一种三段式法拉第杯、离子注入设备及校准方法与流程

本发明属于半导体工艺设备，具体地涉及一种三段式法拉第杯、离子注入设备及校准方法。

背景技术：

1、在例如离子注入设备中，在工艺所用的离子束的行进路径末端会设置一个法拉第杯。法拉第杯的主要功能部件为石墨板，用于接收离子束、避免离子束直接照射设备腔体内壁，以及，石墨板的背面连接有线缆，根据单位时间内入射到石墨板上的离子数量会产生相应大小的电流，从而检测离子束流强、实现一定的状态监控作用。目前通用的此种法拉第杯的结构、功能单一，空间利用率较低。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的技术问题，本发明提供一种三段式法拉第杯、离子注入设备及校准方法，解决现有方案结构、功能单一的问题，实现在不大幅增加结构复杂程度的情况下获得更多的离子束信息，能够进行离子束位置的监控分析，并且能够据此进行离子束位置的粗调校准过程。

2、依据本发明的技术方案，本发明提供了一种三段式法拉第杯，包括有相互独立的第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯，第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯均呈条形且在宽度方向上依次相邻地并排或交叠设置，第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯的长度均大于离子束的截面的长度。

3、在一些实施例中，第一法拉第杯和第三法拉第杯均与第二法拉第杯的范围有重叠，且位于第二法拉第杯的上方。

4、进一步地，第一法拉第杯和第三法拉第杯的长度均大于第二法拉第杯的长度，使第二法拉第杯的两端位于第一法拉第杯和第三法拉第杯的长度范围之内。

5、进一步地，还包括有盒形腔体，第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯设置在盒形腔体的盒形底部，盒形腔体的内壁上设有石墨保护层。

6、优选地，第一法拉第杯和第三法拉第杯的检测范围的宽度均大于第二法拉第杯的检测范围的宽度。

7、优选地，第二法拉第杯的检测范围的宽度为40±10mm，第一法拉第杯和第三法拉第杯的检测范围的宽度为70±10mm。

8、依据本发明的技术方案，本发明还提供了一种离子注入设备，具有本发明的三段式法拉第杯；离子注入设备包括有相连接的离子束产生模块和工艺模块，工艺模块在与离子束产生模块相对的一侧设置三段式法拉第杯。

9、优选地，工艺模块内的离子束为平行带状离子束，且截面的长度方向为水平；第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯的长度方向均为水平，第二法拉第杯位于离子束的理想传输路径的居中位置。

10、依据本发明的技术方案，本发明还提供了一种离子束校准方法，其特征在于，采用本发明的三段式法拉第杯，其包括有如下步骤：

11、离子束入射三段式法拉第杯；对第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯的测量值进行分析；

12、若第二法拉第杯的测量值大于第一法拉第杯和第三法拉第杯的测量值，且第一法拉第杯和第三法拉第杯的测量值一致，则表明离子束位置居中；若不满足上述条件，则对离子束进行调节，使其满足上述条件。

13、与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

14、本发明的三段式法拉第杯、离子注入设备及校准方法，相当于将现有的法拉第杯分成两侧和中间共三部分，离子束照射在这三部分区域上，三个法拉第杯分别独立地进行检测，三段式法拉第杯设置的位置满足在理想情况下离子束照射在居中位置，位于中间的第二法拉第杯接收到的束流量最多，两侧的第一、第三法拉第杯接收到的束流量较少且均等；若三个法拉第杯检测结果并非如此，则可判断出离子束偏向了一侧，进而能够据此对离子束进行粗调，控制束流在垂直方向上的角度误差。将三个法拉第杯的测量值进行整合，即可得到总的离子束流强。如此实现了法拉第杯既能够测流强，又能够反映离子束的大致位置，在不明显增加体积和结构复杂度的情况下丰富了法拉第杯的功能，空间利用率较高；并且，在后续通过离子束分析仪(profiler)对离子束进行精度较高的检测及调节时，能够更便于进行，从而整体提高束流调试(beam tuning)过程的效率。

技术特征：

1.一种三段式法拉第杯，其特征在于，包括有相互独立的第一法拉第杯(1)、第二法拉第杯(2)和第三法拉第杯(3)，所述第一法拉第杯(1)、所述第二法拉第杯(2)和所述第三法拉第杯(3)均呈条形且在宽度方向上依次相邻地并排或交叠设置，所述第一法拉第杯(1)、所述第二法拉第杯(2)和所述第三法拉第杯(3)的长度均大于离子束(b)的截面的长度。

2.根据权利要求1所述的三段式法拉第杯，其特征在于，所述第一法拉第杯(1)和所述第三法拉第杯(3)均与所述第二法拉第杯(2)的范围有重叠，且位于所述第二法拉第杯(2)的上方。

3.根据权利要求2所述的三段式法拉第杯，其特征在于，所述第一法拉第杯(1)和所述第三法拉第杯(3)的长度均大于所述第二法拉第杯(2)的长度，使所述第二法拉第杯(2)的两端位于所述第一法拉第杯(1)和所述第三法拉第杯(3)的长度范围之内。

4.根据权利要求3所述的三段式法拉第杯，其特征在于，还包括有盒形腔体(5)，所述第一法拉第杯(1)、所述第二法拉第杯(2)和所述第三法拉第杯(3)设置在所述盒形腔体(5)的盒形底部，所述盒形腔体(5)的内壁上设有石墨保护层(4)。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的三段式法拉第杯，其特征在于，所述第一法拉第杯(1)和所述第三法拉第杯(3)的检测范围的宽度均大于所述第二法拉第杯(2)的检测范围的宽度。

6.根据权利要求5所述的三段式法拉第杯，其特征在于，所述第二法拉第杯(2)的检测范围的宽度为40±10mm，所述第一法拉第杯(1)和所述第三法拉第杯(3)的检测范围的宽度为70±10mm。

7.一种离子注入设备，其特征在于，具有如权利要求1-6中任一权利要求所述的三段式法拉第杯(a)；所述离子注入设备包括有相连接的离子束产生模块和工艺模块(6)，所述工艺模块(6)在与所述离子束产生模块相对的一侧设置所述三段式法拉第杯(a)。

8.根据权利要求7所述的离子注入设备，其特征在于，所述工艺模块内的离子束(b)为平行带状离子束，且截面的长度方向为水平；所述第一法拉第杯(1)、所述第二法拉第杯(2)和所述第三法拉第杯(3)的长度方向均为水平，所述第二法拉第杯(2)位于离子束(b)的理想传输路径的居中位置。

9.一种离子束校准方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一权利要求所述的三段式法拉第杯，其包括有如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种三段式法拉第杯、离子注入设备及校准方法，属于半导体工艺设备技术领域，三段式法拉第杯包括有相互独立的第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯，第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯均呈条形且在宽度方向上依次相邻地并排或交叠设置，第一法拉第杯、第二法拉第杯和第三法拉第杯的长度均大于离子束的截面的长度。本方案将离子束分成三部分进行检测，既能够测流强，又能够反映离子束的大致位置，在不明显增加体积和结构复杂度的情况下丰富了法拉第杯的功能，空间利用率高；并且，在后续通过离子束分析仪对离子束进行精度较高的检测及调节时，能够更便于进行，从而整体提高束流调试过程的效率。

技术研发人员：卢合强,沈斌,吴凌江
受保护的技术使用者：天津鑫钰半导体设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24