臺灣博碩士論文加值系統

以高資本、高技術密集著稱的半導製造業，在晶圓尺寸不斷的快速增大，線寬不斷縮小的桃戰之下，對於製程技術的要求越來越高，不僅要降低生產成本，更要提高產品的良率。快速製程(rapid thermal processing，簡稱RTP)可以改善傳統批次爐式熱製程的缺點，因此在半導體工業上的應用非常廣泛，例如：退火製程、氧化製程、氮化製程及化學氣相沈積等；然而當RTP爐腔內通入相對低溫的氧氣時會使得晶圓本身由於溫度差而產生熱應力，所以針對穩態的條件下對於RTP爐腔內的流場、溫度場及晶圓上的溫度場、應力場作深入的研究與探討，且提出較好的改善方法，除此之外對於是否該把浮力項列入考量本文也做了一番的探討。在本文中，是使用八吋晶圓在RTP爐內以調整入口氧氣的速度、壓力、或調整RTP爐腔的高度、亦或在氧氣入口處增加檔板來作控制。採用有限差分法的數值模擬，計算爐腔及晶圓在上述控制條件所產生的溫度場、流場以及晶圓在溫度梯度的影響下所產生的熱應力，並利用最大剪應力破壞準則來判斷晶圓是否因為不同的控制條件而破裂。最後並提出在氧氣入口處加設一檔板來阻檔低溫氧氣的直接衝擊，並且使氧氣有預先加熱的效果而能讓晶圓擁有較好的熱均勻性。

Rapid thermal processing (RTP) has been proven to be a core technology in manufacturing ULSI devices such as memory chips, logics and microprocessors. Due to the smaller thermal budget and shorter treating time, this single wafer processing can be widely used for annealing, cleaning, oxidation, chemical vapor deposition and nitridation. However, poor RTP system can lead to significant temperature difference in the wafer. The damage due to the presence of thermal stresses can limit the applicability of the rapid thermal processing. In this work the steady-state temperature and stress distribution and oxygen flow patterns in a rapid thermal processing system are investigated by using the finite-difference approach and a Simpson integration technique. The results show the thermal stress at the wafer will be decreased as the buoyancy effect, the double-heating side, low density of oxygen, low velocity of oxygen flow, or more chamber height was considered. Once the velocity is over 682.5 sccm, the wafer will be destroyed. For the oxygen flow patterns, it depends strongly on pressure and buoyancy effect. A shield is placed between the inlet and the wafer to protect the wafer from cooling directory, which is a good way to get better thermal uniformity at the wafer.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目 錄 III
圖表索引 V
符號索引 VIII
第一章 序論 1
1.1 半導體製程簡介 1
1.2 積體電路的熱製程 2
1.3 RTP爐的發展簡史 3
1.4 文獻回顧 4
1.5 研究動機與本文架構 7
第二章 理論分析 9
2.1 基本假設 10
2.2 統御方程式 11
2.3 邊界條件 15
2.4 破壞準則 19
第三章 數值方法 21
3.1 上風差分及中央差分 22
3.2 統御方程式的離散化與數值解 23
3.3 求解流程 31
第四章 結果與討論 33
4.1 浮力項的影響 33
4.2 單邊與雙邊加熱的比較 35
4.3 壓力的影響 36
4.4 入口體積流率的影響 37
4.5 爐腔高度的改變 37
4.6 擋板的影響 38
第五章 結論與展望 40
附錄一 80
附錄二 81
附錄三 82
參考文獻 85

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