JP2020180368A - 基板コーティング - Google Patents

Abstract

【課題】気化する基板をコーティングするための方法および装置を提供する。【解決手段】基板が本質的に液相から気相への相転移を起こす間にフィルムコーティング１２が基板１０の少なくとも一部の上に堆積される。当該基板材料の少なくとも一部を気化させた際に形成されるガス種１０１は、気相中で化学蒸着反応を起こした際に少なくとも１つのコーティング層を形成する微粒子１１を生成してフィルムコーティング１２を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は一般に、基板処理方法および装置に関する。特に本発明は、化学蒸着方法によって気化する媒体をコーティングするためのプロセスに関する。

化学気相蒸着（ＣＶＤ）および原子層堆積（ＡＬＤ）などの気相中で行われる化学蒸着方法は当該技術分野において広範囲に記載されている。一般にＣＶＤプロセスのサブクラスとみなされているＡＬＤ技術は、各種基板に高品質でコンフォーマルなコーティングを生成するための効率的なツールであることが分かっている。

ＡＬＤは交互の自己飽和表面反応に基づいており、ここでは非反応性（不活性）ガス状担体中の化合物または化学元素として提供された異なる反応物（前駆体）を、基板を収容する反応空間の中に連続的に導入する。反応物の堆積後に当該基板を不活性ガスでパージする。従来のＡＬＤサイクルは２つの半反応（第１の前駆体の導入およびパージと第２の前駆体の導入およびパージ）で進行し、これにより典型的には０．０５〜０．２ｎｍの厚さの材料の層が自己制御（自己飽和）的に形成される。このサイクルを所定の厚さを有する膜を得るために必要に応じて何度でも繰り返す。各前駆体のための典型的な基板曝露時間は０．０１〜１秒以内の範囲である。

従ってＣＶＤおよびＡＬＤなどの気相コーティングプロセスは、気相中での試料（基板）への反応物の送達に依存している。表面コーティングプロセスでは、その反応は典型的に試料表面でのみ生じ、気相中での反応は回避される。従って、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびＨ_２Ｏ（Ａｌ_２Ｏ_３などの酸化アルミニウムＡｌ_ｘＯ_ｙを生成するための一般的なＡＬＤ反応物）などの反応性（前駆体）ガスが気相中で反応した場合、それらは粒子を生成し、これは最終的にマイクロメートルの範囲内のサイズまで成長する。ＡＬＤ反応は連続的であり、かつ時間で分けられているという事実により、ＡＬＤ技術は典型的に一度に１種の前駆体物質（反応物）のみが気相中に存在することを必要とする。両方の前駆体物質／ガスが同時に気相中に存在した場合、当該プロセスは粒子を生成し、これは望ましくなく、かつ大抵の場合ＡＬＤプロセスにとって有害でさえある。

一方、ナノ粉末の製造などの粒子生成を目的とするプロセスは典型的に気相中での物質間の反応を必要とする。

現在のところ、ヒドロゲルなどのコロイド物質の使用は生物医学的用途において一般的である。薬の調製および持続放出薬物送達などのいくつかの領域では、ヒドロゲルなどのコロイドはそれらの表面への薄いコーティングの堆積を必要とする。しかしＡＬＤ条件などの気相中での化学蒸着条件下ではヒドロゲル材料は蒸発する。

この点に関して、従来の気相堆積プロセス条件下で蒸発する材料を含むからそれからなる基板からコーティングされた物品を製造する際の前記方法の適用に伴う課題に対処するために、原子層堆積技術などの気相堆積に基づく方法の分野における更新がなお望まれている。

本発明の目的は、従来の技術の限界および欠点から生じる問題のそれぞれを解決するか少なくとも軽減することにある。この目的は、気化する基板をコーティングするための方法および装置、コーティングされた基板および関連する使用の様々な実施形態によって達成される。一態様では、気化する基板をコーティングするための方法は独立請求項１に記載されている内容に従って提供される。

一実施形態では、気化する基板をコーティングするための方法であって、少なくとも１つのコーティング層を含むフィルムコーティングを本質的に液相から気相への相転移を起こす基板材料の少なくとも一部の上に堆積させ、かつ当該基板は気相中での化学蒸着反応に関与する化学物質を含むことを特徴とする方法が提供される。

一実施形態では、フィルムコーティングを当該基板の少なくとも表面から気化されている基板材料の上に堆積させる。

一実施形態では、本方法は、当該基板材料の少なくとも一部を気化させた際のガス種の形成を含み、前記ガス種は気相中で化学蒸着反応を起こした際に当該基板の表面の少なくとも一部の上に少なくとも１つのコーティング層を形成する微粒子を生成する。

少なくとも１つのコーティング層は金属化合物を含んでいてもよい。

一実施形態では、フィルムコーティングの少なくとも密度および／または多孔度は垂直方向に徐々に変化する。

一実施形態では、気化する基板は本質的に液体の基板である。一実施形態では、気化する基板はゲル、ヒドロゲルまたはゾル−ゲルなどのコロイド基板である。

一実施形態では、気化する基板は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）などの気相中での化学蒸着の原理に従って化学反応を起こす。

一実施形態では、本方法は、当該基板材料の少なくとも一部を気化させた際に形成されるガス種がＡＬＤ前駆体などの１種または複数の化学的前駆体と化学蒸着反応を起こした際の微粒子の形成を含む。

一実施形態では、当該基板は生分解性材料を含む。一実施形態では、当該基板は生物活性化合物、薬学的に活性な化合物またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの構成では、当該基板は、任意に薬学的に活性な化合物として構成された少なくとも１種の生物活性化合物を含む。

一実施形態では、本方法はさらに、そのコンフォーマルな封止を提供するためのフィルムコーティングで既にコーティングされた当該基板の表面の上への化学蒸着による少なくとも１つのさらなるコートの形成を含む。さらなるコートは化学気相蒸着または原子層堆積などの気相中での化学蒸着プロセスによって堆積させてもよい。

あるいは、気化する基板材料は気相中に懸濁された微粒子を生成してもよく、この微粒子は気相中で化学蒸着反応を起こし、それにより少なくとも１つのコーティング層と共に堆積される粒子が生成される。そのような方法でコーティングされた微粒子基板を作製することができる。

一態様では、少なくとも部分的に封止された基板を作製するための方法が独立請求項９に記載されている内容に従って提供される。

別の態様では、製品が独立請求項１３に記載されている内容に従って提供される。

一実施形態では、本製品は基板および当該基板の少なくとも一部の上に堆積されたフィルムコーティングを含み、前記フィルムコーティングは少なくとも１つのコーティング層を含み、フィルムコーティングの少なくとも密度および／または多孔度は垂直方向に徐々に変化し、かつ当該基板は本質的に液体の基板あるいはゲル、ヒドロゲルまたはゾル−ゲルなどのコロイド基板である。本製品は、そのコンフォーマルな封止を提供するためにフィルムコーティングで既にコーティングされた当該基板の表面の上に形成されたさらなるコートをさらに含んでいてもよい。

従って本製品は、液体、ゲル、ヒドロゲルまたはゾル−ゲルのうちのいずれか１つの形態で提供される少なくとも部分的に封止された基板として提供される。

本発明はさらに徐放のための組成物に関する。当該組成物は本実施形態に係る製品を含むかそれからなり、かつそれは生物活性組成物または医薬品の形態で提供される。

さらなる態様では、気化する基板をコーティングするための装置が独立請求項１４に記載されている内容に従ってさらに提供される。

一実施形態では、本装置は本質的に液相から気相への相転移を起こす基板材料の少なくとも一部の上に少なくとも１つのコーティング層を含むフィルムコーティングを堆積させるように構成されており、前記基板は気相中での化学蒸着反応に関与する化学物質を含む。

一実施形態では、本装置は化学気相蒸着反応器、原子層堆積反応器およびプラズマ強化原子層堆積反応器のうちのいずれか１つとして構成されている。

本発明の特定の実施形態の目的は、コーティングされる基板の表面に粉末を生成すること、および前記粉末の上に連続的かつコンフォーマルなコーティングをさらに生成することであり、コーティングされる材料は生分解性であり、かつ／または水溶液に可溶性である。

一実施形態では、当該コーティングは金属化合物を含み、かつ原子層堆積（ＡＬＤ）によって堆積される。

異なる拘束力のない例示的な態様および実施形態を上に示してきた。上記実施形態およびこの説明の後に記載されている実施形態は、本発明の実装に利用することができる選択された態様または工程を説明するために使用されている。当然のことながら、対応する実施形態は他の例示的な態様にも当てはまる。当該実施形態のあらゆる適当な組み合わせを形成することができる。

特許請求の範囲の範囲および解釈を限定することなく、本明細書に開示されている例示的な実施形態の１つ以上の特定の技術的効果が以下に列挙されている。

投与経路（経口、経粘膜、気道内、静脈内、皮下、筋肉内、クモ膜下腔内投与あるいは実質臓器内への直接注入または動脈血液供給）に応じた医薬品を本明細書によって開示されている方法によってコーティングしてそれらの放出を調整し、この放出を段階的に行うかそれらの薬物動態をあらゆる他の方法で修正することができる。いくつかの用途は医薬品の制御された徐放（持続放出）を必要とする長期的効果（デポー剤）を必要としてもよい。いくつかの用途は異なる段階で異なる動態を必要としてもよく、すなわち放出速度が時間と共に変化してもよい。他の用途は、制御された方法での異なる化合物の放出、すなわち放出速度および／または放出される化合物の両方を修正することを必要としてもよい。薬をコーティングするための手段（コーティング）は、経口で投与される医薬品をそれが胃酸に曝露される胃の中の厳しい条件および他方で腸管の始まりのアルカリ条件に耐えるように調整することも可能にする。そのようにして医薬品の量および局所的副作用を最小限に抑え、かつ当該化合物によって与えられる生物学的／医薬的効果を最大化するために生物学的利用能を高めてもよい。本発明は、薬物を服用しなければならない回数を減少させることによって患者の服薬遵守を高める／向上させることも可能にする。当該基板、例えばゲル状基板からの埋め込まれた材料の得られる放出性能の恩恵を受ける他の用途は、動作（使用）環境において時間をかけて制御された投与量で放出される必要がある殺生物剤である。

本開示では、１マイクロメートル（μｍ）未満の層厚を有する材料を「薄膜」と呼ぶ。

本開示では、「ゲル」という用語は一般に、ゾル（本質的に液体状態のコロイド溶液）よりも一般に固体状態で提供される本質的に固体もしくは半固体形態のコロイドを表すために利用される。「ヒドロゲル」という用語はその中の液体成分が水であるゲルを指す。「ゾル−ゲル」という用語はゾル状態とゲル状態との間で入れ替わることができるコロイドを表す。

本開示では、「気化する」および「蒸発する」という用語は同義で使用される。

本開示の文脈では、「粒子」および「微粒子」という用語は、気相堆積のプロセスによる本質的に気相から固相への相転移を伴う堆積反応により形成されるそれに応じた１種の自立実体および複数のそのような実体を表すために使用される。

「いくつかの（ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ）」という表現は本明細書では１から開始する任意の正の整数、例えば１、２または３を指し、「複数の」という表現は本明細書では２から開始する任意の正の整数、例えば２、３または４を指す。

「第１の」および「第２の」という用語はどんな順序、量または重要性も示してはおらず、むしろ単にある要素を別の要素から区別するために使用されている。

本発明について添付の図面を参照しながら単なる一例として説明する。

複数の実施形態に係る気化する基板をコーティングするための方法および少なくとも部分的に封止された基板を作製するための方法を示す。 一実施形態に係る完全に封止された基板を示す。

本発明は一態様によれば、気化する基板をコーティングするための方法に関する。本文脈では、「気化する基板」という表現は気化されている基板を指す。従ってコーティングは前記基板の気化プロセスの間に生じる。本方法では、フィルムコーティング１２を本質的に液相から気相への相転移を起こす基板材料１０の少なくとも一部の上に堆積させ、当該基板は気相での化学蒸着反応に参加および関与する化学物質を含む。

フィルムコーティングは少なくとも１つのコーティング層１２１、１２２を含む。さらにコーティング層１２１、１２２を副層と呼ぶ。

混同を避けるために、本開示では「気相（ｇａｓｅｏｕｓ ｐｈａｓｅ）」および「気相（ｇａｓ ｐｈａｓｅ）」という用語は物質の状態、例えば蒸気を表すために使用される。「蒸気」という用語は通常ガス状でない基板、すなわち標準条件下で非ガス状状態で存在する基板の気相を参照して使用され、前記基板は気化すると気相（例えば空気または他のガス）として提供されている周囲に拡散する。標準条件は一般に室温（約２０℃）および大気圧（約１ａｔｍすなわち１０１ｋＰａ）で確立される環境条件として理解されるべきである。

図１は本方法の例示的な実施形態を示す。本方法は例示的な基板ホルダー２１内に配置された基板材料１０の少なくとも一部を気化させることによって（１）で開始する（図１）。気化は好ましくは、例えば約３０℃〜約３５０℃の範囲内などの高温条件下（反応チャンバー内）で気化する基板をコーティングするための例示的な装置の閉鎖／密閉された反応チャンバー（図示せず）内で行う（本明細書の下に記載されている）。但し、特定の反応性かつ低沸点の化学物質を用いる場合には、その温度を３０℃未満、例えば約０℃〜約３０℃の範囲内まで低下させてもよい。反応チャンバーは好ましくは真空（約１００Ｐａ（１ｍｂａｒ）または好ましくはそれ未満のレベルに維持される圧力）下に維持する。場合によっては、反応チャンバー内の圧力を大気圧と同じレベルまで上げる。

場合によっては、基板１０の温度を氷点下に維持してもよい。

基板ホルダー２１は容器（例えばカップ）として図１に示されているが、基板ホルダーは任意に当該基板を保持するためのいくつかの突起部（例えばピンまたはスタッド）を有する本質的に平坦な表面（例えばプレート）を有する物品として提供することができる。気化されている基板１０の少なくとも一部は矢印（図１の１）によって示されている。少なくとも１つの基板ホルダー２１を、反応空間（図示せず）を形成する反応チャンバーの中に配置する。

気化プロセスは典型的に当該基板の表面１０Ａで開始する。

基板材料１０の少なくとも一部は気化されるとガス種１０１（これも矢印によって示されている、図１の１）を生成する。

基板１０は、気化される前に本質的に液体（例えば水、任意の水溶液または非水溶液）の基板として提供することができる。あるいは、当該基板は気化される前に、ゲル、ヒドロゲルまたはゾル−ゲルなどのコロイド物質として提供することができる。例えば乳濁液などの任意の他の種類の本質的にコロイド（状の）物質およびコロイド系は除外されない。例えばゲルなどのコロイド系は固体の媒体および液相からなる二相系である。そのような基板に含まれる液体は気化／蒸発して気相を形成してガス種１０１を生成する。

ガス種１０１は、気化すると生成され、かつ気相中に拡散／懸濁される原子、分子、分子クラスター、イオンおよびフリーラジカルのうちのいずれか１つとして定めることができる。本明細書によって使用される「拡散する（される）」および「懸濁する（される）」という用語は単に、当該基板（本質的に液相）から気相中に放出される物質の粒子が分子間結合によって保持されていない場合に前記気相中を「浮遊」するという事実を示す。

従って例示的な構成では、基板１０（液体またはコロイドのうちのいずれか１つとして提供される）は気化を起こし、それにより前記基板の表面１０Ａから水が気化し、かつ水分子はガス種１０１として気相中に放出されるようになる。実際には、気化するガス種は反応空間内に作り出された周囲の中に流れ込む。

ガス種１０１は、所定の期間（導入）中に供給経路を介して反応チャンバー内に導かれる前駆体Ｐ１（図１の２）と気相中で反応する。この前駆体はガス種１０１と反応する化合物である。

ガス種１０１は、気相中で化学蒸着反応を起こした際に当該基板の表面の少なくとも一部の上に少なくとも１つのコーティング層を形成する微粒子１１を生成する。微粒子１１は、約０．２ｎｍ〜１ｍｍの範囲内のサイズを有する複数の本質的に固体の粒子として提供される。場合によっては、微粒子１１を粉末と呼ぶ。

例として、水（化学種１０１）とＴＭＡ（前駆体化学物質Ｐ１）との間で反応を行ってもよい。これらの化合物間の反応により微粒子１１（図１の２）の形態で酸化アルミニウム（例えばＡｌ_２Ｏ_３）が生成される。微粒子１１は気相から基板１０の上に堆積してコーティング層（例えば、約１オングストロームの層）を形成する。コーティング層の形成は、基板１０の上に堆積する（「落ちる」、矢印を参照）気泡によって図１の工程２に示されている。（共）反応物のあらゆる組み合わせを利用することができる。

本方法は３（図１）に進み、ここでは任意に第１の前駆体Ｐ１とは異なる第２の前駆体Ｐ２を反応空間の中に導く。追加または代わりとして、第１の前駆体Ｐ１を反応空間に再度導入してもよい。各導入中に、上記のようにコーティング（副）層を当該基板の上に堆積させる。実際には、コーティング層を互いの上に「積層」させてフィルムコーティング１２（図１の３）を形成する。コーティング層およびコーティングフィルムの堆積は、ＣＶＤまたはＡＬＤ方法のうちのいずれか１つによって行ってもよい。

反応空間に作り出された所定の条件下で、ガス種１０１は「積層」の深さ／厚さがおよそ１０ｎｍ〜１００ｎｍに到達するまで、堆積されたコーティング層を通って気化しつ続ける。その後に、前駆体の流れを例えば積層の（上）表面（図示せず）と反応させるように調整してもよい。

いくつかの実施形態では、前駆体は一度に１種を反応空間の中に導入する。全体として、任意の量の異なる前駆体、例えばＰ１、Ｐ２、Ｐ３などをプロセス全体のために利用してもよい。

従って、コーティング層を互いの上に「積層」することによって、フィルムコーティング１２が当該基板の表面に形成される（図１の３）。フィルムコーティング１２は約１０ｎｍ〜２ｍｍの範囲内の深さ／厚さを有する。基板１０を気化させ（ガス種１０１の生成を伴う）、かつその微粒子を前記基板の上に層状に堆積させると未反応の基板材料１０は減少し、そのプロセスは基板１０の表面へのフィルム１２の成長に比例する（図１の４を参照）。

コーティングフィルム１２の副層として提供されるコーティング層は、符号１２１、１２２によって図１の工程４に概略的に示されている。

所望の厚さのフィルム１２を当該基板の上に堆積させた後に、基板ホルダー２１を除去することができる（図１の４）。従って工程４では、少なくとも１つのコーティング層１２１、１２２を含むフィルムコーティング１２によって少なくとも部分的にコーティング／封止された基板１０を含む製品１００が作製される。

前記フィルムコーティング１２の少なくとも密度および／または多孔度は垂直方向に徐々に変化する。垂直方向とは本明細書では、（未反応の）基板１０とコーティングフィルム１２の最上層との間の断面に沿った方向を指す。その勾配は化学物質Ｐ１およびＰ２の比を変えることによって少なくとも部分的に調整することができる。図１に示されている構成では、フィルム１２は上部により高密度の層（１２Ａとして表されている）を有し、かつその下により多孔性の非晶質層（１２Ｂとして表されている）を有する。最上コーティング１２と未反応の基板１０との間での少なくとも密度および／または多孔度に関する段階的移行を強調するために（図１の４）、より高密度の層１２Ａは可変密度および／または多孔度を有する副層１２１、１２２をさらに含むように示されている。当然のことながら、図１は単に説明のためのものであり、コーティング（副）層１２１、１２２の数は、フィルムコーティング１２内で一般に１２Ａ〜１２Ｂとして表されている勾配を確立するために変わることがある。

工程４では、少なくとも１つのコーティング層を含むコーティングフィルム１２でコーティングされた物質の粒子を含む微粒子基板１００が作製される。

従って、フィルムコーティング１２およびその副層１２１、１２２の厚さは堆積反応条件を調整することによって調整可能である。

前駆体は金属化合物を含むかそれからなっていてもよい。いくつかの構成では、少なくとも１つのコーティング層１２１、１２２は少なくとも１種の金属化合物を含んでいてもよい。

本方法では、気化する基板１０は好ましくは原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを通して化学反応を起こす。ガス状のＡＬＤ前駆体または担体として使用するのに適したあらゆる化合物および化合物の組み合わせを利用することができる。

ＡＬＤ成長メカニズムの基本は当業者に公知である。ＡＬＤは少なくとも２種類の反応性前駆体種の少なくとも１つの基板への連続的導入に基づく特殊な化学蒸着方法である。但し、これらの反応性前駆体のうちの１つを、例えばフォトン強化ＡＬＤまたはプラズマ支援ＡＬＤ、例えばＰＥＡＬＤを用いた場合にエネルギーで置き換え、それにより単一の前駆体ＡＬＤプロセスを行うことができることを理解されたい。例えば金属などの純元素の堆積は１種のみの前駆体を必要とする。酸化物などの二元化合物は、前駆体化学物質が堆積される二元材料の元素の両方を含有する場合には１種の前駆体化学物質を用いて作り出すことができる。ＡＬＤによって成長された薄膜は高密度であり、ピンホールを含まず、かつ均一な厚さを有する。場合によっては、化学気相蒸着（ＣＶＤ）を利用してもよい。

少なくとも１つの基板を典型的には反応容器において時間的に分離された前駆体導入に曝露して、連続的自己飽和表面反応によって材料を当該基板表面に堆積させる。本出願の文脈ではＡＬＤという用語は、全ての適用可能なＡＬＤに基づく技術およびあらゆる同等もしくは密接に関連する技術、例えば以下のＡＬＤサブタイプ：ＭＬＤ（分子層堆積）、プラズマ支援ＡＬＤ、例えばＰＥＡＬＤ（プラズマ強化原子層堆積）およびフォトン強化原子層堆積（光ＡＬＤまたはフラッシュ強化ＡＬＤとしても知られている）などを含む。また当該プロセスはエッチングプロセスであってもよく、その一例はＡＬＥプロセスである。

基本的なＡＬＤ堆積サイクルは４つの連続的工程、すなわち導入Ａ、パージＡ、導入ＢおよびパージＢからなる。導入Ａは第１の前駆体蒸気（Ｐ１）からなり、導入Ｂは別の前駆体蒸気（Ｐ２）からなる。不活性ガスおよび真空ポンプは典型的に、パージＡおよびパージＢの間に反応空間からガス状の反応副生成物および残留する反応物分子をパージするために使用される。堆積順序は少なくとも１つの堆積サイクルを含む。堆積順序により所望の厚さの薄膜またはコーティングが生成されるまで堆積サイクルを繰り返す。また堆積サイクルは、よりシンプルなものまたはより複雑なものであってもよい。例えばこのサイクルは、パージ工程によって分離された３回以上の反応物蒸気導入を含んでもよく、あるいは特定のパージ工程を省略してもよい。他方、光強化ＡＬＤはパージのための様々な選択肢と共に１種のみの活性前駆体などの様々な選択肢を有する。全てのこれらの堆積サイクルは、論理演算装置またはマイクロプロセッサーによって制御される時限堆積順序を構成する。

本明細書によって開示されている方法によれば、コーティングされる基板材料１０は、最初に本質的に液相（例えば水など）から本質的に気相への相変化を起こし、これによりガス種１０１が生成される。前記化学種１０１は気相中で前駆体種（Ｐ１、Ｐ２）と反応する。後者は好ましくは気相として反応空間内に連続的に供給されて、本質的に固体の堆積層１２１、１２２を形成してコーティングフィルム１２を生成する。

上記層１２１、１２２の堆積プロセスは微粒子１１の形成を伴う。微粒子１１は、基板材料１０の少なくとも一部を気化させると生成されるガス種１０１がＡＬＤ前駆体などの１種または複数の化学的前駆体と化学蒸着反応を起こした場合に形成される。

場合によっては、基板１０は生分解性材料を含む。追加または代わりとして、基板１０は、好適な担体の中に提供された少なくとも１種の生物活性化合物または少なくとも１種の薬学的に活性な化合物を含む。場合によっては、生物活性化合物は薬学的に活性な化合物として構成されていてもよい。いくつかの他の例では、生物活性化合物は殺生物剤として構成されていてもよい。

上記生物活性化合物および／または薬学的に活性な化合物は、図１および図２では符号１４によって表されている。化合物１４は基板１０（これは担体材料として機能する）内に埋め込まれている。上記化合物１４は気化／蒸発しないが最終製品１００の形成まで基板１０内部に残ることが好ましい。

特定の構成では、基板材料１０は最初に所定の反応物（例えば水）を吸収することができるので、次いで前記反応物は（化学種１０１の形態で）気相中に放出されて、気相中に供給される所定の前駆体Ｐ１、Ｐ２と反応し、それにより微粒子／粉末が当該基板表面の上に生成される。場合によっては、前駆体／反応物の導入は多孔性フィルム形成の持続期間中に純粋なフィルムを形成するのに十分な程には（時間で）分離されていない。

従って、当該基板は水を蒸発させる水性ヒドロゲルまたはゾル−ゲルとして提供することができる。場合によっては、当該基板は液体であってもよい。

場合によっては、本明細書の上に記載されている方法によって生成される粒子１１を含む微粒子基板を作製してもよい。前記微粒子基板において、当該コーティングは少なくとも金属化合物を含んでいてもよい。

コーティングプロセス中の第１段階は、好ましくは少なくとも標的材料１０、１４の表面での粒子１１（図１の２）の生成である。その後の工程（３、繰り返される）中の堆積プロセスは、両方の前駆体Ｐ１、Ｐ２と当該基板から蒸発する化学物質への少なくとも若干の曝露との組み合わせであってもよく、それにより、このように形成された粒子は層状にコーティングされた状態になる（工程４の１２１、１２２を参照）。

任意に、そのコンフォーマルな封止を提供するためにフィルムコーティング１２で既にコーティングされた基板１０の表面の上に化学蒸着による少なくとも１つのさらなるコート１３の形成を伴う第３段階を（図２に示されているように）適用してもよい。さらなるコート１３は、コンフォーマルな穴のない障壁を作り出すＡＬＤなどの従来の気相堆積によって堆積されたフィルムである。

このようにして得られる製品１００は、部分的にコーティング／封止された基板（図１の４）またはさらなるコンフォーマルなフィルム１３（図２）でコーティングされた完全に封止された基板として提供することができる。

この点に関して、少なくとも部分的に封止された基板１００を作製するための方法がさらに提供され、前記方法は、
（ｉ）基板（１０）を得る工程と、
（ｉｉ）このようにして得られた基板の少なくとも一部を気化させ、その後すぐに当該基板が本質的に液相から気相に相転移を起こす工程と、
（ｉｉｉ）当該基板材料の少なくとも一部を気化させた際に形成されたガス種（１０１）から、当該基板の表面の少なくとも一部の上に少なくとも１つのコーティング層（１２１、１２２）を形成する微粒子（１１）を生成する工程と、
（ｉｖ）前記少なくとも１つのコーティング層から、基板（１０）を少なくとも部分的に封止するフィルムコーティング（１２）を形成する工程と
を含む。

いくつかの構成では、本方法は、以前に堆積されたフィルムコーティング１２で少なくとも部分的に既にコーティングされた基板１０の表面の上にさらなるコートフィルム１３を形成して、そのコンフォーマルな穴のない封止を提供する工程をさらに含む。従って完全に封止された構造体１００が図２に示すように作り出される。

当該基板を少なくとも部分的に封止しているフィルムコーティング１２の少なくとも密度および／または多孔度は、本明細書の上で考察した内容に従って垂直方向に徐々に変化する。完全に封止された基板では、封止された基板の実際の形状に対する先入観を持たずに、垂直方向は本質的に半径方向、すなわち未反応の基板１０を含む封止された製品の中心からコーティングフィルム１２および／またはさらなるコート１３の最上コーティング層に向かう方向として定められる。

前記フィルムコーティング１２およびさらなるコート１３のいずれか１つは少なくとも１種の金属化合物を含んでいてもよい。フィルムコーティング１２およびさらなるコート１３のいずれか１つは、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）またはプラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）などの気相中での化学蒸着の原理に基づく従来の技術によって堆積させてもよい。

本開示は、部分的もしくは完全に封止された基板１０を含む製品１００の形成をさらに提供する。

製品１００は、基板１０と基板材料の少なくとも一部の上に堆積されたフィルムコーティング１２とを含む。フィルムコーティング１２は少なくとも１つのコーティング層を含む。フィルムコーティング１２の少なくとも密度および／または多孔度は本明細書の上で考察した内容に従って垂直方向に徐々に変化する。

製品１００内の少なくとも部分的に封止された基板１０は液体、ゲル、ヒドロゲルまたはゾル−ゲルのうちのいずれか１つの形態で提供される。例えば乳濁液などの任意の他のコロイド系を利用してもよい。

本製品には、そのコンフォーマルな封止を提供するためにフィルムコーティング１２で少なくとも部分的に既にコーティングされた基板１０の表面の上に形成されるさらなるコート１３がさらに堆積されていてもよい。

本製品は有利には本明細書の上に記載されている方法のいずれか１つによって作製される。

製品１００に基づいて、徐放のために構成された生物活性組成物および／または医薬品を調製することができる。生物活性組成物には、限定されるものではないが、抗炎症、抗菌、殺菌および殺真菌活性などの少なくとも１種の生物学的活性を与えてもよい。場合によっては、生物活性組成物は医薬品として、すなわちヒトまたは非ヒト哺乳類に少なくとも１種の治療効果を与えるように構成された製剤として構成されていてもよい。コンフォーマルな封止１３と共に提供される例示的な医薬品が図２に概略的に示されている。

本明細書によって記載されているプロセスの応用分野としては、限定されるものではないが、
−水密ガス障壁によるヒドロゲルまたはゾル−ゲルのキャッピング、
−徐々に溶解し、それにより化学的に堆積されたフィルムコーティング（１２、１３）の溶解時間にわたって薬の勾配を徐々に増加させるように構成された薬／医薬品の製造
が挙げられる。

後者の場合、薬（例えば丸剤）が患者に投与された場合に、本明細書によって記載されている方法に従って作製されたコーティング１２、１３は徐々に溶解し、それにより最初に薬放出速度はより小さく／より遅く（コンフォーマルなフィルム１３の溶解時、図２）、この速度は時間と共に増加する（微粒子により形成されたコーティング１２の溶解時、図１の工程４）。

基板担体１０内に提供される薬１４などの堆積された材料を含む製品１００は、薬の容器として構成された基板ホルダー２１から除去することもできる（図１の４）ため、基板側にある薬への患者の曝露が最初に開始する。なお、生物活性化合物および／または医薬化合物１４の濃度は、未反応の基板１０（そこには前記化合物１４が基板担体材料内に提供されている）に向かう方向に増加する。

故に薬物の投与経路に関して、いくつかの経路は特定の薬物に対してより攻撃的である。例えば経口投与される薬物は酸、アルカリおよび多くの他の物質などの競合する物質に曝露される。本明細書によって開示されている方法によって作製されるフィルムコーティング１２は任意にさらなるコート１３と共に、薬物が吸収されるべき高精度な時間（時点）を制御することができる。

さらに、コーティングフィルム１２、１３を使用して薬物の放出速度（一定、加速、減速）を調整し、かつ／または際立った段階（例えば、最初に一定または加速または減速段階（第Ｉ段階）、その後に先の段階とは異なる別の段階（第ＩＩ段階）など）により薬物放出を確立することができる。さらにフィルムコーティング１２は任意に１３と共に異なる薬物を含有し、かつそれを異なる時点で放出するように構成されていてもよい。

構造体１００はさらに多層の複合積層構造体として実装することができ、ここでは第１の生物活性化合物（例えば第１の薬）を含み、かつフィルムコーティング１２および任意にさらなるコート１３でコーティングされた第１の基板１０に、例えば第２の生物活性化合物（例えば第２の薬）を含む溶液に浸漬することによって前記薬を含む第２の基板１０（図示せず）をさらに加えることができる。その後に当該構造体全体に、任意にコンフォーマルなコート１３によって覆われた第２のコーティングフィルム１２（図示せず）を堆積させてもよい。この手順は、得られた多層構造体内の各個々の「副層」（１０、１２および任意に１３）が連続的放出のために構成された同じ薬物または異なる薬物を含むように数回繰り返すことができる。

従って、患者が必要としている薬が体に効率的に送達される。そのような投与方法は非常に持続可能であり（効率的な送達（生物学的利用能）により無駄になる薬物の量が非常に少ない）、かついくつかの副作用が著しく減少する。

いくつかの他の例では、生物活性化合物は殺生物剤として構成されていてもよい。殺生物剤の例としては、限定されるものではないが、抗菌および抗微生物特性（例えば創部ケアなど）を有する物質ならびに皮膚消毒剤などが挙げられる。

本発明はさらに、気化する基板をコーティングするための装置に関する。本装置（図示せず）は本質的に液相から気相への相転移を起こす基板材料の少なくとも一部の上に少なくとも１つのコーティング層を含むフィルムコーティング１２を堆積させるように構成されており、前記基板は気相中での化学蒸着反応に関与する化学物質を含む。

本装置は、好ましくは気相蒸着に基づく技術の原理を利用するように構成された反応器装置である。全体的実装に関して、当該反応器は例えば、米国特許第８２１１２３５号（Ｌｉｎｄｆｏｒｓ）に記載されているＡＬＤ設備、またはフィンランドのＰｉｃｏｓｕｎ Ｏｙ社から入手可能なＰｉｃｏｓｕｎ Ｒ−２００ Ａｄｖａｎｃｅｄ ＡＬＤシステムとして商標登録されている設備に基づいていてもよい。それにも関わらず、本発明の概念の基礎をなす特徴は、例えばＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、ＭＬＤ（分子層堆積）またはＣＶＤ装置として具体化される任意の他の化学蒸着反応器の中に組み込むことができる。

当該反応器は、本明細書の上に記載されている方法が行われる反応空間（堆積空間）を確立する反応チャンバーを備える。当該反応器は、反応チャンバー内への流体の流れ（不活性流体および前駆体化合物Ｐ１、Ｐ２を含有する反応性流体）を媒介するように構成されたいくつかのアプライアンスをさらに備える。上記アプライアンスは、例えばいくつかの吸入ライン／供給経路および関連するスイッチングおよび／または弁などの調整装置として提供される。

前駆体Ｐ１、Ｐ２は本質的にガスの形態で反応空間の中に供給される。少なくとも１つの供給経路を介して反応チャンバーの中に入る反応性流体は好ましくは、不活性担体（ガス）によって運ばれる所定の前駆体化学物質を含むガス状物質である。反応空間内への前駆体化学物質の供給および基板上でのフィルム成長は、例えば三方ＡＬＤ弁、マスフローコントローラーまたはこの目的に適した任意の他の装置などの上記調整アプライアンスによって調整される。

本装置は、排気流を反応チャンバーから排出するための排気ラインをさらに備える。排気ラインは排気ポンプのためのフォアラインを構成し、かついくつかの構成では好ましくはポンプユニットの上流に閉鎖弁を備えていてもよい。反応チャンバーからの流体物質の回収を途切れなく行い、それにより好ましくは真空ポンプとして構成されたポンプにより全堆積プロセスの間に連続的に反応チャンバーから流体物質を除去することが好ましい。

本開示に記載されている実施形態を所望どおりに適合および組み合わせ可能であることが当業者によって理解されるであろう。従って本開示は、添付の特許請求の範囲内で当業者によって認識可能な装置および堆積方法のあらゆる可能な修正を包含することが意図されている。

Claims (15)

1. 気化する基板（１０）をコーティングするための方法であって、少なくとも１つのコーティング層（１２１、１２２）を含むフィルムコーティング（１２）を本質的に液相から気相への相転移を起こす前記基板材料の少なくとも一部の上に堆積させ、かつ前記基板（１０）は気相中での化学蒸着反応に関与する化学物質を含むことを特徴とする方法。
2. 前記フィルムコーティング（１２）を前記基板（１０）の少なくとも表面（１０Ａ）から気化する前記基板材料の上に堆積させる、請求項１に記載の方法。
3. 前記基板材料の少なくとも一部を気化させた際にガス種（１０１）が形成され、前記ガス種は気相中で化学蒸着反応を起こした際に前記基板の前記表面の少なくとも一部の上に少なくとも１つのコーティング層（１２１、１２２）を形成する微粒子（１１）を生成する、請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
4. 前記フィルムコーティング（１２）の少なくとも密度および／または多孔度は垂直方向に徐々に変化する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記気化する基板（１０）は本質的に液体の基板またはゲル、ヒドロゲルまたはゾル−ゲルなどのコロイド基板である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記微粒子（１１）は、前記基板材料の少なくとも一部を気化させた際に形成される前記ガス種（１０１）がＡＬＤ前駆体などの１種または複数の化学的前駆体と化学蒸着反応を起こした際に形成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記基板（１０）は、生分解性材料、生物活性化合物、薬学的に活性な化合物またはそれらの組み合わせのうちのいずれか１つを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. そのコンフォーマルな封止を提供するために前記フィルムコーティング（１２）で既にコーティングされた前記基板（１０）の前記表面の上に少なくとも１つのさらなるコート（１３）を形成する工程をさらに含み、前記さらなるコート（１３）は化学気相蒸着または原子層堆積などの気相中での化学蒸着プロセスによって堆積させる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. （ｉ）基板（１０）を得る工程と、
   （ｉｉ）このようにして得られた前記基板の少なくとも一部を気化させ、その後すぐに前記基板が本質的に液相から気相に相転移を起こす工程と、
   （ｉｉｉ）前記基板材料の少なくとも一部を気化させた際に形成されたガス種（１０１）から、前記基板の表面の少なくとも一部の上に少なくとも１つのコーティング層（１２１、１２２）を形成する微粒子（１１）を生成する工程と、
   （ｉｖ）前記少なくとも１つのコーティング層から、前記基板（１０）を少なくとも部分的に封止するフィルムコーティング（１２）を形成する工程と
   を含む、少なくとも部分的に封止された基板を作製するための方法。
10. そのコンフォーマルな封止を提供するために前記フィルムコーティング（１２）で既にコーティングされた前記基板（１０）の前記表面の上にさらなるコート（１３）を形成する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記フィルムコーティング（１２）の少なくとも密度および／または多孔度は垂直方向に徐々に変化する、請求項９または１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記フィルムコーティング（１２）および前記さらなるコート（１３）のうちのいずれか１つを化学気相蒸着または原子層堆積などの気相中での化学蒸着プロセスによって堆積させ、かつ前記フィルムコーティング（１２）および前記さらなるコート（１３）のうちのいずれか１つは金属化合物を含む、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 基板（１０）および基板材料の少なくとも一部の上に堆積されたフィルムコーティング（１２）を含み、前記フィルムコーティング（１２）は少なくとも１つのコーティング層を含み、前記フィルムコーティング（１２）の少なくとも密度および／または多孔度は垂直方向に徐々に変化し、かつ前記基板（１０）は本質的に液体の基板あるいはゲル、ヒドロゲルまたはゾル−ゲルなどのコロイド基板であり、そのコンフォーマルな封止を提供するために前記フィルムコーティング（１２）で既にコーティングされた前記基板（１０）の前記表面の上に形成されたさらなるコート（１３）をさらに含むことを特徴とする製品（１００）。
14. 本質的に液相から気相への相転移を起こす基板材料の少なくとも一部の上に少なくとも１つのコーティング層を含むフィルムコーティングを堆積させるように構成された気化する基板をコーティングするための装置であって、前記基板は気相中での化学蒸着反応に関与する化学物質を含むことを特徴とする装置。
15. 原子層堆積反応器として構成された、請求項１４に記載の装置。

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