[发明专利]半导体工艺设备及其法拉第杯

说明书

本申请公开了一种半导体工艺设备及其法拉第杯，其中法拉第杯包括电源部、杯体和杯口组件，上述的杯口组件设置在杯体的杯口上，杯口组件包括第一电极层和第二电极层。第一电极层设置在杯口上方，同时第一电极层与杯体绝缘，第二电极层设置在第一电极层的上方，第二电极层与第一电极层绝缘，第一电极层和第二电极层具有对应设置的通孔，离子能够通过通孔进入到杯体中。第一电极层和第二电极层之间形成电场方向朝向第一电极层的电场，电场能够防止等离子体中扩散的自由电子进入到杯体中，从而使得法拉第杯的测量结果更加精确。

技术领域

本申请涉及半导体加工领域，特别涉及一种半导体工艺设备及其法拉第杯。

背景技术

等离子体浸没离子注入系统不同于利用加速电场及离子质荷比特性得到目标能量离子的束线离子注入系统(beam-line ion implantation system)，等离子体浸没离子注入系统是将需要被掺杂的目标物直接浸没在包含掺杂剂的等离子体中，并通过给目标物施加特定负电压，使等离子体中的掺杂剂离子进入到目标物表面。然而随着集成电路制程工艺的不断发展，尤其是进入到7nm、5nm甚至3nm制程阶段，基片晶圆的成本更高，相关制程工艺对掺杂设备稳定性、掺杂均匀性、注入离子剂量控制以及金属污染量级提出了更高的要求。其中，掺杂工艺的精度主要由离子注入剂量测量装置决定。因此，离子注入剂量测量装置需不断更新优化以获得更高的工艺控制精度。

发明内容

本申请提出了一种半导体工艺设备的法拉第杯，包括：电源部、杯体以及杯口组件，其中，

所述杯口组件设置在所述杯体的杯口上，所述杯口组件包括：

第一电极层，位于在所述杯口的上方；

第二电极层，位于所述第一电极层的上方，与所述第一电极层绝缘；

其中，所述第一电极层和第二电极层上开设有对应设置的通孔；

所述电源部用于向所述第一电极层施加第一负脉冲偏压，向所述第二电极层施加第二负脉冲偏压，其中，所述第一负脉冲偏压和第二负脉冲偏压具有相同的相位，且所述第一负脉冲偏压的偏压值大于所述第二负脉冲偏压的偏压值。

进一步的，所述电源部还用于向所述杯体施加第三负脉冲偏压，其中，所述第三负脉冲偏压、第一负脉冲偏压和第二负脉冲偏压具有相同相位，且所述第三负脉冲偏压的偏压值小于所述第一负脉冲偏压的偏压值和第二负脉冲偏压的偏压值，所述杯体与所述第一电极层绝缘。

进一步的，所述第一电极层与所述杯体之间、所述第一电极层和第二电极层之间、所述第二电极层远离所述第一电极层的一侧均设置有绝缘层，所述绝缘层上均开设有与所述第一电极层和第二电极层上的通孔对应设置的通孔。

进一步的，所述杯体的内壁设置有保护层。

进一步的，所述通孔具有多个，所述通孔的直径为0.5mm-2mm。

进一步的，多个所述通孔的开口面积之和占所述杯体的杯口面积的0.4％-2％。

本申请还提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室；所述工艺腔室内设置有用于承载晶圆的承载部，所述工艺腔室内还设置有固定安装部，所述固定安装部上设置有绕所述承载部设置的容置槽，上述的法拉第杯设置在所述容置槽内。

进一步的，半导体工艺设备还还包括聚焦环，所述聚焦环将所述固定安装部的侧壁和所述固定安装部开设所述容置槽的端面包覆，所述聚焦环上开设有与所述第一电极层和第二电极层上的通孔对应设置的通孔。

进一步的，所述固定安装部和所述杯体为陶瓷一体结构。

进一步的，所述杯口组件的上端面与所述固定安装部的上端面平齐。

与现有技术相比，本申请的有益效果如下：