устройство для нанесения покрытия валиком

Формула изобретения

1. Устройство для нанесения покрытия валиком, содержащее

дозирующий и наносящий валики, при этом их оси вращения параллельны друг другу и располагаются с возможностью образования зазора между указанными дозирующим и наносящим валиками, резервуар, сообщающийся с указанным зазором, приемный контейнер, установленный для накопления отработанного покрывного раствора, образованного в процессе работы указанного устройства для нанесения покрытия валиком, цепь рециркуляции, включающую перемешивающее устройство, выполненное в виде двух или более ультразвуковых преобразователей, предназначенных для работы на одной или более частот в зависимости от вязкости и скорости потока отработанного покрывного раствора, отличающееся тем, что упомянутые два или более ультразвуковых преобразователя выполнены с возможностью обеспечения одной или более фазовой интерференции в отработанном покрывном растворе, вытекающем из перемешивающего устройства, для создания обратного процесса полимеризации золь-гелевых прекурсоров и снижения вязкости отработанного покрывного раствора, вытекающего из перемешивающего устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные два или более ультразвуковых преобразователей установлены вдоль канала, сообщающегося с указанным приемным контейнером и с указанным резервуаром.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два или более ультразвуковых преобразователя предназначены для работы на первой частоте и по меньшей мере два из них предназначены для работы на второй частоте, отличающейся от первой частоты, с возможностью создания фазовой интерференции в указанном отработанном покрывном растворе.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные два или более ультразвуковых преобразователя выполнены с возможностью работы на частоте в диапазоне между 1 Гц и 500 Гц.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цепь рециркуляции содержит три перистальтических насоса, предназначенных для минимизации турбулентности в указанной цепи рециркуляции.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отработанный покрывной раствор содержит неньютоновские золь-гелевые прекурсоры.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цепь рециркуляции содержит блок контроля температуры, предназначенный для приема отработанного покрывного раствора из перемешивающего устройства и выполненный с возможностью снижения температуры отработанного покрывного раствора до заданного уровня для снижения дополнительной полимеризации золь-гелевых прекурсоров в отработанном покрывном растворе.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два или более ультразвуковых преобразователя выполнены с возможностью работы на шести или более разных частотах для энергетического воздействия на весь объем отработанного покрывного раствора, вытекающего из перемешивающего устройства.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два или более ультразвуковых преобразователя выполнены с возможностью энергетического воздействия на весь объем отработанного покрывного раствора.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два или более ультразвуковых преобразователя установлены на шасси.

11. Устройство по п.5, отличающееся тем, что один из перистальтических насосов расположен между приемным контейнером и перемешивающим устройством для перекачивания отработанного покрывного раствора из приемного контейнера в перемешивающее устройство.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что один из перистальтических насосов расположен между перемешивающим устройством и приемным контейнером для перекачивания отработанного покрывного раствора из перемешивающего устройства в приемный контейнер.

13. Система для нанесения покрытия валиком, содержащая камеру, в которой расположено устройство для нанесения покрытия валиком по п.1.

Описание изобретения к патенту

Согласно §119(e) статьи 35 U.S.С. настоящая заявка истребует приоритет по отношению к предварительной заявке США № 61/320,634, поданной 2 апреля 2010 г.и включенной сюда полностью.

Область техники

Описаны способы и системы для нанесения покрытия валиком, предназначенные для осаждения нанокомпозитных пленок и покрытий на множество подложек, включая, но, не ограничивая, листы стекла, металла, пластика или различные виды фольги.

Уровень техники

Бинарные и трехкомпонентные соединения типа металл-неметалл с различными составляющими широко применяются в виде тонких пленок для различных целей. Например, бинарные и трехкомпонентные соединения типа металл-неметалл, включая (но не ограничиваясь) Y₂ O₃, ZrO₂, YZO, НfO₂, YHO, Al ₂O₃, AlO₂, ZnO, AZO, ITO, SiC, Si ₃N₄, SixCyNz, SixOyNz, TiO₂, CdS, ZnS, Zn₂SnO₄, SiO₂, WO₃ , CeO₃ и т.д., наносят в виде тонкопленочных покрытий или слоев многослойных пленочных пакетов, применяемых для различных целей, например, в качестве прозрачных проводящих оксидных (ППО) электродов, пассивирующих пленок, базовых слоев полевых транзисторов, повышающих и понижающих преобразователей, масок для формирования эмиттерных областей, твердых электролитов, влагозащитных барьеров, антиабразивных слоев, тепловых барьеров, слоев коррекции импеданса, для ионного хранения, модификации поверхности и т.п.

Известно много способов нанесения этих материалов. Эти способы можно разделить на две категории: вакуумные технологии, такие как физическое осаждение из паровой фазы ФОПФ, химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ), атомно-слоевое осаждение (АСО), молекулярно-лучевой эпитаксии МЛЭ (МЛЭ) и т.п., а также невакуумные технологии, включающие электролитическое осаждение, химическое осаждение в ванне (CBD), трафаретную печать и т.п. Вакуумные технологии требуют больших капитальных затрат, дорогостоящих операций и дорогих расходных материалов. Невакуумные технологии требуют больших капитальных затрат и больших затрат на переработку отходов, при этом их применение ограничивается рядом причин.

Применение золь-гелевых технологий является альтернативным вариантом описанным выше технологиям. Прекурсоры для получения золь-гелей обладают уникальной способностью подвергаться полимеризации, образуя сверхчистые непрерывные пленки с точными значениями стехиометрического состава и доз легирования, представляя собой инструмент для микроструктурной и межповерхностной инженерии. В настоящее время золь-гелевые методы используют в основном для применений небольшого масштаба, например, для оптических линз или биомедицинских приспособлений, таких, как имплантаты и устройства для расширения сосудов. Растворы золь-гелевых прекурсоров в типичном случае наносят на линзы или на биомедицинские приспособления методом покрытия погружением, центрифугированием или распылением. Применение устройств для нанесения покрытия валиком для широкомасштабного нанесения тонких пленок на основе золь-гелевых технологий не достигло успеха вследствие трудностей получения и поддержания линии динамического смачивания с использованием неньютоновских жидкостей.

В данной области техники известно много конструкций устройств для нанесения покрытия валиком. Однако в основном эти конструкции не способны осуществлять промышленное нанесение многих очень тонких пленок с помощью золь-гелевых прекурсоров.

Соответственно, существует потребность в системах и способах, обеспечивающих формирование вышеупомянутых бинарных, трехкомпонентных и других соединений в виде однослойного элемента или многослойного пленочного пакета на плоских подложках большого размера, как жестких, так и гибких, при этом не должно происходить ухудшения чистоты, стехиометрии, морфологии и однородности по толщине этих нанокомпозитных пленок.

Кроме того, существует потребность иметь такие устройства для нанесения покрытия валиком, которые могли бы эффективно использовать золь-гелевые прекурсоры при минимальной потере материала.

Кроме того, существует потребность иметь средство для профилактического обслуживания деталей устройства для нанесения покрытия валиком, таких, как наносящие валики, работающие с растворами золь-гелевых прекурсоров.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении представлены способы и системы, позволяющие практически устранить одну или несколько из вышеупомянутых и других проблем, связанных с традиционными способами нанесения тонких пленок с помощью покрывных валиков, разработанных для работы с золь-гелевыми прекурсорами и, в частности, с неньютоновскими золь-гелевыми прекурсорами.

В одном аспекте устройство для нанесения покрытия валиком содержит:

(1) дозирующий и наносящий валики, при этом их оси вращения параллельны друг другу и расположены с возможностью образования зазора между дозирующим и наносящим валиками;

(2) резервуар, соединенный по текучей среде с зазором между дозирующим и наносящим валиками;

(3) приемный контейнер отходов, установленный для поступления отработанной текучей среды, образующейся в процессе работы устройства для нанесения покрытия валиком;

(4) канал для транспортировки отработанной текучей среды из указанного приемного контейнера отходов; и

(5) один или несколько ультразвуковых преобразователей, установленных для воздействия ультразвуковой энергией на отработанную текучую среду.

В некоторых случаях в результате воздействия ультразвуковыми преобразователями на отработанную текучую среду, а также применения по необходимости блока фильтрации и блока контроля температуры, указанная отработанная текучая среда преобразуется в восстановленный раствор для покрытия, например, в раствор золь-гелевого прекурсора, в котором практически отсутствуют твердые частицы и который можно повторно использовать в покрывном валике или в других применениях.

Еще в одном варианте воплощения настоящего изобретения устройство для нанесения покрытия валиком содержит блок профилактического обслуживания, содержащий блок очистки, прижимающийся к наносящему валику и/или к дозирующему валику. Прижимная поверхность блока очистки выполнена в форме, позволяющей ей прижиматься к поверхности наносящего валика или дозирующего валика. В предпочтительном варианте форма этой поверхности соответствует внутренней поверхности сектора цилиндра, внутренний диаметр которого равен или немного больше наружного диаметра наносящего или дозирующего валика. Эта прижимная поверхность снабжена одним или несколькими моечными отверстиями, подключенными каналом к источнику растворителя, а также, по меньшей мере, одним всасывающим отверстием, подключенным к источнику низкого давления для удаления растворителя и частиц мусора с поверхности валика. Для удаления частиц мусора с поверхности валика можно также применять щетки, например, стационарные и вращающиеся щетки.

В другом аспекте камера покрытия валиком представляет собой закрытую или полузакрытую систему, внутри которой контролируется рабочая среда покрывного валика, включая температуру, доступ загрязняющих веществ извне, а также природу газов внутри камеры. Камера покрытия валиком может быть полностью закрытой в том случае, когда покрываемая подложка может помещаться внутри этой камеры, например, в применениях по принципу «с рулона на рулон». Однако, в тех случаях, когда размеры твердых подложек превышают размеры камеры, следует обеспечить условия для того, чтобы подложка могла входить в камеру и выходить из нее. В предпочтительном варианте можно использовать входное и выходное отверстия, поперечные сечения которых немного превышают поперечное сечение подложки, в сочетании с избыточным давлением внутри камеры, что позволяет минимизировать загрязнение извне.

Цепь рециркуляции в предпочтительном варианте также представляет собой закрытую систему, внутри которой могут поддерживаться и/или регулироваться температура, давление, фильтрация и ламинарный поток отработанного покрывного раствора.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения осуществляется контроль рабочей среды как в камере покрытия валиком, так и в цепи рециркуляции, что позволяет максимально использовать раствор для покрытия и минимизировать образование дефектов внутри наносимых тонких пленок.

Краткое описание чертежей

На Фигуре 1 представлена блок-схема полностью закрытой системы для покрытия валиком, содержащей помимо других компонентов камеру покрытия валиком с термостабилизирующей рубашкой, цепь рециркуляции с перемешивающими устройствами, фильтрующее устройство и зону контроля температуры, а также приспособление для профилактического обслуживания.

На Фигуре 2 представлена блок-схема устройства для нанесения покрытия валиком в соответствии с одним из описанных вариантов воплощения, в котором для обработки отработанных золь-гелевых жидкостей применяются цепь рециркуляции и ультразвуковые преобразователи.

На Фигуре 3 схематично показаны функциональные детали камеры покрытия валиком по Фигуре 2.

На Фигуре 4 в трехмерном виде показаны подвижные детали альтернативного варианта воплощения камеры покрытия валиком, при этом наружная стенка покрывной камеры не показана для ясности понимания конструкции.

На Фигуре 5 представлен альтернативный вариант воплощения по Фигуре 4, при этом на нижнюю сторону подложки нанесен тонкий слой.

На Фигуре 6 показан еще один вариант воплощения, включающий модуль профилактического обслуживания.

На Фигуре 7 показан альтернативный вариант воплощения блока профилактического обслуживания по Фигуре 6.

Подробное описание

Описано несколько вариантов воплощения изобретения, которые можно применять по отдельности или в комбинации с любыми другими вариантами воплощения. В качестве первого варианта воплощения иногда рассматривается устройство для нанесения покрытия валиком с цепью рециркуляции. Отработанный покрывной материал из покрывного валика обрабатывается в перемешивающем блоке, содержащем, например, один или несколько ультразвуковых преобразователей, а также по необходимости блок фильтрации и/или блок контроля температуры для образования восстановленного раствора для покрытия, например, восстановленного раствора золь-гелевого прекурсора, в котором практически отсутствуют ядра полимеризации и твердые частицы, и который можно вернуть в резервуар для повторного использования в работе покрывного валика.

Вторым вариантом воплощения настоящего изобретения является покрывной валик с блоком очистки, предназначенным для очистки наносящего валика и/или дозирующего валика (если используется) в устройстве для нанесения покрытия валиком.

I. Система для покрытия валиком

На Фигуре 1 представлена блок-схема полностью закрытой системы для нанесения покрытия валиком 2. Эта система для нанесения покрытия включает покрывную камеру 4, термостабилизирующую рубашку 6, перемешивающие устройства 8, фильтрующее устройство 10 и теплообменники 12. Взаимосвязь этих устройств друг с другом, часть или все из которых образуют цепь рециркуляции, будет описана ниже.

В дополнение к этому система для нанесения покрытия может включать расположенный ниже по течению после покрывной камеры модуль 14, который можно, например, использовать для процессов последующей обработки подложки, покрытой тонкой пленкой, Такие процессы включают тепловую обработку и/или воздействие ультразвуковым и/или инфракрасным излучением для инициирования последующей полимеризации и сушки тонкой пленки.

Другой, применяемый по необходимости, компонент этой системы для нанесения покрытия включает блок профилактического обслуживания (ПО) 16. Конструкция этого блока позволяет ему прижиматься к наносящему и/или дозирующему валику в покрывной камере 4 для того, чтобы удалять частицы мусора и другие вещества, накапливающиеся в процессе работы и, если их не удалить, могут привести к образованию дефектов в тонкой пленке. Более подробно это будет описано ниже.

Другие компоненты системы для нанесения покрытия могут включать смесительную камеру 18 и дозирующую камеру 20, где могут выполняться соответственно процессы приготовления растворов для покрытия и дозированной подачи их к покрывному валику.

Вся система для нанесения покрытия заключена внутри стенок 22, а также нижней и верхней стенок (не показаны). Необходимые функциональные отверстия доступа (не показаны) расположены для обеспечения нужного доступа, требуемого в процессе работы и обслуживания.

I. Цепь рециркуляции устройства для нанесения покрытия валиком

Некоторые покрывные растворы, например, растворы золь-гелевых прекурсоров и, в частности, растворы неньютоновских золь-гелевых прекурсоров (например, растворы, способные расширяться) начинают полимеризоваться в результате манипуляций во время процесса нанесения покрытия валиком. Следовательно, отработанная текучая среда от покрывного валика может содержать золь-гелевые прекурсоры, ядра полимеризации, и в некоторых случаях твердые частицы. Такие отработанные текучие среды не могут использоваться в применениях с высокой критичностью, где нужно избежать дефектов и обеспечить стехиометрию. Для того, чтобы не выбрасывать такие отработанные текучие среды, описываемое устройство для нанесения покрытия валиком применяет электромагнитные преобразователи, например, ультразвуковые преобразователи, воздействующие ультразвуковой энергией на отработанную текучую среду для предотвращения реакций полимеризации. В некоторых случаях по желанию в линии прохождения отработанной текучей среды после ультразвуковой системы можно расположить фильтр для удаления всех оставшихся твердых частиц. Также по необходимости после преобразователей можно установить блок контроля температуры, снижающий температуру потока отработанной текучей среды для того, чтобы предотвратить возникновение какой-либо дополнительной полимеризации. По существу отработанная текучая среда преобразуется в поток восстановленного золь-гелевого прекурсора, который можно по цепи рециркуляции подать вновь для использования в том же процессе работы устройства для нанесения покрытия валиком. В альтернативном варианте восстановленные золь-гелевые прекурсоры можно использовать в других применениях.

На Фигуре 2 схематично показано устройство для нанесения покрытия валиком в соответствии с одним из вариантов воплощения, в котором для обработки отработанных золь-гелевых жидкостей используются цепь рециркуляции и ультразвуковые преобразователи. Представлено четыре основных компонента: покрывная камера 4, резервуар 24, камера перемешивания 26, а также устанавливаемый по необходимости блок контроля температуры 28. Резервуар 24 сообщается по текучей среде с покрывной камерой 4 посредством каналов 26 и перистальтического насоса 28. Аналогичным образом перемешивающее устройство 26 сообщается по текучей среде с возможным блоком контроля температуры 28 и резервуаром 24 посредством каналов 34 и перистальтического насоса 36. Указанные каналы изготовлены (или имеют покрытие) из материала Teflon или другого пластика, обеспечивающего гладкую внутреннюю поверхность в этом канале для минимизации турбулентности потока. Перистальтические насосы также применяются для минимизации турбулентности.

Перемешивающее устройство 26 содержит множество перемешивающих устройств 38, смонтированных на шасси 40. В предпочтительных вариантах воплощения перемешивающие устройства являются преобразователями, преобразующими электрическую энергию в энергию давления. Примеры таких преобразователей включают ультразвуковые преобразователи, работающие на частотах приблизительно между 20 кГц и 200 МГц, более предпочтительно - приблизительно между 2 МГц и 200 МГц. Однако могут применяться и частоты ниже 20 кГц. Соответственно, нижняя граница диапазона частот может составлять любое из следующих значений: 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц или 20 кГц, а верхняя граница может достигать одного из следующих значений: 100 кГц, 200 кГц, 500 кГц, 1 МГц, 10 МГц, 100 МГц and 200 МГц. Преобразователи предлагаются целым рядом поставщиков, включая Olympus (ims.com/en/probes/). Omega (http://www.omega.com) и UPCORP (http://www.upcorp.com).

Проникновение преобразованной энергии в отработанную текучую среду будет зависеть от выбранной частоты, а также от мощности преобразователя. Выбор частоты и мощности будет зависеть от физических размеров канала, включая внутренний диаметр, толщину и состав стенки канала, а также от вязкости и скорости отработанного покрывного раствора в канале. Для того, чтобы надлежащим образом воздействовать ультразвуковой энергией на отработанный раствор, во многих случаях может понадобиться две или большее количество - до шести-восьми различных частот, что позволяет воздействовать на весь объем отработанного покрывного раствора, проходящего через перемешивающее устройство 26. Преобразователи могут находиться в непосредственном контакте с каналом или располагаться на расстоянии в несколько миллиметров от поверхности канала.

Соответственно, в некоторых вариантах воплощения изобретения два или большее количество преобразователей, например, ультразвуковых преобразователей, работают на первой частоте и располагаются так, чтобы обеспечивать фазовую интерференцию, например, ультразвуковую фазовую интерференцию в отработанной текучей среде. В других вариантах воплощения применяются два или большее количество дополнительных ультразвуковых преобразователей. Эти дополнительные преобразователи работают на второй частоте другой величины и располагаются так, чтобы обеспечивать фазовую интерференцию, например, ультразвуковую фазовую интерференцию в отработанной текучей среде.

В процессе работы покрывной раствор, например, раствор золь-гелевого прекурсора, помещают в резервуар 24. Затем перистальтический насос 28 подает покрывной раствор в покрывную камеру 4, функция которой будет подробно описана ниже. Отработанный раствор, образованный в покрывной камере 4, с помощью перистальтического насоса 32 выводится через канал 30 и подается к перемешивающему устройству 26. Ультразвуковые преобразователи 38 в перемешивающем устройстве 8 воздействуют ультразвуковой энергией на отработанную текучую среду, поступающую из канала 30. За счет этой энергии производится обратный процесс полимеризации, индуцированной во время процесса нанесения покрытия. Затем в одном варианте воплощения обработанная таким способом текучая среда подается в устанавливаемый по необходимости блок контроля температуры 28 и посредством перистальтического насоса 36 и каналов 34 - в резервуар 24.

Блок контроля температуры 28 применяется по необходимости, но его наличие является желательным для контроля температуры, поступающей из перемешивающего устройства 26 сточной текучей среды, температура которой повышается под воздействием ультразвуковой или другой электромагнитной энергии. Блок контроля температуры 28 в предпочтительном варианте снижает температуру так, чтобы возвращаемая в резервуар 24 сточная текучая среда имела такую же или близкую температуру, как и покрывной раствор в этом резервуаре.

Для удаления твердых частиц можно также применять фильтрующее устройство (не показано). Такой фильтр можно установить между перемешивающим устройством 26 и блоком контроля температуры 28, между блоком контроля температуры 28 и резервуаром 24, или же в обоих местах.

Преобразователи 38 могут работать на одной частоте или на разных частотах. Например, преобразователи 38А могут работать в диапазоне частот 1 Гц-100 кГц, более предпочтительно - 10 Гц-100 кГц, а наиболее предпочтительно - 100 Гц - 100 кГц. С другой стороны, ультразвуковые преобразователи 24 В могут работать в диапазоне частот 1-500 Гц, более предпочтительно - 10-500 Гц, а наиболее предпочтительно - 100-500 Гц. На Фигуре 2 продемонстрированы две частоты, однако, следует понимать, что в этом варианте воплощения можно задействовать множество различных частот.

В альтернативном варианте воплощения настоящего изобретения сточную текучую среду из перемешивающего устройства 28 и устанавливаемых по необходимости блоков контроля температуры 28 и устройства (устройств) фильтрации твердых частиц можно направить мимо цепи рециркуляции, соединяющей покрывную камеру с резервуаром 24, и собирать в приемном контейнере отходов, отличающемся от резервуара 24. Отделенные таким способом восстановленные покрывные растворы можно использовать в этом же или в других применениях.

На Фигуре 3 схематично показаны функциональные детали покрывной камеры 4 по Фигуре 1 и Фигуре 2. Эти функциональные детали состоят из приводного валика 50, наносящего валика 52, дозирующего валика 54, наружной стенки 56 покрывной камеры 4, канала 26 и подложки 58, если она присутствует. В процессе работы приводной валик 50 вращается, как показано, против часовой стрелки, вынуждая подложку 58 перемещаться налево. Наносящий валик 52 и дозирующий валик 54 также вращаются против часовой стрелки, тем самым выполняя роль устройства для обратного нанесения покрытия валиком. Покрывная текучая среда (не показана) подается с помощью перистальтического насоса 28 из резервуара 24 по каналу 26. Эта покрывная текучая среда поступает между наносящим валиком 52 и дозирующим валиком 54. Ширина зазора G между наносящим валиком 52 и дозирующим валиком 54 (не показан), совместно с тензором сдвига (ту), скоростью вращения (V) и количеством капилляров (Са) определяют приблизительную толщину пленки (H), осаждаемой на наносящем валике, которая является пропорциональной толщине слоя, наносимого на подложку 58. Значение Н приблизительно равняется ij×G×Ca×V. Толщина пленки на наносящем валике (H) определяет толщину пленки, наносимой на подложку 58.

На Фигуре 3 показано устройство для обратного нанесения покрытия валиком, однако направление вращения наносящего валика 52 или дозирующего валика 54 можно поменять на обратное, получив вариант устройства для прямого нанесения покрытия валиком.

На Фигуре 4 показан трехмерный вид подвижных деталей внутри камеры нанесения покрытия валиком. На Фигуре 4 наружная стенка покрывной камеры не показана для ясности понимания. Приводной валик 50 расположен под подложкой 58 и вынуждает подложку перемещаться в показанном направлении. Кроме того, показан наносящий валик 52 и дозирующий валик 54. Наносящий валик вращается вокруг продольной оси 60. Дозирующий валик вращается вокруг продольной оси 62.

На Фигуре 5 показан альтернативный вариант воплощения данного изобретения по отношению к показанному на Фигуре 4, отличающийся тем, что на нижнюю сторону подложки 58 нанесен тонкий слой покрывного материала. Как показано здесь, приводной валик 70 расположен над подложкой 58 и прижимается к подложке 58, вынуждая ее перемещаться в показанном направлении. Наносящий валик 72 и дозирующий валик 74 расположены под подложкой 38, при этом наносящий валик 72 расположен так, чтобы прижиматься к нижней поверхности подложки 58, нанося на нее тонкую пленку покрывающего материала. Как и на Фигуре 4, между наносящим валиком 72 и дозирующим валиком 74 имеется зазор. Трубопровод 76 имеет внутреннюю полость, связанную по текучей среде с резервуаром 24. Этот трубопровод обходит вокруг дозирующего валика 74 и заканчивается отверстием 78, через которое покрывной раствор поступает в зазор между наносящим валиком 72 и дозирующим валиком 74.

Войдя в зазор между наносящим валиком и дозирующим валиком согласно Фигурам 4 и 5, покрывной раствор заполняет этот зазор между валиками (не показано), и в процессе работы наносящий валик наносит тонкую пленку покрытия на поверхность подложки 58. Однако покрывной раствор также растекается к краям валиков, а затем под воздействием силы тяжести стекает в приемный отходов для отработанной текучей среды, являющийся частью цепи рециркуляции.

III. Покрывной валик с модулем профилактического обслуживания

На Фигуре 6 показан дополнительный вариант воплощения изобретения, который включает модуль профилактического обслуживания. Модуль профилактического обслуживания требуется для многих вариантов воплощения вследствие того, что различные покрывные растворы иногда могут осаждаться и/или преобразовываться в результате полимеризации в твердые частицы, способные загрязнять поверхность наносящего валика 82 и/или дозирующего валика 84. Дефекты, образованные на поверхности этих валиков, могут оказать глубокое воздействие на результирующий тонкий слой, наносимый на подложку. Поэтому необходимо периодически выполнять операции обслуживания, предназначенные, главным образом, для очистки поверхностей наносящего валика 82, что позволяет осуществить нанесение однородных и практически лишенных дефектов тонких пленок на подложку 38. С этой целью наружная стенка 86 покрывной камеры 4 снабжена крышкой 88, которая может закрываться и открываться, предоставляя блоку очистки 90 доступ к части наносящего валика 82. Блок очистки 90 показан на Фигуре 6, в разрезе и он способен перемещаться (вниз и вверх, как показано в этом варианте воплощения) таким образом, чтобы либо прижиматься к верхней части (в данном случае) наносящего валика 82, либо отдаляться от нее. Блок очистки 90 имеет прижимную поверхность, размеры которой соответствуют поверхности наносящего валика 82. Блок очистки 90 содержит на своей прижимной поверхности множество моечных отверстий 92 и множество всасывающих отверстий 94. Эти моечные и всасывающие отверстия в предпочтительном варианте чередуются, как показано на Фигуре 6. В некоторых вариантах воплощения на прижимной поверхности блока очистки 96 между моечными отверстиями 92 и всасывающими отверстиями 94 располагается множество стационарных щеток 96. Такие щетки изготовлены из пластика, предпочтительно - из политетрафторэтилена (ПТФЭ).

В процессе работы, когда наносящему валику 82 требуется профилактическое обслуживание, крышка 88 камеры открывается, и блок очистки 90 перемещается так, чтобы прижаться к наносящему валику 82. Прежде, чем осуществить это прижатие, между приводным валиком 80 и наносящим валиком 82 вводят макет подложки 100. До контакта с вращающимися валиками или в момент контакта через моечные отверстия 92 впрыскивается растворитель, при этом приводной, наносящий и дозирующий валики вращаются, и прохождение макета подложки продолжается. К всасывающим отверстиям 94 либо в непрерывном, либо в прерывистом режиме может подаваться отрицательное давление для удаления растворителя, поданного через моечные отверстия, а также частиц какого-либо материала с поверхности наносящего валика 82 или дозирующего валика 84. В предпочтительных вариантах воплощения применяемый для профилактического обслуживания растворитель является тем же самым растворителем, который входит в состав покрывного раствора, используемого в процессе образования тонкопленочных слоев.

После выполнения обслуживания блок очистки 90 убирается, крышка 88 камеры закрывается и макет подложки 90 (correctly-100) извлекается.

В большинстве вариантов воплощения предусмотрено множество моечных отверстий и всасывающих отверстий, предпочтительно в чередующемся порядке расположенных на прижимной поверхности. Если рассматривать поперечное сечение корпуса блока очистки, то поперечное сечение этих отверстий может иметь круглую или удлиненную форму, например, прямоугольную или другую удлиненную. Выходы этих моечных и всасывающих отверстий на поверхности блока очистки модифицируются таким образом, чтобы их форма соответствовала кривизне наносящего валика. В состоянии контакта с поверхностью наносящего валика эти удлиненные отверстия могут охватывать всю длину прижимной поверхности, т.е., параллельно оси вращения наносящего валика. В состоянии контакта растворитель из одного удлиненного моечного отверстия промывает всю поверхность части наносящего валика. По мере вращения наносящего валика вокруг его оси растворитель моет следующие части поверхности. В процессе вращения щетки 96 помогают очистить валик от твердых частиц.

На Фигуре 7 показан альтернативный вариант модуля профилактического обслуживания, показанного на Фигуре 6. В этом варианте воплощения прижимная поверхность блока очистки предпочтительно содержит множество расположенных между моечными и всасывающими отверстиями вращающихся щеток 98, непосредственно контактирующих с поверхностью наносящего валика. В предпочтительном варианте эти щетки являются электромеханическими щетками. Такие электромеханические щетки могут быть удлиненными щетками с осью вращения, параллельной оси вращения наносящего валика. Во время контакта блока очистки с наносящим валиком эти щетки могут вращаться в том же направлении, что и наносящий валик, или в противоположном направлении. При одинаковом направлении вращения щетки и наносящий валик работают подобно покрывному валику с обратным вращением, создавая в результате трение для очистки поверхности наносящего валика. При вращении в противоположных направлениях желательно, чтобы щетки вращались с такой скоростью, которая бы позволяла создавать трение для очистки поверхности наносящего валика, т.е., линейные скорости вращения наносящего валика и щеток должны отличаться друг от друга. Предпочтительно, чтобы такие щетки были изготовлены из ПТФЭ. В некоторых вариантах воплощения щетки являются подвижными, что позволяет регулировать давление, прикладываемое щеткой к поверхности валика.

В некоторых вариантах воплощения данного изобретения к щеткам может прикладываться электростатический заряд, притягивающий противоположно заряженные частицы мусора. В таких вариантах воплощения предпочтительным является применение более чем одной щетки, при этом к одной щетке прикладывается положительный или отрицательный заряд, а к другой - противоположный заряд. В этом варианте воплощения предпочтительно, чтобы эти щетки были изготовлены их электропроводящего соединения ПТФЭ.

В настоящем описании представлен модуль профилактического обслуживания, предназначенный для очистки наносящего валика, однако такие модули могут быть легко модифицированы для контакта и с другими валиками, например, с дозирующими и приводными валиками.

В некоторых вариантах воплощения предпочтительно, чтобы очистка дозирующего и наносящего валиков выполнялась одновременно для того, чтобы исключить загрязнение одного валика частицами мусора с другого валика в процессе его очистки.