(57)【要約】配列したコーティング材料の高スループット作成及び分析のための装置及び方法。配列したコーティング材料を作成する装置（１０）の一実施形態は、複数の有機材料（１４）と、複数の有機材料の各々を送達エリア（２４）に送達するための送達機構（１２）とを含んでいる。送達機構は、各々が複数の有機材料の対応する１種と関連した複数の送達源（３８）を有している。複数の送達源の各々は送達エリア内に少なくとも部分的に位置する対応有機材料の厚さ分布プロフィル（１８）を与えると共に、送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの１以上が種々変化する。配列したコーティング材料を作成する方法の一実施形態は、複数の有機材料（１４）を用意し、複数の有機材料の各々を送達エリア（２４）に選択的に送達することを含んでいる。送達された複数の有機材料の各々は送達エリア内に少なくとも部分的に位置する厚さ分布プロフィル（４８）を有すると共に、送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの１以上が種々変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列したコーティング材料を作成する装置（１０）であって、
複数の有機材料（１４）、及び
複数の有機材料の各々を送達エリア（２４）に送達する送達機構（１２）であって、当該送達機構は各々複数の有機材料のうちの対応有機材料に関連した複数の送達源（１３８）を有し、複数の送達源の各々は送達エリア内に少なくとも部分的に位置する対応有機材料の厚さ分布プロフィル（４８）を与え、送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの１以上が種々変化する、送達機構（１２）
を備えてなる装置（１０）。
【請求項２】
複数の有機材料が機能コーティング材料からなる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
複数の有機材料が保護コーティング材料からなる、請求項１記載の装置。
【請求項４】
複数の有機材料が装飾コーティング材料からなる、請求項１記載の装置。
【請求項５】
複数の有機材料が建築用ポリマー材料からなる、請求項１記載の装置。
【請求項６】
複数の有機材料が、ポリマー、オリゴマー、モノマー及び小分子からなる群から選択された材料からなる、請求項１記載の装置。
【請求項７】
複数の有機材料が、ポリカーボネート、ポリアクリル樹脂、シリコーン、セルロースエステル、ポリエステル、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン及びビニルポリマーからなる群から選択された材料からなる、請求項１記載の装置。
【請求項８】
送達エリア全域で１以上の厚さ分布プロフィルが直線的に変化する、請求項１記載の装置。
【請求項９】
複数の材料の各々が連続的に変化する組成をもつコーティングライブラリーが送達エリア内に形成できるように送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの各々が、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
送達エリアが複数の所定領域（２２）を有する基材（１８）の表面（１６）に関連しており、複数の所定コーティング（３０）の一つが各所定領域内に形成されて連続的に変化するコーティングライブラリーを形成する、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
さらに、複数の有機材料の各々を順次に又は同時に送達するように送達機構の複数の送達源の各々を制御する制御器（２６）を含む、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
複数の有機材料の各々が、垂直集束配置、垂直傾斜配置、垂直オフフォーカス配置及び傾斜オフフォーカス配置からなる群から選択された配置状態から送達される、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
さらに、マスク（３２）を保持するための取付装置（３５）を含み、取付装置は送達エリアに対して移動可能である、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
さらに、送達エリア内に基材（１８）の表面（１６）を支持するための保持装置（３７）を含み、保持装置は送達エリアに対して移動可能である、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
さらに、送達エリア内に配置可能な表面（１６）を有する基材（１８）を含み、表面は複数の有機材料を受容して複数の連続的に変化する所定コーティング（３０）を有するコーティングライブラリー（２８）を形成するための複数の所定領域（２２）を有する、請求項１記載の装置。
【請求項１６】
配列したコーティング材料を作成する装置（１０）であって、
複数の建築用有機コーティング材料（１４）、及び
複数の有機材料の各々を送達エリア（２４）に送達する送達機構（１２）であって、当該送達機構は各々複数の有機材料のうちの対応有機材料に関連した複数の送達源（３８）を有し、複数の送達源の各々は送達エリア内に少なくとも部分的に位置する対応有機材料の厚さ分布プロフィル（４８）を与え、送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの１以上が種々変化する、送達機構（１２）
を備えてなる装置（１０）。
【請求項１７】
複数の有機材料が、ポリマー、オリゴマー、モノマー及び小分子からなる群から選択された材料からなる、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
複数の有機材料が、ポリカーボネート、ポリアクリル樹脂、シリコーン、セルロースエステル、ポリエステル、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン及びビニルポリマーからなる群から選択された材料からなる、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
送達エリア全域で１以上の厚さ分布プロフィルが直線的に変化する、請求項１６記載の装置。
【請求項２０】
複数の材料の各々が連続的に変化する組成をもつコーティングライブラリーが送達エリア内に形成できるように送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの各々が、請求項１６記載の装置。
【請求項２１】
送達エリアが複数の所定領域を有する基材の表面に関連しており、複数の所定コーティングの一つが各所定領域内に形成されて連続的に変化するコーティングライブラリーを形成する、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
複数の有機材料の各々が、垂直集束配置、垂直傾斜配置、垂直オフフォーカス配置及び傾斜オフフォーカス配置からなる群から選択された配置状態から送達される、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
さらに、マスク（３２）を保持するための取付装置（３５）を含み、取付装置は送達エリアに対して移動可能である、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
さらに、送達エリア内に基材（１８）の表面（１６）を支持するための保持装置（３７）を含み、保持装置は送達エリアに対して移動可能である、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
さらに、複数の建築用有機コーティング材料の各々を順次に又は同時に送達するように送達機構の複数の送達源の各々を制御する制御器（２６）を含む、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
さらに、送達エリア内に配置可能な表面（１６）を有する基材（１８）を含み、表面は複数の建築用有機コーティング材料を受容して複数の連続的に変化する所定コーティング（３０）を有するコーティングライブラリー（２８）を形成するための複数の所定領域（２２）を有する、請求項１６記載の装置。
【請求項２７】
配列したコーティング材料を作成する方法であって、
複数の有機材料（１４）を用意し、
複数の有機材料の各々を送達エリア（２４）に選択的に送達すると、送達された複数の有機材料の各々は送達エリア内に少なくとも部分的に位置する厚さ分布プロフィル（４８）を有し、送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの１以上が種々変化する
ことを含んでなる方法。
【請求項２８】
複数の有機材料が機能コーティング材料からなる、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
複数の有機材料が保護コーティング材料からなる、請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
複数の有機材料が装飾コーティング材料からなる、請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
複数の有機材料が建築用ポリマー材料からなる、請求項２７記載の方法。
【請求項３２】
複数の有機材料が、ポリマー、オリゴマー、モノマー及び小分子からなる群から選択された材料からなる、請求項２７記載の方法。
【請求項３３】
複数の有機材料が、ポリカーボネート、ポリアクリル樹脂、シリコーン、セルロースエステル、ポリエステル、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン及びビニルポリマーからなる群から選択された材料からなる、請求項２７記載の方法。
【請求項３４】
送達エリア全域で１以上の厚さ分布プロフィルが直線的に変化する、請求項２７記載の方法。
【請求項３５】
複数の材料の各々が連続的に変化する組成をもつコーティングライブラリーが送達エリア内に形成できるように送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの各々が、請求項２７記載の方法。
【請求項３６】
送達エリアが複数の所定領域（２２）を有する基材（１８）の表面に関連しており、当該方法がさらに複数の所定コーティング（３０）の一つを各所定領域内に形成して連続的に変化するコーティングライブラリー（２８）を形成することを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項３７】
さらに、複数の有機材料の各々を順次に又は同時に送達するように送達機構の複数の送達源の各々を制御することを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項３８】
複数の有機材料の各々を送達することが、さらに、垂直集束配置、垂直傾斜配置、垂直オフフォーカス配置及び傾斜オフフォーカス配置からなる群から選択された配置状態から送達することを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項３９】
さらに、複数の有機材料の各々と送達エリアとの間にマスク（３２）を移動可能に配置することを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項４０】
さらに、送達エリア内に基材（１８）を移動可能に配置することを含み、基材は複数の有機材料を受容して複数の連続的に変化する所定コーティング（３０）を有するコーティングライブラリー（２８）を形成するための複数の所定領域（２２）を具備した表面（１６）を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項４１】
配列したコーティング材料を作成する方法であって、
複数の建築用有機コーティング材料（１４）を用意し、
複数の有機材料の各々を送達エリア（２４）に選択的に送達すると、送達された複数の有機材料の各々は送達エリア内に少なくとも部分的に位置する厚さ分布プロフィル（４８）を有し、送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの１以上が種々変化する
ことを含んでなる方法。
【請求項４２】
複数の有機材料が、ポリマー、オリゴマー、モノマー及び小分子からなる群から選択された材料からなる、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
複数の有機材料が、ポリカーボネート、ポリアクリル樹脂、シリコーン、セルロースエステル、ポリエステル、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン及びビニルポリマーからなる群から選択された材料からなる、請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
送達エリア全域で１以上の厚さ分布プロフィルが直線的に変化する、請求項４１記載の方法。
【請求項４５】
複数の材料の各々が連続的に変化する組成をもつコーティングライブラリーが送達エリア内に形成できるように送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの各々が、請求項４１記載の方法。
【請求項４６】
送達エリアが複数の所定領域（２２）を有する基材（１８）の表面（１６）に関連しており、当該方法がさらに複数の所定コーティング（３０）の一つを各所定領域内に形成して連続的に変化するコーティングライブラリー（２８）を形成することを含む、請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
複数の有機材料の各々を送達することが、さらに、垂直集束配置、垂直傾斜配置、垂直オフフォーカス配置及び傾斜オフフォーカス配置からなる群から選択された配置状態から送達することを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４８】
さらに、複数の有機材料の各々と送達エリアとの間にマスク（３２）を移動可能に配置することを含む、請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
さらに、送達エリア内に基材（１８）の表面（１６）を支持するための保持装置（３７）を移動可能に配置することを含み、表面は複数の建築用有機コーティング材料を受容して複数の連続的に変化する所定コーティング（３０）を有するコーティングライブラリー（２８）を形成するための複数の所定領域（２２）を有する、請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
さらに、複数の建築用有機コーティング材料の各々を順次に又は同時に送達するように複数の建築用有機コーティング材料の各々の送達を制御することを含む、請求項４９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術的背景】
本発明は、一般的にはコーティングライブラリーの形成及びスクリーニングのための方法及び装置に関し、さらに具体的には基材に材料層をパラレルに成膜してコーティングライブラリーを形成するための方法及び装置に関する。
【０００２】
コーティングは、本体材料の機能性及び付加価値を高めるために産業界で広く使用されている。一般に、２種の機能コーティング材料、すなわち無機コーティング及び有機コーティングが存在する。無機コーティングは、半導体工業では例えば様々な薄膜集積回路デバイスに使用されると共に、通常の工業では例えば蒸気タービン及び航空機エンジン翼の遮熱コーティングとして使用されてきた。有機コーティングも、自動車用表面透明コーティング、ペイントなどのような数多くの工業的保護／装飾用途で広く使用されている。その他の種類のコーティングとしては、例えば、保護及び防食コーティング、接着及び剥離コーティング、環境バリヤーコーティング、導電性／光学的透明コーティング、引っかき抵抗性硬質コーティングなどがある。進歩したコーティング処方の発見は、製造業者に対して莫大な価値を約束する。
【０００３】
しかし、進歩したコーティングの探索及び最適化は科学よりもむしろ技術の問題であるから、様々なコーティング系の発見過程を加速する一般的なツールの開発が一層高い価値をもつ可能性がある。主として典型的なコーティング系の複雑さ及び満足する必要のある品質要件の多様性のため、進歩したコーティングの探索及び最適化における理論的指導の力は限られている。通例、工業用コーティング処方は多数の機能要件を満たす必要があり、バランスの取れた処方を得るためには多数の相容性官能基又はブレンドが必要となる。さらに、コーティング系の性質は処方／組成に依存するばかりでなく、処理条件及びコーティング塗布方法にも依存する。例えば、コーティングの塗布方法及び処理に依存する厚さ均一性及び表面粗さの程度は、コーティングの品質及び再現性にとって重要である。さらに、紫外線（ＵＶ）／電子硬化への暴露、様々な温度／圧力、及び多層コーティングの各層の塗布順序を始めとする種々の処理条件は、最終コーティングの構造／組成を決定する上での極めて重要な要因である。その上、最終コーティングの構造／組成はコーティングの機能性に影響を及ぼす。このように、多数の変数が存在するため、これまでに開発された使用可能な工業用コーティング系の多くは、幸運に恵まれた試行錯誤的な実験操作の結果であった。
【０００４】
【発明の概要】
従って、様々な製造用途のために機能コーティングを形成して検討する速度を速めるアプローチが要望されている。そこで、本発明は配列したコーティング材料の高スループット作成及び分析のための装置及び方法を提供する。
【０００５】
配列したコーティング材料を作成する装置の一実施形態は、複数の有機材料と、複数の有機材料の各々を送達エリアに送達するための送達機構とを含んでいる。送達機構は各々、複数の有機材料のうちの対応有機材料と関連した複数の送達源を有している。複数の送達源の各々は送達エリア内に少なくとも部分的に位置する対応有機材料の厚さ分布プロフィルを与えると共に、送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの１以上が種々変化する。
【０００６】
配列したコーティング材料を作成する方法の一実施形態は、複数の有機材料を用意し、複数の有機材料の各々を送達エリアに選択的に送達することを含んでいる。送達された複数の有機材料の各々は送達エリア内に少なくとも部分的に位置する厚さ分布プロフィルを有すると共に、送達エリア全域で厚さ分布プロフィルの１以上が種々変化する。
【０００７】
図面の簡単な説明
図１は、配列したコーティング材料を作成する装置の略図であり、
図２は、図１の装置で形成されたコーティングライブラリーの略図であり、
図３は、送達機構の送達源から送達エリア内の基材の表面に送達されている蒸発材料の包絡面の略図であり、
図４は、送達機構の垂直集束配置に由来する、送達エリアの一次元方向に分布した厚さプロフィルを示すグラフであり、
図５は、送達機構の送達源の傾斜集束配置に由来する、送達エリアの一次元方向に分布した厚さプロフィルを示すグラフであり、
図６は、送達機構の送達源の垂直オフフォーカス配置に由来する、送達エリアの一次元方向に分布した厚さプロフィルを示すグラフであり、
図７は、送達機構の送達源の傾斜オフフォーカス配置に由来する、送達エリアの一次元方向に分布した厚さプロフィルを示すグラフであり、
図８は、二つの対向する送達源を有するコンビナトリアルコーティング装置の一実施形態の側面図であり、
図９は、図８の装置で形成されたコーティングライブラリーの上面図であり、
図１０は、三元コンビナトリアルコーティング装置の一実施形態の斜視図であり、
図１１は、図１０の装置で形成されたコーティングライブラリーの上面図であり、
図１２は、コンビナトリアルコーティング装置の別の実施形態の略図であり、
図１３は、図１２の装置で使用できるような複数のパターンを有するマスクの上面図であり、
図１４は、図１２の装置で図１３のマスクを用いて形成されたコーティングライブラリーの上面図であり、
図１５は、蒸着式コンビナトリアルコーティング装置の一実施形態の断面を示す側面図である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照すると、コーティングライブラリーを形成する配列したコーティング材料を作成する装置１０は、複数の材料１４の１種又は組合せを基材１８の表面１６に送達してコーティング２０を形成するための送達機構１２を含んでいる。基材表面１６は、好ましくは装置１０内の固定位置にある送達エリア２４内に位置する複数の所定領域２２を有している。送達機構１２及び／又は複数の材料１４は、複数の材料の各々を同時に又は並行して送達するように配置されている。制御器２６は、基材表面１６上の各々の領域２２の間でコーティング２０の組成を変化させてコーティングライブラリー２８を形成し得るように複数の材料１４の各々の選択、量及び送達順序を制御する。その結果、複数の所定領域２２の各々は複数の所定コーティング３０の一つでコーティングされる。複数の所定コーティング３０には、複数の材料１４の１種からなる単層コーティング、複数の材料１４の組合せからなる単層コーティング、各層が複数の材料の１種からなる多層コーティング、及び各層が複数の材料の組合せからなる多層コーティングが包含される。さらに装置１０は、複数の所定領域２２の種々の組合せへの材料１４の送達を可能にして複数の所定コーティング３０を形成するため、制御器２６と連絡したマスク３２を備えていてもよい。装置１０は、複数の材料１４を基材１８に送達している間、或いはそれらを基材上に成膜した後に、複数の材料１４を硬化させるための硬化源３４も備えていてもよい。さらに装置１０は、コーティング基材又はコーティングライブラリー２８に関する分析試験を行うと共に、複数の所定コーティング３０の各々の性質を決定するため、試験装置３６を備えていてもよい。マスク３２は取付装置３５で確保することができ、任意には取付装置３５は装置１０内にマスクを移動可能に配置してもよい。同様に、基材１８は保持装置３７で確保することができ、任意には保持装置３７は装置１０内に基材を移動可能に配置してもよい。このように本発明は、基材上に同時に又は並行して集束された複数の材料から形成されたコーティングの配列を有するコーティングライブラリーを製造しかつ試験するための装置及び方法を提供する。
【０００９】
送達機構１２は、複数の材料１４の各々を送達エリア２４に様々な角度から同時に又は並行して送達し得るように構成されている。すなわち、以下に一層詳しく記載されるように、送達機構１２は送達された材料の少なくとも一部が送達エリア２４に到達するように配置又は集束されている。送達機構１２は単一の装置であってもよいし、各々が複数の材料１４の１種に対応した複数の個別装置であってもよい。１以上の送達機構１２の各々の位置は、好ましくは送達エリア２４及び他の送達機構に対して装置１０内で固定されている。好ましくは、送達機構１２は複数の材料１４の各々を蒸発又は噴霧状態で送達エリア２４に送達する。送達機構１２の適当な例には、超音波ガンやエアガンやサーマルガンやエアレスガン（油圧力を用いたものなど）のような任意のタイプのスプレーノズル又はガン、マイクロ波又は高周波（ＲＦ）送達機構、インクジェット式印字ヘッド、及びスパッタリングや熱／電子／レーザー蒸着や化学蒸着（ＣＶＤ）や分子ビームエピタキシーやプラズマ溶射やイオンビーム蒸着を始めとする蒸着装置がある。
【００１０】
複数の材料１４には、固体、液体、気体又は蒸発／噴霧材料のような様々な状態の無機材料及び有機材料が包含される。無機コーティングの適当な例には、金属、合金、セラミック、酸化物、窒化物及び硫化物がある。有機コーティングの適当な例には、ポリマー材料、オリゴマー材料及び小分子があり、ここで言う小分子は反応してコーティングを形成する個々のモノマーである。ポリマー材料には、特に限定されないが、ポリカーボネート、アクリル樹脂、シリコーン、セルロースエステル、ポリエステル、アルキド樹脂、ポリウレタン及びビニルポリマーなどがある。好ましくは複数の有機材料は、特に熱可塑性又は熱硬化性ポリマーを始めとする、保護的又は装飾的な機能性を有する有機材料から誘導された「建築用」材料のような有機ポリマー材料を包含する。好ましくは、複数の無機材料は酸化物を包含する。さらに複数の材料１４は、個別に又は組み合わせて蒸発又は噴霧し、基材上に誘導又は成膜するのが好ましい。ここで、十分な量の材料が基材に送達されれば、蒸発／噴霧材料は凝集して連続コーティングを形成する。さらに、材料又は材料の組合せは複数の層を有するコーティングを形成するができるが、この場合のコーティングは各層の所定の機能的役割で決定された総合機能を有する多機能コーティングであり得る。複数の有機材料又は複数の無機材料或いは有機材料と無機材料との組合せが合体してコーティングを形成するように材料を組み合わせることもできる。さらに、このような材料の様々な組合せを提供することにより、材料の様々な組合せの相互作用及び適合性を決定することもできる。
【００１１】
コーティング２０は、基材１８上に成膜した材料又は材料の組合せである。これらの材料は、別々の均質材料のままで存在していてもよいし、或いは反応、相互作用、拡散、混合又はその他の仕方で合体して新しい均質材料、混合物、複合材料又はブレンドを形成してもよい。上述の通り、コーティング２０は単一の層又は複数の層を備えていてもよい。一般に、コーティング２０は厚さ（すなわち、基材の表面に垂直なコーティングの尺度）よりはるかに大きい横方向尺度（すなわち、基材の表面を横切って測定した長さ）を有している。好ましくは、各層は薄膜層である。コーティング２０の組成は、一つの所定領域２２から別の所定領域に向かって任意には連続的に変化させ、それによってコーティングライブラリー２８の複数の所定コーティング３０を画成するコーティングの配列を形成することができる。配列中の各コーティングは、その位置に基づいて互いに識別できる。さらに、配列中の各コーティングを同じ条件下で処理してから分析して機能特性又は実用特性に関するその性能を決定し、次いで相互に比較してその相対実用性を決定することもできる。
【００１２】
複数の所定領域２２の各々は、複数の材料１４の１種又は組合せを受容して単層又は多層コーティングを形成するための基材１８上の決まった領域である。所定領域２２の各々は、そこに成膜したコーティングを受容して分析するのに十分な任意の形状、例えば矩形、線形、弓形、円形、楕円形、これらの組合せなどを有していればよい。各所定領域２２は、通例は約０．０１ｍｍ２〜約１００ｃｍ２の範囲内、好ましくは約１ｍｍ２〜約１ｃｍ２の範囲内、さらに好ましくは約１０ｍｍ２〜約５０ｍｍ２の範囲内の面積を有する。その他の面積も使用できるが、各所定領域２２の面積は成膜装置と分析装置の能力及びコーティングライブラリーの好ましい密度によって決定することができる。
【００１３】
基材１８は、複数の材料１４の１種以上を受容して支持するのに適した剛性又は半剛性の材料である。基材１８は、複数の所定領域２２を含む１以上の実質的に平らな表面１６を有している。しかし、この実質的に平らな表面は、複数の所定領域２２の各々を物理的に分離するための隆起部分を有していてもよい。基材１８は任意の寸法及び形状を有し得るが、好ましくは円板状、板状、又はテープやロールのような細長い形状のものである。送達エリア２４に対応する、基材１８の実質的に平らな表面１６は、通例は約１ｍｍ２〜約１ｍ２の範囲内、好ましくは約５０ｍｍ２〜約７５０ｃｍ２の範囲内、さらに好ましくは約１ｃｍ２〜約５００ｃｍ２の範囲内の面積を有する。
【００１４】
基材１８は、保持装置３７により、装置１０内に確保すると共に送達エリア２４内に配置し得る。保持装置３７は、基材１８を移動可能に配置してもよい。例えば、細長いテープ状の基材１８に対しては、保持装置３７は、いずれも回転可能であり、場合によってはローラーとの協働でテープを送達エリア２４内に支持するテープ繰出装置及びテープ巻取装置を備えていてもよい。別の例では、保持装置３７は、基材を配置して固定する板であり得る。この場合、かかる板は送達エリア２４に対する板の位置を調節する電動機又は他のアクチュエーター型装置に連結される。その結果、制御器２６は保持装置３７の移動を制御して材料１４を送達する所定領域２２を調節することができる。例えば、制御器２６は、複数の所定領域２２のうちの予め定めたものが送達エリア２４の外部に位置し、従って１種以上の材料１４を受容しないように保持装置３７を移動させることができる。
【００１５】
送達エリア２４は、装置１０内の固定位置にある区域である。送達エリア２４は任意の形状又は寸法を有し得るものであり、必須ではないが通例は基材１８の表面１６上の複数の所定領域２２に実質的に対応した形状及び寸法を有する。しかし、複数の所定領域２２が送達エリア２４よりかなり大きくてもかなり小さくても差し支えない。送達エリア２４の位置が固定していることは、複数の材料１４を基材１８の表面１６に送達するため、既知の不変部位を装置１０に提供する。
【００１６】
制御器２６は、入力装置、出力装置、メモリー及びプロセッサーを有し、信号及びデータの受信、送信、記憶及び処理を行って装置１０の動作を操作し、監視し、記録し、その他の仕方で機能的に制御するためのコンピューターシステムである。制御器２６は、装置のすべての構成部品を統合するためのインターフェースと、マスク３２及び基材１８の移動を制御するためのモーションコントローラーとを具備したコンピューターシステムを含む。制御器２６は、データ及びコマンドを入力するためのキーボード、情報を表示するためのビデオディスプレイ、並びに情報を印字するためのプリンターを備えていてもよい。制御器２６は、装置１０を動作させるためのソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア及びその他類似の部品や回路も備えていてもよい。制御器２６は単一の装置であってもよいし、或いは協調して働く複数の装置であってもよい。制御器２６は、装置の動作を調整するため、送達機構１２、複数の材料１４、基材１８、マスク３２、硬化源３４、試験装置３６、取付装置３５及び保持装置３７を含めた装置１０の他の構成部品のすべてと連絡しているのが好ましい。例えば、制御器は基材への材料の送達を制御すると共に、各所定領域のコーティングを構成する材料の正確な組合せを記録する。送達を制御することで、制御器は材料の容量、材料の組合せ、送達力、コーティング速度、送達角、送達機構と基材との間隔、マスキングなどの１以上を調節することができる。さらに、制御器２６は、送達材料の送達及び硬化、コーティングライブラリーの試験、並びに試験結果の分析を制御し、同期化し、総合し、記録する。
【００１７】
マスク３２は、開放領域及び閉鎖領域からなる１以上のパターンを有する材料である。ここで、開放領域は基材１８への複数の材料１４の送達を可能にし、閉鎖領域は送達を阻止する。パターンは任意の形状を有し得る。マスク３２の使用により、コーティングライブラリー２８中での材料の空間的変化が生み出される。例えば二元マスキング系では、以下に一層詳しく記載されるように、マスク３２は基材１８上で交互に変わる二分領域への送達を可能にするように順次に配列された複数のパターンを含む。マスク３２は、基材の直上及び基材に密着して配置する場合を含め、材料の送達線に沿って複数の材料１４と基材１８との間のどこに配置してもよい。マスク３２と基材１８との間隔を増大させれば、「シャドウイング」と呼ばれる効果が生じるが、これは場合によっては望ましくないことがある。シャドウイングでは、基材に送達される材料のパターンはマスクのパターンに比例するが、マスクが基材に到達するまでは、マスクと基材との間隔が送達されるパターンを拡大させるので大きくなる。マスク３２は剛性又は半剛性の材料で形成されていてもよいし、或いは基材の表面上に形成された化学物質であってもよい。好ましくは、マスクの材料はマスクができるだけ平らで屈曲及び／又は折曲げに耐えることを保証するものである。マスク材料の適当な例には、剛性又は割合に非屈曲性の材料用としてケイ素、酸化ケイ素及びガラスがあり、シート、フィルム又はフォイル状の半剛性又は割合に屈曲性の材料用としてプラスチック、金属及び合金があり、ネガ及びポジの化学マスクを形成するリソグラフィックポリアクリレート（ＰＭＭＡ）及び他の化学物質がある。
【００１８】
マスク３２は、取付装置３５により、装置１０内に確保すると共に送達エリア２４に対して配置することができる。取付装置３７は、マスク３２を移動可能に配置することができる。例えば、複数のパターンを有する細長い半剛性材料からなるマスク３２に対しては、取付装置３５は、いずれも回転可能であり、場合によってはローラーとの協働でテープを送達エリア２４に対して支持するテープ繰出装置及びテープ巻取装置を備えていてもよい。別の例では、剛性材料からなるマスク３２に対しては、取付装置３５はプラットホーム又は他の支持構造物であり得る。この場合、かかるプラットホーム又は他の支持構造物は、送達エリア２４に対するプラットホーム及びマスクの位置を調節する電動機又は他のアクチュエーター型装置に連結される。このようにすれば、マスク３２を移動させることにより、一つのパターン又は複数のパターンを用いて基材１８上の種々の所定領域２２を遮蔽することができる。その結果、制御器２６は取付装置３５の移動を制御して材料１４を送達する所定領域２２を調節することができる。
【００１９】
硬化源３４は、材料の１種又は組合せに関して反応又は溶媒蒸発を引き起こすため、複数の材料１４の各々と連絡した装置である。例えば、かかる反応は送達材料にとって適当な重合、架橋反応、小分子反応、無機相反応又はその他類似の反応であり得る。硬化源３４の適当な例には、基材１８と連絡した加熱装置、送達材料又は成膜材料と連絡した放射線装置、マイクロ波装置、プラズマ装置、及びこれらの組合せがある。
【００２０】
試験装置３６は、基材１８上の複数の所定コーティング３０の各々の性能を分析するための装置である。試験装置３６は、各々の所定コーティング３０の相対性能を決定するため、コーティングライブラリー２８全体を同じ条件に暴露する。試験装置３６は、試験データを集めて分析するために制御器２６と連絡している。試験装置３６の適当な例には、厚さプロファイラー、表面分析器、紫外線（ＵＶ）吸光度試験機、引っかき抵抗試験機、透過度試験機、並びにコーティングの建築学的特性、保護特性、装飾特性及び他の機能特性を試験するその他類似の装置がある。
【００２１】
図３を参照すると、送達機構１２からの材料の送達源３８は、好ましくはコーティングが送達エリア全体を覆うようにするために送達エリア２４を取り囲む包絡面４０の内部で、蒸発又は噴霧状態にある複数の材料１４の１種を送達する。送達源３８は、送達機構からの材料の射出点である。例えば、送達源１２はスプレーガンのノズルであり得る。しかし、コーティングが送達エリア２４全体を覆わないことが望まれる場合もある。例えば、基材１８の所定領域２２の一部分をコーティングするつもりがなく、しかもそれらの領域への材料の送達を防止するためにマスク３２を使用しない場合には、包絡面４０は送達エリア２４の一部分のみを取り囲むことができる。包絡面４０は、円形や楕円形や矩形などの様々な断面をもった円錐面、様々な断面をもった半円錐面、及び細い線状の面を始めとして、任意適宜の形状を有し得る。包絡面４０の形状は、送達エリア２４の形状、基材１８の表面１６の形状、送達機構１２、複数の所定コーティング３０の各々の所望組成、基材１８に送達される材料１４の数、及び類似の因子によって決定し得る。包絡面４０の形状は、送達機構１２のノズルの形状、送達機構に付随したエアシュラウド、或いは送達機構に付随したその他の形状決定構造物又は装置によって調節し得る。
【００２２】
図３及び図４を参照すると、垂直集束配置４１では、送達源３８から材料１４を送達するための焦点４２は送達エリア２４の中心点４４と一致している。送達源３８は、中心点４４で送達エリア２４の表面に対して実質的に垂直な中心線４６を有する送達角に沿って材料１４を送達するように配置されている。図４を参照すると、送達角αが送達エリアの平面４９に対して実質的に垂直である図３の配置から送達されたコーティングでは、送達エリア２４の一つの寸法（例えば、図３の横方向寸法）に沿った断面厚さプロフィル４８は通例二次元の実質的なガウス分布又は正規分布を有している。従って、厚さプロフィル４８は中心点４４の上方で中心線４６に合致する頂点５２を有すると共に、中心線の両側に二つの等しい鏡像的尾部を有している。さらに、送達源３８は送達エリア２４（図３）の平面４９に対して鉛直離隔距離６０の位置に配置されている。鉛直離隔距離６０は厚さプロフィル４８の全幅５１に影響を及ぼし、それによって厚さプロフィル分布に沿った任意の与えられた点でのコーティングの厚さに影響を及ぼす。従って、この場合には、厚さプロフィル４８は送達エリア２４の寸法５０内で中央に位置し、厚さは頂点５２で最大となり、中心線４６からすべての方向に向かって徐々に減少する。
【００２３】
図５を参照すると、傾斜集束配置５５では、送達源３８から材料１４を送達するための焦点４２は送達エリア２４の中心点４４と一致している。しかし、送達源は、材料の中心線４６が送達エリアの平面４９に対して約０度〜約９０度の範囲内の送達角αをなすように配置されている。さらに、傾斜した集束送達のため、送達源は中心点４４から水平離隔距離５３の位置に配置されている。水平離隔距離５３は、送達エリアの平面４９に平行な送達源３８の平面内で、垂直集束配置の位置から離隔した距離である。水平離隔距離５３、鉛直離隔距離６０及び送達角αは、すべてが数学的に相関しており、これらを変えることで厚さプロフィル４８を送達エリア２４内に配置することができる。この実施形態では、厚さプロフィル４８は、送達源３８に接近して位置する傾斜尾部及び送達源から遠ざかる方向に伸びた細長い尾端５８を有するゆがんだガウス分布を有している。細長い尾部５８には、通例、厚さプロフィル４８が寸法５０に沿った長さと共に実質的に直線的に変化する領域が存在する。従って、この場合には、厚さプロフィル４８は送達エリア２４の寸法５０内でゆがんでおり、厚さは傾斜尾部５６を有する寸法の末端近くで最大となり、頂点５２から細長い尾部５８に対応した寸法の末端に向かって減少する。
【００２４】
図６を参照すると、垂直オフフォーカス配置５７では、送達源３８から材料１４を送達するための焦点４２は、送達エリア２４の平面内で中心点４４から寸法５０に沿ってオフセット距離５９の位置にある。この場合、中心線４６が送達エリア２４の平面４９に対して実質的に垂直な送達角αを有すれば、オフセット距離５９は垂直集束配置の位置（図４）からの送達源３８の水平離隔距離と実質的に同等である。また、送達機構用の焦点は送達エリア内にあっても送達エリア外にあってもよいことに注意されたい。従って、この場合には、厚さプロフィル４８は送達エリア２４の寸法５０内で片寄っており、厚さは頂点５２のオフセット位置で最大となり、中心線４６からすべての方向に向かって徐々に減少する。
【００２５】
図７を参照すると、傾斜オフフォーカス配置６１では、送達源３８から材料１４を送達するための焦点４２は、中心点４４から寸法５０に沿ってオフセット距離５９の位置にある。ここで、中心線４６は送達エリア２４の平面４９に対して約０度〜約９０度の範囲内の送達角αを有する。この場合、送達角α及び片寄った焦点４２のため、垂直集束送達点からの送達源３８の水平離隔距離５３は中心点４４に対する焦点のオフセット距離５９より大きい。従って、この場合には、厚さプロフィル４８は図５の配置よりも送達エリア２４の寸法５０内でさらにゆがんでいる。
【００２６】
図４〜図７の配置の各々では、送達エリア２４内での厚さプロフィル４８の平面度は送達源３８との鉛直離隔距離に応じて変化し、離隔距離が増大するほど平面度は向上する。さらに、送達エリア２４内での厚さプロフィル４８の平面度は送達角α、水平離隔距離５３及びオフセット距離５９に応じても変化し、送達角が小さくなり、水平離隔距離及びオフセット距離が大きくなるほど平面度は向上する。例えば、図４を参照すると、送達角、水平離隔距離及びオフセット距離の適当な組合せで厚さプロフィル４８を送達エリア２４の寸法５０内で実質的に平らにすることができる。しかし、離隔距離が小さくなると、送達エリア２４の寸法５０内での厚さプロフィル４８は頂点５２での最大厚さから送達エリアの寸法の両端での最小厚さまで徐々に変化することがある。好ましくは、各々の所定領域２２に付随した複数の所定コーティング３０の分析から厚さ変数を除外して検討をコーティング組成の効果に集中させるようにするため、実質的に一定の厚さを有するコーティングライブラリーが望まれる。実際には、送達エリアを横切って直線的な厚さプロフィルが分布するように各送達機構を較正することで実質的に一定厚さのコーティングライブラリーが得られる。複数の送達機構を使用する場合には、好ましくは各送達機構に関して厚さプロフィルの同じ部分が送達エリア内に配置される。従って本発明は、複数の材料１４の各々の各送達源３８について鉛直離隔距離６０、送達角α及びオフセット距離５９を変化させることにより、コーティング材料の組成、層及び厚さに関して事実上無限の変化を示すコーティングライブラリーを基材１８の複数の所定領域３０内に製造することを可能にする。
【００２７】
図８及び図９を参照すると、コンビナトリアルコーティング装置６２の一実施形態では、複数の材料１４の２種（Ａ及びＢ）以上を送達源３８から同時に成膜することにより、連続的に変化するコーティングライブラリー６４が基材１８上に形成される。複数の所定コーティング３０の各々の相対厚さ及び組成は、基材１８に送達される材料Ａ及びＢの各々の厚さプロフィル４８（図４〜図７）の結果として、個別に又は一緒に連続変化し得る。このような連続変化は、送達角α、各送達源３８に関連した送達機構１２（図示せず）の送達力、コーティング速度又は単位時間当たりの材料の堆積量、送達機構内に導入される材料の供給速度や濃度、鉛直離隔距離６０、中心点４４に対する送達源３８のオフセット距離５９、中心点４４に対する各送達源３８の水平離隔距離５３、包絡面４０（図示せず）の形状、蒸着時の雰囲気や面積当たり出力や圧力やガスの種類、及びその他類似の因子のような変数に応じて直線的又は非直線的であり得る。これらの変数の各々を個別に又は組み合わせて変化させることで、各所定領域３０内に所定コーティングを生み出すことができる。さらに、図示していないが、コーティングライブラリーの形成を助けるため、送達源３８の各々と基材１８との間に（好ましくは基材に隣接又は密着させて）マスク３２を配置してもよい。
【００２８】
さらに、図８を参照すると、送達角αは約０°〜約９０°、さらに好ましくは約１５°〜約７５°、最も好ましくは約３０°〜約６０°の範囲内の値を有し得る。鉛直離隔距離６０は、約０ｃｍ〜約９０ｃｍ、さらに好ましくは約３ｃｍ〜約３０ｃｍ、最も好ましくは約１０ｃｍ〜約２０ｃｍの範囲で変化し得る。水平離隔距離５３は、約０ｃｍ〜約６０ｃｍ、さらに好ましくは約３ｃｍ〜約３０ｃｍ、最も好ましくは約１０ｃｍ〜約２０ｃｍの範囲で変化し得る。コーティングの厚さは、約１ナノメートル〜約１ミリメートル、さらに好ましくは約１マイクロメートル（又はミクロン）〜約５００ミクロン、最も好ましくは約５ミクロン〜約１００ミクロンの範囲で変化し得る。
【００２９】
図９を参照すると、コンビナトリアルコーティング装置６２（図８）で形成されたコーティングライブラリー６４の一実施形態は、互いに対向した材料Ａ及びＢの勾配を含んでいる。これらの勾配は、材料Ａの送達源３８に隣接した側からコーティングライブラリーを横切って横方向に移動しながら、約１００％〜約０％の材料Ａ及び約０％〜約１００％の材料Ｂの範囲で連続的に変化している。基材への材料の送達に関連して上記に記載した変数に応じ、コーティングライブラリー６４は基材全域で実質的に一定の厚さ又は変化する厚さを有し得る。好ましくは、材料Ａ及びＢの送達源の各々の焦点４２は、コーティングライブラリーの厚さが基材全域で実質的に一定になるように送達エリアの中心点４４から所定のオフセット距離５３を有している。さらに、蒸発速度を調節して材料Ａ及びＢの拡散のために十分な時間を取れば、現場拡散／混合又はＡとＢの反応によって新しい物質を生成させることができる。別法として、各々の所定コーティング３０の組成を多様に変化させるため、図８の基材１８が回転方向、長手方向及び横方向などに移動可能であってもよい。さらに、送達源３８に新しい異なる材料を順次に供給することもできる。これを横方向に移動する細長い基材と組み合わせれば、基材の長さ方向に連続的に変化するコーティングが得られる。加えて、送達エリアの平面４９に対して実質的に平行であるが、それから鉛直離隔距離６０だけ離隔した送達平面６５内に各送達源３８を配置するのが好ましい。しかし、別の実施形態では、各送達源３８の鉛直離隔距離６０を独立に変化させて送達エリア２４内に相異なる厚さプロフィル４８を得ることもできる。このように、装置６２は複数の材料の２種以上を基材上に同時に送達し、それによって２種以上の材料の勾配を有する連続変化コーティングを得ることを可能にする。
【００３０】
図１０〜図１１を参照すると、図８〜図９の実施形態に類似した別の実施形態では、三元コンビナトリアルコーティング装置６８が連続的な三元コーティングライブラリー７０を提供する。複数の材料１４（図１）の３種（Ａ、Ｂ及びＣ）以上を送達源３８から同時に又は順次に送達することができる。送達源３８の各々は、上述のような実質的に同一の傾斜オフフォーカス配置６１（図７）の状態で配置されている。送達源３８は、中心点４４と同じ軸線７８上に中心７６を有する円７４の回りに等間隔で配置されているのが好ましい。好ましくは、円７４は送達エリアの直径より大きい直径を有する。例えば、送達エリアが約１０ｃｍ〜約１５ｃｍの範囲内の直径を有するのに対し、円７４は約３０ｃｍの直径を有するのが好ましい。装置６８で形成されるコーティングライブラリー７０は、三元状態図を模倣した３種の材料Ａ、Ｂ及びＣの各々の連続変化組合せであり得る。上述のようにコーティングライブラリー６４（図８〜図９）の形成に影響を及ぼすものと同じ変数が、装置６８のコーティングライブラリー７０にも同様に適用される。例えば、任意の点でのコーティングライブラリー７０の相対組成は、水平離隔距離５３、オフセット距離５９、送達角α、各材料の霧の包絡面４０の形状、各送達源の焦点４２などの関数である。さらに、好ましい離隔距離及び角は図８〜図９に関して上述したものと同じである。一実施例では、三台のエアブラシガンを同時集束することにより、傾斜オフフォーカス配置６１（図７）を用いて３種の材料の微細な霧を基材に送達した。すべてのガンは、送達エリアに平行であると共に、送達エリアから鉛直方向に約１５ｃｍ離隔した送達平面内に配置されていた。さらに、各々のガンは約４５°の送達角α及び約１８ｃｍの水平離隔距離５３を有するように配置されていた。基材１８は、約８ｃｍの直径を有するシリコンウェーハ材料の実質的に円形のディスクであった。複数の所定領域の各々の寸法は、６６の所定コーティングを有するコーティングライブラリーを形成するように決定されていた。コーティング材料は、有機顔料と混合したイソプロパノール溶媒中に２％のポリエチルメタクリレート（ＰＥＭＡ）を含んでいた。三元又は三角マスク（図示せず）を通して成膜して熱硬化させたところ、６６の相異なる組成を有する三元コーティングライブラリーが数分で形成された。コーティングは約２ミクロンの厚さを有していたが、コーティング厚さはコーティング時間と共に直線的に増減する。
【００３１】
図１２〜図１４を参照すると、別の実施形態では、コンビナトリアルコーティング装置７２は、各々がマスク３２を通して複数の材料１４の１種を基材１８に同時に又は順次に送達するように固定状態で配置された複数の共集束又は同時集束送達機構１２を含んでいる。複数の送達機構１２の各々は、基材１８の表面１６と交わる包絡面（図３）の内部に噴霧材料のミストを生じる。各送達源３８は、傾斜オフフォーカス配置６１（図７）の状態で配置されているのが好ましい。好ましくは、各送達機構１２は中心点４４と同じ軸線７８上に中心７６を有する円７４の回りに等間隔で配置されている。さらに各送達機構１２は、中心７６から半径方向にみて、中心点４４から送達エリア２４の縁端までの距離より小さい水平離隔距離５３（図７）を有するのが好ましい。好ましくは、各送達機構１２の焦点４２（図示せず）は中心点４４から実質的に同等のオフセット距離５９（図７）で集束しており、それによって送達エリア２４内には各材料に関して厚さプロフィル（図７）の同じ部分が配置される。しかし、各送達機構１２に関する焦点４２が中心点４４からずれている必要はなく、同等のオフセット距離５３を有する必要もない。実際、各送達機構１２は固有の焦点４２を有していてもよい。かかる固有の焦点には、送達材料１４の包絡面４０（図３）が送達エリア２４従って基材１８の表面１６の少なくとも一部分と合致する限り、中心線４６（図３）が表面１６に対して垂直であるか傾斜しており、送達機構が中心点４４と整列しているか半径方向に離隔しているような結果をもたらすものが包含される。さらに、送達機構１２は円の回りに配置されている必要はなく、複数の材料１４を送達エリア２４の少なくとも一部分に並行して又は同時に送達することが可能であれば、任意の相対位置に存在し得る。
【００３２】
マスク３２は複数のパターン８０（図１３）を有するのが好ましく、これらのパターンは種々の所定領域２２（図２）を種々の材料でコーティングしてコーティングライブラリー８２（図１３）を形成するため材料１４の送達線の内外に移動させることができる。図１２には基材１８から離隔した状態で示してあるが、マスクはシャドウイングを排除するため基材に接触又は近接した物理的接触マスクであるのが好ましい。例えば、図１４を参照すると、装置７２は複数の材料１４の４種（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）をマスク３２（図１３）の最初の四つのパターン８０と共に用いて１６の所定コーティング３０を有するコーティングライブラリー８２を形成することができる。
【００３３】
装置７２の実施例では、各送達機構１２は、液状の前駆体材料１４を噴霧して微細な霧とし、それを個別に又は他のノズル／材料と共に基材１８に送達してコーティング層を形成する噴霧ノズルである。圧縮空気、過熱蒸気又は超音波を液状材料に当てることで、液状材料の微細なミストを生成できる。一連のマスキングパターン及び（必要ならば）硬化段階を併用しながら複数の噴霧器１２から材料１４を順次に送達して基材の所定領域２２（図２）内に所定コーティング３０を形成することにより、複数のコーティング層を有するコーティングライブラリー８２を生み出すことができる。これは、例えば、コーティング層の各々又は組合せが１以上の機能特性を与えるような多機能特性をもったコーティングを探索する場合に望ましいことがある。限定的とみなすべきでないこの特定の実施例では、８種の液状塗料（Ａ〜Ｈ）が８台の個別に制御されたスプレーガンに供給される。適当な液状塗料には、例えば、ポリアクリライド（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｄｅｓ）、ポリカーボネート、ビニルポリマー、シリコーン及びシリカゲルがある。さらに、適当なスプレーガンには、例えばＳｏｎｏＴｅｃｈ製のものがある。材料が硬化を必要とする場合、硬化源３４（図１）の適当な例には、約８０〜約２００、さらに好ましくは約１００〜約１５０の温度及び約１０分〜約１０時間、さらに好ましくは約１時間〜約４時間の時間で材料を硬化させることのできるホットプレート及びＵＶランプがある。このように、コーティングライブラリーを形成するために各噴霧ノズルから送達される液状前駆体材料の間隔及び容量の変化を利用しながら、種々のマスクパターンを種々の液状前駆体材料と併用するか、或いは材料のマスクレス「連続相拡散」を行うことにより、複数の所定多層コーティングを有するコーティングライブラリーが並列状態で作成される。
【００３４】
図１５を参照すると、別の実施形態では、蒸着式コンビナトリアルコーティング装置９０は、蒸着ハウジング９４内で可動ステージ９２上に配置された基材１８に複数の固体材料１４の１種を同時又は順次に送達するため、各々に共集束又は同時集束された複数の送達機構１２を含んでいる。高い蒸着温度に耐えるため、基材は酸化マグネシウム又はアルミン酸ランタン（ＬａＡｌＯ３）のような安定な高温材料からなっている。蒸着ハウジング９４は、その内面の内部に真空室９６を形成するために密封可能である。この場合の送達機構１２は、好ましくは最適出力が得られるように整合させた高周波電力で作動されるスパッターガンのような蒸着装置である。ステージ９２は基材１８を既知の位置に支持すると共に、ステージを鉛直方向、回転方向又は直線方向に調整して基材を送達エリア内に配置することができる。送達機構１２と基材１８との間には、種々のパターン８０の配列を有するマスク３２が配置される。マスク３２は、「シャドウイング効果」を最小限に抑えるため、蒸着時には基材１８に実質的に接触しているのが好ましい。マスク３２は、マスクハウジング１００の真空室９８内に移動可能に配置されている。マスクハウジング１００は、両方の真空室９６及び９８の雰囲気を維持するように主ハウジング９４と連通している。さらにマスクハウジング１００は、基材１８に対するマスクパターン８０の位置の移動及び測定に各々役立つギアボックス１０２及びマイクロメーター１０４を含んでいる。
【００３５】
さらに装置９０は、同時に又は順次に送達すべき１種以上の材料を選択して材料の混合を防止するため、１以上の開口１０８を有するシャッター１０６を任意に備えていてもよい。シャッター１０６は、直線運動式の真空フィードスルーを用いてマスクパターン８０を真空中で変化させると同時に、シャッター及び開口１０８を回転させて蒸発させるべき固体材料１４を選択する回転子１１０に移動可能に連結されている。材料１４の蒸着量は、水晶発振器のような厚さ監視装置１１２で監視される。種々のマスクパターンを通して種々の固体前駆体を蒸着させることにより、固体材料及び／又はマスクパターンを変化させるために真空を破る必要なしに、１００種を越えるコーティング組成／層構造を有する基材を１日で製造することができる。
【００３６】
真空室９６及び９８内の真空雰囲気は、ターボ分子ポンプ１１６に連結されたバックポンプステーション１１４で維持される。例えば、バックポンプステーション１１４は約１０−３トルの真空度を生じ得る一方、ターボ分子ポンプ１１６は１０−６トルの真空度を生じ得る。ポンプ１１４及び１１６は、ゲート弁１１８を介して真空室９６と連通している。
【００３７】
例えば、この装置９０はナノメートル単位で測定された表面粗さ及び厚さ精度を有する任意のセラミック、金属及び／又は半導体材料のコーティングライブラリーを作成することができる。上記のスパッター装置のほか、他の適当な送達機構１２にはレーザーアブレーション、電子ビーム蒸着、ＣＶＤなどがあり、これらをマスキング装置と共に使用して無機コーティングライブラリーを作成することができる。無機コーティングライブラリーを作成するためには、マスキング装置と結合された共集束複数送達源の熱蒸着装置を構成することができる。同じ装置を用いて、有機発光ダイオード（ＬＥＤ）素子で使用するような小分子ライブラリーを作成することもできる。
【００３８】
以上、本発明に従ってコンビナトリアルコーティング装置及び方法が提供されたことは明らかである。好ましい実施形態に関連して本発明を詳しく例示し説明したが、本発明の技術的範囲から逸脱せずに当業者が様々な変更や修正を加え得ることは容易に理解されよう。さらに、本明細書に記載の送達機構の配置及び材料の送達によるコーティング厚さプロフィルの形成の原理は、適用可能である限りは同様にしてすべての実施形態に適用されることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
配列したコーティング材料を作成する装置の略図である。
【図２】
図１の装置で形成されたコーティングライブラリーの略図である。
【図３】
送達機構の送達源から送達エリア内の基材の表面に送達されている蒸発材料の包絡面の略図である。
【図４】
送達機構の垂直集束配置に由来する、送達エリアの一次元方向に分布した厚さプロフィルを示すグラフである。
【図５】
送達機構の送達源の傾斜集束配置に由来する、送達エリアの一次元方向に分布した厚さプロフィルを示すグラフである。
【図６】
送達機構の送達源の垂直オフフォーカス配置に由来する、送達エリアの一次元方向に分布した厚さプロフィルを示すグラフである。
【図７】
送達機構の送達源の傾斜オフフォーカス配置に由来する、送達エリアの一次元方向に分布した厚さプロフィルを示すグラフである。
【図８】
二つの対向する送達源を有するコンビナトリアルコーティング装置の一実施形態の側面図である。
【図９】
図８の装置で形成されたコーティングライブラリーの上面図である。
【図１０】
三元コンビナトリアルコーティング装置の一実施形態の斜視図である。
【図１１】
図１０の装置で形成されたコーティングライブラリーの上面図である。
【図１２】
コンビナトリアルコーティング装置の別の実施形態の略図である。
【図１３】
図１２の装置で使用できるような複数のパターンを有するマスクの上面図である。
【図１４】
図１２の装置で図１３のマスクを用いて形成されたコーティングライブラリーの上面図である。
【図１５】
蒸着式コンビナトリアルコーティング装置の一実施形態の断面を示す側面図である。
【符号の説明】
１０　配列したコーティング材料を作成する装置
１２　送達機構
１４　材料
１６　表面
１８　基材
２０　コーティング
２２　所定領域
２４　送達エリア
２６　制御器
２８　コーティングライブラリー
３０　所定コーティング
３２　マスク
３４　硬化源
３５　取付装置
３６　試験装置
３７　保持装置
３８　送達源
４８　厚さ分布プロフィル
【図１】
2004510844.tif 000003
【図２】
2004510844.tif 000004
【図３】
2004510844.tif 000005
【図４】
2004510844.tif 000006
【図５】
2004510844.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004510844.tif 000009
【図８】
2004510844.tif 000010
【図９】
2004510844.tif 000011
【図１０】
2004510844.tif 000012
【図１１】
2004510844.tif 000013
【図１２】
2004510844.tif 000014
【図１３】
2004510844.tif 000015
【図１４】
2004510844.tif 000016
【図１５】
2004510844.tif 000017
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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