臺灣博碩士論文加值系統

快速熱處理製程(rapid thermal processing,簡稱RTP)為近年來頗受囑目的一項新技術，正如火如荼的發展與應用於超大型積體電路的製造，逐漸的取代了傳統的高溫爐管。然而，快速熱製程可以彌補傳統式高溫爐管的缺點，但是如何有效地控制晶圓溫度分佈之均勻性，及晶圓因不均勻溫度分佈而引發錯位等晶圓缺陷，是製程中常遭遇的難題。藉由數值模擬或實驗來分析處理爐內熱傳現象，切入主要影響因子來進行剖析，進而達到晶圓表面熱傳均勻性的補償，不僅符合實際的需求，且為最有效率更能降低研發成本之方法。
在數值模擬方面，熱輻射為RTP製程中最主要的熱傳機制，而以往由漫射(diffuse)的假設是不足以來達到高準確度的結果，所以必須引入光線追蹤法來切入熱輻射的傳輸現象，藉由更符合實際的光源分佈，以及爐壁與晶圓材質之反射與吸收的設定，導入本論文所模擬之國立臺灣大學電機系半導體實驗室中四吋快速熱處理機台RTM-2017
，在不考慮反應爐內對流場及晶圓內部之熱傳導情況下來模擬快速熱處理爐中，晶圓表面的入射熱輻射通量分佈。
研究模擬之結果顯示，針對於RTP系統內石英窗的加工或改良，藉由光學透鏡的特性可以來達到提高晶圓表面入射熱輻射的均勻性，尤其是透過Fresnel透鏡的特點，加上中心與外圍不同區域以混合型式的方式合成石英窗，對於晶圓邊緣熱輻射損失的補償有最顯著的效果，在入射熱輻射相差2000 W/m2內的單位晶圓面積百分比可高達82.4%，另外在晶圓表面入射熱輻射分佈變異量也下降到5.06%。
本文所構思的光學透鏡是大面積的石英窗，其製造會受到加工機台尺寸的限制而有相當大的困難度。因此，若將本文應用實際的大尺寸晶圓製程時，尚需研議此石英光學透鏡窗的加工方法，這是值得後續努力的方向。

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究動機與本文內容 5
第二章 快速熱處理機台介紹 6
2.1 快速熱製程(RTP) 6
2.1.1 製程簡介 6
2.1.2 RTP流程 7
2.2 實體機台與邊界條件設定 8
2.2.1 機台外型 8
2.2.2 機台設備 9
2.2.3 基本假設條件 10
第三章 輻射熱傳分析與模擬方法 11
3.1 熱傳分析 11
3.1.1 能量守恆 11
3.1.2 熱傳導 11
3.1.3 熱對流 12
3.1.4 熱輻射 13
3.2 熱輻射追蹤方法 15
第四章 數值模擬結果與分析 17
4.1 基本參數設定 17
4.2 光源射線獨立性分析 17
4.3 石英窗加工之晶圓表面入射輻射量分析 19
4.3.1 石英窗加工－石英窗上密佈小型石英半球體 19
4.3.2 石英窗加工－石英窗表面加工陣列小凹型半球面(cup) 21
4.4 石英窗使用透鏡模式 21
4.4.1 石英窗嵌入小型球面透鏡型式(lens element) 22
4.4.2 石英窗使用Fresnel透鏡型式 22
4.4.3 石英窗使用混合型Fresnel透鏡型式 23
第五章 結論與未來展望 26
5.1結論 26
5.2未來展望 28
參考文獻 29

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