TW201034559A - Heat radiation unit and exposure apparatus - Google Patents

Description

201034559 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於熱輻射單元及曝光裝置。 【先前技術】 使用水銀燈成爲光源的一些曝光裝置將要被用於曝光 的光在冷光鏡上朝向後續的照明光學系統反射，並且容許 Ο 具有其他波長的不需要的光（unnecessary light )透射通 過冷光鏡。同時，已知將冷卻劑在光源單元中循環以冷卻 光源（如在日本專利公開第11-329951號中），但是對於 由不需要的光所造成的熱尙未有任何有效的措施曾被提出 〇 因此，可設想將不需要的光接收在鋁板上，並且由於 鋁板的操作而將其轉換成熱、將此熱經由熱傳導而送至散 熱座、以及藉著對散熱座吹送冷卻風而輻射該熱。然而， ® 當光源的輸出增加以增進生產率時，不需要的光的光能量 增加，且使鋁板及連接於鋁板的散熱座易受熱變形或熱損 .害。 【發明內容】 本發明提供一種熱輻射單元及具有此熱輻射單元的曝 光裝置，其可應用於高輸出的光源且具有良好的耐用性。 根據本發明的一個方面的熱輻射單元包含散熱座，其 被建構成輻射由來自光源的光所造成的熱；熱輻射板，其 -5- 201034559 與散熱座相比較爲靠近光源被配置且由陶瓷製成，此熱輻 射板包含於被建構成接收光的光接收表面的平面內方向（ in-plane direction)的多個部份；及支撐構件，其被建構 成將熱輻射板支撐在散熱座上。 本發明的另外特徵從以下參考所附圖式的例示性實施 例的敘述會顯明。 【實施方式】 @ 圖1A爲熱輻射單元30A的剖面圖，且圖1B爲從圖 1A的底部觀看的部份透明平面圖。圖1A中的熱輻射單元 3 0A爲被建構成接收來自光源（未顯示）的光70且輻射 所造成的熱的熱輻射單元。熱輻射單元30A包含空氣鼓風 機31、散熱座32、支撐構件33、熱輻射板34A、及板件 35 ° 空氣鼓風機31包含風扇或類似者，並且被建構成對 散熱座32吹送風P。此風可使用大氣中的氣體或另一氣 〇 體。氣體可具有與大氣的溫度相等的溫度，或是可被冷卻 。在此實施例中，風P爲經冷卻的空氣。 散熱座32作用來輻射從來自光源的光70藉著熱輻射 板3 4A而轉換成的熱。散熱座32是由具有高熔點及高熱 傳導係數的材料製成，例如由鋁、金、銀、銅、或類似者 製成。 散熱座32具有盤件形狀，並且具有有多個突出部32a 的頂部表面3 2b、及成爲頂部表面3 2b的背側的底部表面 -6- 201034559 32c ° 每一個突出部32a從頂部表面32b突出，以增加頂部 表面32b的熱輻射面積，並且每—個突出部32a可具有各 種不同的形狀’例如板形及針形。頂部表面32b爲散熱座 32的與光源相反的表面。爲顯示及說明方便，圖ία顯示 風P只對最左側的突出部32a吹送，但是風P係從頂部表 面3 2b的頂部以均勻的風速對頂部表面3 2b的每一個部份 Ο 吹送。或者，如果中心突出部32a有較高的溫度，則較大 的流量的風P可對中心突出部32a吹送。 底部表面32c爲散熱座32的在光源側的平坦表面， 並且作用成爲熱接收表面。底部表面3 2c的周邊3 2d爲固 定部份，而支撐構件33被固定在此固定部份上。 支撐構件33爲具有L形截面的構件，其被固定在散 熱座32的底部表面32c的周邊32d上，並且被建構成支 撐板件35的端部。如稍後會敘述的，熱輻射板34A位在 ® 板件3 5與散熱座3 2之間，並且支撐構件3 3作用成爲將 熱輻射板34A支撐在散熱座32上。只要支撐構件33具有 此功能，則可供支撐構件33被固定的部份就不限於散熱 座32的底部表面32c的周邊32d。 支撐構件33包含直立區段33a、及從直立區段33a以 直角彎折的水平區段33b。在圖1B中，虛線顯示直立區 段33a與水平區段33b之間的邊界。直立區段33a的內部 表面接觸熱輻射板34A的側表面及板件35的側表面，或 是與熱輻射板34A的側表面及板件35的側表面以一間隙 201034559 間隔開，並且被建構成限制熱輻射板34 A及板件3 5的橫 向移動。水平區段33b的內部表面支撐板件35的底部表 面的周邊。支撐構件33是由具有高熔點及高熱傳導係數 的材料製成。 熱輻射板34A與散熱座32相比較爲靠近光源被配置 ’並且熱輻射單元30A所具有的熱輻射結構爲使得熱輻射 板3 4A將來自光源的光70轉換成爲熱，並且散熱座32輻 射來自熱輻射板34A的熱。如上所述，散熱座32可由鋁 Q 、金、銀、銅，或類似者製成。鋁具有大約660 °C的熔點 及大約237 W/m .K的熱傳導係數。金具有大約1064 °C的 熔點及大約315W/m · K的熱傳導係數。銀具有大約962°C 的熔點及大約427W/m . K的熱傳導係數。銅具有大約 l〇83°C的溶點及大約398W/m · K的熱傳導係數。 鋁具有對散熱座32的良好熱傳導功能，因爲鋁具有 高的熱傳導係數，但是鋁的熔點低。因此，如果熱輻射板 34A由鋁製成，並且當光源的輸出變得更高時，用於光70 Θ 的熱輻射板34A的光接收區段的溫度可能變得比鋁的熔點 高，而使熱輻射板34A可能熔化。如果熱輻射板34A熔 化，則光70在沒有熱輻射板34A之下照射在散熱座32上 ，使得散熱座32可能會熱變形或受熱損壞。 因此，此實施例以陶瓷製成熱輻射板34A。多種不同 類型的陶瓷可被使用，包括精密陶瓷（氧化鋁（alumina )陶瓷、碳化砂（silicon carbide)陶瓷、氮化砂（sialon )陶瓷、氮化銘（aluminum nitride )陶瓷）、或氧化銷（ -8 - 201034559 zirconia)陶瓷。 舉例而言’氧化鋁陶瓷具有大約2〇5(rc的溶點及大約 32W/m. K的熱傳導係數。碳化矽陶瓷具有大約26〇〇<>c的 溶點及大約60W/m . K的熱傳導係數。氮化鋁陶瓷具有大 約2200°C的熔點及大約150W/m· K的熱傳導係數。氧化 锆陶瓷具有大約2700 °C的熔點及大約3 w/m. κ的熱傳導 係數。因此’陶瓷具有比鋁局的熔點，但是具有比銘低的 φ 熱傳導係數。 另一可設想的可應用於熱輻射板34 A的材料爲石材（ stone)或矽。矽具有大約1410t：的熔點及大約i68W/m. K的熱傳導係數。這些材料的每—個均具有比鋁高的熔點 ，但是比鋁低的熱傳導係數。 另外’在此實施例中，熱輻射板34A具有比散熱座 32高的溶點及比散熱座32低的熱傳導係數。 因爲陶瓷具有高熔點，所以光接收部份不會如同在使 ® 用鋁時熔化。但是，陶瓷具有低的熱傳導係數，因而光70 所照射的部份與未照射的部份之間的溫度梯度高，而使陶 瓷易於由於熱衝擊而破裂。 根據此實施例的對於此問題的一個解決方案爲將被建 構成接收光7〇的光接收表面（底部表面）分成如圖1B所 示的多個部份34a至34p。當熱輻射板34A被分成多個部 份時，每一個部份的剛性變得較高，並且每一個部份內的 溫度梯度變得較小，因而降低熱輻射板3 4 A破裂的可能性 ，且因此增進耐用性。 -9- 201034559 在圖1B中，部份34f、34g、34j、及34k具有有相同 尺寸的正方形頂部表面，但是如果這些部份的溫度梯度特 別地較高，則這些部份可被分成更小的部件。 熱輻射板3 4A爲具有頂部表面34q!及光接收表面（ 底部表面）3 4q2的平坦板片構件。散熱座32與熱輻射板 34A間隔開，並且0.1mm (毫米）至l〇mm的間隙存在於 熱輻射板34A的頂部表面34qi與散熱座32的底部表面 32c之間。此間隙係意欲用來防止散熱座32由於熱膨脹而 0 壓熱輻射板34A，或是防止熱輻射板34A由於散熱座32 與熱輻射板34A的熱膨脹係數之間的差異而受損。另外， 1 0mm的上限係意欲用來防止熱傳導效應的過度降低。 板件3 5作用成爲固持件，其與熱輻射板34 A相比較 爲靠近光源被配置，並且被建構成固持熱輻射板34A的光 接收表面。板件35被建構成接收及透射光70。熱輻射板 34A被配置在板件35與散熱座32之間。因爲熱輻射板 34A被分割，所以可由於板件35支撐熱輻射板34A的光 @ 接收表面（底部表面）的結果而防止熱輻射板34A的一個 或多個部份的掉落。 被建構成支撐熱輻射板34A的構件並非必定要爲平坦 的板片構件，並且該構件可爲網格狀構件。板件35或網 格狀構件在此實施例中被支撐在支撐構件33的水平區段 33b的內部表面上，但是其可與水平區段33b整合。 板件35在此實施例中是由具有良好的（熱）耐用性 的石英製成。因爲石英具有小的熱膨脹係數，所以較不易 -10- 201034559 於由於熱衝擊而受損。板件35可具有經拋光的表面或漫 射（diffusion )表面。 圖2爲熱輻射單元3 0B的剖面圖，而熱輻射單元3 0B 與熱輻射單元3 0A的不同在於具有熱輻射板34B。熱輻射 板34B類似於熱輻射板34A被分成多個部份，但是與熱輻 射板34A的不同在於此多個部份包含端部互相重叠的兩個 相鄰部份。 # 假設在垂直於圖2所示的光接收表面34q2的截面上 有兩個相鄰的部份34s及34t。屆時，部份34s的端部 3 4s 1與部份3 4t的端部3 4t:重疊。根據圖1A所示的熱輻 射單元3 0 A，一或多個間隙可能會發生在分割的部份之間 的邊界處，並且光70可能會通過間隙而直接照射在散熱 座32上。結果，光70可能會增加散熱座32的溫度並且 損壞散熱座32。另一方面，熱輻射單元30B則防止此種 間隙的產生及散熱座3 2的受損。 ® 圖3A爲熱輻射單元3 0C的平面圖，其相應於圖1B。 熱輻射單元3 0C與熱輻射單元3 0A的不同在於具有熱輻射 板34C而非熱輻射板34A。圖3B爲顯示於圖3A所示的熱 輻射板34C的徑向方向從中心A至外側點B的溫度與位 置之間的關係的圖。在此例子中，中心A具有最高溫度， 並且溫度隨著位置的移向外側而降低。. 熱輻射板34C被分成多個同心邊界線34ui及34u2、 及多個徑向邊界線34Vl至34v4。熱輻射板34C被同心地 分割，因爲當光7〇的主要射線垂直地照射在中心A上時 -11 - 201034559 ，於圓周方向的溫度變成相等’除非有製造誤差。 因此，熱輻射板34C根據溫度分佈被分成多個部份 34Wl至34w9，以減小這些部份之間的溫度分佈的差異以 及增進耐用性。每一個部份的面積可藉著溫度分佈而被調 整。舉例而言，在熱輻射板3 4C中，被建構成接收光70 的部份34Wl可形成爲比不接收光70的另一部份小’或是 可由與另一部份的材料不同的材料製成。 圖4爲包含熱輻射單元3 0A至3 0C中的一個（但是在 @ 圖4中是以參考數字30代表此一個熱輻射單元）的曝光 裝置的光學路徑圖。曝光裝置包含光源、被建構成使用來 自光源的光照射原版12的照明光學系統、及被建構成將 原版（掩模（mask)或標線片（reticle) ) 12的圖型的影 像投影至基板（晶圓或玻璃板）15上的投影光學系統14 〇 光源包含水銀燈1、被建構成聚集及反射來自水銀燈 1的光的聚光鏡2、及冷光鏡3。冷光鏡3被建構成將用於 ® 曝光的光（曝光光）60反射至照明光學系統之側、將不被 用於曝光的不需要的光70透射、及吸收具有其他波長的 一些光。當然，光源可使用雷射而非水銀燈1，但是水銀 燈1產生較多的不需要的光70。光源可被建構成反射不需 要的光以及透射曝光光。 光70進入熱輻射單元30，並且藉著熱輻射板34A、 34B、或34C而被轉換成爲熱且由散熱座32輻射。因爲熱 輻射單元30具有被分成多個部份的熱輻射板34 A、34B、 -12- 201034559 或34C，所以熱輻射板34A、34B、或34C及散熱座32不 易於受損，且因而耐用性增進，即使是光源係使用高輸出 的水銀燈1。熱輻射單元30可被設置在曝光裝置的內部或 外部。在後一種情況中，光70經由窗口（未顯示）而被 引至曝光裝置的外部。 光60進入照明光學系統。光60藉著聚光透鏡5而被 聚集、藉著光學積分器（optical integrator ) 6而成爲均 Φ 勻狀、且藉著光闌（Stop ) 7而使光源形狀被調整。然後 ，光60經由聚光透鏡8、偏向鏡（deflection mirror) 9、 遮蔽片（masking blade) 10、及成像透鏡（imaging lens )11而照射在原版12上。投影光學系統14將原版12及 基板15保持於共軛（conjugate)關係。原版12是由原版 台13驅動，並且基板15是由基板台16驅動。 裝置製造方法包含使用上述的曝光裝置將施加有光抗 蝕劑的基板曝光的步驟、將基板顯影的步驟、及其他已知 ® 的步驟。裝置可涵蓋半導體積體電路裝置、液晶顯示裝置 等。 雖然已參考例示性實施例敘述本發明，但是應瞭解本 發明不限於所揭示的例示性實施例。附隨的申請專利範圍 的請求項範圍應與最寬廣的解讀一致，以涵蓋所有的修正 及等效結構及功能。 熱輻射單元可應用於輻射曝光裝置中不被用於曝光的 不需要的光的應用。曝光裝置可應用於裝置製造的應用。 -13- 201034559 【圖式簡單說明】 圖1A爲熱輻射單元的剖面圖’且圖1B爲從圖的 底部觀看的部份透明平面圖。 圖2爲與圖1A所示者不同的熱輻射單元的剖面圖。 圖3A爲與圖1B所示者不同的熱輻射單元的平面圖， 且圖3B爲顯示於圖3A的徑向方向從中心「A」至外側點 ^ B」的溫度與位置之間的關係的圖。 圖4爲可應用實施例的熱輻射單元的曝光裝置的光學 ❾ 路徑圖。 【主要元件符號說明】 1 :水銀燈 2 :聚光鏡 3 :冷光鏡 5 :聚光透鏡

6 :光學積分器 H 7 :光闌 8 :聚光透鏡 9 :偏向鏡 10 :遮蔽片 1 1 :成像透鏡 1 2 :原版 1 3 :原版台 14 :投影光學系統 -14 - 201034559 15 :基板 1 6 :基板台 3 0 :熱輻射單元 30A :熱輻射單元 3 0B :熱輻射單元 30C :熱輻射單元 3 1 :空氣鼓風機 ❹ 32 :散熱座 32a :突出部 3 2b :頂部表面 32c :底部表面 32d :周邊 3 3 :支撐構件 3 3 a :直立區段 3 3 b :水平區段 ® 34A ··熱輻射板 34B :熱輻射板 34C :熱輻射板 3 4a :熱輻射板的部份 3 4b :熱輻射板的部份 34c :熱輻射板的部份 34d :熱輻射板的部份 34e :熱輻射板的部份 34f :熱輻射板的部份 201034559 34g :熱輻射板的部份 34h :熱輻射板的部份 34i :熱輻射板的部份 34j :熱輻射板的部份 34k :熱輻射板的部份 341 :熱輻射板的部份 34m:熱輻射板的部份 34η :熱輻射板的部份 @ 34〇 :熱輻射板的部份 34ρ :熱輻射板的部份 3 4 q 1 :頂部表面 34q2 :光接收表面（底部表面） 34s :熱輻射板的部份 3 4s1 :端部 34t :熱輻射板的部份 34t,:端部 © 3 4 u 1 :同心邊界線 3 4u2 :同心邊界線

Shi :徑向邊界線 34v2:徑向邊界線 3 4v3 :徑向邊界線 3 4v4 :徑向邊界線 34wi :熱幅射板的部份 3 4 w2 :熱輻射板的部份 -16- 201034559 3 4w3 :熱輻射板的部份 34w4 :熱輻射板的部份 34w5 :熱輻射板的部份 34w6 :熱輻射板的部份 34w7 :熱輻射板的部份 34w8 :熱輻射板的部份 34w9 :熱輻射板的部份 _ 3 5 :板件 60:用於曝光的光（曝光光） 70 :光，不需要的光 A :中心 B :外側點 P :風 -17

Claims (1)

1. 201034559 七、申請專利範面： 1· 一種熱輻射單元，包含： 散熱座’其被建構成輻射由來自光源的光所造成的熱 » 熱輻射板，其與該散熱座相比較爲靠近該光源被配置 且由陶瓷製成，該熱輻射板包含於被建構成接收該光的光 接收表面的平面內方向（in-plane direction)的多個部份 ;及 · 支撐構件，其被建構成將該熱輻射板支撐在該散熱座 上。 2. 如申請專利範圍第1項所述的熱輻射單元，另外 包含板件，該板件與該熱輻射板相比較爲靠近該光源被配 置，並且被建構成支撐該熱輻射板的該光接收表面以及接 收及透射該光。 3. 如申請專利範圍第1項所述的熱輻射單元，其中 該散熱座被配置成與該熱輻射板間隔開。 ® 4. 如申請專利範圍第1項所述的熱輻射單元，其中 該多個部份包含具有互相重疊的端部的兩個相鄰部份。 5. 如申請專利範圍第1項所述的熱輻射單元’其中 該多個部份是由多個同心邊界線及多個徑向邊界線分割而 成。 6. —種熱輻射單元，包含： 散熱座，其被建構成輻射由來自光源的光所造成的熱 -18- 201034559 熱輻射板，其與該散熱座相比較爲靠近該光源被配置 ，且由具有比鋁的熔點高的熔點及比鋁的熱傳導係數低的 熱傳導係數的材料製成，該熱輻射板包含於被建構成接收 該光的光接收表面的平面內方向（in-plane direction)的 多個部份；及 支撐構件，其被建構成將該熱輻射板支撐在該散熱座 上。 ® 7.如申請專利範圍第6項所述的熱輻射單元，其中 該熱輻射板是由石材或矽製成。 8-—種曝光裝置，包含如申請專利範圍第1項至第7 項中任一項所述的熱輻射單元。 9. 一種裝置製造方法，包含以下步驟： 使用包含如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所 述的熱輻射單元的曝光裝置將基板曝光；及 將已被曝光的基板顯影。 -19-