一种浸没式光刻机浸液温控装置

摘要

本发明提供一种浸没式光刻机浸液温控装置，包括：第一级温控模块通过对PCW循环回路的加热功率和流量控制，调节PCW循环回路中PCW的温度，并通过将PCW循环回路和UPW循环回路热交换来调节从光刻机中回收的UPW的温度，使UPW的温度达到稳定的设定值；第二级温控模块将经第一级温控模块调节温度后的UPW液体分成两路UPW通路，并基于两路UPW通路热负载的差异调节两路UPW的温度使得两路UPW的温度均温度保持在设定值；第二级温控模块流出的两路UPW注入所述浸没式光刻机，使得浸没式光刻机能够基于UPW浸没流场工作。本发明控制PCW的温度和流量与浸液进行热交换，对PCW温度波动具有缓冲能力。

权利要求

1.一种浸没式光刻机浸液温控装置，其特征在于，包括：第一级温控模块和第二级温控模块；

所述第一级温控模块包括工艺冷却水PCW循环回路和超纯水UPW循环回路，从浸没式光刻机中回收的UPW流入所述UPW循环回路，所述第一级温控模块通过调节PCW循环回路中PCW的温度，并通过将PCW循环回路和UPW循环回路热交换来调节从光刻机中回收的UPW的温度，使从浸没式光刻机中回收的UPW的温度达到稳定的设定值；所述第一级温控模块通过对PCW循环回路的加热功率和流量控制，实现对PCW的温度控制；

所述UPW循环回路中流通UPW液体，其通路的部件包括：第二循环泵和热交换器；所述第二循环泵的输出端连接所述热交换器的第三端，所述第二循环泵的输入端连接所述热交换器的第四端；从浸没式光刻机中回收的UPW流入所述热交换器的第三端；所述第二循环泵用于稳定所述UPW循环回路的流量，并使经过热交换器温控之后的部分UPW流回热交换器第三端，以提高流回热交换器第三端的UPW和热交换器第三端处的UPW混合液的温度稳定性；所述热交换器用于实现PCW循环回路和UPW循环回路之间的热交换；

所述PCW循环回路中流通PCW液体，其通路的部件包括：第一循环泵、热交换器、单向阀、第一流量传感器以及第一温度传感器；所述第一级温控模块还包括：第一流量伺服阀、第一加热器、第二温度传感器、第二流量传感器、第一控制器以及第三温度传感器；所述第一循环泵的输入端连接热交换器的第一端，输出端连接第一流量伺服阀的输入端；所述第一流量伺服阀的输出端输出PCW；厂务输入PCW端流入的PCW流入所述第一加热器的输入端，所述第一加热器的输出端连接所述热交换器的第二端；所述单向阀的输入端连接所述第一循环泵的输出端，所述单向阀的另一端连接所述加热器的输出端和所述热交换器的第二端；所述第一温度传感器用于检测所述PCW循环回路中PCW的温度，所述第二温度传感器用于检测流入所述第一加热器的PCW的温度是否保持稳定；所述第一循环泵用于调节PCW循环回路的流量；所述第一流量传感器用于检测PCW循环回路的流量，所述第二流量传感器用于检测流出所述PCW循环回路的流量；所述第一级温控模块还包括：第三温度传感器；所述第三温度传感器用于检测流出热交换器第四端的UPW温度；所述第一控制器用于结合第一温度传感器和第三温度传感器的检测结果控制第一加热器的加热功率，以及结合第一流量传感器和第二流量传感器检测的结果控制第一流量伺服阀，以控制流进流出PCW循环回路的PCW流量；通过结合加热功率和PCW流量的双重控制实现对PCW循环回路中PCW升温和降温的双向温度控制；

所述UPW循环回路的部件还包括：热缓冲罐；所述热缓冲罐的一端连接所述热交换器的第四端，所述热缓冲罐的另一端连接所述第二循环泵的输入端，且所述热缓冲罐的另一端作为所述UPW循环回路的输出端；所述热缓冲罐用于对UPW循环回路中流动的UPW进行充分混合，抑制UPW温度波动；

所述第二级温控模块用于将经所述第一级温控模块调节温度后的UPW液体分成两路UPW通路，并基于两路UPW通路热负载的差异调节两路UPW的温度使得两路UPW的温度均温度保持在所述设定值；所述第二级温控模块通过对两路UPW的加热功率和流量均进行控制，以控制两路UPW的温度均稳定保持在所述设定值；各路UPW通路热负载对应各路UPW通路的温度扰动量；所述第二级温控模块流出的两路UPW注入所述浸没式光刻机，一路UPW用于填充浸没式光刻机的UPW浸没流场，另一路UPW用于密封所述UPW浸没流场，使得所述浸没式光刻机能够基于所述UPW 浸没流场工作。

2.根据权利要求1所述的浸没式光刻机浸液温控装置，其特征在于，所述第二级温控模块包括：第一UPW通路、第二UPW通路、第三温度传感器、第四温度传感器、第三流量传感器、第四流量传感器以及第二控制器；

所述UPW循环回路输出端输出的UPW分别流入第一UPW通路和第二UPW通路；

所述第一UPW通路的部件包括：第二流量伺服阀、第二加热器、第三温度传感器以及第三流量传感器；

所述第二UPW通路的部件包括：第三流量伺服阀、第三加热器、第四温度传感器以及第四流量传感器；

所述第三温度传感器用于检测第一UPW通路中UPW的温度，所述第四温度传感器用于检测第二UPW通路中UPW的温度；所述第三流量传感器用于检测第一UPW通路中UPW的流量，所述第四流量传感器用于检测第二UPW通路中UPW的流量；

所述第二控制器用于结合第三温度传感器和第四温度传感器的检测结果确定第一UPW通路和第二UPW通路的热负载差异，并基于所述热负载差异以及第三流量传感器和第四流量传感器的检测值，控制第三加热器和第四加热器的加热功率，以使得第一UPW通路和第二UPW通路中UPW的温度均稳定保持在所述设定值。

3.根据权利要求1所述的浸没式光刻机浸液温控装置，其特征在于，所述UPW循环回路还包括：节流阀；

所述节流阀的一端连接第二循环泵的输出端，另一端连接热交换器的第三端；所述节流阀用于调节所述UPW循环回路的流量。

4.根据权利要求1所述的浸没式光刻机浸液温控装置，其特征在于，所述第一级温控模块还包括：减压阀；

所述减压阀为定值减压阀，所述减压阀输入端连接厂务输入PCW端，所述减压阀的输出端连接第一加热器的输入端，用于使得进入所述PCW循环回路的PCW压力保持稳定。

5.根据权利要求1至3任一项所述的浸没式光刻机浸液温控装置，其特征在于，所述从浸没式光刻机中回收的UPW流入所述UPW循环回路之前，要经过纯化处理。

说明书

一种浸没式光刻机浸液温控装置

技术领域

[0001] 本发明属于浸没式光刻技术领域，更具体地，涉及一种浸没式光刻机浸液温控装置。

背景技术

[0002] 影响浸没式光刻机工艺节点最终要的两个技术指标就是分辨率和套刻精度。浸没式光刻机由于在最后一片投影物镜和硅片之间浸满了浸液，在分辨率方面根据瑞利公式，
分辨率由激光光源波长、工艺影响因子和数值孔径有关。 其中，k1表示
工艺影响因子；R表示光刻机的分辨率；λ表示激光光源的波长；NA表示光刻机的数值孔径；n
表示浸没介质折射率；θ表示光源的入射角；而介质的折射率会由于温度的波动而发生改
变，所以保持温度的稳定性是确保分辨率指标的关键。

[0003] 在套刻精度方面，浸液被视为投影光学系统的最后一个透镜的一部分，液膜的光学质量将极大的影响成像的后果。流体的温度波动导致折射率变化，扫描过程中的液膜蒸
发会带来硅片的热变形，都可能带来像差变化，所以影响液膜光学质量重要因素之一就是
浸没流场的温度。

[0004] 根据影响光刻机工艺节点的分辨率和套刻精度相关原理，注入浸没单元的超纯水温度稳定性、调节范围、调节速度对以上因素至关重要。此外浸液温度控制系统依附于浸液
水处理模块当中，基于光刻机内部工艺架构，浸液传输管路较长，经历的热负载复杂，且需
要适应相对恶劣的厂务输入条件，这些都给浸液的温度控制带来困难。光刻机作为高效率
高成本的半导体重要设备，需要保证设备具有长期运行的可靠性。所以研究出控制精度高，
长期运行，在各种常规扰动下鲁棒性出色的浸液温度控制系统是浸没式光刻一项重要的研
究。

[0005] 中国专利201020596742.2描述了一种浸没光刻机浸液温度控制装置，利用热电制冷的机制能保证浸液流场的温度稳定性要求，并实时测量浸液温度特性。在实际光刻机中，
浸没式光刻机对浸液要求极高，一般采用去离子和去气体的超纯水，采用热电制冷的机制
进行浸液温度控制不利于浸液的污染控制。中国专利201020596742.2通过利用热交换原
理，采用PFA材质的热交换器以及流量伺服阀对浸液进行精密温度控制，减少了对浸液的污
染；而且201020596742.2主要通过TCU对浸液进行温度控制，对末端浸液缺乏二次温控的能
力，缺乏温控的灵活性。

[0006] 中国专利201310079232.6描述了一种浸没光刻机浸液温度控制装置，利用多级热交换和浸液回水保证浸没流场温度稳定性，并实时测量浸液温度特性。在实际光刻机运行
环境，输入端的温度有可能高于目标温度值，且厂务工艺冷却水(PCW，Process Cooling 
Water)的温度低于受控液体UPW温度所以该装置只能满足降温调温的能力，对厂务端超纯
水(UPW，Ultra Pure Water)的温度范围要求苛刻。

[0007] 美国专利US7433015B2描述了一种集成于浸没光刻系统的液体温控装置，对输入浸液进行除杂，脱气，流量，压力和温度控制。该装置采用工艺冷却液(例如可以是PCW)与浸
液(例如可以是UPW)通过热交换器进行换热从而控制浸液温度。由于其针对温度控制的部
分没有设置回路，使得其温度控制精度不高，由于仅采用调节通入热交换器冷却液的流量
来控制浸液的温度，冷却液温度普遍低于浸液，所以仅能起到降温控温的作用，不能满足高
于输入温度值的控制目标。

发明内容

[0008] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种浸没式光刻机浸液温控装置，旨在解决现有浸没式光刻机温控对PCW温度波动缺乏缓冲能力，温度稳定性无法满足要求
的问题。

[0009] 为实现上述目的，本发明提供了一种浸没式光刻机浸液温控装置，包括：第一级温控模块和第二级温控模块；

[0010] 所述第一级温控模块包括工艺冷却水PCW循环回路和超纯水UPW循环回路，从浸没式光刻机中回收的UPW流入所述UPW循环回路，所述第一级温度控制模块通过调节PCW循环
回路中PCW的温度，并通过将PCW循环回路和UPW循环回路热交换来调节从光刻机中回收的
UPW的温度，使从浸没式光刻机中回收的UPW的温度达到稳定的设定值；所述第一级温控模
块通过对PCW循环回路的加热功率和流量控制，实现对PCW的温度控制；

[0011] 所述第二级温控模块用于将经所述第一级温控模块调节温度后的UPW液体分成两路UPW通路，并基于两路UPW通路热负载的差异调节两路UPW的温度使得两路UPW的温度均温
度保持在所述设定值；所述第二级温控模块通过对两路UPW的加热功率和流量均进行控制，
以控制两路UPW的温度均稳定保持在所述设定值；各路UPW通路热负载对应各路UPW通路的
温度扰动量；所述第二级温控模块流出的两路UPW注入所述浸没式光刻机，一路UPW用于填
充浸没式光刻机的UPW浸没流场，另一路UPW用于密封所述UPW浸没流场，使得所述浸没式光
刻机能够基于所述UPW浸没流场工作。

[0012] 在一个可选的实施例中，所述UPW循环回路中流通UPW液体，其通路的部件包括：第二循环泵和所述热交换器；

[0013] 所述第二循环泵的输出端连接所述热交换器的第三端，所述第二循环泵的输入端连接所述热交换器的第四端；从浸没式光刻机中回收的UPW流入所述热交换器的第三端；

[0014] 所述第二循环泵用于稳定所述UPW循环回路的流量，并使经过热交换器温控之后的部分UPW流回热交换器第三端，以提高流回热交换器第三端的UPW和热交换器第三端处的
UPW混合液的温度稳定性；所述热交换器用于实现PCW循环回路和UPW循环回路之间的热交
换。

[0015] 在一个可选的实施例中，所述PCW循环回路中流通PCW液体，其通路的部件包括：第一循环泵、热交换器、单向阀、第一流量传感器以及第一温度传感器；

[0016] 所述第一级温控模块还包括：第一流量伺服阀、第一加热器、第二温度传感器、第二流量传感器、第一控制器以及第三温度传感器；

[0017] 所述第一循环泵的输入端连接热交换器的第一端，输出端连接第一流量伺服阀的输入端；所述第一流量伺服阀的输出端输出PCW；厂务输入PCW端流入的PCW流入所述第一加
热器的输入端，所述第一加热器的输出端连接所述热交换器的第二端；所述单向阀的输入
端连接所述第一循环泵的输出端，所述单向阀的另一端连接所述加热器的输出端和所述热
交换器的第二端；

[0018] 所述第一温度传感器用于检测所述PCW循环回路中PCW的温度，所述第二温度传感器用于检测流入所述第一加热器的PCW的温度是否保持稳定；

[0019] 所述第一循环泵用于调节PCW循环回路的流量；所述第一流量传感器用于检测PCW循环回路的流量，所述第二流量传感器用于检测流出所述PCW循环回路的流量；

[0020] 所述第一级温控模块还包括：第三温度传感器；所述第三温度传感器用于检测流出热交换器第四端的UPW温度；

[0021] 所述第一控制器用于结合第一温度传感器和第三温度传感器的检测结果控制第一加热器的加热功率，以及结合第一流量传感器和第二流量传感器检测的结果控制第一流
量伺服阀，以控制流进流出PCW循环回路的PCW流量；通过结合加热功率和PCW流量的双重控
制实现对PCW循环回路中PCW升温和降温的双向温度控制。

[0022] 在一个可选的实施例中，所述UPW循环回路的部件还包括：热缓冲罐；

[0023] 所述热缓冲罐的一端连接所述热交换器的第四端，所述热缓冲罐的另一端连接所述第二循环泵的输入端，且所述热缓冲罐的另一端作为所述UPW循环回路的输出端；

[0024] 所述热缓冲罐用于对UPW循环回路中流动的UPW进行充分混合，抑制UPW温度波动。

[0025] 在一个可选的实施例中，所述第二级温控模块包括：第一UPW通路、第二UPW通路、第三温度传感器、第四温度传感器、第三流量传感器、第四流量传感器以及第二控制器；

[0026] 所述UPW循环回路输出端输出的UPW分别流入第一UPW通路和第二UPW通路；

[0027] 所述第一UPW通路的部件包括：第二流量伺服阀、第二加热器、第三温度传感器以及第三流量传感器；

[0028] 所述第二UPW通路的部件包括：第三流量伺服阀、第三加热器、第四温度传感器以及第四流量传感器；

[0029] 所述第三温度传感器用于检测第一UPW通路中UPW的温度，所述第四温度传感器用于检测第二UPW通路中UPW的温度；所述第三流量传感器用于检测第一UPW通路中UPW的流
量，所述第四流量传感器用于检测第二UPW通路中UPW的流量；

[0030] 所述第二控制器用于结合第三温度传感器和第四温度传感器的检测结果确定第一UPW通路和第二UPW通路的热负载差异，并基于所述热负载差异以及第三流量传感器和第
四流量传感器的检测值，控制第三加热器和第四加热器的加热功率，以使得第一UPW通路和
第二UPW通路中UPW的温度均稳定保持在所述设定值。

[0031] 在一个可选的实施例中，所述UPW循环回路还包括：节流阀；

[0032] 所述节流阀的一端连接第二循环泵的输出端，另一端连接热交换器的第三端；所述节流阀用于调节所述UPW循环回路的流量。

[0033] 在一个可选的实施例中，所述第一级温控模块还包括：减压阀；

[0034] 所述减压阀为定值减压阀，所述减压阀输入端连接厂务输入PCW端，所述减压阀的输出端连接第一加热器的输入端，用于使得进入所述PCW循环回路的PCW压力保持稳定。

[0035] 在一个可选的实施例中，所述从浸没式光刻机中回收的UPW流入所述UPW循环回路之前，要经过纯化处理。

[0036] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

[0037] 本发明提供一种浸没式光刻机温度控制装置，采用浸液和冷却液双回路与热交换器相结合，既保证温控效率又实现对浸液温度稳定性控制；本发明对冷却液回路进行加热
和制冷双功能调节，保证在不同厂务输入条件和温度设定值情况下的温控能力；本发明的
热缓冲罐用于对高频温度波动进行抑制；本发明的两路UPW注液的分别用加热器温控以实
现浸没光刻中对浸液稳定的精确稳定的控制，提高温控精度。

[0038] 本发明提供一种浸没式光刻机温度控制装置，控制PCW的温度和流量与浸液进行热交换，构建的定流量循环回路，减小了热交换器中PCW的流量波动，并能够有效抑制输入
的PCW温度扰动对热交换的影响，提高了初级控制中热交换的稳定性，并通过引入伺服阀和
加热器来分别控制PCW的流量和温度来实现双向更大范围的温度控制，以适应不同的UPW、
PCW输入温度和目标温度值，提高了产品对不同厂务条件的适应度。并在最后两分支管路分
别通过加热器补偿两路热负载的差异，使最终输出的两路注液能够同步达到温度设定值。

附图说明

[0039] 图1为本发明实施例提供的浸液温度控制装置结构示意图；

[0040] 图2为本发明实施例提供的浸液循环过程和浸没单元与注液口示意图；

[0041] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：100为第一级温度控制模块，200为第二级温度控制模块，1为UPW输入端、2为冷却液PCW输入端、3为一级
控制器、4为二级控制器、5为热交换器、6为第一流量伺服阀、7为第一加热器、8为第一循环
泵、9为热缓冲罐、10为第二加热器、11为第三加热器、12为第五温度传感器、13为第一温度
传感器、14为第三温度传感器、15为第四温度传感器、16为第一节流阀、17为第二循环泵、18
为第二流量伺服阀、19为第三流量伺服阀、20为第二节流阀、21为UPW的第二输出端、22为开
关阀、23为第一单向阀、24为第一过滤器、25为压力传感器、26为第六温度传感器、27为第二
过滤器、28为减压阀、29为第二流量传感器、30为第二温度传感器、31为PCW输出端、32为第
二单向阀、33为第一流量传感器、34为第三流量传感器、35为第四流量传感器、36为UPW的第
三输出端、37为UPW的第四输出端、38为浸没温控装置、39为UPW回收装置、40为UPW预处理装
置、41为投影物镜、42为浸没单元、43为硅片、44为工件台、45为浸没流场、46为PCW循环回
路，47为UPW循环回路。

具体实施方式

[0042] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。

[0043] 本发明要解决的技术问题具体为：为了达到浸没式光刻预设的套刻精度，需要对浸没式光刻机中浸没液进行高精度温度控制；使用浸没式光刻机的厂务端提供的UPW入口
温度相对于最终设定值的高低不一，为了适配更多的厂务条件，需要设备具备双向温控并
保证稳定性的能力。浸没式光刻机的厂务端提供的用于UPW热交换的冷媒PCW温度波动较
大，为了适配恶劣的厂务条件，需要设备具备对PCW波动的缓冲能力。基于浸没单元的工艺
结构正常工作时，两路UPW注液流量和热负载不同，需要确保两路输出温度稳定在设定值。

[0044] 相应的，本发明公开了一种适用于多种厂务输入条件和温度设定值的浸没式光刻的浸液温控系统，输出多路温度稳定的浸液，用于形成浸没式光刻机的流场充当曝光时物
镜和硅片间的介质。该系统包括：用于浸液流动的浸液管路，待温控的浸液通过一管路进口
进入该浸液管路，温控处理后通过浸液管路的出口，分两路输出具有稳定温度的浸液；用于
对所述浸液进行冷却或加热的工艺冷却液回路，工艺冷却液在该回路中循环流动；工艺冷
却液的温度可以由输入工艺冷却液回路的流量伺服阀和加热器调节。并利用热交换器分别
依次完成工艺冷却液和浸液之间的热交换。在热交换器之后添加缓冲罐对温度波动进行抑
制，并结合该热交换器采用浸液回路，以获得具有稳定温度的浸液。并对浸没式光刻需要的
两路注液分别进行加热器控制。本发明的装置系统采用浸液和冷却液双回路与热交换器相
结合，实现对浸液温度稳定性控制，并对冷却液回路进行加热和制冷双功能调节，保证在不
同厂务输入条件和温度设定值情况下的温控能力，缓冲罐用于对高频温度波动进行抑制，
两路注液的分别用加热器温控以实现浸没光刻中对浸液稳定的精确稳定的控制，提高温控
精度。

[0045] 本发明提供了一种浸没式光刻机浸液温控装置。该装置通过第一级控制PCW循环的温度和流量来粗调UPW温度使其达到设定值基准值附近，通过后一级的热缓冲罐对UPW温
度的波动进行抑制，在通往浸没头的两路注液口前各采用加热器控制来补偿两路UPW注液
流量调节带来的不稳定热负载，最终达到浸没流场所需温度稳定性。在给定的厂务浸液和
冷却液输入温度范围条件下，该装置在稳定状态的工况下能满足在20℃～24℃任取设定
值，达到短时≤5mK/30s，≤12mK/15min，长时间±0.01℃的稳定性。

[0046] 在一个具体的实施例中，温控系统包括：

[0047] 通过两级温控，实现多路注液的温度设定值和温度稳定性。第一级温控用来提升温度设定值，并粗略调节温度稳定性，第二级根据各路负载的差异和设定值差异进行二次
调节。

[0048] 在第一级温度控制中，采用UPW和PCW回路的方式提高回流之后液体的温度稳定性，并围绕同一个热交换器进行换热。

[0049] 通过对PCW回路输入管路上的加热器功率和PCW回路输出管路上的流量伺服阀进行调节来控制输入热交换器的PCW温度从而调节输出UPW的温度；加热器置于PCW回路的入
口管路，流量伺服阀置于PCW的出口管路。

[0050] 采用热缓冲罐对温度的波动进行抑制，尤其是对高频波动进行抑制，并将其设置与UPW回路的内部或UPW外部。

[0051] 作为本发明的进一步优选，通过在PCW回路中引入定量泵，放置于热交换器PCW输出段管路，来实现PCW回路流量的稳定性，确保换热的稳定性。

[0052] 采用热缓冲罐对温度的波动进行抑制，尤其是对高频波动进行抑制，并将其设置与热交换器之后，UPW回路的内部。

[0053] 作为本发明的进一步优选，在进入PCW回路增添减压阀确保进入回路的液体压力稳定，使泵和伺服阀的工作稳定。

[0054] 作为本发明的进一步优选，在第一级温度控制中设置两个温度反馈点，内环设置反馈点设置于PCW回路内部热交换器PCW的流入端，外环反馈点设置在第一级输出管路上，
支持系统的串级控制抑制内环内的快速扰动。

[0055] 作为本发明的进一步优选，多路输出通过流量伺服阀保证输出流量的稳定性，并分别调节各路上的加热器功率来补偿各路热负载和设定值差异。

[0056] 作为本发明的进一步优选，所述浸液管路上设置有多个温度传感器，一部分用于监测系统状态，一部分用于控制的温度传感器用于温度控制器连接，所述各温度传感器检
测的温度值反馈给对应的温度控制器，以用于该温度控制器控制对应的所述电液伺服阀和
加热器，对输入工艺冷却液回路的冷却液进行流量控制和温度控制，实现精确的浸液温度
控制。

[0057] 作为本发明的进一步优选，所述工艺冷却液为水。

[0058] 作为本发明的进一步优选，所述浸液为超纯水。

[0059] 本发明的温控系统装置基于浸液管路(本实施例中的浸液采用超纯水，UPW)回路和工艺冷却液回路(本实施例中的冷却液采用水，PCW)利用热交换器换热原理，同时通过控
制进入PCW回路的流量和温度大小来调节第一级UPW的输出温度，并通过直接加热的方式实
现第二级两路UPW浸液的流量和温度控制。

[0060] 图1为本发明实施例提供的浸液温控装置的一个实施例示意图。该温控装置流体循环包括两级控制模块100、200：第一级控制100用于粗调节温度，第二级控制200用于精确
调节温度。控制器3通过调节100中进入PCW冷却液回路中的流量和加热器功率实现100向
200输出温度，流量稳定在特定值的UPW。控制器4通过分别控制两个注液支路的加热器来弥
补两路注液流量不同导致的热负载的区别，进一步提高温控精度。

[0061] UPW浸液第一级控制100包括厂务端口浸液UPW输入端1、冷却液PCW输入端2、输出端31、热交换器5、加热器7、流量伺服阀6、热缓冲罐9、循环泵8、17、单向阀23、32、节流阀16、
过滤器24、27，开关阀22、减压阀28、多个分接点，这些分接点为各传感器的接入点，用于测
量对应点的温度(传感器12、13、26、30)、压力(传感器25)及流量(传感器29、33)，其中温度
传感器12、13为精密温度传感器，其他温度传感器为普通精度温度传感器。

[0062] UPW浸液第二级控制200包括浸液UPW输出端21、36、37，其中36、37注入浸没流场，加热器10、11、流量伺服阀18、19、节流阀20、过滤器24、27，开关阀22、减压阀28、多个分接
点，这些分接点为各传感器的接入点，用于测量对应点的温度(传感器14、15)、及流量(传感
器34、35)，其中温度传感器14、15为精密温度传感器。

[0063] 第一级控制主要包含两条回路，一条为UPW水管路(图2细实线表示)，待温控的水从进水口1流入的UPW水沿管道通过热交换器5与PCW水进行热交换从而实现对UPW水(浸液)
的温控，最后循环回到UPW入口过滤器24之后位置，以改善温控前UPW水温度与流量状态，回
路没有流量损失。在实际使用过程中，经过本管道温控之后的UPW水，输送至第二级温控模
块200。第二条为PCW水回路，其是冷却水回路。温控的主要方式是通过调节进出PCW水回路
的流量和温度大小来实现的。本装置在PCW水回路中有热交换器5，并通过控制器3分别调节
电液伺服阀6和加热器7从而可实现加热制冷双向温度控制，具体过程如下：

[0064] UPW水经进水口1进入温控系统的UPW水管路中，UPW水管路上依次设置有开关阀22、单向阀23、过滤器24、节流阀16、热交换器5、增压泵17、缓冲罐9。UPW水由开关阀22决定
通断逻辑功能，单向阀23防止UPW倒流，过滤器24过滤UPW确保后续工艺的洁净要求和热交
换器换热效率，节流阀16保证设定流量稳定，增压泵17提供UPW回路47循环动力，同时也防
止UPW水倒流。UPW管路中的UPW水经热交换器5换热，换热后的UPW水经过UPW管路输出至缓
冲罐9，缓冲罐出口一部分经过UPW回路47回流至UPW入口过滤器后，使温控前的UPW水的温
度在进入热交换器控制之前就得到很大的改善，以改善整个温控的效率，一部分作为浸液
输出至第二级温控模块200。换缓冲罐9后的UPW管路中还设置有温度传感器12，其与一控制
器3连接，其用于检测换热后的UPW水的温度。UPW入口处设置了压力和温度传感器25、26用
于实时监测输入的压力和温度是否满足可控输入条件。

[0065] PCW水回路包括PCW输入端2输出端31，供给回收用于冷却UPW水的冷却水(PCW水)。PCW水回路46入口串联减压阀28保证入口压力稳定，过滤器27保证PCW的洁净度保证交换器
5热交换器换热效率，PCW回路46内部包括热交换器5、泵8以及单向阀32。泵8保证回路46循
环流量稳定，单向阀32防止回路流向改变，PCW在热交换器5中与穿过换热器的UPW管路中的
UPW水进行热交换，从而完成热交换。热交换后的PCW水通过输出端31回收以进行循环利用。

[0066] 另外，PCW水回路外部入口设置加热器7，出口设置电液伺服阀6，各电液伺服阀和加热器均通过相应的控制器3进行控制，用于分别控制进入PCW回路的流量和温度，从而控
制PCW回路进入热交换器的PCW水温度，以实现相应的温度调节。PCW回路内部设置有温度传
感器13，作为反馈控制的反馈点之一，流量传感器33，用于监测回路流量的稳定性。回路入
口的温度传感器30用于监测输入的PCW是否符合厂务输出标准，回路出口的流量传感器29
用来监测电液伺服阀控制的流量大小。

[0067] 另外，UPW水管路上在换热器后设置有温度控制器，即分别在缓冲罐9后设置有温度传感器12，温度传感器分别用于检测对应的热交换器换热后的UPW水的温度。温度传感器
与对应的温度控制器3连接，并将检测的温度值反馈给对应的温度控制器3，从而可以根据
该温度值控制对应的电液伺服阀6和加热器7动作分别控制进入PCW回路的流量和温度，从
而控制PCW回路进入热交换器5的PCW水温度，实现对UPW水的精确温控，并通过缓冲罐9抑制
了温度波动。

[0068] 具体地，UPW管路中水首先经热交换器5进行第一次换热，并将换热之后的温度经温度传感器12反馈至控制器3，从而控制器3可以根据该温差自动调整电液伺服阀6以调整
进出PCW回路的流量，和加热器7以调整进入PCW回路46的温度，从而使换热后的温度与理论
值相近，温控之后的UPW水经过缓冲罐9进一步缩小温度波动，并在进入第二级温控模块200
前，缓冲罐9后，由泵17进行循环与温控前UPW水混合，以改善温控前UPW水温度与流量状态。

[0069] 第二级控制包含三条UPW管路，其中两条用于浸没式光刻机浸没单元的两路注液36、37，输出经流量伺服阀18、19和加热器10、11调节之后，流量稳定，温度稳定的浸液。旁路
21用于其他功能接口，旁路21具备两个功能，一条支路流向超纯气体加湿装置用于超纯气
体加湿，一条支路用于在第一级注液温度，洁净度等各项指标达标之前，先从该路流出设
备，在第一级注液达标之后关闭，使液体切换到36、37两路注液；其中，第一级注液指的是第
一级温度控制模块中的UPW液体，节流阀20用于调节旁路流量。两路经流量温度控制的注液
管路布置有流量传感器34、35用来监测电液伺服阀控制18、19流量的稳定性，在加热器之后
布置有温度传感器14、15，用来检测输出的温度，将反馈信号传递给控制器以调节加热器功
率使输出达到温度设定值。

[0070] 具体地，UPW管路中水经过第一级温控模块100之后，通过两路电液伺服阀18、19保证输出流量的稳定性，并将出口的温度经温度传感器14、15反馈至控制器4从而控制器4可
以根据该温差自动调整加热器10、11以调整最终输出的温度，使其与理论值相近，达到目标
温度精度。

[0071] 如图2示了本发明实施例提供的浸液循环过程和浸没单元与注液口示意图，如图2所示，UPW回收装置39、UPW预处理装置40及浸液温控装置38在浸没式光刻机浸液控制环节
的作用。工件台44上为硅片43，在投影物镜41、浸没单元42与硅片43之间充满经及浸液温控
装置38温控之后的UPW浸液形成的浸没流场45。浸没流场45吸收了投影光刻过程的热量后
被UPW回收装置39回收，再由UPW预处理装置40纯化后输出给浸液温控装置38，经浸液温控
装置38控制之后将UPW流量温度稳定的浸液提供给浸没单元42。

[0072] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。