[发明专利]一种多路液体温度调节装置及温度控制方法

说明书

技术领域

本发明属于液体温度调节装置及其温度控制方法，特别涉及一种多路液体温度调节装置及其温度控制方法，利用热交换器和低功率加热器配合，通过流量伺服阀调节流量和通过调节多个低功率加热器功率，使得多个输出端纯水温度达到±0.01℃的稳态精度。

背景技术

浸没式光刻机的最后一片投影物镜和硅片之间浸满了浸没液，根据瑞利判据，光刻机分辨率其中，NA为投影物镜数值孔径，λ为光源波长，k₁为常数因子，浸没液的温度变化将直接引起浸没液的液体折射率和粘度的变化，从而导致曝光焦面偏移，引起投影物镜数值孔径NA值的变化，进而使得光刻机分辨率R降低和焦深的增大；另一方面，浸没液的温度变化将导致硅片和投影物镜温度变化，引起光学成像像差，最终将进一步降低浸没式光刻机的分辨率。一套成熟的浸没液注入装置包括若干路的水平纯水注液和一路垂直纯水注液，用以保证硅片和投影物镜之间的浸液流场稳定。如何控制好这种多路不同流量注液的温度并保持其稳定性是光刻机能正常工作的至关重要的因素。

中国专利CN 101968608A公开了一种光刻设备和一种器件的制造方法。主要思路是通过加热器加热使输出的目标温度和另一管路的流体温度相等，其中，热交换器只是用来间接监测另一管路的流体温度，用于两个温度传感器的校准和温度比较，基本不参与热交换温度控制。同时，该发明只涉及单套装置一路输出的温度精确控制能力，对于光刻机浸没单元需要多路注液的需求，只能通过采用多套装置才能实现需求，成本较高。而且，多套装置同时运行时，难以对不同装置的不同传感器进行在线的统一校准。

美国专利US 2010/0045951A1公开了一种浸没式光刻机浸没液温度控制方法，其原理是通过测量远传管路内两端浸没液的温差，然后考虑环境散热和对流等因素计算出加热器需要提供的加热功率。这种方式能够较准确的估算出加热器需要提供的功率，使输出口浸没液温度达到需求的稳定性和准确性。但是，这种方法忽略了远端供水处温度调节的灵活性，只能单纯考虑光刻机近端加热器作为热量补充，对于需要大的热量补充的情况，可能导致需要更大功率的加热器，而且，大的加热器还可能导致大的温度波动或者超调。

本发明将功率小于100W的加热器称为低功率加热器。

发明内容

本发明提供一种多路液体温度调节装置，同时提供其温度控制方法，解决现有光刻机浸没液温度调节控制装置只具有一路输出的温度控制能力，不能满足浸没单元多路注液需求的问题，以及远端、近端供水温度调节不能协同的问题。

本发明所提供的一种多路液体温度调节装置，包括纯水供应部分、注液部分和控制系统，纯水供应部分放置于远端的纯水设备内，注液部分放置于光刻机内部；纯水供应部分和注液部分之间通过远传管路连接；其特征在于：

A、所述纯水供应部分包括热交换器、纯水泵和冷却水流量伺服阀，所述热交换器具有纯水入口、纯水出口、冷却水入口、冷却水出口，纯水入口接收经纯水设备处理后的纯水，纯水出口处装有纯水温度传感器，用于测量经热交换器输出纯水的温度，纯水出口分别通过管路连接纯水节流阀和开关阀，开关阀再通过管路连接纯水泵的入口，纯水泵用于给输出纯水增压；纯水节流阀将部分纯水回流，并调节回流纯水的负压和流量；

所述冷却水流量伺服阀用于调节进入热交换器的冷却水流量，冷却水流量伺服阀入口分别通过管路连接冷却水源和溢流阀，溢流阀再通过管路连接冷却水源和热交换器的冷却水出口，冷却水流量伺服阀出口通过管路连接热交换器的冷却水入口，冷却水流量伺服阀出口处装有冷却水温度传感器，用于测量冷却水水温；溢流阀用于冷却水源多余流量的溢流，以保证冷却水流量伺服阀入口冷却水的压力值满足冷却水流量伺服阀的工作要求；

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阀、第一二位三通阀和第1加热器构成，第一流量伺服阀的出口通过管路连接第一二位三通阀的入口，第一二位三通阀的注液口连接管路，该管路通过第1加热器，第一流量伺服阀用于调节注液的流量；第一二位三通阀的回收口通过第一节流阀连接浸没液回收单元，第一二位三通阀用于切换注液的状态，当阀芯位于右边时，其入口和注液口连通，给浸没单元注液，当阀芯位于左边时，其入口和回收口连通，通过管路使注液流入浸没液回收单元；第一节流阀用于调节注液回收时的压力差，使得当管路由注液状态转为回收状态时浸没液的压降大小不变或者接近；经过第1加热器后的管路上装有第一温度传感器，管路出口作为第一路注液口；