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2022-12-13
GSD / 200 E2 离子注入机的组成及工作原理（一）
GSD / 200E2 是美国 Axcelis 公司生产的大束流离子注入机。经过多次改进，设备的性能有了很大提高。目前依然是6/8寸的主流生产设备。下面就主要参照 GSD / 200E2 来介绍离子注入机的组成及工作原理。
一、 GSD / 200E2 离子注入机的技术指标
1. 离子束能量
80KeV 形式:2 – 80KeV (也可选 90KeV)
160KeV 形式:5 – 160KeV (也可选 180KeV)
2. 80KeV 注入机的最大束流(极限束流，非量产束流）
| 能量 | 11B（mA) | BF2+(mA) | 75As(mA) | 31P(mA) |
| 2 | 1.0 | - | - | - |
| 5 | 4.5 | 3.5 | 2 | 2 |
| 10 | 10 | 8 | 7 | 6 |
| 20 | 10 | 8 | 12 | 10 |
| 30 | 10 | 8.5 | 20 | 20 |
| 40-80 | 10 | 9 | 20 | 20 |
| 90 | 10 | 9 | 20 | 20 |
3. 160Kev注入机的最大束流(极限束流，非生产束流）
| 能量 | 11B（mA) | BF2+(mA) | 75As(mA) | 31P(mA) |
| 5 | 3.5 | 2 | 1.5 | 1.5 |
| 10 | 8.5 | 7 | 5 | 6 |
| 20 | 9 | 8 | 10 | 10 |
| 30 | 9 | 8.5 | 20 | 20 |
| 40-80 | 9 | 9 | 20 | 20 |
| 90-160（180） | 9 | 9 | 20 | 20 |
4. 最小束流
10uA
5. 注入剂量
5E11—1E16 Ion/cm2
6. 机械流片量
| 硅片直径（mm） | 批处理数（片） | 流片量（片） |
最长注入时间 (秒） |
| 200 | 13 | 220 | 73 |
| 150 | 17 | 239 | 96 |
| 125 | 20 | 248 | 111 |
7. 靶盘角度转换
│α│+│β│≤11，α或 B≥10±0.5° (GSD 设定)
8. 设备真空
| 部位 | 真空泵形式 | 真空值 |
|
离子源部分 Source housing |
SEIKOA2203C(2000 L/S) Turbo-Molecular pump |
≤5E-7 |
|
束线部分 (分析磁铁及后加速) Beamline (160KeV) |
Leybold TMP (1000 L/S ) | ≤5E-7 |
|
束线部分(不含靶盘腔) Beamline/Resolving housing |
CTI-8 On-Board Fast Regen |
≤5E-7 |
|
束线部分(不含分析磁铁及后加速) Resolving housing/Process chamber |
CTI-10 On-Board Fast Regen |
≤5E-7 |
9. 硅片温度控制
硅片的最高温度不可超过 100℃，因此要控制注入离子的剂量最好不超过1E16。因为1E16 剂量就相当于2700 瓦的束流功率。（当然，部分产品的剂量需求需达到2E16的剂量级别，对冷却需要有较好的监控手段及Disk翻新的及时性）
10. 颗粒度
| 颗粒大小（um) | 硅片正面颗粒累计值 ( cm2 ) |
| ≥0.30 | ≤0.05 |
| ≥0.20 | ≤0.11 |
| ≥0.16 | ≤0.18 |
11. ELS离子源的使用寿命
| 离子种类 | 束流状况 | 使用时间（小时） |
| 11B 和 BF2 | 最大束流 | ≥80 |
| 75AS 和 31P (50% 混合 ) | 最大束流 | ≥125 |
| 最大束流×80% | ≥168 |
12. 自动引束
| 源的状态 | 引束时间（分） |
| 冷固态源 | 45 |
| 冷气态源 | 15 |
| 气体-固体 | 15 |
| 固体-气体 | 15 |
| 气体-气体 | 5 |
| 能量变化 | 5 |
今天先介绍到这里，后续继续更新GSD/200E2离子注入机的机械结构部分。
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