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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪順清
研究生(外文):Hung, Shuen-Ching
論文名稱:全模式快速熱製程反應爐之溫度控制
論文名稱(外文):The Control Law Design for a Full RTP Model
指導教授:陳立文陳立文引用關係
指導教授(外文):Chen, Li-Wen
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:車輛工程系碩士班
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:快速熱製程類神經網路
外文關鍵詞:Rapid Thermal ProcessingNeural Network
相關次數:
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快速熱製程(rapid thermal processing, RTP)是應用在半導體工業裡製造晶圓時的熱處理動作。雖然快速熱製程系統能夠快速的加熱而修復晶格,但因為爐壁的低溫輻射導致的冷卻效應,會使得徑向溫度分佈不均勻,導致晶格有滑差的產生,使晶圓的品質受損。因此在整個快速熱製程中如何使晶圓徑向的溫度能均勻的分佈就成為一大議題。
類神經網路在適當設計調適法則的情況下,能學習和重建未知的非線性模式,因此本研究使用類神經網路來重建快速熱製程反應爐系統中輻射動態模式未知的部分,以控制快速熱製程反應爐系統,使晶圓徑向溫度能夠均勻。研究中所採用的熱製程反應爐模型,主要由加熱器、石英板、晶圓和爐體所組成。其中加熱器分成五個同軸環狀加熱區,每一個加熱區都是可獨立控制加熱的功率。由模擬的結果顯示,所設計的類神經網路控制器在快速加熱晶圓時,不管是在暫態或穩態的情況下,都能夠改善徑向溫度的均勻性。

The rapid thermal processing (RTP) has been widely applied in semiconductor manufacturing. Although, RTP can restore crystal damages, the water-cooled furnace wall has low temperature which may dissipate heat energy and make wafer temperature non-uniform. The non-uniformity of wafer temperature may cause dislocations in crystal and damage the wafer. Therefore, it is always an important issue to keep temperature uniformity in RTP.
The neural network has shown its ability to learn unknown nonlinear models under proper adaptive algorithms. This study takes this advantage to reconstruct un-modeled radiation dynamics in RTP such that the uniformity on wafer temperature can be achieved. The RTP furnace used in this study comprises heater, quartz, wafer and furnace wall. The heater can be divided by five concentric circular heating zones. Each heating zone can deliver its heating power independently. Simulated results show that the designed neural network control system can increase the uniformity on wafer temperature during both the transient and steady states.

目 錄
中文摘要......................................................i
英文摘要.....................................................ii
誌謝........................................................iii
目錄.........................................................iv
圖表索引.....................................................vi
第一章 緒論...................................................1
1.1 前言......................................................1
1.2 快速熱製程簡介............................................1
1.3 研究動機與目的............................................2
1.4 文獻回顧..................................................4
1.5 本文內容..................................................7
第二章 快速熱製程反應爐溫度模型的建立.........................9
2.1 溫度模型的假設與簡化......................................9
2.2 晶圓溫度模型的建立.......................................10
2.2.1 晶圓熱傳導、熱對流和自產生熱的熱模型..................11
2.2.2 晶圓熱輻射模型........................................12
2.3 石英板溫度模型...........................................17
2.4 加熱區溫度模型...........................................18
第三章 控制器設計............................................22
3.1 類神經網路控制器設計..............................22
3.2 類神經網路控制器的穩定性與調適法則的推導..........34
第四章 模擬驗證..............................................45
4.1 未控制之快速熱製程系統溫度動態...........................46
4.2 未考慮石英板之類神經網路控制系統.........................47
4.3 類神經網路控制之快速熱製程系統...........................49
4.4 結果與討論...............................................51
第五章 結論與展望............................................75
5.1 研究成果與結論....................................75
5.2 未來研究方向......................................76
參考文獻.....................................................78
符號索引.....................................................81
附錄A........................................................87
作者簡介 ....................................................90
圖表索引
圖1-1 一般水平式快速熱製程反應爐..............................8
圖1-2 本文所採用的快速熱製程反應爐模型........................8
圖2-1 快速熱製程反應爐剖面示意圖.............................21
圖2-2 晶圓環形容積示意圖.....................................21
圖3-1 類神經網路架構.........................................43
圖3-2 假設晶圓上五環形區溫度的量測位置.......................43
圖3-3 類神經網路控制系統方塊圖...............................44
圖4-1 快速熱製程系統之配置圖.................................54
圖4-2 各加熱區相同功率下晶圓和石英板之溫度對時間變化.........54
圖4-3 各加熱區相同功率下加熱 9 0 秒之晶圓和石英板之溫度對
半徑變化...............................................55
圖4-4 各加熱區相同功率下晶圓之溫度不均勻度...................55
圖4-5 各加熱區不同功率下晶圓和石英板之溫度對時間變化.........56
圖4-6 各加熱區不同功率下加熱 9 0 秒之晶圓和石英板之溫度對
半徑變化...............................................56
圖4-7 各加熱區不同功率下晶圓之溫度不均勻度...................57
圖4-8 理想期望溫度曲線.......................................57
圖4-9 本研究假設之期望溫度和理想期望溫度曲線.................58
圖4-10 案例三之晶圓上五點溫度和理想期望溫度對時間之關係圖....58
圖4-11 案例三之五個加熱區功率對時間之關係圖..................59
圖4-12 案例三之晶圓上五點溫度和理想期望溫度之差值............59
圖4-13 案例三之晶圓之徑向溫度不均勻度........................60
圖4-14 案例三之加熱21.6秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖........60
圖4-15 案例三之加熱30秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖..........61
圖4-16 案例四之晶圓上五點溫度和理想期望溫度對時間之關係圖....61
圖4-17 案例四之五個加熱區功率對時間之關係圖..................62
圖4-18 案例四之晶圓上五點溫度和期望溫度之差值................62
圖4-19 案例四之晶圓之徑向溫度不均勻度........................63
圖4-20 案例四之加熱11.58秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖.......63
圖4-21 案例四之加熱30秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖..........64
圖4-22 案例五之晶圓上五點溫度和理想期望溫度對時間之關係圖....64
圖4-23 案例五之為五個加熱區功率對時間之關係圖................65
圖4-24 案例五之晶圓上五點溫度和理想期望溫度之差值............65
圖4-25 案例五之晶圓之徑向溫度不均勻度........................66
圖4-26 案例五之加熱21.74秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖.......66
圖4-27 案例五之加熱30秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖..........67
圖4-28 案例六之晶圓上五點溫度和理想期望溫度對時間之關係圖....67
圖4-29 案例六之晶圓中心和邊緣溫度及石英板中心和邊緣溫度對
時間之關係圖..........................................68
圖4-30 案例六之穩態時晶圓和石英板對半徑之關係圖..............68
圖4-31 案例六之五個加熱區功率對時間之關係圖..................69
圖4-32 案例六之晶圓上五點溫度和期望溫度之差值................69
圖4-33 案例六之晶圓之徑向溫度不均勻度........................70
圖4-34 案例六之加熱5秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖...........70
圖4-35 案例六之加熱10秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖..........71
圖4-36 案例六之加熱10.34秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖.......71
圖4-37 案例六之加熱15秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖..........72
圖4-38 案例六之加熱19.84秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖.......72
圖4-39 案例六之加熱20秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖..........73
圖4-40 案例六之加熱25秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖..........73
圖4-41 案例六之加熱30秒時晶圓徑向溫度和半徑之關係圖..........74
圖I 兩面積之間進行輻射熱交換時的幾何位置示意圖............87
圖II 兩垂直面積間之幾何位置示意圖..........................88
圖III 兩平行面積間之幾何位置示意圖..........................89
表4-1 快速熱製程系統的熱傳參數..............................53
表4-2 快速熱製程系統的幾何參數..............................53

參考文獻
1.王鎮雄、朱朝煌、李世榮、劉傳仁、蔡豐欽,熱傳遞學,高立圖書有 限公司,1995。
2.林彥至,快速加熱爐中晶片上溫度分布之分析與控制,國立台灣大學機械工程研究所碩士論文,1997。
3.張簡嘉人,類神經網路控制器之設計及其在RTP上之應用,國立屏東科技大學機械工程研究所碩士論文,2001。
4.黃義恩,快速升溫退火爐之控制:以設計達成較佳的溫度均勻性,台灣科技大學化學工程技術研究所碩士論文,1997。
5.蘇木青、張孝德,機械學習:類神經網路、模糊系統以及基因演算法則,全華科技圖書股份有限公司,1999。
6.Abbas E. N., Jon L. E., Dick D. R., Robert L. K., Marco D., La Moyne L. P., and Sarbajit G., “Modeling and Control of Distributed Thermal Systems,” IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 11, No. 5, pp.668-682, 2003.
7.Apte P. P., and Sarswat C., “Rapid Thermal Processing Uniformity Using Multivariable Control of a Circularly Symmetric 3 Zone Lamp,” IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 5, No. 3, pp.180-188, 1992.
8.Badgwell T. A., ‘‘Modeling and Optimization of Multiwafer Low Pressure Chemical Vapor Deposition Reactions,’’ Ph.D. Thesis, University of Texas at Austin, 1992.
9.Cho Y. M., Paulraj A., Kailath T., and Xu G., ‘‘A Contribution to Optimal Lamp Design in Rapid Thermal Processing,’’ IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 7, No. 1, pp.34-41, 1994.
10.Choi J. Y., and Do H. M., ‘‘A Learning Approach of Wafer Temperature Control in a Rapid Thermal Processing System,’’ IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 14, No. 1, pp.1-10, 2001.
11.Choi J. Y., Do H. M., and Choi H. S., ‘‘Adaptive Control Approach of Rapid Thermal Processing,’’ IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 16, No. 4, pp.621-632, 2003.
12.Hirasawa S., Watanabe T., Takagaki T., and Uchino T., ‘‘Temperature Distribution in Semiconductor Wafer Heated in a Hot-Wall-Type Rapid Diffusion Furnace,’’ IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 7, No. 4, pp.423-429, 1994.
13.Jan Y. K., and Lin C. A., ‘‘Lamp Configuration Design for Rapid Thermal Processing,’’ IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 11, No. 1, pp.75-84, 1998.
14.Lin C. A., and Jan Y. K., ‘‘Control System Design for a Rapid Thermal Processing,’’ IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing,’’ Vol. 9, No. 1, pp.122-129, 2001.
15.Lin C. T., Juang C. F., and Huang J. C., ‘‘Temperature Control of Rapid Thermal Processing System Using Adaptive Fuzzy Network,’’ Elsevier Science Fuzzy Sets and System 103, pp.49-65, 1999.
16.Roenigk K. F., ‘‘Analysis of Low Pressure Chemical Vapor Deposition Processes,’’ Ph. D. Thesis, University of Minnesota, 1987.
17.Slotine J. J. E., and Li W., Applied Nonlinear Control, Prentice-Hall International Editions, 1991.
18.Zant P. V., Microchip Fabrication, New York:McGraw-Hill, Chap. 1-7, 1996.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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