CN1831189A - 通过反应沉积形成涂覆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用强烈光束进行光反应沉积，形成直接涂覆在基材表面上的颗粒。部分具体例中，涂覆装置包括非圆形的反应物输入口、形成光路径的光元件、第一种基材、及与装置连接的马达。反应物输入口界定反应物流的路径。光路径贯穿反应区处的反应物流路径与反应区连续的产物流路径。基材贯穿产物流路径。而且，马达操作使第一基材相对于产物流移动。本发明叙述使用光驱动化学反应，有效的产生高度均匀涂覆的各种广泛的方法。

Description

通过反应沉积形成涂覆方法

本申请是发明名称为“通过反应沉积形成涂覆方法”，申请日为2001年10月16日，申请号为01817967.3的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请主张Bi等人于2000年10月17号申请的美国临时专利申请编号第60/241,200号，标题为“由反应沉积形成的涂覆”(在此提出供参考)的优先权，且为Bi等人的美国专利申请编号第09/715,935号，标题“由反应沉积形成的涂覆”(在此提出供参考)的后续。

技术领域

本发明涉及在例如最后形成光装置或电器装置的基材表面上形成涂覆。其中，本发明涉及基材上高度均匀的颗粒涂覆，及可进一步加工，在基材表面上形成玻璃及其他高度均匀涂覆的高度均匀颗粒涂覆的有效方法。

背景技术

机械、电器及光学组件固着或整合于整体的装置中对于材料加工的要求相当的高。再者，整合于装置中的独立组件的尺寸会收缩。因此，相当的期盼能形成涂布在基材上的特殊组合物。为了由此材料形成具高品质光学涂覆的光学装置，该涂覆需高度的均匀。形成这些涂覆的高度均匀材料受到瞩目。

现今使用的光学通讯光波长为1.3至1.6微米。光学导波器的尺寸通常为波长的数倍。因此，光学构造的尺寸可自数微米至约100微米。依所需的光学模式及其他因子而定。

包含以网络为主的系统通讯及信息技术的爆炸使全球均致力于发展光纤通讯网络技术，以得到最大频宽的优点。光纤技术的容量可通过执行密集波长多路传输技术进一步扩充。对于增加多管道的需求需执行系统功能。可使用整合组件取代不连续的光组件，供给所需容量。

光学组件可如电子集成电路整合于平面晶片形基底上。通过将光学组件置于整合的晶片如硅晶圆上，许多光学组件可压缩成极小组件。对于这些整合光学组件的大量制造，现有的半导体技术如微影蚀刻及干蚀刻均可在制造工艺的适当步骤中有利的应用。

集成光学组件的制造需将高品质光学材料沉积在基材表面上。再者，光学材料需视于特定的装置。尤其，光学组件整合有远景的技术是集中在平面导波器的制造上。曾使用半导体方法，形成导波器，接着沉积光学材料。

光学薄膜涂覆的基本特征包含表面品质、薄膜均匀度及光学品质。光学品质是指足够小的吸收及散射损耗，以达到所需的传输水准。光学品质亦包含光学性质的均匀度，如折射系数及双折射性质。另外，光学品质包含干涉品质，如芯层与包覆层间的干涉。现行的指标是通过例如玻纤、平面导波玻璃、铌酸锂及InP建立。氧化硅(SiO₂)适当的态包含玻璃，但对于其他材料单晶态具有最高品质的光学传输。

针对光学材料的沉积曾使用及/或建议许多方法。这些方法包含例如火焰水解沉积、化学蒸气沉积、物理蒸气沉积、溶胶化学沉积、及离子植入。平面导波器的商业上使用较主要者为火焰水解沉积。火焰水解及形成化学蒸气沉积已成功的用于制造织维光学元件中所用的玻纤。火焰水解沉积包含使用氢-氧火焰，使气态前驱物反应，形成涂覆在基材表面上的光学材料颗粒。涂覆的后续热处理会形成一般为玻璃材料的均匀光学材料。

在制造下一代需严格的具有均匀度及纯度的整合光学组件的主要竞争者并未建立一套明显的途径。火焰水解沉积有效，但无法轻易的得到更均匀的涂覆。化学蒸气沉积包含将游离基、分子及/或原子沉积在基材表面上，而非颗粒。化学蒸气沉积可形成极均匀的物质，但该工艺极缓慢。若尝试增加其速率，则需对薄膜品质妥协，其会降低化学蒸气沉积法的任一优点。

同时，已发展出通过激光热解制造高度均匀次微米及纳米颗粒的方法。高度均匀的颗粒为制造各种装置所需，包含例如电池、抛光组合物、触媒及光学显示器的磷光体。激光热解包含一强烈的光束，该光束可驱动反应物流的化学反应，形成高度均匀的颗粒，且在该流离开激光束后快速的终止反应。

发明内容

本发明的第一方面是包括非圆形反应物输入、形成光路径的光学元件、第一种基材、及与装置相连的马达的涂覆装置。光路径在反应区处以来自反应区的持续产物流路径贯穿反应物流路径。基材贯穿产物流路径。而且，马达操作使第一面积材相对于产物流移动。

本发明另一方面是关于涂覆基材的方法，该方法包括使反应物流反应，将产物流引导到基材上，且相对于产物流移动基材，涂覆基材。反应物流的反应是通过在反应物流处导入对焦的辐射束进行，制造包括来自辐射树脂的颗粒下流动的产物流。这些具体例中，反应是以辐射束的能量驱动。涂覆法可加入形成玻璃涂覆的方法。玻璃涂覆是通过在足以使颗粒熔化成玻璃的温度及时间下加热颗粒涂覆形成。形成玻璃涂覆的方法可用于在基材表面上形成光学组件的方法中。形成光学组件的方法尚包含移除一部份玻璃涂覆，形成光学组件。

本发明的另一方面是关于涂覆基材的方法，包含产生反应物流，使反应物流反应形成颗粒的产物流，且将颗粒流引导到基材上，其中产物流的流动并非以泵在基材上维持。部分具体例中，反应物流具有与以主轴及次要轴特性化的长掌方向垂直的剖面，该主轴至少比次要轴大二倍。

另外，本发明是关于涂覆直径超过5公分的基材的方法，该方法包括使反应物流反应，形成包括产物颗粒的产物流，且使颗粒流沉积。颗粒同时沉积在基材的全部表面上。部分具体例中，每小时至少约5克的颗粒沉积在基材表面上。

再者，本发明关于涂覆基材的方法，包括通过以光束驱动的化学反应同时产生多重产物流。接着，将多重产物流于基材上的下一位置处同时沉积在移动的基材上。

而且，本发明关于涂覆基材的方法，包括在高温下使反应物流反应，形成颗粒的产物流，且将颗粒的产物流沉积在基材上。本发明尚关于制造涂覆基材的高速法，包括使反应物流反应形成颗粒的产物流，且将该颗粒的产物流沉积在基材上，其中，基材及颗粒流彼此相对高速移动(亦即每分钟的速率超过约1基材)。

本发明另一方面是关于涂覆基材的方法，包括使流动的反应物反应，形成产物颗粒流，且将至少一部份产物颗粒沉积在基材上。颗粒的沉积是在至少约5克/小时的沉积速率下进行。

本发明另一方面是关于涂覆基材的方法，包括使流动的反应物流反应，形成产物颗粒流，且将至少一部分产物颗粒流沉积在基材上。产物颗粒的沉积包括在至少约0.1公分/秒的速率下，使基材相对于产物颗粒流移动。

本发明的其他系统、方法、特性及优点在本领域技术人员参考下列附图及详细叙述后将变得显而易见。且本说明中包含的所有此种额外的系统、方法、特性及优点均在本发明的范围中，且均以随附的权利要求保护。

附图说明

图1A为说明以1微米直径的颗粒形成的颗粒涂覆的图。

图1B为说明通过使图1A的颗粒涂覆加热反应形成的连续涂覆的图。

图1C为说明以20纳米直径的颗粒形成的颗粒涂覆的图。

图1D为说明通过使图1C的颗粒涂覆加热反应形成的连续涂覆的图。

图2为在周围气体的条件下进行涂覆沉积的光反应沉积装置简图。

图3为已经导管与分离的涂覆室相连的颗粒制造装置形成的光反应沉积装置的简图。

图4为光反应沉积装置简图，其中，颗粒涂覆是涂布在颗粒制造室中的基材上。

图5为颗粒制造装置具体粒的简要剖面图，其中，剖面是取自光辐射路径的中段。上插图为离开喷嘴的底部图，且下插图为注入喷嘴的上视图。

图6为将蒸气反应物输送到图5的颗粒制造装置中的反应物输送装置的简要侧面图。

图7为将气溶胶反应物输送到图5的颗粒制造装置中的反应物输送装置的简要侧面图。插图为外喷嘴的上视图。

图8为颗粒制造装置另一具体例的透视图。

图9为图8另一颗粒制造装置注入喷嘴的剖面图，该剖面是取自喷嘴中心的长度。插图为喷嘴的上视图。

图10为图8另一颗粒制造装置的注入喷嘴剖面图，剖面是取自喷嘴中心的宽度。

图11为进行高反应性沉积的延长反应室具体例的透视图。

图12为涂覆室的透视图，其中该室的壁为透明，可观看内部组件。

图13为反应室及涂覆室具体例的剖面侧面图，其中涂覆室的压力与反应室的差异极大。

图14为在基材上引导的颗粒喷嘴透视图，其中是移动颗粒喷嘴，以涂覆基材的不同部分。

图15为在架设在旋转段上的基材上引导的颗粒喷嘴的透视图。

图16为在输送带的基材上引导的颗粒喷嘴侧视图。

图17为引导颗粒通过使颗粒流解焦的换能器的颗粒喷嘴透视图。

图18为结合颗粒制造室及涂覆室的透视图。

图19为将反应物输送到接近基材配置的反应区中的反应喷嘴透视图。

图20为取自图19直线20-20段的装置剖面图。

图21A为将反应物沉积在接近基材表面的反应区中的喷嘴不同具体例的侧视图。

图21B为将反应物沉积在接近基材表面的反应区中的喷嘴另一不同具体例的侧视图。

图22为在接近基材表面的反应区中沉积反应物的反应物喷嘴不同具体例的透视图，其中，反应区是以来自线股的光线产生。

图23为图22的装置的侧视图。

图24为具有控制沉积厚度的光束的颗粒涂覆装置简要侧视图。

图25为图24的装置的简要上视图。

图26为使用输送带将具有颗粒涂覆的基材送到炉中的装置简要侧视图。

图27为具有三条与三反应室相连的颗粒导管的涂覆装置简要侧视图。

图28为在同时将颗粒沉积在单一基材上的反应室中产生的三颗粒流的简要透视图。

图29为基材上的光学装置的简要侧视图。

图30为在基材上结合的光学导波器的简图。

图31为用于以氧化硅涂覆晶圆的具有移动盘，使室的内部曝晒的加工室透视图。

图32为图31的加工室的放大图。

图33为图32的加工室的加工喷嘴及晶圆支撑物的放大图。

图34为图31的加工室的另一具体例。

具体实施方式

本发明是关于一种改良的涂覆方法，该方法是以辐射为基础，以驱动及调节化学反应，形成高度均匀的颗粒，且沉积在基材上形成涂覆。本发明的颗粒制造特性可截取以辐射为主的颗粒形成，尤其是使用激光热解发展出的各组合物及工艺改善的优点。如本文中所述的光反应沉积为适合的激光热解，将颗粒立即沉积在表面上。尤其，可使用气态及/或气溶胶态的广泛反应前驱物，且可有效的制造广泛的高度均匀产物颗粒。颗粒涂覆沉积后，可将基材及涂覆加热，将颗粒熔化成高度均匀的涂覆。所得涂覆可进一步加工成组件，尤其是光学组件。加热工艺可调整产生玻璃。

针对颗粒的制造，激光热解装置包含收集气系统，收集后续使用的颗粒。光反应沉积的本方法包含直接涂覆在基材上，而不需分开收集颗粒。再者，若反应区靠近基材表面配置，则颗粒可在与表面接触时加热。因此，颗粒在于基材上形成涂覆前不需分离颗粒。

基材可为多孔或非多孔性。通常，基材为平的、坚实且熔点高。基材可在沉积的过程中或之前加热，以降低后续熔化工艺前的沉积过程中，颗粒的刺激冲击产生的热应力，将颗粒固化成均匀层。另外，可在基材冷却或维持在比颗粒流冷的温度下，使热颗粒接触表面。本文中所述的直接涂覆法与收集在多孔过滤器上，接着使颗粒与过滤材料分离的方法不同。涂覆在基材上的颗粒可进一步加工成具所需特性的均匀涂覆。

部分具体例中，反应物流是引导经过反应区，产生导向暴露于气体中的基材的流动。反应区包含反应物流与聚焦辐射束的交叉，产物流视同平坦的颗粒喷布。反应区可封在室中形成喷雾喷嘴。反应物流的压力将产物流推向基材。若沉积在大气压下进行，则反应物流的压力一般大于760吨。

另一具体例中，涂覆是在与大气隔绝的涂覆室中进行。涂覆室可分离但与反应室相连，或涂覆室可以与反应室整合，使得在与基材上形成涂覆的相同室中产生颗粒。针对具有分离涂覆室的具体例，涂覆室可经导管与反应室相连。泵可以与涂覆室相连，以维持经过系统的整体流动的适当的压力。相对的，流入室中的反应物及稀释剂可维持该流动。为进行涂覆，是使基材与产物颗粒流接触放置。产物颗粒撞击表面，同时以流动带走留下的气体及残留的颗粒。

若在颗粒制造室中进行涂覆，则辐射可以在接近开口的反应区中，与来自输送反应物的喷嘴的反应物交叉。预涂覆的基材表面正好放置在反应区之上。反应区与喷嘴间的反应区与喷嘴间的距离可调整。最佳的距离可以以经验估算。通常，这些具体例中，颗粒均在产生后短路径沉积。

起初的涂覆工艺后，涂覆的表面上有一层颗粒。未在基材上形成颗粒涂覆，可在颗粒上涂布结合剂或其他添加剂，使颗粒涂覆稳定。结合剂可使用各种有机聚合物。另外，结合剂或添加剂可在颗粒沉积工艺中添加。结合剂及添加剂可用于提升颗粒-基材的粘着，提升颗粒-颗粒的粘着，降低烧结温度，形成蚀刻遮蔽，以协助后续的蚀刻，或对涂覆付与其他所需的特性。部分具体例中，添加剂是在热处理步骤之前或过程中移除，使粉末固化成固态层。

其他不同的具体例中，具有颗粒涂覆的基材可加热至熔化，且将颗粒融合成连续层。其他元素如钛、硼、磷及镓均可添加与降低材料的熔点，协助粉末固化成连续层。然而，使用纳米颗粒可明显的降低熔点，而不需使用添加剂降低溶或或流动温度。因此，纳米颗粒的沉积具有优于大颗粒沉积明显潜在的优点。

因为颗粒的充填会导致相当的厚度，即使次纳米颗粒亦然，因此涂覆的厚度因为固化步骤过程中的融合，一般均会收缩。例如，粉末可形成通常收缩至低于约100微米的厚至数毫米的层，接着固化成固态层。其密度会相当程度的增加。无定型亦即玻璃涂覆或结晶涂覆均可在固化层冷却后产生，一颗粒的组合物而定，以及精确的加热及冷却条件而定。一般室形成玻璃。因为可形成的多晶材料由于其散射而不会有足够好的光学性质。

尤其，应控制骤冷的速率，以产生具有所需性质的固化材料。骤冷一般不要太快，因为快速骤冷会造成玻璃应力，导致玻璃龟裂。若骤冷太慢，则会形成使光线散射的结晶。SiO₂可形成传输具有1.55微米波长光线的玻璃。缩然使颗粒熔化的足够温度相当高，但一般是选择加热温度，以避免基材熔化。

某些具体例中，是使用光反应沉积产生引导到无孔基材上进行涂覆的次微米或纳米颗粒。光反应沉积中，反应物流是以强烈光束热解，如激光束。虽然激光束为便利的能源，但光反应沉积中亦可使用其他强烈、聚焦的光源。强烈光源驱动反应，与由化学反应本身产生的热驱动的燃烧反应不同。由光源的能量驱动的反应即使反应为放射亦然，因为光能在小的反应区中会使反应完全。光反应沉积可形成与在热力平衡的条件下形成不同的材料相。至于离开光束的反应物流，产物颗粒快速的终止反应。

光反应沉积在颗粒制造上成功应用的基本特性为产生含有适当化学前驱物及辐射吸收剂的反应物流。化学前驱物可为足够的辐射吸收剂，使之不需要另外的辐射吸收剂。化学前驱物供给产物颗粒的原子构成物。可改变反应条件，产生具有所需化学剂量及构造的产物颗粒。如下面进一步的叙述，激光热解已成功的用于制造各种产物颗粒。同样的，使用光反应沉积可产生相同的颗粒组合物。

某些具体例中，光反应沉积装置包含延伸的反应物输入口，使得颗粒留在形成反应物产物流的流动片中产生。使用延伸的反应物入口颗粒的管线可同时沉积。而且，可维持较高的颗粒制造速率而不需牺牲产物颗粒性质或沉积均匀度的控制。因此，通过沉积颗粒管线，可更快速的进行涂覆工艺。

光反应沉积对于制造涂覆基材表面用的颗粒相当有利。首先，光反应沉积可用于制造大范围的产物颗粒。因此，可以以各种方式调整涂覆的组合物。再者，光反应沉积可以以高产生速率产生极小的颗粒。当小颗粒涂覆在基材表面上时，会得到具有更均匀厚度的较平滑涂覆。

某些具体例中，无孔基材及产物颗粒流彼此相对移动，在表面上产生涂覆。可选择相对移动的速率，得到所需的涂覆厚度。通常，该相对移动是通过将无孔基材放在台架或输送带上达到。该台架或输送带可装上马达且在选定的速率下移动。台架或输送带的移动可使产物流扫过基材表面，在表面沉积颗粒的匀匀涂覆。

某些具体例中，是使产物颗粒流解焦，产生均匀的产物颗粒雾。颗粒喷嘴及基材间的距离够远，使颗粒对基材不会有直接的冲量。颗粒可喷布成开放的体积，形成颗粒雾。外场如热梯度及电场梯度均可用于将颗粒推向使颗粒凝结成涂覆的表面。外场亦可用于使颗粒束解焦形成颗粒雾。颗粒雾是在基材表面处使涂覆对基材表面的全部或所需的部分沉积。因此，可施加大均匀的涂覆而不需移动零件扫过基材。

部分具体例中，系统是建构用于多基材的涂覆，而不需装置的内部组件与大气接触。例如，可将许多基材架设在台架上。一基材涂覆完全后，台架向前使涂覆的基材离开且装置另一欲涂覆的基材。颗粒的产生可在后续基材装置的过程中短暂的停止，或可持续颗粒的制造，但当沉积的位置上没有基材时，会有适量废弃的产生颗粒。

相对的，基材可架设在输送带上。类似台架的具体例，输送带相对于产物颗粒流移动基材，以均匀的颗粒层涂覆基材。一旦基材涂覆后，输送带将另一基材移入位置中，且将涂覆的基材移到另一站，于室中进一步处理涂覆的基材。尤其，涂覆的基材可移到加热工艺用的连续流动炉中。

至少有二机构会导致表面粗糙。第一，因为玻璃熔融物在固化温度下为粘调液体，因此对于熔化的玻璃可能需要长时间才可均匀的扩散至其他区域。由于不均匀的扩散的区域密度变化在熔融物骤冷成固体时，当然造成表面粗糙。另外，不均匀的密度可能是由颗粒沉积工艺中工艺的不安定造成，导致基材表面不同的颗粒性质。颗粒形成的改变会造成表面粗糙，因为固化工艺无法消除沉积颗粒中反应的不均匀度。因此，重要的不仅是制造小且均匀的颗粒，而且需控制工艺的安定性，以便在基材的表面上沉积这些均匀的颗粒。

以较小且更均匀的颗粒形成涂覆可在进一步处理后产生更均匀的连续涂覆。此最后显示于图1中。参考图1A，图示的显示具有1微米颗粒的单层涂覆。溶化接着冷却后，在波长约1微米下，以约0.01微米的差异，沿着上表面形成具有皱纹的连续层，如图1B中所示。

虽然涂覆一般是以颗粒粒径数倍的厚度形成，但相对的结果均期望较厚的厚度。皱纹反应颗粒的部分特性，如粒径极均匀度，且亦可反应与涂覆的平坦性有关的沉积工艺的均匀度。总而言之，以固体颗粒溶化形成的连续涂覆具有颗粒沉积步骤、加热步骤及骤冷步骤。加热步骤中形成的溶融物具有高粘度。基材存在一般限制加热的温度，使得无法形成快速流动形成平滑表面的高温溶融物。

参考图1C，是图示的显示以20纳米颗粒形成的假设涂覆。当融合或锻烧形成均匀涂覆时，表面的变化低于1纳米(0.001微米)至约20纳米。该增加的平滑度及均匀度一般是经由进一步的加工步骤维持。

总言之，光反应沉积提供一种制造各种适用于制造高品质涂覆的涂覆材料的快速及有效的方法。当然，为达到小、均匀颗粒的优点，该沉积应精控制，将颗粒均匀沉积在基材上。

如下列实例中所述，加热后的氧化硅玻璃涂覆的根平均表面粗糙度(以原子强制显微镜测量)为约0.25至约0.5纳米。因此，表面比通过火焰水解沉积制得者平滑，且几乎相当于化学蒸气沉积制得的平滑度。通过光反应沉积(LRD)涂布的这些平滑玻璃涂覆是通过使基材移动经过产物流，在相对高沉积速率下沉积。因此，LRD经证明为形成极高品质玻璃涂覆的效率高且有效的方法。

对于在通过涂覆形成的基材表面上制造分立装置或构造，可使用各种形成图案的方法。例如，集成电路制造的一般方法。如光微影蚀刻及干蚀刻，均可用于在沉积后形成图案。

形成图案之前或之后，涂覆可经热处理，使涂覆自不连续颗粒层转换成连续层。部分具体例中，涂覆中的颗粒经加热使颗粒固化成玻璃。形成玻璃对于光学装置的制造尤其需要。相对的，可在条件下通过加热锻烧颗粒形成结晶，自颗粒涂覆形成结晶涂覆。加热及骤冷的次数可调整以改变固化涂覆的性质。

除形成光学装置外，通过光反应沉积涂布的颗粒涂覆可用于各种其他的应用中。例如，氧化铁颗粒及碳化铁颗粒可以与结合剂形成用于电磁遮蔽用的涂覆。这些涂覆叙述于Kambe等人的美国专利第5,938,979号，标题为“电磁遮蔽”中，在此提出供参考。光催化涂覆是叙述于审定且共同转让的Kambe等人的美国专利第6,099,798号，标题为“紫外线光保护及光催化材料”中，在此提出供参考。纳米颗料涂覆的先前申请在使用颗粒制造涂覆前需得到颗粒。本改良结合颗粒产生工艺及沉积工艺，可用于制造加于高品质涂覆中的所需材料。

部分具体例中，颗粒是用于在基材表面上形成光学装置。例如，可使用高氧化硅玻璃形成光学导波器、在硅表面上的光纤引导器及光学装置引导器。光学导波器需具有与其四周的材料不同的折射系数。可沉积具有不同组合物及相对应折射系数的层。可导入掺杂物改变折射系数。

为形成所需的特殊光学装置，需将一层或多层的颗粒沉积在表面上。与表面接触的层为下包覆层。芯层是置于下包覆层之上，且上包覆层置于芯层之上。其一具体例中，下包覆层及上包覆层是由SiO₂形成，芯层是由掺杂的SiO₂形成。层的复合材可为薄膜。

芯层可经蚀刻形成所需的光学装置。光微影蚀刻及其他适当的形成图案的方法均可用于对蚀刻工艺的芯层形成图案。形成整体光学装置的加工进一步叙述于下。亦见于Kawachi等人的美国专利第4,735,667号，标题为“制造混合光学集成电路的方法”，在此提出供参考。

A.颗粒的制造

如上述，光反应沉积包含使用辐射束产生颗粒。颗粒接着沉积在基材上。某些具体例中，当颗粒与表面接触时仍相当的热，因为反应区接近基材。光反应沉积具有制造微米及纳米颗粒的激光热解特性。颗粒一般包含适用于后续加工成最终涂覆的结晶颗粒及/或无定型颗粒。

涂覆可在暴露于周围气体中的基材上进行，或涂覆可在与周围气体隔离的涂覆室中进行。若涂覆在暴露于周围气体的基材上进行，则产生的反应物流通常在高于大气压下产生。产生的颗粒可直接引导到基材上，或在高于大气压的压力下经由与反应室分离的喷嘴引导。参考图2，反应物喷嘴50产生贯穿来自光源56的聚焦光束54的反应物流52。产物颗粒58导入基材60处。基材60暴露在周围气压中。可使用图2中虚线显示的选择密封区62包封反应物喷嘴50及在光束54及反应物流52的交叉处的反应物区。

另一具体例中，可使用光反应沉积产生引导到涂覆装置上的颗粒，在基材上形成涂覆。若使用分开的涂覆室，则来自反应室的外流动会造成将颗粒引导至涂覆室中的导管。相反的，涂覆沉积可在反应室中直接进行。

若使用分离的涂覆室，则可使用一般的反应室结构。收集系统再以涂覆室取代。可使用适当导管连接二室。参考图3，涂覆装置66包括反应装置68、涂覆室70、连接反应装置及涂覆装置70的导管72，自涂覆室70引导的排出导管74，及与排出导管74相连的泵76。可使用阀78控制到泵76的流动。阀78可为例如手动针阀或自动节流阀。阀78可用于控制泵速率及相对应的室压力。泵76一般是直接或经由洗涤器、循环器等抽气至大气压。

若涂覆在反应室中进行，则反应室的构造一般是依据提供经过室的适当流动改良。尤其，该室可经设计以符合基材可能的相对动作，及改变室中的流动方向，如下进一步叙述。该装置图式显示于图4中。反应/涂覆室86是与反应供给系统88、辐射源90及排出口92相连。虽然来自反应物本身的压力可维持经过系统的流动，但排出口92可以与泵94相连。

某些具体例中，来自反应室的颗粒冲量可在基材处引导进行涂覆工艺。基材及颗粒流彼此相互移动，供给基材表面的涂覆。另一基材可移入且离开流动，以处理多基材。另一具体例中，是施加强制力将颗粒分散成均匀的颗粒雾，使全部表面或基材表面的明显部分均可同时涂覆。以颗粒雾为主的涂覆可在周围气体中、在反应室中或在分离的涂覆室中进行。

如下列详述，曾设计制造商业用品质的纳米粉末用的激光热解装置。这些装置可适于在分离的涂覆室中或在反应室中形成涂覆。相对的或另外，本发明提供可依据许多因子实质改变的颗粒制造及/或沉积速率(例如所用的起始材料、期望的反应产物、反应条件、沉积效率等，及其适当的结合)。因此，其一具体例中，颗粒制造的速率可在约每小时5克的反应速率至约每小时10公斤的所需的反应速率间改变。尤其，使用本文中所述的装置，可在达到至少约10公斤/小时(kg/hr)的制造速率下完成涂覆，其他具体例至少约1公斤/小时(kg/hr)，其他具体例至少约25克/小时(g/hr)，且另外的具体例至少约5克/小时。本领域技术人员应了解在这些详尽制造速率间的制造速率均在本揭示中。列举的颗粒制造速率(单位为每小时产生的克)包含不低于约5，10，50，100，250，500，1000，2500，5000或10000。

并非所有产生的颗粒均沉积在基材上。对于以基材经产物颗粒层移动为主的具体例，通常沉积效率是依基材经过具有颗粒的产物流的相对速度而定。在适度的基材移动相对速率下，可达到约15至约20％的涂覆效率，亦即约15至约20％的制造颗粒沉积在基材表面上。一般的最佳化可进一步增加该沉积效率。在基材经过产物颗粒流的缓慢相对移动下，可达到至少约40％的沉积效率。部分实例中，颗粒的制造速率是使得至少约5克/小时或相对或另外至少约25克/小时的反应产物沉积在基材上。通常，对于可达到的颗粒制造速率及沉积效率，可得到的沉积速率至少约5克/小时，其他具体例至少约25克/小时，另一具体例至少约100克/小时至约5公斤/小时，且又另一具体例约250克/小时至约2.5公斤/小时。本领域技术人员了解本揭示含这些详细速率间的沉积速率。列举的颗粒沉积速率包含(单位为每小时沉积的克数)不低于约5，10，25，50，100，250，500，1000，2500或5000。

相对或另外，本发明提供依涂覆基材所需的规格可实质改变的基材与颗粒流动彼此相对的移动。因此，其一具体例中，速率可以依绝对规格测量，且可在约0.001英寸/秒至约12英寸/秒或更高间改变。再者，另一具体例中，速率可依相对于欲涂覆基材测量，且可在约1基材/分钟至约1基材/秒间改变。

对于使用产物颗粒片的适当具体例，基材移动的速率一般是在基材所需移动速率，同时得到所需涂覆均匀度的能力限制下，为选择的沉积速率及所需涂覆厚度的函数。由于可在光反应沉积下得到高的沉积速率，因此可轻易的达到极快的涂覆速率。这些LRD的涂覆速率比其他方法可达到的速率快很多。尤其，在约10公斤/小时的颗粒制造速率下，可将厚度约10微米的粉末于约1秒内，沉积速率仅约2.5％(假设粉末密度为整体密度的约10％)涂覆在八英寸晶圆上。本领域技术人员可以以简单的几何原理，以沉积速率、所需的厚度及基材上粉末的密度为准，计算特殊的涂覆速率。

尤其，以促进臂为准设计的使基材移动经过反应室中的产物颗粒流装置(如本文中所述)可使基材在约秒或更低的速率下直线向前移动涂覆全部八英寸晶圆。通常，依可达到快速速率的优点的特别关注的具体例，基材是以至少约0.1公分/秒(cm/s)的速率涂覆，其他具体例是以至少约0.5公分/秒，其他具体例至少约1公分/秒，又依具体例约为2公分/秒至约30公分/秒，且其他具体例约5公分/秒至约30公分/秒的速率涂覆。本领域技术人员应了解涂覆速率在该详细的速率间，且均在本发明的范围中。

1.一般颗粒的制造

对于激光热解，反应条件决定由光反应沉积产生的颗粒品质。光反应沉积的反应条件可相对精确的控制，以产生所需性质的颗粒。产生特定类型颗粒的适当反应条件一般是依特殊的装置设计而定。再者，可对反应条件即所得颗粒间的相关性进行某些通常性的观察。

增加光强度或激光能量会增加反应区中的反应温度，且使冷却速率更快。快速的骤冷速率对于制造高能量相当有利，其无法以接近热平衡的工艺制得。同样的，增加室的压力亦对于制造较高能量的构造有利。而且，增加当作反应物流中的氧气源的反应物浓度对于制造增加氧量的颗粒有利。

反应物流动速率及反应物气流的速度与颗粒尺寸成负相关，因此增加反应物气流速率或速度会产生较小的颗粒。光强度亦会影响粒径，增加光强度对于较低熔点的物质形成较大的颗粒有利，且对于较高熔点的物质形成较大的颗粒有利。而且，颗粒的成长动态明显的影响所得颗粒的粒径。换言之，在相对相同的条件下，产物化合物的不同形式会自其他相形成不同粒径的颗粒。同样的，形成不同组合物的颗粒群的多相区中，各颗粒群一般具有其本身特殊的狭窄粒径分布。

激光热解变成以强光辐射驱动的反应的标准技术，且在离开以光束界定的狭窄反应区后需使产物急速骤冷。然而，该名称在句子中有误，强的、不一致但聚焦的光束可取代在中度热条件下具高反应性前驱物的特殊化学前驱物用的激光。因此，对于某些化学反应，非激光光可驱动反应。而且，反应非为热力热解所称的热解。激光热解反应并非以反应物的放射燃烧热驱动。事实上，“激光热解”反应可在未看见反应的火焰条件下进行。同样的，光反应沉积的颗粒形成工艺是通过强聚焦的光源驱动，而非热工艺。

光反应沉积可以以气相/蒸气相反应物进行。许多金属/准金属前驱物化合物均可以气体送入反应室中。准金属为呈现金属及非金属间的化学性质的元素。准金属元素包含硅、硼、砷、锑、及碲。气态输送的适当金属/准金属前驱物化合物包含具有合理蒸气压的金属化合物，亦即足以使所需量的前驱物气体/蒸气成为反应物流所需的蒸气压。若需要，可对存放液体或固体前驱物化合物的槽加热，以增加金属前驱物的蒸气压。固态前驱物一般均经加热产生足够的蒸气压。

载剂气体可形成气泡经过液态前驱物，协助输送所需量的蒸气压。同样的，载剂气体可通过固态前驱物，协助输送到前驱物蒸气。另一具体例中，载剂气体是在送入反应区中与前驱物蒸气混合。输送蒸气用的适当硅前驱物包含例如四氯化硅(SiCl₄)、三氯硅烷(Cl₃HSi)、三氯甲基硅烷CH₃SiCl₃、及四乙氧基硅烷(Si(OC₂H₅)₃，亦已知为乙基硅烷及四乙基硅烷。这些代表性前驱物化合物中的氯可以以其他卤素取代，如溴、碘及氟。

硅材料适当的掺杂物包含例如硼、锗、磷、钛、锌及铝。适当的硼蜷曲物包含例如三氯化硼(BCl₃)、二硼烷(B₂H₆)、及BH₃。适当的磷前驱物包含例如磷(PH₃)、三氯化磷(PCl₃)、氧基氯化磷(POCl₃)及P(OCH₃)₃。适当的锗前驱物包含例如GeCl₄。适当的钛前驱物包含例如四氯化钛(TiCl₄)、及异丙氧化钛(Ti[OCH(CH₃)₂]₄)。适当的液态锌前驱物化合物包含例如二乙基锌(Zn(C₂H₅)₂)、及二甲基锌(Zn(CH₃)₂)。具有气体输送适当蒸气压的适当固态锌前驱物化合物包含例如氯化锌(ZnCl₂)。适当的液态铝前驱物包含例如丁氧化铝(Al(OC₄H₉)₃)。许多适用的固态、铝前驱物化合物为市售，包含例如氯化铝(AlCl₃)、乙氧化铝(Al(OC₂H₅)₃)及异丙氧化铝(Al[OCH(CH₃)₂]₃)。

仅使用气相反应物会少许限制可方便使用的前驱物化合物种类。因此，可使用将含反应物前驱物的气溶胶导入反应区中的技术。激光热解反应系统用的改良气溶胶输送装置是进一步叙述于共同受让且未审定1998.11.9申请的Gardner等人的美国专利申请编号第09/188,670号及现今的美国专利第6,193,936号，标题为“反应物输送装置”中，在此提出供参考。这些气溶胶输送装置可适用于进行光反应沉积。

使用气溶胶输送装置，可通过将化合物溶于溶剂中输送固态前驱物化合物。相对的，粉末状前驱物化合物可分散在气溶胶输送用的液体/分散剂中。液态前驱物化合物可以以纯液体、多液体分散液或液态溶剂的气溶胶输送。可使用气溶胶反应物得到明显的反应物产出。可选用溶剂/分散剂得到最终溶液/分散液的期望性质。适当的溶剂/分散液包含水、甲醇、乙醇、异丙醇、其他有机溶剂及其混合物。溶剂应具有所需水准的纯度，使得所得颗粒具有所需的纯度。部分溶剂如异丙醇为来自CO₂激光红外线光的明显吸收剂，因此若使用CO₂激光当作光源，则反应物流中不需额外的激光吸收化合物。

若使用气溶胶前驱物，则可通过反应室中的光束使液态溶剂/分散液快速蒸发，使之可进行气相反应。因此激光热解反应的基本特性不因气溶胶的存在而改变。然而，气溶胶的存在会影响反应条件。下列实例中，是叙述使用气溶胶前驱物，在反应室中制备纳米二氧化硅。因此，气溶胶反应物输送的参数可进一步叙述于下。

虽然光反应沉积为制造平坦玻璃的另一路径，但另外的以气溶胶为主。首先，使用许多经常含有C、H、O及/或N原子的溶解固态前驱物的溶剂。这些原子在大部分合成条件下经常与受注目的物质形成键结。水及其他副产物可或不可通过后续固化加热工艺移除。而且，光学玻璃的形成需要高纯度化学品。SiCl₄经常需要经由许多蒸馏步骤纯化，将水去除。

许多适用的固态、金属前驱物化合物均可以自溶液以气溶胶输送。制造气溶胶的适当硅前驱物包含例如四氯化硅Si(Cl₄)，其溶于乙醚中，及三氯硅烷(Cl₃HSi)，其溶于四氯化碳中。适当的掺杂物是以气溶胶输送。例如氯化锌(ZnCl₂)及硝酸锌(Zn(NO₃)₂)均溶于水及部分有机溶剂中，如异丙基醇。同样的，硼掺杂物可以使用硼酸铵((NH₄)₂B₄O₇)以气溶胶输送，其溶于水及各种有机溶剂中。

溶于溶液中的气溶胶输送前驱物化合物在部分具体例中的浓度大于约0.1莫耳(mol)。通常，溶液中前驱物的浓度愈大，则经过反应室产出的反应物愈多。然而，当浓度增加时，溶液会变得更粘稠，使得气溶胶的颗粒尺寸大于期望的尺寸。因此，选择溶液粘度可包含选择适当溶液浓度的因子的均衡。

部分具体例中，第二种反应物当作氧源，包含例如O₂、CO、N₂O、H₂O、CO₂、O₃及其混合物。分子氧可以以空气供给。第二种反应物化合物在进入反应区前应不会与金属前驱物产生明显的反应，因为此一般会形成大的颗粒。

光反应沉积可以以各种光学频率，使用激光或其他强聚焦的辐射源(例如光线)进行。部分具体例中，光源是在电磁光谱的红外线部分中操作。CO₂激光可用作光源。反应物流中包含的红外线吸收亦包含例如C₂H₄、异丙醇、NH₃、SF₆、SiH₄及O₃。O₃可同时当作红外线吸收剂及氧源。辐射吸收剂如红外线吸收剂、自辐射束吸收能量且将能量分布在其他反应物中以驱动反应。

一般具体例中，由光束吸收的能量会以极大的速率增加温度，在控制的条件下会以比放热反应产生的热多许多倍的速率产生热。虽然工艺一般包含非平衡的条件，但可以以吸收区的能量为准大概的叙述温度。光反应沉积反应工艺与以能源起始反应，但反应是通过放热反应释出的能量驱动的燃烧反应器中的工艺有差异。燃烧反应器中，并未充分的定义反应区的范围。反应区大则反应物的驻留时间长。较低的热梯度一般存在于燃烧反应器中。相反的，激光/光驱动反应具有极高的加热及骤冷速率。激光/光强度可经控制使反应条件同样的可控。

可使用惰性遮蔽气体以降低与反应物室的组件接触的反应物及反应物分子量。惰性气体亦可以以载剂气体及/或反应调节剂导入反应物流中。适用的惰性保护气体包含例如Ar、He及N₂。

适用的光反应沉积装置可包含与周围环境分离的反应室。相对的，反应区可暴露在周围气体中。若反应区暴露于周围气体中，则结构相同但没有周围的壁。虽然持续的进行使反应室暴露在周围气体中的改良，但下列讨论是针对含有反应室的具体例。另外，若反应室中的压力高于周围气体，则反应室可以在常压下使产物颗粒引导到基材上。例如对于具有加长反应物输入口的具体例，颗粒片可在基材处引导。

与反应物输送装置相连的反应物入口产生经过反应室的反应物流。光束路径在反应区贯穿反应物流。通常，光源如激光是为不配置于反应室，且光束经过适当的视窗进入反应室，部分具体例中，光源可谓在反应室中。

2.分离的激光热解装置

当在与颗粒制造室分离的室中进行涂覆时，激光热解室可以以已知的设计为准。反应区后反应物/产物流持续到达出口，反应物/产物流于该处离开反应室，且通到涂覆室中。可使用导管连接反应室及涂覆室。

参考图5，光反应沉积系统用的颗粒制造的特殊具体例100包含反应物输送装置102、反应室104、保护气体输送装置106、排污导管108及光源110。下述的第一种反应输送装置可用于输送专用的气态反应物。叙述另一用于输送一种或多种气溶胶反应物的反应物输送装置。

参考图6，反应物输送装置102的第一具体例112包含前驱物化合物源120。针对液态或固态反应物，来自一或多种载剂气体源122的载剂气体可导入前驱物源120中，协助反应物的输送。前驱物源120可为液体容纳的容器、固态前驱物输送装置或其他适用的容器。来自载剂气体源122的载剂气体可为红外线吸收剂及/或载剂气体。

来自前驱物源120的气体通过在管130单一部份中合并气体，与来自红外线吸收剂源124、惰性气体源126及/或第二种反应物源128的气体混合。气体是在与反应室一定的距离处合并。使得气体在进入反应室104前可充分的混合。管130中的合并气体经过输送管132进入渠道134中，其是以流体与反应物入口206相通。

第二种反应物可自第二反应物源138供给，其可为液态反应物输送装置、固态反应物输送装置、气体圆筒或其他适当的容器。如图6中所示，第二反应物源138藉油管130的方式将第二种反应物输送到导道132中。另外，第二种反应物源可将第二种反应物输送到第二导管中，使二反应物分开输送到反应室中，反应物在反应区之处或附近合并。可使用质量流控制器146调节图6的反应物输送系统的气体流动。

如上述，反应物流可包含一种或多种气溶胶。气溶胶可在反应室104中或注入反应室之前于反应室104的外面形成。若气溶胶在注入反应室104之前产生，则气溶胶可经过反应物入口导入，与气态反应物所用相比较，如图6中的反应物入口134。

参考图7，可使用反应物供给系统102的具体例210，将气溶胶供给至导管132中。反应物供给系统210包含外喷嘴212及内喷嘴214。外喷嘴212具有上渠道216，形成导到外喷嘴212上方处的直角出口218的上渠道216，如图7中的插入所示。直角喷嘴具有选择性规格，在反应室中产生所需的反应物流。外喷嘴212包含底部的排放管220、板222。排放管220是用于移除来自外喷嘴212的冷凝气溶胶。内喷嘴214是以配件224与外喷嘴212固接。

喷嘴的上端可为双孔口内混合喷雾器226。液体经管228饲入喷雾器中，且导入反应适用的气体经管230饲入喷雾器中。气体与液体的作用协助形成颗粒。

参考图5，反应室104包含主要室250。反应物供给系统102在喷嘴252处与主要室250相连。反应室104可加热使表面温度在装置的压力下，超过反应物与惰性成分的混合物的雾点。

注入喷嘴252的终端具有使惰性遮蔽气体通过的环状开口254，及反应物通过用的反应物输入口256(左边较低的插图)。在反应室中形成反应物流。反应物输入口256可为长条状，如图5中较低的插图中所示。环状开口254的直径为例如约1.5英寸，且沿着辐射方向的宽度为约1/8英寸至约1/16英寸。遮蔽气体经过环状开口254的流动协助避免反应物气体及产物颗粒散布经过反应室104。

管状段260、262是位在注入喷嘴252的侧边。管状段260、262分别包含ZnSe视窗264、266。视窗264、266直径约1英寸。视窗264、266可为圆柱体透镜，焦点长度等于室的中心至透镜表面的距离，使光速聚焦在位于喷嘴开口的正下方处。视窗264、266可具有抗反射涂覆。适用的ZnSe透镜是购自加州圣地牙哥的Laser Power Optics。管状段260、262提供视窗264、266位移离开主室250，使视窗264、266似乎较不会遭到反应物及产物的污染。视窗264、266是由主室250的边缘位移约3公分。

视窗264、266是以橡胶O-环密封于管状段260、262上，以避免周围空气流入反应室104中。管状入口268、270提供遮蔽气体流入管状段260、262中，以降低视窗264、266的污染。管状输入口268、270是与遮蔽气体输送装置106相连。

参考图5，遮蔽气体输送系统106包含与惰性气体导管282相连的惰性气体源280。惰性气体导管流入环状渠道284中，引导到环状开口254。质量流控制器286调节进入惰性气体导管282中的惰性气体流动。若使用图6的反应物输送系统112，则若需要惰性气体源126亦可当作导管282的惰性气体源。参考图5，可使用舵形气体源280或分离的惰性气体源，将惰性气体供给至管268、270中。进入管268、270中的可通过直流控制器288控制。

光源110硅晶排列以产生进入视窗264且离开视窗266的光束300。视窗264、266界定经过主室250的光路径，在反应区302处贯穿反应物流。离开视窗266后，光束300冲击动力驱动计304，其亦当作光束的传输。适当的动力驱动剂是购自Coherent Inc.，Santa Clara，CA。光源110可为激光或强烈的传统电源如电弧灯。部分具体例中，光源110为红外线激光，尤其是CW CO₂激光，如购自PRC Corp.，Landing，NJ的1800瓦最大电力输出激光。

反应物通过注入喷嘴252中的反应物输入口256，起始反应物流。反应物流通过反应物区302，其中，反应包含发生的金属前驱物化合物。反应物区302中气体的加热极快，大概为105℃/秒，依特定的条件而定。反应物在离开反应物区302后快速骤冷，且在反应物产物流中形成颗粒306。工艺的不平衡性质产生高均匀粒径分布及构造均匀度的纳米颗粒。

反应物流的路径持续到排放喷嘴310。排放喷嘴310具有环状开口312，如图5之上插图所示。环状开口312饲入排放导管108。

室的压力是以与主室相连的压力表320监控。制造所需氧化物用的室压一般可在约80吨至约1000吨之间。可使用超过760torr的压力涂覆在大气压下的基材上。另外，来自反应区的红外线发射可以以宽频的红外线侦测器322侦测。

排放导管108在常压下引导至涂覆室或到达基材上。适当涂覆室的构造进一步叙述于下。

装置可以以电脑350控制。通常，电脑控制光源且监控反应室中的压力。可使用电脑控制反应物及/或遮蔽气体的流动。电脑350可整合控制反应室、涂覆室及泵。

颗粒制造装置的另一具体例示于图8中。颗粒制造装置400包含反应室402。反应室402的形状为长方形平行六面体。反应室402沿着光束以其最长的尺寸延伸。反应室402的侧面具有视窗404，使之可观察反应过程中的操作区。

反应室402具有界定通过反应室的光学路径的管状延伸408、410。管状延伸408是与密封连接到圆柱体透镜142。同样的，管状延伸410是以密封与管418相连，进一步引导到光束消除/光计420。因此，可包封由激光416到光束消除420的全部光路径。

输入喷嘴426在其较低表面428处与反应室402相连。输入喷嘴426包含栓在较低表面428中以固动输入喷嘴426的板430。参考图9及10，输入喷嘴426包含输入喷嘴432及输出喷嘴434。内喷嘴432在喷嘴的上方处具有双孔口内混合喷雾器436。适当的气体喷雾器是购自SprayingSystems，Wheaton，IL。双孔口内混合喷雾器436具有风扇形状，以产生薄的气溶胶片及气体前驱物。液体经过管438饲入喷雾器中，且导入反应室中的气体是经管440饲入喷雾器中。气体与液体的交叉协助形成液滴。

外喷嘴434包含室段450、炉段452及输送段454。室段450支撑内喷嘴432的喷雾器。炉段452将气溶胶及气体前驱物引导到输送段454中。输送段450产生约3英寸×0.5英寸的长方形输出口456，如图9中所示。外喷嘴434包含排出458移除收集在外喷嘴中的任何液体。外喷嘴434是以外壁460覆盖，形成环绕出口456的遮蔽气体开口462。惰性气体是经过入口464导入。

参考图8，排放喷嘴470在反应室402的上表面处与装置400相连。排放喷嘴470形成在常压下引导到涂覆室或到基材的导管。

颗粒制造装置的另依不同设计叙述于Bi等人的美国专利第5,958,348号标题为“以化学反应有效的制造颗粒”中，在此提出供参考。该不同设计可以以激光热解协助制造商业品质的颗粒。市售激光热解装置的另一具体例及其他适当特性叙述于Mosso等人的未审定且让渡的美国专利申请编号第09/362,631号，标题“颗粒制造装置”中，在此提出供参考。该未审定的申请中叙述的许多特性可用于光反应沉积的颗粒制造装置中。

高容量颗粒制造装置的一具体例中，反应室及反应物输入口是沿着光束明显的延伸，以增加反应物及产物的产量。上述输送气态反应物及气溶胶反应物的具体例可适于瘦长的反应室设计。将一或多个气溶胶产生器产生的气溶胶导入瘦长的反应室中的另一具体例叙述于Gardner等人的共同让渡且未审定美国专利申请编号09/188,670号，现今的美国专利第6,193,936号，标题“反应物输送装置”中，在此提出供参考。

通常，具有瘦长反应室及反应物输入口的颗粒制造装置是经设计，以降低室壁的污染，增加制造容量且有效的利用资源。未达到这些目的，瘦长的反应室提供增加的反应物及产物的产出，而不需相对的增加无效的室体积。室的无用体积可变成对未反应化合物及/或反应产物的污染。再者，遮蔽气体的适当流动确保反应物及产物流动的流经过反应室。反应物的高产出使光能的应用有效。

改良反应室460的设计是显示于图11中。反应物输入462导到主室464中。反应物输入462一般遵照主室464的形状。主室464包含沿着反应物/产物流的输出466，以移除粒状产物、任一未反应的气体及惰性气体。遮蔽气体输入470是位于反应物输入462的两侧。遮蔽气体输入是用于在反应物流的侧面形成惰性气体，以抑制室壁与反应物或产物接触。瘦长反应室464及反应物输入462的尺寸可针对高效率颗粒制造设计。当使用1800瓦CO₂激光时，制造陶瓷纳米颗粒的反应物输入462的合理尺寸为5毫米至约1米。

管状段480、482自助式464延伸。管状段480、482支撑视窗484、486，以界定经过反应室460的光束路径488。管状段480、482可包含将惰性气体输入管状段480、482中的惰性气体输入490、492。

输出466使导管引导到涂覆室。并不需要改变界定反应室至导管至涂覆室的传输规格。反应区是位在反应室中，且导管可以但并非必要包含喷嘴流方向的改变。

3.颗粒制造室外的颗粒涂覆沉积

若涂覆工艺不在制造颗粒的反应室中进行，则产物颗粒会在常压下经过导管到达具有基材的分开涂覆室或涂覆区中。颗粒制造装置的导管接到于涂覆室中开口的颗粒喷嘴上。涂覆室需要或不需要维持在减压下。涂覆工艺可通过使基材及喷嘴相互移动进行。相对的，可施加外力将颗粒分散成雾状使之同时涂覆于全部基材上或其明显的部分。

若室与周围环境隔绝，则再取出涂覆的基材前可处理一或多片基材。相对的，涂覆的基材可通过空气锁，进行另一工艺或回收涂覆的基材。若室的操作接近大气压，则涂覆的基材及新的未涂覆的基材可进入或离开室。任一情况下，均可依自动方法进行额外的加工如热处理，而不需插入，或具有颗粒涂覆的基材可手动引导到进一步加工的特定位置上。

参考图12，颗粒制造装置的导管500接到涂覆室502上。导管500在室502中的开口504处终止。部分具体例中，开口504是位在基材506的附近，使得颗粒流的衡量将颗粒直接导到表面上。基材506可架在台架或其他台面508上，使基材506相对于开口504放置。通常，涂覆室502是经由通道510抽气。若涂覆室维持在低于大气压的压力下，则通道510一般或衔接泵512。在涂覆室502及泵512间可配置收集系统、过滤器或洗涤器514，以移除未涂覆在基材表面上的颗粒。可使用手动或自动阀516控制泵速率。

涂覆室可在与反应室明显不同的压力下操作。达到该操作的一装置示于图13中。依装置530，激光热解室532与导管534连接。导管534衔接文氏管536。文氏管536包含与惰性气体供给540相连的喷嘴538。喷嘴538与渐变尖的管542相接。来自喷嘴538的惰性气体压力在导管534及反应室532中产生负压，且将产物颗粒向下推向渐变尖管542。

渐变尖的管542与涂覆室544相接。如图13中所示，基材546以移动的台架通过渐变尖的管542。马达550使台架沿着轨道552移动。涂覆室544经排出管554抽气。

通常，若将集中的颗粒流输送到涂覆室中，则基材及输送喷嘴彼此相对移动，使颗粒流扫过基材的表面，在其表面或部分上形成涂覆。部分具体例中，颗粒喷嘴相对于固定的基材移动。参考图14，基材570是架设在台架572上。台架572可固定或台架572可移动将不同基材带到颗粒流中。依部分具体例，台架572包含热控持性，使得基材570的温度可增加或降低至期望的值。颗粒喷嘴574相对于基材570移动，将颗粒引导到基材上。如图14所示，颗粒喷嘴574在中心58处相对导管576移动。使用马达580以控制喷嘴574的移动。

另一具体例中，基材是相对喷嘴移动。参考图15，颗粒喷嘴590将颗粒引导到台架592。如图15所示，台架592上装置四片基材594。室的台架及尺寸相对应改良的可移动台架上可装置更多或更少的基材。台架592移动可使基材表面扫过颗粒流，且将特殊的基材594放置在喷嘴590的路径中。如图15所示，使用马达使台架592旋转。台架592可包含热控特性，使台架592上的基材温度可分开或同时控制，如图13中所示。

另一具体例中，是使用输送带使基材通过颗粒喷嘴，以及输送新未涂覆的基材且移出涂覆的基材。参考图16，颗粒喷嘴600是引导到输送带602上。输送带602包含装马达的滚筒604及皮带606，但亦可使用不同的设计。输送带606使基材608扫过喷嘴600的开口。针对上述台架，输送带602可包含热控装置，以调整基材的温度至所需的值。新的未经涂覆基材610可由通风橱612输送。涂覆的基材614可以置物架616堆叠。

参考图17，颗粒喷嘴630将颗粒送到由换能器632形成的电场中。例如，换能器632可为电源相连的板，以供给静电场。相对的，使用电磁或永久磁场可产生磁场。电或磁场将颗粒分散成可相对均匀分散的雾状。颗粒雾接着沉降于基材634的表面。基材634并不需相对喷嘴630移动，以涂覆表面。然而，基材634可架设在台架上，使不同的基材移位。

4.合并激光热解及涂覆室

部分具体例中，涂覆是在与产生颗粒相同的室中进行。在颗粒产生室中进行涂覆适当的装置图示于图18中。装置650包含室652及由室652延伸的二管654、656。该具体例中，管654是与激光658相连，但可使用其他辐射源。管656在光束吸收660处终止。管654、656由室652延伸光学组件，如透镜等，因此可降低或消除光学组件受颗粒的污染。部分具体例中，管654、656包含与惰性气体源相连的惰性气体输入662、664，使惰性气体可导入管654、656中，以降低污染物流入管654、656中。

反应物导管670结合具有反应物输送系统的室652。适当的反应物输送系统如上述。理论上室652可经洗涤器抽气至大气压。这些具体例中，经过室的流动是以反应物流维持。然而，部分具体例中，排放导管672与泵674相连。泵674具有直接或经洗涤器抽气至大气中的排放管676。收集器、过滤器等678均可将流动导入泵中，以自流动中移除过大的颗粒。同样的，可含阀以控制泵。部分具体例中，室中的压力是在约80Torr至约700Torr之间。

室的内部是图示的示于图19中。基材680相对于反应物喷嘴682移动，如实箭头所示。反应物喷嘴682仅位在基材680之上。以适当的光学元件定义的光路径684沿着路径684引导光束。光学路径684是位在喷嘴682及基材680间，以定义正好在基材680上方的反应喷嘴。热颗粒会撞击冷却的基材表面。剖面图示于图20中。当基材扫过反应区时，形成颗粒涂覆686。

通常，基材680可在输送带688上输送。部分具体例中，输送带688的位置可经调整，以改变基材686至反应区的距离。改变基材到反应区的距离相当于改变颗粒撞击基材的温度。颗粒撞击基材的温度一般会改变所得涂覆的性质及后需加工的要求，如后续的热加工使涂覆固化。基材与反应区的距离可依经验调整，以产生所需的涂覆性质。另外，支撑基材的台架/输送带可包含热控装置，使基材的温度可依需求调整成更高或更低的温度。

喷嘴的另一具体例是示于图21A中。喷嘴690包含压力P₁的中心的反应物导管692。相邻的遮蔽/冷却气体导管694是针对反应区，相对于基材移动的下游配置。依另一具体例，基材是依与沉积条件的部分改良相反的方向移动。压力Ps的惰性气体是引导入遮蔽气体/冷却气体导管中。压力P₂的泵导管696是沿着反应物导管的其他面配置。室压力为Pc。部分具体例中，压力的大小顺序如下：Ps≥P₁＞Pc＞P₂。

反应物留下反应物导管，到达反应物与光束交叉处或附近的反应区。遮蔽/冷却气体协助防止反应物颗粒流经室的流动，且惰性气体进一步协助使基材表面上的产物颗粒冷却，协助颗粒冷凝在基材上。使用泵导管移除未反应的气体、惰性气体及任何残留的颗粒，且使室压力维持在所需的值。P₁、P₂及P₅可独立的设定。Pc是以其他压力及室的设计决定。通常，可改变泵压力，得到所需的室压力值。

喷嘴的另一不同具体例是以图21B中的剖面图显示。反应物输送喷嘴671经过中心通道673输送反应物及经过侧面通道675输送遮蔽气体。反应物输送喷嘴671与包含反应物源的输送系统677相连。反应物输送喷嘴671经过激光束路径679输送反应物，使产物颗粒流到晶圆681上。晶圆681装置在使晶圆681经过产物流的可移动台架683上。真空通道685、687是与适当的泵相连，使室压维持在所需的值。真空通道685、687是装置在反应物流与激光束路径679交叉的反应物区的侧面上。惰性缓冲气体经过真空通道685、687间的间隙689、691及台架引导。

为在反应室中涂覆，因此需要使用为在室中的不一致光源，而非激光。参考图22，反应物喷嘴700将反应物引导到基材702上。基材701如箭号所示般，使用台架、输送带等相对于喷嘴移动。如图22及23所示，光源704包含线性线股706、抛物面镜708及长圆柱体透镜710。可选择线股706以发射高强度红外光。抛物面镜708协助收集由线股704发射的光，且引导射线使其与镜的轴平行。圆柱体透镜710依来自喷嘴700的反应物流方向，使光聚焦在反应区712中。相对的，光源704可以以相当尺寸及定相的二极体激光阵列或其他发光二极体阵列取代。基材702如箭头所示般相对于反应区712移动。颗粒涂覆714结果。

5.颗粒制造及涂覆沉积的控制

因为主要的目的是产生具有改善均匀度的基材涂覆，因此达到本控制的明显目标包含监控及调整工艺条件。由其可监控二目标。首先，可监控反应区中的条件，以确保制造时均匀的制造。另外，可监控颗粒在基材上的沉积，以改善所得涂覆的均匀度及平坦度。

反应区中产生的产物对压力敏感。部分具体例中，是使用例如感压器如压力表320，如图5中所示，或在特殊反应构造中使用可比较感压器监控反应区中的压力。驱物控制器如电脑350可使用回馈环，使压力维持在可接受的范围。压力可通过改变与泵相连的阀，如图3中所示的阀78的开口程度，调整泵速率或改变反应区附近的反应物及/或遮蔽气体流，在电脑控制下调整。

另外，亦需要将反应区中的热性质控制在期望的范围中。例如，可将热侦测器置于适当的位置，以侦测反应区中的能量水准。为避免干扰反应物/产物流，感应器可置于远离反应物流的壁之上或附近。然而，遮蔽气体一般是用于限制流动，使得远离反应物/产物流的感应器温度无法侦测反应区处的温度。然而，依其一具体例，侦测器包含宽频红外线侦测器，如图5的侦测器，定相以自反应区接收红外线发射。适当的侦测器包含例如红外线光二极体。红外线发射一般提供反应区中温度的精确估算，而不需与流动接触。反应区的温度可通过以控制电脑控制的回馈环维持在期望的范围中。例如，若温度读数相对于期望的范围下降或上升，则可分别将激光电源调升或调降。

虽然维持颗粒制造的均匀度重要，但沉积的均匀度亦重要。若需要极平坦的涂覆，则维持一致的颗粒制造速率并不足，因为前驱物输送的相对小波动会导致不必要的涂覆变化。因此，需要侦测涂覆的沉积，以涂覆沉积直接校正基材的扫描。

参考图24及25，沉积装置720包含将基材724传送经过产物流726路径的输送带722。低电力激光束728是在基材表面的正上方引导。激光束728是通过激光730产生，其可为例如氦/氖激光、二极体激光或任一种其他低电力激光。光束可具较成狭窄直径，例如依毫米直径。光束是经配置，使得涂覆到达所需的厚度时，涂覆会阻断光束的明显部分。光束是以侦测器732如二极体侦测器终止，以测量到达侦测器的激光输出。测量系统可为以断路器锁定，以改善讯号-对-杂讯，且降低来自沉积流的变化。

输送带722包含马达734，如步进式马达或其他适用的马达。输送带722及侦测器732是与控制工艺736相连。部分具体例中，输送带722维持在特定的位置，直到侦测器732的讯号显示涂覆厚度达到所需值为止。侦测器的值可以通过比较侦测器的输出与可极精确测量高度的目测系统的涂覆厚度调校。例如，多相构造光测量系统中可使用光的投影图案，使标第物呈相，如Rudd等人的美国专利第6,049,384号中标题为“使用多相构造光的三次元呈相的方法及装置”所述，在此提出供参考。

当侦测器值达到所需涂覆厚度时，处理器736会对输送带722下指令，启动马达734使基材724前进。基材724移动到另一位置，直到侦测器讯号再次显示达到所需涂覆厚度为止。重复该工艺，直到覆盖选择的部分为止。基材可在缓慢的连续速率下移动。可使用侦测器732的测量，以调整所需的速率，使涂覆厚度维持在可接受的程度。

B.颗粒性质

各种化学颗粒(一般为固态颗粒)均可通过本文的方法制备。固态颗粒一般是以粉末沉积。特别受到注意的化学粉末包含例如碳颗粒、硅颗粒、金属颗粒及金属/准金属化合物，如金属/准金属氧化物、金属/准金属碳化物、金属/准金属氮化物、金属/准金属硫化物。通常，粉末包含粒径为微米或更小范围的细微或超细颗粒。

针对部分应用，需要极均匀的颗粒。使用聚焦辐射的工艺特别适用于形成高均匀颗粒，尤其是纳米颗粒。尤其，光反应沉积可产生主要颗粒的平均粒径低于约750纳米，或约3纳米至约100纳米，较好约3纳米至约75纳米，最好约3纳米至约50纳米的期望颗粒。粒径是以传输电子显微镜估算。非对称颗粒的粒径测量是以沿着颗粒主轴测量的平均长度为准。

纳米颗粒的凝聚物当会影响涂覆品质的因素。这些凝聚物的流动动态受其尺寸及凝聚程度影响。通常，未凝聚的颗粒更容易形成密实的涂覆。然而应了解，过滤器上收集的颗粒的传输电子显微镜无法展现颗粒产生且离开反应区后的颗粒凝聚具性质的程度。许多光反应沉积工艺中，颗粒是直接沉积而不会凝聚在骤冷的基材上。

主要的颗粒具有尺寸的高度均匀度。如上述的光反应沉积一般会形成极狭窄范围的粒径。针对气溶胶输送光反应沉积的反应物，粒径的分布对于反应条件尤其敏感。而且，若适当的控制反应条件，则以气溶胶输送系统可达到极狭窄分布的粒径。然而，主要粒径的广分布若需要亦可通过控制流速、反应物密度及光反应沉积中的驻留时间，或使用其他流体流动反应系统得到。

高度均匀的粉末中，如传输电子显微镜的检测决定，主要颗粒的粒径分布一般是使用至少约95％、另一具体例中至少约99％的主要颗粒直径在大于平均粒径的约40％，且低于平均粒径的约60％之间。同样的，更高度均匀的粉末中，主要颗粒的粒径分布使得至少约95％，且另一具体例中至少约99％的主要颗粒粒径在大于平均粒径的约60％极低于平均粒径的约140％之间。

再者，在具高度均匀颗粒的具体例中，最好没有主要颗粒的平均粒径大于平均粒径的4倍，另一具体例为大于平均粒径的3倍，且较好大于平均粒径的约2倍。换言之，粒径分布最好没有明显大尺寸的小数颗粒的尾部显示。此为小反应区的结果，相当于颗粒的快速聚冷。有效的切除尺寸分布的尾端显示在106中少于约1颗粒的直径大于超过平均直径的特殊切除值。没有分布的尾端，且几乎为球面的狭窄粒径分布对于得到高度均匀涂覆较佳。

小粒径及颗粒均匀度赋予所得涂覆的整体均匀度。尤其，没有明显大于平均值的颗粒，亦即没有粒径分布的尾部会得到更均匀的涂覆。

另外，颗粒可具有极高纯度的水准。以上述方法制备的纳米颗粒期望具有大于反应物的纯度，因为反应及涂布时，结晶形成工艺会排除颗粒的污染。颗粒表面的部分杂质可通过加热颗粒移除。

许多类的纳米颗粒可通过激光热解及另外通过以上述为主的光反应沉积制备。

列举知该纳米颗粒一般特性为包括包含许多不同元素且以不同的相对比例存在的组合物，其中，数目及相对比例是以纳米颗粒涂覆的函数变化时，通常不同元素的数目包含例如数目在约2至约15元素之间，且较好数目为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14及15。通常相对比例的数目包含例如约1至约1,000,000间的值，且较佳的值为约1，10，100，1,000，10,000，100,000，1,000,000，及其适当的总合。

另外，该纳米颗粒的特性为具有下列之式

A_aB_bC_cD_dE_eF_fG_gH_hI_iJ_jK_kL_lM_mN_nO_o

其中A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K，L，M，N及O为独立存在或没有，且A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K，L，M，N及O的至少之一是独立的选自包含元素周期表的元素，包括第1A族元素、第2A族元素、第3B族元素(包含镧族元素及幅射性元素)、第4B族元素、第5B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是独立的选自约1至约1,000,000间的值，且较佳的值为1，10，100，1,000，10,000，100,000，1,000,000及其总合。

例如，氧化硅纳米颗粒的制造是叙述于Kumar等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/085,514，标题为“氧化硅颗粒”中，在此提出供参考。该专利申请叙述无定型氧化硅的制造。氧化钛纳米颗粒及结晶氧化硅纳米颗粒的制造叙述于未审定且共同受让的Bi等人的美国专利申请编号第09/123,255号标题为“金属(硅)氧化物/碳组合物”，在此提出供参考。尤其，该申请叙述锐钛矿及金红石TiO₂的制造。

具有掺杂物如稀土掺杂物及/或其他金属掺杂物的无定型纳米粉末及玻璃层是叙述于Home等人的未审定且共同受让的美国临时专利申请编号第60/313,588号，标题为“掺杂的玻璃材料”，在此提出供参考。适当的掺杂物包含稀土金属，其可赋予所需的性质改良如折射系数。粉末及玻璃层可以以复合组合物形成，包含许多无定型材料的选择掺杂物。可使用粉末形成光学材料等。玻璃层可通过使用光反应沉积直接沉积均匀的颗粒涂覆，接着将粉末锻烧成均匀的玻璃层形成。

无定型次微米及纳米颗粒可以与包含稀土金属的选择掺杂物，使用激光热解及其他流动反应器系统制备。使用这些装置可制备各种新颖材料。掺杂物可通过改变反应物流的组合物在所需的化学计量下导入。掺杂物是导入适当的玻璃形成材料中。通过适当的选择反应物流中的组合物及加工条件，可形成具有选择的掺杂物的加入一种或多种金属或准金属元素当作形成玻璃主体的次微米颗粒。因为主体无定型材料一般为氧化物，因此反应物流中亦应含氧源。反应器中的条件应足以氧化，产生氧化物材料。同样的，可使用光反应沉积形成具有包含例如稀土金属的掺杂物及/或掺杂物组合物的复合掺合物的高度均匀玻璃涂覆。

部分金属/准金属氧化物对于光学应用及/或锻烧成均匀玻璃层的能力尤其重要。掺杂用的适当形成玻璃形成主体氧化物包含例如TiO₂、SiO₂、GeO₂、Al₂O₃、P₂O₅、B₂O₃、TeO₂及其结合物与混合物。虽然磷位在周期表中金属元素的附近，但一般均视同准金属元素。然而，型态为P₂O₅的磷如同部分准金属氧化物，为良好的玻璃形成物，且掺杂态P₂O₅可具有所需的光学性质。为方便起见，包含申请专利范围的文中，磷亦视同准金属元素。

可导入掺杂物以改变无定型颗粒及/或所得玻璃层的性质。例如，可导入掺杂物以改变玻璃的折射系数。针对光学的应用，可改变折射系数，形成以选择的频率范围的光操作的特殊光学装置。亦可导入掺杂物以改变物质的加工性质。尤其，部分掺杂物改变流动温度、亦即玻璃转移温度，使玻璃可在低温下加工。掺杂物亦可在材料中作用。例如，部分的掺杂物可导入以提升其他掺杂物的溶解度。稀土金属掺杂物对于所得掺杂物质的光学性质改良为必要。稀土金属掺杂的玻璃是用于制备光学放大器。

特别受到关注的颗粒包含与许多掺杂物形成光学玻璃的无定型组合物。部分具体例中，掺杂物为稀土金属。因为稀土金属可改良材料的光学性质，因此特别需要。若颗粒锻烧成玻璃层则所得材料的折射系数受到稀土金属掺杂物以及其他掺杂物的影响。另外，稀土金属掺杂物会影响光学吸收性质，在制造光学放大器及其他光学装置时会改变材料的应用。稀土金属包含周期表IIIb族的过渡金属。尤其，稀土金属元素包含Sc、Y及镧系。其他适用的掺杂物包含放射系元素。针对光学玻璃，用作掺杂物特别受到注目的稀土金属元素包含例如Er，Yb，Nd，La，Y，Pr及Tm。适当的稀土金属掺杂物包含例如Bi，Sb，Zr，Pb，Li，Na，K，Ba，W及Ca。

为形成均匀玻璃层，可锻烧一层无定型颗粒。为锻烧玻璃，可使粉末加温至超过其流动温度。在这些温度下，粉末加密形成均匀的玻璃材料层。将掺杂物加于颗粒中会使掺杂物直接分布在密实的材料中，形成粉末沉积。

材料的加工在所需光学装置的设计中仍需特殊的考量。例如，组合物及材料的性质如密度，均经调整以得到具有所需折射系数的材料。同样的，材料的热膨胀及流动温度需与使材料形成单经集成结构的合理加工方法相符。固化的光学材料可具有良好的光学性质，如光经过材料传输而不会造成不必要量的损耗。另外，该材料需在合理条件下加工，形成整体光学电路或电子光学电路的整体装置。同样材料的限制对于形成现有集成电子装置会有问题。

掺杂的玻璃是用于制造光学装置。使用本文中所述的技术，掺杂的玻璃可调配成平面玻璃装置。掺杂物可改变特别适用于特殊光学应用的材料的光学性质。稀土金属掺杂的玻璃尤其适用于形成光学放大器。放大器材料受到与光学材料横向耦合的泵光讯号激发。泵光激发稀土金属掺杂的材料。在比泵讯号低的频率下通过光学材料的光学输入是以激发的发射放大。因此，使用泵光的能量使输入的光讯号放大。

尤其，形成纳米氧化锰颗粒。这些颗粒的制造是叙述于Kumar等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/188,770号，标题为“金属氧化物颗粒”中，在此提出供参考。该申请叙述MnO、Mn₂O₃、Mn₃O₄及Mn508的制造。

而且，氧化钒纳米颗粒的制造是叙述于Bi等人的美国专利第6,106,798号中标题为“氧化钒纳米颗粒”，在此提出供参考。同样的，已制成银钒氧化物纳米颗粒，如Home等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号09/246,076号，现今的美国专利6,225,007及Reitz等人的09/311,506号，二者的标题均为“金属钒氧化物颗粒”，二者均在此提出供参考。

再者，锂镁氧化物纳米颗粒已由激光热解伴随或未进行后续的热加工制造，如Kumar等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/188,768号标题为“复合金属氧化物颗粒”及Kuw等人的09/334,203号标题为“制造三相颗粒的反应方法”，及Home等人的美国专利第6,136,287号，标题为“锂镁氧化物及遮蔽物”，该三专利均在此提出供参考。

氧化铝纳米颗粒的制造是叙述于Kumar等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/136,483号标题为“氧化铝颗粒”，在此提出供参考。尤其，该申请揭示γ-Al₂O₃的制造。通过激光热解/光反应沉积。伴随掺杂结晶及无定型氧化铝形成δ-Al₂O₃及θ-Al₂O₃是叙述于Chiruvolu等人的未定且共同受让的美国专利申请编号第09/969,025号，标题为“氧化铝粉末”，在此提出供参考。无定型氧化铝材料可以与其他玻璃形成剂并用，如SiO₂及/或P₂O₃。例如，形成光学玻璃的氧化铝的适当金属氧化物掺杂物包含氧化铈(Cs₂O)、氧化铷(Rb₂O)、氧化铊(Tl₂O)、氧化锂(Li₂O)、氧化钠(Na₂O)、氧化钾(K₂O)、氧化铍(BeO)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化锶(SrO)、及氧化钡(BaO)。玻璃掺杂物会影响例如折射系数、烧结温度及/或玻璃的孔隙度。红外线发射器的适用金属氧化物掺杂物包含例如氧化钴(Co₃O₄)。

另外，氧化锡纳米颗粒已由激光热解制造，如Kumar等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/042,227号，现今的美国专利第6,200,674号，标题为“氧化锡颗粒”，在此提出供参考。氧化锌纳米颗粒的制造是叙述于Reitz等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/266,202号，标题为“氧化锌颗粒”，在此提出供参考。尤其叙述氧化锌纳米颗粒的制造。

次微米及纳米颗粒及相对应的稀土金属氧化物颗粒、稀土掺杂的金属/准金属氧化物颗粒、稀土金属/准金属硫化物及稀土掺杂的金属/准金属硫化物均叙述于Kumar等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/843,195号，标题为“高度发光的磷颗粒”，在此提出供参考。形成磷的适当主材料包含例如ZnO，ZnS，Zn₂SiO₄，SrS，YBO₃，Y₂O₃，AI₂O₃，Y₃Al₅O₂及BaMgAl₁₄O₂₃。列举的当作掺杂物使磷颗粒活化的非稀土金属包含例如锰、银及铝。列举的形成金属氧化物磷的稀土金属包含例如铕、铈、铽及铒。通常，使用重金属离子或稀土离子当作磷的活化剂。对于磷的应用，颗粒一般为结晶。

铁、氧化铁及碳化铁的制造是叙述于Bi等人的标题为“通过CO₂激光热解制造的非结晶α-Fe、Fe₃C及Fe₇C₃”J.Mater.Res.Vol.8，No.71666-1674(July 1993)，在此提出供参考。银金属纳米颗粒的制造是叙述于Reitz等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/311,506号，标题为“金属钒氧化物颗粒”，在此提出供参考。以激光热解制造的纳米颗粒是叙述于Bi等人的标题为“由激光热解制造的纳米碳黑”，J.Mater，Res.Vol.10，No.II，2875-2884(Nov.1995)，在此提出供参考。

以激光热解制造硫化铁(Fe_1-xS)纳米颗粒是叙述于Bi等人的材料研究协会讨论的会议记录(Material Research Society SymposiumProceedings)vol.286，p.161-166(1993)中，在此提出供参考。激光热解制造硫化铁的前驱物为五碳酰铁(Fe(CO)₅)及硫化氢(H₂S)。

氧化铈可使用上述的激光热解制造。气溶胶输送适用的前驱物包含例如硝酸铈(Ce(NO₃)₃)、氯化铈(CeCl₃)、及草酸铈(Ce₂(C₂O₄)₃)。同样的，氧化锆可使用上述激光热解装置制备。气溶胶输送适用的锆前驱物包含例如锆酰氯(ZrOCl₂)及锆酰硝酸盐(ZrO(O₃)₂)。

片状电容器的介电材料涂覆沉积物是叙述于Bryan的未审定且共同受让的美国临时专利申请编号第60/312,234号，标题为“形成片状电容器的反应性沉积”，在此提出供参考。特别适用的剂电材料包含视情况与其他金属氧化物混合的钛酸钡(BaTiO₃)主体。其他适合加于具有适当掺杂物的陶瓷片状电容器中的介电氧化物包含例如SiTiO₃，CaTiO₃，SrZrO₃，CaZrO₃，Nd₂O₃-2TiO₃及La₃O₃-2TiO₂。

硅酸铝及钛酸铝的三元纳米颗粒的制造可通过激光热解，接着进行与银钒氧化物纳米颗粒(叙述于Reitz等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/311,506号，标题为“金属钒氧化物颗粒”，在此提出供参考)相同的制造进行。制造硅酸铝适用的前驱物针对蒸气输送为氯化铝(AlCl₃)及四氯化硅(SiCl₄)的混合物，针对气溶胶输送为四(N-丁氧基)硅烷与异丙氧化铝(Al(OCH(CH₃)₂)₃)的混合物。同样的，制造钛酸铝适用的前驱物针对气溶胶输送为硝酸铝(Al(NO₃)₃)及溶于硫酸中的二氧化钛(TiO₂)粉末的混合物，及异丙氧化铝与以丙氧化钛(Ti(OCH(CH₃)₂)₄)的混合物。

伴随具有错合阴离子的金属/准金属化合物的次微米及纳米颗粒的形成是叙述于Chaloner-Gill等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/845,985号，标题为“磷酸盐粉末组合物及与错合阴离子形成颗粒的方法”，在此提出供参考。适用的错合阴离子包含例如磷酸盐、硅酸盐、及硫酸盐。组合物可包含多金属/准金属元素。

激光热解制备碳化硅及氮化硅是叙述于Reitz等人的未审定且共同受让的美国专利申请编号第09/433,202号，标题为“颗粒分散液”，在此提出供参考。

涂覆在与制造颗粒相同的室中进行的具体例中，反应区可接近基材表面。这些具体例中，可使颗粒在仍热时撞击基材表面。由于颗粒的温度，因此与表面接触时可能变形且可能融合。通过使基材加热可提升变形及融合。该变形及融合可协助涂覆后续固化成均匀的表面。因为加热的颗粒在其成形前并未明显冷却，因此无法以固体颗粒充分特性化。所用的“颗粒”一词一般包含高温下的熔融液滴或未完全骤冷的柔软颗粒以及完全冷却的固态颗粒。

C.颗粒沉积法及颗粒涂覆的加工

颗粒沉积的基本工艺已于上面详述。可改变涂覆特性以达到特殊目的。尤其，涂覆可在表面的不同位置处改变。另外，可在控制下沉积多层颗粒。

首先，颗粒涂覆可涂布在基材的全部表面上或仅基材的部分，例如使用遮蔽。上述程序适用于将涂覆涂布在所需的区，例如通过使基材相对于颗粒喷嘴扫过，使得仅所需部分的基材扫过喷嘴。

同样的，涂覆可形成均匀的厚度，或基材的不同部分可以以不同厚度的颗粒涂覆。不同的涂覆厚度可通过改变基材相对于颗粒喷嘴的扫过速度，或使接受较厚颗粒涂覆的基材部分进行多次扫过涂布。颗粒组合物同样的可在基材的不同部分改变。此可通过例如在涂覆制成中改变反应物流，或通过在基材的不同部位进行多重部分涂覆的扫过进行。

沉积工艺中的基材温度可经调整以达到特殊的目的。例如，基材可在沉积工艺中冷却，因为相对冷的基材可在其表面上捕捉颗粒。然而，部分具体例中，基材在沉积工艺的过程中加热至约500℃。颗粒的粘覆对加热的基材较佳。另外，若先在加热的基材上形成涂覆，则颗粒会撞击且融合在加热的基材上，使之协助涂覆形成融合的玻璃或其他材料的后续固化。

通常，若需要，颗粒涂覆厚度可在粒径及装置尺寸的实际限制中变薄或变厚。当然，最小的厚度为单层的颗粒。由实务的观点，并不亦将单层颗粒直接均匀的涂覆在基材上。因此，部分具体例中可均匀涂覆超过平均粒径约五倍的厚度。另一方面，涂覆可在一定厚度下涂布，唯一限制为在增加厚度需更多的时间。部分具体例中，热处理将材料固化成单一层之后的涂覆厚度一般至少约100纳米。

颗粒涂覆是通过相对弱的力量合在一起。然而，对于部分的应用，涂覆的表面可以依该形式使用。对于大部分的应用，颗粒涂覆进行额外的加工。部分具体例中，是将结合剂直接添加于颗粒涂覆中，使涂覆安定。结合剂可为例如有机聚合物材料如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷、聚乙烯、聚丙烯、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯、乙烯-丙烯-二烯单体共聚物(EPDM)及其混合物及共聚物。结合剂可以以例如在溶剂中的聚合物溶液添加。可使用添加结合剂后蒸发的挥发性溶剂。另外，聚合物结合剂可自聚合物冷却固化后，以熔融喷雾在具有聚合物的涂覆上。无机结合剂如金属及金属化合物均可通过蒸气沉积技术沉积在颗粒涂覆上。

部分具体例中，可将涂覆经热处理。热处理可使颗粒熔化或融合且导致涂覆材料密实，亦即密实化。颗粒的融合一般是指固化。充分的加热可导致涂覆中基本上为均匀的材料。通常，加热是在使颗粒溶化成粘稠液体的条件下进行。由于粘度高，因此材料在基材表面不会明显的流动。在较高温下加工以降低溶融物的粘度会造成基材不必要的熔化，使组合物在层间或基材选动区域的流动间移行。在期望的加热条件下，会在所得涂覆的表面上发现部分留下的颗粒特性，即使材料的涂覆厚度基本上均匀。

适当的加工温度及时间一般是依颗粒的组合物而定。纳米级的小颗粒通常可在较低温度及/或较短的时间下加工，因为纳米颗粒的熔点相较于整体材料为低。另外，热处理可移除不必要的杂质及/或改变材料的化学计量及结晶构造。例如可通过热处理移除碳杂质。

对于通过火焰热解沉积形成的二氧化硅，发现在氮气中，1050℃下热处理20小时或更久可降低玻璃材料中OH基形式的氢含量。见Tokimoto等人的美国专利第4,038,370(专利′370)号，标题为“高纯度玻璃质氧化硅的制法”，在此提出供参考。如′370专利中所述，基材是在火焰的四周涂覆，使得熔融的颗粒直接沉积在基材上，形成连续材料而非颗粒涂覆。若火焰热解形成后沉积颗粒，则颗粒可在1500℃的氧气中加热将颗粒烧结。例如见Keck等人的美国专利第3,934,061号标题为“形成平面光学导波的方法”，在此提出供参考。曾建议烧结氧化硅颗粒包含在约500℃的低温下的加热步骤，接着逐渐加热至1100℃的较高温，使OH基更少。见Kilian等人的美国专利第5,622,750号，标题为“制造平面导波的气溶胶方法”，在此提出供参考。通常，通过光反应沉积制造的较小颗粒可在较低温下加热，达到相同的结果。

针对氧化硅纳米颗粒的加工，颗粒涂覆可加热至1200℃的温度。然而，发现通常纳米级粉末的熔化温度低于相对的整体材料及较大的颗粒。因此，对于纳米颗粒一般可使用较低的熔化温度，但亦可使用相比较的熔化温度，通过改善纳米颗粒的熔化得到较大的表面平滑度。

热处理可在适当的烘箱中进行。其可能需要针对气体的压力及/或组合物控制烘箱中的气体。适用的烘箱包含例如气体流经管的感应炉或管炉。热处理可在自涂覆室移出涂覆的基材后进行。另一具体例中，热处理是与涂覆工艺结合，使得加工步骤可依自动方式在装置中依序进行。

例如，参考图15，加热元件可加在台架592的基础上，使得颗粒涂覆的基材可由底部加热，同时以颗粒涂覆其他基材。热处理可在涂覆室中使用天然气进行。另外，若泵的容量足以防止气体明显的流入涂覆室中，则亦可通过在基材处导入气流，改变加热基材的区域环境。

其他具体例中，具颗粒涂覆的基材移动到可均匀加热的装置其他部位。此可通过例如以输送带进行，如图16所示。参考图26，涂覆装置740包含将基材自抽气室744输送通过颗粒喷嘴746的输送带742。输送带742可包含滚筒750及皮带752或其他可匹配的构造。颗粒涂覆754是在颗粒喷嘴746处置于基材756上。

输送带742将颗粒涂覆的基材带到烘箱758中。烘箱758可以与涂覆室760相同的气体相通，或烘箱758可具有分开的环境控制。例如，涂覆的基材可通过空气到达烘箱758。相对的，若烘箱758与泵相连，则可使所需的气体流入烘箱中。部分具体例中，泵以足够的速率将气体直接导入烘箱中，以避免不期望的量流入涂覆室760及/或反应室中。在烘箱中加热后，可依与烘箱760设计相符的方式收集热处理过的基材762。

针对许多应用，需要涂布具有不同组合物的多重颗粒涂覆。这些多重颗粒涂覆可在欲涂布基材的x-y平面相互相邻排列(例如与相对于产物流动的基材移动方向垂直)，或在欲涂覆基材的z平面交互堆叠，或以相邻或堆叠层的任何适当的结合。各涂覆均可涂布所需厚度。例如，部分具体例中，氧化硅及掺杂的氧化硅可沉积在不同层中。尤其，具不同组合物的层彼此可交互沉积，或另外一片接一片，如层A及层B形成AB。其他具体例中，可沉积超过二层且各层的组合物不同，如以三顺序(例如将一层堆叠在另一层之上，或彼此相邻或相邻且堆叠)层ABC，沉积层A、层B及层C。同样的，可形成具不同组合物的另一后续层，如ABABAB...或ABCABCABC....。

针对许多应用，涂布具有不同组合物的多重颗粒涂覆的期望度(例如彼此相邻或堆叠在另一层之上)可以以涂布基材的功能性需求建议。因此，例如在光学的应用中，需要涂布具不同组合物的多重涂覆，以达到一或任一种下列功能性的二或多种的适当结合：光学波导/导管/纤维(例如Bragg栅格)、光学衰减器、光学分离/耦合器、光纤、光学开关、光学放大器、光学偏极化器、光学镜/反射器、光学相减速器、及光学侦测器。各该光学功能的适当颗粒涂覆材料可选自上述讨论的这些颗粒。

具多重颗粒涂覆的材料可在各层沉积后或多层沉积后，或其二结合后热处理。最适的加工顺序一般依材料的熔点而定。然而，通常复合层的热处理及固化可同时进行。若加热温度选在合理的值，则熔化的材料仍足够粘稠，使诸层在其边缘不会融合不必要的量。层稍融合一般不会影响效能，尤其是若层比最小的要求稍厚。

光反应沉积(LRD)尤其适合经由热处理同时固化的多颗粒层的涂布方法。由于以LRD方法可能的均匀度，因此可沉积多层而无须达到无法接受的表面平滑度。

另外，具有不同组合物的多重材料可通过激光热解同时制造，且依顺序方式同时沉积在基材上。例如，参考图27，三激光反应室770，772，774沿着三导管776，778，780将颗粒引导到基材782上。反应室可经建构产生具有与其他反应室不同组合物或相同组合物的颗粒。因此，基材可以以一、二或三与该具体例不同的组合物涂覆。若制造二不同材料，可在由相同材料形成的二层之间或与其相邻。当基材782沿着输送带784移动时，会依序沉积来自导管776，778，780的颗粒。颗粒可同时沉积，使所有三类的颗粒在基材通过导管时一次沉积。

另外，多重颗粒流可在单一反应室中同时沉积。参考图28，反应室790包含导向基材798的三反应物流792、794、796。部分具体例中，各反应流包含遮蔽气体的覆盖物，使三反应以遮蔽气体相互分离。三激光速800、802、804是分别在反应物流792、794、796处引导，驱动三种分开的反应。当基材798在输送带806上移动时，基材798依序已由反应物流792、794、796产生的颗粒涂覆。反应可同时进行，使基材通过一次即以三种反应产物涂覆。反应物流可具有与其他反应物流相同或不同的组合物。

图27及28中，二具体例是针对多颗粒层的同时沉积叙述。以上述的叙述为准，可直接进行这些具体例的许多改变。

在沉积另一颗粒层之前需蚀刻或另外处理一或多层热处理的层，如下列对于形成平面波导的进一步叙述。处理顺序一般受欲形成的装置及装置的基材影响。

D.光学装置形成

虽然本文所述的涂覆可具有如上述的各种用途，但最感兴趣者为在基材表面上形成光学装置。沿着光学装置控制光的前进需改变相邻材料间的折射系数。装置可通过具有与相邻材料不同折射系数的材料的边界区分，因而界定装置的边界。光学装置的基本特性为由传送电磁辐射经过装置的结晶或无定型材料制成。受瞩目的装置包含例如光导波器及光学耦合器。

置于基材表面上的波导器是指平面波导器。平面波导器是用于制造光学通讯及其他光电用途用的集成光学电路。光沿着折射系数高于周围的材料前进。部分具体例中，平面波导器的厚度约等于光的波长，亦即沿着波导器传输的电磁辐射。部分具体例中，波导器不会明显的减弱经过材料传输的光。

为通过颗粒涂覆技术制造平面光学波导器，一般是沉积三层。芯层在下覆盖层之上形成光学组件，且上覆盖层包住光学组件。下覆盖层一般是涂布在基材与芯层之间，因为基材一般不具有适当的折射系数。换言之，芯层可直接在基材表面上形成，然而，一般均在芯层与基材间沉积一或多层。

其一具体例中，基材是由硅形成。二氧化硅的下覆盖层是沉积在基材上。芯层接着沉积在覆盖层之上。下覆盖层一般是在加上另一层之前固化，但若热处理在适度的条件下进行，则可使二层同时固化。若形成芯层的颗粒是在下覆盖层固化后加入，则芯层会在形成芯层的颗粒沉积之后固化。芯层的折射系数应大于覆盖层。制造具有高折射系数层的一般方法是用于掺杂的氧化硅。适用的掺杂物包含例如氧化钛、氧化钽、氧化锡、氧化铌、氧化锆、氧化铝、氧化镧、氧化锗、氧化硼及其他与此处相同的掺杂物或其结合物。

当蕊材料的折射系数增加时，因为折射系数使波长改变，使得所需层的厚度降低。因此，参数间的调校应具此控制。应避免使用过量的掺杂物，因为过量的掺杂物会造成物质对光线传输的损耗。掺杂物量的上限依掺杂物而定，但对所有物质其量一般低于约40重量％的掺杂物。下覆盖层及芯层并不需以相同方法沉积，但在部分具体例中，层是通过光反应沉积依序沉积接着进行适当的热处理。

芯层可沉积在基材的选定部分形成特殊结构。相对的，芯层固化后，材料可用于制备所需的装置。成形可通过与蚀刻及/或与其他形成电子集成电路的技术合并的微影蚀刻形成图案进行。由蕊材料形成所需构造后，一般涂布上覆盖层。上覆盖层的折射系数一般低于芯层。通过火焰热解沉积形成平面波导器进一步叙述于Keck等人的美国专利第3,934,061号，标题为“形成平面光学波导器的方法”，在此提出供参考。

列举的构造示于图29中。光学组件810置于基材812上。下覆盖层814与基材812相邻配置。蕊构造816是位在覆盖层814之上。上覆盖层818位在芯层816之上。该构造可通过形成图案及蚀刻芯层形成具图案的蕊构造816。

为在基材上形成集成光学装置，需形成各种耦合装置与光学波导器相连。各种装置均可形成。集成构造的实例示于图30中。平面波导器822的段是与分支824相连。基材828上配置许多导引器826。导引器826可用于将组件如与波导器相连的光纤电缆、固态激光、侦测器等排列及固定，以结合不同的元件。波导器822、分支824及导引器826均可通过将沉积的层蚀刻成期望的形状形成。该耦合元件的形成进一步叙述于Kawachi等人的美国专利第4,735,677号，标题为“制造混合光学集成电路的方法”，在此提出供参考。

至于此处所用的“范围中”或“之间”一词包括在“范围中”或“之间”之后所列的值定义的范围，以及含在该范围中的任一或所有次要范围，其中各该次要范围是定义为具有该范围的第一终点的任一值，及该范围中大于在范围中的第一终点的第二终点任一值。

                          实例

该实例叙述使用光反应沉积，以氧化硅玻璃成功的涂覆硅基材。

使用光反应沉积进行颗粒涂覆，其中，晶圆涂覆已在反应室中通过使基材扫过产物颗粒流进行。该实施例是针对该具体例，但晶圆在反应室中成功的涂覆亦以固定基材于先前实验中进行。

移经反应流的用于涂覆基材晶圆的装置示于图31-33中。参考图31，工艺室850包含与CO₂激光相连的光管852，且光管854与光速衰减器相连。输入管856与输送蒸气反应物及载剂气体的前驱物输送系统相连。输入管856与工艺喷嘴858相连。颗粒输送管860沿着工艺喷嘴858的流动方向与工艺室850相连。颗粒输送管860接到颗粒过滤室862。颗粒过滤室862在泵864处与泵相连。

工艺室850的放大图示于图32中。晶圆载具866将晶圆支撑在工艺喷嘴858之上。晶圆载具866与臂868相连，其移动晶圆载具经过由激光束贯穿来自工艺喷嘴858的前驱物流形成的反应区离开的颗粒流。壁868包含以管保护的直线转换器。使用激光进入槽870将激光束引导到工艺喷嘴及晶圆之间。来自工艺喷嘴的未阻塞流直接到达排出喷嘴872中，接到颗粒传输管860。

晶圆载具866及工艺喷嘴858的放大图示于图33中。工艺喷嘴的终端具有前驱物输送874的开口及环绕前驱物开口的遮蔽气体开口876，以限制前驱物的喷布及产生颗粒。晶圆载具866包含具有遮蔽层880的与工艺喷嘴858相连的支撑物878。圆形晶圆882固定在架884上，使得晶圆882在架884中沿着轨道886滑动，将晶圆882移入来自反应区的流中。背侧保护886防止颗粒未经控制的沉积在晶圆882的背面。轨道886与臂868相连。未使用本实例的另一具体例示于图34中。图34的具体例中，晶圆890以相对于来自工艺喷嘴858的流动成一角度，以晶圆载具892固定。线性转换器894是在类似的角度下配置，使晶圆890经过选定的角度流动。

SiO₂通过光反应沉积涂覆在硅晶圆上。反应是在与图30-33所示具有与图5中所示系统相似的前驱动输送系统的室类似的室中进行。四氯化硅(Strem Chemical，Inc.，Newburyport，MA)前驱物蒸气是在室温下通过使N₂载剂气体起泡经过容器中的SiCl₄液体带入反应室中。最终氧化硅玻璃的掺杂物亦通过使N₂载剂气体起泡经过前驱物导入。掺杂物前驱物为POCl₃及GeCl₄。氩气是与反应物流混合当作稀释/惰性气体，以调节反应。使用C₂H₄气体当作激光吸收液体。使用O₂当作氧源且与反应物混合。反应物气体混合物含SiCl₄、氩气、氮、掺杂的前驱物(POCl₃及/或GeCl₄)及C₂H₄导入反应物气体喷嘴，注入工艺室中。

操作过程中，晶圆以0.5至1.0公分/秒的速率移经产物流二次。大多数产生的粉末经收集在泵系统的部分而沉积在晶圆上。制造氧化硅涂覆的代表性反应条件叙述于表1中。

表1

样品	1	2
			压力(torr)	500	500
空气-Win(slm)	10	10
			空气-Sld(slm)	2.8	2.8
乙烯(slm)	0.75	0.75
			SiCl4-N2的载剂气体(slm)	0.41	0.41
POCl3-N2的载剂气体(slm)	0.992	1.24
			GeCl4的载剂气体(slm)	0	0.2
氧(slm)	1.268	1.268
			氩气稀释气体(slm)	5.88	5.88
激光动力输入(瓦)	1200	1200
			激光动力输出(瓦)	995	995
操作时间(分)	10	10

Slm＝每分钟标准升

氩气-Win＝流经支撑在激光视窗的管中输入位置处的氩气流

氩气-Sld＝环绕反应物流当作遮蔽气体的氩气流

涂覆操作完成后，晶圆上会有均匀分布在晶圆表面上的粉末状白色涂覆。

涂覆的厚度以扫描电子显微镜(SEM)测量约5至6微米。涂覆的晶圆在1300℃的烘箱中加热2小时。自烘箱移开后，晶圆的表面具有透明的玻璃。部分晶圆上可达到低至约0.25至约0.5纳米表面粗糙度的平方根(RMS)。表面粗糙度是使用购自Veeco Instruments，Inc.的3000 AFM Instrument原子力显微镜上，以20×20微米扫描测量。

上述具体例仅用于说明而非限制用。虽然本发明以参考特殊具体例叙述，但本领域技术人员应了解可进行改变，且均不离本发明的范围。

Claims (21)

1.一种涂覆基材的方法，包括：

产生具有主轴及次要轴特性化的与前进方向垂直的剖面的反应物流，且主轴的因子至少比次要轴大二倍，

使反应物流反应，形成颗粒的产物流；及

将颗粒流引导到基材，其中产物流的流动是以除泵外维持在基材上。

2.如权利要求1所述的方法，其中基材上至少沉积约25克/小时。

3.如权利要求1所述的方法，其中，反应是以一光束驱动。

4.如权利要求1所述的方法，其中，主轴至少比次要轴大10因子。

5.如权利要求1所述的方法，其中颗粒流的流动是通过产物流的衡量维持。

6.如权利要求1所述的方法，其中颗粒流的流动是通过泵出室外维持，且其中，基材是位在室中。

7.一种涂覆直径大于5cm的基材的方法，该方法包括：

使反应物流反应，形成包括产物颗粒的产物流，同时将颗粒流同时沉积在基材的全部表面上，且其中至少约5克/小时的颗粒沉积在基材上。

8.如权利要求7所述的方法，其中颗粒的产物流是以外场解焦。

9.如权利要求8所述的方法，其中，外场一般是通过热梯度产生器或外场产生器产生。

10.一种涂覆基材的方法，包括：

通过光束驱动化学反应同时产生多种产物流；及

将多重产物流依基材上的顺序位置，同时沉积在移动的基材上。

11.一种涂覆基材的方法，包括：

使流动的反应物流反应，形成产物颗粒流；及

使至少一部分产物颗粒以至少约5克/小时的沉积速率沉积在基材上。

12.如权利要求11所述的方法，其中，沉积速率至少约10克/小时。

13.如权利要求11所述的方法，其中，沉积速率为约25克/小时至约5公斤/小时。

14.如权利要求11所述的方法，其中，反应物流具有以主轴及次要轴特性化且主轴至少比次要轴大二倍的前进方向垂直的剖面。

15.如权利要求11所述的方法，其中至少一部分产物颗粒的沉积包括使基材相对于产物颗粒流移动。

16.如权利要求11所述的方法，其中，反应是以光束驱动。

17.一种涂覆基材的方法，包括：

使流动的反应物流反应，形成产物颗粒流；及

将至少一部分产物颗粒沉积在基材上，其中产物颗粒的沉积包括使基材在速率至少约0.1公分/秒下相对于产物颗粒流移动。

18.如权利要求17所述的方法，其中产物颗粒的沉积包括使基材在速率至少约0.5公分/秒下相对于产物颗粒流移动。

19.如权利要求17所述的方法，其中产物颗粒的沉积包括使基材在速率至少约1公分/秒至约30公分/秒下相对于产物颗粒流移动。

20.如权利要求17所述的方法，其中反应物流的反应是通过一辐射束驱动，且其中反应物流是沿着辐射束的前进方向成狭长形，在基材相对移动下产生颗粒线，使至少一部分产物颗粒线扫过基材。

21.如权利要求17所述的方法，其中，辐射束是由光源产生。

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