散热单元、曝光装置及物品的制造方法与流程

1.本发明涉及散热单元、曝光装置及物品的制造方法。


背景技术：

2.在将水银灯用作光源的曝光装置中，有将曝光所使用的波长(曝光波长)的光用冷镜反射，将曝光所不需要的波长(非曝光波长)的光用冷镜透射的曝光装置。在不回收非曝光波长的光的情况下，导致装置整体的温度上升，有可能引起构成装置的部件的破损、曝光精度的降低。因此，要求利用散热板接受非曝光波长的光而转换为热，并使该热传导到散热器而高效地散热。
3.另外，在曝光装置中，为了提高生产性，要求增大光源的输出，但随着光源的输出的增大，会产生散热板、散热器熔融这样的问题。在专利文献1中，通过由熔点高的陶瓷系的材料构成散热板，能够防止散热板、散热器的熔融。此外，在日本特开2010-205806号公报中也公开了以下的内容，即，通过分割地配置散热板以防止散热板的内部温度差变大，与不分割散热板的情况相比，提高了散热板的耐久性。
4.然而，由于陶瓷系的材料的热传导率低于金属等材料的热传导率，因此难以使热高效地传导到用于散出热的散热器。此外，由于在分割地配置散热板的情况下会产生间隙，因此与不分割散热板的情况相比，热传导性降低。由于热传导性降低，对由来自光源的光产生的热进行散热的效率降低。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的在于提供一种有利于提高由来自光源的光产生的热的散热效率的散热单元。
6.用于解决课题的方案
7.为了达成上述目的，作为本发明的一方式的散热单元的特征在于，具有：散热构件，使热散出；以及传热构件，使通过吸收来自光源的光而产生的热传导到所述散热构件，在所述传热构件的所述光源所在侧的面配置有包含熔点比所述传热构件的材料高的材料的膜。
8.发明的效果
9.根据本发明，能够提供有利于提高由来自光源的光产生的热的散热效率的散热单元。
附图说明
10.图1是表示第一实施方式的散热单元的结构的概略图。
11.图2是表示第二实施方式的散热单元的结构的概略图。
12.图3是表示第三实施方式的散热单元的结构的概略图。
13.图4是表示曝光装置的结构的概略图。
14.附图标记的说明
15.1光源；30散热单元；31散热构件；32传热构件；33膜；70光。
具体实施方式
16.本发明的进一步特征将通过以下示例性的实施方式的描述(参考附图)变得明确。
17.下面，根据附图详细说明本发明的优选实施方式。另外，在各图中，对相同的构件标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
18.[第一实施方式]
[0019]
图1是本实施方式的散热单元30的剖视图。散热单元30由散热构件31和传热构件32构成。传热构件32配置在比散热构件31靠光源1侧的位置，与散热构件31接触地配置。散热构件31具有对由来自光源1的光70产生的热进行散热的功能。散热构件31可以是空冷式的冷却机构，也可以是液冷式的冷却机构。空冷式的冷却机构在能够以简单的构造进行冷却的方面优异，液冷式的冷却机构与空冷式相比在冷却效果高的方面优异。
[0020]
传热构件32为了高效地使热传导到散热构件31，优选为热传导性高的材质。在本实施方式中，由热传导性高的金属构成传热构件32，能够将由光70产生的热高效地传递到散热构件31。
[0021]
传热构件32的厚度(从传热构件32与散热构件31的接触面到传热构件32的光源1侧的面为止的长度)为10mm左右。作为传热构件32所使用的具体的材料，例如可举出银、铜、铝、镍、铂等。另外，传热构件32通过形成为未被分割的一体构造或被分割为最小限度的构造，能够抑制部件的件数，能够降低制造成本。
[0022]
但是，在传热构件32由金属构成的情况下，存在由于光70而使传热构件32熔融的可能性。另外，若传热构件32熔融，则光70不经由传热构件32而照射到散热构件31，散热构件31也有可能热变形以及热损伤。
[0023]
另外，在为了不使传热构件32熔融而将传热构件32变更为熔点比金属高的材料(例如陶瓷系的材料)的情况下，与使用金属的情况相比，热传导性降低。因此，被光70直接照射的部位和其以外的部位的温度梯度变大，由于温度梯度引起的热冲击，传热构件32可能会破损。为了防止这样的破损的发生，也考虑了分割地配置传热构件32的方法，但除了使用热传导性比金属低的材料之外，由于存在分割的边界的间隙，成为使热传导效率进一步降低的主要原因。
[0024]
因此，在本实施方式中，通过在由热传导性高的金属构成的传热构件32的光源侧的表面配置膜33，能够防止因通过吸收来自光源1的光70产生的热而使传热构件32熔融的情况。另外，本实施方式中的膜33是具有比传热构件32高的熔点的材料的膜，以使膜33不熔融，因此能够降低膜33熔融而使来自光源1的光直接照射到由金属构成的传热构件32的可能性。膜33可以配置在传热构件32的光源侧的整个面上，也可以配置在被光直接照射的一部分区域。
[0025]
对本实施方式中的膜33进行说明。膜33由具有比传热构件32高的熔点的材料构成，例如由陶瓷系(氧化铝、氧化锆、二氧化钛、铬氧化物(chromia)、氧化钇、氧化镁、氧化铬、上述陶瓷及两种以上的复合氧化物)构成。另外，膜33也可以是高熔点金属材料系(钨、钽、钼、铌、上述金属合金)、金属/耐热合金类(铝、不锈钢系、mcralx合金、镍、ni基合金、高
碳铁铬系、钴合金系、铜)等。mcralx合金的m为ni、co、nico等，x为y、hf、si、ta等。膜33通过使构成的材质为氧化物，还能够防止传热构件32的表面氧化所引起的变色或劣化。
[0026]
由于膜33的熔点低时传热构件32有可能会熔融，因此膜33的材料优选熔点为1100度以上的材料。在此，对陶瓷系材料所具有的特性进行说明。作为陶瓷系材料，例如氧化铝的熔点为约2050度，热传导率为约32w/m
·
k。碳化硅陶瓷的熔点为约2600度，热传导率为约60w/m
·
k。氮化铝陶瓷的熔点为约2200度，热传导率为约150w/m
·
k。氧化锆的熔点为约2700度，热传导率为约3w/m
·
k。上述的陶瓷系材料的熔点为1100度以上。在要求膜33具有更高的耐热效果的情况下，优选熔点为1800度以上的材料。另一方面，作为金属材料的铝的熔点为约660度，热传导率为约237w/m
·
k。这样，陶瓷系材料具有与作为金属材料的铝相比熔点高但热传导率低的特性。
[0027]
在本实施方式中，膜33的厚度优选为1mm以下的薄层。这是因为，通过使膜33的厚度变薄，能够不过度地限制光70向传热构件32的吸收地高效地进行从传热构件32向散热构件31的热传导。另一方面，若膜33的厚度过薄，则传热构件32有可能熔融，因此膜33的厚度优选为0.01mm以上。在对膜33要求更高的耐久性的情况下，优选为0.1mm以上的厚度。另外，本实施方式中的膜33能够通过在传热构件32的光70入射的表面上热喷涂具有比传热构件32高的熔点的材料而形成。由于基于热喷涂的表面处理难以在热喷涂的整个范围内均匀地形成膜，因此有可能在膜33上产生不均匀。因此，要求膜33在最薄的部位具有传热构件32不熔融的程度的膜33的厚度。根据用于膜33的材料，适当的膜的厚度不同，例如，在通过基于热喷涂的表面处理形成陶瓷系的膜的情况下，一般为0.1mm～0.3mm左右的厚度。
[0028]
另外，由于传热构件32与膜33的线膨胀系数之差，可预想到膜33会从传热构件32的表面剥落。为了防止该情况，也可以在传热构件32与膜33之间配置未图示的中间层(基底)。作为中间层使用的材料，例如可举出ni、ni-cr、ni-al、mcraly(m为ni、co、nico等)。
[0029]
如上所述，在本实施方式中，通过在传热构件32的光源1侧的表面配置由具有比传热构件32高的熔点的材料构成的膜33，能够防止传热构件32因通过吸收来自光源1的光70产生的热而熔融的情况。由此，能够提高由来自光源的光产生的热的散热效率。
[0030]
[第二实施方式]
[0031]
对本实施方式的散热单元30进行说明。在本实施方式中未提及的事项按照第一实施方式。图2是本实施方式的散热单元30的剖视图。本实施方式的散热单元30相对于在第一实施方式中说明的散热单元，在具有中间构件34这一点上不同。
[0032]
第一实施方式的散热单元虽然是以散热构件31和传热构件32接触的方式来进行了说明，但由于位于散热构件31和传热构件32的接触面的微小的凹凸、翘曲、起伏等，有可能产生间隙。
[0033]
因此，本实施方式的散热单元30通过用中间构件34填埋散热构件31和传热构件32之间的间隙，能够使散热构件31和传热构件32贴紧。图2是在散热构件31和传热构件32之间配置有中间构件34的散热单元30的剖视图。根据图2所示的散热单元的结构，能够提高将膜33接收光70而产生的热经由传热构件32传导到散热构件31的效率，能够提高散热单元30的散热效率。
[0034]
中间构件34的材质优选热传导率高、柔软且贴紧性高的材质。作为传热构件32的材质，例如可举出石墨片、硅脂、加入金属粉末的膏等。
[0035]
如上所述，在本实施方式中，通过将中间构件34配置在散热构件31和传热构件32之间的间隙中，从而能够提高由来自光源的光产生的热的散热效率。
[0036]
[第三实施方式]
[0037]
对本实施方式的散热单元30进行说明。在本实施方式中未提及的事项按照第一实施方式。图3是本实施方式的散热单元30的剖视图。在本实施方式的散热单元30中，作为在第一实施方式中说明的散热构件，应用空冷式的冷却机构的散热器35。
[0038]
图3是采用散热器35作为散热构件的散热单元30的剖视图。散热器35由热传导率高的材料、例如铝、金、银、铜等构成。铝的熔点为约660度，热传导率为约237w/m
·
k。金的熔点为约1064度，热传导率为约315w/m
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k。银的熔点为约962度，热传导率为约427w/m
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k。铜的熔点为约1083度，热传导率为约398w/m
·
k。通过散热器35使用热传导率高的材料，提高由光70产生的热的冷却效率。
[0039]
本实施方式的散热器35具有空冷式的冷却机构。散热器35为了增加与空气的接触面积，与空气的接触面(与光源1相反侧的面)成为凹凸的形状。为了高效地冷却散热器35，设置有放出气体的风扇36，风扇36向散热器35吹送气体。
[0040]
风扇36吹送的气体可以是气氛内的气体，也可以是与气氛内的气体不同的气体。气体的温度可以与气氛内的温度相同，也可以被冷却。
[0041]
散热器35优选形成凹凸形状，以使从风扇36放出的气体能够冷却整个散热器35。具体而言，以散热器35的凹部(或凸部)沿着从风扇36放出的气体流动的方向形成为佳。此外，可以以使大量的气体吹送到散热器35的温度容易升高的区域(例如，中央部分)的方式配置风扇36。风扇36也可以设置多个。
[0042]
另外，在本实施方式中，将散热器35作为空冷式的冷却机构进行了说明，但是也可以是液冷式的冷却机构。在采用液冷式的冷却机构的情况下，通过在散热器35的内部或者在与散热器35接触的结构中使冷却用的冷却剂流入，能够以比空冷式高的冷却效率冷却散热器35。
[0043]
如上所述，在本实施方式中，通过使用空冷式的冷却机构的散热器35作为散热构件，能够提高冷却效率，并能够提高由来自光源的光产生的热的散热效率。
[0044]
[曝光装置的实施方式]
[0045]
在本实施方式中，对将在第一～第三实施方式中说明了的散热单元30应用于曝光装置的例子进行说明。图4是具有散热单元30的曝光装置100的概略图。曝光装置100具有光源1(例如水银灯或激光器)、用来自光源1的光对原版12(例如掩模或中间掩模)进行照明的照明光学系统、将原版12的图案投影到基板15(例如晶圆或玻璃板)上的投影光学系统14。
[0046]
从光源1射出的光由聚光反射镜2聚光，向冷镜3(光学元件)入射。冷镜3使未用于曝光的非曝光波长的光70(一方的光)透射，并使用于曝光的曝光波长的光60(另一方的光)反射。另外，冷镜3只要具备能够使曝光波长的光60与非曝光波长的光70分离的功能即可，因此也可以是使曝光波长的光60透射而使非曝光波长的光反射的结构。非曝光波长的光70是指例如水银灯的g线的波长即436nm以上的波长的光，曝光波长的光60是指例如比436nm短的波长的光。
[0047]
非曝光波长的光70入射到散热单元30，转换为热。这里产生的热通过散热构件31散热。由于在散热单元30的受光面上配置有作为高熔点材料的膜33，因此即使在光源1是高
输出的水银灯的情况下，散热单元30也不会熔融。另外，散热单元30可以设置在曝光装置100内，也可以设置在曝光装置100的外部。在后者的情况下，光70经由未图示的窗被引导到曝光装置100的外部。
[0048]
由冷镜3反射的曝光波长的光60由聚焦透镜5聚光，由光学积分器6均匀化，由光圈7调节照明原版的光的形状。然后，曝光波长的光60经过聚焦透镜8、折曲反射镜9、遮蔽叶片10、成像透镜11照射到原版12上。通过投影光学系统14将原版12和基板15的光学位置关系维持为共轭。原版12由原版载置台13驱动，基板15由基板载置台16驱动。
[0049]
以下，对适用于曝光装置100的优选的散热单元30的具体结构进行说明。另外，作为光源1使用输出为12kw的水银灯，将436nm以上的波长的光作为非曝光波长。
[0050]
对散热单元的各个构件所使用的适合的材料进行说明。传热构件32优选为无氧铜(c1020)的一体物。这是因为无氧铜的热传导率为391[w/(m
·
k)]，是热传导性和加工性优异的材质。
[0051]
优选在对传热构件32用mcraly(m为ni、co、nico)形成50～100μm的中间层(接合涂层)后，以200～300μm的厚度热喷涂氧化锆，由此形成膜33。
[0052]
优选在传热构件32与散热构件31之间配置富有贴紧性且耐高温的石墨片作为中间构件34。所使用的石墨片例如可以使用密度为1[g/cm3]左右、厚度方向的热传导率为5[w/(m
·
k)]以上、厚度方向的线膨胀率为0.0002[/k]左右的石墨片。
[0053]
散热构件31优选使用空冷式的散热器，并使用热传导性高的铝。优选利用风扇36以排气风量4[m3/min]进行热排气，以使空气与散热器的凸部平行地流动。
[0054]
[物品的制造方法的实施方式]
[0055]
本发明的实施方式的物品的制造方法例如适合于制造平板显示器(fpd)。本实施方式的物品的制造方法包含使用上述的曝光装置在涂覆于基板上的感光剂上形成潜像图案的工序(对基板进行曝光的工序)以及对在该工序中形成有潜像图案的基板进行显影的工序。此外，该制造方法包含其它的周知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、冲切、接合、封装等)。本实施方式的物品的制造方法在物品的性能、品质、生产率和生产成本中的至少一个方面优于以往的方法。
[0056]
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明当然不限于这些实施方式，在其主旨的范围内能够进行各种变形以及变更。