JP2014531741A - 高解像度印刷 - Google Patents

Abstract

基体上に高解像度フィーチャーを印刷するための方法であって：この方法は、金属／半金属ナノ粒子および接着剤化合物を含みバインダーを有するナノ粒子インクを基体上に堆積させること；そして堆積させたナノ粒子インクの一部または全部の上にレーザー光線を直接適用して、プリントフィーチャーを規定することを含み、ここで、レーザー光線はナノ粒子コーティングまたはバインダーを除去し、それによって接着剤化合物をナノ粒子に結合させるように設定され、レーザー光線は、インクを変質させて金属／半金属構造を形成するようにさらに設定される。残存する未硬化構造は、水酸化ナトリウムまたはカリウムなどの標準的現像液を用いて容易に洗い流すことができる。

Description

本発明は、高解像度フィーチャーをナノ粒子で印刷するための装置に関する。特に、本発明は、印刷された層が基体上にレーザーで焼結または硬化させることによって直接変換されるシステムに関する。

導電性トラックなどの電子構造およびデバイスならびにトランジスタなどの半導体デバイスは、多くの新規適用、たとえばプリント薄膜トランジスタ技術やディスプレー技術用電極構造に適合するために、ますますサイズが縮小し続けるのが望ましい。特に、ディスプレーの画像解像能力が増加するにつれ、導電性トラックのサイズが減少する。

典型的には、高解像度フィーチャーを作成する場合、インクジェット、オフセットグラビアまたはスクリーン印刷プロセスが用いられ、インク／基体相互作用に応じて、幅約１０μｍ（１０×１０^-6ｍ）のフィーチャーを生成させることができるが、さらに典型的には、フィーチャーサイズは５０μｍ以上である。現像プロセスおよびエッチングプロセスと組み合わせた感光性またはフォトレジスト材料を使用して、さらに高解像度のフィーチャーが得られた。そのようなプロセスでは、フォトレジスト材料をフィルム上に、所望のパターンの形態で配置し、フォトレジスト材料をその後硬化させ、固める。フィルムをその後、典型的には水酸化ナトリウムなどのアルカリ性現像液を用いて現像し、硬化したフォトレジスト層によって覆われていないフィルムの部分を除去する。そのようなプロセスは多段階であり、フォトレジスト層の正確な堆積に依存して、所望の印刷構造を形成する。

先行技術に関連する問題のいくつかを克服するために、高解像度フィーチャーを印刷することができ、基体上に直接硬化させることができ、それによってさらなる層または添加剤の必要性を排除するプロセスが記載されている。

本発明の１つの実施形態では、高解像度フィーチャーを基体上に印刷するための方法であって：この方法は、金属／半金属ナノ粒子および接着剤化合物を含みバインダーを有するナノ粒子インクを基体上に堆積させること；そしてレーザー光線を堆積させたナノ粒子インクの一部または全部の上に直接適用して、プリントフィーチャーを規定することを含む方法が提供され、この場合、ナノ粒子コーティングまたはバインダーを除去し、それによって接着剤化合物がナノ粒子に結合するようにレーザー光線を設定し、インクを変質させて金属／半金属構造が形成されるようにレーザー光線をさらに設定する。

場合によって、レーザー光線は連続波レーザー光線である、および／またはレーザー光
線は可視光または赤外線で発光する。場合によって、接着剤化合物は接着促進剤および界面活性剤を含む。好ましくは、接着促進剤および界面活性剤は、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリウレタン、エポキシ系材料、ポリメタクリレート、無水マレイン酸、ポリピロールおよびフルロ界面活性剤を含む群から選択される。場合によって、ナノ粒子インクは、銅、金、銀、ニッケルアルミニウム、タンタル、およびモリブデンの群から選択される金属を含む。場合によって、ナノ粒子インクは、複数の金属ナノ材料、たとえば銅および銀、または金属および／もしくは半金属、たとえばケイ素およびニッケルを含む。さらに、テクノロジーは、接着性を改善するために他の金属または半金属ナノ粒子を使用する英国特許出願第１２１２４０７．９号（その内容は参照によって本明細書中に組み込まれる）で記載されるシード層システムにも適用可能である。場合によって、ナノ粒子インクは半金属であり、ケイ素を含む。好ましくは、ケイ素はホウ素またはリンなどのドーパントでドープされる。場合によって、バインダーはＣ３またはＣ４超の任意の有機物である。場合によって、レーザー光線は、トップハットプロフィールに適応されるプロフィールまたは典型的なガウスビームプロフィールよりも改善された均一性を有する。好ましくは、レーザー光線は開口部またはスリットマスクを通して適応される。好ましくは、ビームはガルボスキャナーシステムにより適応される。場合によって、レンズシステムを通してビームを適応するステップをさらに含む。場合によって、未変質インクの一部または全部を基体から除去するさらなるステップを含む。好ましくは、未変質インクの一部または全部を除去するステップをレーザーの基体上への適用後に行う。好ましくは、未変質インクの一部または全部を除去するステップをレーザーの基体上への適用前に行う。場合によって、複数のナノ粒子インク層を異なる組成物で処理する。好ましくは、第１層は接着性および／または異なるドーピング濃度または種を含む異なる層を促進する。

場合によって、基体は：ＰＥＴ、ＰＩ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＡ、ＰＩ、ＳｉＮ、ＩＴＯ、アルミナタイル、およびガラスを含む群から選択される。好ましくは、ｐｎ型デバイスを作成するためである。

高解像度フィーチャーを基体上に印刷するための装置であって、金属／半金属ナノ粒子ならびに界面活性剤および／または接着剤化合物を含みバインダーを有するナノ粒子インクを基体上に堆積させるためのインク堆積デバイス；堆積させたナノ粒子インクの一部または全部の上に直接レーザー光線を適用して、高解像度プリントフィーチャーを規定するために設定されたレーザー；ならびに集束レーザースポットを生じるようにレーザー光線を適応させるために設定されたマスクまたは集束手段を含む装置も提供され；この場合、レーザー光線周波数は、ナノ粒子インクのナノ粒子コーティングまたはバインダーを除去し、それによって接着剤化合物をナノ粒子と結合させるように選択され、レーザー光線は、インクを変質させて金属／半金属構造を形成し、それによってレーザースポットの幅の金属／半金属構造を製造するようにさらに設定される。

本発明のさらなる態様は添付のクレームの組から明らかになるであろう。

本発明の実施形態を単に例示のために添付の図面を参照して記載する：
本発明の１つの態様にしたがって高解像度フィーチャーを印刷する方法のフローチャートである； 基体上のナノ粒子インクの印刷されたフィルムから高解像度フィーチャーを形成する略図である； 基体上のナノ粒子インクの印刷されたフィルムから高解像度フィーチャーを形成する略図である； 印刷された画像を精緻化して高解像度フィーチャーを形成する略図である； 電気めっきまたは無電解めっきによってコーティングされた材料を用いた高解像度印刷の略図である； 本発明の１つの態様にしたがって形成された高解像度フィーチャーのＳＥＭ画像である； 本発明の１つの実施形態で用いられる装置の概略図である； レンズ構造の略図である； 高解像度フィーチャーを印刷するための複数のレーザーおよび光ファイバーシステムを有する装置の略図である；および 複数のレーザーを有する装置の略図である。

本発明の態様にしたがって、高解像度フィーチャーを印刷するための装置が提供される。本発明の１つの態様によると記載されたプロセスは、以下のいずれかを可能にする：
１．印刷された画像を０．５μｍのトラック解像度まで精緻化すること；または
２．ローラーコーティングされたフィルムから直接高解像度画像を作製すること、または同等の堆積テクノロジー、すなわち、基体の広い面積を必要とされるインク材料で完全に覆うテクノロジー。

特に、記載された方法は、０．５〜１００ミクロンの範囲内の幅を有する線、好ましくは５ミクロン以下の高解像度フィーチャーの高解像度印刷を可能にする。

図１は、本発明の１つの態様による高解像度フィーチャーを印刷するための一般的プロセスのフローチャートである。

ステップＳ１０２でナノ粒子インクを堆積させ；ステップＳ１０４で堆積させたインク全体にわたってレーザー光線をスキャニングさせて、焼結または硬化によってインクを変換させ；そしてステップＳ１０６で未変質インクを除去するステップが示される。

本発明の方法によって形成することができる印刷された構造は、金属または半金属で作成される。好適な金属としては、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、タンタル、モリブデンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ケイ素をはじめとする半金属も使用することができ、さらに、半導体的挙動を提供するために（たとえば、リン、ホウ素またはヒ素で）ドープされたケイ素粒子も好適である。したがって、本発明の方法は、電子構造および半導体デバイスの両方の製造で用いることができる。

本発明で用いられるナノ粒子インクは、バインダーまたはコーティング（典型的には有機）を有する金属または半金属組成物を含む。酸化を排除もしくは低減するため、凝集を防止するため、そして表面積を維持するために、バインダーまたはコーティングがインク中に存在し、ナノ粒子の有利な特性の多くを付与する。インク配合物中で用いられるナノ粒子は１〜５００ｎｍであり得る。サイズは、ＳＥＭまたは動的光散乱技術などの公知測定法によって測定される粒子の直径を指す。したがって、有利には、本発明は多くの場合、製造および／または購入するのに安価な大きな粒子を含む様々なナノ粒子インクで実施することができる。好適なインクの一例は、Intrinsiq Materials（商標）によって販売されている商業的に入手可能なＣＩ−００２配合物である。好ましくは、インクは、堆積された材料の分解および凝固を促進するために、接着剤化合物または界面活性剤を含む。

ステップＳ１０２でナノ粒子インクを基体上に堆積させる。インクをインクジェット堆積法によって堆積させるが、例えばオフセット−リソグラフィー、スクリーン印刷、間接および直接グラビア、フレキソグラフィー、エアゾルなどの他の好適な堆積法を用いることもできる。ナノ粒子インク中に存在するバインダーおよび／またはコーティングはインクの均一な分布を保証する。堆積層は典型的には０．０５〜５０μｍである。堆積層のサ
イズは、ユーザーの要求に応じて変わる可能性がある。

ステップＳ１０４で、堆積させたインク全体にわたって集束レーザー光線をスキャニングさせる。レーザーのスキャニングは、印刷されるパターンを規定するような方法でおこなう。したがって、高解像度印刷を保証するために、ビームを集束させるか、またはマスキングして、必要とされるフィーチャーのサイズに応じて、０．５〜１００μｍ、好ましくは５μｍ以下のサイズのスポットを得る。レーザーに衝突されたインクだけが硬化するので、レーザーを集束させるか、またはマスキングすることによって、５μｍ以下の構造を形成することができる。形成される構造のサイズは、レーザースポットのサイズに依存する。したがって、本発明は、高解像度フィーチャーであって、レーザー光線を集束させるかまたはマスキングすることによってそのサイズが決定されるものを作成するための方法および装置を提供する。

さらなる例では、レーザーは堆積させたインク上に直接放射される、すなわちビームの集束またはマスキングは起こらない。レーザーのスキャンのパターンは、フィーチャーを規定し、公知のレーザー誘導手段またはマスクによって制御される。

レーザーが基体全体にわたってスキャニングする際、入射レーザー光線によってナノ粒子および／またはバインダー材料のコーティングを除去し、典型的には蒸発させる。ナノ粒子の高表面積は、例えば焼結または硬化によってナノ粒子をインクに変換するために必要なエネルギーがバルク材料について必要なエネルギーよりも少ないことを意味する。したがって、レーザーが堆積層をスキャニングする際、コーティング／結合を除去するだけでなく、個々の金属／半金属ナノ粒子から材料を変化させて、高密度化金属または半金属フィルムの形態（ナノ粒子インクの材料に応じて）の金属／半金属構造を形成する。たとえばレンズの使用によってレーザーを高度に集束させて高解像度レーザースポットを規定することができるので、形成される高密度化フィルム構造をレーザーが衝突する部分に限局させる。レーザーを誘導することができる正確さが高いと、高解像度印刷構造が形成される。

好ましい実施形態において、使用されるレーザーは、可視光または赤外範囲で機能する連続波レーザーである。このレーザーは、焼結／硬化を促進する連続エネルギー源となり、ナノ粒子有機バインダーシステム（たとえば、ＣＩ−００２で使用）の酸化および除去の可能性を減少させる。

連続レーザーの使用は、低い平均出力を提供するので、硬化に有利である。高ピークエネルギーのパルス化レーザーは、好ましい焼結または硬化よりもアブレーションに好適である。パルス化ＵＶレーザーは吸収に至ることが判明しており、その結果、硬化／焼結は最上層でのみおこり、したがって、堆積材料の下層は影響を受けないままである。界面の印刷層は、したがって部分的または実質的に未硬化であり、その結果、層が容易に洗い流される。これらの問題は連続波レーザーの使用によって有利に克服される。

したがって、有利には本発明は単一層プロセスでの高解像度フィーチャーの作成を可能にする。特に、本発明はフォトレジスト層などの余分な層の必要性を回避する。

さらに、本発明は、エッチング液を使用して保護されていない構造を除去するフォトレジスト法と違い、エッチング液の使用を必要としない。これは、製造プロセスを簡素化するので有利であり、エッチング液は過度に傾斜したトラックまたはアンダーカットをもたらす可能性があることが知られ、一方、材料を変換するためにレーザーを直接使用することにより、明確に定義された端部が形成されるのが可能になる。特に、開口部または非球面および「自由形状」レンズを含むレンズシステムをある実施形態で使用して、レーザー
光線プロフィールを典型的にはガウス分布からより均一な「トップハット」プロフィールに変換し、したがってシャープなプロフィールエッジを作成することができる。均一な「トップハット」プロフィールの結果、明確に定義されたフィーチャーエッジプロフィール、基体表面に対して６５〜９５°であるエッジプロフィールが得られ、したがって、フォトレジスト材料で起こることが知られているアンダーカット／傾斜トラックに関連する問題を回避することが判明している。

好ましくは、堆積させたインクは、レーザーによる焼結または硬化がインクの分解および材料の凝固を促進するように配合される。接着剤化合物、界面活性剤、接着促進剤および界面活性剤、たとえばシラン化化合物の選択は、これらの化合物が分解してガラス状セラミック型構造を形成する場合に改善された接着性を提供できることが判明している。そのような配合物は、それらが焼結または硬化すると、堆積させた材料の分解を促進する構造を形成し、かくして全ての堆積された材料が確実に変換され、そして表面に対して良好な接着性があり、かくして結果として得られる材料が洗浄プロセス後も基体上に確実に残存するので、特に好ましい。

１つの実施形態におけるインクは、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）などの分散安定剤を含む。分散安定剤は、硬化プロセスの間の構造の完全性を維持するのに役立つ。さらなる実施形態では、他の公知分散安定剤が使用される。

１つの実施形態において、ガラスおよびＰＥＴ上の改善された接着性が、網羅的でないが、以下の化合物（これらの種類の促進剤を使用する全ての工業用添加剤を含む）の使用から得られる；ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリウレタン、エポキシ系材料、ポリメタクリレート、無水マレイン酸、ポリピロールおよびフルロ界面活性剤。

典型例としては：ビニルベンジルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリメトキシシラン；アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；グリシドキシプロピルトリメトキシシラン；ビス−トリエトキシシリルプロピルジスルフィドシラン；ヘキサメチルジシラザン（３，４エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシシラン；グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン；グリシドキシプロピルトリエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン；３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリエトキシシラン；３−アミノプロピルトリメトキシシラン；３−アミノプロピルトリエトキシシラン；Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン；３−クロロプロピルトリメトキシシラン；３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン；３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン；トリス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）イソシアヌレート；Ｎ−（３−メチルジメトキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン；Ｎ−（３−メチルジエトキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン；メチルジメトキシシリルプロピルピペラジン；メチルジエトキシシリルメチルピペラジン；トリメトキシシリルプロピルモルホリン；メチルジメトキシシリルプロピルモルホリン；ヘキサンジアミノメチルトリエトキシシラン；ヘキサンジアミノプロピルトリメトキシシラン；［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミノシクロヘキサン；３−チオシアナトプロピルトリエトキシシラン；３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン；１−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］尿素；１−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］尿素；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシシラン；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；メタク
リロキシトリメトキシシラン３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン；メタクリロキシメチルトリエトキシシラン；メタクリロキシメチル（メチル）ジメトキシシラン；メタクリロキシメチル（メチル）ジエトキシシラン；３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン；２−シアノエチルジクロロメチルシラン；トリメチル（メチルエチルケトキシム）シラン；テトラ（メチルエチルケトキシム）シラン；ジ−ｔｅｒｔブトキシ−ジアセトキシシラン；ジメチルジアセトキシシラン；トリアセトキシメチシラン；テトラアセトキシシラン；エチルトリアセトキシシラン；ビニルトリアセトキシシラン；ビス（トリメチルシリル）アセチレン；Ｎ，Ｏ−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド；トリメチルシリル−１，２，４−トリアゾール；１−（トリメチルシリル）イミダゾール；テトラ（アクリロキシ−エトキシ）シラン；５，５’−ジメチル−３，３’−ビス（トリメチルシリル）ビフェニル；Ｔｅｒｔ−ブチルシクロペンタジエニルトリメチルシランが挙げられる。

インク配合物は、これらの材料のうちの１つまたは複数の組み合わせを含み得る。接着促進剤はさらに、英国特許出願第１２１２４０７．９号で記載される他のナノ粒子システムも含み得る。

さらなる実施形態において、また、さらに厚い層が必要とされる場合、多段インクプロセスを使用することができ、それによって；印刷された第１インクは高パーセンテージの接着促進剤を有し、はるかに高い金属／半金属濃度を有して導電性層を提供する第２の層よりも導電性が低い。材料は、一緒に変換することができ、一般的に可視光または赤外連続波レーザーの使用を必要とする。

さらなる実施形態において、レンズアレイを使用して、ビームプロフィールを制御し、（好ましくはビームをマスキングまたは集束させて、高解像度レーザースポットを規定することにより）ビームの倍率を変更し、それによって異なる寸法、例えば０．５μｍ〜１００μｍの高密度化金属／半金属の様々な構造を可能にする。したがって、レンズアレイは、同じレーザー配置から作成される好ましくは５μｍ以下の高解像度フィーチャーを作成する。そのようなアレイは、異なる開口部を各倍率レンズシステムに使用して、非均一性を低減することを含む所望のエネルギープロフィールを得ることを可能にする。さらなる実施形態において、レンズアレイは、所望の画像を同時に作製させられる複数のレーザーおよび複数のレンズ／開口部配置を含む。他の方法を用いることもできるが、好ましくは各レーザー光線をマスキングするかまたは集束させて、レーザースポットを規定し、高解像度フィーチャーを作成することができる。そのようなフィーチャーは幅５μｍ以下であり得る。このプロセスはさらに速い作成速度を可能にし、様々な寸法の複数の構造が同時に焼結されるのを可能にする。比較的低出力レーザーを容易に集束させて、必要とされる構造を作成するために十分な単位面積あたりのエネルギーを得ることができるので、光ファイバーシステムはこの適用に特によく適している。各光ファイバーは、レーザーダイオードによって駆動され、次いで一緒に束ねられて、表面全体にわたってスキャニングし、異なる寸法の複数のフィーチャーの同時レーザー焼結を可能にするレンズアレイを含むヘッドに供給される。このシステムは、例えば２ｍｍ以下の狭い線間隔を必要とする適用に特に適している。

あるいは、大きな線間隔を必要とする適用（例えば、太陽光線の応用）に関して、独立して駆動させることができる多くの固体状態レーザーダイオード成分であって、各ダイオードが別のレンズ／開口部配置を有するものを使用する立体配置が好適であり得る。ソフトウェアと統合されると、これはまた、複数の構造が描画されて所望の画像を得ることを可能にする。

１つの実施形態におけるそのようなレンズアレイは、レーザー光線をサイズが様々な開口部に集中させる最初の集束レンズ（ビーム強度およびビームプロフィールの均一性の両方を制御する）および微細に分解されたトラックフィーチャーを作成する最終集束レンズを含む。典型的なレンズアレイの形態を、図８を参照して詳述する。

さらに、本発明は、電圧もしくはレンズ／マスクを変えることによるかまたは波長の選択によるかのいずれかでレーザーの強度の制御を可能にする。特に、レーザーをナノ粒子インク上に余分に照射することによって、硬化または焼結よりはむしろインク除去が得られることが判明している。したがって、適切なレーザー強度および波長の選択によって、基体が損傷を受けないままであり、一方、インクが高密度化金属／半金属構造に変換されることを保証することが可能である。

一旦レーザーが基体のスキャニングを完了し、所望の画像が印刷されたら、未変換材料をステップＳ１０６で除去する。レーザー光線によってスキャニングされたインクは、典型的にはレーザーの強度および暴露の長さに応じて硬化または焼結によって変換されているので、変換された高密度化金属構造の特性は未変換構造とは異なる。

したがって、変換された領域に対して影響を及ぼさないかまたはわずかしか影響を及ぼさず、未変換領域を除去するための洗浄配合物およびプロセスを選択することが可能である。そのような洗浄配合物はフォトリソグラフィーの分野で周知である。インクと関連したバインダーを溶解させることができる溶媒または撹拌源を用いてバインダーをほとんどまたはまったく含まない緩く結合した材料を洗い流すことができる溶媒を、適切な洗浄液として用いることができる。これはカルボン酸などの酸も含み得る。

本発明の方法は柔軟性を有し、ＰＥＴ、ＰＩ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＡ、ＰＩ、ＳｉＮ、ＩＴＯ、アルミナタイル、およびガラスを含む多くの基体に特に好適であることが判明している。さらに、基体およびインクの選択を使用して、異なる材料を作成することができる。適切な基体およびインクの選択によって誘電材料を形成することができる。典型的な基体は、ガラスシートまたはアルミナタイルまたはプラスチックの薄いシートであり得る。インクを公知方法で配合して、これらの表面を適切に湿らせ、硬化および焼結粒子を単独で使用するか、またはさらなる結合剤を含むインクによるかに関係なく、変換されたインクをそれらと結合させる。好適な例としては、ガラス用のシランまたはＰＥＴ用のアクリルポリマーなどが挙げられる。バインダー自体は誘電性であり得、これは低温焼結または溶解されて、たとえばナノチタニアもしくはシリケート、またはホットメルトプラスチックなどの選択された基体に好適な高密度および接着性の塊になる。特定の基体に必要な特定のバインダーおよび接着剤および／または界面活性剤は当業者に公知である。

したがって、本出願は、他のシステムと比べて高解像度の線を作成するための改善された方法を提供する。特に、レーザーによる材料の直接変換（硬化、焼結、またはその他）によって、さらに高解像度のフィーチャーが可能になり、フォトレジスト層などのさらなる層の必要性が回避され、製造に必要な段階が少ないので、大規模／大量で実施することができる。さらに、レーザー光線プロフィールを制御することによって、ほぼ垂直の端部を形成することができ、かくして画像の解像度を改善することができる。

さらなる利点は、レーザー波長の適切な選択から得ることができる。材料に厚い堆積物を使用する場合は、高波長レーザー（たとえばＩＲで機能するもの）を選択して、堆積層に深く浸透させる。ナノ粒子インクの組成に応じて、レーザー波長を選択して、インク配合物添加物とカップリングさせると、有機材料がナノ材料から蒸発／解離する。さらに、レーザーの適切な波長の選択は、基体とフィルムとの界面での種の修飾による基体と金属／半導体／半金属フィルム間の表面接着性の増強のために用いられる。

有利には、レーザー波長の選択とレーザーの集束（またはマスキング）によって、堆積層の深さ全体で硬化する高解像度フィーチャーの作成が可能になる。

図２ａ〜２ｄは、高解像度フィーチャーをナノ粒子インクの印刷されたフィルムから基体上に形成する略図である。基体１０、ナノ粒子インク１２、第１硬化層１４および第２硬化層１６、ならびに洗い流された未硬化領域１８が示される。

図２ａでは、基体１０は被覆されていない。図２ｂでは、基体は、図１のステップＳＩ０２にしたがってナノ粒子銅インク１２の層とその上に有機バインダーが堆積されている。一例では、銅インク１２がロールコーティングによって基体上に堆積される。この例でのバインダーはＣ₄以上の有機物である。さらなる実施形態において、Ｃ３のバインダーを使用することができる。図２ｃにおいて、レーザー（不図示）は図１のステップＳ１０４にしたがって２つの領域１４および１６をスキャニングし、硬化させて、高密度化金属フィルム構造を形成する。

図２ｄでは、基体１０は図１のステップＳ１０６にしたがって洗浄されて、未硬化領域１８が除去され、硬化領域１４、１６が残されて、銅構造を形成する２つの高解像度フィーチャーを規定する。典型的には、未硬化領域間隙１８は１５μｍ程度のものである。図２で使用されるインク配合物は、材料の凝固を促進する前述の接着剤化合物を含む。

図３は、ナノ粒子インクの印刷されたフィルムから高解像度フィーチャーを基体上に形成する略図である。基体１０および３つのインク領域２０、２２、２４が示される。

図３ａでは、基体１０はインク２０、２２、２４でコーティングされ、未変質インクは除去されて、あとに所望の印刷構造が残る。アブレーションは非常に高エネルギーのレーザーまたは電子ビームで起こり得る。あるいは、キセノンランプなどの広帯域光子源をレーザーの代わりに使用することができるが、それらのガウス分布のためにこれらはあまり好ましくない。広帯域および広幅ビームメカニズムを用いたアブレーションの特異性は、印刷表面を、高または低反射性のいずれかを有する材料でコーティングし、かくして吸収されたエネルギー密度を大幅に調節して、アブレーションまたは実際のインクのアニーリングのための条件に適合させることによって達成することができる。

レーザー（不図示）は次いで硬化または焼結によって残存する除去されなかったインクを変化させて、金属構造２０’、２２’、２４’を形成する。この例では、基体は損傷を受けないままであるが、インクが変換されるようにレーザーの波長およびエネルギーを選択する。

図４は、印刷された画像を精緻化して、高解像度フィーチャーを形成する略図である。図４ａは、基体１０および３つのインク領域２０、２２、２４を示す。

図３と同様に、インク層の部分が除去されて、３つのインク領域２０、２２、２４が残っている。さらに小さな構造を正確に形成する目的で、インク領域２０、２２、２４を精緻化するために、レーザーを正確に整列させるための整列システムが提供される。そのようなシステムでは、例えばレジストレーションマークなどの１以上の印刷されたフィーチャーが、好ましくは表面上の既知場所で印刷される。カメラ（不図示）を使用して、表面上のレジストレーションマークを特定し、コンピュータ制御の座標系の一部としてコンピュータ（不図示）と連絡する。コンピュータは、ｘ−ｙ平面中でレーザーを移動させるように設定されたモーターと接続され、コンピュータは、モーターを制御するように設定される。別の実施形態において、モーターは、硬化される試料をｘ−ｙ平面中で移動させる
ように設定される。コンピュータは、レジストレーション画像（または他の種類の印刷されたフィーチャー）を使用して、試料とレーザーとの間の相対的オフセットを決定するように設定され、モーターを使用して試料およびレーザーを一直線上になるように移動させるように適応される。

レジストレーションマークはさらに、印刷された画像と同時に印刷されて、改善された位置あわせを可能にすることができるか、または印刷されたフィーチャーをレジストレーションマークと整列させることができ、そのマークを全てその後整列させるための共通の位置として使用する。本発明のそのような例において、レーザー（または試料）はｘ−ｙ平面を移動して、所望のパターンを作成する。コンピュータによって制御されるモーターによって、レーザーまたは試料を移動させる。レーザー光線または試料が移動してレーザー処理パターンを得るために、レーザーもしくは接続されたレンズデバイスもしくはレーザー処理された試料が取り付けられたモーター駆動の並進装置または固定位置のレーザー出力ビームの出力ビームを屈折させることができるモーター駆動のガルボミラーのいずれかを使用する。したがって、レーザー光線はインクの印刷されたパターン上に入射し、各インク領域のその部分を変化させる。３つのインク領域２０、２２、２４の硬化領域をそれぞれ３０、３２および３４として示す。均一な非ガウス波面のために、レーザーは各領域の特定のフィーチャーを正確に焼結させて、非常に高解像度のフィーチャーを作成することができる。典型的には、インク領域２０は幅１０μｍであり得、焼結領域３０は約５μｍであり得る。

図４ｃでは、未変換領域は図１のステップＳ１０６にしたがって洗い流され、変換された高解像度領域が残される。

図５は、電気めっきによってコーティングされた材料での高解像度印刷の略図である。

銅ナノ粒子インクの２つの硬化領域４０、４２を有する基体１０が示され、この硬化領域は銅コーティング４４を有する。

示された例では、堆積させたインクは接着剤バインダーを有する銅ナノ粒子インクである。インクは、２つの高解像度フィーチャーを形成するための前述の方法を用いて硬化させ、既知の電気めっき法によって銅でコーティングする。

さらなる例では、他のインクおよびコーティングを使用することができる。

図６は、本発明の態様にしたがって形成される高解像度フィーチャーのＳＥＭ画像である。

画像は、本発明によって得られる所定の端部を示す。示される例では、１０６４ｎｍの連続波レーザーを使用して、３．８ｕｍのトラック幅を生成させた。

図７は本発明の１つの実施形態で使用される装置の概略図である。

チャンバー１００が示され、その中に、硬化テーブル１０２が配置され、その上には、インク源１０６を有し、中枢コンピュータ１０８に接続されたプリンター１０４があり、コンピュータ１０８はレーザー１１０、および光学ユニット１１２にも接続されている。洗浄ユニット１１４もある。ガラスなどの基体１１６がテーブル１０２上に配置されている。

コンピュータ１０８はプリンター１０４を制御し、示された例では、プリンターは、有
機コーティングを有する銅インクナノ粒子のインク源１０６を有するインクジェットプリンターである。コンピュータ１０８は公知プロトコルによってプリンター１０４に有線または無線接続で接続される。

使用時、ユーザーはインク１０６の選択、堆積層の深さ、基体１１６および所望の印刷パターンをコンピュータ１０８に入力する。インクジェットプリンター１０４はコンピュータ１０８によって制御され、不変のナノ粒子インク１０６を基体１１６上に堆積させる。

インク１０６は基体１１６全体を覆うように堆積させ、レーザー１１０を使用してインク１０６を変換することによって所望のパターンが形成される。別のインクを節約する実施形態では、プリンター１０４は所望のパターンを基体１１６上に概略的に規定し、レーザー１１０は所望のトラックを単に変換させることによってパターンを精緻化する。この結果、印刷されたフィーチャーがないことが前もって分かっている部分はインク１０６で覆われていないので、無駄なインクが少ない。

コンピュータ１０８はさらに、インク１０６の入力および基体１１６から、必要なレーザー波長、強度およびビームサイズも決定する。必要とされる波長および強度は、インク、堆積深さおよび基体の選択に依存する。好適な値は、メモリに以前の実験データからの参照テーブルとして格納されているか、または算出する。ビームサイズは入力された印刷パターンに依存し、高解像度フィーチャーは微細なビームを必要とする。

コンピュータ１０８は、適切なレーザー（複数可）１１０をレンズと同様に選択する。レーザーの強度は、レーザー１１０に供給される電圧もしくはアンペア、および／またはレーザー１１０が特定のスポット上に集束されたままである時間の長さを変えることによって設定される。コンピュータ１０８はスキャンパターンを設定し、公知レーザー誘導手段によって基体１１６全体にわたって所望のパターンでレーザー１１０を作動させる。スキャニングの結果、インク１０６が銅インクナノ粒子から銅高密度化フィルム構造またはマトリックスへ変換される。

基体１１６を次いで洗浄ユニット１１４中に入れて、不要なインク１０６を除去する。洗浄液は、未処理銅中の分子を溶解させることができる類似または同じ基である化学官能基が結合した溶媒分子であるが、他の形態の洗浄液も使用することができる。このように、銅インク１０６を、すすぎ液中の特定の溶媒に調整されたバインダー分子を含むように配合することができ、そして、処理された銅は、その形状と修正された結合化学のために、この同じリンス液ステップ溶媒に溶解することはできない。

さらなる実施形態において、酸化物含有量がゼロである構造またはフィルムを製造するために、処理は不活性雰囲気中で行う。チャンバー１００は、ポンプ（不図示）をさらに含み、それからネオンなどの不活性ガスがチャンバー１００中に導入される。レーザーがインクを硬化または焼結させる際、有機バインダーが蒸発し、この結果、金属が酸化する可能性がある。プロセスを不活性雰囲気中で実施すると、酸化がほとんどまたはまったく起こらないことが判明している。

さらなる実施形態において、テーブル１０２をヒートシンク（不図示）上に置くか、またはレーザー焼結／硬化プロセスによって生じる過剰の熱を除去するために、製造プロセスを通気環境で行ってもよい。

図８は、図６で示されるものなどの高解像度フィーチャーを産生するために用いられる集束アレイの略図を示す。

レーザー１１０、第１集束レンズ１２０と開口部１２２と第２集束レンズ１２４とを含む光ユニット１１２が示される。その上に高解像度フィーチャーが印刷される基体１１６も示される。

レーザー１１０は１０４６ｎｍ連続波レーザーであり、これは１．５ｍＷで発光する。他の実施形態では、他のレーザーを使用することができる。レーザー１１０は、開口部１２２を通ってレーザーを集束するように設定された第１集束レンズ１２０に向かって発光する。レンズ１２０は、したがって、開口部を通る光のかなりの部分を集束させる。好ましい実施形態において、高解像度フィーチャーを作成するために、開口部サイズは５０μｍであり、レンズによって集束されない光は、開口部によってブロックされる。開口部１２２から距離「ａ」の第２集束レンズ１２４は、レンズから距離「ｂ」の焦点に光を集束させる。高解像度フィーチャーを作成するために、硬化される材料をレンズの焦点に置く。レンズの焦点は使用されるレンズ１２４に依存する。

図９は、高解像度フィーチャーを印刷するために使用される印刷装置の略図である。複数の高解像度フィーチャーを同時に印刷するための複数のレーザーおよび光ファイバーシステムを含む装置。そのような配置は、したがって高製造環境で好適である。

図９では、２つのレーザーを有する印刷装置が示される。明確にするために２つのレーザーを示し、本発明のさらなる例では２より多いレーザーが装置中に存在する。

２つのレーザー１２０、１２２が示される。第１レーザー１２０は第１開口部システム１２４およびコリメーティングレンズ１２６を有する。第２レーザー１２２も第２開口部システム１２８およびコリメーティングレンズ１３０を有する。第１コリメーティングレンズ１２６からの光は第１光ファイバーケーブル１３２に沿って誘導され、第２コリメーティング１３０からの光は第２光ファイバーケーブル１３４に沿って誘導される。光ファイバーケーブル１３２、１３４はそれによって光ファイバー束を規定し、これはレーザー１２０、１２２からの光を誘導する。光ファイバーケーブル１３２、１３４からの光は集束レンズ１３６を通過して、基体１４０または試料ホルダー上に置かれた試料１３８上にレーザースポットを規定する。さらなる実施形態では、１以上の集束レンズ１５０、１５２をマスク（不図示）と置換して、レーザースポットを規定する。

さらなる例では、１以上の開口部ｌ２４、１２６および１以上のレンズ１２６、１３０、１３６は不要であり、レーザー１２０、１２２からの光は光ファイバー束によって直接誘導される。

個々の光ファイバーケーブルは、好ましくは個々に制御可能であり、それによって装置をよりよく制御できる。一例では、光ファイバーケーブルをモーター（不図示）によって移動させるが、任意の他の好適な手段を用いることができる。

光ファイバー束を規定するための光ファイバーケーブル１３２、１３４の使用によって、高解像度フィーチャーを互いに接近して（ミリメートル程度の間隙で）同時に印刷させることが可能になる。個々の光ファイバーケーブル１３２、１３４は他の方法で可能であるよりも近い間隔のそのようなフィーチャーを可能にする。これは、たとえば回路図を作成す場合に特に有益であることが判明している。

本発明の一例では、たとえば回路図などの描画される所望の形状を制御コンピュータ（不図示）に入力する。コンピュータは、所望のパターンを規定するために（たとえば、図示されていないモーターの使用により）ケーブルの位置を制御するように設定される。し
たがって、複数のレーザー１２０、１２２を使用することによって、所望のパターンを迅速かつ正確に試料１３８上に描画することができる。

図９で示される装置は、したがって、ごく接近した複数の高解像度フィーチャーを印刷する場合に特に有益である。

図１０は、高解像度フィーチャーを印刷する装置のさらなる例である。複数の高解像度フィーチャーを同時に印刷するための複数のレーザーを含む装置。そのような配置は、したがって、高製造環境で好適である。

図９で示される本発明の例と同様に、明確にするためにレーザーを２つだけ示す。本発明のさらなる例では、２より多いレーザーが使用される。

２つのレーザー１２０、１２２が示される。第１レーザー１２０は第１開口部システム１２４およびコリメーティングレンズ１２６を有する。第２レーザー１２２も第２開口部システム１２８およびコリメーティングレンズ１３０を有する。第１コリメーティングレンズ１２６からの光を第１集束レンズ１５０によって集束させ、第２コリメーティングレンズ１３０からの光を第２集束レンズ１５２によって集束させる。第１および第２集束レンズ１５０、１５２は、基体１４０上に置かれた試料１３８上にレーザーを誘導して、レーザースポットを規定する。さらなる例では、開口部１２４、１２８ならびに第１および第２コリメーティングレンズ１２６、１３０は不要であり、第１および第２レーザー１２０、１２２からの光は集束レンズ１５０、１５２を直接通過する。

さらなる実施形態において、１以上の集束レンズ１５０、１５２をマスク（不図示）と置換して、レーザースポットを規定する。

好ましくは、各レンズ（またはマスク）は、装置によって印刷されるフィーチャーを規定するために個々に制御可能である。レンズ１５０、１５２は、本発明の例では、高解像度フィーチャーの印刷を規定するように制御されるレンズのアレイを規定する。

図１０で示される装置は、好ましくは、所定のフィーチャーがさらに大きく分離して印刷される実施形態において用いられる。たとえば、高解像度フィーチャーの間隔があいている太陽電池において。

したがって、図１０中の装置は、好ましくはフィーチャーが比較的大きな間隔をおいて配置されている場合に用いられる。

図９および１０で示される装置において、レーザーダイオードは個々に、または同時に切り替えることができる。レーザーダイオード１２０、１２２はコンピュータなどのコントローラ（不図示）によって制御される。コントローラは好ましくは、描画される回路を規定する回路設計図などの入力を受け取ることが可能である。示される装置では、レーザーを集束させ、したがって比較的低出力および安価なダイオードを使用することができる。

さらなる例では、レーザーの出力ビームの幅をレンズの使用によって変更する。レンズを選択して、レーザースポットを分散させて、幅１００ミクロンまでの線を規定するレーザースポットを規定する。さらなる例では、線の幅はレンズ選択によって変わる。複数のレーザーを使用することができ、同時にオンにされるように積極的に選択することができるので、２以上の線を一度に引いて、さらに大きな線を規定することができる。たとえば、それぞれ幅５０ミクロンの２本の線を基体上に引くことができる。光ファイバーケーブ
ルを配置することによって、レーザーは幅１００ミクロンの１本の線を規定することができる。同様に、光ファイバーケーブルまたは集束線の配置によって、他の線幅も引くことができる。

本発明のさらなる例では、基体１４０を移動させ、レーザーイメージングシステムを固定する。さらなる例では、イメージングシステム（特に集束レンズ１５０、１５２または光ファイバーケーブル１３２、１３４）は、基体１４０上に置かれた試料１３８を硬化させるために表面全体にわたってスキャニングするヘッド（不図示）に取り付けられたレンズアレイ中に位置する。

記載された発明は、高解像度印刷が必要とされる多くの分野にわたって適用される。有利には、本発明は、少量および大量生産の両方を可能にする。したがって、本発明は大規模製造ならびにワークベンチ製造の両方に適している。

特に、本発明は以下での使用に好適であることが判明している：
（ｉ）タブレットスマートフォンおよび製造プロセスで使用される工業用スクリーン、医療機器および他の適用で使用されるタッチスクリーンディスプレー技術のための、例えばバスバーまたは電極構造などの導電性構造の製造。
（ｉｉ）透明導電性酸化物（ＴＣＯ）技術、例えばＩＴＯ、ＡＴＯおよびＦＴＯの代替物として。そのような実施形態では、トラック寸法は幅が十分小さく、人間の目には見えないが、ＴＣＯ構造に相当するシート抵抗率を提供することが判明している。
（ｉｉｉ）太陽電池電極構造。そのような技術において、シャドーイング損失を最小限に抑えるために低幅電極構造の傾向があり、最大光強度を保証することによって、太陽電池に到達することができる。したがって、前述のものなどの小規模フィーチャーの使用が特に有益である。

Claims (34)

1. 高解像度フィーチャーを基体上に印刷するための方法であって：
   金属／半金属ナノ粒子ならびに界面活性剤および／または接着剤化合物を含み、バインダーを有するナノ粒子インクを基体上に堆積させ；そして
   堆積されたナノ粒子インクの一部または全部に直接レーザー光線を適用して、高解像度プリントフィーチャーを規定することを含み、レーザー光線を集束またはマスキングして、高解像度レーザースポットを作成し；そして
   ナノ粒子インクのナノ粒子コーティングまたはバインダーを除去し、それによって接着剤化合物をナノ粒子と結合させるようにレーザー光線が設定され、インクを変化させて、金属半金属構造を形成し、それによって高解像度レーザースポットの幅の金属／半金属構造を作成するようにレーザー光線がさらに設定される、方法。
2. レーザー光線が連続波レーザー光線である、請求項１に記載の方法。
3. レーザー光線が可視光または赤外線で発光する請求項１または２に記載の方法。
4. 接着剤化合物が接着促進剤および界面活性剤を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 基体を洗浄して、非変換堆積インクを除去するステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 複数のレーザーを使用して堆積されたナノ粒子インクを硬化させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. レーザースポットの幅が直径５ミクロン以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 接着促進剤および／または界面活性剤が、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリウレタン、エポキシ系材料、ポリメタクリレート、無水マレイン酸、ポリピロールおよびフルロ界面活性剤を含む群から選択される、またはシード層である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記接着促進剤および／または界面活性剤が：
   ビニルベンジルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリメトキシシラン；アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；グリシドキシプロピルトリメトキシシラン；ビス−トリエトキシシリルプロピルジスルフィドシラン；ヘキサメチルジシラザン（３，４エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシシラン；グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン；グリシドキシプロピルトリエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン；３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリエトキシシラン；３−アミノプロピルトリメトキシシラン；３−アミノプロピルトリエトキシシラン；Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン；３−クロロプロピルトリメトキシシラン；３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン；３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン；トリス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）イソシアヌレート；Ｎ−（３−メチルジメトキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン；Ｎ−（３−メチルジエトキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン；メチルジメトキシシリルプロピルピペラジン；メチルジエトキシシリルメチルピペラジン；トリメトキシシリルプロピルモルホリン；メチルジメトキシシリルプロピルモルホリン；ヘキサンジアミノメチルトリエトキシシラン；ヘキサンジアミノプロピルトリメトキシシラン；［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミノシクロヘキサン；３−チオシアナトプロピルトリエトキシシラン；３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン；１−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］尿素；１−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］尿素；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシシラン；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；
   メタクリロキシトリメトキシシラン３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン；メタクリロキシメチルトリエトキシシラン；メタクリロキシメチル（メチル）ジメトキシシラン；メタクリロキシメチル（メチル）ジエトキシシラン；３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン；２−シアノエチルジクロロメチルシラン；トリメチル（メチルエチルケトキシム）シラン；テトラ（メチルエチルケトキシム）シラン；ジ−ｔｅｒｔブトキシ−ジアセトキシシラン；ジメチルジアセトキシシラン；トリアセトキシメチシラン；テトラアセトキシシラン；エチルトリアセトキシシラン；ビニルトリアセトキシシラン；ビス（トリメチルシリル）アセチレン；Ｎ，Ｏ−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド；トリメチルシリル−１，２，４−トリアゾール；１−（トリメチルシリル）イミダゾールテトラ（アクリロキシ−エトキシ）シラン；５，５’−ジメチル−３，３’−ビス（トリメチルシリル）ビフェニル；Ｔｅｒｔ−ブチルシクロペンタジエニルトリメチルシランからなる群から選択される、請求項８記載の方法。
10. ナノ粒子インクがＰＶＰなどの分散安定剤を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載
    の方法。
11. ナノ粒子インクが、銅、金、銀、アルミニウム、タンタル、モリブデン、およびニッケルからなる群から選択される金属を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. ナノ粒子インクが銅および銀などの複数の金属ナノ材料、またはケイ素およびニッケルなどの金属および／または半金属を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. ナノ粒子インクが半金属であり、ケイ素を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. ケイ素がドーパントでドープされる、請求項１３に記載の方法。
15. ドーパントがホウ素またはリンである、請求項１４に記載の方法。
16. バインダーがＣ３以上の任意の有機物である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. レーザー光線が、トップハットプロフィールに適応させたプロフィールまたは典型的なガウスビームプロフィールよりも改善された均一性を有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. レーザー光線が開口部またはスリットマスクを通して適応される、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. ビームがガルボスキャナーシステムによって適応される、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. レーザーがレンズシステムによって適応される、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 請求項５に従属する場合、未変質インクの一部または全部を除去するステップを、レーザーを基体上に適用する後に行う、請求項２〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 請求項５に従属する場合、未変質インクの一部または全部を除去するステップが、レーザーを基体上に適用する前に実施される、請求項２〜１９に記載の方法。
23. 複数のナノ粒子インク層を異なる組成物で処理する、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 第１層が、接着性および／または異なるドーピング濃度または種を含む異なる層を促進する、請求項２３に記載の方法。
25. 基体が：ＰＥＴ、ＰＩ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＡ、ＰＩ、ＳｉＮ、ＩＴＯ、アルミナタイル、およびガラスを含む群から選択される、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
26. ｐｎ型デバイスを作成するための請求項２１または２２に記載の方法。
27. 高解像度フィーチャーを基体上に印刷するための装置であって：
    金属／半金属ナノ粒子ならびに界面活性剤および／または接着剤化合物を含み、バイン
    ダーを有するナノ粒子インクを基体上に堆積させるためのインク堆積デバイス；
    堆積されたナノ粒子インクの一部または全部の上に直接レーザー光線を適用して、高解像度プリントフィーチャーを規定するように設定されたレーザー；および
    レーザー光線に集束レーザースポットを作成させるように設定されたマスクまたは集束手段
    を含み、
    レーザー光線周波数が、ナノ粒子インクのナノ粒子コーティングまたはバインダーを除去し、それによって接着剤化合物をナノ粒子と結合させるように選択され、レーザー光線がさらに、インクを変化させて金属半金属構造を形成し、それによってレーザースポットの幅の金属／半金属構造を作成するように設定される、装置。
28. １以上のさらなるレーザーを含む、請求項２７に記載の装置。
29. 複数の光ファイバーケーブル、または集束レンズもしくはマスクをさらに含み、各光ファイバーケーブル、集束レンズまたはマスクがレーザーによって放射されるレーザー光線を導くように設定される、請求項２８に記載の装置。
30. 光ファイバーケーブルまたは集束レンズまたはマスクの１以上が可動性である、請求項２８に記載の装置。
31. 装置を制御するように設定されるコンピュータをさらに含む、請求項２７〜３０のいずれか１項に記載の装置。
32. 請求項３０に従属する場合、コンピュータが光ファイバーケーブルまたは集束レンズまたはマスクの１以上の動きを制御するように設定される、請求項３１に記載の装置。
33. コンピュータが、装置によって印刷されるパターンを表す入力を受け取るように設定され、そして入力されたパターンを複製するために光ファイバーケーブルまたは集束レンズまたはマスクを移動させるようにさらに設定される、請求項３２に記載の装置。
34. 請求項１〜２６のいずれか１項に記載の方法を実施するために適応させる、請求項２７〜３３のいずれか１項に記載の装置。

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