NV-GSD引束培训教材

Wuxi CSMC-HJ Semiconductor Co., Ltd.

无锡华晶上华半导体有限公司

注入机引束培训教材

引束一直是我们大家共同关心的问题，各人对设备的了解程度不一样，熟练程度不一样，也就导致了引束水平的不一致。本文主要结合前人引束的经验以及本人引束的一些体会，以GSD为例，与大家一起分享，共同服务生产，维持设备状态。

要提高引束能力，优化引束质量，必须要了解设备的基本工作原理，明确判断引束质量的指标，了解引束参数设置对工艺可能造成的影响。

下面的内容，我会结合以上几个方面讨论如何较好引NV-GSD束流的问题。

1. 束流产生的过程

简单的讲，束流是工艺气体通入到source的arc腔内，受到arc腔内的电子撞击产生正电离子，离子在Extraction的电场作用下加速，通过AMU选择出注入目标离子，最终形成目标束流，注入到产品里。

2. 工艺气体的控制

在我们日常注入的杂质主要有B+、BF2+、P+、As+ 等，另外转换气体源时会用到Ar 。这些气体源都是通过管道直接通入ARC CHAMBER内的，其气体流量大小由流量计(MFC)进行控制的。

工艺气体流量对束流的控制有很大影响。如果工艺气体太少，这样势必束流引不大，甚至会灭弧；工艺气体太多，导致ARC CHAMBER内的源气体过剩，灯丝产生的电子无法起到良好的放电作用，束流也引不大；同时，如果工艺气体设置过大，会导致设备真空很差，可能影响到注入剂量，造成产品异常。

如何最优化设置工艺气体流量呢？原则上是在引到菜单规范束流的情况下，气体流量越小越好。设置气体流量时，我们需要关注IG!的示数。一般情况下，可以参照下表，优化设置工艺气体流量。

菜单分类 E12&E13 E14 E15&E16 IG1控制标准/T 2E-5左右 4E-5左右 5E-5左右 3. arc chamber的控制 arc chamber是用来产生离子的弧光反应室。其主要结构如下图所示：

在arc chamber内，离子是怎么产生的呢？灯丝电源给灯丝加电后，灯丝会产生大量热电子；同时，arc电源会在灯丝和arc chamber之间加载电压；这样灯丝产生的热电子会在电场作用下，向arc chamber壁运动，撞击工艺气体，使工艺气体分子电离，产生所需要的正电离子。

为了提高工艺气体电离效率，arc chamber上下安装了source magnet。它会在 arc chamber内提供磁场，使灯丝产生的热电子在arc chamber内作弧线运动，增大碰撞工艺气体的几率。提高电离效率。

Source magnet的设置对束流产生有很大影响。如果设置过大，灯丝热电子运动半径会很小，导致其在arc chamber的运动轨迹无明显变化，如下图轨迹B所示；如果设置过小，灯丝热电子运动半径会很大，

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导致其在arc chamber的运动轨迹路程反而减小，如轨迹A所示；合理的source magnet设置能大大提高灯丝热电子的运动轨迹路程，如轨迹C所示，从而增大工艺气体的电离量，提升束流。

B C A

一般情况下，引B以及多电荷的束流时，source magnet、arc voltage、arc current会比其他元素大一些；同时，source magnet和工艺气体(MFC)有很大关联性，两者需要交互设置匹配。

评价arc chamber设置，一般是在引出菜单规范束流的前提下，arc current、arc voltage越小越好。

+

4. Extraction控制

在arc chamber产生的离子本身并不能形成束流，需要加上吸极(extraction)电压后才能够将arc chamber内的离子吸出形成束流。

束流是大量正电荷形成的离子束，由于带电离子同性相斥，所以束流从arc chamber出来后，会慢慢发散；同时，设备也安装了聚焦装置，收拢束流。实际束流可以抽象为下图所示：

从上图可以看出：Extraction的位置（GAP AXIS）对束流会有很大影响。如果GAP AXIS太近或者太远，当离子束通过Extraction的狭缝时，会有部分离子被Extraction挡住，导致束流损失。而且，GAP AXIS太近或者太远时，会造成Extraction current过大，加速恶化设备状态，甚至造成设备打火，引起真空破坏，园片报废等异常。

设置GAP AXIS时，需要同时关注beam current和Extraction current两个参数。合理的GAP AXIS会增大beam current, 同时Extraction current无明显变化，甚至减小。

Extraction current是一个非常重要的优化引束参数，在能引到菜单规范束流的前提下，Extraction current越小越好。

对于M2和G7两台注入机，它们用的硬件为三轴的，需要匹配tile、side、gap的设置调整Extraction的合理位置。

5. Suppression控制

Suppression也会聚焦束流，同时能矫正束流方向。当suppression current 1和suppression current 2都过大时，可以调整GAP AXIS，减小suppression current；如果suppression current 1和suppression current 2其中仅一个过大时，这是可能束流偏，可以通过调节suppression的avg与diff的设置，矫正束流方向，降低suppression current。

6. AMU控制

AMU是用来选择注入目标离子的装置。

调整AMU可以通过点AMU TUNE来自动调整或手动微调，调节AMU时一定要使束流达到峰值。

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如果束流到峰值时,AMU超过菜单规范，这是需要找工艺人员处理。

注入引束主要就是通过以上各参数的调节来进行的，各参数与束流的关系都是抛物线关系并非线性关系，而且其最高点位置会不断变化，也就是说引束是不断调整以上参数来寻找束流的最高点。对于一些小束流注入，不应该通过改变SOURCE MAGNET、GAP AXIS等来减少束流，而应通过降低ARC 电流、灯丝电流，这样可以降低设备的负载。

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附录：注入区域注意事项：

1. 日常QC安排：

1) 注入区域日常QC按照控制计划安排，当天的QC要尽可能快速得出测试结果； 2) 退火单作业信息填写完整、详细。 2. NV-6200a/av波形调节：

1) 两个波形顶部要重合，不能交叉（引束要特别注意这种情况，右边波形一定不能作业）

2) 两个波形左右要重合，不能分开（作片时如果设备自动变成右边的波形，请立即stop停止工艺，

产品开异常单，call工艺或者设备人员处理）

3) 压宽波形时，不能压得过宽至有线条从底部隆起