an diesem, vorzugsweise durch Ansprengen, fixiert werden. Einen solchen Verbund zeigt Fig. 15. Auch bei der in Fig.14 gezeigten Ausführungsform ist es aber denkbar, die
Ritzungen 102 vor dem Fixieren auf dem Glasträger 3
vorzunehmen .
Die beiden erläuterten Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass die Glasfolie 1 vor dem Ablösen vom Glasträger 3 mit linienförmigen Ritzungen 102 vorgeritzt wird, und wobei die Glasfolie 1 beim oder nach dem Ablösen vom Glasträger 3 in einzelne, durch die linienförmigen Ritzungen 102
definierten Glasfolienelemente 100 aufgetrennt wird. Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform sind die Ritzungen 102 bereits vor dem Weiterverarbeiten der Glasfolie 1 vorhanden. Es ist generell besonders von Vorteil, wenn das Vorritzen vor der sonstigen Weiterverarbeitung der
Glasfolie 1 erfolgt. Damit wird vermieden, dass sich beim Ritzen Glaspartikel bilden, welche die Oberfläche 10 kontaminieren. So kann bei der in Fig. 14 gezeigten
Ausführungsform zuerst die Glasfolie 1 angesprengt, dann die Ritzung vorgenommen und vor der weitergehenden
Weiterverarbeitung die Oberfläche 11 gereinigt werden.
Unabhängig davon, ob die Ritzungen von der freiliegenden, beziehungsweise dem Glasträger 3 abgewandten Oberfläche 11 oder auf der dem Glasträger 3 zugewandten Oberfläche 10 eingefügt sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von
Glasträger 3 und Glasfolie 1 nur wenig unterscheiden oder sogar gleich sind. Die Ausführungsform mit Vorritzen kann auch mit der Ausführungsform mit lateraler Separation der Glasfolienelemente 100, wie sie die Ausführungsbeispiele der Fig. 12 und Fig. 13 zeigen, kombiniert werden. So können etwa größere, lateral separierte Glasfolienelemente 100 durch linienförmige Ritzungen 102 weiter unterteilt sein .
Die Auftrennung in einzelne Glasfolienelemente 100 ist eine generelle bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, unabhängig davon, ob diese Auftrennung vor (z.B. wie in Fig. 13 gezeigt) während oder nach dem Ablösen der
Glasfolie 1 vom Glasträger 3 erfolgt. Allgemein ist dabei aber vorgesehen, dass die einzelnen Abschnitte der
Glasfolie 1, welche nach dem Auftrennen die
Glasfolienelemente 100 bilden, direkt mit dem Glasträger 3 verbunden sind. Wäre die Glasfolie 1 beispielsweise nur an deren Rand mit dem Glasträger verbunden, so kann sich bei einer Biegebelastung, bei welcher die Kontaktfläche konkav gebogen wird, die Glasfolie 1 an den nicht verbundenen
Bereichen abheben. Auch könnte ein laterales Auftrennen der Glasfolienelemente im Verbund mit dem Glasträger 3, wie es die Ausführungsbeispiele der Fig. 12 und 13 zeigen, nicht durchgeführt werden, wenn die einzelnen Abschnitte der Glasfolienelemente 100 nicht mit dem Glasträger 3 verbunden sind. Die Glasfolienelemente 100 sind im allgemeinen auch die Abschnitte der Glasfolie, welche weiterverarbeitet werden. Ohne Beschränkung darauf, ob eine Aufteilung in einzelnen Glasfolienelemente erfolgt, oder die Glasfolie nach dem Ablösen als Ganzes verwendet wird, ist es generell besonders bevorzugt, dass die Glasfolie 1 an denjenigen Abschnitten mit dem Glasträger 3 verbunden ist, welche weiterverarbeitet werden.
Fig. 16 zeigt eine Weiterbildung der in Fig. 14 und Fig. 15 dargestellten Beispiele. Bei dem in Fig. 16 dargestellten
Verbund 4 sind ähnlich wie bei der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform Hohlräume 34 vorgesehen, welche durch die Glasfolie 1 begrenzt werden. Anstelle der Spalte 18 sind hier wie bei den Beispielen der Fig. 14 und Fig. 15
linienförmige Ritzungen 102 vorgesehen. Die Abschnitte zwischen den Ritzungen 102 definieren die durch spätere Vereinzelung, beziehungsweise Abtrennung erhaltenen
Glasfolienelemente 100. Um durch die Ritzungen 102 keine ungewollten Undichtigkeiten zu erzeugen, oder um bei
Druckunterschieden zwischen den Hohlräumen 34 und der
Umgebung die Ritzungen 102 nicht zu belasten, ist es günstig, wenn sich, wie dargestellt, die Hohlräume 34 in Aufsicht auf die Glasfolie 1 betrachtet zwischen den linienförmigen Ritzungen 102 angeordnet sind. Mit anderen Worten verlaufen die linienförmigen Ritzungen 102 zwischen den Abschnitten der Glasfolie 1, welche die Hohlräume 34 an der der Glasfolie 1 zugewandten Oberfläche 30 des
Glasträgers 3 schließen. Gleiches gilt auch für entsprechende Verbünde 4, die mit einem Glasträger 3 und anstelle des Glasfolie 1 mit einem Siliziumwafer 2 ausgestaltet sind, und deren zu den
Glasfolienelementen 100 korrespondierenden
Siliziumwaferelementen 101, Fig. 12 bis 16. Bezugszeichenliste :
1 Glasfolie
2 Siliziumwafer
3, 7 Glasträger
4 Verbund aus 1, 3
5 auf Oberfläche 11 abgeschiedene
Beschichtung
6 Beschichtung, insbesondere als
Zwischenschicht
8 Ablöselinie
9 strukturierte Beschichtung
10, 11 Oberflächen von 1, 2
12, 300 Druckspannungs zone
13 Leuchtdiode
14 Flüssigkeit
15 Energiespeicherelement
17 Kanal durch 1, 2
18 Spalt
20 Laserstrahl
21 Laser
30, 32 Oberflächen von 3
31 Rand von 3
33 Vertiefung in 30
34 Hohlraum
35 Kanal
36, 37 Öffnung von 35 in Oberflächen 30, 32
100 Glasfolienelement
101 Siliziumwaferelement
102 Rit zung

Claims

Patentansprüche :
1. Verbund (4) mit einem Glasträger (3) und einer
Glasfolie (1) oder mit einem Glasträger (3) und einem Siliziumwafer (2), wobei die Glasfolie (1) oder der
Siliziumwafer (2) eine Dicke von höchstens 400 pm, besonders bevorzugt von weniger als 145 pm aufweist, wobei der Glasträger (3) eine größere Dicke als die Glasfolie (1) oder als der Siliziumwafer (2)
aufweist, und
- eine Oberfläche (10) der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2) direkt adhäsiv mit einer
Oberfläche (30) des Glasträgers (3) verbunden ist, und wobei die Differenz der linearen
Ausdehnungskoeffizienten der Gläser von Glasträger
(3) und Glasfolie (2) oder von Glasträger (3) und Siliziumwafer (2) in einem Temperaturintervall in einem Temperaturintervall von 20 °C bis 200 °C betragsmäßig kleiner als 0,3*10~6 KT1, vorzugsweise kleiner als 0,2*10~6 IC1 ist.
2. Verbund (4) gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei der Glasträger (3) aus dem gleichen Glas wie die Glasfolie (1) gebildet ist.
3. Verbund (4) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei
- die mittlere Adhäsionskraft so gering ist, dass für das Ablösen der Glasfolie (1) vom Glasträger (3) oder des Siliziumwafers (2) vom Glasträger (3) eine
Ablösekraft von kleiner als 1 Newton pro Zentimeter
Länge der Ablöselinie (8) aufgewendet werden muss, wobei die Ablöselinie 8 der linienförmiger Bereich auf der Glasfolie (1) oder auf dem Siliziumwafer (2) ist, an welchem beim Biegen und Abziehen der
Glasfolie (1) oder des Siliziumwafer (2) diese (r) sich vom Glasträger (3) trennt, wobei
- die Ablösekraft vorzugsweise mindestens 0,01 Newton pro Zentimeter Länge der Ablöselinie (8) beträgt.
Verbund (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eines der Merkmale:
- der Glasträger (3) weist eine Dicke auf, welche mindestens das Dreifache der Dicke der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2) beträgt,
- das Verhältnis d3/S2 3, bei welchem d die Dicke und S die längste Seitenabmessung oder den Durchmesser des Glasträgers (3) , jeweils gemessen in Millimetern bezeichnen, liegt in einem Bereich von 2*10~3 bis 14*10~3, vorzugsweise 6*10~3 bis 12*10~3,
- der Verbund (4) weist eine Dicke von mindestens 400 pm auf,
- der Durchmesser oder die Seitenabmessungen des Glasträgers (3) betragen mindestens 150 Millimeter,
- die Knoop-Härte der Gläser von Glasträger (3) und Glasfolie (1) oder Siliziumwafer (2) liegt im Bereich von 520 bis 650.
Verbund (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Elemente Glasfolie (1) und Glasträger (3),
vorzugsweise sowohl Glasfolie (1), als auch
Glasträger (3) aus einem Glas mit einer der folgenden Zusammensetzungen ausgebildet sind:
Komponente Gew% Si02 58 65
A1203 14 25
B203 6 10,5
MgO 0 3
CaO 0 9
BaO 3 8
ZnO 0 2, oder
Komponente Gew%
S102 30 - 8
B203 3 - 20
Figure imgf000062_0001
Na20 3 - 15
K20 3 - 15
ZnO 0 - 12
T102 0,5 -
CaO 0 - 0,
Verbund (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf zumindest einer der Oberflächen (10, 30) von Glasträger (3) und Glasfolie (1) oder
Siliziumwafer (2) eine Beschichtung, insbesondere als Zwischenschicht (6) abgeschieden ist, vorzugsweise eine anorganische Beschichtung , wie insbesondere eine Schicht aus Siliziumnitrid (SiN) , eine Silizium- Halbleiterschicht, eine metallische Chromschicht, eine Aluminiumschicht und/oder eine Schicht aus
Bornitrid (BN) , bevorzugt mit einer Dicke zwischen 1 und 500 nm.
7. Verbund (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (30) des Glasträgers (3) so strukturiert ist, dass die sich zwischen den beiden Oberflächen (10, 30) ausbildende Kontaktfläche kleiner ist, als die dem Glasträger (3) zugewandte Oberfläche (10) der Glasfolie (1) oder des
Siliziumwafers (2) .
8. Verbund (4) gemäß dem vorstehenden Anspruch,
gekennzeichnet durch zumindest einen Hohlraum (34), welcher durch die dem Glasträger (3) zugewandte
Oberfläche (10) der Glasfolie (1) oder des
Siliziumwafers (2) begrenzt wird, wobei der Hohlraum vorzugsweise mit der Umgebung kommuniziert.
9. Verbund (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) in auf dem Glasträger (3) gehaltene, lateral separierte Glasfolienelemente
(100) oder lateral separierte Siliziumwaferelemente
(101) aufgetrennt ist.
10. Verbund (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) vorgeritzt ist.
11. Verbund (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Verbundteile Glasfolie (1) und Glasträger (3) vorgespannt, vorzugsweise chemisch vorgespannt ist. 12. Verbund (4) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gläser von Glasfolie (1) oder Siliziumwafer (2) und Glasträger (3) eine Knoop-Härte im Bereich von 520 bis 650 aufweisen.
13. Verfahren zur Weiterverarbeitung von dünnen Gläsern, bei welchem
- eine Glasfolie (1) oder ein Siliziumwafer (2) mit einer Dicke von höchstens 400 pm, besonders bevorzugt von weniger als 145 pm und einer lateralen Abmessung von zumindest 5cm entlang einer Richtung
bereitgestellt und
- die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) auf einem Glasträger (3) , welcher eine größere Dicke als die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2)
aufweist, befestigt wird, indem
- die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) und Glasträger (3) durch Ansprengen miteinander verbunden werden und ein Verbund (4) gemäß einem der
vorstehenden Ansprüche erhalten wird, und
- nach zumindest einem Weiterverarbeitungsschritt die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) vom
Glasträger (3) durch Anwendung einer mechanischen Kraft gelöst wird.
14. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Aufeinanderlegen der Glasfolie (1) oder des
Siliziumwafers (2) auf den Glasträger (3) zumindest ein Weiterverarbeitungsschritt im Vakuum durchgeführt wird .
.Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Weiterverarbeiten der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2)
- das Herstellen eines SchichtSystems für ein
Lithium-basiertes Energiespeicherelement, oder
- das Herstellen oder Aufbringen optoelektronischer Komponenten auf der Oberfläche (11) der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2), welche (r) der am
Glasträger (3) haftenden Oberfläche (10)
gegenüberliegt ,
- das Einfügen einer Vertiefung, vorzugsweise eines die Oberflächen (10, 11) verbindenden Kanals (17) umfasst .
16. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein
Weiterverarbeitungsschritt durchgeführt wird, bei welchem unter Beibehaltung der adhäsiven Haftung die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) auf eine Temperatur in einem Bereich von mindestens 200°C, vorzugsweise mindestens 300 °C erwärmt wird, wobei der Siliziumwafer (2) besonders bevorzugt auf eine
Temperatur oberhalb von 400 °C oder ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur oberhalb von 500 °C erwärmt wird. 17. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansprengen von Glasfolie (1) oder Siliziumwafer (2) und Glasträger (3) zumindest ein Hohlraum (34) gebildet wird, welcher durch die dem Glasträger (3) zugewandten Oberfläche (10) der Glasfolie (1) oder des
Siliziumwafers (2) begrenzt ist, und wobei die
Anwendung einer mechanischen Kraft zum Ablösen der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2) vom
Glasträger (3) das Herstellen eines Druckunterschieds zwischen einem Fluid im zumindest einen Hohlraum (34) und der Umgebung umfasst, derart, dass der Druck des Fluids im Hohlraum (34) höher ist, als der
Umgebungsdruck .
18. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei beim Ansprengen von Glasfolie (1) oder Siliziumwafer (2) und
Glasträger (3) zumindest ein Hohlraum (34) gebildet wird, welcher durch die dem Glasträger (3)
zugewandten Oberfläche (10) der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2) begrenzt ist, und wobei während des Weiterverarbeitungsschritts, bei welchem die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) auf eine
Temperatur in einem Bereich von mindestens 200°C, vorzugsweise mindestens 300 °C erwärmt wird, der Hohlraum (34) unter Überdruck gesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansprengen von Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2) und
Glasträger (3) zumindest ein Hohlraum (34) gebildet wird, welcher durch die dem Glasträger (3)
zugewandten Oberfläche (10) der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers (2) begrenzt ist, und wobei zum Ansprengen durch Erzeugen eines Druckunterschieds zwischen dem Fluid im Hohlraum (34) und der Umgebung die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) am
Glasträger (3) festgesaugt wird. 20. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Weiterverarbeiten einzelne Glasfolienelemente (100) oder Siliziumwaferelemente (101) durch Abtrennen von Abschnitten der Glasfolie (1) oder des Siliziumwafers
(2) hergestellt werden.
21. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Weiterverarbeiten, vorzugsweise dem Aufbringen von optischen, elektrischen oder optoelektronischen
Bauelementen die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer
(2) in einzelne Glasfolienteile (100) oder einzelne Siliziumwaferteile (101) von der dem Glasträger (3) abgewandten Oberfläche (11) her aufgetrennt wird, die lateral separiert sind, aber auf dem Glasträger (3) haften, und wobei nach dem Auftrennen die
Glasfolienteile (100) oder die Siliziumwaferteile (101) einzeln oder in mehreren Gruppen vom Glasträger
(3) unter Anwendung einer mechanischen Kraft abgelöst und abgehoben werden.
22. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfolie (1) oder der Siliziumwafer (2) vor dem Ablösen vom Glasträger
(3) mit linienförmigen Ritzungen (102) vorgeritzt wird, und wobei die Glasfolie (1) oder der
Siliziumwafer (2) beim oder nach dem Ablösen vom Glasträger (3) in einzelne, durch die linienförmigen Ritzungen (102) definierten Glasfolienelemente (100) oder Siliziumwaferelemente (101) aufgetrennt wird.
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