[發明專利]一種多路液體溫度調節裝置及溫度控制方法

有效

• 申請號: 201410412760.3
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104199483A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李小平;紀輝強;石文中;馮加云
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于液體溫度調節裝置及其溫度控制方法，特別涉及一種多路液體溫度調節裝置及其溫度控制方法，利用熱交換器和低功率加熱器配合，通過流量伺服閥調節流量和通過調節多個低功率加熱器功率，使得多個輸出端純水溫度達到±0.01℃的穩態精度。

背景技術

浸沒式光刻機的最后一片投影物鏡和硅片之間浸滿了浸沒液，根據瑞利判據，光刻機分辨率其中，NA為投影物鏡數值孔徑，λ為光源波長，k₁為常數因子，浸沒液的溫度變化將直接引起浸沒液的液體折射率和粘度的變化，從而導致曝光焦面偏移，引起投影物鏡數值孔徑NA值的變化，進而使得光刻機分辨率R降低和焦深的增大；另一方面，浸沒液的溫度變化將導致硅片和投影物鏡溫度變化，引起光學成像像差，最終將進一步降低浸沒式光刻機的分辨率。一套成熟的浸沒液注入裝置包括若干路的水平純水注液和一路垂直純水注液，用以保證硅片和投影物鏡之間的浸液流場穩定。如何控制好這種多路不同流量注液的溫度并保持其穩定性是光刻機能正常工作的至關重要的因素。

中國專利CN?101968608A公開了一種光刻設備和一種器件的制造方法。主要思路是通過加熱器加熱使輸出的目標溫度和另一管路的流體溫度相等，其中，熱交換器只是用來間接監測另一管路的流體溫度，用于兩個溫度傳感器的校準和溫度比較，基本不參與熱交換溫度控制。同時，該發明只涉及單套裝置一路輸出的溫度精確控制能力，對于光刻機浸沒單元需要多路注液的需求，只能通過采用多套裝置才能實現需求，成本較高。而且，多套裝置同時運行時，難以對不同裝置的不同傳感器進行在線的統一校準。

美國專利US?2010/0045951A1公開了一種浸沒式光刻機浸沒液溫度控制方法，其原理是通過測量遠傳管路內兩端浸沒液的溫差，然后考慮環境散熱和對流等因素計算出加熱器需要提供的加熱功率。這種方式能夠較準確的估算出加熱器需要提供的功率，使輸出口浸沒液溫度達到需求的穩定性和準確性。但是，這種方法忽略了遠端供水處溫度調節的靈活性，只能單純考慮光刻機近端加熱器作為熱量補充，對于需要大的熱量補充的情況，可能導致需要更大功率的加熱器，而且，大的加熱器還可能導致大的溫度波動或者超調。

本發明將功率小于100W的加熱器稱為低功率加熱器。

發明內容

本發明提供一種多路液體溫度調節裝置，同時提供其溫度控制方法，解決現有光刻機浸沒液溫度調節控制裝置只具有一路輸出的溫度控制能力，不能滿足浸沒單元多路注液需求的問題，以及遠端、近端供水溫度調節不能協同的問題。

本發明所提供的一種多路液體溫度調節裝置，包括純水供應部分、注液部分和控制系統，純水供應部分放置于遠端的純水設備內，注液部分放置于光刻機內部；純水供應部分和注液部分之間通過遠傳管路連接；其特征在于：

A、所述純水供應部分包括熱交換器、純水泵和冷卻水流量伺服閥，所述熱交換器具有純水入口、純水出口、冷卻水入口、冷卻水出口，純水入口接收經純水設備處理后的純水，純水出口處裝有純水溫度傳感器，用于測量經熱交換器輸出純水的溫度，純水出口分別通過管路連接純水節流閥和開關閥，開關閥再通過管路連接純水泵的入口，純水泵用于給輸出純水增壓；純水節流閥將部分純水回流，并調節回流純水的負壓和流量；

所述冷卻水流量伺服閥用于調節進入熱交換器的冷卻水流量，冷卻水流量伺服閥入口分別通過管路連接冷卻水源和溢流閥，溢流閥再通過管路連接冷卻水源和熱交換器的冷卻水出口，冷卻水流量伺服閥出口通過管路連接熱交換器的冷卻水入口，冷卻水流量伺服閥出口處裝有冷卻水溫度傳感器，用于測量冷卻水水溫；溢流閥用于冷卻水源多余流量的溢流，以保證冷卻水流量伺服閥入口冷卻水的壓力值滿足冷卻水流量伺服閥的工作要求；

B、所述注液部分包括并行的3路注液通道：

第一路注液通道由第一流量伺服閥、第一二位三通閥和第1加熱器構成，第一流量伺服閥的出口通過管路連接第一二位三通閥的入口，第一二位三通閥的注液口連接管路，該管路通過第1加熱器，第一流量伺服閥用于調節注液的流量；第一二位三通閥的回收口通過第一節流閥連接浸沒液回收單元，第一二位三通閥用于切換注液的狀態，當閥芯位于右邊時，其入口和注液口連通，給浸沒單元注液，當閥芯位于左邊時，其入口和回收口連通，通過管路使注液流入浸沒液回收單元；第一節流閥用于調節注液回收時的壓力差，使得當管路由注液狀態轉為回收狀態時浸沒液的壓降大小不變或者接近；經過第1加熱器后的管路上裝有第一溫度傳感器，管路出口作為第一路注液口；