專利名稱：一種恒溫控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光刻機技術領域，尤其涉及光刻機溫度控制系統(tǒng)。
背景技術：
如今，光學投影光刻機通過不斷提高分辨率以滿足集成電路芯片特征線 寬逐漸縮小的需求，這也給成像質量控制帶來了巨大挑戰(zhàn)。光刻機內部以及 關鍵部件的溫度、壓力和濕度等微環(huán)境參數(shù)的波動已成為影響成像質量的重 要因素，尤其是投影物鏡，其溫度波動將直接引起焦面位置漂移和成像畸變， 因此，高穩(wěn)定度的恒溫控制成為光刻機成像質量控制的必需，投影物鏡溫度
一般通過媒質遠傳回路進行控制。光刻機媒質遠傳溫控系統(tǒng)原理為將近端 由溫度控制系統(tǒng)(Temperature control unit, TCU)進行加熱、制冷控制的流
體媒質，采用液壓泵經(jīng)遠傳回路輸送到光刻機內部的分流板，分流到需要精 確溫控的光刻機各部件，通過與這些部件的熱交換控制其溫度，流體媒質換 熱后又經(jīng)過集流板流回TCU，光刻機中對溫度穩(wěn)定性要求最高的部件為投 影鏡，其溫度影響因素主要來自媒質的溫度波動和光刻機的內部換熱。
光刻機要求其溫度控制系統(tǒng)(TCU)的溫控精度達到土 0.01 。C，這給 溫度控制系統(tǒng)提出了苛刻要求。 一般工業(yè)環(huán)境中，系統(tǒng)通過溫度控制算法對
加熱量與制冷量進行適當調節(jié)，可以達到溫控精度要求。然而在± o.orc 精度的系統(tǒng)中，微小的溫度干擾都會使系統(tǒng)偏離精度，因此系統(tǒng)應該將其考
慮，并減小。溫度控制系統(tǒng)(TCU)的控制對象流體介質，最常用的就是水 大部分是存在于水箱中，并且水箱與外界4妄觸的面積最大，其最容易引入外 界的熱量干擾，影響到溫控精度。另一方面，加熱器一般位于水箱內部的某 部位，局部位置的發(fā)熱，會使水箱內部介質溫度的分布不均勻、雜亂，使得 控制對象溫度不穩(wěn)定，影響溫控精度。因此，為了保證溫控精度要求，如何 設計水箱來消除這些影響就顯得十分重要。
HAKKE公司生產(chǎn)的TCU設備，其中水箱結構是將加熱執(zhí)行器安裝水箱 出口前一段距離的位置，加熱器位置與水箱出口之間有一段空間。制冷器同 樣安裝在水箱內部，位于加熱器之前。設備工作時水箱內水先經(jīng)制冷器冷卻， 再流經(jīng)加熱器加熱升溫，然后在出口前的一段空間(混合區(qū))內混勻。這種 水箱的結構一定程度上能夠將冷、熱水混合，但由于混合區(qū)空間內沒有引導 流向的裝置，水箱內容易形成死角、水流方向也沒有規(guī)律，造成混合區(qū)的上 部與下部、左部與右部，以及混合區(qū)角落處存在溫度差異，影響混合效果、 溫度均勻性。另外，水箱直接暴露在機器內部，運行過程中內部溫度可達 30-40°C,而正常工作水溫在20。C左右。內部環(huán)境的高溫會給水引入干擾量， 造成溫度的波動、影響溫控精度、增大控制難度。目前HAKKE公司生產(chǎn)的 TCU溫控精度在土 0.04°C

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是光刻機溫度控制系統(tǒng)中由流體介質混合不均 勻造成的溫度波動，已經(jīng)受外界環(huán)境溫度等影響造成的熱傳導對流體媒介造 成的熱干擾。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種恒溫控制裝置，通過對流體介質進行冷卻和加熱處理，來控制流體 介質溫度恒定，其特征在于該裝置外部設有制冷器，內部設有加熱器，裝 置內腔包括加熱區(qū)，其中設置有加熱器，用于加熱流經(jīng)的流體介質；還包括 混合區(qū)，用于混合不同溫度的流體介質。
所述的裝置內腔還包括均勻區(qū)，均勻區(qū)中設置有用于定向疏導流體介質 流向的導流板。所述的流體介質經(jīng)it^口熱區(qū)中的加熱器加熱后流入混合區(qū)。
進一步的，所述的均勻區(qū)包括第一均勻區(qū)和第二均勻區(qū)，均勻區(qū)中均包 含至少一塊導流板?；旌蠀^(qū)與第一均勻區(qū)通過第一導流板分隔。第一均勻區(qū) 與第二均勻區(qū)之間設置有第二導流板，流體介質經(jīng)過混合區(qū)后進入第一均勻
區(qū)。所述的導流板為兩塊相互成一定夾角的V型板。導流板兩側的板面上對 稱分布有通孔，所述裝置內腔的流體介質沿垂直與導流板板面方向流經(jīng)通 孔。所述的第一導流板兩側板面在水平方向呈V型，板面形成的V型開口 向左或者向右，流體介質流經(jīng)第一導流板的通孔，進行左、右混合。所述的 第二導流板兩側板面在垂直方向呈V型或倒V型，流體介質流經(jīng)第二導流 板的通孔，進行上、下混合。所述的裝置內腔加熱區(qū)中設有第一流入口，混 合區(qū)中設有第一流出口；若裝置設有均勻區(qū)，則第一流出口設置于裝置內腔 的均勻區(qū)中。
進一步的，所述的裝置內腔外圍設置有外腔隔離區(qū)，外腔隔離區(qū)為非封 閉式管道結構。裝置外腔隔離區(qū)將內部包圍在其內部，外腔隔離區(qū)設有第二 流入口和第二流出口 ，流體介質經(jīng)過外腔隔離區(qū)流入制冷器冷卻后再流回， 所述的裝置內腔。
本發(fā)明的有益效果在于在所述的恒溫控制裝置設置外腔隔離區(qū)，減少 流體介質與外界熱量傳導，有效隔離外界環(huán)境溫度對其的干擾。同時，在裝 置內腔設置了四個區(qū)域和兩塊導流板，將流體介質進行上、下、左、右多方 位的混合，更好的均勻流體介質溫度，降低了內部產(chǎn)生的溫度波動，為光刻
機溫度控制系統(tǒng)(Tcu)的達到± o.orc的溫控精度提供有力保證。


圖1本發(fā)明的裝置平面區(qū)域示意圖2本發(fā)明中第 一導流板示意圖3本發(fā)明中第二導流板示意圖4本發(fā)明裝置的外部管路連接圖5現(xiàn)有技術中的溫度控制系統(tǒng)的溫度控制曲線；
圖6采用本發(fā)明的裝置后溫度控制系統(tǒng)的溫度控制曲線。
具體實施例方式
光刻機的溫度控制系統(tǒng)中，最常用的流體介質為水，以下結合附圖和以 水為具體實施例對本發(fā)明作詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明恒溫控制裝置內部不包含制冷器15,制冷器15設 置在裝置外部，水經(jīng)裝置外部的制冷器15冷卻后，進入裝置內腔的加熱區(qū) 11加熱，冷、熱摻雜的水在混合區(qū)2混合后，得到溫度分布比較均勻的水。 本發(fā)明的裝置除混合區(qū)2夕卜，還具有均勻區(qū)區(qū)域。它由兩個小區(qū)域組成，其 中通過設置第一導流板3可以對混合區(qū)2出來的水進行上下、左右的混合，
得到溫度分布更為均勻的水。另外，本裝置外部四周設置有外腔隔離區(qū)4.外 腔隔離區(qū)4內流經(jīng)的水為控制對象本身，是從光刻機內部回到溫度控制系統(tǒng) (TCU)的水，然后經(jīng)過外腔隔離區(qū)4后進入制冷器15制冷。外腔隔離區(qū) 4將裝置內腔包圍在其內部，可以隔離外界對裝置內水溫的干擾。
光刻機處在待機工作或工作階段時，其內部產(chǎn)生的熱量波動不大，因此 溫度控制系統(tǒng)(TCU)送入的水，即從裝置第一流出口 9出來之后的水，需 要冷卻的熱量也不大，加上溫度控制系統(tǒng)(TCU)是持續(xù)、大流量給光刻機 內部送入水，致使進入光刻機與從光刻機內部回來的水溫相差不大，也就是 裝置內腔的水與外腔隔離區(qū)4內的水的溫度相近。才艮據(jù)這一特點，本發(fā)明將 光刻機回流的水引入到外腔隔離區(qū)4，可以有效防止水箱內部水溫受到外界 干擾。并且這兩者水溫相近，之間產(chǎn)生的熱量交換也很少。
圖1為本發(fā)明的恒溫控制裝置平面區(qū)域示意圖，裝置由五個區(qū)域組成， 分別是加熱區(qū)11、混合區(qū)2、第一均勻區(qū)5、第二均勻區(qū)8、外腔隔離區(qū)4。 外腔隔離區(qū)4的內部就是裝置的內腔，裝置內腔有兩個接口，分別是第一流 入口1與第一流出口9。外腔隔離區(qū)為裝置的外腔體，它有兩個接口，分別 是第二流入口 6與第二流出口 10。TCU的水從第一流入口 1進入加熱區(qū)11, 加熱器20安裝在加熱區(qū)11內對水進行加熱?；旌蠀^(qū)2是一個比較大的腔體， 能夠容納大量的水，經(jīng)過制冷、加熱后形成的溫度不均勻的水在這里混合。
混合區(qū)2與第一均勻區(qū)5接口為第一導流板3，如圖2所示第一導流板 3為一塊經(jīng)折彎后的水平方向呈V型的板，V型板兩側的面板上從上至下左 右對稱的分布有很多通孔12，通孔12會對水流形成一定的壓阻，水流經(jīng)通 孔12沿垂直與導流板板面方向流動。如圖1所示，經(jīng)混合區(qū)2流過來的水
經(jīng)第一導流板3后，流動方向都指向中間，這樣從混合區(qū)2流過來的水就在 第一均勻區(qū)5內進行左、右混合。
第一均勻區(qū)5與第二均勻區(qū)8之間設有上下V型的第二導流板7，如圖 3所示，第二導流板7為一塊經(jīng)折彎后的V型板，V型板兩側面板對稱分布 有通孔12,通孔12會對水流形成一定的壓阻，水穿過通孔12后將沿垂直 與導流板板面的方向流動。同時，如圖1所示，經(jīng)第一均勻區(qū)5流過來的水 經(jīng)第二導流板7后，上下側水流方向都指向中間，這樣第一均勻區(qū)5過來的 水就在第二均勻區(qū)8內進行上、下混合。
同時、本裝置的導流板設置不僅限于以上實施例中方案，本發(fā)明也包括 在第一均勻區(qū)5中放置垂直方向V型板，在第二均勻區(qū)8中放置水平方向V 型板，先對流體介質進行上下混合，再進行左右混合的實施方案。
如圖1所示，所述的恒溫控制裝置30內腔四周是外腔隔離區(qū)4 ，外腔 隔離區(qū)4是一個管道腔體，水從第二流入口 6流經(jīng)水箱外腔后從第二流出口 10流出，用來防止水箱內腔的水受到外界的干擾。
圖4為溫度控制系統(tǒng)(TCU )工作時，所述恒溫控制裝置30的工作過 程。制冷器15在水箱的外面，水冷卻光刻機內部發(fā)熱元件后，經(jīng)過溫度控 制系統(tǒng)(TCU)的總進水口 16進入溫度控制系統(tǒng)(TCU)內部，分成兩路 一路直接進入制冷器15內進行冷卻，另一路流入圖1所述的外部隔離區(qū)腔 體內的第二流入口 6，由于進入光刻機與從光刻機內部回來的水溫相差不大， 也就是水箱內部水與回水的溫度相近，從而防止內腔受到外界環(huán)境溫度的干 擾。水經(jīng)過第二流出口 10出來通過集流口 22與上面一路匯合， 一同進入制 冷器15冷卻。加熱器20安裝在水箱內部，冷卻后的水通過第一流入口 1
進入水箱內部加熱、混合、均勻，并由第一流出口9進入光刻機溫度控制系 統(tǒng)(TCU)中的水泵，通過水泵最終送入光刻機的內部。至此構成一個循環(huán) 系統(tǒng)。
圖5與圖6是增加導流板、外腔隔離區(qū)域前后，溫度控制系統(tǒng)(TCU) 的控制曲線圖?？梢娫诓捎帽景l(fā)明的恒溫控制裝置后，溫度控制系統(tǒng)中的流 體介質溫度的波動性明顯減小，溫控精度控制在0.01以內。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用于限制本發(fā)明。凡在本 發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在 本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種恒溫控制裝置，通過對流體介質進行冷卻和加熱處理，來控制流體介質溫度恒定，其特征在于該裝置外部設有制冷器，內部設有加熱器，裝置內腔包括加熱區(qū)，其中設置有加熱器，用于加熱流經(jīng)的流體介質；還包括混合區(qū)，用于混合不同溫度的流體介質。
2、 如權利要求1所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的裝置內腔 還包括均勻區(qū)，均勻區(qū)中設置有用于定向疏導流體介質流向的導流板。
3、 如權利要求1所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的流體介質 經(jīng)過加熱區(qū)中的加熱器加熱后流入混合區(qū)。
4、 如權利要求2所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的均勻區(qū)包 括第一均勻區(qū)和第二均勻區(qū)，均勻區(qū)中均包含至少一塊導流板。
5、 如權利要求2所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的裝置內腔 的混合區(qū)與第 一均勻區(qū)通過第 一導流板分隔。
6、 如權利要求4所述的恒溫控制裝置，其特征在于第一均勻區(qū)與第 二均勻區(qū)之間設置有第二導流板，流體介質經(jīng)過混合區(qū)后進入第一均勻區(qū)。
7、 如權利要求4所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的導流板為 兩塊相互成一定夾角的V型板。
8、 如權利要求7所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的導流板兩 側的板面上對稱分布有通孔，所述裝置內腔的流體介質沿垂直與導流板板面 方向流經(jīng)通孔。
9、 如權利要求2、 4或5所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的第 一導流板兩側板面在水平方向呈V型，板面形成的V型開口向左或者向右， 流體介質流經(jīng)第一導流板的通孔，進行左、右混合。
10、 如權利要求2、 4或6所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的 第二導流板兩側板面在垂直方向呈V型或倒V型，流體介質流經(jīng)第二導流 板的通孔，進行上、下混合。
11、 如權利要求1所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的裝置內腔 加熱區(qū)中設有第一流入口，混合區(qū)中設有第一流出口。
12、 如權利要求2所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的裝置內腔 的均勻區(qū)中設有第一流出口。
13、 如權利要求1所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的裝置內腔 外圍設置有外腔隔離區(qū)，外腔隔離區(qū)為非封閉式管道結構。
14、 如權利要求13所述的恒溫控制裝置，其特征在于所述的裝置外 腔隔離區(qū)將內部包圍在其內部，外腔隔離區(qū)設有第二流入口和第二流出口， 流體介質經(jīng)過外腔隔離區(qū)流入制冷器冷卻后再流回，所述的裝置內腔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒溫控制裝置，對流體介質通過加熱、冷卻處理后的充分混合來控制流體介質溫度恒定。本發(fā)明通過在裝置外部設置制冷器、內部設置加熱器和混合區(qū)，同時在裝置外部設置隔離區(qū)等技術手段，解決了外界溫度環(huán)境對裝置內部流體溫度的熱傳導所帶來的干擾以及流體介質混合不均勻造成的溫度波動。
文檔編號G03F7/20GK101364116SQ20081020008
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月18日
發(fā)明者斌 余, 余小虎, 聶宏飛, 敏 金, 陳勇輝, 黃友任 申請人:上海微電子裝備有限公司