CN108121164A - 光罩散热装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光罩散热装置及其工作方法，其中，所述散热装置包括：冷却器，所述冷却器包括：冷却区、入水区和出水区；位于所述冷却器的冷却区中的冷却管道孔，所述冷却区用于与光罩贴合；位于所述冷却器的入水区中的入水管道孔，所述入水管道孔用于使冷却液流入所述冷却管道孔；位于所述冷却器的出水区中的出水管道孔，所述出水管道孔用于使冷却液流出所述冷却管道孔。所述冷却器能够与光罩贴合，冷却液能够在所述冷却管道孔中流动，因此在光刻过程中冷却液可以带走所述光罩产生的热量，从而能够对所述光罩进行冷却，进而减少光罩的形变，增加套刻精度。

Description

光罩散热装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种光罩散热装置及其工作方法。
背景技术
光刻技术是半导体制作技术中至关重要的一项技术，能够实现将图形从光罩中转移到硅片表面，形成符合设计要求的半导体产品。在光刻工艺过程中，首先，通过曝光步骤，光线通过光罩中透光的区域照射至涂覆了光刻胶的硅片上，并与光刻胶发生光化学反应；接着，通过显影步骤，利用感光和未感光的光刻胶对显影剂的溶解程度不同，形成光刻图案，实现光罩图案的转移；然后，通过刻蚀步骤，基于光刻胶层所形成的光刻图案对硅片进行刻蚀，将光罩图案进一步转移至硅片上。
在曝光过程中，由于光罩对光线存在一定的吸收，随着长时间的曝光，光罩温度会逐渐上升导致光罩发生热形变，从而对曝光区域内的套刻精度造成影响。随着光刻机中激光功率的提升，光罩的热形变带来的影响变得日益严重。目前由光罩温度改变所带来的套刻精度偏差可达约5nm。
套刻精度的改变容易使形成的半导体结构的位置或尺寸发生变化，从而容易影响所形成的半导体结构性能。因此，在半导体结构的形成工艺中，需要减小光罩的热形变。
然而，现有的光刻工艺存在曝光过程中，光罩容易发生热变形，从而容易降低套刻精度。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种光罩散热装置及其工作方法，能够降低光罩的热变形。
为解决上述问题，本发明提供一种光罩散热装置，包括：冷却器，所述冷却器包括：冷却区、入水区和出水区；位于所述冷却器的冷却区中的冷却管道孔，所述冷却区用于与光罩贴合；位于所述冷却器的入水区中的入水管道孔，所述入水管道孔用于使冷却液流入所述冷却管道孔；位于所述冷却器的出水区中的出水管道孔，所述出水管道孔用于使冷却液流出所述冷却管道孔。
可选的，所述冷却器的材料为石英玻璃。
可选的，所述冷却器的冷却区的形状为长方体，所述冷却区的冷却器包括相对的第一面、第二面以及位于所述第一面和第二面之间的侧面，所述第二面用于与所述光罩贴合；所述冷却管道孔的形状为长方体，所述冷却管道孔各侧壁分别与所述第一面、第二面和所述侧面平行。
可选的，所述冷却区包括第一冷却区和第二冷却区，所述第一冷却区和第二冷却区沿垂直于所述第一面的方向排列；所述冷却管道孔包括：位于所述第一冷却区内的第一冷却管道孔，位于所述第二冷却区内的第二冷却管道孔，所述第二冷却管道孔侧壁在所述第一面上的投影图形与第一冷却管道孔侧壁在所述第一面上的投影图形相邻且边缘重合，所述第一冷却管道孔在垂直于所述第一面方向上的尺寸等于所述第二冷却管道孔在垂直于所述第一面方向上的尺寸。
可选的，所述第一冷却管道孔的个数为一个或多个，所述第二冷却管道孔的个数为一个或多个。
可选的，所述第一冷却管道孔的横截面的形状为正方形，所述第二冷却管道孔的横截面的形状为正方形，所述第一冷却管道孔的横截面的边长为3mm～5mm，所述第二冷却管道孔的横截面的边长为3mm～5mm。
可选的，所述出水管道孔的横截面的形状为矩形或圆形，所述入水管道孔的横截面的形状为矩形或圆形。
可选的，所述冷却器还包括：位于所述入水区与所述冷却区之间，以及所述出水区与所述冷却区之间的缓冲区，所述缓冲区的冷却器中具有缓冲管道孔。
可选的，所述缓冲管道孔的总横截面积大于所述冷却管道孔的总横截面积，所述缓冲管道孔的总横截面积大于所述入水管道孔的总横截面积，所述缓冲管道孔的总横截面积为各缓冲管道孔的横截面积之和，所述冷却管道孔的总横截面积为各个冷却管道孔的横截面积之和，所述入水管道孔的总横截面积为各个入水管道孔的横截面积之和。
可选的，还包括：固定管，所述固定管用于为所述冷却器提供冷却液；连接器，所述冷却器通过所述连接器与所述固定管连接。
可选的，所述连接器用于沿所述固定管延伸方向运动。
可选的，所述连接器包括：第一连接部，所述第一连接部与所述冷却器的入水区固定连接；第二连接部，所述第二连接部与所述固定管固定连接，所述第二连接部与所述第一连接部固定连接；所述第二连接部中具有第一孔和第二孔，所述第一孔直径大于所述第二孔直径，所述第二孔和第一孔贯通，所述第二孔和第一孔贯穿所述第二连接部；所述第一连接部包括：入水连接管和限位管，所述入水连接管与所述入水区冷却器固定连接，所述入水连接管贯穿所述第二孔；所述限位管与所述入水连接管连接，所述限位管和所述入水连接管中具有入水孔，所述入水孔贯穿所述限位管和所述入水连接管，所述入水孔与所述入水管道孔贯通，所述限位管位于所述第一孔中，所述限位管与所述第一孔侧壁接触。
可选的，所述连接器还包括：第一密封活塞、第二密封活塞中的一种或两种组合；所述第一密封活塞位于限位管中，所述第一密封活塞与所述第一孔侧壁接触；所述第二密封活塞位于围成所述第二孔的第二连接部内壁中，且所述第二密封活塞与所述入水连接管接触。
可选的，所述第一密封活塞包括：聚氨酯密封环、橡胶弹性体密封环中的一种或两种组合；所述第二密封活塞包括：橡胶密封圈、填充青铜的聚四氟乙烯密封环中的一种或两种组合。
可选的，围成所述第二孔的第二连接部内壁中具有防尘密封活塞，所述防尘密封活塞与所述入水连接管侧壁接触，且所述防尘密封活塞与空气接触。
可选的，所述连接器还包括：第一支撑环、第二支撑环中的一种或两种组合；所述第一支撑环位于所述限位管中，且所述第一支撑环与所述第一孔侧壁接触；所述第二支撑环位于围城所述第二孔的第二连接部内壁中，且所述第二支撑环与所述入水连接管接触。
相应的，本发明还提供一种光罩散热装置的工作方法，包括：提供光罩散热装置、光刻胶和光罩；将所述冷却器与所述光罩贴合；向冷却管道孔中通入冷却液；通过所述光罩和所述冷却器对所述光刻胶进行曝光处理。
可选的，所述曝光处理的过程中，所述光罩和所述冷却器的移动方向与所述冷却管道孔中冷却液的流动方向相同。
可选的，所述冷却管道孔中冷却液的雷诺数小于或等于2000。
可选的，所述冷却液为水。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案提供的光罩散热装置中，所述冷却器用于与光罩贴合，且所述冷却器中具有冷却管道孔，冷却液能够在所述冷却管道孔中流动，因此在光刻过程中冷却液可以带走所述光罩产生的热量，从而能够对所述光罩进行冷却，进而减少光罩的形变，增加套刻精度。
进一步，第二冷却管道孔侧壁在所述第一面上的投影图形与第一冷却管道孔侧壁在所述第一面上的投影图形相邻且边缘重合，所述第一冷却管道孔在垂直于所述第一面方向上的尺寸等于所述第二冷却管道孔在垂直于所述第一面方向上的尺寸，能够保证光线从所述第一面各个位置处入射，从所述第二面出射的过程中，光线经过的光程相同，光线的相位变化相同，从而不容易使光线在光刻胶表面发生干涉时形成的光刻图形发生畸变。
进一步，所述冷却管道孔的横截面积较小，冷却液容易充分填充所述冷却管道孔，从而能够减少外界气体进入所述冷却管道孔，进而不容易使冷却液中形成气泡，因此，不容易使光线在气泡与冷却液的接触面上发生折射，从而不容易使光线的传播方向发生改变，进而不容易使所形成的光刻图形发生畸变。
进一步，所述冷却器具有缓冲区，所述缓冲区的冷却器中具有缓冲管道孔，且所述缓冲管道孔的总横截面积大于所述入水管道孔的总横截面积。当冷却液由入水管道孔进入所述缓冲管道孔时，由于缓冲管道孔横截面积较大，所述缓冲液的流速降低，容易使所述冷却液处于层流状态，从而能够排出从入水管道孔流入所述缓冲管道孔中的冷却液中的气泡，进而能够减少气泡对光线传播方向的影响；其次，所述缓冲管道孔的总横截面积大于所述冷却管道孔的总横截面积，不容易使缓冲管道孔中的冷却液进入所述冷却管道孔后在所述冷却液中形成气泡，从而不容易使光线传播方向发生改变，进而不容易改变所形成的光刻图形。
本发明技术方案提供的光罩散热装置的工作方法中，将所述冷却器与所述光罩贴合，向冷却管道孔中通入冷却液，所述冷却液能够在所述冷却管道孔中流动，因此在光刻过程中冷却液可以带走所述光罩产生的热量，从而能够对所述光罩进行冷却，进而减少光罩的形变，增加套刻精度。
进一步，所述曝光处理的过程中，所述光罩和所述冷却器的移动方向与所述冷却管道孔中冷却液的流动方向相同，能够使所述冷却管道孔中的冷却液处于层流状态，从而减少冷却液的波动，进而减少冷却液对光线传播方向的影响。
附图说明
图1至图4是本发明的光罩散热装置一实施例的结构示意图；
图5至图7是本发明的光罩散热装置的工作方法一实施例各步骤的结构示意图。
具体实施方式
光刻工艺存在诸多问题，例如：曝光过程中，光罩容易发生热变形，套刻精度较低。
现结合光刻工艺的过程，分析曝光过程中，光罩容易发生热变形，套刻精度较低的原因：
光刻工艺的步骤包括：通过曝光处理，光线通过光罩中透光的区域照射至涂覆了光刻胶的硅片上，并与光刻胶发生光化学反应；通过显影处理，利用感光和未感光的光刻胶对显影剂的溶解程度的不同，形成光刻图形，实现光罩图形的转移；通过刻蚀处理，基于光刻胶层所形成的光刻图形对硅片进行刻蚀，将光罩图形进一步转移至硅片上，形成刻蚀图形。
由于在曝光处理过程中，光罩容易吸收光线使光罩温度升高，从而使光罩发生热形变，从而容易使显影处理之后，所述光刻胶上的光刻图形发生形变，进而使硅片上形成的刻蚀图形发生形变，从而容易影响所形成的半导体结构性能。
为了减少光罩热形变引起的光刻图形的形变，一种方法是，在曝光处理过程中，通过控片对光罩的热形变引起的套刻精度的偏差进行标定，例如，TOP-RC，并通过控制硅片的位置对所述偏差进行补偿。
然而，由于光罩的热形变引起的套刻精度的偏差的变化规律往往比较复杂，很难通过硅片的移动进行补偿。此外，由于不同的光罩对光线的吸收不相同，从而光罩的热形变也不相同，因此，对于不同的光罩需要进行不同的补偿，从而使光刻的工艺流程较复杂。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种光罩散热装置，包括：冷却器，所述冷却器包括：冷却区、入水区和出水区；位于所述冷却器的冷却区中的冷却管道孔，所述冷却区用于与光罩贴合；位于所述冷却器的入水区中的入水管道孔，所述入水管道孔用于使冷却液流入所述冷却管道孔；位于所述冷却器的出水区中的出水管道孔，所述出水管道孔用于使冷却液流出所述冷却管道孔。
其中，所述冷却器用于与光罩贴合，且所述冷却器中具有冷却管道孔，冷却液能够在所述冷却管道孔中流动，因此在光刻过程中冷却液可以带走所述光罩产生的热量，从而能够对所述光罩进行冷却，进而减少光罩的形变，增加套刻精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图4是本发明光罩散热装置一实施例的结构示意图。
本实施例中，所述光罩散热装置包括：
请结合参考图1、图2和图3，图2是图1沿X方向的俯视图，图3是图2沿切割线3-4的剖面图，冷却器100，所述冷却器100包括：冷却区A、入水区C1和出水区C2，位于所述冷却器100冷却区A中的冷却管道孔110，所述冷却区A用于与所述光罩贴合；位于所述冷却器100入水区C1中的入水管道孔120，所述入水管道孔120用于使冷却液流入所述冷却管道孔110；位于所述冷却器100出水区C2中的出水管道孔130，所述出水管道孔130用于使冷却液流出所述冷却管道孔110。
所述冷却器100能够与光罩贴合，且所述冷却器100中具有冷却管道孔110，冷却液能够在所述冷却管道孔110中流动，因此在光刻过程中冷却液可以带走所述光罩产生的热量，从而能够对所述光罩进行冷却，进而减少光罩的形变，增加套刻精度。
本实施例中，所述冷却器100的材料为石英玻璃。石英玻璃对紫外光具有很高的透过率，对光刻过程中光线的能量改变小。在其他实施例中，所述冷却器还可以为对紫外光具有高透过率的其他材料。
本实施例中，所述冷却器100的冷却区A的形状为长方体，所述冷却器100的冷却区A包括相对的第一面101和第二面102，以及位于所述第一面101和第二面102之间的侧面，所述第二面101用于与所述光罩贴合。
本实施例中，所述冷却管道孔110的形状为长方体，所述冷却管道孔110各侧壁分别与所述第一面101、第二面102和所述侧面平行。当使光线垂直于所述冷却管道第一面101入射使，光线垂直于所述冷却管道孔110侧壁入射进入冷却管道孔110中的冷却液中，从而不会使光线的传播方向发生变化，因此，所述冷却器100不会影响光刻图形的形状。
所述冷却器100的冷却区A和冷却管道孔110的形状为长方体，且所述冷却管道孔110各侧壁分别与所述第一面101、第二面102和所述侧面平行，则在光刻过程中，可以使所述冷却器100第一面101与光线垂直，从而使所述冷却管道孔110平行于所述第一面101的侧壁与光线垂直，从而能够减小冷却液与冷却器100折射率不同引起的光线方向的改变，进而能够增加套刻精度。
具体的，所述冷却管道孔110的横截面为正方形。在其他实施例中，所述冷却管道孔的横截面还可以为长方形。
本实施例中，所述冷却液为水，水对紫外光的透过率较高。在其他实施例中，所述冷却液还可以为对紫外光具有较高透过率的其它材料。
如果所述冷却管道孔110的边长过大，容易使冷却液中形成气泡，光线容易在气泡与冷却液的接触面上发生折射，使光线的传播方向发生改变，从而容易影响所形成的光刻图形，进而降低套刻精度；如果所述冷却管道孔110的边长过小，容易降低冷却效率。具体的，本实施例中，需要对所述冷却管道孔110的边长进行合理设计。
具体的，为了减少所述冷却液的波动，本实施例中，使所述冷却液处于层流状态，也就是使所述冷却液的雷诺数小于或等于2000。
由雷诺数Re的计算为公式：Re＝νD/V，其中，ν为冷却液的流动速度，D为冷却管道孔的水力直径，V为冷却液的黏度，并组合考虑实际情况，可以得到冷却管道孔的水力直径D。
需要说明的是，如果所述冷却液的流动速度过快容易给所述散热装置带来过高的要求；如果所述冷却液的流动速度过小，容易降低散热的效率。具体的，本实施例中，所述冷却液的流动速度ν为0.4m/s～0.66m/s。
本实施例中，所述冷却液为水，所述冷却液的温度为18℃～25℃，则所述冷却液的运动黏度V为1E-6m2/s。
为了使所述冷却液处于层状态，即雷诺数小于等于2000，且保证所述冷却管道孔中不容易出现气泡，所述冷却管道孔的直径具有一定的范围。具体的，本实施例中，所述冷却管道孔的水力直径D为3mm～5mm。
本实施例中，所述冷却管道孔的横截面为正方形，且在通所述冷却液的过程中，所述冷却管道孔110四边均润湿，因此，所述水力直径D与所述冷却管道孔110的边长相同，即所述冷却管道孔110的边长为3mm～5mm，例如3.5mm、4mm或4.5mm。
本实施例中，所述冷却区A包括第一冷却区和第二冷却区；所述第一冷却区和第二冷却区沿垂直于所述第一面101的方向排列。
所述冷却管道孔110包括：位于所述第一冷却区内的第一冷却管道孔111，位于所述第二冷却区内的第二冷却管道孔112。所述第二冷却管道孔112侧壁在所述第一面101上的投影图形与第一冷却管道孔112侧壁在所述第一面101上的投影图形相邻且边缘接触，所述第一冷却管道孔111在垂直于所述第一面101上方向的尺寸等于所述第二冷却管道孔112在垂直于所述第一面101方向上的尺寸。
所述第二冷却管道孔112侧壁在所述第一面101上的投影图形与第一冷却管道孔112侧壁在所述第一面101上的投影图形相邻且边缘接触，所述第一冷却管道孔111在垂直于所述第一面101方向上的尺寸等于所述第二冷却管道孔112在垂直于所述第一面101方向上的尺寸，能够保证光线从所述第一面101各个位置处入射，从所述第二面102出射的过程中，光线经过的光程相同，光线的相位变化相同，从而不容易使光线在光刻胶表面发生干涉时形成的光刻图形发生畸变，进而能够增加套刻精度。
本实施例中，所述第一冷却管道孔111的个数为3个，所述第二冷却管道孔112的个数为2个。在其他实施例中，所述第一冷却管道孔111和所述第二冷却管道孔112的个数还可以为其他值。
本实施例中，所述冷却液为水。所述光线一般为紫外光，水对于所述光线具有较高的透过率。在其他实施例中，所述冷却液还可以为对所述光线具有较高透光率的其他材料。
本实施例中，所述入水管道孔120的横截面为正方形。在其他实施例中，所述入水管道孔的形状还可以为圆形。
本实施例中，所述冷却器100的入水区C1的形状为长方体。在其他实施例中，所述入水区的冷却器还可以为圆柱体。
本实施例中，所述出水管道孔130横截面的形状为正方形。在其他实施例中，所述出水管道孔的形状还可以为圆形或长方形。
本实施例中，所述冷却器100的出水区C2的形状为长方体。在其他实施例中，所述出水区的冷却器还可以为圆柱体。
本实施例中，所述冷却器100还包括：位于所述入水区C1与冷却区A之间，以及所述出水区C2与冷却区A之间的缓冲区B。所述缓冲区B的冷却器100中具有缓冲管道孔140。
本实施例中，所述缓冲管道孔140的总横截面积大于所述冷却管道孔110的总横截面积。所述缓冲管道孔140的总横截面积大于所述入水管道孔120的总横截面积。
本实施例中，所述缓冲管道孔140的总横截为各个缓冲管道孔140的横截面积之和，所述冷却管道孔110的总横截面积为各个所述冷却管道孔110的横截面积之和，所述入水管道孔120的总横截面积为各个入水管道孔120的横截面积之和。
具体的，本实施例中，所述缓冲管道孔140的个数为一个，所述缓冲管道孔140的横截面积为所述缓冲管道孔140的总横截面积。
本实施例中，所述入水管道孔120的个数为多个，所述冷却管道孔110的个数为多个。则所述缓冲管道孔140的横截面积大于多个冷却管道孔110的横截面积之和，所述缓冲管道孔140的横截面积大于多个入水管道孔120的横截面积之和。
所述缓冲区B冷却器100中具有缓冲管道孔140，且所述缓冲管道孔140的总横截面积大于所述入水管道孔120的总横截面积。当冷却液由入水管道孔120进入所述缓冲管道孔140时，由于缓冲管道孔140横截面积较大，所述缓冲液的流速降低，容易使所述冷却液处于层流状态，从而能够排出从入水管道孔120流入所述缓冲管道孔140中的冷却液中的气泡，从而能够减少对光线传播方向的影响；其次，所述缓冲管道孔140的横截面积大于所述冷却管道孔110的总横截面积，不容易使缓冲管道孔140中的冷却液进入所述冷却管道孔110后在所述冷却液中形成气泡，从而能够减少气泡对光线传播方向的改变，进而不容易改变所形成的光刻图形。
本实施例中，所述缓冲管道孔140的横截面为长方形。在其他实施例中，所述缓冲管道孔的横截面还可以为圆形。
所述光罩散热装置还包括固定管，所述固定管用于为所述冷却器100提供冷却液。
本实施例中，所述固定管的横截面的形状为圆环形。在其他实施例中，所述固定管的横截面的形状还可以为矩形。
请参考图4，连接器，所述连接器用于使冷却器100(如图1所示)与所述固定管连接。
所述连接器能够使所述固定管与所述冷却器100活动连接，所述连接器用于沿所述固定管道延伸方向运动，从而能够保证所述冷却器100与光罩一起运动。
本实施例中，所述连接器包括：第一连接部，所述第一连接部与所述冷却器100的入水区C1(如图1所示)固定连接；第二连接部220，所述第二连接部220与所述固定管固定连接。
所述第二连接部220中具有第一孔221和第二孔，所述第一孔221侧壁与所述固定管侧壁固定连接；所述第二孔和第一孔221贯通，第二孔和第一孔221贯穿所述第二连接部220，所述第一孔221直径大于所述第二孔直径。
本实施例中，所述第一连接部包括：入水连接管212，所述入水连接管212与所述冷却器100的入水区C1固定连接，所述入水连接管212贯穿所述第二孔；限位管211，所述限位管211与所述入水连接管212固定连接，所述限位管211和所述入水连接管212中具有入水孔213，所述入水孔213贯穿所述限位管211和所述入水连接管212，所述入水孔213与所述入水管道孔120贯通，所述限位管211位于所述第一孔221中，所述限位管211与所述第一孔221侧壁接触。
本实施例中，所述入水连接管212横截面为圆形。在其他实施例中，所述入水连接管的横截面还可以为矩形。
本实施例中，所述入水连接管212与所述第二孔侧壁活动密封连接；所述限位管211与所述第一孔221侧壁活动密封连接。
具体的，所述第一连接部220能够在所述第一孔221中沿所述第一孔221轴线移动，从而能够使所述冷却器100沿所述冷却管道孔110(如图1所示)的轴线移动。
本实施例中，所述限位管211中具有第一密封活塞231，所述第一密封活塞231与所述第一孔221侧壁接触。
所述第一密封活塞231能够增加所述第一孔221侧壁与所述限位管211之间的气密性，从而防止所述第一孔221中的冷却液泄漏。
本实施例中，所述第一密封活塞231为环形。
本实施例中，所述第一密封活塞231包括：聚氨酯密封环、橡胶弹性体密封环中的一种或两种组合。具体的，本实施例中，所述第一密封活塞231包括：聚氨酯密封环和橡胶弹性体密封环，聚氨酯密封环和橡胶弹性体密封环相互接触，所述橡胶弹性体密封环与所述第一孔221侧壁接触。
本实施例中，所述连接器还包括第二密封活塞232，所述第二密封活塞232位于围成所述第二孔的第二连接部220内壁中，且所述第二密封活塞232与所述入水连接管212侧壁接触。
所述第二密封活塞232用于增加所述第二孔侧壁与所述入水连接管212之间的气密性。
本实施例中，所述第二密封活塞232包括：橡胶密封圈、填充青铜的聚四氟乙烯密封环中的一种或两种组合。具体的，所述第二密封活塞232包括相互接触的橡胶密封圈和填充青铜的聚四氟乙烯密封环，所述填充青铜的聚四氟乙烯密封环与所述入水连接管212接触。
本实施例中，围成所述第二孔的第二连接部220内壁中具有防尘密封活塞233，所述防尘密封活塞233与所述入水连接管212侧壁接触，且所述防尘密封活塞233与空气接触。
所述防尘密封活塞233用于使所述第一孔221与空气隔离，防止空气中的灰尘污染所述第一孔221中的冷却液。
本实施例中，所述连接器还包括：第一支撑环241、第二支撑环242中的一种或两种组合。具体的，所述连接器包括第一支撑环241和第二支撑环242。
本实施例中，所述第一支撑环241位于所述限位管211中，且所述第一支撑环241与所述第一孔221侧壁接触。
所述第一支撑环241用于对所述第一孔221侧壁起支撑作用，防止第二连接部220发生形变，从而保证所述第一孔221侧壁液压均匀分布。
所述第二支撑环242位于围成所述第二孔的第二连接部220内壁中，且所述第二支撑环242与所述入水连接管212接触。
所述第二支撑环242用于对所述入水连接管212侧壁起支撑作用，防止入水连接管212发生形变，从而保证所述入水连接管212内的液压均匀分布。
综上，本发明实施例提供的光罩散热装置中，所述冷却器用于与光罩贴合，且所述冷却器中具有冷却管道孔，冷却液能够在所述冷却管道孔中流动，因此在光刻过程中冷却液可以带走所述光罩产生的热量，从而能够对所述光罩进行冷却，进而减少光罩的形变，增加套刻精度。
进一步，第二冷却管道孔侧壁在所述第一面上的投影图形与第一冷却管道孔侧壁在所述第一面上的投影图形相邻且边缘重合，所述第一冷却管道孔在垂直于所述第一面方向上的尺寸等于所述第二冷却管道孔在垂直于所述第一面方向上的尺寸，能够保证光线从所述第一面各个位置处入射，从所述第二面出射的过程中，光线经过的光程相同，光线的相位变化相同，从而不容易使光线在光刻胶表面发生干涉时形成的光刻图形发生畸变。
进一步，所述冷却管道孔的横截面积较小，冷却液容易充分填充所述冷却管道孔，从而能够减少外界气体进入所述冷却管道孔，进而不容易使冷却液中形成气泡，因此，不容易使光线在气泡与冷却液的接触面上发生折射，从而不容易使光线的传播方向发生改变，进而不容易使所形成的光刻图形发生畸变。
进一步，所述冷却器具有缓冲区，所述缓冲区的冷却器中具有缓冲管道孔，且所述缓冲管道孔的总横截面积大于所述入水管道孔的总横截面积。当冷却液由入水管道孔进入所述缓冲管道孔时，由于缓冲管道孔横截面积较大，所述缓冲液的流速降低，容易使所述冷却液处于层流状态，从而能够排出从入水管道孔流入所述缓冲管道孔中的冷却液中的气泡，进而能够减少气泡对光线传播方向的影响；其次，所述缓冲管道孔的总横截面积大于所述冷却管道孔的总横截面积，不容易使缓冲管道孔中的冷却液进入所述冷却管道孔后在所述冷却液中形成气泡，从而不容易使光线传播方向发生改变，进而不容易改变所形成的光刻图形。
图5至图7是本发明的光罩散热装置的工作方法一实施例各步骤的结构示意图。
请参考图5，提供光罩散热装置、光刻胶(图中未示出)和光罩300。
本实施例中，所述光罩散热装置与上一实施例相同，在此不多做赘述。
本实施例中，所述工作方法还包括：提供晶片(图中未示出)，所述光刻胶位于所述晶片上。
本实施例中，所述光罩300包括：支撑板310，所述支撑板310包括相对的第一板面和第二板面，所述支撑板310包括图形区和位于所述图形区周围的连接区；图形层330，所述图形层330与所述支撑板310第二板面贴合，所述图形层330位于所述图形区；支撑框340，所述支撑框340与所述图形层330第二板面连接，所述支撑框340位于所述连接区；与所述支撑框340连接的保护膜320，所述保护膜320覆盖所述图形层330。
本实施例中，所述支撑板310的材料石英玻璃，石英玻璃对紫外光具有很高的透过率，对光线的吸收小，所述支撑板310用于对所述图形层330起支撑作用。
本实施例中，所述图形层330的材料为铬，铬对紫外光的吸收好，对紫外光的透过率低，能够阻挡部分光线透过所述光罩300。在其他实施例中，所述图形层330还可以为镍。
本实施例中，所述支撑板310的第一板面为正方形，所述第一板面的边长为110mm～140mm。
本实施例中，所述光罩300的厚度为4mm～6mm。
所述保护膜320用于减少外界环境对所述图形层330的污染。
本实施例中，所述形成方法还包括：提供光罩台500，所述光罩台500包括透光区。
所述光罩平台500用于放置所述光罩300和冷却器100，光罩台500的透光区用于使光线透过所述光罩台500照射到光刻胶上。
继续参考图5，将所述冷却器100与所述光罩300贴合。
本实施例中，将所述冷却器100与所述光罩300贴合的步骤包括：将所述光罩300放置于所述光罩台500上；将所述光罩300放置于所述光罩台500上之后，将所述冷却器100放置于所述光罩300上。
具体的，本实施例中，将所述光罩300放置于所述光罩台500上的步骤包括：使所述光罩300的保护膜320与所述光罩台500的透光区贴合。
本实施例中，将所述冷却器100放置于所述光罩300上的步骤包括：使所述冷却器100与所述支撑板310贴合，且所述冷却器100的冷却区A与所述图形区的支撑板310贴合。
请参考图6，向冷却管道孔110(如图1所示)中通入冷却液。
本实施例中，后续使用的光线为紫外光，所述冷却液为水，水对紫外光的透过率较高，能够降低光线在所述冷却液中的损耗。在其他实施例中，所述冷却液还可以为对后续光线具有较高透过率的其它材料。
向冷却管道孔110中通入冷却液的步骤包括：通过固定管使冷却液经过所述入水管道孔120(如图1所示)和缓冲管道孔140(如图1所示)进入所述冷却管道孔110；使所述冷却液经过所述出水管道孔130(如图1所示)流出。
本实施例中，所述冷却液在所述冷却管道孔110中循环流动，从而将光罩300产生的热量带走，从而实现对所述光罩300的冷却。
将所述冷却器100与所述光罩300贴合，向冷却管道孔110中通入冷却液，冷却液能够在所述冷却管道孔110中流动，因此在光刻过程中冷却液可以带走所述光罩300产生的热量，从而能够对所述光罩300进行冷却，进而减少光罩300的形变，增加套刻精度。
如果所述冷却液的流动速度过快容易给所述散热设备带来过高的要求；如果所述冷却液的流动速度过小，容易降低散热的效率。具体的，本实施例中，所述冷却液的流动速度ν为0.4m/s～0.66m/s。
为了减少所述冷却液的波动，本实施例中，使所述冷却液处于层流状态，也就是使所述冷却液的雷诺数小于或等于2000，则所述冷却管道孔110的边长为3mm～5mm，例如3.5mm，4mm或4.5mm。
需要说明的是，冷却液与所述光罩300之间进行能量交换的热流密度为：
q＝h*(Ts-Tf) (1)
其中，q为热流密度，即单位面积的光罩300表面与冷却液之间在单位时间内交换的热量，h为表面对流传热系数，Ts为光罩300的温度，Tf为冷却液的温度。
所述传热系数h与雷诺数Re之间具有一定的对应关系。本实施例中，通过冷却液对所述光罩300进行自热冷却，雷诺数小于2000时，对流传热系数为200W/(m2*K)～1000W/(m2*K)。光罩300在空气中自然对流冷却时，对流传热系数为5W/(m2*K)～25W/(m2*K)。由此可见，本发明的光罩散热装置能够使光罩300散热速度提高40倍～200倍。
本实施例中，所述冷却液的温度与室温相同。具体的，所述冷却液的温度为18℃～25℃，例如20℃。
请参考图7，通过所述光罩300和所述冷却器100对所述光刻胶400进行曝光处理。
所述曝光处理能够使所述光罩300上的图形转移到所述光刻胶400上，形成光刻图形。
所述曝光处理的步骤包括：通过光线a照射所述光罩300和冷却器100。
本实施例中，所述光线a为紫外光，具体的，所述光线a的波长为193nm。
本实施例中，在对所述光刻胶400进行曝光处理的过程中，所述光罩300与所述冷却器100相对于所述光线a移动，从而使所述光线a对整个光罩300的图形区进行扫描。
本实施例中，所述曝光过程中，所述光罩300和所述冷却器100的移动方向z与所述冷却管道孔110(如图1所示)中冷却液的流动方向相同。
所述光罩300和所述冷却器100的移动方向z与所述冷却管道孔1110中冷却液的流动方向相同，能够使所述冷却管道孔110中的冷却液处于层流状态，从而能够减少冷却液的波动，进而能够减少冷却液对光线a传播方向的影响，从而能能够保证所形成光刻图形的精度。
综上，本发明实施例提供的光罩散热装置的工作方法中，将所述冷却器与所述光罩贴合，向冷却管道孔中通入冷却液，所述冷却液能够在所述冷却管道孔中流动，因此在光刻过程中冷却液可以带走所述光罩产生的热量，从而能够对所述光罩进行冷却，进而减少光罩的形变，增加套刻精度。
进一步，所述曝光处理的过程中，所述光罩和所述冷却器的移动方向与所述冷却管道孔中冷却液的流动方向相同，能够使所述冷却管道孔中的冷却液处于层流状态，从而减少冷却液的波动，进而减少冷却液对光线传播方向的影响。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种光罩散热装置，其特征在于，包括：
冷却器，所述冷却器包括：冷却区、入水区和出水区；
位于所述冷却器的冷却区中的冷却管道孔，所述冷却区用于与光罩贴合；
位于所述冷却器的入水区中的入水管道孔，所述入水管道孔用于使冷却液流入所述冷却管道孔；
位于所述冷却器的出水区中的出水管道孔，所述出水管道孔用于使冷却液流出所述冷却管道孔。
2.如权利要求1所述的光罩散热装置，其特征在于，所述冷却器的材料为石英玻璃。
3.如权利要求1所述的光罩散热装置，其特征在于，所述冷却器的冷却区的形状为长方体，所述冷却区的冷却器包括相对的第一面、第二面以及位于所述第一面和第二面之间的侧面，所述第二面用于与所述光罩贴合；所述冷却管道孔的形状为长方体，所述冷却管道孔各侧壁分别与所述第一面、第二面和所述侧面平行。
4.如权利要求3所述的光罩散热装置，其特征在于，所述冷却区包括第一冷却区和第二冷却区，所述第一冷却区和第二冷却区沿垂直于所述第一面的方向排列；所述冷却管道孔包括：位于所述第一冷却区内的第一冷却管道孔，位于所述第二冷却区内的第二冷却管道孔，所述第二冷却管道孔侧壁在所述第一面上的投影图形与第一冷却管道孔侧壁在所述第一面上的投影图形相邻且边缘重合，所述第一冷却管道孔在垂直于所述第一面方向上的尺寸等于所述第二冷却管道孔在垂直于所述第一面方向上的尺寸。
5.如权利要求4所述的光罩散热装置，其特征在于，所述第一冷却管道孔的个数为一个或多个，所述第二冷却管道孔的个数为一个或多个。
6.如权利要求4所述的光罩散热装置，其特征在于，所述第一冷却管道孔的横截面的形状为正方形，所述第二冷却管道孔的横截面的形状为正方形，所述第一冷却管道孔的横截面的边长为3mm～5mm，所述第二冷却管道孔的横截面的边长为3mm～5mm。
7.如权利要求1所述的光罩散热装置，其特征在于，所述出水管道孔的横截面的形状为矩形或圆形，所述入水管道孔的横截面的形状为矩形或圆形。
8.如权利要求1所述的光罩散热装置，其特征在于，所述冷却器还包括：位于所述入水区与所述冷却区之间，以及所述出水区与所述冷却区之间的缓冲区，所述缓冲区的冷却器中具有缓冲管道孔。
9.如权利要求1所述的光罩散热装置，其特征在于，所述缓冲管道孔的总横截面积大于所述冷却管道孔的总横截面积，所述缓冲管道孔的总横截面积大于所述入水管道孔的总横截面积，所述缓冲管道孔的总横截面积为各缓冲管道孔的横截面积之和，所述冷却管道孔的总横截面积为各个冷却管道孔的横截面积之和，所述入水管道孔的总横截面积为各个入水管道孔的横截面积之和。
10.如权利要求1所述的光罩散热装置，其特征在于，还包括：固定管，所述固定管用于为所述冷却器提供冷却液；连接器，所述冷却器通过所述连接器与所述固定管连接。
11.如权利要求10所述的光罩散热装置，其特征在于，所述连接器用于沿所述固定管延伸方向运动。
12.如权利要求10所述的光罩散热装置，其特征在于，所述连接器包括：第一连接部，所述第一连接部与所述冷却器的入水区固定连接；第二连接部，所述第二连接部与所述固定管固定连接，所述第二连接部与所述第一连接部固定连接；
所述第二连接部中具有第一孔和第二孔，所述第一孔直径大于所述第二孔直径，所述第二孔和第一孔贯通，所述第二孔和第一孔贯穿所述第二连接部；
所述第一连接部包括：入水连接管和限位管，所述入水连接管与所述入水区冷却器固定连接，所述入水连接管贯穿所述第二孔；所述限位管与所述入水连接管连接，所述限位管和所述入水连接管中具有入水孔，所述入水孔贯穿所述限位管和所述入水连接管，所述入水孔与所述入水管道孔贯通，所述限位管位于所述第一孔中，所述限位管与所述第一孔侧壁接触。
13.如权利要求12所述的光罩散热装置，其特征在于，所述连接器还包括：第一密封活塞、第二密封活塞中的一种或两种组合；所述第一密封活塞位于限位管中，所述第一密封活塞与所述第一孔侧壁接触；所述第二密封活塞位于围成所述第二孔的第二连接部内壁中，且所述第二密封活塞与所述入水连接管接触。
14.如权利要求13所述的光罩散热装置，其特征在于，所述第一密封活塞包括：聚氨酯密封环、橡胶弹性体密封环中的一种或两种组合；所述第二密封活塞包括：橡胶密封圈、填充青铜的聚四氟乙烯密封环中的一种或两种组合。
15.如权利要求12所述的光罩散热装置，其特征在于，围成所述第二孔的第二连接部内壁中具有防尘密封活塞，所述防尘密封活塞与所述入水连接管侧壁接触，且所述防尘密封活塞与空气接触。
16.如权利要求12所述的光罩散热装置，其特征在于，所述连接器还包括：第一支撑环、第二支撑环中的一种或两种组合；
所述第一支撑环位于所述限位管中，且所述第一支撑环与所述第一孔侧壁接触；所述第二支撑环位于围城所述第二孔的第二连接部内壁中，且所述第二支撑环与所述入水连接管接触。
17.一种光罩散热装置的工作方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1至16任意一项权利要求所述的光罩散热装置、光刻胶和光罩；
将所述冷却器与所述光罩贴合；
向冷却管道孔中通入冷却液；
通过所述光罩和所述冷却器对所述光刻胶进行曝光处理。
18.如权利要求17所述的光罩散热装置的工作方法，其特征在于，所述曝光处理的过程中，所述光罩和所述冷却器的移动方向与所述冷却管道孔中冷却液的流动方向相同。
19.如权利要求17所述的光罩散热装置的工作方法，其特征在于，所述冷却管道孔中冷却液的雷诺数小于或等于2000。
20.如权利要求17所述的光罩散热装置的工作方法，其特征在于，所述冷却液为水。
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