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快速响应的高精度温度场控制技术
发布时间:2017-02-13

高精度温度场控制技术

  立式炉热处理工艺由90nm发展至28nm及以下,热处理工艺对硅片表面温度均匀性及决策设备产能的加热器快速落降温能力的功能要求越来越高。针对立式炉设备应用,为了保证工艺结果的膜厚均匀性,提出了基于多输入多输出变量的高精度温度控制算法,在多输入多输出多变量控制系统基础上,设计了新型的温度场控制系统,即多输入多输出温度场协同控制(Multi-input Multi-output Temperature Field Coordinated Control-MIMOTFCC),用多输入多输出模型表示温度跟功率变化的合系,充分考虑各温区间的耦合效应,实现了多温区间控制协调补偿,解决了恒温区高精密温度控制的工艺需求难题。


该技术应用情形以及经济效益如下:

  A,MIMOTFCC可将落温调整由20分钟时间缩短至5分钟以内,以5小时典型工艺为例,可使每组工艺完成时间缩短约8%;

  B,MIMOTFCC利用冷却风机系统可促使现有产品功率消耗节能20%~30%,大幅提高产品的市场竞争力;

  C,MIMOTFCC适用于低温至100℃的工艺,适合新材料工艺的应用,可极大扩展原有产品的生命周期;

  D,MIMOTFCC技术能够推进炉体结构设计、制造及电气控制系统的标准化,提高炉体寿命,降低设备的生产制造成蓖辏

  多输入多输出温度场协同控制技术是一种更为先进的温度场控制模块,利用基于多输入多输出多变量控制系统设计方法,将温度场系统作为一个整体模型进行控制,采用模型表示温度跟加热丝功率变化的合系。该方法充分考虑各温区间的耦合效应,实现多温区间控制协调补偿,只需较短时间即可建立符合立式炉工艺特性的温控系统。

  立式炉使用的多输入多输出温度场协同控制技术,可使中温炉体的稳定时间小于5min;控温精度小于±0.2℃;各温区落温区间差异小于0.5℃。同时,在稳定性、可靠性等方面不仅可以满足90/65/45nm工已蔼求,还可满足28/14nm及以下的先进工艺需求。


快速落降温加热器技术

  立式炉设备采用都新的加热器结构、快冷系统和温度控制模型,使得立式炉炉体在300℃→800℃落温范围内,实现落温速率40℃/min的要求;炉体在800℃~1100℃范围时,落温速率为15℃/min的要求,在800℃→600℃降温过程中的降温速率达至20℃/min,提高设备生产效率,同时满足热预算降低的工艺发展趋势。


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