(57)【要約】  堆積方法が提供され、ここで、ドナー基板（１０）がターゲット基板（２０）の反対側に配置され、表面（１２）を有する該ドナー基板が、粘性のドナー材料を備えられたターゲット基板に向かい合っている。光ビーム（３０）は、該ドナー材料を放出し、且つそれにより該ドナー材料をジェットとして該ターゲット基板に向けて移動するように該ドナー基板を介して該ドナー材料に向けられている。本明細書で提供される方法において、該ドナー材料が移動されるべきであるジェットによって想定される形状を指定する入力信号（ＤＳ）が受信され、従って、該光ビームのエネルギープロファイルが制御される。追加として又は代替的には、該光ビームの該エネルギープロファイルは、該ドナー材料が該ターゲット基板上に堆積されるパターンに従って制御されうる。同様に、対応する堆積装置が提供される。【選択図】図１
2021513006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性を有するドナー材料（１４）をドナー基板（１０）のドナー表面（１２）からターゲット基板（２０）のターゲット表面（２２）に堆積する為の堆積装置（１００）であって、
該ターゲット基板（２０）を担持する為のターゲット基板キャリア（１２０）と、該ターゲット基板（２０）に対置する該ドナー基板（１０）を担持する為のドナー基板キャリア（１１０）と、ここで、該ドナー表面（１２）と該ターゲット表面（２２）とが互いに向き合っている、
該ドナー基板（１０）を通じて該ドナー材料（１４）に向けられる光ビーム（３０）を発生する為の光ビーム発生器（１３０）と、ここで、該光ビームが、該ターゲット表面（２２）で交点（３４）を有する光学軸（３２）を有する、
該交点（３４）の位置を制御する為の位置決めデバイス（１５０）と、
該光ビーム発生器（１３０）の動作を制御し、且つ該位置決めデバイス（１５０）を制御する為のコントローラ（１６０）と
を備えており、
該堆積装置（１００）の動作状態において、該コントローラ（１６０）が、該ターゲット表面（２２）上でのドナー材料の望ましい空間分布を指定する指定データ（ＤＳ）を受信するように構成されており、
該コントローラ（１６０）が、該位置決めデバイスを制御する為の位置制御信号（Ｓ１４０、Ｓ１５０）と、上記望ましい空間分布に従って該光ビーム発生器の動作を制御する為のビーム発生器制御信号（Ｓ１３０）とを発生し、
該光ビーム発生器（１３０）が、該ビーム発生器制御信号に応答して該光ビーム（３０）を発生して、該位置制御信号（Ｓ１４０、Ｓ１５０）に依存して、該ドナー表面（１２）から該ターゲット表面（２２）上の位置に向けてドナー材料を移動させ、
該光ビーム発生器（１３０）が、該光ビーム（３０）を発生して、制御可能な空間エネルギー分布を有するドナー材料の一部を放出するように更に構成されており、
該コントローラ（１６０）が、該受信された指定データ（ＤＳ）に従って該ビーム発生器制御信号（Ｓ１３０）を発生して、該空間エネルギー分布を制御するように構成されており、
該光ビーム発生器（１３０）が光ビームを発生して、ジェットとして該ドナー材料の移動をもたらすように構成されており、該コントローラ（１６０）が、該光ビーム発生器（１３０）を制御して、上記指定データに従って該ジェットによって取られるべき形状に基づいて実質的に非対称の空間分布を有する該光ビームを発生するように構成されていることを特徴とする、
前記堆積装置（１００）。
【請求項２】
該コントローラ（１６０）が、ビーム発生器制御信号（Ｓ１３０）を発出するように構成されており、該ビーム発生器制御信号（Ｓ１３０）が、光軸の周りのリング形状の区域（３０ｒ）内で、該リング形状の区域の内側境界（３０ｒｉ）内の平均エネルギー密度よりも高い平均エネルギー密度を有する空間エネルギー分布を有する光ビームを該光ビーム発生器（１３０）に発生させる、請求項１に記載の堆積装置。
【請求項３】
該光ビーム発生器が、光放射源（１３１）及びビーム整形器（１３４、１３５）を備えている、請求項１又は２に記載の堆積装置。
【請求項４】
該ビーム整形器が、１対の第１及び第２のアキシコン（１３４、１３５）を備えている、請求項３に記載の堆積装置。
【請求項５】
観察データに従って、該コントローラ（３００）の応答を、受信された指定データに適合させる為のフィードバック制御ユニット（３１０）を更に備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
移動されたドナー材料の該ジェットの観察された展開を示すジェット観察データを観察データとして提供するジェット監視装置を更に備えている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
該ターゲット表面上に堆積されたドナー材料の観察された特性を示すターゲット観察データを観察データとして提供するターゲット監視装置を更に備えている、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
堆積方法であって、
ターゲット基板に対置させてドナー基板を配置すること、ここで、該ドナー基板が、粘性のドナー材料が設けられた、該ターゲット基板に面する表面を有し、該ドナー材料が、高められた温度で粘弾特性を有する、
光ビームを発生し、該光ビームを該ドナー基板を介して該ドナー材料に方向付けて、該ドナー材料を解放して該ドナー材料を該ターゲット基板に向けて移動すること、及び
入力信号を受信し、上記入力信号に基づいて該光ビームのエネルギープロファイルを制御すること
の工程を含み、
該光ビームを発生して、該ドナー材料をジェットとして移動すること、ここで、該光ビームが、上記入力信号での指定に従って、該ジェットによって取られるべき形状に基づいて実質的に非対称の空間分布で制御可能に発生される、
の工程を含む、前記方法。
【請求項９】
該ドナー材料が、ずり減粘性物質である、請求項８に記載の堆積方法。
【請求項１０】
移動されたドナー材料の該ジェットの観察された展開を示すジェット観察データを取得すること、及び、該入力信号によって指定される該ジェットの形状と該ジェット観察データによって示される該ジェットの形状との差に基づいて、該光ビームの強度プロファイルを制御することを更に含む、請求項８又は９に記載の堆積方法。
【請求項１１】
該ターゲット表面上に堆積されたドナー材料の観察された特性を示すターゲット観察データを取得すること、及び、該入力信号によって指定された堆積された材料のパターンと該ターゲット観察データによって示される堆積された材料のパターンとの差に基づいて、該光ビームの強度プロファイルを制御することを更に含む、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積装置に関する。
【０００２】
本発明は更に、堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
レーザ誘起前方転写（ＬＩＦＴ：laser  induced  forward  transfer）は、ドナー材料がドナー源基板からターゲット基板に移動される（transferred）新たな高解像度技術である。ＬＩＦＴは、ノズルを使用せずに、広範囲の構造的且つ機能的な材料を堆積することを可能にする。この技術において、光ビームは、ドナー基板を通じて、該ドナー基板上のドナー材料の層に方向付けられる。該光ビームの放射エネルギーは、該ドナー材料の一部が解放され且つ該ターゲット基板の表面に転写される効果を有する。これは、導電性要素、例えば該ターゲット基板の表面に導電性のトラック若しくは接続部、を形成する、又は該ターゲット基板内にでシリコン貫通電極（ＴＳＶ）を充填することを可能にする。
【０００４】
例えば、国際公開第２０１１／１４５９３０号パンフレットは、チップ製造プロセスにおいて、チップダイ内のＴＳＶの処理の為に構成されたチップダイＴＳＶ処理装置を提案する。既知の装置が、後者の目的に専用である。更に、国際公開第２００９／０８１３５５Ａ２号パンフレットは、直接書込み法に関することに留意されたい。ここで、光学アセンブリは、書込みレーザ及び追跡レーザを方向付けるように構成されている。キャリアは、材料層及び追跡層を有する。該材料層が書込みレーザによってエネルギー供給される場合に、直接書込みがキャリアよりも下の表面に提供されるように、該キャリアが、光学アセンブリに相対的に移動可能である。該追跡層は、光学アセンブリとキャリアの位置とのうちの一方を制御する為に採用される読取り可能なデータを含む。
【０００５】
米国特許出願公開第２００３／１７８３９５Ａ１号明細書が、小型構造体の製造の為の装置であって、基板と、エネルギー又はエネルギービームを発生することができるエネルギー源と、該エネルギー源と該基板との間に形成されたギャップ内に変位可能に配設された材料キャリア要素と、材料キャリア要素の裏当て材に支持された堆積層と、通信リンクを介してエネルギー源に且つ該通信リンクを介して材料キャリア要素に動作可能に結合された制御ユニットとを備えている上記装置を開示していることになお更に留意されたい。代替的には、該制御ユニットは、該基板に動作可能に接続されうる。
【０００６】
実用的な用途は、多くの場合、より複雑である。なぜならば、ターゲット基板の表面は平坦でないことがあり得、しかし縁部を有しうるためである。更に、ターゲット基板表面での電気接続部だけでなく、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）を形成する為の充填物の形態での電気接続部をまた含む、相互に異なるタイプの導電性要素をターゲット基板に提供することが望まれうる。これらのより複雑な用途の為により適している装置及び方法が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述された必要性に従って、本発明の第１の目的は、上述された用途のうちの１以上の為により良く構成されている堆積方法を提供することである。
【０００８】
上述された必要性に従って、本発明の第２の目的は、上述された用途のうちの１以上の為により良く構成された堆積装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の目的に従うと、請求項１に記載の改良された装置が提供され、且つ第２の目的に従うと、請求項９に記載の改良された方法が提供される。
【００１０】
従来技術から知られている方法及び装置とは対照的に、光ビームが、ドナー材料が放出されるべきであるドナー基板の位置に単に位置決めされるだけでなく、更に、ビームの空間エネルギー分布が、ジェットとしてのドナー材料の移動（transfer）を提供する為に制御される。特に、これは、上記指定データに従ってジェットによって想定されるべき形状に基づいて、実質的に非対称の空間分布を有する光ビームを制御することによって実現され、それによって、該方法の汎用性を増加する。本明細書において、空間エネルギー分布は、ドナー材料の一部が移動される放射線量の放射エネルギーの分布として定義されることに留意されたい。該空間エネルギー分布は、線量が供給される時間間隔にわたる電力密度分布（power  density  distribution）の積分により得られる。電力密度分布は、この時間間隔中に調節されうるが、代替的には一定のままでありうる。
【００１１】
特許請求される堆積方法において、特許請求されている装置を用いて、ドナー材料の各部分がドナー基板からどのように放出されるかを決定する為に、光ビームの強度プロファイルが意図的に制御される。該ドナー基板を介して光ビームを方向付けることに応じて、空間エネルギー分布に対応する空間分布を有するドナー材料に力パターンが及ぼされる。
【００１２】
放出に応じて、該放出された材料は、光ビームによって誘発された力パターンに対応する運動量パターンを有する。光ビームが相対的に高い強度を有する位置では、粘性のドナー材料が、光ビームが相対的に低い強度を有する位置よりも高い速度に加速される。結果として、放出された材料の変形が、ドナー基板とターゲット基板との間の空間のその横断中に生じる。
【００１３】
一つの実施態様において、力パターンは、光ビームの吸収された放射によって加熱されるドナー材料の蒸発に起因する。別の実施態様において、この力パターンは、基板とドナー材料の層との間に配置された、動的解放層（ＤＲＬ：dynamic  release  layer）としてまた表される中間層の材料の蒸発に起因する。力パターンの性質は更に、ビームへの曝露の持続時間に依存する。光学放射が相対的に低い出力で相対的に長い持続時間を有するパルスとして提供される場合、光学放射が相対的に高い出力で相対的に短い持続時間を有するパルスとして提供される場合よりも、より滑らかな空間力分布が得られる。ドナー材料のジェットの形状に対する最適な制御に従うと、パルス持続時間は好ましくは、ピコ秒、例えば１０〜５００ｐｓ、である。それにもかかわらず、例えばより大きい表面積を有するドナー材料の一部が放出されるべきである場合、パルス持続時間がより長いことがありうる、代替の実施態様が可能である。現在、良好な実験結果が、ｎ秒（ｎｓ）範囲のパルス持続時間で、すなわち約１０ｎ秒の持続時間で、実現される。パルスの相対的に長い持続時間は、ドナー基板の相対的に大きい面積からのドナー材料の放出を引き起こす。従って、ドナー材料を放出する為に印加されるパルスの持続時間が、放射ビームのサイズを変更の代替的として又はそれに加えて、放出されるべきドナー基板の面積のサイズを決定する為の制御パラメータとして使用されうる。一連の相対的に短いパルスを有するパルス列、例えば、数十又は数百のｐｃの持続時間を有する複数のパルスを含む、数ｎ秒の総持続時間を有するパルス列を提供することがまた企図されうる。
【００１４】
粘性のドナー材料は、例えば１〜１０Ｐａｓの相対的に高い粘性を有する非固体材料と考えられる。この文脈において、相対的に高い粘性は、該材料の放出された部分の形状変形を可能にする為に十分に低い粘性であると理解される。一方、該材料の粘性は、放出された材料がドナー基板の表面からターゲット基板の表面に移動する時間間隔中の材料の形状の速すぎる変化を避ける為に十分に高くあるべきである。
【００１５】
実際には、ドナー材料の表面張力は、２次的にのみ重要であることが判明している。表面張力が相対的に低い、例えば約２０ｄｙｎ／ｃｍよりも低い、場合に、特により厚いドナー層について、ジェットが崩壊する傾向を有しうる。これは、光軸の周りでのリング形状区域において、リング形状区域の内側境界内の平均エネルギー密度よりも高い平均エネルギー密度を有する空間エネルギー分布を使用したドナー材料の放出によって回避されることができる。
【００１６】
ドナー材料のレオロジー特性は、例えばずり増粘（shear-thickening）、ずり減粘（shear-thinning）、チキソトロピー、レオペクシー、又はビンガム塑性（Bingham  plastic）の挙動を得る為に、添加剤又は溶媒によって変性されうることに更に留意されたい。特に、ずり減粘性挙動を有するドナー材料が好ましい。この挙動を有するドナー材料は、せん断ひずみの割合と共に減少する粘性を有する。ずり減粘性ドナー材料は、ドナー基板において安定した層として残るが、堆積時に相対的に容易に変形される。
【００１７】
これら及び他の観点が、図面を参照してより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１の実施態様に従う堆積装置を概略的に示す。
【図１Ａ】図１Ａは、堆積装置の第２の実施態様の一部を概略的に示す。
【図２】図２は、第３の実施態様に従う堆積装置を概略的に示す。
【図２Ａ】図２Ａは、この実施態様の一部をより詳細に示す。
【図３Ａ】図３Ａ及び図３ＡＡは、適用される強度プロファイルの例をより詳細に示す。図３ＡＡは、ドナー基板と一致するｘ−ｙ平面における放射ビームの強度分布を示し、図３Ａの主要図は、ｙ軸に平行な破線に沿った強度分布を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、放射ビームの衝突直後に撮影されたドナー材料のジェットの写真を示す。
【図４】図４は、強度分布を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、図４に示されている強度分布が使用される場合の、放出されたドナー材料のジェットの経時的な展開を概略的に示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４に示されている強度分布が使用される場合の、放出されたドナー材料のジェットの経時的な展開を概略的に示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４に示されている強度分布が使用される場合の、放出されたドナー材料のジェットの経時的な展開を概略的に示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４に示されている強度分布が使用される場合の、放出されたドナー材料のジェットの経時的な展開を概略的に示す。
【図４Ｅ】図４Ｅは、図４に示されている強度分布が使用される場合の、放出されたドナー材料のジェットの経時的な展開を概略的に示す。
【図４Ｆ】図４Ｆは、図４に示されている強度分布が使用される場合の、放出されたドナー材料のジェットの経時的な展開を概略的に示す。
【図４Ｇ】図４Ｇは、図４に示されている強度分布が使用される場合の、放出されたドナー材料のジェットの経時的な展開を概略的に示す。
【図５Ａ】図５Ａ、図５ＡＡは、一連の実験（ａ）〜（ｆ）で繰り返し適用される、図３Ａ、図３ＡＡでのエネルギー分布と同様のエネルギー分布を再び示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａ、５ＡＡの強度分布を使用した一連の実験における固定時点での放出されたドナー材料のジェットの形状を示す。
【図６Ａ】図６Ａ、図６ＡＡは、これもまた一連の実験（ａ）〜（ｆ）で繰り返し適用される、図３Ａ、図３ＡＡのものと同じ表現及びスケールを使用する別のエネルギー分布を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａ、図６ＡＡの強度分布を使用した一連の実験における固定時点での放出されたドナー材料のジェットの形状を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
様々な図面における同様の参照符号は、別段の指示がない限り、同様の要素を示す。
【００２０】
図１は、粘弾特性を有するドナー材料１４を、ドナー基板１０のドナー表面１２からターゲット基板２０のターゲット表面２２に堆積させる為の堆積装置１００の実施態様を概略的に示す。用途に依存して、ドナー材料１４は、例えばドナー表面１２に数ミクロン〜数百ミクロンの層として提供されうる。例えば、該層は、数十ミクロン、例えば４０ミクロン、の厚さを有しうる。
【００２１】
図１に示されている装置１００は、ターゲット基板２０を担持する為のターゲット基板キャリア１２０と、ターゲット基板２０対置するドナー基板１０を担持する為のドナー基板キャリア１１０とを備えておいる。ターゲット基板２０及びドナー基板１０は、ドナー表面１２とターゲット表面２２とが互いに向きあって、担持されている。ターゲット基板２０は、ドナー基板１０から数十ミクロン〜数ミリメートルにありえる距離で保持され得、極端な場合には、ドナー基板とターゲット基板とは、数センチメートル離してでさえ配置されうる。
【００２２】
ドナー材料は、粘弾性材料であり、典型的にはペースト状の材料である。これらの材料は、個々の液滴に容易には分解しない。例えば、高い金属装填量のＣｕ又はＡｇナノ粒子若しくはマイクロ粒子を含む粘性インク及びペースト、又は導電性接着剤が使用されうる。
【００２３】
該装置は、ドナー基板１０を通じてドナー材料１４に向けられる光ビーム３０を発生する為の光ビーム発生器１３０を更に備えている。該光ビームは、ターゲット表面２２で交点３４を有する光軸３２を有する。該装置は、交点３４の位置を制御する為の位置決めデバイス１４０を備えている。図１に示されている通り、該装置は、光ビーム発生器１３０がビームを投影する位置を制御することによって、本実施態様において交点の位置を制御することができる。代替的には、該装置は、該ターゲット基板の位置を制御する為の位置決めデバイスを備えうる。更に別の実施態様において、該装置は、位置決めデバイス１５０と、ターゲット基板用のターゲット基板位置決めデバイスとを備えうる。例えば、該装置は、交点３４の位置の粗い位置決めの為のターゲット基板位置決めデバイスと、精密な位置決めの目的の為の位置決めデバイス１５０とを備えうる。位置デバイス１５０は例えば、高速ビーム変調器、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラー、音響光学又は電気光学変調器、でありうる。
【００２４】
図示されている実施態様において、該装置は、ドナー基板キャリア１１０を位置決めする為の位置決めデバイス１４０を更に備えている。
【００２５】
図１に示されている通り、該装置は、光ビーム発生器１３０の動作を制御する為のコントローラ１６０と、位置決めデバイス１４０、１５０それぞれとを更に備えている。
【００２６】
堆積装置１００の動作状態において、コントローラ１６０は、ターゲット表面２２上でのドナー材料の望ましい空間分布を指定する指定データＤＳを受信するように構成されている。指定データＤＳは例えば、メモリユニットから、又は通信チャネルを介してホストプロセッサから検索されうる。該指定データは、例えばターゲット基板での導電性トラックの形態で、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）を形成する為の充填物としての電気接続機能要素として、ターゲット基板２０でのドナー材料の望ましい分布を指定することができる。
【００２７】
該動作状態において、コントローラ１６０は、位置決めデバイス１４０、１５０を制御する為の位置制御信号Ｓ１４０、Ｓ１５０と、指定データＤＳによって指定された空間分布に従って光ビーム発生器１３０の動作を制御する為のビーム発生器制御信号Ｓ１３０とを生成する。ビーム発生器制御信号Ｓ１３０に応答して、光ビーム発生器１３０は、光ビーム３０を発生する。光ビーム３０がドナー基板に衝突する場合に、それは、位置制御信号Ｓ１５０に依存して、ドナー材料をジェット１４ｊとしてドナー表面１２からターゲット表面２２の位置に向けて移動させる。
【００２８】
光ビーム発生器１３０は更に、制御可能な空間エネルギー分布を有するドナー材料の一部を放出する為に光ビーム３０を発生するように構成されている。その上、コントローラ１６０は、空間エネルギー分布を制御する為に、受信された指定データＤＳに従ってビーム発生器制御信号Ｓ１３０を生成するように構成されている。
【００２９】
一つの実施態様において、コントローラ１６０は、光軸の周りでのリング形状区域３０ｒにおいて、リング形状区域の内側境界３０ｒｉ内の平均エネルギー密度よりも高い平均エネルギー密度を有する空間エネルギー分布を有する光ビームを光ビーム発生器１３０に発生させるビーム発生器制御信号Ｓ１３０を発出するように構成されている。このようにして、放出された材料が、ガウス形状又は均一な形状のビームでの動作の場合よりも良く一体になっていることが実現される。例えば、リング形状のパターンは、１／１０〜１／５の幅／直径比を有し得、該直径は、５０〜５００ミクロンのオーダーでありうる。例えば、放射ビームリングは、約１５０ミクロンの直径且つ約２０ミクロンの幅を有する。従って、その例において、放射エネルギー密度は、１１０ミクロンの直径を有する内側領域において相対的に低い。
【００３０】
安定した良好なジェットをもたらすレーザフルエンス／エネルギーの設定は、層の厚さに依存する。より厚い層は典型的には、より多くのエネルギーを必要とするが、より長く且つより安定したジェットを可能にする。非常に高い解像度が必要である場合、ドナー層のより小さい厚さが推奨され、そして従ってより低いレーザエネルギーが適用されるべきである。本明細書において、該レーザエネルギーは、ドナー材料の一部をドナー表面から放出する為に使用される総エネルギーとして定義される。
【００３１】
代替的には又は追加として、実質的に非対称の空間分布を有する光ビーム３０を光ビーム発生器１３０に発生させるビーム発生器制御信号Ｓ１３０を発出するように、コントローラ１６０が構成されうる。それにより、ターゲット基板における縁部でのドナー材料の改善された被覆が達成されることができる。リング形状のエネルギー分布において、リング形状のビームは例えば、例えば１０〜９０度の角度部分において、例えば約５０度の領域内で、増大された強度を有する。
【００３２】
図１Ａは、代替の実施態様の一部を示し、ここで、ドナー基板１０は、シム（shimｓ）又はスペーサ１０５によって、ターゲット基板２０に対して固定位置で維持される。
【００３３】
図２は、堆積装置の一つの実施態様と、堆積装置の動作状態における堆積プロセスを監視する為の監視装置とを備えているアセンブリを概略的に示す。図２Ａは、堆積装置の一部をより詳細に示す。
【００３４】
図示されている実施態様において、該堆積装置の該光ビーム発生器は、コヒーレント光放射のビームを発生する為の主光源１３１と、ビーム整形器とを備えている。図示されている実施態様において、主光源１３１は、タイプＡＶＩＡ−３３５−４５００のレーザである。この例において、図２Ａにおいてより詳細に示されている通り、該ビーム整形器は、第１のアキシコン１３４及び第２のアキシコン１３５を備えている。ビーム整形器１３４、１３５は、コントローラ３００からの信号Ｓ１３０によって制御される。該コントローラは、メモリユニット３２０から検索された指定データＤＳに基づいて該装置を制御する。制御信号１３０に応答して、第１のアキシコンと第２のアキシコンとの間の光路に沿った距離が、リング形状のビームのサイズをスケール調整する為に設定される。その上、複数のアキシコンのうちの１つ、例えば第２のアキシコン、を光軸から離れる方向にシフトすることによって、非対称の強度プロファイルが得られうる。追加の光学要素、例えばビームダイレクタ１３８、及びドナー基板１０にビームを集束させる為の１以上の他の光学要素、が提供されうる。
【００３５】
代替的には、別のタイプのビーム整形器、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：digital  micromirror  device）、が提供されうる。なお更なる実施態様において、ビーム整形器は、光源、例えば光源として働くレーザのキャビティの内部、に統合されうる。
【００３６】
図示されている実施態様において、該監視装置はシャドーグラフィ構成として提供され、該シャドーグラフィ構成は、更なる光放射源２００と、顕微鏡２３０及びカメラ２４０を備えた顕微鏡カメラ構成とを備えている。更なる光源２１０は、該顕微鏡カメラ構成に向かうジェットの軌道を含む環境を通る光路に従って方向付けられる補助ビームを発生する。それにより、該光路は、放出されるべきジェットの軌道を横切る方向に延在する。反射画像によってジェットが観察される代替の監視装置が考えられうる。
【００３７】
トリガ信号Ｓｔ２で主光源１３１を作動させる前に、トリガ信号Ｓｔ１で更なる光源２００を作動させるコントローラ３００が提供される。異なる時点でジェットを監視する為に、更なる光源２１０が、光路内の遅延要素２１０と協働しうる。代替的には又は追加として、制御可能な遅延が、トリガ信号Ｓｔ１、Ｓｔ２が発行される時点間の時間間隔の選択によって達成されうる。また、信号Ｓｔ１によるトリガに応じて、単一のサイクルでジェットの完全な展開を記録するビデオカメラが採用されうる。図示されている実施態様において、該監視装置は、補助ビームを調整する為の追加の構成要素２２０を備えている。この場合、蛍光要素は、更なる補助源２００によって発出されたＵＶ放射を可視放射に変換する。代替的には、放射を可視スペクトルにする代替の補助放射線源が使用されうるか、又はＵＶ撮像に適した顕微鏡カメラ構成が採用されうる。追加の構成要素２２０は更に、要素、例えばレンズ、を備えうる。
【００３８】
図２に示されている実施態様において、該装置は、観察データＳｆｂに従って、コントローラ３００の応答を、受信された指定データＤＳに適合させる為のフィードバック制御ユニット３１０を備えている。図示されている実施態様において、観察データＳｆｂは、移動されるドナー材料のジェットの展開が観察されるカメラ２４０から得られるジェット観察データである。
【００３９】
代替的には又は追加として、ターゲット表面上の堆積されたドナー材料の観察された特性を示すターゲット観察データを観察データとして提供するターゲット監視装置が包含されうる。
【００４０】
実験が、高い金属装填量を有する粘性の銀ナノ粒子インクを使用して行われた。具体的には、使用されるインクは、約３５ｄｙｎ／ｃｍの表面張力、約７０重量％（％ｗｗ）の金属装填量、及び約６Ｐａｓの静粘性を有する。
【００４１】
図３Ａ及び図３ＡＡは、適用される強度プロファイルの例をより詳細に示す。特に、図３ＡＡは、ドナー基板と一致するｘ−ｙ平面における放射ビームの強度分布を示し、且つ図３Ａの主要図は、ｙ軸に平行な破線に沿った強度分布を示す。該強度は、Ｗ／ｃｍ２で表され、且つｙ位置は、ｍｍで示されている。図３Ｂは、ドナー材料へのビーム３０の衝突直後のジェット１４ｊをより詳細に示す。この場合、典型的にそうであるように、空間強度分布が、放射パルスが印加される時間間隔中に変化しないことに留意されたい。従って、該エネルギー分布は、単に、強度分布と時間間隔の継続時間との積である。
【００４２】
図３ＡＡにおいて、光ビームの強度分布が実質的にリング形状であることが見られることができる。図示されている例において、放射ビームリングは、約１５０ミクロンの直径且つ約２０ミクロンの幅を有する。図３Ａの主要部分に更に示されている通り、リングビームは、ｙ軸から約−２５度〜約２５度に定められた角度部分において増大された強度を有するという点で、非対称性が存在する。図３Ａ、図３ＡＡに示されている例において、増大された強度のこの領域における最大強度は、約１５０Ｗ／ｃｍ２である。残りの部分において、該リングでの最大値は、５０〜６０Ｗ／ｃｍ２である。
【００４３】
放出に応じて、放出された材料のジェット１４ｊは、光ビームによって誘発された力パターンに対応する運動量パターンを有し、且つ図３Ｂにおいて見られることができる通り、放出された材料のジェットが、この運動量パターンに従って変形される。従って、以下の例で更に示されている通り、該ジェットは、特定の方向に制御可能に方向付けられることができ、これは、ビームのエネルギーがその特定の方向に対応する側で相対的に高い非対称のエネルギー分布を有する光ビームを発生することによって行われる。インクジェット堆積法において、方向を制御することは非常に複雑であることがわかっていたので、これは驚くべきことである。ここで、材料の表面張力の影響は、材料が最初に放出されるときの運動量パターン（慣性）の影響と同レベルである。材料の表面張力の影響は、放出された材料を最高強度の側から離れる方向に向ける傾向であり、これらの影響は同等の強さであるので、そこでの方向制御は複雑である。ＬＩＦＴ処理において一般的な小さい寸法により、本出願において、慣性の影響は更に小さく、それによって方向制御を不可能にすることが予想されることができた。しかしながら、上記で観察された通り、光ビームのエネルギー分布の非対称性とジェットの方向との明確な関係が見出され、一方、放出された材料の表面張力はこのプロセスではそれほど重要でない。
【００４４】
図４Ａ〜図４Ｇは、図４に示されている強度プロファイルを有する放射ビームへの曝露により生じる、放出された粘性ドナー材料のジェットのその後の展開段階を概略的に示す。図４Ａ〜図４Ｇは、曝露が行われた時点からそれぞれ５μ秒、１０μ秒、１５μ秒、２０μ秒、２５μ秒、３０μ秒、３５μ秒で撮影された顕微鏡写真である。該顕微鏡写真は、図２に示されている構成により得られる。図４Ａ〜図４Ｇのこのシーケンスから見られることができる通り、ドナー材料は、ドナー表面の相対的表面積から放出されることができ、ターゲットの相対的に小さい表面積に制御可能に向けられている。それにより、ドナー基板とターゲット基板との間の数ｃｍまでの距離を橋渡しする長いジェットとしてドナー材料を移動することがまた可能にされる。これは、薄い構成要素と相対的に厚い構成要素との面合わせの一体化から、コンフォーマル印刷まで、幅広い用途を可能にする。
【００４５】
図５Ａ、図５ＡＡ、図５Ｂ並びに図６Ａ、図６ＡＡ及び図６Ｂに示されている通り、ジェットの形状、及びそれと共にドナー材料が堆積されるパターンは、エネルギー分布によって再現可能に制御されることができる。
【００４６】
第１の例として、図５Ａ、図５ＡＡは、一連の実験（ａ）〜（ｆ）で繰り返し施与される、図３Ａ、図３ＡＡでのエネルギー分布と同様のエネルギー分布を再び示す。図５Ｂは、これらの実験のそれぞれに関して、光ビームへの曝露後３５μ秒の時点で観察されるドナー材料のジェットを示す。これらの一連の顕微鏡写真で見られることができる通り、ジェットの形状の変化はほとんど見られない。
【００４７】
第２の例として、図６Ａ、図６ＡＡは、一連の実験（ａ）〜（ｆ）でまた繰り返し施与される、図３Ａ、図３ＡＡのものと同じ表現及びスケールを使用する別のエネルギー分布を示す。図６Ｂは、これらの実験のそれぞれに関して、光ビームへの曝露後３５μ秒の時点で観察されるドナー材料のジェットを示す。これらの一連の顕微鏡写真で見られることができる通り、ジェットの非常に頑丈な形状が正確に再現されている。
【００４８】
要約すると、特許請求されるデバイスの動作において、堆積方法が実行される。ここで、ドナー基板１０がターゲット基板２０に対置させて配置される。ドナー基板１０は、粘性のドナー材料１４が設けられた、ターゲット基板２０に面する表面１２を有する。ドナー材料１４は、特に高められた温度で粘弾特性を有する。ドナー基板１０及びターゲット基板２０がそのように配置されると、光ビーム３０が発生され、ドナー基板１０を介してドナー材料１４に方向付けられて、ドナー材料を解放し、ドナー材料をジェット１４ｊとしてターゲット基板に向けて移動する。特許請求される方法において、ドナー材料が移動されるジェットによって取られるべき形状を指定する入力信号が受信され、指定された形状に基づいて光ビームのエネルギープロファイルが制御される。代替的には又は追加として、光ビームのエネルギープロファイルは、ドナー材料がターゲット基板に堆積されるパターンに関する指定に基づいて制御されうる。
【００４９】
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図示されて記載されてきたが、そのような図示及び説明は、図示的又は例示的であり、限定的でないと見なされるべきである。本発明は、開示されている実施態様に限定されない。特に、文脈から明らかでない限り、別々に論じられている様々な実施態様で扱われる様々な実施態様の観点は、関連しており物理的に可能な任意の組合せ変形形態で開示されていると見なされ、本発明の範囲はそのような組合せに及ぶ。開示されている実施態様に対する他の変形形態は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求される発明を実施する際に当業者によって理解されることができる。特許請求の範囲において、「備えている」という語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一のユニットが、特許請求の範囲に記載されている複数の項目の機能を満たしうる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用されることができないことを示さない。特許請求の範囲における参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３Ａ−３ＡＡ】
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【図３Ｂ】
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【図４−４Ｇ】
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【図５Ａ−５ＡＡ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ−６ＡＡ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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