欧姆龙成功事例 | 晶圆RTP设备上的温度控制方案：优化温控算法，实现同步升温

设备概况

RTP设备主体采用高功率加热炉体结构，内部布置有多根呈网格状分布的加热灯管。该设备通过多路控温技术，在实现快速升温的同时，确保晶圆片具有优异的温度均匀性。

课题

1. 升温过程

如何实现不同测温点的升温同步性？

2. 稳态

如何实现进入保温段快速收敛到温度均匀指标以内，且长时间不发散？

解决方案

采用双路PID控制，其中一路控制输出量权重分配后给到所有灯管，另一路只针对局部灯管进行叠加补偿控制。辅助回路只是在主回路上，针对局部灯管做叠加控制，辅助回路的控制可以看作主回路的有限扰动，耦合强度极大的降低，控制效果满足客户需求。

系统配置

针对快速升温工艺下的温度均一性控制挑战，采用欧姆龙NX102控制器与高精度TS温度模块构建控制系统，通过其高速PID运算与采样能力提升控制响应速度。同时，在PLC程序中设计灯管功率权重分配算法，通过对加热单元的分组管理与功率调控，优化腔体温度均匀性。

实现价值

实现性能指标：

1. 升温过程温度均匀性 R/2Tavg<2.5%。

2. 稳态温度均匀性 R/2Tavg<0.6%。

【经营层】

■ 与客户协同推进半导体热处理设备的开发与应用，助力拓展相关工艺领域的技术边界。

【管理层】

■ 通过优化温控算法，显著提升设备的升温同步性与稳态均匀性等关键性能指标，增强客户的市场竞争力。

【工程师层】

■ 多路温控方案通过分区协同调控机制，为提升温度均匀性、满足精密工艺要求提供可靠的技术保障。

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