噴射噴嘴裝置和用于覆層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對大面積的基質(zhì)均勻地噴漆的設(shè)備、噴射噴嘴(SprUhdilse)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用有不同的覆層方法。其中尤其要強(qiáng)調(diào)離心覆層(Schleuderbeschichtung)和噴射覆層(SprUhbeschichtung)。
[0003]在離心覆層中使待涂覆的物質(zhì)以液態(tài)的形式在基質(zhì)上分離出。之后將基質(zhì)置于旋轉(zhuǎn)中。該旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生力作用到液體上且使其分別到基質(zhì)的整個(gè)表面上。通過針對性地選擇覆層參數(shù)、主要是載體基質(zhì)的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)加速度，可產(chǎn)生從幾納米直至幾微米、在極端情況中甚至幾毫米的層厚。離心覆層主要被用于以在半導(dǎo)體工業(yè)中用于膠粘多個(gè)基質(zhì)的光刻膠(Photolack)或粘膠覆層平的面。優(yōu)點(diǎn)在于非常精確、快速、有效且成本有利地涂覆材料。然而離心覆層的缺點(diǎn)在有結(jié)構(gòu)的或非常大的基質(zhì)中顯現(xiàn)。尤其如果目標(biāo)層厚小于在基質(zhì)上的最高形態(tài)，那么有結(jié)構(gòu)的基質(zhì)導(dǎo)致待涂覆的層的相對不均勻的厚度。在此可發(fā)生，由于從內(nèi)向外分布的材料僅以材料來覆層形態(tài)的向中心定向的側(cè)壁，而在背對中心的側(cè)面上在材料中形成氣泡或缺陷。離心覆層的另一缺點(diǎn)尤其在于關(guān)于待覆層的基質(zhì)的幾何形狀的限制和最大尺寸。標(biāo)準(zhǔn)化的基質(zhì)、主要是晶片(在大多數(shù)情況中硅晶片)具有圓形的、即徑向?qū)ΨQ的對稱性和標(biāo)準(zhǔn)化的直徑。如果過去應(yīng)用帶有2至12英寸的直徑的基質(zhì)，將來在半導(dǎo)體工業(yè)中可能應(yīng)用帶有直至18英寸的直徑的基質(zhì)。然而存在很多的工業(yè)分支，其指定覆層比所述的徑向?qū)ΨQ的基質(zhì)大許多倍的矩形的基質(zhì)。例如對于在太陽能工業(yè)中的應(yīng)用須覆層基質(zhì)、所謂的嵌板(Panel)，其既不是圓形的更不用說將使覆層設(shè)備匹配離心覆層。嵌板是矩形的基質(zhì)，其長度和/或?qū)挾瘸３４笥?米。其厚度處于毫米至厘米范圍。對于所有類型的基質(zhì)、大多玻璃基質(zhì)(其應(yīng)用于窗、顯示器、擋風(fēng)玻璃等)存在相似的問題。
[0004]噴射覆層提供對于覆層這樣的嵌板的一可能性。利用相應(yīng)設(shè)計(jì)的用于噴射覆層的設(shè)備，嵌板優(yōu)選地甚至在流水線過程中可整面地以任意的材料來覆層。對于最佳的覆層決定性的標(biāo)準(zhǔn)在此尤其是層厚的均勻性。嵌板須在整個(gè)、對于噴射覆層設(shè)備的應(yīng)用不是恰當(dāng)?shù)匦〉拿嫔弦圆牧蟻砀矊?。所析出的層的層厚在此常常須處于微米或甚至納米范圍中。該供業(yè)針對相應(yīng)的情況已找到不同的解決方案。由此多個(gè)噴嘴可沿著相應(yīng)的噴射覆層設(shè)備的整個(gè)寬度來分布，其相應(yīng)總是僅覆層嵌板的較小的直接處于其下方的條帶。在此出現(xiàn)該問題，即精細(xì)地霧化的顆?？稍凇敖雍喜课?Nahtstelle) ”處(在其處噴嘴的覆層范圍交叉)聚集而相應(yīng)地不再能涉及層的均勻的層厚。另一已實(shí)現(xiàn)的可能性在于，僅應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)噴射噴嘴，但是其沿著覆層設(shè)備的整個(gè)寬度在待覆層的嵌板上沿著軌道來回運(yùn)動(dòng)。該變體確定產(chǎn)生帶有比在所述的第一情況中更均勻的層厚的層，但是比較緩慢且不適合于高產(chǎn)量。軸承單元、軌道以及滑塊(噴嘴被固定在其上)相應(yīng)可動(dòng)且因此易受磨損和高失效可能性。通過噴射噴嘴的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)和/或擾動(dòng)，其極強(qiáng)地影響層的均勻性。
[0005]文件US2010/0078496示出一種噴射噴嘴裝置，在其中使相應(yīng)的噴射覆層設(shè)備的噴霧偏轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是說明一種噴射噴嘴裝置以及對應(yīng)的設(shè)備和用于運(yùn)行噴射噴嘴裝置的方法，利用其實(shí)現(xiàn)均勻覆層。
[0007]該目的利用權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中來說明。由在說明書、權(quán)利要求和/或附圖中所說明的特征中的至少兩個(gè)構(gòu)成的所有組合也落入本發(fā)明的范圍中。在所說明的值域中，處于所述極限內(nèi)的值也應(yīng)作為極限值被公開且以任意的組合可要求保護(hù)。
[0008]本發(fā)明涉及一種設(shè)備和方法，以利用根據(jù)本發(fā)明的噴射噴嘴裝置最佳地覆層較大的面、尤其嵌板(優(yōu)選地太陽能板)。尤其有意在基質(zhì)(尤其長度和/或?qū)挾瘸^半米、優(yōu)選地I至2米)的對于覆層設(shè)備相對大的面上產(chǎn)生帶有極其均勻的層厚的層。法向于待覆層的面的基質(zhì)的厚度尤其處于毫米至厘米范圍中。
[0009]在此本發(fā)明的構(gòu)思在于應(yīng)用多個(gè)朝向噴射噴嘴的射束(Sprilhstrahl)取向的或可取向的控制噴嘴，其使噴霧或氣溶膠、即在氣體中由液體微粒和/或固體微粒構(gòu)成的混合物盡可能最佳地沿著線或條帶形的面、矩形借助于特別的渦流技術(shù)甚至在圓形的面上、但是通常沿著任意的面分別或針對性地偏轉(zhuǎn)。在通過控制噴嘴沿著相對于噴射方向的法向或者說橫向于噴射方向或者說橫向于噴射噴嘴的取向操控噴霧期間使待覆層的基質(zhì)在方向R上平移運(yùn)動(dòng)，即在噴霧之下被拖過。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，至少在橫向于待覆層的基質(zhì)與噴射噴嘴之間的相對運(yùn)動(dòng)的方向上優(yōu)選地應(yīng)用關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備靜止的、尤其不能旋轉(zhuǎn)的噴射噴嘴。由此使設(shè)備的構(gòu)造更便宜，設(shè)備更易于維護(hù)且維護(hù)間隔也變得更大。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一有利的實(shí)施形式設(shè)置成，噴射噴嘴裝置具有控制裝置，其帶有尤其分開控制的控制信號用于控制從控制噴嘴中出來的尤其氣態(tài)的控制流。根據(jù)本發(fā)明，控制裝置可承擔(dān)另外的任務(wù)、尤其控制噴射噴嘴。此外根據(jù)本發(fā)明可考慮，根據(jù)基質(zhì)相對噴射噴嘴的相對運(yùn)動(dòng)的速度實(shí)現(xiàn)控制噴嘴和/或噴射噴嘴的控制。此外根據(jù)本發(fā)明可考慮，傳感器與控制裝置相聯(lián)結(jié)，尤其用于帶有覆層材料的儲(chǔ)存器和/或帶有為了加載控制流被填充的氣體的儲(chǔ)存器的填充水平傳感器(FUllstandsensor)。因此對于覆層重要的構(gòu)件和流尤其可彼此相關(guān)地被控制，由此實(shí)現(xiàn)基質(zhì)的均勻的覆層。噴射噴嘴和或控制噴嘴以在0-1000V、優(yōu)選地0-500V、更優(yōu)選地0-250V、最優(yōu)選地0-200V、最最優(yōu)選地0-100V、最最最優(yōu)選地0-10V的范圍中的電壓來運(yùn)行
噴射噴嘴和/或控制噴嘴的氣流處于0-1000 Ι/min之間、優(yōu)選地在0-500 Ι/min之間、更優(yōu)選地在0-250 Ι/min之間、最優(yōu)選地在0-200 Ι/min之間。通常可應(yīng)用所有類型的氣體和/或氣體混合物作為用于控制噴嘴的控制氣體。然而優(yōu)選地是以下氣體和/或氣體混合物之----
?氮?dú)?br> ?干凈、干燥的空氣(英文:clean dry air, CDA)
? 二氧化碳 ?氬氣 ?氦氣 ?氧氣 ?惰性氣體
?由惰性氣體構(gòu)成的氣體混合物
噴射噴嘴和/或控制噴嘴的氣體壓力處于>0-100bar之間、優(yōu)選地在>0_50bar之間、更優(yōu)選地在>0_25bar之間、最優(yōu)選地在>0_10bar之間、最最優(yōu)選地在>0_5bar之間。
[0012]倘若控制信號限定地構(gòu)造為尤其具有相移的函數(shù)，在以相應(yīng)的控制流加載射束之間實(shí)現(xiàn)限定的、優(yōu)選地更柔的過渡。如果相移至少主要地、還更優(yōu)選地完全地利用破壞性干擾實(shí)現(xiàn)，是特別有利的。因此控制信號的總和是恒定的，從而還可獲得更好的且更均勻的覆層結(jié)果。
[0013]控制信號的形式/函數(shù)優(yōu)選地是以下尤其數(shù)學(xué)函數(shù)之一:
?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測定的且被存儲(chǔ)的函數(shù)，
?理論定義的函數(shù)，
?正弦函數(shù) ?鋸齒函數(shù) ?矩形函數(shù)
?單位脈沖函數(shù)(“無限”狹長的矩形信號)
?指數(shù)函數(shù) ?多項(xiàng)式函數(shù) ?對數(shù)函數(shù)
在清單中在第一位處且在此最優(yōu)選的“根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測定的且被存儲(chǔ)的”函數(shù)應(yīng)被理解成控制信號，其根據(jù)本發(fā)明通過覆層的層厚或?qū)雍穹植嫉慕?jīng)驗(yàn)測量優(yōu)化且其不能由理論思想來生成。例如可考慮，在一定的初始和邊界條件下來覆層多個(gè)基質(zhì)。層的接下來的評估允許推論所應(yīng)用的控制信號是否提供了期望的結(jié)果。如果不是如此，初始和/或邊界條件、即控制信號相應(yīng)地被改變且覆層過程被重復(fù)。如果確定了變壞，相應(yīng)地繼續(xù)控制信號的優(yōu)化過程，直到存在期望的優(yōu)化的結(jié)果。期望的控制信號通常不通過普通的數(shù)學(xué)函數(shù)、而是通過任意的有利地雙射函數(shù)來說明且可數(shù)字式地被存儲(chǔ)。
[0014]“通常的、理論上設(shè)想的函數(shù)”應(yīng)被理解成數(shù)學(xué)上已知的任何函數(shù)，然而其通過物理的和/或化學(xué)的和/或方法技術(shù)的和/或數(shù)學(xué)上的思想顯得有意義和/或必要，以能夠最佳地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，。根據(jù)本發(fā)明也可考慮多個(gè)函數(shù)的疊加。
[0015]在所有控制信號中、但是尤其在“根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測定的且被存儲(chǔ)的”函數(shù)和“通常的、理論上設(shè)想的函數(shù)”中，目的是通過信號形式平衡盡可能多的干擾影響(其導(dǎo)致不均勻的覆層)。不均勻的覆層的可能的原因此外可能是:
-噴射裝置的不同構(gòu)件的制造公差 -基質(zhì)特性 -噴射噴嘴的特性
-物理效應(yīng)(射束相對于信號函數(shù)非線性的偏轉(zhuǎn))
-噴射材料的特性(例如滴尺寸、粘度等)
根據(jù)本發(fā)明的控制信號的頻率處于>0與500