浸没式光刻通过在投影物镜和硅片之间填充超纯水并使之形成稳定的浸没流场,从而提高光刻的分辨率。而浸没单元作为浸没式光刻的核心元件,其微环境气体的温控精度和稳定性将影响浸没液体的折射率和粘度,从而影响浸没式光刻机的成像质量。因此浸没式光刻机需要研发保持浸没单元微环境温度稳定性的装置,对浸没单元微环境进行精确地温度控制,从而保证浸没式光刻机的成像质量。本文针对浸没式光刻机浸没单元微环境展开研究,提出了以均匀性气浴稳定浸没单元微环境温度的方法并完成了相应装置的研发工作:(1)微环境气体温度功能需求和性能需求分析研究。对比研究了直接温控和间接温控两种方案,根据气体温控系统小流量高精度的需求,确定了基于气液热交换的间接温度控制方案,完成了关键元器件选型;在电气设计的基础上完成了 PLC控制程序设计;完成了微环境恒温气浴系统的机械结构设计;提出温控软件的框架设计,并基于此框架完成了其通信设计、人机交互界面设计、数据库设计。(2)微环境恒温气浴箱体的结构设计与优化研究。完成了送风系统的方案设计及多孔板的结构设计。在送风方案基础上进行了气浴箱体的结构设计,CFX数值仿真分析了不同设计的温度场分布、速度场分布情况,最后优选了散流器与双层孔板送风的气浴箱体结构。并对回路中气体的热量损失进行了仿真分析。(3)微环境温控系统控制策略研究。建立了微环境温控系统相关元器件的数学模型并进行了相应的仿真研究,针对系统非线性、多时滞、多重扰动的特点,采用了串级控制结构,完成了主、副PID控制器的参数整定。串级控制结构下仿真验证结果显示,本气体温度控制系统对外部扰动的较好抑制作用。