精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置及其溫控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置，包括增壓泵；初級熱交換器，其浸液入口與增壓泵出口連通，浸液在其中進(jìn)行熱交換，實現(xiàn)浸液溫度的初級調(diào)控；次級熱交換器，其浸液入口與初級熱交換器浸液出口連通，浸液在其中進(jìn)行再次熱交換，實現(xiàn)浸液溫度的次級調(diào)控；流量伺服閥，其入口與初級熱交換器浸液出口連通，與次級熱交換器形成并聯(lián)，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入次級熱交換器的浸液流量。通過協(xié)調(diào)控制進(jìn)入初級熱交換器和次級熱交換器的冷媒流量，并結(jié)合流量伺服閥對進(jìn)入次級熱交換器的浸液流量的調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)對浸液溫度的兩級調(diào)控，從而獲得溫度穩(wěn)定且精確的浸液以用于浸沒式光刻工藝。
【專利說明】精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置及其溫控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及浸沒式光刻機(jī)，具體涉及一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置及其溫控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的光刻技術(shù)中，鏡頭與光刻膠之間的介質(zhì)是空氣，浸入式技術(shù)是將空氣介質(zhì)換成液體，光通過液體介質(zhì)后光源波長被縮短，根據(jù)如下的瑞利判據(jù):
【權(quán)利要求】
1.一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置，其特征在于，包括: 增壓泵(34)，待處理的浸液通過該增壓泵泵送處理后具有一定壓力后以輸出； 初級熱交換器(23)，其浸液入口與所述增壓泵出口連通，經(jīng)所述增壓泵處理輸出后的浸液與冷媒在該初級熱交換器中進(jìn)行熱交換，以實現(xiàn)浸液溫度的初級調(diào)控； 次級熱交換器(24)，其浸液入口與所述初級熱交換器(23)浸液出口連通，用于冷媒對經(jīng)該次級熱交換處理后的浸液進(jìn)行再次熱交換，以對浸液溫度再次調(diào)整，實現(xiàn)浸液溫度的次級調(diào)控； 流量伺服閥(22)，其入口與所述初級熱交換器(23)浸液出口連通，其出口與所述次級熱交換器(24)出口連通，以形成與所述次級熱交換器(24)并聯(lián)，使得從所述初級熱交換器(23)處理后的浸液可分別進(jìn)入次級熱交換器(24)和流量伺服閥(22)，以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述次級熱交換器(24)的與冷媒進(jìn)行熱交換的浸液流量，實現(xiàn)對浸液溫度的調(diào)控； 通過協(xié)調(diào)控制進(jìn)入所述初級熱交換器(23)和次級熱交換器(24)的冷媒流量，并結(jié)合所述流量伺服閥(22)對進(jìn)入所述次級熱交換器(24)的浸液流量的調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)對浸液溫度的兩級調(diào)控，從而獲得溫度穩(wěn)定且精確的浸液以用于浸沒式光刻工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置，其特征在于，還包括節(jié)流閥(36)，其入口與所述次級熱交換器(24)浸液出口連通，其出口與所述流量伺服閥(22)出口連通，以對經(jīng)所述次級熱交換器(24)流出的浸液流量進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置，其特征在于，還包括 初級流量伺服閥(20)，其入口連通冷媒輸出端，其出口連通所述的初級熱交換器(23)冷媒入口，初級流量伺服閥(20)以對經(jīng)自身流入初級熱交換器(23)的冷媒流量進(jìn)行控制，從而控制熱交換能力而實現(xiàn)溫度的初級調(diào)控。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置，其特征在于，還包括 次級流量伺服閥(21)，其入口連通所述初級熱交換器(23)冷媒出口，其出口連通所述次級熱交換器(24)的冷媒入口，以控制從初級熱交換器(23)經(jīng)自身流入次級熱交換器(24)的冷媒流量，從而控制熱交換能力而實現(xiàn)溫度的次級調(diào)控。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置，其特征在于，還包括: 第一溢流閥(31)，其連通初級流量伺服閥(20)入口和冷媒回收端，以保證初級流量伺服閥進(jìn)口壓力值； 第二溢流閥(32)，其連通次級流量伺服閥(21)入口和冷媒回收端，以保證次級流量伺服閥的進(jìn)口壓力值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置,其特征在于，經(jīng)流量伺服閥(22)出口流出的浸液與從所述節(jié)流閥(36)出口流出的浸液在所述節(jié)流閥(36)出口處匯聚后分別進(jìn)入兩個分管路，部分浸液從一個分管路流向浸沒式光刻機(jī)，剩下的浸液從另一個分管路流向所述增壓泵(34)入口，且再次流入兩個熱交換器以形成浸液回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置，其特征在于，還包括 單向閥(33)，其出口連通所述增壓泵(34)入口，浸沒式光刻工藝使用過的廢棄浸沒液經(jīng)除氣除雜工藝后，流向所述單向閥(33)入口，經(jīng)單向閥(33)流向所述增壓泵(34)入口，以再次進(jìn)入浸液回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的一種精確控制浸沒式光刻機(jī)浸液溫度的裝置，其特征在于，還包括: 次級溫度傳感器(42)，安裝于浸沒式光刻機(jī)入口，以用于測量經(jīng)過所述兩級溫度調(diào)控后通入浸沒式光刻機(jī)的浸液溫度； 初級溫度傳感器(47)，安裝在所述初級熱交換器(23)的浸液出口，用于測量經(jīng)過溫度初級調(diào)控后浸液溫度； 初級溫度傳感器(47)和次級溫度傳感器(42)優(yōu)選為精密溫度傳感器。
9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-8中任一項所述的裝置進(jìn)行溫控的方法，其特征在于，包括 分別設(shè)定溫度兩級調(diào)控的目標(biāo)值，采用手動復(fù)位因子表征兩級調(diào)控目標(biāo)值的關(guān)系，溫度兩級調(diào)控目標(biāo)值采用下式表示:
SV2 = SVI+MR 式中，SV2是溫度次級調(diào)控的目標(biāo)值，也即調(diào)控的最終目標(biāo)溫度，SVl是溫度初級調(diào)控的目標(biāo)值，MR是手動復(fù)位因子； 其中，采用模糊邏輯自適應(yīng)方法調(diào)節(jié)手動復(fù)位因子MR的大小，以用于協(xié)調(diào)溫度兩級調(diào)控的目標(biāo)溫度間差值大小，進(jìn)而保證溫度初級調(diào)控的效率和溫度次級調(diào)控的精度。
10.如權(quán)利要求9所述的一種溫控方法，其特征在于，采用所述模糊邏輯自適應(yīng)方法中的隸屬度函數(shù)計算Λ MR大小，在指定時間段內(nèi)，MR的第k個值采用如下公式計算:
MR (k) = MR(k-l) + AMR 式中:MR(k)為手動復(fù)位因子的第k個預(yù)設(shè)值，AMR為手動復(fù)位因子第k個預(yù)設(shè)值相對于第k-Ι個手動復(fù)位因子的預(yù)設(shè)值的增量，k = 0,1,2...R，R為無窮大，計算MR (k)的過程由主控制器循環(huán)計算完成； 溫度次級調(diào)控的目標(biāo)值SV2也即調(diào)控的最終目標(biāo)溫度值，采用如下公式計算:
SV2 = SVl(k)+MR(k) 式中，SVl (k)為溫度初級調(diào)控的第k個預(yù)設(shè)值，通過不斷調(diào)整MR(k)和SVl (k)，實現(xiàn)控制溫度次級調(diào)控的目標(biāo)值SV2與溫度初級調(diào)控的目標(biāo)值SVl的差值大小。
11.如權(quán)利要求9或10所述的一種溫控方法，其特征在于，采用無超調(diào)控制方式實現(xiàn)溫度初級調(diào)控，具體為，以溫度初級調(diào)控的目標(biāo)值SVl和所述初級溫度傳感器(47)實時測量的初級調(diào)控所得的實際溫度之間差值為反饋，采用初級調(diào)控實際溫度不大于初級調(diào)控目標(biāo)溫度的無超調(diào)控制，通過調(diào)節(jié)初級流量伺服閥(20)閥口輸出量從而控制進(jìn)入初級熱交換器的冷媒流量，實現(xiàn)溫度初級調(diào)控。
12.如權(quán)利要求9-11之一所述的一種溫控方法,其特征在于,米用穩(wěn)定的PI控制方式實現(xiàn)溫度的次級調(diào)控，以溫度次級調(diào)控的目標(biāo)值SV2和所述次級溫度傳感器(42)實時測量的次級溫控所得的實際溫度之間差值為反饋，采用穩(wěn)定的PI控制次級流量伺服閥(21)閥口輸出量，通過調(diào)節(jié)次級流量伺服閥(21)閥口輸出量從而調(diào)節(jié)進(jìn)入次級熱交換器的冷媒流量，實現(xiàn)溫度的次級調(diào)控。
13.如權(quán)利要求11或12所述的一種溫控方法，其特征在于，采用如下公式計算t時刻初級流量伺服閥(20)和次級流量伺服閥(21)閥口中通過的冷媒輸出量μ (t):
【文檔編號】G05D23/30GK103969965SQ201410199568
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】李小平, 紀(jì)輝強(qiáng), 石文中 申請人:華中科技大學(xué)