TW202405572A - 調溫裝置，調溫方法，設備製造裝置及物品製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供有利於維持二次溫度控制的控制精度，並且降低在二次溫度控制用的多個加熱器中產生的峰值電流的調溫裝置、調溫方法、設備製造裝置及物品製造方法。調溫裝置具備：第一控制部，控制進行調溫介質的一次調溫的冷卻器；以及第二控制部，藉由PWM控制來控制向進行調溫介質的二次調溫的多個加熱器各自的電力供給。前述第二控制部以前述多個加熱器的合計電流值不超過規定的限制值的方式確定前述多個加熱器各自的PWM控制中的脈衝為ON的期間的時刻，前述第一控制部基於從前述第二控制部輸出的對前述多個加熱器各自的操作量，確定對前述目標溫度的修正值，使用前述確定的前述修正值修正前述目標溫度。

Description

調溫裝置，調溫方法，設備製造裝置及物品製造方法
本發明涉及調溫裝置、調溫方法、設備製造裝置及物品製造方法。
在半導體設備、顯示設備等的製造步驟中使用的曝光裝置等設備製造裝置要求高生產率化，伴隨著近年來的高生產率化，來自線性馬達等驅動部(發熱部)的發熱量增大。在發熱部的冷卻中，利用了水、不凍液、非活性液體等調溫介質。吸收發熱部產生的熱而溫度上升了的調溫介質，藉由基於變頻控制、熱旁通氣體控制的製冷機、與從設備供給的冷水的熱交換，進行一次溫度控制。
僅藉由上述那樣的基於製冷機、熱交換的一次溫度控制難以進行設備製造裝置所要求的高精度的溫度控制。因此，在發熱部的附近，藉由回應性及精度高的精密加熱器等進行二次溫度控制。作為精密加熱器的輸出的調整方法，有變更每單位時間的從電源向精密加熱器的通電時間的比率的PWM(Pulse Width Modulation：脈衝寬度調變)方式。PWM方式由於能夠比較廉價地構成設備且容易控制，因此，作為加熱器的控制方式被廣泛使用。精密加熱器的電源使用設置設備製造裝置的半導體工廠的裝備電源。
在此，為了抑制在二次溫度控制所使用的精密加熱器中流動的電流，需要減小精密加熱器的額定輸出值。因此，重要的是抑制一次溫度控制和二次溫度控制的控制溫度差ΔT。作為解決該課題的一個例子，在專利文獻1中公開了根據對成為裝置的發熱源的驅動部的驅動指令來變更一次溫度控制的目標溫度的技術。 先前技術文獻
專利文獻 專利文獻1：日本專利第5641709號公報
[發明要解決的課題]
根據專利文獻1的技術，在以PWM方式控制精密加熱器的輸出的情況下，關於在多個精密加熱器中流動的合計電流，能夠降低每單位時間的平均值。但是，由於在PWM控制週期內多個精密加熱器的通電時間重覆，因此無法期待降低峰值電流的效果。
由於設備製造裝置的電源使用是基於峰值電流來決定的，因此，在峰值電流增大的情況下，可能會導致設置設備製造裝置的工廠的裝備電源容量的增大。為了降低峰值電流，考慮藉由延長PWM控制週期而使多個精密加熱器的通電時間不重覆的方法。然而，在該情況下，PWM控制週期的延長可能導致在精密加熱器中產生的熱的時間不均勻性增大，從而導致二次溫度控制中的溫度穩定性降低這樣的問題。
本發明提供一種有利於維持溫度控制的控制精度並且降低在多個加熱器中產生的峰值電流的技術。 [用於解決課題的方案]
根據本發明的第一方式，提供一種調溫裝置，其特徵在於，該調溫裝置具備：冷卻器，藉由對調溫介質進行冷卻來進行一次調溫；第一控制部，基於目標溫度與當前溫度的偏差，控制前述冷卻器；多個加熱器，藉由將根據所供給的電力而產生的熱提供給被前述冷卻器冷卻了的前述調溫介質，來進行二次調溫；以及第二控制部，藉由脈衝寬度調變(PWM)控制來控制向前述多個加熱器各自的電力供給，前述第二控制部以前述多個加熱器的合計電流值不超過規定的限制值的方式確定前述多個加熱器各自的脈衝寬度調變控制中的脈衝為導通(ON)的期間的時刻，前述第一控制部基於從前述第二控制部輸出的對前述多個加熱器各自的操作量，確定對前述目標溫度的修正值，使用前述確定的前述修正值來修正前述目標溫度。
根據本發明的第二方式，提供一種調溫方法，其特徵在於，該調溫方法具有：第一步驟，基於目標溫度與當前溫度的偏差來進行冷卻調溫介質的一次調溫；以及第二步驟，藉由對向多個加熱器各自的電力供給進行脈衝寬度調變控制，進行對藉由前述一次調溫而冷卻了的前述調溫介質進行加熱的二次調溫，前述第二步驟包括以前述多個加熱器的合計電流值不超過規定的限制值的方式確定前述多個加熱器各自的脈衝寬度調變控制中的脈衝為導通的期間的時刻的步驟，前述第一步驟包括基於在前述二次調溫中輸出的對前述多個加熱器各自的操作量，確定對前述目標溫度的修正值，並使用該確定的修正值修正前述目標溫度的步驟。
根據本發明的第三方式，提供一種設備製造裝置，具有多個發熱部，其特徵在於，該設備製造裝置包括上述第一方式的調溫裝置，在前述冷卻器與前述多個發熱部之間配置有前述多個加熱器。
在一技術方案中，上述第三方式的設備製造裝置能夠作為在基板上形成圖案的光微影裝置而構成。根據本發明的第四方式，提供一種物品製造方法，其特徵在於，該物品製造方法具有：使用前述光微影裝置在基板上形成圖案的步驟；以及對形成有前述圖案的基板進行加工的步驟，藉由加工了的前述基板來製造物品。 [發明的效果]
根據本發明，能夠提供一種有利於維持溫度控制的控制精度並且降低在多個加熱器中產生的峰值電流的技術。
以下，參照附圖詳細說明實施方式。另外，以下的實施方式並不限定申請專利範圍所涉及的技術方案。雖然在實施方式中記載了多個特徵，但這些多個特徵並不全部限定於發明所必需的特徵，另外，也可以任意地組合多個特徵。並且，在附圖中，對同一或同樣的結構標注相同的參照編號，省略重覆的說明。
[第一實施方式] 圖1是概略地表示應用本發明的調溫裝置的第一實施方式的設備製造裝置的結構的圖。在此，說明設備製造裝置構成為在基板上形成圖案的光微影裝置的例子。光微影裝置具有壓印裝置、曝光裝置等。壓印裝置是藉由在使模具(原版)與供給到基板上的壓印材料接觸的狀態下使壓印材料固化而在基板之上形成圖案的裝置。曝光裝置是藉由隔著作為曝光遮罩的原版(reticule)對供給到基板之上的光阻劑進行曝光，從而在該光阻劑上形成與原版的圖案對應的潛像的裝置。以下，為了提供具體例，對光微影裝置構成為曝光裝置的例子進行說明。
在圖1中，從ArF準分子雷射器、KrF準分子雷射器等光源(未示出)射出的光被提供給照明光學系統2。照明光學系統2使用從光源提供的光，利用狹縫光(由狹縫規定了截面形狀的光)照明中間遮罩(原版)1的一部分。在利用狹縫光對中間遮罩1進行照明的同時，利用中間遮罩載置台3及晶圓載置台10使中間遮罩1與晶圓(基板)9被同步掃描。藉由這樣的同步掃描，作為結果，中間遮罩1的整個圖案經由由台板5保持的投影光學系統4被轉移到晶圓9。
中間遮罩載置台3包括保持中間遮罩1的中間遮罩保持部以及驅動中間遮罩保持部的驅動部(例如，線性馬達等致動器)，在台板14上由驅動部驅動中間遮罩保持部。晶圓載置台10包括保持晶圓9的晶圓保持部以及驅動晶圓保持部的驅動部(例如，線性馬達等致動器)，在台板15上由驅動部驅動晶圓保持部。
中間遮罩載置台3與晶圓載置台10的位置關係藉由包括參照鏡11及雷射干涉儀12在內的測量器而即時地測量。基於該測量值，載置台控制裝置13進行中間遮罩1和晶圓9的定位和同步控制。在曝光時，能夠對晶圓載置台10進行控制，以使晶圓9的表面與投影光學系統4的焦點面一致。這裡，晶圓9的表面位置(上下方向上的位置和傾斜)由未圖示的光學聚焦感測器測量，且其測量結果被提供給載置台控制裝置13。
設備製造裝置(曝光裝置)的本體部分被設置在未圖示的環境腔室之中，且包圍該本體部分的環境能夠被保持在規定的溫度。被進一步個別進行了溫度調整的空氣被吹入包圍中間遮罩載置台3、晶圓載置台10、雷射干涉儀12等的空間、包圍投影光學系統4的空間，能夠以更高的精度維持環境溫度。
中間遮罩載置台3、晶圓載置台10在控制物件的驅動時，從驅動部產生大量的熱。驅動部根據來自載置台控制裝置13的命令驅動控制物件，來自該驅動部的發熱量取決於驅動模式(用於控制驅動部的控制資訊)。
驅動部所產生的熱成為晶圓載置台10(晶圓9)或中間遮罩載置台(中間遮罩1)的膨脹或變形的原因。晶圓載置台10或中間遮罩載置台的膨脹或變形使參照鏡11產生位置變動或傾斜，可能使包括雷射干涉儀12的測量器的測量結果產生誤差。此外，晶圓9或中間遮罩1的膨脹或變形可能使形成於晶圓9的圖案產生變形。此外，若中間遮罩載置台3或晶圓載置台10的溫度產生變化，則其周邊的空氣的溫度也會產生變化。若溫度變化了的空氣在雷射干涉儀12的光路內流動，則成為折射率的變化引起的晃動導致的測量誤差的原因。因此，從驅動部產生的熱應被迅速地回收。
為了回收由中間遮罩載置台3、晶圓載置台10等多個驅動部(多個發熱部)所產生的熱，且為了將溫度保持為恆定，在該驅動部的內部或周邊分別配置有冷卻流路6a及6d。另外，為了降低在冷卻流路6a以及6d中不能回收的熱(輻射熱、曝光熱等)的影響，在投影光學系統4以及台板5的內部或者周邊分別配置有冷卻流路6b以及6c。在冷卻流路6a、6b、6c、6d中，流動有溫度被調整了的圖2所示的調溫介質30(液體、氣體等流體)。冷卻流路6a、6b、6c、6d和與其連接的管路32a、32b、32c、32d一起形成調溫介質30的循環路徑。調溫介質30經由管路32a、32b、32c、32d由調溫裝置100供給和回收。另外，在此雖然對在中間遮罩載置台3、晶圓載置台10、投影光學系統4以及台板5的內部或其周邊配置有冷卻流路的結構進行了說明，但也可以在圖1未表示的其它單元的內部或其周邊配置有冷卻流路。
接著，參照圖2，說明調溫裝置100的結構例。調溫裝置100具備藉由冷卻調溫介質30而進行一次調溫的作為冷卻器的熱交換器24、和控制熱交換器24的作為第一控制部的一次溫度控制部21。調溫裝置100還具備：多個加熱器，藉由將根據所供給的電力而產生的熱提供給由熱交換器24冷卻後的調溫介質30，從而進行二次調溫；以及第二控制部，藉由PWM控制來控制對這些多個加熱器各自的電力供給。在下述的實施方式中，第二控制部被例示為包括二次溫度控制部26a、26b、26c、26d。
暫時儲存在槽29中的調溫介質30藉由泵31經由管路32被輸送到熱交換器24(冷卻器)。作為熱交換器24，例如能夠利用板式熱交換器。板式熱交換器隔著板使調溫介質30和冷卻水27以對流方式流動，在調溫介質30和冷卻水27之間進行熱交換。利用配置在管路32上的溫度感測器22(第一溫度感測器)測量通過熱交換器24後的調溫介質30的溫度，其測量值被提供給溫度控制部20的一次溫度控制部21(第一控制部)。
另外，向一次溫度控制部21提供後述的二次溫度控制部26a、26b、26c、26d(第二控制部)的操作量。一次溫度控制部21基於溫度感測器22和二次溫度控制部26a～26d的操作量，調整控制閥23的開度。由此，調整向熱交換器24供給的冷卻水27的流量，調整調溫介質30的溫度。冷卻水27典型地由未圖示的工廠裝備藉由管路25供給。熱交換器24可以是上述那樣的板式熱交換器，或者也可以是利用帕耳帖元件的溫度調整部、包括熱氣旁通式的冷卻能力可變的製冷機的溫度調整部等。
由一次溫度控制部21進行溫度控制以使其與目標溫度一致的調溫介質30經由管路32被供給到冷卻對象40a、40b、40c、40d的內部或其周邊。另外，在本實施方式中，冷卻物件40a～40d分別相當於中間遮罩載置台3、投影光學系統4、台板5和晶圓載置台10，但並不限定於此。冷卻物件的數量也可以增減，與其關聯的結構也可以增減。
在熱交換器24與冷卻物件40a～40d之間配置有包括加熱器28a、28b、28c、28d的多個加熱器。另外，溫度感測器29a、29b、29c、29d(多個第二溫度感測器)分別配置在管路32a、32b、32c、32d上，以能夠測量通過了冷卻物件40a～40d的內部或其周邊的調溫介質30的溫度。另外，溫度感測器29a～29d也可以配置在不是測量調溫介質30的溫度而能夠測量冷卻物件40a～40d的特定部位的物體溫度的位置。
藉由溫度感測器29a~29d測量溫度，測量值被分別提供給溫度控制部20的二次溫度控制部26a、26b、26c、26d。二次溫度控制部26a～26d經由時刻控制部41和開閉器42a、42b、42c、42d控制包括加熱器28a、28b、28c、28d的多個加熱器的輸出，以使基於溫度感測器29a～29d的測量值成為恆定。加熱器28a～28d經由開閉器42a～42d與電源43連接。電源43除了能夠使用例如工廠裝備交流電源以外，還可以使用設備製造裝置內的直流電源。此外，開閉器42a～42d能夠利用固態繼電器(SSR)。開閉器42a～42d根據由時刻控制部41轉換為PWM控制信號的二次溫度控制部26a～26d的操作量，調整加熱器28a～28d的通電時間。另外，PWM是Pulse Width Modulation的縮寫，是指控制每單位時間的通電時間(ON期間)和非通電時間(OFF時間)的方式。藉由進行PWM控制，能夠調整每個PWM控制週期的加熱器28a～28d所產生的熱。由此，藉由加熱器28a～28d的調溫介質30的溫度被調整。
如上前述，調溫裝置100具備測量通過了相互不同的物件的調溫介質的溫度的多個第二溫度感測器(溫度感測器29a~29d)。包括二次溫度控制部(26a～26d)的第二控制部包括多個控制系統，該多個控制系統對分配給相互不同的物件的多個加熱器(加熱器28a～28d)分別進行二次調溫。圖3是包括二次溫度控制部26a的二次溫度控制系統的方塊圖。二次溫度控制部26a根據存儲在記憶體53中的目標溫度SP2a和基於溫度感測器29a的測量值PV2a，基於式(1)計算偏差Err2a，並將其向PID補償器54a供給。
PID補償器54a基於偏差Err2a來計算操作量MV2a，並將其向時刻控制部41供給。時刻控制部41藉由物理量轉換將操作量MV2a轉換為PWM控制信號，進而控制PWM的脈衝ON時刻，控制開閉器42a。當藉由開閉器42a使對加熱器28a的通電時間變化時，在加熱器28a中產生的熱發生變化。當調溫介質30通過加熱器28a內時，由加熱器28a產生的熱向調溫介質30移動，由此調溫介質30的溫度發生變化。通過加熱器28a後的調溫介質30進一步在藉由配置在冷卻物件40a的內部或周邊的冷卻流路6a時回收熱，由此溫度進一步變化。最終，調溫介質30的溫度由溫度感測器29a測量，其測量值被回饋到二次溫度控制部26a。
以上，對包括二次溫度控制部26a的二次溫度控制系統的方塊圖進行了說明。關於二次溫度控制部26b～26d，也是與上述二次溫度控制部26a相同的方塊圖。
圖4示出了PWM控制中的脈衝成為ON的時刻(脈衝ON時刻)的控制處理的流程圖。在S101中，時刻控制部41基於式(2)將二次溫度控制部26a~26d的操作量MV2a~MV2d從操作量向PWM控制中的脈衝為ON的期間(脈衝ON期間)進行物理量轉換。
其中，i是確定二次溫度控制部26a～26d中的某一個的記號(a、b、c、d中的某一個)。MV2i是用i確定的二次溫度控制部的操作量(單位：%)。PWM_cyc是PWM控制週期(單位：s)。
在S102中，時刻控制部41根據脈衝ON期間的長度和加熱器的額定輸出值中的任一個或其兩者，確定脈衝ON期間的ON_a～ON_d的順序。以下，為了簡化說明，將脈衝ON的順序作為第一脈衝(時間長度ON_a)、第二脈衝(時間長度ON_b)、第三脈衝(時間長度ON_c)、第四脈衝(時間長度ON_d)進行說明。
在S103中，時刻控制部41利用式(3)計算時間T1。
在S104中，時刻控制部41判定時間T1是否為0以上。在此，如果T1為0以上，則判斷為能夠在PWM控制週期內使第一脈衝(ON_a)～第四脈衝(ON_d)不重覆地依次導通。在該情況下，處理前進到S105。在S105中，時刻控制部41按照在S102中確定的順序，依次打開開閉器42a～42d。
另一方面，在T1小於0的情況下，無法在PWM控制週期內使第一脈衝～第四脈衝不重覆地依次導通。在該情況下，處理前進到S106。在S106中，時刻控制部41利用式(4)計算時間T2。
在S107中，時刻控制部41判定時間T2是否為0以上。在此，如果T2為0以上，則判斷為能夠在PWM控制週期內使第一脈衝(ON_a)和第二脈衝(ON_b)不重覆地依次導通。在該情況下，處理前進到S108。在S108中，時刻控制部41按照在S102中確定的順序，使與第一脈衝(ON_a)和第二脈衝(ON_b)對應的開閉器依次打開。之後，在S109中，時刻控制部41按照在S102中確定的順序，使與第三脈衝(ON_c)和第四脈衝(ON_d)對應的開閉器同時打開。
當在S107中判定為T2小於0的情況下，處理前進到S110。在S110中，時刻控制部41利用式(5)計算時間T3。
在S111中，時刻控制部41判定時間T3是否為0以上。在此，如果T3為0以上，則判斷為在PWM控制週期以內第一脈衝(ON_a)能夠導通。在該情況下，處理前進到S112。在S112中，時刻控制部41按照在S102中確定的順序，打開與第一脈衝(ON_a)對應的開閉器。在第一脈衝下降之後，在S113中，時刻控制部41基於在S102中確定的導通順序，使與第二脈衝(ON_b)～第四脈衝(ON_d)對應的開閉器同時打開。
當在S111中判定為T3小於0的情況下，處理進行到S114。在S114中，時刻控制部41不按照在S102中確定的順序，使與第一脈衝(ON_a)～第四脈衝(ON_d)對應的開閉器同時打開。
如上所述，時刻控制部41根據二次溫度控制部26a～26d的操作量，控制加熱器28a～28d的通電時間。
這裡，對伴隨峰值電流的產生的問題點進行說明。如果在由一次溫度控制部21將調溫介質30控制在恆定溫度且溫度感測器29a～29d檢測到調溫介質30的溫度之前的期間，沒有由加熱器28a～28d產生的熱以外的熱干擾，則二次溫度控制部26a～26d的操作量分別成為恆定。在該情況下，PWM控制的脈衝ON期間不變化，能夠根據一次溫度控制和二次溫度控制的目標溫度始終選擇S105。但是，從圖2和圖3可知，由於調溫介質30在冷卻物件40a～40d回收的熱根據設備製造裝置的工作狀態而始終變化，因此，二次溫度控制部26a～26d的操作量變化。因此，根據設備製造裝置的工作狀態的不同，有時成為S105以外的步驟。
接著，說明不選擇S105而選擇S108～S109的情況的例子。圖5表示由一次溫度控制系統進行溫度控制的調溫介質30的當前溫度PV1、在加熱器28a、28b、28c、28d中流動的電流Ia、Ib、Ic、Id及它們的合計電流Isum。在此，為了簡化說明，設加熱器28a～28d的額定輸出值相同。
圖5的(A)表示由一次溫度控制系統進行溫度控制的調溫介質30的溫度PV1的時間序列變化。圖中，橫軸為時間，縱軸為溫度。另外，虛線表示一次溫度控制部21的目標溫度SP1以及二次溫度控制部26a～26d的目標溫度SP2a～SP2d。實線表示由溫度感測器22測量的溫度PV1。為了簡化說明，二次溫度控制部26a～26d的目標溫度SP2a～SP2d全部設為相同值的SP2。由一次溫度控制系統進行溫度控制，以使溫度PV1與目標溫度SP1一致。目標溫度SP2與溫度PV1的偏差即ΔT是在二次溫度控制系統中應升溫的溫度。藉著由加熱器28a～28d產生的熱和從冷卻物件40a～40d回收的熱對調溫介質30進行加熱，升溫ΔT。
圖5的(B)表示在加熱器28a中流動的電流Ia的時間序列變化。圖中，橫軸為時間，縱軸為電流。加熱器28a在PWM控制週期(PWM_cyc)中的ON_a期間流過電流Ia。
圖5的(C)表示在加熱器28b中流動的電流Ib的時間序列變化。加熱器28b在加熱器28a的通電完成後，在ON_b的期間流過電流Ib。
圖5的(D)表示在加熱器28c中流動的電流Ic的時間序列變化。加熱器28c在加熱器28b的通電完成後，在ON_c的期間，流過電流Ic。
圖5的(E)表示在加熱器28d中流動的電流Id的時間序列變化。加熱器28d與加熱器28c同樣地，在加熱器28b的通電結束後，在ON_d的期間流過電流Id。
圖5的(F)表示加熱器28a～28d被通電的情況下的電流Ia～Id的合計電流Isum的時間序列變化。從該圖可知，在加熱器28c和28d的通電時間重覆的時刻產生峰值電流。設備製造裝置的電源規格需要基於該峰值電流來確定。因此，為了應對這樣的峰值電流，有可能導致設置設備製造裝置的工廠的裝備電源容量增大。
圖6是包括第一實施方式中的一次溫度控制部21的一次溫度控制系統的方塊圖。物理量轉換器50按照式(1)，將二次溫度控制部26a～26d的操作量轉換為PWM的脈衝ON期間。運算器51根據從物理量轉換器50得到的脈衝ON期間，基於下式(6)～式(8)來計算表示修正時間的Tco。從式(6)可知，Tco表示將依次打開開閉器42a～42d的情況下的脈衝ON期間合計而成的期間(合計期間)相對於PWM控制週期的超過量。
物理量轉換器52藉由將運算器51計算出的修正時間Tco應用於下式(9)，將脈衝ON期間轉換為一次溫度修正量PV1co(修正值)。
在此，A為常數，基於加熱器28a～28d的額定輸出值以及流過冷卻物件40a～40d的調溫介質30的流量中的至少任一個而確定。
這樣，在一個例子中，將表示脈衝ON期間的合計期間相對於PWM控制週期的超過量的值(Tco)乘以常數(A)而得到的值確定為修正值。這樣，一次溫度控制部21基於對各加熱器的脈衝ON期間的合計期間來確定一次溫度修正量PV1co。一次溫度控制部21將由溫度感測器22測量的溫度PV1和一次溫度修正量PV1co應用於式(10)。之後，一次溫度控制部21將存儲在記憶體53中的目標溫度SP1應用於式(11)。一次溫度控制部21這樣隨時計算偏差Err1’並供給到PID補償器54。
PID補償器54根據偏差Err1’計算用於控制基於熱交換器24的冷卻的操作量MV1’，並將其輸出到控制閥23。如式(10)所示，修正溫度PV1’成為藉由溫度感測器22測量的溫度PV1以下的溫度。因此，根據式(11)求出的偏差Err1’成為基於式(12)並根據目標溫度SP1和由溫度感測器22測量出的溫度PV1求出的偏差Err1以下的值。
控制閥23根據偏差Err1’經由驅動器55控制閥56的開度。由於偏差Err1’小於偏差Err1，因此，閥56的開度減小，流入熱交換器24的冷卻水27的流量減小。因此，在熱交換器24中，調溫介質30與冷卻水27之間的熱交換量減少，通過熱交換器24的調溫介質30的溫度變得比目標溫度SP1高。調溫介質30的溫度再次由溫度感測器22測量，其測量值被回饋到一次溫度控制部21。此外，在上述例子中，以從由溫度感測器22測量的溫度PV1減去一次溫度修正量PV1co的形式進行了說明(式(10))，但即使將一次溫度修正量PV1co與一次溫度控制部21的目標溫度SP1相加，也能得到同等的效果。具體而言，藉由將式(10)代入式(11)來獲得Err1’=PV1-(SP1+PV1co)。由此，將一次溫度修正量PV1co與一次溫度控制部21的目標溫度SP1相加，從溫度PV1減去該相加結果，從而得到偏差Err1’。這樣，在本實施方式中，一次溫度控制部21使用修正值(PV1co)對目標溫度(SP1)進行修正。即，從圖6可知，PID補償器54根據由溫度感測器22測量的溫度與使用一次溫度修正量PV1co修正後的目標溫度的偏差Err1’，輸出用於控制基於熱交換器24的冷卻的操作量MV1’。
另外，在一次溫度修正量PV1co表示多個二次溫度控制部的某一個不能進行溫度控制的情況下，一次溫度控制部21也可以不將式(11)所示的偏差Err1’而將式(12)所示的偏差Err1提供給PID補償器54。
根據本實施方式，在一次溫度控制系統中變更調溫介質30的溫度，以使二次溫度控制系統的多個PWM控制的脈衝ON的合計時間在PWM控制週期以下。因此，時刻控制部41始終能夠選擇使開閉器42a～42d依次打開的S105。參照圖7，對其效果進行說明。圖7表示由一次溫度控制系統進行溫度控制的調溫介質30的溫度PV1、在加熱器28a～28d中流動的電流及它們的合計電流。與圖5同樣，為了說明的簡便化，加熱器28a～28d的額定輸出值相同，二次溫度控制部26a～26d的目標溫度SP2a～SP2d全部設為同值的SP2。
圖7的(A)表示由一次溫度控制系統進行溫度控制的調溫介質30的溫度PV1的時間序列變化。圖中，橫軸為時間，縱軸為溫度。另外，虛線表示一次溫度控制部21的目標溫度SP1以及二次溫度控制部26a～26d的目標溫度SP2a～SP2d。實線表示由溫度感測器22測量的溫度PV1。粗線表示修正溫度PV1’。修正溫度PV1’由一次溫度控制系統進行溫度控制，以與目標溫度SP1一致。但是，實際的溫度PV1始終比修正溫度PV1’高出一次溫度修正量PV1co，因此目標溫度SP2與溫度PV1的溫度差ΔT’比圖5的溫度差ΔT小。溫度差ΔT’是二次溫度控制系統中應升溫的溫度，藉由加熱器28a～28d產生的熱和從冷卻物件40a～40d回收的熱而升溫ΔT’。如果從冷卻物件40a～40d回收的熱為與圖5相同的條件，則在加熱器28a～28d中產生的熱較少即可。即，開閉器的ON期間變短。
圖7的(B)表示在加熱器28a中流動的電流Ia的時間序列變化。圖中，橫軸為時間T，縱軸為電流A。加熱器28a在PWM控制週期(PWM_cyc)中的時間ON_a’的期間流過電流Ia。
圖7的(C)表示在加熱器28b中流動的電流Ib的時間序列變化。加熱器28b在加熱器28a的通電完成後，在時間ON_b’的期間流過電流Ib。
圖7的(D)表示在加熱器28c中流動的電流Ic的時間序列變化。加熱器28c在加熱器28b的通電結束後，在時間ON_c’的期間流過電流Ic。
圖7的(E)表示在加熱器28d中流動的電流Id的時間序列變化。加熱器28d在加熱器28c的通電結束後，在時間ON_d’的期間流過電流Id。
圖7的(F)表示加熱器28a～28d被依次通電的情況下的電流Ia～Id的合計電流Isum的時間序列變化。從該圖可知，由於加熱器28a～28d的通電時間不重覆，因此不產生圖5(F)所示的峰值電流。
如上所述，根據本實施方式，多個加熱器各自的PWM控制中的脈衝ON的時刻以多個加熱器的合計電流值不超過規定的限制值的方式確定。在上述實施方式中，所謂規定的限制值，是指多個加熱器各自的額定電流中的最大值。在本實施方式中，藉由變更各加熱器的脈衝ON的時刻、一次溫度控制系統中的調溫介質30的溫度，以使PWM控制的脈衝ON期間的合計值為PWM控制週期以下，從而防止二次溫調用的多個加熱器的通電時間的重覆。由此，能夠抑制過大的峰值電流的產生。此外，由於能夠在不延長PWM控制週期的情況下防止多個加熱器的通電時間的重覆，因此能夠防止二次調溫的控制性的降低。
圖11表示一實施方式的調溫方法的流程圖。調溫方法包括基於目標溫度SP1與當前溫度PV1的偏差進行冷卻調溫介質30的一次調溫的第一步驟S1。調溫方法還包括第二步驟S2，該第二步驟S2藉由PWM控制向各個加熱器28a～28d的電力供給，進行對藉由一次調溫而被冷卻的調溫介質30進行加熱的二次調溫。
在此，第二步驟S2包括以加熱器28a～28d的合計電流值不超過規定的限制值的方式確定加熱器28a～28d各自的PWM控制中的脈衝ON期間的時刻的步驟S21。而且，第一步驟S1包括修正目標溫度SP1的步驟S11。在步驟S11中，根據在二次調溫中輸出的分別對加熱器28a～28d的操作量MV2a～MV2d，確定對目標溫度SP1的修正值(一次溫度修正量PV1co)，使用該確定的修正值對目標溫度SP1進行修正。
[第二實施方式] 圖8是第二實施方式中的一次溫度控制系統的方塊圖。與圖6中說明的一次溫度控制系統的方塊圖的不同點在於，在物理量轉換器50與運算器51之間追加了選擇器57。在第一實施方式中，與加熱器28a～28d的額定輸出值、脈衝ON期間的ON_a～ON_d的各自的時間長度無關，根據式(6)～(8)計算出修正時間Tco。但是，實際上，加熱器28a～28d的額定輸出值存在差的情況較多，根據各加熱器的額定輸出值的差，通電電流也不同。作為例子，設加熱器28c和28d的通電電流為H，加熱器28b的通電電流為H的2倍，加熱器28a的通電電流為H的4倍。在該情況下，由於在加熱器28a中流動的電流為最大值，因此，即使同時對加熱器28b、28c和28d通電，也不會超過加熱器28a的電流。在本實施方式中，與第一實施方式同樣，多個加熱器各自的PWM控制中的脈衝ON的時刻以多個加熱器的合計電流值不超過規定的限制值的方式來確定。在此，所謂規定的限制值，是指多個加熱器各自的額定電流中的最大值，因此，該情況下的規定的限制值是作為加熱器28a的通電電流的H的4倍的值。
選擇器57選擇脈衝ON期間的ON_b、ON_c以及ON_d中最長的一個，將其時間長度作為ON_cmp輸出到運算器51。運算器51根據式(13)～式(15)計算修正時間Tco”。
另外，輸入到選擇器57的信號的組合不限於圖8所示的信號，也可以根據加熱器的額定輸出值而變更。
圖9示出了第二實施方式的PWM控制中的脈衝成為ON的時刻的控制處理的流程圖。在圖9中，在S101，時刻控制部41根據上述式(2)，將二次溫度控制部26a～26d的操作量MV2a～MV2d從操作量向脈衝ON期間進行物理量轉換。在S102中，時刻控制部41根據加熱器的額定輸出值確定脈衝ON期間ON_a～ON_d的順序。在S103中，時刻控制部41使用上述式(3)計算時間T1。在S112中，時刻控制部41按照在S102中確定的順序，打開與第一脈衝(ON_a)對應的開閉器。在第一脈衝下降之後，在S113中，時刻控制部41基於在S102中確定的導通順序，使與第二脈衝(ON_b)～第四脈衝(ON_d)對應的開閉器同時打開。另外，也可以根據加熱器的額定輸出值來變更S102和S103的內容。
參照圖10，說明本實施方式的效果。圖10表示由一次溫度控制系統進行溫度控制的調溫介質30的溫度、在加熱器28a～28d中流動的電流以及它們的合計電流。
圖10的(A)表示由一次溫度控制系統進行溫度控制的調溫介質30的溫度的時間序列變化。圖中，橫軸為時間，縱軸為溫度。另外，虛線表示一次溫度控制部21的目標溫度SP1以及二次溫度控制部26a～26d的目標溫度SP2a～SP2d。實線(細線)表示由溫度感測器22測量的溫度PV1，實線(粗線)表示修正溫度PV1”。修正溫度PV1”由一次溫度控制系統進行溫度控制，以與目標溫度SP1一致。但是，實際的溫度PV1始終比修正溫度PV1”高出一次溫度修正量PV1co”，因此，目標溫度SP2與溫度PV1的溫度差ΔT”比圖5的溫度差ΔT小。
圖10的(B)表示在加熱器28a中流動的電流Ia的時間序列變化。圖中，橫軸為時間，縱軸為電流。在PWM控制週期(PWM_cyc)中的時間ON_a”的期間，電流H×4流過加熱器28a。
圖10的(C)表示在加熱器28b中流動的電流Ib的時間序列變化。在加熱器28a的通電結束後，在時間ON_b”的期間，電流H×2流過加熱器28b。
圖10的(D)表示在加熱器28c中流動的電流Ic的時間序列變化。加熱器28c與加熱器28b同樣，在加熱器28a的通電結束後，在時間ON_c”的期間流過電流H。
圖10的(E)表示在加熱器28d中流動的電流Id的時間序列變化。加熱器28d與加熱器28b和加熱器28c同樣，在加熱器28a的通電結束後，在時間ON_d”的期間，流過電流H。
圖10的(F)表示加熱器28a～28d被通電的情況下的電流Ia～Id的合計電流Isum的時間序列變化。根據該圖，加熱器28b～28d的通電時間重覆，但合計電流值不會成為額定輸出值最大的加熱器28a的通電電流即H×4以上，因此，不會產生過大的峰值電流。
如上所述，在本實施方式中，根據二次溫度控制的多個脈衝ON期間和加熱器的額定輸出值，有選擇性地求出脈衝ON期間的合計期間。之後，根據該合計期間，變更由一次溫度控制系統控制的調溫介質30的溫度，以使其成為PWM控制週期以下。由此，即使二次溫度控制的多個加熱器的通電時間重覆，也能夠抑制過大的峰值電流的產生。另外，與第一實施方式相比，能夠簡化基於時刻控制部41的脈衝ON時刻的控制處理。
[物品製造方法的實施方式] 本發明的實施方式的物品製造方法適合於製造例如半導體設備等微設備、具有微細構造的元件等物品。本實施方式的物品製造方法包括使用上述設備製造裝置(曝光裝置、壓印裝置、繪製裝置等)將原版的圖案轉印到基板的步驟、以及對在該步驟中轉印了圖案的基板進行加工的步驟。此外，該製造方法包括其它的周知的步驟(氧化、成膜、蒸鍍、摻雜、平坦化、蝕刻、抗蝕劑剝離、切割、結合、封裝等)。與以往的方法相比，本實施方式的物品製造方法在物品的性能、品質、生產率和生產成本中的至少一個方面是有利的。
本發明不限於上述實施方式，在不脫離發明的精神和範圍的情況下，能夠進行各種變更和變形。因此，為了公開本發明的範圍，附加了申請專利範圍。
20:溫度控制部 21:一次溫度控制部 24:熱交換器(冷卻器) 26a,26b,26c,26d:二次溫度控制部 28a,28b,28c,28d:加熱器 30:調溫介質 40a,40b,40c,40d:冷卻對象 41:時刻控制部 100:調溫裝置
[圖1]是表示設備製造裝置的結構例的圖。 [圖2]是表示調溫裝置的結構例的圖。 [圖3]是二次溫度控制系統的方塊圖。 [圖4]是表示PWM控制中的脈衝成為ON的時刻的控制處理的流程圖。 [圖5]是說明PWM控制中的脈衝為ON的期間的重覆所引起的峰值電流的產生的圖。 [圖6]是一次溫度控制系統的方塊圖。 [圖7]是說明第一實施方式的效果的圖。 [圖8]是一次溫度控制系統的方塊圖。 [圖9]是表示第二實施方式的PWM控制中的脈衝成為ON的時刻的控制處理的流程圖。 [圖10]是說明第二實施方式的效果的圖。 [圖11]是調溫方法的流程圖。
20:溫度控制部
21:一次溫度控制部
22:溫度感測器
23:調整控制閥
24:熱交換器(冷卻器)
25:管路
26a,26b,26c,26d:二次溫度控制部
27:冷卻水
28a,28b,28c,28d:加熱器
29:暫時儲存在槽
29a,29b,29c,29d:溫度感測器
30:調溫介質
31:泵
32,32a,32b,32c,32d:管路
40a,40b,40c,40d:冷卻對象
41:時刻控制部
42a,42b,42c,42d:開閉器
43:電源
100:調溫裝置

Claims (11)

  1. 一種調溫裝置，其特徵在於， 該調溫裝置具備： 冷卻器，藉由對調溫介質進行冷卻來進行一次調溫； 第一控制部，基於目標溫度與當前溫度的偏差，控制前述冷卻器； 多個加熱器，藉由將根據所供給的電力而產生的熱提供給被前述冷卻器冷卻了的前述調溫介質，來進行二次調溫；以及 第二控制部，藉由脈衝寬度調變(PWM)控制來控制向前述多個加熱器各自的電力供給， 前述第二控制部以前述多個加熱器的合計電流值不超過規定的限制值的方式確定前述多個加熱器各自的脈衝寬度調變控制中的脈衝為導通(ON)的期間的時刻， 前述第一控制部基於從前述第二控制部輸出的對前述多個加熱器各自的操作量，確定對前述目標溫度的修正值， 使用前述確定的前述修正值來修正前述目標溫度。
  2. 如請求項1所述的調溫裝置，其中， 前述規定的限制值是前述多個加熱器各自的額定電流中的最大值。
  3. 如請求項1所述的調溫裝置，其中， 前述第一控制部基於合計期間來確定前述修正值，該合計期間是根據從前述第二控制部輸出的對前述多個加熱器各自的前述操作量而得到的針對前述多個加熱器各自的前述期間的合計。
  4. 如請求項3所述的調溫裝置，其中， 前述第一控制部將表示前述合計期間相對於脈衝寬度調變控制週期的超過量的值乘以常數而得到的值確定為前述修正值。
  5. 如請求項4所述的調溫裝置，其中， 前述常數是基於前述多個加熱器各自的額定輸出值以及流過冷卻物件的調溫介質的流量中的至少任一個的值。
  6. 如請求項1所述的調溫裝置，其中， 該調溫裝置還具備測量通過了前述冷卻器的調溫介質的溫度的第一溫度感測器， 前述第一控制部包括比例積分微分(PID)補償器，該比例積分微分補償器根據由前述第一溫度感測器測量的溫度與使用前述修正值修正後的目標溫度的偏差，輸出用於控制基於前述冷卻器的冷卻的操作量。
  7. 如請求項1所述的調溫裝置，其中， 該調溫裝置還具備測量通過了相互不同的物件的調溫介質的溫度的多個第二溫度感測器， 前述第二控制部包括多個控制系統，前述多個控制系統對分配給前述相互不同的物件的前述多個加熱器分別進行二次調溫，前述多個控制系統分別包括： 比例積分微分補償器，根據由第二溫度感測器測量的溫度與目標溫度的偏差而輸出用於控制基於加熱器的加熱的操作量；以及 時刻控制部，將從前述比例積分微分補償器輸出的前述操作量轉換為脈衝寬度調變控制信號，並且控制前述時刻。
  8. 一種調溫方法，其特徵在於， 該調溫方法具有： 第一步驟，基於目標溫度與當前溫度的偏差來進行冷卻調溫介質的一次調溫；以及 第二步驟，藉由對向多個加熱器各自的電力供給進行脈衝寬度調變控制，進行對藉由前述一次調溫而冷卻了的前述調溫介質進行加熱的二次調溫， 前述第二步驟包括以前述多個加熱器的合計電流值不超過規定的限制值的方式確定前述多個加熱器各自的脈衝寬度調變控制中的脈衝為導通的期間的時刻的步驟， 前述第一步驟包括基於在前述二次調溫中輸出的對前述多個加熱器各自的操作量，確定對前述目標溫度的修正值，並使用該確定的修正值修正前述目標溫度的步驟。
  9. 一種設備製造裝置，具有多個發熱部，其特徵在於， 該設備製造裝置包括請求項1至7中任一項所述的調溫裝置， 在前述冷卻器與前述多個發熱部之間配置有前述多個加熱器。
  10. 如請求項9所述的設備製造裝置，其中， 該設備製造裝置作為在基板上形成圖案的光微影裝置而構成。
  11. 一種物品製造方法，其特徵在於， 該物品製造方法具有： 使用請求項10所述的光微影裝置在基板上形成圖案的步驟；以及 對形成有前述圖案的基板進行加工的步驟， 藉由加工了的前述基板來製造物品。
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