CN102193565A

CN102193565A - 气浴控温装置及方法

Info

Publication number: CN102193565A
Application number: CN2010101288747A
Authority: CN
Inventors: 龚岳俊; 杨志斌; 江家玮; 余斌; 余小虎
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明提出一种气浴控温装置及方法，所述装置包括：气浴板；进风口，和每个所述气浴板相连；所述气浴控温装置还包括第一气帘和第二气帘，所述第一气帘和所述第二气帘相互垂直放置，且位于所述孔板的同侧。本发明气浴控温装置及方法实现了对精密机械仪器进行控温时，气浴全区域覆盖最大化，另外垂直气浴和水平气浴复合叠加，实现了对分散结构的均匀控温。

Description

气浴控温装置及方法

技术领域

本发明涉及精密机械仪器领域，具体涉及一种气浴控温装置及方法。

背景技术

光刻机作为半导体行业最精密、最先进、最昂贵的专用设备，其对工作环境的要求特别苛刻，主要表现在对局部区域的温度控制方面的要求，采用循环水冷是一种非接触式热交换形式，即冷却介质与控温对象不直接接触，这种方式较适用于结构单一特定对象控温，而对于结构分散、甚至存在死区但又温度均匀性要求较高的场合，水冷非接触式方式无法实现所需的控温效果，气浴即为经过温控后的洁净空气，对这类环境的控温具有独特的优势，广泛应用于精密器械(特别是半导体设备)的温度控制，难点在于经常受到结构空间的约束、同压力控制、洁净度控制交叉关联，相互耦合，理想的气浴控温效果较难实现，故设计合理、有效的气浴装置成为这类设备环境系统开发的瓶颈技术。

图1为现有技术的控温系统的结构示意图，从图上可以看出，该系统由加热源1、风扇2、内腔3、外腔4、比色杯5和比色盘6组成，恒温外腔4和比色盘6组成一较封闭的腔体；加热源1位于腔体底部中央，整个腔体又被内腔3和风扇2相对隔成两部分，风扇2安装在内腔3中央，比色杯5则位于内外腔之间的风道中，由于风扇的作用，加热源1散发的热量沿内、外腔体间的风道流向比色杯5。比色杯安装于比色盘6上，温度传感器7安装在外腔4上，探头位于比色杯5的下方，实时采集风道中的温度值，传递给温度控制电路，温度控制电路根据温控算法决定是否给加热源1供电。该控温系统仅适用于静态热源的应用场合，要求有足够的环流空间，在狭小空间或者不规则的区域中，该控温系统效果不好。

发明内容

为了克服已有技术中存在的在精密机械仪器的狭小空间或不规则的区域控温效果差的问题，本发明提供一种能够在多种环境下实现均匀控温的气浴控温装置和方法。

为了实现上述目的，本发明提出一种气浴控温装置，包括：气浴板；进风口，和每个所述气浴板相连；所述气浴控温装置还包括第一气帘和第二气帘，所述第一气帘和所述第二气帘相互垂直放置，且位于所述孔板的同侧。

可选的，所述气浴板、所述第一气帘和所述第二气帘上均固定一孔板。

可选的，所述气浴控温装置还包括多个稳压腔，所述稳压腔位于所述气浴板上。

可选的，所述气浴板的厚度介于5mm至50mm之间。

可选的，所述气浴板的厚度为5mm、10mm、25mm、40mm或50mm。

可选的，所述气浴控温装置还包括一固定装置。

可选的，所述固定装置由多个支撑体组成，每个所述支撑体均和所述气浴板相连。

可选的，所述气浴板的材料为铝合金。

可选的，所述第一气帘包括第一调节手柄和第一导流风片，所述第一调节手柄和所述第一导流风片相连。

可选的，所述第二气帘包括第二调节手柄和第二导流风片，所述第二调节手柄和所述第二导流风片相连。

为了实现上述目的，本发明还提出一种气浴控温方法，包括以下步骤：控温气体通过进风口进入气浴板；所述控温气体从所述气浴板流出后，一部分所述控温气体直接作用于控温对象，另一部分所述控温气体经第一气帘和第二气帘流出后作用于所述控温对象，所述第一气帘和所述第二气帘相互垂直放置，且位于所述孔板的同侧。

可选的，所述控温气体先经过所述气浴板上的多个稳压腔后，再进入所述气浴板。

本发明气浴控温装置及方法的有益效果主要表现在：本发明气浴控温装置提供了垂直气浴和水平气浴，能够在狭小空间或不规则的区域内，提供稳定的气浴流场；此外，垂直气浴和水平气浴流出的控温气体的复合叠加，能够实现对分散结构的均匀控温。

附图说明

图1为现有技术的控温系统的结构示意图。

图2为本发明气浴控温装置及方法的装置结构俯视图。

图3为本发明气浴控温装置及方法的装置结构前视图。

图4为本发明气浴控温装置及方法的第一实施例的结构示意图。

图5为本发明气浴控温装置及方法的第二实施例的结构示意图。

图6为本发明气浴控温装置及方法的第二实施例的控温气体流动示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明作进一步的说明。

首先，请参考图2和图3，图2为本发明气浴控温装置及方法的装置结构俯视图，图3为本发明气浴控温装置及方法的装置结构前视图。

从图2可以看出，本发明气浴控温装置包括：气浴板13，气浴板13为气浴控温装置的主体；进风口10，和每个所述气浴板13相连，进风口10是气浴控温装置的对外接口，用于控温的气体由进风口10进入气浴控温装置；孔板12，固定于所述气浴板13上，孔板12上布满分布均匀的气孔，其作用是增加控温气体流出时的均匀性；第一气帘21和第二气帘22，所述第一气帘21和所述第二气帘22相互垂直放置，第一气帘21和第二气帘上也固定有孔板(图中未示)，目的是增加气体流出时的均匀性，气帘的设计是本发明的核心，通过设置相互垂直的两个气帘，使得控温气体在流出时，可以同时沿着水平面内相互垂直的两个方向(X向、Y向)，从而，实现了气浴全区域覆盖最大化的效果，而且有利于实现对分散结构的均匀控温。优选的，本发明气浴控温装置还包括多个稳压腔11，位于所述气浴板13上，控温气体在进入气浴板13之前，会经过稳压腔11再流向气浴板13上的孔板21，稳压腔11的作用是降低进风口进入气浴板夹层急速气浴的流速，给气浴板13内部提供一个稳压的空间。所述气浴板的材料为铝合金，使得气浴控温装置的整体重量大为减轻。

从图3可以看出，第一气帘21和第二气帘22位于所述气浴板13的同侧，所述气浴控温装置还包括一固定装置20。所述固定装置20由多个支撑体组成，每个所述支撑体均和所述气浴板13相连，本实施例中支撑体的数量为四个，由于视角的关系，从图3中只能看到前面的两个支撑体，每个所述支撑体均和所述气浴板13相连。所述第一气帘21包括第一调节手柄和第一导流风片，所述第一调节手柄和所述第一导流风片相连，通过旋转第一调节手柄，可以调节第一导流风片，从而调节控温气体的流向，所述第二气帘22和第一气帘21一样，也包括第二调节手柄和第二导流风片，所述第二调节手柄和所述第二导流风片也相连。

此外，所述气浴板13的厚度介于5mm至50mm之间，这是为了易于将气浴控温装置放入狭小的空间内，优选的，所述气浴板的厚度为5mm、10mm、25mm、40mm或50mm；所述气浴板的整体形状为长方形，其宽度介于200mm至900mm之间，优选的，所述气浴板的宽度为200mm、400mm、600mm、800mm或900mm；所述气浴板的长度介于200mm至900mm之间；优选的，所述气浴板的长度为200mm、400mm、600mm、800mm或900mm。

下面，请参考图4，图4为本发明气浴控温装置及方法的第一实施例的结构示意图，第一实施例以内部空间较为紧凑、且不规则的光刻机工件台区域为例，说明本发明的设计思路。光刻机工件台区域是由A1单元、A2单元、A3单元、A4单元等围成的近似封闭区域，内部工件台主体包括B1单元、B2单元、B3单元、B4单元等，内部工件台主体是气浴需要冷却的关键空间和对象，气浴冷却结构设计主导思想如下：

(1)：由于需冷却的对象在区域内位置分散，B4光路冷却需要水平送风，B1表面冷却则需要垂直送风，这就决定了这类气浴装置必须采用多位置、多方向送风。

(2)：B1表面离A2的距离不一，差别很大，由于A1属于内部世界，要求设计的气浴装置不允许碰到内部世界的任何零件，即垂直送风的气浴部分必须约束在狭窄的空间内。

(3)：B4光路的气浴冷却，由于顶部送风无法全部覆盖光路，故必须增加外围水平送风结构。

根据以上分析，采用本发明提供的气浴控温装置，图4中可以看到，将厚度为10nm的气浴板13放入A2和B1之间，不会碰到内部世界的任何零件，即将垂直送风的气浴部分约束在狭窄的空间内，通过固定装置20对气浴板13进行固定，如上文所述，气浴板13上的稳压腔和气孔可以保证控温气体流速的稳定和均匀，相互垂直的第一气帘21和第二气帘22，则可以满足多位置、多方向的送风，通过旋转气帘上的调节手柄，调节导流风片，则可增加外围水平送风，此外，第一气帘21和第二气帘22上也设置了气孔，确保流出的气体均匀。

最后，请参考图5，图5为本发明气浴控温装置及方法的第二实施例的结构示意图，第二实施例以光刻机掩模台区域为例，图中虚线所指即为需控温的狭小区域31，图中控温气体从进风口30进入，通过气浴板32上的稳压腔，最终通过孔板流出，所述控温气体从所述孔板流出后，一部分所述控温气体直接作用于控温对象，另一部分所述控温气体经第一气帘和第二气帘流出后作用于所述控温对象，其中第一气帘流出气体至正常的掩模台气浴区域65，位于掩膜台气浴区域65一侧的是干涉仪67，第二气帘流出气体至狭小区域31，具体控温气体的流向请参考图6，图6为本发明气浴控温装置及方法的第二实施例的控温气体流动示意图。由于掩模台气浴面积较小，所需风量比工件台小的多，其均匀化处理采用洁净滤布，即在图5的第一气帘的出风面增加一层滤布，以增加控温气体的均匀性。

本发明还提供一种气浴控温方法，包括以下步骤：控温气体通过进风口进入稳压腔，稳压腔降低了控温气体的流速，提供稳定的气浴流场；从所述气浴板进入孔板后流出，经孔板流出是为了保证控温气体的均匀性；所述控温气体从所述孔板流出后，一部分所述控温气体直接作用于控温对象，另一部分所述控温气体经第一气帘和第二气帘流出后作用于所述控温对象，所述第一气帘和所述第二气帘相互垂直放置，且位于所述孔板的同侧。优选的，所述控温气体先经过所述气浴板上的多个稳压腔后，再进入所述孔板，经稳压腔的目的是保证控温气体的稳定性。

第一气帘包括第一调节手柄和第一导流风片，所述第一调节手柄和所述第一导流风片相连。第二气帘包括第二调节手柄和第二导流风片，所述第二调节手柄和所述第二导流风片相连。第一调节手柄和第二调节手柄可以分别调节第一导流风片和第二导流风片，控制控温气体的流向。

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

1.一种气浴控温装置，包括：

气浴板；

进风口，和每个所述气浴板相连；

其特征在于：

所述气浴控温装置还包括第一气帘和第二气帘，所述第一气帘和所述第二气帘相互垂直放置，且位于所述孔板的同侧。

2.根据权利要求1所述的气浴控温装置，其特征在于：所述气浴板、所述第一气帘和所述第二气帘上均固定一孔板。

3.根据权利要求1所述的气浴控温装置，其特征在于：所述气浴控温装置还包括多个稳压腔，所述稳压腔位于所述气浴板上。

4.根据权利要求1所述的气浴控温装置，其特征在于：所述气浴板的厚度介于5mm至50mm之间。

5.根据权利要求3所述的气浴控温装置，其特征在于：所述气浴板的厚度为5mm、10mm、25mm、40mm或50mm。

6.根据权利要求1所述的气浴控温装置，其特征在于：所述气浴控温装置还包括一固定装置，所述固定装置由多个支撑体组成，每个所述支撑体均和所述气浴板相连。

7.根据权利要求1所述的气浴控温装置，其特征在于：所述气浴板的材料为铝合金。

8.根据权利要求1所述的气浴控温装置，其特征在于：所述第一气帘包括第一调节手柄和第一导流风片，所述第一调节手柄和所述第一导流风片相连。

9.根据权利要求1所述的气浴控温装置，其特征在于：所述第二气帘包括第二调节手柄和第二导流风片，所述第二调节手柄和所述第二导流风片相连。

10.一种气浴控温方法，包括以下步骤：

控温气体通过进风口进入气浴板；

其特征在于：

所述方法还包括：所述控温气体从所述气浴板流出后，一部分所述控温气体直接作用于控温对象，另一部分所述控温气体经第一气帘和第二气帘流出后作用于所述控温对象，所述第一气帘和所述第二气帘相互垂直放置，且位于所述孔板的同侧。

11.根据权利要求10所述的气浴控温方法，其特征在于：所述气浴板、所述第一气帘和所述第二气帘上均固定一孔板。

12.根据权利要求10所述的气浴控温方法，其特征在于：所述控温气体先经过所述气浴板上的多个稳压腔后，再进入所述气浴板。

13.根据权利要求10所述的气浴控温方法，其特征在于：所述第一气帘包括第一调节手柄和第一导流风片，所述第一调节手柄和所述第一导流风片相连。

14.根据权利要求10所述的气浴控温方法，其特征在于：所述第二气帘包括第二调节手柄和第二导流风片，所述第二调节手柄和所述第二导流风片相连。