KR20140077152A - 고해상도 인쇄 - Google Patents

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KR20140077152A
KR20140077152A KR1020147006514A KR20147006514A KR20140077152A KR 20140077152 A KR20140077152 A KR 20140077152A KR 1020147006514 A KR1020147006514 A KR 1020147006514A KR 20147006514 A KR20147006514 A KR 20147006514A KR 20140077152 A KR20140077152 A KR 20140077152A
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laser beam
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KR1020147006514A
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조세 페로사
다니엘 존슨
리차드 딕슨
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인트린시크 머티리얼즈 리미티드
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Abstract

기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법으로, 상기 방법은 금속/반금속 나노입자들 및 접착성 화합물을 포함하고 바인더를 갖는 나노입자 잉크를 기판 상에 증착하는 단계; 및 상기 인쇄 특징을 구현하기 위해 상기 증착된 나노입자 잉크의 일부 또는 전부 상에 직접 레이저빔을 가하는 단계를 포함하고, 상기 레이저빔은 상기 나노입자 코팅 또는 바인더를 제거함으로써 상기 접착성 화합물이 상기 나노입자들과 결합하도록 구성되고 상기 레이저빔은 금속/반금속 구조를 형성하기 위해 상기 잉크를 변형시키도록 추가적으로 구성되었다. 남아 있는 경화되지 않은 구조는 나트륨 또는 수산화칼륨 등의 표준 현상 용액을 사용해 용이하게 세척되어 제거될 수 있다.

Description

고해상도 인쇄{HIGH RESOLUTION PRINTING}
본 발명은 나노입자들(nanoparticles)로 고해상도 특징들(high resolution features)을 인쇄하는 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 인쇄된 층이 레이저로 소결(sintering) 또는 경화(curing)에 의해 기판 상에 직접 변형되는 시스템에 관한 것이다.
전도성 트랙(track)과 같은 전자 구조 및 장치 그리고 트랜지스터와 같은 반도체 장치들은 인쇄 박막 트랜지스터 기술 및 디스플레이 기술용 전극 구조 등과 같은 수많은 새로운 적용 분야에 적합하게 지속적으로 크기를 줄이는 것이 바람직하다. 특히, 디스플레이의 사진 해상도 역량이 증대될수록, 전도성 트랙의 크기는 줄어든다.
일반적으로, 고해상도 특징들을 생성하는데는 잉크젯(ink-jet), 오프셋 그라비어(offset gravure) 또는 스크린 인쇄 공정들이 사용되며, 이러한 공정들은 잉크/기판 상호작용에 따라 너비가 약 10 μm (10 x 10-6m)인 특징들을 생성할 수 있으나, 더 일반적으로는 크기가 50 μm 이상인 특징들을 생성할 수 있다. 감광성(photosensitive) 또는 포토레지스트(photoresist) 물질들을 현상 및 에칭(etching) 공정들과 결합하여 고해상도 특징들을 수득할 수 있다. 이러한 공정에서는, 포토레지스트 물질을 요구되는 패턴 형태로 필름 상에 배치한 후 경화(cured) 또는 단단하게 만들게 된다. 이어, 일반적으로 수산화나트륨과 같은 알칼리성의 현상액을 사용해 필름이 현상되고, 상기 단단해진 포토레지스트층에 의해 도포되지 않은 필름 영역이 제거된다. 이러한 공정은 다단계로 이루어지며, 요구되는 인쇄 구조를 형성하는 데는 포토레지스트층의 정확한 증착에 달려있다.
종래 기술의 몇몇 문제점들을 극복하기 위해, 고해상도 특징들이 인쇄되고 기판 상에 직접 경화됨으로써 추가적인 층 또는 첨가제가 필요 없는 공정이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고해상도 특징들을 기판 상에 인쇄하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 금속/반금속(semi-metal) 나노입자들과 접착성 화합물을 포함하고 바인더(binder)를 갖는 나노입자 잉크를 기판 상에 증착하는 단계; 및 상기 인쇄 특징을 구현(define)하기 위해 레이저빔(laser beam)을 상기 증착된 나노입자 잉크의 일부 또는 전부에 직접 가하는 단계를 포함하고, 상기 레이저빔은 상기 나노입자 코팅 또는 바인더를 제거함으로써 상기 접착성 화합물이 나노입자들과 결합하도록 구성되고, 상기 레이저빔은 금속/반금속 구조를 형성하도록 상기 잉크를 변형시키도록 추가적으로 구성된다.
선택에 따라, 상기 레이저빔은 연속파 레이저빔(continuous wave laser beam)이고 및/또는 상기 레이저빔은 가시광선 또는 적외선에 방사(emit)된다. 선택에 따라, 상기 접착성 화합물은 접착 촉진제(adhesion promoter)와 계면 활성제(surfactant)를 포함한다. 상기 접착 촉진제와 계면 활성제는 폴리실록산(polysiloxanes), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리우레탄(polyurethanes), 에폭시계 물질(epoxy based materials), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 말레산무수물(maleic anhydrides), 폴리피롤(polypyrroles) 및 불소 계면 활성제(flurosurfactants)를 포함하는 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다. 선택에 따라, 상기 나노입자 잉크는 구리, 금, 은, 니켈 알루미늄, 탄탈럼, 및 몰리브데넘으로 된 그룹에서 선택된 금속을 포함할 수 있다. 선택에 따라, 상기 나노입자 잉크는 구리 및 은과 같은 복수의 금속 나노물질, 또는 금속 및/또는 실리콘과 니켈과 같은 반금속 등을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 기술은 접착력을 높이기 위해 그외 금속 또는 반금속 나노입자들을 사용한 특허 출원 GB1212407.9에 기재된 시드층(seed layer) 시스템들에도 해당된다(이의 내용은 여기에 포함된다). 선택에 따라, 상기 나노입자 잉크는 반금속이며 실리콘을 포함한다. 상기 실리콘은 붕소나 인과 같은 도펀트(dopant)로 도핑되는 것이 바람직하다. 선택에 따라, 상기 바인더(binder)는 C3 또는 C4가 넘는 임의의 유기물일 수 있다. 선택에 따라, 상기 레이저빔은 탑햇(top hat) 프로파일에 적합하거나 일반적인 가우시안(Gaussian) 빔 프로파일보다 향상된 균일함을 갖는 레이저빔일 수 있다. 상기 레이저빔은 애퍼쳐(aperture) 또는 슬릿 마스크(slit mask)를 통과하도록 마련되는 것이 바람직하다. 상기 빔은 갈보 스캐너 시스템(galvo scanner system)을 통과하도록 마련되는 것이 바람직하다. 선택에 따라, 상기 빔을 렌즈 시스템을 통과하도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 선택에 따라, 변환되지 않은 잉크의 일부 또는 전부를 기판에서 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 변환되지 않은 잉크의 일부 또는 전부를 제거하는 단계는 레이저를 기판에 적용한 후 발생하는 것이 바람직하다. 변환되지 않은 잉크의 일부 또는 전부를 제거하는 단계는 레이저를 기판에 적용하기 전에 발생하는 것이 바람직하다. 선택에 따라 다수의 나노입자 잉크층들이 상이한 조성을 갖도록 가공된다. 제1층이 접착력 및/또는 상이한 도핑 농도 또는 종류를 함유하는 상이한 층들을 촉진하는 것이 바람직하다. 선택에 따라, 상기 기판은 PET, PI, PE, PP, PVA, PI, SiN, ITO, 알루미나 타일(alumina tile), 및 유리를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. pn 장치를 형성하기 위한 목적을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 고해상도 특징들을 기판 상에 인쇄하는 장치가 제공되는데, 상기 장치는 금속/반금속 나노입자들과 계면 활성제 및/또는 접착성 화합물을 포함하고, 바인더(binder)를 갖는 나노입자 잉크를 기판 상에 증착하기 위한 잉크 증착 장치; 상기 고해상도 인쇄 특징을 구현하기 위해 상기 증착된 나노입자 잉크의 일부 또는 전부 상에 직접 레이저빔을 가하도록 구성된 레이저; 및 초점 맞춰진 레이저 스팟(laser spot)을 생성하도록 레이저빔을 적응시키도록 구성된 마스크 또는 초점 수단을 포함하고, 상기 레이저빔의 주파수는 나노입자 코팅 또는 바인더를 제거함으로써 접착성 화합물이 나노입자들과 결합하도록 선택되고, 상기 레이저빔은 금속/반금속 구조를 생성하도록 상기 잉크를 변형시킴으로써 상기 레이저 스팟의 너비를 갖는 금속/반금속 구조를 생성하도록 추가적으로 구성된다.
본 발명의 추가적인 양상은 첨부되는 청구항으로부터 분명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양상에 따른 고해상도 특징 인쇄 방법의 순서도다.
도 2는 나노입자 잉크 인쇄 필름으로부터 기판 상에 고해상도 특징을 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 나노입자 잉크 인쇄 필름으로부터 기판 상에 고해상도 특징을 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 고해상도 특징을 형성하기 위해 인쇄된 이미지를 미세조정(refine)하는 단계를 개략적으로도시한 도면이다.
도 5는 전기 도금(electroplating) 또는 무전해 증착(electroless deposition)을 통해 코팅된 물질을이용한 고해상도 인쇄 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 양상에 따라 형성된 고해상도 특징들의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 사용된 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 렌즈 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 다수의 레이저를 갖는 장치 및 고해상도 특징 인쇄용 섬유 광학 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 다수의 레이저를 갖는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치가 제공된다. 상술한 본 발명의 일 양상에 따른 공정은,
1: 인쇄된 이미지의 트랙 해상도가 0.5μm까지 떨어지도록 개선; 또는
2: 기판의 넓은 영역이, 요구되는 잉크 물질로 완전히 도포되는, 롤러 코팅된 필름 또는 그와 같은 증착 기술으로부터 직접 고해상도 이미지들을 생성할 수 있도록 한다.
특히, 상술한 방법은 너비가 0.5 내지 100 마이크론인, 바람직하게는 고해상도 특징이 5 마이크론 이하인 선의 고해상도 인쇄를 가능케 한다.
도 1은 본 발명의 일 양상에 따른, 고해상도 특징 인쇄를 위한 일반적인 공정의 순서도다.
상기 방법은 나노입자 잉크를 증착하는 단계 (S102); 소결(sintering) 또는 경화(curing)를 통해 상기 잉크를 변형시키기 위해 상기 증착된 잉크에 레이저빔을 스캐닝하는 단계 (S104); 및 변형되지 않은 잉크를 제거하는 단계 (S106)를 포함한다.
본 발명의 발명에 의해 형성될 수 있는 인쇄 구조들은 금속 또는 반금속으로 이루어질 수 있다. 적합한 금속으로는 구리, 금, 은, 니켈, 알루미늄, 탄탈럼, 몰리브데넘 등을 포함할 수 있으나 여기에 제한되지는 않는다. 실리콘을 포함하는 반금속도 사용될 수 있으며, 반도체 특징을 제공하도록 도핑된 실리콘 입자들 (가령 인, 붕소 또는 비소)도 사용될 수 있다. 따라서, 본 방법은 전자 구조와 반도체 장치들을 생산하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 사용되는 나노입자 잉크는 바인더 또는 코팅(일반적으로 유기물)을 갖는, 금속 또는 반금속 구성을 포함한다. 상기 바인더 또는 코팅은 산화를 제거 또는 줄이고, 응집 현상을 방지하고 표면 영역을 유지하기 위해 존재하여 나노입자들의 수 많은 이로운 특징들을 제공한다. 잉크 조성에 사용된 나노입자들은 1 내지 500 nm일 수 있다. 이것은 SEM 또는 동적 광산란법(dynamic light scattering technique) 등과 같은 기존 방법들로 측정한 입자 직경을 말한다. 따라서, 본 발명은 유리하게는 생산 및/또는 구입 비용이 종종 저렴한 큰 입자들을 비롯해 다양한 나노입자 잉크에 적용될 수 있다. 적합한 잉크의 예로 Intrinsiq MaterialsTM에서 판매하는 시중에서 구입 가능한 CI-002 조성이 있다. 바람직하게 상기 잉크는 증착된 물질의 분해(breakdown) 및 응고를 증진시키기 위한 접착성 화합물 또는 계면 활성제를 포함한다.
나노입자 잉크가 기판 상에 증착된다 (S102). 상기 잉크는 잉크젯 증착 방법을 통해 증착되나 오프셋-리소그래피(offset-lithography), 스크린 인쇄, 간접 및 직접 그라비어(gravure), 플렉소그라피(flexography), 에어로졸 등 그외 적합한 증착 방법도 사용될 수 있다. 상기 나노입자 잉크 안에 존재하는 바인더 및/또는 코팅은 잉크가 균일하게 분배되도록 한다. 상기 증착된 층은 일반적으로 0.05 내지 50μm이다. 상기 증착층의 크기는 사용자의 요구에 따라 다양할 수 있다.
S104 단계에서는 초점이 맞춰진 레이저빔이 상기 증착된 잉크에 스캔된다. 상기 레이저의 스캐닝은 인쇄될 패턴을 구현하도록 발생한다. 따라서, 고해상도 인쇄를 보장하기 위해, 상기 레이저는 요구되는 특징의 크기에 따라 0.5 내지 100μm, 바람직하게는 5μm 이하 크기의 스팟(spot) 크기를 생성하도록 초점이 맞춰지거나 마스킹(mask)된다. 상기 레이저에 의해 충격을 받은 잉크만이 경화되므로, 상기 레이저의 초점을 맞추거나 마스킹(masking) 함으로써 5μm 이하의 구조들이 형성될 수 있다. 형성되는 구조의 크기는 레이저 스팟의 크기에 따라 달라진다. 따라서, 본 발명은 레이저빔의 초점을 맞추거나 마스킹에 의해 크기가 결정되는 고해상도 특징들을 생성하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
또 다른 실시예들에서는, 레이저가 상기 증착된 잉크 상에 직접 방사된다. 즉, 빔의 초점 맞추기나 마스킹이 발생하지 않는다. 레이저의 스캔 패턴이 특징을 구현하고 종래의 레이저 안내 수단 또는 마스크에 의해 조절된다.
레이저가 기판을 스캔함에 따라, 입사하는 레이저 광선에 의해 나노입자들 및/또는 바인더 물질의 코팅이 제거되고, 일반적으로 휘발된다. 나노입자들의 표면적이 넓다는 것은 잉크 내의 나노입자들을 가령 소결이나 경화에 의해 변형시키는데 필요한 에너지가 벌크(bulk)한 물질들보다 적다는 것을 의미한다. 따라서, 레이저가 상기 증착된 층을 스캔할 때, 상기 레이저는 코팅/바인딩을 제거할 뿐만 아니라 각각의 금속/반금속 나노입자들로부터의 물질이 밀도화된 금속 또는 반금속 필름 형태로 변형되도록 한다 (나노입자 잉크의 물질에 따라). 가령 렌즈 등을 사용하여 상기 레이저가 고해상도 레이저 스팟을 형성하도록 고도로 초점이 맞춰질 수 있기 때문에, 이렇게 해서 형성된 밀도화된 필름 구조는 상기 레이저에 의해 충격을 받은 영역으로 국소화된다. 레이저 조절에 있어서 정확도가 높을수록 고해상도 인쇄 구조를 형성한다.
바람직한 실시예에 따르면, 사용되는 레이저는 가시광선 또는 적외선 범위에서 실행되는 연속파 레이저(continuous wave laser)이다. 이 레이저는 연속적인 에너지를 발생시킴으로써 소결/경화를 증진시키고, 나노입자 유기 바인더 시스템의 산화 및 제거의 가능성을 줄인다 (가령 CI-002에 사용된 것 등)
연속 레이저들을 사용하면 평균 전력이 낮기 때문에 경화에 있어 유리하다. 펄스 레이저들은 최대 에너지가 높기 때문에 여기에서 바람직한 경화/소결보다 삭마(ablation)에 더 적합하다. 펄스(pulsed) UV 레이저는 흡수로 이어져 최상부 층에서만 경화/소결이 이루어지도록 하므로, 증착된 물질의 낮은 층들은 영향을 받지 않는다. 따라서, 인터페이스 상의 인쇄된 층은 부분적으로 또는 실질적으로 경화되지 않음으로 인해 레이저가 쉽게 세척되어 제거되도록 한다. 이러한 문제점들은 연속파 레이저를 사용함으로써 극복될 수 있다.
따라서, 본 발명은 단일 층 공정에서 고해상도 특징들을 생성할 수 있도록 하는 이점이 있다. 특히, 본 발명의 경우 포토레지스트층(photoresist layer) 등의 추가적인 층이 필요없다.
게다가, 본 발명의 경우, 포토레지스트 방법들과 다르게 부식제(etchant)를 사용할 필요가 없다. 포토레지스트 방법들에서는 보호받지 못하는 구조를 제거하기 위해 부식제가 필요했다. 부식제를 사용할 경우 생산 공정이 단순화되고 경사진 트랙이 생기거나 언더컷(undercut) 등이 발생할 수 있는데 반해 본 발명에서처럼 물질을 직접 변형시키도록 레이저를 사용하게 되면, 잘 구현된 모서리들이 형성될 수 있다. 특히, 몇몇 실시예들에서는, 일반적인 가우시안(Gaussian) 프로파일로부터 균일한 “톱햇(top hat)” 프로파일로 변경될 수 있도록 아스퍼(aspheric) 및 “자유형(freeform)” 렌즈를 비롯한 애퍼쳐 또는 렌즈 시스템을 사용하여, 정확환 모서리를 형성할 수 있다. 균일한 “톱햇” 프로파일을 갖는 레이저빔을 사용할 경우 모서리 특징이 기판 표면에 대해 65 내지 95°가 되도록 모서리 프로파일이 더 잘 구현되고, 이로 인해 포토레지스트 물질의 경우 발생하는 언더컷/경사진 트랙들에서 나타나는 문제점들을 방지할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
증착된 잉크는 레이저에 의한 소결 또는 경화가 잉크의 분해와 물질의 응고를 증진시키도록 조성되는 것이 바람직하다. 접착성 화합물, 계면 활성제, 접착 촉진제 및 실란화 화합물과 같은 계면 활성제 등을 선택하면 이러한 화합물들이 열화되어 유리, 세라믹 류의 구조를 형성했을 때 증진된 접착성을 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이와 같은 조성들이 특히 바람직한 이유는 이들이 소결 또는 경화됨에 따라 형성하는 구조들이 증착된 물질의 분해를 증진시키고, 이에 따라 모든 증착 물질이 변형될 수 있도록 하며, 표면에 대한 접착성을 제공함으로 인해, 결과 물질이 세척 공정 후에도 기판 상에 남아 있도록 하기 때문이다.
일 실시예에 따르면, 잉크는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidon-PVP)과 같은 분산 안정제를 함유한다. 분산 안정제들은 경화 공정 동안 구조의 무결성(integrity)을 유지하도록 돕는다. 다른 실시예들에서는 다른 종류의 분산 안정제들이 사용된다.
일 실시예에 따르면, 폴리실록산(polysiloxanes), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리우레탄(polyurethanes), 에폭시계 물질들, 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates), 말레산무수물(maleic anhydrides), 폴리피롤(polypyrroles) 및 불소 계면 활성제(flurosurfactants) (및 상기 촉진제 류를 사용하는 모든 산업 첨가물들 포함) 등과 같은, 그러나 여기에 한정되지 않는, 화합물들을 사용함으로써 유리 및 PET 상의 접착력이 증진된다.
일반적인 예에는: 비닐벤질아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(Vinylbenzylaminoethylaminopropyltrimethoxysilane); 메르캅토프로필트리메톡시실란(Mercaptopropyltrimethoxysilane); 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(Aminoethylaminopropyltrimethoxysilane-Methacryloxypropyltrimethoxysilane); 글리시독시프로필트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane); 비스-트리에톡시실릴프로필디술피도실란(Bis-Triethoxysilylpropyldisulfidosilane); 헥사메틸디실라잔(3,4 에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란(Hexamethyldisilazane(3,4 epoxycyclohexyl)-(ethyltrimethoxysilane); 글리시독시프로필메틸디에톡시실란(Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane); 글리시독시프로필트리에톡시실란(Glycidoxypropyltriethoxysilane); 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란(3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane); 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane); 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란(3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane); 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란(3-methacryloxypropyltriethoxysilane); 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-acryloxypropyltrimethoxysilane); N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란(N-2(aminoethyl)3-aminopropylmethyldimethoxysilane); N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란(N-2(aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane); N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란(N-2(aminoethyl)3-aminopropyltriethoxysilane); 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane); 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane); N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane); 3-클로로프로필트리메톡시실란(3-chloropropyltrimethoxysilane); 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란(3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane); 3-이소시아네이토프로필트리에톡시실란(3-isocyanatopropyltriethoxysilane); 트리스(3-트리메톡시실릴)프로필)이소시아누레이트(Tris(3-(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate); N-(3-메틸디메톡시실릴프로필)디에틸렌트리아민(N-(3-methyldimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine); N-(3-메틸디에톡시실릴프로필)디에틸렌트리아민(N-(3-methyldiethoxysilylpropyl)diethylenetriamine); 메틸디메톡시실릴프로필피페라진(Methyldimethoxysilylpropylpiperazine); 메틸디에톡시실릴메틸피페라진(Methyldiethoxysilylmethylpiperazine); 트리메톡시실릴프로필모르폴린(Trimethoxysilylpropylmorpholine); 메틸디메톡시실릴프로필모르폴린(Methyldimethoxysilylpropylmorpholine); 헥산디아미노메틸트리에톡시실란(Hexanediaminomethyltriethoxysilane); 헥산디아미노프로필트리메톡시실란(Hexanediaminopropyltrimethoxysilane); [3-(트리메톡시실릴)프로필]아미노시클로헥산(3-(trimethoxysilyl)propyl)aminocyclohexane); 3-티오시아네이토프로필트리에톡시실란(3-thiocyanatopropyltriethoxysilane); 3-우레이도프로필트리메톡시실란(ureidopropyltrimethoxysilane); 1-[3-(트리에톡시실릴)프로필]우레아(1-[3-(Triethoxysilyl)propyl]urea); 1-[3-(트리에톡시실릴)프로필]우레아(1-[3-(Triethoxysilyl)propyl]urea); 2-(3,4-에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란(2-(3,4-epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilane); 2-(3,4-에폭시시클로헥실)-에틸트리에톡시실란(2-(3,4-epoxycyclohexyl)-ethyltriethoxysilane); 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane); 메타크릴록시트리메톡시실란 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란(Methacryloxytrimethoxysilane 3-methacryloxypropyltriethoxysialne); 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란(3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane); 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란(methacryloxypropylmethyldiethoxysilane); 메타크릴록시메틸트리에톡시실란(Methacryloxymethyltriethoxysilane); 메타크릴록시메틸(메틸)디메톡시실란(Methacryloxymethyl(methyl)dimethoxysilane); 메타크릴록시메틸(메틸)디에톡시실란(Methacryloxymethyl(methyl)diethoxysilane); 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란(Acryloxypropyltrimethoxysilane); 2-시아노에틸디클로로메틸실란(2-cyanoethyldichloromethylsilane); 트리메틸(메틸에틸케톡심)실란(Trimethyl(methylethylketoxime)silane); 테트라(메틸에틸케톡심)실란(Tetra(methylethylketoxime)silane); 디-테트부톡시-디아세톡시실란(Di-tertbutoxy-diacetoxysilane); 디메틸디아세톡시실란(Dimethyldiacetoxysilane); 트리아세톡시메틸실란(Triacetoxymethylsilane); 테트라아세톡시실란(Tetraacetoxysilane); 에틸트리아세톡시실란(Ethyltriacetoxysilane); 비닐트리아세톡시실란(Vinyltriacetoxysilane); 비스(트리메틸실릴)아세틸렌(Bis-(trimethylsilyl)acetylene); N, O-비스(트리메틸실릴)아세타마이드(N, O-bis(trimethylsilyl)acetamide); 트리메틸실릴-1,2,4-트리아졸(Trimethylsilyl-1,2,4-trazole); 1-(트리메틸실릴)이미다졸 테트라(아크릴록시-에톡시)실란(1-(trimethylsilyl)imidazole Tetra(acryloxy-ethoxy)silane); 5,5'-메틸-3,3'-비스(트리메틸실릴)비페닐(5,5'-dimethyl-3,3'-bis(trimethylsilyl)biphenyl); 테트부틸시클로펜타디에닐트리메틸실란(Tert-butylcyclopentadienyltrimethylsilane)를 포함한다.
잉크 조성은 상기 언급한 물질들 중 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다. 접착 촉진제는 특허 GB1212407.9에 기재된 다른 나노입자 시스템 또한 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 두꺼운 층이 필요한 경우, 다단계 잉크 공정이 사용될 수 있다. 상기 공정에 따르면, 인쇄된 제1 잉크는 높은 비율의 접착 촉진제를 가지며, 훨씬 더 높은 금속/반금속 농도를 가짐으로 인해 전도성 층을 제공하는 제2 층보다는 낮은 전도성을 갖는다. 물질들은 함께 변형할 수 있으나, 이는 일반적으로 가시광 또는 적외 연속파 레이저의 사용이 요구된다.
또 다른 실시예들에 따르면, 빔 프로파일을 조절하고 빔의 배율을 변경(바람직하게는, 고해상도 레이저 스팟을 구현하기 위해 빔을 마스킹 또는 초점 맞춤으로써)함으로써 가령 0.5μm 내지 100 μm의 다양한 크기의 고밀도 금속/반금속 구조들의 범위를 허용할 수 있도록 렌즈 어레이(lens array)가 사용된다. 따라서, 상기 렌즈 어레이는 같은 레이저 구성으로부터 생성될 수 있도록 바람직하게는 5μm 이하의 고해상도 특징들을 생성한다. 이러한 어레이는 불균일성 감축을 비롯해 요구되는 에너지 프로파일을 획득하도록 각각의 확대 렌즈 시스템에 대해 상이한 애퍼쳐들이 사용될 수 있도록 한다. 또 다른 실시예들에 따르면, 상기 렌즈 어레이는 요구되는 이미지를 생성하도록 동시에 구동되는 다중 레이저 및 다중 렌즈/애퍼쳐 구성을 포함한다. 각각의 레이저빔은 레이저 스팟을 형성하고 고해상도 특징들을 생성하도록 마스크되거나 초점이 맞춰질 수 있으나, 다른 방법이 사용될 수도 있다. 이러한 특징들은 너비가 5μm 이하일 수 있다. 이러한 공정은 더 빠른 생산율을 가능케 함으로써, 다양한 크기의 다중 구조들이 동시에 소결될 수 있도록 한다. 섬유 광학 시스템들이 특히 적합한데, 이는 요구되는 구조들을 생성하기에 단위 면적당 충분한 에너지를 생성하는 데에 비교적 낮은 에너지 레이저들이 초점 맞춰질 수 있기 때문이다. 각각의 섬유 광학은 레이저 다이오드로 구동되고 함께 다발화(bundled)된 후 헤드(head)로 공급되는데, 이 헤드는 표면을 스캔하고 다양한 크기의 다중 특징들에 대한 동시적인 레이저 소결이 가능하게 한다. 이러한 시스템은 특히 가령 2mm 이하의 작은 선 간격을 필요로 하는 분야에 적합하다.
또는, 큰 선 간격(가령 태양 분야)이 요구되는 분야에 대해서는, 독립적으로 구동될 수 있는 고체 상태의 레이저 다이오드 구성 요소들을 다수 사용하고, 각각의 다이오드는 개별 렌즈/애퍼쳐를 갖는 구성이 적합할 수 있다. 소프트웨어와 통합하면, 이 또한 다중 구조로부터 요구되는 이미지가 도출될 수 있도록 한다.
일 실시예에 따른 이러한 렌즈 어레이는 다양한 크기로 구현 가능한 애퍼쳐(빔 프로파일의 빔 강도와 균일성을 조절하는)에 레이저빔을 모으기 위한 최초 초점 렌즈 및 미세하게 리졸브(resolved)된 트랙 특징들을 생성하기 위한 최종 초점 렌즈를 포함한다. 이하, 도 8을 참조로 일반적인 렌즈 어레이 형태를 더 상세히 설명한다.
또한, 본 발명은 전압 또는 렌즈/마스크를 변경하거나 파장 선택에 의해 레이저의 강도를 조절할 수 있도록 한다. 특히, 레이저를 나노입자 잉크에 너무 많이 방사하게 되면 경화나 소결보다는 잉크 삭마가 일어날 수 있다. 따라서, 적합한 레이저 강도 및 파장을 선택함으로써 잉크가 밀도화된 금속/반금속 구조로 변형되는 동안 기판이 손상되지 않도록 할 수 있다.
레이저에 의한 기판 스캐닝이 끝나고 요구되는 이미지가 인쇄되고 나면, 변형되지 않은 물질은 S106 단계에서 제거된다. 레이저의 강도 및 노출의 길이에 따라 일반적으로 경화 또는 소결에 의해, 레이저빔에 의해 스캐닝된 잉크가 변형되었기 때문에, 변형된 밀도화된 금속 구조의 특징들은 변형되지 않은 구조와는 달라지게 된다.
따라서, 변형된 영역에 충격을 전혀 미치지 않거나 또는 무시할 정도로만 미치되 변형되지 않은 영역을 제거할 수 있는 세척 조성 및 공정들을 선택할 수 있다. 이러한 세척 조성은 포토리소그래피(photolithography) 분야에서는 잘 알려진 기술이다. 잉크에 있는 바인더를 용해할 수 있는 용제, 또는 바인더를 미량 또는 전혀 포함하지 않는 느슨하게 바인딩된 물질을, 교반이 가능한 소스로 용해할 수 있는 용제 등이 적합한 세척액으로 사용될 수 있다. 이는 또한 카르복시산과 같은 산을 포함할 수 있다.
본 발명은 유연성을 갖고 있으며 PET, PI, PE, PP, PVA, PI, SiN, ITO, 알루미나 타일, 및 유리를 포함하는 다양한 기판들에 특히 적합하다. 게다가, 기판과 잉크의 선택에 의해 다양한 물질을 생성할 수 있다. 적합한 기판과 잉크의 선택에 의해 유전체를 형성할 수 있다. 일반적인 기판은 유리 시트나 알루미나 타일 또는 얇은 플라스틱 시트일 수 있다. 상기 잉크는 상기 물질들의 표면을 적당히 적시고, 경화 및 소결된 입자들만을 사용하거나 추가적인 바인딩제(binding agent)를 함유한 잉크에 의해 상기 변형된 잉크를 바인딩할 수 있도록 조성된다. 적합한 예에는 유리용 실란 또는 PET용 아크릴 폴리머 등이 포함된다. 바인더 자체가 가령 나노티타니아나 규산염, 또는 핫 멜트 플라스틱 등 선택된 기판에 적합한, 밀도 있고 접착성 있는 덩어리로 콜드 소결 또는 녹을 수 있는 물질일 수 있다. 특정 기판에 요구되는 특정 바인더 및 접착제 및/또는 계면 활성제 등은 당업자가 당연히 알고 있는 것들이다.
따라서 본 발명은 다른 시스템들에 비해 고해상도 선들을 생성하기 위한 개선된 방법을 제공한다. 특히, 레이저에 의한 물질의 직접 변형(경화, 소결 또는 기타)은 더 높은 해상도 특징을 가능케 하고, 포토레지스트층과 같은 추가적인 층의 필요성을 없애며, 생성에 필요한 단계가 줄어들기 때문에 대규모/대량으로 수행될 수 있다. 게다가, 레이저빔 프로파일을 조절함으로써, 수직에 가까운 모서리들이 형성됨으로써 이미지의 해상도를 높이게 된다.
적합한 레이저 파장의 선택을 통해 추가적인 이점을 얻을 수 있다. 더 두꺼운 증착층을 사용하게 되면, 더 높은 파장의 레이저 (가령 IR에서 실행되는 레이저와 같은)가 선택되어 증착된 층 안으로 더 깊이 통과할 수 있다. 나노입자 잉크의 조성에 따라, 레이저 파장은 잉크 조성 첨가제들과 결합하도록 선택됨으로써 나노물질들로부터 유기물질들이 증발/분리될 수 있도록 한다. 적합한 레이저 파장의 추가 선택은 기판과 필름의 인터페이스에서 종류를 변경함으로써 기판과 금속/반도체/반금속 필름 사이의 표면 접착성을 증진시키는데 사용된다.
레이저의 초점 맞추기 (또는 마스킹)와 더불어, 레이저 파장의 선택은 증착된 층의 깊이 전반에 경화되는 고해상도 특징들의 생성을 가능케 한다.
도 2a 내지 도 2d는 나노입자 잉크 인쇄 필름으로부터 기판 상에 고해상도 특징을 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면들이다. 상기 도면들에는 기판(10), 나노입자 잉크(12), 제1 경화층(14) 및 제2 경화층(16), 그리고 세척된 비경화 영역(18)이 도시되어 있다.
도 2a에서는, 상기 기판(10)에 아무것도 도포되지 않은 상태이다. 도 2b에서는, 도 1의 S102 단계에 따라, 유기 바인더를 갖는 나노입자 구리 잉크(12)가 상기 기판에 장착된 상태를 도시하고 있다. 일 예에 따르면, 상기 구리 잉크(12)가 롤 코팅(roll coating)을 통해 상기 기판 상에 증착된다. 본 예에서의 바인더는 C4 이상의 유기물이다. 또 다른 실시예들에 따르면, C3의 바인더가 사용될 수 있다. 도 2c에서는, 도 1의 S104 단계에서, 레이저(미도시)가 밀도화된 금속 필름 구조를 형성하도록 두 개 영역(14, 16)을 스캔하고 경화하여 밀도화한 것을 도시하고 있다.
도 2d에서는, S106 단계에 따라, 구리 구조를 만드는 두 개의 고해상도 특징들을 형성하도록 비경화영역(18)은 제거하고 경화 영역(14, 16)들은 남겨두는 기판의 세척이 수행된 상태를 도시하고 있다. 일반적으로 상기 비경화 영역의 간격(gap, 18)은 대량 15μm이 될 것이다. 도 2에 사용된 잉크 조성은 물질의 응고 증진을 위해 상술한 바와 같은 접착성 화합물을 포함한다.
도 3은 나노입자 잉크 인쇄 필름으로부터 기판 상에 고해상도 특징을 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에는 기판(10)과 세 개의 잉크 영역(20, 22, 24)들이 도시되어 있다.
도 3a에서는, 기판(10)이 잉크(20, 22, 24)로 코팅된 상태이고, 변형되지 않은 잉크는 요구되는 인쇄 구조를 남겨두도록 삭마되었다. 삭마는 매우 높은 에너지 레이저나 전자빔으로 발생될 수 있다. 또는, 크세논 램프 같은 광대역 광자원이 레이저 대신 사용될 수 있지만, 가우시안 프로파일 때문에 레이저 보다는 덜 바람직하다. 광대역과 와이드 빔 메커니즘(wide beam mechanism)을 사용한 삭마는 인쇄된 표면을 높은 또는 낮은 반사율을 갖는 물질들로 코팅함으로써 이루어질 수 있어 잉크의 삭마 또는 어닐링(annealing) 조건들에 부합하도록 흡수된 에너지 밀도를 크게 조절할 수 있다.
그런 다음, 레이저(미도시)는 금속 구조(20', 22', 24')를 형성하도록 남아 있는 삭마되지 않은 잉크를 경화나 소결을 통해 변형시킨다. 본 예에서, 레이저의 파장과 에너지는 기판은 손상되지 않되 잉크는 변형될 수 있는 것으로 선택된다.
도 4는 고해상도 특징 형성을 위한 인쇄된 이미지 개선 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4a는 기판(10)과 세 개의 잉크 영역들(20, 22, 24)을 도시하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 세 개의 잉크 영역들(20, 22, 24)이 남겨지도록 잉크층의 일부가 삭마되었다. 작은 구조들을 정확하게 형성하도록 상기 잉크 영역들(20, 22, 24)을 개선하기 위해, 레이저를 정확하게 정렬시키기 위한 정렬 시스템이 제공된다. 이러한 시스템에서는, 표면 상의 바람직하게는 알려진 위치들에 등록 마크와 같은 하나 이상의 인쇄된 특징들이 인쇄된다. 상기 표면 상의 등록 마크들을 식별하기 위해 카메라(미도시)가 사용되고, 이 카메라는 컴퓨터 조절 좌표계로서 컴퓨터(미도시)와 통신한다. 상기 컴퓨터는 x-y 평면에서 레이저를 이동시키도록 구성된 모터에 연결되고, 상기 컴퓨터는 상기 모터를 조절하도록 구성된다. 일 대체 실시예에 따르면, 상기 모터는 x-y 평면에서 경화되는 샘플을 이동시키도록 구성된다. 상기 컴퓨터는 상기 등록 이미지(또는 다른 종류의 인쇄된 특징)를 사용해 상기 샘플과 레이저 사이의 상대적인 오프셋을 결정하고, 상기 모터들을 사용해 상기 샘플과 레이저가 정렬되도록 이동시키도록 구성된다.
상기 등록 마크는 또한 개선된 등록을 허용하도록 상기 인쇄된 이미지와 동시에 인쇄될 수 있고, 또는 상기 인쇄된 특징은 등록 마크에 정렬될 수 있고 마크는 모든 후속 정렬들을 위한 공통 위치로 사용될 수 있다. 본 발명의 이러한 예에 따르면, 상기 레이저(또는 샘플)는 요구되는 패턴을 생성하도록 상기 x-y 평면에서 이동한다. 상기 레이저 또는 샘플은 컴퓨터에 의해 조절되는 모터에 의해 이동된다. 상기 레이저빔이나 샘플은 상기 레이저나 연결된 렌즈 장치 또는 레이저된(lased) 샘플이 부착된 모터 구동 해석 장치(motor driven translation apparatus)를 사용하거나 고정된 위치 레이저 출력 빔의 출력 빔을 굴절시킬 수 있는 모터 구동 갈보 거울(motor driven galvo mirror)을 사용해 상기 레이징 패턴을 달성하도록 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저빔은 잉크의 인쇄된 잉크에 입사하여 각 잉크 영역을 변형시킨다. 상기 세 개 잉크 영역들(20, 22, 24)의 경화된 영역들은 각각 30, 32, 34에 도시된 바와 같다. 균일한, 비가우시안 파면으로 인해, 상기 레이저는 각 영역의 특정 특징들을 정확하게 소결하여 매우 높은 해상도 특징들을 생성할 수 있다. 일반적으로, 잉크 영역(20)은 너비가 10μm일 수 있고 소결된 영역(30)은 대략 ~5μm이다.
도 4c에서는, 도 1의 S106 단계에 따라, 변형되지 않은 영역들은 세척되어 제거되고, 변형된 고해상도 영역들만 남겨졌다.
도 5는 전기 도금(electroplating) 또는 무전해 증착(electroless deposition)을 통한 코팅된 물질의고해상도 인쇄를 도시한 도면이다.
기판(10)에는 두 개의 경화된 구리 나노입자 잉크(40, 42) 영역들이 있는데, 상기 경화된 영역들은 구리 코팅(44)을 갖는다.
도시된 예에서, 증착된 잉크는 접착성 바인더를 갖는 구리 나노입자성 잉크이다. 상기 잉크는 두 개의 고해상도 특징들을 형성하도록 상술한 방법을 사용해 경화되고 종래의 전기도금 방법들을 통해 구리로 코팅된 것이다.
다른 예에서는 다른 종류의 잉크와 코팅들이 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 양상에 따라 형성된 고해상도 특징들의 SEM 이미지이다.
상기 이미지는 본 발명에 따라 수득되어 구현된 모서리들을 보여준다. 도시된 예에서는 3.8μm의 트랙 너비를 생성하기 위해 1064nm 연속파 레이저가 사용되었다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 사용된 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
여기에서, 챔버(100) 안에는 경화 테이블(102)이 배치되고, 상기 경화 테이블(102) 위에는, 잉크 소스(106)가 마련되고 중앙 컴퓨터(108)에 연결된 프린터(104)가 배치되고, 상기 컴퓨터(108)에는 레이저(110)도 연결되고, 또한 광학 유닛(112)이 배치된다. 세척 유닛(114)도 있다. 유리와 같은 기판(116)은 테이블(102) 상에 배치된다.
상기 컴퓨터(108)는 프린터(104)를 조절하는데, 도시된 예에서 상기 프린터는 유기 코팅을 갖는 구리 잉크 나노입자들로 된 잉크 소스(106)를 갖는 잉크젯 프린터이다. 상기 컴퓨터(108)는 알려진 프로토콜 및 유선 또는 무선 연결을 통해 프린터(104)에 연결된다.
사용 시, 사용자는 선택된 잉크(106), 증착층 깊이, 기판(116) 및 요구되는 인쇄된 패턴을 상기 컴퓨터(108)에 입력한다. 상기 잉크젯 프린터(104)는 컴퓨터(108)에 의해 조절되고 변형되지 않은 나노입자 잉크(106)를 상기 기판(106) 상에 증착한다.
상기 잉크(106)가 상기 기판(116) 전체를 도포하도록 증착된 후, 상기 레이저(110)를 사용해 상기 잉크(106)를 변형시킴으로써 상기 요구되는 패턴이 형성된다. 또 다른 잉크 절약 실시예에 따르면, 상기 프린터(104)가 상기 요구되는 패턴을 상기 기판(116) 상에 대략적으로 구현하면, 상기 레이저(110)는 요구되는 트랙들을 오직 변형시킴으로써 상기 패턴을 다듬는다. 이러한 경우, 잉크가 덜 낭비되는데, 그 이유는 인쇄된 특징들을 갖지 않는 것으로 미리 알려진 영역들은 잉크(106)로 도포되지 않기 때문이다.
상기 컴퓨터(108)는 또한, 입력된 잉크(106)와 기판(116)으로부터, 요구되는 레이저 파장, 강도 및 빔의 크기를 결정한다. 상기 요구되는 파장과 강도는 선택된 잉크, 증착 깊이 및 기판에 따라 달라진다. 적합한 값들이 이전의 실험 데이터나 계산된 값으로 된 검색 테이블(look up table)의 형태로 메모리에 저장된다. 빔의 크기는 입력된 인쇄 패턴에 따라 달라지며, 미세한 빔이 필요한 고해상도 특징을 갖는다.
상기 컴퓨터(108)는 광학뿐만 아니라 적절한 레이저(들)을 선택한다. 레이저의 강도는 상기 레이저(110)에 공급되는 전압이나 암페어(amps) 및/또는 상기 레이저(110)가 특정 스팟에 초점이 맞춰진 채로 유지되는 시간의 양에 따라 달라진다. 상기 컴퓨터(108)는 스캔 패턴을 설정하고, 알려진 레이저 안내 수단을 통해 상기 레이저(110)를 상기 기판(116) 상에 요구되는 패턴으로 작동시킨다. 상기 잉크(106)의 스캐닝 결과는 구리 잉크 나노입자들로부터 구리 밀도화된 필름 구조 또는 매트릭스로의 변형이다.
그런 다음, 상기 기판(116)은 원치 않는 잉크(106)의 제거를 위해 상기 세척 유닛(114)에 배치된다. 세척은 처리되지 않은 구리에서 분자들을 용해하여 제거할 때 사용할 수 있는 것과 유사하거나 동일한 그룹의 화학 그룹들이 결합된 작용성 화학 그룹들이 결합된 용해력 있는 분자이나, 다른 형태의 세척을 사용할 수도 있다. 이에 따라, 상기 구리 잉크(106)는 헹굼액(rinse) 내의 특정 용제에 맞춰진 바인더 분자들을 함유하고, 처리된 구리가 그 형태 및 변경된 바인딩 화학구조로 인해 같은 종류의 린스 단계 용제에 항복하지 못하도록 조성될 수 있다.
또 다른 실시예들에 따르면, 제로 산화물 함량의 구조 또는 필름들을 생성하기 위해, 상기 공정들은 불활성 대기에서 이루어진다. 상기 챔버(100)는 네온과 같은 불활성 기체가 유입되는 펌프(미도시)를 더 포함한다. 레이저가 잉크를 경화 또는 소결함에 따라, 유기성 바인더는 휘발되는데, 이는 금속의 산화를 가져올 수 있다. 불활성 대기에서 상기 공정을 수행할 경우 산화가 미미하게 또는 전혀 안 일어나는 것으로 밝혀졌다.
또 다른 실시예들에 따르면, 상기 테이블(102)은 열싱크(heat sink, 미도시) 상에 배치될 수 있고, 또는 상기 생성 공정은 레이저 소결/경화 공정에서 발생된 여분의 열기를 제거하기 위해 환기가 되는 환경에서 발생할 수 있다.
도 8은 도 6에 도시된 것과 같은 고해상도 특징들을 생성하는데 사용된 초점 어레이를 개략적으로 도시한 도면이다.
여기에는, 레이저(110), 제1 초점 렌즈(120)를 포함하는 광학 유닛(112), 애퍼쳐(122) 및 제2 초점 유닛(124)이 도시되어 있다. 또한, 고해상도 특징이 인쇄될 기판(116)도 도시되어 있다.
상기 레이저(110)는 1.5mW에서 방사하는 1046nm 연속파 레이저이다. 또 다른 실시예들에 따르면, 다른 레이저들도 사용될 수 있다. 상기 레이저(110)는 상기 레이저가 애퍼쳐(122)를 통과하도록 초점 맞추도록 구성된 상기 제1 초점 렌즈(120)를 향해 방사된다. 따라서, 상기 렌즈(120)는 빛의 상당 부분이 애퍼쳐를 통과하도록 초점을 맞춘다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 고해상도 특징을 생성하기 위해, 애퍼쳐 크기는 50μm이고, 렌즈에 의해 초점 맞추어지지 않은 빛은 애퍼쳐에 의해 차단된다. 상기 애퍼쳐(122)로부터 “a”의 거리에서, 제2 초점 렌즈(124)는 상기 렌즈로부터 “b”의 거리에서 초점 포인트(focal point)에 빛의 초점을 맞춘다. 고해상도 특징들을 생성하기 위하여, 경화 대상 물질은 렌즈의 초점 지점에 놓인다. 상기 렌즈의 초점 지점은 사용된 렌즈(124)에 따라 달라진다.
도 9는 고해상도 특징들을 인쇄하는데 사용되는 인쇄 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 장치는 고해상도 특징들을 동시에 인쇄하기 위한 다중 렌즈와 섬유 광학 시스템을 포함한다. 따라서 이러한 배열은 다량 생산 환경에 적합하다.
도 9에는 도 개의 레이저를 갖는 인쇄 장치가 도시되어 있다. 두 개의 레이저들은 설명의 편의를 위한 것이고, 또 다른 실시예들에서는 2 이상의 레이저가 장치에 마련될 수 있다.
두 개의 레이저(120, 122)가 도시되어 있다. 제1 레이저(120)는 제1 애퍼쳐 시스템(124)과 콜리메이팅 렌즈(collimating lens, 126)를 갖는다. 제2 레이저(122)는 제2 애퍼쳐 시스템(128)과 콜리메이팅 렌즈(130)를 갖는다. 상기 제1 콜리메이팅 렌즈(126)로부터의 빛은 제1 섬유 광학 케이블(132)을 따라 안내되고 상기 제2 콜리메이팅 렌즈(130)로부터의 빛은 제2 섬유 광학 케이블(134)을 따라 안내된다. 따라서, 상기 섬유 광학 케이블(132, 134)들은 상기 레이저(120, 122)들로부터 빛의방향을 유도(direct)하는 섬유 광학 번들을 구현한다. 상기 섬유 광학 케이블(132, 134)들로부터의 빛은 초점 렌즈(136)를 광통하여 기판(140)이나 샘플 홀더(sample holder) 상에 놓인 샘플(138) 상에 레이저 스팟을 구현한다. 또 다른 실시예들에 다르면, 레이저 스팟을 구현하기 위해 하나 이상의 초점 렌즈(150, 152)가 마스크(미도시)로 대체된다.
또 다른 실시예들에 따르면, 레이저(120, 122)가 상기 섬유 광학 번들에 의해 직접 안내되어 하나 이상의 애퍼쳐(124, 126) 및 하나 이상의 렌즈(126, 130, 136)를 사용할 필요가 없다.
각각의 섬유 광학 케이블은 바람직하게는 개별적으로 조절 가능하기 때문에 상기 장치를 더 잘 조절할 수 있다. 일 예로, 상기 섬유 광학 케이블들은 모터(미도시)에 의해 이동되나, 여기에 제한되지 않고 임의의 적합한 수단이 사용될 수 있다.
섬유 광학 번들 구현을 위해 섬유 광학 케이블(132, 134)들을 사용하게 되면, 고해상도 특징들이서로 근접한 위치(대략 밀리미터 단위의 간격을 두고)에서 동시에 인쇄될 수 있다. 상기 섬유 광학 케이블(132, 134)들은 개별적으로 조절 가능하기 때문에 개별적으로 조절 가능하지 않으면 불가능했을 상기 특징들의 근접 간격 배치가 가능한 것이다. 이는 가령 회로 다이아그램 생성시 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 일 예에 따르면, 도시할 형태, 가령 회로 다이아그램이 조절하는 컴퓨터(미도시)로 입력된다. 상기 컴퓨터는 상기 요구되는 패턴을 구현하기 위해 케이블들의 위치를 조절하도록 (가령 모터를 사용하여, 미도시) 구성된다. 따라서, 다중 레이저(120, 122)를 사용함으로써 상기 요구되는 패턴은 샘플(138) 상에 더 빨리 그리고 정확하게 도시될 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 장치는 다중 고해상도 특징들을 근접하게 인쇄할 때 특히 효과적이다.
도 10은 고해상도 특징 인쇄에 따른 장치의 또 다른 예이다. 상기 장치는 다중 고해상도 특징들을 동시에 인쇄하기 위한 다중 레이저를 포함한다. 다라서 이러한 배열은 다량 생산 환경에 적합하다.
도 9에 도시된 발명의 예에서는 설명의 편의를 위해 두 개의 레이저만 도시되었다. 본 발명의 또 다른 예들에 따르면, 2 이상의 레이저가 사용될 수 있다.
두 개의 레이저(120, 122)가 도시되었다. 제1 레이저(120)는 제1 애퍼쳐 시스템(124)과 콜리메이팅 렌즈(126)를 갖는다. 제2 레이저(122) 또한 제2 애퍼쳐 시스템(128)과 콜리메이팅 렌즈(130)를 갖는다. 상기 제1 콜리메이팅 렌즈(126)로부터의 빛은 제1 초점 렌즈(150)에 의해 초점이 맞춰지고 상기 제2 콜리메이팅 렌즈(126)로부터의 빛은 제2 초점 렌즈(152)에 의해 초점 맞춰진다. 상기 제1 및 제2 초점 렌즈(150, 152)는 기판(140) 상에 배치된 샘플(138) 상에 레이저 스팟을 구현하도록 레이저의 방향을 유도한다. 또 다른 예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 레이저(120, 122)로부터의 빛이 상기 초점 렌즈(150, 152)로 직접 통과하여 상기 애퍼쳐(142, 128) 및 제1 및 제2 콜리메이팅 렌즈(126, 130)를 사용할 필요가 없다.
또 다른 실시예들에 따르면, 하나 이상의 초점 렌즈(150, 152) 대신 마스크(미도시)들이 레이저 스팟을 구현한다.
각 렌즈(또는 마스크)는 상기 장치에 의해 인쇄된 특징을 구현하기 위해 개별적으로 조절되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 예에 따르면, 상기 렌즈(150, 152)는 고해상도 특징들의 인쇄를 구현하도록 조절된 렌즈 어레이를 구현한다.
도 10에 도시된 장치는 구현된 특징들이 더 먼 거리로 이격되는 경우의 실시예들에 사용되는 것이 바람직하다. 가령, 고해상도 특징들이 서로 이격된 태양 전지의 경우이다.
따라서, 도 10의 장치는 상기 특징들이 비교적 멀리 이격된 경우 사용되는 것이 바람직하다.
도 9 및 도 10에 도시된 장치에는, 레이저 다이오드들이 개별적이고 또는 동시에 스위칭(switching)될 수 있다. 상기 레이저 다이오드들(120, 120)은 컴퓨터 등의 콘트롤러(미도시)에 의해 조절된다. 상기 콘트롤러는 도시될 회로를 구현하는 회로 디자인 다이아그램 등과 같은 입력을 수신하도록 구성된 것이 바람직하다. 도시된 장치에서, 상기 레이저들은 초점이 낮게 맞춰졌기 때문에, 비교적 낮은 전력과 저렴한 다이오드가 사용될 수 있다.
또 다른 예에서는, 상기 레이저들의 출력 빔들의 너비가 렌즈를 사용하여 변경된다. 렌즈들은 레이저 스팟들의 선이 너비 100 마이크론까지 되도록 레이저 스팟을 분산시키도록 선택된다. 또 다른 예들에 따르면, 상기 선들의 너비는 렌즈의 선택에 따라 달라진다. 다중 레이저가 사용될 수 있음에 따라, 그리고 동시에 턴온될 수 있도록 동시에 선택될 수 있음에 따라, 더 큰 선을 구현하도록 2 이상의 선들을 그릴 수 있다. 가령, 각각의 너비가 50 마이크론인 선 두 개를 기판 상에 그릴 수 있다. 섬유 광학 케이블들을 위치시킴으로써, 상기 레이저들은 너비가 100 마이크론인 단일 선을 구현할 수 있다. 마찬가지로, 섬유 광학 케이블들이나 초점 선들을 위치시킴으로써 다른 너비의 선들을 그릴 수 있다.
본 발명의 또 다른 예들에 따르면, 상기 기판(140)은 이동되고 레이저 이미징 시스템은 제자리에 고정된다. 또 다른 예들에 따르면, 상기 이미징 시스템(특히 초점 렌즈(150, 152) 또는 섬유 광학 케이블(132, 134))은 기판(140) 상에 배치된 샘플(138)을 경화하기 위해 표면을 스캔하는 헤드(head, 미도시)에 장착된 렌즈 어레이에 위치한다.
상술한 본 발명은 고해상도 인쇄가 요구되는 다수의 영역들에 적용될 수 있다. 본 발명은 소량 및 대량 생산이 모두 가능한 이점이 있다. 따라서, 본 발명은 작업대(workbench) 생산뿐만 아니라 대형 제조에도 적합하다.
특히 본 발명은 다음과 같은 분야에 적합한 것으로 판단된다.
(i) 태블릿(tablet), 스마트폰 및 제조 공정, 의료 장치 및 기타 분야에 사용되는 산업 스크린들에 사용되는 터치 스크린 디스플레이 기술용 버스 바(bus bars) 또는 전극 구조 등과 같은 전도성 구조들의 생산
(ii) ITO, ATO, 및 FTO와 같은 투명 전도성 산화물 (transparent conductive oxide, TCO) 기술들에 대한 대안. 이러한 실시예들에서, 트랙 크기는 너비가 크게 감소하여 인간의 눈에는 보이지 않지만 TCO 구조에 견줄만한 면저항(sheet resistivity)을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
(iii) 태양 전지 전극 구조. 이러한 기술에서, 음영손(shadowing loss)을 최소화하고 최대 빛 강도가 태양 전지에 도달하도록 하기 위한 짧은 너비 전극 구조들에 대한 추구가 있었다. 따라서, 상술한 것과 같은 작은 크기의 특징들을 사용하는 것이 특히 유리하다.

Claims (34)

  1. 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법으로서,
    금속/반금속 나노입자들, 계면 활성제 및/또는 접착성 화합물을 포함하고 바인더를 갖는 나노입자 잉크를 기판 상에 증착하는 단계; 및
    상기 고해상도 인쇄 특징을 구현하기 위해 상기 증착된 나노입자 잉크의 일부 또는 전부에 직접 레이저빔을 가하는 단계를 포함하고, 상기 레이저빔은 고해상도 레이저 스팟(laser spot)을 생성하도록 초점 맞춰지거나 마스크되고;
    상기 레이저빔은 상기 나노입자 잉크의 나노입자 코팅 또는 바인더를 제거하여 상기 접착성 화합물이 상기 나노입자들과 결합하도록 구성되고, 상기 레이저빔은 금속/반금속 구조를 형성하도록 상기 잉크를 변형시켜 상기 고해상도 레이저 스팟의 너비를 갖는 금속/반금속 구조를 생성하도록 추가적으로 구성된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저빔은 연속파 레이저빔인, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저빔은 가시광선 또는 적외선에서 방사하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착성 화합물은 접착 촉진제 및 계면 활성제를 포함하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    증착된 잉크 중 변형되지 않은 잉크를 제거하기 위해 상기 기판을 세척하는 단계를 더 포함하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증착된 나노입자 잉크를 경화하기 위해 복수의 레이저가 사용되는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 스팟의 너비는 직경이 5 마이크론 이하인, 기판 상에 고해상도 특징을 인쇄하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착 촉진제 및/또는 계면 활성제는 폴리실록산, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 에폭시계 물질, 폴리메타크릴레이트, 말레산무수물, 폴리피롤 및 불소 계면 활성제을 포함하는 그룹에서 선택되거나 시드층(seed layer)인, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접착 촉진제 및/또는 계면 활성제는
    비닐벤질아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(Vinylbenzylaminoethylaminopropyltrimethoxysilane); 메르캅토프로필트리메톡시실란(Mercaptopropyltrimethoxysilane); 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(Aminoethylaminopropyltrimethoxysilane-Methacryloxypropyltrimethoxysilane); 글리시독시프로필트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane); 비스-트리에톡시실릴프로필디술피도실란(Bis-Triethoxysilylpropyldisulfidosilane); 헥사메틸디실라잔(3,4 에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란(Hexamethyldisilazane(3,4 epoxycyclohexyl)-(ethyltrimethoxysilane); 글리시독시프로필메틸디에톡시실란(Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane); 글리시독시프로필트리에톡시실란(Glycidoxypropyltriethoxysilane); 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란(3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane); 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane); 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란(3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane); 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란(3-methacryloxypropyltriethoxysilane); 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-acryloxypropyltrimethoxysilane); N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란(N-2(aminoethyl)3-aminopropylmethyldimethoxysilane); N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란(N-2(aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane); N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란(N-2(aminoethyl)3-aminopropyltriethoxysilane); 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane); 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane); N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane); 3-클로로프로필트리메톡시실란(3-chloropropyltrimethoxysilane); 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란(3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane); 3-이소시아네이토프로필트리에톡시실란(3-isocyanatopropyltriethoxysilane); 트리스(3-트리메톡시실릴)프로필)이소시아누레이트(Tris(3-(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate); N-(3-메틸디메톡시실릴프로필)디에틸렌트리아민(N-(3-methyldimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine); N-(3-메틸디에톡시실릴프로필)디에틸렌트리아민(N-(3-methyldiethoxysilylpropyl)diethylenetriamine); 메틸디메톡시실릴프로필피페라진(Methyldimethoxysilylpropylpiperazine); 메틸디에톡시실릴메틸피페라진(Methyldiethoxysilylmethylpiperazine); 트리메톡시실릴프로필모르폴린(Trimethoxysilylpropylmorpholine); 메틸디메톡시실릴프로필모르폴린(Methyldimethoxysilylpropylmorpholine); 헥산디아미노메틸트리에톡시실란(Hexanediaminomethyltriethoxysilane); 헥산디아미노프로필트리메톡시실란(Hexanediaminopropyltrimethoxysilane); [3-(트리메톡시실릴)프로필]아미노시클로헥산([3-(trimethoxysilyl)propyl]aminocyclohexane); 3-티오시아네이토프로필트리에톡시실란(3-thiocyanatopropyltriethoxysilane); 3-우레이도프로필트리메톡시실란(3-ureidopropyltrimethoxysilane); 1-[3-(트리에톡시실릴)프로필]우레아(1-[3-(Triethoxysilyl)propyl]urea); 1-[3-(트리에톡시실릴)프로필]우레아(1-[3-(Triethoxysilyl)propyl]urea); 2-(3,4-에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란(2-(3,4-epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilane); 2-(3,4-에폭시시클로헥실)-에틸트리에톡시실란(2-(3,4-epoxycyclohexyl)-ethyltriethoxysilane); 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane); 메타크릴록시트리메톡시실란 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란(Methacryloxytrimethoxysilane 3-methacryloxypropyltriethoxysialne); 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란(3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane); 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란(methacryloxypropylmethyldiethoxysilane); 메타크릴록시메틸트리에톡시실란(Methacryloxymethyltriethoxysilane); 메타크릴록시메틸(메틸)디메톡시실란(Methacryloxymethyl(methyl)dimethoxysilane); 메타크릴록시메틸(메틸)디에톡시실란(Methacryloxymethyl(methyl)diethoxysilane); 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란(Acryloxypropyltrimethoxysilane); 2-시아노에틸디클로로메틸실란(2-cyanoethyldichloromethylsilane); 트리메틸(메틸에틸케톡심)실란(Trimethyl(methylethylketoxime)silane); 테트라(메틸에틸케톡심)실란(Tetra(methylethylketoxime)silane); 디-테트부톡시-디아세톡시실란(Di-tertbutoxy-diacetoxysilane); 디메틸디아세톡시실란(Dimethyldiacetoxysilane); 트리아세톡시메틸실란(Triacetoxymethylsilane); 테트라아세톡시실란(Tetraacetoxysilane); 에틸트리아세톡시실란(Ethyltriacetoxysilane); 비닐트리아세톡시실란(Vinyltriacetoxysilane); 비스(트리메틸실릴)아세틸렌(Bis(trimethylsilyl)acetylene); N, O-비스(트리메틸실릴)아세트아마이드(N, O-bis(trimethylsilyl)acetamide); 트리메틸실릴-1,2,4-트리아졸(Trimethylsilyl-1,2,4-trazole); 1-(트리메틸실릴)이미다졸 테트라(아크릴록시-에톡시)실란(1-(trimethylsilyl)imidazole Tetra(acryloxy-ethoxy)silane); 5,5'-디메틸-3,3'-비스(트리메틸실릴)비페닐(5,5'-dimethyl-3,3'-bis(trimethylsilyl)biphenyl); 테트-부틸시클로펜타디에닐트리메틸실란(Tert-butylcyclopentadienyltrimethylsilane)으로 된 그룹에서 선택되는, 기판 상에 고해상도 특징을 인쇄하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노입자 잉크는 PVP와 같은 분산 안정제(dispersion stabilizer)를 포함하는 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노입자 잉크는 구리, 금, 은, 알루미늄, 탄탈럼, 몰리브데넘, 및 니켈로 된 그룹에서 선택되는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노입자 잉크는 구리와 은, 또는 금속 및/또는 실리콘과 니켈과 같은 반금속,과 같은 복수의 금속 나노물질을 포함하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노입자 잉크는 반금속이고 실리콘을 포함하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 실리콘은 도펀트(dopant)로 도핑(doped)된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도펀트는 붕소 또는 인인 것인, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바인더는 C3가 넘는 유기물인, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 톱햇(top hat) 프로파일에 적합한 프로파일을 갖거나 일반적인 가우시안(Gaussian) 빔 프로파일보다 향상된 균일성을 갖는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 애퍼쳐(aperture) 또는 슬릿 마스크(slit mask)를 통과하도록 된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔은 갈보 스캐너 시스템(galvo scanner system)을 통과하도록 된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저는 렌즈 시스템을 통과하도록 된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  21. 제2항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    제5항의 경우, 변형되지 않은 잉크의 일부 또는 전부를 제거하는 단계는 상기 레이저를 상기 기판 상에 가한 후에 발생하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  22. 제2항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    제5항의 경우, 변형되지 않은 잉크의 일부 또는 전부를 제거하는 단계는 상기 레이저를 상기 기판 상에 가하기 전에 발생하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 나노입자 잉크층들은 상이한 조성으로 처리되는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 층은 접착력 및/또는 상이한 도핑 농도 또는 종류를 함유하는 상이한 층들을 촉진하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  25. 제1항 내지 제24항에 있어서,
    상기 기판은 PET, PI, PE, PP, PVA, PI, SiN, ITO, 알루미나 타일, 및 유리를 포함하는 그룹에서 선택되는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  26. 제21항 또는 제22항에 있어서
    pn 장치를 생성하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 방법.
  27. 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치로서,
    상기 장치는 금속/반금속 나노입자 및 계면 활성제 및/또는 접착성 화합물을 포함하고 바인더를 갖는 나노입자 잉크를 기판 상에 증착하기 위한 잉크 증착 장치;
    상기 고해상도 인쇄 특징을 구현하기 위해 상기 증착된 나노입자 잉크의 일부 또는 전부 상에 직접 레이저빔을 가하도록 구성된 레이저; 및
    초점 맞춰진 레이저 스팟을 생성하기위하여 상기 레이저빔을 적응시키도록 구성된 마스크 또는 초점 수단을 포함하고,
    상기 레이저빔 주파수는 상기 나노입자 잉크의 나노입자 코팅 또는 바인더를 제거하여 상기 접착성 화합물이 상기 나노입자들과 결합하도록 선택되고, 상기 레이저빔은 금속/반금속 구조를 형성하도록 상기 잉크를 변형시켜 상기 레이저 스팟의 너비를 갖는 금속/반금속 구조를 생성하도록 추가적으로 구성된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    하나 이상의 레이저를 더 포함하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    복수의 섬유 광학 케이블, 또는 초점 렌즈나 마스크들을 더 포함하고, 각각의 섬유 광학 케이블, 초점 렌즈 또는 마스크는 레이저에 의해 방사된 상기 레이저빔의 방향을 유도하도록 구성된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 하나 이상의 섬유 광학 케이블 또는 초점 렌즈 또는 마스크들은 이동 가능한, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치.
  31. 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치를 조절하도록 구성된 컴퓨터를 더 포함하는, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    제30항의 경우, 상기 컴퓨터는 하나 이상의 섬유 광학 케이블 또는 초점 렌즈나 마스크들의 이동을 조절하도록 구성된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 장치에 의해 인쇄될 패턴을 표시하는 입력을 수용하도록 구성되고 상기 섬유 광학 케이블들 또는 초점 렌즈들 또는 마스크들을 상기 입력된 패턴을 복제하도록 움직이는 추가적으로 구성된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치.
  34. 제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기에 적합하게 된, 기판 상에 고해상도 특징들을 인쇄하는 장치.

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