CN106537553A - 真空紫外光光源装置、光照射装置、以及自组装单分子膜的图案化方法 - Google Patents

真空紫外光光源装置、光照射装置、以及自组装单分子膜的图案化方法 Download PDF

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Abstract

能够抑制向包含氧的气氛中照射了真空紫外光(VUV光)时的臭氧产生量。光照射装置(100)在包含氧的气氛中，经由形成有规定的图案的掩模(M)将包含VUV光的光照射到形成在工件(W)上的自组装单分子膜(SAM膜)，由此对上述SAM膜进行图案化处理。照射到SAM膜的包含VUV光的光为脉冲光，且发光的占空比为0.00001以上且0.01以下。

Description

真空紫外光光源装置、光照射装置、以及自组装单分子膜的图 案化方法
技术领域
本发明涉及释放包含真空紫外光的光的真空紫外光光源装置、安装有该真空紫外光光源装置的光照射装置、以及使用有该光照射装置的自组装单分子膜的图案化(Patterning)方法。
背景技术
近年来，波长为200nm以下的真空紫外(Vacuum Ultra Violet：VUV)光被使用在除半导体曝光以外的各种领域中。例如，开发有不使用基于光致抗蚀剂的图案形成工序，而是使用VUV与掩模，直接通过光引起化学反应而将自组装单分子膜(Self-AssembledMonolayer：SAM膜)图案化的技术。
例如，在非专利文献1中公开了能够使用VUV光进行不依赖于特定的官能团的SAM膜的光图案化处理。具体而言，将去除由有机物构成的污染物质时所使用的、波长为172nm的准分子灯用作曝光用光源。能够期待着眼于SAM膜的基于VUV光的氧化分解去除反应的方法、并且是多种多样SAM膜的向光微加工的拓展。
作为真空紫外光光源(以下，也称作“VUV光源”)以往，使用了在波长185nm上具有辉线的低压水银灯。另一方面，已知VUV光中的、特别是波长180nm以下的波段的光能够实现高速的表面改性(例如，灰化(Ashing))等。因此，近年来，将释放波长为172nm的光的氙准分子灯用作VUV光源的例子较多。
然而，释放VUV光的上述那种灯一般来说发光部的长度、即发光长度较长。例如，低压水银灯(USHIO电机株式会社制UL0-6DQ)的发光长度为10cm。另外，例如，内置氙准分子灯的准分子光单元(USHIO电机株式会社制SUS06)的发光长度也为10cm。
这种从VUV灯释放的VUV光因发光区域的形状为大致圆柱状，所以成为发散光。在发散光的情况下，难以进行投影式曝光，而是进行接触式曝光、接近式曝光。在该情况下，向被照射物的曝光受到发散光的绕射的影响，能够分辨的图案尺寸拿线条图案宽度来说，极限为100μm左右。
为了实现图案线宽的微细化，需要进行使用了如视作点光源那样发光长度充分短、真空紫外光的强度高至实用上足够程度的灯的、光的绕射少的曝光。因此，作为使用于SAM膜的图案化的光源，考虑使用发光长度为12.5mm以下、并释放实用上足够强度的VUV光的闪光灯。通过组合使用该闪光灯与抛物面反射镜，能够实现提取VUV光、并且是作为平行光或大致平行光的光的光源装置。因此，在安装有该光源装置的光照射装置中，能够在SAM膜的图案化中实现图案线宽的微细化。
此外，作为VUV光源，除了上述的灯之外还存在使用于半导体曝光的准分子激光装置。根据安装有准分子激光装置的准分子激光曝光装置，能够在SAM膜的图案化中实现图案线宽的微细化。然而，准分子激光装置、准分子激光曝光装置的价格高，出于COO(Cost OfOwnership)的观点，除了已经处于量产阶段的半导体曝光以外使用是并不实际的。换言之，准分子激光装置仅限于在与COO相匹配的工业领域中使用。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：杉村博之，“有机单分子膜的光微加工”，真空，日本真空协会，2005年，第48卷，第9号，p.506-510
发明内容
发明所要解决的课题
然而，VUV光在大气中被氧吸收，因此需要在真空中或惰性气体气氛中使用。然而，在这种不包含氧的气氛中对SAM膜照射VUV光的情况下，只能进行基于VUV光的SAM膜的直接分解，不能提高图案化率。
而若在大气等包含氧的处理气氛中对SAM膜照射VUV光，则SAM膜表面附近的氧通过VUV照射成为活性氧，能够进行基于VUV光的SAM膜的直接分解，并且还能够进行上述的活性氧与SAM膜的氧化分解反应。而且，基于该活性氧的氧化分解反应的存在成为使SAM膜的图案化率提高的主要因素。因此，为了确保图案化率，优选的是在大气中进行基于VUV的SAM膜的图案化。
然而，在大气中对工件进行使用了波长200nm以下的VUV光的光照射处理的情况下，在光照射表面、包含该表面的空间中产生臭氧。
认为臭氧是通过以下化学反应而生成的。
首先，空气中的氧分子吸收紫外线并成为激发态。
O2(3Σg-：基态)+hν→O2(3Σu-：激发态)……(1)
接下来，激发态的氧分子成为激发态的氧原子。
O2(3Σu-：激发态)→O(3P：激发态)+O(1D：激发态)……(2)
或者，空气中的氧分子吸收紫外线，并成为激发态的氧原子。
O2(3Σg-：基态)+hν→O(1D：激发态)+O(1D：激发态)……(3)
然后，通过激发态的氧原子O(1D：激发态)、氧分子、以及周围介质M(氮分子等)的三体碰撞，生成臭氧。
O(1D)+O2+M→O3……(4)
在对SAM膜照射VUV光而进行图案化处理的情况下，理想的是，如图11所示，通过了掩模M的掩模图案的、来自VUV光源200的VUV光(VUV)照射到工件W上的SAM膜(SAM)，在被VUV光照射的部分，通过SAM膜的基于VUV光的氧化分解去除反应等，对SAM膜进行图案化。
然而，在大气中的VUV照射的情况下，实际上例如像图12所示那样生成臭氧O3。由于生成的臭氧O3的寿命达到几十秒，因此在SAM膜的VUV光下的氧化分解去除反应的同时，也产生臭氧O3与SAM膜的氧化分解反应(图11中的臭氧蚀刻OE)。因此，SAM膜的图案化并不一定形成所希望的图案。即，出现产生蚀刻宽度的扩大、SAM膜的局部缺损(蚀刻)这种不良情况。
因此，在大气等包含氧的气氛中利用VUV进行SAM膜的图案化的情况下，需要考虑因VUV照射而生成的臭氧的影响。然而，在上述非专利文献1记载的技术中，完全未考虑到这一点。
因此，本发明的课题在于，提供一种在释放包含真空紫外光的光的真空紫外光光源装置中，能够抑制在包含氧的气氛中照射了真空紫外光时的臭氧产生量的真空紫外光光源装置、安装有该真空紫外光光源装置的光照射装置、以及使用有该光照射装置的自组装单分子膜的图案化方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的真空紫外光光源装置的一个方式是，一种释放包含真空紫外光的光的真空紫外光光源装置，作为上述包含真空紫外光的光，将脉冲光、并且是发光的占空比为0.00001以上且0.01以下的光释放到包含氧的气氛中。由此，能够抑制在大气等包含氧的气氛中释放真空紫外光时、因该气氛中的氧分子吸收紫外线而产生的臭氧的量。
另外，根据本发明的其他方式，也可以是，上述发光的占空比为0.0001以上且0.001以下。由此，能够以可较容易地实现的发光条件，将臭氧产生量充分减小至实用上没有问题的程度。
而且，根据本发明的其他方式，也可以是，具备：闪光灯，具有由真空紫外光透射性材料构成的发光管、以及配置在该发光管内的相互对置的一对电极；以及供电部，向上述闪光灯供给电力。这样，作为释放包含真空紫外光的光的光源使用闪光灯，因此能够适当地释放满足上述条件的光。
另外，根据本发明的其他方式，也可以是，上述闪光灯的上述一对电极的电极间距离为12.5mm以下，在上述闪光灯的上述发光管内封入有包含氙气的气体。由此，闪光灯能够释放发光长度足够短至能够视作点光源的程度的真空紫外光。因此，该闪光灯例如能够作为使用了掩模的、用于进行微小的图案化的灯而使用。
而且，本发明的光照射装置的一方式为一种光照射装置，具备：掩模，与形成有自组装单分子膜的工件分离地配置，形成有规定的图案；上述任一种的真空紫外光光源装置，经由上述掩模向上述工件上照射包含真空紫外光的光；以及包围部件，将从上述真空紫外光光源装置至上述掩模的上述光的光路包围；上述包围部件的内部通过惰性气体而被净化(Purge，清除)，在上述掩模与上述工件之间形成有包含氧的气体层。
这样，由于通过惰性气体清除(Purge)将从光源装置至掩模的光路包围的包围部件的内部的氧，因此能够防止氧导致的真空紫外光的吸收衰减。另外，由于在从掩模至工件之间形成包含氧的气体层，因此能够在包含氧的气氛中进行基于真空紫外光的自组装单分子膜(SAM膜)的图案化处理。因此，在对SAM膜照射真空紫外光时，SAM膜表面附近的氧成为活性氧，能够进行该活性氧与SAM膜的氧化分解反应。由此，能够使SAM膜的图案化率提高。
而且，真空紫外光光源装置释放脉冲光、并且是发光的占空比为0.00001以上且0.01以下的光作为包含真空紫外光的光。因此，能够抑制因掩模与工件之间的氧分子吸收紫外线而产生的臭氧的量。因此，能够抑制臭氧蚀刻导致的图案化的变形，实现良好的图案化。
另外，本发明的自组装单分子膜的图案化方法的一方式为，经由形成有规定的图案的掩模，对形成在工件上的自组装单分子膜照射包含真空紫外光的光，其中，在包含氧的气氛中，作为上述包含真空紫外光的光，照射脉冲光、并且是发光的占空比为0.00001以上且0.01以下的光。
由此，能够抑制臭氧产生量，并且能够进行SAM膜的图案化处理。因此，能够抑制臭氧蚀刻并实现良好的图案化。
而且，在上述的自组装单分子膜的图案化方法中，也可以是，作为上述包含真空紫外光的光，照射上述发光的占空比为0.0001以上且0.001以下的光。由此，能够使用可较容易地实现的光源装置在将臭氧产生量充分减小至实用上没有问题的程度的状态下，进行SAM膜的图案化处理。
发明效果
在本发明的真空紫外光光源装置中，能够抑制在大气等包含氧的气氛中释放真空紫外光时产生的臭氧的量。因此，在安装有该真空紫外光光源装置的光照射装置中，在包含氧的气氛中的SAM膜的图案化处理中，能够抑制产生的臭氧与SAM膜的氧化分解反应所引起的臭氧蚀刻，从而能够实现良好的图案化。
如果是本领域的技术人员，则应能够通过参照附图以及权利要求书的记载，根据用于实施下述发明的方式(发明的详细说明)来理解上述本发明的目的、方式以及效果，和以上未叙述的本发明的目的、方式以及效果。
附图说明
图1是表示从准分子灯释放的光的光谱分布的图。
图2是表示从VUV-SFL释放的光的光谱分布的图。
图3是表示VUV-SFL的一个例子的图。
图4是表示照射准分子灯的光时的SAM膜的接触角的变化的图。
图5是表示照射VUV-SFL的光时的SAM膜的接触角的变化的图。
图6是表示用于臭氧浓度测定的实验系统的图。
图7是表示准分子灯与VUV-SFL的臭氧产生量的不同的图。
图8是用于说明占空比的定义的图。
图9是表示占空比与臭氧浓度的关系的图。
图10是表示光照射装置的结构例的图。
图11是表示SAM膜的图案化方法的图。
图12是表示臭氧蚀刻的例子的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明人们为了调查因大气等处理气氛中的氧分子吸收真空紫外光(VUV光)而生成的臭氧的生成量，进行了以下的臭氧浓度测定实验。
具体而言，使用释放中心波长为172nm的VUV光的准分子灯、以及VUV区域的光强度强的VUV闪光灯(VUV短弧闪光灯：VUV-SFL)，分别调查了使从两者向空气中照射的VUV光的累计照射量相同时的臭氧产生量。
作为照射准分子光的准分子光照射单元，使用了USHIO电机株式会社制“Min-Excimer SUS713”。灯的发光长度为100mm，向灯供给电力的电源的频率为140kHz。将从该准分子灯释放的光的光谱分布表示在图1中。此外，在图1中，横轴为波长(Wavelength)[nm]，纵轴为相对强度(Relative Intensity)[％]。
另一方面，作为VUV-SFL，使用了如下闪光灯：配置于由真空紫外光透射性材料构成的发光管(石英玻璃管等)内的一对电极间距离为12.5mm以下，且在该发光管内以封入气体压力3atm封入有包含氙气的气体。将从该VUV-SFL释放的光的光谱分布表示在图2中。此外，在图2中，横轴为波长[nm]，纵轴为分光放射强度[μJ/cm2]。
这里，对VUV-SFL的构造进行说明。
图3是表示作为VUV-SFL的一个例子的双端型短弧闪光灯的构造的图。
如图3所示，VUV-SFL11具备发光管111a。在发光管111a的两端连续设置有第一密封管111b和第二密封管111c。另外，在第二密封管111c中插入有密封用玻璃管112，两者被焊接。
在发光管111a内对置配置有一对电极(第一主电极113a与第二主电极113b)。从第一主电极113a延伸的导线(Lead)114a被渐变玻璃等机构支撑以及密封于第一密封管111b，并向其外侧被导出。另外，第二主电极113b的导线114b被渐变玻璃等机构支撑以及密封于密封用玻璃管112，并向其外侧被导出。
另外，在发光管111a内的主电极113a以及113b之间配设有一对启动辅助电极115a以及115b。启动辅助电极115a的内部导线116a与启动辅助电极115a的外部导线117a在第二密封管111c与密封用玻璃管112之间的焊接区域，经由金属箔118a电连接。同样，启动辅助电极115b的内部导线116b与启动辅助电极115b的外部导线117b在第二密封管111c与密封用玻璃管112之间的焊接区域，经由金属箔118b电连接。
而且，在一对内部导线116a以及116b之间设有支撑件119，成为该支撑件119进行启动辅助电极115a以及115b的定位的结构。
导线114a、114b以及外部导线117a、117b分别连接于供电部15。供电部15具有储蓄规定的能量的电容器(未图示)。供电部15通过将该电容器充电而对一对电极113a与113b之间施加高电压，并且在该状态下向一对启动辅助电极115a与115b之间供给高电压脉冲作为触发电压。由此，供电部15使一对电极113a、113b间产生电弧放电，在发光管111a内产生闪光放电。这样，发光管111a向外部释放脉冲光。
即，作为臭氧浓度测定实验所使用的VUV-SFL，使用图3所示的一对电极113a以及113b间的距离为12.5mm以下、且在发光管111a内以封入气体压力3atm封入有包含氙气的气体的VUV-SFL。由此，该VUV-SFL能够被视作点光源那样释放包含发光长度充分短、且足够强度的VUV光的光。
此外，作为释放光强度强的VUV光的VUV-SFL，能够应用电极间距离为12.5mm以下、在发光管内封入有包含氙气的气体、且该封入气体压力为2atm～8atm的VUV-SFL。
如图1以及图2所示，在准分子灯与VUV-SFL中，光谱分布不同。对SAM膜的图案化做出贡献的光是波长区域为200nm以下的VUV光，因此在臭氧浓度测定实验中，需要使该波长区域中的光的照射量相等，来确认臭氧产生量的差异。
然而，准分子灯如图1所示那样仅释放波长200nm以下的光，但在VUV-SFL所释放的光中，如图2所示那样包含超过波长200nm的波长成分。因此，在VUV-SFL中，无法单纯地测定波长200nm以下的光的照度。
因此，本发明人们着眼于若波长区域200nm以下的VUV光照射到SAM膜、则SAM膜的接触角变化这一情况，设想从开始向SAM膜照射光至SAM膜的接触角的变化稳定为止的准分子灯的光照射量中所占的VUV的照射量，与从开始向SAM膜照射光至SAM膜的接触角的变化稳定为止的VUV-SFL的照射量相等。然后，在该设想之下计算VUV-SFL的波长200nm以下的光的照度。以下，对这一点进行说明。
图4是表示在大气中使用上述准分子灯照射准分子光以使工件(基板)上的SAM膜表面的照度成为8.25mW/cm2时的、SAM膜的接触角的变化的图。此外，这里，作为SAM膜，使用了1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷(FAS13，和光纯药工业株式会社制)。如图4所示，通过照射75秒光，使得SAM膜的接触角的变化稳定。具体而言，SAM膜的接触角从58°变化为42°，大致稳定。
图5是表示在大气中对工件上的SAM膜照射来自VUV-SFL的脉冲光时的、SAM膜的接触角的变化的图。向VUV-SFL投入以600V充电的、容量20μF的电容器的充电能量(即，1/2×20×10-6×6002＝3.6J)，使该VUV-SFL以10Hz点亮。如图5所示，通过照射120秒光，使得SAM膜的接触角的变化稳定。具体而言，SAM膜的接触角从58°变化为33°，大致稳定。
此外，如图4以及图5所示，即使光照射开始时的SAM膜的接触角相同，接触角的变化稳定时的接触角的大小在将VUV-SFL的光照射到SAM膜时与将准分子灯的光照射到SAM膜时也不同。认为其原因是，根据图1以及图2的光谱分布可明显得知，从VUV-SFL释放的光中较多地含有能量比从准分子灯释放的光大的、波长为200nm以下的波长成分(VUV)，将VUV-SFL的光照射到SAM膜时，SAM膜的基于VUV照射的分解进一步地得以进行。
如上述那样，SAM膜的接触角的变化达到稳定为止的时间在VUV-SFL的情况下是120秒，在准分子灯的情况下是75秒。因此，设想照射120秒钟VUV-SFL的光时的波长200nm以下的VUV光照射量与照射75秒钟来自准分子灯的光时的VUV光照射量相等。
准分子灯中的SAM膜的接触角的变化达到稳定为止的期间的照射量为75s×8.25mW/cm2＝618.25mJ/cm2。由此，VUV-SFL在SAM膜上的波长200nm以下的光的照度若换算为准分子灯的照度，则相当于75s/120s×8.25mW/cm2＝5.16mW/cm2。
即，认为在以输入能量3.6J、10Hz使上述的VUV-SFL点亮的情况下，如果使准分子灯以照度5.16mW/cm2点亮，则来自两者的波长200nm以下的VUV光的每单位时间的照射量相等。
因此，在臭氧浓度测定实验中，进行了对以10Hz将3.6J输入的VUV-SFL点亮时产生的臭氧浓度、以及将照度被调整成5.16mW/cm2的中心波长172nm、点亮频率140kHz的准分子灯点亮时产生的臭氧浓度进行测定并比较两者的实验。
图6是表示臭氧浓度测定实验所使用的实验系统的图。
灯41是上述的准分子灯或者VUV-SFL。该灯41收容在灯罩42内，从该灯41释放的光从设于灯罩42的VUV透过性的窗部43向外部照射。
另外，在灯41的光出射侧配置由VUV透过性材料构成的流通室44。从形成于该流通室44的一端的开放端45向流通室44的内部导入空气，在流通室44的另一端连接有臭氧仪46。流通室44的壁厚例如为1mm，图6中的截面积例如为3mm×24mm。
作为臭氧仪46，使用了荏原实业株式会社制“EG-2001RAH035”。臭氧仪46的气体抽吸量为1.5升/min。
在流通室44的光照射面上设有具有1cm×1cm四边形的开口47a的铝箔作为掩模47。即，向流经流通室44内的空气照射的VUV照射面积为1cm2。从灯罩42的窗部43至掩模M表面的间隙长度D例如设为2.5mm。
此外，图6是为了容易理解而夸张地进行了描绘，大小关系并非必须反映出实际的实验系统。
在以上那种实验系统中，如上述那样，测定了以10Hz将3.6J输入的VUV-SFL点亮时产生的臭氧浓度、以及将流通室表面的照度被调整成5.16mW/cm2的中心波长172nm、点亮频率140kHz的准分子灯点亮时产生的臭氧浓度。将其结果表示在图7中。
在图7中，实线是VUV-SFL的臭氧浓度测定结果，虚线是准分子灯的臭氧浓度测定结果。
如该图7所示，将VUV-SFL以及准分子灯点亮然后经过三分钟后的臭氧浓度分别为0.64ppm、4.78ppm。这样，尽管是以使VUV区域的照射量相同的方式点亮了准分子灯以及VUV-SFL，但脉冲点亮的VUV-SFL的一方的臭氧浓度变小。即，明确了在大气中点亮时，脉冲点亮的VUV-SFL的一方的臭氧生成量变小。
此外，在将准分子灯点亮的情况下，从点亮开始约30秒之后，臭氧浓度达到峰值，之后臭氧浓度逐渐减少，认为这是因为，从灯点亮开始经过30秒后起，灯温度上升，准分子灯泡内的封入气体温度上升，封入气体作用下准分子光的自吸收增加，结果，来自准分子灯的VUV释放量逐渐减少。
这里使用的准分子灯的点亮频率为140kHz，因此如图8所示，该准分子灯的发光间隔T为7×10-6秒。此外，在图8中，横轴是时间，纵轴是光输出(任意单位)。另外，发光脉冲宽度tp的FWHM(半峰全宽)约为2μs。因此，准分子灯的发光的占空比(＝发光脉冲宽度tp/发光间隔T)为
2×10-6/7×10-6＝0.29(29％)。
另一方面，由于VUV-SFL的点亮频率为10Hz，因此该VUV-SFL的发光间隔为0.1秒。另外，发光脉冲宽度的FWHM约为10μs。因此，VUV-SFL的发光的占空比为
1×10-5/0.1＝1×10-4(0.01％)。
这样，在准分子灯与VUV-SFL中，发光的占空比大幅度不同。据此，尽管是以使VUV区域的照射量相同的方式点亮了准分子灯以及VUV-SFL，但VUV-SFL点亮时比准分子灯点亮时的臭氧浓度小的原因之一，推测是两者的发光的占空比大幅度不同。
即，推测发光的占空比小的情况下，难以引发激发态的氧原子O(1D：激发态)、氧分子、以及周围介质(氮分子等)的三体碰撞带来的臭氧生成反应。
为了验证上述假设，使用占空比不同于上述灯(准分子灯、VUV-SFL)的多个灯，分别对臭氧浓度的产生量进行了调查。此外，将上述准分子灯称为灯A，将VUV-SFL称为灯D。
重新调查了发光时的臭氧产生量的灯是以下的灯B以及灯C。
灯B是释放中心波长172nm的VUV的准分子灯，光谱分布与图1所示的灯A的光谱分布相同。点亮频率为20kHz，发光脉冲宽度的FWHM约为2μs。
该灯B的发光间隔为5×10-5秒，因此该灯B的发光的占空比为
2×10-6/5×10-5＝0.04(4％)。
灯C是释放波长200nm以下的VUV光的VUV-SFL，光谱分布与图2所示的灯D的光谱分布相同。点亮频率为100Hz，发光脉冲宽度的FWHM约为10μs。
该灯C的发光间隔为0.01秒，因此该灯C的发光的占空比为
1×10-6/0.01＝0.001(0.1％)。
此外，这里，调整了向灯B以及灯C投入的投入能量，以使灯B以及灯C的VUV光的照射量与上述灯A以及灯D相同。
对将各灯A～D点亮然后经过三分钟之后产生的臭氧浓度进行了测定，获得了表1所示的结果。
[表1]
此外，将臭氧浓度的测定点设为经过三分钟之后，是因为各灯A～D的动作在点亮之后三分钟大致稳定的缘故。
图9是以上述表1所示的结果为基础，表示发光占空比(duty)与臭氧浓度的关系的图。
根据该图9可知，在大气中照射包含VUV区域的光的脉冲光的情况下，若VUV区域对于空气的照射量相同，则发光的占空比越小，臭氧的产生量越少。
另外，使用各灯A～D分别在大气中实施了SAM膜(FAS13，和光纯药工业株式会社制)的图案化。其结果，在使用了灯A以及灯B的情况下，由于产生的臭氧与SAM膜的氧化分解反应，例如像图12所示，产生了不能忽视的程度的蚀刻宽度的扩大、SAM膜的局部缺损这种所谓的臭氧蚀刻OE，不能进行良好的图案化。另一方面，在使用了灯C以及灯D的情况下，产生臭氧浓度比较小，因此臭氧与SAM膜的氧化分解反应小，例如像图11所示，能够进行良好的图案化。
而且，调查了产生臭氧浓度与图案化精度的关系时能够确认到，如产生臭氧浓度为4ppm以上，则臭氧蚀刻导致的图案化的变形显著。
如图9所示，在发光的占空比为0.01以下的情况下，能够可靠地使产生臭氧浓度比4ppm小。即，在使用VUV光而将SAM膜图案化的情况下，通过使用灯C以及D(VUV-SFL)那种脉冲发光、且发光的占空比为0.01以下的光源，能够进行高精度的图案化。
因此，在本实施方式中，在使用VUV光将SAM膜图案化的情况下，使用脉冲发光、并且发光的占空比为0.01以下且大于0的闪光灯。具体而言，将上述发光的占空比设为0.00001以上且0.01以下。若占空比变小，则每单位时间发光的次数减少，因此需要增大每一次发光的输出。即，需要增大向灯投入的投入电力，具有储蓄规定的能量的电容器(未图示)的供电部大型化。这里，使占空比的下限为0.00001是因为，若占空比小于0.00001，则为了增大一次的发光中的输出，上述供电部15变得相当大型而不再实用。
更优选的是，发光的占空比设为0.0001以上且0.001以下。由此，能够以上述的灯C、灯D那种可较容易地实现的发光条件，将臭氧浓度充分减小至实用上不存在问题的程度。
图10是表示使用VUV光而将SAM膜图案化的光照射装置的结构例的图。
光照射装置100具备放射VUV光的真空紫外光光源装置10。真空紫外光光源装置10具备闪光灯11、抛物面反射镜12、灯壳体13、以及设于灯壳体13的窗部14。
闪光灯11是例如具有图3所示的结构的VUV-SFL。即，闪光灯11具有如下结构：具备由真空紫外光透射性材料构成的发光管111a、以及配置于该发光管111a内且相互对置的一对电极113a、113b，该一对电极113a、113b的电极间距离为12.5mm以下，在该发光管111a内以封入气体压力3atm封入有包含氙气的气体。
此外，在图10中，虽然未特别图示，真空紫外光光源装置10具备具有与图3所示的供电部15相同的结构的供电部。
闪光灯11被控制部31驱动控制成，以占空比0.00001以上且0.01以下(这里例如是0.001)脉冲发光。即，控制部31对真空紫外光光源装置10的供电部进行驱动控制，对闪光灯11投入以600V充电的、容量20μF的电容器的充电能量(3.6J)，使该闪光灯11以10Hz点亮。
从闪光灯11释放的VUV光被抛物面反射镜12反射而成为平行光，并从设于灯壳体13的窗部14出射。窗部14例如由对VUV光具有高透过率的合成石英形成。此外，窗部14也可以由例如短波长的透过率优于石英的蓝宝石玻璃或氟化钙、氟化镁等形成。
该窗部14被与灯壳体13气密地组装，灯壳体13内部被从设于灯壳体13的气体导入口13a导入氮(N2)气等惰性气体，该灯壳体13的内部通过惰性气体清除(Purge)了氧。这是因为VUV强烈地受到氧所导致的吸收衰减的缘故，通过用N2气体等惰性气体在灯壳体13内进行清除，能够防止VUV的因氧而导致的吸收衰减。另外，导入到灯壳体13内部的惰性气体在将闪光灯11、抛物面反射镜12冷却之后，从设于灯壳体13的排气口13b排气。
此外，灯壳体13内部例如也可以是真空。
从真空紫外光光源装置10释放的VUV光入射到掩模M。掩模M例如是通过在玻璃等透明基板上蒸镀铬等金属并进行蚀刻而形成了图案(照射图案)的掩模，VUV光通过该掩模M而照射到工件W。
在真空紫外光光源装置10的光出射侧设有包围部件21，该包围部件21将从真空紫外光光源装置10释放并向掩模M入射的光所行进的光路包围。掩模M被固定于包围部件21的掩模台22保持水平状态地吸附保持。
真空紫外光光源装置10的窗部14、包围部件21、掩模台22以及掩模M的内部成为封闭空间。包围部件21设有气体导入口21a，从气体导入口21a向成为封闭空间的包围部件21内部导入N2气体等惰性气体，该包围部件21内部通过惰性气体清除了氧。这是基于与灯壳体13内部的氧通过惰性气体而清除相同的原因。另外，导入到包围部件21内部的惰性气体从设于包围部件21的排气口21b排气。
此外，包围部件21内部例如也可以是真空。
工件W载置在工件台23上，例如通过真空吸盘机构吸附保持于工件台23。在该工件W上形成有SAM膜(SAM)，距掩模M离开约100μm左右而配置。而且，在工件W与掩模M之间形成有空气层。
具体而言，在掩模M的光出射侧设有包围部件24，该包围部件24将通过掩模M并向工件W照射的光所行进的光路包围，从形成于包围部件24的空气导入口24a向工件W与掩模M之间导入空气。从空气导入口24a导入的空气被从排气口24b排气。此外，掩模M与工件W之间并不限定于空气层，只要形成有包含氧的气体层即可。
另外，工件台23构成为能够通过台移动机构32向XYZθ方向(图10的左右、前后、上下方向、以及以Z轴为中心的旋转方向)移动。台移动机构32通过控制部31进行驱动控制。
即，如以下那样进行工件W的VUV照射处理。
首先，控制部31对真空吸盘机构等进行驱动控制，通过真空吸附对安置在掩模台22的规定的位置的掩模M进行保持。接下来，控制部31利用台移动机构32使工件台23下降，使工件W载置在工件台23上。之后，控制部31利用台移动机构32使工件台23上升，将工件W设置在规定的VUV光照射位置。接下来，控制部31利用台移动机构32使工件台23在XYθ方向上移动，进行掩模M与工件W的对位(对准)。即，使印在掩模M上的对准标记与印在工件W上的对准标记一致。
若掩模M与工件W的对位结束，则真空紫外光光源装置10将作为平行光的VUV光照射到掩模M上，进行工件W上的SAM膜的光图案化处理。若光图案化处理结束，则控制部31利用台移动机构32使工件台23下降，停止向工件台23供给真空，成为能够从工件台23取出照射结束的工件W的状态。
如以上那样，在本实施方式中的光照射装置100中，准备形成有图案的掩模M，将掩模M与工件W接近而平行地配置，通过该掩模M仅对希望改变工件W的特性的部分照射平行光的VUV光。这样，进行对于工件W的光图案化处理。
此时，光照射装置100在大气等包含氧的气氛中对工件W照射VUV光。因此，在对SAM膜照射了VUV光时，SAM膜表面附近的氧通过VUV照射而成为活性氧，能够进行VUV光对SAM膜的直接分解，并且还能够进行该活性氧与SAM膜的氧化分解反应。由此，与在不包含氧的惰性气体气氛中向SAM膜照射VUV那样、不进行基于活性氧的氧化分解反应的情况相比，能够提高图案化率(Patterning rate)。
另外，真空紫外光光源装置10释放脉冲光、并且是发光的占空比为0.01以下的光作为向工件W照射的VUV光。由此，能够抑制大气气氛中的氧分子吸收VUV而生成的臭氧的生成量。特别是，通过将上述发光的占空比设定为0.0001以上且0.001以下，能够以可较容易地实现的发光条件，将产生臭氧浓度充分减少至实用上没有问题的程度。因此，能够抑制臭氧蚀刻导致的图案化的变形，实现良好的图案化。
而且，由于将脉冲光、并且是发光的占空比为0.01以下的光作为释放的光源而应用于闪光灯11，因此能够适当地释放满足上述条件的VUV光。
另外，作为闪光灯11，能够应用发光长度(电极间距离)为12.5mm以下、且在发光管内封入有包含氙气的气体的闪光灯。这样，通过使用被视为大致点光源的光源，能够进行光的绕射较少的曝光。因此，能够实现图案线宽的微细化。
(变形例)
在上述实施方式中，在要求照射到工件W的VUV光的照度分布的均匀性的情况下，例如还可以如以下那样构成光照射装置100。
将真空紫外光光源装置10中的抛物面反射镜12设为椭圆聚光反射镜，在该椭圆聚光反射镜的第1焦点配置闪光灯11的发光部。另外，在从窗部14释放的光聚光的第2焦点配置积分器，利用准直透镜或准直反射镜使来自积分器的光成为平行光而照射到掩模M。
此外，由于积分器、准直透镜或准直反射镜位于从真空紫外光光源装置10释放并照射到工件W的光所行进的光路上，因此它们需要由VUV区域的透光性好的材料构成，并且它们也被收容于包围部件21的内部。
此外，上述虽然说明了特定的实施方式，但该实施方式只是例示，并非意图限定本发明的范围。本说明书所记载的装置以及方法能够在除上述以外的方式中具体实现。另外，也能够不脱离本发明的范围地对上述实施方式进行适当的省略、替换以及变更。进行了该省略、替换以及变更的方式包含在权利要求书所记载的范围以及它们的等价物的范围内，属于本发明的技术范围。
工业上的可利用性
根据本发明的真空紫外光光源装置，能够抑制在大气等包含氧的气氛中释放真空紫外光时产生的臭氧的量，因此是有用的。另外，在安装有该真空紫外光光源装置的光照射装置中，在包含氧的气氛中的SAM膜的图案化处理中，能够抑制产生的臭氧与SAM膜的氧化分解反应所引起的臭氧蚀刻，从而能够实现良好的图案化，因此是有用的。
附图标记说明
10…真空紫外光光源装置，11…闪光灯(VUV-SFL)，12…抛物面反射镜，13…灯壳体，14…窗部，15…供电部，21…包围部件，21a…气体导入口，21b…排气口，22…掩模台，23…工件台，24…包围部件，24a…空气导入口，24b…排气口，31…控制部，32…台移动机构，41…灯，42…灯罩，43…窗部，44…流通室，45…开放端，46…臭氧仪，47…掩模，47a…开口，111a…发光管，111b…第一密封管，111c…第二密封管，112…密封用玻璃管，113a…第一主电极，113b…第二主电极，114a…导线，114b…导线，115a，115b…启动辅助电极，116a，116b…内部导线，117a，117b…外部导线，118a，118b…金属箔，119…支撑件，M…掩模，SAM…自组装单分子膜(SAM膜)，W…工件。

Claims (7)

1.一种真空紫外光光源装置，释放包含真空紫外光的光，其特征在于，
作为上述包含真空紫外光的光，将脉冲光、并且是发光的占空比为0.00001以上且0.01以下的光释放到包含氧的气氛中。
2.根据权利要求1所述的真空紫外光光源装置，其特征在于，
上述发光的占空比为0.0001以上且0.001以下。
3.根据权利要求1或2所述的真空紫外光光源装置，其特征在于，具备：
闪光灯，具有由真空紫外光透射性材料构成的发光管、以及配置在该发光管内的相互对置的一对电极；以及
供电部，向上述闪光灯供给电力。
4.根据权利要求3所述的真空紫外光光源装置，其特征在于，
上述闪光灯的上述一对电极的电极间距离为12.5mm以下，在上述发光管内封入有包含氙气的气体。
5.一种光照射装置，其特征在于，具备：
掩模，与形成有自组装单分子膜的工件分离地配置，形成有规定的图案；
上述权利要求1至4中任一项所述的真空紫外光光源装置，经由上述掩模向上述工件上照射包含真空紫外光的光；以及
包围部件，将从上述真空紫外光光源装置至上述掩模的上述光的光路包围；
上述包围部件的内部通过惰性气体而被净化，
在上述掩模与上述工件之间形成有包含氧的气体层。
6.一种自组装单分子膜的图案化方法，经由形成有规定的图案的掩模，对形成在工件上的自组装单分子膜照射包含真空紫外光的光，其特征在于，
在包含氧的气氛中，作为上述包含真空紫外光的光，照射脉冲光、并且是发光的占空比为0.00001以上且0.01以下的光。
7.根据权利要求6所述的自组装单分子膜的图案化方法，其特征在于，
作为上述包含真空紫外光的光，照射上述发光的占空比为0.0001以上且0.001以下的光。
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