快速熱程序之泛用型即時模擬器

Abstract

本論文針對半導體製程中的快速熱程序（RTP）系統，提出一個計算 晶圓溫度場分佈的軟體即時模擬器架構，而非傳統以分析為主的離線模擬 。內容首先介紹RTP系統與即時系統的基本架構，並提出一個RTP模擬器的 雛形。接著分別介紹發生在RTP爐腔內的熱傳現象：熱傳導、熱對流即熱 輻射，並建立整個爐腔內的溫度動態偏微分方程式（PDE），這就是即時 模擬器初步的核心。 為了解PDE，必須使用到數 值方法。首先以軟體架構設計考量為主，在第二章中分別就熱通量計算及 晶圓溫度場計算選擇了一些演算法，並提出初步的模擬器軟體架構。不過 由於即時模擬器的重點在於即時運算，因此本論文在第三章中重新檢視了 現有數值方法運算的效率，並提出一些可以改善計算效率的方法。在第四 章中以實際軟體執行的時間作個總比較，最後完成一個真正的軟體即時模 擬器。 Instead of traditionally off-line evaluation applied mainly on analysis, we propose a real-time dynamic simulator for rapid thermal processing (RTP) systemin semiconductor manufacturing. First, we introduce the structure of an RTPsystem and study all the key factors for building a simulator. Secondly, theheat transfer dynamics via an RTP chamber, i.e., conduction, convection, andradiation, are introduced. The associated Partial Differential Equations forwafer temperature are derived. This serves as the kernel of the real-time simulator. To solve the PDE, we study several numerical algorithms for the computationof heat flux and wafer temperature field. The proposed computation procedureconsiderthe real-time efficiency aod software structures for implementation.The overalldesign is realized by using objected-oriented programming techniques.Detail codesand efficiency measure are also presented.