(57)【要約】  本発明は、均一な形状及び大きさの物品をコーティングする方法である。本方法は、アレイ化された内面を有する反応器を提供する工程と、前記反応器内に物品を配置する工程と、前記物品をコーティングする工程とを含む。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一な形状及び大きさの物品をコーティングする方法であって、
アレイ化された内面を有する反応器を提供する工程と、
前記物品を前記反応器内に配置する工程と、
前記物品をコーティングする工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記アレイ化された内面を有する反応器を提供する工程が、アレイ化された底面、アレイ化された上面、及びアレイ化された側壁を有する反応器を提供する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反応器の前記アレイ化された内面が、前記物品の外周の形状に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記物品を前記反応器内に配置する工程が、前記物品を１層ずつ配置する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記物品が前記反応器内に配置されるとき、前記反応器が無限境界を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記物品が前記反応器内に配置されるとき、前記反応器が半無限境界を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記物品をコーティングする工程が、原子層堆積及び低圧化学蒸着のうちの１つによってコーティングする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記物品を前記反応器内に配置する間、前記反応器に振動を与える工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記物品を前記反応器内に配置する工程が、充填された物品の直径が前記反応器の直径内に実質的に適合するように前記物品を配置する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記コーティングされた物品の少なくとも８０％が、少なくとも６つの規則的接触点を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記コーティングされた物品が、互いに約２５〜約３５°離間している接触点を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
均一な形状及び大きさの物品をコーティングするための反応器であって、
アレイ化された内面であって、隣接する物品の輪郭に一致する、アレイ化された内面を備える、反応器。
【請求項１３】
前記内面のすべてが、アレイ化されている、請求項１２に記載の反応器。
【請求項１４】
前記反応器が、完全遷移境界反応器である、請求項１２に記載の反応器。
【請求項１５】
複数の接触点を有し、隣接する接触点が互いに約２５〜約３５°離間している、物品。
【請求項１６】
少なくとも１２個の接触点を有する、請求項１５に記載の物品。
【請求項１７】
隣接する接触点が互いに約３０°離間している、請求項１５に記載の物品。
【請求項１８】
各接触点が、最も近い隣接する接触点から約３０°離間している、請求項１７に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、コーティング方法に関する。具体的には、本発明は、均一な形状及び大きさの物品上にコーティングを塗布する方法である。
【背景技術】
【０００２】
遠隔照明リン光体パッケージでは、１つ以上の紫外線又は青色ポンプＬＥＤからの光が、ＬＥＤにほぼ隣接しかつ同一平面上にあるリン光体含有層上に半球状レンズによって画像化される。単一のＬＥＤについての、及び多くのＬＥＤ内の優れた色均一性は、高い割合の青色光を反射し、高い割合の赤色及び緑色光を透過する半球状表面の表面全体に精密かつ正確な光学コーティングを用いることによって達成され得る。
【０００３】
光学コーティングを作製する２つの方法である低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）及び原子層堆積（ＡＬＤ）が、遠隔照明リン光体パッケージに必要とされる必須のコーティングの精密度及び正確度を提供することが立証されている。ＬＰＣＶＤは、耐火表面上に典型的に無機酸化物のコーティングを堆積させるために、約１トール（約０．１ｋＰａ）の圧力の反応性ガスを使用する。ＬＰＣＶＤは、単一の光学素子全体に高い堆積速度及び優れたコーティング均一性を提供する。ＬＰＣＶＤ堆積は、固体表面における反応速度によって決定されるので、ガスの速度及び履歴がコーティング速度に影響を及ぼす。流動履歴の影響は、コーティングの精密度に対して顕著な効果を有する。ＡＬＤは、任意の１つのコーティング工程におけるコーティング厚さを限定するために、飽和物理吸着若しくは化学吸着、又は両方の組み合わせを使用する。反応物質の飽和吸着層又は反応物質で改質された表面を成長させるのに十分な程度全ての表面が反応物質に曝露され、そして、パージ時間が、過剰の反応物質及び反応生成物を除去するのに十分であると仮定すると、ＡＬＤを用いて非常に正確かつ精密なコーティングを作製することができる。
【０００４】
両コーティングプロセスは、比較的時間がかかる場合があり、ＬＰＣＶＤは、マイクロメートル単位の厚さのコーティングを成長させるのに１時間以上かかり、ＡＬＤは、同じコーティング厚さに１０時間以上かかる。したがって、低コストコーティングを作製するために、かなりの数の光学素子を同時にコーティングしなければならない。しかし、多数の光学素子を反応器に装填するとガス流が不均一になることがある。ＬＰＣＶＤでは、これによって、一部の光学素子のコーティングが厚すぎ、一部の光学素子のコーティングが薄すぎることになる場合がある。ＡＬＤは、不均一なガス流によってそれほど影響を受けないが、最低量のガス流を受け取る光学素子の表面がコーティング速度を制限するという事実に起因して、コーティング時間が実質的に長くなることがある。
【０００５】
反応器を光学素子で満たす方法も、コーティングのコスト及び品質に顕著な効果を有し得る。例えば、空隙を有する規則的アレイは、高品質のコーティングをもたらすことができるが、より低い充填密度を犠牲にする。充填密度の低減は、系の潜在処理量を低減し、基材又は光学素子の体積が増加すると仮定すると、反応器内の混合を増大させ得る。混合は、ＡＬＤ系における反応物質及びパージサイクル時間を増大させ得る。また、充填密度の低減は、ＡＬＤ及びＬＰＣＶＤ系の両方の処理量を低減する。
【０００６】
反応器を満たす別のアプローチは、不規則に充填された素子体積を生じさせることである。このアプローチは、コーティング粉末用に用いられる。不規則充填の１つの利点は、反応器の構築が安価であり、速やかに満たしたり空にしたりすることができる点である。問題点は、不規則充填の充填密度が、素子を規則的アレイで充填したときよりも低くなる点である。規則的配置は、面心立方（ＦＣＣ）又は六方最密（ＨＣＰ）アレイを含み得る。より低い充填密度は、流動抵抗を低下させるという利点を有し得るが、この効果は、反応物質の体積増加という大きな代償を払い、対応して流速を低下させ、流動を不均一にする。図１Ａ及び１Ｂは、ＡＬＤ反応器１０を通じた流動プロファイルのシミュレーションを示す。図１Ａは、球体１２のＨＣＰアレイで満たされた反応器を示す。図１Ｂは、図１Ａの球体の上面断面図を示す。明細書全体を通して、陰影は、速度を示し、陰影が薄いほど（青色）、低速を示し、陰影が濃いほど（赤色）、高速を示す。したがって、図１Ａ及び１Ｂでは、球体間の薄い陰影（青色）は、低速を示し、球体のクラスタの周囲の周辺の中程度の陰影（緑色）は、中速を示し、反応器の最も外側の周囲の濃い陰影（赤色）は、高速を示す。流動条件は、出口圧力１トール（０．１ｋＰａ）、窒素２０ｓｃｃｍ（立方センチメートル毎分）であり、反応器温度は２００℃である。シミュレーションは、Ｄａｓｓａｕｌｔ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓ  Ｃｏｒｐ（Ｖｅｌｉｚｙ，Ｆｒａｎｃｅ）によって販売されているＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓ  ２０１２流動シミュレータを用いて行った。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施形態では、本発明は、均一な形状及び大きさの物品をコーティングする方法である。本方法は、アレイ化された内面を有する反応器を提供する工程と、該反応器内に物品を配置する工程と、該物品をコーティングする工程とを含む。
【０００８】
別の実施形態では、本発明は、均一な形状及び大きさの物品をコーティングするための反応器である。この反応器は、隣接する物品の輪郭に一致するアレイ化された内面を含む。
【０００９】
更に別の実施形態では、本発明は、複数の接触点を有する物品である。隣接する接触点は、互いに約２５〜約３５°離間している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】先行技術のＡＬＤ反応器を通るシミュレーションされた流動プロファイルの透視図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの先行技術の反応器を通るシミュレーションされた流動プロファイルの上面図を示す。
【図２Ａ】本発明の反応器の第１の実施形態を通るシミュレーションされた流動プロファイルの透視図を示す。
【図２Ｂ】図２Ａの反応器の第１の実施形態を通るシミュレーションされた流動プロファイルの上面図を示す。
【図３Ａ】本発明の反応器の第２の実施形態を通るシミュレーションされた流動プロファイルの透視図を示す。
【図３Ｂ】図３Ａの反応器の第２の実施形態を通るシミュレーションされた流動プロファイルの上面図を示す。
【図４】例示的な完全遷移境界反応器（ｆｕｌｌ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｒｅａｃｔｏｒ）における光学素子の第１の層の上面図を示す。
【図５Ａ】充填アレイから単一の光学素子を排除する影響の断面図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂの充填アレイから単一の光学素子を排除する影響の拡大断面図を示す。
【図６】図５Ａ及び５Ｂの充填アレイから単一の光学素子を排除する影響の断面を示す。
【図７】反応器内の不規則充填体積の上面図を示す。
【図８】第１の方法を用いて本発明の反応器を充填する第１の工程を示す。
【図９】第１の方法を用いて本発明の反応器を充填する第２の工程を示す。
【図１０】第１の方法を用いて本発明の反応器を充填する第３の工程を示す。
【図１１】本発明の反応器を充填する第２の方法を示す。
【図１２】完全遷移境界反応器の例示的なシミュレーションされた流動プロファイルの断面図を示す。
【図１３】完全遷移境界反応器の例示的なシミュレーションされた流動プロファイルの断面図を示す。
【図１４】０．２秒における図１３の完全遷移境界反応器の例示的なシミュレーションされた十分に成長した速度プロファイルの断面図を示す。
【図１５】０．２秒における図１３の完全遷移境界反応器の例示的なシミュレーションされた反応物質の体積分率の断面図を示す。
【図１６】１秒における図１３の完全遷移境界反応器の例示的なシミュレーションされた反応物質の体積分率の断面図を示す。
【図１７】２秒における図１３の完全遷移境界反応器の例示的なシミュレーションされた反応物質の体積分率の断面図を示す。
【００１１】
これらの図は、正確な縮尺では描かれておらず、単に例示の目的を意図するものに過ぎない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の反応器及び方法により、光学素子等の複数の物品を均一かつ効率的にコーティングすることができる。また、本反応器により、一部には、２つの反応物質間で均一に反応させることによって、複数の光学素子を同時にコーティングすることができる。非常に均一かつ再現可能な流動条件を有する反応器は、コーティングされた光学素子の収量及び速度がより高く、かつ検査要件が低減されるという利点を有する。例えば、非常に均一かつ再現可能な流動条件により、原子層堆積（ＡＬＤ）サイクルのパージ時間を短くすることができ、その結果、全体のコーティング時間が短くなり、コストが低くなる。図面及び明細書は、光学素子を六方晶系のガラス球体として表現し、そのように呼ぶが、光学素子は、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、任意の形状であってよく、任意の材料で作製してよいことに留意すべきである。例えば、光学素子は、球形、レンズ状、又は他の形状であってよい。更に、本明細書では物品を光学素子と呼ぶが、物品は、均一にコーティングされる任意の要素であってよい。
【００１３】
図２Ａ及び２Ｂは、それぞれ、本発明の反応器２０の１つの実施形態及び本反応器によって作製される流動プロファイルの概略透視図及び上面図を示す。反応器２０の側壁２２及び上壁２４は、反応器２０において最外光学素子２６に隣接するように設計される。図２Ａ及び２Ｂにおける陰影によって理解され得る通り、反応器２０の壁２２、２４が光学素子２６に隣接しているとき、反応物質は、光学素子２６のアレイを通して効率的に導かれ、より均一な流れが生じる。図２Ａ及び２Ｂに示す反応器２０の構造では、過剰の体積を排除して、半無限境界（ｓｅｍｉ−ｉｎｆｉｎｉｔｅ  ｂｏｕｎｄａｒｙ）条件を作製する。半無限境界条件では、最外光学素子２６と反応器の壁２２、２４との間の空隙の増大に起因して、反応器の側面に沿って流速が高くなる。
【００１４】
図２Ａ及び２Ｂに示す反応器の設計は、図１Ａ及び１Ｂに示す先行技術の設計に比べて改善された流動設計を示すが、依然として、半無限境界条件では流動が若干不均一である。例えば、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）系では、反応器の壁２２、２４近傍の光学素子２６は、高速ガス流に隣接し、比較的厚い光学コーティングを成長させ得る。あるいは、ＡＬＤ系では、低速ガス流近傍の光学素子は、反応物質及びパージガスへの曝露が少なく、所望のコーティングを堆積させるのに必要な時間の量が増大する。
【００１５】
反応器の設計は、より対称的な光学素子のアレイを用いることによって、また反応器の側面から反応器の入口又は出口のうちの少なくとも１つまで反復境界条件を延長することによって、更に改善することができる。図３Ａ及び３ＢＡは、それぞれ、反応器３０の第２の実施形態、及び反復境界条件が反応器３０の側壁３２から反応器３０の入口３４又は出口３６のうちの少なくとも１つまで延長されている反応器３０によって作製される流動プロファイルの概略透視図及び上面図を示す。図３Ａ及び３Ｂに示す反応器の流動プロファイルは、平均流動方向に対して垂直な４枚の壁上に無限境界（ｉｎｆｉｎｉｔｅ  ｂｏｕｎｄａｒｙ）条件を作製することにより、光学素子の周辺の流動速度を実質的に改善できることを示す。球体間の流動は、高速かつ実質的に均一である。
【００１６】
図４は、例示的な完全遷移境界反応器４０における光学素子２６の第１の層の透視上面図を示す。完全遷移境界反応器４０は、アレイ化され、かつ最外光学素子２６の形状に対応及び適合している側壁４２、底壁４４（不図示）、及び上壁４６（不図示）を有して、無限境界条件を作製する。アレイ化された表面は、光学素子２６の構造を延長する表面である。アレイ化された表面は、反応器の壁４２、４４、４６からアレイ化された光学素子２６まで遷移を提供し、ここでは、反応器の壁４２、４４、４６に隣接する光学素子２６に隣接する反応物質流動は、他の光学素子２６によって取り囲まれている光学素子２６についての流動に類似している。この無限境界条件は、完全遷移境界反応器に存在する。したがって、完全遷移境界反応器４０は、部分球体のアレイ化された表面構造を有する底壁４４及び側壁４２を有する。無限境界条件は、例えば、反応器の表面領域を機械加工し、次いで、反応器に光学素子を装填することによって実現することができる。
【００１７】
無限境界条件では、所与の光学素子についての最低ガス流速は、全ての光学素子についての平均ガス流速に類似している。これは、ＡＬＤ及びＬＰＣＶＤプロセスの両方にとって有益である。ＡＬＤでは、コーティング速度は、反応物質−パージサイクル時間によって部分的に決定され、これは、最低反応物質曝露及び最長パージ時間によって決定されるので、最低ガス流速と平均ガス流速との差を低減すると、全体のＡＬＤコーティング時間が低減される。この小さな差も、ＬＰＣＶＤコーティングのばらつきを改善する。更に、所与の光学素子についての最高ガス流速は、全ての光学素子についての平均ガス流速に類似している。これは、ＬＰＣＶＤコーティングのばらつきを改善し、いずれのプロセスにおいても反応物質の利用を増大させ、ＡＬＤにおけるコーティングサイクル間のパージングを改善する。また、無限境界条件は、ＡＬＤにおける反応物質間の均一な反応を可能にするほぼプラグ流動条件を生じさせる。これにより、反応器をＡＬＤとＬＰＣＶＤとの間のハイブリッドモードで用いることが可能になり、この場合、反応物質は、次の反応物質の流動が始まる前に完全にはパージされない。無限境界条件の別の利点は、光学素子間のコーティングの均一性により、特に、入口及び出口の列が光学素子の残りから離れている場合、１００％検査ではなく、監査を通して品質保証を行うことができるようになる。
【００１８】
例として、小さな反応器についての保守的なＡＬＤハーフサイクルは、０．２秒間の反応物質の流動（Ａ又はＢ）に続いて、２０秒間のパージ（Ｐ）であってよい。パージの目的は、過剰の反応物質及び反応生成物を反応物質のハーフサイクル間に光学素子の表面及び反応器から除去することである。パージ時間の低減は、コスト低減の有効な方法である。所与の反応器についてパージ時間を低減するにつれて、反応物質Ａ及びＢは、各ハーフサイクル中に飽和副単層が形成される純粋なＡＬＤモードの外側で反応を始める。言い換えれば、反応物質Ａ及びＢは、ガス相中の反応物質の組み合わせを通して反応し始めるか、又は光学素子上の複数の吸着層と反応し始める。これらの反応は、許容可能であり得、又は更には、反応器内で均一である場合望ましい。
【００１９】
光学素子を反応器に充填する方法は、重要である。図５Ａ及び５Ｂは、充填アレイにおける単一の光学素子５０を排除する影響を示す。図６は、図５Ａ及び５Ｂの反応器条件の断面図を示す。図から理解され得る通り、１つの欠陥でさえも、流動に対して実質的な影響を有し得る。図に示す通り、光学素子のない位置に高速の領域が存在し、右側により低速の領域が存在する。この速度差により、サイクル時間がより長くなる、及び／又は堆積が不均一になる場合がある。一連の欠陥は、更に問題を悪化させることがある。更に、光学素子の大きさが減少し、より多数の光学素子が所与の体積内に存在するにつれて、欠陥が更により顕著になることがある。
【００２０】
欠陥に加えて、固定反応器直径は、充填された光学素子が反応器の直径内に実質的に適合する直径を有するように、充填された光学素子が境界壁の寸法内に適合することを必要とする。例えば、光学素子の直径（又は他の好適な特徴的な長さ）が平均して指定のパラメータよりもわずかに大きい場合、光学素子のアレイ層全体を境界内に適合させることができないだろう。このような場合、１つ以上の光学素子を適切な大きさの光学素子に置換することが必要になる場合がある。別の選択肢は、反応器の熱膨張を可能にするために反応器アセンブリを加熱することである。加熱は、コーティングを行うことを意図する温度まで続けてよい。これは、反応器材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）が、内側に配置された光学素子の熱膨張係数よりも大きいと仮定する。このような場合、光学素子の抽出も同じ温度で行わなければならない。系を冷却することにより、反応器及び物品アレイにおいて甚大な応力が発生し得る。
【００２１】
本発明の反応器は、均一な形状及び大きさの光学素子にコーティングを均一に塗布することを可能にする。１つの実施形態では、３次元アレイにおける全ての光学素子について、均一な反応物質流動を管理するための半無限境界条件を反応器が形成する化学蒸着系において、光学素子にコーティングを塗布する。これは、アレイ化され、かつ光学素子の最外層と接触している反応器の少なくとも１つの壁表面を有することによって達成され、光学素子間の流動に類似する反応物質の流動を引き起こす。
【００２２】
図７は、反応器６０内の不規則充填体積の例を示す。光学素子２６（この場合、球体）は、非晶質領域及び結晶質領域の組み合わせで充填される。上述した通り、反応器を不規則に充填することにより、球体のバッチにおけるコーティング均一性が悪化するか、又はコーティング時間が遅くなるか、又は両方になり得る。反応器の処理量を増加させる１つの方法は、光学素子の大きさが二峰性分布になるように反応器を満たすことである。例えば、１０ｍｍの球体を４ｍｍの球体と組み合わせて充填密度を増大させることができる。
【００２３】
反応器７０を充填する本発明の第１の方法では、１層ずつの充填及びアセンブリによって反応器を満たす。積み重ね可能なモジュラー設計を有する反応器を利用して、図８に示す通り、基部及び単一の側壁境界７２をまず積み重ねることによって、所望の充填を実現することができる。
【００２４】
光学素子２６は、例えば、制御された速度で、不規則充填状態で存在する光学素子のリザーバから反応器の第１の層に分配され得る。光学素子２６は、例えば、漏斗を介して、手動で、又は自動分配プロセスによって等、当該技術分野において公知の任意の手段によって分配することができる。１つの実施形態では、図９に示す通り、光学素子２６は、側壁７２の周囲内で、基部部品７４の面の上方の幾つかの高さから１つずつ反応器を満たす。１つの実施形態では、光学素子２６が反応器７０に分配されているとき、好適な規模及び周波数の振動を、機械的手段又は音を介して反応器７０に及ぼしてよい。振動は、１層超の高さに積み重ね始められ、より低い重力状態に入り始めているかもしれない任意の光学素子２６をオフセットする機能を有する。これらの振動は、自然界では軸方向及び／又は放射状であり得る。反応器の振動の代替として、分配された光学素子の手動操作を実施してもよい。
【００２５】
分配及び振動は、反応器の第１の層内に適合することができる正確な数の光学素子が分配され、光学素子の第１の層が欠陥を有しなくなるまで続く。欠陥のない第１の層の充填が完了した後、第２の反応器の壁部分を図１０に示す通り添加してもよい。分配及び積み重ねのプロセスは、所望のアレイサイズに達するまで繰り返してよい。
【００２６】
反応器８０を充填する第２の方法では、１層ずつの充填を用いて反応器８０を満たす。図１１に示す通り、適当な位置に基部８４及び全ての側壁８２の境界を有する反応器で始めて、結晶質アレイの第１の層に適合するような特定の数の光学素子２６を反応器８０の最上部に分配する。１つの実施形態では、光学素子は、不規則充填リザーバから分配される。光学素子は、容器から反応器に注いでもよく、漏斗又は他の手段を介して１つずつ分配してもよい。第１の方法に記載する通り、欠陥のない結晶質層の適切な形成を支援するために、振動入力を与えてもよい。第１の層が構築されたら、光学素子の第２のラウンドを第１の層上に分配する。反応器が最上層まで満たされるまで、このプロセスを１層ずつ繰り返す。１つの実施形態では、各層は、各層の積み重ねプロセス中に引っ掻き傷がつく可能性を低減することができる材料でコーティングしてよい。
【００２７】
反応器を充填する第３の方法では、連続充填を用いて反応器を満たす。図１１に示したものと同じ反応器の設定で始めて、反応器全体が満たされるまで、一定速度で光学素子を反応器に分配することができる。一度に光学素子を１層だけ分配する第１及び第２の方法とは異なり、この第３の方法を用いると分配速度が速くなる。この場合も、光学素子を分配するとき、光学素子が適切に配置されるように振動入力を同時に供給してよい。１つの実施形態では、残った欠陥又は空洞を満たし、より多くの光学素子を分配するために、反応器の容量に近づくにつれて分配速度を遅くしてもよい。
【００２８】
反応器を充填する第４の方法では、完全自動化配置を用いて反応器を満たす。光学素子供給メカニズムと併せてｘｙｚプログラム可能運動を有するロボット分配装置は、個々の光学素子を一度に正確な位置に配置することができる。自動化プロセスは、一度に１層、光学素子を放射状に又は線形状に分配する。これは、供給／分配ヘッドが追加の制御軸を有する場合、同様に１層ずつ構築する反応器レイアウトを用いて、又は図１１に示す通り組み立てられた反応器レイアウトを用いて、達成することができる。
【００２９】
本発明の反応器及び方法によってコーティングされる光学素子から、反応器にどのように充填されるかという配置に起因して、観察可能な印が得られる。光学素子の光学的接触点は、コーティングが平均コーティング構造とは著しく異なる点として定義される。光学素子の規則的接触点（ｒｅｇｕｌａｒ  ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｃｏｎｔａｃｔ）は、最も近い隣接する光学的接触点から約２５〜３５°離間している点として定義される。１つの実施形態では、各光学的接触点は、最も近い隣接する光学的接触点から約３０°離間している。したがって、隣接する接触点は、互いに約２５〜約３５°、特に、互いに約３０°離間している。本発明の反応器及び方法によってコーティングされる光学素子は、３次元アレイにおいて少なくとも３つの規則的接触点を有する。幾つかの実施形態では、光学素子は、少なくとも６つの規則的接触点を有する。別の実施形態では、光学素子は、少なくとも１２個の規則的接触点を有する。１つの実施形態では、本発明の方法によって反応器内でコーティングされる光学素子の少なくとも８０％が、少なくとも６つの規則的接触点を有する。
【００３０】
規則的接触点は、一部の用途では目に見えることもあるので、影響を最小化するように光学素子上にそれらを配置することが望ましいことがある。例えば、規則的接触点によって透過される光が、影響が最も小さい箇所に配置されるように、規則的接触点が配置されてもよい。光学素子は、反応器内で不規則に配置されないので、これらは適切に配置することができる。
【００３１】
二色性コーティングを有する光学素子は、コーティング上に規則的かつ繰り返される、観察可能な基準を有する。１つの実施形態では、光学素子上の二色性コーティングは、対応する球体の厚さの少なくとも４０％を有するように、球体、半球体、又は半球の先端が切り取られたものの面積の少なくとも９０％を覆い、この場合、バンド端は、表面全体にわたって、また、ロット内の球体表面によって５ｎｍ未満変動する。
【実施例】
【００３２】
本発明は、以下の実施例でより具体的に説明するが、これは、例示のみを意図し、その理由は、本発明の範囲内の数多くの改変及び変形が、当業者に明らかとなるためである。特に注記しない限り、以下の実施例で報告する全ての部、百分率、及び比率は、重量基準である。
【００３３】
図１２は、完全遷移境界反応器９０の第１の実施形態を示す。Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ流動シミュレーション、バージョン２０１２（Ｄａｓｓａｕｌｔ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓ  Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ  Ｃｏｒｐ（Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ，ＵＳＡ）から入手可能）を用いて原子層堆積（ＡＬＤ）反応器流をシミュレーションした。典型的なＡＬＤ条件（圧力１トール（０．１ｋＰａ）、２００℃、Ｎ２キャリアガス２０ｓｃｃｍ）下における反応器の流動シミュレーションによって理解され得る通り、反応器の最上部９２における拡散器部分の体積が、反応物質とパージガスとを混合し、所望のプラグ流動条件を低減する。光学素子当たりのコストを低減するために、反応器の体積を増大させてもよい。
【００３４】
図１３は、流動が改善され（すなわち、体積及び混合が少ない）かつ製造可能性が改善された、完全遷移境界反応器の第２の実施形態を示す。第２の実施形態では、ガス流は、左から発生し、反応器の最上部１０２に移動し、底部１０４から流れ出る。反応器１００は、中〜低真空から大気圧よりも少しだけ高い圧力で最も効率的に機能する。例えば、反応器１００は、約０．１トール（約０．０１ｋＰａ）と約１気圧（約０．１Ｍｐａ）超との間で稼働し得る。図１３に示すシミュレーションでは、２０ｓｃｃｍの２１％酸素及び７９％窒素の混合物（空気）で０．２０秒間、続いて、同じ流速にて１００％窒素で３秒間パージという境界条件で、ＡＬＤ反応器流をシミュレーションした。底部排気境界条件は、圧力１トール（０．１ｋＰａ）に設定した。反応器、ガラス球体、及び入ってくるガスは、全て２００℃に設定した。
【００３５】
図１４は、シミュレーションの開始後０．２秒における、図１３の反応器１００の完全に成長したガス速度プロファイルを示す。図１４から理解され得る通り、ガス速度は、反応器１００の断面にわたって非常に均一である。図１３及び１４に示す球体の第１の列は、流動拡散器として機能し、かつ反応器１００の残りと同様の流動プロファイルを確立する機能を有する、反応器１００の永続的部品である。
【００３６】
図１５、１６、及び１７は、「シミュレーションした反応物質」（空気としてシミュレーション、純粋な窒素ガスのバックグラウンド流動に対して）が、均一なプロファイルで反応器１００を流れる、すなわち、プラグ流であることを示す。図１７は、０．２秒におけるシミュレーションした反応物質（空気）の分率を示す。濃い（赤色）陰影は、１．０又は１００％反応物質であり、薄い（青色）陰影は、０又は０％反応物質であり、これは、反応物質が初期光学素子に到達したばかりであることを示す。図１８は、１秒におけるシミュレーションした反応物質の分率を示す。濃い（赤色）陰影は、０．０５４４又は５．４４％反応物質濃度であり、薄い（青色）陰影は、０又は０％であり、これは、反応器の入口ラインが完全にパージされていることを示す。図１９は、２秒におけるシミュレーションした反応物質の分率を示す。濃い陰影は、０．０５４４又は５．４４％反応物質濃度であり、薄い陰影は、０又は０％であり、これは、反応器の入口ラインが完全にパージされており、混合マニフォールドの入口ポートの多くを有することを示す。図から理解され得る通り、低圧及び高温は、多くの拡散につながるが、光学素子の曝露は、反応器の最初（最上部）から最後（底部）まで均一である。
【００３７】
本発明について、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形状及び細部を変更し得ることを、当業者であれば理解するであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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