專利名稱：一種光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境控制系統(tǒng)，具體的講是涉及一種光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)。
技術背景
在半導體生產(chǎn)領域，硅片曝光是光刻設備將掩模版上的集成電路圖形印刷到硅片上的過程。曝光過程中，光刻設備運行時對其內(nèi)部的溫度恒定性和空氣潔凈度有嚴格的要求。如果光刻設備運行時，其內(nèi)部的溫度產(chǎn)生漂移，則使半導體芯片的套刻精度降低；而光刻設備的空氣潔凈度低時，直接影響半導體芯片的良品率。
為此，要采用溫度控制系統(tǒng)對光刻設備進行恒溫控制?，F(xiàn)有技術的溫度控制系統(tǒng)， 如圖1所示，該溫度控制系統(tǒng)由熱源箱210和冷源箱220組成?？蓪嵩聪?10和冷源箱 220溫度分別進行設定，如設定熱源箱210溫度為30°C，設定冷源箱220溫度為18°C。冷熱液體在管道2 處混合，使得管道226的液體溫度介于冷源箱220和熱源箱210的溫度之間。管道2 輸出兩條支路，第一條支路，通過第三調節(jié)閥240流經(jīng)被控對象M2，從控制對象M2中流出的水源回流給熱源箱210，從而控制被控對象M2的溫度；第二條支路，通過第四調節(jié)閥246回流給冷源箱220。溫度傳感器2 采集混合后管道2 的液體溫度，將溫度數(shù)據(jù)傳給溫度控制器230，溫度控制器230根據(jù)輸出端負載支路的期望值，通過第二調節(jié)閥2M來調節(jié)冷源箱220的液體流量，直到管道2 混合后的液體溫度達到負載支路的期望值。第一調節(jié)閥214可對熱源箱210的液體流量進行手動調節(jié)。
該溫度控制系統(tǒng)，通過兩種不同溫度的液體混合方式，使被控對象達到預期的溫度值，其缺點在于同時采用冷源箱220和熱源箱210，使其系統(tǒng)結構復雜、體積較大；當冷源箱220和熱源箱210的溫度差別較大時，由于管道2 混合后的水沒有經(jīng)過任何溫度混合裝置進行混合，因此，管道2 輸出的水的溫度不均勻。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供了一種通過制冷和加熱方式精確控制被控單元溫度的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是一種光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，包括被控單元，為被控對象；冷卻水輸送單元，提供冷卻水源，并將冷卻水輸出；溫度控制單元， 將冷卻水輸送單元輸出的冷卻水源進行溫度調節(jié)后，去控制被控單元的溫度；空氣輸送單元，用于輸送空氣給被控單元。
進一步的，所述被控單元包括光刻設備，所述光刻設備包括腔體、以及安裝在腔體內(nèi)的物鏡，所述物鏡的出水口通過第八冷卻水管與冷卻水輸送單元管路連接。
進一步的，所述腔體的進風口處設置有靜壓腔。
進一步的，所述冷卻水輸送單元包括水箱，與水箱管路連接的水泵，與水泵連通的第一冷卻水管。
進一步的，所述溫度控制單元包括與冷卻水輸送單元管路連接的制冷器、與制冷器通過第二冷卻水管管路連接的第一水閥，與第一水閥通過第三冷卻水管管路連接的第一加熱器，所述第一加熱器通過第四冷卻水管連接到被控單元的物鏡的進水口 ；所述第二冷卻水管上安裝有第一溫度傳感器；所述第一加熱器通過第一 PID控制器電連接有第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器安裝在被控單元的物鏡上。進一步的，所述制冷器通過第二冷卻水管還連接有第二水閥、與第二水閥通過第五冷卻水管管路連接有第二加熱器，所述第二加熱器通過第六冷卻水管管路連接有水-空氣熱交換器，所述水-空氣熱交換器通過第七冷卻水管、第八冷卻水管連接到冷卻水輸送單元的水箱上；所述第二加熱器通過第二 PID控制器電連接有第三溫度傳感器，所述第三溫度傳感器安裝在被控單元的腔體內(nèi)。進一步的，所述空氣輸送單元包括與被控單元的腔體連通的通風管道，所述通風管道的進風管道內(nèi)安裝有風機，所述風機下端的通風管道與溫度控制單元的水-空氣熱交換器連接。進一步的，所述通風管道的進風口內(nèi)安裝有初效過濾器。進一步的，所述被控單元的腔體的靜壓腔內(nèi)安裝有高效過濾器。進一步的，所述通風管道的進風管道上還安裝有加濕器，所述加濕器通過第三PID 控制器與濕度傳感器電連接，所述濕度傳感器安裝在被控單元的腔體內(nèi)。進一步的，所述通風管道的進風管道上還安裝有第三加熱器，所述第三加熱器通過第四PID控制器與第四溫度傳感器電連接，所述第四溫度傳感器安裝在被控單元的腔體內(nèi)。本發(fā)明的有益效果是水泵將水從水箱中抽出，通過第一冷卻水管輸送給制冷器， 給制冷器設定一個溫度值，制冷器開始制冷，第一溫度傳感器用于采集制冷器輸出的冷卻水溫度。調節(jié)第一水閥，改變第三冷卻水管的水流量，使冷卻水流過第一加熱器，經(jīng)過第一加熱器后的冷卻水通過第四冷卻水管輸送到物鏡的進水口，物鏡被冷卻水冷卻。使用過的冷卻水經(jīng)第八冷卻水管輸送給冷卻水輸送單元的水箱。第二溫度傳感器設置在物鏡上，第二溫度傳感器采集物鏡的溫度傳送給第一 PID控制器，當?shù)诙囟葌鞲衅鞑杉臏囟戎档陀谖镧R的期望值時，第一 PID控制器調節(jié)其占空比來控制第一加熱器的加熱時間，從而使經(jīng)過第一加熱器的冷卻水溫度達到物鏡的期望溫度值。當?shù)诙囟葌鞲衅鞑杉臏囟雀哂谖镧R的溫度期望值時，第一 PID控制器控制第一加熱器不工作，此時，調低制冷器的設定值，使制冷器輸出的冷卻水溫度降低，然后經(jīng)由第一加熱器加熱后輸送給物鏡。由此可知，以上光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)是通過制冷和加熱的方式實現(xiàn)溫度控制的，冷卻水在加熱器之后的管道中進行充分混合，不會出現(xiàn)溫度不均勻的問題。光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)僅采用一個水箱，系統(tǒng)結構簡單、體積較小。本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，設置有空氣輸送單元，新空氣從進風口進入空氣輸送單元的通風管道與出風管道的回風空氣混合，風機通過通風管道將混合后的空氣送入水-空氣熱交換器進行熱交換，出來的空氣被送入被控單元的腔體內(nèi)，腔體內(nèi)的溫度得到控制。由于空氣中存在顆粒，因此，在通風管道的進風口內(nèi)設置有初效過濾器，用于過濾空氣中的顆粒。為了進一步凈化空氣，在腔體的靜壓腔內(nèi)設置有高效過濾器。即空氣輸送單元經(jīng)過兩次過濾得到潔凈的空氣。在腔體內(nèi)設置有靜壓腔，靜壓腔用于穩(wěn)定出口空氣的壓力。
本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，由于在通風管道上設置有加濕器，因此，還可以控制通風管道內(nèi)的空氣濕度，從而控制被控單元的空氣濕度。綜上所述，本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)具有溫度控制、空氣潔凈度和空氣濕度控制的功能。


圖1是現(xiàn)有技術控制系統(tǒng)的控制原理圖；圖2是光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)實施例1的控制原理圖；圖3是光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)實施例2的控制原理圖；圖4是光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)實施例3的控制原理圖；圖5是一段時間內(nèi)腔體和物鏡的溫度變化圖。現(xiàn)有技術圖示210、熱源箱，214、第一調節(jié)閥，220、冷源箱，2M、第二調節(jié)閥，2沈、 管道，228、溫度傳感器，230、溫度控制器，對0、第三調節(jié)閥，242、被控對象，M6、第四調節(jié)閥。本發(fā)明圖示1、制冷器，3、第一水閥，4、第二水閥，5、水泵，6、水箱，7、第二加熱器， 8、第一加熱器，9、風機，10、通風管道，11、水-空氣交換器，12、靜壓腔，13、第一溫度傳感器，14、第三溫度傳感器，15、第二溫度傳感器，16、第二 PID控制器，17、第一 PID控制器，18、 物鏡，19、腔體，20、初效過濾器，21、高效過濾器，22、加濕器，23、第三加熱器，24、第三PID 控制器，25、濕度傳感器，沈、第四PID控制器，27、第四溫度傳感器，觀、進風口，四、進風管道，30、出風管道，101、第一冷卻水管、102、第二冷卻水管，103、第三冷卻水管，104、第四冷卻水管，105、第五冷卻水管，106、第六冷卻水管，107、第七冷卻水管，108、第八冷卻水管。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述實施例1 如圖2所示，本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，包括被控單元，為被控對象；冷卻水輸送單元，提供冷卻水源，并將冷卻水輸出；溫度控制單元，將冷卻水輸送單元輸出的冷卻水源進行溫度調節(jié)后，去控制被控單元的溫度；空氣輸送單元，用于輸送空氣給被控單元。所述被控單元包括光刻設備，所述光刻設備包括腔體19、以及安裝在腔體19內(nèi)的物鏡18，所述物鏡18的出水口通過第八冷卻水管108與冷卻水輸送單元管路連接。所述腔體19的進風口處設置有靜壓腔12。所述冷卻水輸送單元包括水箱6，與水箱6管路連接的水泵5，與水泵5連通的第一冷卻水管101。所述溫度控制單元包括與冷卻水輸送單元的第一冷卻水管101管路連接的制冷器1、與制冷器1通過第二冷卻水管102管路連接的第一水閥3，與第一水閥3通過第三冷卻水管103管路連接的第一加熱器8，所述第一加熱器8通過第四冷卻水管104連接到被控單元的物鏡18的進水口 ；所述第二冷卻水管102上安裝有第一溫度傳感器13，用于采集制冷器1的制冷溫度；所述第一加熱器8通過第一 PID控制器17電連接有第二溫度傳感器 15，所述第二溫度傳感器15安裝在被控單元的物鏡18上，用于采集被控單元的物鏡18的溫度。所述制冷器1通過第二冷卻水管102還連接有第二水閥4、與第二水閥4通過第五冷卻水管105管路連接有第二加熱器7，所述第二加熱器7通過第六冷卻水管106管路連接有水-空氣熱交換器11，所述水-空氣熱交換器11通過第七冷卻水管107、第八冷卻水管 108連接到冷卻水輸送單元的水箱6上；所述第二加熱器7通過第二 PID控制器16電連接有第三溫度傳感器14，所述第三溫度傳感器14安裝在被控單元的腔體19內(nèi)，用于采集被控單元的腔體19的溫度。所述空氣輸送單元包括與被控單元的腔體19連通的通風管道10，所述通風管道 10的進風管道四內(nèi)安裝有風機9，所述風機9下端的通風管道10與溫度控制單元的水-空氣熱交換器11連接。所述通風管道10包括進風口 28，與進風口觀連通的進風管道四和出風管道30。實施例2 如圖3所示，本實施例是在實施例1的基礎上改進而成，其區(qū)別是在通風管道10 的進風口觀內(nèi)安裝有初效過濾器20。在被控單元的靜壓腔12內(nèi)安裝有高效過濾器21。實施例3 如圖4所示，本實施例是在實施例2的基礎上改進而成，其區(qū)別是所述空氣輸送單元的通風管道10的進風管道四上還安裝有加濕器22，所述加濕器22通過第三PID控制器M與濕度傳感器25電連接，所述濕度傳感器25安裝在被控單元的腔體19內(nèi)。在空氣輸送單元的通風管道10的進風管道四上安裝有第三加熱器23，第三加熱器23通過第四 PID控制器沈與第四溫度傳感器27電連接，第四溫度傳感器27安裝在被控單元的腔體19 內(nèi)。本發(fā)明的工作原理如下水泵5將水從水箱6中抽出，通過第一冷卻水管101輸送給制冷器1，給制冷器1設定一個溫度值，制冷器1開始制冷，第一溫度傳感器13用于采集制冷器1輸出的冷卻水溫度。調節(jié)第一水閥3，改變第三冷卻水管103的水流量，使冷卻水流過第一加熱器8，經(jīng)過第一加熱器8后的冷卻水通過第四冷卻水管104輸送到物鏡18的進水口，物鏡18被冷卻水冷卻。使用過的冷卻水經(jīng)第八冷卻水管108輸送給冷卻水輸送單元的水箱6。第二溫度傳感器15設置在物鏡18上，第二溫度傳感器15采集物鏡18的溫度傳送給第一 PID控制器17，當?shù)诙囟葌鞲衅?5采集的溫度值低于物鏡18的期望值時， 第一 PID控制器17調節(jié)其占空比來控制第一加熱器8的加熱時間，從而使經(jīng)過第一加熱器 8的冷卻水溫度達到物鏡18的期望溫度值。當?shù)诙囟葌鞲衅?5采集的溫度高于物鏡18 的溫度期望值時，第一 PID控制器17控制第一加熱器8不工作，此時，調低制冷器1的設定值，使制冷器1輸出的冷卻水溫度降低，然后經(jīng)由第一加熱器8加熱后輸送給物鏡18。由此可知，以上光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)是通過制冷和加熱的方式實現(xiàn)溫度控制的，冷卻水在加熱器之后的管道中進行充分混合，不會出現(xiàn)溫度不均勻的問題。光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)僅采用一個水箱6，使其系統(tǒng)結構簡單、體積較小。本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，設置有空氣輸送單元，新空氣從進風口觀進入空氣輸送單元的通風管道10與出風管道30的回風空氣混合，風機9通過通風管道10將混合后的空氣送入水-空氣熱交換器11進行熱交換，出來的空氣被送入被控單元的腔體19內(nèi)， 腔體19內(nèi)的溫度得到控制。由于空氣中存在顆粒，因此，在通風管道10的進風口觀內(nèi)設置有初效過濾器20，用于過濾空氣中的顆粒。為了進一步凈化空氣，在腔體19的靜壓腔12CN 102540750 A
內(nèi)設置有高效過濾器21。即空氣輸送單元經(jīng)過兩次過濾得到潔凈的空氣。在腔體19內(nèi)設置有靜壓腔12，靜壓腔12用于穩(wěn)定出口空氣的壓力。本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，由于在通風管道10上設置有加濕器22，因此，還可以控制通風管道10內(nèi)的空氣濕度，從而控制被控單元的空氣濕度。其中，第一水閥3、第二水閥4的作用相同，都是調節(jié)水的流量；第一加熱器8、第二加熱器7、第三加熱器23的工作原理相同，控制方式相同，分別采用第一 PID控制器17、第二 PID控制器16、第四PID控制器沈輸出占空比信號，從而控制其加熱時間；加濕器22通過第三PID控制器M輸出占空比信號，從而控制加濕器22的加熱時間，使其輸出不同濕度的空氣。濕度傳感器25用于采集被控單元的腔體19內(nèi)的濕度，傳給第三PID控制器M。圖5是本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)一段時間內(nèi)腔體19和物鏡18的溫度變化圖，其中縱軸代表溫度值，橫軸代表時間值。圖5中上面的曲線為腔體19 一段時間內(nèi)的溫度變化值；下面的曲線為物鏡18 —段時間的溫度變化值。從圖5中可以看出，在一段時間內(nèi)腔體19和物鏡18的溫度變化值很小，因此，采用本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)能精確控制被控單元的溫度。綜上所述，本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)具有溫度控制、空氣潔凈度和空氣濕度控制的功能。
權利要求
1.一種光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于包括被控單元，為被控對象；冷卻水輸送單元，提供冷卻水源，并將冷卻水輸出；溫度控制單元，將冷卻水輸送單元輸出的冷卻水源進行溫度調節(jié)后，去控制被控單元的溫度；空氣輸送單元，用于輸送空氣給被控單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述被控單元包括光刻設備，所述光刻設備包括腔體(19)、以及安裝在腔體(19)內(nèi)的物鏡(18)，所述物鏡(18) 的出水口通過第八冷卻水管(108)與冷卻水輸送單元管路連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述腔體(19)的進風口處設置有靜壓腔(12)。
4.根據(jù)權利要求1所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻水輸送單元包括水箱(6)，與水箱(6)管路連接的水泵(5)，與水泵( 連通的第一冷卻水管(101)。
5.根據(jù)權利要求1所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述溫度控制單元包括與冷卻水輸送單元管路連接的制冷器(1)、與制冷器(1)通過第二冷卻水管(10 管路連接的第一水閥(3)，與第一水閥( 通過第三冷卻水管(10 管路連接的第一加熱器(8)， 所述第一加熱器⑶通過第四冷卻水管(104)連接到被控單元的物鏡(18)的進水口 ；所述第二冷卻水管(10 上安裝有第一溫度傳感器(1 ；所述第一加熱器(8)通過第一 PID控制器(17)電連接有第二溫度傳感器(15)，所述第二溫度傳感器(1 安裝在被控單元的物鏡(18)上。
6.根據(jù)權利要求5所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述制冷器(1)通過第二冷卻水管(10 還連接有第二水閥G)、與第二水閥(4)通過第五冷卻水管(10 管路連接有第二加熱器(7)，所述第二加熱器(7)通過第六冷卻水管(106)管路連接有水-空氣熱交換器(11)，所述水-空氣熱交換器(11)通過第七冷卻水管(107)、第八冷卻水管(108) 連接到冷卻水輸送單元的水箱(6)上；所述第二加熱器(7)通過第二 PID控制器(16)電連接有第三溫度傳感器(14)，所述第三溫度傳感器(14)安裝在被控單元的腔體(19)內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求1所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述空氣輸送單元包括與被控單元的腔體(19)連通的通風管道(10)，所述通風管道(10)的進風管道09)內(nèi)安裝有風機(9)，所述風機(9)下端的通風管道(10)與溫度控制單元的水-空氣熱交換器 (11)連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述通風管道(10)的進風口 0 內(nèi)安裝有初效過濾器00)。
9.根據(jù)權利要求7所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述被控單元腔體 (19)的靜壓腔(12)內(nèi)安裝有高效過濾器01)。
10.根據(jù)權利要求7或8所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述通風管道 (10)的進風管道09)上還安裝有加濕器(22)，所述加濕器0 通過第三PID控制器04) 與濕度傳感器0 電連接，所述濕度傳感器0 安裝在被控單元的腔體(1 內(nèi)。
11.根據(jù)權利要求7或8所述的光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于所述通風管道 (10)的進風管道09)上還安裝有第三加熱器(23)，所述第三加熱器通過第四PID控制器06)與第四溫度傳感器(XT)電連接，所述第四溫度傳感器(XT)安裝在被控單元的腔體(19)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，包括被控單元，為被控對象；冷卻水輸送單元，提供冷卻水源，并將冷卻水輸出；溫度控制單元，將冷卻水輸送單元輸出的冷卻水源進行溫度調節(jié)后，去控制被控單元的溫度；空氣輸送單元，用于輸送空氣給被控單元。本發(fā)明光刻設備環(huán)境控制系統(tǒng)，能夠通過制冷和加熱方式精確控制被控單元的溫度。
文檔編號G03F7/20GK102540750SQ20101061842
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者俞蕓, 楊志斌, 江家瑋, 王飛, 聶宏飛, 趙濱 申請人:上海微電子裝備有限公司