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研究生:紀崇仁
研究生(外文):Chung-Jen Chi
論文名稱:晶圓快速熱處理模擬
論文名稱(外文):Modeling of Rapid Thermal Processing for Wafers
指導教授:吳志陽吳志陽
指導教授(外文):C. Y. WuC. Y. Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:快速熱處理晶圓快速熱處理晶圓
外文關鍵詞:WafersRapid Thermal ProcessingWafersRapid Thermal Processing
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摘要
本文以中山科學研究院正在發展中的快速熱處理機台為對象,
進行快速熱處理過程的熱傳研究,發展加熱燈、
腔體及直徑 厘米的晶圓之間的熱輻射交換及被加熱的晶圓的熱傳導的數值模擬。
本文採用封閉面模式計算熱輻射交換,
再結合熱輻射交換的結果和晶圓熱傳導的有限差分解,
求得快速熱處理過程晶圓溫度的分佈。
以加熱燈表相放射率為 ,
表相吸收率為 及單一加熱燈的放射功率為 的典型計算而言,
加熱 秒後晶圓的溫度約為 。當燈座吸收率減少,各時刻晶圓溫度會增加。
這是因為燈座吸收率愈小,燈座外流的能量會愈少。
另外,腔壁放射率的減少會造成晶圓溫度的增加。
Abstract
In this work, we consider heat transfer in Rapid Thermal Processing
(RTP) for the RTP equipment under development in CSIST. Numerical
schemes simulating radiative heat exchange among the lamps, chamber and a
300mm wafer and heat conduction in the wafer are developed. The enclosure
model is applied to solve the radiative heat exchange, and the results are
combined with the finite-difference solutions of the heat conduction in the
wafer to obtain the temperature distribution of the wafer in the RTP. For a
typical case with the apparent emissivity of a lamp 0.426, the apparent
absorptivity 0.408 and the emissive power of a single lamp 510W, the
temperature of wafer achieves about 1300K after 10-second heating. The
temperature of the wafer at a certain instant increases, as the absorptivity of
the lamp-stands decreases. This is because the energy leakage through the
lamp-stands decreases with the decrease of the absorptivity. Besides, the
temperature of the wafer increases with the decrease of the emissivity of
chamber wall.
目錄
中文摘要…………………………………………………………………….i
英文摘要…………………………………………………………………….ii
目錄………………………………………………………………………….iii
表目錄………………………………………………………………………...v
圖目錄……………………………………………………………………..…vi
符號說明……………………………………………………………………. ix
第一章 緒論………………………………………………………………..1
1-1 簡介………………………………………………………………..1
1-2 文獻回顧…………………………………………………………..2
1-3 本文內容大概……………………………………………………..6
第二章 熱傳模式………………………………..……………………….7
2-1 能量方程式……………………..……………………………….7
2-2 輻射熱傳模式……….…………………………..………….… 10
2-3 加熱環放射功率與吸收率………………………………………11
第三章 數值方法…………………………………………………………14
3-1 能量方程式的數值解…………………………………………..14
3-2 整體的求解過程………..……………………………………..16
第四章 結果與討論………………………………..……………………..19
第五章 結論與展望………………………………..……………………..26
5-1 結論………………………………………………………………26
5-2 展望………………………………………………………………27
參考文獻……………………………………………………………………28
附錄…………………………………………………………………………31

表目錄
表2-1 腔體及晶圓尺寸………………………………………………….34
表2-2 典型的腔體與燈座的性質與溫度…………………….…………35
表3-1 不同參數設定所對應的計算時間……………………………….36
表4-1 不同情形的加熱環放射功率………………………………….....37
圖目錄
圖2-1 加熱燈示意圖…………………………………………………….38
圖2-2 腔體示意圖與尺寸標示………………………………………….39
圖2-3 邊界示意圖..…………………………………………………….40
圖2-4 封閉面模式示意圖-側視圖.……..……………………………41
圖3-1 晶圓格點位置示意圖…….………………………………………42
圖3-2 程式計算流程圖……….……………….………………………..43
圖4-1 晶圓溫度的時間分佈圖( )…………………………….….44
圖4-2 晶圓溫度的位置分佈圖( )………………………………45
圖4-3 晶圓溫度的位置分佈圖( )……………………………..46
圖4-4 晶圓格點位置的溫度的時間分佈圖…………………………….47
圖4-5 不同時間,晶圓溫度的位置分佈圖…………………………….48
圖4-6 晶圓上表面的表面淨熱輻射通量的時間分佈圖……………….49
圖4-7 晶圓下表面的表面淨熱輻射通量的時間分佈圖……………….50
圖4-8 晶圓邊緣表面熱通量的時間分佈圖…………………………….51
圖4-9 晶圓上、下表面淨熱輻射通量的位置分佈圖………………….52
圖4-10 不同燈座吸收率,晶圓溫度的時間分佈圖( )…………...53
圖4-11 不同燈座吸收率,晶圓溫度的時間分佈圖( )……….54
圖4-12 不同燈座吸收率,晶圓溫度的位置分佈圖( )………….55
圖4-13 不同燈座吸收率,晶圓溫度的位置分佈圖( )..……….56
圖4-14 不同加熱環放射功率,晶圓上、下表面淨熱輻射通量的位置分
佈圖( )……………………………………………………57
圖4-15 不同加熱環放射功率,晶圓上、下表面淨熱輻射通量的位置分
佈圖( )…………………………………………………..58
圖4-16 不同的加熱環放射功率,晶圓溫度的時間分佈圖( )……59
圖4-17 不同的加熱環放射功率,晶圓溫度的時間分佈圖( ).60
圖4-18 不同的加熱環放射功率,晶圓溫度的位置分佈圖( )…61
圖4-19 不同的加熱環放射功率,晶圓溫度的位置分佈圖( )..62
圖4-20 不同腔體放射率,晶圓溫度的時間分佈圖( )………….63
圖4-21 不同腔體放射率,晶圓溫度的時間分佈圖( )……….64
圖4-22 不同腔體放射率,晶圓溫度的位置分佈圖( )………….65
圖4-23 不同腔體放射率,晶圓溫度的位置分佈圖( )……..….66
圖4-24 不同腔體放射率,晶圓溫度差的位置分佈圖( )………..67
圖4-25 不同腔體放射率,晶圓溫度差的位置分佈圖( )………68
圖4-26 不同腔體放射率,晶圓上、下表面淨輻射通量的位置分佈圖
( )………………………………………………………….69
圖4-27 不同腔體放射率,晶圓上、下表面淨輻射通量的位置分佈圖
( )………………………………………………………..70
圖4-28 不同加熱環放射功率,晶圓溫度差的位置分佈圖( )…71
圖4-29 不同加熱環放射功率,晶圓溫度差的位置分佈圖
( )………………………..………………………….…..72
參考文獻

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