一种气体温度控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种集成电路制造领域，尤其涉及一种气体温度控制系统。
【背景技术】
[0002] 在传统的光刻机中，一般米用单点温度控制方式对使光刻机内某一关键点进行温 度控制，通过关键点的温度反馈来控制冷却水的温度，利用风机吹风的方式，把冷却水的温 度通过热交换器带入光刻机内部世界使关键点的温度控制在指标范围内，并保证精度，同 时内部世界的温度也随着关键点的温度变化在指标范围内变化。但是，随着光刻机系列及 产品的衍生，机台的体积随之逐渐扩大，光刻机内部世界的发热元件也随之增加，发热源也 逐渐分散，而单一点温度的控制已经不能保证整个光刻机内部世界的整体的温度稳定，而 内部世界的温度不稳定会导致整个光刻机的重要指标下降。
[0003] 该技术存在以下问题：第一、只能对单一点进行温度控制，其余点的温度只具有跟 随性，不具有可控性。第二、光刻机体积增大或内部热源分散时，非控制点温度不具有良好 跟随性。
[0004] 第三、受外部环境波动影响较大，当外部环境有跳变或变化梯度过大时，温控点温 度有明显影响，且光刻机内部世界整体环境有明显波动。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种保证各关键区域温度的稳定性 和均匀性的气体温度控制方法。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明公开一种气体温度控制系统，该气体在管路内循 环并被控温，使目标温控点的温度达到预设值，该气体温度控制系统包括：第一级闭环控制 回路，包括水-气热交换器和总气源温度传感器；第二级闭环控制回路，包括若干气体支 路，每个气体支路包括空气加热器和支路温度传感器；其中，该第一级闭环控制回路使气体 进入该水-气热交换器进行水气热交换后，进入气浴回路总气管、再进入各气体支路，总气 源温度传感器对气浴回路总气管的总气源温度进行采集和反馈，从而控制流入该水-气热 交换器的循环水温度，使流入各气体支路前的总气源温度与位于各气体支路的该目标温控 点的温度接近；该第二级闭环控制回路使进入各气体支路的气体进入空气加热器进行温 控，各支路温度传感器采集受温控后的气体温度，从而控制空气加热器使目标温控点的温 度达到预设值。
[0007] 更进一步地，该第一级闭环控制回路包括一风机，用于将气体吹入水-气热交换 器以实现水气热交换。
[0008] 更进一步地，通过液体循环回路对经过该水-气热交换器的循环水进行温控，该 液体循环回路包括水泵、制冷器和液体加热器，通过水泵使经过温控的循环水从水-气热 交换器的进口流入，与气体在此经过水气热交换后从水-气热交换器的出口流出，循环水 带出热量并再次进入液体循环回路，该第一级闭环控制回路在采集该总气源温度后通过该 制冷器和液体加热器对循环水进行温控。
[0009] 更进一步地，该液体循环回路还包括一流量传感器，该流量传感器安装于该水泵 的出水口处，用于监测循环水流量，当循环水流量小于设定阈值时关闭液体加热器、水泵和 制冷器。
[0010] 更进一步地，该液体循环回路还包括一温度报警器，该温度报警器安装于该液体 加热器内，用于监测液体加热器的温度，当液体加热器温度超过设定阈值时关闭液体加热 器。
[0011] 更进一步地，该支路温度传感器位于各气体支路的目标温控点附近，通过各支路 温度传感器采集受空气加热器温控后的气体温度，从而对空气加热器进行占空比控制，使 各气体支路的目标温控点的温度达到预设值。
[0012] 更进一步地，该各气体支路的出口包括一过滤网片，用于提升气体温度的均匀 性。
[0013] 更进一步地，该各气体支路包括一调节蝶阀，用于调整气流大小。
[0014] 更进一步地，该各气体支路包括一风速传感器，用于采集气体支路的风速，当风 速小于等于设定阈值时关闭空气加热器。
[0015] 更进一步地，该各气体支路还包括一温度报警器，用于采集空气加热器附近温 度，当温度大于等于设定阈值时关闭空气加热器。
[0016] 更进一步地，该第二级闭环控制回路包括一风机，用于将气体流入各气体支路。
[0017] 更进一步地，对空气加热器的温度设定值及液体加热器的温度设定值进行采集 并比较，确保两者保持一定的温差，从而使得该总气源温度小于目标温控点温度的预设值。
[0018] 与现有技术相比较，本发明使用二级温控方式，通过第一级温控减小外部环境波 动对内部影响，同时增加整体温控响应速度。一级温控采用使用水气换热方式，使温度迅速 接近目标值，对控制精度无太高精度要求。二级温控使用控制气体温度方式对支路气浴温 度微控，提高精度及稳定性。通过手动可调蝶阀调节，可以根据各个温控点的需求调节气浴 流量大小，解决气流串扰；对多个关键点进行温度控制，解决光刻机内部热源分散问题，提 高整个内部环境温度均匀性和稳定性。适用于任何型号产品，具有良好的适应性和通用性。
【附图说明】
[0019] 关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了 解。
[0020] 图1是光刻机内部世界多点温度控制系统的结构示意图； 图2是本发明所示出的多点高精度气体温度控制流程图； 图3是本发明所示出的多点高精度气体温度控制方法的第一级闭环控制示意图； 图4是本发明所示出的多点高精度气体温度控制方法的第二级闭环控制示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
[0022] 本发明的目的在于解决光刻机体积增大或内部世界热源分散时，保证关键部位温 度稳定，且光刻机整个内部世界温度满足指标。
[0023] 为了解决上述技术问题，本发明用于光刻机内部世界多个点温度控制，通过对气 体的温度控制保证进入内部世界的温度与期望值相同，同时采用多级反馈控制方式，减小 外部环境温度对内部世界温度影响。
[0024] 本发明保护一种气体温度控制系统，所述气体在管路内循环并被控温，使目标温 控点的温度达到预设值，所述气体温度控制系统包括：第一级闭环控制回路，包括水-气热 交换器和总气源温度传感器；第二级闭环控制回路，包括若干气体支路，每个气体支路包括 空气加热器和支路温度传感器；其中，所述第一级闭环控制回路使气体进入所述水-气热 交换器进行水气热交换后，进入气浴回路总气管、再进入各气体支路，总气源温度传感器对 气浴回路总气管的总气源温度进行采集和反馈，从而控制流入所述水-气热交换器的循环 水温度，使流入各气体支路前的总气源温度与位于各气体支路的目标温控点的温度接近； 所述第二级闭环控制回路使进入各气体支路的气体进入空气加热器进行温控，各支路温度 传感器采集受温控后的气体温度，从而控制空气加热器使各气体支路的目标温控点的温度 达到预设值。
[0025] 进一步地，通过液体循环回路对经过所述水-气热交换器的循环水进行温控，所 述液体循环回路包括水泵、制冷器和液体加热器，通过水泵使经过温控的循环水从水-气 热交换器的进口流入，与气体在此经过水气热交换后从水-气热交换器的出口流出，循环 水带出热量并再次进入液体循环回路，所述第一级闭环控制回路在采集所述总气源温度后 通过所述制冷器和液体加热器对循环水进行温控。
[0026] 进一步地，所述支路温度传感器位于各气体支路的目标温控点附近，通过各支路 温度传感器采集受空气加热器温控后的气体温度，从而对空气加热器进行占空比控制，使 各气体支路的目标温控点的温度达到预设值。
[0027] 具体地，图1是光刻机内部世界多个点温度控制的示意图。如图1中所示，本发明 所提供的多点温度控制系统包括：制冷器1、空气加热器2、手动可调蝶阀3、水泵4、风机5、 高效过滤器6、温度传感器7、PID控制器8、热交换器9、加热器10及若干水管气管组成。该 多点温度控制系统用来保证光刻机内部世界1〇〇的温度稳定。室外空气通过新风进口进入 空气混合室通过风机5、水-空气热交换器9、空气加热器2、手动可调蝶阀3、高效过滤器6， 并由温度传感器7进行实时温度探测后循环。
[0028] 本发明利用二级闭环串级控制方式，对不同敏感点进行多点气体温度控制。
[0029] 利用第一级闭环控制，先对将要进入光刻机内部的空气进行温度控制，使气源的 温度稳定。
[0030] 从净化间内吸收新风进入气体气管，在风机5的作用下在气体管路内循环。从风 机出来的气体进过风管进入热交换器9,与制冷器和加热器出来的受控循环水进行热交换， 实现总气源温度控制，为一级闭环控制。
[0031] 第二级闭环控制主要对温控过的气体根据不同目标点温度的需要再进行不同要 求温控。
[0032] 二级闭环控制的方案为冷却的气体经过手动可调蝶阀3和空气加热器2,得到受 控的气体，再经过高效过滤器7进入光刻机内部世界100，实现对内部世界温度控制。
[0033] 通过在热交换器9上增加多路风管与加热器2、手动可调蝶阀3、高效过滤器6、温 度传感器7共同组成多