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Solution

解决方案

氧化退火一体炉上的温控应用方案

利用上下限算法，实现氧化
退火设备上的精密温度控制

  • 电子
  • 加工
  • FA自动化设备

设备概况

氧化退火一体炉，既可用于氧化镀膜工艺，也可以进行离子注入后的退火工艺，氧化工艺是在800℃让氧气与硅片表面反应，形成一层致密的氧化膜，可保证硅片基底不受后道工序影响；退火则会上升到1200℃，进行缓慢降温，修晶格损伤的同时，去除表面残留的杂质。

炉管由保温层、加热层、石英管、空腔等组成，炉体结构呈圆筒状，加热丝分五个区埋设在炉壁中，在加热丝及石英管壁位置安装有测温传感器。
单看一个分区的剖面图，最外层是钢罩，里面一层是保温层，在加热丝的内侧还有两层石英管，中心区位置则放置晶圆片，这样的多层结构不仅热效率高，保温性能也很好，非常适合大批量产品同时做工艺，但这种结构也有一个弊端，就是热量从外侧向中心区传递需要一定的时间。

课题

1. 如何实现中心区温度的均一性在±0.1℃以内？

2. 如何实现五温区同步升降温过程中，温差在1℃以内？

解决方案

通过串级PID及上下限算法控制稳态精度，保证中心区温度的均一性。改进型PID算法+PID参数的经典整定方法，使五温区同步升温达到9~12℃/min，同步降温3℃/min。

系统配置

NX控制器+ECC201+NX-IO模块方案，实现客户炉管就近布线，一套控制系统控制两套炉管温度，节省客户机台成本。NX-SL3300进行机台的安全防护，使用SYSMAC平台统一进行编程。

实现价值

1. 中心区温度的均一性在±0.1℃内。

2. 升降温过程中各温区同步温差控制在1℃以内。

【经营层】

■ 设备关键参数达行业先进基准，支持客户构建快速市场响应体系，服务制造竞争力可持续演进目标。

【业务层】

■ 协同开展生产工艺优化实践，推进炉管温场均匀性管理，服务产品品质精益化目标。

【现场层】

■ 探索开发周期优化路径，推进关键技术课题攻关，服务研发效能提升目标。

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