温度控制方法及其温度控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种温度控制方法，该方法包括以下步骤：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，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。本发明专利技术提供的温度控制方法及其温度控制系统将控制温度的变化过程分为若干阶段，使循环冷却液的温度快速达到设定温度点，并提高了控制温度的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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°C，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士O. 04°C。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巻第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。
技术实现思路
本专利技术提供了 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，本专利技术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^^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，Ml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 率与期望温发变化速率一致。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。本专利技术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，用以均勾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；A/D转换器的输入端与温度传感器的输出端连接，输出端与数字滤波器的 输入端连接，用以将所述温度传感器采集的模拟信号转换成数字信号；所述数字滤波器的输入端与A/D转换器的输出端连4妻，输出端连接于控制 器模块，用以将所述数字信号滤波后转化为测量温度值，并将测量温度值传给 控制器模块。'进一步的，所述'激>励源为恒流源或恒压源。 进一步的，所述加热模块包括固态继电器和加热器，其中，固态继电器的输入端与控制器模块的输出端连接，输出端与加热器的输入端连接，用以接收控制器模块的控制信号，控制加热器的功率输出； 加热器位于水箱中，用以加热。进一步的，所述制冷^i块包才舌相位角控制器和半导体制冷器，其中， 相位角控制器的输入端与控制器模块的输出端连接，输出端与半导体制冷 器连接，用以接收控制器模块的控制信号，控制半导体制冷器的功率输出； 半导体制冷器输出端与水箱的输入端口连接，用以提供制冷后的循环冷却液。进一步的，所述控制器模块包括数据存储单元、计算处理单元和D/A转换单 元，其中，数据存储单元的输入端与数字滤波器的输出端连接，输出端与计算处理单 元的输入端连接，用以存储数字滤波器输出的测量温度值以及计算过程中用到 的数据和控制程序；计算处理单元的输入端与数据存储单元的输出端连接，输出端与D/A转换 单元的输入端连接，用以对数据存储单元里存储的数据和控制程序进行处理；D/A转换单元的输入端与计算处理单元的输出端连接，输出端分别与加热模 块和制冷模块连接，用以将计算处理单元处理得到的数据转化为模拟信号，驱 动所述加热^^莫块和制冷纟莫块。进一步的，所述温度控制系统还包括水泵，所述水泵的输入端与水箱的输出 端口连接，用以驱动循环冷却液在温度控制系统和外部被控制对象之间流动。与现有温度控制方法及其温度控制系统相比，本专利技术提供的温度控制方法及 其温度控制系统通过比较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;f莫块功率输出，将控制温度的变化过程分为若千阶^殳， 使循环冷却液的温度快速达到设定温度点，并提高了控制温度的精度。以下结合附图和具体实施例对本专利技术的温度控制方法及其温度控制系统作 进一步详细的描述。附图说明图1为本专利技术实施例中温度控制装置的循环冷却液管路连接系统示意图； 图2为本专利技术实施例中温度控制系统示意图； 图3为本专利技术实施例中温度控制方法的整体流程图； 图4为本专利技术实施例中温度控制Ml阶段控制程序流程图； 图5为本专利技术实施例中温度控制M2阶段控制程序流程图； 图6为本专利技术实施例中温度控制M3阶段控制程序流程图； 图7为本专利技术实施例中温度控制方法与常规PID温度控制方法仿真曲线比 较示意图；.图8为本专利技术实施例中温度控制系统与常规PID温度控制系统其加热才莫块 与制冷模块输出仿真比较示意图。具体实施例方式为使本专利技术的技术特征更明显易懂，下面结合附图与实施例，对本专利技术做 进一步的描述。 -请参阅图，1，图1为本专利技术实施例中温度控制装置的循环冷却液管路连接系统示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余小虎，李小平，聂宏飞，罗晋，余斌，龚岳俊，金敏，黄友任，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]