CN103091994B - 一种气体温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种气体温度控制装置，包括：气体侧管路，液体侧管路，以及控制器；所述液体侧管路由第一回路与第二回路组成，所述液体侧管路连接于所述热交换器；其中所述第二回路包括电动双通阀，手动调压阀，循环泵与温度传感器；所述第一回路则包括球阀，过滤器与温度传感器。本发明提出了气体温度控制装置，此装置采用两级液体循环控温系统，且对冷却或加热的循环液体无精度要求，通过控制进入回路内的液体流量，进行冷热补偿，可获得较高的气体温控精度，从而保证光刻机内温度的稳定性和均匀性指标。

Description

一种气体温度控制装置

技术领域

本发明涉及光刻机领域，且特别涉及一种气体温度控制装置。

背景技术

目前，半导体、医疗器械等行业的设备在运行时，对环境温度的精度要求越来越高，因此，设计高精度的温控装置成为相关行业的重要课题。

现有技术中揭露了为智能建筑送风的一种空调设备，其由室内机和室外机组成，室内机包括：风机100、表冷器200(空气冷却换热器)、显热换气芯300、冷媒400、温湿度控制机构500，室内机可单独在应用集中空调系统中，其温控装置原理图见图1。

在表冷器200中用冷媒400控制气体的温度，此装置在冷媒400没有足够精度的条件下，气体温度的精度较低，一般用于对精度要求不高的建筑温控领域，难以满足如光刻机对整机空间内对温度均匀性和稳定性的要求。

现有技术中还揭露了一种水冷式恒温液循环装置，其通过控制外部冷却水的流量来控制对象侧液体的温度。该装置由两个液体回路组成，其中冷却水侧包括：电动双通阀、电磁阀、热交换部、温度传感器、压力传感器等；对象液体侧包括：循环液槽罐、循环泵、流量计、温度传感器等组成，通过控制器实现所有原件的控制与参数采集。

所述的水冷式恒温液循环装置，通过电动阀控制进入循环的冷却水流量，进而控制液体的温度精度，由于电动阀与热交换器的存在，可获得一定的温控精度。但是，此装置的温控回路只有一路，另外由于冷却回路中无动力系统，不会产生内循环，导致其的温控精度一般；同时，水侧的压力波动也会循环产生一定的影响，无法实现高精度温控。

发明内容

本发明提出了一种气体温度控制装置，此装置采用两级液体循环控温系统，且对冷却或加热的循环液体无精度要求，通过控制进入回路内的液体流量，进行冷热补偿，可获得较高的气体温控精度，从而保证光刻机内温度的稳定性和均匀性指标。

为了达到上述目的，本发明提出一种气体温度控制装置，包括：

气体侧管路，液体侧管路，以及控制器；

其中，所述气体侧管路由消音器，洁净风机，热交换器，温度传感器、以及风速传感器组成，所述消音器设置于装置进气口处和出气口处，所述洁净风机通过气体管路连接于所述进气口处的消音器，所述热交换器通过气体管路连接于所述洁净风机和所述出气口处的消音器，所述温度传感器设置于所述热交换器两侧，所述风速传感器设置于所述热交换器与所述出气口处的消音器之间；

所述液体侧管路由第一回路与第二回路组成，所述液体侧管路连接于所述热交换器；

其中所述第二回路包括电动双通阀，手动调压阀，循环泵与温度传感器；

所述第一回路则包括球阀，过滤器与温度传感器。

进一步的，所述循环泵使得液体在所述热交换器内连续循环，使得旁通的回液侧压力高于进水侧压力，使得部分经过所述热交换器的回水与新的循环水相混合，其余回水流出循环。

进一步的，所述电动双通阀控制所述新的循环水的流量，通过占空比控制气体的温度精度。

进一步的，所述热交换器的数量为两个，所述液体侧管路还包括第三回路，所述第三回路与所述第二回路结构相同，所述两个热交换器分别连接于所述第二回路和第三回路。

进一步的，所述两个热交换器的出口处分别设置有管道加热器。

进一步的，该装置包括回风风道，连接所述装置进气口和出气口，所述回风风道上设置有回风风阀。

进一步的，所述回风风阀改变气体供应流量，同时将装置出气口的气体，与进入装置的气体混合后，通过热交换器与液体循环回路的控制，进一步提高气温精度。

本发明提出一种气体温度控制装置，用无精度的液体冷却控制气体的温度，在液体管路中，通过合理的设计形成热交换器、循环泵、旁通支路与电动双通阀组成冷热流体混合回路，通过冷热交换与系统控制，实现气体高精度温度控制；基于上述装置，在液体循环回路的出口增加手动调压阀，可减小外部供液压力变化对内循环产生的影响，提高供液体管路系统的可靠性；基于上述装置，增加液体循环回路，控制循环回路中冷热流体的混合比，可进一步提高气体的高精度；基于上述装置，在液体内循环回路中的热交换器出口增加管路加热器，可实现较宽范围的气体精密温度控制；基于上述装置，在气体侧添加回风管路设计，可在固定风机频率下改变气体流量同时，进一步提高气体控温的精度。

附图说明

图1所示为现有技术中一种温控装置原理图。

图2所示为本发明第一较佳实施例的气体温度控制装置结构示意图。

图3所示为本发明第一较佳实施例的气体温度控制装置控温曲线图。

图4所示为本发明第二较佳实施例的气体温度控制装置结构示意图。

图5所示为本发明第二较佳实施例的气体温度控制装置控温曲线图。

图6所示为本发明第三较佳实施例的气体温度控制装置结构示意图。

图7所示为本发明第三较佳实施例的气体温度控制装置控温曲线图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

光刻机内部热源众多，影响其内部的整体环境，会对其曝光性能产生很大的影响，为了保证局部关键区域的温度稳定性与均匀性，发明一种光刻机用气体温度控制装置，通过此装置将经过温度控制的气送入光刻机内部，对上述区域进行局部气浴，重在维持整机内部关键区域环境，提高光刻机曝光精度。

请参考图2，图2所示为本发明第一较佳实施例的气体温度控制装置结构示意图。本发明提出一种气体温度控制装置，包括：气体侧管路，液体侧管路，以及控制器；

其中，所述气体侧管路由消音器1，2，洁净风机3，热交换器4a，温度传感器5a，5b、以及风速传感器6组成，所述消音器1，2分别设置于装置进气口处和出气口处，所述洁净风机3通过气体管路连接于所述进气口处的消音器1，所述热交换器4a通过气体管路连接于所述洁净风机3和所述出气口处的消音器2，所述温度传感器5a，5b分别设置于所述热交换器4a的两侧，所述风速传感器6设置于所述热交换器4a与所述出气口处的消音器2之间；

所述液体侧管路由第一回路与第二回路组成，所述液体侧管路连接于所述热交换器4a；

其中所述第二回路包括电动双通阀9a，手动调压阀10a，循环泵7a与温度传感器8a；

所述第一回路则包括球阀11a，11b，过滤器12与温度传感器8b。

气体温度控制装置中的气体温度由液体管路系统控制，洁净风机3从净化间吸入气体，需要将其控制到光刻机所需的环境要求，用气-液热交换器4a吸收气体的热量；循环回路中第二回路的循环泵7a是液体在热交换器4a内连续循环，使得旁通的回液侧压力高于进水侧压力，使得部分经过热交换器4a的回水与新的循环水相混合，其余回水流出循环，在提供一定冷量的同时，让进入内循环的液体温度更加稳定。电动双通阀9a控制进入循环的所述新的循环水的流量，通过占空比控制气体的温度精度。

温度传感器5b与风速传感器6分别用来测量装置出气口处气体的温度与流量值。温度传感器8b监测进水侧温度，温度传感器5a监测进风侧温度，保证设计在指标范围内。

气体温控装置为了保证液体管路内压力温度不受外界供应源的干扰，安装手动调节调压阀10a，其可以持续稳定地控制循环水路中进水与回水侧的压差。另外，为防止过大的颗粒进入水路系统中，影响换热效果，在液体供给侧安装过滤器12。

上述温度传感器、流量传感器、电动阀与循环泵的信号采集与处理均由控制器13来实现。

实验时，假定气侧温度为T_a℃，流量为Q_am³/h；液侧温度T_l＜T_a℃，流量为Q_lm³/h，实测的结果T_o见图3。由图3可知，在上述的输入条件下，此温控装置的出口气温精度可控制在设定值的±0.1℃范围内。

请参考图4，图4所示为本发明第二较佳实施例的气体温度控制装置结构示意图。为了提高上述第一较佳实施例中气体温度控制装置的精度，在液体管路中增加与所述第二回路结构相同的循环回路第三回路，热交换器的数量也增加为2个，所述两个热交换器分别连接于所述第二回路和第三回路；为了进一步提高气体温度控制装置的温控范围，在第二回路和第三回路的内循环中热交换器4a、4b的出口处增加管道加热器14a、14b。

此装置运行时，热交换器4b出口气体温度(温度传感器5c测得)由电动双通阀9b的开度占空比控制，而电动双通阀9a的开度占空比则由温度传感器5b控制；两个电动阀的开度分别控制各自进入内循环中液体的流量，并与经过热交换器4a、4b热交换后的液体混合，通过冷热补偿，实现较高的温控精度。

在第二回路和第三回路中增加管道加热器14a、14b可以提高循环液体的温度，同样通过管路系统的控制，从而加热气体的温度，增大控温范围。

上述管道加热器、温度传感器、流量传感器、电动阀与循环泵的信号采集与处理均由控制器13来实现。

实验时，假定气侧温度为T_a℃，流量为Q_am³/h；液侧温度为T_l＜T_a℃，流量为Q_lm³/h，实测的结果T_o见图5。由图5可知，在上述的输入条件下，此温控装置的出口气温精度可控制在设定值的±0.05℃范围内。

请参考图6，图6所示为本发明第三较佳实施例的气体温度控制装置结构示意图。第三较佳实施例在上述的第二较佳实施例中的气体管路中增加回风风道与回风风阀15，所述回风风道连接所述装置的进气口和出气口。

回风风阀15可在风机固定频率下改变气体供应流量，同时将热交换器4b出口较高温控精度的气体，与进入装置的气体混合后，通过气-液热交换器与液体循环回路的控制，进一步提高气温精度。

实验时，假定气侧温度为T_a℃，流量为Q_am³/h；液侧温度为T_l＜T_a℃，流量为Q_lm³/h，实测的结果T_o见图7。由图7可知，在上述的输入条件下，此温控装置的出口气温精度可控制在设定值的±0.04℃范围内，且大部分时候其精度均优于上述值。

综上所述，本发明提出了一种气体温度控制装置，此装置采用两级液体循环控温系统，且对冷却或加热的循环液体无精度要求，通过控制进入回路内的液体流量，进行冷热补偿，可获得较高的气体温控精度，从而保证光刻机内温度的稳定性和均匀性指标。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种气体温度控制装置，包括气体侧管路，其特征在于，还包括：

液体侧管路以及控制器；

其中，所述气体侧管路由消音器，洁净风机，热交换器，温度传感器、以及风速传感器组成，所述消音器设置于装置进气口处和出气口处，所述洁净风机通过气体管路连接于所述进气口处的消音器，所述热交换器通过气体管路连接于所述洁净风机和所述出气口处的消音器，所述温度传感器设置于所述热交换器两侧，所述风速传感器设置于所述热交换器与所述出气口处的消音器之间；

所述液体侧管路由第一回路与第二回路组成，所述液体侧管路连接于所述热交换器；

其中所述第二回路包括电动双通阀，手动调压阀，循环泵与温度传感器；

所述第一回路则包括球阀，过滤器与温度传感器；

所述循环泵使得液体在所述热交换器内连续循环，使得旁通的回液侧压力高于进水侧压力，使得部分经过所述热交换器的回水与新的循环水相混合，其余回水流出循环。

2.根据权利要求1所述的气体温度控制装置，其特征在于，所述电动双通阀控制所述新的循环水的流量，通过占空比控制气体的温度精度。

3.根据权利要求1所述的气体温度控制装置，其特征在于，所述热交换器的数量为两个。

4.根据权利要求3所述的气体温度控制装置，其特征在于，所述液体侧管路还包括第三回路，所述第三回路与所述第二回路结构相同，所述两个热交换器分别连接于所述第二回路和第三回路。

5.根据权利要求3所述的气体温度控制装置，其特征在于，所述两个热交换器的出口处分别设置有管道加热器。

6.根据权利要求1所述的气体温度控制装置，其特征在于，该装置包括回风风道，连接所述装置进气口和出气口。

7.根据权利要求6所述的气体温度控制装置，其特征在于，所述回风风道上设置有回风风阀。

8.根据权利要求7所述的气体温度控制装置，其特征在于，所述回风风阀改变气体供应流量，同时将装置出气口的气体，与进入装置的气体混合后，通过热交换器与液体循环回路的控制，进一步提高气温精度。