光刻机作为集成电路制造过程中的核心设备,其发展状况一定程度上决定集成电路的发展程度,研发出更高光刻分辨率、更高产率、更精密套刻精度的光刻机一直是世界各国微电子装备行业不断追求的目标。光刻机性能的不断提高,是由软件、控制、曝光、工件台、微环境等十多个分系统的共同发展所决定的,其中对光刻机内部和投影物镜温度的控制就是其中一项非常重要的需求指标,精密温度控制装置(Temperature Control Unit)就是用来控制光刻机这项重要指标的设备。本文所讲述的精密温度控制装置,是根据国内外相关的精密温度控制装置的发展状况,结合光刻机对温度的特殊性及高精度需求,研发出的具有自主知识产权的微电子装备。环境温度在光刻这道非常重要的工序中起着非常重要的作用,引申出光刻机的工作原理和整体结构,各个分系统的在光刻机整体中的位置,以及各个分系统对环境温度需求等等。精密温度控制系统的设计,系统建模的原理和步骤,得到TCU控制的基本模型,根据TCU控制基本模型结构,进行控制算法的研究,分析控制算法的基本过程,原理进行分析,列出控制算法的6个阶段和实现过程。最后部分是硬件的实现,加热模块和制冷模块,管路的设计,对于制冷模块采用半导体制冷的方式,即方便了控制,又节省了能源。最后部分,TCU硬件实现后在实验平台上和FAB工厂进行了可靠性运行,其运行的数据结果完全满足设计需求。
