(57)【要約】【課題】  基材の表面に所望する微細なパターンをフォトマスクを使用することなく真空紫外光により形成する方法及びその方法に使用する露光装置を提供すること。【解決手段】  本発明によって提供される被処理材２の表面４に真空紫外光ＶＵＶを照射して所定のパターンを形成する方法は、（１）所定の光源２０から放射され、真空紫外光ＶＵＶの減光を抑え得る雰囲気中を進行させた真空紫外光ＶＵＶを集光した状態で被処理材２の表面に照射すること、および、（２）該集光された真空紫外光ＶＵＶの被処理材２表面における照射位置を所定のパターンで移動させることを包含する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理材を所定のパターンで露光させる露光装置であって：
真空紫外光を発生させる光源と、前記光源から放射された真空紫外光が入射する光学系であって、前記光源に接続して真空紫外光の光路を外部から遮断するとともに該光路周囲を真空紫外光の減光を抑え得る雰囲気とするケーシングおよび該光路を進行して該ケーシングから外部に放射される真空紫外光を集光する集光手段を有する光学系と、を備える真空紫外光照射装置；
被処理材を保持する保持装置；および
該保持装置に保持された被処理材表面における前記集光された真空紫外光の照射位置を所定のパターンで移動させるパターン形成手段；
を備える露光装置。
【請求項２】
前記ケーシング内は、実質的に真空であるか又は実質的に酸素を含有しないガス雰囲気である、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記保持装置に保持された被処理材表面の少なくとも露光される部位の周囲に、真空紫外光によって活性化され得る分子を含むガスを供給する機構を備える、請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記集光手段は、真空紫外光を集光させ得るレンズであって前記ケーシング内から外部に真空紫外光を放射するための該ケーシングの窓部を構成するレンズを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記集光手段は、真空紫外光を集光させ得るレンズであって前記ケーシング内に収容されるとともに該ケーシング内から外部に該レンズを通して集光された真空紫外光を放射し得る位置に設けられた少なくとも一つのレンズを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記光源は、波長が１４０〜１８０ｎｍの範囲内にあるレーザー光を発生させるレーザーである、請求項１〜５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
前記光源はＦ２エキシマレーザーである、請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
被処理材の表面に真空紫外光を照射して所定のパターンを形成する方法であって：
所定の光源から放射され、真空紫外光の減光を抑え得る雰囲気中を進行させた真空紫外光を集光した状態で被処理材の表面に照射すること；および
該集光された真空紫外光の被処理材表面における照射位置を所定のパターンで移動させること；
を包含する方法。
【請求項９】
少なくとも真空紫外光で照射される部位が該真空紫外光によって分解され得る高分子化合物で形成されている材料を被処理材とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記被処理材の照射位置周囲に、真空紫外光によって活性化され得る分子を含むガスを供給する、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の露光装置を用いて前記パターン形成が行われる、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料及び無機材料の表面に真空紫外光を照射して所定のパターンを形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代病理診断デバイスとして期待されているマイクロバイオチップや高密度実装用プリント配線基板、或いはマイクロマシンと呼ばれるような微小部品に対してこれまで以上の高集積化及び／又は小型化が求められている。かかる要求を実現するためには、正確に制御されたナノレベル又はマイクロレベルの配線その他のパターンを基材（基板）表面に形成することが必要である。従来、この目的のために、種々のフォトリソグラフィー技術が利用されている。
例えば、下記の特許文献１及び非特許文献１には、マイクロチップ等に使用する基板の表面に予め有機分子膜を形成しておくとともに、所定のパターンが形成されたマスク（フォトマスク）を通して真空紫外光を前記有機分子膜の表面に照射して前記有機分子膜をパターン形状に対応させて除去することで所望するパターンを基板上に形成する方法が記載されている。
しかしながら、これら文献に記載の方法は、フォトマスクを用いた露光である。このため、自由なパターン形状を露光することができなかった。また、パターン形状を変更する都度、フォトマスクを変更する（製造する）必要があった。かかるフォトマスクの変更（製造）は煩雑でありパターニング形成に係るコスト増を招く虞もあるため好ましくない。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２４８１６号公報
【非特許文献１】「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス(Japanese Journal of Applied Physics)」、第４２巻、ｐ．３９４〜３９７、２００３年４月１日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、かかる従来の課題を解決すべく開発されたものであり、種々の基材（被処理材）表面に所望する微細なパターンをフォトマスクを使用することなく作製し得る方法を提供することを目的とする。また、その作製に好適に用いられる露光装置を提供することを目的とする。また、ここで開示された方法によってパターン形成された基板その他の構造物を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明により提供される方法の一つは、被処理材の表面に真空紫外光を照射して所定のパターンを形成する方法である。ここで開示される方法は、所定の光源から放射され、真空紫外光の減光を抑え得る雰囲気中を進行させた真空紫外光を集光した状態で被処理材の表面に照射すること、および、該集光された真空紫外光の被処理材表面における照射位置を所定のパターンで移動させることを包含する。
本明細書において「パターン」とは、真空紫外光の照射によって被処理材に形成される任意の形態（形状及び／又は模様）の処理された部分をいう。ここで処理された部分とは真空紫外光照射前と物理的及び／又は化学的に異なった部分をいう。例えば有機材料から成る被処理材の表面の一部が真空紫外光照射によって除去された場合の該除去部分、或いは、金属材料から成る被処理材の表面の一部が真空紫外光照射によって酸化された場合の該酸化物部分はいずれもここでいうパターンの典型例であるがこれらに限定されない。
【０００６】
かかる構成の方法では、光源から発した真空紫外光の減衰を抑えて高い光エネルギーを保持した真空紫外光によって被処理材を露光することができる。また、そのような高エネルギー真空紫外光を更に集光した状態で被処理材に照射するため、短時間で効率のよい露光を行うことができる。これにより、本発明では、集光された真空紫外光（スポット光）の被処理材表面における照射位置を所定のパターンで移動させることによって、当該移動ルートに対応した露光部分（即ちここで定義されるパターン）を形成することができる。本発明のパターン形成方法は、フォトマスクを使用することなく容易に所望するパターンを形成することができる。
【０００７】
この場合の好ましい一態様は、少なくとも真空紫外光で照射される部位が該真空紫外光によって分解され得る高分子化合物で形成されている材料を被処理材として使用することである。このような材料は、ここで開示される方法によって容易にパターン形成を行うことができる。
【０００８】
好ましくは、前記被処理材の照射位置周囲に、真空紫外光によって活性化され得る分子（即ち真空紫外光により励起され或いは化学的活性に富む化学種を生じ得る酸素等の分子をいう。以下同じ。）を含むガスを供給する。これにより、真空紫外光による直接的な光化学反応に加え、活性化された分子及び／又はそれにより生じたラジカル等の活性に富む化学種が介在する化学反応によって被処理材の露光面を処理することができる。従って、短時間の露光で効率よくパターン形成を行うことができる。
【０００９】
本発明により提供されるパターン形成方法は、ここで開示される種々の装置を用いて好適に実施することができる。
すなわち、本発明により提供される装置の一つは、被処理材を所定のパターンで露光させる露光装置である。この露光装置は、真空紫外光を発生させる光源と、前記光源から放射された真空紫外光が入射する光学系とを備える真空紫外光照射装置（即ち露光光照射部）と、被処理材を保持する保持装置（保持部）と、その保持装置に保持された被処理材表面における前記集光された真空紫外光の照射位置を所定のパターンで移動させるパターン形成手段（機構）とを備える。そして、ここで開示される真空紫外光照射装置は、前記光源に接続して真空紫外光の光路を外部から遮断するとともに該光路周囲を真空紫外光の減光を抑え得る雰囲気とするケーシングおよび該光路を進行して該ケーシングから外部に放射される真空紫外光を集光する集光手段を有することを特徴とする。
かかる構成の露光装置は、前記光学系において真空紫外光の減光（減衰）が抑制されるため、短時間で効率のよい露光とパターン形成を行うことができる。好ましくは、前記ケーシング内は、実質的に真空であるか又は実質的に酸素を含有しないガス雰囲気であることを特徴とする。ケーシング内（光路）を実質的に酸素を含まない雰囲気にすることにより、真空紫外光の減光を効果的に抑制することができる。
【００１０】
好ましくは、前記保持装置に保持された被処理材表面の少なくとも露光される部位の周囲に、真空紫外光によって活性化され得る分子（例えば酸素）を含むガスを供給する機構を備える。これにより、真空紫外光による直接的な光化学反応に加え、活性化された分子及び／又はそれにより生じたラジカル等の活性に富む化学種が介在する化学反応によって被処理材の露光面を処理することができる。
【００１１】
好ましくは、前記集光手段は、真空紫外光を集光させ得るレンズであって前記ケーシング内から外部に真空紫外光を放射するための該ケーシングの窓部を構成するレンズを含む。また、好ましくは、前記集光手段は、真空紫外光を集光させ得るレンズであって前記ケーシング内に収容され該ケーシング内から外部に該レンズを通して集光された真空紫外光を放射し得る位置に設けられた少なくとも一つのレンズを含む。
このような部位に前記レンズを設けることによって、集光されたエネルギーの高い真空紫外光ビームを被処理材上に照射することができる。また、ケーシング外に放射された真空紫外光の被処理材に到達する迄の距離を短くし得、放射された真空紫外光の減衰の程度を減じることができる。
【００１２】
ここで開示される装置及びパターン形成方法として特に好ましいものは、前記光源が波長１４０〜１８０ｎｍの範囲内にあるレーザー光を発生させるレーザーであることを特徴とする。特に好ましくは前記光源がＦ２（フッ素）エキシマレーザーである。このようなレーザ光源を用いることによって、特に高エネルギーの真空紫外光照射を実現し得、高効率にパターン形成を行うことができる。
【００１３】
また、本発明はここで開示される装置及び／又は方法によって作製されたパターニングを有する構造物を提供する。本発明によると、かかる構造物をフォトマスクを使用することなく効率よく製造することができる。従って、本発明は他の側面として、かかる構造物の製造方法であってここで開示されるパターン形成方法を包含することを特徴とする方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば露光装置の構成）以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１５】
本発明のパターン形成方法に用いられる被処理材（基材）としては、真空紫外光の照射によって種々の性状のパターンが形成され得るものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、種々のポリマーから成る基板であって真空紫外光照射によって酸化・除去可能な脂肪族系又は芳香族系高分子化合物から成る表面層（例えばラングミュア−ブロジェット法等に基づいて形成された単分子膜又は累積膜）を有するマイクロバイオチップ等を構成する基板、或いはポリアミド、ポリイミド、ポリスチレンその他のポリオレフィン等のポリマーから成る薄膜状又は種々の形状に成形された基板、或いは焼成によって無機固体（例えば酸化物セラミックス）を形成する有機前駆体（プレセラミックポリマー）から成る基板のような有機材料は、本発明の方法に用いられる被処理材の好適例である。或いは、真空紫外光照射によって物理的及び／又は化学的変化を起こし得る金属から成る薄膜状又は種々の形状に成形された基板のような無機材料も本発明の方法に用いられる被処理材の好適例である。
【００１６】
ここで開示されるパターン形成方法は、好ましくは、真空紫外光を発生させる光源と、その光源に連なる光学系であって、真空紫外光を集光する集光手段を有するとともに入射した真空紫外光の光路が外部から遮断され真空紫外光の減光を抑え得る雰囲気の光学系と、被処理材を保持する保持装置と、該保持装置に保持された被処理材表面における前記集光された真空紫外光の照射位置を所定のパターンで移動させるためのパターン形成手段とを備える露光装置（パターン形成装置とも言い得る）により行われる。
【００１７】
露光装置に使用される光源は、真空紫外光（典型的には波長２００ｎｍ以下、好ましくは１４０〜１８０ｎｍ）を生じさせるものであればよいが、真空紫外光レーザー（エキシマレーザー、レーザー加熱プラズマ方式レーザー等）が好ましく、真空紫外域のレーザー光が１０〜２０ｎｓ程度のパルス幅で高いくり返し周波数で得られ、平均出力も大きいＦ２、ＡｒＦ等をレーザー媒質とするエキシマレーザーが好ましい。光エネルギーの高いＦ２エキシマレーザー（発振波長：１５７ｎｍ）が特に好ましい。例えば株式会社日本レーザー等から入手（購入）可能な種々のタイプのエキシマレーザー（Ｆ２エキシマレーザー等）を光源として使用することができる。レーザーの出力は採用する光学系における集光手段の内容、被処理材の材質等に応じて異なるが、繰返し周波数が少なくとも１０Ｈｚ以上（好ましくは最大繰返し周波数が５０Ｈｚ以上、例えば１００〜５００Ｈｚ）であって少なくとも０．１ｍＪ／パルス（より好ましくは０．５ｍＪ／パルス以上、例えば０．５〜２ｍＪ／パルス）の最大パルスエネルギーを発生し得るものが好ましい。
【００１８】
光学系は、真空紫外光の減光（減衰）を抑止しつつ集光し得る構成であればよく、使用する光源のタイプおよび真空紫外光の波形や出力に応じて該光学系を構築するために種々の光学素子（レンズ、ミラー、プリズム、波長板、フィルター等）を使用することができる。好ましくは、外部と隔絶可能なケーシングを光源と接続し、その内部に真空紫外光の減光を抑え得る所定の雰囲気又は減圧若しくは実質的な真空環境においた真空紫外光の光路を形成するとよい。真空紫外光の減光を抑え得る雰囲気の好適例としては、実質的に酸素を含まないガス雰囲気、例えば窒素ガス、希ガス（Ａｒ、Ｈｅ等）等の不活性ガスでパージした減圧雰囲気が挙げられる。なお、光学系の具体例については後述する。
【００１９】
保持装置としては被処理材が保持し得る保持機構を備えるものであればよく、その機構及び形状に特に制限はない。被処理材が薄板状、チップ状等の基板である場合、半導体デバイス製造分野においてフォトリソグラフィー技法によって半導体ウェハやレチクルの処理を行う際に使用されるような従来のステージ装置（保持装置）を使用することが好ましい。この場合において、保持した被処理材の位置を少なくともＸ軸及びＹ軸の方向（水平方向）、好ましくは更にＺ軸の方向（即ち更に垂直方向を加えた３次元方向）にそれぞれ移動させる移動機構（好ましくはμｍスケール、更に好ましくはｎｍスケールの微動機構）を備えるものが好ましい。なお、かかるステージ装置及びステージ移動機構は従来と同様でよく本発明を特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。
【００２０】
パターン形成手段は、所定のパターンが被処理材上に形成され得るように、保持装置に保持された被処理材表面における真空紫外光の照射位置（典型的には焦点）を当該所定のパターンで移動させるものであればよく、その機構に特に制限はない。また、真空紫外光の照射位置が移動されればよいのであるから、実際に移動させる対象が光学系側であってもよいし、保持装置（被処理材）側であってもよい。例えば、当該光学系を構成する光学素子（レンズ、ミラー等）のうちの好適な幾つかを微動調整可能に設けておき所定のプログラムに従ってそれらを適宜移動させることによって、被処理材表面における真空紫外光の照射位置を所定のパターンおよびスピードで移動させることができる。或いは、光源及び光学系を一体構成とした真空紫外光照射装置を所定の移動装置（Ｘ及びＹ方向に移動するテーブル、ステージ等）に配置し、被処理材上でそれらを微動させてもよい。
或いは、光学系の移動に代えて保持装置側を種々の移動機構によって移動させてもよい。例えば、前記ステージ装置を使用する場合には、そのステージ移動機構がここでいうパターン形成手段を構成し得る。かかる観点から本発明の実施にあたっては後述する実施例の様なステージ装置の使用が特に好ましい。
【００２１】
また、目的に応じて上述した構成以外の装置、機構を備えてもよい。例えば、ステージその他の保持装置に保持された被処理材表面の少なくとも露光される部位の周囲に、真空紫外光によって活性化され得る分子を含むガスを積極的に供給する機構（送風装置、吸引装置等）を設けてもよい。或いは、被処理材を所定の温度に制御するための加熱装置及び／又は冷却装置を設けてもよい。光学系（及び好ましくは光源）を無酸素環境下におき、保持装置（少なくとも被処理材の周囲）を酸素環境下におくことが本発明の実施に好ましい。
【００２２】
次に、ここで開示される露光装置の好適例を図面を参照しつつ説明する。なお、図１は露光装置１０の構成を模式的に示す説明図である。
図１に示す露光装置１０は、大まかにいって、真空紫外光照射装置１２と、ステージ装置４０とから構成されている。またこれら装置１２，４０と電気的に接続された制御装置（コンピュータ）６０を備えている。
【００２３】
真空紫外光照射装置１２は、光源として所定の波長（例えば１５７ｎｍ）のレーザー光を発生させるエキシマレーザー２０（例えばＦ２レーザー）を備えている。その光源２０のレーザー光発生部に連結して本実施例に係る光学系３０（光路）が設けられている。この光学系３０は、真空紫外光の光路を外部から遮断する筒状のケーシング３５を備えている。このケーシング３５には図示しないガス交換バルブがいくつか設けられており、該バルブを通じてケーシング内部及び光源（レーザー）内部を減圧する（好ましくは１００Ｐａ以下の実質的真空レベルまで減圧する。）またはガス交換することができる。ここでは高純度窒素ガス含有ボンベをいずれかのガス交換バルブに接続し、ケーシング３５内部及び光源（レーザー）２０内部を窒素ガス（即ち酸素を含まない不活性ガス）雰囲気としている。これにより、エキシマレーザー２０より発生しケーシング３５内に入射した真空紫外レーザー光（図中では符号ＶＵＶで示す点線で模式的に示している。）の光エネルギーの減衰が抑えられ得る。ケーシング３５内には、光源２０からケーシング３５内に入射・進行するレーザー光を適宜整形及び集光して該ケーシング３５の一方の端部に設けられた窓部３５Ａから外部に放射するための種々の光学素子（レンズ３１，３２、全反射ミラー３３等）が所定の位置に配置されている。
図２に示すように、ケーシング３５の端部、即ちケーシング内光路の先端には窓部（開口部）３５Ａが設けられており、該窓部３５Ａには本実施例に係る集光手段を構成する集光（対物）レンズ３４（ここでは平凸レンズであるがこれに限られず例えば両凸レンズでもよい。）が装着されている。これにより、図示されるように、集光された真空紫外光ＶＵＶをケーシング３５から放射することができる。なお、光学系を構成するレンズ３１，３２，３４、透過窓３６等の光学素子の材質は、使用する真空紫外光の性状に応じて適宜設定すればよい。例えば石英ガラス製のものを使用することが好ましいが、Ｆ２エキシマレーザーを用いる場合には、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化リチウム等のフッ化物製品が特に好ましい。
【００２４】
ステージ装置５０は、半導体ウェハのリソグラフィー加工、電子線描画装置等に使用されるものと同様であり、特に特殊な機構を要しない。即ち、本実施例に係るステージ装置５０は、ＸＹ方向（水平方向）にｎｍスケール（例えば移動精度±１０ｎｍ）で微動可能なコンピュータ（ＣＰＵ）制御駆動機構を備えるＸＹステージ５２と、Ｚ軸方向（垂直方向）にｎｍスケール（例えば移動精度±１０ｎｍ）で微動可能なコンピュータ（ＣＰＵ）制御駆動機構を備えるＺステージ５４とから構成されている。而して、該ステージ５４上に薄膜又は薄板状の被処理材（基板）２を保持することができる。ＸＹステージ５２及びＺステージ５４の駆動機構（典型的にはモータ）は、それぞれ制御装置６０と電気的に接続されており、制御装置（ＣＰＵ）６０から出力される駆動制御信号により、随意に微動させることができる。なお、ステージのコンピュータ制御駆動機構自体は従来技術の転用でよく、本発明をなんら特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。
【００２５】
図示されるように、ステージ装置５０とケーシング３５の先端部分は、外部から仕切られた処理室４０内に配置されている。処理室４０を構成する隔壁４１には処理室４０内外のガス交換を行う二つのバルブ４２，４４が設けられている。これらの使用態様には特に制限はないが、典型的には、一方のバルブ４２を真空紫外光によって活性化され得る分子（典型的には酸素）を含むガス（典型的には酸素ガス又は空気）を処理室４０内に供給するために使用し、他方のバルブ４４を処理室４０内部から外部にガスを送り出すために使用する（図１中の矢印参照）。例えば、ガス供給源として図示しない酸素ガスボンベを前記バルブ４２に接続し、所定の流量で処理室４０内に酸素ガスを導入する。同時にもう一つのバルブ４４も解放しておく。このような使用態様によると、処理室４０内のガス交換、具体的には被処理材２の周囲のガス交換を積極的に行うことができる。
【００２６】
次に、本実施例に係る露光装置１０の好適な使用態様を説明する。ここでは、被処理材２としてシリコン製の基材３上に、真空紫外光によって分解され得る高分子化合物の一つであるオクタデシルトリメトキシシラン（ＯＤＳ）の単分子膜４を熱ＣＶＤ法により製膜したものを使用した。
そして、予め決定されているパターニングプログラムに基づいて制御装置６０からエキシマレーザー２０に出力信号を送り、それによって所定の出力で波長１５７ｎｍのＦ２レーザー光が放射される。レーザー光（ビーム）は適宜整形されながらケーシング３５内の光路を進行し、窓部３５Ａに設けられた集光レンズ３４によって集光（収束）され、外部に発射される。
一方、ステージ装置５０のＸＹステージ５２及びＺステージ５４の各駆動機構に対しても、予め決定されているパターニングプログラムに基づいて制御装置６０から出力信号が送信され、それによって被処理材２の単分子膜４の所定位置（パターニング開始位置）に前記集光された真空紫外光の焦点が合わさる（図２）ようにステージ５２，５４の微動即ち位置決定が行われる。
【００２７】
このとき、上述したバルブ４２，４４を開放し、積極的に処理室４０内に酸素ガスを導入する。これにより、真空紫外光の光エネルギーによる直接的な有機分子（ＯＤＳ）の分解に加え、真空紫外光によって励起されて生じた原子状酸素等のラジカルによって単分子膜４を構成する有機分子（ＯＤＳ）を酸化し、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等に変えて基材３上から除去することを促進することができる。また、被処理材２周囲におけるガス循環を促すことによって、除去（蒸発）成分の被処理材２周囲からの速やかな移動・排除を促進し得、当該成分の被処理材２等への望ましくない再吸着を防止することができる。
図２中の符号４Ａは、このようにして単分子膜４からＯＤＳが除去された部分（欠損部分）４Ａを示す。従って、集光された真空紫外光ＶＵＶの放射を継続しつつ、制御装置６０からの指令に基づき所定の速度でＸＹステージ５２（及び必要に応じてＺステージ５４）を動かしていくことによって、前記欠損部分４Ａが連続して成る所定のパターンを形成することができる。本実施例のようなパターン（欠損部分４Ａ）を有機分子膜（ここでは単分子膜４）に形成することにより、基板上に微小な生体分子を多数配列させるための微細なパターンを必要とするＤＮＡチップその他のマイクロバイオチップのような生化学分野等で使用され得る高機能微小製品を従来のようにフォトマスクを使用することなく製造することができる。
【００２８】
本実施例で説明したように、ここで開示される真空紫外光照射装置１２及び該装置を備える露光装置１０によると、光源２０で発生した真空紫外光の光学系（光路）３０における減光（主として雰囲気ガスの吸収による減衰）を抑え、さらに集光した高エネルギー真空紫外光（ビーム）で被処理材を照射することができる。このため、高効率で短時間に被処理材上に所望のパターンを形成することができる。被処理材の種類、パターニングの内容及び被処理材周囲の雰囲気に応じて異なるため特に限定することを意図していないが、真空紫外光の減衰を抑止するために、ケーシング３５先端（即ちレンズ３４の端面）と被処理材２の表面４との距離は１０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。１ｍｍ以下が特に好ましい。
また、特に限定することを意図していないが、例えば最大パルスエネルギー０．５ｍＪ、最大平均出力０．１Ｗ、最大繰り返し周波数２００Ｈｚ、パルス幅１０ｎｓのＦ２エキシマレーザーを光源に使用する場合、本発明によると、適当な光学系（例えば集光レンズの開口数）の設定により概ね１００Ｊ／ｃｍ２以上、好ましくは４００〜５００Ｊ／ｃｍ２又はそれ以上の露光強度を実現することができる。このため、高いエネルギー密度で被処理材表面を効率よく短時間に走査しつつ露光即ちパターン形成することができる。
【００２９】
以上、本発明の露光装置およびパターン形成方法の一実施例を説明したが、本発明はこの形態に限定されない。例えば、本発明の光学系は目的及び用途に応じて種々の形態をとり得る。図３及び図４に示す光学系は例示である。
図３に示す光学系は、集光（対物）レンズ３７をケーシング３５の内部に設けた例である。この例では、ケーシング３５内において真空紫外光ＶＵＶの集光を行いつつ集光された真空紫外光ＶＵＶを窓部３５Ａに設けられた透過窓３６（好ましくは蛍石等のフッ化物製）を透過させて被処理材２の表面（ここでは単分子膜４）に照射することができる。また、図４に示す光学系は、反射式集光手段を備えた例である。この例では、ケーシング３５内の先端付近に真空紫外光を拡散可能な反射鏡３７と幾つかの凹状反射板（鏡）３８Ａ，３８Ｂとを配置して図のように真空紫外光ＶＵＶを反射・集光し、透過窓３６を透過させて被処理材２の表面に照射することができる。
これら形態によると、集光レンズの作動距離を確保して真空紫外光の好適な収束を実現しつつ、ケーシング先端（透過窓端面）と被処理材との距離を容易に短くすることができる。このため、高エネルギーの真空紫外光（ビーム）で被処理材表面を照射することができる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施態様を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した態様を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上述の実施例では、一つの集光（対物）レンズで真空紫外光を集光しているが、複数のレンズを組み合わせて真空紫外光を集光してもよい。また、上述の実施例は、ステージ装置上の被処理材を移動させてパターンを形成する方式であるが、光学系又は該光学系に含まれる光学素子（レンズ、反射鏡等）を移動させてパターンを形成する方式であってもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施例に係る露光装置の構成を模式的に示す説明図。
【図２】一実施例に係る真空紫外光照射装置の光学系の主要部分の構成を模式的に示す説明図。
【図３】他の一実施例に係る真空紫外光照射装置の光学系の主要部分の構成を模式的に示す説明図。
【図４】他の一実施例に係る真空紫外光照射装置の光学系の主要部分の構成を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
【００３２】
２…被処理材
３…基材
４…単分子膜（表面層）
１０…露光装置
１２…真空紫外光照射装置
２０…光源（エキシマレーザー）
３０…光学系
３４，３７…集光レンズ
３５…ケーシング
３５Ａ…窓部
５０…ステージ装置
５２…ＸＹステージ
５４…Ｚステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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