[發明專利]半導體工藝設備及其法拉第杯

在審

• 申請號: 202011204687.2
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112397367A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 王桂濱;韋剛
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01J37/244
• 分類號: H01J37/244;H01J37/32
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 施敬勃

本申請公開了一種半導體工藝設備及其法拉第杯，其中法拉第杯包括電源部、杯體和杯口組件，上述的杯口組件設置在杯體的杯口上，杯口組件包括第一電極層和第二電極層。第一電極層設置在杯口上方，同時第一電極層與杯體絕緣，第二電極層設置在第一電極層的上方，第二電極層與第一電極層絕緣，第一電極層和第二電極層具有對應設置的通孔，離子能夠通過通孔進入到杯體中。第一電極層和第二電極層之間形成電場方向朝向第一電極層的電場，電場能夠防止等離子體中擴散的自由電子進入到杯體中，從而使得法拉第杯的測量結果更加精確。

技術領域

本申請涉及半導體加工領域，特別涉及一種半導體工藝設備及其法拉第杯。

背景技術

等離子體浸沒離子注入系統不同于利用加速電場及離子質荷比特性得到目標能量離子的束線離子注入系統(beam-line ion implantation system)，等離子體浸沒離子注入系統是將需要被摻雜的目標物直接浸沒在包含摻雜劑的等離子體中，并通過給目標物施加特定負電壓，使等離子體中的摻雜劑離子進入到目標物表面。然而隨著集成電路制程工藝的不斷發展，尤其是進入到7nm、5nm甚至3nm制程階段，基片晶圓的成本更高，相關制程工藝對摻雜設備穩定性、摻雜均勻性、注入離子劑量控制以及金屬污染量級提出了更高的要求。其中，摻雜工藝的精度主要由離子注入劑量測量裝置決定。因此，離子注入劑量測量裝置需不斷更新優化以獲得更高的工藝控制精度。

發明內容

本申請提出了一種半導體工藝設備的法拉第杯，包括：電源部、杯體以及杯口組件，其中，

所述杯口組件設置在所述杯體的杯口上，所述杯口組件包括：

第一電極層，位于在所述杯口的上方；

第二電極層，位于所述第一電極層的上方，與所述第一電極層絕緣；

其中，所述第一電極層和第二電極層上開設有對應設置的通孔；

所述電源部用于向所述第一電極層施加第一負脈沖偏壓，向所述第二電極層施加第二負脈沖偏壓，其中，所述第一負脈沖偏壓和第二負脈沖偏壓具有相同的相位，且所述第一負脈沖偏壓的偏壓值大于所述第二負脈沖偏壓的偏壓值。

進一步的，所述電源部還用于向所述杯體施加第三負脈沖偏壓，其中，所述第三負脈沖偏壓、第一負脈沖偏壓和第二負脈沖偏壓具有相同相位，且所述第三負脈沖偏壓的偏壓值小于所述第一負脈沖偏壓的偏壓值和第二負脈沖偏壓的偏壓值，所述杯體與所述第一電極層絕緣。

進一步的，所述第一電極層與所述杯體之間、所述第一電極層和第二電極層之間、所述第二電極層遠離所述第一電極層的一側均設置有絕緣層，所述絕緣層上均開設有與所述第一電極層和第二電極層上的通孔對應設置的通孔。

進一步的，所述杯體的內壁設置有保護層。

進一步的，所述通孔具有多個，所述通孔的直徑為0.5mm-2mm。

進一步的，多個所述通孔的開口面積之和占所述杯體的杯口面積的0.4％-2％。

本申請還提供一種半導體工藝設備，包括工藝腔室；所述工藝腔室內設置有用于承載晶圓的承載部，所述工藝腔室內還設置有固定安裝部，所述固定安裝部上設置有繞所述承載部設置的容置槽，上述的法拉第杯設置在所述容置槽內。

進一步的，半導體工藝設備還還包括聚焦環，所述聚焦環將所述固定安裝部的側壁和所述固定安裝部開設所述容置槽的端面包覆，所述聚焦環上開設有與所述第一電極層和第二電極層上的通孔對應設置的通孔。

進一步的，所述固定安裝部和所述杯體為陶瓷一體結構。

進一步的，所述杯口組件的上端面與所述固定安裝部的上端面平齊。

與現有技術相比，本申請的有益效果如下：