本發(fā)明涉及光刻機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種浸液限制機(jī)構(gòu)及溫度補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代光刻設(shè)備以光學(xué)光刻為基礎(chǔ)，它利用光學(xué)系統(tǒng)把掩模板上的圖形精確地投影曝光到涂過(guò)光刻膠的襯底(如基底)上。浸沒(méi)式光刻是指在曝光鏡頭與基底之間充滿(mǎn)水(或更高折射的浸沒(méi)液體)以取代傳統(tǒng)干式光刻技術(shù)中對(duì)應(yīng)的空氣。由于水的折射率比空氣大，可以使透鏡組的數(shù)值孔徑增大，進(jìn)而可獲得更加小的特征線(xiàn)寬。

現(xiàn)有浸沒(méi)式光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，在該裝置中，主框架1’支撐一照明系統(tǒng)2’、一投影物鏡4’和一基底臺(tái)8’，基底臺(tái)8’上放置一涂有感光光刻膠的基底7’。該浸沒(méi)式光刻機(jī)將浸液(如水)5填充在投影物鏡4’和基底7’之間縫隙內(nèi)。工作時(shí)，基底臺(tái)8’帶動(dòng)基底7’作高速的掃描、步進(jìn)動(dòng)作，浸液限制機(jī)構(gòu)包括根據(jù)基底臺(tái)8’的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在投影物鏡4’的視場(chǎng)范圍，提供一個(gè)穩(wěn)定的浸液流場(chǎng)，同時(shí)保證浸液流場(chǎng)與外界隔絕，保證液體不泄漏。掩模板3’上集成電路的圖形通過(guò)照明系統(tǒng)2’、投影物鏡4’和浸液流場(chǎng)以成像曝光的方式，轉(zhuǎn)移到涂有感光光刻膠的基底7’上，完成曝光過(guò)程。該浸沒(méi)式光刻機(jī)涉及的浸沒(méi)系統(tǒng)工作原理如圖2所示，通過(guò)浸液限制機(jī)構(gòu)中的浸沒(méi)頭6’，將浸液5’限制在投影物鏡4’和基底7’之間縫隙內(nèi)。該浸沒(méi)式光刻機(jī)內(nèi)還設(shè)置供液設(shè)備9’，向浸沒(méi)頭6供給浸液5’。在供液設(shè)備9’中設(shè)有液體壓力、流量控制單元，將浸液供給的壓力、流量限制在一定范圍內(nèi)；此外在供液設(shè)備9’中設(shè)置水污染處理單元，將水中污染處理至符合浸液污染要求；供液設(shè)備9’中還設(shè)有溫度控制單元，將供水 處理至符合浸液溫度要求。該浸沒(méi)式光刻機(jī)內(nèi)還設(shè)有供氣設(shè)備10’和氣液回收設(shè)備11’，用于超潔凈濕空氣補(bǔ)償及氣液回收。在供氣設(shè)備10’和氣液回收設(shè)備11’中設(shè)有超潔凈濕空氣壓力、流量控制單元，將供氣的壓力、流量控制在一定范圍之內(nèi)；供氣設(shè)備10’和氣液回收設(shè)備11’中還設(shè)有氣液回收壓力、流量控制單元，將氣液回收的壓力和流量控制在一定范圍之內(nèi)；在供氣設(shè)備10’和氣液回收設(shè)備11’中還設(shè)有超潔凈濕空氣污染控制單元，將超潔凈濕空氣中污染處理至符合要求；在供氣設(shè)備10’和氣液回收設(shè)備11’中還設(shè)有超潔凈濕空氣溫度和濕度控制單元，將超潔凈濕空氣處理至符合溫度和濕度要求。

現(xiàn)有浸液限制機(jī)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)如圖2所示，浸沒(méi)頭6’的外輪廓形式不一，但內(nèi)部輪廓基本都是與鏡頭幾何形狀匹配的錐形結(jié)構(gòu)。供液設(shè)備9’供給的浸液5’通過(guò)浸沒(méi)頭6’內(nèi)的浸液供給流道流出后填充投影物鏡4’和基底7’之間縫隙，浸液5’通過(guò)浸沒(méi)頭6’內(nèi)的浸液回收流道流出后，由氣液回收設(shè)備11’回收。浸液5’在投影物鏡4’和基底7’之間狹縫內(nèi)形成浸液流場(chǎng)，要求浸液流場(chǎng)中的液體處于持續(xù)流動(dòng)狀態(tài)，無(wú)回流，且液體的成分、壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)變化均小于一定范圍。

從圖2中看出，浸沒(méi)頭6’的下表面與基底7’間存在一定高度的間隙，為了防止浸液流場(chǎng)中的浸液5’從此間隙中泄漏，供氣設(shè)備10’通過(guò)供氣管路622’向浸沒(méi)頭6’內(nèi)的供氣腔621’供給壓縮空氣，如圖2所示，壓縮空氣在供氣腔621’內(nèi)緩沖后，通過(guò)供氣腔621’底部的供氣口620’噴出，形成朝向基底表面的“氣刀”?！皻獾丁毙纬闪俗钃踅毫鲌?chǎng)中浸液5’泄漏的氣“簾”，浸液流場(chǎng)邊緣的氣液混合物通過(guò)氣液抽排口630’抽排至氣液回收腔631’中，氣液混合物在氣液回收腔631’中緩沖后，被氣液回收設(shè)備11’經(jīng)抽排管路632’抽排出浸沒(méi)頭6’，從而實(shí)現(xiàn)了浸液流場(chǎng)的密封效果。

為了保證密封效果，“氣刀”供氣量和氣液抽排負(fù)壓較大，抽排流量和流速同樣較大，由于“氣刀”供氣量較大，氣液混合物中的氣體處于不飽和狀態(tài)，由于抽排流速較大，氣液混合物在氣液回收腔631’及抽排管路632’內(nèi)渦旋流動(dòng)， 氣液混合物中的大液滴在抽排過(guò)程中會(huì)不斷相互碰撞或與氣液回收腔631’的壁面碰撞，在碰撞過(guò)程中氣液混合物中的大液滴轉(zhuǎn)化為小液滴，小液滴繼續(xù)不斷相互碰撞，部分小液滴會(huì)霧化至直接蒸發(fā)，還有一部分小液滴繼續(xù)不斷與氣液回收腔631’的壁面碰撞并在氣液回收腔631’的壁面形成液膜，薄的液膜在抽排過(guò)程中繼續(xù)蒸發(fā)。由于浸液5’須持續(xù)供給和抽排，所以在氣液回收腔631’的內(nèi)部壁面持續(xù)發(fā)生液體蒸發(fā)。浸液5’在蒸發(fā)相變過(guò)程中須不斷吸收汽化潛熱；例如，在一個(gè)大氣壓下，1kg的水變成蒸汽要吸收2256kj的熱量。

浸沒(méi)液體不斷蒸發(fā)吸熱將使浸沒(méi)頭6’溫度下降，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，在不進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，氣液回收過(guò)程中的蒸發(fā)制冷會(huì)導(dǎo)致浸沒(méi)頭6’溫度下降1℃以上，局部溫度下降會(huì)超過(guò)2℃。浸沒(méi)頭6’溫度下降后會(huì)影響浸液5’的溫度穩(wěn)定性，從而影響浸液5’的折射率，進(jìn)而最終影響設(shè)備曝光性能。

針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)有的方法在浸沒(méi)頭的結(jié)構(gòu)上布置若干電阻式加熱器或電加熱器或溫度傳感器等進(jìn)行溫度控制與補(bǔ)償。然而上述方案至少存在以下幾方面問(wèn)題：一是浸沒(méi)頭上沒(méi)有足夠的空間用來(lái)布置足夠多的加熱器、溫度傳感器及其引線(xiàn)；二是單個(gè)加熱器僅可控制浸沒(méi)頭“單點(diǎn)”溫度，難以實(shí)現(xiàn)浸沒(méi)頭整體溫度均勻性；三是不能較好地將冷源(即氣液回收腔)與其它部件隔離，難以防止“漏冷”；四是加熱器與氣液回收腔的壁面間熱阻較大，難以實(shí)現(xiàn)直接的溫度補(bǔ)償，熱補(bǔ)償效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種浸液限制機(jī)構(gòu)及溫度補(bǔ)償方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種浸液限制機(jī)構(gòu)，設(shè)于投影物鏡和基底之間，包括浸沒(méi)頭，所述浸沒(méi)頭上由外到內(nèi)依次設(shè)有供氣腔和氣液回收腔，所述供氣腔與第一供氣設(shè)備連通，用于形成對(duì)所述浸液密封的氣簾，所述氣液回收腔包括由內(nèi)至外同軸設(shè)置的內(nèi)腔體和外腔體，所述內(nèi)腔體通過(guò)抽排管與氣液回收設(shè)備連通，用于抽排氣液混合物，所述外腔體通過(guò)進(jìn)氣管 與第二供氣設(shè)備連通，所述第二供氣設(shè)備提供的氣體與所述內(nèi)腔體外壁、外腔體內(nèi)壁接觸后冷凝放熱。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)氣管套設(shè)于所述抽排管外周。

進(jìn)一步的，所述第二供氣設(shè)備包括依次連接的壓縮空氣供給設(shè)備、加濕器和調(diào)節(jié)閥，將加濕后的壓縮空氣通入所述外腔體內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述外腔體上還設(shè)有出氣管，所述出氣管通過(guò)負(fù)壓閥連通所述氣液回收設(shè)備。

進(jìn)一步的，所述第二供氣設(shè)備包括依次連接的冷凝氣體供給設(shè)備和調(diào)節(jié)閥，將冷凝氣體通入所述外腔體內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述外腔體上還設(shè)有出氣管，所述出氣管通過(guò)負(fù)壓閥連通所述冷凝氣體供給設(shè)備。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)氣管和出氣管間隔分布。

進(jìn)一步的，所述供氣開(kāi)口呈圓形或方形或矩形或長(zhǎng)橢圓形或三角形，所述供氣開(kāi)口的直徑或?qū)挾葹?.1～0.2mm。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)腔體的外壁與所述外腔體的內(nèi)壁之間設(shè)有若干翅片，為所述內(nèi)腔體提供徑向支撐。

進(jìn)一步的，所述翅片沿平行于所述內(nèi)腔體的軸線(xiàn)方向分布或呈螺旋形分布。

進(jìn)一步的，所述冷凝氣體是水蒸氣、烴蒸氣、烴類(lèi)蒸氣的混合物或氨蒸氣。

進(jìn)一步的，所述浸沒(méi)頭的橫截面呈圓形或多邊形。

進(jìn)一步的，所述供氣腔的橫截面呈圓形或多邊形。

進(jìn)一步的，所述供氣腔設(shè)有與所述浸沒(méi)頭底面連通的供氣狹縫，氣體從所述供氣狹縫中吹出，在所述浸沒(méi)頭與所述基底之間形成氣簾，所述供氣縫隙的寬度為0.1～0.2mm。

進(jìn)一步的，所述供氣腔設(shè)有與所述浸沒(méi)頭底面連通的若干供氣開(kāi)口，相鄰所述供氣開(kāi)口之間的距離為0.2～0.3mm。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)腔體和外腔體的縱截面均呈圓形或多邊形。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)腔體和外腔體的橫截面均呈圓形或多邊形。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)腔體設(shè)有與所述浸沒(méi)頭底面連通的抽排狹縫，所述抽排縫隙的寬度大于0.2mm。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)腔體設(shè)有與所述浸沒(méi)頭底面連通的若干抽排開(kāi)口，所述抽排開(kāi)口呈圓形或方形或矩形或長(zhǎng)橢圓形或三角形，所述抽排開(kāi)口的直徑或?qū)挾却笥?.3mm。

進(jìn)一步的，所述浸沒(méi)頭由航空鋁或鋼材料制成。

本發(fā)明還提供一種浸液限制機(jī)構(gòu)的溫度補(bǔ)償方法，在用于抽取氣液混合物的抽排腔之外套設(shè)冷凝腔，在冷凝腔內(nèi)通入氣體，使所述氣體與所述抽排腔的外壁、所述冷凝腔的內(nèi)壁接觸后冷凝放熱。

進(jìn)一步的，所述冷凝腔內(nèi)氣體的流動(dòng)方向與所述抽排腔內(nèi)氣液混合物的流動(dòng)方向相反，形成逆流換熱。

進(jìn)一步的，所述氣體為加濕后的壓縮空氣。

進(jìn)一步的，所述氣體為冷凝氣體。

進(jìn)一步的，所述冷凝氣體是水蒸氣、烴蒸氣、烴類(lèi)蒸氣的混合物或氨蒸氣。

本發(fā)明提供一種浸液限制機(jī)構(gòu)及溫度補(bǔ)償方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比存在以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)通過(guò)設(shè)置包括內(nèi)腔體和外腔體的氣液回收腔，內(nèi)腔體用于氣液混合物的抽排，外腔體用于冷凝氣體供給，通過(guò)冷凝放熱的方法對(duì)發(fā)生蒸發(fā)制冷現(xiàn)象的內(nèi)腔體進(jìn)行熱補(bǔ)償，外腔體包覆內(nèi)腔體，可以對(duì)內(nèi)腔體進(jìn)行可全面的熱補(bǔ)償，增大了熱補(bǔ)償?shù)拿娣e，提高了熱補(bǔ)償效率；

(2)外腔體將內(nèi)腔體與其他部位進(jìn)行了熱隔離，降低了制冷“冷源”(即內(nèi)腔體)作用在浸沒(méi)頭其余部位上的制冷功率；

(3)外腔體的冷凝入口與內(nèi)腔體的出口位置相對(duì)應(yīng)，使外腔體內(nèi)冷凝氣體的流動(dòng)方向與內(nèi)腔體內(nèi)氣液混合物的流動(dòng)方向相反，形成逆流換熱，實(shí)現(xiàn)呈非均勻分布的熱補(bǔ)償功率對(duì)應(yīng)呈非均勻分布的制冷功率，極大提高了整個(gè)浸沒(méi)頭 溫度控制的均勻性；

(4)直接在內(nèi)層壁上進(jìn)行熱補(bǔ)償，減小了熱補(bǔ)償路徑上的熱阻，大大提高了熱補(bǔ)償效率；

(5)不采用多個(gè)加熱器及其引線(xiàn)等電氣元件，提高了浸液限制機(jī)構(gòu)的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有浸沒(méi)式光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有浸液限制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1浸液限制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的a-a處的剖視圖；

圖5a、5b分別是本發(fā)明實(shí)施例1氣液回收腔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例1中氣液回收腔內(nèi)的氣體流動(dòng)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例2中氣液回收腔內(nèi)的氣體流動(dòng)示意圖。

圖1-2中所示：1’、主框架；2’、照明系統(tǒng)；3’掩模板；4’、投影物鏡；5’、浸液；6’、浸沒(méi)頭；620’、供氣口；621’、供氣腔；622’、供氣管路；630’、氣液抽排口；631’、氣液回收腔；632’、抽排管路；7’、基底；8’、基底臺(tái)；9’、供液設(shè)備；10’、供氣設(shè)備；11’、氣液回收設(shè)備；

圖3-7中所示：4、投影物鏡；5、浸液；6、浸沒(méi)頭；62、供氣腔；621、供氣口；63、氣液回收腔；631、內(nèi)腔體；632、外腔體；633、氣液抽排口；634、冷凝出口；635、冷凝入口；636、內(nèi)層壁；637、外層壁；638、翅片；7、基底；8、第二供氣設(shè)備；9、氣液回收設(shè)備；10、抽排管；11、進(jìn)氣管；12、加濕器；13、調(diào)節(jié)閥；14、負(fù)壓閥；15、冷凝氣體供給設(shè)備；16、冷凝液回收設(shè)備。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如圖3-4所示，本發(fā)明提供一種浸液限制機(jī)構(gòu)，設(shè)于投影物鏡4和基底7之間，根據(jù)基底臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在投影物鏡4的視場(chǎng)范圍，提供一個(gè)穩(wěn)定的浸液流場(chǎng)，同時(shí)保證浸液流場(chǎng)與外界隔絕，保證液體不泄漏。本浸液限制機(jī)構(gòu)包括浸沒(méi)頭6，優(yōu)選的，所述浸沒(méi)頭6的橫截面呈圓形或多邊形，本實(shí)施例中，浸沒(méi)頭6的橫截面呈正方形，如圖4所示。所述浸沒(méi)頭6上由外到內(nèi)依次設(shè)有供氣腔62和氣液回收腔63，即氣液回收腔63設(shè)在供氣腔62的外周，所述供氣腔62與第一供氣設(shè)備(圖中未標(biāo)出)的出口連通，且與所述浸沒(méi)頭6的底面通過(guò)若干供氣口621連通，用于形成對(duì)所述浸液密封的氣簾；所述氣液回收腔63包括內(nèi)至外包同軸設(shè)置的內(nèi)腔體631和外腔體632，其中內(nèi)腔體631由內(nèi)層壁636圍成，外腔體632由外層壁637圍成，所述內(nèi)腔體631通過(guò)抽排管10與氣液回收設(shè)備9連通，用于抽排氣液混合物，所述外腔體632通過(guò)進(jìn)氣管11與第二供氣設(shè)備8連通，所述第二供氣設(shè)備8提供的氣體與所述內(nèi)腔體631外壁、外腔體632內(nèi)壁接觸后冷凝放熱。具體的，內(nèi)腔體631和外腔體632的數(shù)量可以為一個(gè)或多個(gè)，內(nèi)腔體631之間相互獨(dú)立，每個(gè)外腔體632與一個(gè)內(nèi)腔體631對(duì)應(yīng)，包覆于該內(nèi)腔體631外側(cè)，通過(guò)設(shè)置包括內(nèi)腔體631和外腔體632的氣液回收腔63，分別用于氣液混合物的抽排和冷凝氣體供給，通過(guò)冷凝放熱的方法對(duì)發(fā)生蒸發(fā)制冷現(xiàn)象的內(nèi)腔體631進(jìn)行熱補(bǔ)償，外腔體632包覆內(nèi)腔體631，可以對(duì)內(nèi)腔體631進(jìn)行可全面的熱補(bǔ)償，增大了熱補(bǔ)償?shù)拿娣e，提高了熱補(bǔ)償效率。

優(yōu)選的，所述供氣腔62的橫截面呈圓形或多邊形，本實(shí)施例中，供氣腔62的橫截面呈圓形，若干所述供氣口621為連續(xù)型供氣口，且在所述浸沒(méi)頭6的底面形成圓形或多邊形的縫隙，如圖4中所示為圓形縫隙，所述縫隙的寬度為0.1～0.2mm。若干所述供氣口621也可以為離散型供氣口，相鄰供氣口621之間的距離為0.2～0.3mm，若干所述供氣口621呈圓形或方形或矩形或長(zhǎng)橢圓形或三角形，所述供氣口621的直徑或?qū)挾葹?.1～0.2mm。具體的，第一供氣設(shè)備向浸 沒(méi)頭6內(nèi)的供氣腔62供給氣體，所述氣體優(yōu)選為壓縮空氣，壓縮空氣在供氣腔62內(nèi)緩沖后，通過(guò)供氣腔底部的供氣口621噴出，形成朝向基底表面的“氣刀”，阻擋浸液流場(chǎng)中的浸液5泄漏。

優(yōu)選的，所述內(nèi)腔體631和外腔體632的橫截面均呈圓形或多邊形，本實(shí)施例中，內(nèi)腔體631和外腔體632的橫截面均呈圓形，內(nèi)腔體631和外腔體632的縱截面均呈圓形或多邊形，本實(shí)施例中為正方形，如圖5a所示，且內(nèi)腔體631的截面積同外腔體632的截面積之比恒定，以保證內(nèi)腔體631同外腔體632具有相同的流通路徑和連續(xù)的流量貫穿。如圖3所示，內(nèi)腔體631下方設(shè)有氣液抽排口633，用于抽排浸沒(méi)頭6邊緣的氣液混合物。優(yōu)選的，所述氣液抽排口633可為連續(xù)型氣液抽排口，例如縫隙，且在所述浸沒(méi)頭6的底面形成圓形或多邊形的縫隙，如圖3中所示為圓形縫隙，所述縫隙的寬度大于0.2mm。所述氣液抽排口633也可以為若干呈圓形或方形或矩形或長(zhǎng)橢圓形或三角形的開(kāi)口，所述開(kāi)口的直徑或?qū)挾却笥?.3mm。

繼續(xù)參照?qǐng)D6，進(jìn)一步的，所述內(nèi)腔體631的出口與氣液回收設(shè)備9的入口通過(guò)抽排管10連通，所述外腔體632的冷凝入口635與第二供氣設(shè)備8通過(guò)進(jìn)氣管11連接，所述進(jìn)氣管11套設(shè)于所述抽排管10外周，當(dāng)然進(jìn)氣管11也可設(shè)于所述抽排管10的旁邊，優(yōu)選的，所述第二供氣設(shè)備8與所述進(jìn)氣管11之間還依次連有加濕器12和調(diào)節(jié)閥13。所述外腔體632上還設(shè)有與冷凝入口635間隔分布的冷凝出口634，所述冷凝出口634設(shè)有出氣管，所述出氣管通過(guò)負(fù)壓閥14連通所述氣液回收設(shè)備9。具體的，加濕器13對(duì)來(lái)自第二供氣設(shè)備8的氣體(優(yōu)選為壓縮空氣)加濕，加濕后的濕壓縮空氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥13調(diào)節(jié)流量后通過(guò)進(jìn)氣管11向外腔體632供給加濕過(guò)的壓縮空氣，濕的壓縮空氣按圖6所示流動(dòng)方向流至冷凝出口634排出經(jīng)負(fù)壓閥14調(diào)節(jié)后至氣液回收設(shè)備9中。

如圖5b所示，所述內(nèi)層壁636和外層壁637之間設(shè)有若干翅片638，為內(nèi)層壁636提供徑向支撐，若干所述翅片638呈平行于內(nèi)腔體632的軸線(xiàn)方向分布或呈螺旋形分布。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例所述結(jié)構(gòu)除采用傳統(tǒng)機(jī)械加工方 法加工外，還可采用3d打印技術(shù)制成傳統(tǒng)機(jī)械加工方法難以實(shí)現(xiàn)的更為復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D6，所述內(nèi)腔體631的出口和所述外腔體632的冷凝入口635均設(shè)有兩個(gè)，均沿x軸排列，且兩個(gè)所述內(nèi)腔體631的出口之間及兩個(gè)所述外腔體632的冷凝入口635之間分別關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)分布，所述外腔體632的冷凝出口634也設(shè)有兩個(gè)，沿y軸排列，且關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng)。冷凝氣體從左右兩側(cè)的冷凝入口635進(jìn)入外腔體632，沿上下兩側(cè)流動(dòng)至冷凝出口634后排出至氣液回收設(shè)備9中；同時(shí)氣液混合物從氣液抽排口633進(jìn)入內(nèi)腔體631后沿左右兩側(cè)流動(dòng)至內(nèi)腔體631的出口后通過(guò)抽排管10抽排至氣液回收設(shè)備9中。由于內(nèi)腔體631和內(nèi)層壁636上持續(xù)發(fā)生的液體蒸發(fā)制冷功率越遠(yuǎn)離出口越小，蒸發(fā)制冷功率呈不均勻分布，而外腔體632內(nèi)的冷凝氣體的飽和度越遠(yuǎn)離冷凝入口635越小，導(dǎo)致冷凝放熱功率逐漸降低，因此冷凝放熱功率同樣呈不均勻分布。由于內(nèi)腔體631的出口位置與外腔體632的冷凝入口位置相對(duì)應(yīng)，因此外腔體632內(nèi)的壓縮空氣流動(dòng)方向與內(nèi)腔體631內(nèi)的氣液混合物流動(dòng)方向相反，形成逆流換熱，即呈逐漸降低的制冷功率分布正好對(duì)應(yīng)于呈逐漸降低的加熱功率分布；以非均勻分布的熱補(bǔ)償功率對(duì)應(yīng)補(bǔ)償非均勻分布的制冷功率，極大提高了整個(gè)浸沒(méi)頭溫度控制的均勻性。

優(yōu)選的，所述浸沒(méi)頭6由航空鋁或鋼材料制成，因此浸沒(méi)頭6的導(dǎo)熱率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)繞內(nèi)腔體631的外腔體632內(nèi)的壓縮氣體的導(dǎo)熱率，因此外腔體632起到了很好的絕熱隔熱作用，被包裹的內(nèi)腔體631內(nèi)氣液混合物的制冷功率難以“泄漏”至浸沒(méi)頭6的其它部位，有利于對(duì)浸沒(méi)頭6的整體溫度均勻性的有效控制。具體的，外腔體631的熱阻如下式所述：

式中，r熱阻表示內(nèi)層壁636與外層壁637間的熱阻，單位℃/w；d表示內(nèi)層壁636與外層壁637間的距離，單位m；a表示內(nèi)層壁636與外層壁637間的 傳熱面積，單位m²；λ表示內(nèi)層壁636與外層壁637間的熱傳導(dǎo)系數(shù)，單位w/m℃。若沒(méi)有外腔體632，則相當(dāng)于外腔體632位置處熱傳導(dǎo)系數(shù)λ為浸沒(méi)頭6的材料如航空鋁或鋼等的熱傳導(dǎo)系數(shù)，一般為100-200w/m℃或20-50w/m℃。而本發(fā)明外腔體632中以濕壓縮空氣為主，其導(dǎo)熱系數(shù)小于0.5w/m℃?？梢?jiàn)，設(shè)置外腔體632后r熱阻將增大百倍甚至以上，環(huán)繞內(nèi)腔體631形成的外腔體632起到了很好的保溫作用，防止內(nèi)腔體631內(nèi)的制冷功率“泄漏”，有利于浸沒(méi)頭6的整體溫度均勻性的有效控制。

實(shí)施例2

如圖7所示，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例中，所述內(nèi)腔體631的出口與氣液回收設(shè)備9的入口通過(guò)抽排管10連通，所述外腔體632的冷凝入口635與冷凝氣體供給設(shè)備15通過(guò)進(jìn)氣管11連接，所述進(jìn)氣管11套設(shè)于所述抽排管10的外周，所述冷凝出口634通過(guò)出氣管和冷凝液回收設(shè)備16的入口連通，即單獨(dú)設(shè)立冷凝氣體供給設(shè)備15為外腔體632提供冷凝氣體，優(yōu)選的，所述冷凝氣體為水蒸氣、烴蒸氣、烴類(lèi)蒸氣的混合物或氨蒸氣，同時(shí)設(shè)置單獨(dú)的冷凝液回收設(shè)備16對(duì)外腔體632中的冷凝液進(jìn)行回收，所述冷凝氣體供給設(shè)備15與所述進(jìn)氣管11之間還連有調(diào)節(jié)閥13，所述冷凝出口634和冷凝液回收設(shè)備16的入口之間還設(shè)有負(fù)壓閥14。具體的，冷凝氣體供給設(shè)備15中的冷凝氣體經(jīng)調(diào)節(jié)閥13調(diào)節(jié)流量后通過(guò)進(jìn)氣管11通入到外腔體632內(nèi)，冷凝氣體按圖7所示流動(dòng)方向流至冷凝出口634，并經(jīng)負(fù)壓閥14回收至冷凝液回收設(shè)備16中。優(yōu)選的，冷凝氣體從左右兩側(cè)的冷凝入口635進(jìn)入外腔體632，沿上下兩側(cè)流動(dòng)至冷凝出口634后，通過(guò)出氣管排出至冷凝液回收設(shè)備16中；同時(shí)氣液混合物從氣液抽排口633進(jìn)入內(nèi)腔體631后沿左右兩側(cè)流動(dòng)至內(nèi)腔體631的出口后通過(guò)抽排管10抽排至氣液回收設(shè)備9中。由于內(nèi)腔體631和內(nèi)層壁636上持續(xù)發(fā)生的液體蒸發(fā)制冷功率越遠(yuǎn)離出口越小，蒸發(fā)制冷功率呈不均勻分布，而外腔體632內(nèi)的冷凝氣體的飽和度越遠(yuǎn)離冷凝入口635越小，導(dǎo)致冷凝放熱功率逐漸降低， 因此冷凝放熱功率同樣呈不均勻分布。由于內(nèi)腔體631的出口位置與外腔體632的冷凝入口位置相對(duì)應(yīng)，因此外腔體632內(nèi)的壓縮空氣流動(dòng)方向與內(nèi)腔體631內(nèi)的氣液混合物流動(dòng)方向相反，形成逆流換熱，即呈逐漸降低的制冷功率分布正好對(duì)應(yīng)于呈逐漸降低的加熱功率分布；以非均勻分布的熱補(bǔ)償功率對(duì)應(yīng)補(bǔ)償非均勻分布的制冷功率，極大提高了整個(gè)浸沒(méi)頭溫度控制的均勻性。

綜上所述，本發(fā)明提供一種浸液限制機(jī)構(gòu)及溫度補(bǔ)償方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比存在以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)通過(guò)設(shè)置包括內(nèi)腔體631和外腔體632的氣液回收腔63，內(nèi)腔體631用于氣液混合物的抽排，外腔體632用于冷凝氣體供給，通過(guò)冷凝放熱的方法對(duì)發(fā)生蒸發(fā)制冷現(xiàn)象的內(nèi)腔體631進(jìn)行熱補(bǔ)償，外腔體632包覆內(nèi)腔體631，可以對(duì)內(nèi)腔體631進(jìn)行可全面的熱補(bǔ)償，增大了熱補(bǔ)償?shù)拿娣e，提高了熱補(bǔ)償效率；

(2)外腔體632將內(nèi)腔體631與其他部位進(jìn)行了熱隔離，降低了制冷“冷源”作用在浸沒(méi)頭6其余部位上的制冷功率；

(3)外腔體632的冷凝入口635與內(nèi)腔體631的出口位置相對(duì)應(yīng)，使外腔體632內(nèi)冷凝氣體的流動(dòng)方向與內(nèi)腔體631內(nèi)氣液混合物的流動(dòng)方向相反，形成逆流換熱，實(shí)現(xiàn)呈非均勻分布的熱補(bǔ)償功率對(duì)應(yīng)呈非均勻分布的制冷功率，極大提高了整個(gè)浸沒(méi)頭6溫度控制的均勻性；

(4)直接在內(nèi)層壁636上進(jìn)行熱補(bǔ)償，減小了熱補(bǔ)償路徑上的熱阻，大大提高了熱補(bǔ)償效率；

(5)不采用多個(gè)加熱器及其引線(xiàn)等電氣元件，提高了浸液限制機(jī)構(gòu)的可靠性。

雖然說(shuō)明書(shū)中對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但這些實(shí)施方式只是作為提示，不應(yīng)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種省略、置換和變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。