設備概況

氧化退火一體爐，既可用于氧化鍍膜工藝，也可以進行離子注入后的退火工藝，氧化工藝是在800℃讓氧氣與硅片表面反應，形成一層致密的氧化膜，可保證硅片基底不受后道工序影響；退火則會上升到1200℃，進行緩慢降溫，修晶格損傷的同時，去除表面殘留的雜質。

爐管由保溫層、加熱層、石英管、空腔等組成，爐體結構呈圓筒狀，加熱絲分五個區(qū)埋設在爐壁中，在加熱絲及石英管壁位置安裝有測溫傳感器。

單看一個分區(qū)的剖面圖，最外層是鋼罩，里面一層是保溫層，在加熱絲的內側還有兩層石英管，中心區(qū)位置則放置晶圓片，這樣的多層結構不僅熱效率高，保溫性能也很好，非常適合大批量產品同時做工藝，但這種結構也有一個弊端，就是熱量從外側向中心區(qū)傳遞需要一定的時間。

課題

1. 如何實現中心區(qū)溫度的均一性在±0.1℃以內？

2. 如何實現五溫區(qū)同步升降溫過程中，溫差在1℃以內？

解決方案

通過串級PID及上下限算法控制穩(wěn)態(tài)精度，保證中心區(qū)溫度的均一性。改進型PID算法+PID參數的經典整定方法，使五溫區(qū)同步升溫達到9~12℃/min，同步降溫3℃/min。

系統(tǒng)配置

NX控制器+ECC201+NX-IO模塊方案，實現客戶爐管就近布線，一套控制系統(tǒng)控制兩套爐管溫度，節(jié)省客戶機臺成本。NX-SL3300進行機臺的安全防護，使用SYSMAC平臺統(tǒng)一進行編程。

實現價值

1. 中心區(qū)溫度的均一性在±0.1℃內。

2. 升降溫過程中各溫區(qū)同步溫差控制在1℃以內。

【經營層】

■ 設備關鍵參數達行業(yè)先進基準，支持客戶構建快速市場響應體系，服務制造競爭力可持續(xù)演進目標。

【業(yè)務層】

■ 協同開展生產工藝優(yōu)化實踐，推進爐管溫場均勻性管理，服務產品品質精益化目標。

【現場層】

■ 探索開發(fā)周期優(yōu)化路徑，推進關鍵技術課題攻關，服務研發(fā)效能提升目標。

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