TW531771B - Coating formation by reactive deposition - Google Patents

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531771 A7 B7 五、發明説明（彳 相關申請案之交叉參考 本申請案主張Bi等人於2000年10月17號申請之美國臨時 專利申請案編號第60/241,200號，標題為”藉反應沉積形成 之塗層”（在此提出供參考）之優先權，且為Bi等人之美國專 利申請案編號第09/715,935號，標題"藉反應沉積形成之塗 層”（在此提出供參考）之後續。 發明領域 本發明喺關於在例如最後形成光裝置或電器裝置之基柯 表面上形成塗層。尤其，本發明係關於基材上高度均句之 顆粒塗層，及可進一步加工，在基材表面上形成玻璃及其 他高度均勻塗層之高度均句顆粒塗層之有效方法。 發明背景 機械、電器及光學組件固著或整合於整體之裝置中對於 材料加工之要求相當的高。再者，整合於裝置中之獨立組 件之尺寸會收縮。因此，相當的期盼能形成塗佈在基材上 之特殊組合物。為了由此材料形成具高品質光學塗層之光 學裝置，該塗層需高度的均勻。形成此等塗層之高度均勻 材料受到矚目者為製程之發展。 現今使用之光學通訊光波長為丨3至丨6微米。光學導波 器之尺寸通常為波長之數倍。因此，光學構造之尺寸可自 數微米至約100微米，依所需之光學模式及其他因子而定。 包含以網路為主之系統通訊及資訊技術之爆炸使全球均 致力於發展光纖通訊網路技術，以得到最大頻寬之優點。 -4- 531771 A7 . ___ B7 五、發明説明（2 ) ~ ~' 光纖技術之容量可藉由執行密集波長多路傳輸技術進一步 擴充。對於增加多管道之需求需執行系統功能。可使用整 合組件取代不連續之光組件，供給所需容量。 光學組件可如電子積體電路般整合於平面晶片形基底上 。藉由將光學組件置於整合之晶片如矽晶圓上，許多光學 組件可壓縮成極小組件。對於此等整合光學組件之大量製 造，現有之半導體技術如微影蝕刻及乾蝕刻均可在製造製 程之適當步驟中有利的應用。 積體光學組件之製造需將高品質光學材料沉積在基材表 面上。再者，光學材料需視於特定之裝置。尤其，光學組 件整合有遠景之技術係集中在平面導波器之製造上。曾使 用半導體方法，形成導波器，接著沉積光學材料。 光學薄膜塗覆之基本特徵包含表面品質、薄膜均勻度及 光學cm質。光學品質係指足夠小之吸收及散射損耗，以達 到所需之傳輸水準。光學品質亦包含光學性質之均句度， 如折射係數及雙折射性質。另外，光學品質包含干涉品質 ’如蕊層與包覆層間之干涉。現行之指標係藉由例如玻纖 、平面導波玻璃、銳酸鐘及Inp建立。氧化石夕（Si〇2)適當之 態包含玻璃’但對於其他材料單晶態具有最高品質之光學 傳輸。 針對光學材料之沉積曾使用及/或建議許多方法。此等方 法包含例如火焰水解沉積、化學蒸氣沉積、物理蒸氣沉積 、溶膠化學沉積、及離子植入。平面導波器之商業上使用 較主要者為火焰水解沉積。火焰水解及形成化學蒸氣沉積 本紙張尺度適用巾g g *標準(CNS) Μ規格(MM撕公爱) 531771

已成功的用於製造纖維光學元件中所用之玻纖。火焰水解 沉積包含使用氫-氧火焰，使氣態前驅物反應，形成塗覆在 基材表面上之光學材料顆粒。塗層之後續熱處理會形成一 般為玻璃材料之均勻光學材料。 在製造下一代需嚴袼的承受均勻度及純度之整合光學組 件之主要競爭者並未建立一套明顯之途徑。火焰水解沉積 有效’但無法輕易的得到更均句之塗層。化學蒸氣沉積包 含將游離基、分子及/或原子沉積在基材表面上，而非顆粒 。化學蒸氣沉積可形成極均勻之物質，但該製程極緩慢。 若嘗試增加其速率，則需對薄膜品質妥協，其會降低化學 蒸氣沉積法之任一優點。 同時’已發展出藉由雷射熱解製造高度均勻次微米及奈 米顆粒之方法。高度均勻之顆粒為製造各種裝置所需，包 含例如電池、拋光組合物、觸媒及光學顯示器之磷光體。 雷射熱解包含一強烈之光束，該光束可驅動反應物流之化 學反應’形成高度均勻之顆粒，且在該流離開雷射束後快 速的終止反應。 發明概要 本發明之第一目的係關於包括非圓形反應物輸入、形成 光路徑之光學元件、第一種基材、及與裝置相連之馬達之 塗覆裝置。光路徑在反應區處以來自反應區之持續產物流 路徑貫穿反應物流路徑。基材貫穿產物流路徑。而且，馬 達操作使第一面積材相對於產物流移動。 本發明另一目的係關於塗覆基材之方法，該方法包括使 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 χ 297公釐） 531771 A7 ___ B7 五、發明説明（4 ) 反應物流反應，將產物流引導到基材上，且相對於產物流 移動基材，塗覆基材。反應物流之反應係藉由在反應物流 處導入對焦之辕射束進行，製造包括來自輻射樹脂之顆粒 下流動之產物流。此等具體例中’反應係以輻射束之能量 驅動。塗覆法可加入形成玻璃塗層之方法。玻璃塗層係藉 由在足以使顆粒熔化成玻璃之溫度及時間下加熱顆粒塗層 形成。形成玻璃塗層之方法可用於在基材表面上形成光學 組件之方-法中。形成光學組件之方法尚包含移除一部份玻 璃塗層，形成光學組件。 本發明之另一目的係關於塗覆基材之方法，包括產生反 應物流，使反應物流反應形成顆粒之產物流，且將顆粒流 引導到基材上，其中產物流之流動並非以泵浦在基材上維 持。部分具體例中，反應物流具有與以主軸及次要軸特性 化之長掌方向垂直之剖面，該主軸至少比次要軸大二因子。 另外，本發明係關於塗覆直徑超過5公分之基材之方法， 該方法包括使反應物流反應，形成包括產物顆粒之產物流 ，且使顆粒流沉積。顆粒同時沉積在基材之全部表面上。 部分具體例中，每小時至少約5克之顆粒沉積在基材表面上。 再者’本發明關於塗覆基材之方法，包括藉由以光束驅 動之化學反應同時產生多重產物流。接著，將多重產物流 於基材上之下一位置處同時沉積在移動之基材上。 而且，本發明關於塗覆基材之方法，包括在高溫下使反 應物流反應’形成顆粒之產物流，且將顆粒之產物流沉積 在基材上。本發明尚關於製造塗覆基材之高速法，包括使 本紙張尺度適财關家標準(CNS> A4規格(2i〇x297公釐） 531771 A7 一- ______ B7 五、發明説明（5 ) 反應物流反應形成顆粒之產物流，且將該顆粒之產物流沉 積在基材上，其中之基材及顆粒流彼此相對高速移動（亦即 每分鐘之速率超過約1基材）。 本發明另一目的係關於塗覆基材之方法，包括使流動之 反應物流反應，形成產物顆粒流，且將至少一部份產物顆 粒沉積在基材上。顆粒之沉積係在至少約5克/小時之沉積 速率下進行。 本發明-另一目的係關於塗覆基材之方法，包括使流動之 反應物流反應，形成產物顆粒流，且將至少一部份產物顆 粒流沉積在基材上。產物顆粒之沉積包括在至少约〇丨公分 /秒之速率下，使基材相對於產物顆粒流移動。 本發明之其他系統、方法、特性及優點在熟習本技藝者 參考下列附圖及詳細敘述後將變得顯而易見。且本說明中 包含之所有此種額外之系統、方法、特性及優點均在本發 明之範圍中，且均以隨附之申請專利範圍保護。 附圖之詳細敘述 圖1 A為說明以1微米呈徑之顆粒形成之顆粒塗層之圖。 圖1 B為說明藉由使圖1 A之顆粒塗層加熱反應形成之連續 塗層之圖。 圖1 C為說明以2 0奈米直徑之顆粒形成之顆粒塗層之圖。 圖1 D為說明藉由使圖1 C之顆粒塗層加熱反應形成之連續 塗層之圖。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 _；_ B7 五、發明説明（6 ) 圖2為在週遭氣體之條件下進行塗覆沉積之光反應沉積裝 置簡圖。 圖3為已經導管與分離之塗覆室相連之顆粒製造裝置形成 之光反應沉積裝置之簡·圖。 ’ 圖4為光反應沉積裝置簡圖，其中之顆粒塗料係塗佈在顆 粒製造室中之基材上。 圖5為顆粒製造裝置具體粒之簡要剖面圖，其中之剖面係 取自光輻-射路徑之中段。上插圖為離開喷嘴之底部圖，且 下插圖為注入喷嘴之上視圖。 圖6為將蒸氣反應物輸送到圖5之顆粒製造裝置中之反應 物輸送裝置之簡要側面圖。 圖7為將氣溶膠反應物輸送到圖5之顆粒製造裝置中之反 應物輸送裝置之簡要侧面圖。插圖為外喷嘴之上視圖。 圖8為顆粒製造裝置另一具體例之透視圖。 圖9為圖8另一顆粒製造裝置注入噴嘴之剖面圖，該剖面 係取自喷嘴中心之長度。插圖為噴嘴之上視圖。 圖1 0為圖8另一顆粒製造裝置之注入喷嘴剖面圖，剖面 係取自噴嘴中心之寬度。 圖1 1為進行高反應性沉積之延長反應室具體例之透視圖。 圖12為塗覆室之透視圖，其中該室之壁為透明，可觀看 内部組件。 1圖13為反應室及塗覆室具體例之剖面側面圖，其中塗覆 室之壓力與反應室之差異極大。 圖1 4為在基材上引導之顆粒噴嘴透視圖，其中係移動顆 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A*規格(21〇><297公釐） -9- 531771 A7 ^_____B7 五、發明説明（7 ) 粒噴嘴，以塗覆基材之不同部分。 圖1 5為在架設在旋轉段上之基材上引導之顆粒喷嘴之透 視圖。 圖1 6為在輸送帶之基材上引導之顆粒噴嘴側視圖。 圖1 7為引導顆粒通過使顆粒流解焦之換能器之顆粒喷嘴 透視圖。 圖1 8為結合顆粒製造室及塗覆室之透視圖。 圖1 9為-將反應物輸送到接近基材配置之反應區中之反應 噴嘴透視圖。 圖20為取自圖19直線20-20段之裝置剖面圖。 圖21A為將反應物沉積在接近基材表面之反應區中之噴嘴 不同具體例之侧視圖。 圖21B為將反應物沉積在接近基材表面之反應區中之喷嘴 另一不同具體例之側視圖。 圖22為在接近基材表面之反應區中沉積反應物之反應物 噴嘴不同具體例之透視圖，其中之反應區係以來自線股之 光線產生。 圖2 3為圖2 2之裝置之側視圖。 圖2 4為具有控制沉積厚度之光束之顆粒塗覆裝置簡要侧 視圖。 圖25為圖24之裝置之簡要上視圖。 圖26為使用輸送帶將具有顆粒塗層之基材送到爐牛之裝 置簡要側視圖。 圖2 7為具有三條與三反應室相連之顆粒導管之塗覆裝置 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱·) 531771 A7 B7 五、發明説明（8 ) 簡要侧視圖。 圖2 8為在同時將顆粒沉積在單一基材上之反應室中產生 之三顆粒流之簡要透視圖。 圖2 9為基材上之光學裝置之簡要側視圖。 圖30為在基材上結合之光學導波器之簡圖。 圖3 1為用於以氧化矽塗覆晶圓之具有移動盤，使室之内 部曝曬之加工室透視圖。 圖3 2為碉3 1之加工室之放大圖。 - 圖33為圖32之加工室之加工喷嘴及晶圓支撐物之放大圖。 圖34為圖31之加工室之另一具體例。 圖式元件符號簡單說明 符號 意義 符號 意義 Pi 中心反應物導管壓力 68 反應裝置 p2 泵浦導管壓力 70 塗覆室 Pc 室壓力 72 導管 Ps 惰性氣體恩力 74 排出導管 50 反應物噴嘴 76 泵浦 52 反應物流 78 閥 54 聚焦光束 84 裝置 56 光源 86 反應/塗覆室 58 產物顆粒 88 反應供給系統 60 基材 90 輻射源 62 選擇密封區 92 排出口 66 塗覆裝置 94 泵浦 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771

AT B7 五、發明説明（9 ) 100 顆粒製造室 224 配件 102 反應物輸送裝置 226 雙孔口内混合喷霧器 i 104 反應室 228 管 106 保護氣體輸送裝置 230 管 108 排出導管 250 主要室 110 光源 252 注入喷嘴 112 反應物輸送裝置 254 環狀開口 120 前驅物源 256 反應物輸入口 - i 122 載劑氣體源 260 管狀段 124 紅外線吸收劑源 262 管狀段 126 惰性氣體源 264 ZnSe視窗 128 第二種反應物源 266 ZnSe視窗 130 管 268 管狀輸入口 132 輸送管 270 管狀輸入口 134 渠道 280 惰性氣體源 ij 138 第二反應物源 282 惰性氣體導管 146 質量流控制器 284 環狀渠道 _ 210 反應物供給系統 286 質量流控制器 k 212 外噴嘴 288 質量流控制器 214 内噴嘴 300 光束 216 上渠道 302 反應物區 218 直角出口 304 動力驅動計 220 排放管 306 顆粒 222 板 310 -12 排放噴嘴 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（10 ) 312 環狀開口 454 輸送段 320 壓力表 456 長方形輸出口 322 寬頻之紅外線偵測器 458 排出 350 電腦 460 外壁 400 顆粒製造裝置 462 遮蔽氣體開口 402 反應室 464 入口 404 視窗 470 排放噴嘴 408 管狀延伸 472 改良反應室 410 管狀延伸 474 反應物輸入 412 圓柱體透鏡 476 主室 414 管 478 輸出 416 雷射 479 遮蔽氣體輸入 418 管 480 管狀段 420 光束消除/光計 482 管狀段 426 輸入噴嘴 484 視窗 428 較低表面 486 視窗 430 板 488 光束路徑 432 内喷嘴 490 惰性氣體輸入 434 外噴嘴 492 惰性氣體輸入 436 雙孔口内混合喷霧器 500 .導管 438 管 502 塗覆室 440 管 504 開口 450 室段 506 基材 452 爐段 508 棱面 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（n ) 510 通道 592 512 泵浦 594 514 過濾器或洗滌器 600 516 閥 602 530 裝置 604 532 雷射熱解室 606 534 導管 608 536 文氏管 610 538 噴嘴 612 540 惰性氣體供給 614 542 漸變尖之管 616 544 塗覆室 630 546 基材 632 548 移動之核:架 634 550 馬達 650 552 軌道 652 554 排出管 654 570 基材 656 572 檯架 658 574 顆粒噴嘴 660 576 導管 662 578 中心 664 580 馬達 670 590 顆粒噴嘴 671 檯架 基材 顆粒噴嘴 輸送帶 滚筒 輸送帶 基材 新的未經塗覆基材 通風櫥 塗覆之基材 置物架 顆粒噴嘴 換能器 基材 裝置 室 管 管 雷射 光束吸收 惰性氣體輸入 惰性氣體輸入 反應物導管 反應物輸送噴嘴 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（12 ) 672 排放導管 702 基材 673 中心通道 704 光源 674 菜浦 706 線性線股 675 侧面通道 708 抛物面鏡 676 排放管 710 圓柱體透鏡 677 輸送系統 712 反應區 678 收集器、過濾器等 714 顆粒塗層 679 雷射束路徑 720 沈積裝置 680 基材 722 輸送帶 681 晶圓 724 基材 682 反應物喷嘴 726 產物流 683 可移動檯架 728 雷射束 684 光學路徑 730 雷射 685 真空通道 732 偵測器 686 顆粒塗層 734 馬達 687 真空通道 736 控制製程 688 輸送帶 740 塗覆裝置 689 間隙 742 輸送帶 690 喷嘴 744 抽氣室 691 間隙 746 顆粒噴嘴 692 中心之反應物導管 750 滾筒 694 相鄰之遮蔽/冷卻氣體導管 752 皮帶 696 泵浦導管 754 顆粒塗料 700 噴嘴 756 基材 -15- 本紙張义度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A? B7 五、發明説明（13 ) 758 烘箱 818 上覆蓋層 760 塗覆室 820 積體構造 762 熱處理過之基材 822 平面波導器 770 雷射反應室 824 分支 772 雷射反應室 826 導引器 774 雷射反應室 828 基材 ’ 776 導管 850 製程室 778 導管- 852 光管 780 導管 854 光管 782 基材 856 輸入管 784 輸送帶 858 製程噴嘴 790 反應室 860 顆粒輸送管 792 反應物流 862 顆粒過濾室 794 反應物流 864 泵浦連接器 796 反應物流 866 晶圓載具 798 基材 868 臂 800 雷射束 870 雷射進入槽 802 雷射束 872 排出噴嘴 804 雷射束 874 前驅物輸送 806 輸送帶 876 遮蔽氣體開口 810 光學組件 878 支撐物 812 基材 880 遮蔽層 814 下覆蓋層 882 圓形晶圓 816 蕊層 884 架 -16 I - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（14 ) 886 軌道 892 晶圓載具 888 背側保護 894 線性轉換器 890 晶圓 說明用具體例之詳細敘述 本發明係關於一種改良之塗覆方法，該方法係以輻射為 準，以驅動及調節化學反應，形成高度均勻之顆粒，且沉 積在基材-上形成塗層。本發明之顆粒製造特性可截取以輻 射為主之顆粒形成，尤其是使用雷射熱解發展出之各組合 物及製程改善之優點。如本文中所述之光反應沉積為適合 之雷射熱解，將顆粒立即沉積在表面上。尤其，可使用氣 態及/或氣溶膠態之廣泛反應前驅物，且可有效的製造廣泛 之高度均勻產物顆粒。顆粒塗層沉積後，可將基材及塗層 加熱，將顆粒炼化成高度均勻之塗層。所得塗層可進一步 加工成組件，尤其是光學組件。加熱製程可調整產生玻璃。 針對顆粒之製造，雷射熱解裝置包含收集氣系統，收集 後續使用之顆粒。光反應沉積之本方法包含直接塗覆在基 材上’而不需分開收集顆粒。再者，若反應區靠近基材表 面配置，則顆粒可在與表面接觸時加熱。因此，顆粒不會 在於基材上形成塗層前不需與顆粒收集分離。 基材可為多孔或非多孔性。通常，基材為平的、堅實且 炼點高。基材可在沉積之過程中或之前加熱，以降低後續 炫化製程前之沉積過程中，顆粒之刺激衝擊產生之熱應力

531771 A7 _— —_B7 五發明説明~~ "" ： 一 ’將顆粒固化成均勻層。另外，可在基材冷卻或維持在比 顆粒流冷之溫度下，使熱顆粒接觸表面。本文中所述之直 接塗覆法與收集在多孔過濾器上，接著使顆粒與過濾材料 分離之方法不同。塗覆在基材上之顆粒可進一步加工成具 所需特性之均勻塗層。 部分具體例中，反應物流係引導經過反應區，產生導向 暴露於氣體中之基材之流動。反應區包含反應物流與聚焦 輻射束之-交又。產物流視同平坦之顆粒喷佈。反應區可封 在室中形成噴霧噴嘴。反應物流之壓力將產物流推向基材 。若沉積在大氣壓下進行，則反應物流之壓力一般大於76〇 σ頓。 另一具體例中，塗覆係在與大氣隔絕之塗覆室中進行。 塗覆室可分離但與反應室相連，或塗覆室可以與反應室整 合’使得在與基材上形成塗層之相同室中產生顆粒。針對 具有分離塗覆室之具體例，塗覆室可經導管與反應室相連 。泵浦可以與塗覆室相連，以維持經過系統之整體流動及 適當之壓力。相對的，流入室中之反應物及稀釋劑可維持 該流動。為進行塗覆，係使基材與產物顆粒流接觸放置。 產物顆粒撞擊表面，同時以流動帶走留下之氣體及殘留之 顆粒。 若在顆粒製造室中進行塗覆，則輻射可以在接近開口之 反應區中，與來自輸送反應物之噴嘴之反應物交又。預塗 覆之基材表面正好放置在反應區之上。反應區與噴嘴間及 反應區與喷嘴間之距離可調整。最佳之距離可以以經驗估 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) "，- 531771 A7 B7 五、發明説明（16 ) 异。通常’此等具體例中，顆粒均在產生後短路—徑沉積。 起初之塗覆製程後，塗層之表面上有一層顆粒。未在基 材上形成顆粒塗層，可在顆粒上塗佈結合劑或其他添加劑 ，使顆粒塗層穩定。結合劑可使用各種有機聚合物。另外 ，結合劑或添加劑可在顆粒沉積製程中添加。結合劑及添 加劑可用於提昇顆粒·基材之黏著，提昇顆粒_顆粒之黏著 ，降低燒結溫度，形成蝕刻遮蔽，以協助後續之蝕刻，或 對塗層賦-予其他所需之特性。部分具體例中，添加劑係在 熱處理步驟之前或過程中移除，使粉末固化成固態層。 其他不同之具體例中，具有顆粒塗層之基材可加熱至熔 化，且將顆粒融合成連續層。其他元素如鈦、硼、磷及鎵 均可添加與降低材料之熔點，協助粉末固化成連續層。然 而，使用奈米顆粒可明顯的降低熔點，而不需使用添加劑 降低洛或或流動溫度。因此，奈米顆粒之沉積具有優於大 顆粒沉積明顯潛在之優點。 因為顆粒之充填會逞升相當之厚度，即使次奈米顆粒亦 然’因此塗覆之厚度因為固化步驟過程中之融合，一般均 會收縮。例如，粉末可形成通常收縮至低於約1〇〇微米之厚 至數毫米之層，接著固化成固態層。其密度會相當程度的 增加。無定型亦即玻璃塗層或結晶塗層均可在固化層冷卻 後產生，一顆粒之組合物而定，以及精確之加熱及冷卻條 件而定。一般室形成玻璃，因為可形成之多晶材料由於其 散射而不會有足夠好之光學性質。 ^ -19- 531771 A7 ______ B7 I、發明説明（17^) ' ' 尤其，應控制驟冷之速率，以產生具有所需性質之固化 材料。驟冷一般不要太快，因為快速驟冷會造成玻璃支應 力，導致玻璃龜裂。若驟冷太慢，則會形成使光線散射之 結晶。Si〇2可形成傳輸具有丨.55微米波長光線之玻璃。雖然 使顆粒溶化之足夠溫度相當高，但一般係選擇加熱溫度， 以避免基材熔化。 某些具體例中，係使用光反應沉積產生引導到無孔基材 上進行塗-覆之次微米或奈米顆粒。光反應沉積中，反應物 流係以強烈光束熱解，如雷射束。雖然雷射束為便利之能 源’但光反應沉積中亦可使用其他強烈、聚焦之光源。強 烈光源驅動反應，與由化學反應本身產生之熱驅動之燃燒 反應不同。由光源之能量驅動之反應即使反應為放射亦然 ’因為光能在小的反應區中會使反應完全。光反應沉積可 形成與在熱力平衡之條件下形成不同之材料相。至於離開 光束之反應物流，產物顆粒快速的終止反應。 光反應沉積在顆粒製造上成功應用之基本特性為產生含 有適當化學前驅物及輻射吸收劑之反應物流。化學前驅物 可為足夠之輻射吸收劑，使之不需要另外之輻射吸收劑。 化學前驅物供給產物顆粒之原子構成物。可改變反應條件 ’產生具有所需化學劑量及構造之產物顆粒。如下面進一 步之敘述，雷射熱解已成功的用於製造各種產物顆粒。·同 樣的’使用光反應沉積可產生相同之顆粒組合物。 某些具體例中，光反應沉積裝置包含延伸之反應物輸入· 口’使得顆粒留在形成反應物產物流之流動片中產生。使 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A*規格(21〇X297公釐）

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用延伸之反應物入口顆粒之管線可同時沉積。而且，可維 持較高之顆粒製造速率而不需犧牲產物顆粒性質或沉積均 勻度之控制。因此，藉由沉積顆粒管線，可更快速的進行 塗覆製程。 光反應 >儿積對於製造塗覆基材表面用之顆粒相當有利。 首先’光反應沉積可用於製造大範圍之產物顆粒。因此， 可以以各種方式調整塗層之組合物。再者，光反應沉積可 以以高產-生速率產生極小之顆粒。當小顆粒塗覆在基材表 面上時，會得到具有更均勻厚度之較平滑塗層。 某些具體例中，無孔基材及產物顆粒流彼此相對移動， 在表面上產生塗層。可選擇相對移動之速率，得到所需之 塗層厚度。通常，該相對移動係藉由將無孔基材放在檯架 或輸送帶上達成。該檯架或輸送帶可裝上馬達且在選定之 速率下移動。檯架或輸送帶之移動可使產物流掃過基材表 面，在表面沉積顆粒之均勻塗層。 某些具體例中，係使產物顆粒流解焦，產生均勻之產物 顆粒霧。顆粒噴嘴及基材間之距離夠遠，使顆粒對基材不 會有直接之衝量。顆粒可噴佈成開放之體積，形成顆粒霧 。外場如熱梯度及電場梯度均可用於將顆粒推向使顆粒凝 結成塗層之表面。外場亦可用於使顆粒束解焦形成顆粒霧 。顆粒霧係在基材表面處使塗層對基材表面之全部或所需 之部分沉積。因此，可施加大均勻之塗層而不需移動零件 掃過基材。 部分具體例中，系統係建構用於多基材之塗覆，.而不需 • 21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771

裝置之内部組件與大氣接觸。例如，可將許多基材架設在 擾架上。一基材塗覆完全後，檯架向前使塗覆之基材離開 且裝置另一欲塗覆之基材。顆粒之產生可在後續基材裝置 之過程中短暫的停止，或可持續顆粒之製造，但當沉積之 位置上沒有基材時，會有適量廢棄之產生顆粒。 相對的’基材可架設在輸送帶上。類似檯架之具體例， 輸送帶相對於產物顆粒流移動基材，以均勻之顆粒層塗覆 基材。一-旦基材塗覆後，輸送帶將另一基材移入位置中，一 且將塗覆之基材移到另一站，於室中進一步處理塗覆之基 材。尤其，塗覆之基材可移到加熱製程用之連續流動爐中α 至少有二機構會導致表面粗糙。第一，因為玻璃熔融物 在固化益度下為黏稠液體，因此對於溶化之玻璃可能需要 長時間才可均勻的擴散至其他區域。由於不均勻之擴散之 區域密度變化在熔融物驟冷成固體時，當然造成表面粗糙 。另外’不均勻之欲度可能係由顆粒沉積製程中製程之不 安定造成，導致基材表面不同之顆粒性質。顆粒形成之改 變會造成表面粗糙’因為固化製程無法消除沉積顆粒中反 應之不均句度。因此，重要的不僅是製造小且均勻之顆粒 ’而且需控制製程之安定性，以便在基材之表面上沉積此 等均勻之顆粒。 以較小且更均勻之顆粒形成塗層可在進一步處理後產生 更均勻之連續塗層。此表後顯示於圖1中D參考圖1Α，圖 示的顯示具有1微米顆粒之早層塗層。溶化接著冷卻後，在 波長約1微米下’以約0.0 1微米之差異，沿著上表面形成具 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 531771

有皺紋之連續層，如圖1B中所示 虽然塗層一般係以顆粒粒徑數倍之厚度形 ==較厚之厚度。敵紋反應顆粒之部分㈣，如粒 ==度-且亦可反應與塗層之平坦性有關之沉積製程 々勻度。〜而&之，以固體顆粒溶化形成之連續塗層具 有顆粒沉積㈣、加熱㈣及科㈣。加熱步驟中形成 ::融物具有高黏度。基材存在一般限制加熱之溫度，使 得無法形喊快速流動形成平滑表面之高溫熔融物。 〜 參考圖1C，係圖示的顯示以20奈求顆粒形成之假設塗層 。當融合或鍛燒形成均句塗層時，表面之變化低於1奈米 (0.001毫米）至約20奈米。該增加之平滑度及 經由進-步之加工步驟維持。 ”“係 總吕之，光反應沉積提供一種製造各種適用於製造高品 貝塗層之塗覆材料之快速及有效之方法。當然，為達到小 、均句顆粒之優點，該沉積應精確控制，將顆粒均勻沉積 在基材上。 如下列實例中所述，加熱後之氧化矽玻璃塗層之根平均 表面粗糙度（以原子強制顯微鏡測量）為約〇 25至約〇 5奈米 。因此，表面比藉由火焰水解沉積製得者平滑，且幾乎相 當於化學蒸氣沉積製得之平滑度。藉由光反應沉積（ 塗佈之此等平滑玻璃塗層係藉由使基材移動經過產物流， 在相對高沉積速率下沉積。因此，LRD經證明為形成極高 品質玻璃塗層之效率高且有效之方法。 對於在藉由塗覆形成之基材表面上製造不連續裝置或構 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 531771 A7 ______ —_B7_ 五、發明説明（21 ) k ’可使用各種形成圖案之方法。例如，積體電路製造之 一般方法。如光微影蝕刻及乾蝕刻，均可用於在沉積後形 成圖案。 形成圖案之前或之後，塗層可經熱處理，使塗層自不連 續顆粒層轉換成連續層。部分具體例中，塗層中之顆粒經 加熱使顆粒固化成玻璃。形成玻璃對於光學裝置之製造尤 其需要。相對的，可在條件下藉由加熱鍛燒顆粒形成結晶· ’自顆粒-塗層形成結晶塗層。加熱及驟冷之次數可調整以 改變固化塗層之性質。 除形成光學裝置外，藉由光反應沉積塗佈之顆粒塗層可 用於各種其他之應用中。例如，氧化鐵顆粒及碳化鐵顆粒 可以與結合劑形成用於電磁遮蔽用之塗層。此等塗層敘述 於Kambe等人之美國專利第5,938,979號，標題為"電磁遮蔽 ••中，在此提出供參考。光催化塗層係敘述於審定且共同讓 渡之Kambe等人之美國專利第6,099,798號，標題為，•紫外線 光保護及光催化材料”中，在此提出供參考。奈米顆粒塗層 之先前申請案在使用顆粒製造塗層前需得到顆粒。本改良 結合顆粒產生製程及沉積製程，可用於製造加於高品質塗 層中之所需材料。 部分具體例中，顆粒係用於在基材表面上形成光學裝置 。例如，可使用高氧化矽玻璃形成光學導波器、在矽表面 上之光纖引導器及光學裝置引導器。光學導波器需具有與 其四周之材料不同之折射係數。可沉積具有不同組合物及 相對應折射係數之層。可導入摻雜物改變折射係數。' -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 531771 A7

531771 A7 ___ B7 五、發明説明（23 ) 及在光束5 4及反應物流5 2之交叉處之反應物區。 另一具體例中，可使用光反應沉積產生引導到塗覆裝置 上之顆粒，在基材上形成塗層。若使用分開之塗覆室，則 來自反應室之外流動會造成將顆粒引導至塗覆室中之導管 。相反的，塗覆沉積可在反應室中直接進行。 若使用分離之塗覆室，則可使用一般之反應室結構。收 集系統再以塗覆室取代。可使用適當導管連接二室。參考 圖3 ’塗覆裝置66包括反應裝置68、塗覆室70、連接反應 裝置及塗覆裝置70之導管72，自塗覆室70引導之排出導管 7 4，及與排出導管7 4相連之泵浦7 6。可使用閥7 8控制到 泵浦7 6之流動。閥7 8可為例如手動針閥或自動節流闊。閥 7 8可用於控制、泵浦速率及相對應之室壓力。泵浦7 6 一般係 直接或經由洗滌器、循環器等抽氣至大氣壓。 若塗覆在反應室中進行，則反應室之構造一般係依據提 供經過室之適當流動改良。尤其，該室可經設計以符合基 材可能之相對動作，及改變室中之流動方向，如下進一步 敘述。該裝置84圖式顯示於圖4中。反應/塗覆室86係與反 應供給系統8 8、輻射源9 0及排出口 9 2相連。雖然來自反應 物本身之壓力可維持經過系統之流動，但排出口 9 2可以與 泵浦9 4相連。 某些具體例中，來自反應室之顆粒衝量可在基材處引導 進行塗覆製程。基材及顆粒流彼此相互移動，供給基材表 面之塗覆。另一基材可移入且離開流動，以處理多基材。 另一具體例中，係施加強制力將顆粒分散成均勻之顆粒霧 -26 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（24 ) —--一 ，使全部表面或基材表面之明顯部分均可同時塗覆。以顆 粒霧為主之塗覆可在週遭氣體中、在反應室中或在分離之 塗覆室中進行。 如下列詳述，曾設計製造商業用品質之奈米粉末用之雷 射熱解裝置。此等裝置可適於在分離之塗覆室中或在反應 室中形成塗層。相對的或另外，本發明提供可依據許多^ 子實質改變之顆粒製造及/或沉積速率（例如所用之起始材 料、期望-之反應產物、反應條件、沉積效率等，及其適當 之結合）。因此，其一具體例中，顆粒製造之速率可在約二 小時5克之反應速率至約每小時丨0公斤之所需反應速率間 改邊。尤其’使用本文中所述之裝置，可在達到至少約1 〇 公斤/小時（kg/h〇之製造速率下完成塗覆，其他具體例至 少約1公斤/小時（kg/h〇，其他具體例至少約25克/小時 (g / h r)，且另外之具體例至少約5克/小時。熟習本技藝者 應了解在此等詳盡製造速率間之製造速率均在本揭示中。 列舉之顆粒製造速率（單位為每小時產生之克）包含不低於 約 5, 10, 50, 100, 250, 500, 1000, 2500, 5000或 10000。 並非所有產生之顆粒均沉積在基材上。對於以基材經產 物顆粒片移動為主之具體例，通常沉積效率係依基材經過 具巧顆粒之產物流之相對速度而定。在適度之基材移動相 對速率下’可達到約1 5至約2 0 %之塗覆效率，亦即約1 5至 約2 0 %之製造顆粒沉積在基材表面上。一般之最佳化可進 一步增加这沉積效率。在基材經過產物顆粒流之緩慢相對 移動下，可達到至少約4 0 %之沉積效率。部分實·例中，顆 -27- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

k 531771 A7 _______Β7 五、發明説明（25 ) 粒之製造速率係使得至少約5克/小時或相對或另外至少約 2 5克/小時之反應產物沉積在基材上。通常，對於可達成之 顆粒製造速率及沉積效率，可得到之沉積速率至少約5克/ 小時，其他具體例至少約2 5克/小時，另一具體例至少約 100克/小時至約5公斤/小時，且又另一具體例約25〇克/小 時至約2 · 5公斤/小時。熟習本技藝者了解本揭示含此等詳 細速率間之沉積速率。列舉之顆粒沉積速率包含（單位為每 小時沉獪之克數）不低於約5，1〇，25，50，100，250，5〇σ， 1000, 2500或5000 ° 相對或另外，本發明提供依塗覆基材所需之規格可實質 改變之基材與顆粒流動彼此相對之移動。因此，其一具體 例中，速率可以依絕對規格測量，且可在約〇 〇〇 i英吋/秒 至約1 2英吋/秒或更高間改變。再者，另一具體例中，速率 可依相對於欲塗覆基材測量，且可在約1基材/分鐘至約1基 材/秒間改變。 對於使用產物顆粒片之適當具體例，基材移動之速率一 般係在基材所需移動速率，同時得到所需塗層均勻度之能 力限制下，為選擇之沉積速率及所需塗層厚度之函數。由 於可在光反應沉積下得到高的沉積速率，因此可輕易的達 到極快之塗覆速率。此等LRD之塗覆速率比其他方法可達 成之速率快很多。尤其，在約1 〇公斤/小時之顆粒製造速率 下，可將厚度約1 〇微米之粉末於約1秒内，沉積速率僅約 2.5 %(假設粉末密度為整體密度之約1〇%)塗覆在八吋晶圓 上。熟習本技藝者可以以簡單之幾何原理，以沉積速率、 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 531771 A7 B7 26 五、發明説明（ 所需之厚度及基材上粉末之密度為準，計算特殊之塗覆速 率。 尤其，以促進臂為準設計之使基材移動經過反應室中之 產物顆粒流裝置（如本文中所述）可使基材在約秒或更低之 速率下直線向前移動塗復全部八叶晶圓。通常，依可達到 快速速率之優點之特別關注之具體例，基材係以至少約〇 J 公分/秒（cm/s)之速率塗覆，其他具體例係以至少約〇 5公 分/秒，其他具體例至少約1公分/秒，又依具體例約為2公 分/秒至約3 0公分/秒，且其他具體例約5公分/秒至約3 〇公 分/秒之速率塗覆。熟習本技藝者應了解塗覆速率在該詳細 之速率間，且均在本發明之範圍中。 1 · 一般顆粒之製造 對於雷射熱解，反應條件決定由光反應沉積產生之顆粒 品質。光反應沉積之反應條件可相對精確的控制，以產生 所需性質之顆粒。產生特定類型顆粒之適當反應條件一般 係依特殊之裝置設計而定。再者，可對反應條件即所得顆 粒間之相關性進行某些通常性之觀察。 增加光強度或雷射能量會增加反應區中之反應溫度，且 使冷卻速率更快。快速之驟冷速率對於製造高能量相有利 ，其無法以接近熱平衡之製程製得。同樣的，增加室之壓 力亦對於製造較高能量之構造有利。而且，增加當作反應 物流中之氧氣源之反應物濃度對於製造增加氧量之顆粒有 利。 反應物流動速率及反應物氣流之速度與顆粒尺寸成負相 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS> Α4規格(210 X 297公釐) 531771

關，因此增加反應物氣流速率或速度會產生較小之顆粒。 光強度亦會影響粒徑，增加光強度對於較低熔點之物質形 成較大之顆粒有利，且對於較高熔點之物質形成較大之顆 粒有利。而且，顆粒之成長動態明顯的影響所得顆粒之粒 徑。換言之，在相對相同之條件下，產物化合物之不同形 式會自其他相形成不同粒徑之顆粒。同樣的，形成不同組 合物之顆粒群之多相區中，各顆粒群一般具有其本身特殊 之狹窄粒餐分布。 _射熱解變成以強光輻射驅動之反應之標準技術，且在 離開以光束界定之狹窄反應區後需使產物急速驟冷。然而 ’該名稱在句子中有誤，強的、不一致但聚焦之光束可取 代在中度熱條件下具高反應性前驅物之特殊化學前驅物用 之雷射。因此，對於某些化學反應，非雷射光可驅動反應 。而且，反應非為熱力熱解所稱之熱解。雷射熱解反應並 非以反應物之放熱燃燒熱驅動。事實上，"雷射熱解”反鹿 可在未看見反應之火焰條件下進行。同樣的，光反應沉積 之顆粒形成製程係藉由強聚焦之光源驅動，而非熱製程。 光反應沉積可以以氣相/蒸氣相反應物進行。許多金屬/ 準金屬前驅物化合物均可以氣體送入反應室_。準金屬為 呈現金屬及非金屬間之化學性質之元素。準金屬元素包含 矽、硼、砷、銻、及碲。氣態輸送之適當金屬/準金屬前驅 物化合物包含具有合理％氣壓之金屬化合物，亦即足以使 所需量之前驅物氣體/蒸氣成為反應物流所需之蒸氣壓。若 需要’可對存放液體或固體前驅物化合物之槽加熱，以辦

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531771 A7B7 五、發明説明（28 加金屬前驅物之蒸氣壓。固態前驅物一般均經加熱產生足 夠之蒸氣壓。 裝 載劑氣體可形成氣泡經過液態前驅物，協助輸送所需量 之蒸氣壓。同樣的，載劑氣體可通過固態前驅物，協助輸 送前驅物蒸氣。另一具體例中，載劑氣體係在送入反應區 中與前驅物蒸氣混合。輸送蒸氣用之適當矽前驅物包含例 如四氣化矽（SiCL〇、三氣矽烷（CbHSi)、三氣甲基矽烷 CHsSiCl3:及四乙氧基矽烷（Si(OC2H5)4，亦已知為乙基硬 烷及四乙基矽烷。此等代表性前驅物化合物中之氣可以以 其他iS素取代，如溴、礙及氟。

線 碎材料適當之換雜物包含例如蝴、錯、鱗、欽、鋅及在呂 。適當之硼蜷曲物包含例如三氣化硼（BCls)、二硼院 (Β#6)、及BH3。適當之磷前驅物包含例如碟（ph3)、三氣 化磷（PCI3)、氧基氣化磷（POCh)及P(OCH3)3。適當之鍺前 驅物包含例如GeCU。適當之鈦前驅物包含例如四氣化鈦 (TiCl4)、及異丙氧化欽（Ti[OCH(CH3)2]4)。適當之液態辞 前驅物化合物包含例如二乙基鋅（Zn(C2H5)2)、及二甲基辞 (Zn(CH3)2)。具有氣體輸送適當蒸氣壓之適當固態鋅前驅物 化合物包含例如氣化鋅（ZnCl2)。適當之液態鋁前驅物包含 例如丁氧化鋁（Al(OC4H9)3)。許多適用之固態、鋁前驅物化 合物為市售，包含例如氣化鋁（A1C13)、乙氧化鋁 (Al(OC2H5)3)及異丙氧化鋁（Al[OCH(CH3)2；l3)。 使用專用之氣相反應物會少终限制可方便使用之前驅物 化合物種類。因此，可使用將含反應物前驅物之氣溶膠導 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 _ _______ B7 五、發明説明（29 ) 入反應區中之技術。雷射熱解反應系統用之改良氣溶膠輸 送裝置係進一步敘述於共同受讓且未審定1998. 1 1. 9申請之 Gardner等人之美國專利申請案編號第09/188,670號及現今 之美國專利第6,193,936號，標題為”反應物輸送裝置”中， 在此提出供參考。此等氣溶膠輸送裝置可適用於進行光反 應沉積。 使用氣溶膠輸送裝置，可藉由將化合物溶於溶劑中輸送 固態前驅4勿化合物。相對的，粉末狀前驅物化合物可分散 在氣溶膠輸送用之液體/分散劑中。液態前驅物化合物可以 以純液體、多液體分散液或液態溶劑之氣溶膠輸送。可使 用氣溶膠反應物得到明顯之反應物產出。可選用溶劑/分散 劑得到最終溶液/分散液之期望性質。適當之溶劑/分散液 包含水、甲醇、乙醇、異丙醇、其他有機溶劑及其混合物 。溶劑應具有所需水準之純度，使得所得顆粒具有所需之 純度。部分溶劑如異丙醇為來自C02雷射紅外線光之明顯吸 收劑’因此若使用co2雷射當作光源，則反應物流中不需額 外之雷射吸收化合物。 若使用氣溶膠前驅物，則可藉由反應室中之光束使液態 溶劑/分散液快速蒸發，使之可進行氣相反應。因此雷射熱 月毕反應之基本特性不因氣溶膠之存在而改變。然而，氣溶 膠之存在會影響反應條件。下列實例中，係钦述使用氣溶 膠前驅物，在反應室中製備奈米二氧化矽。因此，氣溶膠 反應物輸送之參數可進一步敘述於下。 雖然光反應沉積為製造平坦玻璃之另一路徑，但競爭者 -32· 本紙張又度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 _______ B7 五、發明説明（3〇 ) 、名。a以氟溶膠為主之製程。首先，使用許多經常含有C、η 、0及/或Ν原子之溶解固態前驅物之溶劑。此等原子在大 部分合成條件下經常與受注目之物質形成鍵結。水及其他 副產物可或不可藉由後續固化加熱製程移除。而且，光學 玻璃之形成需要高純度化學品。SiC“經常需要經由許多蒸 餾步驟純化，將水去除。 許多適用之固態、金屬前驅物化合物均可以自溶液以氣 溶膠輸送製造氣溶膠之適當矽前驅物包含例如四氣化石夕 Si(CU) ’其溶於乙醚中，及三氣矽烷（cuHSi)，其溶於四 氣化碳中。適當之摻雜物係以氣溶膠輸送。例如氣化鋅 (ZnCh)及硝酸鋅（Zn(N〇3)2)均溶於水及部分有機溶劑中， 如異丙基醇。同樣的，硼摻雜物可以使用硼酸銨 ((NH4)2B4〇7)以氣溶膠輸送，其溶於水及各種有機溶劑中。 溶於溶液中之氣溶膠輸送前驅物化合物在部分具體例_ 之農度大於約0.1莫耳。通常，溶液中前驅物之濃度愈大， 則經過反應室產出之反應物愈多。然而，當濃度增加時， 溶液會變得更黏稠，使得氣溶膠之顆粒尺寸大於期望之尺 寸。因此，選擇溶液黏度可包含選擇適當溶液濃度之因子 之均衡。 部分具體例中，第二種反應物當作氧源，包含例如〇2、 CO、N20、H20、co2、03及其混合物。分子氧可以以空氣 供給。第二種反應物化合物在進入反應區前應不會與金屬 前驅物產生明顯的反應，因為此一般會形成大的顆粒。 光反應沉積可以以各種光學頻率，使用雷射或其他強聚 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 531771 A7 * __________ B7 五、發明説明（31 ) ^ 一 一 焦之輻射源（例如光線）進行。部分具體例中，光源係在電 磁光譜之紅外線部份中操作。C〇2雷射可用作光源。反應物 流中包含之紅外線吸收亦包含例如匕札、異丙醇、、 SF6、S1H4及O3。O3可同時當作紅外線吸收劑及氧源。輻射 吸收劑如紅外線吸收劑、自輻射束吸收能量且將能量分布 在其他反應物中以驅動反應。 一般具體例中，由光束吸收之能量會以極大之速率增加 溫度，在-控制之條件下會以比放熱反應產生之熱多許多倍 之速率產生熱。雖然製程一般包含非平衡之條件，但可以 以吸收區之能量為準大概的敘述溫度。光反應沉積反應製 程與以能源起始反應，但反應係藉由放熱反應釋出之能量 驅動之燃燒反應器中之製程有差異。燃燒反應器中，並未 充分的定義反應區之範圍。反應區大則反應物之駐留時間 長。較低之熱梯度一般存在於燃燒反應器中。相反的，雷 射/光驅動反應具有極高之加熱及驟冷速率。雷射/光強度 可經控制使反應條件同樣的可控。 可使用惰性遮蔽氣體以降低與反應物室之組件接觸之反 應物及反應物分子量。惰性氣體亦可以以載劑氣體及/或反 應調節劑導入反應物流中。適用之惰性保護氣體包含例如 Ar、He及N2。 適用之光反應沉積裝置可包含與週遭環境分離之反應室 。相對的，反應區可暴露在週遭氣體中。若反應區暴露於 週遭氣體中，則結構相同但沒有週遭之壁。雖然持續的進 行使反應室暴露在週遭氣體中之改良，但下列討論係針對 -34- 531771

:有反應室之具體例。另外，若反應室中之壓力高於週遭 氣體’則反應室可以在常壓下使產物顆粒引導到基材上。 例如對於具有加長反應物輸入口之具體例，顆粒片可在基 材處引導。 與反應物輸送裝置相連之反應物入口產生經過反應室之 反應物流。光束路徑在反應區貫穿反應物流。通常，光源 如雷射係為不配置於反應室，且光束經過適當之視窗進入 反應室’部分具體例中，光源可謂在反應室中。 _ 2.分離之雷射熱解裝置 當在與顆粒製造室分離之室中進行塗覆時，雷射熱解室 可以以已知之設計為準。反應區後反應物/產物流持續到達 出口’反應物/產物流於該處離開反應室，且通到塗覆室中 。可使用導管連接反應室及塗覆室。 參考圖5，光反應沉積系統用之顆粒製造之特殊具體例 100包含反應物輸送裝置102、反應室104、保護氣體輸送裝 置106、排出導管1〇8及光源11〇。下述之第一種反應輸送裝 置可用於輸送專用之氣態反應物。敘述另一用於輸送一種 或多種氣溶膠反應物之反應物輸送裝置。 參考圖6，反應物輸送裝置1〇2之第一具體例U2包含前驅 物化合物源120。針對液態或固態反應物，來自一或多種載 劑氣體源122之載劑氣體可導入前驅物源120中，協助反應 物之輸送。前驅物源120可為液體容納之容器、固態前驅物 輸送裝置或其他適用之容器。來自載劑氣體源122之載劑氣 體可為紅外線吸收劑及/或戰劑氣體。 -35- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

531771 A7 ______;_ B7 五、發明説明（33 ) 來自前驅物源120之氣體藉由在管130單一部份中合併氣 體，與來自紅外線吸收劑源124、惰性氣體源126及/或第二 種反應物源128之氣體混合。氣體係在與反應室一定之距離 處合併，使得氣體在進入反應室104前可充分的混合。管 130中之合併氣體經過輸送管丨32進入渠道134中，其係以流 體與反應物入口 256相通。 第二種反應物可自第二反應物源13 8供給，其可爲液態反 應物輸送-裝置、固態反應物輸送裝置、氣體圓筒或其他適 當之容器。如圖6中所示，第二反應物源138藉油管130之方 式將第二種反應物輸送到導管132中。另外，第二種反應物 源可將第二種反應物輸送到第二導管中，使二反應物分開 輸送到反應室中，反應物在反應區之處或附近合併。可使用 質量流控制器146調節圖6之反應物輸送系統之氣體流動。 如上述，反應物流可包含一種或多種氣溶膠。氣溶膠可 在反應室104中或注入反應室之前於反應室1〇4之外面形成 。若氣溶膠在注入反應室1〇4之前產生，則氣溶膠可經過反 應物入口導入，與氣態反應物所用相比較，如圖6中之反應 物入口 134。 參考圖7 ’可使用反應物供給系統1〇2之具體例210，將氣 溶膠供給至導管132中。反應物供給系統210包含外喷嘴212 及内喷嘴214。外噴嘴212具有上渠道216，形成導到外喷嘴 212上方處之直角出口 218之上渠道216，如圖7中之插入所 示。直角噴嘴具有選擇性規格，在反應室中產生所需之反 應物流。外噴嘴212包含底部之排放管220、板222。排放管 -36- 本紙張尺度適用巾_ *標l^(CNS) Μ規格(21QX挪公董) 531771 A，7 ______B7 五、發明説明（34 ) 220係用於移除來自外喷嘴212之冷凝氣溶膠。内喷嘴214係 以配件224與外喷嘴212固接。 喷嘴之上端可為雙孔口内混合喷霧器226。液體經管228 飼入噴霧器中，且導入反應適用之氣體經管230飼入喷霧器 中。氣體與液體之作用協助形成顆粒。 參考圖5，反應室1〇4包含主要室250。反應物供給系統 102在噴嘴252處與主要室250相連。反應室104可加熱使表 面溫度在-裝置之壓力下，超過反應物與惰性成分之混合物 之務點。 注入噴嘴252之終端具有使惰性遮蔽氣體通過之環狀開口 254，及反應物通過用之反應物輸入口 256(左邊較低之插圖 )，在反應室中形成反應物流。反應物輸入口 256可為長條 狀’如圖5中較低之插圖中所示。環狀開口 254之直徑為例 如約1 . 5英吋，且沿著輻射方向之寬度為約1 / 8英吋至約 1/ 16英吋。遮蔽氣體經過環狀開口 254之流動協助避免反 應物氣體及產物顆粒散佈經過反應室104。 管狀段260、262係位在注入喷嘴252之側邊。管狀段260 、262分別包含znSe視窗264、266。視窗264、266直徑約1 英吋。視窗264、266可為圓柱體透鏡，焦點長度等於室之 中心至透鏡表面之距離，使光束聚焦在位於喷嘴開口之正 下方處。視窗264、266可具有抗反射塗層。適用之ZnSe透 鏡係購自加州聖地牙哥之Laser Power Optics。管狀段260、 262提供视窗264、266位移離開主室250，使視窗264、266 似乎較不會遭到反應物及產物之污染。視窗264、266係由 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X297公釐） 531771 A7 —·Β7 五、發明説明（35 ) 主室250之邊緣位移約3公分。 視窗264、266係以橡膠0-環密封於管狀段260 < 262上， 以避免週遭空氣流入反應室104中。管狀入口 268、270提供 遮蔽氣體流入管狀段260、262中，以降低視窗264、266之 污染。管狀輸入口268、270係與遮蔽氣體輸送裝置106相連。 參考圖5，遮蔽氣體輸送系統106包含與惰性氣體導管282 相連之惰性氣體源280。惰性氣體導管流入環狀渠道284中 ，引導到4裒狀開口 254。質量流控制器286調節進入惰性氣 體導管282中之惰性氣體流動。若使用圖6之反應物輸送系 統112，則若需要惰性氣體源126亦可當作導管282之惰性氣 體源。參考圖5，可使用舵形氣體源280或分離之惰性氣體 源，將惰性氣體供給至管268、270中。進入管268、270中 之可藉由質量流控制器288控制。 光源110矽晶排列以產生進入視窗264且離開視窗266之光 束300。視窗264、266界定經過主室250之光路徑，在反應 區302處貫穿反應物流。離開視窗266後，光束300衝擊動力 驅動計304，其亦當作光束之傳輸。適當之動力驅動劑係購 自Coherent Inc.，Santa Clara，CA。光源Π0可為雷射或強烈 之傳統電源如電弧燈。部分具體例中，光源110為紅外線雷 射’尤其是CW C02雷射，如購自PRC Corp.，Landing，NJ之 1800瓦最大電力輸出雷射。 反應物通過注入噴嘴252中之反應物輸入口 256，起始反 應物流。反應物流通過反應物區302，其中之反應包含發生 之金屬前驅物化合物。反應物區302中氣體之加熱極快，大 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐） 531771

AT ---- --- B7 五、發明説明（36—) — -- 概為105 °C/秒，依特定之條件而定。反應物在離開反應物 區302後快速驟冷，且在反應物產物流中形成顆粒3〇6。製 程之不平衡性質產生高均勻粒徑分布及構造均勻度之奈米 顆粒。 反應物流之路徑持續到排放噴嘴3 1()。排放喷嘴3 1〇具有 環狀開口 3 12，如圖5之上插圖所示。環狀開口 3〖2飼入排放 導管108。 至之壓力係以與主室相連之壓力表3 2〇監控。製造所需氧 化物用之室壓一般可在約80噸至約1〇〇〇噸之間。可使用超 過760 ton:之壓力塗覆在大氣壓下之基材上。另外，來自反 應區之紅外線發射可以以寬頻之紅外線偵測器322偵、測。 排放導管108在常壓下引導至塗覆室或到達基材上。適當 塗覆室之構造進一步敘述於下。 裝置可以以電腦350控制。通常，電腦控制光源且監控反 應室_之壓力。可使用電腦控制反應物及/或遮蔽氣體之流 動。電腦350可整合控制反應室、塗覆室及栗浦。 顆粒製造裝置之另一具體例示於圖8中。顆粒製造裝置 400包含反應室402。反應室402之形狀為長方形平行六面體 。反應至402A者光束以其表長之尺寸延伸。反應室402之 側面具有視窗404，使之可觀察反應過程中之操作區。 反應室402具有界定通過反應室之光學路徑之管狀延伸 408、410。管狀延伸408係與密封連接到圓柱體透鏡4 12。 管414連接至雷射416或其他有透鏡412之光學源。同樣的 ，管狀延伸410係以密封與管4 18相連，進一步引導到光束 消除/光計420。因此，可包封由雷射416到光束消除420之 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 _B7_, 五、發明説明（37 ) 全部光路徑。 輸入喷嘴426在其較低表面428處與反應室402相連。輸入 喷嘴426包含栓在較低表面428中以固定輸入喷嘴426之板 43 0。參考圖9及10，輸入喷嘴426包含内喷嘴432及外喷嘴 434。内喷嘴432在喷嘴之上方處具有雙孔口内混合喷霧器 436。適當之氣體喷霧器係購自Spraying Systems，Wheaton, IL。雙孔口内混合喷霧器436具有風扇形狀，以產生薄之氣 溶膠片及-氣體前驅物。液體經過管438飼入喷霧器中，且導 入反應室中之氣體係經管440飼入喷霧器中。氣體與液體之 交叉協助形成液滴。 外喷嘴434包含室段450、爐段452及輸送段454。室段450 支撐内噴嘴432之噴霧器。爐段452將氣溶膠及氣體前驅物 引導到輸送段454中。輸送段450產生約3英吋X 0.5英吋之 長方形輸出口 456，如圖9中所示。外喷嘴434包含排出458 移除收集在外喷嘴中之任何液體。外喷嘴434係以外壁460 覆蓋，形成環繞出口 456之遮蔽氣體開口 462。惰性氣體係 經過入口 464導入。 參考圖8，排放喷嘴470在反應室402之上表面處與裝置 400相連。排放喷嘴470形成在常壓下引導到塗覆室或到基 材之導管。 顆粒製造裝置之另依不同設計敘述於B i等人之美國專利 第5,95 8,348號標題為”以化學反應有效的製造顆粒”中，在 此提出供參考。該不同設計可以以雷射熱解協助製造商業 品質之顆粒。市售雷射熱解裝置之另一具體例及其他適當 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝

531771 A7 _____ _ B7 - ....... - | 五、發明説明（38 ) 特性敘述於Mosso等人之未審定且讓渡之美國專利申請案編 娩第09/362,631號，標題’’顆粒製造裝置，，中，在此提出供 參考。該未審定之申請案中敘述之許多特性可用於光反應 沉積之顆粒製造裝置中。 高容量顆粒製造裝置之一具體例中，反應室及反應物輸 入口係沿著光束明顯的延伸，以增加反應物及產物之產量 。上述輸送氣態反應物及氣溶膠反應物之具體例可適於瘦 長之反應-室設計。將一或多個氣溶膠產生器產生之氣溶膠 導入痩長之反應室中之另一具體例敘述於Gardner等人之共 同讓渡且未審定美國專利申請案編號09/188 670號，現今之 美國專利第6，193,936號，標題”反應物輸送裝置，，中，在此 提出供參考。 通常，具有瘦長反應室及反應物輸入口之顆粒製造裝置 係經設計，以降低室壁之污染，增加製造容量且有效的利 用資源。未達成此等目的，痩長之反應室提供增加之反應 物及產物之產出，而不需相對的增加無效之室體積。室之 無用體積可變成對未反應化合物及/或反應產物之污染。再 者，遮蔽氣體之適當流動確保反應物及產物流動之流經過 反應室。反應物之高產出使光能之應用有效。 改良反應室4 7 2之設計係顯示於圖1 1中。反應物輸入4 7 4 導到主室476中。反應物輸入474—般遵照主室476之形狀 。主室4 7 6包含沿著反應物/產物流之輸出4 7 8，以移除粒 狀產物、任一未反應之氣體及惰性氣體。遮蔽氣體輸入 4 7 9係位於反應物輸入4 7 4之兩側。遮蔽氣體輸入係用於在 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（39 ) 反應物流之側面形成惰性氣體’以抑制室壁與反應物或產 物接觸。痩長反應室4 7 6及反應物輸入4 7 4之尺寸較佳係針 對高效率顆粒製造設計。當使用1800瓦C〇2雷射時，製造陶 瓷奈米顆粒之皮應物輸入4 74之合理尺寸為5毫米至約1米 〇 管狀段480、482自主室476延伸。管狀段480、482支撐視 窗484、486，以界定經過反應室460之光束路徑488。管狀 段480、4·82可包含將惰性氣體輸入管狀段480、482中之惰 性氣體輸入490、492。 輸出478使導管引導到塗覆室。並不需要改變界定反應 室至導管至塗覆室之傳輸規格。反應區係位在反應室中， 且導管可以但並非必要包含喷嘴流方向之改變。 3 .顆粒製造室外之顆粒塗覆沉積 若塗覆製程不在製造顆粒之反應室中進行，則產物顆粒 會在常壓下經過導管到達具有基材之分開塗覆室或塗覆區 中。顆粒製造裝置之導管接到於塗覆室中開口之顆粒喷嘴 上。塗覆室需要或不需要維持在減壓下。塗覆製程可藉由 使基材及噴嘴相互移動進行。相對的，可施加外力將顆粒 分散成霧狀使之同時塗覆於全部基材上或其明顯之部分。 若室與週遭環境隔絕，則再取出塗覆之基材前可處理一 或多片基材。相對的，塗覆之基材可通過空氣鎖，進行另 一製程或回收塗覆之基材。若室之操作接近大氣壓，則塗 覆之基材及新的未塗覆之基材可進入或離開室。任一情況 下’均可依自動方法進行額外之加工如熱處理，而不需插 -42- 本紙張尺度適财關家標準(CNS) Α4規格(21()χ撕公奢）—

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531771 A7 __87 五、發明説明（40~^ 入’或具有顆粒塗覆之基材可手動引導到進一步加工之特 定位置上。 參考圖1 2，顆粒製造裝置之導管500接到塗覆室502上。 導管500在室502中之開口 504處終止。部分具體例中，開口 504係位在基材506之附近，使得顆粒流之衝量將顆粒直接 導到表面上。基材506可架在檯架或其他檯面508上，使基 材506相對於開口 504放置。通常，塗覆室502係經由通道 5 10抽氣=若塗覆室維持在低於大氣壓之壓力下，則通道 510—般或銜接泵浦512。在塗覆室502及泵浦512間可配置 收集系統、過濾器或洗滌器5 14，以移除未塗覆在基材表面 上之顆粒。可使用手動或自動闊5 16控制泵浦速率。 塗覆室可在與反應室明顯不同之壓力下操作。達成該操 作之一裝置示於圖13中。依裝置530，雷射熱解室532與導 管534連接。導管534銜接文氏管536。文氏管536包含與惰 性氣體供給540相連之喷嘴538。喷嘴538與漸變尖之管542 相接。來自嘴嘴538之惰性氣體壓力在導管534及反應室532 中產生負壓，且將產物顆粒向下推向漸變尖管542。 漸變尖之管542與塗覆室544相接。如圖13中所示，基材 546以移動之檯架5 48通過漸變尖之管542。馬達550使檯架 沿著轨道552移動。塗覆室544經排出管554抽氣。 通常，若將集中之顆粒流輸送到塗覆室中，則基材及輸 送噴嘴彼此相對移動，使顆粒流掃過基材之表面，在其表 面或部分上形成塗層。部分具體例中，顆粒噴嘴相對於固 定之基材移動。參考圖14，基材570係架設在檯架572上。 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 531771 A7 . B7 五、發明説明（41 ) 檯架572可固定或檯架572可移動將不同基材帶到顆粒流中 。依部分具體例，檯架572包含熱控特性，使得基材570之 溫度可增加或降低至期望之值。顆粒喷嘴574相對於基材 570移動，將顆粒引導到基材上。如圖1 4所示，顆粒喷嘴 574在中心578處相對導管576移動。使用馬達580以控制喷 嘴574之移動。 另一具體例中，基材係相對喷嘴移動。參考圖1 5，顆粒 喷嘴590將顆粒引導到檯架592。如圖1 5所示，檯架592上裝 置四片基材594。室之檯架及尺寸相對應改良之可移動檯架 上可裝置更多或更少之基材。檯架592移動可使基材表面掃 過顆粒流，且將特殊之基材594放置在喷嘴590之路徑中。 如圖1 5所示，使用馬達使檯架592旋轉。檯架592可包含熱 控特性，使檯架592上之基材溫度可分開或同時控制，如圖 1 3中所示。 另一具體例中，係使用輸送帶使基材通過顆粒喷嘴，以 及輸送新未塗覆之基材且移出塗覆之基材。參考圖16，顆 粒喷嘴600係引導到輸送帶602上。輸送帶602包含裝馬達之 滚筒604及皮帶606，但亦可使用不同之設計。輸送帶606使 基材608掃過喷嘴600之開口。針對上述檯架，輸送帶602可 包含熱控裝置，以調整基材之溫度至所需之值。新的未經 塗覆基材610可由通風櫥612輸送。塗覆之基材614可以置物 架616堆疊。 參考圖1 7，顆粒喷嘴630將顆粒送到由換能器632形成之 電場中。例如，換能器632可為電源相連之板，以供給靜電 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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531771 A7 B7 五、發明説明（42 ) 場。相對的，使用電磁或永久磁場可產生磁場。電或磁場 將顆粒分散成可相對均勻分散之霧狀。顆粒霧接著沉降於 基材634之表面。基材634並不需相對喷嘴630移動，以塗覆 表面。然而，基材634可架設在檯架上，使不同之基材移位。 4 .合併雷射熱解及塗覆室 部分具體例中，塗覆係在與產生顆粒相同之室中進行。 在顆粒產生室中進行塗覆適當之裝置圖示於圖18中。裝置 650包含室652及由室652延伸之二管654、656。該具體例中 ，管654係與雷射658相連，但可使用其他輻射源。管656在 光束吸收660處終止。管654、656由室652延伸光學組件， 如透鏡等，因此可降低或消除光學組件受顆粒之污染。部 分具體例中，管654、656包含與惰性氣體源相連之惰性氣 體輸入662、664，使惰性氣體可導入管654、656中，以降 低污染物流入管654、656中。 反應物導管670結合具有反應物輸送系統之室652。適當 之反應物輸送系統如上述。理論上室652可經洗滌器抽氣至 大氣壓。此等具體例中，經過室之流動係以反應物流維持 。然而，部分具體例中，排放導管672與泵浦674相連。泵 浦674具有直接或經洗滌器抽氣至大氣中之排放管676。收 集器、過濾器等678均可將流動導入泵浦中，以自流動中移 除過大之顆粒。同樣的，可含閥以控制泵浦。部分具體例 中，室中之壓力係在約80 Torr至約700 Torr之間。 室之内部係圖示的示於圖19中。基材680相對於反應物喷 嘴682移動，如實箭頭所示。反應物喷嘴682僅位在基材680 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

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線 531771

之上。以適當之光學元件定義之光路徑684沿著路徑684引 導光束。光學路徑684係位在喷嘴682及基材680間，以定義 正好在基材680上方之反應喷嘴。熱顆粒會撞擊冷卻之基材 表面。剖面圖示於圖20中。當基材掃過反應區時，形成顆 粒塗層686。 通常，基材680可在輸送帶688上輸送。部分具體例中， 輸送帶688之位置可經調整，以改變基材686至反應區之距 離。改變雀材到反應區之距離相當於改變顆粒撞擊基材之 溫度。顆粒撞擊基材之溫度一般會改變所得塗覆之性質及 後需加工之要求，如後續之熱加工使塗覆固化。基材與反 應區之距離可依經驗調整，以產生所需之塗層性質。另外 ’支撐基材之檯架/輸送帶可包含熱控裝置，使基材之溫度 可依需求調整成更高或更低之溫度。 喷嘴之另一具體例係示於圖21A中。喷嘴690包含壓力卩! 之中心之反應物導管692。相鄰之遮蔽/冷卻氣體導管694係 針對反應區，相對於基材移動之下游配置。依另一具體例 ，基材係依與沉積條件之部分改良相反之方向移動。壓力 Ps之惰性氣體係引導入遮蔽氣體/冷卻氣體導管中。壓力p2 之泵浦導管696係沿著反應物導管之其他面配置。室壓力為 P c。部分具體例中，壓力之大小順序如下：p s $ p t〉p c > p2。 反應物留下反應物導管，到達反應物與光束交又處或附 近之反應區。遮蔽/冷卻氣體協助防止反應物顆粒流經室之 流動，且惰性氣體進一步協助使基材表面上之產物顆粒冷 •46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 ______Β7 五、發明説明（44 ) 卻，協助顆粒冷凝在基材上。使用泵浦導管移除未反應之 氣體 '惰性氣體及任何殘留之顆粒，且使室壓力維持在所 需之值。Ρ!、P2及Ps可獨立的設定。pc係以其他壓力及室 之設計決定。通常’可改變泵浦壓力，得到所需之室壓力 值。 喷嘴之另一不同具體例係以圖21B中之剖面圖顯示。反應 物輸送喷嘴671經過中心通道673輸送反應物及經過側面通 道675輸送遮蔽氣體。反應物輸送喷嘴671與包含反應物源 之輸送系統677相連。反應物輸送喷嘴671經過雷射束路徑 679輸送反應物，使產物顆粒流到晶圓681上。晶圓681裝置 在使晶圓681經過產物流之可移動檯架683上。真空通道685 、687係與適當之泵浦相連，使室壓維持在所需之值。真空 通道685、687係裝置在反應物流與雷射束路徑679交又之 反應物區之侧面上。惰性緩衝氣體經過真空通道685、687 間之間隙689、691及檯架引導。 為在反應室中塗覆，因此需要使用為在室中之不一致光 源，而非雷射。參考圖22，反應物喷嘴700將反應物引導 到基材702上。基材701如箭號所示般，使用檯架、輸送帶 等相對於喷嘴移動。如圖22及23所示，光源704包含線性 線股706、搬物面鏡708及長圓柱體透鏡710。可選擇線股 706以發射高強度紅外光。拋物面鏡708協助收集由線股704 發射之光，且引導射線使其與鏡之軸平行。圓枉體透鏡710 依來自噴嘴700之反應物流方向，使光聚焦在反應區712中 。相對的，光源704可以以相當尺寸及定相之二極體雷射陣 ·' ， -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 ____ B7 五、發明説明（45~) ~"~一 一 列或其他發光二極體陣列取代。基材702如箭頭所示般相對 於反應區712移動。顆粒塗層714結果。 5 ·顆粒製造及塗層沉積之控制 因為主要之目的係產生具有改善均勻度之基材塗層，因 此達到本控制之明顯目標包含監控及調整製程條件。由其 可監控二目標。首先，可監控反應區中之條件，以確保製 造時均句之製造。另外，可監控顆粒在基材上之沉積，以 改善所得售:層之均勻度及平坦度。 . 反應區中產生之產物對壓力敏感。部分具體例中，係使 用例如感壓器如壓力表320，如圖5中所示，或在特殊反應 構造中使用可比較感壓器監控反應區中之壓力。驅物控制 器如電腦350可使用回饋環，使壓力維持在可接受之範圍。 壓力可藉由改變與泵浦相連之閥，如圖3中所示之闊7 8之 開口程度，調整浆浦速率或改變反應區附近之反應物及/或 遮蔽氣體流，在電腦控制下調整。 另外，亦需要將反應區中之熱性質控制在期望之範圍中 。例如，可將熱偵測器置於適當之位置，以偵測反應區中 之能量水準。為避免干擾反應物/產物流，感應器可置於遠 離反應物流之壁之上或附近。然而，遮蔽氣體一般係用於 限制流動，使得遠離反應物/產物流之感應器溫度無法偵測 反應區處之溫度。然而，依其一具體例，偵測器包含寬頻 紅外線偵測器，如圖5之偵測器，定相以自反應區接收紅外 線發射。適當之偵測器包含例如紅外線光二極體。紅外線 發射一般提供反應區中溫度之精確估算，而不需與流動接 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 五 、發明説明（ 46 〜n之溫度可藉“㈣電驗社回饋環維持在 ，月之範圍中。例如，若溫度讀數相對於期望之範圍下降 或上升，則可分別將雷射電源調升或調降。 «維持顆粒製造之均句度重要，但沉積之均勾度亦重 。右需要極平坦之塗層，則維持—致之顆粒製造速率並 ^足，因為前驅物輸送之相對小波動會導致不必要之塗層 菱化口此’而要偵測塗層之沉積，以塗層沉積直接校正 基材之抑* 。 參考圖24及25 ,沉積裝置72〇包含將基材724傳送經過產 U26路徑之輸送帶722。低電力雷射束728係在基材表面 之正上方引導。雷射束728係藉由雷射730產生，其可為例 如氦/氖雷射、二極體雷射或任一種其他低電力雷射。光束 I具較成狹窄直徑，例如依亳米直徑。光束係經配置，使 才于塗層到達所需之厚度時，塗層會阻斷光束之明顯部分。 光束係以偵測器732如二極體偵測器終止，以測量到達偵測 器之雷射輸出。測量系統可為以斷路器鎖定，以改善訊號· 對-雜訊，且降低來自沉積流之變化。 輸送帶722包含馬達734，如步進式馬達或其他適用之馬 達。輸送帶722及彳貞測器732係與控制製程736相連。部分具 體例中，輸送帶722維持在特定之位置，直到偵測器732之 訊號顯示塗層厚度達到所需值為止。偵測器之值可以藉由 比較偵測is之輸出與可極精確測量高度之目測系統之塗層 厚度調校。例如，多相構造光測量系統中可使用光之投影 圖案，使標第物呈相，如Rudd等人之美國專利第6 〇49,384 •49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 531771 A7 B7 五、發明説明（47 ) 號中標題為”使用多相構造光之三次元呈相之方法及裝置，， 所述，在此提出供參考。 當偵測器值達到所需塗層厚度時，處理器736會對輸送帶 722下指令，啟動馬達734使基材724前進。基材724移動到 另一位置，直到偵測器訊號再次顯示達到所需塗層厚度為 止。重複該製程，直到覆蓋選擇之部分為止。基材可在緩 慢之連續速率下移動。可使用偵測器732之測量，以調整所 需之速率-，使塗層厚度維持在可接受之程度。 + B .顆粒性質 各種化學顆粒（一般為固態顆粒）均可藉由本文之方法製 備。固態顆粒一般係以粉末沉積。特別受到注意之化學粉 末包含例如碳顆粒、矽顆粒、金屬顆粒及金屬/準金屬化合 物，如金屬/準金屬氧化物、金屬/準金屬碳化物、金屬/準 金屬氮化物、金屬/準金屬硫化物。通常，粉末包含粒徑為 微米或更小範圍之細微或超細顆粒。 針對部分應用，需要極均勻之顆粒。使用聚焦輻射之製 程特別適用於形成高均句顆粒，尤其是奈米顆粒。尤其， 光反應沉積可產生主要顆粒之平均粒徑低於約75〇奈米，戈 約3奈米至約100奈米，較好約3奈米至約75奈米，最好約3 $米至約50奈米之期望顆粒β粒徑係以傳輸電子顯微鏡估 算。非對稱顆粒之粒徑測量係以沿著顆粒主軸測量之平 長度為準。 ^ 奈米顆粒之凝聚物為會影響塗層品質之因素。此等凝聚 物之流動動態受其尺寸及凝聚程度影響。通常，未凝聚之

本紙張尺度適财@ g家標準(CNS) Μ規格(21GX297公爱_)- 531771 A7 B7 顆粒更容易形成密實之塗覆。然而應了解，過濾器上故集 之顆粒之傳輸電子顯微鏡無法展現顆粒產生且離開反應區 後之顆粒凝聚具性質之程度。許多光反應沉積製程中，顆 粒係直接沉積而不會凝聚在驟冷之基材上。 主要之顆粒具有尺寸之高度均勻度β如上述之光反應沉 積一般會形成極狹窄範圍之粒徑。針對氣溶膠輸送光反應 沉積之反應物，粒徑之分布對於反應條件尤其敏感。而且 ，若適當啲控制反應條件，則以氣溶膠輸送系統可達到極 狹窄分布之粒徑。然而，主要粒徑之廣分布若需要亦可藉 由控制流速、反應物密度及光反應沉積中之駐留時間，或 使用其他流體流動反應系統得到。 尚度均勻之粉末中，如傳輸電子顯微鏡之檢測決定，主 要顆粒之粒徑分布一般係使得至少約95〇/〇、另一具體例中 至v、約9 9 %之主要顆粒直徑在大於平均粒徑之約4 〇 %，且 低於平均粒徑之約60%之間。同樣的，更高度均勾之粉末 中’主要顆粒之粒徑分布使得至少約9 5 %，且另一具體例 中至少約99%之主要顆粒粒徑在大於平均粒徑之約極 低於平均粒徑之約140%之間。 再者，在具高度均句顆粒之具體例中，最好沒有主要顆 粒之平均粒徑大於平均粒徑之4倍，另一具體例為大於平均 粒徑之3倍，且較好大於平均粒徑之約2倍。換言之，粒徑 刀布最好沒有明顯較大尺寸之小數顆粒之尾部顯示。此為 J反應Εϊ之結果，相當於顆粒之快速驟冷。有效的切除尺 寸分布之尾端顯示在1〇6中少於約1顆粒之直徑大於超過平 -51 Α4規格(210X297公釐）

裝

531771 A7 __— Β7 五、發明説明（49 ) 均直徑之特殊切除值。沒有分布之尾端，且幾乎為球面之 狹窄粒徑分布對於得到高度均勻塗層較佳。 小粒徑及顆粒均勻度賦予所得塗層之整體均勻度。尤其 ，沒有明鮮大於平均值之顆粒，亦即沒有粒徑分布之尾部 會付到更均句之塗層。 另外’顆粒可具有極高純度之水準。以上述方法製備之 奈米顆粒期望具有大於反應物之純度，因為反應及塗佈時 ’結晶形-成製程會排除顆粒之污染。顆粒表面之部分雜質 可藉由加熱顆粒移除。 許多類之奈米顆粒可藉由雷射熱解及另外藉由以上述為 主之光反應沉積製備。 列舉知該奈米顆粒一般特性為包括包含許多不同元素且 以不同之相對比例存在之組合物，其中之數目及相對比例 奋以奈米顆粒塗層之函數變化時，通常不同元素之數目包 含例如數目在約2至約15元素之間，且較好數目為丨，2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11，12, 13, 14及 15。通常相對比例之數 目包含例如約1至約1，000,000間之值，且較佳之值為約i， 10，100，1，000，1〇,〇〇〇, 100,000，L000 000,及其適當之總 合。 另外，該奈米顆粒之特性為具有下列之式 AaBbCcDdEeF fGgHhliJjKkLiMmNnOo 其中 A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K，L, M，N&〇 為獨立存在或沒有，且A，B，C，D，E，F，（}，H，I，J， K，L，M，N及0之至少之一係獨立的選自包含元素週期表 -52- 531771 A7 ____ B7 五、發明説明（50 ) 之元素’包括第1A族元素、第2A族元素、第3B族元素（包 含鑭族元素及幅射性元素）、第4B族元素、第5 B族元素、 第6B族元素、第7B族元素、第8B族元素、第1B族元素、 第2B族元素、第3A族元素、第4A族元素、第5A族元素、 第6A族元素、第7A族元素；且各a，b，c，d，e，f，g，h， i，j，k，I，m，n及o係獨立的選自約i至约i，〇〇〇,〇〇〇間之值 ，且較佳之值為 1，10，1〇〇，1，〇〇〇，1〇,〇〇〇，100 〇〇〇, l，000,00(l·及其總合。 例如，氧化石夕奈米顆粒之製造係敘述於Kumar等人之未審 定且共同受讓之美國專利申請案編號第〇9/085,5 14，標題為 ’·氧化矽顆粒’’中，在此提出供參考。該專利申請案敘述無 定型氧化矽之製造。氡化鈦奈米顆粒及結晶氧化矽奈米顆 粒之製造敘述於未審定且共同受讓之Bi等人之美國專利申 請案編號第09/ 123,255號標題為”金屬（矽）氧化物/碳組合物 ·’，在此提出供參考。尤其，該申請案敘述銳鈦礦及金紅石 Ti02之製造。 具有摻雜物如稀土摻雜物及/或其他金屬摻雜物之無定型 奈米粉末及玻璃層係敘述於Home等人之未審定且共同受讓 之美國臨時專利申請案編號第60/3 13,588號，標題為”摻雜 之玻璃材料"，在此提出供參考。適當之摻雜物包含稀土金 屬，其可賦予所需之性質改良如折射係數。粉末及玻璃層 可以以複合組合物形成，包含許多無定型材料之選擇摻雜 物。可使用粉末形成光學材料等。玻璃層可藉由使用光反 應沉積直接沉積均勻之顆粒塗層，接著將粉末鍛燒成均勻 -53- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 531771 A7 ______B7 五、發明説明（51 ) 之玻璃層形成。 無定型次微米及奈米顆粒可以與包含稀土金屬之選擇摻 雜物，使用雷射熱解及其他流動反應器系統製備。使用此 等裝置可製備各種新穎材料。摻雜物可藉由改變反應物流 之組合物在所需之化學計量下導入。摻雜物係導入適當之 玻璃形成材料中。藉由適當的選擇反應物流中之組合物及 加工條件’可形成具有選擇之掺雜物之加入一種或多種金 屬或準金-屬元素當作形成玻璃主體之次微米顆粒。因為主 體無定型材料一般為氧化物，因此反應物流中亦應含氧源 。反應器中之條件應足以氧化，產生氧化物材料。同樣的 ，可使用光反應沉積形成具有包含例如稀土金屬之摻雜物 及/或摻雜物組合物之複合摻合物之高度均勻玻璃塗層。 部分金屬/準金屬氧化物對於光學應用及/或鍛燒成均勻 玻璃層之能力尤其重要。摻雜用之適當形成玻璃形成主體 氧化物包含例如 Ti02、Si02、Ge02、A1203、P205、B2〇3、 TeCb及其結合物與混合物。雖然磷位在週期表中金屬元素 之附近，但一般均視同準金屬元素。然而，型態為P2〇5之 磷如同部分準金屬氧化物，為良好之玻璃形成物，且摻雜 態P2〇5可具有所需之光學性質。為方便起見，包含申請專 利範圍之文中，磷亦視同準金屬元素。 可導入摻雜物以改變無定型顆粒及/或所得玻璃層之性質 。例如，可導入摻雜物以改變玻璃之折射係數。針對光學 之應用，可改變折射係數，形成以選擇之頻率範圍之光操 作之特殊光學裝置。亦可導入摻雜物以改變物質之加工性 -54- 本紙張尺度適用中國國家標準⑴NS) A4規格(210 X 297公釐) 531771 A7 _ B7 五、發明説明（52 ) 質。尤其，部分摻雜物改變流動溫度、亦即玻璃轉移溫度 ，使玻璃可在低溫下加工。摻雜物亦可在材料中作用。例 如，部分之摻雜物可導入以提昇其他摻雜物之溶解度β稀 土金屬摻雜物對於所得摻雜物質之光學性質改良為必要。 稀土金屬摻雜之玻璃係用於製備光學放大器。 特別受到關注之顆粒包含與許多摻雜物形成光學玻璃之 無定型組合物。部分具體例中，摻雜物為稀土金屬。因為 稀土金屬-可改良材料之光學性質，因此特別需要。若顆粒 鍛燒成玻璃層則所得材料之折射係數受到稀土金屬摻雜物 以及其他摻雜物之影響。另外，稀土金屬摻雜物會影響光 學吸收性質，在製造光學放大器及其他光學裝置時會改變 材料之應用。稀土金屬包含週期表inb族之過渡金屬。尤其 ，稀土金屬元素包含Sc、Y及鑭系。其他適用之摻雜物包 含放射系元素。針對光學玻璃，用作摻雜物特別受到注目 之稀土金屬元素包含例如Er，Yb，Nd，La，Y，pr及Tm。適當 之稀土金屬摻雜物包含例如Bi，Sb，Zr，Pb，Li，Na，K，Ba，W 及Ca o 為形成均勻玻璃層，可鍛燒一層無定型顆粒。為鍛燒玻 璃可使粉末加溫至超過其流動溫度。在此等溫度下，粉 末加密形成均勻之玻璃材料層。將摻雜物加於顆粒中會使 摻雜物直接分布在密實之材料中，形成粉末沉積。 材料之加工在所需光學裝置之設計中仍需特殊的考量。 例如，組合物及材料之性質如密度，均經調整以得到具有 所需折射係數之材料。同樣的，材料之熱膨脹及流動溫度 -55-

531771 A7 _________B7 五、發明説明（53 ) 需與使材料形成單經積體結構之合理加工方法相符。固化 之光學材料可具有良好之光學性質，如光經過材料傳輸而 不會造成不必要量之損耗。另外，該材料需在合理條件下 加工，形成整體光學電路或電子光學電路之整體裝置。同 樣材料之限制對於形成現有積體電子裝置會有問題。 摻雜之玻璃係用於製造光學裝置。使用本文中所述之技 術’摻雜之玻璃可調配成平面玻璃裝置摻雜物可改變特 別適用於·特殊光學應用之材料之光學性質β稀土金屬捧雜 之玻璃尤其適用於形成光學放大器。放大器材料受到與光 學材料橫向耦合之泵浦光訊號激發0泵浦光激發稀土金屬 摻雜之材料。在比泵浦訊號低之頻率下通過光學材料之光 學輸入係以激發之發射放大。因此，使用泵浦光之能量使 輸入之光訊號放大。 尤其，形成奈米氧化錳顆粒。此等顆粒之製造係敘述於 Kumar等人之未審定且共同受讓之美國專利申請案編號第 09/188,770號，標題為••金屬氧化物顆粒”中，在此提出供參 考。該申請案敘述ΜηΟ、Μη203、Μη304及Μη508之製造。 而且，氧化釩奈米顆粒之製造係敘述於B丨等人之美國專 利第6,106,798號中標題為”氧化釩奈米顆粒”，在此提出供 參考。同樣的，已製成銀釩氧化物奈米顆粒，如Home等人 之未審定且共同受讓之美國專利申請案編號09/246,076號， 現今之美國專利6,225,007及Reitz等人之09/3 11,506號，二 者之標題均為”金屬釩氧化物顆粒"，二者均在此提出供參 考0 -56 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 531771 A7 B7 五、發明説明（54 ) 再者，鋰鎂氧化物奈米顆粒已由雷射熱解伴隨或未進行 後續之熱加工製造，如Kumar等人之未審定且共同受讓之 美國專利申請案編號第09/188,768號標題為”複合金屬氧化 物顆粒”及Kuw等人之09/334,203號標題為”製造三相顆粒之 反應方法’f，及Home等人之美國專利第6，136,287號，標題 為”鋰鎂氧化物及遮蔽物"，該三專利均在此提出供參考。 氧化鋁奈米顆粒之製造係敘述於Kumar等人之未審定且共 同受讓之-美國專利申請案編號第09/136,483號標題為”氧化 鋁顆粒"，在此提出供參考。尤其，該申請案揭示r - ai2o3 之製造。藉由雷射熱解/光反應沉積。伴隨摻雜結晶及無定 型氧化鋁形成（5-Al2〇3及0-Α12Ο3係敘述於Chiruvolu等人之 未審定且共同受讓之美國專利申請案編號第09/969,025號， 標題為”氧化鋁粉末"，在此提出供參考。無定型氧化鋁材 料可以與其他玻璃形成劑併用，如Si02及/或P203。例如， 形成光學玻璃之氧化鋁之適當金屬氧化物摻雜物包含氧化 鈽（Cs20)、氧化铷（Rb20)、氧化鉈（T120)、氧化鋰（Li20) 、氧化鈉（Na20)、氧化鉀（K20)、氧化鈹（BeO)、氧化鎂 (MgO)、氧化鈣（CaO)、氧化锶（SrO)、及氧化鋇（BaO)。 玻璃摻雜物會影響例如折射係數、燒結溫度及/或玻璃之孔 隙度。紅外線發射器之適用金屬氧化物摻雜物包含例如氧 化鈷（Co304)。 另外，氧化錫奈米顆粒已由雷射熱解製造，如Kumar等人 之未審定且共同受讓之美國專利申請案編號第09/042,227號 ，現今之美國專利第6,200,674號，標題為”氧化錫顆粒·f， -57- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（55 ) 在此提出供參考。氧化鋅奈米顆粒之製造係敘述於Reitz等 人之未審定且共同受讓之美國專利申請案編號第09/266,202 號，標題為”氧化鋅顆粒"，在此提出供參考。尤其敘述氧 化鋅奈米顆粒之製造。 次微米及奈米顆粒及相對應之稀土金展氧化物顆粒、稀 土摻雜之金屬/準金屬氧化物顆粒、稀土金屬/準金屬硫化 物及稀土摻雜之金屬/準金屬硫化物均敘述於Kumar等人之 未審定且-共同受讓之美國專利申請案編號第09/843,195號，-標題為”高度發光之磷顆粒"，在此提出供參考。形成磷之 適當主材料包含例如 ZnO, ZnS，Zn2Si04, SrS，YB〇3, Y203, AI2〇3, Y3A1502及BaMgAl14023。列舉之當作摻雜物使磷顆 粒活化之非稀土金屬包含例如錳、銀、及鉛。列舉之形成 金屬氧化物磷之稀土金屬包含例如銪、鈽、铽及铒。通常 ，使用重金屬離子或稀土離子當作磷之活化劑。對於磷之 應用，顆粒一般為結晶。 鐵、氧化鐵及碳化鐵之製造係敘述於B i等人之標題為”藉 由C02雷射熱解製造之非結晶α-Fe、Fe3C及Fe7C3” J. Mater· Res. Vol· 8, No· 7 1666-1674 (July 1993)，在此提出供參考 。銀金屬奈米顆粒之製造係敘述於Reitz等人之未審定且共 同受讓之美國專利申請案編號第〇9/311，506號，標題為”金 屬釩氧化物顆粒”，在此提出供參考。以雷射熱解製造之奈 米瑱顆粒係敘述於B i等人之標題為”由雷射熱解製造之奈 米碳黑”，J· Mater，Res. Vol. 10, No· II，2875-2884 (Nqv. 1995)，在此提出供參考。 -58- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 531771 A7 B7 五、發明説明（56 ) 以雷射熱解製造硫化鐵（Fe^xS)奈米顆粒係敘述於Bi等人 之材料研究協會討論之會議記錄（Material Research Society Symposium Proceedings) vol. 286, p. 161-166 (1993)中，在 ^ 此提出供參考。雷射熱解製造硫化鐵之前驅物為五碳醯鐵 (Fe(CO)5)及硫化氫（H2S)。 氧化鈽可使用上述之雷射熱解製造。氣溶膠輸送適用之 前驅物包含例如硝酸鈽（Ce(N03)3)、氣化鈽（CeCl3)、及草 酸鈽（Ce2^C204)3)。同樣的，氧化锆可使用上述雷射熱解裝 置製備。氣溶膠輸送適用之锆前驅物包含例如锆醯氣 (ZrOCl2)及锆醯硝酸鹽（Ζγ0(Ν03)2)。 片狀電容器之介電材料塗層沉積物係敘述於Bryan之未審 定且共同受讓之美國臨時專利申請案編號第60/3 12,234號， 標題為”形成片狀電容器之反應性沉積”，在此提出供參考 。特別適用之劑電材料包含視情況與其他金屬氧化物混合 之鈦酸鋇（BaTi03)主體。其他適合加於具有適當掺雜物之 陶瓷片狀電容器中之介電氧化物包含例如SiTi03，CaTi03, SrZr03, CaZr03, Nd203-2Ti03 及La303_2Ti02。 矽酸鋁及鈦酸鋁之三元奈米顆粒之製造可藉由雷射熱解 ，接著進行與銀釩氧化物奈米顆粒（敘述於Reitz等人之未審 定且共同受讓之美國專利申請案編號第09/3 1 1,506號，標題 為”金屬釩氧化物顆粒”，在此提出供參考）相同之製造進行 。製造矽酸鋁適用之前驅物針對蒸氣輸送為氣化鋁（A1C13) 及四氣化矽（SiCl4)之混合物，針對氣溶膠輸送為四（N-丁 氧基）矽烷與異丙氧化鋁（Al(〇CH(CH3)2)3)之混合物。同樣 -59- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（57 ) 的，製造鈦酸鋁適用之前驅物針對氣溶膠輸送為硝酸鋁 (ΑΠΝΟΟΣ及溶於硫酸中之二氧化鈦（Ti02)粉末之混合物， 及異丙氧化鋁與以丙氧化鈦（Ti(OCH(CH3)2)4)之混合物。 伴隨具有錯合陰離子之金屬/準金屬化合物之次微米及奈 米顆粒之形成係敘述於Chaloner· Gill等人之未審定且共同 受讓之美國專利申請案編號第09/845,985號，標題為”磷酸 鹽粉末組合物及與錯合陰離子形成顆粒之方法”，在此提出 供參考。遙用之錯合陰離子包含例如磷酸鹽、矽酸鹽、及 硫酸鹽。組合物可包含多金屬/準金屬元素。 雷射熱解製備碳化矽及氮化矽係敘述於Reitz等人之未審 定且共同受讓之美國專利申請案編號第09/433,202號，標題 為”顆粒分散液”，在此提出供參考。 塗覆在與製造顆粒相同之室中進行之具體例中，反應區 可接近基材表面。此等具體例中，可使顆粒在仍熱時撞擊 基材表面。由於顆粒之溫度，因此與表面接觸時可能變形 且可能融合。藉由使基材加熱可提升變形及融合。該變形 及融合可協助塗覆後續固化成均勻之表面。因為加熱之顆 粒在其成形前並未明顯冷卻，因此無法以固體顆粒充分特 性化。所用之”顆粒”一詞一般包含高溫下之熔融液滴或未 完全驟冷之柔軟顆粒以及完全冷卻之固態顆粒。 C .顆粒沉積法及顆粒塗覆之加工 顆粒沉積之基本製程已於上面詳述。可改變塗料特性以 達到特殊目的。尤其，塗層可在表面之不同位置處改變。 另外，可在控制下沉積多層顆粒。 -60- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 531771 A7 B7 發明説明（58 首先，顆粒塗料可塗佈在基材之全部表面上或僅基材之 部分，例如使用遮蔽。上述程序適用於將塗料塗佈在所需 之區，例如藉由使基材相對於顆粒喷嘴掃過，使得僅所需 部分之基材掃過喷嘴。 同樣的’塗層可形成均勻之厚度，或基材之不同部分可 以以不同厚度之顆粒塗覆。不同之塗層厚度可藉由改變基 材相對於顆粒喷嘴之掃過速度，或使接受較厚顆粒塗覆之 基材部分遣行多次掃過塗佈。顆粒組合物同樣的可在基材 之不同部分改變。此可藉由例如在塗覆製成中改變反應物 流，或藉由在基材之不同部位進行多重部分塗覆之掃過進 行。 沉積製程中之基材溫度可經調整以達成特殊之目的^例 如，基材可在沉積製程中冷卻，因為相對冷的基材可在其 表面上捕捉顆粒。然而，部分具體例中，基材在沉積製程 之過程中加熱至約500°C。顆粒之黏覆對加熱之基材較佳。 另外’若先在加熱之基材上形成塗層，則顆粒會撞擊且融 合在加熱之基材上，使之協助塗層形成融合之玻璃或其他 材料之後續固化。 通常，若需要，顆粒塗層厚度可在粒徑及裝置尺寸之實 際限制中變薄或變厚《當然，最小之厚度為單層之顆粒。 由實務之觀點，並不亦將單層顆粒直接均勻的塗覆在基材 上。因此，部分具體例中可均句塗覆超過平均粒徑約五倍 之厚度。另一方面，塗料可在一定厚度下塗佈，唯一限制 為在增加厚度需更多的時間。部分具體例中，熱處理將材 -61 - 本紙張尺度咖中國國家料(CNS) A4規格(21G X 297公釐)" 531771 A7 __ B7 五、發明説明（59 ) 料固化成單一層之後之塗層厚度一般至少約100奈米。 顆粒塗層係藉由相對弱之力量合在一起。然而，對於部 分之應用，塗層之表面可以依該形式使用。對於大部分之 應用，顆粒塗層進行額外之加工。部分具體例中，係將結 合劑直接添加於顆粒塗層中，使塗層安定。結合劑可為例 如有機聚合物材料如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚環氧乙 烷、聚乙烯、聚丙烯、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯、乙稀· 丙烯-二烯單體共聚物（EPDM)及其混合物及共聚物。結合 劑可以以例如在溶劑中之聚合物溶液添加。可使用添加結 合劑後蒸發之揮發性溶劑。另外，聚合物結合劑可自聚合 物冷卻固化後，以熔融喷霧在具有聚合物之塗層上。無機 結合劑如金屬及金屬化合物均可藉由蒸氣沉積技術沉積在 顆粒塗層上。 部分具體例中，可將塗層經熱處理。熱處理可使顆粒熔 化或融合且導致塗層材料密實，亦即密實化。顆粒之融合 一般係指固化。充分之加熱可導致塗層中基本上為均勻之 材料。通常，加熱係在使顆粒溶化成黏稠液體之條件下進 行。由於黏度高，因此材料在基材表面不會明顯的流動。 在較高溫下加工以降低溶融物之黏度會造成基材不必要之 溶化’使組合物在層間或基材選動區域之流動間移行。在 期望之加熱條件下，會在所得塗層之表面上發現部分留下 之顆粒特性，即使材料之塗層厚度基本上均勻。 適當之加工溫度及時間一般係依顆粒之組合物而定。奈 -62- 531771 A7 _____ B7 五、發明説明（60 ) 米級之小顆粒通常可在較低溫及/或較短之時間下加工，因 為奈米顆粒之熔點相較於整體材料為低。另外，熱處理可 移除不必要之雜質及/或改變材料之化學計量及結晶構造。 例如可藉由熱處理移除碳雜質。 對於藉由火焰熱解沉積形成之二氧化矽，發覌在氮氣中 ’ 1050°C下熱處理2 0小時或更久可降低玻璃材料中〇H基形 式之氫含量。見Tokimoto等人之美國專利第4,038,370(專利 ’370)號，-標題為"高純度玻璃質氧化矽之製法”，在此提出 供參考。如f370專利中所述，基材係在火焰之四周塗覆， 使仔溶融之顆粒直接沉積在基材上’形成連續材料而非顆 粒塗層。若火焰熱解形成後沉積顆粒，則顆粒可在i 500 之氧氣中加熱將顆粒燒結。例如見Keck等人之美國專利第 3,934,061號標題為"形成平面光學導波之方法"，在此提出 供參考。曾建議燒結氧化矽顆粒包含在約500。(：之低溫下之 加熱步驟，接著逐漸加熱至1100°C之較高溫，使〇H基更少 。見Kilian等人之美國專利第5,622,750號，標題為”製造平 面導波之氣溶膠方法"，在此提出供參考。通常，藉由光反 應沉積製造之較小顆粒可在較低溫下加熱，達到相同之結 果。 針對氧化石夕奈米顆粒之加工，顆粒塗層可加熱至1200°C 之溫度。然而，發現通常奈米級粉末之熔化溫度低於相對 之整體材料及較大之顆粒。因此，對於奈米顆粒一般可使 用較低之炼化溫度，但亦可使用相比較之熔化溫度，藉由 改善奈米顆粒之熔化得到較大之表面平滑度。 -63- 本紙張尺度適用中國國家標準(CJMS) A4規格(210X297公釐)~一 ： ----- 531771 A7 B7 五、發明説明（61 ) 熱處理可在適當之烘箱中進行。其可能需要針對氣體之 壓力及/或組合物控制烘箱中之氣體。適用之烘箱包含例如 氣體流經管之感應爐或管爐。熱處理可在自塗覆室移出塗 覆之基材後進行。另一具體例中，熱處理係與塗覆製程結 合，使得加工步驟可依自動方式在裝置中依序進行。 例如，參考圖1 5，加熱元件可加在台架592之基礎上，使 得顆粒塗覆之基材可由底部加熱，同時以顆粒塗覆其他基 材。熱處噠可在塗覆室中使用天然氣進行。另外，若泵浦 之容量足以防止氣體明顯的流入塗覆室中，則亦可藉由在 基材處導入氣流，改變加熱基材之區域環境。 其他具體例中，具顆粒塗層之基材移動到可均勻加熱之 裝置其他部位。此可藉由例如以輸送帶進行，如圖1 6所示 。參考圖26，塗覆裝置740包含將基材自抽氣室744輸送通 過顆粒喷嘴746之輸送帶742。輸送帶742可包含滾筒750及 皮帶752或其他可匹配之構造。顆粒塗料754係在顆粒噴嘴 746處置於基材756上。 輸送帶742將顆粒塗覆之基材帶到烘箱758中。烘箱758可 以與塗覆室760相同之氣體相通，或烘箱758可具有分開之 環境控制。例如，塗覆之基材可通過空氣到達烘箱758。相 對的，若烘箱758與泵浦相連，則可使所需之氣體流入烘箱 中。部分具體例中，泵浦以足夠之速率將氣體直接導入烘 箱中，以避免不期望之量流入塗覆室760及/或反應室中。 在烘箱中加熱後，可依與烘箱760設計相符之方式收集熱處 理過之基材762。 -64 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 531771 A7

針對许多應用，需要塗佈具有不同組合物之多重顆粒塗 料。此等多重顆粒塗料可在欲塗佈基材之义巧平面相互相鄰 排列（例如與相對於產物流動之基材移動方向垂直），或在 欲塗覆基材之Z平面交互堆疊，或以相鄰或堆疊層之任何適 當之結合。各塗料均可塗佈所需厚度。例如，部分具體例 中’氧化梦及推雜之氧化梦可沉積在不同層中。尤其，具 不同組合物之層彼此可交互沉積，或另外一片接一片，如 層A及層B形成AB。其他具體例中，可沉積超過二層且各 層之組合物不同，如以三順序（例如將一層堆疊在另一層之 上，或彼此相鄰或相鄰且堆疊）層ABC，沉積層A、層B及 層C。同樣的，可形成具不同組合物之另一後續層，如 ABABAB.··或 ABCABCABC··. ·。 針對許多應用，塗佈具有不同組合物之多重顆粒塗料之 期望度（例如彼此相鄰或堆叠在另一層之上）可以以塗佈基 材之功能性需求建議。因此，例如在光學之應用中，需要 塗佈具不同組合物之多重塗料，以達成一或任一種下列功 能性之二或多種之適當結合：光學波導/導管/纖維(例如 Bragg栅格）、光學衰減器、光學分離/耦合器、光纖、光學 開關、光學放大器、光學偏極化器、光學鏡/反射器、光學 相減速器、及光學偵測器。各該光學功能之適當顆粒塗覆 材料可選自上述討論之此等顆粒。 具多重顆粒塗層之材料可在各層沉積後或多層沉積後， 或其二結合後熱處理。最適之加工順序一般依材料之熔點 而定。然而，通常複合層之熱處理及固化可同時進行。若 -65 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 531771 A7 B7 五、發明説明（63 ) 加熱溫度選在合理之值，則熔化之材料仍足夠黏稠，使諸 層在其邊緣不會融合不必要之量。層稍融合一般不會影響 效能，尤其是若層比最小之要求稍厚。 光反應沉積（LRD)尤其適合經由熱處理同時固化之多顆 粒層之塗佈方法。由於以LRD方法可能之均句度，因此可 沉積多層而無須達到無法接受之表面平滑度。 另外，具有不同組合物之多重材料可藉由雷射熱解同時 製造，且戒順序方式同時沉積在基材上。例如，參考圖27 ，三雷射反應室770 ，772 ，774>v〇L著三導管776 » 778 ，780將 顆粒引導到基材782上。反應室可經建構產生具有與其他反 應室不同組合物或相同組合物之顆粒。因此，基材可以以 一、二或三與該具體例不同之組合物塗覆。若製造二不同 材料，可在由相同材料形成之二層之間或與其相鄰。當基 材782沿著輸送帶784移動時，會依序沉積來自導管776, 778，780之顆粒。顆粒可同時沉積，使所有三類之顆粒在 基材通過導管時一次沉積。 另外，多重顆粒流可在單一反應室中同時沉積。參考圖 28，反應室790包含導向基材798之三反應物流792、794、 796。部分具體例中，各反應流包含遮蔽氣體之覆蓋物，使 三反應以遮蔽氣體相互分離。三雷射束800、802、804係分 別在反應物流792、794、796處引導，驅動三種分開之反應 。當基材798在輸送帶806上移動時，基材798依序已由反應 物流792、794、796產生之顆粒塗覆。反應可同時進行，使 基材通過一次即以三種反應產物塗覆。反應物流可具有與 -66- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（64 ) " ---*---- 其他反應物流相同或不同之組合物。 圖2 7及2 8中，二具體例係針對多顆粒層之同時沉積敘述 。以上述之敘述為準，可直接進行此等具體例之許多改變。 在沉積另一顆粒層之前需鍅刻或另外處理-或多層熱處 理之層，如下列對於形成平面波導之進一步敘述。處理順 序一般受欲形成之裝置及裝置之基材影響。 D ·光學裝置形成 雖然本文所述之塗層可具有如上述之各種用途，但最感 興趣者為在基材表面上形成光學裝置。沿著光學裝置控制 光之刚進需改變相鄰材料間之折射係數。裝置可藉由具有 與相鄰材料不同折射係數之材料之邊界區分，因而界定裝 置之邊界。光學裝置之基本特性為由傳送電磁輻射經過裝 置之結晶或無定型材料製成。受矚目之裝置包含例如光導 波器及光學耦合器》 置於基材表面上之波導器係指平面波導器。平面波導器 係用於製造光學通訊及其他光電用途用之積體光學電路。 光沿著折射係數高於週遭之材料前進。部分具體例_，平 面波導器之厚度約等於光之波長，亦即沿著波導器傳輸之 電磁輻射。部分具體例中，波導器不會明顯的減弱經過材 料傳輸之光。 為藉由顆粒塗覆技術製造手面光學波導器’一般係沉積 三層。蕊層在下覆蓋層之上形成光學組件，且上覆蓋層包 住光學組件。下覆蓋層一般係塗佈在基材與蕊層之間，因 為基材一般不具有適當之折射係數。換言之，蕊層可直接 -67- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 x 297公爱) 531771

在基材表面上形成，然而，一般均在蕊層與基材間沉積一 或多層。 其一具體例中’基材係由矽形成。二氧化矽之下覆蓋層 係沉積在基材上。蕊層接著沉積在覆蓋層之上。下覆蓋層 一般係在加上另一層之前固化，但若熱處理在適度之條件 下進行，則可使二層同時固化。若形成蕊層之顆粒係在下 覆蓋層固化後加入，則蕊層會在形成蕊層之顆粒沉積之後 固化。蕊-層之折射係數應大於覆蓋層。製造具有高折射係 數層之一般方法係用於摻雜之氧化矽。適用之摻雜物包含 例如氧化鈦、氧化钽、氧化錫、氧化鈮、氧化锆、氧化鋁 、氧化爛、氧化鍺、氧化硼及其他與此處相同之摻雜物或 其結合物。 當蕊材料之折射係數增加時’因為折射係數使波長改變 ，使仔所需層之厚度降低。因此，參數間之調校應具此控 制。應避免使用過量之摻雜物，因為過量之摻雜物會造成 物質對光線傳輸之損耗。摻雜物量之上限依摻雜物而定， 但對所有物質其量一般低於約4 〇重量％之摻雜物。下覆蓋 層及蕊層並不需以相同方法沉積，但在部分具體例中，層 係藉由光反應沉積依序沉積接著進行適當之熱處理。 蕊層可沉積在基材之選定部分形成特殊結構。相對的， 淡層固化後’材料可用於製備所需之裝置。成形可藉由與 餘刻及/或與其他形成電子積體電路之技術合併之微影蝕刻 形成圖案進行。由蕊材料形成所需構造後，一般塗佈上覆 蓋層。上覆蓋層之折射係數一般低於蕊層。藉由火焰熱解 -68- 本叙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公#) 531771 A7 B7 五、發明説明（66 ) 沉積形成平面波導器進一步敘述於Keck等人之美國專利第 3,93 4,061號，標題為’’形成平面光學波導器之方法"，在此 提出供參考。 列舉之構造示於圖29中。光學組件810置於基材812上。 下覆蓋層814與基材812相鄰配置。蕊構造816係位在覆蓋層 8 14之上。上覆蓋層8 18位在蕊層816之上。該構造可藉由形 成圖案及蝕刻蕊層形成具圖案之蕊構造8 16。 為在基封上形成積體光學裝置，需形成各種耦合裝置與 光學波導器相連。各種裝置均可形成。積體構造820之實 例示於圖30中。平面波導器822之段係與分支824相連。基 材828上配置許多導引器826。導引器826可用於將組件如與 波導器相連之光纖電纜、固態雷射、偵測器等排列及固定 ，以結合不同之元件。波導器822、分支824及導引器826均 可藉由將沉積之層蝕刻成期望之形狀形成。該偶合元件之 形成進一步敘述於Kawachi等人之美國專利第4,735,677號， 標題為”製造混合光學積體電路之方法”，在此提出供參考 〇 至於此處所用之"範圍中”或”之間"一詞包括在"範圍中，， 或’’之間”之後所列之值定義之範圍，以及含在該範圍中之 任一或所有次要範圍，其中各該次要範圍係定義為具有該 範圍之第一終點之任一值，及該範圍中大於在範圍中之第 一終點之第二終點任一值。 實例 該只例敘述使用光反應沉積，以氧化矽玻璃成功的塗覆 -69- 本紙張尺度適用中國A4規格(2ι〇χ297公g------^- 531771 A7 B7 五、發明説明（67 ) 碎基材。 使用光反應沉積進行顆粒塗覆，其中之晶圓塗覆已在反 應室中藉由使基材掃過產物顆粒流進行。該實例係針對該 具體例，但晶圓在反應室中成功之塗覆亦以固定基材於先 前實驗中進行。 移經反應流之用於塗覆基材晶圓之裝置示於圖3 1 - 3 3中 。參考圖31，製程室850包含與（：02雷射相連之光管852, 且光管854與光速衰減器相連。輸入管856與輸送蒸氣反應 物及載劑氣體之前驅物輸送系統相連。輸入管856與製程喷 嘴858相連。.顆粒輸送管860沿著製程喷嘴858之流動方向與 製程室850相連。顆粒輸送管860接到顆粒過濾室862。顆粒 過濾室862在泵浦連接器864處與泵浦相連。 製程室850之放大圖示於圖32中。晶圓载具866將晶圓支 撐在製程喷嘴858之上。晶圓載具866與臂868相連，其移動 晶圓載具經過由雷射束貫穿來自製程喷嘴858之前驅物流形 成之反應區離開之顆粒流。臂868包含以管保護之直線轉換 器。使用雷射進入槽870將雷射束引導到製程喷嘴及晶圓之 間。來自製程喷嘴之未阻塞流直接到達排出喷嘴872中，接 到顆粒傳輸管860。 晶圓載具866及製程喷嘴858之放大圖示於圖33中。製程 喷嘴之終端具有前驅物輸送874之開口及環繞前驅物開口之 遮蔽氣體開口 876，以限制前驅物之喷佈及產生顆粒。晶圓 載具866包含具有遮蔽層880之與製程喷嘴858相連之支撐物 878。圓形晶圓882固定在架884上，使得晶圓882在架884中 -70- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（68 ) 沿著軌道886滑動，將晶圓882移入來自反應區之流中。背 側保護888防止顆粒未經控制的沉積在晶圓882之背面。軌 道886與臂868相連。未使用本實例之另一具體例示於圖34 中。圖34之具體例中，晶圓890以相對於來自製程噴嘴858 之流動成一角度，以晶圓載具892固定。線性轉換器894係 在類似之角度下配置，使晶圓890經過選定之角度流動。

Si02藉由光反應沉積塗覆在矽晶圓上。反應係在與圖30· 3 3所示奔有與圖5中所示系統相似之前驅物輸送系統之室 類似之室中進行。四氯化石夕（Strem Chemical，Inc.， Newburyport，ΜΑ)前驅物蒸氣係在室溫下藉由使N 2載劑氣 體起泡經過容器中之SiCl4液體帶入反應室中。最終氧化矽 玻璃之摻雜物亦藉由使N2載劑氣體起泡經過前驅物導入。 摻雜物前驅物為P0C13及GeCl4。氬氣係與反應物流混合當 作稀釋/惰性氣體，以調節反應。使用C2H4氣體當作雷射吸 收液體。使用02當作氧源且與反應物混合。反應物氣體混 合物含SiCl4、氬氣、氮、摻雜之前驅物（P〇Cl3&/或GeCl4) 及C2H4導入反應物氣體喷嘴，注入製程室中。 操作過程中，晶圓以0.5至1.0公分/秒之速率移經產物流 二次。大多數產生之粉末經收集在泵浦系統之部分而沉積 在晶圓上。製造氧化矽塗層之代表性反應條件敘述於表1中。 -71 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（69 ) 表 1 樣品 1 2 壓力（torr) 500 350 空氣-Win( slm) 10 10 空氣-Sld(slm) 2.8 2.8 乙嫦（slm) 0.75 0.75 SiCU-ΝΓ之載劑氣體（slm) 0.41 0.41 P0C13-N2之載劑氣體（slm) 0.992 1.24 GeCl4之載劑氣體（slm) 0 0.2 氧（slm) 1.268 1.268 氬氣稀釋氣體（slm) 5.88 5.88 雷射動力輸入（瓦） 1200 1200 雷射動力輸出（瓦） 995 1000 操作時間（分） 10 10

Slm=每分鐘標準升 氬氣- Win=流經支撐在雷射視窗之管中輸入位置處之氬氣流 氬氣-Sld=環繞反應物流當作遮蔽氣體之氬氣流 塗覆操作完成後，晶圓上會有均勻分布在晶圓表面上之 粉末狀白色塗層。 塗層之厚度以掃描電子顯微鏡（SEM)測量約5至6微米。 塗覆之晶圓在1300°C之烘箱中加熱2小時。自烘箱移開後， 晶圓之表面具有透明之玻璃。部分晶圓上可達到低至約 0.25至約0.5奈米表面粗糙度之平方根（RMS)。表面粗糙度 -72- .本紙張尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210X297公釐） 531771 A7 B7 五、發明説明（70 ) 係使用購自 Veeco Instruments，Inc·之3000 AFM Instrument原 子力顯微鏡上，以2 0 X 2 0微米掃描測量。 上述具體例僅用於說明而非限制用。其他具體例均在下 列申請專利範圍中。雖然本發明以參考特殊具體例敘述， 但熟習本技藝者應了解可進行改變，且均不離本發明之範 圍0 -73· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

1. 531771 AB^CD 六、申請專利範圍 包括與包含氣態反應物源之反應物輸入相連之反應物供 給系統。 10.如申請專利範圍第1項之裝置，其中之顆粒製造裝置尚 包括包含氣溶膠產生器之反應物供給流。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中之顆粒製造裝置尚 包括環繞反應物輸入之遮蔽氣體管。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中之沉積裝置尚包括 檯架於樓第一基材，且與馬達相連，且其中之馬達使檯 架相對於產物流路徑移動，在第一基材之不同部位引導 產物流。 13·如申請專利範圍第12項之裝置，其中之反應物輸入在一 方向為狹長，且其中之產物流在基材上具有顆粒之直線 形狀’且其中之檯架相對於產物流移動，使直線掃過基 材表面。 14.如申請專利範圍第1項之裝置，尚包括第二基材及與馬 達相連支撐第一基材之檯架，且其中之馬達使檯架相對 於產物流移動，使第一基材自與產物流交叉處移出，且 將第一基材放置在產物流上。 1 5 .如申請專利範圍第1項之裝置，尚包括配置以產生外電 場，引導產物流使之與第一基材交叉之外電場產生器。 16·如申請專利範圍第15項之裝置，其中之外電場產生器包 括熱梯度產生器及電場產生器。 1 7 ·如申請專利範圍第丨5項之裝置，其中係配置外電場產生 器以集中產物流路徑，將適當均勻之塗料塗佈在全部基 •75- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) Α4規格(21〇 X 297公董) 531771 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 材之表面上。 18. —種塗覆基材之方法，包括： 藉由在反應物流處引導聚焦之輻射束，使反應物流反 應’產生包括來自輻射束下游之顆粒的產物流，其中之 反應係以來自輻射束之能量驅動； 將產物流引導到基材上；及 使基材相對於產物流移動，以塗覆基材。 19·如申缭專利範圍第18項之方法，其中之輻射束係以光源 產生。 20.如申請專利範圍第18項之方法，其中之輻射束係由雷射 產生。 21·如申請專利範圍第18項之方法，尚包括在反應室上泵浦 使流動保持通過反應室。 22.如申請專利範圍第18項之方法，其中之反應物流在沿著 輻射束前進之方向為狹長形。 2 3 .如申請專利範圍第丨8項之方法，其中之基材係架設在相 對產物流移動之檯架上。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項之方法，其中之反應物流沿著輻 射束前進之方向為狹長形，以產生產物顆粒線，其同時 沉積在基材上，且其中檯架相對移動，使直線掃過基材。 2 5 .如申請專利範圍第2 3項之方法，尚包括使基材自反應物 流之路徑移動，且將另一基材置於產物流之路徑上。 2 6.如申請專利範圍第18項之方法，其中之反應物流為狹長 形，且其中之光線前進與狹長之反應物流交叉。 -76-

   .如申請專利範圍第1 8項之方法，其中之反應物輸入相對 於基材移動，反應物輸入之移動使產物顆粒掃過基材。 •如申請專利範圍第18項之方法，其中之產物流在到達基 材前通過導管，且其中之導管相對於基材移動，使導管 移動，使顆粒流掃過基材。 •如申請專利範圍第1 8項之方法，其中係施加外電場以引 導產物流。 •一種形成玻璃塗層之方法，其包括： 藉由在反應物流處引導聚焦之輻射束，使反應物流 反應，以產生包括來自輻射束下游之顆粒的產物 ML，其中之反應係以來自輻射束之能量驅動； 將產物流引導到基材上； 使基材相對於產物流移動，以塗覆基材；及 在溫度及時間均足以使顆粒融合至玻璃上之下，使 顆粒塗料加熱。 .一種在基材表面形成光學組件之方法，其包括： 藉由在反應物流處引導聚焦之輻射束，使反應物流 反應，以產生包括來自輻射束下游之顆粒的產物 ML，其令之反應係以來自輻射束之能量驅動； 將產物流引導到基材上； 使基材相對於產物流移動，以塗覆基材； 在溫度及時間均足以使顆粒融合至玻璃上之下，使 顆粒塗料加熱；及 移除一部份之玻璃塗層以形成光學組件。 531771 A8 B8 C8 申請專利範圍 32.如申請專利範圍第31項之方法，其中移除一部份之玻璃 塗層係藉由微影蝕刻執行。 33· —種塗覆基材之方法，包括·· 產生具有主軸及次要軸特性化之與前進方向垂直之剖 面之反應物流，且主軸之因子至少比次要軸大二因子， 使反應物流反應，形成顆粒之產物流；及 將顆粒流引導到基材，其中產物流之流動係以除泵浦 外維棒在基材上。 、 3 4 ·如申請專利範圍第2 5項之方法，其中基材上至少沉積約 2 5克/小時。 3 5 .如申請專利範圍第3 3項之方法，其中之反應係以一光束 驅動。 36·如申請專利範圍第33項之方法，其中之主軸至少比次要 軸大10因子。 3 7 ·如申請專利範圍第3 3項之方法，其中顆粒流之流動係藉 由產物流之衝量維持。 3 8 ·如申請專利範圍第3 3項之方法，其中顆粒流之流動係藉 由泵浦出室外維持，且其中之基材係位在室中。 39· —種塗覆直徑大於5公分之基材之方法，該方法包括： 使反應物流反應，形成包括產物顆粒之產物流，同時 將顆粒流同時沉積在基材之全部表面上，且其中至少 約5克/小時之顆粒沉積在基材上。 40.如申請專利範圍第39項之方法，其中顆粒之產物流係以 外場解焦。 -78- 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X297公着) --------— 531771 A8 B8 C8 D8

   4 1 ·如申請專利範圍第4 0項之方法，其中之外場一般係藉由 熱梯度產生器或外場產生器產生。 42· —種塗復基材之方法，包括： 藉由光束驅動化學反應同時產生多種產物流；及 將多重產物流依基材上之順序位置，同時沉積在移動 之基材上。 43· —種塗復基材之方法，包括： 使流:動之反應物流反應，形成產物顆粒流；及 · 使至少一部份產物顆粒以至少約5克/小時之沉積速率 沉積在基材上。 44·如申請專利範圍第43項之方法，其中之沉積速率至少約 10克/小時。 45.如申請專利範圍第43項之方法，其中之沉積速率為約 2 5克/小時至約5公斤/小時。 4 6 ·如申請專利範圍第4 3項之方法，其中之反應物流具有以 主抽及次要轴特性化且主轴至少比次要轴大二因子之前 進方向垂直之剖面。 47·如申請專利範圍第43項之方法，其中至少一部份產物顆 粒之沉積包括使基材相對於產物顆粒流移動。 48·如申請專利範圍第43項之方法，其中之反應係以光束驅 動。 49· 一種塗覆基材之方法，包括： 使流動之反應物流反應，形成產物顆粒流；及 將至少一部份產物顆粒沉積在基材上，其中產物顆粒 •79- 本紙張尺度遴用中國國家揉準(CNS) Α4规格<210X 297公釐) 531771 A8 B8 C8