[发明专利]基于Smith预估补偿的准分子激光器温度控制方法及系统

说明书

本发明提供的基于Smith预估补偿的准分子激光器温度控制方法及系统，对准分子激光器温度控制进行温度补偿，将Smith预估补偿与PID温度控制相结合构成复合控制，有效减小温度控制的滞后时间和超调量，提高系统的工作稳定性和响应时间。

技术领域

本发明涉及激光器领域，特别涉及一种基于Smith预估补偿的准分子激光器温度控制方法及系统。

背景技术

准分子激光器是一种面向深紫外特征应用的脉冲式气体激光器，具有高重频，大能量，短波长，窄线宽等特点，是优秀的微电子光刻系统用激光光源。传统的放电泵浦准分子激光器采用单腔结构设计。随着光刻技术的发展，要求光源具有更窄的光谱宽度(线宽)、更高的重复频率以及更高的平均功率。

为了有效地实现光谱宽度窄化和提高激光器脉冲能量与输出功率，实验室准分子激光器采用双腔结构。其基本思想是使线宽压窄和提高激光输出功率。基于双腔结构设计的激光器具备了光刻光源所必需的窄化光谱控制和较高单脉冲能量的输出特性。

准分子激光器工作时能量转换效率较低，输入的大部分电能转化为热量。与此同时，腔体内工作气体的快速循环需要由风机的高速运转来驱动，进而产生更多的热量。这些热量若不能及时散出，将会使腔体工作气体温度快速升高。实践证明，工作气体具有一个最佳温度范围，在该温度范围内，能大幅提高激光器的能量稳定性和延长工作寿命。

传统的用于准分子激光器的温控系统采用冷却水直接通过热交换器的方式，没有温度控制反馈补偿系统，因此无法精确控制腔体内气体温度。激光器温度控制系统存在时延现象，使得被控温度不能及时反映系统所受到的干扰。即便根据测量信号控制器立即动作，也需要经过较长时间延迟后才能对被控对象产生影响，这样就会引起控制系统的调节品质下降，系统稳定性变差。中国专利(公开号为CN103219633A)采用线性比例控制准分子激光器腔体温度，美国专利(专利号US006034978A)采用PID控制算法控制激光器腔体温度。这些方法虽然都能实现温度控制，但是控温精度不高，并且控制系统有很大的延迟。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于Smith预估补偿的准分子激光器温度控制方法及系统，有效减小温度控制的滞后时间和超调量，提高系统的工作稳定性和响应时间。

第一方面，本发明提供一种基于Smith预估补偿的准分子激光器温度控制系统,包括设置在第一腔体中的第一冷却循环水管、设置在第二腔体中的第二冷却循环水管、用于检测所述第一腔体内气体温度的第一温度传感器、用于检测所述第二腔体内气体温度的第二温度传感器、与所述第一冷却循环水管的进水口连通的第一电磁阀、与所述第二冷却循环水管的进水口连通的第二电磁阀、分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一电磁阀以及所述第二电磁阀电连接的控制器，所述控制器采用Smith预估补偿的PID温度控制算法并根据所述第一温度传感器采集的温度数据调整所述第一电磁阀的开度以及根据所述第二温度传感器采集的温度数据调整所述第二电磁阀的开度，所述第一电磁阀的开度用于调整所述第一冷却循环水管的冷却水量，所述第二电磁阀的开度用于调整所述第二冷却循环水管的冷却水量。

作为一种可能的实现方式,还包括进水管道以及设置在所述进水管道上的用于实现管道水流通断的主控开关，所述进水管道分别与所述第一冷却循环水管和所述第二冷却循环水管连通。

作为一种可能的实现方式,还包括第一液体流量计和第二液体流量计，所述第一液体流量计与所述第一冷却循环水管的出水口连通，所述第二液体流量计与所述第二冷却循环水管的出水口连通。

作为一种可能的实现方式,所述第一液体流量计和所述第二液体流量计均采用转子流量计。

作为一种可能的实现方式,还包括用于对冷却水进行过滤的过滤器，所述过滤器设置在所述进水管道上。