KR102427104B1 - 냉각장치, 반도체 제조장치 및 반도체 제조방법 - Google Patents

냉각장치, 반도체 제조장치 및 반도체 제조방법 Download PDF

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Abstract

냉각장치는, 탱크와, 상기 탱크로부터 액상의 냉매를 추출해서 냉각해 상기 탱크에 되돌리도록 액상의 냉매를 펌프에 의해 순환시키는 제1경로와, 상기 제1경로로부터 분기된 제2경로를 구비한다. 상기 제2경로는, 상기 제1경로로부터 공급되는 액상의 냉매를 가열하는 가열기와, 상기 가열기에 의해 가열된 냉매의 압력을 강하시키는 조리개와, 상기 조리개를 통과한 냉매의 적어도 일부를 냉각 대상물로부터의 열에 의해 기화시키는 기화기를 포함하고, 상기 기화기를 통과한 냉매를 상기 탱크에 되돌린다.

Description

냉각장치, 반도체 제조장치 및 반도체 제조방법
본 발명은, 냉각장치, 반도체 제조장치 및 반도체 제조방법에 관한 것이다.
노광 장치, 임프린트 장치, 전자선 묘화장치등의 패턴 형성 장치, 또는, CVD장치, 에칭 장치, 스퍼터링 장치등의 플라즈마 처리 장치등과 같은 반도체 제조장치는, 구동기구, 혹은 플라즈마에 의해 가열되는 부재등의 발열부를 가질 수 있다. 이러한 발열부를 냉각하기 위해서, 반도체 제조장치에는 냉각장치를 구비할 수 있을 수 있다. 냉각장치는, 발열부로부터 열을 빼앗고, 그 열을 이동시키는 것에 의해 발열부를 냉각한다.
특허 제5313384호 공보에는, 부품으로부터 열을 추출하는 증발기와, 응축기와, 펌프와, 어큐뮬레이터와, 열교환기와, 온도 센서를 구비하는 냉각 시스템이 기재되어 있다. 여기에서, 펌프로부터 나온 유체가 증발기, 응축기를 통해 펌프에 되돌아가는 회로가 구성되어, 어큐뮬레이터는, 회로와 유체연통하고 있다. 열교환기는, 어큐뮬레이터내의 유체로부터의 열의 전달 및 어큐뮬레이터내의 유체에의 열의 전달을 행한다. 이 양은, 온도 센서의 출력에 근거하여 제어된다.
특허 제5313384호 공보에 기재된 냉각 시스템에서는, 펌프로부터 나온 유체가 증발기, 응축기를 통해 펌프에 되돌아가는 회로가 구성되어, 유체를 안정하게 순환시키기 위해서 펌프 흡입부에서 캐비데이션을 회피할 필요가 있다. 이 때문에, 응축기, 또는 그 하류 혹은 상류에 냉각기를 추가하고, 펌프의 흡입부의 유체온도를 하강시키거나 압력을 상승시키지 않으면 안 된다. 펌프의 출구에서는, 유체는 가압되기 때문에, 유체는 기화하기 어려운 상태에서 발열부에 보내진다. 발열부에서는, 유체가 발열부의 유체압력하의 비점까지 온도상승할 때까지는 기화 냉각은 행해지지 않기 때문에, 이 사이에서 발열부의 온도변동을 허용하게 되어, 발열부 주변의 부재가 열팽창에 의해 변형할 수 있다. 그래서, 온도변동을 억제하기 위해서, 유체의 기액 2상의 어큐뮬레이터를 사용해서 발열부의 하류가 소정온도가 되도록 어큐뮬레이터에의 열량제어로 유체의 기액 밸런스를 변화시키고, 계 전체의 압력을 바꾸는 것으로 비점이 제어된다. 또한, 발열시는, 어큐뮬레이터부터 열을 회수해 응축시켜 순환계의 압력을 강하시키지만, 펌프 흡입부의 압력도 하강되어 캐비데이션의 리스크가 발생한다. 반대로 발열하지 않은 경우는, 어큐뮬레이터에 열을 공급해서 기화시켜, 순환계를 승압시키는 것으로 비점을 상승시킨다. 그러나, 순환계의 열수지를 맞추기 위해서는 응축기 혹은 냉각기에 의한 유체의 냉각 열량제어, 혹은 가열수단을 별도 설치해서 발열량 제어를 행할 필요가 생기고, 구성 및 제어 방법이 복잡화할 수 있다.
본 발명의 1개의 측면은, 간이한 구성을 갖는 냉각장치를 제공한다.
본 발명의 1개의 측면은, 냉각장치에 관계되고, 상기 냉각장치는, 탱크와, 상기 탱크로부터 액상의 냉매를 추출해서 냉각해 상기 탱크에 되돌리도록 액상의 냉매를 펌프에 의해 순환시키는 제1경로와, 상기 제1경로로부터 분기된 제2경로를, 구비하고, 상기 제2경로는, 상기 제1경로로부터 공급되는 액상의 냉매를 가열하는 가열기와, 상기 가열기에 의해 가열된 냉매의 압력을 강하시키는 조리개와, 상기 조리개를 통과한 냉매의 적어도 일부를 냉각 대상물로부터의 열에 의해 기화시키는 기화기를 포함하고, 상기 기화기를 통과한 냉매를 상기 탱크에 되돌리고, 상기 제1경로는, 열교환기를 포함하고, 상기 탱크로부터 상기 펌프에 의해 흡출된 냉매가 상기 열교환기를 통해서 상기 탱크에 복귀되고, 상기 제1경로로부터의 상기 제2경로의 분기점은, 상기 펌프와 상기 열교환기와의 사이에 배치되어 있다.
[도1] 본 발명의 제1실시형태의 냉각장치의 구성을 도시한 도면.
[도2] 본 발명의 제2실시형태의 냉각장치의 구성을 도시한 도면.
[도3] 본 발명의 제2실시형태의 냉각장치에 있어서의 냉매의 열 사이클을 예시하는 도면.
[도4] 본 발명의 제3실시형태의 냉각장치의 구성을 도시한 도면.
[도5] 본 발명의 제4실시형태의 냉각장치의 구성을 도시한 도면.
[도6] 본 발명의 제5실시형태의 냉각장치의 구성을 도시한 도면.
[도7] 본 발명의 1개의 실시형태의 반도체 제조장치의 구성을 도시한 도면.
[도8] 본 발명의 1개의 실시형태의 반도체 제조장치의 구성을 도시한 도면.
[도9] 본 발명의 1개의 실시형태의 반도체 제조장치의 구성을 도시한 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 그 예시적인 실시형태를 거쳐 설명한다.
도1에는, 본 발명의 제1실시형태의 냉각장치(1)의 구성이 도시되어 있다. 냉각장치(1)에 의한 냉각 대상은, 특별한 대상에 한정되는 것이 아니지만, 예를 들면, 반도체 제조장치, 특히 반도체 제조장치의 발열부일 수 있다. 반도체 제조장치는, 예를 들면, 노광 장치, 임프린트 장치, 하전입자선 묘화장치등의 패턴 형성 장치, 혹은, CVD장치, 에칭 장치, 스퍼터링 장치등의 플라즈마 처리 장치일 수 있다. 패턴 형성 장치는, 기판 및/또는 원판등의 부품을 고속으로 이동시키는 구동기구를 갖고, 해당 구동기구는, 물품의 구동에 따라 발열하여, 발열부가 될 수 있다. 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마에 의해 전극등의 부품이 가열되어, 해당 부품이 발열부가 될 수 있다.
냉각장치(1)는, 발열부 등의 냉각 대상물(80)을 냉각하도록 구성될 수 있다. 냉각장치(1)는, 탱크(10)와, 탱크(10)로부터 액상의 냉매(12)를 추출해서 열교환기(26)로 냉각해 탱크(10)에 되돌리도록 액상의 냉매(12)를 펌프(22)에 의해 순환시키는 제1경로(20)와, 제1경로(20)로부터 분기된 제2경로(30)를 구비할 수 있다.
제1경로(20)로부터의 제2경로(30)의 분기점P1은, 펌프(22)와 열교환기(26)와의 사이에 배치될 수 있다. 제1경로(20)는, 열교환기(26)와 탱크(10)와의 사이에 배치된 제1조리개(24)를 가질 수 있다. 제1조리개(24)는, 액상의 냉매(12)의 압력을 강하시킬 수 있다. 제1조리개(24)는, 제1경로(20)로부터의 제2경로(30)의 분기점P1과 열교환기(26)의 사이에 배치되어도 좋다.
제1경로(20)에서는, 냉매(12)가 액상의 상태로 순환될 수 있다. 따라서, 액상과 기상이 혼재하는 계에 있어서와 같은 캐비데이션에 의해 펌프가 대미지를 받는 것을 고려할 필요가 없다. 그 때문에, 제1실시형태에 의하면, 제1경로(20)에 기상의 냉매(12)를 액상으로 변화시키기 위한 응축기를 설치할 필요가 없고, 간이한 구성의 냉각장치(1)가 실현될 수 있다. 단, 제1경로(20)의 설계에 있어서는, 액상의 냉매(12)의 이송에 있어서의 캐비데이션의 발생이 방지되도록 펌프(22)의 사양등이 결정될 수 있다. 예를 들면, 가장 캐비데이션이 발생하기 쉬운 펌프(22)의 흡입부에 있어서, 냉매(12)의 압력이 냉매(12)의 흡입부의 온도에 있어서의 포화 증기압과 펌프(22) 고유의 NPSH(Net Positive Suction Head의 생략.)와의 합산 값보다 커지도록 펌프(22)의 선정 및 순환계 경로의 유량과 압손을 결정하면 좋다.
제2경로(30)는, 예를 들면, 가열기(32)와, 조리개(제2조리개)(34)와, 기화기(36)를 포함하고, 기화기(36)를 통과한 냉매를 탱크(10)에 되돌리도록 구성될 수 있다. 가열기(32)는, 제1경로(20)로부터 공급되는 액상의 냉매(12)를 소정의 온도로 가열한다. 조리개(34)는, 가열기(32)에 의해 소정의 온도로 가열된 냉매(12)의 압력을 소정의 온도하에 있어서의 포화 증기압 근방까지 강하시켜, 냉매(12)를 비등하기 쉬운 상태로 한다. 기화기(36)는, 조리개(34)를 통과한 냉매(12)의 적어도 일부를 냉각 대상물(80)로부터의 열에 의해 비등기화시킨다. 기화기(36)를 통과한 기액 2상 혼합 상태의 냉매(12)는, 탱크(10)에 복귀되고, 제1경로(20)에서 냉각된 액상의 냉매(12)와의 혼합에 의해 냉각되어, 기상으로부터 액상으로 변화될 수 있다(즉, 응축할 수 있다). 냉각장치(1)는, 조리개(34)를 통과한 냉매(12)의 온도를 검출하는 온도검출기(42)와, 온도검출기(42)의 출력에 근거해서 가열기(32)를 제어하는 온도제어기(44)를 더욱 구비할 수 있다. 이에 따라, 목표온도로 설정된 냉매(12)가 기화기(36)에 공급될 수 있다.
제1실시형태에 의하면, 냉각장치(1)는, 냉매(12)의 상변화가 기화기(36)와 탱크(10)의 2개소에 한정되고, 또, 온도차이가 다른 냉매(12)의 혼합에 의해 액상의 냉매(12)를 응축시킨다. 따라서, 냉각장치(1)에서 회수된 열을 계외에 배출하는 수단은 열교환기(26)의 하나로 좋다. 이것에 의해, 간이한 구성의 냉각장치(1)가 실현될 수 있다.
도2에는, 제2실시형태의 냉각장치(1)의 구성이 도시되어 있다. 제2실시형태의 냉각장치(1)는, 제1실시형태의 냉각장치(1)의 개량형이며, 제2실시형태로서 언급하지 않은 사항은, 제1실시형태를 따를 수 있다. 제2실시형태의 냉각장치(1)는, 탱크(10)에 있어서의 기화한 냉매(12)의 양을 검출하는 검출부(52)와, 검출부(52)의 출력에 근거해서 열교환기(26)(에 있어서의 열교환)를 제어하는 제어기(54)를 추가적으로 구비할 수 있다. 탱크(10)에 있어서의 기화한 냉매(12)의 양은, 탱크(10)속의 압력에 의존한다. 따라서, 검출부(52)는, 탱크(10)속의 압력을 검출 함으로써, 탱크(10)에 있어서의 기화한 냉매(12)의 양을 검출할 수 있다. 탱크(10)에 있어서의 기화한 냉매(12)의 양(환언하면, 탱크(10)속의 압력)은, 탱크(10)속의 액상의 냉매(12)의 온도에도 의존한다. 따라서, 검출부(52)의 출력에 근거해서 제어기(54)가 열교환기(26)(에 있어서의 열교환)를 제어 함으로써, 제1경로(20)를 순환하는 액상의 냉매(12)의 온도를 제어할 수 있고, 게다가, 기화한 냉매(12)의 응축량을 제어할 수 있다.
냉매(12)의 응축량을 제어하기 위해서는, 탱크(10)의 내부에서 항상 기상의 냉매(12)가 존재해야만 한다. 이것을 실현하기 위해서, 탱크(10)에는, 탱크(10)의 온도하에서 응축하지 않은 가스(72)가 봉입될 수 있다. 가스(72)는, 냉매(12)와 반응하지 않는 가스다.
도3은, 냉각장치(1)에 있어서의 냉매(12)의 상 도면이다. 도3에는, 포화 증기압선과 열 사이클이 예시되어, 포화 증기압선보다 상측에서는 냉매(12)는 액상이며, 포화 증기압선보다 하측에서는 냉매(12)가 기상이다. 제1경로(20)에서는, 액상의 냉매(12)는 펌프(22)에 의해 탱크(10)로부터 흡출되어 가압되어서 상태S2가 되고, 열교환기(26)로 냉각되어서 상태S5가 되고, 더욱 조리개(24)로 감압되어서 상태S6이 되어서 탱크(10)에 복귀된다.
제2경로(30)에서는, 상태S2에 있어서의 냉매(12)는, 가열기(32)에 의해 가열되어서 상태S3이 되고, 그 후, 조리개(34)로 감압되어서 상태S4가 되고, 기화기(36)를 통해서 탱크(10)에 복귀된다. 가스(72)는, 탱크(10)에 복귀되는 냉매(12)의 증기압과, 탱크(10)속의 (온도가 제어된) 액상의 냉매(12)의 증기압과의 차이에 상당하는 분압(「가스 분압」)을 주도록 탱크(10)내에 소정량 봉입되어 있다. 이에 따라, 제2경로(30)를 통해서 탱크(10)에 되돌아간 냉매(12)는, 상태S1의 온도하에 있어서의 포화 증기압분의 기체로서 존재할 수 있다. 여기에서, 가스(72)에 의한 분압이 없으면, 냉매(12)는, 상태S1에 있어서 포화 증기압선의 상측의 상태, 즉 액상상태가 되어버린다. 가스(72)의 분압을 펌프(22)의 NPSH 이상으로 하는 것은, 캐비데이션의 발생을 막는 것과 등가다. 따라서, 가스(72)의 분압은, 펌프(22)의 NPSH이상으로 될 수 있다.
냉각 대상물(80)이 발열하면, 제2경로(30)의 기화기(36)에서 냉매(12)가 기화해서 잠열로서 열을 흡수해 탱크(10)에 복귀되고, 탱크(10)내의 압력이 상승한다. 그 상승분이 검출기(52)에서 검출되어, 항상 탱크(10)의 압력이 소정의 압력, 즉 상태S4의 온도에 있어서의 냉매(12)의 포화 증기압이 되도록, 제어기(54)가 제1경로(20)의 냉매(12)의 온도를 하강시키는 방향으로 제어한다. 반대로, 냉각 대상물(80)의 발열이 없어지면, 제2경로(30)의 기화기(36)에서 냉매(12)가 기화하지 않게 되어, 탱크(10)내의 압력이 강하한다. 그 상승분이 검출기(52)에서 검출되어, 항상 탱크(10)의 압력이 소정압력, 즉 상태S4의 온도에 있어서의 냉매(12)의 포화 증기압이 되도록, 제어기(54)가 제1경로(20)의 냉매(12)의 온도를 상승시키는 방향으로 제어한다.
이에 따라, 냉각 대상물(80)의 발열상태에 따라, 냉각 대상물(80)을 상태S4의 일정 온도에서 냉매(12)의 기화 잠열로 열을 회수해 열교환기(26)에서 계외부에 배출할 수 있다. 여기에서, 제2경로의 냉매(12)가 기액 2상류가 되는 기화기(26)와 탱크(10)와의 사이의 관은, 관경을 크게 하고, 압력손출을 매우 작게 해 기화기(26)와 탱크(10)의 차압을 작게 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 냉각 대상물(80)의 발열량 변화에 의한 온도변동을 억제할 수 있다.
도4에는, 제3실시형태의 냉각장치(1)의 구성이 도시되어 있다. 제3실시형태의 냉각장치(1)는, 제2실시형태의 냉각장치(1)의 개량형이며, 제3실시형태로서 언급하지 않은 사항은, 제1, 제2실시형태를 따를 수 있다. 제3실시형태의 냉각장치(1)에서는, 탱크(10)는, 탱크(10)속의 수평단면적보다도 큰 단면적을 갖는 부재(14)를 갖는다. 부재(14)는, 탱크(10)속의 액상의 냉매(12) 및 제2경로(30)로부터 복귀되는 냉매(12)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 부재(14)는, 예를 들면, 표면에 요철을 갖는 부재, 메쉬형의 부재, 복수의 구멍을 갖는 부재, 또는, 다공질 부재일 수 있다. 제1경로(20)로부터 탱크(10)에 복귀되는 액상의 냉매(12)는, 부재(14)의 위쪽으로부터 낙하하도록 탱크(10)에 복귀될 수 있다. 혹은, 제1경로(20)로부터 탱크(10)에 복귀되는 액상의 냉매(12)를 샤워형 또는 미스트형으로 해서 탱크(10)의 상부로부터 적하 또는 분무시켜도 좋다.
이에 따라, 제1경로(20)에 있어서 열교환기(26)에 의해 냉각된 저온의 액상의 냉매(12)와, 제2경로(30)로부터 되돌아오는 고온의 냉매(12)와의 접촉 면적이 증가하고, 제2경로(30)로부터 되돌아오는 고온의 냉매(12)를 응축시키는 효율이 개선할 수 있다.
도5에는, 제4실시형태의 냉각장치(1)의 구성이 도시되어 있다. 제4실시형태의 냉각장치(1)는, 제1 내지 제3실시형태의 냉각장치(1)의 개량형이며, 제4실시형태로서 언급하지 않은 사항은, 제1 내지 제3실시형태를 따를 수 있다.
제4실시형태의 냉각장치(1)는, 제1경로(20)에 설치된 열교환기(26)가 배출한 열을 제2경로(30)에 설치된 가열기(32)에 이동시키는 히트 펌프(92)를 더욱 구비할 수 있다. 가열기(32)는, 히트 펌프(92)로부터 제공되는 열을 이용하여, 제1경로(20)로부터 분기되어서 공급되는 제2경로(30)의 액상의 냉매(12)를 가열하도록 구성될 수 있다. 히트 펌프(92)는, 예를 들면, 온도검출기(42)의 출력에 근거하여 제어될 수 있다. 혹은, 히트 펌프(92)는, 온도검출기(42)의 출력 및 검출부(52)의 출력에 근거하여 제어될 수 있다.
제4실시형태에 의하면, 제1경로(20)의 열교환기(26)가 배출한 열을 이용해서 제2경로(30)의 가열기(32)가 냉매(12)를 가열 함으로써 에너지 소비를 감소할 수 있다.
도6에는, 제5실시형태의 냉각장치(1)의 구성이 도시되어 있다. 제5실시형태의 냉각장치(1)는, 제1 내지 제4실시형태의 냉각장치(1)의 개량형이며, 제5실시형태로서 언급하지 않은 사항은, 제1 내지 제4실시형태를 따를 수 있다. 제5실시형태의 냉각장치(1)는, 가열기(32)에 의해 가열된 냉매(12)와 제2냉각 대상물(82)과의 사이에서 열교환을 행하는 제2열교환기(96)를 더 구비한다. 제2열교환기(96)를 통과한 냉매(12)는, 탱크(10)에 복귀될 수 있다. 제2열교환기(96)와 탱크(10)와의 사이의 경로에는, 조리개(98)가 배치될 수 있다. 가열기(32)와 제2냉각 대상물(82)과의 사이에는, 조리개가 배치되지 않는 것이 바람직하다. 이것은, 냉매(12)의 압력이 높은 상태에서 제2냉각 대상물(82)에 공급 함에 의해 냉매(12)의 상변화를 시키지 않고 제2냉각 대상물(82)의 열회수를 행할 수 있기 위해서다. 이에 따라, 냉매(12)의 상변화시에 발생하는 미진동이 제2냉각 대상물(82)에 전달하지 않게 된다.
제5실시형태의 냉각장치(1)는, 예를 들면, 발열량이 상대적으로 크고, 진동에 대한 허용도가 상대적으로 높은 냉각 대상물(제1냉각 대상물)(80)과, 발열량이 상대적으로 작고, 진동에 대한 허용도가 상대적으로 작은 제2냉각 대상물(82)을 냉각하기 위해서 유용하다. 그러한 제1냉각 대상물(80) 및 제2냉각 대상물(82)을 갖는 장치로서는, 예를 들면, 조동 기구 및 미동 기구를 구비하는 위치결정장치(스테이지 장치)를 들 수 있다. 여기에서, 조동 기구는, 미동 기구를 거친 구동하고, 미동 기구는, 위치결정 대상물(예를 들면, 기판, 또는, 기판 스테이지)을 미세 구동하도록 구성될 수 있다. 조구동기구의 액추에이터는, 제1냉각 대상물(80)일 수 있다. 미동 기구의 액추에이터는, 제2냉각 대상물(82)일 수 있다.
이하, 도7, 도8 및 도9를 참조하면서 상기한 냉각장치(1)가 적용된 반도체 제조장치에 대해서 예시적으로 설명한다. 도7에는, 반도체 제조장치, 보다 자세하게는 패턴 형성 장치의 일례로서의 노광 장치(100)의 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 노광 장치(100)는, 원판(101)의 패턴을, 감광재층을 갖는 기판(102)의 해당 감광재층에 대하여 투영 광학계(140)에 의해 전사하도록 구성될 수 있다. 노광 장치(100)는, 원판(101)을 조명하는 조명 광학계(150)와, 투영 광학계(140)와, 기판 위치결정기구SPM을 구비할 수 있다. 또한, 노광 장치(100)는, 원판(101)을 위치결정하는 원판 위치결정기구(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 기판 위치결정기구SPM은, 기판(102)을 보유하는 기판 척을 갖는 기판 스테이지(110)와, 기판 스테이지(110)를 구동하는 구동기구(120)와, 구동기구(120)를 지지하는 베이스 부재(130)를 포함할 수 있다. 구동기구(120)는, 기판 스테이지(110)와 함께 이동하는 가동자(122)와, 베이스 부재(130)에 고정된 고정자(124)를 포함하는 액추에이터를 가질 수 있다. 고정자(124)는, 냉각 대상물(80)로서의 코일렬을 포함할 수 있다. 냉각장치(1)는, 냉각 대상물(80)로서의 코일렬을 냉각하도록 구성될 수 있다.
도8에는, 반도체 제조장치, 보다 자세하게는 패턴 형성 장치의 일례로서의 임프린트 장치(200)의 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 임프린트 장치(200)는, 기판(102)의 위의 임프린트 재료에 원판(101)의 패턴을 전사하도록 구성될 수 있다. 임프린트 장치(200)는, 원판(101)을 구동하는 원판 구동기구(160)와, 기판(102)을 구동하는 기판 구동기구SPM과, 기판(102)의 위에 배치된 임프린트 재료를 경화시키는 경화부(170)를 구비할 수 있다.
원판 구동기구(160) 및 기판 구동기구SPM의 적어도 한쪽에 의해 기판(102)의 숏 영역과 원판(101)의 패턴 영역과의 얼라인먼트를 행할 수 있다.원판 구동기구(160) 및 기판 구동기구SPM의 적어도 한쪽에 의해, 기판(102)의 위에 배치된 임프린트 재료와 원판(101)의 패턴 영역과의 접촉, 및, 임프린트 재료와 패턴 영역과의 분리를 행할 수 있다. 기판(102)의 위에 배치된 임프린트 재료와 원판(101)의 패턴 영역과를 접촉시킨 상태에서, 경화부(170)에 의해 임프린트 재료가 경화된다. 그 후, 경화한 임프린트 재료와 원판(101)의 패턴 영역이 분리된다. 이에 따라, 기판(102)의 위에 임프린트 재료의 경화물로 이루어지는 패턴이 형성된다. 즉, 기판(102)의 위의 임프린트 재료에는, 원판(101)의 패턴 영역이 전사된다.
기판 위치결정기구SPM은, 기판(102)을 보유하는 기판 척을 갖는 기판 스테이지(110)와, 기판 스테이지(110)를 구동하는 구동기구(120)와, 구동기구(120)를 지지하는 베이스 부재(130)를 포함할 수 있다. 구동기구(120)는, 기판 스테이지(110)와 함께 이동하는 가동자(122)와, 베이스 부재(130)에 고정된 고정자(124)를 포함하는 액추에이터를 가질 수 있다. 고정자(124)는, 냉각 대상물(80)로서의 코일렬을 포함할 수 있다. 냉각장치(1)는, 냉각 대상물(80)로서의 코일렬을 냉각하도록 구성될 수 있다.
도9에는, 반도체 제조장치의 일례로서의 플라즈마 처리 장치(300)의 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 플라즈마 처리 장치(300)는, 예를 들면, CVD장치, 에칭 장치 또는 스퍼터링 장치일 수 있다. 플라즈마 처리 장치(300)는, 챔버(330)와, 챔버(330)속에 배치된 1 또는 복수의 냉각 대상물(80a, 80b)로서의 전극구조를 구비할 수 있다. 도9의 예에서는, 기판(302)은, 냉각 대상물(80a)에 의해 지지될 수 있다. 챔버(330)의 속에는, 플라즈마를 발생시키기 위한 가스가 공급될 수 있다. 플라즈마 처리 장치(300)가 CVD장치로서 구성될 경우, 챔버(330)의 속에는, 성막용의 가스가 공급될 수 있다. 플라즈마 처리 장치(300)가 에칭 장치로서 구성될 경우, 챔버(330)의 속에는, 에칭용의 가스가 공급될 수 있다. 플라즈마 처리 장치(300)가 스퍼터링 장치로서 구성될 경우, 챔버(330)의 속에는, 플라즈마를 발생시키기 위한 가스가 공급되고, 또한, 냉각 대상물(80b)로서의 전극구조에는, 타겟을 부착할 수 있다. 냉각장치(1)는, 냉각 대상물(80a, 80b)을 냉각하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 1개의 측면으로서의 반도체 제조방법은, 상기한 노광 장치(100), 임프린트 장치(200) 및 플라즈마 처리 장치(300)로 대표되는 반도체 제조장치에 의해 기판을 처리하는 공정과, 해당 공정에 의해 처리된 기판을 가공하는 공정을 포함할 수 있다. 반도체 제조장치에 의해 기판을 처리하는 공정은, 예를 들면, 기판에 패턴을 형성하는 공정, 기판에 막을 형성하는 공정, 또는, 기판 또는 그 위에 형성된 막을 에칭하는 공정일 수 있다. 기판을 가공하는 공정은, 예를 들면, 기판에 패턴을 형성하는 공정, 기판에 막을 형성하는 공정, 또는, 기판 또는 그 위에 형성된 막을 에칭하는 공정일 수 있다. 혹은, 기판을 가공하는 공정은, 기판을 분할(다이싱)하는 공정, 또는, 기판을 밀봉하는 공정일 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것이 아니고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 밝히기 위해서, 이하의 청구항을 첨부한다.
본원은, 2017년 12월 26일 제출의 일본국 특허출원 특원2017-250107호를 기초로서 우선권을 주장하는 것으로, 그 기재 내용의 전부를, 여기에 원용한다.

Claims (21)

  1. 탱크와,
    상기 탱크로부터 액상의 냉매를 추출해서 냉각해 상기 탱크에 되돌리도록 액상의 냉매를 펌프에 의해 순환시키는 제1경로와,
    상기 제1경로로부터 분기된 제2경로를, 구비하고,
    상기 제2경로는, 상기 제1경로로부터 공급되는 액상의 냉매를 가열하는 가열기와, 상기 가열기에 의해 가열된 냉매의 압력을 강하시키는 조리개와, 상기 조리개를 통과한 냉매의 적어도 일부를 냉각 대상물로부터의 열에 의해 기화시키는 기화기를 포함하고, 상기 기화기를 통과한 냉매를 상기 탱크에 되돌리고,
    상기 제1경로는, 열교환기를 포함하고, 상기 탱크로부터 상기 펌프에 의해 흡출된 냉매가 상기 열교환기를 통해서 상기 탱크에 복귀되고,
    상기 제1경로로부터의 상기 제2경로의 분기점은, 상기 펌프와 상기 열교환기와의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조리개를 통과한 냉매의 온도를 검출하는 온도검출기와,
    상기 온도검출기의 출력에 근거하여 상기 가열기를 제어하는 온도제어기를,
    더 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1경로는, 상기 제2경로의 상기 분기점과 상기 탱크와의 사이에 배치된 제1조리개를 더 구비하는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크에 있어서의 기화한 냉매의 양을 검출하는 검출부와,
    상기 검출부의 출력에 근거하여 상기 열교환기를 제어하는 제어기를,
    더 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탱크에는, 상기 탱크의 속에서 기화하지 않는 가스가 봉입되어 있는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스는, 상기 제2경로로부터 상기 탱크에 복귀되는 냉매의 증기압과 상기 탱크의 속의 냉매의 증기압과의 차이에 상당하는 분압을 발생하는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스의 분압은, 상기 펌프의 NPSH(Net Positive Suction Head)이상인,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기가 배출한 열을 상기 가열기에 이동시키는 히트 펌프를 더 구비하고,
    상기 가열기는, 상기 히트 펌프로부터 제공되는 열을 이용하여, 상기 제1경로로부터 공급되는 액상의 냉매를 가열하도록 구성되어 있는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조리개를 통과한 냉매의 온도를 검출하는 온도검출기와,
    상기 온도검출기의 출력에 근거하여 상기 가열기를 제어하는 온도제어기를
    더 구비하고,
    상기 히트 펌프는, 상기 온도검출기의 출력에 근거하여 제어되는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 조리개를 통과한 냉매의 온도를 검출하는 온도검출기와,
    상기 온도검출기의 출력에 근거하여 상기 가열기를 제어하는 온도제어기를 더 구비하고,
    상기 열교환기가 배출한 열을 상기 가열기에 이동시키는 히트 펌프를 더 구비하고,
    상기 가열기는, 상기 히트 펌프로부터 제공되는 열을 이용하여, 상기 제1경로로부터 공급되는 액상의 냉매를 가열하도록 구성되고,
    상기 히트 펌프는, 상기 온도검출기의 출력 및 상기 검출부의 출력에 근거하여 제어되는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크는, 상기 탱크의 속의 수평단면적보다도 큰 단면적을 갖는 부재를 갖고,
    상기 부재는, 상기 탱크의 속의 액상의 냉매 및 상기 제2경로로부터 복귀되는 냉매에 접촉하도록 배치되어 있는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1경로로부터 상기 탱크에 복귀되는 냉매는, 상기 부재의 위쪽으로부터 낙하하도록 상기 탱크에 복귀되는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1경로로부터 상기 탱크에 복귀되는 냉매는, 상기 탱크의 위쪽으로부터 샤워형 또는 미스트형으로 해서 적하 또는 분무되는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열기에 의해 가열된 냉매와 제2냉각 대상물과의 사이에서 열교환을 행하는 제2열교환기를 더 구비하는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2열교환기를 통과한 냉매가 상기 탱크에 복귀되는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2열교환기와 상기 탱크와의 사이의 경로에 배치된 조리개를 더 구비하는,
    것을 특징으로 하는 냉각장치.
  17. 발열부를 갖는 반도체 제조장치이며,
    청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 냉각장치를 구비하고,
    상기 냉각장치는, 상기 냉각 대상물로서의 상기 발열부를 냉각하도록 구성되어 있는,
    것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    패턴을 형성하는 패턴 형성 장치로서 구성되어 있는,
    것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  19. 청구항 17에 기재된 반도체 제조장치에 의해 기판을 처리하는 공정과,
    상기 공정으로 처리된 기판을 가공하는 공정을,
    포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
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