快速热处理(Rapid thermal processing,RTP)过程是半导体制造业必不可少的一项先进工艺,其主要功能是对晶片进行氧化、退火、金属硅化物的形成和快速热化学气相沉积等处理,具有升降温速率高、单晶片处理、可程序控制、可在同一设备环境中完成不同工序和工艺与测控良好整合的优点。但RTP装置作为实现RTP工艺的运行平台和专门环境在工作原理、系统结构、运行机制及相关理论等研究方面仍处于发展创新阶段,目前国内具有自主知识产权的RTP设备仅为清华大学微电子所开发的RHT系列高频石墨感应加热型半导体快速热处理设备。本论文为研制一种直管辐射光源和旋转托盘的反应容器式8～10时晶片RTP装置主要开展了以下基础性研究工作。1、根据该RTP系统的工艺要求,提出了晶片的尖峰退火温度曲线。2、对该RTP系统的几个典型工况,包括加热方式、冷却方式和测温方式进行相关的理论分析,提出了一些核心设计参数的导出方法和计算式,并实际应用于所研制设备系统中。3、提出了以非接触方式实时探测热处理晶片温度的光纤传输测温方案和光纤探头的设计结构,制作出兼有独创性和经济性的全波段光纤传输非接触温度探测器,并通过了试验验证,为实物测温系统的构建奠定了可靠的技术基础,在此基础上提出了测温系统结构框图。4、对RTP系统的加热冷却效能与相关几何参数间的依变关系模型进行了基于Mathematica软件的数值仿真分析,尤其是对可能产生边缘化效应的加热场分布和冷气场分布均匀性的问题。