[发明专利]高精度恒温控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于恒温控制领域，具体涉及一种高精度恒温控制装置及方法。

背景技术

投影光刻物镜为了实现要求的分辨率及临界尺寸，需要光学系统波像差达到衍射极限。极紫外光刻的工作在波长为13～14nm的极紫外波段，这就要求光学系统的波像差要小于1nmRMS，而对单个反射镜镜面的面形偏差更是要到0.25nmRMS。要实现如此高精度的光学加工，首先要实现超高精度的光学检测技术。在进行超高精度光学检测过程中，干涉腔温度的细微变化都会引起极大的影响。市场上现有的高精度恒温控制装置价格高昂。为了严格控制干涉腔的温度变化，有必要研制高精度恒温控制装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度恒温控制装置及方法，解决现有技术在对超高精度光学元件检测和光学系统检测时，干涉腔内温度变化导致的检测误差。

本发明高精度恒温控制装置包括气源模块、换热模块、储气模块和控制模块；气源模块通过管道与换热模块联通，换热模块通过管道与储气模块300联通，控制模块通过管道与换热模块联通；

所述换热模块包括初级换热器、温度计Ⅰ、二级换热器、温度计Ⅱ、恒温水浴装置；初级换热器与二级换热器的结构相同，所述初级换热器包括换热器罐体、铜管、进气口、出气口、进水口和出水口；铜管盘绕在换热器罐体内部，换热器罐体上分别设有进水口和出水口，进气口与铜管一端联通，出气口与铜管的另一端联通；恒温水浴装置上设有进水阀和出水阀；初级换热器上设有温度计Ⅰ，二级换热器上设有温度计Ⅱ；

气源模块通过管道Ⅰ与初级换热器的进气口联通，初级换热器的出气口通过管道Ⅱ与储气模块联通，初级换热器的进水口通过管道与二级换热器的出水口联通，初级换热器的出水口通过管道与恒温水浴装置的进水口联通，二级换热器的进水口通过管道与恒温水浴的出水口联通，二级换热器的进气口通过管道Ⅲ与储气模块联通，二级换热器的出气口通过管道Ⅳ与控制模块相联通。

所述气源模块包括气源、气源气阀和气源安全阀；气源通过管道Ⅰ与换热模块联通，管道Ⅰ依次设有气源气阀和气源安全阀。

所述储气模块包括储气罐Ⅰ、储气罐Ⅱ、压力计、安全阀、储气模块温度计和储气模块的气阀；储气罐Ⅰ上设有安全阀，管道Ⅲ上设有储气模块的气阀，储气罐Ⅱ设有压力计和储气模块温度计；储气罐Ⅰ与储气罐Ⅱ通过管道连接，储气罐Ⅰ通过管道Ⅲ与二级换热器的进气口相联通，储气罐Ⅱ通过管道Ⅱ与初级换热器的出气口相联通。

所述控制模块包括波纹管、流量计Ⅰ、压力计Ⅰ、压力计Ⅱ、压力计控制器、内波纹管温度计Ⅰ、内波纹管温度计Ⅱ、外波纹管流量计、内波纹管流量计、控制模块的气阀Ⅰ和控制模块的气阀Ⅱ；所述波纹管包括外波纹管、内波纹管、外导气管和内导气管和空气搅动装置；外波纹管上设有外导气管，内波纹管上设有内导气管，内波纹管位于外波纹管内部，空气搅动装置位于内波纹管内部；

管道Ⅴ分别与管道Ⅳ和外波管联通，管道Ⅵ分别与管道Ⅳ和内波纹管联通，管道Ⅴ上设有外波纹管流量计，管道Ⅵ上设有内波纹管流量计，内波纹管的上端设有内波纹管温度计Ⅰ，内波纹管的下端设有内波纹管温度计Ⅱ；二级换热器的出气口通过管道Ⅳ和管道Ⅴ外波纹管联通，二级换热器的出气口通过管道Ⅳ和管道Ⅵ与内波纹管联通，内波纹管的下端通过管道Ⅶ与管道Ⅱ联通，在靠近波纹管道附近的管道Ⅶ从右至左依次设有控制模块的气阀Ⅱ、流量计Ⅰ和控制模块的气阀Ⅰ，管道Ⅸ与波纹管联通，管道Ⅸ上设有气阀，管道Ⅷ分别与管道Ⅸ和管道Ⅶ联通，管道Ⅷ依次设有压力计Ⅱ、压力计控制器、压力计Ⅰ。

本发明高精度恒温控制方法包括以下步骤：

步骤一：对高精度恒温控制装置进行初始化设置：

a)打开恒温水浴装置进水阀和出水阀，并启动恒温水浴装置，对初级换热器和二级换热器内的热交换介质进行恒温控制；观察温度计Ⅰ和温度计Ⅱ，当温度稳定后进行下一步操作；

b)关闭控制模块的气阀Ⅰ和储气模块的气阀，打开气源和气源气阀，对储气罐Ⅰ和储气罐Ⅱ进行充气，观察压力计示数，当压力计示数达到1.2Mpa时关闭气源的出气阀门；

步骤二：对高精度恒温控制装置进行预充气：

a)关闭储气模块的气阀，打开控制模块的气阀Ⅰ和控制模块的气阀Ⅱ，然后打开气源气阀，将气体通入初级换热器；

b)调整流量计Ⅰ的流速，将初级热交换器中的气体直接通入波纹管；

c)使用压力计Ⅰ实时监测外波纹管的压力，压力计Ⅱ实时监测内波纹管的压力，待外波纹管的压力值达到100Pa，内波纹管内压力值达到200Pa时关闭控制模块的气阀Ⅰ、控制模块的气阀Ⅱ和气源出气阀；