一種氣體溫度控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種集成電路制造領域，尤其涉及一種氣體溫度控制系統。
【背景技術】
[0002] 在傳統的光刻機中，一般米用單點溫度控制方式對使光刻機內某一關鍵點進行溫 度控制，通過關鍵點的溫度反饋來控制冷卻水的溫度，利用風機吹風的方式，把冷卻水的溫 度通過熱交換器帶入光刻機內部世界使關鍵點的溫度控制在指標范圍內，并保證精度，同 時內部世界的溫度也隨著關鍵點的溫度變化在指標范圍內變化。但是，隨著光刻機系列及 產品的衍生，機臺的體積隨之逐漸擴大，光刻機內部世界的發熱元件也隨之增加，發熱源也 逐漸分散，而單一點溫度的控制已經不能保證整個光刻機內部世界的整體的溫度穩定，而 內部世界的溫度不穩定會導致整個光刻機的重要指標下降。
[0003] 該技術存在以下問題：第一、只能對單一點進行溫度控制，其余點的溫度只具有跟 隨性，不具有可控性。第二、光刻機體積增大或內部熱源分散時，非控制點溫度不具有良好 跟隨性。
[0004] 第三、受外部環境波動影響較大，當外部環境有跳變或變化梯度過大時，溫控點溫 度有明顯影響，且光刻機內部世界整體環境有明顯波動。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種保證各關鍵區域溫度的穩定性 和均勻性的氣體溫度控制方法。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明公開一種氣體溫度控制系統，該氣體在管路內循 環并被控溫，使目標溫控點的溫度達到預設值，該氣體溫度控制系統包括：第一級閉環控制 回路，包括水-氣熱交換器和總氣源溫度傳感器；第二級閉環控制回路，包括若干氣體支 路，每個氣體支路包括空氣加熱器和支路溫度傳感器；其中，該第一級閉環控制回路使氣體 進入該水-氣熱交換器進行水氣熱交換后，進入氣浴回路總氣管、再進入各氣體支路，總氣 源溫度傳感器對氣浴回路總氣管的總氣源溫度進行采集和反饋，從而控制流入該水-氣熱 交換器的循環水溫度，使流入各氣體支路前的總氣源溫度與位于各氣體支路的該目標溫控 點的溫度接近；該第二級閉環控制回路使進入各氣體支路的氣體進入空氣加熱器進行溫 控，各支路溫度傳感器采集受溫控后的氣體溫度，從而控制空氣加熱器使目標溫控點的溫 度達到預設值。
[0007] 更進一步地，該第一級閉環控制回路包括一風機，用于將氣體吹入水-氣熱交換 器以實現水氣熱交換。
[0008] 更進一步地，通過液體循環回路對經過該水-氣熱交換器的循環水進行溫控，該 液體循環回路包括水泵、制冷器和液體加熱器，通過水泵使經過溫控的循環水從水-氣熱 交換器的進口流入，與氣體在此經過水氣熱交換后從水-氣熱交換器的出口流出，循環水 帶出熱量并再次進入液體循環回路，該第一級閉環控制回路在采集該總氣源溫度后通過該 制冷器和液體加熱器對循環水進行溫控。
[0009] 更進一步地，該液體循環回路還包括一流量傳感器，該流量傳感器安裝于該水泵 的出水口處，用于監測循環水流量，當循環水流量小于設定閾值時關閉液體加熱器、水泵和 制冷器。
[0010] 更進一步地，該液體循環回路還包括一溫度報警器，該溫度報警器安裝于該液體 加熱器內，用于監測液體加熱器的溫度，當液體加熱器溫度超過設定閾值時關閉液體加熱 器。
[0011] 更進一步地，該支路溫度傳感器位于各氣體支路的目標溫控點附近，通過各支路 溫度傳感器采集受空氣加熱器溫控后的氣體溫度，從而對空氣加熱器進行占空比控制，使 各氣體支路的目標溫控點的溫度達到預設值。
[0012] 更進一步地，該各氣體支路的出口包括一過濾網片，用于提升氣體溫度的均勻 性。
[0013] 更進一步地，該各氣體支路包括一調節蝶閥，用于調整氣流大小。
[0014] 更進一步地，該各氣體支路包括一風速傳感器，用于采集氣體支路的風速，當風 速小于等于設定閾值時關閉空氣加熱器。
[0015] 更進一步地，該各氣體支路還包括一溫度報警器，用于采集空氣加熱器附近溫 度，當溫度大于等于設定閾值時關閉空氣加熱器。
[0016] 更進一步地，該第二級閉環控制回路包括一風機，用于將氣體流入各氣體支路。
[0017] 更進一步地，對空氣加熱器的溫度設定值及液體加熱器的溫度設定值進行采集 并比較，確保兩者保持一定的溫差，從而使得該總氣源溫度小于目標溫控點溫度的預設值。
[0018] 與現有技術相比較，本發明使用二級溫控方式，通過第一級溫控減小外部環境波 動對內部影響，同時增加整體溫控響應速度。一級溫控采用使用水氣換熱方式，使溫度迅速 接近目標值，對控制精度無太高精度要求。二級溫控使用控制氣體溫度方式對支路氣浴溫 度微控，提高精度及穩定性。通過手動可調蝶閥調節，可以根據各個溫控點的需求調節氣浴 流量大小，解決氣流串擾；對多個關鍵點進行溫度控制，解決光刻機內部熱源分散問題，提 高整個內部環境溫度均勻性和穩定性。適用于任何型號產品，具有良好的適應性和通用性。
【附圖說明】
[0019] 關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了 解。
[0020] 圖1是光刻機內部世界多點溫度控制系統的結構示意圖； 圖2是本發明所示出的多點高精度氣體溫度控制流程圖； 圖3是本發明所示出的多點高精度氣體溫度控制方法的第一級閉環控制示意圖； 圖4是本發明所示出的多點高精度氣體溫度控制方法的第二級閉環控制示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。
[0022] 本發明的目的在于解決光刻機體積增大或內部世界熱源分散時，保證關鍵部位溫 度穩定，且光刻機整個內部世界溫度滿足指標。
[0023] 為了解決上述技術問題，本發明用于光刻機內部世界多個點溫度控制，通過對氣 體的溫度控制保證進入內部世界的溫度與期望值相同，同時采用多級反饋控制方式，減小 外部環境溫度對內部世界溫度影響。
[0024] 本發明保護一種氣體溫度控制系統，所述氣體在管路內循環并被控溫，使目標溫 控點的溫度達到預設值，所述氣體溫度控制系統包括：第一級閉環控制回路，包括水-氣熱 交換器和總氣源溫度傳感器；第二級閉環控制回路，包括若干氣體支路，每個氣體支路包括 空氣加熱器和支路溫度傳感器；其中，所述第一級閉環控制回路使氣體進入所述水-氣熱 交換器進行水氣熱交換后，進入氣浴回路總氣管、再進入各氣體支路，總氣源溫度傳感器對 氣浴回路總氣管的總氣源溫度進行采集和反饋，從而控制流入所述水-氣熱交換器的循環 水溫度，使流入各氣體支路前的總氣源溫度與位于各氣體支路的目標溫控點的溫度接近； 所述第二級閉環控制回路使進入各氣體支路的氣體進入空氣加熱器進行溫控，各支路溫度 傳感器采集受溫控后的氣體溫度，從而控制空氣加熱器使各氣體支路的目標溫控點的溫度 達到預設值。
[0025] 進一步地，通過液體循環回路對經過所述水-氣熱交換器的循環水進行溫控，所 述液體循環回路包括水泵、制冷器和液體加熱器，通過水泵使經過溫控的循環水從水-氣 熱交換器的進口流入，與氣體在此經過水氣熱交換后從水-氣熱交換器的出口流出，循環 水帶出熱量并再次進入液體循環回路，所述第一級閉環控制回路在采集所述總氣源溫度后 通過所述制冷器和液體加熱器對循環水進行溫控。
[0026] 進一步地，所述支路溫度傳感器位于各氣體支路的目標溫控點附近，通過各支路 溫度傳感器采集受空氣加熱器溫控后的氣體溫度，從而對空氣加熱器進行占空比控制，使 各氣體支路的目標溫控點的溫度達到預設值。
[0027] 具體地，圖1是光刻機內部世界多個點溫度控制的示意圖。如圖1中所示，本發明 所提供的多點溫度控制系統包括：制冷器1、空氣加熱器2、手動可調蝶閥3、水泵4、風機5、 高效過濾器6、溫度傳感器7、PID控制器8、熱交換器9、加熱器10及若干水管氣管組成。該 多點溫度控制系統用來保證光刻機內部世界1〇〇的溫度穩定。室外空氣通過新風進口進入 空氣混合室通過風機5、水-空氣熱交換器9、空氣加熱器2、手動可調蝶閥3、高效過濾器6， 并由溫度傳感器7進行實時溫度探測后循環。
[0028] 本發明利用二級閉環串級控制方式，對不同敏感點進行多點氣體溫度控制。
[0029] 利用第一級閉環控制，先對將要進入光刻機內部的空氣進行溫度控制，使氣源的 溫度穩定。
[0030] 從凈化間內吸收新風進入氣體氣管，在風機5的作用下在氣體管路內循環。從風 機出來的氣體進過風管進入熱交換器9,與制冷器和加熱器出來的受控循環水進行熱交換， 實現總氣源溫度控制，為一級閉環控制。
[0031] 第二級閉環控制主要對溫控過的氣體根據不同目標點溫度的需要再進行不同要 求溫控。
[0032] 二級閉環控制的方案為冷卻的氣體經過手動可調蝶閥3和空氣加熱器2,得到受 控的氣體，再經過高效過濾器7進入光刻機內部世界100，實現對內部世界溫度控制。
[0033] 通過在熱交換器9上增加多路風管與加熱器2、手動可調蝶閥3、高效過濾器6、溫 度傳感器7共同組成多