[发明专利]一种恒温控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，尤其涉及光刻机温度控制系统。

背景技术

如今，光学投影光刻机通过不断提高分辨率以满足集成电路芯片特征线宽逐渐缩小的需求，这也给成像质量控制带来了巨大挑战。光刻机内部以及关键部件的温度、压力和湿度等微环境参数的波动已成为影响成像质量的重要因素，尤其是投影物镜，其温度波动将直接引起焦面位置漂移和成像畸变，因此，高稳定度的恒温控制成为光刻机成像质量控制的必需，投影物镜温度一般通过媒质远传回路进行控制。光刻机媒质远传温控系统原理为：将近端由温度控制系统(Temperature control unit，TCU)进行加热、制冷控制的流体媒质，采用液压泵经远传回路输送到光刻机内部的分流板，分流到需要精确温控的光刻机各部件，通过与这些部件的热交换控制其温度，流体媒质换热后又经过集流板流回TCU，光刻机中对温度稳定性要求最高的部件为投影镜，其温度影响因素主要来自媒质的温度波动和光刻机的内部换热。

光刻机要求其温度控制系统(TCU)的温控精度达到±0.01℃，这给温度控制系统提出了苛刻要求。一般工业环境中，系统通过温度控制算法对加热量与制冷量进行适当调节，可以达到温控精度要求。然而在±0.01℃精度的系统中，微小的温度干扰都会使系统偏离精度，因此系统应该将其考虑，并减小。温度控制系统(TCU)的控制对象流体介质，最常用的就是水大部分是存在于水箱中，并且水箱与外界接触的面积最大，其最容易引入外界的热量干扰，影响到温控精度。另一方面，加热器一般位于水箱内部的某部位，局部位置的发热，会使水箱内部介质温度的分布不均匀、杂乱，使得控制对象温度不稳定，影响温控精度。因此，为了保证温控精度要求，如何设计水箱来消除这些影响就显得十分重要。

HAKKE公司生产的TCU设备，其中水箱结构是将加热执行器安装水箱出口前一段距离的位置，加热器位置与水箱出口之间有一段空间。制冷器同样安装在水箱内部，位于加热器之前。设备工作时水箱内水先经制冷器冷却，再流经加热器加热升温，然后在出口前的一段空间(混合区)内混匀。这种水箱的结构一定程度上能够将冷、热水混合，但由于混合区空间内没有引导流向的装置，水箱内容易形成死角、水流方向也没有规律，造成混合区的上部与下部、左部与右部，以及混合区角落处存在温度差异，影响混合效果、温度均匀性。另外，水箱直接暴露在机器内部，运行过程中内部温度可达30-40℃，而正常工作水温在20℃左右。内部环境的高温会给水引入干扰量，造成温度的波动、影响温控精度、增大控制难度。目前HAKKE公司生产的TCU温控精度在±0.04℃

发明内容

本发明解决的技术问题是：光刻机温度控制系统中由流体介质混合不均匀造成的温度波动，已经受外界环境温度等影响造成的热传导对流体媒介造成的热干扰。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种恒温控制装置，通过对流体介质进行冷却和加热处理，来控制流体介质温度恒定，其特征在于：该装置外部设有制冷器，内部设有加热器，装置内腔包括加热区，其中设置有加热器，用于加热流经的流体介质；还包括混合区，用于混合不同温度的流体介质。

所述的装置内腔还包括均匀区，均匀区中设置有用于定向疏导流体介质流向的导流板。所述的流体介质经过加热区中的加热器加热后流入混合区。

进一步的，所述的均匀区包括第一均匀区和第二均匀区，所述第一均匀区和所述第二均匀区中均包含一块导流板，分别为第一导流板和第二导流板。混合区与第一均匀区通过第一导流板分隔。第一均匀区与第二均匀区之间设置有第二导流板，流体介质经过混合区后进入第一均匀区，再进入所述第二均匀区。所述的第一导流板和第二导流板为两块相互成一定夹角的V型板。导流板两侧的板面上对称分布有通孔，所述装置内腔的流体介质沿垂直于板面方向流经通孔。所述的第一导流板两侧板面在水平方向呈V型，板面形成的V型开口向左或者向右，流体介质流经第一导流板的通孔，进行左、右混合。所述的第二导流板两侧板面在垂直方向呈V型或倒V型，流体介质流经第二导流板的通孔，进行上、下混合。所述的装置内腔加热区中设有第一流入口；第一流出口设置于装置内腔的第二均匀区中。

进一步的，所述的装置内腔外围设置有外腔隔离区，外腔隔离区为非封闭式管道结构。装置外腔隔离区将装置内腔包围在其内部，外腔隔离区设有第二流入口和第二流出口，所述第二流出口与所述制冷器进水口连接，流体介质经过所述第二流入口进入所述外腔隔离区，经所述第二流出口流入所述制冷器冷却后，再流回所述的装置内腔。