[发明专利]一种高密度阵列式法拉第筒测量探头

说明书

本发明公开了一种高密度阵列式法拉第筒测量探头，包括耐高温导电板、陶瓷绝缘层、散热隔离腔和散热板，陶瓷绝缘层的一侧是高温导电板，另一侧是散热隔离腔，散热板与散热隔离腔连接。其中陶瓷绝缘，层实现了接收探针的高密度分布以及接收探针之间的绝缘，散热隔离腔实现了冷却系统和采集系统的隔离并且使两个系统通过一个法兰口输出。本发明结构紧凑、布局合理、原材料易得、易维护、成本低，不仅解决了束流能量持续采集中材料耐高温问题、材料表层脱落导电微粒问题、探头电气绝缘问题、散热问题还增加了探头面密度，进而提高了法拉第筒的测量精确度，并且不会对真空环境的稳定产生破坏。

技术领域

本发明涉及一种高密度阵列式法拉第筒测量探头，且特别是涉及一种带有陶瓷栅格以提高测量精度的法拉第筒测量探头，属于半导体设备中离子束流能量测量的一种探头。

背景技术

半导体技术在20世纪中叶快速发展，越来越复杂的加工工艺需要借助更加先进的半导体设备，而离子注入机就是一种重要掺杂设备。离子注入机是将硼、磷、砷等离子加速后注入到硅片中，其中注入离子的能量需要借助法拉第筒进行测量。

随着硅片从6英寸发展到现在的12英寸，制程工艺从微米级发展到现在的7纳米，相应的离子注入机中离子参数的测量精度也要求越来越高。离子注入机在工作状态下是持续产生离子束流的，束流能量持续被法拉第筒测量探头接收会导致探头发热失效，并且长期使用后法拉第筒接收束流区域会产生沉积物影响测量精度，因此国内外工程师对它已经进行了不断改进。

例如公告号为CN101064265A的中国专利离子束测量装置，该发明增加了一个石墨套筒用于减少异物的产生延长测量杯体的寿命。但是这种改良不能提高测量杯体的密度，因为石墨套筒是导体且有壁厚，如果单位面积分布密度过高则会导致测量杯体之间短路，而且导电沉积物、石墨脱落颗粒也会导致单个测量杯体之间短路。总之，离子束流经过的区域面积很小，能在单位面积内增加有效测量杯体的数量就能提高能量测量的精度；解决以上问题对于离子注入机设备的发展至关重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种高密度阵列式法拉第筒测量探头。

本发明采用的技术方案为：

一种高密度阵列式法拉第筒测量探头，包括耐高温导电板、陶瓷绝缘层、散热隔离腔和散热板，陶瓷绝缘层的一侧是高温导电板，另一侧是散热隔离腔，散热板与散热隔离腔连接；

所述的耐高温导电板包含入射孔，用来透过离子；

所述的陶瓷绝缘层包含陶瓷栅格，每个栅格拥有一个接收探针；

所述的散热隔离腔包含两个凹槽和一个法兰口，其中第一凹槽存放分布线缆，第二凹槽存放冷却管道；

所述的散热板包含凸起散热片用于增加表面积；

所述的耐高温导电板、陶瓷绝缘层、散热板含有通孔，散热隔离腔含有螺纹孔。

所述的耐高温导电板包含阵列排布的入射孔；

所述的陶瓷绝缘层包含陶瓷栅格，每个陶瓷栅格对应一个入射孔且离子通过入射孔后直接进入陶瓷栅格，进一步被陶瓷栅格内的接收探针吸收；

真空导电螺丝依次穿过耐高温导电板、陶瓷绝缘层的通孔后固定于散热隔离腔的第一凹槽上。

所述的散热隔离腔的法兰口包含多针连接器和冷却循环孔，用于连接信号调理模块和注入冷却介质；

多针连接器用于连接陶瓷绝缘层中接收探针的探针接口，冷却循环孔是散热隔离腔第二凹槽中循环管道的输入输出接口。

所述散热板通过真空导电螺丝固定于散热隔离腔的第二凹槽上。

所述的接收探针和陶瓷绝缘层通过插拔连接，每个接收探针可拆卸。