(57)【要約】  処理方法及び装置が、バイアスをかけられた少なくとも１つの電界アプリケータ（３４）を使用して時間空間的な電界を作り出して、媒体（２６）又は粒子の双極子特性を相互作用させて処理中に処理媒体（２６）、浮遊するナノオブジェクト（２８）、又は基板（３０）に影響を与え、基板（３０）の上に構造を構築する。上記の装置は、磁界、音場、光学力、又は他の生成デバイスを含んでよい。上記の処理は、基板（３０）の上の選択的な局所的なレイヤに影響を与えることができ、あるいは、レイヤの中の粒子の方向付けを制御すること、誘電泳動粒子又は媒体の運動を制御すること、又は種々の特性の浮遊する粒子に処理媒体（２６）の中の種々の経路へ進ませることができる。基板（３０）の上にレイヤを堆積させ、又は変更することを実施できる。さらに、処理媒体（２６）及び電気的バイアスを、基板（３０）を第２の基板へ接着するために基板（３０）の上に少なくとも１つのレイヤを整えるように、あるいは基板の上に、制御された方向付けを有するカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）を堆積させるように、選択することができる。
2014532111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理中に電界による影響を受ける処理媒体を受容するように構成された処理チャンバと、
前記のチャンバ内で処理すべき基板を保持する基板保持部と、
処理中に、前記基板を、非一様な、時間空間的な電界にさらすように動作可能な少なくとも１つの電界アプリケータであって、前記電界アプリケータが電気的バイアスによって電気的に活性化されて、前記処理媒体が前記電界の存在下において双極性になるときに前記電界が前記処理媒体に影響を与える能力がある、電界アプリケータと、
前記少なくとも１つの電界アプリケータに時間変化する電気的バイアスを結合して、それにより前記電界アプリケータを活性化して前記処理媒体又はその中の粒子の双極性特性と相互作用するように動作可能な分布結合ユニットであって、前記処理媒体又はその中の粒子は前記電界による影響を受ける、分布結合ユニットと、
時間及び前記基板に対する位置の関数として変化する電界である時間空間的な電界であって、前記関数は、前記基板の処理における、又は前記基板の上の前記処理媒体又は粒子に対して、移動、整合、又は他の影響を与えることに有効である、時間空間的な電界と、
を含む、処理装置。
【請求項２】
前記処理媒体は気体である、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記処理媒体は液体である、請求項１に記載の処理装置。
【請求項４】
前記処理媒体は荷電粒子を含む、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電界アプリケータは前記処理チャンバの外部に位置付けられ、前記処理チャンバはさらに、
前記のチャンバは前記少なくとも１つの電界アプリケータから前記基板へ前記電界を送るように構成される、
ことを含む、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの電界アプリケータは前記処理チャンバの内部に位置付けられ、前記基板に隣接する、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電界アプリケータは交換可能である、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電界アプリケータは前記基板のサイズと実質的に等しいサイズである、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電界アプリケータは前記基板のサイズより小さいサイズであり、前記基板にわたってスキャンされるように構成される、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１０】
照射源をさらに含む、請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１１】
前記照射源はマイクロ波放射源を含む、請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
前記照射源は紫外線放射源を含む、請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１３】
前記照射源は赤外線放射源を含む、請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１４】
前記電気的バイアスはＤＣ電位を含む、請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１５】
前記電気的バイアスはＡＣ又はＲＦ電位を含む、請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１６】
前記分布結合ユニットによって前記少なくとも１つの電界アプリケータに印加される前記電気的バイアスは、直接の電気的接触によって印加される、請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１７】
前記電気的バイアスは、前記分布結合ユニットによって前記少なくとも１つの電界アプリケータに誘導結合により印加される、請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１８】
前記電気的バイアスは、前記分布結合ユニットによって前記少なくとも１つの電界アプリケータに静電結合により印加される、請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１９】
磁界ジェネレータをさらに含む、請求項１乃至１７のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２０】
音場ジェネレータをさらに含む、請求項１乃至１９のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２１】
光学力生成デバイスをさらに含む、請求項１乃至２０のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２２】
前記処理媒体及び前記電気的バイアスは、前記基板の上のレイヤの選択的な局所的な堆積のために構成される、請求項１乃至２１のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２３】
前記処理媒体及び前記電気的バイアスは、制御された方向付けを有するカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）の堆積のために構成される、請求項１乃至２１のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２４】
前記時間変化する電気的バイアスは、１０，０００ｈｚ未満において変化する、請求項１乃至２３のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２５】
前記時間変化する電気的バイアスは、１，０００ｈｚ未満において変化する、請求項１乃至２３のうちいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２６】
電界処理の方法であって、
電界処理装置を提供するステップであり、前記電界処理装置は、基板と電界による影響を受ける誘電特性を有する処理媒体とを受容するように構成された処理チャンバ、少なくとも１つの電界アプリケータ、及び前記の少なくとも１つのアドレス指定可能な電界アプリケータに電気的バイアスを結合する分布結合ユニットを含む、提供するステップと、
処理すべき基板を前記のチャンバ内で支持するステップと、
前記のチャンバの中に処理媒体を導入するステップと、
前記少なくとも１つの電界アプリケータに非一様の時間変化する電気的バイアスを印加して電界を生成して、基板の付近において、若しくは基板の表面において、又は双方において前記処理媒体への双極性効果を与える、印加するステップと、
前記の効果を与えられた処理媒体を用いて前記基板を処理するステップと、
を含む、方法。
【請求項２７】
前記基板を処理するステップは、前記基板の上に１つ又は複数のレイヤを構築するステップを含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記処理媒体又はその中の粒子は、中性の誘電性の粒子を含む、
請求項２６又は請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
マイクロ波放射、紫外線放射又は赤外線放射のうち少なくとも１つを用いて前記基板を照射するステップ
をさらに含む、請求項２６乃至２８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
フィラメント支援化学気相堆積（ＦＡＣＶＤ）、開始化学気相堆積（ｉＣＶＤ）、又は双方を用いて前記基板の上にレイヤを堆積させ、又は変更するステップ
をさらに含む、請求項２６乃至２８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記処理媒体及び前記電気的バイアスは、前記基板を第２の基板へ接着するために前記基板の上に少なくとも１つのレイヤを整えるように選択される、
請求項２６乃至３０のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記処理媒体及び前記電気的バイアスは、前記基板の上に、制御された方向付けを有するカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）を堆積させるように選択される、
請求項２６乃至３１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記処理媒体及び前記電気的バイアスは、前記基板の上の第１の堆積レイヤの構造若しくは方向付け又は双方に影響を与えるように選択される、
請求項２６乃至３２のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
第２の電気的バイアスを前記少なくとも１つの電界アプリケータに適用して第２の電界を生成して、前記基板の上の第２の堆積レイヤの構造若しくは方向付け又は双方に影響を与える、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記処理媒体は浮遊する粒子を含むように選択され、前記時間変化する電気的バイアスは前記処理媒体の中の浮遊する粒子の運動に影響を与える電界を生成するように選択される、
請求項２６乃至３４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
浮遊する粒子の前記運動は前記処理媒体のバルク運動を誘導する、
請求項２６乃至３５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
浮遊する粒子の前記運動は、種々の特性の浮遊する粒子を前記処理媒体の中の種々の経路を進ませ、それにより前記浮遊する粒子を分類することになる、
請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記浮遊する粒子は、生物由来物質であり、浮遊する粒子の前記運動は、前記基板の上の所定位置において浮遊する粒子を堆積させるように、静的な、又は時間変化する電気的バイアスを適用することによって制御される、
請求項２６乃至３７のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも１つの電界アプリケータが前記処理チャンバの内部に、前記基板に隣接して位置付けられ、少なくとも１つの電界アプリケータが前記処理チャンバの外部に位置付けられる、
請求項１に記載の処理装置。
【請求項４０】
前記基板は半導体ウェハーである、請求項２６乃至３１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記処理するステップは、前記半導体ウェハーの上の材料をエッチングするステップを含む、
請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記処理するステップは、前記半導体ウェハーの上に膜を堆積させるステップを含む、請求項４０又は請求項４１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン又は構造の形成に関し、詳細には、マイクロメートル規模のオブジェクトに対してナノメートルを用いる基板の上でのフィルム形成によるパターン又は構造の形成に関する。より詳細には、本発明は、上記のようなオブジェクトの操作によるパターン又は構造の上記形成と、電界アプリケータの使用と、ナノメートル乃至マイクロメートル規模のオブジェクトを操作する電界アプリケータを使用するデバイス及び方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノテクノロジーにおける発展、１ｎｍ乃至１００ｎｍの規模の物質の操作が、２〜３例を挙げると医学、電子工学、及びエネルギー生産において適用可能な、物質及びデバイスを生み出している。慣例的に、ナノテクノロジーにおいて継続する発展に対して、ボトムアップ及びトップダウンという、２つの手法が存在している。ボトムアップ手法は、ナノコンポーネントを複雑な集合体において配置し、分子集合体、原子間力顕微鏡法、及びＤＮＡ工学において有用となっている。トップダウン手法は、より大きなデバイスの影響を活用することによって、より小さなデバイスを生成する。例えば、原子層堆積（“ＡＬＤ”）は、半導体要素を原子層の規模で構築する工程である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ナノテクノロジーの恩恵をさらに十分に利用するために、ナノオブジェクトを操作し、活性化し、測定し、特徴付けし、定量化する能力は、正確さをもって高いスループットにおいて制御されなければならない。人間のような、従来のボトムアップ手法の個々の相互作用は、大量生産へと効率よく規模を拡大するのに適切ではない。
【０００４】
しかしながら、トップダウン手法を用いるナノオブジェクト間の十分な制御には、ナノオブジェクトを操作するのに十分な力を生成するようにも構成された、類似の規模の電極を含まなければならない。物理特性、幾何学的因子、及び特定の用途に対して必要とされる特異性に起因して、電極設計及び処理システムは単純ではない。ゆえに、生成された（電）界又はフィールドとナノオブジェクトとの間の相互作用を空間的に増進及び／又は抑制することにおいて、固有の制御を提供する必要性がある。さらに、半導体テクノロジーをバイオエレクトロニクスの製造と融合させてナノオブジェクトの操作に対する新規の手法を開発することは有用であろう。
【０００５】
加えて、半導体処理において、電界制御がイオン又は他の荷電粒子の運動を操作することにおいて有効であることは、米国特許第７，８６７，４０９号が開示するとおりであるが、電界の存在下でのみ誘電泳動特性を示す媒体又は粒子を採用するシステムは、十分に発展していない。したがって、基板上の構造の処理中に処理媒体の中のナノオブジェクト及び他の小さなオブジェクトをより良く制御する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題と既知の従来のナノオブジェクトの操作及び制御についての他の短所及び欠点とを克服する。本発明を特定の実施形態と関連させて説明することになるが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことが理解されるであろう。反対に、本発明は、その範囲に含まれるであろうすべての代替策、変更、及び均等物を含む。これらの代替策及び変更には、例えば、新しいナノオブジェクト操作及び制御の解決法に用途を広げることと、半導体テクノロジー、マイクロオブジェクト操作及び制御、並びにバイオエレクトロニクス製造及び他の応用に用途を広げることとを含む。
【０００７】
本発明により、マイクロサイズ又はナノサイズのオブジェクトを用いた、基板の上の膜の処理、又はパターン若しくはオブジェクトの他の形成若しくは変更が、時間的及び空間的に制御された電界の印加及び制御によって拡張される。
【０００８】
本発明に係る特定の実施形態により、基板の処理中に電界による影響を受ける双極子特性を有する処理媒体を受容するように構成された処理チャンバと、上記のチャンバの内部で処理すべき基板を保持する基板保持部と、を有する、処理装置が提供される。上記の装置は、処理中に、時間空間的な電界に基板をさらすように動作可能な少なくとも１つの電界アプリケータであって、電界アプリケータが媒体又はその中の粒子の双極子特性と相互作用するように選択された電気的バイアスによって電気的に活性化されるときに電界が処理媒体又は基板に影響を与える能力がある、電界アプリケータを備える。電界アプリケータは、コントローラによりアドレス指定可能であってよく、交換可能であってよい。少なくとも１つの電界アプリケータに時間変化する電気的バイアスを結合して、それにより媒体又は粒子に影響を与えることになる方法で電界アプリケータを活性化させるように動作可能な、分布結合ユニットが提供される。コントローラを提供して、装置を操作して印加される電界の時間的及び空間的な特性を制御して、処理媒体に影響を与えて基板の上において処理効果を達成する。処理媒体は気体又は液体であってよい。電界アプリケータは、処理チャンバの外部に位置付けられて、基板に電界を送ってよく、あるいは例えば基板に隣接するなどして、処理チャンバの内部に位置付けられてよい。電界処理装置は、基板のサイズと実質的に等しいサイズであってよく、あるいは基板のサイズより小さいサイズであって基板にわたってスキャンされるように構成されてよい。基板のサイズの場合、それは、装置の固定的な部分であってよく、適切な空間及び時間領域のアルゴリズムに従ってグリッド構造又は他の論理回路により活性化及びアドレス指定してよい。より小さい場合、それを、基板に関する運動と同様のいくつかのアルゴリズムによって制御してよい。
【０００９】
本発明に係る特定の実施形態に従い、電界処理は照射源を含んでよく、例えばマイクロ波放射源、紫外線放射源又は赤外線放射源を含んでよい。さらに、電気的バイアスは、ＤＣ電位成分、ＡＣ若しくはＲＦ電位、スイッチ型ＤＣ電位、別の時間変化する波形、又はそれらの組み合わせを含んでよい。電位を、直接の電気的接触を通じて分布結合ユニットによって、又は誘電結合若しくは静電結合によって電界に印加してよい。装置は、ナノオブジェクトにさらに影響を与えるために、磁界ジェネレータ、音場ジェネレータ、又は光学力生成デバイスを含んでよい。
【００１０】
処理装置の特定の実施形態において、処理媒体及び電気的バイアスを、基板の上のレイヤの選択的な局所的な堆積のために構成してよい。特定の実施形態において、処理媒体及び電気的バイアスを、制御された方向付けを有するカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）の堆積のために構成する。多くの実施形態における時間変化する電気的バイアスは、１０，０００Ｈｚ未満において変化し、典型的には１，０００ｈｚ未満において変化する。
【００１１】
本発明に係る特定の実施形態において、基板の電界処理は、処理装置を用いて、チャンバの中で処理すべき基板を支持するステップと、チャンバに処理媒体を導入するステップであって、上記チャンバは媒体により運ばれる粒子をさらに有しうる、導入するステップとによって実行される。媒体及び粒子は、適切な電界に晒される場合、双極子構成を有する。次いで、時間変化する電気的バイアスを少なくとも１つの電界アプリケータに適用して、所望の方法で、基板の付近で、又は基板の表面において処理媒体又はその中の粒子に影響を与えることに適した電界を生成する。それから、基板を、影響を与えられた処理媒体及び／又は粒子を用いて処理する。処理には、例えば、基板の上に１つ又は複数のレイヤを構築することを含んでよく、あるいは、例えば特に、基板が半導体ウェハーであり、処理が基板の上の材料をエッチングすること、又は基板の上に材料を堆積することである場合、媒体の中、又は基板の上の浮遊する誘電泳動粒子の運動を制御することを含んでよい。いくつかの実施形態において、浮遊する粒子の運動は影響を与えられて、種々の特性の浮遊する粒子に処理媒体の中の種々の経路を進ませることができ、それを用いて浮遊する粒子を分類することができる。さらに、浮遊する粒子は生物由来物質であってよく、浮遊する粒子の運動を、静的な、又は時間変化する電気的バイアスを部分的に適用して基板の上の所定位置において浮遊する粒子を堆積させることによって制御してよい。
【００１２】
いくつかの実施形態において、基板の照射を、例えば、マイクロ波放射源、紫外線放射源、又は赤外線放射源を用いて行ってよい。さらに、基板の上のレイヤを堆積すること又は変更することを、例えばフィラメント支援化学気相堆積（filament-assisted  chemical  vapor  deposition；ＦＡＣＶＤ）、又は初期化された化学気相堆積（initiated  chemical  vapor  deposition；ｉＣＶＤ）などを用いて行ってよい。さらに、処理媒体及び電気的バイアスを、基板を第２の基板に接着するために基板の上の少なくとも１つのレイヤを整えるように選択してよく、あるいは基板の上に、制御された方向付けを有するカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）を堆積させるように選択してよい。いくつかの実施形態において、処理媒体及び電気的バイアスを、基板の上の第１の堆積レイヤの構造若しくは方向付け又は双方に影響を与えるように選択してよく、さらにそれを基板の上の種々のレイヤに違った方法で行ってよい。
【００１３】
本発明の上記及び他の実施形態が、以降の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本願明細書に組み込まれその一部を成す添付図面が、上記に与えた本発明の概要説明及び以下に与える詳細説明と合わせて、本発明の実施形態を図示し、本発明を説明する役目を果たす。
【図１】本発明に係る装置の一実施形態による電界アプリケータを有する処理チャンバの略断面図である。
【図２】図１の処理チャンバの動作を制御することにおいて使用され、本発明に係る装置の実施形態に従う、コンピュータの線図である。
【図２Ａ】図１の装置の電界アプリケータにバイアスをかける電気回路の一実施形態の論理図である。
【図３Ａ】図１の処理チャンバの内部で電界アプリケータにより生成される例示的な電界ゾーンの線図である。
【図３Ｂ】図１の処理チャンバの内部で電界アプリケータにより生成される例示的な電界ゾーンの線図である。
【図３Ｃ】図１の処理チャンバの内部で電界アプリケータにより生成される例示的な電界ゾーンの線図である。
【図３Ｄ】図１の処理チャンバの内部で電界アプリケータにより生成される例示的な電界ゾーンの線図である。
【図３Ｅ】図１の処理チャンバの内部で電界アプリケータにより生成される例示的な電界ゾーンの線図である。
【図３Ｆ】図１の処理チャンバの内部で電界アプリケータにより生成される例示的な電界ゾーンの線図である。
【図３Ｇ】図１の処理チャンバの内部で電界アプリケータにより生成される例示的な電界ゾーンの線図である。
【図３Ｈ】図１の処理チャンバの内部で電界アプリケータにより生成される例示的な電界ゾーンの線図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、本発明に係る装置が生成する能力がある空間的なバイアス機能を図示する略図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、図１の処理チャンバのグリッド部材に適した、本発明に係る種々の実施形態に従う、グリッド部材を図示する。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、図１の処理チャンバのグリッド部材に適した、本発明に係る種々の実施形態に従う、グリッド部材を図示する。
【図７】図１の処理チャンバのグリッド部材に適した、本発明に係る種々の実施形態に従う、グリッド部材を図示する。
【図８】図１の処理チャンバのグリッド部材に適した、本発明に係る種々の実施形態に従う、グリッド部材を図示する。
【図９】図１の処理チャンバのグリッド部材に適した、本発明に係る種々の実施形態に従う、グリッド部材を図示する。
【図１０】図１に類似した、本発明に係る別の実施形態に従う電界アプリケータを有する処理チャンバの、略断面図である。
【図１１】本発明に係る一実施形態に従う電界アプリケータを有する処理チャンバの略断面図である。
【図１２】図１２Ａ乃至図１２Ｃは、本発明に係る種々の実施形態に従う、周期的な配列における電極を図示する。
【図１３】図１３Ａ乃至図１３Ｂは、本発明に係る種々の実施形態に従う、周期的な配列における電極を図示する。
【図１４】図３Ａに示す電界ゾーンを提供する、グリッドのようなパターンにおいて図示された、図１３Ａによる電極のグループの略図である。
【図１５Ａ】図１及び図１０に類似した、本発明に係る代替的な実施形態に従う電界アプリケータを有する処理チャンバを示す、略断面図である。
【図１５Ｂ】図１及び図１０に類似した、本発明に係る代替的な実施形態に従う電界アプリケータを有する処理チャンバを示す、略断面図である。
【図１５Ｃ】図１及び図１０に類似した、本発明に係る代替的な実施形態に従う電界アプリケータを有する処理チャンバを示す、略断面図である。
【図１５Ｄ】図１及び図１０に類似した、本発明に係る代替的な実施形態に従う電界アプリケータを有する処理チャンバを示す、略断面図である。
【図１５Ｅ】図１及び図１０に類似した、本発明に係る代替的な実施形態に従う電界アプリケータを有する処理チャンバを示す、略断面図である。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂは、本発明によって用いられる粒子運動の原理を図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここから図面を参照して、具体的には図１を参照して、本発明に係る１つ又は複数の実施形態での使用に適切な処理チャンバ２０を示し、詳細に説明する。処理チャンバ２０は、処理空間２４を囲むチャンバ壁２２を含み、処理空間２４を、１つ又は複数の流体、溶質、及び／又は分散剤を含む処理媒体２６で満たしてよい。例示的な処理媒体２６には、大気気体、反応性ガス、真空に近い低圧力の蒸気、コロイド状の有機媒体、ハイドロゲル、樹脂、有機溶剤、水、アルコールなどを含んでよく、例示的な処理媒体２６は、処理チャンバ２０が使用される特定の用途に依存するであろう。処理空間２４のサイズも同様に、上記特定の用途に依存し、それに応じて変化することになる。しかしながら、約０．１Ｌから数リットルまでの範囲の体積を有する処理空間２４が典型的であろう。
【００１６】
１つ又は複数のナノメートル規模のオブジェクトを、処理媒体の中に浮遊させてよい。上記のナノメートル規模のオブジェクトには、一般に双極子特性を発現させ、１００ｎｍ未満から５０μｍまでの範囲の幅寸法を有する、いかなる原子、生体分子若しくは地質学的分子若しくは有機分子若しくは無機分子、タンパク質、抗体、ターゲット、ポリマーブロック、又は他の類似の物質も含んでよい。しかしながら、便宜上、上記のナノメートル規模のオブジェクトを、ナノオブジェクト２８と呼ぶ。一様な電界の印加により移動させられる可能性がある荷電粒子とは異なり、中性の誘電性のオブジェクトは同様には反応しないものである。媒体の中又は媒体の一部に浮遊する中性の誘電体粒子は、一様なＤＣ電界に晒される場合に双極子分極を発現させるであろうが、上記中性の誘電体粒子にかけられる力は、概して打ち消されることになる。しかしながら、電界が非一様である場合、誘電泳動（dielectrophoretic；ＤＥＰ）運動が発生する。一方、図１６Ａに図示するように、非一様の電界において、媒体がその中に浮遊する粒子よりも分極性が大きい場合、粒子は、媒体に対して、より強い電界から離れるように移動する（負の誘電泳動（ｎ−ＤＥＰ）と呼ばれる）。そして、図１６Ｂに図示するように、媒体が代わってその中に浮遊する粒子よりも分極性が小さい場合、粒子は、媒体に対して、より強い電界に向かって移動する（正の誘電泳動（ｐ−ＤＥＰ）と呼ばれる）。
【００１７】
双極性オブジェクトに課される誘電泳動力は、さらに、電界の周波数レート又は時間レートの変化にも影響される。種々のレートが、違ったふうにオブジェクトに影響を与える。細長いオブジェクトは、電界によって球形のオブジェクトとは違ったふうに影響を受け、球形のオブジェクトが通常影響を受けない一様なフィールドによって影響を受ける可能性がある。電界は、さらに、液体と固体との相互作用に影響を与える場合もあり、誘電体上のエレクトロウェッティングにおける因子である疎水特性及び浸水特性を変化させる可能性がある。こうした電界におけるこれらの双極性オブジェクトの最終的な運動を決定する複雑な相互作用を扱うために、本発明に係るＥＦＡの実施形態は、十分に開発された適応性のあるプラットフォームを提供する。上記のプラットフォームは、妥当な再現性、速度、及び大規模製造能力を有し、ミクロン及びサブミクロンの範囲にあるオブジェクトをセンチメートルの範囲にある基板の上へと制御するほど十分に高機能である。荷電粒子の電界（E-field）操作に使用される手法は、これらの目的に対して不十分である。
【００１８】
基板３０は、処理空間２４及び処理媒体２６に晒されるように、基板担体３２の上に支持される。必須ではないが、１つの例示的な基板３０が、直径３００ｍｍで厚さ約８００μｍのものであってよく、又はプレハブのウェハーでありそれを横切るように薄くされた領域を有するものであってよい。
【００１９】
関連するバイアス接続３６を有する電界アプリケータ（以降「ＥＦＡ」３４という）が、基板担体３２に近接する処理チャンバ２０のチャンバ壁２２に結合されるなどして、基板３０に動作可能に結合されてよく、あるいは基板担体３２の中にあってよく、あるいは基板３０の上にあってよい。ＥＦＡ３４は、バイアス接続３６と共にあり、処理チャンバ２０に結合された常設の固定物であってよく、あるいは特定の利用及び用途に対する互換性のために処理チャンバ２０に解放可能に結合されてよい。バイアス接続３６と共にあるＥＦＡ３４は、基板３０の表面において電界制御を提供する。バイアス接続３６によって、ＥＦＡ３４を、電圧ジェネレータ３８に動作可能に結合してよい。電圧ジェネレータ３８を、選択された波形を有する交流電流（ＡＣ）電圧、又はいくつかの選択されたバイアス・アルゴリズムに従って変化するいくつかの他の時間変化する電圧（time-varying  voltage）を生成するように構成する。より多くの電圧ジェネレータを用いて、ＥＦＡに対してより複雑な高機能なバイアス・アルゴリズムを適用してよく、例えば、上記ジェネレータうちそれぞれのものにわたって種々の位相を成してよい。
【００２０】
別の実施形態において、電界を、電極においてデジタル処理で生成されるバイアスによって制御する。そのような手法が、プログラミングツールによってバイアス・アルゴリズムを生成及び変更することにおいて、自由度の増加をもたらす。種々の電界アルゴリズムが、種々の特定の処理用途に対して必要とされるであろう。電界強度の典型的な実用範囲は、７×１０３Ｖ／ｍから２×１０５Ｖ／ｍまでであるが、上記の範囲はこれらの数値に限定されない。
【００２１】
図１の処理チャンバ２０は、処理チャンバ２０の底部において電界制御を有する。以降に説明する図１０は、処理チャンバ２０の上部において電界制御を有する代替的な処理チャンバ２０’を示す。図１５Ａ乃至図１５Ｅは、処理チャンバ２０’の代替的な実施形態についてを含む、種々の電界制御のモードを比較している。上記のモードは、チャンバの上部及び底部の双方において分布される電界制御を有し、図１５Ｃ乃至図１５Ｅにおいて、又は複数のＥＦＡが使用される他の構成において示される。さらに、多かれ少なかれ常設の取り付けのために構成されるＥＦＡが、種々の領域に個々にバイアスをかけて以下により詳細に説明するフィールドパターンを作り出すほど十分に高機能な、電気回路を備える。一方、外部に取り付けられた交換可能なＥＦＡを全体的に又は部分的に固定して、限られた数の基板の処理のために１つ又は限られた数のパターンを作り出し、次いで、別のＥＦＡと交換して、別の基板の処理に適したフィールドパターンを作り出してよい。
【００２２】
いくつかの実施形態において、また図１に示すように、処理チャンバ２０は、処理媒体２６及び／又は基板３０に原位置照射（in  situ  irradiation）及び／又は後の放射（post-radiation）を提供するように構成された、放射源４０をさらに含む。追加的に又は代替的に、基板３０は、外部のＥＦＡ３４と類似する方法でバイアスをかけられるように構成された、内部のＥＦＡ４２（模式的に示す）を含んでよい。
【００２３】
ＥＦＡ３４は（外部のものも内部のものも）、典型的な実施形態において、概して平面的で概して基板３０のサイズに適合してよく、複数のゾーン４４に対して動作可能であってよい。それぞれのゾーン４４は、ＥＦＡ３４が隣接するゾーン４４に対して別々の力を生成できるような領域である。同一のバイアス・アルゴリズムを有して時間空間的な電界を生成する（同一の力の効果を生成する）２つ以上の隣接するゾーン４４が、サブグループを画定する（サブグループを概してグループ４６と呼び、図３Ａ乃至図３Ｃにおいてサブグループ４６ａ乃至４６ｈを示す）。図３Ａにおいて、すべてのゾーン４４が同一のバイアス・アルゴリズムを適用されて電界の時間空間的な分布を形成し、１つの要素で構成されるグループ４６ａを画定している。図３Ｂは、４つのサブグループを含む。第１のサブグループ４６ｂは、電界の時間空間的な分布「Ａ」を含み、第２のサブグループ４６ｃは、電界の時間空間的な分布「Ｂ」を含み、第３のサブグループ４６ｄは、電界の時間空間的な分布「Ｃ」を含み、第４のサブグループ４６ｅは、印加された電界をまったく含まない。しかしながら、サブグループは、均質である必要はない。実際、図３Ｃにおいて、５×５のゾーンの第１の不均一のサブグループ４６ｆが、電界の時間空間的な分布「Ａ」と電界の時間空間的な分布「Ｂ」との交互の並びを含み、一方、４×４のゾーンの第２の不均一のサブグループが、電界の時間空間的な分布「Ａ」及び「Ｃ」が交互となっている行と電界の時間空間的な分布「Ａ」及び「Ｂ」が交互となっている行とを繰り返している。さらなる他のサブグループ４６ｈは、特定のグリッドのような領域に限定される必要はない。例えば、本発明に係る装置の電界制御は、図３Ｄ乃至図３Ｈに示す空間的分布を提供する能力がある。結果として、時間に依存する、マイクロ・パターン１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆを生成することができる。図３Ｄ乃至図３Ｈは、本発明に係る種々の実施形態に従うマイクロ・パターンを図示する。上記マイクロ・パターンにおいて、空白の画素は電圧電位（voltage  potential）がまったくないことを示し、暗く塗られた画素は正の電圧電位を示し、網掛けの画素は負の電圧電位を示す。マイクロ・パターン１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆは、時間変化する電界を生成して、誘電泳動力を課すことによって選択されたモデルに従ってセルを操作するように動作可能である。したがって、セルは最適な位置に移動し、整合され、それがセルのグループをより密な近接に至らせ、より速い凝集及び接着をもたらして組織の迅速な成長を容易にする。
【００２４】
適切なゾーン４４を生成し、ナノオブジェクト２８の特定の移動を生じさせるために、
電圧ジェネレータ３８、バイアス接続３６、ＥＦＡ３４、内部ＥＦＡ４２、及び／又は放射源４０のうち１つ又は複数を、それらの動作を制御するように構成されたコンピュータ４８に動作可能に結合してよい。図２は、１つのコンピュータ４８を示す。コンピュータ４８は、本発明に係る実施形態に従った使用に適したマルチユーザコンピュータ、シングルユーザコンピュータ、ハンドヘルドデバイス、ネットワーク接続されたデバイス、又は組み込み型デバイスなどのコンピュータ、コンピュータシステム、コンピューティングシステム、サーバ、ディスクアレイ、又はプログラマブルデバイスのいかなる種類も表すと考えてよい。コンピュータ４８を、例えばネットワークインタフェース（「ネットワークＩ／Ｆ」５４として図示）を通じたクラスタコンピューティングシステム又は他の分散型のコンピューティングシステムにおいて、１つ又は複数のネットワーク５２を用いて１つ又は複数のネットワーク接続されたコンピュータ５０とともに実施してよい。コンピュータ４８を、簡潔さのため、「コンピュータ」と呼ぶこととする。とは言え、用語「コンピューティングシステム」が本発明に係る実施形態と調和する他の適切なプログラマブル電子デバイスをさらに含みうることが、十分理解されるべきである。
【００２５】
コンピュータ４８は、一般に、少なくとも１つの処理ユニット（“ＣＰＵ”５６として図示）を含む。上記の処理ユニットは、例えば１つ又は複数のデータベースを有する大容量ストレージデバイス６０、入力／出力インタフェース（“Ｉ／Ｏ  Ｉ／Ｆ”６２として図示）、及びネットワークＩ／Ｆ５４などのいくつかの様々な種類の周辺デバイスに加え、メモリ５８に結合される。メモリ５８には、ダイナミックランダムアクセスメモリ（“ＤＲＡＭ”）、スタティックランダムアクセスメモリ（“ＳＲＡＭ”）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（“ＮＶＲＡＭ”）、持続性のメモリ、フラッシュメモリ、少なくとも１つのハードディスクドライブ、及び／又は他のデジタルストレージ媒体を含んでよい。大容量ストレージデバイス６０は、典型的には、少なくとも１つのハードディスクドライブである。大容量ストレージデバイス６０は、例えば別個の筐体において、あるいは例えば１つ若しくは複数のネットワーク接続されたコンピュータ５０、１つ若しくは複数のネットワーク接続されたストレージデバイス（例えばテープドライブ又は光学ドライブを含む）、及び／又は１つ若しくは複数の他のネットワーク接続されたデバイス（例えば本明細書に図示するサーバ６４を含む）において、コンピュータ４８の外部に位置してよい。
【００２６】
ＣＰＵ５６は、種々の実施形態において、その分野において周知のシングルスレッド、マルチスレッド、マルチコア、及び／又はマルチエレメントの処理ユニット（図示せず）であってよい。代替的な実施形態において、コンピュータ４８には複数の処理ユニットを含んでよく、上記の複数の処理ユニットには、その分野において周知のシングルスレッド処理ユニット、マルチスレッド処理ユニット、マルチコア処理ユニット、マルチエレメント処理ユニット、及び／又はそれらの組み合わせを含んでよい。同様にして、メモリ５８には、１つ又は複数のレベルのデータキャッシュ、命令キャッシュ、及び／又は組み合わせキャッシュを含んでよく、キャッシュは、その分野において周知の個々の処理ユニット又は複数の処理ユニット（図示せず）のために動作する。
【００２７】
コンピュータ４８のメモリ５８には、１つ若しくは複数のアプリケーション（「プログラムコード」６６として図示）、又は他のソフトウェアプログラムを含んでよい。上記のアプリケーション又はプログラムを、オペレーティングシステム６８と組み合わせて実行され、大容量ストレージ６０のデータベースからの更なる情報又はデータへのアクセスの有無にかかわらず、電圧ジェネレータ３８、バイアス接続３６及び／又は放射源４０を制御するのに必要なタスクを自動的に実行するように、構成する。
【００２８】
図２に示す環境は本発明の限定を目的としないということを、当業者は理解するであろう。実際、本発明の範囲から逸脱することなく、他の代替的なハードウェア及び／又はソフトウェア環境を使用できるということを、当業者は理解するであろう。
【００２９】
コンピュータ４８を用いて、ＥＦＡ３４を動作させて、１つ又は複数のゾーン４４又はサブグループ４６にわたって所望のとおりに電界の時間空間的な分布を提供することができる。その関連で、ＥＦＡ３４は、少なくとも１つのグリッド部材７０を含んでよく、グリッド部材７０の第１の実施形態を図４Ａに示す。ＥＦＡ３４は、平行な配列の中に配置された複数の電極７２を含む。それぞれの電極７２は、約０．１ｍｍ２から約１ｍｍ２までの範囲の断面寸法を有してよく、約１ｍｍから約５０ｍｍまでの範囲の距離によって隣接する電極７２から離れている。図示のグリッド部材７０の電極間の間隔は一定であるが、不均等な間隔も使用できるということが容易に理解されるであろう。グリッド部材７０の全体又はそのサブグループに、電圧ジェネレータ３８からの出力電圧（例えば最大振幅１００Ｖ）によって、特定の位相オフセット及びタイミングにおいて、選択された波形に従って、バイアスをかけることができる。上記の波形を、ファンクションジェネレータ（図示せず）又はコンピュータ４８によって生成してよく、必要に応じて、変圧器（図示せず）を用いて出力電圧を段階付けて（step）よい。
【００３０】
印加された電圧は、電界が基板３０の表面上の進行波という形でナノオブジェクトと相互作用する場合、引力又は斥力を作り出す。処理媒体２６の内部にあり基板３０の表面に近接するナノオブジェクト２８は、進行波による影響を受け、電気泳動又は誘電泳動などの１つ又は複数の動電学の原理に従って反応する（例えば整合及び／又は進行する）。動電学の原理に従い、ナノオブジェクト２８に加えられる力（又はトルク）は、（誘電性のナノオブジェクト２８の分極に起因する）誘導された双極子と課された時間変化する電界との相互作用によって、誘導される。電界が一様である場合、ナノオブジェクト２８の蓄積電荷とグリッド部材７０の蓄積電荷との間の誘導されたクーロン引力が打ち消され（球形のナノオブジェクトにおいて対称的な電荷の分布を想定する場合）、ナノオブジェクトへの正味の力がゼロになる。電界が非一様である場合、結果として得られる正味の力（例えば、非ゼロ）が誘導され、電界構成（並進運動、回転、引力など）に依存した運動をナノオブジェクト２８に受けさせる。この後者の効果は、ＡＣバイアス電位又はパルス状のＤＣバイアス電位とともに発生し、誘電泳動として知られる。上記の誘電泳動は、加えられた周波数に依存する（周波数は約１００Ｈｚから約１００ＭＨｚまでに及び、より一般には１ｋＨｚから１０ｋＨｚの範囲内である）。溶解して最大の幅寸法が１μｍを超えるナノオブジェクト２８について、誘電泳動の性質は、クラウジウス‐モソッティの因子モデルによって説明することができる。溶解して最大の幅寸法が１μｍ未満であるナノオブジェクト２８は、電気二重層効果が発生するようなより大きな表面電荷効果を示し、電気二重層及び電気浸透輸送に起因して、ナノオブジェクトの運動はより複雑になる。
【００３１】
連続的な電極７２の電圧電位を適切に位相調整する（phase）ことによって、例えば、式(１)
Ｖｉ＝Ｖ０ｓｉｎ（ωｉｔ＋ｉΔφ）      (１)
に従って、進行波を同相及び異相の干渉によって生成してよい。上記の進行波は、ナノオブジェクト２８の運動（回転及び／又は並進）を誘導する効果がある。
【００３２】
図４Ｂは、本発明に係る別の実施形態に従う、図４Ａの電極７２と第２の複数の電極７６とを含むグリッド部材７４を図示し、第２の複数の電極７６は、それ自身に対して平行な配列において整合され、第１の複数の電極７２に関して角度を有して方向付けられる。第１の複数の電極７２を、式(１)に従って位相シフトしてよく、一方、第２の複数の電極７６を、式(２)
Ｖｊ＝Ｖ０ｓｉｎ（ωｊｔ＋ｊΔφ）      (２)
に従ってシフトしてよい。
【００３３】
電極７２、７６を概して直行するように示しているが、第１の電極７２及び第２の電極７６における角変異が大きく制限されることを求めるものではない。しかしながら、上記の特定の例示的な配置は、ナノオブジェクト２８をあるポイント、あるライン、又は他の幾何学的な設計へと整合し、又はまとめる場合に、集束効果を提供するであろう。
【００３４】
図５Ａ及び図５Ｂにそれぞれ示すグリッド部材７８、８０は、図４Ａ及び図４Ｂのグリッド部材７０、７４に類似するが、適切に絶縁するレイヤ（図示せず）によって他の電極７２、７６から分離された面積的電極（areal  electrode）８２をさらに含む。交流電圧電位又はパルス状電圧電位を面積的電極８２に印加する場合、第１の電極７２及び／又は第２の電極７６に印加される位相シフトされた電圧電位の有無にかかわらず、結果として得られる電界は、処理媒体２６の内部でナノオブジェクト２８をかき回すように構成された、かくはんする力又は混ぜる力を与えることができる。さらに、面積的電極８２を使用して、基板３０の表面においてナノオブジェクト２８の特定の輸送を与えてもよい。
【００３５】
ＥＦＡ３４を含むグリッド部材の電極は、直線である必要はなく、配列において配置される必要もない。例えば、本発明に係る他の実施形態において、図６Ａに示すように、同心形状のグリッド部材８８において電極８４を方向付けてよく、あるいは図６Ｂに示すように、軸を回る形状又は弓型形状のグリッド部材９０において電極８６を方向付けてよい。同心の電極８４又は軸を回る電極８６を、別個に使用してよく、あるいは本明細書において説明したものを含め、他の電極７２、７４、８２と合わせて使用してよい。実際には、上記の同心の電極８４又は軸を回る電極８６に、式(１)に従ってバイアスをかけてよい。
【００３６】
さらに他のグリッド部材９２、９４には、図７に示すように、１つ又は複数の互いにかみ合わされた平面的な電極９６、９８を含んでよい。図７において、電極９６、９８の指状部１００、１０２はオフセットされ、絶縁されて、電気の横断を回避する。図８に示すグリッド部材９４の電極１０４、１０６、１０８、１１０は、編み合わせられており、この場合もやはり適切に絶縁することができる。
【００３７】
図９は、本発明に係るさらに別の実施形態に従った別のグリッド部材１１２を図示する。グリッド部材１１２は、複数の開口１１６を有する面積的電極１１４を含む。複数の開口１１６は、面積的電極１１４を通過して延び、対応する複数の棒電極１１８と垂直に整合される（例えば、互いにかみ合わされる）。処理媒体及びナノオブジェクトの間の分極比に依存して、この構成は、正の双極子（ＤＰ）の場合、棒電極１１８上のナノオブジェクトの高密度化を増大させ、棒電極の間ではわずかにさせることになる。負のＤＰの場合、枯渇したナノオブジェクトの領域が、棒電極１１８の真上にあることになる。ナノオブジェクトは、基板の上の浮遊する位置へと強制されることになり、特定の構造の形成を容易にすることになる。実際の効果は、グリッド部材１１２における幾何学的な関係に依存することになる。特定の媒体の中で適切な放射（エネルギー）によって上記のような予め構築されたナノオブジェクトの分布の安定化を実施することは、基板の表面の上に、構造的又は幾何学的にパターン化された鎖状構造を生成することになる。
【００３８】
処理チャンバを図１に示す構成に限定する必要はないことを、本明細書の教示の恩恵を受ける当業者は容易に理解するであろう。その関連で、図１０に示すように、本発明に係る別の実施形態に従う処理チャンバ２０’は、厚みのある基板（例えば、厚さが約１ｍｍを超える基板３０）に対して特定の適用性を有する。処理チャンバ２０’は、図１の処理チャンバに類似する（同様の参照番号が類似する部分を示す）。しかしながら、ＥＦＡ３４は基板３０の上部に位置して、基板３０の上部から電界を印加する。図１５Ａは、チャンバの底部に図１と同一の、又は同様に構成されたＥＦＡを有する、処理チャンバ２０の電界制御を示す。一方、図１５Ｂは、チャンバの上部に図１０と同一の、又は同様に構成されたＥＦＡを有する、処理チャンバ２０’の電界制御を示す。本明細書において詳細には示していないが、上部及び底部の手法を電界アプリケータに組み込んでいる他の処理チャンバを構想することができる。
【００３９】
図１５Ａ及び図１５Ｂは，単一の平面的なバイアスを加えられた基板の表面において電界を制御する方法を図示し、ＥＦＡが図１の処理チャンバのようにチャンバの底部に配置され、図１０のようにチャンバの上部に配置されることを示している。図１５Ｃ乃至図１５Ｅは、複数のＥＦＡを用いて電界を制御する方法を図示し、複数のＥＦＡは好ましくは、種々のレベルに、又は種々の平面に位置づけられる。これらの図示は、処理チャンバ２０’の上部及び底部において示される。
【００４０】
図１１は、本発明に係るさらに別の実施形態に従う処理チャンバ１２０を示す。処理チャンバ１２０は、処理媒体１２６を含む処理空間１２４を囲むチャンバ壁１２２を有し、処理媒体１２６はその中に１つ又は複数のナノオブジェクト２８を含む。サンプル１２８が、処理空間１２４の内部で支持され、処理媒体１２６に晒される。本明細書において具体的に示され、複数の周期的に配置された電極１３２を含む電界アプリケータ１３０と関連するバイアス接続１３４とが、選択された波形を有する交流電流を生成するように構成され、図１の処理チャンバ２０と類似する方法で動作することができる。選択された幾何学的形状を有する電極１３２が、ｙ軸に沿った隣接する電極部材間の間隔２ｄｔｙが約５０μから約１ｍｍの範囲となるように、ｙ軸方向において周期的な性質で間隔を空けられる。
【００４１】
電極の形状及びサイズは変化してよく、いくつかのそうした例を図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す。図１２Ａは、脚部１３６及び円形部１３８ａ、１３８ｂを有する電極１３４ａ、１３４ｂを図示する。円形部分１３８ａ、１３８ｂの半径は選択することができ、円形部分１３８ａ、１３８ｂについて、電極１３４ａの半径Ｒ１が電極１３４ｂの半径Ｒ２よりも大きい。電極１３８ａ、１３８ｂの隣接するものどうしは周期性２ｄｔｙの間隔を空けられ、上記の周期性２ｄｔｙは５０μｍから約１ｍｍまでに及んでよい。図１２Ｂは、ピラミッド型の電極１４０ａ、１４０ｂを図示し、この場合もやはり選択された周期性２ｄｔｙの間隔を空けられているが、電極１４０ｂの底辺長さＢ２よりも長い底辺長さＢ１を電極１４０ａが有するように底辺長さを変化させている。
【００４２】
さらに別の例において、図１２Ｃに示すＣ１及びＣ２のように、電極１４２ａ、１４２ｂが凹面において変化してよい。電極の形状、サイズ及び周期性を、ナノオブジェクト２８の所望される移動とゾーン４４の平面内での分解能とにあわせて選択してよく、したがって、電極の形状、サイズ及び周期性は、本明細書に示す特定の形状、サイズ及び構成に限定されるべきではない。
【００４３】
さらに、選択された特定の電極形状及びサイズにかかわらず、電極１３４ａを、図１３Ａに示すようにｙ軸方向において直線的に配置してもよく、あるいは図１３Ｂに示すようにｘ軸方向においてオフセットさせてもよい。電極１３４ａをオフセットすることによって、図１４に示すように、電極１３４ａの１つ又は複数のグループを配置してよい。それぞれのグループは、上記の電極７２、７６（図４Ｂ）と類似する方法で別個にバイアスをかけられて、選択された空間的分解能を有するゾーン４４（図３Ａ）を画定する。
【００４４】
上記では用語「ナノオブジェクト」をより広く定義して、マルチミクロンサイズのオブジェクトに対して適用しているが、１００ｎｍより小さいオブジェクトサイズが、本発明に係る大抵の半導体応用に適する。本発明に係る半導体応用には、例えば、ウェハーの洗浄を含み、上記ウェハーの洗浄は、例えば、洗浄工程において液体の流れ又は他の流体を局所的に強制するためのものである。本発明に係る別の半導体応用は、流体のかくはん、例えば超音波かくはんを適用して、流体又は他の媒体を洗浄することである。上記の場合、ナノオブジェクトは、上記の流体の分子であってよい。さらに、フィールド勾配における時間変化する変化を適用して、半導体基板から流体へと粒子（「ナノオブジェクト」と見なす）を移動させてよい。
【００４５】
一般に、上記で説明したように、電界における時間変化する変化はＡＣであろう。ＤＣが適用される場合、少なくとも一時的に、粒子は、電極又は所与の電位バイアスの領域の１つに向かって移動する傾向がある。一般に、粒子が媒体よりも分極可能である場合、粒子はより強い電界に向かって移動するが、媒体が粒子よりも分極可能である場合、粒子はより弱い電界に向かって移動する。ＡＣ、例えば、単純な正弦関数のＡＣを用いて、粒子を作成して上記のような電極間で収集することができる。種々の目的に使用するための時間変化する関数は、粒子又はナノオブジェクトの物理的特性及び電気的特性と媒体の特性（例えば、媒体の粘度又は電気的特性）とに依存する。半導体製造における種々のプラズマで補助されるコーディング処理又はエッチング処理において、本発明は、基板の表面にイオンを移動させることなどによって、荷電粒子を制御することに有用である。上記の概念を蒸着において使用して、半導体基板の局所的な領域において蒸着レートを変化させることができる。電界濃度が高い領域を有する構造において、例えば幾何学的形状又は導電性を変化させる隅又は特性の周辺などにおいて、本発明を用いて、基板の上の電界を一様にすることができる。
【００４６】
本発明に係る、半導体製造へのさらなる応用には、グリッド構造のための「自己集合」及び表面処理、ポリマーの低エネルギー状態への遷移、限界寸法の変更、エッチング中の帯電などを含む。
【００４７】
本発明を用いて、高い粘着性を有しうるハイドロゲルなどの高い粘着性を有する流体において、粒子を輸送することができる。例えば、本発明を用いて、電圧及びタイミング、又は領域の特定の構成を選択して粒子の選択を容易にしながら、最初にある種類の粒子を移動させ、次いで別の種類の粒子を移動させることができる。あるいは、本発明を用いて、流体の運動に影響を与え、又は媒体を操作することができる。主として、種々の粒子又は媒体の選択的な運動を連続して行ってよい。しかしながら、本発明に係る装置及びその制御をより複雑にするであろうが、種々の信号の適用によって種々の粒子又は媒体の選択的な運動を同時に行ってもよい。２つ以上のグリッド、又は２つ以上のフィールドパターンを有する１つのグリッドを適用してよい。時間変化する要素は、例えばＨｚの１００ｓ又は１０００ｓにおいてスイッチをオン及びオフするＤＣの形態であってもよく、連続的な波形であってもよい。
【００４８】
グリッドに電位を印加するために必要とされる回路は、既知の技術である。ディスプレイの上の画素を活性化するために使用される既知の手法のいくつかを用いて、領域に電位を印加してよい。例えば、ＥＦＡ３４の電極は、図２Ａに図式的に示したように、電気回路４９によって複数のゾーン４４を画定するように、選択的に動作可能であってよい。電気回路４９にはプログラマブルコントローラを含んでよく、上記プログラマブルコントローラはコンピュータ４８の形態であってよい。それぞれのゾーン４９は、別々の力を粒子及び／又は媒体に適用することができる、個々の電極、又はいくつかの電極による影響を受ける領域であってよい。所望される場合、同一の（同種の）電界、又は異なる（異種の）電界を有する２つ以上の隣接するゾーン４４が、粒子への選択された力を生成するよう動作可能なサブグループを画定することができる。達成すべき機能を特定することによって、電気設計エンジニアは、適切なロジックを与えることが可能となるであろう。ゆえに、上記のような制御手法は、ここで詳細には述べない。
【００４９】
本発明に係る処理装置に対する他の構造的な詳細及び代替策と本明細書において説明した全体的な概念の他の応用とは、関連し、共通して割り当てられている国際出願番号第ｘｘ／ｘｘｘ,ｘｘｘ号（代理人整理番号第ＴＤＣＴ−０３４ＷＯ号）において説明されている。上記の国際出願番号第ｘｘ／ｘｘｘ,ｘｘｘ号（代理人整理番号第ＴＤＣＴ−０３４ＷＯ号）は、本出願の発明者により同日付けで申請され、“SYSTEM  AND  METHOD  FOR  TISSUE  CONSTRUCTION  USING  AN  ELECTRIC  FIELD  APPLICATOR”と題され、本明細書において明確に参照により援用されているものである。この国際出願は、組織の構築において本発明を使用することを述べており、上記組織の構築において、５０乃至１００ミクロンサイズの関心のある粒子又はオブジェクトを作成する１乃至１０ミクロンサイズの範囲にある個々のセル、又はセルのクラスタが分布する。
【００５０】
時間的な、又は時間変化する因子は、短期間の性質の変化を示す。例えば、セルのレイヤが、レイヤからレイヤへと変更されるグリッドを用いて、又はレイヤの内部で変更されるグリッドを用いて、処理される場合がある。上記の場合、レイヤの印加中に、セル若しくはセルクラスタを移動させ、若しくは方向付けるように、又は１つのレイヤにおいてその構築中に、別のレイヤに移行する前に電荷の構築を制御するように、電位を時間的に変更させる。組織の構築において、例えば、フィールドの強度を限定して組織の損傷を防がなければならない。
【００５１】
本発明をその１つ又は複数の実施形態の説明により例示し、実施形態を考えられる詳細において説明してきたが、それらは別記の特許請求の範囲を上記のような詳細へと制限し、又は何らかの形で限定することを目的とするものではない。さらなる利点及び変更が、当業者に対して容易に明らかになるであろう。ゆえに、本発明は、そのより広い態様にあり、図示及び説明した特定の詳細、代表的な装置及び方法、説明した実施例に限定されない。したがって、全体的な発明の概念の範囲から逸脱することなく、上記のような詳細からの発展がなされるであろう。
【００５２】
関連出願への参照
本出願は、先行して２０１１年８月２日に申請された同時継続の仮出願番号第６１／５１４，４６１号及び２０１２年６月２６日に申請された同時継続の仮出願番号第６１／６６４，６９０号による利益と優先権とを主張し、それぞれの開示を本明細書全体において明確に参照により援用する。本出願は、さらに、本出願の発明者により同日付けで申請され、“SYSTEM  AND  METHOD  FOR  TISSUE  CONSTRUCTION  USING  AN  ELECTRIC  FIELD  APPLICATOR”と題された、共通して割り当てられている国際出願番号第ｘｘ／ｘｘｘ,ｘｘｘ号（代理人整理番号第ＴＤＣＴ−０３４ＷＯ号）に関連し、本明細書において明確に参照により援用する。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月3日(2014.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理中に電界による影響を受ける処理媒体を受容するように構成された処理チャンバと、
前記のチャンバ内で処理すべき基板を保持する基板保持部と、
処理中に、前記基板を、非一様な、時間空間的な電界にさらすように動作可能な少なくとも１つの電界アプリケータであって、前記電界アプリケータが電気的バイアスによって電気的に活性化されて、前記処理媒体が前記電界の存在下において双極性になるときに前記電界が前記処理媒体に影響を与える能力がある、電界アプリケータと、
前記少なくとも１つの電界アプリケータに時間変化する電気的バイアスを結合して、それにより前記電界アプリケータを活性化して、前記処理媒体又はその中の粒子が前記電界による影響を受けるように前記処理媒体又はその中の粒子の双極性特性と相互作用するように動作可能な分布結合ユニットと、
時間及び前記基板に対する位置の関数として変化する電界である時間空間的な電界であって、前記関数は、前記基板の処理における、又は前記基板の上の前記処理媒体又は粒子に対して、移動、整合、又は他の影響を与えることに有効である、時間空間的な電界と、
を含む、処理装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電界アプリケータは前記処理チャンバの内部に位置付けられ、前記基板に隣接する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
当該処理装置は、
少なくとも１つの電界アプリケータが前記処理チャンバの外部に位置付けられ、前記のチャンバは前記少なくとも１つの電界アプリケータから前記基板に前記電界を送るように構成される、
ことを含む、請求項１又は請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電界アプリケータは交換可能である、請求項１又は請求項２に記載の処理装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電界アプリケータは、前記基板のサイズと実質的に等しいサイズであるか、あるいは前記基板のサイズより小さいサイズであり、前記基板にわたってスキャンされるように構成されるかのいずれかである、請求項１に記載の処理装置。
【請求項６】
マイクロ波放射源、赤外線放射源、紫外線放射源又は他の照射源
をさらに含む、請求項１に記載の処理装置。
【請求項７】
前記電気的バイアスは、ＤＣ電位、ＡＣ電位又はＲＦ電位のうちいずれかを含み、前記分布結合ユニットによって前記少なくとも１つの電界アプリケータに直接の電気的接触により、誘導結合により、静電結合により、又はそれらの組み合わせにより印加される、請求項１に記載の処理装置。
【請求項８】
磁界ジェネレータ、音場ジェネレータ、又は光学力生成デバイス
のうち１つ又は複数をさらに含む、請求項１に記載の処理装置。
【請求項９】
前記処理媒体及び前記電気的バイアスは、前記基板の上のレイヤの選択的な局所的な堆積のために構成される、請求項１に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記処理媒体及び前記電気的バイアスは、制御された方向付けを有するカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）の堆積のために構成される、請求項１又は請求項９に記載の処理装置。
【請求項１１】
電界処理の方法であって、
電界処理装置を提供するステップであり、前記電界処理装置は、基板と電界による影響を受ける誘電特性を有する処理媒体とを受容するように構成された処理チャンバ、少なくとも１つの電界アプリケータ、及び前記少なくとも１つの電界アプリケータに電気的バイアスを結合する分布結合ユニットを含む、提供するステップと、
処理すべき基板を前記のチャンバ内で支持するステップと、
前記のチャンバの中に処理媒体を導入するステップと、
前記少なくとも１つの電界アプリケータに非一様の時間変化する電気的バイアスを印加して電界を生成して、基板の付近において、若しくは基板の表面において、又は双方において前記処理媒体への双極性効果を与える、印加するステップと、
前記の効果を与えられた処理媒体を用いて前記基板を処理するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記基板を処理するステップは、前記基板の上に１つ又は複数のレイヤを構築するステップを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
フィラメント支援化学気相堆積（ＦＡＣＶＤ）、開始化学気相堆積（ｉＣＶＤ）、又は双方を用いて前記基板の上にレイヤを堆積させ、又は変更するステップ
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理媒体及び前記電気的バイアスは、前記基板を第２の基板へ接着するために前記基板の上に少なくとも１つのレイヤを整えるように選択されるか、前記基板の上に、制御された方向付けを有するカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）を堆積させるように選択されるか、あるいは前記基板の上の堆積レイヤの構造若しくは方向付け又は双方に影響を与えるように選択されるかのいずれかである、
請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理媒体は浮遊する粒子を含むように選択され、前記時間変化する電気的バイアスは前記処理媒体の中の浮遊する粒子の運動に影響を与える電界を生成するように選択される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
浮遊する粒子の前記運動は、前記処理媒体のバルク運動を誘導するか、種々の特性の浮遊する粒子を前記処理媒体の中の種々の経路を進ませ、それにより前記浮遊する粒子を分類することになるか、あるいは双方かである、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記浮遊する粒子は、生物由来物質であり、浮遊する粒子の前記運動は、前記基板の上の所定位置において浮遊する粒子を堆積させるように、静的な、又は時間変化する電気的バイアスを適用することによって制御される、
請求項１５又は請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板は半導体ウェハーであり、前記処理するステップは、前記半導体ウェハーの上の材料をエッチングするステップ、若しくは前記半導体ウェハーの上に膜を堆積させるステップ、又は双方を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記処理媒体は、気体、液体、荷電粒子、又は中性の誘電性の粒子のうち１つ又は複数から作成される、
請求項１１又は請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
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