(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１および第２の面を有し，かつ上記第２の面上に不均一な分布で積層された，それぞれ異なる材料を含む複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を用意し，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めし，
上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けて，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記異なる材料のバルク混合物を含む溶融液滴の射出を誘導する，
材料堆積方法。
【請求項２】
上記複数のドナー・フィルムが少なくとも第１および第２のフィルムを備え，そのそれぞれが第１および第２の異なる成分を含み，これによって上記溶融材料が上記第１および第２の成分の組合せを含むものであり，上記パルスの上記ドナー基板上への入射位置を制御することによって，上記溶融材料中の上記第１および第２の成分の相対比率を制御する，請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記複数のドナー・フィルムの少なくとも一つが，上記第２の面上で変化する厚さを持つ，請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記複数のドナー・フィルムが，上記第２の面にわたって横向きに交互積層される少なくとも第１および第２のフィルムを備えている，請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる構造のものである，請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
対向する第１および第２の面を有し，かつ上記第２の面上に不均一な分布で複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を用意し，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めし，
上記ドナー基板の第１の面を通過しかつ上記不均一な分布に応じて選択される上記ドナー・フィルム上の位置に入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けて，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に溶融材料の液滴の射出を誘導する，
材料堆積方法。
【請求項７】
上記複数のドナー・フィルムが少なくとも第１および第２のフィルムを備え，そのそれぞれが第１および第２の異なる成分を含み，これによって上記溶融材料が上記第１および第２の成分の組合せを含むものであり，上記パルスの上記ドナー基板上への入射位置を制御することによって，上記溶融材料中の上記第１および第２の成分の相対比率を制御する，請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上記複数のドナー・フィルムの少なくとも一つが，上記第２の面上で変化する厚さを持つ，請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
上記複数のドナー・フィルムが，上記第２の面にわたって横向きに交互配置される少なくとも第１および第２のフィルムを備えている，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる構造のものである，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる材料組成のものである，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる厚さのものである，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる形態構造のものである，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１４】
上記ドナー基板上の上記複数のドナー・フィルムの順序を選択することによって，上記ドナー・フィルム中に吸収されるレーザ・エネルギーの量を制御する，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１５】
上記ドナー基板上の上記複数のドナー・フィルムの順序を選択することによって，上記アクセプタ基板上の溶融材料の堆積速度を制御する，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも一つのドナー・フィルムが複合マトリックスを備えている，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも一つのドナー・フィルムを電気的に充電して上記アクセプタ上にエレクトレットを形成する，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１８】
上記液滴の温度を制御することによって，上記アクセプタ基板上に上記溶融材料の少なくとも一つの非晶質層を形成する，請求項６または７に記載の方法。
【請求項１９】
上記液滴の温度を制御することによって，上記アクセプタにわたって結晶材料と非晶質材料のハイブリッド構造を形成する，請求項６または７に記載の方法。
【請求項２０】
上記ドナー・フィルムが少なくとも半導体材料と誘電体材料を含み，上記レーザ放射のパルスの方向付けが，上記アクセプタ基板上に上記半導体材料と上記誘電体材料を含む量子ドットを形成する，請求項６または７に記載の方法。
【請求項２１】
アクセプタ基板上に堆積すべき複合材料の組成を特定し，
対向する第１および第２の面を有し，上記第２の面上に形成される，上記特定組成のそれぞれ異なる成分を含み，かつ上記特定組成に応じて選択される個別の層厚を有する複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を用意し，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めし，
上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けて，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記特定組成の溶融材料の液滴の射出を誘導する，
材料堆積方法。
【請求項２２】
上記複数のドナー・フィルムの少なくとも一つが，上記第２の面上で変化する厚さを持つ，請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記複数のドナー・フィルムが，上記第２の面にわたって横向きに交互配置される少なくとも第１および第２のフィルムを備えている，請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
上記ドナー基板上の上記複数のドナー・フィルムの順序を選択することによって，上記ドナー・フィルム中に吸収されるレーザ・エネルギーの量を制御する，請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
上記ドナー基板上の上記複数のドナー・フィルムの順序を選択することによって，上記アクセプタ基板上の溶融材料の堆積速度を制御する，請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
対向する第１および第２の面を有し，かつ上記第２の面上にそれぞれ異なる金属素材を含む複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を用意し，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めし，
上記ドナー・フィルムから適切な組成および温度の溶融材料の液滴の射出を誘導して上記アクセプタ基板上に非晶質合金を形成するように選択されるビーム・パラメータで，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付ける，
材料堆積方法。
【請求項２７】
上記液滴の温度を制御することによって，上記非晶質合金を形成する，請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
上記液滴の温度を制御することによって，上記アクセプタ基板にわたって結晶材料と非晶質合金のハイブリッド構造を形成する，請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
アクセプタ基板上に堆積すべき複合材料の組成を特定し，
対向する第１および第２の面を有し，上記第２の面上に形成される，上記特定組成のそれぞれ異なる成分を含み，かつ上記特定組成に応じて選択される個別の層組成を有する複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を用意し，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めし，
上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けて，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記特定組成の溶融材料の液滴の射出を誘導する，
材料堆積方法。
【請求項３０】
上記複数のドナー・フィルムが，上記アクセプタ基板上に第２のマトリックス複合構造を形成するための第１のマトリックス複合構造を備える少なくとも一つのフィルムを備えている，請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
上記複数のドナー・フィルムが，上記アクセプタ基板上にエレクトレットを形成するための少なくとも一つの荷電フィルムを備えている，請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
対向する第１および第２の面を有し，かつ上記第２の面上に不均一な分布で積層された，それぞれ異なる材料を含む複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めするように構成される，位置決めアセンブリ，ならびに
上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記異なる材料のバルク混合物を含む溶融液滴の射出を誘導するために，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成される光学アセンブリ，
を備えている材料堆積装置。
【請求項３３】
上記複数のドナー・フィルムが少なくとも第１および第２のフィルムを備え，そのそれぞれが第１および第２の異なる成分を含み，これによって上記溶融材料が上記第１および第２の成分の組合せを含むものであり，上記パルスの上記ドナー基板上への入射位置を制御することによって，上記溶融材料中の上記第１および第２の成分の相対比率を制御するように構成される制御ユニットを備えている，請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
上記複数のドナー・フィルムの少なくとも一つが，上記第２の面上で変化する厚さを持つ，請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
上記複数のドナー・フィルムが，上記第２の面にわたって横向きに交互配置される少なくとも第１および第２のフィルムを備えている，請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる構造のものである，請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
対向する第１および第２の面を有し，かつ上記第２の面上に不均一な分布で積層された複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めするように構成される位置決めアセンブリ，ならびに
上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に溶融材料の液滴の射出を誘導するために，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記不均一な分布に応じて選択される上記ドナー・フィルム上の位置に入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成される光学アセンブリ，
を備えている材料堆積装置。
【請求項３８】
上記複数のドナー・フィルムが少なくとも第１および第２のフィルムを備え，そのそれぞれが第１および第２の異なる成分を含み，これによって上記溶融材料が上記第１および第２の成分の組合せを含むものであり，上記パルスの上記ドナー基板上への入射位置を制御することによって，上記溶融材料中の上記第１および第２の成分の相対比率を制御するように構成される制御ユニットを備えている，請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
上記複数のドナー・フィルムの少なくとも一つが，上記第２の面上で変化する厚さを持つ，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４０】
上記複数のドナー・フィルムが，上記第２の面にわたって横向きに交互配置される少なくとも第１および第２のフィルムを備えている，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４１】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる構造のものである，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４２】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる材料組成のものである，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４３】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる厚さのものである，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４４】
少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる形態構造のものである，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４５】
上記ドナー・フィルム中に吸収されるレーザ・エネルギーの量を制御するために，上記ドナー基板上の上記複数のドナー・フィルムの順序が選択される，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４６】
上記アクセプタ基板上の上記溶融材料の堆積速度を制御するために，上記ドナー基板上の上記複数のドナー・フィルムの順序が選択される，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４７】
少なくとも一つのドナー・フィルムが複合マトリックスを備えている，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４８】
上記アクセプタ上にエレクトレットを形成するために，少なくとも一つのドナー・フィルムを電気的に充電するように構成される電源を備えている，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４９】
上記アクセプタ基板上に上記溶融材料の少なくとも一つの非晶質層を形成するために，上記レーザ放射のパルスを制御することによって上記液滴の温度を制御するように構成される制御ユニットを備えている，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項５０】
上記アクセプタにわたって結晶材料と非晶質材料のハイブリッド構造を形成するために，上記レーザ放射のパルスを制御することによって上記液滴の温度を制御するように構成される制御ユニットを備えている，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項５１】
上記ドナー・フィルムが少なくとも半導体材料と誘電体材料を含み，上記光学アセンブリが，上記アクセプタ基板上に上記半導体材料と上記誘電体材料を含む量子ドットを形成するように構成されている，請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項５２】
対向する第１および第２の面を有し，かつ上記第２の面上に不均一な分布で積層されて形成された複数のドナー・フィルムを有しており，上記複数のドナー・フィルムがアクセプタ基板上に堆積されるべき複合材料の組成のそれぞれ異なる成分を備え，上記複数のドナー・フィルムが特定組成に応じて選択される個別の層厚を持つ，透明ドナー基板，
上記アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めするように構成される，位置決めアセンブリ，ならびに
上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記特定組成の溶融材料の液滴の射出を誘導するように，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成される，光学アセンブリ，
を備えている材料堆積装置。
【請求項５３】
上記複数のドナー・フィルムの少なくとも一つが，上記第２の面上で変化する厚さを持つ，請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
上記複数のドナー・フィルムが，上記第２の面にわたって横向きに交互配置される少なくとも第１および第２のフィルムを備えている，請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
上記ドナー・フィルム中に吸収されるレーザ・エネルギーの量を制御するために，上記ドナー基板上の上記複数のドナー・フィルムの順序が選択される，請求項５２に記載の装置。
【請求項５６】
上記アクセプタ基板上の上記溶融材料の堆積速度を制御するために，上記ドナー基板上の上記複数のドナー・フィルムの順序が選択される，請求項５２に記載の装置。
【請求項５７】
対向する第１および第２の面と，上記第２の面上に不均一な分布で積層された，それぞれ異なる金属素材を含む複数のドナー・フィルムとを有する透明ドナー基板，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めするように構成される位置決めアセンブリ，ならびに
上記ドナー・フィルムから適切な組成および温度の溶融材料の液滴の射出を誘導して上記アクセプタ基板上に非晶質合金を形成するように選択されるビーム・パラメータで，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成される光学アセンブリ，
を備えている材料堆積装置。
【請求項５８】
上記非晶質合金を形成するために，上記レーザ放射のパルスを制御することによって上記液滴の温度を制御するように構成される制御ユニットを備えている，請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
上記アクセプタ基板にわたって結晶材料および非晶質合金のハイブリッド構造を形成するために，上記レーザ放射のパルスを制御することによって上記液滴の温度を制御するように構成される制御ユニットを備えている，請求項５７に記載の装置。
【請求項６０】
対向する第１および第２の面を有し，かつ上記第２の面上に不均一な分布で積層されて形成された複数のドナー・フィルムを有しており，上記複数のドナー・フィルムがアクセプタ基板上に堆積されるべき複合材料の特定組成のそれぞれ異なる成分を備え，かつ上記特性組成に応じて選択される個別の層組成を有している，透明ドナー基板，
アクセプタ基板の近傍に，上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて上記ドナー基板を位置決めするように構成される，位置決めアセンブリ，ならびに
上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記特定組成の溶融材料の液滴の射出を誘導するように，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成される，光学アセンブリ，
を備えている材料堆積装置。
【請求項６１】
上記複数のドナー・フィルムが，上記アクセプタ基板上に第２のマトリックス複合構造を形成するための第１のマトリックス複合構造を備える少なくとも一つのフィルムを備えている，請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】
上記複数のドナー・フィルムが，上記アクセプタ基板上にエレクトレットを形成するための少なくとも一つの荷電フィルムを備えている，請求項６０に記載の装置。
【請求項６３】
対向する第１および第２の面を有する透明ドナー基板，ならびに
不均一な分布で上記第２の面上に形成される複数のドナー・フィルムを備え，上記ドナー基板がアクセプタ基板の近傍で上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて配置され，レーザ放射のパルスが上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記不均一な分布に応じて選択される上記ドナー・フィルム上の位置に入射するときに，溶融材料の液滴が上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に射出する，
ドナー具。
【請求項６４】
対向する第１および第２の面を有する透明ドナー基板，ならびに
上記第２の面上に不均一な分布で積層されて形成され，アクセプタ基板上に堆積されるべき複合材料の組成のそれぞれ異なる成分を含みかつ特定組成に応じて選択される個別の層厚を持つ複数のドナー・フィルムを備え，上記ドナー基板がアクセプタ基板の近傍で上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて配置され，レーザ放射のパルスが上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するときに，上記特定組成の溶融材料の液滴が上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に射出する，
ドナー具。
【請求項６５】
対向する第１および第２の面を有する透明ドナー基板，ならびに
上記第２の面上に不均一な分布で積層されて形成され，アクセプタ基板上に堆積されるべき複合材料の組成のそれぞれ異なる成分を含みかつ特定組成に応じて選択される個別の層組成を有する複数のドナー・フィルムを備え，アクセプタ基板の近傍で上記アクセプタ基板に上記第２の面を対向させて配置され，レーザ放射のパルスが上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルム上に入射するときに，上記特定組成の溶融材料の液滴が上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に射出する，
ドナー具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は，２０１３年１０月１４日出願の米国仮特許出願６１／８９０，３４６の利益を主張するものであり，その開示は参照によって本書に組み込まれる。
【０００２】
この発明は，概略的にはレーザ直接描画（laser direct writing）に関するもので，特に，レーザ誘起前方転写を用いて複数組成材料構造体（multi-composition material structures）を印刷する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
レーザ誘起前方転写（Laser-Induced Forward Transfer）（ＬＩＦＴ）技術は，プリント回路基板（Printed Circuit Boards）（ＰＣＢｓ），集積回路（Integrated Circuits）（ＩＣ）基板，フラット・パネル・ディスプレイ（Flat Panel Displays）（ＦＰＤｓ）およびその他の電子機器の製造および修理について魅力的なコスト／性能比を提供する。上記ＬＩＦＴ処理では，レーザ光子（the laser photons）が，ソース・フィルム（ソース膜）（「ドナー」として知られる）からアクセプタ基板（「アクセプタ」または「レシーバ」として知られる）に向けて少量の材料を射出（放出，吐出）するためのトリガ駆動力として用いられる。
【０００４】
参照によってその開示内容が本願に組み込まれる米国特許第４，９７０，１９６は，高出力パルス・レーザを用いた材料の薄膜堆積方法および装置を記載する。この発明は，高出力パルス・レーザ光源の反対側にレシーバ基板を配置し，これらの間に一面が薄膜材料によって被覆された光学的に透明なソース支持基板を配置することによって，材料のレーザ直接描画を実現する。上記薄膜材料は様々なタイプの材料の複数層とすることもできる。たとえば第一層を金，第二層を銅，第三層を銀とする三層フィルムとすることができる。
【０００５】
参照によってその開示内容が本願に組み込まれる米国特許第６，４４０，５０３号は，医療機器上への素材（elements）のレーザ堆積を記載する。一方法において，犠牲層（a sacrificial layer）が高温で分解せずに，発射体層（a projectile layer）の材料と化学的に相互作用しない。しかしながら，この方法の実施態様では，上記犠牲層と上記発射体層とが化学的に相互作用することが見てとれる。たとえば，一方法において，ニッケル層とチタン層とが利用されて，ワーク・ピース上に堆積される材料がニッケルチタン合金である。
【発明の開示】
【０００６】
この発明の一実施形態は，対向する第１および第２の面と，上記第２の面上にそれぞれ異なる材料を含む複数のドナー・フィルム（ドナー膜）とを有する透明ドナー基板を提供することを含む，材料堆積方法を提供する。上記ドナー基板はアクセプタ基板の近傍に位置決めされ，その第２の面が上記アクセプタ基板の方を向く。レーザ放射のパルスが，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するように方向付けられ（向けられ）（directed），上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記異なる材料のバルク混合物（a bulk mixture）を含む溶融液滴の射出が誘導される。
【０００７】
この発明の一実施態様によると，対向する第１および第２の面と，上記第２の面上に不均一に分布した複数のドナー・フィルム（multiple donor films in a non-uniform distribution）を有する透明ドナー基板を提供することを含む材料堆積方法がさらに提供される。上記ドナー基板はアクセプタ基板の近傍に位置決めされ，その第２の面が上記アクセプタ基板の方を向く。レーザ放射のパルスが，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記不均一な分布に応じて選択される上記ドナー・フィルム上の場所に入射し，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板に溶融材料の液滴の射出が誘導される。
【０００８】
いつくかの実施形態において，上記複数のドナー・フィルムは少なくとも第１および第２のフィルムを含み，そのそれぞれが第１および第２の異なる成分（components）を含み，これによって上記溶融材料が上記第１および第２の成分の組合せを含み，上記パルスの方向付けが，溶融材料中の第１および第２の成分の相対比率（relative proportions）を制御するように上記位置を選択することを含む。他の実施形態では，上記複数のドナー・フィルムの少なくとも一つが，上記第２の面上で（over the second surface）変化する厚さをもつ。さらに他の実施形態において，上記複数のドナー・フィルムが上記第２の面にわたって横向きに交互配置される（interleaved transversely across the second surface）少なくとも第１および第２のフィルムを含む。
【０００９】
一実施形態において，少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる構造（different structures）のものである。別の実施形態において，少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる材料組成（different material compositions）のものである。さらに別の実施形態において，少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる厚さのものである。
【００１０】
いくつかの実施形態において，少なくとも２つのドナー・フィルムが異なる形態構造（different morphological structures）のものである。他の実施形態において，上記方法は，上記ドナー基板上の複数のドナー・フィルムの順序を選択することによって上記ドナー・フィルムに吸収されるレーザ・エネルギーの量を制御することを含む。さらに他の実施形態において，上記方法は，上記ドナー基板上の複数のドナー・フィルムの順序を選択することによって上記アクセプタ基板上の溶融材料の堆積速度（a deposition rate）を制御することを含む。
【００１１】
一実施形態において，上記ドナー・フィルムの少なくとも一つが複合マトリックス（a composite matrix）を含む。別の実施形態において，上記方法は上記アクセプタ上にエレクトレット（electrets）を形成するために少なくとも一つのドナー・フィルムを電気的に充電する（electrically charging）ことを含む。さらに別の実施形態において，上記方法は上記液滴の温度を制御することによって上記アクセプタ基板上に上記溶融材料の少なくとも一つの非晶質層（amorphous layer）を形成することを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において，上記方法は，上記液滴の温度を制御することによって，上記アクセプタにわたって結晶材料（a crystalline material）および非晶質材料（an amorphous material）のハイブリッド構造を形成することを含む。他の実施形態において，上記ドナー・フィルムは少なくとも半導体材料および誘電体材料を含み，上記レーザ放射のパルスの方向付けが，上記アクセプタ基板上に上記半導体材料および上記誘電体材料を含む量子ドットを形成することを含む。
【００１３】
この発明の一実施形態によると，アクセプタ基板上に堆積すべき複合材料の組成（a composition of a compound material）を特定すること（specifying）を含む材料堆積方法がさらに提供される。透明ドナー基板が用意される。上記ドナー基板は，対向する第１および第２の面と，上記第２の面上に形成される，上記特定組成のそれぞれ異なる成分を含みかつ上記特定組成に応じて選択される個別の層厚を有する複数のドナー・フィルムとを持つ。上記ドナー基板は上記アクセプタ基板の近傍に位置決めされ，その第２の面が上記アクセプタ基板の方を向く。レーザ放射のパルスが，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するように方向付けられ，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記特定組成の溶融材料の液滴の射出が誘導される。
【００１４】
この発明の一実施形態によると，対向する第１および第２の面と，上記第２の面上にそれぞれ異なる金属素材を含む複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を用意することを含む材料堆積方法がさらに提供される。上記ドナー基板が上記アクセプタ基板の近傍に位置決めされ，その第２の面が上記アクセプタ基板の方を向く。レーザ放射のパルスが，上記基板の第１の面を通過しかつ上記アクセプタ基板上に非晶質合金を形成するために適切な組成および温度の上記ドナー・フィルムからの溶融材料の液滴の射出を誘導するために選択されるビーム・パラメータでドナー・フィルムに入射するように方向付けられる。
【００１５】
この発明の一実施形態によると，アクセプタ基板上に堆積すべき複合材料の組成を特定することを含む材料堆積方法がさらに提供される。対向する第１および第２の面と，上記第２の面上に形成される上記特定組成のそれぞれ異なる成分を含みかつ上記特性組成に応じて選択される個別の層組成を有する複数のドナー・フィルムを有する透明ドナー基板が用意される。上記ドナー基板は上記アクセプタ基板の近傍に位置決めされ，その第２の面が上記アクセプタ基板の方を向く。レーザ放射のパルスが上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するように方向づけられ，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記特性組成の溶融材料の液滴の射出が誘導される。
【００１６】
この発明の一実施形態によると，透明ドナー基板，位置決めアセンブリおよび光学アセンブリを含む材料堆積装置がさらに提供される。上記透明ドナー基板は，対向する第１および第２の面を有しておりかつ上記第２の面上にそれぞれ異なる材料を含む複数のドナー・フィルムを有している。上記位置決めアセンブリは，上記第２の面がアクセプタ基板の方を向くようにして，上記ドナー基板をアクセプタ基板の近傍に位置決めするように構成される。上記光学アセンブリは，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルム上に入射するように上記レーザ放射のパルスを方向付けるように構成され，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に異なる材料のバルク混合物を含む溶融液滴の射出が誘導される。
【００１７】
この発明の一実施形態によると，透明ドナー基板，位置決めアセンブリおよび光学アセンブリを含む材料堆積装置がさらに提供される。上記透明ドナー基板は対向する第１および第２の面を有しており，かつ上記第２の面上に不均一な分布において堆積された複数のドナー・フィルムを有している。上記位置決めアセンブリは，アクセプタ基板の近傍に，上記第２の面を上記アクセプタ基板の方に向けて上記ドナー基板を位置決めするように構成されている。上記光学アセンブリは，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記不均一な分布に応じて選択される上記ドナー・フィルム上の位置に入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成され，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に溶融材料の液滴の射出が誘導される。
【００１８】
この発明の一実施形態によると，透明ドナー基板，位置決めアセンブリおよび光学アセンブリを含む材料堆積装置がさらに提供される。上記透明ドナー基板は，対向する第１および第２の面を有しており，かつ上記第２の面上に形成された複数のドナー・フィルムを有している。上記複数のドナー・フィルムは，アクセプタ基板上に堆積すべき複合材料の組成のそれぞれ異なる成分を含み，上記特定組成に応じて選択される個別の層厚を持つ。上記位置決めアセンブリは，上記第２の面を上記アクセプタ基板に向けて，上記アクセプタ基板の近傍に上記ドナー基板を位置決めするように構成されている。上記光学アセンブリは，上記ドナー基板の上記第１の面を通過し，かつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成され，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記特定組成の溶融材料の液滴の射出が誘導される。
【００１９】
この発明の一実施形態によると，透明ドナー基板，位置決めアセンブリおよび光学アセンブリを含む材料堆積装置がさらに提供される。上記透明ドナー基板は，対向する第１および第２の面と，上記第２の面上にそれぞれ異なる金属素材を含む複数のドナー・フィルムとを有している。上記位置決めアセンブリは，アクセプタ基板上に第２の面を向けて，アクセプタ基板の近傍に上記ドナー基板を位置決めするように構成されている。上記光学アセンブリは，上記アクセプタ基板上に非晶質合金を形成するために適切な組成および温度の上記ドナー・フィルムからの溶融金属の液滴の射出を誘導するように選択されるビーム・パラメータで，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成される。
【００２０】
この発明の一実施形態によると，透明ドナー基板，位置決めアセンブリおよび光学アセンブリを含む材料堆積装置がさらに提供される。上記透明ドナー基板は対向する第１および第２の面を有しており，かつ第２の面上に形成される複数のドナー・フィルムを有している。上記ドナー・フィルムは，アクセプタ基板上に堆積すべき複合材料の特定組成のそれぞれ異なる成分を含み，上記特定組成に応じて選択される個別の層組成を有している。上記位置決めアセンブリは，アクセプタ基板に上記第２の面を向けて，アクセプタ基板の近傍に上記ドナー基板を位置決めするように構成されている。上記光学アセンブリは，上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射するようにレーザ放射のパルスを方向付けるように構成され，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に上記特性組成の溶融材料の液滴の射出が誘導される。
【００２１】
この発明の一実施形態によると，透明ドナー基板および複数のドナー・フィルムを含むドナー具（a donor device）がさらに提供される。上記透明ドナー基板は対向する第１および第２の面を有している。上記複数のドナー・フィルムは不均一な分布で上記第２の面上に形成され，上記ドナー基板が上記アクセプタ基板に上記第２の面を向けて上記アクセプタ基板の近傍に位置決めされて，レーザ放射のパルスが上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記不均一な分布に応じて選択される上記ドナー・フィルム上の場所に入射すると，上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に溶融材料の液滴が射出する。
【００２２】
この発明の一実施形態によると，透明ドナー基板および複数のドナー・フィルムを含むドナー具がさらに提供される。上記透明ドナー基板は対向する第１および第２の面を有している。上記複数のドナー・フィルムは上記第２の面上に形成され，アクセプタ基板上に堆積すべき複合材料の組成のそれぞれ異なる成分を含み，かつ上記特性組成に応じて選択される個別の層厚を有しており，上記ドナー基板がアクセプタ基板に上記第２の面を向けてアクセプタ基板の近傍に位置決めされ，かつレーザ放射のパルスが上記ドナー基板の上記第１の面を通過して上記ドナー・フィルムに入射すると，上記特定組成の溶融材料の液滴が上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に射出する。
【００２３】
この発明の一実施形態によると，透明ドナー基板および複数のドナー・フィルムを含むドナー具がさらに提供される。上記透明ドナー基板は対向する第１および第２の面を有している。上記複数のドナー・フィルムが上記第２の面上に形成され，アクセプタ基板上に堆積すべき複合材料の組成のそれぞれ異なる成分を含み，かつ上記特定組成に応じて選択される個別の層組成を持ち，上記ドナー基板が上記アクセプタ基板に上記第２の面を向けて上記ドナー基板がアクセプタ基板の近傍に位置決めされてレーザ放射のパルスが上記ドナー基板の上記第１の面を通過しかつ上記ドナー・フィルムに入射すると，上記特定組成の溶融材料の液滴が上記ドナー・フィルムから上記アクセプタ基板上に射出する。
【００２４】
この発明は，図面とともに記載される，この発明の実施形態の以下の詳細な説明から，より完全に理解することができよう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施形態による，基板上に直接描画するシステムの概略図である。
【図２】この発明の一実施形態による，図１のシステムの詳細を示す概略側面図である。
【図３】この発明の一実施形態による，多層化ＬＩＦＴドナーの詳細を示す概略断面図である。
【図４】この発明の一実施形態による，多層化ＬＩＦＴドナーの詳細を示す概略断面図である。
【図５】この発明の一実施形態による，多層化ドナーを用いたＬＩＦＴ処理の概略断面図である。
【図６】この発明の一実施形態による，多層化ドナーの詳細を示す概略側面図である。
【図７】この発明の一実施形態による，多層化ドナーの詳細を示す概略概略図である。
【図８Ａ】この発明の複数の実施形態による，多層化ドナーの詳細を示す概略断面図である。
【図８Ｂ】この発明の一実施形態による，図８Ａのドナーの層厚と上記ドナーの反射率との相関を示すグラフである。
【図９Ａ】この発明の複数の実施形態による，２つのタイプの層を備える多層化ドナーの詳細を示す概略断面図である。
【図９Ｂ】この発明の複数の実施形態による，２つのタイプの層を備える多層化ドナーの詳細を示す概略断面図である。
【図１０】この発明の複数の実施形態による，ＬＩＦＴ処理中に液滴の温度を制御する多層化ドナーの詳細を示す概略断面図である。
【図１１Ａ】この発明の複数の実施形態による，水平方向にパターン化されたドナーの側面および２つの平面を詳細に示す概略図である。
【図１１Ｂ】この発明の複数の実施形態による，水平方向にパターン化されたドナーの概略平面図である。
【図１１Ｃ】この発明の複数の実施形態による，水平方向にパターン化されたドナーの概略平面図である。
【図１２Ａ】この発明の複数の実施形態による，水平方向にパターン化された多層化ドナーを詳細に示す概略側面図である。
【図１２Ｂ】この発明の複数の実施形態による，レーザ・スポットおよび図１２Ａのパターン化された多層化ドナーの概略平面図である。
【図１３】この発明の複数の実施形態による，水平方向にパターン化されたドナーの平面を詳細に示す概略図である。
【図１４】この発明の複数の実施形態による，ドナー上の水平方向に分割された多層化構造を詳細に示す概略側面図である。
【図１５】この発明の複数の実施形態による，埋込粒子を備える多層化ドナー構造を詳細に示す概略側面図である。
【図１６】この発明の複数の実施形態による，充電選択層を備える多層化ドナー構造を詳細に示す概略側面図である。
【図１７】この発明の一実施形態による，多層化パターン・ドナーのＬＩＦＴ処理を概略的に示すフローチャートである。
【図１８】この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶質層を備えるドナー構造の詳細を示す概略側面図である。
【図１９】この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶質層を備えるドナー構造の詳細を示す概略側面図である。
【図２０】この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶質層を備えるドナー構造の詳細を示す概略側面図である。
【図２１】この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶質層を備えるドナー構造の詳細を示す概略側面図である。
【図２２】この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶質層を備えるドナー構造の詳細を示す概略側面図である。
【図２３】この発明の複数の実施形態による，複数の半導体および誘電体層の超格子を備えるドナー構造と，半導体−誘電体の混合物を量子ドットで備えるアクセプタの詳細を示す概略断面図である。
【実施例】
【００２６】
概要
以下に説明するこの発明の複数の実施形態は，ＬＩＦＴの性能（capabilities）および使い勝手（usability）を強化する方法および装置を提供するものである。この実施形態によって提供される強化は，ＰＣＢ，ＩＣ基板，ＦＰＤ製造，様々な基板（紙，プラスチック，セラミック等）上への金属回路の印刷，および特に印刷３Ｄ金属構造（printed 3D metal structures）に有用である。開示される技術はこれらの特定の用途内容に限定されるものではないが，本書に記載の複数の実施形態の態様は，他の種類のアクセプタ基板上へのＬＩＦＴベースの印刷にも準用することができ，金属および非金属材料の両方の印刷を含む。具体的には，これらの技術は様々な印刷エレクトロニクスおよび３次元（３Ｄ）印刷の用途における使用に適合させることができる。
【００２７】
典型的な金属印刷用ＬＩＦＴベース・システムでは，高エネルギー・レーザパルスをドナー・フィルムに入射することで，上記フィルムから射出（吐出，飛翔）される微小金属液滴のスプレー（a spray of minute metal droplets）が生じる。典型的には，このシステムにおける上記ドナー・フィルムは，決まった均一組成の単層を含み，上記アクセプタ上に印刷される金属は必然的に同じ組成を持つ。
【００２８】
この発明の複数の実施形態は，これとは異なる新規タイプのドナー構造および対応するＬＩＦＴシステムの動作方法を提供することによって，この制限を克服するものである。具体的には，開示する実施態様は，ドナーの表面にわたって不均一に分布させることができる複数の様々なドナー層を用いることで，アクセプタ上に印刷される層の組成および構造を制御する。
【００２９】
開示する実施形態では，ＬＩＦＴシステムに用いられるドナーは，典型的には，組成の異なる複数の吸収フィルムによってコーティングされた透明キャリア基板を備えている。レーザ・ビームが上記ドナー上に入射すると，２以上のこれらのフィルムからの複数の材料（物質）（materials）が，上記ドナーから同時に射出され，潜伏期中（during the incubation）および飛翔中（during flight）に混合し，したがって上記アクセプタ上に堆積されかつ固化する材料は，異なるフィルムからの材料の組合せ（化合物，結合物，合成物）を構成する。いくつかの実施形態では，異なるフィルムが異なる金属素材を備え，これらが飛翔中に合金を形成し，その後に上記アクセプタ上に堆積される。上記合金は，結晶質（crystalline）であることもあれば，適切に制御された条件では非晶質（アモルファス）（amorphous），すなわち金属ガラス（metal glass）であることもある。これに代えて上記フィルムの少なくとも一つが非金属材料を備えてもよい。
【００３０】
この実施形態の原理は，上記ＬＩＦＴシステムおよびそのモジュール（レーザ，ドナー−アクセプタ距離，アクセプタ，動作制御およびその他のモジュール）が適切に設定されかつ異なるドナー層およびそれらの構造に同期することで，上記ドナー層の分布に応じて選択される上記ドナー・フィルム上の位置に衝突するように，上記アクセプタ上に目標組成（a target composition）の材料を射出させることにある。
【００３１】
たとえば，典型的な電気回路は，アクセプタ基板と印刷されるバルク金属層（printed bulk metal layer）（たとえば銅）との間の良好な接着を必要とする。この接着は，良好な接着性（これに加えて導電性といった必要な物理的性質）を有する高精度な合金を生成することによって，または上記アクセプタとバルク金属の表面の間に専用接着層を形成することによって，達成することができる。両選択肢は既知のＬＩＦＴ処理では達成困難である。
【００３２】
いくつかの実施形態は，上記ドナー上に複数層を適用しかつ上記ドナーの表面を別々のセクションに分割することによって上記困難性を克服するものであり，各セクションには，スタック全体の物理的性質仕様を維持しつつまたは改善しつつも，必要とされる接着を提供する様々な層または複数層のセット（たとえば，接着層）が形成される。
【００３３】
各層および上記アクセプタのスタック全体の物理的性質を制御するには高精度な合金化が重要である。位置ごとの高精度な素材組成は，機械的，電気的，磁気的，耐食性的，ならびにその他の物理的および化学的な性質にとって重要である。ＬＩＦＴ処理は，ドナーの構造に基づく個別の組成物（複数）の提供を制限する。
【００３４】
いくつかの実施形態では，一または複数のドナー層に，段階的な（傾斜的な）層厚（gradual thickness）または異なる物質の均一でない（不均一の）横方向分布（a non-uniform transverse distribution of different materials）を形成することによって，位置ベースのチューナブルな（自己合金化）組成制御を行うことができ，これによって上記アクセプタにわたるいたるところの特定箇所ごとに，必要とされる物理的かつ化学的な仕様を満足する，目標アクセプタ層のチューナブルかつ高精度な組成を形成することができる。いくつかの実施形態では，限定するものではないが，たとえば，金属，金属合金，金属化合物（合成物），耐熱金属，スズおよびスズ合金，複合金属組成，その他の複数成分材料（合金である必要は必ずしもない），金属ガラス，複合誘電体組成，および金属マトリックスといった広範囲の材料（物質）を適用することができる。
【００３５】
接着性能は電子機器の製造において既知の課題である。具体的には，ガラス，ポリマー（たとえば，ＰＥＴ，ＰＥＮ，ＰＩ）といった一般的な基板上に，またはシリコン窒化物，ＩＴＯ，シリコン酸化物もしくは任意の他の導電層もしくは絶縁層といった特殊層がコーティングされた基板上に，多種多様な金属を堆積するときに接着の問題が生じることがある。
【００３６】
たとえば，ガラス上の銅印刷では，典型的には，ガラスへの良好な接着性を有し，かつスタック全体の接着性の改善に役立つ薄い中間層（たとえばモリブデン）を必要とする。別の例はＩＴＯ上の銅印刷である。いくつかの実施形態は，上記アクセプタの表面へのバルク層の固有接着性を改善するために，自己合金化するような物質によって上記接着性の困難性を克服する。
【００３７】
接着性の問題は，部分的には合金組成物に起因し，いくつかのケースでは上記アクセプタの表面における転写合金化効果（transient alloying effects）にも起因する。たとえば，部分的に酸化されたアルミニウムは，完全に酸化されたアルミニウム層に比べてＡＺＯ表面およびＩＴＯ表面に対する密着性の向上を形成する。一実施形態では，上記ＬＩＦＴ処理中に被制御ガス環境を提供することによって，この困難性を克服することができる。
【００３８】
ＬＩＦＴ処理は，非常に高い温度に達することができる溶融微少液滴（molten minute droplets）を噴射する。高温度の液滴は，上記金属液滴とその周囲環境との部分的なまたは完全な化学反応を誘導し，基板上に印刷された物質の組成を変化させることができる。
【００３９】
いくつかの実施形態において，いくつかのＬＩＦＴ処理パラメータの調整によって反応速度（reaction rate）および印刷物質の組成を制御することができる。このようなパラメータの例には，液滴温度，液滴量，液滴噴射および転写時間，潜伏期間，基板特性および雰囲気条件がある。
【００４０】
たとえば，標準的な雰囲気条件におけるアルミニウム合金の印刷は，表面上に薄いアルミニウム酸化（Al2O3）膜を形成する。金属酸化は拡散プロセスであり，したがって温度，ガス圧および時間が，金属表面上の酸化の速さおよび程度を規定する重要（キー）パラメータである。
【００４１】
いくつかの実施形態において，上記基板上の印刷材料組成は，ガスの種類とその相対圧力とＬＩＦＴ処理中のフローとによって調整することができる。この雰囲気条件は，液滴の体積，液滴の温度，噴射，転写時間，潜伏期間，アクセプタの基板条件など，他の処理パラメータの厳格な管理によって達成する必要がある。同様の考察は，注目する他の金属および他の雰囲気環境についても適用可能である。
【００４２】
銅合金は，主として相互接続としてＰＣＢおよびＩＣ基板応用物において一般的に用いられている。銅はアルミニウムよりも優れた導電体であり，電気めっき法による処理が容易で，アルミニウムと比べて優れたはんだ付け性能を示す。一実施形態は，パターンニングが容易ではない銅合金などの材料の複数層からなる微細な２Ｄおよび３Ｄ構造の直接堆積に適用可能である。ドナー中で複数層を溶融し，それをアクセプタ上で固化することによって，電子回路設計および必要とされる処理仕様に応じた硬いパターン化された合金（hard-to-pattern alloys）の微細構造を作成することができる。
【００４３】
安定的な合成物または合金を形成することができない材料がある。これらを混合するためには，これらを溶融しその後に急速に冷却する必要がある。バルク材料は，この方法で混合するのが困難であり，それは上記バルクから表面へのおよびこの逆の遅い熱伝導に起因する。いくつかの実施態様は，選択される数および順序と，上記ドナー上の各層についての特定の厚さおよび組成とを持つ，材料の複数の薄い層を適用することによってこの困難性を克服する。ＬＩＦＴ処理が適用されると，上記ドナー上のスタック全体の高速溶融によって準安定な合成物または合金が作成されて上記フィルムから上記アクセプタに向けて射出される微小液滴が作成され，次に休む間もなくまたはアクセプタ上への着弾後に，上記液滴の超高速冷却が続く。このような超高速加熱および冷却処理は，他の方法では達成することが非常に困難である，高精度混合における準安定的な合成物および合金を形成することができる。
【００４４】
金属合金化処理は素材（元素）偏析（an elemental segregation）を生じて金属間組成物の粒子（particles of intermetallic compounds）を形成することがあり，これは通常，多結晶合金の結晶粒界（the grain boundaries of the polycrystalline alloy）に位置する。いくつかの実施形態では，ドナー層の高精度な構造と個別ＬＩＦＴ処理を，金属合金化および素材偏析形成の厳格な処理制御（tight process control）のために用いることができる。たとえば，ＰＣＢ応用物のための典型的な合金は，金，銀，アルミニウムおよび白金を備える二元，三元，四元の銅合金，および他の形態の銅系合金である。このような合金は，銅の層と，目標合金の目標素材混合に応じた合金化元素（たとえば金，白金，銀）のかなり薄い層とを備えるドナーを作成することによってＬＩＦＴ処理において製造される。たとえば，２％の銀が混合された９８％銅の合金は，材料比に類似する量を持つ２層以上のドナーを必要とすることになる。
【００４５】
複合材料（composite materials）は，著しく異なる物理的または化学的特性を有する２以上の成分材料からなる材料であり，結合されることで個々の成分と異なる特性を持つ材料を形成する。個々の成分は完成構造において独立かつ別個のまま残る。金属マトリックス複合材（金属基材複合材）（Metal Matrix Composite）（ＭＭＣ）は，少なくとも２つの構成部分を備え，１つが金属である複合材料である。他方の材料は，異なる金属または別の材料，たとえばセラミックまたは有機化合物とすることができる。ＭＭＣは広範囲の材料から作られ，一般に様々な用途に使用される。
【００４６】
いくつかの実施形態において，ＭＭＣは，異なる材料の複数層を堆積することによって製造される。金属層と誘電体層とを交互に積層した構造体を製造すると，被制御金属マトリックス組成物，たとえばその優れた機械的特性のために非常に興味深い組成物であるＡｌ／Ａｌ２Ｏ３を得ることができる。このＭＭＣは，アルミニウム酸化と酸化性雰囲気における混合によって形成され，またはより制御されたやり方ではドナー上のアルミニウム層と酸化物層を溶融してそれらを非酸化性雰囲気中でアクセプタ上に堆積することによって形成される。上記アクセプタ上のマトリックス組成はドナーにおける各層の厚さによって規定される。
【００４７】
他の実施形態において，上記ドナー上の各層の数および各層の厚さを選択することによって，上記ＭＭＣおよび他の複合マトリックスの正確な組成および構造を容易に制御することができる。たとえば，あるドナーは，厚い材料Ｂの層とその上の厚い材料Ａの層（ＡＢスタック）から構成することができる。別のドナー構成は，上記ＡＢスタックと同じ累積厚さを備える，上記と同じ材料の薄い６つの層の交互スタック（ＡＢＡＢＡＢスタック）から構成することができ，同一体積の最終的なＭＭＣ層について良好な均一性（better uniformity）を達成する。
【００４８】
いくつかの実施形態において，目標ＭＭＣ構造を形成するために，ＬＩＦＴ処理が適用されるドナー上において，いくつかの層が金属粒子または非金属粒子を含んでもよい。
【００４９】
材料工学において製品の改良された性能を達成するためには，機械的強度および電気的抵抗といった物理的特性が重要な要素である。いくつかの実施形態において，ドナーの層の正確な構造によって，合金の正確な組成および被制御物理的特性が可能になる。たとえば，合金内容を変更することによって電気抵抗を調整することができる。この実施形態は，たとえばＰＣＢの埋込受動素子，規定された抵抗値を有する抵抗，およびその他の応用において有用である。別の例として，誘導析出（induced precipitation）は堆積される材料の機械的強度を向上させることができる。ドナーの層構造と組成の厳密な制御によって，抵抗値および機械的強度といった物理的物性を制御することができる。
【００５０】
いくつかの実施形態において，印刷２次元構造の様々な位置における合金組成を制御することによって，電気的特性，機械的特性，熱的特性，磁気的特性およびその他の特性といった物理的特性の変化性を有する均一構造（a uniform structure with variability of the physical properties）を作成することができる。この発明の一実施形態において，アクセプタ上の３次元構造の複数層によって最終製品の物理的特性を向上することができる。これらの層は，上記ドナー上に複数層および複数パターンを適用することによって，ＬＩＦＴ処理において上記アクセプタ上に堆積することができる。上記ドナー上の所定領域のそれぞれを，上記アクセプタ上に異なる層を形成するために用いることができる。
【００５１】
様々な組成を持つ段階的（傾斜的）構造，および規則的なまたは不規則な合金化構造は，ＰＣＢ，ＩＣ基板およびその他の応用物などの複数の用途において有用である。現在のＬＩＦＴ処理は，非常に複雑な構造のためにこのような構造を提供するのに限界がある。いくつかの実施形態において，上記アクセプタにおける調整可能な組成および段階的構造は，ドナー層の段階的厚さおよび上記ドナーの特定層における異なる合金のパターンによって製造することができる。
【００５２】
主に電子基板をそのインターフェースに接続するために，はんだ付け処理が電子機器において広く利用されている。電子基板における多種多様な材料および最終製品の厳しい仕様が，多種多様なはんだ付け材料を規定する。はんだ付け材料は典型的にはスズ合金をベースとするものであり，用途（アプリケーション）のそれぞれがそのスズ合金の特定の特性を要求する。多くの場合，特定用途に応じた特別な融解温度，機械的特性およびその他の物理的特性を要求する特定用途のために，複数の組成を有するはんだ特性の変化性（variability）が用いられる。いくつかの実施形態において，不均一な構造を有する複数層を備えるドナーが，シンプルかつ簡単なやり方で，特定用途に合わせたはんだ材料を提供することができる。他の実施形態において，上記ドナーにおける段階的かつ不均一な層が，上記アクセプタにおけるはんだ構造の段階的な組成を提供することができる。
【００５３】
組成および構造の多様化の要求は，スズ合金以外の他の材料に存在することもある。いくつかの実施形態において，この複雑性は，各層の異なる厚さおよび組成を備える多層化ドナーを用いたＬＩＦＴ処理を適用することによって，解決することができる。
【００５４】
エレクトレット（electret）は，半永久的な埋込電荷（a quasi-permanent embedded electric charge）を有する誘電体材料である。埋込荷電金属粒子を備える，ポリマーベースの，または誘電体材料ベースの，様々なタイプのエレクトレットがある。いくつかの実施形態において，積層誘電体層（stacked dielectric layers）および荷電金属層（charged metal layers）を有する多層化ドナーを含むＬＩＦＴ処理が用いられる。上記ドナーの積層構造は本書で説明するＡＢＡＢＡＢ構造に類似し，ここでＡが誘電体，Ｂが金属であり，電荷は金属層に与えられる。ＬＩＦＴ処理において高エネルギーのレーザパルスがドナー・スタックに衝突することで，誘電体液滴と荷電（帯電）金属液滴の混合物のスプレーが生じて上記ドナー・スタックから射出され，エレクトレットが形成される。上記形成されるエレクトレットは，埋込荷電金属粒子を備える誘電体マトリックスを含む。
【００５５】
金属ガラス（非晶質金属）は，携帯電子機器用の調整可能な抵抗や包装材料といった，電子機器における多くの用途に非常に魅力的な材料である。金属ガラスは，金属を溶融してそれを急冷し準安定な非晶質（アモルファス）状態にすることで作成される。いくつかの実施形態において，多くの種類の金属ガラスを，１０１０度／秒（1010 degrees per second）の典型的な冷却速度において微少液滴の急冷処理をするＬＩＦＴ処理によって形成することができる。モデルの一例では，１０００℃の液滴が１０ｎＳ以下で凝固する。この実施形態は，混合しにくい素材（元素）（たとえば，ジルコニウムおよび銅）の２元素金属ガラス，多成分合金（multi-component alloys）および新規の金属ガラス組成を含む。素材（元素）の数およびその混合物はドナーの多層構造によって制御することができる。他の実施態様は，様々な混合構造における，金属ガラスと多結晶金属の混合構造であり，これは体系的な形態，均一な形態，ランダムな形態，および段階的形態，または任意の他の形態をとることができる。
【００５６】
さらに他の実施形態において，ドナー中のバルク混合物（a bulk mixture）が，上記ＬＩＦＴ処理中において，均一合金を形成するために微小液滴の体積全体にわたって形成される。液滴形成レジームでは，合金化処理の性質は，それ自体完全混合レジーム（full mixing regime）として明らかであり，不明な性質の部分作用とは対照的である。
【００５７】
システム詳細
図１は，この発明の一実施形態による，基板41に直接描画するシステムの概略図である。このシステムおよびその構成要素は，本書に記載の技術を実装することができる特定の環境を示すためだけにここに示されている。この技術は他の対応する適切な設備を用いて他の構成において同様に行うことができる。
【００５８】
図１のシステムは，載置面24上に保持されるフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）またはプリント回路基板（ＰＣＢ）22などの電子回路の基板上で動作する，印刷および直接描画装置20を中心に構築されている。用語「フラット・パネル・ディスプレイ」，「ＦＰＤ」，「プリント回路基板」，および「ＰＣＢ」は，ここでは，基板材料のタイプおよび堆積に使用される方法に関係なく，導電性トレースが堆積される，何らかの種類の，誘電体の，金属の，または半導体の基板を一般に示すために用いられる。装置20は，種々な基材上にまたは任意の他の電子機器に，金属回路の印刷といった新たな層を堆積するために用いることができる。
【００５９】
装置20は，図２に詳細に示すように，基板上のＬＩＦＴおよび関連動作のための適切なレーザおよび光学部材を含む光学アセンブリ26を備えている（これに代えて，レーザを，図示しない別ユニット内にアセンブリ26への適切な光学接続とともに含ませてもよい。）。いくつかの実施形態において，ＰＣＢまたはＦＰＤまたは任意の他の適切な機器上にパターニングするまたは層堆積する直接印刷アプリケーションは，他の診断機能を備えることができ，これは，その場におけるもの（in-situ）（すなわち，印刷処理中にモニタリングする），集中的なもの（integrated）（すなわち，上記ＬＩＦＴ処理の完了後すぐに選択される装置をモニタリングする），またはスタンド・アローンの診断システムを用いたオフラインのものとすることができる。
【００６０】
ブリッジ28の形態の位置決めアセンブリが，装置20の軸に沿う直線運動によって，当該基板上の適切な場所上に，光学アセンブリ26を位置決めする。制御ユニット30が上記光学アセンブリおよび位置決めアセンブリの動作を制御し，かつ温度制御といった追加機能を実行し，以下に説明するように，必要な検査，印刷，パターニングおよび／または他の製造および修理動作を実行する。
【００６１】
典型的には，制御ユニット30は，適切なユーザ・インターフェースおよびソフトウエアとともに処理装置34および表示装置36を含む汎用目的のコンピュータを備えるオペレータ端末32と通信する。
【００６２】
図２は，この発明の一実施形態による，装置20，特に光学アセンブリ26の詳細を示す概略的側面図である。レーザ50はパルス放射を射出し，これが適切な光学部材52によって集光される。上記レーザは，たとえば，周波数倍増出力（frequency-doubled output）を備えるパルスＮｄ：ＹＡＧレーザから構成することができ，上記制御ユニット30によってパルス振幅および持続時間が都合よく制御される。同様に光学部材52が制御可能であり，上記レーザ・ビームによって形成される集光スポットの位置およびサイズを調整する。すなわち，いくつかの実施形態において，前処理ステップ，ＬＩＦＴステップおよび後処理ステップのいくつかまたはすべてについて同じレーザ50を用いるために，上記レーザおよび光学パラメータの適切な調整が可能である。
【００６３】
これに代えて，別のレーザ特性を備える追加のレーザ（図示略）を，これらのステップのいくつかのために用いることができる。この追加レーザは，それが用いられる場合，光学設定を簡単化するために，レーザ50と同じ波長において動作するものが望ましい。別の実施形態において，上記追加レーザは別の波長においてかつ別の光学設定において動作するものであってもよく，上述した目的のために専用化されたもの，または複数の目的のために専用化されたものであってもよい。
【００６４】
図２に示す光学アセンブリ26はＬＩＦＴ構成におけるものである。光学部材52が，レーザ50からのビームをドナー・フィルム（膜）58を備えるドナー基板56から構成されるドナー・シート54上に集光する。典型的には，基板56は，たとえばガラスまたはプラスチック・シート，またはシリコン・ウエハ，可撓性プラスチック薄膜，セラミックまたはガラスといった透明光学材料と典型的なＰＣＢ基板（たとえばエポキシ・ベースのもの）とを備えている。レーザ50からのビームは，欠陥42の位置に（モーション・アセンブリ28によって）整列され，ドナー・シート54がＰＣＢ22の基板41から上方所望ギャップ幅Ｄの位置に配置される。典型的には，このギャップ幅は少なくとも０．１ｍｍであり，発明者は，レーザ・ビーム・パラメータの適切な選択のために，０．２ｍｍのギャップ幅または０．５ｍｍ以上のギャップ幅さえを用いることができることを発見した。
【００６５】
一般的なＬＩＦＴ処理において，基板41はレシーバまたはアクセプタとしても知られている。光学部材52は基板56の外面を通してレーザ・ビームをフィルム58上に集光し，これによって，上記ギャップをわたって装置基板上に至る，上記フィルムから射出される溶融金属（molten metal）の液滴が生じる。
【００６６】
図３は，この発明の一実施形態による，多層化ＬＩＦＴドナーの詳細を示す概略断面図である。ドナー基板60はＬＩＦＴ処理において用いられるレーザに対して透明である。一実施形態では，層62および64がドナー基板上に交互に積層され，２つの異なる個別材料の多層化スタック（a multilayered stack）を形成する。
【００６７】
主として相互接続として，銅がＰＣＢおよびＩＣ基板用途に一般に用いられている。銅は，アルミニウムよりも優れた導電体であり，電気メッキよる処理が容易で，アルミニウムと比べて優れたはんだ付け品質を示す。
【００６８】
図４は，一実施形態による，多層化ＬＩＦＴドナーの詳細を示す概略的断面図である。図４は，ドナー基板60上に複数の層が配置された一実施形態を示しており，層の数，層のタイプ，および各層の厚さは変えることができる。図４は，比較的厚い層66と，これをコートする薄い層72と，これをコートするやや厚い層70と，これをコートする薄い層68の，４つの異なる層を示している。
【００６９】
いくつかの実施形態では，上記アクセプタ上のプリント材料組成を，ＬＩＦＴ処理中の周囲雰囲気条件，相対的な圧力および流量によって調整することができる。この雰囲気条件は，液滴の体積，液滴の温度，噴射，転写時間（transit time），潜伏期間（incubation time），アクセプタの基板条件，およびその他の処理パラメータといった，他の処理パラメータの厳格な制御が伴わなければならない。同様の考察は，意図する様々な金属および他の雰囲気環境に適用可能である。
【００７０】
金属合金化処理は，金属間化合物の粒子（particles of inter-metallic compounds）を形成する素材（元素）偏析（elemental segregation）をもたらすことがあり，これは通常，多結晶合金の結晶粒境界（the grain boundaries）に位置する。いくつかの実施形態において，ドナー層の正確な構造および個別ＬＩＦＴ処理を，金属合金化および偏析化された化合物の形成の厳格な処理制御に用いることができる。たとえば，典型的な合金は，金，銀，アルミニウムおよび白金を備える銅合金であって，二元，三元，四元または他の形態の銅系合金である。これらの合金は，目標合金の個別目標素材混合によるもので，銅層とその合金化素材（たとえば金，白金，銀）のかなり薄い層を備えるドナーを作成することによって，ＬＩＦＴ処理において製造される。たとえば，２％銀が混合された９８％銅合金は，材料比と類似する量を有する２層以上の積層ドナーを必要とする。
【００７１】
別の実施形態において，ユーザは，他の技術では製造が困難な，４−５要素を含む合金といった複雑な合金を印刷することができる。
【００７２】
図５Ａは，この発明の一実施形態による，上記ＬＩＦＴ処理の第一ステップの概略的な断面図である。図５Ａは，レーザ50のビームがドナーの基板を通過し，いくつかの層74および76を溶解し，層74および76の混合物の液体溶融物（liquid melt）を形成する実施形態を示している。上記液体溶融物は，上記透明基板と典型的には垂直な圧力ベクトルによって広がり，金属層の溶融および蒸発によって形成される。インターフェース79は液体溶融物78と層74と76の固体多層構造体との間の境界である。
【００７３】
図５Ｂは，この発明の一実施形態による，上記ＬＩＦＴ処理の第二ステップの概略的な断面図である。図５Ｂは，図５Ａに示す溶融物78から形成される液滴80（典型的には微細液滴）が，液体状態のままで，どのようにしてドナーから離れ，かつアクセプタ88の基板に向けて移るかを示している。一実施形態では，液滴80は積層された層74および76の材料の混合物を含む。
【００７４】
図５Ｃは，一実施形態による，上記ＬＩＦＴ処理の第二ステップの概略的な断面図である。図５Ｃは，図５Ｂからの液滴80がどのようにしてアクセプタ88の表面に到達し（着弾し）かつ固化して固体合金82を生成するかを示している。合金82は積層された層74および76の材料の混合物から構成される。
【００７５】
図６は，複数の実施形態による，多層化ドナー（multilayered donors）の詳細を示す概略側面図である。レーザ50がドナーの基板60に向けられ，ドナーの基板60には層86が堆積され，層86上に層84が配置され，層84上に層90が堆積されている。図６は，層90が段階的な（傾斜）厚さ構造（a graded thickness structure）を有する実施形態を示している。この構造は，層84，86および90の調整可能な合金（a tunable alloy）を生成するために適用され，ユーザは，上記合金を構成することを望む層90の任意の位置（したがって，比率）を選択することができる。
【００７６】
変形実施形態では，同様の構造を，上記アクセプタ上に層84，86および90の特定混合物のグループ（groups of specific mixtures of layers 84,86 and 90）を生成するために用いることができる。たとえば，ＬＩＦＴ処理の後で，アクセプタの領域の一部（図示略）が，層90の相対割合が堆積合金の30％となるように層84，86および90の混合物によってコーティングされ，上記アクセプタの領域の他の部分が，層90の相対割合が堆積合金の10％となるように，上記同じ層の混合物によってコーティングされる。他の実施形態では，上記合金中の層90の相対部分（the relative portion）が，レーザ50，ドナー60および図１に記載するように制御可能なアクセプタ88の相対位置によって（混合物と位置とにより）調整可能である。
【００７７】
主に電子部品を基板に接続するために，電子機器においてはんだ付け処理が広く用いられている。電子基板における非常に幅広い材料および最終製品の厳格な仕様が，非常に幅広いはんだ付け材料を規定する。はんだ付け材料は典型的にはスズ合金をベースとし，アプリケーションのそれぞれがその個別のスズ合金の特定の特性を要求する。
【００７８】
多くの場合，特定用途に応じた特定の溶解温度，機械的特性およびその他の物理的特性を必要とする特定用途のために，複数の組成を有するはんだ特性の変化性（the variability of the solder properties with compositions）が使用される。いくつかの実施形態において，不均一な構造（non-uniform structure）を持つ複数層を備えるドナーが，シンプルかつ簡便やり方で，特定用途に合わせたはんだ材料を提供することができる。他の実施形態では，上記ドナーにおける段階的かつ不均一な層（graded and non-uniform layers）が，上記アクセプタにおけるはんだ構造の段階的な組成を提供することができる。
【００７９】
組成および構造の多種多様化の要求は，スズ合金のみならず，他の材料に存在することもある。いくつかの実施形態は，各層の様々な厚さおよび組成を備える多層化ドナーを用いたＬＩＦＴ処理を適用することによって，この複雑性を克服することができる。
【００８０】
図７は，複数の実施形態による，多層化ドナーの詳細を示す概略側面図である。レーザ50がドナーの基板60に向けられ，層92および94がドナーの基板60上にスタックされ，層96がその先行層94の一部を覆っている。一実施形態においては，単一のＬＩＦＴ処理によって，層92，94および96の２つの合金合成物（two alloy mixtures）を達成することができる。たとえば，ＬＩＦＴ処理の後，アクセプタの領域の半分（図示略）を，20％の層96を備える合金（三元合金）によってコーティングし，他方，上記アクセプタの領域の他の半分を，層96を持たない合金（二元合金）によってコーティングすることができる。
【００８１】
一番目の半分の構造は，図７におけるドナーの左側にレーザ50を向けることによって達成され，二番目の半分の構造（二元合金によるコーティング）はドナーの右側にレーザ50を向けることによって達成される。別の実施形態では，異なる層（すなわち二元および三元）を異なる形状および比率で上記アクセプタ上にパターニングすることができる。たとえば，二元層を水平方向線上に，三元層を垂直方向線上にプリントすることができる。
【００８２】
いくつかの層はレーザ・ビームをより反射し，その他およびそれぞれの層厚およびスタック全体が，上記ドナーのスタックの反射レベルにおける役割を果たす。
【００８３】
図８Ａは，複数の実施形態による，多層化ドナーの詳細を示す概略的な断面図である。ＬＩＦＴ処理の効率は，上記ドナーのスタックによるレーザ・エネルギーの吸収レベルに依存する。ＬＩＦＴレーザに対して高反射層である層106が低反射の層104上に堆積され，かつそれが上記ドナーの基板60上に配置された薄い誘電体層である層102上に堆積されている。一実施態様では，最大吸収（すなわち最低反射）を達成するために，層104が層106の前に堆積される。
【００８４】
図８Ｂは，一実施形態による，図８Ａのドナーにおける層厚とドナーのスタックの反射特性との相関を示すグラフである。図８Ａの説明において述べたように，層の種類，スタックにおけるそれらの順序，および各層の厚さが，ＬＩＦＴ処理中のドナーのスタックの全体反射率を設定するために重要である。図８Ｂのグラフは，曲線108，110，112および114によって示すように，層106の厚さ（横軸）および層104の４つの選択的厚さの関数としてのドナーの反射特性を示している。
【００８５】
たとえば，曲線114は５０ｎｍ厚の層104を表しており，曲線112および110は２０ｎｍおよび１０ｎｍ厚の同層を表しており，曲線108は層104を持たないドナーの反射率を表している。上記グラフによると，５０ｎｍ（または２００ｎｍ）厚の層106と５０ｎｍ厚の層104との組合せが，ドナーのスタックの最低反射特性をもたらすことが明らかである。たとえば図８Ａの積層構造は，層106をアルミニウムから作り，層104を銅から作り，噴射に用いられるレーザを５３２ｎｍレーザとすることが考えられる。積層構造に吸収されるエネルギーは，ドナー構造（ドナー・アーキテクチャー）に強く依存する。アルミニウム層がガラス基板に接触し，かつ銅がアルミニウム上に堆積される場合，反射率は非常に高い（＞８５％）。そうでなく，銅を堆積して次にアルミニウムが続くと，反射率は著しく低くなる（約４８％）。
【００８６】
図９Ａは，複数の実施形態による，３つの厚い層の構造中に２種類の層を備える多層化ドナーの詳細を示す概略的な断面図である。ドナーの基板は２つの層116とその間の単一層118のサンドイッチを用いてコーティングされている。この構造はアクセプタ上における層116および118の高い混合または合金化均一性の達成に制限を加える（limited to achieve high mixing and alloying uniformity）。
【００８７】
図９Ｂは，複数の実施形態による，図９Ａに示す２種類の層を備える多層化ドナーの詳細を示す概略断面図であり，ここでは同量の材料が７つの薄い層の構造で設定されている。図９Ａでは層116および118がドナーの基板上に７つの交互層116および118の構成で堆積されている（Ａが層116を表しかつＢが層118を表すときのＡＢＡＢＡＢＡ構造）。一実施形態において，層を薄くするこの技術は，図９Ａの構造と比べたときにレーザ混合のさらなる効率化と均一性とをもたらす。
【００８８】
別の実施形態では，複数の薄い層が，ドナーのスタックの実際の融解温度の良好な制御を提供する。たとえば，層116および118の材料の単層合金の融解温度は，上記合金の物理的特性に基づいて規定され，それぞれ材料のいわゆる位相図（phase diagram）において記述される。他方，図９Ｂの構造は，層厚および層順序に基づいてドナーのスタックの融解温度を制御する機会を提供する。たとえば，最高溶融温度層を上記ドナーの基板上に最初の層として配置し，高レーザ・エネルギーを適用することによって，液滴温度は上昇しがちになる。
【００８９】
図１０は，複数の実施形態による，ＬＩＦＴ処理中に多積層ドナーに形成される液滴の温度を制御するための層構造および材料選択の詳細を示す概略的な側面図である。層120および122がドナーの基板上に堆積されており，層122の融解温度は層120の融解温度よりも高い。要素124は，層122の溶融温度よりも低い温度を誘導するレーザ・パルス・エネルギーを供給することによって形成される溶融領域である。このケースでは，層122は融解せずＬＩＦＴ処理は機能しない。
【００９０】
一実施形態において，上記スタック全体を溶融するためには，ユーザは，レーザ・エネルギー，パルス幅およびスポット径といったレーザの適切な条件を適用しなければならない。たとえば，要素126は，層122の溶融温度よりも高い温度を誘導する適切なレーザ条件を適用するときの溶融物を表している。この技術によって上記スタック全体を溶融することができ，上記ＬＩＦＴ処理を適切に実行することができる。たとえば，スポットはほんの３０ｕｍとすることができ，印刷液滴サイズはほんの５ｕｍとすることができる。この理由は，固体から液体への相転移および表面張力の効果によって理解することができ，これは小さい溶融金属の場合に非常に大きくなり，上記金属層を円形の溶融材料に変換する。
【００９１】
別の実施形態では，各層の層厚および層数が上記溶融合金の温度を制御するのに役立つ。共晶混合物（eutectic mixture）ではなく層構造から出発することによって，共晶組成物を含むドナー層を用いて出発するときに得られる温度と比較して，実質的より高い液滴温度を達成することができる。
【００９２】
複数（たとえば二元）の別々の独立した金属層から共晶混合液滴を生成するためには，典型的には上記金属層のそれぞれを溶融（融解）することが求められる。純粋金属（pure metals）は共晶混合物よりも高い融点を有するので，共晶液滴はより高い温度（金属成分のそれぞれの融点より高い温度）を持つことになる。
【００９３】
たとえば，銅／アルミニウムの共晶混合物は，純粋な銅の溶融温度（融点）（Ｔｍ）が１０４８℃であるのに対し，５４８℃の溶融温度を持つ（銅は上記２つの金属のうちより高い溶融温度を持つ）。このように，共晶液滴の温度は，共晶混合物で開始するときに得られる温度と比較して実質的に高い（＞５００度高い）（最大液滴温度は溶融温度Ｔｍのみならずレーザパルスおよび層パラメータによっても決定される）。
【００９４】
多層化構造を備えるドナーを作成することによって，液滴温度は，ドナーの層の順序および厚さによって，かつ適切なレーザ条件および上記ＬＩＦＴ処理のスキャン・スキームによって，制御される。たとえば，銅およびチタンの溶融温度はそれぞれ１０８４度および１６６８度である。共晶物（２４％チタン，７６％銅）の溶融温度は約９００度であり，これは上記チタンの溶融温度よりも約７００度低い。一実施形態において，上記ドナーの基板の最上層に上記チタン層を配置しかつ適宜レーザ・パラメータを調整することによって，上記チタンの溶融温度よりも高い高温の液滴を達成することができる。
【００９５】
上記技術によって液滴温度の厳格な制御を行うことができ，上記技術は，さもなければ非常に困難または不可能である金属ガラスおよび特殊混合材料の合金化のような複数の用途に使用することができる。
【００９６】
図１１Ａは，この発明の複数の実施形態による，水平方向にパターニングされたドナーの側面の詳細を概略的に示している。材料128および材料130を備える単層が堆積されており，ドナーの基板上に２次元状にパターニングされている。レーザ50はドナーの基板に向けられる。
【００９７】
図１１Ｂは，この発明の複数の実施形態による，水平方向にパターニングされたドナーの上面の詳細を概略的に示している。図１１Ｂは，一の材料（または合金）128だけがドナーの基板上に堆積されかつパターニングされているケースを示しており，これが図１１Ｂにおいて暗線で表されており，白線はドナーの基板表面の上面である。要素132は，図１１Ａのレーザ50のレーザ・スポットを表している。いくつかの実施形態において，一または複数の材料が上記ドナー上に２次元パターンでパターニングされ，パターニングの形状はより大きくすることも，（図１１に示すように）小さくすることも，またはレーザ・スポット直径と同等とすることもできる。この構成は単層ドナーと実質的に類似している。
【００９８】
図１１Ｃは，この発明の複数の実施形態による，水平方向にパターニングされたドナーの上面の詳細を概略的に示している。図１１Ｃは，要素（たとえば材料または合金）128および130が「チェス・ボード」の態様でドナーの基板上に堆積されかつパターニングされているケースを表しており，要素128および130は互いに直交して十字交差の態様で配置されている。他の実施形態において，各要素のサイズ，形状，混合状態および位置を変化させて，所望の処理用途にしたがって均一なまたは機能的に段階的な材料（functional graded material）（ＦＧＭ）を作成することができる。要素132は図１１Ａにおけるレーザ50のレーザ・スポットを表している。一実施態様において，対応する材料の合金（または化合物）を作成するために，上記パターンは上記レーザ・スポットよりもかなり小さくされる。別の実施形態において，上記アクセプタの表面上の特定位置に単一要素を堆積するために，上記パターンを上記レーザのスポットよりも大きくすることができる。
【００９９】
図１２Ａは，この発明の複数の実施形態による，レーザ50およびパターンニングされた多層化ドナーの概略的な断面図である。層136がドナーの基板上に堆積され，層134が層134の上層にパターニングされている。レーザ50が上記ドナーに向けられ，そのスポットが図１２Ｂの上面に示されている。
【０１００】
図１２Ｂは，この発明の複数の実施形態による，レーザ・スポット132および図１２Ａの断面図に示すパターニングされた多層化ドナーの上面図である。一実施態様において，上記レーザ・スポットは上記パターンよりもかなり大きく，したがって上記ＬＩＦＴ処理は層134と136の合金を作成する。他の実施態様において，要素134のサイズ，形状，混合状態および位置は，所望の処理用途にしたがって，均一構造または不均一構造を作成するために変化させることができる。
【０１０１】
図１３は，水平方向にパターニングされたドナーの上面を２つのレーザ・スポット132とともに詳細に示す概略図である。上記ドナーのパターンとレーザ・スポットの組合せは，この発明の複数の実施形態によるＬＩＦＴ処理における制御可能な材料混合を示している。上記ドナーは２つの素材（合金，化合物または純粋材料）138および140を備え，これらが２次元（２Ｄ）態様でドナーの基板60上にパターニングされている。
【０１０２】
一実施態様では，素材138および140の上記２次元パターンが三角形状であり，これは素材138および140の段階的組成合金（傾斜組成合金）（a gradual composition alloy）を作成するために用いることができ，上記レーザ・スポットに関して制御ユニット30によって制御されるようにして，上記ドナーの位置によって各素材の相対的な占有率（シェア）が規定される。たとえば上方のレーザ・スポット132において形成される合金は素材132の占有率が高くなるのに対し，下方のレーザ・スポット（要素132）はＬＩＦＴ処理後の合金において素材140の占有率が大きくなる。
【０１０３】
変形態様において，上記アクセプタの特定領域における素材138および140の特定混合物のグループを生成するために，同じ構造を用いることができる。たとえば，アクセプタの半分を，素材138と140の５０％／５０％の混合物でカバーすることができ，残り半分を素材138と140のそれぞれについて９０％と１０％の混合物でカバーすることができる。
【０１０４】
接着品質は，電子機器のような薄いフィルムで作られた装置の製造時における既知の課題である。具体的には，接着の問題は，ガラス，ポリマー（たとえば，ＰＥＴ，ＰＥＮ，ＰＩ）といった一般的な基板上に，またはシリコン窒化物，ＩＴＯ，シリコン酸化物，または任意の他の導電性のまたは絶縁性の層といった特別な層がコートされた基板上に，多種多様な金属を堆積するときに生じる。
【０１０５】
たとえば，ガラス上への銅印刷は，典型的には，ガラスに対して良好な接着性を有し，かつスタック全体の密着性を向上する薄い中間層（inter-layer）（たとえばモリブデン）を必要とする。別の例はＩＴＯ上への銅印刷である。いくつかの実施形態は，自己合金化するような材料（self-alloying such materials）によって上記接着困難性を克服するものであり，アクセプタの表面へのバルク層の本質的接着性を向上する。この特性は，アクセプタ上の前層（predecessor layer）への良好な接着性を有する合金を作成する多層化ドナー構造によって達成することができる。
【０１０６】
接着性の問題は，部分的には合金組成に起因しており，いくつかのケースでは，上記アクセプタの表面における転写合金化効果（transient alloying effects）にも起因する。たとえば，部分的に酸化されたアルミニウムは，完全に酸化されたアルミニウム層に比べて，ＡＺＯおよびＩＴＯ表面に対して改善された接着性を形成する。一実施形態は，上記ＬＩＦＴ処理中に被制御ガス環境（a controlled gas environment）を提供することによってこの困難性を克服することができる。
【０１０７】
いくつかの実施形態において，上記ドナー・フィルムは，透明ドナー基板にわたって横向きに交互配置される（interleaved transversely across the transparent donor substrate）２つ以上のフィルムを含む。この技術の例が図１１Ｃおよび１３に示されている。これに代えて，横方向の交互配置の任意の他の適切な形状（any other suitable form of transverse interleaving）を用いることができる。
【０１０８】
図１４は，この発明の複数の実施形態による，アクセプタ上に所望の多層化構造を形成するための，ドナー上の水平分割多層化構造（horizontally-divided multilayered structure）の詳細を示す概略断面図である。図１４は，ドナーの基板60の右側に堆積された層142，144および146と，ドナーの基板の左側に堆積された層148および150を備えている。
【０１０９】
一実施態様において，この層の横方向の区分け（this transversal partitioning of layers）を，層152および154のようなアクセプタの基板88上の多層化構造を作成するために用いることができる。一実施形態において，レーザを層142，144および146だけに向かわせるＬＩＦＴ処理を適用することによって，接着層とされる層152が形成される。
【０１１０】
層152が完成すると，レーザがシフトされて，ドナー層148および150を処理することでバルク層とされる層154を形成する。このように，複数層とドナー構造の水平パターニングの組合せによって，ユーザは，アクセプタ上に複雑な複数層の構造を形成することができる。
【０１１１】
他の実施態様において，ユーザは，ドーピング材料の薄層を備える１または複数の誘電体層または半導体層のドナー構造によって，ドープされた誘電体（doped dielectrics）またはドープされた半導体（doped semiconductors）を印刷することができる。たとえば，ボロンまたはリンのようなドーピング素材の少量の埋込中間層を備える厚い複数シリコン層からなる，全体厚さが１ミクロンの多層化ドナー・スタックである。各ドーピング中間層は数ナノメートル厚のものである。
【０１１２】
複合材料（composite materials）は，物理的または化学的性質が大きく異なる２以上の成分材料からなる材料である。これらの材料が組み合わされると，それらは個々の成分と異なる特性を有する材料を形成する。個々の成分は完成構造中において独立かつ別個にとどまる。金属マトリックス複合材（金属基複合材）（Metal Matrix Composite）（ＭＭＣ）は，少なくとも２つの構成部分を備える複合材料であり，その一つが金属で，これが上記複合材の主要部分（マトリックス（基材）として知られる）である。他方の材料は，別の金属，またはセラミックもしくは有機化合物といった別の材料とすることができ，これが上記金属マトリックス中に埋め込まれる（embedded）。上記マトリックス中の埋込素材の構造は，繊維，ハニカム，粒子，十文字（criss-cross）または任意の他の形態といったいくつかの形態をとることができる。ＭＭＣは広範囲の材料から作られ，一般には様々な用途に用いられる。
【０１１３】
図１５は，この発明の複数の実施形態による，アクセプタ上に埋込粒子を有する複合マトリックス構造を形成するための，埋込粒子を備える多層化ドナー構造の詳細を示す概略側面図であり，この図にはアクセプタも示されている。層158および160がドナーの基板60上に堆積されており，（層158と160を合金化することでつくられる）金属マトリックスと，上記ドナーの層160中に埋め込まれた小さな粒子162を備えている。層164がアクセプタの基板88上に堆積されており，上記もたらされる複合マトリックス中の第２の材料である粒子162を備えている。上述したように，粒子162は，所望の用途にしたがって，別の金属または誘電体もしくは有機材料のような非金属材料から作られる。
【０１１４】
他の実施形態において，ＭＭＣは異なる材料の複数層を堆積することによって製造される。金属層と誘電体層を交互に積層した構造を提供することで，被制御金属マトリックス複合材（controlled metal matrix compositions）を得ることができる。たとえば，Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３であり，これは，その優れた機械的特性に起因して非常に興味ある組成物である。このＭＭＣは酸化アルミニウムおよび酸化雰囲気中における混合によって作成することでき，またより制御されたやり方では，ドナー上でアルミニウム層と酸化物層を溶融し，それを非酸化性雰囲気で上記アクセプタ上に堆積することによって作成することができる。上記アクセプタ上の上記マトリックス組成は，ドナーにおける各層の厚さによって規定される。
【０１１５】
他の実施形態において，多くの材料（a long list of materials）がＭＭＣにおいて用いられ，たとえば，チタン，いくつかの種類のグラファイト，シリコン・カーバイド（ＳｉＣ）のような複合材，いくつかの種類の金属間化合物（inter-metallic compounds），カーボンナノチューブ（Carbon Nanotubes）（ＣＮＴ）のようなナノ材料であり，これらがＭＭＣおよび他の複合材料中に埋め込まれる。他の複合材料の例には，主要な材料（マトリックス）がセラミック材からつくられるセラミック・マトリックス複合材（Ceramic Matrix Composites）（ＣＭＣ），主要な材料がポリマーからつくられるポリマー・マトリックス複合材（Polymer Matrix Composites）（ＰＭＣ）がある。
【０１１６】
エレクトレット（電石）は半永久的な埋込電荷（a quasi-permanent embedded electric charge）を持つ誘電体材料である。埋込荷電（帯電）金属粒子（embedded charged metal particles）を備えるポリマーベースの，または誘電体材料ベースの，さまざまなエレクトレットがある。
【０１１７】
図１６は，この発明の複数の実施形態による，アクセプタ上に埋込荷電粒子を備えるエレクトレット構造を形成するための，荷電選択層（charged selected layers）を備える多層化ドナーの詳細を示す概略的な側面図である。層166が誘電体層であり，層168が金属層である。層166および168はドナーの基板60上に交互に堆積されてＡＢＡＢＡ構造をなし，ここでＡが層166を表し，かつＢが層168を表す。金属層はキャパシタを効果的に形成する。金属層は電源（図示略）に接続され，関連する用途の要求にしたがって，正電荷または負電荷を上記キャパシタに充電する。
【０１１８】
このドナー構造にＬＩＦＴ処理を適用すると，アクセプタの基板88の表面がエレクトレットの層によってコーティングされる。この層は，誘電体マトリックス170（層166と上記ドナーのスタックに追加することができる追加材料に基づくもの）と上記ドナー中の層168からつくられる荷電金属粒子とからつくられる。
【０１１９】
いくつかの実施形態において，スタックされた誘電体層および荷電金属層を備える多層化ドナーを含むＬＩＦＴ処理が用いられる。ドナーのスタック構造は図１６に記載されており，上述の電源を用いて電荷が金属層に与えられる。ＬＩＦＴ処理中，高エネルギーのレーザパルスがドナー・スタック上に衝突して誘電体および荷電金属の液滴のスプレーを形成し，上記ドナー・スタックから射出されてエレクトレットを形成する。
【０１２０】
形成されるエレクトレットは，埋込荷電金属粒子を備える誘電体マトリックスを構成する。変形実施形態では，層168の負電荷が負電荷を持つエレクトレットを形成する。変形実施形態では，ドナーの構造を図１６に示すものから変更することができ，充電機構を，静電充電または他の充電方法に基づくものとすることができる。変形実施形態では，層170がポリマーであってもよく，図１６における層166と異なる種類の層であって，層170を形成するＬＩＦＴ処理中に混合される層を有するドナーからの層の組成を用いて形成される。
【０１２１】
図１７は，この発明の一実施態様による，アクセプタ上に所望の複雑な構造を形成するための多層化パターニング・ドナーのＬＩＦＴ処理を概略的に示すフローチャートである。上記ＬＩＦＴ処理は，導電性，機械的強度，他の機器とのインターフェース，工業規格，その他といった，目標最終製品の要求に基づく。材料選択および製品アーキテクチャーが適宜導出され，上記ＬＩＦＴ処理はこの要求に沿うように設計される。
【０１２２】
上記処理は処理仕様定義ステップ200において始まり，ここで最終的なアクセプタのスタックにおける層数，その順序，構造（たとえば組成および材料位相）および各層の厚さといったアクセプタの処理仕様が規定（定義）される。パラメータ定義ステップ202において，ユーザは，レーザ・スポット・サイズ，エネルギー，ドナーとアクセプタの間のギャップ（典型的には１００ミクロンから５００ミクロンの間），ＬＩＦＴ処理チャンバーにおける雰囲気ガス混合（合金化が特定のガス雰囲気を要求する場合），ならびにレーザ，ドナーおよびアクセプタ間の相対動作のスキャニング・スキームといった処理パラメータを規定する。この入力パラメータは，液滴量（体積）および温度，ならびにドナーからアクセプタへの噴射速度といったその後の出力パラメータを規定する。
【０１２３】
ドナー設定ステップ204において，ユーザは，層数およびその順序といったキー・パラメータ，各層の構造（たとえば組成および厚さ），ならびに他のパラメータに基づいてドナーの構造を設定する。
【０１２４】
レーザ設定ステップ206において，ユーザは，レーザ・タイプ，波長，出力（パワー），パルス幅および他のパラメータを選択することによってレーザを設定する。アクセプタ設定ステップ208において，ユーザは，基板タイプおよび厚さ，表面条件，温度ならびに他のパラメータといったアクセプタのパラメータを設定する。
【０１２５】
ＬＩＦＴ処理ステップ210において，ユーザは，上述の設定およびステップに基づいてＬＩＦＴ処理を適用し，そこでは上記レーザが上記ドナーから微細液滴を射出し，それらが上記アクセプタ上に堆積される。診断ステップ212において，ユーザは診断ステップを実行して，上記処理が計画にしたがったものであったか，およびアクセプタ上の結果物が目標処理仕様を満たしているかをテストすることができる。
【０１２６】
判断ステップ214において，ユーザは，診断ステップ212において収集されたデータに基づいて，上記処理が仕様を満たしているかどうかを決定しなければならない。上記処理があらかじめ規定された仕様を満たしている場合，上記アクセプタは次の製造ステップ（すなわち終了ステップ216）に移る。上記処理があらかじめ規定された仕様を満たしていない場合には，ユーザは，上述した詳細フローにしたがって，パラメータ定義ステップ202から上記処理を再スタートする。
【０１２７】
いくつかの実施形態において，ユーザは，上記処理仕様が正確でないことを結論づけることができ，その場合に上記処理仕様を再定義することを決定することができる。この場合，判断ステップ214の後，上記フローは処理仕様定義ステップ200にループバックする。
【０１２８】
別の実施形態において，ユーザは上記ドナー設定が正しくなかったことを結論づけることができる。この場合，判断ステップ214の後，上記フローはドナー設定ステップ204にループバックする。
【０１２９】
別の実施形態において，仕様外事象についての調査が上記レーザ50の設定が誤っていたことを示すことがある。この場合，判断ステップ214の後，上記フローはレーザ設定ステップ206にループバックする。
【０１３０】
別の実施形態において，ユーザは上記アクセプタの設定に誤りがあったことを結論づけることができる。この場合，判断ステップ214の後，上記フローはアクセプタ設定ステップ206にループバックする。
【０１３１】
判断ステップ214において仕様を満たしていない処理の他の実施形態において，ユーザは，すべての設定が正しいものの，装置の誤動作（故障）を識別することができる。この場合，判断ステップ214の後，上記フローはＬＩＦＴ処理ステップ210にループバックする。
【０１３２】
判断ステップ214において仕様を満たしてない処理の他の実施形態において，ユーザは，診断ステップ212において診断ツールの誤作動を識別することができる。この場合，判定処理214の後，上記フローは診断を繰り返すために診断ステップ212にループバックする。
【０１３３】
金属ガラス（非晶質金属）は，携帯電子機器用の調整可能な抵抗および包装材料のような電子機器における多くのアプリケーションについて非常に魅力的な材料である。金属ガラスは，金属を溶融し，上記金属を超高速に冷却する（いわゆる急冷処理する）ことで作成され，準安定的非晶質状態が得られる。いくつかの実施形態では，１秒間に１０１０度（1010 degrees per second）の典型的な冷却速度で微少液滴の急冷処理をすることで，ＬＩＦＴ処理によって多くの種類の金属ガラスを形成することができる。
【０１３４】
図１８は，この発明の複数の実施形態による，アクセプタ上にいわゆる金属ガラス構造の非晶質合金を形成する，複数の多結晶層（multiple polycrystalline layers）を備えるドナー構造の詳細を示す概略的な側面図である。
【０１３５】
金属ガラス（非晶質金属）は，携帯電子機器用の調整可能な抵抗および包装材料のような電子機器における多くのアプリケーションについて非常に魅力的な材料である。金属ガラスは，金属を溶融し，上記金属を超高速に冷却する（いわゆる急冷処理する）ことで作成され，準安定的非晶質状態が得られる。いくつかの実施形態では，１秒間に１０１０度（1010 degrees per second）の典型的な冷却速度で微少液滴の急冷処理をすることで，ＬＩＦＴ処理によって多くの種類の金属ガラスを形成することができる。
【０１３６】
層172，174および176は，ドナーを形成するためにドナーの基板60上にスタックされた多結晶金属層（polycrystalline metallic layers）である。制御ユニット30からのリクエストがあると，レーザ50が上記ドナーに向けられ，微少液滴180が射出され，これがドナーから離れて上記アクセプタ上に着弾して層182を形成し，これが金属層172，174および176の金属ガラス合金（metal-glass alloy）である。
【０１３７】
いくつかの実施形態において，ユーザは，多層化ドナーと上記アクセプタ上での液滴180の超高速冷却の組合せによって，金属ガラスの合金を作成することができる。上記微少液滴の非常に高い表面積対体積比（surface-area-to-volume ratio）は，典型的には正確な温度および装置20の位置決めを設定するように構成される制御ユニット30とともに，溶融物中の合金の超高速冷却を可能にする。材料は，液状であるときに非晶質構造を持つ傾向がある。材料を超高速に冷却することによって，上記液体は非晶質状態で「凍結」され，その典型的な結晶構造を構築する「時間がない」（窓ガラスが最も典型的な例であり，それはシリコン溶融物を急冷することで形成される）。超高速冷却を達成するためには高速熱伝導（fast heat transfer）が不可欠であり，体積に対して大きな表面積比が重要なパラメータである。ＬＩＦＴ処理において形成される金属合金の微少液滴は非常に大きな表面積対体積比を有しており，超高速に冷却していわゆる金属ガラスの非晶質構造を形成することができる。
【０１３８】
いくつかの実施形態では，この技術はバイメタル・ガラス（bimetal glass）を印刷するために用いられる。バイメタル・ガラスは，２つの金属，たとえば５０％のジルコニウムと５０％の銅からなるガラスを指す。他の実施形態において，上記ドナーの構造は，超高速の冷却速度を必要とするゲルマニウムベースの合金といった多成分合金を含む。
【０１３９】
別の実施形態において，不安定な材料の組成物（unstable compositions of materials）を，高速溶融および超高速冷却速度を適用するＬＩＦＴ処理によって形成することができる。
【０１４０】
他の実施形態において，ユーザは，同じ技術によって，金属ガラスに代えて非晶質半導体のような非金属非晶質合金（non-metallic amorphous alloys）を印刷することができる。この実施形態は上記ドナー中に半導体材料を含む層を用いることによって形成することができる。このような半導体材料はシリコンおよびゲルマニウムがドープされたもの（doped silicon and germanium）とすることができ，インジウム−アンチモン（InSb）およびガリウム砒素（GaAs）などの化合物とすることができる。
【０１４１】
重要な実施形態は先進的なディスプレイ用途に関するものである。この実施形態において，インジウム−ガリウム−亜鉛−酸化物（indium-gallium-zinc-oxide）（ＩＧＺＯとして知られる）のような酸化物ガラスを，高移動度トランジスタ（high mobility transistors）を形成するために使用することができる。他の実施形態は，Ｖ２Ｏ５−Ｐ２Ｏ５，ＳｉＯｘおよびＡｌ２Ｏ３のような同様の材料を含む。
【０１４２】
他の実施形態は，Ａｓ３１Ｇｅ３０Ｓｅ２１−Ｔｅ１８，テルル化カドミウム，硫化インジウム，テルル化亜鉛およびセレン化ナトリウムといったカルコゲナイド・ガラス（chalcogenide glasses）である。
【０１４３】
図１９は，この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶層を含むドナー構造と，金属ガラスと多結晶金属の混合物を単層に含むアクセプタの詳細を示す概略的断面図である。
【０１４４】
層172，174および176は，ドナーを形成するためにドナーの基板60上に堆積された，スタックされた多結晶金属層である。制御ユニット30からのリクエストに基づいて，レーザ50がドナーに向けられ，微少液滴180が射出される。微少液滴180はドナーから離れてアクセプタの基板88の表面に着弾し，層を形成する。形成される層は，金属ガラス合金188と多結晶合金186の混合物を含む。混合構造は，微少液滴とアクセプタの表面の温度を制御することによって形成することができる。
【０１４５】
一実施態様において，上記多結晶材料が上記アクセプタの両側に印刷され，上記金属ガラスが中央に印刷される。この位置ベースの混合構造は，制御ユニット30によって，印刷位置および時間においてアクセプタの表面の温度を制御することによって形成することができる。
【０１４６】
図２０は，この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶層を備えるドナー構造と金属ガラスと多結晶金属の混合物を単層に備えるアクセプタの詳細を示す概略的断面図である。
【０１４７】
層172，174および176は，ドナーを形成するためにドナーの基板60上に堆積されているスタックされた多結晶金属層である。レーザ50が上記ドナーに向けられて微少液滴180が射出される。微少液滴180はドナーから離れてアクセプタの基板88の表面に着弾し，層を形成する。形成される層は，金属ガラス合金188と多結晶合金186の混合物である。一実施形態において，上記混合構造は，上記微少液滴およびアクセプタの表面の温度を制御することによって形成することができる。
【０１４８】
金属ガラスは溶融物の高速冷却によって形成され，他方多結晶構造は遅い冷却速度によって形成される。他の実施形態において，アクセプタの表面温度，上記ドナーと上記アクセプタの間のギャップ，気温，および射出される微少液滴の速度が，上記冷却速度を制御するためにしたがって上記アクセプタ上の印刷層の形態学的構造（たとえば，非晶質または結晶質）を制御するために用いられる。上記パラメータはたとえば制御部30によって制御することができる。
【０１４９】
図２０において，この発明の複数の実施形態では，混合層が２つの金属ガラス層188とその間に挟まれた多結晶層186のサンドイッチを形成する３つのサブ層において構成される。
【０１５０】
図２１は，この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶層を備えるドナー構造と金属ガラスと多結晶金属の混合物を単層に備えるアクセプタの詳細を示す概略的断面図である。
【０１５１】
層172，174および176は，ドナーを形成するためにドナー基板60上に堆積された，スタックされた多結晶金属層である。制御ユニット30からのリクエストに基づいて，レーザ50がドナーに向けられ，微少液滴180が射出される。微少液滴180はドナーから離れてアクセプタの基板88の表面に着弾し，層を形成する。形成される層は，金属ガラス合金188と多結晶合金186の混合物を含む。
【０１５２】
一実施態様において，印刷層の構造は，多結晶合金の埋込粒子を備える金属ガラス合金のマトリックスを含む。上述したように，制御ユニット30によって制御される液滴温度と冷却速度が，合金186と188の構成（フォーメーション）を規定する。
【０１５３】
いくつかの実施形態において，ユーザは，金属ガラスと多結晶金属の混合構造を不均一な合金化組成物で形成するために，図６，７および１３に示すように，段階的構造（傾斜構造）を用いることができる。
【０１５４】
別の実施形態において，ユーザは図１４に示すドナー構造を適用して，各合金が一または複数の異なるセットの材料からつくられる非晶質および結晶質合金の混合構造を作成することができる。
【０１５５】
図２２は，この発明の複数の実施形態による，複数の多結晶層を備えるドナー構造と金属ガラスと多結晶金属の混合物を単層に備えるアクセプタの詳細を示す概略断面図である。
【０１５６】
層172，174および176は，ドナーを形成するためにドナー基板60上に堆積された，スタックされた多結晶金属層である。制御ユニット30からのリクエストに基づいて，レーザ50がドナーに向けられ，微少液滴180が射出する。微少液滴180はドナーから離れて，アクセプタの基板88の温度が制御される面において，制御ユニット30によって規定される適切な位置に着弾し，層を形成する。形成される層は，金属ガラス合金188と多結晶合金186の混合物を含む。
【０１５７】
一実施態様において，印刷層の構造は，アクセプタのバルクにわたる上記金属ガラスと上記多結晶合金の段階的混合物（a gradual mixture of the metal-glass and the polycrystalline alloys across the acceptor’s bulk）を含む。液滴温度および冷却速度が典型的には制御装置30によって設定され，合金186および188の構成（フォーメーション）を規定する。
【０１５８】
図２３は，この発明の複数の実施形態による，複数の半導体層および誘電体層の超格子（a super lattice）を含むドナー構造と，半導体−誘電体の混合物を量子ドットに備えるアクセプタの詳細を示す概略断面図である。
【０１５９】
層190は，典型的には薄い（たとえば，数ナノメートル厚）半導体フィルムであり，ドナーの基板60上に堆積されるナノメートル・レベルまたはマイクロメートル・レベルの誘電体層192とともにスタックされてドナーを形成する。適切な波長のレーザを用いたＬＩＦＴ転移は，誘電体マトリックスに半導体の不均一混合（an inhomogeneous mixing）を形成する。半導体ゾーンは球に凝縮されて（concentrated to spheres）最小表面張力を形成し，そのサイズは上記超格子の半導体厚に相関する。数ナノメートルの球サイズは，誘電体マトリックスによってカプセル化された量子ドットを形成する。量子ドットのサイズは，上記ドナーにおける上記半導体層および誘電体層の厚さを制御することによって制御可能である。
【０１６０】
他の段階的（傾斜）構造を，この発明の他の実施形態において同じ技術によって形成することができる。
【０１６１】
上述した実施形態および開示する実施形態の追加詳細は，材料のグループおよび多層化ＬＩＦＴ方法の応用例を含む，以下のテーブルにおいて要約化することができる。
【０１６２】
【表１】
0006619335.tif 000002
【０１６３】
上記テーブルは，材料例（化合物，合金および純粋材料）と使用例（usage）と応用例（適用例）（applications）を表している。他の実施形態において，開示する発明の上述した技術に関連する追加の材料および応用例を適用することができる。
【０１６４】
上述の実施形態は一例として引用されるものであり，この発明は，上記に示されかつ記載されるものに特に限定されるものでないことを理解されよう。むしろ，この発明の範囲は，上記を読むことで当業者が想起しかつ従来技術に開示されていない上述した様々な特徴のコンビネーションおよびサブ・コンビネーションの両方，さらにはその変形および修正を含む。この特許出願に参照によって組み込まれる文献は，なんらかの用語が本明細書に明示的または暗黙的になされる定義と矛盾する方法においてこれらの組み込まれる文献において定義される範囲を除いて，この出願の不可欠な一部としてみなされるべきであり，本明細書の定義のみが考慮されるべきである。
【図１】
0006619335.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006619335.tif 000009
【図８Ａ】
0006619335.tif 000010
【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
0006619335.tif 000014
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
0006619335.tif 000016
【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
0006619335.tif 000019
【図１３】
0006619335.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0006619335.tif 000026
【図２０】
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【図２１】
0006619335.tif 000028
【図２２】
0006619335.tif 000029
【図２３】
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