特許 6586835 プロキシミティ露光装置およびプロキシミティ露光方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6586835

(24)【登録日】2019年9月20日

(45)【発行日】2019年10月9日

(54)【発明の名称】プロキシミティ露光装置およびプロキシミティ露光方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20191001BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 502

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-181138(P2015-181138)

(22)【出願日】2015年9月14日

(65)【公開番号】特開2017-58414(P2017-58414A)

(43)【公開日】2017年3月23日

【審査請求日】2018年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】新堀 真史

(72)【発明者】

【氏名】井上 豊治

【審査官】 今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３２４８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１２７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３７８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０５７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３５９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３３７５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３６１１９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７、２１／３０

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４、９／００−９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定のパターンが形成され、ワークと所定の間隙を設けて配置されるマスクを介して前記ワークを露光するプロキシミティ露光装置であって、
露光光としてショートアーク型フラッシュランプからの真空紫外光を含む平行光を放射する光源部と、
前記マスクを保持するマスクステージと、
前記ワークを保持するワークステージと、
前記マスクステージに保持された前記マスクと前記ワークステージに保持された前記ワークとの間隙に連通する空間に、酸素を含む処理気体を供給する気体供給部と、
前記露光光を前記ワークへ照射する露光処理に先立って、前記マスクと前記ワークとの距離を、露光時における前記マスクと前記ワークとの距離である第一の距離よりも大きい第二の距離に切り替える制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記露光処理中に、前記ショートアーク型フラッシュランプを消灯して当該露光処理を停止し、
前記マスクと前記ワークとの距離を前記第一の距離から前記第二の距離に切り替えた後、前記マスクに対する前記ワークの位置を変えずに、前記マスクと前記ワークとの距離を前記第二の距離から前記第一の距離に切り替え、
前記ショートアーク型フラッシュランプを再点灯して前記露光処理を再開することを特徴とするプロキシミティ露光装置。

【請求項2】

前記ワークステージを移動するワークステージ移動機構をさらに備え、
前記制御部は、
前記ワークステージ移動機構を駆動制御することで、前記マスクと前記ワークとの距離を切り替えることを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。

【請求項3】

前記マスクステージを移動するマスクステージ移動機構をさらに備え、
前記制御部は、
前記マスクステージ移動機構を駆動制御することで、前記マスクと前記ワークとの距離を切り替えることを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティ露光装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記ワークステージに前記ワークが搬入されてから、前記ワークステージから前記ワークが搬出されるまでの間に、複数回、前記露光処理の停止、前記マスクと前記ワークとの距離の切り替え、および前記露光処理の再開を繰り返すことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプロキシミティ露光装置。

【請求項5】

前記気体供給部は、
前記露光処理中、前記空間への前記処理気体の供給を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロキシミティ露光装置。

【請求項6】

前記処理気体は、酸素、オゾン、および水蒸気の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロキシミティ露光装置。

【請求項7】

所定のパターンが形成され、ワークと所定の間隙を設けて配置されたマスクを介して前記ワークを露光するプロキシミティ露光方法であって、
露光光としてショートアーク型フラッシュランプからの真空紫外光を含む平行光を放射する第１のステップと、
マスクステージに保持された前記マスクとワークステージに保持された前記ワークとの間隙に連通する空間に、酸素を含む処理気体を供給する第２のステップと、
前記露光光を前記ワークへ照射する露光処理に先立って、前記マスクと前記ワークとの距離を、露光時における前記マスクと前記ワークとの距離である第一の距離よりも大きい第二の距離に切り替える第３のステップと、を含み、
前記第３のステップでは、
前記露光処理中に、前記ショートアーク型フラッシュランプを消灯して当該露光処理を停止し、
前記マスクと前記ワークとの距離を前記第一の距離から前記第二の距離に切り替えた後、前記マスクに対する前記ワークの位置を変えずに、前記マスクと前記ワークとの距離を前記第二の距離から前記第一の距離に切り替え、
前記ショートアーク型フラッシュランプを再点灯して前記露光処理を再開することを特徴とするプロキシミティ露光方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マスクを介してワークに対して露光光を照射するプロキシミティ露光装置およびプロキシミティ露光方法に関する。

【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）等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。
特許文献１には、ＶＵＶ光によるＳＡＭ膜の光パターニング処理を行う光照射装置が開示されている。ＶＵＶ光は、大気等の酸素を含む処理雰囲気中では酸素に吸収され減衰する。そのため、特許文献１に記載の光照射装置では、ＶＵＶ光が進行する光路を包囲する包囲部材内部を不活性ガスによりパージし、ＶＵＶ光を減衰させることなくＳＡＭ膜に照射するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−２３５９６５公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、酸素を含まない雰囲気中においてＳＡＭ膜にＶＵＶ光を照射した場合、ＶＵＶ光によるＳＡＭ膜の直接分解しか行われず、パターニング処理の処理速度を向上させることができない。そこで、光源からマスクまでの空間は不活性ガスによりパージし、マスクとワークとの間を大気等の酸素を含む処理雰囲気として、ＳＡＭ膜にＶＵＶ光を照射することが考えられている。

【0005】

一方で、光パターニング処理においては、パターンの微細化に伴って高精度なパターン形成が望まれており、プロキシミティ露光装置では、マスクとワークとの間隙の大きさ（ギャップ）がミクロンオーダーとなる。このように、マスクとワークとの間隙が非常に小さい場合、当該間隙に酸素を含む処理ガスを供給することは困難である。したがって、上記のようなプロキシミティ露光装置においては、良好なパターニングができない。
そこで、本発明は、良好なパターニングを実現することができるプロキシミティ露光装置およびプロキシミティ露光方法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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係るプロキシミティ露光装置の一態様は、所定のパターンが形成され、ワークと所定の間隙を設けて配置されるマスクを介して前記ワークを露光するプロキシミティ露光装置であって、露光光としてショートアーク型フラッシュランプからの真空紫外光を含む平行光を放射する光源部と、前記マスクを保持するマスクステージと、前記ワークを保持するワークステージと、前記マスクステージに保持された前記マスクと前記ワークステージに保持された前記ワークとの間隙に連通する空間に、酸素を含む処理気体を供給する気体供給部と、前記露光光を前記ワークへ照射する露光処理に先立って、前記マスクと前記ワークとの距離を、露光時における前記マスクと前記ワークとの距離である第一の距離よりも大きい第二の距離に切り替える制御部と、を備え、前記制御部は、前記露光処理中に、前記ショートアーク型フラッシュランプを消灯して当該露光処理を停止し、前記マスクと前記ワークとの距離を前記第一の距離から前記第二の距離に切り替えた後、前記マスクに対する前記ワークの位置を変えずに、前記マスクと前記ワークとの距離を前記第二の距離から前記第一の距離に切り替え、前記ショートアーク型フラッシュランプを再点灯して前記露光処理を再開する。
このように、酸素を含む処理気体が供給された空間において、マスクとワークとの距離を第一の距離よりも大きい第二の距離に切り替えるので、マスクとワークとの間隙がミクロンオーダーといった非常に小さい場合であっても、当該間隙に酸素を含む処理気体を供給することができる。そのため、酸素を含む処理気体の雰囲気中で真空紫外光による光パターニング処理を行うことができ、パターニング処理の処理速度を向上させることができる。

【0007】

また、上記のプロキシミティ露光装置において、前記ワークステージを移動するワークステージ移動機構をさらに備え、前記制御部は、前記ワークステージ移動機構を駆動制御することで、前記マスクと前記ワークとの距離を切り替えてもよい。この場合、簡易な構成でマスクとワークとの距離を調整することができる。通常、ワークステージは移動可能に構成されているため、新たに移動機構を追加する必要がなく、その分のコストを削減することができる。
さらに、上記のプロキシミティ露光装置において、前記マスクステージを移動するマスクステージ移動機構をさらに備え、前記制御部は、前記マスクステージ移動機構を駆動制御することで、前記マスクと前記ワークとの距離を切り替えてもよい。これにより、簡易な構成でマスクとワークとの距離を調整することができる。この場合、簡易な構成でマスクとワークとの距離を調整することができる。

【0008】

さらに、上記のプロキシミティ露光装置において、前記制御部は、前記ワークステージに前記ワークが搬入されてから、前記ワークステージから前記ワークが搬出されるまでの間に、複数回、前記露光処理の停止、前記マスクと前記ワークとの距離の切り替え、および前記露光処理の再開を繰り返してもよい。この場合、露光処理を実施している間、マスクとワークとの間隙に安定して酸素を存在させておくことができる。したがって、より良好なパターニングを実現することができる。

【0009】

また、上記のプロキシミティ露光装置において、前記気体供給部は、前記露光処理中、前記空間への前記処理気体の供給を停止してもよい。この場合、マスクとワークとの間隙に存在する処理気体に真空紫外光が照射されることで発生したオゾン等の活性酸素が、処理気体の供給によって流れてしまうのを防止することができる。すなわち、露光処理中に発生した活性酸素をマスクとワークとの間にとどめておくことができ、良好なパターニングを実現することができる。
さらにまた、上記のプロキシミティ露光装置において、前記処理気体は、酸素、オゾン、および水蒸気の少なくとも１つを含んでもよい。これにより、マスクとワークとの間隙に適切に光パターニングに寄与する酸素を供給することができる。

【0010】

また、本発明に係るプロキシミティ露光方法の一態様は、所定のパターンが形成され、ワークと所定の間隙を設けて配置されたマスクを介して前記ワークを露光するプロキシミティ露光方法であって、露光光としてショートアーク型フラッシュランプからの真空紫外光を含む平行光を放射する第１のステップと、マスクステージに保持された前記マスクとワークステージに保持された前記ワークとの間隙に連通する空間に、酸素を含む処理気体を供給する第２のステップと、前記露光光を前記ワークへ照射する露光処理に先立って、前記マスクと前記ワークとの距離を、露光時における前記マスクと前記ワークとの距離である第一の距離よりも大きい第二の距離に切り替える第３のステップと、を含み、前記第３のステップでは、前記露光処理中に、前記ショートアーク型フラッシュランプを消灯して当該露光処理を停止し、前記マスクと前記ワークとの距離を前記第一の距離から前記第二の距離に切り替えた後、前記マスクに対する前記ワークの位置を変えずに、前記マスクと前記ワークとの距離を前記第二の距離から前記第一の距離に切り替え、前記ショートアーク型フラッシュランプを再点灯して前記露光処理を再開する。
これにより、マスクとワークとの間隙がミクロンオーダーといった非常に小さい場合であっても、当該間隙に酸素を含む処理気体を供給することができる。そのため、酸素を含む処理気体の雰囲気中で真空紫外光による光パターニング処理を行うことができ、パターニング処理の処理速度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るプロキシミティ露光装置によれば、良好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】

【0012】

【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】光源（ＳＦＬ）の構成例を示す図である。

【図3】真空紫外光光源装置の構成例を示す図である。

【図4】ワークＷへのＶＵＶ照射処理について説明する図である。

【図5】ＶＵＶ照射処理中のステージの動作について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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、ワークＷをマスクＭに対して所定の間隙を設けて平行に配置し、マスクパターンが形成されたマスクＭを介してワークＷに露光光を照射するプロキシミティ露光装置である。光照射装置１００は、ワークＷ上の露光部分において表面改質を行わせ、マスクパターンをワークＷに転写する光パターニング装置である。
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、図２に示す光源１１を有する光源部１０ａ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、例えば点光源である。光源１１としては、例えば、ＶＵＶ領域の光強度が強いフラッシュランプを用いることができる。本実施形態では、光源１１として、ショートアークフラッシュランプ（ＳＦＬ）を用いる場合について説明する。光源１１は、例えば、波長２００ｎｍ以下の範囲に連続スペクトルを有するＶＵＶ光を放射するＳＦＬとする。なお、本実施形態でいう連続スペクトルとは、線スペクトルではなく、例えば１０ｎｍ以上といった充分に広い波長幅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。

【0014】

次に、光源１１の具体的構成について説明する。
図２は、光源１１の構成例を示す図である。この図２に示す光源１１は、ダブルエンド型のＳＦＬである。
光源１１は、石英ガラス等のＶＵＶ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。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、上記の希ガスと、ハロゲンガス、Ｈ_２ガス又はＮ_２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の電極間距離は、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍである。

【0015】

第一の主電極１１３ａから管軸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（Ａｌ_２Ｏ_３）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。

【0016】

また、発光管１１１ａ内の電極１１３ａおよび１１３ｂの間には、始動用補助電極として、一対のトリガ電極１１５ａおよび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。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。

【0017】

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。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。

【0018】

また、一対の内部リード１１６ａ，１１６ｂ、および電極棒１１４ｂ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、およびトリガ電極１１５ａ，１１５ｂを適正な位置に配置する構成となっている。
電極棒１１４ａ，１１４ｂおよびトリガ電極１１５ａ，１１５ｂに係る外部リード１１７ａ，１１７ｂは、それぞれ外部の給電部１５に接続されている。この給電部１５は、所定のエネルギーを蓄えるコンデンサ（不図示）を有する。そして、給電部１５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、トリガ電極１１５ａと１１５ｂとの間にトリガ電圧としてパルス電圧を印加する。
これにより、陰極１１３ｂと陽極１１３ａとの間でアーク放電（主放電）を生じさせ、光源１１を点灯させることができる。

【0019】

光源１１から放射されたＶＵＶ光は、図３に示すように楕円集光ミラー１２によって反射され、照射光学系１０ｂによって平行光となる。そして、この平行光が光源部１０ａから放射される光となり、図１のランプハウジング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。
照射光学系１０ｂは、図３に示すように、インテグレータレンズ１６と、折り返しミラー１７と、コリメータレンズ１８とを備える。光源１１から放射され、楕円集光ミラー１２によって反射されたＶＵＶ光は、インテグレータレンズ１６に入射する。インテグレータレンズ１６から出射されたＶＵＶ光は、折り返しミラー１７によって反射しコリメータレンズ１８を介して、マスクＭおよびワークＷに対して照射される。このような構成により、ワークＷに照射される露光光は、照度分布の均一性が保たれたＶＵＶ平行光となる。

【0020】

但し、インテグレータレンズ１６やコリメータレンズ１８は、真空紫外光光源装置１０から放出されワークＷに照射されるまでに光が進行する光路上に配置するため、ＶＵＶ領域の光透過性の良い材料で構成する。なお、コリメータレンズ１８に代えて、コリメータミラーを用いることもできる。また、照射光学系１０ｂの構成は、図３に示す構成に限定されるものではなく、窓部１４から出射される光が平行光線束となる構成であればよい。さらに、真空紫外光光源装置１０は、光源１１を複数用いる多灯式とすることもできる。また、光源１１は、図３に示す水平点灯に限定されるものではなく、垂直点灯させることもできる。

【0021】

図１の窓部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、ランプハウジング１３の内部は不活性ガスによりパージされて酸素濃度が低減されている。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や楕円集光ミラー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、例えば真空であってもよいし、僅かに酸素を含む雰囲気であってもよい。また、コリメータレンズ１８を窓部１４の代わりに用い、ランプハウジング１３を気密に組み立ててもよい。

【0022】

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光がパターン形成用基板であるワークＷに照射される。マスクＭは、例えば、ガラスやサファイア等の光透過性基板上にクロム等の遮光材を蒸着した後エッチングし、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。
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。

【0023】

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およびマスク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内部は不活性ガスによりパージされ、酸素濃度が低減されている。これは、ランプハウジング１３内部が不活性ガスによりパージ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、ランプハウジング１３内部は、例えば真空であってもよいし、僅かに酸素を含む雰囲気であってもよい。

【0024】

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。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。また、マスクＭとワークＷとの間隙に連通する空間の雰囲気は、制御部３１によって、例えば大気雰囲気（酸素約２０ｋＰａ）となっている。
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に形成された空気導入口２４ａから包囲部材２４内部に、処理気体としての空気Ｂが導入されている。包囲部材２４内部の空間が、マスクステージ２２に保持されたマスクＭとワークステージ２３に保持されたワークＷとの間隙に連通する空間であり、当該空間が、処理気体の雰囲気（本実施形態では、大気雰囲気）とされた処理空間となっている。また、空気導入口２４ａから導入された空気Ｂは、排気口２４ｂから排気可能である。本実施形態では、露光光をワークＷへ照射する露光処理（光パターニング処理）中は、処理空間への処理気体の導入を停止し、処理気体である空気Ｂが流れないようにする。例えば、光パターニング処理中は、空気導入口２４ａおよび排気口２４ｂを閉じ、処理空間を密閉空間としてもよい。

【0025】

なお、処理空間の雰囲気は大気雰囲気に限定されるものではなく、酸素を含む雰囲気であればよい。例えば、空気導入口２４ａから酸素やオゾンを供給したり、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）を供給したりしてもよい。但し、ワークＷを構成する基板の種類によっては、高濃度のオゾンに曝されると不具合が生じる場合もあるため、包囲部材２４内部に供給する処理気体はワークＷに応じて決定するものとする。
また、図１では、空気導入口２４ａをマスクＭとワークＷとの間隙に向けて配置し、当該間隙に向けて空気を噴射させる構成としているが、空気導入口２４ａの配置位置は図１に示す位置に限定されない。空気導入口２４ａは、包囲部材２４内部に空気Ｂを導入可能な構成であればよい。さらに、包囲部材２４内部の空気Ｂを外部に排気することは、必ずしも必要ではない。つまり、排気口２４ｂは、必ずしも設ける必要はない。

【0026】

本実施形態では、制御部３１は、光パターニング処理に先立って、マスクＭとワークＷとの間隙に空気Ｂを供給する処理を行う。具体的には、光パターニング処理に先立って、大気雰囲気とされた空間内において、マスクＭとワークＷとの距離を露光時における第一の距離よりも大きい第二の距離に切り替える処理を行う。これにより、マスクＭとワークＷとの間隙に空気Ｂを供給し、当該間隙に形成された気体層を処理気体の層である空気層に置換する置換処理を行う。本実施形態では、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を移動することで、マスクＭとワークＷとの間隙の大きさを変更する。

【0027】

ステージ移動機構３２は、上述したように、ワークステージ２３をＸＹＺθ方向に移動可能な機構である。例えば、ステージ移動機構３２は、図３に示すように、ワークステージ２３をＸ方向に移動するＸ方向移動機構３２ａ、ワークステージ２３をＹ方向に移動するＹ方向移動機構３２ｂ、ワークステージ２３をＺ方向に移動するＺ方向移動機構３２ｃ、およびワークステージ２３をθ方向に移動するθ方向移動機構３２ｄからなり、制御部３１は、各移動機構３２ａ〜３２ｄを個別に駆動制御する。
上記置換処理では、制御部３１は、Ｚ方向移動機構３２ｃによってワークステージ２３をＺ方向（上下方向）に移動する。すなわち、制御部３１は、空気パージ空間である密閉空間内でワークステージ２３を上下方向に水平移動させる。なお、この置換処理については、後で詳述する。

【0028】

以下、ワークＷについて説明する。
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、例えば、下記（１）式で表される。

【0029】

【化1】

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

【0030】

【化2】

〔式中、Ｒ⁸、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰および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

【0031】

【化3】

〔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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

なお、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、いずれの合成樹脂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。ワークＷは、パターン形成体の用途や表面改質の用途に応じて適宜選択する。
また、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。

【0035】

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表面改質の用途、および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。
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。

【0036】

【化4】

【0037】

上記（４）式中、Ｒ^１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。

【0038】

【化5】

【0039】

上記（５）式中、Ｒ^２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。

【0040】

【化6】

【0041】

上記（６）式中、Ｒ^３〜Ｒ^６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。

【0042】

次に、ワークＷに対するＶＵＶ照射処理について、具体的に説明する。
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。ＶＵＶ光照射位置は、マスクＭとワークＷとの間の間隙の大きさ（ギャップ）が、例えば１５μｍ〜２５μｍとなる位置である。なお、上記ギャップは、マスクパターンや実現すべきパターンの解像度などに応じて適宜設定することができる。ワークＷがＶＵＶ光照射位置に配置されているときのマスクＭとワークＷとの距離が、上述した第一の距離に対応している。

【0043】

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。
マスクＭとワークＷの位置合わせが終了すると、制御部３１は、光パターニング処理を開始する。すなわち、図５（ａ）に示すように、制御部３１は、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上に照射する。これにより、ワークＷに対して表面改質によるパターン形成が行われる。

【0044】

上述したように、ワークＷをワークステージ２３上に載置する際、制御部３１はワークステージ２３を空気パージ空間内で一旦下降させ、その後、ワークＷを載置したワークステージ２３をＶＵＶ光照射位置（例えば、ギャップ＝２０μｍ）まで上昇させる。そのため、光パターニング処理の開始時において、マスクＭとワークＷとの間には空気Ｂが供給された状態となっている。したがって、ワークＷに対してＶＵＶ光が照射されると、ワークＷ表面近傍の酸素がＶＵＶ照射によりオゾンや酸素ラジカルなどの活性酸素が発生する。その結果、ＶＵＶ光によるワークＷ表面の有機分子の分解反応と、活性酸素とワークＷ表面の有機分子との酸化分解反応とが行われ、パターニングを良好に行うことができる。この図５（ａ）に示す第一の照射工程による露光時間は、例えば５分である。

【0045】

第一の照射工程の後、制御部３１は、光源１１を消灯してＶＵＶ光の照射を停止し、マスクＭとワークＷとの間隙に新鮮な空気を補給する補給工程を行う。本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、制御部３１は、ワークステージ２３をＶＵＶ光照射位置から下方に下降させて間隙を広げ、ワークＷの周囲から新鮮な空気を侵入しやすくする。ワークステージ２３の下降により生じる間隙の大きさは、例えば１ｍｍである。ワークステージ２３の下降により生じる間隙の大きさは、ＶＵＶ光照射時における間隙の１０倍以上に設定する。このワークステージ２３の下降により生じる間隙の大きさ（マスクＭとワークＷとの距離）が、上述した第二の距離に対応している。そして、制御部３１は、ワークステージ２３を下降させた後は、再びワークステージ２３をＶＵＶ光照射位置まで上昇させる。ワークステージ２３が下降を開始してからＶＵＶ光照射位置に戻るまでの時間は、例えば２秒〜３秒である。

【0046】

上記の補給工程の後、制御部３１は、光源１１を再び点灯し、図５（ｃ）に示すように、マスクＭを介してワークＷ上にＶＵＶ光を照射する第二の照射工程を行う。補給工程により、マスクＭとワークＷとの間には、新鮮な空気が侵入した状態となっている。したがって、この第二の照射工程においても、上記の第一の照射工程と同様に、良好なパターニングが可能となる。この図５（ｃ）に示す第二の照射工程による露光時間は、第一の照射工程と同等の時間（例えば５分）とする。
制御部３１は、補給工程と第二の照射工程とを複数回（例えば２回）繰り返した後、ＶＵＶ照射処理を終了する。例えば、第一の照射工程と第二の照射工程とにおける露光時間をそれぞれ５分とした場合、ＶＵＶ照射処理は１５分程度で終了する。
ＶＵＶ照射処理が終了すると、制御部３１は、光源１１を消灯してワークステージ２３を下降し、ワークステージ２３への真空の供給を停止することで、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。

【0047】

以上のように、本実施形態の光照射装置１００は、真空紫外光光源装置１０から露光光としてＶＵＶ光を含む平行光を放射し、そのＶＵＶ平行光を、マスクＭを介してワークＷに照射する。このとき、真空紫外光光源装置１０から放射されたＶＵＶ平行光は、不活性ガスによってパージされた包囲部材２１内部の空間を進行し、マスクＭに到達する。したがって、ＶＵＶ光の減衰を防止しつつ、マスクＭを介してワークＷへＶＵＶ光を照射することができる。

【0048】

また、光照射装置１００は、マスクＭの光出射側の処理空間に酸素を含む処理気体（例えば、空気）を供給し、当該処理空間を大気雰囲気とする。当該処理空間とは、包囲部材２４内部の空間であり、マスクステージ２２に保持されたマスクＭとワークステージ２３に保持されたワークＷとの間隙に連通する空間である。そして、光照射装置１００は、露光処理に先立って、マスクＭとワークＷとの距離（間隙の大きさ）を、露光時における距離よりも大きい距離に一時的に切り替える。このように、大気雰囲気とされた空間内でマスクＭとワークＷとのギャップを一時的に広げるので、マスクＭとワークＷとのギャップが数十μｍ程度と非常に小さい場合であっても、マスクＭとワークＷとの間隙に適切に処理気体を供給することができる。その結果、酸素を含む処理気体の雰囲気中においてワークＷにＶＵＶ光を照射することができる。

【0049】

大気等の酸素を含む処理気体の雰囲気中においてワークＷにＶＵＶ光を照射すると、ワークＷ表面近傍の酸素がＶＵＶ照射により活性酸素となり、ＶＵＶ光によるワークＷ表面の有機分子の直接分解に加えて、上記の活性酸素とワークＷ表面の有機分子との酸化分解反応も行われる。そのため、例えば、不活性ガスの雰囲気中での光パターニング処理など、上記の酸化分解反応が行われない状況下での光パターニング処理と比較して、ワークＷのパターニング処理の処理速度を向上させることができる。

【0050】

さらに、光照射装置１００は、ワークＷを保持するワークステージ２３を上下方向（Ｚ方向）に移動可能に構成し、制御部３１は、ワークステージ２３を上下動させることで、マスクＭとワークＷとの間隙の大きさを変更する。そのため、マスクＭとワークＷとの間隙に、容易に酸素を含む処理気体を供給することができる。通常、プロキシミティ露光装置においては、ワークＷを保持するワークステージは上下方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。したがって、新たな機構を追加することなく、マスクＭとワークＷとの距離を変更することができる。

【0051】

また、制御部３１は、ワークＷに対する光パターニング処理中に、真空紫外光光源装置１０によるＶＵＶ光の放射を停止し、ワークステージ２３をＶＵＶ光照射位置から一旦下方へ下降させた後、ＶＵＶ光照射位置へ戻し、その後、真空紫外光光源装置１０によるＶＵＶ光の放射を開始する。このように、光パターニング処理の途中で、マスクＭとワークＷとの間のギャップを広げるので、マスクＭとワークＷとの間に、光パターニングにおける分解反応に用いられる活性酸素を適切に補充することができる。また、マスクＭとワークＷとの間のギャップを広げることで、光パターニング処理により発生した二酸化炭素等の処理済ガスを、マスクＭとワークＷとの間隙から排気することもできる。すなわち、光パターニング処理中に、マスクＭとワークＷとの間隙に存在する空気を新鮮な空気に置換する置換処理を介在させることができる。したがって、良好な光パターニング処理を安定して行うことができる。

【0052】

さらに、制御部３１は、ワークステージ２３にワークＷが搬入されてから、ワークステージ２３からワークＷが搬出されるまでの間に、複数回、置換処理を行う。すなわち、制御部３１は、複数回、光パターニング処理の停止、ワークステージ２３の上下動、光パターニング処理の再開を繰り返す。このように、光照射装置１００は、置換処理を複数回介在させて、断続的に光パターニング処理を行う。
これにより、置換処理を介在させずに連続的に光パターニング処理を行う場合と比較して、短い処理時間で所望のパターンを形成することができる。例えば、基板上にＳＡＭ膜が形成されたワークＷに対し、ラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）が２０μｍのパターンを形成するのに、連続的に光パターニング処理を行った場合、処理時間が３０分かかった。これに対し、５分おきに置換処理を介在させて断続的に光パターニング処理を行った場合、処理時間が１５分でＬ＆Ｓが２０μｍのパターンを形成することができた。

【0053】

ところで、マスクＭとワークＷとの間に空気等の酸素を含む処理気体を供給するためには、マスクＭとワークＷとの位置関係をそのままに、マスクＭとワークＷとの間に処理気体を流し込むことも考えられる。しかしながら、ワークＷがＶＵＶ光照射位置に配置されているときのマスクＭとワークＷとの間のギャップは、数十μｍと非常に狭いため、マスクＭとワークＷとの間に処理気体を流し入れることは困難である。これに対して、本実施形態では、ワークＷを一時的にＶＵＶ光照射位置よりも下方に下降させてマスクＭとワークＷとの間隙を広げ、その後、ワークＷをＶＵＶ光照射位置へ戻す。そのため、マスクＭとワークＷとの間の数十μｍという非常に狭いギャップ内に、酸素を含む処理気体を適切に存在させることができる。

【0054】

さらに、本実施形態では、光パターニング処理中は、空気導入口２４ａからの処理気体（例えば、空気）の供給を停止する。すなわち、光パターニング処理中は、包囲部材２４内部の処理空間における処理気体の流れを止める。これにより、光パターニング中に、ＶＵＶ光の照射によりマスクＭとワークＷとの間隙において発生した活性酸素を、マスクＭとワークＷとの間隙にとどめておくことができる。したがって、良好なパターニングを実現することができる。

【0055】

（変形例）
なお、上記実施形態においては、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、ＶＵＶ光を含む光を放射する光源であれば、種々の構成からなる光源を用いることができる。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。

【0056】

また、上記実施形態においては、マスクＭの光出射側を処理空間とする場合について説明したが、処理空間は、ワークＷの上方に配置されＶＵＶ光が透過可能な窓部材によって密閉されていてもよい。当該窓部材としては、石英ガラスやフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）などにより構成することができる。この窓部材は、ガスカイダーとしての役割を果たすことができる。
さらに、上記実施形態においては、制御部３１がワークステージ２３を上下方向（Ｚ方向）に水平移動させることで、マスクＭとワークＷとの距離を変更する場合について説明したが、ワークステージ２３を水平移動する構成に限定されない。例えば、水平面に対するワークステージ２３の傾きを変更することで、マスクＭとワークＷとの距離を変更してもよい。

【0057】

さらに、上記実施形態においては、制御部３１がワークステージ２３を移動させることで、マスクＭとワークＷとの距離を変更する場合について説明したが、マスクステージ２２を移動させる構成であってもよい。この場合、光照射装置１００にマスクステージ２２を移動するマスクステージ移動機構を設け、制御部３１がマスクステージ移動機構を駆動制御する構成とする。
また、上記実施形態においては、マスクＭおよびワークＷの近傍に、酸素を含む処理気体を溜めておく空間を設けてもよい。これにより、マスクＭとワークＷとの距離を、露光時における第一の距離から第二の距離へ切り替えたときに、マスクＭおよびワークＷの周囲の空間からマスクＭとワークＷとの間隙に新鮮な処理気体が流れ込み易くすることができる。

【符号の説明】

【0058】

１０…真空紫外光光源装置、１１…光源（ＳＦＬ）、１２…放物面ミラー、１３…ランプハウジング、１４…窓部、１５…給電部、１６…インテグレータレンズ、１７…折り返しミラー、１８…コリメータレンズ、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…空気導入口、２４ｂ…排気口、３１…制御部、３２…ステージ移動機構、３２ｃ…Ｚ方向移動機構、１００…光照射装置（プロキシミティ露光装置）、Ｍ…マスク、Ｗ…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】