(57)【要約】【課題】真空紫外光照射時における活性酸素の生成量を抑制し、マスクパターンに忠実なパターンを精度良く形成することができるパターン形成体の製造方法、パターン形成体及び光照射装置を提供する。【解決手段】光照射装置１００は、パターン形成用基板に対して離間して配置され、所定のパターンが形成されたマスクと、マスクを介して、パターン形成用基板上に真空紫外光を含む光を照射する真空紫外光光源部と、真空紫外光光源部からマスクまでの上記光の光路を包囲する包囲部材と、を備える。上記包囲部材の内部は不活性ガスによりパージされており、マスクとパターン形成用基板との間は大気よりも酸素分圧が低い減酸素雰囲気である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成用基板に対して所定のパターンが形成されたマスクを介して真空紫外光を含む光を照射し、前記パターン形成用基板の光照射面に改質部と非改質部とを含むパターンが形成されたパターン形成体の製造方法であって、
前記マスクと前記パターン形成用基板との間隙の雰囲気を、大気よりも酸素分圧が低い減酸素雰囲気とすることを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【請求項２】
前記減酸素雰囲気は、窒素を主成分とする雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項３】
前記減酸素雰囲気は、酸素分圧が１００００Ｐａ以下となる酸素を含有する雰囲気であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項４】
前記減酸素雰囲気は、酸素分圧が１０００Ｐａ以下となる酸素を含有する雰囲気であることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項５】
前記真空紫外光は、波長１８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲に連続スペクトルを有する光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項６】
前記真空紫外光は、点光源から放射された光であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項７】
前記真空紫外光は、真空紫外光透過性材料からなる発光管と、該発光管内に配置された互いに対向する一対の電極とを有するショートアーク型フラッシュランプから放射された光であることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項８】
前記パターン形成用基板は、脂肪族化合物ポリマーからなる基板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項９】
前記パターン形成用基板は、環状オレフィンポリマー、又はその共重合体である環状オレフィンコポリマーからなる基板であることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項１０】
前記パターン形成用基板は、表面に有機単分子膜が形成された基板であり、
前記有機単分子膜に前記真空紫外線を照射することにより、当該有機単分子膜の一部をパターン状に除去し、前記パターン形成体を製造することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項１１】
前記請求項１〜１０のいずれか１項に記載のパターン形成体の製造方法により製造されたことを特徴とするパターン形成体。
【請求項１２】
パターン形成用基板に対して離間して配置され、所定のパターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、
前記マスクを介して、前記パターン形成用基板上に真空紫外光を含む光を照射する真空紫外光光源部と、
前記マスクと前記パターン形成用基板との間隙を大気よりも酸素分圧が低い減酸素雰囲気とする雰囲気制御部と、を備えることを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空紫外光を含む光を用いたパターニング処理によってパターン形成体を製造するパターン形成体の製造方法、その製造方法により製造されるパターン形成体及び光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長２００ｎｍ以下の真空紫外（Vacuum Ultra Violet：ＶＵＶ）光は、半導体露光以外の様々な分野で用いられている。例えば、フォトレジストによるパターン形成工程を用いずに、ＶＵＶとマスクとを用いて、直接光で化学反応を引き起こして自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayer：ＳＡＭ膜）をパターニングする技術が開発されている。パターニングされたＳＡＭは、例えば、有機薄膜トランジスタ用のゲート絶縁膜として用いられる。
【０００３】
また、新たなデバイスの製造プロセスとして、有機基板上にＶＵＶ光を照射することにより、親水性、疎水性、反応性、電気的相互作用などの様々な機能性を有するパターンを当該基板上に形成することも要求されている。上記パターンを形成する基板としては、例えば、シクロオレフィンポリマー（Cyclic Olefin Polymer：ＣＯＰ）やシクロオレフィンコポリマー（Cyclic Olefin Copolymer：ＣＯＣ）等の環状オレフィン系樹脂があり、これらは、例えばバイオチップ等の生体機能マイクロデバイスに用いられる。
【０００４】
パターン形成体の製造方法としては、例えば特許文献１，２に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術は、ＳＡＭ膜が形成された基板をパターン形成用基板とし、当該パターン形成用基板上のＳＡＭ膜にマスクを介してＶＵＶ光を照射することにより、ＳＡＭ膜の一部をパターン状に除去するものである。ここでは、少なくとも酸素を含む反応性ガスの存在下において、ＳＡＭ膜にＶＵＶ光を照射している。
また、特許文献２に記載の技術は、上記特許文献１に記載の技術と同様に、酸素を含む雰囲気中で有機単分子膜にＶＵＶ光を照射するパターニング方法において、マスクと有機単分子膜との間隙を１μｍ以下に設定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０５６５３８号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、酸素を含む雰囲気中でＶＵＶ光を照射している。酸素を含む雰囲気中にＶＵＶ光を照射すると、ＶＵＶが酸素に吸収され活性酸素（オゾン等）が発生する。このとき、ＳＡＭ膜及びマスクの周囲に発生した活性酸素が、ＳＡＭ膜のうちマスク遮蔽部で覆われた部分（非露光部分）に周り込み、当該非露光部分のＳＡＭ膜が活性酸素によって分解除去され、パターン精度の低下を引き起こすおそれがある。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の技術のようにマスクと有機単分子膜との間隙を小さくすると、非露光部分への活性酸素の回り込みを抑制することはできるが、ＶＵＶ光によって大量に発生した活性酸素がマスクと有機単分子膜との間隙に高い濃度で充満して照射光を吸収する。このように活性酸素が大量に発生し得る状況下においては、間隙の僅かな変化に対する必要露光時間の変化の割合も大きくなる。そのため、マスクの撓みや基板の不均一な厚み等によって生じる間隙のバラツキが、露光時間の過不足を引き起こし、パターン精度が低下するという問題がある。また、活性酸素の反応による酸素濃度低下と周囲からの酸素供給による酸素濃度増加のバランスによって、間隙の酸素濃度が不均一になり、必要露光時間が場所によってばらつき、パターン均一度が悪化するという問題がある。
そこで、本発明は、真空紫外光照射時における活性酸素の生成量を抑制し、マスクパターンに忠実なパターンを精度良く形成することができるパターン形成体の製造方法、パターン形成体及び光照射装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るパターン形成体の製造方法の一態様は、パターン形成用基板に対して所定のパターンが形成されたマスクを介して真空紫外光を含む光を照射し、前記パターン形成用基板の光照射面に改質部と非改質部とを含むパターンが形成されたパターン形成体の製造方法であって、前記マスクと前記パターン形成用基板との間隙の雰囲気を、大気よりも酸素分圧が低い減酸素雰囲気とする。
【０００９】
このように、減酸素雰囲気中で真空紫外光（ＶＵＶ光）を照射するので、大気中でＶＵＶ光を照射する場合と比較してＶＵＶが処理雰囲気中の酸素に吸収されることで発生する活性酸素（オゾン等）を抑制することができる。即ち、マスクとパターン形成用基板との間隙における活性酸素（オゾン等）の発生を抑制することができる。そのため、発生した活性酸素がマスク遮蔽部で覆われた部分（非露光部分）に周り込む（流れ込む）のを抑制し、パターン形成用基板の非露光部分で活性酸素による表面改質が行われるのを抑制することができる。
【００１０】
また、マスクとパターン形成用基板との間隙における活性酸素の濃度が低減するため、当該間隙の僅かな変化に対する必要露光時間の変化の割合を小さくすることができる。そのため、マスクの撓みや基板の不均一な厚み等によって間隙のバラツキが生じても、必要露光時間のバラツキはなく、均一なパターニングを実現することができる。また、間隙の酸素濃度が不均一であることに起因する必要露光時間のばらつきを小さくすることができるため、均一なパターニングを実現することができる。
したがって、大気中でＶＵＶ光を照射する場合と比較してパターニング精度を向上させることができる。
【００１１】
また、上記のパターン形成体の製造方法において、前記減酸素雰囲気は、窒素を主成分とする雰囲気であってもよい。
このように、マスクとパターン形成用基板との間隙の雰囲気を、窒素を主成分とする減酸素雰囲気とすることで、ＶＵＶ光を照射したときの活性酸素の生成量を効果的に抑制することができる。
さらに、上記のパターン形成体の製造方法において、前記減酸素雰囲気は、酸素分圧が１００００Ｐａ以下となる酸素を含有する雰囲気であってもよい。
このように、減酸素雰囲気の酸素分圧を大気中の半分以下とすることで、ＶＵＶ光を照射したときの活性酸素の生成量を効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、上記のパターン形成体の製造方法において、前記減酸素雰囲気は、酸素分圧が１０００Ｐａ以下となる酸素を含有する雰囲気であってもよい。
このように、減酸素雰囲気の酸素分圧を大気中と比較して大幅に低減することで、ＶＵＶ光を照射したときの活性酸素の生成量をより効果的に抑制することができる。
さらに、上記のパターン形成体の製造方法において、前記真空紫外光は、波長１８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲に連続スペクトルを有する光であってもよい。
このように、１８０ｎｍよりも短波長側のＶＵＶ光と比較して酸素による光吸収が少ない１８０ｎｍ〜２００ｎｍの波長範囲のＶＵＶ光を照射するので、ＶＵＶ光を照射した際のオゾンの発生を抑制することができる。そのため、オゾンに起因するパターン精度の低下を抑制することができる。
【００１３】
また、上記のパターン形成体の製造方法において、前記真空紫外光は、点光源から放射された光であってもよい。
このように、点光源からのＶＵＶ光を照射することで、パターン形成用基板に入射するＶＵＶ光の視野角を小さくすることができる。つまり、マスクを介してパターン形成用基板に入射するＶＵＶ光の光軸がマスクに対し略垂直であるため、パターン形成用基板におけるマスクで遮蔽された部分（非露光部分）に殆ど光が回り込むことがなく、パターン精度を向上させることができる。
【００１４】
さらにまた、上記のパターン形成体の製造方法において、前記真空紫外光は、真空紫外光透過性材料からなる発光管と、該発光管内に配置された互いに対向する一対の電極とを有するショートアーク型フラッシュランプから放射された光であってもよい。
このように、点光源とみなせる程度に十分発光長が短く、ＶＵＶ光の発光効率の良いショートアーク型フラッシュランプからのＶＵＶ光を照射することで、高精度なパターニングが可能となる。
【００１５】
また、上記のパターン形成体の製造方法において、前記パターン形成用基板は、脂肪族化合物ポリマーからなる基板であってもよい。
このように、パターン形成用基板の材料として脂肪族化合物ポリマーを用いることで、ＶＵＶ光照射による光励起、酸化分解反応を利用した、パターン形成用基板の表面改質が可能となる。
さらにまた、上記のパターン形成体の製造方法において、前記パターン形成用基板は、環状オレフィンポリマー、又はその共重合体である環状オレフィンコポリマーからなる基板であってもよい。
このように、パターン形成用基板の材料として環状ポリオレフィン樹脂を用いることで、パターン形成用基板のＶＵＶ光照射面における結合の分解、及び処理雰囲気中の酸素による酸化を行わせることができ、パターン形成用基板の表面改質が可能となる。
【００１６】
また、上記のパターン形成体の製造方法において、前記パターン形成用基板は、表面に有機単分子膜が形成された基板であり、前記有機単分子膜に前記真空紫外線を照射することにより、当該有機単分子膜の一部をパターン状に除去し、前記パターン形成体を製造するようにしてもよい。
このように、パターン形成用基板を、表面に自己組織化単分子膜（ＳＡＭ膜）等の有機単分子膜が形成された基板を用いることで、ＶＵＶ光照射による有機単分子膜の光励起、酸化分解除去反応を行わせることができ、パターン形成用基板の表面改質を用いたパターニングが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明のパターン形成体の一態様は、上記のいずれかのパターン形成体の製造方法により製造される。これにより、高精度にパターニングされたパターン形成体が得られる。
また、本発明に係る光照射装置の一態様は、パターン形成用基板に対して離間して配置され、所定のパターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、前記マスクを介して、前記パターン形成用基板上に真空紫外光を含む光を照射する真空紫外光光源部と、前記マスクと前記パターン形成用基板との間隙を大気よりも酸素分圧が低い減酸素雰囲気とする雰囲気制御部と、を備える。
このように、マスクとワークとの間隙を減酸素雰囲気とするので、大気中よりも酸素分圧の低い雰囲気中でＶＵＶ光によるパターニング処理を行うことができる。そのため、パターン形成用基板にＶＵＶ光が照射された際に発生する活性酸素を抑制することができる。
【００１８】
これにより、生成した活性酸素が非露光部分に回り込むことに起因したパターン精度の低下を解消することができる。さらに、マスクとパターン形成基板との間隙における活性酸素の濃度が低減するため、当該間隙の僅かな変化に対する必要露光時間の変化の割合を小さくすることができる。したがって、大気中でＶＵＶ光を照射する場合と比較してパターニング精度を向上させることができる。また、間隙の酸素濃度が不均一であることに起因する必要露光時間のばらつきを小さくすることができるため、均一なパターニングを実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のパターン形成体の製造方法によれば、マスクとパターン形成用基板との間隙の雰囲気を減酸素雰囲気とするので、真空紫外光照射時における活性酸素の生成量を抑制することができる。したがって、パターン形成用基板に形成されるパターンの精度を向上させることができる。また、必要露光時間がマスクとパターン形成用基板との間隙の僅かな変化に左右されず、必要露光時間の設定が容易になる。また、間隙の酸素濃度が不均一であることに起因する必要露光時間のばらつきを小さくすることができるため、均一なパターニングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における光照射装置の構成例を示す図である。
【図２】ＳＦＬから放出される光のスペクトル分布を示す図である。
【図３】図２の波長１５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲を拡大した図である。
【図４】ＳＦＬの構成例を示す図である。
【図５】エキシマランプから放出される光のスペクトル分布を示す図である。
【図６】ＣＯＣのパターン評価方法を説明する図である。
【図７】窒素雰囲気で露光した場合のＣＯＣのパターン測定結果である。
【図８】大気雰囲気で露光した場合のＣＯＣのパターン測定結果である。
【図９】ＣＯＣのパターン輝度比(非露光部/露光部)測定結果である。
【図１０】ＳＡＭのパターン評価方法を説明する図である。
【図１１】窒素雰囲気で露光した場合のＳＡＭのパターン測定結果である。
【図１２】大気雰囲気で露光した場合のＳＡＭのパターン測定結果である。
【図１３】ＳＡＭのパターン輝度比（非露光部/露光部）測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における光照射装置の構成例を示す図である。
光照射装置１００は、真空紫外光（ＶＵＶ光）を放射する真空紫外光光源装置１０を備える。真空紫外光光源装置１０は、光源１１と、放物面ミラー１２と、ランプハウジング１３と、ランプハウジング１３に設けられた窓部１４とを備える。
光源１１は点光源であり、例えば、ＶＵＶ領域の光強度が強いフラッシュランプである。ここでは、光源１１として、ショートアークフラッシュランプ（ＳＦＬ）を用いている。
【００２２】
ＳＦＬ１１から放出される光のスペクトル分布を図２に示す。また、図２における波長１５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の拡大図を図３に示す。なお、図２及び図３において、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は光強度（分光放射照度）である。
図２及び図３に示すように、ＳＦＬ１１は、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に連続スペクトルを有するＶＵＶ光を放射する。なお、ここでいう連続スペクトルとは、線スペクトルではなく、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の全体にわたって発光波長が連続的に分布している状態をいう。
【００２３】
また、ＳＦＬ１１は、図３に示すように、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の照度が、波長１６０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲の照度以上であるＶＵＶ光を放射することが好ましい。なお、ここでいう照度（単位：Ｗ／ｍ2）とは、ＶＵＶ光照射面の単位面積当たりに入射する放射束をいい、波長範囲における分光放射照度（単位：Ｗ／ｍ2／ｎｍ）の積分値をいう。
【００２４】
必要に応じて、例えば波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の照度を波長１６０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲の照度以上とするために、各種バンドパスフィルター等を併用して照射波長を適正化してもよい。
さらに、ＳＦＬ１１は、図３に示すように、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の連続スペクトルに、１つ以上のピークを有するＶＵＶ光を放射することが好ましい。なお、ここでいうピークとは、前後に０．５ｎｍ離れた波長における分光放射照度に比べて、その中央の波長における分光放射照度が１０％以上高いことをいう。
【００２５】
次に、ＳＦＬ１１の具体的構成について説明する。図４は、ＳＦＬ１１の構成例を示す図である。
ＳＦＬ１１は、石英ガラス等の真空紫外光透過性材料からなる楕円球形状の発光管１１１ａを備える。発光管１１１ａの両端には第一封止管１１１ｂと第二封止管１１１ｃとが連設されている。また、第二封止管１１１ｃには封止用ガラス管１１２が挿入されており、両者は二重管部分で溶着されている。そして、発光管１１１ａ内には、例えばキセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）等の希ガスが単独で、あるいは、微量のＨ２ガス又はＮ２ガスと希ガスとの混合ガスが封入されている。
発光管１１１ａ内には、互いに対向する一対の電極（第一の主電極（陽極）１１３ａと第二の主電極（陰極）１１３ｂ）が配置されている。ここで、一対の電極１１３ａ，１１３ｂの電極間距離ｄは、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００２６】
第一の主電極１１３ａから管軸Ｃに沿って外方に伸びる電極棒１１４ａは、第一封止管１１１ｂの端部から外部に導出されている。この電極棒１１４ａは、第一封止管１１１ｂの端部において、段継ぎガラスなどの手段により封着（ロッドシール）されている。また、第二の主電極１１３ｂから管軸Ｃに沿って外方に伸びる電極棒１１４ｂは、封止用ガラス管１１２の端部から外部に導出されている。この電極棒１１４ｂは、封止用ガラス管１１２の端部において、段継ぎガラスなどの手段により封着（ロッドシール）されている。
一対の電極１１３ａ，１１３ｂは、例えば酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の易電子放射性物質が含浸されたタングステン焼結体により構成されている。また、電極棒１１４ａ，１１４ｂは、例えばタングステンにより構成されている。
【００２７】
また、発光管１１１ａ内の電極１１３ａ及び１１３ｂの間には、始動用補助電極として、一対のトリガ電極１１５ａ及び１１５ｂが配設されている。トリガ電極１１５ａ，１１５ｂは、例えば細い線状に形成されており、先端部が電極１１３ａの先端と電極１１３ｂの先端とを結ぶ中心線上において互いに離間して位置するよう配置されている。
さらに、トリガ電極１１５ａ，１１５ｂは、先端に向かうに従って陽極１１３ａに接近するよう管軸Ｃに対して傾斜して配置されている。一方のトリガ電極１１５ａの先端と陽極１１３ａの先端との離間距離、及び他方のトリガ電極１１５ｂの先端と陰極１１３ｂの先端との離間距離は、例えば、陽極１１３ａと陰極１１３ｂとの電極間距離ｄが３．０ｍｍである場合、それぞれ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。
トリガ電極１１５ａ，１１５ｂは、例えばニッケル、タングステンあるいはそれらを含む合金により構成されている。
【００２８】
また、トリガ電極１１５ａには、ロッド状の内部リード（内部リード棒）１１６ａの一端が接続されている。内部リード１１６ａは、電極棒１１４ｂに対して平行に管軸方向外方に伸び、第二封止管１１１ｃと封止用ガラス管１１２との二重管部分において、金属箔１１８ａを介して外部リード１１７ａに電気的に接続されている。これにより、箔シール構造が形成されている。同様に、トリガ電極１１５ｂには、ロッド状の内部リード（内部リード棒）１１６ｂの一端が接続されている。内部リード１１６ｂは、電極棒１１４ｂに対して平行に管軸方向外方に伸び、第二封止管１１１ｃと封止用ガラス管１１２との二重管部分において、金属箔１１８ａとは周方向に異なる位置、例えば管軸Ｃを挟んで対向する位置に、金属箔１１８ｂを介して外部リード１１７ｂに電気的に接続されている。
【００２９】
一対の内部リード１１６ａ，１１６ｂは、例えばタングステンにより構成されている。
さらに、発光管１１１ａ内には、始動用補助電極として、放電を安定して生じさせるためのスパーカ電極１２０が配設されている。
スパーカ電極１２０は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる円柱状の頭部、及びこの頭部に連続する軸部を有する。そして、上記頭部に接続された例えばニッケルよりなる金属箔の一端が電極棒１１４ｂの外周面に接続されていると共に、上記軸部に例えばタングステンよりなる内部リード線（不図示）が接続されている。当該内部リード線は、第二封止管１１１ｃと封止用ガラス管１１２との二重管部分において、上述した金属箔１１８ａ，１１８ｂと電気的に絶縁された状態で、気密に埋設された金属箔を介して外部リード線（不図示）に電気的に接続されている。
【００３０】
また、一対の内部リード１１６ａ，１１６ｂ、電極棒１１４ｂ、及びスパーカ電極１２０に係る内部リード線（不図示）には、共通のサポータ部材１１９が設けられており、このサポータ部材１１９が陰極１１３ｂ、トリガ電極１１５ａ，１１５ｂ、及びスパーカ電極１２０を適正な位置に配置する構成となっている。
電極棒１１４ａ，１１４ｂ、トリガ電極１１５ａ，１１５ｂに係る外部リード１１７ａ，１１７ｂ、及びスパーカ電極１２０に係る外部リード線（不図示）は、それぞれ外部の給電部（不図示）に接続されている。この給電部は、所定のエネルギーを蓄えるコンデンサを有する。そして、給電部は、当該コンデンサを充電することで一対の電極１１３ａと１１３ｂとの間に高電圧を印加すると共に、スパーカ電極１２０、トリガ電極１１５ａ，１１５ｂ及び陽極１１３ａにパルス電圧を印加する。
【００３１】
すると、先ず、スパーカ電極１２０で予備放電が行われて紫外線が放射され、この紫外線により陰極１１３ｂ、陽極１１３ａ及びトリガ電極１１５ａ，１１５ｂから光電子が放出され、発光管１１１ａ内の例えばキセノンガスが電離される。その後、陰極１１３ｂと陽極１１３ａとの間に予備放電路が形成されて陰極１１３ｂから陽極１１３ａに向けて電子が放出され、これにより、陰極１１３ｂと陽極１１３ａとの間でアーク放電（主放電）が生じる。これにより、ＳＦＬ１１が点灯し、真空紫外線が放射される。
この真空紫外線は、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に連続スペクトルを有し、また、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の照度が、波長１６０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲の照度以上であるという特徴を有する。さらに、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の連続スペクトルに、１つ以上のピークを有する。
【００３２】
図１に戻って、ＳＦＬ１１から放射されたＶＵＶ光は、放物面ミラー１２によって反射されて平行光となり、ランプハウジング１３に設けられた窓部１４から出射する。窓部１４は、例えば、ＶＵＶ光に対して高い透過率を有する合成石英で形成する。なお、窓部１４は、例えば、石英より短波長の透過率が良いサファイアガラスやフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等により形成されていてもよい。
【００３３】
当該窓部１４は、ランプハウジング１３と気密に組み立てられており、ランプハウジング１３内部には、ランプハウジング１３に設けられたガス導入口１３ａから窒素（Ｎ2）ガスなどの不活性ガスＡが導入され、当該ランプハウジング１３の内部は減酸素雰囲気にされている。これは、ＶＵＶが酸素による吸収減衰を激しく受けるためであり、ランプハウジング１３内を窒素（Ｎ2）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）などの不活性ガスによりパージすることによりＶＵＶの酸素による吸収減衰を防止することができる。また、ランプハウジング１３内部に導入された不活性ガスＡは、フラッシュランプ１１や放物面ミラー１２を冷却した後ランプハウジング１３に設けられた排気口１３ｂから排気される。
なお、ランプハウジング１３内部は減酸素雰囲気にされていればよく、例えば真空であってもよい。
【００３４】
真空紫外光光源装置１０から放射されたＶＵＶ光は、マスクＭに入射され、当該マスクＭを通してＶＵＶ光がワーク（パターン形成用基板）Ｗに照射される。マスクＭは、例えば、ガラス等の光透過性基板上にクロム等の遮光材を蒸着・エッチングし、遮光部と該遮光部が設けられていない透光部とを含むパターン（照射パターン）を形成したものである。
マスクＭとしては、例えば、バイナリーマスク、位相シフトマスクなどのフォトマスクを使用することができる。また、マスクＭとして、金属等の遮光性基板に対して透光部である開口部がパターン状に設けられたメタルマスクを使用することもできる。
【００３５】
真空紫外光光源装置１０の光出射側には、真空紫外光光源装置１０から放射されマスクＭに入射される光が進行する光路を包囲する包囲部材２１が設けられている。マスクＭは、包囲部材２１に連結されたマスクステージ２２によって水平状態を保って吸着保持されている。
真空紫外光光源装置１０の窓部１４、包囲部材２１、マスクステージ２２及びマスクＭの内部は閉空間となっている。包囲部材２１はガス導入口２１ａが設けられており、閉空間となった包囲部材２１内部にはガス導入口２１ａから窒素（Ｎ2）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）などの不活性ガスＡが導入され、当該包囲部材２１内部は減酸素雰囲気にされている。これは、ランプハウジング１３内部の減酸素雰囲気にされているのと同じ理由による。また、包囲部材２１内部に導入された不活性ガスＡは、包囲部材２１に設けられた排気口２１ｂから排気される。
なお、包囲部材２１内部は減酸素雰囲気にされていればよく、例えば真空であってもよい。
【００３６】
ワークＷは、ワークステージ２３上に載置され、例えば真空チャック機構によりワークステージ２３に吸着保持されている。また、ワークステージ２３は、ステージ移動機構３２によってＸＹＺθ方向（図１の左右、前後、上下方向、およびＺ軸を中心とした回転方向）に移動可能に構成されている。ステージ移動機構３２は、制御部３１によって駆動制御される。
マスクＭとワークＷとの間隙の雰囲気は、大気中よりも酸素分圧が低い雰囲気（減酸素雰囲気）としている。
具体的には、マスクＭの光出射側に、マスクＭを通過しワークＷに照射される光が進行する光路を包囲する包囲部材２４が設けられており、包囲部材２４に形成されたガス導入口２４ａからワークＷとマスクＭとの間に、減酸素雰囲気とするためのガスＢが導入されている。ガス導入口２４ａから導入されたガスＢは、排気口２４ｂから排気される。
【００３７】
マスクＭとワークＷとの間隙は、制御部（雰囲気制御部）３１によって、例えば、窒素（Ｎ2）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）などの不活性ガスを導入することにより、減酸素雰囲気とする。特に、当該減酸素雰囲気は、ＶＵＶ光が吸収されず、コスト面及び入手可能性の面からも好適な窒素（Ｎ2）を主成分とする雰囲気であることが好ましい。
なお、マスクＭとワークＷとの間隙の雰囲気は減酸素雰囲気であればよく、酸素を含有しない不活性ガス雰囲気（例えば、窒素雰囲気）であってもよいし、酸素を含有する雰囲気であってもよい。酸素を含有する減酸素雰囲気の場合、酸素分圧が大気の酸素分圧である２００００Ｐａ以下（例えば１００００Ｐａ以下、より好ましくは１０００Ｐａ以下）であればよい。
【００３８】
このように、減酸素雰囲気中でＶＵＶ光を照射するので、大気中でＶＵＶ光を照射する場合と比較してＶＵＶが処理雰囲気中の酸素に吸収されることで発生する活性酸素（オゾン等）を抑制することができる。即ち、マスクＭとワークＷとの間隙における活性酸素（オゾン等）の発生を抑制することができる。そのため、発生した活性酸素がマスク遮蔽部で覆われた部分（非露光部分）に周り込む（流れ込む）のを抑制し、ワークＷの非露光部分で活性酸素による表面改質が行われるのを抑制することができる。
【００３９】
また、マスクＭとワークＷとの間隙における活性酸素の濃度が低減するため、当該間隙の僅かな変化に対する必要露光時間の変化の割合を小さくすることができる。そのため、マスクＭの撓みや基板の不均一な厚み等によって間隙のバラツキが生じても、必要露光時間のバラツキはなく、均一なパターニングを実現することができる。また、間隙の酸素濃度が不均一であることに起因する必要露光時間のばらつきを小さくすることができるため、均一なパターニングを実現することができる。
【００４０】
ワークＷには、有機成分を含む基板を用いることができる。例えば、基板材料として、脂肪族化合物ポリマーを用いることができる。基板材料の具体例としては、例えば、脂環式炭化水素基を有する環状ポリオレフィンがある。
環状ポリオレフィンの原料としては、例えばジシクロペンタジエン（dicyclopentadiene：ＤＣＰＤ）やＤＣＰＤの誘導体（ノルボルネン誘導体）を用いる。ポリマーとしては、これらの環状オレフィンを単独重合することは立体障害の影響で困難であるので、αオレフィンと付加重合する方法や環状オレフィンの開環重合による方法を用いる。前者のポリマーをシクロオレフィンコポリマー（Cyclic Olefin Copolymer：ＣＯＣ）といい、後者のポリマーをシクロオレフィンポリマー（Cyclic Olefin Polymer：ＣＯＰ）という。
ＣＯＣの分子構造は、下記（１）式で表される。
【００４１】
【化１】
2016075861.tif 000003
【００４２】
ＣＯＣは、例えば、ノルボルネンと炭素数２〜３０のαオレフィンとをメタロセン触媒にて付加共重合して得ることができる。本実施形態のパターン形成用基板（ワークＷ）を構成するＣＯＣは、一例として、下記（２）式
【００４３】
【化２】
2016075861.tif 000004
〔式中、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10及びＲ11は同一または異なっていて、それぞれ水素原子または好ましくは１〜２０個の炭素原子を有する炭化水素基（例えば、Ｃ6〜Ｃ10アリールやＣ1〜Ｃ8アルキルなど）である〕
で示される少なくとも１種の多環式オレフィンを、下記（３）式
【００４４】
【化３】
2016075861.tif 000005
〔式中、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18およびＲ19は同一又は異なっていて、それぞれ水素原子または好ましくは１〜２０個の炭素原子を有する炭化水素基（例えば、Ｃ6〜Ｃ10アリールやＣ1〜Ｃ8アルキルなど）である〕
で示される少なくとも１種の非環式オレフィンでメタロセン触媒の存在下で共重合して得られたものとする。
【００４５】
多環式オレフィンの代表例はノルボルネンとテトラシクロドデセンであり、これらはいずれもＣ1〜Ｃ6アルキルで置換されていてもよい。これらの多環式オレフィンは、エチレンと共重合させるのが好ましい。より好ましくは、ＣＯＣは、ノルボルネンとエチレンとを共重合したポリマーとする。
ＣＯＰとしては、例えば、遷移金属ハロゲン化物と有機金属化合物から成るメタセシス重合触媒を用いて、シクロオレフィン系単量体を開環重合して得られた重合体を用いることができる。
【００４６】
本実施形態のパターン形成用基板（ワークＷ）に用いるＣＯＰの単量体の具体例としては、ノルボルネン、そのアルキル、アルキリデン、芳香族置換誘導体およびこれら置換または非置換のノルボルネン系単量体のハロゲン、エステル基、アルコキシ基、シアノ基、アミド基、イミド基、シリル基等の極性基置換体、例えば、２−ノルボルネン、５−メチル−２−ノルボルネン、５，５−ジメチル−２−ノルボルネン、５−エチル−２−ノルボルネン、５−ブチル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、５−メトキシカルボニル−２−ノルボルネン、５−シアノ−２−ノルボルネン、５−メチル−５−メトキシカルボニル−２−ノルボルネン、５−フェニル−２−ノルボルネン、５，６−ジエトキシカルボニル−２−ノルボルネン、１，４−メタノ−１，４，４ａ，９ａ−テトラヒドロ−９Ｈ−フルオレン等；  ノルボルネンに一つ以上のシクロペンタジエンが付加した単量体、その上記と同様の誘導体や置換体、例えば、１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−メチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−エチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−エチリデン−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６，６−ジメチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−メチル−６−メトキシカルボニル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、４，９：５，８−ジメタノ−２，３，３ａ，４，４ａ，５，８，８ａ，９，９ａ−デカヒドロ−１Ｈ−ベンゾインデン等；  シクロペンタジエンの多量体である多環構造の単量体、その上記と同様の誘導体や置換体、例えば、ジシクロペンタジエン、２，３−ジヒドロジシクロペンタジエン、４，９：５，８−ジメタノ−３ａ，４，４ａ，５，８，８ａ，９，９ａ−オクタヒドロ−１Ｈ−ベンゾインデン等；  シクロペンタジエンとテトラヒドロインデン等との付加物、その上記と同様の誘導体や置換体、例えば、１，４−メタノ−１，４，４ａ，４ｂ，５，８，８ａ，９ａ−オクタヒドロ−９Ｈ−フルオレン、５，８−メタノ−３ａ，４，４ａ，５，８，８ａ，９，９ａ−オクタヒドロ−１Ｈ−ベンゾインデン、１，４：５，８−ジメタノ−１，２，３，４，４ａ，４ｂ，７，８，８ａ，９ａ−デカタヒドロ−９Ｈ−フルオレン、１，４−メタノ−１，４，４ａ，９ａ−テトラヒドロフルオレン等；  その他のシクロオレフィン、その上記と同様の誘導体や置換体、例えば、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン、５，６−ジヒドロシクロペンタジエン、３ａ，４，７，７ａ−テトラヒドロインデン、４−エチルシクロヘキセン等；  等が挙げられる。これらの単量体は、単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４７】
なお、パターン形成用基板（ワークＷ）は、ＣＯＣやＣＯＰからなる基板に限定されるものではなく、例えば、アクリルやＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等、いずれのプラスチック基板も適用可能である。また、Ｃ−Ｈ結合を有するプラスチックに限定されず、ポリ４フッ化エチレン等のＣ−Ｆ結合を有するプラスチックを適用することもできる。パターン形成用基板（ワークＷ）は、パターン形成体の用途に応じて適宜選択する。
【００４８】
また、パターン形成用基板（ワークＷ）としては、適宜の素材からなる基材上に有機単分子膜（例えば、自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayer：ＳＡＭ膜））が設けられたものを使用することもできる。
有機単分子膜が設けられる基材は、特に限定されるものではなく、パターン形成体の用途や、有機単分子膜を構成する分子の種類等を考慮して適宜選択される。具体的には、金、銀、銅、白金、鉄等の金属、石英ガラスや酸化アルミニウム等の酸化物、ＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体、高分子材料等からなる種々の基材上に有機単分子膜を設けることができる。
【００４９】
有機単分子膜を構成する材料としては、ＶＵＶ光により励起され、分解され得る有機分子であれば適用可能である。有機単分子膜がＳＡＭ膜の場合には、基材表面と化学反応する官能基を有し、分子間の相互作用によって自己組織化するような有機分子であればよい。
具体的には、ＳＡＭ膜を構成する有機分子として、以下の一般式（４）で示されるホスホン酸系化合物を使用することができる。
【００５０】
【化４】
2016075861.tif 000006
【００５１】
上記（４）式中、Ｒ１は、ハロゲン原子もしくはヘテロ原子を含んでいても良い、置換又は非置換の脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を示し、好ましくは、置換又は非置換であって直鎖状又は分岐状のアルキル基、置換又は非置換のベンジル基、置換又は非置換のフェノキシ基である。
このようなホスホン酸系化合物の具体例としては、ブチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、オクチルホスホン酸、デシルホスホン酸、テトラデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、６−ホスホノヘキサン酸、１１−アセチルメルカプトウンデシルホスホン酸、１１−ヒドロキシウンデシルホスホン酸、１１−メルカプトウンデシルホスホン酸、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクタンホスホン酸、１１−ホスホノウンデシルホスホン酸、１６−ホスホノヘキサデカン酸、１，８−オクタンジホスホン酸、１，１０−デシルジホスホン酸、１，１２−ドデシルジホスホン酸、ベンジルホスホン酸、４−フルオロベンジルホスホン酸、２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンジルホスホン酸、４−ニトロベンジルホスホン酸、１２−ペンタフルオロフェノキシドデシルホスホン酸、（１２−ホスホノドデシル）ホスホン酸、１６−ホスホノヘキサデカン酸、１１−ホスホノウンデカン酸等を挙げることができる。また、式（１）の化合物以外にも［２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチル］ホスホン酸等の化合物も適用可能である。
また、ＳＡＭ膜を構成する有機分子の別の例として、以下の一般式（５）で示されるチオール系化合物を使用することができる。
【００５２】
【化５】
2016075861.tif 000007
【００５３】
上記（５）式中、Ｒ２は、ハロゲン原子もしくはヘテロ原子を含んでいても良い、置換又は非置換の脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基である。また、チオール基がさらに置換された、上記（５）式の化合物の誘導体も適用可能である。
このようなチオール系化合物又はその誘導体の具体例としては、１−ブタンチオール、１−デカンチオール、１−ドデカンチオール、１−ヘプタンチオール、１−ヘキサデカンチオール、１−ヘキサンチオール、１−ノナンチオール、１−オクタデカンチオール、１−オクタンチオール、１−ペンタデカンチオール、１−ペンタンチオール、１−プロパンチオール、１−テトラデカンチオール、１−ウンデカンチオール、１１−メルカプトウンデシルトリフルオロアセテート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデカンチオール、２−ブタンチオール、２−エチルヘキサンチオール、２−メチル−１−プロパンチオール、２−メチル−２−プロパンチオール、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロ−１−ヘキサンチオール、３−メルカプト−Ｎ−ノニルプロピオンアミド、３−メチル−１−ブタンチオール、４−シアノ−１−ブタンチオール、ブチル３−メルカプトプロピオネート、ｃｉｓ−９−オクタデセン−１−チオール、３−メルカプトプロピオン酸メチル、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ノニルメルカプタン、１，１１−ウンデカンジチオール、１，１６−ヘキサデカンジチオール、１，２−エタンジチオール、１，３−プロパンジチオール、１，４−ブタンジチオール、１，５−ペンタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，８−オクタンジチオール、１，９−ノナンジチオール、２，２’−（エチレンジオキシ）ジエタンチオール、２，３−ブタンジチオール、５，５’−ビス（メルカプトメチル）−２，２’−ビピリジン、ヘキサ（エチレングリコール）ジチオール、テトラ（エチレングリコール）ジチオール、ベンゼン−１，４−ジチオール、（１１−メルカプトウンデシル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムブロミド、（１１−メルカプトメルカプトウンデシル）ヘキサ（エチレングリコール）、（１１−メルカプトウンデシル）テトラ（エチレングリコール）、１（１１−メルカプトウンデシル）イミダゾール、１−メルカプト−２−プロパノール、１１−（１Ｈ−ピロール−１−イル）ウンデカン−１−チオール、１１−（フェロセニル）ウンデカンチオール、１１−アミノ−１−ウンデカンチオール塩酸塩、１１−アジド−１−ウンデカンチオール、１１−メルカプト−１−ウンデカノール、１１−メルカプトウンデカンアミド、１１−メルカプトウンデカン酸、１１−メルカプトウンデシルヒドロキノン、１１−メルカプトウンデシルホスホン酸、１１−メルカプトウンデシルリン酸、１２−メルカプトドデカン酸、１２−メルカプトドデカン酸ＮＨＳエステル、１６−メルカプトヘキサデカン酸、３−アミノ−１−プロパンチオール塩酸塩、３−クロロ−１−プロパンチオール、３−メルカプト−１−プロパノール、３−メルカプトプロピオン酸、４−メルカプト−１−ブタノール、６−（フェロセニル）ヘキサンチオール、６−アミノ−１−ヘキサンチオール塩酸塩、６−メルカプト−１−ヘキサノール、６−メルカプトヘキサン酸、８−メルカプト−１−オクタノール、８−メルカプトオクタン酸、９−メルカプト−１−ノナノール、トリエチレングリコールモノ−１１−メルカプトウンデシルエーテル、１，４−ブタンジチオールジアセテート、［１１−（メチルカルボニルチオ）ウンデシル］ヘキサ（エチレングリコール）メチルエーテル、［１１−（メチルカルボニルチオ）ウンデシル］テトラ（エチレングリコール）、［１１−（メチルカルボニルチオ）ウンデシル］トリ（エチレングリコール）酢酸、［１１−（メチルカルボニルチオ）ウンデシル］トリ（エチレングリコール）メチルエーテル、ヘキサ（エチレングリコール）モノ−１１−（アセチルチオ）ウンデシルエーテル、Ｓ，Ｓ’−［１，４−フェニレンビス（２，１−エチンジイル−４，１−フェニレン）］ビス（チオアセタート）、Ｓ−［４−［２−［４−（２−フェニルエチニル）フェニル］エチニル］フェニル］チオアセテート、Ｓ−（１０−ウンデセニル）チオアセテート、チオ酢酸Ｓ−（１１−ブロモウンデシル）、Ｓ−（４−アジドブチル）チオアセテート、Ｓ−（４−ブロモブチル）チオアセテート（安定化剤として銅を含有）、チオ酢酸Ｓ−（４−シアノブチル）、１，１’，４’，１’’−テルフェニル−４−チオール、１，４−ベンゼンジメタンチオール、１−アダマンタンチオール、ＡＤＴ、１−ナフタレンチオール、２−フェニルエタンチオール、４’−ブロモ−４−メルカプトビフェニル、４’−メルカプトビフェニルカルボニトリル、４，４’−ビス（メルカプトメチル）ビフェニル、４，４’−ジメルカプトスチルベン、４−（６−メルカプトヘキシルオキシ）ベンジルアルコール、４−メルカプト安息香酸、９−フルオレニルメチルチオール、９−メルカプトフルオレン、ビフェニル−４，４−ジチオール、ビフェニル−４−チオール、シクロヘキサンチオール、シクロペンタンチオール、ｍ−カルボラン−１−チオール、ｍ−カルボラン−９−チオール、ｐ−テルフェニル−４，４’’−ジチオール、チオフェノール等を挙げることができる。
さらに、別の例として、ＳＡＭ膜として以下の一般式（６）で示されるシラン系化合物を使用することができる。
【００５４】
【化６】
2016075861.tif 000008
【００５５】
上記（６）式中、Ｒ３〜Ｒ６は、ハロゲン原子もしくはヘテロ原子を含んでいても良い、置換又は非置換の脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基である。
このようなシラン系化合物の具体例としては、ビス（３−（メチルアミノ）プロピル）トリメトキシシラン、ビス（トリクロロシリル）メタン、クロロメチル（メチル）ジメトキシシラン、ジエトキシ（３−グリシジルオキシプロピル）メチルシラン、ジエトキシ（メチル）ビニルシラン、ジメトキシ（メチル）オクチルシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−［（トリメチルシリル）エチニル］アニリン、３−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、メトキシ（ジメチル）オクタデシルシラン、メトキシ（ジメチル）オクチルシラン、オクテニルトリクロロシラン、トリクロロ［２−（クロロメチル）アリル］シラン、トリクロロ（ジクロロメチル）シラン、３−（トリクロロシリル）プロピルメタクリレート、Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−Ｎ’−（４−ビニルベンジル）エチレンジアミン塩酸塩、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、２−［（トリメチルシリル）エチニル］アニソール、トリス［３−（トリメトキシシリル）プロピル］イソシアヌレート、アジドトリメチルシラン、３−［２−（２−アミノエチルアミノ）エチルアミノ］プロピルトリメトキシシラン、［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン、３−アミノプロピル（ジエトキシ）メチルシラン、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン、（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリメトキシシラン、イソブチル（トリメトキシ）シラン、エトキシジメチルフェニルシラン、エトキシトリメチルシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、（３−グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、３−シアノプロピルトリエトキシシラン、３−シアノプロピルトリクロロシラン、［３−（ジエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシ（メチル）フェニルシラン、ジクロロジフェニルシラン、ジフェニルシランジオール、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、ジメチルオクタデシル［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロリド、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリエトキシ（イソブチル）シラン、トリエトキシ（オクチル）シラン、３−（トリエトキシシリル）プロピオニトリル、３−（トリエトキシシリル）プロピルイソシアナート、トリエトキシビニルシラン、トリエトキシフェニルシラン、トリクロロ（オクタデシル）シラン、トリクロロ（オクチル）シラン、トリクロロシクロペンチルシラン、トリクロロ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シラン、トリクロロビニルシラン、トリクロロ（フェニル）シラン、トリクロロ（フェネチル）シラン、トリクロロ（ヘキシル）シラン、トリメトキシ［２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］ヘプタ−３−イル）エチル］シラン、トリメトキシ（オクタデシル）シラン、トリメトキシ（オクチル）シラン、トリメトキシ（７−オクテン−１−イル）シラン、３−（トリメトキシシリル）プロピルアクリラート、Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アニリン、Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミン、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリラート、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］尿素、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシ（２−フェニルエチル）シラン、トリメトキシフェニルシラン、トリメトキシ［３−（メチルアミノ）プロピル］シラン、ｐ−トリルトリクロロシラン、ドデシルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロドデシルトリクロロシラン、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリクロロシリル）エタン、１，６−ビス（トリクロロシリル）ヘキサン、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン、ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン、３−［ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノ］プロピル−トリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロシラン、（３−ブロモプロピル）トリクロロシラン、（３−ブロモプロピル）トリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ヘキサクロロジシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、メトキシトリメチルシラン、（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン、（３−ヨードプロピル）トリメトキシシラン等を挙げることができる。
以上のようなＳＡＭ膜を構成する種々の有機分子は、一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００５６】
ワークＷのＶＵＶ照射処理は次のように行われる。
まず、制御部３１は、真空チャック機構等を駆動制御し、マスクステージ２２の所定の位置にセットされたマスクＭを真空吸着により保持する。次に、制御部３１はステージ移動機構３２によりワークステージ２３を下降し、ワークＷをワークステージ２３上に載置させた後、ステージ移動機構３２によりワークステージ２３を上昇し、ワークＷを所定のＶＵＶ光照射位置にセットする。次に、制御部３１は、ステージ移動機構３２によりワークステージ２３をＸＹθ方向に移動し、マスクＭとワークＷとの位置合わせ（アライメント）を行う。すなわち、マスクＭ上に印されたアライメント・マークとワークＷ上に印されたアライメント・マークを一致させる。
【００５７】
マスクＭとワークＷの位置合わせが終了すると、真空紫外光光源装置１０から平行光であるＶＵＶ光を、マスクＭを介してワークＷ上に照射し、ワークＷ表面改質による光パターニング処理を行う。光パターニング処理が終了すると、制御部３１は、ステージ移動機構３２によりワークステージ２３を下降し、ワークステージ２３への真空の供給を停止し、照射済のワークＷをワークステージ２３から取り出し可能な状態とする。
【００５８】
以上のように、本実施形態における光照射装置１００では、パターンを形成したマスクＭを用意し、マスクＭとワークＷを近接して平行に配置し、該マスクＭを通してワークＷ表面の特性を変えたい部分のみに平行光のＶＵＶ光を照射する。このように、ワークＷ（パターン形成用基板）に対して所定のパターンが形成されたマスクＭを介してＶＵＶ光を含む光を照射し、ワークＷ（パターン形成用基板）の光照射面に改質部と非改質部とを含むパターンが形成されたパターン形成体を製造する。
このとき、光照射装置１００は、大気中よりも酸素分圧の低い減酸素雰囲気中でワークＷにＶＵＶ光を照射する。
【００５９】
酸素を含む雰囲気中にてＶＵＶ光を用いた光パターニング処理を行う場合、光照射表面や当該表面を含む空間中において、酸素分子がＶＵＶを吸収し励起状態となることで活性酸素（オゾンや一重項酸素原子）が発生する。この活性酸素はワーク表面の有機分子と反応し、当該有機分子を分解する。光パターニング処理においては、ＶＵＶ光が照射されたワーク表面においてのみＶＵＶ光による酸化分解反応が発生し、パターンが形成されるのが理想である。
【００６０】
しかしながら、例えば大気中で光パターニング処理を行うと、ＶＵＶ照射時にマスクＭとワークＷとの間隙に大量の活性酸素が生成され、当該活性酸素がワークＷ表面のうちマスクＭの遮光部分で覆われた部分（非露光部分）に回り込む。すると、活性酸素とワークＷ表面の非露光部分との酸化分解反応が発生するため、非露光部分の有機分子が一部分解され、パターン精度が低下してしまう。
【００６１】
これに対して、本実施形態では、マスクＭとワークＷとの間隙を減酸素雰囲気とすることで、大気中よりも酸素分圧の低い減酸素雰囲気中で光パターニング処理を行う。そのため、ＶＵＶ照射時にマスクＭとワークＷとの間隙に大量の活性酸素が生成されるのを抑制し、非露光部分に活性酸素が回り込む（流れ込む）のを防止することができる。このように、ＶＵＶ光の照射雰囲気を調整することで、ＶＵＶ光照射時における活性酸素（オゾン）の生成量を調整することができる。したがって、ＶＵＶ光照射により生成される活性酸素（オゾン）が原因で基板上に形成されるパターンの精度が低下するのを防止することができる。
【００６２】
減酸素雰囲気は、酸素分圧が１００００Ｐａ以下となる酸素を含有する雰囲気とすることが好ましい。このように、減酸素雰囲気の酸素分圧を大気中の半分以下とすることで、ＶＵＶ光により酸素分子が励起されるのを抑制し、活性酸素の生成量を抑制してパターン精度の低下を抑制することができる。特に、酸素分圧を１０００Ｐａ以下となる酸素を含有する雰囲気とすることで、より効果的に活性酸素の生成量を抑制することができる。
【００６３】
また、減酸素雰囲気を、窒素を主成分とする雰囲気とすれば、ＶＵＶ光を照射したときの活性酸素の生成量を効果的に抑制することができ、高精度なパターニングが可能となる。
また、真空紫外光光源装置１０は、ワークＷに照射するＶＵＶ光として、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に連続スペクトルを有するＶＵＶ光を放射する。光パターニング処理を効果的に行うための波長域（有効波長域）のうち、短波長側である波長１６０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲では酸素による光吸収が顕著に発生する一方で、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲は酸素による光吸収が少ない。したがって、本実施形態のように、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍのＶＵＶ光を用いて光パターニング処理を行うことで、上記光吸収によるオゾンの生成を抑制することができ、当該オゾンに起因するパターン精度の低下を抑制することができる。
【００６４】
さらに、有効波長域において連続スペクトルを有するＶＵＶ光を用いるので、例えば図５に示すエキシマランプから放射するＶＵＶ光のように、有効波長域において単一のメインピークを有する（１７２ｎｍにメインピークを有する）場合と比較して、より効果的に光パターニング処理を行うことができる。
また、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の連続スペクトルに、１つ以上のピークを有するＶＵＶ光を用いることで、活性酸素の発生が少ない波長領域の光の発光が強い光源を用いた光パターニング処理が可能となる。したがって、パターン精度をより高めることができる。
【００６５】
さらに、光源として、ショートアーク型フラッシュランプを適用するので、ワークＷに対して上記条件を満たすＶＵＶ光を適切に照射することができる。
また、ショートアーク型フラッシュランプの電極間距離ｄが１ｍｍ〜１０ｍｍと小さく設定することで、アークを小さくする、即ち点光源を実現することができる。このように、点光源とみなせる光源を用いることで、パターン形成用基板に入射するＶＵＶ光の視野角を小さくすることができる。つまり、マスクを介してパターン形成用基板に入射するＶＵＶ光の光軸をマスクに対し略垂直にすることができ、パターン形成用基板におけるマスクで遮蔽された部分（非露光部分）への光の回り込みを少なくすることができる。したがって、パターン線幅の微細化を実現することができる。
【００６６】
さらにまた、マスクＭとワークＷとを近接配置した場合でも、両者の間隙に充満する活性酸素の濃度が低減し、必要露光時間が上記間隙の僅かな変化に左右されず、必要露光時間の設定が容易になる。また、マスクＭとワークＷとの近接配置が可能となることで、パターン精度の更なる向上が可能となる。また、間隙の酸素濃度が不均一であることに起因する必要露光時間のばらつきを小さくすることができるため、均一なパターニングを実現することができる。
ワークＷとしては、例えばＣＯＰやＣＯＣ等からなる有機基板を用いることができる。有機基板自体にＶＵＶ光を照射することで、当該基板の表面で酸化分解反応を引き起こし、表面改質効果を得ることができる。このとき、ＶＵＶ照射により基板表面には極性官能基（親水性官能基）を形成することができ、様々な表面修飾が可能となる。この技術は、例えば、マイクロチップ基板の機能化に用いることができる。
【００６７】
また、ワークＷとしては、表面にＳＡＭ膜が形成された基板を用いることもできる。ＳＡＭ膜にＶＵＶ光を照射することで、ＳＡＭ膜の酸化分解除去反応を引き起こし、ＳＡＭ膜の光パターニングが可能となる。パターニングされたＳＡＭは、例えば、有機薄膜トランジスタ用のゲート絶縁膜として用いることができる。また、疎水性のＳＡＭにＶＵＶ光を照射することによって親疎水性のパターンを形成し、その上に機能性インクを塗布することによって、微細な機能性パターンを形成することができる。
なお、ワークＷに対してＶＵＶ光を照射する際のＶＵＶ光の強度、照射時間、照射距離、雰囲気等の諸条件は、ワークＷの種類や膜厚、パターン形状等に応じて適宜設定することができる。
【００６８】
（実施例１）
以下、実施例により本発明の効果を説明する。
まず、基板材料として、ノルボルネン誘導体とエチレン等のαオレフィンとをメタロセン触媒にて共重合したＣＯＣを用い、パターン形成用基板を作製した。次に、当該パターン形成用基板に対し、光源として図４に示すショートアークフラッシュランプ（ＳＦＬ）を用いて真空紫外光を照射し、パターニングを行った。その後、得られたパターンの精度評価を行った。
ＳＦＬとしては、電極間距離が３ｍｍであり、発光管内に封入圧力３ａｔｍでキセノンガス（Ｘｅ）が封入されたものを用いた。また、当該ＳＦＬには、６００Ｖで充電された容量２０μＦのコンデンサの充電エネルギー（３．６Ｊ）を１０Ｈｚで投入した。
【００６９】
（パターニング方法）
ワークステージにパターン形成用基板を配置し、マスクを介して露光を行った。マスクは、パターン形成用基板の上に２０μｍ又は５μｍのギャップを空けて配置した。ＳＦＬ−マスク間は窒素パージを行い、ギャップ（マスク−パターン形成用基板間）の雰囲気は、大気（酸素約２０ｋＰａ）又は減酸素雰囲気（酸素１０ｋＰａ）又は窒素雰囲気として１分間の露光をおこなった。
その後、気相法によりＳＡＭを形成し、蛍光色素ＴＡＭＲＡ（Tetramethylrhodamine）を修飾し、１０μｍ×１０μｍの露光領域のパターンを、蛍光顕微鏡を用いて測定した。
ＳＡＭには、アミノ基末端を有するn-(6-aminohexyl)aminopropyltrimethoxysilaneから作製するアミノシランＳＡＭ（ＡＨＡＰＳ−ＳＡＭ）を用い、ＳＡＭ形成時の加熱温度は１００℃とした。
【００７０】
図６に示すように、ＣＯＣ表面にマスクＭを介してＶＵＶ光を照射すると、ＶＵＶ酸化反応によりＶＵＶ照射表面に極性官能基が形成される。ＡＨＡＰＳ−ＳＡＭは、この露光部表面の水酸基と有機シラン分子とが反応して形成され、蛍光色素ＴＡＭＲＡは、ＡＨＡＰＳ−ＳＡＭの末端のアミノ基に結合される。そのため、蛍光色素ＴＡＭＲＡを修飾した後の基板を蛍光顕微鏡で測定すると、露光部が非露光部よりも明るく見える。したがって、ＣＯＣに形成されたパターンの精度評価が可能となる。
【００７１】
図７は窒素雰囲気で露光した場合のＣＯＣのパターン観察結果、図８は大気雰囲気で露光した場合のＣＯＣのパターン観察結果である。
図７及び図８からも明らかなように、窒素雰囲気で露光した場合と大気雰囲気で露光した場合とでＣＯＣに形成されたパターンを観察した結果、窒素雰囲気で露光した場合の方が、マスクパターンに忠実なパターンが精度良く得られることが確認できた。また、パターン精度を表す指標として、非露光部と露光部の輝度比（非露光部／露光部）を測定した結果を図９に示す。減酸素雰囲気で露光した場合、ギャップ２０μｍ、５μｍのいずれの場合も大気雰囲気に比べて輝度比が小さく、高いパターン精度が得られることが確認できた。
このように、ＣＯＣ等の有機材料基板自体にＶＵＶ照射を行ってパターニングする場合、マスクＭとパターン形成用基板（ＣＯＣ）との間隙の雰囲気を、大気中に比べ酸素分圧が低い減酸素雰囲気とすることで、良好なパターニングを実現できることが確認できた。
【００７２】
（実施例２）
まず、基板の表面に、シラン系の自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を１ｎｍ〜３ｎｍの厚さで形成し、パターン形成用基板を作製した。基板としては石英ガラスを用い、シラン系ＳＡＭとしてはＡＨＡＰＳ−ＳＡＭを用いた。次に、パターン形成用基板に対し、光源として図４に示すショートアークフラッシュランプ（ＳＦＬ）を用いて真空紫外光を照射し、パターニングを行った。その後、得られたパターンの精度評価を行った。
【００７３】
（パターニング方法）
ワークステージにパターン形成用基板を配置し、マスクを介して露光を行った。マスクは、パターン形成用基板の上に２０μｍ又は５μｍのギャップを空けて配置した。ＳＦＬ−マスク間は窒素パージを行い、ギャップ（マスク−パターン形成用基板間）の雰囲気は、大気（酸素約２０ｋＰａ）又は減酸素雰囲気（酸素１０ｋＰａ）又は窒素雰囲気として１分間の露光をおこなった。
その後、ＮＨＳ基（N-Hydroxysuccinimide）が導入されたＴＡＭＲＡを修飾し、１０μｍ×１０μｍの露光領域のパターンを、蛍光顕微鏡を用いて測定した。
【００７４】
図１０に示すように、ＡＨＡＰＳ−ＳＡＭ表面にマスクＭを介してＶＵＶ光を照射すると、ＶＵＶ酸化反応によりＶＵＶ照射表面に酸素含有官能基が形成される。この酸素含有官能基はＶＵＶ照射により速やかに分解され、ＳＡＭがエッチングされる。ＴＡＭＲＡは、ＡＨＡＰＳ−ＳＡＭの末端のアミノ基に結合される。すなわち、ＴＡＭＲＡは、ＳＡＭの非露光部に修飾される。そのため、ＴＡＭＲＡを修飾した後の基板を蛍光顕微鏡で測定すると、非露光部が露光部よりも明るく見える。したがって、ＳＡＭに形成されたパターンの精度評価が可能となる。
【００７５】
図１１は窒素雰囲気で露光した場合のＳＡＭのパターン観察結果、図１２は大気雰囲気で露光した場合のＳＡＭのパターン観察結果である。
図１１及び図１２からも明らかなように、窒素雰囲気で露光した場合と大気雰囲気で露光した場合とでＳＡＭに形成されたパターンを観察した結果、窒素雰囲気で露光した場合の方が、マスクパターンに忠実なパターンが精度良く得られることが確認できた。また、パターン精度を表す指標として、非露光部と露光部の輝度比（非露光部／露光部）を測定した結果を図１３に示す。減酸素雰囲気で露光した場合、ギャップ２０μｍ、５μｍのいずれの場合も大気雰囲気に比べて輝度比が大きく、高いパターン精度が得られることが確認できた。
このように、ＳＡＭ等の有機単分子膜が形成された基板に対してＶＵＶ照射を行ってパターニングする場合、マスクＭとパターン形成用基板（ＳＡＭ膜）との間隙の雰囲気を、大気中に比べ酸素分圧が低い減酸素雰囲気とすることで、良好なパターニングを実現できることが確認できた。
【００７６】
（変形例）
なお、上記実施形態において、光源としてショートアーク型フラッシュランプを適用する場合について説明したが、光源から放射されるＶＵＶ光が波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に連続スペクトルを有していればよく、光源としては種々の構成からなる光源を用いることができる。ここで、光源から放射されるＶＵＶ光は、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に連続スペクトルを有していればよく、波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にピークがある必要はない。
【００７７】
また、上記光源として点光源を適用する場合にも、ショートアーク型フラッシュランプに限定されず、種々の構成からなる光源を用いることができる。例えば、フラッシュランプに限定されず、電極間距離が１ｍｍ〜１０ｍｍ程度と短く、アーク放電により発光するショートアークランプを適用することもできる。
さらに、上記実施形態においては、ワークＷに照射されるＶＵＶ光の照度分布の均一性が求められる場合、例えば、光照射装置１００を以下のように構成してもよい。
【００７８】
真空紫外光光源装置１０における放物面ミラー１２を楕円集光ミラーとし、当該楕円集光ミラーの第１焦点にＳＦＬ１１の発光部を配置する。また、窓部１４から放出される光が集光される第２焦点にインテグレータを配置し、インテグレータからの光をコリメータレンズもしくはコリメータミラーで平行光にしてマスクＭに照射する。
なお、インテグレータやコリメータレンズもしくはコリメータミラーは、真空紫外光光源装置１０から放出されワークＷに照射される光が進行する光路上に配置するので、これらはＶＵＶ領域の光透過性の良い材料で構成するものとする。
【符号の説明】
【００７９】
１０…真空紫外光光源装置、１１…フラッシュランプ（ＳＦＬ）、１２…放物面ミラー、１３…ランプハウジング、１４…窓部、１５…給電部、２１…包囲部材、２１ａ…ガス導入口、２１ｂ…排気口、２２…マスクステージ、２３…ワークステージ、２４…包囲部材、２４ａ…ガス導入口、２４ｂ…排気口、３１…制御部、３２…ステージ移動機構、１１１ａ…発光管、１１１ｂ…第一封止管、１１１ｃ…第二封止管、１１２…封止用ガラス管、１１３ａ…第一の主電極（陽極）、１１３ｂ…第二の主電極（陰極）、１１４ａ，１１４ｂ…電極棒、１１５ａ，１１５ｂ…トリガ電極、１１６ａ，１１６ｂ…内部リード、１１７ａ，１１７ｂ…外部リード、１１８ａ，１１８ｂ…金属箔、１１９…サポータ部材、１２０…スパーカ電極、Ｍ…マスク、Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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