[发明专利]温度控制方法及其温度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度控制方法及其温度控制系统，尤其涉及一种用于光刻机的温度控制方法及其温度控制系统。

背景技术

光刻机对其内部关键零部件的温度波动具有严格的限制，尤其是光刻机内投影物镜的温度波动，将直接引起成像质量的畸变。光刻机投影物镜正常工作时要求其温度波动范围在±0.02℃，当采用循环冷却液对光刻机内部的温度进行控制时，一般要求循环冷却液体温度的控制精度达到±0.04℃。这就要求向光刻机内部提供温度受控制高精度的循环冷却液以达到稳定光刻机内部温度的目的。

温度控制中常用的方法是PID控制方法。PID是指比例、积分和微分控制，其中比例控制是控制输出与误差量成正比，偏差越大则控制输出越大；积分控制是用于消除稳态误差；微分控制用以提前抑制误差。但是现有公知的PID控制技术往往很难快速达到设定温度值而又不产生超调的现象。

机械工程学报2008年19卷第10期《光刻机投影物镜的温度控制算法》一文中提出了一种分段的温度控制方法控制投影物镜的温度，该温度控制方法中各个阶段均采用PI控制方式，即比例和积分控制方式。由于分段较多，参数的整定比较复杂，使得温度控制达到稳定过程的时间较长。

专利号为02108085.2的中国专利，提到一种惯性温度控制方法，用于使胚体在两个温度点之间变化，使胚体温度平滑达到设定温度点附近，而不产生超调。这种方法在温度控制的整个过程中都以斜率控制作为主控制目标，而以设定温度点作为次要控制目标，在最终达到设定点附近时，温度控制精度不够高。

发明内容

本发明提供了一种温度控制方法及其温度控制系统，以提高温度控制精度并缩短温度控制过程中的响应时间。

为解决上述问题，本发明提供了一种温度控制方法，通过一温度控制系统执行，该温度控制系统包含有加热模块以及制冷模块，所述方法包括以下步骤：

设定该温度控制系统所要输出的循环冷却液的预期温度值；

根据循环冷却液出口当前温度值与预期温度值之间的偏差，调整加热模块与制冷模块功率输出，控制温度的变化；

将控制温度的变化过程分为至少三个阶段，每个阶段实现不同的目标，使循环冷却液的温度达到设定的预期温度值，所述三个阶段为M1、M2、M3，其中，

M1阶段用以提高温度控制系统的响应速度，快速接近预期温度值；

M2阶段用以控制温度变化的斜率；

M3阶段用以使系统当前的温度值稳定在预期温度值处。

进一步的，所述M1阶段的步骤为：

设定循环冷却液的预期温度值；

启动加热模块或制冷模块以满负荷工作，使得当前温度值接近所述预期温度值。

进一步的，所述M2阶段的步骤为：

设定一期望温度变化速率；

调整加热模块和制冷模块的输出功率比例，使得循环冷却液的温度变化速率与期望温度变化速率一致。

进一步的，所述M3阶段的步骤为：

同时调节加热模块与制冷模块，使循环冷却液出口当前温度值迅速稳定在设定值附近，并达到预期精度；

限制加热模块与制冷模块温度变化的增量的大小，防止温度变化的增量过大。

本发明还提供一种采用上述温度控制方法的温度控制系统，所述温度控制系统包括温度采集模块、控制器模块、加热模块、制冷模块和水箱，其中，

温度采集模块的输入端与水箱的输出端口连接，输出端与控制器模块连接，用以采集循环冷却液出口当前温度；

控制器模块的输入端与温度采集模块的输出端连接，输出端分别与固态继电器和相位角控制器连接，用以对所述温度采集模块采集的温度数据进行处理，并对加热模块和制冷模块发出控制信号；

加热模块的输入端与控制器模块连接，输出端位于水箱中，用以根据控制器模块的控制信号，控制加热的输出功率；

制冷模块的输入端与相位角控制器输出端连接，输出端与水箱的输入端口连接，用以根据控制器模块的控制信号，控制制冷的输出功率；

水箱的输入端分别与制冷模块和加热模块的输出端连接，用以均匀混合经加热与制冷后的循环冷却液；

进一步的，所述温度采集模块包括激励源、温度传感器、A/D转换模块和数字滤波器，

激励源的输出端与温度传感器的输入端连接，用以给温度传感器产生激励信号；

温度传感器的输入端与激励源的输出端连接，输出端与A/D转换模块的输入端连接，用以采集循环冷却液出口当前温度并提供给A/D转换器；