JP2017121673A - 加工装置及び加工方法、デバイス製造方法、並びに、コンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】物体を適切に変形させると共に当該物体を所望位置に適切に配置する。【解決手段】加工装置(1)は、入射してくる光(EL2)を所望の変調パターンで変調して射出する空間光変調器(14)と、空間光変調器を制御する制御器(19)とを備え、制御器は、(i)第1変調パターンで光を変調し、(ii)変調された光(EL3)を第1物体(CNT)に集光して第1物体に光トラップ力を発生させ、光トラップ力を用いて第1物体を捕捉するように、空間光変調器を制御し、(i)第1変調パターンを変化させ、(ii)第1物体を捕捉したまま、光トラップ力を用いて第1物体を変形させ且つ前記第1物体を所望位置に配置するように、空間光変調器を制御する。【選択図】図4
Description
開示された技術は、光トラップ力を用いて物体を変形させる加工装置及び加工方法、並びに、この加工装置又は加工方法を用いたデバイス製造方法の技術分野に関する。
光を変調することにより形成される光トラップ力を用いて物体を操作する方法(いわゆる、光ピンセット、光トラップ、又は、光ツイーザ)が提案されている(特許文献1参照)。特に、特許文献1には、回折光学素子(DOE)を用いて光を変調することで、カーボンナノチューブ(CNT:Carbon Nano Tube)を操作する方法が記載されている。
第1の態様は、入射する光を所望の変調パターンで変調して射出する空間光変調器と、前記空間光変調器を制御する制御器とを備え、前記制御器は、第1変調パターンで前記光を変調し、前記第1変調パターンで変調された前記光を第1物体に集光して前記第1物体に光トラップ力を発生させ、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御すると共に、前記第1変調パターンを変化させ、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉したまま変形させ且つ前記第1物体を移動させるように、前記空間光変調器を制御する加工装置である。
第2の態様は、入射する光を所望の変調パターンで変調して射出する空間光変調器を用いる加工方法であって、第1変調パターンで前記光を変調することと、前記第1変調パターンで変調された前記光を第1物体に集光して前記第1物体に光トラップ力を発生させ、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御することと、前記第1変調パターンを変化させることと、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉したまま変形させ且つ前記第1物体を移動させるように、前記空間光変調器を制御することとを含む加工方法である。
第3の態様は、上述した第1の態様の加工装置又は上述した第2の態様の加工方法を用いて、前記所望位置に配置された前記第1物体を備えるデバイスを製造するデバイス製造装置である。
第4の態様は、入射する光を所望の変調パターンで変調して射出する空間光変調器を制御するコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、第1変調パターンで前記光を変調することと、前記第1変調パターンで変調された前記光を第1物体に集光して前記第1物体に光トラップ力を発生させ、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御することと、前記第1変調パターンを変化させることと、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉したまま変形させ且つ前記第1物体を移動させるように、前記空間光変調器を制御することとを前記コンピュータに実行させるコンピュータプログラムである。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
以下、図面を参照しながら、加工装置及び加工方法、デバイス製造方法、並びに、コンピュータプログラムの実施形態について説明する。以下では、電子デバイスを製造するデバイス製造装置1を用いて、加工装置及び加工方法、デバイス製造方法、並びに、コンピュータプログラムの実施形態を説明する。但し、本発明が以下に説明する実施形態に限定されることはない。
以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、デバイス製造装置1を構成する各種構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向(つまり、水平面内の所定方向)であり、Z軸方向が鉛直方向(つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向)であるものとする。また、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転方向(言い換えれば、傾斜方向)を、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と称する。
(1)デバイス製造装置1の構造
初めに、図1を参照しながら、本実施形態のデバイス製造装置1の構造について説明する。図1は、本実施形態のデバイス製造装置1の構造の一例を示す側面図である。
初めに、図1を参照しながら、本実施形態のデバイス製造装置1の構造について説明する。図1は、本実施形態のデバイス製造装置1の構造の一例を示す側面図である。
本実施形態のデバイス製造装置1は、所望の第1物体を、所望の第2物体上の所望位置に配置する。例えば、デバイス製造装置1は、ナノメートルサイズ又はマイクロメートルサイズの第1物体を、ナノメートルサイズ、マイクロメートルサイズ、ミリメートルサイズの又はセンチメートルサイズの第2物体上の所望位置に配置する。但し、デバイス製造装置1は、任意のサイズの第1物体を、任意のサイズの第2物体上の所望位置に配置してもよい。
デバイス製造装置1は、更に、第1物体を変形させる。つまり、デバイス製造装置1は、第1物体の形状を変える。従って、デバイス製造装置1は、加工装置の一例として機能する。例えば、デバイス製造装置1は、ナノメートルサイズ又はマイクロメートルサイズの第1物体の形状を、所望形状に変える。但し、デバイス製造装置1は、任意のサイズの第1物体の形状を、任意の形状に変えてもよい。
デバイス製造装置1は、第1物体を第2物体上の所望位置に配置し且つ第1物体を変形させるために、光トラップ力を利用する。つまり、デバイス製造装置1は、光ピンセット装置、光ツイーザ装置又は光トラップ装置としても機能する。具体的には、デバイス製造装置1は、第1物体に対して光を照射する。その結果、第1物体には、照射された光の放射圧が発生する。デバイス製造装置1は、この放射圧に起因して第1物体に発生する(或いは、作用する)光トラップ力を用いて、第1物体を捕捉する。更に、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、捕捉した第1物体を変形させると共に、捕捉した第1物体を移動させる。なお、放射圧、輻射圧、光圧力や光勾配力(Optical Gradient Force)を光トラップ力と称してもよい。
第1物体を変形させ且つ第2物体上の所望位置に配置するために、デバイス製造装置1は、図1に示すように、光源11と、照明光学系12と、ミラー13aと、ミラー13bと、ミラー13cと、空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)14と、ハーフミラー15と、投影光学系16と、ステージ17と、検出器18と、コントローラ19とを備えている。
光源11は、コントローラ19の制御下で、光EL1を射出する。光EL1は、捕捉対象たる第1物体に光トラップ力を発生させることが可能な光である。このような光EL1として、例えば、赤外光(例えば、波長が1064nmとなるYAGレーザ光)が用いられる。但し、光EL1として、その他の種類の光が用いられてもよい。
照明光学系12は、例えば米国特許第8,792,081号公報などに開示されるように、フライアイレンズやロッド型インテグレータ等のオプティカルインテグレータを有する照度均一化光学系、及び照野絞り(いずれも不図示)を有していてもよい。照明光学系12は、光源11からの光EL1の光量を均一化して光EL2として射出する。この光EL2によって空間光変調器14の光変調面14aが照明される。なお、空間光変調器の光変調面14a上には、照明光学系12の照野絞り(マスキングシステム)で規定された矩形状の照明領域が形成される。
尚、照明光学系12は、光変調面14a上での光EL2の強度分布を変更するビーム強度分布変更部等を含んでいてもよい。
ミラー13aは、照明光学系12から出力される光EL2を偏向して、空間光変調器14の光変調面14aに導く。
空間光変調器14は、後述するように、2次元的に配列された複数のミラー要素141を備える。ここで、複数のミラー要素141が配列されている面を光変調面14aと称する。光変調面14aには、照明光学系12からミラー13aを介して伝搬してくる光EL2が照射される。光変調面14aは、XY平面に平行な平面であって、光EL2の進行方向に交わる面である。光変調面14aは、矩形の形状を有している。光EL2は、光変調面14aをほぼ均一な照度分布で照明する。
空間光変調器14は、当該空間光変調器14の光変調面14aに照射された光EL2を、投影光学系15に向けて反射する。空間光変調器14は、コントローラ19の制御下で、光EL2を反射する際に、当該光EL2を空間変調する。ここで、「光を空間変調する」とは、当該光の進行方向を横切る断面における当該光の振幅(言い換えれば、強度)、光の位相、光の偏光状態、光の波長及び光の進行方向(言い換えれば、偏向状態)のうちの少なくとも1つである光特性の分布を変化させることを意味する。本実施形態では、空間光変調器14は、反射型の空間光変調器である。
ここで、図2(a)から図2(d)を参照しながら、空間光変調器14の構造の一例について更に説明を加える。図2(a)は、空間光変調器14の光変調面14aの構造の一例を示す平面図である。図2(b)は、空間光変調器14の光変調面14aの一部の構造を示す斜視図である。図2(c)は、空間光変調器14の1つのミラー要素141の構成を示す斜視図である。図2(d)は、空間光変調器14が備えるミラー要素141がとり得る2つの状態を示す側面図である。
図2(a)及び図2(b)に示すように、空間光変調器14は、複数のミラー要素141を備えている。尚、図2(b)は、図面の見易さを考慮して、図2(a)に示す複数のミラー要素141の一部を抜粋した図面である。複数のミラー要素141は、光変調面14aに平行な面であるXY平面上において、二次元のアレイ状に(言い換えれば、マトリクス状に)配列されている。例えば、複数のミラー要素141のY軸方向に沿った配列数は、数百から数千である。例えば、複数のミラー要素141のX軸方向に沿った配列数は、複数のミラー要素141のY軸方向に沿った配列数の数倍から数十倍である。複数のミラー要素141のY軸方向に沿った配列数の一例は、数百から数千である。複数のミラー要素141は、X軸方向に沿って所定の配置間隔pxの間隔を隔て且つY軸方向に沿って所定の配置間隔pyの間隔を隔てるように、配列されている。配置間隔pxの一例は、例えば、10マイクロメートルから1マイクロメートルである。配置間隔pyの一例は、例えば、10マイクロメートルから1マイクロメートルである。
各ミラー要素141は、正方形の形状を有している。各ミラー要素141のX軸方向及びY軸方向のサイズは、各ミラー要素141の位置及び/又は姿勢が変更されるため、それぞれ、上述した配置間隔px及びpyよりも小さくなる。つまり、X軸方向に沿って隣接する2つのミラー要素141の間及びY軸方向に沿って隣接する2つのミラー要素141の間には、ミラー要素141を構成しない隙間142が存在する。逆に言えば、各ミラー要素141の位置及び/又は姿勢の変更を考慮すると、各ミラー要素141のX軸方向及びY軸方向のサイズがそれぞれ上述した配置間隔px及びpyと同一となる(つまり、隙間142が存在しない)ように各ミラー要素141を製造することは、技術的に困難であると推定される。但し、各ミラー要素141の形状及びサイズは任意であってもよい(例えば各ミラー要素141のX軸方向及びY軸方向のサイズが上述した配置間隔px及びpyと実質的に同一であってもよい)。
各ミラー要素141のうち光EL2が照射される面は、光EL2を反射する反射面141aとなっている。各ミラー要素141のXY平面に平行な2つの表面のうち−Z方向側に位置する表面は、反射面141aとなっている。反射面141aには、例えば金属膜が形成されている。複数のミラー要素の141の反射面141aの集合が、実質的には、光EL2が照射される光変調面14aとなる。
図2(c)に示すように、空間光変調器14の各ミラー要素141は、第1接続部材143によってヒンジ部144と接続されている。ヒンジ部144は、弾性変形を利用してZ軸方向に撓むことが可能な可撓性を有している。このヒンジ部144は、支持基板149上に設けられた一対のポスト部145によって支持されている。また、ヒンジ部144には、後述する電極148によって静電力(引力又は斥力)の作用を受けるアンカー部146とヒンジ部144とを接続する第2接続部材147が設けられている。このように、アンカー部146とミラー要素141とは、第1接続部材143及び第2接続部材147並びにヒンジ部144を介して機械的に接続されている。そして、支持基板149の表面には電極148が形成されている。なお、ポスト部145は一対には限定されず、2以上の数であってもよい。
電極148に所定の電圧が印加されると、アンカー部146の裏面と電極148との間に静電力が作用する。上述の通り、アンカー部146の裏面と電極148との間に静電力を作用させると、アンカー部146が支持基板149側に移動し、この移動に伴ってミラー要素141も支持基板149側に移動する。
各ミラー要素141の状態は、アンカー部146と電極148との間に作用する静電力及びヒンジ部144の弾性力に起因して、反射面141aに直交する方向(つまり、Z軸方向)に沿った位置が異なる2つの状態の間で切り替わる。例えば、図2(d)の左側に示すように、アンカー部146と電極148との間に静電力が作用していない場合(つまり、ヒンジ部144が撓んでいない場合)には、各ミラー要素141は、各ミラー要素141の反射面141aが基準平面A1に一致する第1状態となる。例えば、図2(d)の右側に示すように、アンカー部146と電極148との間に静電力が作用している場合(つまり、ヒンジ部144が撓んでいる場合)には、各ミラー要素141は、各ミラー要素141の反射面141aが基準平面A1から+Z方向側に向かって距離d1だけシフトした変位平面A2に一致する第2状態となる。
第2状態にあるミラー要素141の反射面141aは、第1状態にあるミラー要素141の反射面141aから+Z方向側に向かって距離d1だけシフトした位置にある。このため、第2状態にあるミラー要素141が光EL2を反射することで得られる光EL3の波面の位相は、第1状態にあるミラー要素141が光EL2を反射することで得られる光EL3の波面の位相と比較して、距離d1の倍の長さに相当する位相量だけ異なる。本実施形態では、距離d1は、光EL1の波長λの1/4と一致する。つまり、d1は、d1=λ/4という数式にて表現される。この場合、第2状態にあるミラー要素141が光EL2を反射することで得られる光EL3の波面の位相は、第1状態にあるミラー要素141が光EL2を反射することで得られる光EL3の波面の位相と比較して、180度(πラジアン)だけ異なる。このため、複数のミラー要素141の状態に応じて、複数のミラー要素141が反射した光EL3の、当該光EL3の進行方向に直交する(或いは、交わる)面における位相分布が定まる。つまり、空間光変調器14は、光EL3の位相分布を制御することができる。
空間光変調器14は、コントローラ19の制御下で、第1物体を捕捉するために発生させるべき光トラップ力に応じて、複数のミラー要素141の状態を制御する。その結果、空間光変調器14は、発生させるべき光トラップ力に応じた第1変調パターンで、光EL2を空間変調する。尚、本実施形態における「変調パターン」は、光EL2を空間変調するためのパターン(つまり、複数のミラー要素141の状態の分布パターンと実質的に同一)である。この場合、第1変調パターンで空間変調された光EL3が第1物体に照射されることで、第1物体が捕捉される。
空間光変調器14は、更に、コントローラ19の制御下で、第1物体を変形させるために発生させるべき光トラップ力に応じて、複数のミラー要素141の状態を制御する。その結果、空間光変調器14は、発生させるべき光トラップ力に応じて第1変調パターンを変化させる(言い換えれば、調整する又は制御する)ことで、光EL2を空間変調する。この場合、変化した第1変調パターンで空間変調された光EL3が第1物体に照射されることで、第1物体が変形する。
空間光変調器14は、更に、コントローラ19の制御下で、第1物体を移動させるために発生させるべき光トラップ力に応じて、複数のミラー要素141の状態を制御する。その結果、空間光変調器14は、発生させるべき光トラップ力に応じて第1変調パターンを変化させる(言い換えれば、調整する又は制御する)ことで、光EL2を空間変調する。この場合、変化した第1変調パターンで空間変調された光EL3が第1物体に照射されることで、第1物体が移動する。
尚、このような空間光変調器14の一例は、例えば、援用によって本願明細書に取り込まれる米国特許出願公開第2013/0222781号明細書に記載されている。
再び図1において、ミラー13b及び13cは、空間光変調器14によって空間変調された光EL3を偏向して、ハーフミラー15に導く。ハーフミラー15は、光EL3を反射し、投影光学系16に導く。
投影光学系16は、空間光変調器14によって空間変調された光EL3を、ステージ17に保持された第2物体に投影する。投影光学系16は、光EL3を、第2物体の表面に設定される面状の露光領域ELAに投影する。投影光学系16は、第1変調パターンに応じて定まる位相分布を有する光EL3を、位相分布に応じた強度分布を持つ空間像として第2物体に投影する。
ステージ17は、第2物体を保持可能であり、保持した第2物体をリリース可能である。ステージ17は、コントローラ19の制御下で、第2物体を保持した状態で、露光領域ELAを含む平面(例えば、XY平面)に沿って移動可能である。ステージ17は、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向のうちの少なくとも一つに沿って移動可能である。
光EL3が照射された第2物体(或いは、第1物体)からは、光EL3の照射に起因して発生する光EL4が出射する。光EL4は、例えば、第2物体(或いは、第1物体)によって光EL3が反射又は屈折されることで発生する光(いわゆる、反射光又は屈折光)を含んでいてもよい。光EL4は、例えば、第2物体(或いは、第1物体)によって光EL3が散乱されることで発生する光(いわゆる、散乱光であり、レイリー散乱光及びラマン散乱光のうちの少なくとも一方を含む)を含んでいてもよい。
光EL4は、ハーフミラー15を透過する。ハーフミラー15を透過した光EL4は、検出器18によって検出される。コントローラ19は、検出器18の検出結果に基づいて、第2物体上における第1物体の状態を特定する。例えば、コントローラ19は、第2物体上における第1物体が実際に配置されている位置を特定することができる。例えば、コントローラ19は、光トラップ力によって第1物体が捕捉されているか否かを特定することができる。
コントローラ19は、デバイス製造装置1の動作を制御する。コントローラ19は、例えば、CPU(Central Processing Unit)や、メモリを含んでいてもよい。メモリに格納されたコンピュータプログラムをコントローラ19が実行することで、コントローラ19は、デバイス製造装置1の動作を制御することができる。
特に、上述したように、コントローラ19は、空間光変調器14による光EL2の空間変調動作を制御する。更に、コントローラ19は、ステージ17の移動を制御する。具体的には、コントローラ19は、第2物体上の任意の領域に露光領域ELAが位置するように、ステージ17を制御する。
デバイス製造装置1は、任意の電子デバイスを製造するために用いられる。以下では、説明の便宜上、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube)CNTを配線Wとして用いる電子デバイスDを製造するために用いられるものとする。この場合、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、カーボンナノチューブCNTを捕捉する。更に、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、捕捉したカーボンナノチューブCNTを変形させる。更に、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、変形したカーボンナノチューブCNTを、後述するデバイス層DL上に設定される配線形成領域201に移動させる。
この例では、カーボンナノチューブCNTが、第1物体の一具体例である。また、デバイス層DLが、第2物体の一具体例である。また、配線形成領域201が、所望位置の一具体例である。
ここで、図3(a)及び図3(b)を参照しながら、電子デバイスDの一例及び電子デバイスWが備える配線Wの一例について説明する。図3(a)は、電子デバイスDの一例を示す断面図(図3(a)の電子デバイスDのIII−III’断面図)である。図3(b)は、電子デバイスDが備える配線Wの一例を示す平面図である。
図3(a)に示すように、電子デバイスDは、基板層SLと、デバイス層DLと、配線層WLを備えている。基板層SL、デバイス層DL及び配線層WLは、Z軸方向に沿ってこの順に積層されている。基板層SLは、電子デバイスDの基礎となる層である。デバイス層DLは、トランジスタ等のデバイス素子が形成されている層である。配線層WLは、複数の配線Wが形成されている層である。
図3(a)及び図3(b)に示すように、複数の配線Wの少なくとも一部は、対応するデバイス素子の対応する端子に電気的に接続される電極柱(言い換えれば、Z軸方向に延びる配線)W1である。複数の配線Wの少なくとも一部は、対応する少なくとも2つの電極柱W1を電気的に接続する配線(言い換えれば、XY平面に沿って延びる配線)W2である。
各配線Wは、単一のカーボンナノチューブCNTから構成されていてもよい。或いは、各配線Wは、バンドルされた複数のカーボンナノチューブCNTから構成されていてもよい。カーボンナノチューブCNTは、単層(シングルウォール)カーボンナノチューブを含んでいてもよい。カーボンナノチューブCNTは、多層(マルチウォール)カーボンナノチューブを含んでいてもよい。尚、カーボンナノチューブCNTの直径は、例えば、1ナノメートルから数ナノメートル程度である。カーボンナノチューブCNTの長さ(長手方向の長さ)は、例えば、数マイクロメートル程度である。
複数の配線Wのうちの少なくとも一つは、第1方向に沿って延びる第1配線部分と、第1方向とは異なる第2方向に沿って延びる第2配線部分とを少なくとも備えている。つまり、複数の配線Wのうちの少なくとも一つは、少なくとも一つの屈曲部を備えている。図3(b)に示す例では、X軸方向に沿って延びる第1配線部分と、第1配線部分の端部を起点としてY軸方向に沿って延びる第2配線部分とを備えている配線W2が例示されている。更に、図3(b)に示す例では、X軸方向に沿って延びる第1配線部分と、第1配線部分の端部を起点としてY軸方向に沿って延びる第2配線部分と、第2配線部分の端部を起点としてX軸方向に沿って伸びる第3配線部分とを備えている配線W2が例示されている。
デバイス製造装置1は、屈曲部を備えている配線Wを形成するために用いられる。この場合、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、カーボンナノチューブCNTを捕捉する。更に、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、捕捉したカーボンナノチューブCNTを変形させる。更に、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、変形したカーボンナノチューブCNTを、屈曲部を備えている配線Wに対応する配線形成領域201に移動させる。その結果、屈曲部を備えている配線Wが形成される。
尚、図1及び図2を用いて説明したデバイス製造装置1並びに図3を用いて説明した電子デバイスDは一例である。従って、図1及び図2に示すデバイス製造装置1並びに図3に示す電子デバイスDの少なくとも一部が適宜改変されてもよい。以下、デバイス製造装置1及び電子デバイスDの少なくとも一部の改変の例について説明する。
デバイス製造装置1は、ミラー13aを備えていなくてもよい。この場合、照明光学系12は、空間光変調器14に向けて光EL2を射出する。デバイス製造装置1は、ミラー13aに加えて又は代えて、照明光学系12が射出した光EL2を空間光変調器14に導く導光光学系を備えていてもよい。
デバイス製造装置1は、ミラー13b及び13cを備えていなくてもよい。この場合、空間光変調器14は、ハーフミラー15又は投影光学系16に向けて光EL3を射出する。デバイス製造装置1は、ミラー13b及び13cに加えて又は代えて、空間光変調器14が射出した光EL3をハーフミラー15又は投影光学系16に導く導光光学系を備えていてもよい。
空間光変調器14は、光EL3の位相分布を制御することに加えて又は代えて、光EL3の強度分布(つまり、光EL3の進行方向に直交する(或いは、交わる)方向に沿った面上における強度分布)を制御してもよい。空間光変調器14は、複数のミラー要素141に代えて、光EL2を空間変調することが可能な任意の装置(例えば、液晶パネル等)を備えていてもよい。空間光変調器14は、透過型の空間光変調器であってもよい。
上述の例における空間光変調器14は、それぞれの上下方向(つまり、光EL2の進行方向)に沿った位置が可変である複数のミラー要素141を備える位相型(ピストン型)の空間光変調器である。しかしながら、空間光変調器14は、それぞれが傾斜可能な(例えば、X軸又はY軸に対して傾斜可能な)複数のミラー要素を備える傾斜型の空間光変調器であってもよい。また、空間光変調器14は、傾斜型の空間光変調器が備える複数のミラー要素の反射面に段差を設けた位相段差傾斜ミラー型の空間光変調器であってもよい。位相段差傾斜ミラー型の空間光変調器は、光変調面14aに平行な反射面141aが反射した光EL3と光変調面14aに対して傾斜している反射面141aが反射した光EL3との間の位相差をλ/2(180度(πラジアン))に設定する空間光変調器である。また、援用によって本願明細書に取り込まれる国際公開第2014/104001号パンプレットに開示されている、それぞれの上下方向の位置が可変である複数のミラー要素と、当該複数のミラー要素の間に位置する固定反射面とを備え、ミラーの上下方向の移動によって光EL2を空間変調する空間光変調器が用いられてもよい。
投影光学系16は、縮小系であってもよい。例えば、投影光学系16の投影倍率は、1/200であってもよい。投影光学系16は、等倍系又は拡大系であってもよい。投影光学系16の解像度は、空間光変調器14の各ミラー要素141の大きさ(各ミラー要素の一辺の寸法)に投影倍率を乗じた値よりも大きくなるように設定されていてもよい。この場合、単一のミラー要素141によって反射された光EL3は、露光領域ELA上では解像されることはない。
投影光学系16とステージ17(或いは、ステージ17上に搭載される任意の物体)との間に、光EL3の光路を含む液浸空間が形成されていてもよい。
デバイス製造装置1は、検出器18を備えていなくてもよい。この場合、デバイス製造装置1は、ハーフミラー15を備えていなくてもよい。デバイス製造装置1がハーフミラー15を備えていない場合には、空間光変調器14は、投影光学系16に向けて、光EL3を射出してもよい。或いは、空間光変調器14は、空間光変調器14が射出した光EL3を投影光学系16に導く導光光学系光に向けて、光EL3を射出してもよい。
デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを配線Wとは異なる構造体として用いる電子デバイスDを製造するために用いられてもよい。例えば、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTをキャリアとして用いる電子デバイスD(例えば、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor))を製造するために用いられてもよい。
デバイス製造装置1は、電子デバイスDとは異なる任意のデバイスを製造するために用いられてもよい。例えば、デバイス製造装置1は、細胞、DNA若しくは細菌等の生体構造物を利用した生体デバイス(或いは、ウイルス等の微小構造物を利用したデバイス)を製造するために用いられてもよい。この場合、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、生体構造物を捕捉すると共に、捕捉した生体構造物を変形させ且つ捕捉した生体構造物を第2物体上の所望領域に移動させる。
デバイス製造装置1は、電子デバイスDないしは任意のデバイスを製造するために用いられなくてもよい。デバイス製造装置1は、電子デバイスないしは任意のデバイスを製造する目的とは異なる任意の目的で、所望の第1物体を変形させると共に、所望の第1物体を所望の第2物体上の所望位置に配置してもよい。
デバイス製造装置1は、屈曲部を備えていない配線Wを形成するために用いられてもよい。この場合、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、カーボンナノチューブCNTを捕捉する。更に、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、カーボンナノチューブCNTを、屈曲部を備えていない配線Wに対応する配線形成領域201に移動させる。その結果、屈曲部を備えていない配線Wが形成される。但し、光トラップ力を用いて捕捉したカーボンナノチューブCNTの形状が、屈曲部を備えていない配線Wの形状に合致していない場合が想定される。従って、屈曲部を備えていない配線Wを形成する場合であっても、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、捕捉したカーボンナノチューブCNTの形状を所望の形状(例えば、屈曲部を備えていない配線Wの形状に合致する形状)に変化させてもよい。
(2)電子デバイスDの製造方法
続いて、図4から図8(c)を参照しながら、電子デバイスDの製造方法について説明する。図4は、電子デバイスDの製造方法の流れの一例を示すフローチャートである。図5は、図4に示す電子デバイスDの製造方法を構成する一工程が行われている時点での電子デバイスの中間品の状態を示す平面図である。図6(a)から図6(c)は、夫々、カーボンナノチューブCNTへの光EL3の照射態様の一例を示す平面図である。図7(a)から図7(d)は、夫々、カーボンナノチューブCNTを変形させる工程が行われている時点でのカーボンナノチューブCNTの状態を示す平面図である。図8(a)から図8(c)は、夫々、カーボンナノチューブCNTを移動させる工程が行われている時点でのカーボンナノチューブCNTの状態を示す平面図である。
続いて、図4から図8(c)を参照しながら、電子デバイスDの製造方法について説明する。図4は、電子デバイスDの製造方法の流れの一例を示すフローチャートである。図5は、図4に示す電子デバイスDの製造方法を構成する一工程が行われている時点での電子デバイスの中間品の状態を示す平面図である。図6(a)から図6(c)は、夫々、カーボンナノチューブCNTへの光EL3の照射態様の一例を示す平面図である。図7(a)から図7(d)は、夫々、カーボンナノチューブCNTを変形させる工程が行われている時点でのカーボンナノチューブCNTの状態を示す平面図である。図8(a)から図8(c)は、夫々、カーボンナノチューブCNTを移動させる工程が行われている時点でのカーボンナノチューブCNTの状態を示す平面図である。
図4に示すように、配線W(或いは、配線層WL)を形成する前に行われるべき前工程が行われる(図4のステップS1)。例えば、基板層SL上に、デバイス層DLが形成される。
前工程は、デバイス製造装置1が行う工程を含んでいてもよい。つまり、前工程の少なくとも一部は、デバイス製造装置1によって行われてもよい。例えば、デバイス層DLは、例えば、基板層SLに絶縁膜を形成する成膜法、並びに、デバイス層DLにおけるデバイス素子の形成パターンに応じて絶縁膜をパターニングするフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を用いて形成されてもよい。この場合、フォトリソグラフィ工程の少なくとも一部は、デバイス製造装置1によって行われてもよい。具体的には、絶縁膜をパターニングする際に、空間光変調器14は、デバイス素子の形成パターンに応じた変調パターンで光EL2を空間変調してもよい。その結果、絶縁膜(より具体的には、絶縁膜上に塗布されたレジスト)は、デバイス素子の形成パターンに応じた変調パターンで空間変調された光EL3(つまり、デバイス素子の形成パターンに応じた露光パターンを有する光EL3)によって露光される。
但し、前工程は、デバイス製造装置1が行う工程を含んでいなくてもよい。つまり、前工程の少なくとも一部は、デバイス製造装置1とは異なる他の装置によって行われてもよい。
その後、配線Wを含む配線層WLが形成される(図4のステップS2からステップS5)。以下では、説明の便宜上、屈曲部を備える配線W2を形成する方法について説明する。但し、配線W1及び屈曲部を備えていない配線W2もまた、ステップS2からステップS5に示す工程や、その他公知の方法を用いて形成されてもよい。
具体的には、まず、前工程によって形成されたデバイス層DL上に、カーボンナノチューブCNTが分散している溶液であるCNT分散液が供給される(図4のステップS2)。CNT分散液を構成する溶媒は、例えば、ゲル状の又はゾル状の溶媒である。CNT分散液は、例えば、スピンコート法を用いて、デバイス層DL上に供給(言い換えれば、塗布)される。或いは、CNT分散液は、例えば、スプレーコート法を用いて、デバイス層DL上に供給(言い換えれば、噴霧)される。その結果、図5に示すように、デバイス層DL上において、カーボンナノチューブCNTは、ランダムに分布する。
その後、CNT分散液が供給されたデバイス層DL(つまり、製造途中の電子デバイスD)が、デバイス製造装置1のステージ17にローディングされる。その後、デバイス製造装置1は、デバイス層DL上に分布しているカーボンナノチューブCNTを用いて、配線W2を形成する。
具体的には、デバイス製造装置1は、上述したように、光トラップ力を用いて、カーボンナノチューブCNTを変形させ且つ移動させる。このため、デバイス製造装置1は、まず、光トラップ力を用いてカーボンナノチューブCNTを捕捉(つまり、トラップ)する(図4のステップS3)。具体的には、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTに発生させるべき光トラップ力に応じて、複数のミラー要素141の状態を制御する。この場合、空間光変調器14は、コントローラ19の制御下で、複数のミラー要素141の状態に応じた第1変調パターンで、光EL2を空間変調する。つまり、空間光変調器14は、コントローラ19の制御下で、カーボンナノチューブCNTに発生させるべき光トラップ力に応じた第1変調パターンで、光EL2を空間変調する。その結果、第1変調パターンで空間変調された光EL3が、カーボンナノチューブCNTに照射される。
例えば、図6(a)に示すように、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTの第1部分T#1に光EL3の集光スポットSP#1が形成され且つカーボンナノチューブCNTの第2部分T#2に光EL3の集光スポットSP#2が形成されるように、光EL2を空間変調してもよい。
第1部分T#1に集光される光EL3(この場合、集光光束)の一部は、カーボンナノチューブCNTの表面で反射される。第1部分T#1に集光される光EL3の一部は、カーボンナノチューブCNTの内部で屈折する。つまり、第1部分T#1に集光される光EL3の進行方向が変化する。その結果、第1部分T#1に集光される光EL3の運動量が変化する。このため、カーボンナノチューブCNT(特に、第1部分T#1)には、運動量の変化に応じた放射圧が発生する。この放射圧は、第1部分T#1を集光スポットSP#1(特に、集光スポットSP#1の中心)に向かって引き寄せるような光トラップ力として作用する。第2部分T#2においても同様に、第2部分T#2を集光スポットSP#2(特に、集光スポットSP#2の中心)に向かって引き寄せるような光トラップ力として作用する放射圧が発生する。その結果、カーボンナノチューブCNTが光トラップ力によって捕捉される。
或いは、図6(b)に示すように、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTの第1部分T#1に光EL3の集光スポットSP#1が形成され、カーボンナノチューブCNTの第2部分T#2に光EL3の集光スポットSP#2が形成され、且つ、カーボンナノチューブCNTの第3部分T#3に光EL3の集光スポットSP#3が形成されるように、光EL2を空間変調してもよい。つまり、空間変調器14は、カーボンナノチューブCNTの3個の部分T#1からT#3に3個の集光スポットSP#1からSP#3が夫々形成されるように、光EL2を空間変調してもよい。
或いは、図6(c)に示すように、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTのk(但し、kは2以上の整数)個の部分T#1からT#kにk個の集光スポットSP#1からSP#kが夫々形成されるように、光EL2を空間変調してもよい。この場合、第1変調パターンは、k個の部分T#1からT#kにk個の集光スポットSP#1からSP#kを形成する光EL3を生成可能な変調パターンである。言い換えれば、第1変調パターンは、デバイス層DLの表面(XY平面)上での強度がk個の部分T#1からT#kの夫々においてピークとなる強度分布を有する光EL3を生成可能な変調パターンである。尚、図6(c)は、k=7となる例を示している。
或いは、光ELの集光スポットSPは、デバイス層DL上での光EL3の強度のピークに対応している。このため、空間光変調器14は、光EL3の集光スポットSPを実際に形成することに加えて又は代えて、デバイス層DL上での光EL3の強度分布が、集光スポットSPが実質的に形成されていると同一視することができる程度の強度分布となるように、光EL2を空間変調してもよい。或いは、空間光変調器14は、デバイス層DL上での光EL3の強度分布が、カーボンナノチューブCNTを捕捉するための光トラップ力を発生可能な強度分布となるように、光EL2を空間変調してもよい。つまり、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTに発生させるべき光トラップ力に応じてデバイス層DL上の光EL3の強度分布を制御するように、光EL2を空間変調してもよい。
以下の説明では、説明の便宜上、1つのカーボンナノチューブCNTに3個の集光スポットSP#1からSP#3が形成される例(つまり、図6(b)に示す例)を用いて説明を進める。
その後、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを捕捉したまま、光トラップ力を制御することで、捕捉したカーボンナノチューブCNTを変形させる(図4のステップS4)。例えば、デバイス製造装置1は、捕捉したカーボンナノチューブCNTの形状が配線W2の少なくとも一部の形状と合致するように、捕捉したカーボンナノチューブCNTを変形させる。例えば、デバイス製造装置1は、捕捉したカーボンナノチューブCNTの形状が、当該カーボンナノチューブCNTに対応する配線W2が形成されるべき配線形成領域201の少なくとも一部の形状と合致するように、捕捉したカーボンナノチューブCNTを変形させる。
この場合、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの変形態様に応じて、第1変調パターンを経時的に変化させる(言い換えれば、制御又は調整する)。第1変調パターンが複数のミラー要素141の状態と一義的な関係にあることを考慮すれば、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの変形態様に応じて、複数のミラー要素141の状態を経時的に変化させているとも言える。例えば、上述した光EL3に起因して発生する放射圧は、カーボンナノチューブCNTのうち集光スポットSPが形成されている所定部分を集光スポットSPに向かって引き寄せる光トラップ力として作用する。このため、上述した光EL3の集光スポットSPの位置(或いは、光EL3の強度分布)が変化すれば、カーボンナノチューブCNTのうち集光スポットが形成されている部分もまた、集光スポットSPの位置(或いは、光EL3の強度分布)の変化に合わせて移動する。従って、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの変形態様に応じて集光スポットSPの位置(或いは、光EL3の強度分布)が変化するように、第1変調パターンを変化させる。その結果、経時的に変化する第1変調パターンに応じて発生する光トラップ力によって、カーボンナノチューブCNTは、光トラップ力によって捕捉されたまま変形する。
コントローラ19は、集光スポットSPの位置がX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のうちの少なくとも一つに沿って(つまり、XY平面に沿って)変化するように、第1変調パターンを制御する。その結果、カーボンナノチューブCNTは、光トラップ力によって捕捉されたまま、光トラップ力により、適宜変形する。
ここで、図7(a)から図7(d)を参照しながら、光トラップ力を用いてカーボンナノチューブCNTを変形させる動作についてより詳細に説明する。
図7(a)に示すように、第1部分T#1から第3部分T#3に夫々形成されている3個の集光スポットSP#1からSP#3によって、カーボンナノチューブCNTが捕捉されている。
その後、図7(b)に示すように、コントローラ19は、集光スポットSP#1が第1方向(図7(b)に示す例では、−X軸方向)に向かって徐々に移動するように、第1変調パターンを変化させる。更に、コントローラ19は、集光スポットSP#2が第2方向(図7(b)に示す例では、−X軸方向)に向かって徐々に移動するように、第1変調パターンを変化させる。一方で、コントローラ19は、集光スポットSP#3が移動しないように、第1変調パターンを変化させる。
この場合、図7(c)に示すように、集光スポットSP#1の移動に伴って、第1部分T#1もまた、−X軸方向に向かって移動する。同様に、集光スポットSP#2の移動に伴って、第2部分T#2もまた、−X軸方向に向かって移動する。一方で、集光スポットSP#3が移動しないがゆえに、第3部分T#3は移動しない。このため、光トラップ力は、第1部分T#1及び第2部分T#2を力点及び作用点とし且つ第3部分T#3を支点とする力として、カーボンナノチューブCNTに作用する。その結果、図7(c)に示すように、カーボンナノチューブCNTの形状が徐々に変化していく。
コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの形状が所望形状と合致することになるまで、集光スポットSP#1及びSP#2が夫々第1及び第2方向に向かって移動するように、第1変調パターンを変化させる。その結果、図7(d)に示すように、カーボンナノチューブCNTの形状は、配線W2(或いは、配線形成領域201)の形状と合致する。
尚、1ナノメートルの径を有し且つ1ミクロンの長さを有するカーボンナノチューブCNTの一方の端部を固定した状態で、当該カーボンナノチューブCNTの他方の端部をカーボンナノチューブCNTの短手方向に沿って1ミリメートルだけ移動させるためにカーボンナノチューブCNTの他方の端部に加えるべき力の最小値は、概ね10−17N程度となる。一方で、カーボンナノチューブCNTに発生する光トラップ力の大きさは、光EL1の強度に依存するものの、概ね10−12N程度以上に設定可能である。このため、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて、カーボンナノチューブCNTを好適に変形させることができる。
尚、光EL1の光強度は、全ての集光スポットSP#1からSP#3の光強度が同じとなるように設定されてもよい。或いは、光EL1の光強度は、集光スポットSP#1からSP#3のうちの少なくとも2つの光強度が異なるように設定されてもよい。全ての集光スポットSP#1からSP#3の光強度が同じになる場合には、第1部分T#1から第3部分T#3のうちの少なくとも一つでの光トラップ力の大きさが、カーボンナノチューブCNTを変形するために必要となる光トラップ力の大きさの最大値を超えていてもよい。また、第1部分T#1から第3部分T#3において必要となる光トラップ力の大きさが異なる場合には、必要な光トラップ力の大きさに応じて集光スポットSP#1からSP#3の光強度を変えてもよい。
その後、デバイス製造装置1は、変形したカーボンナノチューブCNTを捕捉したまま、光トラップ力を制御することで、捕捉したカーボンナノチューブCNTを配線形成領域201に向けて移動させる(図4のステップS5)。例えば、デバイス製造装置1は、捕捉したカーボンナノチューブCNTによって2つの配線(電極柱)W1が連結されるように、捕捉したカーボンナノチューブCNTを移動させる。例えば、デバイス製造装置1は、捕捉したカーボンナノチューブCNTを含むバンドルされた複数のカーボンナノチューブCNTによって2つの配線(電極柱)W1が連結されるように、捕捉したカーボンナノチューブCNTを移動させる。
この場合、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの移動態様に応じて、第1変調パターンを経時的に変化させる(言い換えれば、制御又は調整する)。コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの移動態様に応じて、複数のミラー要素141の状態を経時的に変化させる。具体的には、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの移動態様に応じて集光スポットSPの位置(或いは、光EL3の強度分布)が変化するように、第1変調パターンを変化させる。その結果、経時的に変化する第1変調パターンに応じて発生する光トラップ力によって、カーボンナノチューブCNTは、光トラップ力によって捕捉されたまま移動する。
コントローラ19は、集光スポットSPの位置がXY平面に沿って変化するように、第1変調パターンを制御する。その結果、カーボンナノチューブCNTは、光トラップ力によって捕捉されたまま、光トラップ力により、デバイス層DL上においてXY平面に沿って移動する。つまり、カーボンナノチューブCNTは、デバイス層DLの表面に沿って移動する。
ここで、図8(a)から図8(d)を参照しながら、光トラップ力を用いてカーボンナノチューブCNTを移動させる動作についてより詳細に説明する。
図8(a)に示すように、第1部分T#1から第3部分T#3に夫々形成されている3個の集光スポットSP#1からSP#3によって、カーボンナノチューブCNTが捕捉されたまま、カーボンナノチューブCNTが変形しているものとする。
この場合、カーボンナノチューブCNTの形状と配線形成領域201の形状とを比較すると、カーボンナノチューブCNTが時計回りに回転するように移動することで、カーボンナノチューブCNTが配線形成領域201に移動可能であると推定される。このため、コントローラ19は、集光スポットSP#1が第3方向に向かって徐々に移動し、集光スポットSP#2が第4方向に向かって徐々に移動し、且つ、集光スポットSP#3が第5方向に向かって徐々に移動するように、第1変調パターンを変化させる。その結果、図8(b)に示すように、集光スポットSP#1からSP#3の移動に伴って、第1部分T#1から第3T#3もまた移動する。その結果、図8(b)に示すように、カーボンナノチューブCNTが徐々に移動していく。
コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTが配線形勢領域201に位置することになるまで、集光スポットSP#1からSP#3が移動するように、第1変調パターンを変化させる。その結果、図8(c)に示すように、カーボンナノチューブCNTは、配線形成領域201に配置される。
尚、集光スポットSP#1からSP#3のうちの少なくとも一つで発生させる光トラップ力は、カーボンナノチューブCNTを捕捉するときと、カーボンナノチューブCNTを変形させるときと、カーボンナノチューブCNTを移動させるときとで異なっていてもよい。この場合、集光スポットSP#1からSP#3のうちの少なくとも一つの光強度を、それぞれの場合で必要となる光トラップ力の大きさに応じて異ならせてもよい。或いは、集光スポットSP#1からSP#3のうちの少なくとも一つで発生させる光トラップ力は、カーボンナノチューブCNTを捕捉するときと、カーボンナノチューブCNTを変形させるときと、カーボンナノチューブCNTを移動させるときとで同じであってもよい。この場合、集光スポットSP#1からSP#3のうちの少なくとも一つで発生させる光トラップ力は、カーボンナノチューブCNTを捕捉、変形又は移動させるために必要となる光トラップ力の大きさの最大値を超えていてもよい。
以上説明したカーボンナノチューブCNTを捕捉し、変形し且つ移動させる動作が繰り返されることで、デバイス層DL上に配線Wが形成される。
その後、配線W(或いは、配線層WL)を形成した後に行われるべき後工程が行われる(図4のステップS6)。例えば、配線層WL上に、不図示の保護層(或いは、その他の層)が形成される。その結果、電子デバイスDの製造が完了する。
後工程は、デバイス製造装置1が行う工程を含んでいてもよい。つまり、後工程の少なくとも一部は、デバイス製造装置1によって行われてもよい。但し、後工程は、デバイス製造装置1が行う工程を含んでいなくてもよい。つまり、後工程の少なくとも一部は、デバイス製造装置1とは異なる他の装置によって行われてもよい。
以上説明したように、本実施形態のデバイス製造装置1は、電子デバイスDを製造することができる。特に、本実施形態のデバイス製造装置1は、電子デバイスDを構成する配線Wを、デバイス層DL上に形成することができる。
デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いてカーボンナノチューブCNTを変形させることができる。このため、デバイス製造装置1は、屈曲部を有していない配線Wのみならず、屈曲部を有する配線Wを形成することができる。従って、デバイス製造装置1は、所望形状の配線Wを有する電子デバイスDを好適に製造することができる。
デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いてカーボンナノチューブCNTを移動させることができる。このため、デバイス製造装置1は、配線形成領域201に配線Wを形成することができる。従って、デバイス製造装置1は、適切な位置に形成された配線Wを有する電子デバイスDを好適に製造することができる。
デバイス製造装置1は、同一の空間光変調器14を用いて、カーボンナノチューブCNTを変形させる動作と、カーボンナノチューブCNTを移動させる動作とを行うことができる。このため、カーボンナノチューブCNTを変形させるための装置と、カーボンナノチューブCNTを移動させるための装置とが別個独立に用意されなくてもよい。このため、デバイス製造装置1を用いて電子デバイスDを製造する場合には、装置コストの低減が可能である。
加えて、デバイス製造装置1は、光EL3を用いて、カーボンナノチューブCNTを変形させ、且つ、カーボンナノチューブCNTを移動させることができる。このため、デバイス製造装置1は、ナノメートルサイズのカーボンナノチューブCNTを用いた電子デバイスDを好適に製造することができる。
加えて、デバイス製造装置1は、デバイス層DL上に供給されたCNT分散液に含まれるカーボンナノチューブCNTを変形させ且つ移動させる。このため、CNT分散液を構成する溶媒によって、デバイス層DLとカーボンナノチューブCNTとの間の摩擦力及び分子間力が、カーボンナノチューブCNTの変形及び移動の妨げとなることが抑制される。従って、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを好適に変形させ且つ移動させることができる。
尚、図4から図8を用いて説明した電子デバイスDの製造方法は一例である。従って、図4から図8に示す電子デバイスDの製造方法の少なくとも一部が適宜改変されてもよい。以下、電子デバイスDの製造方法の少なくとも一部の改変の例について説明する。
CNT分散液に代えて、界面活性剤によって表面が覆われたカーボンナノチューブCNTが、デバイス層DL上に供給されてもよい。この場合であっても、界面活性剤によって、デバイス層DLとカーボンナノチューブCNTとの間の摩擦力及び分子間力が、カーボンナノチューブCNTの変形及び移動の妨げとなることが抑制される。従って、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを好適に変形させ且つ移動させることができる。
デバイス層DLとカーボンナノチューブCNTとの間の摩擦力及び分子間力が、カーボンナノチューブCNTの変形及び移動の妨げとなることを抑制するために、カーボンナノチューブCNTを変形又は移動させる前に、デバイス層DLとカーボンナノチューブCNTとの間の摩擦力を低減可能な所定膜がデバイス層DL上に形成されてもよい。例えば、所定膜は、配線形成領域201に形成されてもよい。例えば、所定膜は、配線形成領域201の周辺又は近傍に形成されてもよい。このような所定膜として、例えば、CNT分散液の界面と所定膜の界面とが融合又は混合しないという撥液性を有する撥水膜が一例としてあげられる。このような所定膜として、例えば、界面活性剤が添加された膜が一例としてあげられる。
1つのカーボンナノチューブCNTに3個の集光スポットSP#1からSP#3が形成される場合(図6(b)参照)には、スポットSP#1が形成される第1部分T#1は、カーボンナノチューブCNTの一方の端部又は当該一方の端部の近傍に位置していてもよい。スポットSP#2が形成される第2部分T#2は、カーボンナノチューブCNTの他方の端部又は当該他方の端部の近傍に位置していてもよい。第3部分T#3は、第1部分T#1及び第2部分T#2を両端とする線分の中点又は当該中点の近傍に位置していてもよい。この場合、力点となる第1部分T#1及び作用点となる第2部分T#2の間の中点に支点となる第3部分T#3が位置する。このため、第1部分T#1から第3部分T#3において光トラップ力がバランスよく作用する。従って、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを好適に変形させることができる。
但し、スポットSP#1が形成される第1部分T#1は、カーボンナノチューブCNTの一方の端部又は当該一方の端部の近傍とは異なる任意の位置に位置していてもよい。スポットSP#2が形成される第2部分T#2は、カーボンナノチューブCNTの他方の端部又は当該他方の端部の近傍とは異なる任意の位置に位置していてもよい。第3部分T#3は、第1部分T#1及び第2部分T#2を両端とする線分の中点とは異なる任意の位置に位置していてもよい。
1つのカーボンナノチューブCNTにk個の集光スポットSP#1からSP#kが形成される場合(図6(c)参照)には、k個の集光スポットSP#1からSP#kが夫々形成されるk個の部分T#1からT#kは、カーボンナノチューブCNTの長手方向に沿って等間隔で並んでいてもよい。但し、k個の部分T#1からT#kは、カーボンナノチューブCNTの長手方向に沿って任意の間隔で並んでいてもよい。
カーボンナノチューブCNTの形状を変化させるためには、カーボンナノチューブCNT上に形成する集光スポットSPの数は、少なくとも2つで足りる。或いは、カーボンナノチューブCNTのある部分が光トラップ力以外の力によって実質的に固定されている場合には、カーボンナノチューブCNT上に形成する集光スポットSPの数は、1つで足りる。但し、カーボンナノチューブCNTの形状をより効率的に変化させるためには、カーボンナノチューブCNT上に形成する集光スポットSPの数は、できる限り多くなってもよい。
空間光変調器14は、単一のカーボンナノチューブCNTに光EL3の集光スポットSPが形成されるように(言い換えれば、複数のカーボンナノチューブCNTの夫々に光EL3の集光スポットSPが同時に形成されないように)、光EL2を空間変調してもよい。この場合、第1変調パターンは、単一のカーボンナノチューブCNTに集光スポットSPを形成する光EL3を生成可能な変調パターンである。言い換えれば、第1変調パターンは、デバイス層DLの表面(XY平面)上での強度が単一のカーボンナノチューブCNTの所定部分においてピークとなる強度分布を有する光EL3を生成可能な変調パターンである。この場合、デバイス製造装置1は、単一のカーボンナノチューブCNTを捕捉することができる。つまり、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを捕捉し、変形させ且つ移動させる動作を、カーボンナノチューブCNT毎に順次行うことができる。
或いは、空間光変調器14は、複数のカーボンナノチューブCNTの夫々に光EL3の集光スポットSPが同時に形成されるように、光EL2を空間変調してもよい。この場合、第1変調パターンは、複数のカーボンナノチューブCNTの夫々に集光スポットSPを同時に形成する光EL3を生成可能な変調パターンである。言い換えれば、第1変調パターンは、デバイス層DLの表面(XY平面)上での強度が複数のカーボンナノチューブCNTの夫々の所定部分においてピークとなる強度分布を有する光EL3を生成可能な変調パターンである。この場合、デバイス製造装置1は、複数のカーボンナノチューブCNTを同時に捕捉することができる。つまり、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを捕捉し、変形させ且つ移動させる動作を、複数のカーボンナノチューブCNTを対象にまとめて行うことができる。
コントローラ19は、検出器18の検出結果に基づいて、捕捉するべきカーボンナノチューブCNTの位置(例えば、上述した光EL3のスポットSPを形成するべき位置)を特定してもよい。例えば、検出器18がラマン分光計である場合には、コントローラ19は、ラマン散乱光を計測する検出器18の検出結果(つまり、ラマン散乱光の検出結果)に基づいて、カーボンナノチューブCNTの位置を特定することができる。その結果、コントローラ19は、捕捉するべきカーボンナノチューブCNTの位置に基づいて、カーボンナノチューブCNTを捕捉可能な光EL3を生成可能な第1変調パターンを決定してもよい。空間光変調器14は、コントローラ19が決定した第1変調パターンで、光EL2を空間変調してもよい。
コントローラ19は、検出器18の検出結果に基づいて、光トラップ力によってカーボンナノチューブCNTが捕捉されているか否かを特定してもよい。カーボンナノチューブCNTが捕捉されていない場合には、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTが捕捉されるように、第1変調パターンや光EL1の強度を調整してもよい。
コントローラ19は、検出器18の検出結果に基づいて、変形させるべきカーボンナノチューブCNTの形状を特定してもよい。その結果、コントローラ19は、特定したカーボンナノチューブCNTの形状に基づいて、カーボンナノチューブCNTの変形態様を決定してもよい。例えば、コントローラ19は、変形させるべきカーボンナノチューブCNTの形状が、当該カーボンナノチューブCNTが構成するべき配線W2の形状(例えば、当該カーボンナノチューブCNTに最も近い又は相対的に近い配線形成領域201の形状)と合致するように、カーボンナノチューブCNTの変形態様を決定してもよい。更に、コントローラ19は、決定したカーボンナノチューブCNTの変形態様に基づいて、第1変調パターンの変化態様を決定してもよい。
コントローラ19は、検出器18の検出結果に基づいて、移動させるべきカーボンナノチューブCNTと配線形成領域201との位置関係を特定してもよい。その結果、コントローラ19は、特定した位置関係に基づいて、カーボンナノチューブCNTの移動態様を決定してもよい。更に、コントローラ19は、決定したカーボンナノチューブCNTの移動態様に基づいて、第1変調パターンの変化態様を決定してもよい。
1つのカーボンナノチューブCNTにk個の集光スポットSP#1からSP#kが形成される場合(図6(c)参照)には、コントローラ19は、k個の集光スポットSP#1からSP#kの全ての位置が変化するように第1変調パターンを変化させることで、カーボンナノチューブCNTを変形又は移動させてもよい。或いは、コントローラ19は、k個の集光スポットSP#1からSP#kのうちの一部の位置が変化する一方でk個の集光スポットSP#1からSP#kのうちの他の一部の位置が変化しないように第1変調パターンを変化させることで、カーボンナノチューブCNTを変形又は移動させてもよい。
上述したように、カーボンナノチューブCNTを変形又は移動させるために、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの変形態様に応じて複数のミラー要素141の状態を制御している。複数のミラー要素141の状態が変化すると、変調面14aの反射率の分布(つまり、第1変調パターン)が変化する。変調面14aの反射率の分布(第1変調パターン)が変化すると、デバイス層DL上での光EL3の強度分布(或いは、デバイス層DL上での集光スポットSPの位置)が変化する。デバイス層DL上での光EL3の強度分布(或いは、デバイス層DL上での集光スポットSPの位置)が変化すると、カーボンナノチューブCNTに作用する光トラップ力が変化する。その結果、カーボンナノチューブCNTが変形又は移動する。
ここで、変調面14aの反射率の分布とデバイス層DL上での光EL3の強度分布との関係について説明する。まず、XY平面上における座標(x、y)で特定される変調面14aの変調領域の反射率(実質的には、変調領域から出射する光EL3の強度)を、A(x、y)と定義する。尚、変調領域とは、変調面14aのうち光EL2を変調するために実際に使用される領域である。更に、XY平面上における座標(X、Y)で特定されるデバイス層DLのデバイス領域上での光EL3の振幅を、B(X、Y)と定義する。尚、デバイス領域とは、変調領域によって変調された光EL3が投影されるデバイス層DL上の面領域である。XY平面上における座標(X、Y)で特定されるデバイス領域上での光EL3の強度をI(X、Y)と定義すると、I(X、Y)は、振幅B(X、Y)を二乗することで得られる値となる。反射率A(x、y)と振幅B(X、Y)とは、数式1に示す関係を有する。尚、fは、投影光学系16の焦点距離であり、λは光EL1の波長である。
数式1を見ると、反射率A(x、y)が変化することで、振幅B(X、Y)が変化することがわかる。つまり、複数のミラー要素141の状態が変化することで、デバイス層DL上での光EL3の強度分布(或いは、デバイス層DL上での集光スポットSPの位置)が変化することがわかる。このため、コントローラ19は、カーボンナノチューブCNTの変形態様又は移動態様から、デバイス層DL上での光EL3の強度分布I(X、Y)の変化態様を特定することができる。その後、コントローラ19は、光EL3の強度分布I(X、Y)の変化態様から、光EL3の振幅B(X、Y)の変化態様を特定することができる。その後、コントローラ19は、光EL3の振幅B(X、Y)の変化態様から、反射率A(x、y)の変化態様(つまり、複数のミラー要素141の状態ないしは第1変調パターンの変化態様)を特定することができる。その後、コントローラ19は、第1変調パターンを、特定した変化態様で変化させる。この場合、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTの変形態様又は移動態様に応じた第1変調パターンで、光EL2を空間変調することができる。その結果、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを好適に変形又は移動させることができる。
尚、光EL3の振幅B(X、Y)の変化態様から反射率A(x、y)の変化態様を特定する際に、コントローラ19は、振幅B(X、Y)及び反射率A(x、y)を変数に含む目的関数(評価関数)を設定してもよい。この場合、コントローラ19は、目的関数が所定条件を満たす(例えば、最小となる)最適化問題(或いは、数理計画問題)を設定した上で、当該最適化問題を解いてもよい。コントローラ19は、レベンバーグ・マーカート(Levenverg Marquardt)法を用いて、最適化問題を解いてもよい。
空間光変調器14は、光軸に沿って並ぶ複数の偏光回折格子から構成されていてもよい。偏光回折素子は、当該偏光回折素子に入射する光EL2を構成する偏光成分のうち右偏光成分及び左偏光成分を夫々+1次光及び−1次光として出射する光学素子である。偏光回折素子は、例えば、液晶素子を含んでいる。複数の偏光回折格子の間隔が適宜調整されることで、デバイス層DL上での光EL3の強度分布(或いは、デバイス層DL上での集光スポットSPの位置)が変化する。従って、空間光変調器14が複数の偏光回折格子から構成される場合であっても、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを変形させ且つ移動させることができる。
デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを配線形成領域201に移動させるために、カーボンナノチューブCNTを移動させることに加えて又は代えて、カーボンナノチューブCNTを捕捉したまま、ステージ17を移動させてもよい。つまり、デバイス製造装置1は、静止しているステージ17(つまり、デバイス層DL)に対してカーボンナノチューブCNTを移動させることに代えて、静止している又は移動しているカーボンナノチューブCNTに対して、ステージ17(つまり、デバイス層DL)を移動させてもよい。
カーボンナノチューブCNTをデバイス層DL上で変形又は移動させる場合には、デバイス層DLとカーボンナノチューブCNTとの間の摩擦力及び分子間力が変形又は移動の妨げとならないように、カーボンナノチューブCNTは、デバイス層DLに対して浮いていてもよい。このため、コントローラ19は、集光スポットSPの位置がZ軸方向に沿って(つまり、XY平面に交わる又は直交する方向に沿って)変化するように、第1変調パターンを制御してもよい。つまり、カーボンナノチューブCNTは、デバイス層DLから浮いた状態で変形してもよい。カーボンナノチューブCNTは、デバイス層DLから浮いた状態で移動してもよい。
デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを変形させる前に、カーボンナノチューブCNTを移動させてもよい。例えば、図9(a)に示すように、第1部分T#1から第3部分T#3に夫々形成されている3個の集光スポットSP#1からSP#3によって、カーボンナノチューブCNTが捕捉されているものとする。この場合、デバイス製造装置1は、まず、カーボンナノチューブCNTの一方の端部(図9(a)から図9(c)に示す例では、右側の端部)が第1の配線W1(図9(a)から図9(c)に示す例では、右側の配線W1)と連結されるように、カーボンナノチューブCNTを移動させてもよい。その後、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTの形状が、第1の配線W1に対応する配線形成領域201の形状と合致するように、カーボンナノチューブCNTを変形させてもよい。例えば、図9(c)に示すように、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTの他方の端部(図9(a)から図9(c)に示す例では、左側の端部)が第1の配線W1と対になる第2の配線W1(図9(a)から図9(c)に示す例では、左側の配線W1)と連結されるように、カーボンナノチューブCNTを変形させてもよい。
デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを変形又は移動させる際に、変形させるべき又は移動させるべきカーボンナノチューブCNTとは異なる第3物体SBを、光トラップ力を用いて捕捉してもよい。この場合、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTを捕捉するための集光スポットSP及び第3物体SBを捕捉するための集光スポットSPが形成されるように、光EL2を空間変調してもよい。例えば、図10(a)に示すように、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTの第1部分T#11に光EL3の集光スポットSP#11が形成され且つカーボンナノチューブCNTの第2部分T#12に光EL3の集光スポットSP#12が形成されると共に、第3物体SBに光EL3の集光スポットSP#13が形成されるように、光EL2を空間変調してもよい。
更に、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いて第3物体SBを移動させることで、第3物体SBをカーボンナノチューブCNTに接触させてもよい。例えば、図10(b)に示すように、コントローラ19は、集光スポットSP#13がカーボンナノチューブCNTに向かって徐々に移動するように、第1変調パターンを変化させてもよい。その結果、集光スポット#13の移動に伴って、第3物体SBもまた、カーボンナノチューブCNTに向かって徐々に移動する。最終的には、第3物体SBは、カーボンナノチューブCNTに接触する。
デバイス製造装置1は、第3物体SBがカーボンナノチューブCNTに接触した後においても、光トラップ力を用いて第3物体SBを移動させ続けてもよい。例えば、図10(c)に示すように、コントローラ19は、集光スポットSP#13が移動し続けるように、第1変調パターンを変化させてもよい。その結果、集光スポット#13の移動に伴って、第3物体SBもまた、カーボンナノチューブCNTに接触したまま移動し続ける。このため、第3物体SBの移動に伴って、第3物体SBに接触しているカーボンナノチューブCNTは変形又は移動する。つまり、デバイス製造装置1は、変形させるべき又は移動させるべきカーボンナノチューブCNTとは異なる第3物体SBを、カーボンナノチューブCNTに押し当てることで、カーボンナノチューブCNTを変形又は移動させてもよい。
カーボンナノチューブCNTが変形又は移動した後には、第3物体SBは除去される。但し、カーボンナノチューブCNTが変形又は移動した後であっても、第3物体SBは除去されなくてもよい(つまり、デバイス層DL上に残存していてもよい)。例えば、第3物体SBの存在が電子デバイスDの特性に悪影響を及ぼさない場合には、第3物体SBは除去されなくてもよい。
第3物体SBは、カーボンナノチューブCNTに対する付着力が相対的に弱い物体であってもよい。第3物体SBは、カーボンナノチューブCNTに対する付着力が相対的に強い物体であってもよい。例えば、第3物体SBが除去される場合には、第3物体SBは、カーボンナノチューブCNTに対する付着力が相対的に弱い物体であることが好ましい。
第3物体SBは、変形させるべき又は移動させるべきカーボンナノチューブCNTとは異なる他のカーボンナノチューブCNTであってもよい。第3物体SBは、CNT分散液に含まれる不純物であってもよい。第3物体SBは、カーボンナノチューブCNTを変形又は移動させる用途でCNT分散液中に添加された添加物であってもよい。第3物体SBは、CNT分散液とは別個にデバイス層DL上に供給される物体であってもよい。
デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを配線形成領域201に配置した後に、カーボンナノチューブCNTに対して、光EL3の照射によって実現可能な任意の処理を行ってもよい。例えば、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTを配線形成領域201に配置した後に、光EL3の照射によってカーボンナノチューブCNTを加工する加工処理を行ってもよい。
加工処理は、配線W2(或いは、カーボンナノチューブCNT)と2つの配線W1とを固着させるための固着処理を含んでいてもよい。以下、図11(a)から図11(b)を参照しながら、固着処理の一例について説明する。
図11(a)に示すように、まず、配線W2と2つの配線W1の夫々とを固着させるための光硬化樹脂220が形成される。光硬化樹脂220は、配線W2と各配線W1とが接触する位置において、配線W2及び各配線W1の双方と接触するように形成される。光硬化樹脂220は、典型的には、製造途中の電子デバイスDがデバイス製造装置1から取り出された後に形成される。光硬化樹脂220が形成された後、製造途中の電子デバイスDは、再び、デバイス製造装置1のステージ17にローディングされる。
その後、デバイス製造装置1は、光硬化樹脂220に対して、光EL3を照射する。この場合、光EL3(言い換えれば、光EL1)として、光硬化樹脂220を硬化させることが可能な光が用いられる。その結果、光EL3の照射に起因して、光硬化樹脂220が硬化する。このため、配線W2と2つの配線W1とが固着される。
光硬化樹脂220に対して光EL3を照射する場合には、コントローラ19は、光硬化樹脂220の形成位置に応じて、複数のミラー要素141の状態を制御する。この場合、空間光変調器14は、コントローラ19の制御下で、複数のミラー要素141の状態に応じた第2変調パターンで、光EL2を空間変調する。つまり、空間光変調器14は、光硬化樹脂220の形成位置に応じた第2変調パターンで、光EL2を空間変調する。具体的には、空間光変調器14は、光硬化樹脂220に光EL3が照射されるように、光EL2を空間変調する。このため、第2変調パターンは、光硬化樹脂220に照射される光EL3を生成可能な変調パターンである。その結果、図11(b)に示すように、第2変調パターンで空間変調された光EL3は、光硬化樹脂220に集光スポットSP#21を形成する。つまり、光EL3は、光硬化樹脂220に照射される。
光硬化樹脂220の形成位置は、制御情報として、メモリに格納されていてもよい。この場合、コントローラ19は、制御情報に基づいて、光硬化樹脂220の形成位置に応じた第2変調パターンを決定してもよい。空間光変調器14は、コントローラ19が決定した第2変調パターンで、光EL2を空間変調してもよい。
加工処理は、カーボンナノチューブCNTを切断する切断処理を含んでいてもよい。切断処理は、例えば、カーボンナノチューブCNTの余剰部分を切断する処理を含んでいてもよい。余剰部分は、カーボンナノチューブCNTのうち配線W2として使用しなくてもよい部分を含んでいてもよい。余剰部分は、カーボンナノチューブCNTのうち配線形成領域201からはみ出る部分を含んでいてもよい。以下、図12(a)から図12(c)を参照しながら、切断処理の一例について説明する。
例えば、光EL3の強度が相対的に大きい場合には、カーボンナノチューブCNTのうち光EL3が照射された部分が、光EL3の照射によって燃焼することがある。デバイス製造装置1は、光EL3の照射によるカーボンナノチューブCNTの燃焼を利用して、カーボンナノチューブCNTを切断してもよい。例えば、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTの切断位置に光EL3を照射することで、切断位置においてカーボンナノチューブCNTを切断してもよい。この場合、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTの切断位置に応じた第2変調パターンで、光EL2を空間変調する。
例えば、図12(a)に示すように、カーボンナノチューブCNTのうちの一部が、配線形成領域201からはみ出している場合を想定する。この場合、カーボンナノチューブCNTのうち配線形成領域201からはみ出している余剰部分が切断されるように、カーボンナノチューブCNTに対して光EL3を照射する。つまり、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTの切断位置に応じた第2変調パターンで、光EL2を空間変調する。このため、第2変調パターンは、切断位置に照射される光EL3を生成可能な変調パターンである。その結果、図12(b)に示すように、第2変調パターンで空間変調された光EL3は、カーボンナノチューブCNTの切断位置に集光スポットSP#31を形成する。その結果、図12(c)に示すように、カーボンナノチューブCNTのうち配線形成領域201からはみ出している余剰部分が切断される。
尚、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いてカーボンナノチューブCNTを捕捉したまま、上述した任意の処理(例えば、加工処理)を行ってもよい。この場合、空間光変調器14は、カーボンナノチューブCNTを捕捉するための光トラップ力を発生させながら上述した任意の処理を行うことが可能な光EL3を生成可能な第2変調パターンで、光EL2を空間変調する。或いは、デバイス製造装置1は、光トラップ力を用いてカーボンナノチューブCNTを捕捉することなく、上述した任意の処理(例えば、加工処理)を行ってもよい。この場合、空間光変調器14は、上述した任意の処理を行うことが可能な光EL3を生成可能な第2変調パターンで、光EL2を空間変調する。
配線Wは、カーボンナノチューブCNTに加えて又は代えて、その他のナノ物質(典型的には、カーボンナノ物質)から構成されていてもよい。その他のナノ物質の形状は、カーボンナノチューブの形状のように長手形状又は棒状であってもよい。その他のナノ物質の形状は、長手形状又は棒状とは異なる任意の形状(例えば、シート状、板状、球状、円形状又は矩形形状等)であってもよい。その他のナノ物質の一例として、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンファイバ、カーボンナノオニオン、フラーレン、及び、カーボンナノカプセル等があげられる。この場合であっても、デバイス製造装置1は、カーボンナノチューブCNTと同様に、ナノ物質を変形させ、且つ、配線形成位置201に配置することができる。
上述の実施形態では、デバイス製造装置1は、デバイス層DLの表面に沿った又は平行な方向に延びる配線W(つまり、カーボンナノチューブCNT)を形成している。しかしながら、デバイス製造装置1は、デバイス層DLの表面に垂直な方向に延びる配線Wを形成してもよい。
光源11は、光EL1として、赤外光とは異なる任意の光を射出してもよい。例えば、光源11は、波長が193nmであるArFエキシマレーザ光又は波長が248nmであるKrFエキシマレーザ光等の遠紫外光(DUV光:Deep Ultra Violet光)を射出してもよい。光源11は、F2レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光:Vacuum Ultra Violet光)を射出してもよい。光源11は、所望の波長を有する任意のレーザ光又はその他任意の光(例えば、水銀ランプから射出される輝線であり、例えば、g線、h線若しくはi線等)を射出してもよい。光源11は、米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(或いは、エルビウムとイットリウムの双方)がドープされたファイバアンプで増幅すると共に非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換することで得られる高調波を射出してもよい。光源11は、波長が100nm以上の光に限らず、波長が100nm未満の光を射出してもよい。例えば、光源11は、軟X線領域(例えば、5から15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultra Violet)光を射出してもよい。露光装置1は、光源11に加えて又は代えて、光EL1として用いることが可能な電子線ビームを射出する電子線ビーム源を備えていてもよい。露光装置1は、光源11に加えて又は代えて、YAGレーザ若しくは固体レーザ(半導体レーザ等)から出力されるレーザ光の高調波を生成する固体パルスレーザ光源を備えていてもよい。固体パルスレーザ光源は、光EL1として用いることが可能な波長が193nm(これ以外の種々の波長、例えば213nm、266nm、355nm等の波長が可能)でパルス幅1ns程度のパルスレーザ光を1〜2MHz程度の周波数で射出可能である。露光装置1は、光源11に加えて又は代えて、光EL1として用いることが可能な任意のエネルギビームを射出するビーム源を備えていてもよい。
上述の各実施形態の構成要件の少なくとも一部は、上述の各実施形態の構成要件の少なくとも他の一部と適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の構成要件のうちの一部が用いられなくてもよい。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う加工装置及び加工方法、デバイス製造方法、並びに、コンピュータプログラムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
1 デバイス製造装置
11 光源
12 照明光学系
14 空間光変調器
16 投影光学系
17 ステージ
19 コントローラ
201 配線形成領域
D 電子デバイス
DL デバイス層
WL 配線層
W、W1、W2 配線
CNT カーボンナノチューブ
EL1、EL2、EL3、EL4 光
11 光源
12 照明光学系
14 空間光変調器
16 投影光学系
17 ステージ
19 コントローラ
201 配線形成領域
D 電子デバイス
DL デバイス層
WL 配線層
W、W1、W2 配線
CNT カーボンナノチューブ
EL1、EL2、EL3、EL4 光
Claims (21)
- 入射する光を所望の変調パターンで変調して射出する空間光変調器と、
前記空間光変調器を制御する制御器と
を備え、
前記制御器は、
第1変調パターンで前記光を変調し、
前記第1変調パターンで変調された前記光を第1物体に集光して前記第1物体に光トラップ力を発生させ、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御すると共に、
前記第1変調パターンを変化させ、
前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉したまま変形させ且つ前記第1物体を移動させるように、前記空間光変調器を制御する
加工装置。 - 前記第1変調パターンは、前記第1物体を捕捉可能な前記光トラップ力を発生させるように前記光を変調する変調パターンを含み、
前記制御器は、前記第1物体を捕捉可能な前記光トラップ力を発生させつつ、前記光の集光位置及び強度分布の少なくとも一方が変化するように、前記第1変調パターンを変化させる
請求項1に記載の加工装置。 - 前記制御器は、
前記第1変調パターンで前記光を変調し、
前記第1変調パターンで変調された前記光のうちの第1光部分を前記第1物体のうちの第1物体部分に集光して前記第1物体部分に第1光トラップ力を作用させ、且つ、前記第1変調パターンで変調された前記光のうちの第2光部分を前記第1物体のうちの第2物体部分に集光して前記第2物体部分にトラップ力を作用させ、前記第1及び第2光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御する
請求項1又は2に記載の加工装置。 - 前記制御器は、前記第1光部分の集光位置、前記第2光部分の集光位置、並びに、前記第1及び第2光部分を含む前記光の強度分布の少なくとも一つが変化するように、前記第1変調パターンを変化させる
請求項3に記載の加工装置。 - 前記制御器は、前記第1変調パターンで変調された前記光のうちの第3光部分を前記第1物体のうちの第3物体部分に集光して前記第3部分に第3光トラップ力を更に作用させ、前記第1から第3光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御する
請求項3又は4に記載の加工装置。 - 前記第1変調パターンは、前記第1物体部分を捕捉可能な前記第1光トラップ力、前記第2物体部分を捕捉可能な前記第2光トラップ力及び前記第3物体部分を捕捉可能な前記第3光トラップ力を発生させるように前記光を変調する変調パターンを含み、
前記制御器は、前記第1光部分の集光位置、前記第2光部分の集光位置、前記第3光部分の集光位置並びに前記第1光部分から前記第3光部分を含む前記光の強度分布の少なくとも一つが変化するように、前記第1変調パターンを変化させる
請求項5に記載の加工装置。 - 前記制御器は、前記第1物体部分が力点となり、前記第2物体部分が作用点となり且つ前記第3物体部分が支点となる力を前記物体に作用させるための前記第1光トラップから前記第3光トラップ力を発生させるように、前記第1変調パターンを変化させる
請求項5又は6に記載の加工装置。 - 前記第3物体部分は、前記第1物体に沿って前記第1物体部分から前記第2物体部分へと至る経路上における、前記第1物体部分と前記第2物体部分との間の中間点に位置する請求項5から7のいずれか一項に記載の加工装置。
- 前記第1物体部分は、前記第1物体のうちの一方の端部又は前記一方の端部の近傍部分であり、前記第2物体部分は、前記第1物体のうちの他方の端部又は前記他方の端部の近傍部分である
請求項3から8のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記制御器は、
前記第1変調パターンで前記光を変調し、
前記第1変調パターンで変調された前記光のうちの第4光部分を前記第1物体に集光して前記第1物体に第4光トラップ力を発生させ、前記第4光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉すると共に、前記第1変調パターンで変調された前記光のうちの第5光部分を第2物体に集光して前記第2物体に第5光トラップ力を発生させ、前記第5光トラップ力を用いて前記第2物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御すると共に、
前記第1変調パターンを変化させ、
前記第4光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉し且つ前記第5光トラップ力を用いて前記第2物体を捕捉したまま、前記第4及び第5光トラップ力の少なくとも一方を用いて前記第2物体を前記第1物体に押し当てることで前記第1物体を変形させるように、前記空間光変調器を制御する
請求項1から9に記載の加工装置。 - 前記制御器は、前記第1物体を変形させる前に又は変形させた後に、前記第1物体を前記所望位置に配置するように、前記空間光変調器を制御する
請求項1から10のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記制御器は、
前記第1物体を変形させた後に、第2変調パターンで前記光を変調し、
前記第2変調パターンで変調された前記光を用いて前記第1物体を加工するように、前記空間光変調器を制御する
請求項1から11のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記第2変調パターンは、前記第1物体のうち加工するべき第4物体部分に前記第2変調パターンで変調された前記光が照射されるように前記光を変調する変調パターンを含む
請求項12に記載の加工装置。 - 前記第1物体は、界面活性剤によって被膜されている又は溶媒中に分散している
ことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記制御器は、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を第3物体上の前記所望位置に配置するように、前記空間光変調器を制御し、
前記第3物体のうち少なくとも前記所望位置を含む所定部分には、前記第1物体と前記第3物体との間の摩擦力を低減可能な所定膜が形成されている
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記物体の形状は、長手形状、棒状又はシート状である
ことを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記微小物体は、カーボンナノチューブ、細胞及びウイルスのうちの少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載の加工装置。 - 入射する光を所望の変調パターンで変調して射出する空間光変調器を用いる加工方法であって、
第1変調パターンで前記光を変調することと、
前記第1変調パターンで変調された前記光を第1物体に集光して前記第1物体に光トラップ力を発生させ、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御することと、
前記第1変調パターンを変化させることと、
前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉したまま変形させ且つ前記第1物体を移動させるように、前記空間光変調器を制御することと
を含む加工方法。 - 請求項1から17のいずれか一項に記載の加工装置を用いて、前記所望位置に配置された前記第1物体を備えるデバイスを製造するデバイス製造方法。
- 請求項18に記載の加工方法を用いて、前記所望位置に配置された前記第1物体を備えるデバイスを製造するデバイス製造方法。
- 入射する光を所望の変調パターンで変調して射出する空間光変調器を制御するコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、
第1変調パターンで前記光を変調することと、
)前記第1変調パターンで変調された前記光を第1物体に集光して前記第1物体に光トラップ力を発生させ、前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉するように、前記空間光変調器を制御することと、
前記第1変調パターンを変化させることと、
前記光トラップ力を用いて前記第1物体を捕捉したまま変形させ且つ前記第1物体を移動させるように、前記空間光変調器を制御することと
を前記コンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
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