芯片制造的关键设备—光刻机,其内部气体温度稳定性是影响光刻机分辨率和成像质量的重要因素,而影响气体温度稳定性的因素众多且相互耦合,其中温度控制模型和算法是关键技术之一,本文围绕此两关键技术开展研究,主要研究和结论如下:从温控精度、温控范围、经济性等方面比较了压缩制冷制热、半导体制冷制热和恒温水热交换三种温控原理在本气体温度控制中的优劣,最后选择了压缩制冷制热作为核心执行器,设计了通过压缩制冷和电加热相结合对气体进行温度控制,并向温控腔体平稳吹送气体的方式来实现光刻机气体温度控制需求的控制方案。由于气体温控系统热干扰因素多和长距离循环气路的存在,气体温度控制需要着重解决非线性、多扰动、大时滞的难题,为此本文设计了一种内外环控制结构—内环包含制冷制热两个控制回路,外环调节最佳制冷制热温度从而协调制冷制热控制回路的串级控制结构。串级控制结构有效减弱了系统内环产生的扰动,而针对外界环境温度波动带来的干扰则采用前馈控制进行抑制。然后运用系统辨识的方法分析得到了制冷系统、制热系统、远传气路系统和环境扰动的传递函数,并对系统模型的性能和稳定性进行了分析。随后设计了控制模型中的外控制器、内控制器和前馈控制器的控制算法,其中3阶段递阶控制算法应用于外控制器,积分分离算法应用于内控制器,前馈控制器基于完全补偿原理进行了设计。应用Simulink对气体温度控制算法进行了仿真分析,结果表明算法能够达到目标温控精度,性能较优良。最后搭建了算法实验平台,对算法的控制结构设计和算法性能进行了测试验证,算法实验数据表明,气体温度控制算法实现了22±0.1℃@30mins,且稳定性和鲁棒性优良,满足气体温度控制性能指标需求。