JP2020071321A - Cooling device, light source device, exposure device, and article manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】発熱体を冷却するのに有利な冷却装置を提供する。
【解決手段】発熱体を冷却する冷却装置であって、前記発熱体と熱的に接続され、前記発熱体で発生した熱を作動流体に伝達する受熱部と、前記受熱部と管路を介して接続され、当該管路を介して前記受熱部から流入する前記作動流体の熱を放出する放熱部と、前記受熱部を収容する空間を規定するカバー部材と、前記受熱部の目標温度に応じて、前記空間の圧力を制御する圧力制御部と、を有することを特徴とする冷却装置を提供する。
【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device advantageous for cooling a heating element.
A cooling device for cooling a heating element, which includes a heat receiving portion thermally connected to the heating element and transmitting heat generated in the heating element to a working fluid, and the heat receiving portion and a pipe line. Depending on the target temperature of the heat receiving portion, a heat radiating portion that is connected to the heat receiving portion through the pipe and releases the heat of the working fluid that flows in from the heat receiving portion, a cover member that defines a space that accommodates the heat receiving portion. And a pressure control unit that controls the pressure in the space.
[Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、冷却装置、光源装置、露光装置及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a cooling device, a light source device, an exposure device, and an article manufacturing method.
半導体素子や液晶表示素子などの製造工程であるリソグラフィ工程において、原版であるレチクル又はマスクのパターンを、投影光学系を介して基板（表面にレジスト層が形成されたウエハ又はガラスプレート）に転写する露光装置が用いられている。例えば、液晶表示素子のリソグラフィ工程に用いられる露光装置には、マスク上のより大きな面積パターンを基板上に一括露光することが要求されている。そこで、高解像力が得られ、且つ、大画面を露光することができるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置、所謂、走査型露光装置が提案されている。 In a lithography process, which is a manufacturing process for semiconductor devices, liquid crystal display devices, etc., the pattern of a reticle or mask, which is an original plate, is transferred to a substrate (a wafer or a glass plate having a resist layer formed on its surface) via a projection optical system. An exposure device is used. For example, an exposure apparatus used in a lithography process of a liquid crystal display device is required to collectively expose a larger area pattern on a mask on a substrate. Therefore, a step-and-scan type exposure apparatus, which is capable of exposing a large screen with high resolution, so-called a scanning type exposure apparatus has been proposed.
走査型露光装置は、スリット光で照明されたマスクのパターンを、マスクと基板とを走査（スキャン）しながら、投影光学系を介して基板に転写する。このような走査型露光装置では、光源として、一般的に、紫外線（ＵＶ）を放射する水銀ランプが用いられているが、近年、国際的な水銀規制に関する条約や環境負荷の観点から、水銀ランプに代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが望まれている。 The scanning exposure apparatus transfers the pattern of the mask illuminated by the slit light onto the substrate via the projection optical system while scanning the mask and the substrate. In such a scanning type exposure apparatus, a mercury lamp that radiates ultraviolet rays (UV) is generally used as a light source. In recent years, a mercury lamp has been adopted from the viewpoint of international treaties regarding mercury regulations and environmental load. It is desired to use a light emitting diode (LED) instead of.
ＬＥＤは、水銀ランプと比べて、省電力でエネルギー効率に優れており、チップ単位面積（ｍｍ２）あたりの発光量が１Ｗ程度のＬＥＤも開発されている。そこで、走査型露光装置を含む露光装置においては、光源を、水銀ランプからＬＥＤに置き換えることが検討されている（特許文献１参照）。 LEDs are more energy efficient and more energy efficient than mercury lamps, and LEDs with a light emission amount of about 1 W per chip unit area (mm 2 ) have been developed. Therefore, in an exposure apparatus including a scanning type exposure apparatus, it has been considered to replace the mercury lamp with an LED as a light source (see Patent Document 1).
特許文献１では、複数のＬＥＤを配列したＬＥＤアレイを光源として用いている。ＬＥＤに関しては、それ自体の発熱量は非常に少ないものの、装置が用いられる環境下では問題となり、かかる問題は、ＬＥＤアレイ全体での発熱量を考えると特に顕著となる。従って、ＬＥＤのような発熱体で発生する熱を冷却する技術が必要となる。 In Patent Document 1, an LED array in which a plurality of LEDs are arranged is used as a light source. Although the LED itself has a very small heat generation amount, it becomes a problem under the environment where the device is used, and such a problem becomes particularly remarkable when the heat generation amount of the entire LED array is considered. Therefore, a technique for cooling the heat generated by a heating element such as an LED is required.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、発熱体を冷却するのに有利な冷却装置を提供することを例示的目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems of the conventional art, and an exemplary object of the present invention is to provide a cooling device advantageous for cooling a heating element.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての冷却装置は、発熱体を冷却する冷却装置であって、前記発熱体と熱的に接続され、前記発熱体で発生した熱を作動流体に伝達する受熱部と、前記受熱部と管路を介して接続され、当該管路を介して前記受熱部から流入する前記作動流体の熱を放出する放熱部と、前記受熱部を収容する空間を規定するカバー部材と、前記受熱部の目標温度に応じて、前記空間の圧力を制御する圧力制御部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, a cooling device according to one aspect of the present invention is a cooling device for cooling a heating element, which is thermally connected to the heating element and transfers heat generated by the heating element to a working fluid. And a heat receiving portion that is connected to the heat receiving portion via a pipe line and that releases the heat of the working fluid flowing from the heat receiving portion through the pipe line, and a space that accommodates the heat receiving portion. And a pressure control unit that controls the pressure in the space according to the target temperature of the heat receiving unit.
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other aspects of the present invention will be made clear by the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、発熱体を冷却するのに有利な冷却装置を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a cooling device that is advantageous for cooling a heating element.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate description will be omitted.
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態における冷却装置ＣＡの構成を示す概略図である。冷却装置ＣＡは、発熱体を冷却する冷却装置であって、発熱体としての発光ダイオード（ＬＥＤ）を冷却する真空気化冷却装置として具現化される。ＬＥＤは、例えば、露光装置、インプリント装置などのリソグラフィ装置や照明装置の光源として用いられる。但し、発熱体は、ＬＥＤに限定されるものではなく、例えば、パワー発熱体や半導体素子などを含む。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a cooling device CA according to the first embodiment of the present invention. The cooling device CA is a cooling device that cools a heating element, and is embodied as a vacuum evaporation cooling device that cools a light emitting diode (LED) as a heating element. The LED is used as a light source of a lithographic apparatus such as an exposure apparatus or an imprint apparatus, or an illumination apparatus. However, the heating element is not limited to the LED, and includes, for example, a power heating element and a semiconductor element.
冷却装置ＣＡは、図１に示すように、受熱部３と、制御部４と、ユーザインタフェース４ａと、記憶部４ｂと、調整弁５と、真空ポンプ６と、高温タンク７とを有する。また、冷却装置ＣＡは、熱交換器８と、低温タンク９と、圧力計１０と、フィルタ１１と、真空バルブ１４と、ブリードバルブ１５と、カバー部材２０と、温度センサ３０とを有する。
As shown in FIG. 1, the cooling device CA includes a
本実施形態では、電気基板２の上に複数のＬＥＤ１が配列されたＬＥＤアレイを発熱体とする。かかる発熱体には受熱部３が熱的に接続され、具体的には、電気基板２の裏面に受熱部３が設けられている。ＬＥＤ１で発生した熱（の大部分）は、熱伝導によって、電気基板２の裏面を介して受熱部３に伝わる。
In this embodiment, an LED array in which a plurality of LEDs 1 are arranged on the
受熱部３は、ＬＥＤ１で発生した熱を作動流体に伝達する。作動流体として、本実施形態では、純水を用いる。但し、作動流体は、純水に限定されず、エタノールやフッ素系不活性液体であってもよい。受熱部３は、多孔質材、本実施形態では、多孔質カーボングラファイト材で構成されている。これにより、低温タンク９から受熱部３に供給された作動流体が多孔質カーボングラファイト面に浸み出すため、作動流体を均一に保持することが可能であり、熱伝導性の点でも有利である。なお、受熱部３を多孔質材で構成するのではなく、低温タンク９から受熱部３に供給された作動流体を薄く張れるような構造を受熱部３に設けてもよい。また、図１に示すように、受熱部３には、カバー部材２０が設けられている。カバー部材２０は、受熱部３を収容する空間ＳＰを規定する。
The
熱交換器８は、管路ＰＬを介して受熱部３と接続され、放熱部として機能する。熱交換器８は、管路ＰＬを介して受熱部３から流入する作動流体の熱を放出する（放熱する）。
The
受熱部３で作動流体が沸騰して生じた蒸気は、管路ＰＬを介して、高温タンク７に貯留される。高温タンク７は、管路ＰＬを介して熱交換器８と接続されている。また、熱交換器８には、管路ＰＬを介して低温タンク９が接続されている。従って、作動流体が沸騰して生じた蒸気は、熱交換器８で周辺空気と熱交換されて凝縮し、液体として低温タンク９に貯留される。
The steam generated by boiling the working fluid in the
低温タンク９と受熱部３とは管路ＰＬを介して接続され、低温タンク９に貯留された作動流体は、再度、受熱部３に供給され、同じ経路を辿ることで循環する。低温タンク９と受熱部３との間の管路ＰＬには、調整弁５が設けられている。調整弁５の開度によって、低温タンク９から受熱部３に供給される作動流体の供給量（流量）を調整することができる。このように、低温タンク９及び調整弁５は、管路ＰＬを介して受熱部３に作動流体を供給する供給部として機能する。
The
制御部４は、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、プログラムに従って冷却装置ＣＡの各部を統括的に制御して冷却装置ＣＡを動作させる。制御部４は、本実施形態では、真空バルブ１４、真空ポンプ６及びブリードバルブ１５と協同して、受熱部３の目標温度に応じて、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力を制御する圧力制御部として機能する。具体的には、制御部４は、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力が受熱部３の目標温度に対応する作動流体の飽和水蒸気圧以下となるように、空間ＳＰの圧力を制御する。なお、受熱部３の目標温度は、例えば、ユーザによって、スイッチ、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、ディスプレイなどを含むユーザインタフェース４ａを介して設定（入力）される。従って、ユーザインタフェース４ａは、受熱部３の目標温度を設定する設定部として機能する。
The control unit 4 is composed of a computer including a CPU, a memory and the like, and comprehensively controls each unit of the cooling device CA according to a program to operate the cooling device CA. In the present embodiment, the control unit 4 cooperates with the
真空バルブ１４と真空ポンプ６とは、その順で、受熱部３と熱交換器８との間の管路ＰＬに設けられている。真空ポンプ６及び真空バルブ１４は、カバー部材２０の内部、即ち、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力（受熱部３に供給された作動流体の飽和水蒸気圧）を調整する。真空ポンプ６及び真空バルブ１４は、本実施形態では、受熱部３が収容された空間ＳＰから気体を排出する排気部として機能する。なお、真空ポンプ６は、真空エジェクタに置換することも可能である。
The
また、カバー部材２０に対しては、フィルタ１１及びブリードバルブ１５が設けられ、フィルタ１１でパーティクルなどが除去された清浄な空気（気体）を、ブリードバルブ１５を介して、受熱部３が収容された空間ＳＰに取り込むことが可能である。ブリードバルブ１５は、本実施形態では、受熱部３が収容された空間ＳＰに気体を供給する給気部として機能する。
Further, a
例えば、作動流体として純水を用いた場合、大気圧（１０１３ｋＰａ）における作動流体（純水）の沸点は、１００℃である。ここで、受熱部３の目標温度を７０℃とすると、図２に示すように、作動流体（純水）の飽和水蒸気圧は、−７０ｋＰａとなる。この場合、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力を−７０ｋＰａに調整することが必要となる（即ち、−７０ｋＰａが空間ＳＰの圧力の調整値となる）。本実施形態では、図２に示すような作動流体の飽和水蒸気圧と温度との関係を示す情報は、ハードディスクやメモリなどの記憶部４ｂに予め記憶されている。そして、記憶部４ｂに記憶された情報に基づいて、ユーザインタフェース４ａで設定された受熱部３の目標温度に対応する作動流体の飽和水蒸気圧が制御部４によって決定される。図２は、作動流体（純水）の飽和水蒸気圧と温度との関係を示す図であって、縦軸は、飽和水蒸気圧［ｋＰａ］を示し、横軸は、温度［℃］を示す。
For example, when pure water is used as the working fluid, the boiling point of the working fluid (pure water) at atmospheric pressure (1013 kPa) is 100 ° C. Here, when the target temperature of the
受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力を下げる（真空度を上げる）場合には、制御部４の制御下において、真空バルブ１４の開度を上げ、ブリードバルブ１５の開度を下げる。一方、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力を上げる（真空度を下げる）場合には、制御部４の制御下において、真空バルブ１４の開度を下げ、ブリードバルブ１５の開度を上げる。受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力が調整値に到達したかどうかは、空間ＳＰの圧力を計測する圧力計１０で確認すればよい。換言すれば、制御部４は、圧力計１０で計測される空間ＳＰの圧力が調整値となるように、真空バルブ１４の開度やブリードバルブ１５の開度を制御する。これにより、作動流体が受熱部３に適切に供給されていれば、受熱部３の温度が目標温度である７０℃（又はその前後）となる。
When the pressure of the space SP in which the
ＬＥＤ１及び電気基板２（ＬＥＤアレイ）の温度履歴の許容範囲に応じて、制御部４は、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力の調整値に対して許容値を設定してもよい。例えば、受熱部３の目標温度を７０℃に設定した場合、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力の調整値は、上述したように、−７０ｋＰａとなるが、目標温度である７０℃の±５℃の範囲に対応する作動流体の飽和水蒸気圧の範囲を許容値として設定する。なお、空間ＳＰの圧力の調整値に対する許容値は、冷却対象であるＬＥＤ１の仕様、電気基板２の仕様、或いは、それらを組み合わせた場合の条件などにも応じて設定してもよい。
The control unit 4 may set an allowable value for the adjustment value of the pressure of the space SP in which the
ＬＥＤ１の発熱量に対して、受熱部３に供給される作動流体の供給量が適切でない場合には、所期の冷却性能を得ることができない可能性があるため、受熱部３に供給される作動流体の供給量（供給過不足）を制御する必要がある。本実施形態では、制御部４において、受熱部３に供給される作動流体の供給量を制御する。換言すれば、低温タンク９から受熱部３に供給される作動流体の供給量を制御する供給制御部として制御部４を機能させる。
When the amount of working fluid supplied to the
例えば、受熱部３の温度を温度センサ３０（温度計測部）で計測し、目標温度を維持するように、制御部４によって調整弁５の開度を制御（調整）する。具体的には、温度センサ３０で計測される温度が目標温度となるように、制御部４は、調整弁５を介して、低温タンク９から受熱部３に供給される作動流体の供給量を制御する。
For example, the temperature of the
また、制御部４は、受熱部３に供給される作動流体の供給量と、受熱部３の温度の変化との関係を示す情報に基づいて、受熱部３の温度が目標温度となるように、低温タンク９から受熱部３に供給される作動流体の供給量を制御してもよい。
Further, the control unit 4 sets the temperature of the
例えば、ＬＥＤ１の単位時間あたりの発熱量は、ＬＥＤ１の点灯制御を行っている場合において、容易に推定することが可能である。作動流体の供給量及び供給速度と、ＬＥＤ１の点灯指令（発熱量＝電流量×点灯時間）との関係を予めパターンシーケンス化することで、制御部４は、ＬＥＤ１の点灯指令に基づいて、調整弁５の開度を決定することができる。これにより、受熱部３の温度を目標温度に維持することができる。
For example, the heat generation amount of the LED 1 per unit time can be easily estimated when the lighting control of the LED 1 is being performed. The control unit 4 makes an adjustment based on the lighting command of the LED 1 by patternizing the relationship between the supply amount and the supply speed of the working fluid and the lighting command of the LED 1 (heat generation amount = current amount × lighting time) in advance. The opening degree of the valve 5 can be determined. Thereby, the temperature of the
また、調整弁５の開度の代わりに、真空バルブ１４の開度及びブリードバルブ１５の開度と、受熱部３の温度との関係を予めパターンシーケンス化して制御してもよい。更には、調整弁５の開度、真空バルブ１４の開度及びブリードバルブ１５の開度を組み合わせてパターンシーケンス化して制御してもよい。このようなパターンシーケンス化して制御を行う際には、機械学習を用いてもよい。
Further, instead of the opening degree of the adjustment valve 5, the relationship between the opening degree of the
本実施形態では、ＬＥＤ１及び電気基板２の発熱量に応じて設定される受熱部３の目標温度に応じて、受熱部３が収容される空間ＳＰの圧力を制御する。これにより、受熱部３に供給される作動流体の飽和水蒸気圧を変化させ、受熱部３を目標温度に制御することができる。従って、冷却装置ＣＡは、ＬＥＤ１及び電気基板２を所期の冷却性能で効率的に冷却することができる。
In the present embodiment, the pressure of the space SP in which the
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態における冷却装置ＣＡの構成を示す概略図である。図３に示す冷却装置ＣＡは、図１に示す冷却装置ＣＡと比べて、受熱部３に作動流体を供給する供給部の構成が異なる。冷却装置ＣＡは、本実施形態では、受熱部３に対して作動流体を吐出（供給）する複数のノズル１２を更に有する。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the cooling device CA in the second embodiment of the present invention. The cooling device CA shown in FIG. 3 differs from the cooling device CA shown in FIG. 1 in the configuration of the supply unit that supplies the working fluid to the
複数のノズル１２は、管路ＰＬを介して低温タンク９が接続され、受熱部３の上方に配置されている。複数のノズル１２と低温タンク９との間の管路ＰＬには、複数のノズル１２のそれぞれに対応する調整弁５が設けられている。従って、複数のノズル１２のそれぞれから吐出される作動流体の量（吐出量）は、制御部４の制御下において、調整弁５の開度を調整することで個別に制御することができる。このように、制御部４は、調整弁５と協同して、複数のノズル１２のそれぞれから吐出される作動流体の量を個別に制御する吐出制御部として機能する。なお、ノズル１２及び調整弁５の代わりに、インクジェットプリンタに用いられるようなマイクロピエゾ（ノズル１２及び調整弁５の機能を有するディスペンサ）を用いてもよい。
The plurality of
複数のＬＥＤ１が存在する場合、各ＬＥＤ１の発熱量や冷却の不均一性によって、電気基板２に温度分布が発生する可能性がある。電気基板２における温度分布の発生は、極力、抑えることが好ましい。例えば、受熱部３の目標温度に対して、温度が高い電気基板２の部分が存在する場合を考える。この場合、温度が高い電気基板２の部分に対応（対向）するノズル１２から受熱部３に供給（吐出）される作動流体の供給量（吐出量）が増加するように、かかるノズル１２に対応する調整弁５の開度を上げる。また、受熱部３の目標温度に対して、温度が低い電気基板２の部分が存在する場合もある。この場合、温度が低い電気基板２の部分に対応（対向）するノズル１２から受熱部３に供給（吐出）される作動流体の供給量（吐出量）が低下するように、かかるノズル１２に対応する調整弁５の開度を下げる。
When a plurality of LEDs 1 are present, a temperature distribution may occur on the
このように、本実施形態では、電気基板２に温度分布が発生する場合であっても、受熱部３の温度を均一に、且つ、目標温度に制御することができる。従って、冷却装置ＣＡは、ＬＥＤ１及び電気基板２を所期の冷却性能で効率的に冷却することができる。
As described above, in the present embodiment, even when the temperature distribution is generated on the
＜第３実施形態＞
図４は、本発明の第３実施形態における露光装置ＥＡの構成を示す概略図である。露光装置ＥＡは、半導体素子や液晶表示素子の製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置ＥＡは、マスクを介して基板を露光して、マスクのパターンを基板に転写する。露光装置ＥＡは、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置、所謂、走査型露光装置であるが、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式を採用してもよい。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a schematic view showing the arrangement of the exposure apparatus EA in the third embodiment of the present invention. The exposure apparatus EA is a lithography apparatus that is used in a lithography process that is a manufacturing process of semiconductor elements and liquid crystal display elements and forms a pattern on a substrate. The exposure device EA exposes the substrate through the mask and transfers the pattern of the mask onto the substrate. In the present embodiment, the exposure apparatus EA is a step-and-scan type exposure apparatus, a so-called scanning type exposure apparatus, but a step-and-repeat method or another exposure method may be adopted.
露光装置ＥＡは、図４に示すように、光源５０と、光源５０を冷却する冷却装置ＣＡと、照明光学系５１と、マスク５２を保持して移動するマスクステージ５２Ａと、投影光学系５３と、基板５４を保持して移動する基板ステージ５４Ａとを有する。更に、露光装置ＥＡは、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従って露光装置ＥＡの各部を統括的に制御して露光装置ＥＡを動作させる制御部（不図示）を有する。
As shown in FIG. 4, the exposure apparatus EA includes a
照明光学系５１は、光源５０からの光でマスク５２を照明する光学系である。マスク５２には、基板５４に形成すべきパターンに対応するパターンが形成されている。マスク５２は、マスクステージ５２Ａに保持されている。
The illumination
基板５４は、基板ステージ５４Ａに保持されている。マスク５２と基板５４とは、投影光学系５３を介して、光学的にほぼ共役な位置（投影光学系５３の物体面及び像面の位置）に配置されている。投影光学系５３は、物体を像面に投影する光学系である。投影光学系５３には、反射系、屈折系、反射屈折系を適用することができる。投影光学系５３は、本実施形態では、所定の投影倍率を有し、マスク５２に形成されたパターンを基板５４に投影する。そして、マスクステージ５２Ａ及び基板ステージ５４Ａを、投影光学系５３の物体面と平行な方向に、投影光学系５３の投影倍率に応じた速度比で走査する。これにより、マスク５２に形成されたパターンを基板５４に転写することができる。
The
露光装置ＥＡは、基板５４を露光するための光を射出する光源５０として、電気基板２の上に複数のＬＥＤ１が配列されたＬＥＤアレイを用いている。電気基板２は、受熱部３と結合されている。電気基板２と受熱部３とは、機械的に、且つ、優れた熱伝導性で結合されているとよい。
The exposure apparatus EA uses an LED array in which a plurality of LEDs 1 are arranged on the
冷却装置ＣＡは、発熱体としての光源５０を冷却する。冷却装置ＣＡには、上述したように、受熱部３に作動流体を供給し、受熱部３で作動流体が沸騰して生じた蒸気を排出するための管路ＰＬが設けられている。作動流体が沸騰して生じた蒸気は、一旦、管路ＰＬを介して高温タンク７に貯留され、熱交換器８で熱交換されて（常温まで冷却されて）凝縮し、液体として低温タンク９に貯留される。なお、冷却装置ＣＡは、第１実施形態及び第２実施形態で説明した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
The cooling device CA cools the
露光装置ＥＡにおける受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力の調整値について説明する。まず、電気基板２の仕様によって、電気基板２に許容される上限温度が決定される。例えば、上限温度が４７℃の電気基板２を室温（２３℃）の環境下で用いる場合、電気基板２の最大温度は７０℃、それに対応する作動流体（純水）の飽和水蒸気圧は、図２に示すように、−７０ｋＰａとなる。従って、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力の調整値は、−７０ｋＰａに設定される。但し、このようにして求められる調整値は理論計算上の値であるため、実際には、誤差要因を含めて設定することが好ましい。これにより、電気基板２の最大温度（７０℃）の近傍で気化熱が発生するため、ＬＥＤ１及び電気基板２を効率的に冷却することができ、且つ、電気基板２の温度が７０℃以上になることを抑えることができる。
The adjustment value of the pressure of the space SP in which the
露光装置ＥＡは、常時、基板５４を露光しているのではなく、例えば、基板５４の交換時、マスク５２の交換時、基板５４の処理待ち時、アライメント時などでは、基板５４を露光していない。
The exposure apparatus EA does not always expose the
また、ＬＥＤ１の特徴として、総点灯時間がＬＥＤ１の寿命に影響を与えることが知られている。従って、上述したように、露光装置ＥＡが基板５４を露光していないときには、ＬＥＤ１の総点灯時間を抑えるために、ＬＥＤ１を消灯しておくことが考えられる。露光期間と非露光期間との割合は、一般的に、１：１であるため、ＬＥＤ１を消灯することで、ＬＥＤ１の寿命が延びることが期待される。
Further, as a characteristic of the LED 1, it is known that the total lighting time affects the life of the LED 1. Therefore, as described above, when the exposure apparatus EA is not exposing the
一方、ＬＥＤ１の総点灯時間を抑えるために、露光期間と非露光期間とでＬＥＤ１の点灯及び消灯を繰り返すと、ＬＥＤ１や電気基板２は周期的な温度変化、即ち、温度履歴を受けることになる。特に、ワイヤーボンディングやハンダなどの熱容量が小さい箇所では、温度変化が大きくなる。
On the other hand, in order to suppress the total lighting time of the LED 1, when the LED 1 is repeatedly turned on and off during the exposure period and the non-exposure period, the LED 1 and the
ＬＥＤ１は、単位面積あたりの発熱量が大きく、それに対する冷却装置ＣＡの冷却量も大きくなるため、ＬＥＤ１の点灯及び消灯によって、過熱や過冷却が発生し、ＬＥＤ１及び電気基板２の温度変化（温度履歴）が著しく大きくなる。そこで、ＬＥＤ１を消灯している間は、調整弁５を閉じる、或いは、調整弁５の開度を下げることで、受熱部３に供給される作動流体の供給量を低減する。これにより、ＬＥＤ１を消灯している間において、ＬＥＤ１及び電気基板２に対する冷却力を弱めることができる。
Since the LED 1 has a large amount of heat generated per unit area and the cooling amount of the cooling device CA corresponding to the LED 1 is also large, overheating and overcooling occur due to turning on and off of the LED 1, and the temperature change (temperature of the LED 1 and the electric board 2). History) becomes significantly larger. Therefore, while the LED 1 is off, the adjustment valve 5 is closed or the opening degree of the adjustment valve 5 is reduced to reduce the supply amount of the working fluid supplied to the
そして、ＬＥＤ１を再び点灯した場合には、調整弁５を開く、或いは、調整弁５の開度を上げることで、受熱部３に供給される作動流体の供給量を増加する。これにより、ＬＥＤ１を点灯している間において、ＬＥＤ１及び電気基板２に対する冷却力を強めることができる。
When the LED 1 is turned on again, the adjustment valve 5 is opened or the opening degree of the adjustment valve 5 is increased to increase the supply amount of the working fluid supplied to the
このように、ＬＥＤ１の点灯及び消灯に応じて、受熱部３に供給される作動流体の供給量を制御することで、ＬＥＤ１及び電気基板２の温度変化（温度履歴）を低減することができ、ＬＥＤ１の寿命を延ばすことができる。
In this way, by controlling the supply amount of the working fluid supplied to the
図５を参照して、露光装置ＥＡの動作を説明する。露光装置ＥＡは、上述したように、露光装置ＥＡの制御部が露光装置ＥＡの各部を統括的に制御することで動作する。但し、冷却装置ＣＡに関する動作については、冷却装置ＣＡの制御部が冷却装置ＣＡの各部を制御してもよい。 The operation of the exposure apparatus EA will be described with reference to FIG. As described above, the exposure apparatus EA operates by the control unit of the exposure apparatus EA comprehensively controlling each unit of the exposure apparatus EA. However, regarding the operation regarding the cooling device CA, the control unit of the cooling device CA may control each part of the cooling device CA.
Ｓ５０２では、受熱部３の目標温度を設定する。Ｓ５０４では、Ｓ５０２で設定された受熱部３の目標温度に対応する作動流体の飽和水蒸気圧に基づいて、受熱部３が収容された空間ＳＰの圧力の調整値を決定する。Ｓ５０６では、露光装置ＥＡを初期化する。
In S502, the target temperature of the
Ｓ５０８では、マスク５２と基板５４との位置合わせ（アライメント）を行う。Ｓ５１０では、基板５４を露光する際の露光量を決定する。Ｓ５１２では、基板５４を露光する際のＬＥＤ１の点灯プロファイルを決定する。Ｓ５１４では、Ｓ５１２で決定された点灯プロファイル、及び、受熱部３に供給される作動流体の供給量と、受熱部３の温度の変化との関係を示す情報とに基づいて、受熱部３に供給する作動流体の供給量を決定する。
In S508, the
Ｓ５１６では、Ｓ５１４で決定した供給量に基づいて、受熱部３への作動流体の供給を開始する。Ｓ５１８では、Ｓ５１２で決定された点灯プロファイルに基づいて、ＬＥＤ１を点灯する。Ｓ５２０では、マスク５２と基板５４とを走査しながら基板５４を露光する。Ｓ５２２では、Ｓ５１２で決定された点灯プロファイルに基づいて、ＬＥＤ１を消灯する。Ｓ５２４では、Ｓ５１４で決定した供給量に基づいて、受熱部３への作動流体の供給を終了する。
In S516, the supply of the working fluid to the
本実施形態では、露光装置ＥＡにおいて、光源５０としてＬＥＤ１を用いた場合であっても、冷却装置ＣＡによって、ＬＥＤ１及び電気基板２で発生する熱を冷却することができる。また、ＬＥＤ１及び電気基板２で発生する熱を冷却装置ＣＡで冷却することで、ＬＥＤ１の温度（周辺温度）を安定させることができる。図６は、ＬＥＤ１の出力ピーク波長と、ＬＥＤ１の周辺温度との関係を示す図であって、縦軸は出力ピーク波長［ｎｍ］を示し、横軸は周辺温度［℃］を示している。図６に示すように、ＬＥＤ１の出力ピーク波長は、周辺温度に影響される。本実施形態では、冷却装置ＣＡを用いてＬＥＤ１及び電気基板２を冷却してＬＥＤ１の周辺温度の変化を抑えることが可能であるため、ＬＥＤ１の出力ピーク波長の変化が低減され、安定した解像力を有する露光装置ＥＡを提供することができる。
In the present embodiment, even when the LED 1 is used as the
＜第４実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、液晶表示素子、磁気記憶媒体など）、カラーフィルタ、光学部品、ＭＥＭＳなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置ＥＡを用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング（加工）を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、レジスト剥離など）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
<Fourth Embodiment>
The method for manufacturing an article according to the embodiment of the present invention is suitable for manufacturing an article such as a device (semiconductor element, liquid crystal display element, magnetic storage medium, etc.), color filter, optical component, MEMS or the like. The manufacturing method includes a step of exposing the substrate coated with the photosensitive agent using the exposure apparatus EA, and a step of developing the exposed photosensitive agent. In addition, a circuit pattern is formed on the substrate by performing an etching process, an ion implantation process, or the like on the substrate using the developed photosensitive agent pattern as a mask. These steps of exposure, development, etching, etc. are repeated to form a circuit pattern composed of a plurality of layers on the substrate. In a later step, dicing (processing) is performed on the substrate on which the circuit pattern is formed, and chip mounting, bonding, and inspection steps are performed. Further, the manufacturing method may include other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, resist stripping, etc.). The method of manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.
ＣＡ：冷却装置 １：ＬＥＤ ２：電気基板 ３：受熱部 ４：制御部 ６：真空ポンプ ８：熱交換器 １４：真空バルブ ２０：カバー部材 CA: Cooling device 1: LED 2: Electric board 3: Heat receiving part 4: Control part 6: Vacuum pump 8: Heat exchanger 14: Vacuum valve 20: Cover member
Claims (13)
前記発熱体と熱的に接続され、前記発熱体で発生した熱を作動流体に伝達する受熱部と、
前記受熱部と管路を介して接続され、当該管路を介して前記受熱部から流入する前記作動流体の熱を放出する放熱部と、
前記受熱部を収容する空間を規定するカバー部材と、
前記受熱部の目標温度に応じて、前記空間の圧力を制御する圧力制御部と、
を有することを特徴とする冷却装置。 A cooling device for cooling a heating element,
A heat receiving portion that is thermally connected to the heating element and that transfers the heat generated in the heating element to a working fluid;
A heat radiating unit that is connected to the heat receiving unit via a pipe, and releases the heat of the working fluid flowing from the heat receiving unit via the pipe,
A cover member defining a space for housing the heat receiving portion,
According to the target temperature of the heat receiving unit, a pressure control unit for controlling the pressure of the space,
A cooling device comprising:
前記目標温度を設定する設定部と、を更に有し、
前記圧力制御部は、前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記設定部で設定された前記目標温度に対応する前記作動流体の飽和水蒸気圧を決定することを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。 A storage unit that stores information indicating the relationship between the saturated water vapor pressure of the working fluid and the temperature,
Further comprising a setting unit for setting the target temperature,
The pressure control unit determines a saturated vapor pressure of the working fluid corresponding to the target temperature set by the setting unit, based on the information stored in the storage unit. The cooling device according to.
前記受熱部と前記放熱部との間の前記管路に設けられ、前記空間から気体を排出する排気部と、
前記空間に気体を供給する給気部と、
前記設定部で設定された前記目標温度に対応する前記作動流体の飽和水蒸気圧を決定し、当該飽和水蒸気圧に基づいて、前記排気部及び前記給気部を制御する制御部と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。 The pressure control unit,
An exhaust unit that is provided in the conduit between the heat receiving unit and the heat radiating unit, and discharges gas from the space,
An air supply unit for supplying gas to the space,
A saturated water vapor pressure of the working fluid corresponding to the target temperature set in the setting unit is determined, based on the saturated water vapor pressure, a control unit for controlling the exhaust unit and the air supply unit,
The cooling device according to claim 3, comprising:
前記温度計測部で計測される温度が前記目標温度となるように、前記供給部から前記受熱部に供給される前記作動流体の供給量を制御する供給制御部と、
を更に有することを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。 A temperature measuring unit for measuring the temperature of the heat receiving unit,
A supply control unit that controls the supply amount of the working fluid supplied from the supply unit to the heat receiving unit so that the temperature measured by the temperature measurement unit becomes the target temperature,
The cooling device according to claim 6, further comprising:
前記複数のノズルのそれぞれから吐出される前記作動流体の量を個別に制御する吐出制御部を更に有することを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか１項に記載の冷却装置。 The supply unit includes a plurality of nozzles that discharge the working fluid to the heat receiving unit,
The cooling device according to claim 6, further comprising a discharge control unit that individually controls the amount of the working fluid discharged from each of the plurality of nozzles.
前記光源を冷却する冷却装置と、を有し、
前記冷却装置は、
前記光源と熱的に接続され、前記光源で発生した熱を作動流体に伝達する受熱部と、
前記受熱部と管路を介して接続され、当該管路を介して前記受熱部から流入する前記作動流体の熱を放出する放熱部と、
前記受熱部を収容する空間を規定するカバー部材と、
前記受熱部の目標温度に応じて、前記空間の圧力を制御する圧力制御部と、
を含むことを特徴とする光源装置。 A light source,
A cooling device for cooling the light source,
The cooling device is
A heat receiving portion that is thermally connected to the light source and that transfers the heat generated by the light source to a working fluid;
A heat radiating unit that is connected to the heat receiving unit via a pipe, and releases the heat of the working fluid flowing from the heat receiving unit via the pipe,
A cover member defining a space for housing the heat receiving portion,
According to the target temperature of the heat receiving unit, a pressure control unit for controlling the pressure of the space,
A light source device comprising:
前記基板を露光するための光を射出する光源と、
前記光源を冷却する冷却装置と、を有し、
前記冷却装置は、
前記光源と熱的に接続され、前記光源で発生した熱を作動流体に伝達する受熱部と、
前記受熱部と管路を介して接続され、当該管路を介して前記受熱部から流入する前記作動流体の熱を放出する放熱部と、
前記受熱部を収容する空間を規定するカバー部材と、
前記受熱部の目標温度に応じて、前記空間の圧力を制御する圧力制御部と、
を含むことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for exposing a substrate,
A light source that emits light for exposing the substrate,
A cooling device for cooling the light source,
The cooling device is
A heat receiving portion that is thermally connected to the light source and that transfers the heat generated by the light source to a working fluid;
A heat radiating unit that is connected to the heat receiving unit via a pipe, and releases the heat of the working fluid flowing from the heat receiving unit via the pipe,
A cover member defining a space for housing the heat receiving portion,
According to the target temperature of the heat receiving unit, a pressure control unit for controlling the pressure of the space,
An exposure apparatus comprising:
露光した前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。 Exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 11 or 12;
Developing the exposed substrate,
Manufacturing an article from the developed substrate,
A method for manufacturing an article, comprising:
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