TWI687960B - 離子佈植設備與其散熱構件 - Google Patents

Abstract

本揭露有關於一種離子佈植設備與其散熱構件。此散熱構件包含本體、複數個凹陷渠道、第一流道、第二流道及流道圖案。於本體中，頂表面之面積係大於底表面之面積，且第一側面具有貫穿頂表面與底表面之凹陷部。凹陷渠道係設於相鄰於第一側面之第二側面與第三側面上，並形成鰭片結構。第一流道與第二流道分別穿過底表面，並延伸至本體中，且第一流道與第二流道分別位於凹陷部之兩側。流道圖案係埋設於本體中，且連通至第一流道與第二流道。其中，流道圖案至少覆蓋部分凹陷渠道的上方。

Description

離子佈植設備與其散熱構件

本揭露係有關一種散熱構件，且特別是提供一種應用於離子佈植設備之散熱構件。

為了呈現出不同之半導體特性，半導體裝置可摻入不同之摻質，以滿足應用需求。藉由離子佈植機，半導體製程可將欲摻雜的原子或分子轉為帶電離子，再將帶電離子加速植入至晶圓表面的某一深度，以達成改變材料物性的目的。例如：晶圓可摻入p型摻質(例如：硼等摻質)或n型摻質(例如：磷或砷等摻質)。一般而言，離子佈植機係藉由施加電壓所產生之熱電子來撞擊通入之佈植氣體，以使其解離為帶電離子。其中，此些帶電離子可進一步被萃取，以分離出欲佈植之摻質。

根據本揭露之一態樣，提出一種散熱構件。此散熱構件包含本體、複數個凹陷渠道、第一流道、第二流道及流道圖案。本體具有頂表面、底表面、第一側面，以及相 鄰於第一側面且彼此相對之第二側面和第三側面。頂表面之面積係大於底表面之面積，且第一側面具有由頂表面貫穿至底表面之凹陷部。凹陷渠道分別設於第二側面與第三側面上，而形成複數個鰭片結構。第一流道與第二流道分別穿過底表面，並延伸至本體中，且第一流道與第二流道分別位於凹陷部之兩側。流道圖案係埋設於本體中，且連通至第一流道與第二流道。其中，流道圖案至少覆蓋部分凹陷渠道的上方。

根據本揭露之另一態樣，提出一種離子佈植設備。此離子佈植設備包含電弧腔體、陰極電極、基座、第一管路與第二管路、前述之散熱構件及兩個散熱膜。電弧腔體具有底板與側板。陰極結構係設於電弧腔體內之側板上。第一管路與第二管路貫穿過基座。此些散熱膜分別覆蓋散熱構件之頂表面與底表面，且此些散熱膜分別直接接觸底板與基座之頂面。第一管路與第二管路分別穿過散熱膜之一者。第一管路之一端連通至散熱構件之第一流道，且第二管路連通至散熱構件的第二流道。

100/200/300‧‧‧散熱構件

110/210/310‧‧‧本體

110a/210a/310a‧‧‧頂表面

110b/210b/310b‧‧‧底表面

110c/110d/110e/110f/210c/210d/210e/210f/310c/310d/310e/310f‧‧‧側面

121/122/221/222/321/322‧‧‧凹陷渠道

121a/122a/221a/222a/321a/322a‧‧‧鰭片結構

130/230/330‧‧‧凹陷部

141/143/241/243/341/343‧‧‧流道

141a/143a/241a/243a/341a/343a‧‧‧螺紋結構

150/250/350a/350b‧‧‧流道圖案

151a/151b/151c/153a/153b/153c/251/253‧‧‧子流道

400‧‧‧離子佈植設備

410‧‧‧電弧腔體

410a‧‧‧底板

410b‧‧‧側板

411/521‧‧‧電極

413/525‧‧‧反射極

420‧‧‧散熱構件

420a‧‧‧頂表面

420b‧‧‧底表面

421‧‧‧鰭片結構

423a/423b/425‧‧‧流道

427‧‧‧凹陷部

431/433‧‧‧散熱膜

440‧‧‧基座

441‧‧‧頂面

443a/445a‧‧‧管路

443b/445b‧‧‧螺紋結構

510‧‧‧隔板

510a‧‧‧擋板

523‧‧‧燈絲

530‧‧‧電源供應系統

531/533/535‧‧‧電源供應器

A-A’/B-B’/C-C’/D-D’/E-E’‧‧‧剖切線

D₁/D₂/D₃₁/D₃₂‧‧‧距離

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸可任意地增加或減少。

〔圖1A〕係繪示根據本揭露之一實施例之散熱構件之立體示意圖。

〔圖1B〕係繪示根據本揭露之一實施例之散熱構件之側視示意圖。

〔圖1C〕係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖1A之剖切線A-A’剖切之散熱構件的剖面示意圖。

〔圖1D〕係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖1A之剖切線B-B’剖切之散熱構件的剖面示意圖。

〔圖2A〕係繪示根據本揭露之一實施例之散熱構件之立體示意圖。

〔圖2B〕係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖2A之剖切線C-C’剖切之散熱構件的剖面示意圖。

〔圖2C〕係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖2A之剖切線D-D’剖切之散熱構件的剖面示意圖。

〔圖3A〕係繪示根據本揭露之一實施例之散熱構件之立體示意圖。

〔圖3B〕係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖3A之剖切線E-E’剖切之散熱構件的剖面示意圖。

〔圖4〕係繪示依照本揭露之一實施例之離子佈植設備之剖面示意圖。

〔圖5〕係繪示依照本揭露之一實施例之離子佈植設備之電弧腔體內部的剖面俯視示意圖。

以下的揭露提供了許多不同的實施例或例子，以實施發明之不同特徵。以下所描述之構件與安排的特定例子係用以簡化本揭露。當然這些僅為例子，並非用以做為限制。舉例而言，在描述中，第一特徵形成於第二特徵上方或上，可能包含第一特徵與第二特徵以直接接觸的方式形成的實施例，而也可能包含額外特徵可能形成在第一特徵與第二特徵之間的實施例，如此第一特徵與第二特徵可能不會直接接觸。此外，本揭露可能會在各例子中重複參考數字及/或文字。這樣的重複係基於簡單與清楚之目的，以其本身而言並非用以指定所討論之各實施例及/或配置之間的關係。

另外，在此可能會使用空間相對用語，以方便描述來說明如圖式所繪示之一元件或一特徵與另一(另一些)元件或特徵之關係。除了在圖中所繪示之方向外，這些空間相對用詞意欲含括元件在使用或操作中的不同方位。設備可能以不同方式定位(旋轉90度或在其他方位上)，因此可利用同樣的方式來解釋在此所使用之空間相對描述符號。

於半導體製程中，為了製得各種性質之半導體裝置，半導體晶圓可佈植不同之元素，而使其具有不同之特性。其中，佈植製程之進行係先通入佈植氣體至電弧腔體中，並於其中通電使佈植氣體解離為離子。然後，利用電荷相吸之原理，使帶有正電荷之氣體離子經由狹縫射出形成離子束，並進一步利用磁場萃取出需要之離子，以將此些離子佈植於半導體晶圓中。一般而言，離子佈植製程須通入高電壓，以使燈絲因通電受熱射出熱電子，並藉由熱電子碰撞佈 植氣體，使佈植氣體解離為氣體離子。據此，施加之高電壓常會提升電弧腔體之溫度，而導致腔體變形，進而無法進行離子佈植製程。再者，雖然氣體離子可藉由磁場萃取出所需之離子，但具有較高能量之電子碰撞佈植氣體時，佈植氣體所解離出離子種類是較多樣的，因而降低所需離子之含量比值。為了提升所需離子於解離離子中的含量比值，所施加之電壓係被降低，以減少其他離子之含量。惟，所施加之電壓雖已被降低，但電弧腔體之溫度仍難以有效降低，故腔體變形之缺陷並未被解決。

據此，本揭露揭示一種散熱構件及離子佈植設備。藉由本揭露之散熱構件，離子佈植設備之電弧腔體可有效地被冷卻，而可避免腔體底板受熱變形膨脹。

請同時參照圖1A及圖1B，其中圖1A係繪示根據本揭露之一實施例之散熱構件之立體示意圖，且圖1B係繪示根據本揭露之一實施例之散熱構件之側視示意圖。散熱構件100包含本體110，以及設置於本體110上之複數個凹陷渠道121與122。

本體110具有頂表面110a、底表面110b，及側面110c、110d、110e與110f。其中，側面110c與側面110f彼此相對，側面110d與側面110e彼此相對，且側面110d與側面110e分別相鄰於側面110c。在一些實施例中，基於底表面110b之面積為100%，頂表面110a之面積係實質大於100%且小於或等於200%。若頂表面110a之面積不大於100%時，頂表面100a係小於底表面110b，而降低散熱構 件100之冷卻效果。若頂表面110a之面積大於200%時，散熱構件100之體積隨之增大，但其對於冷卻效果並無助益。在其他實施例中，基於底表面110b之面積為100%，頂表面110a之面積實質可為150%至180%。在一些實施例中，本體110之材料沒有特別之限定，其僅須具有熱傳導能力即可。在一些實施例中，本體110之材料的熱傳導係數不小於90W/mK。在一些實施例中，本體110之材料可為金屬材料。舉例而言，本體110之材料可為鋁金屬、鋁基合金、其他適當之材料，或上述材料之任意組合。

於本體110中，頂表面110a之面積實質係大於底表面110b之面積，以使散熱構件100之頂表面110a與電弧腔體具較大之接觸面積，而可有效傳導並逸散電弧腔體所產生之熱能。如圖1A所繪示，側面110d具有斜面，而使頂表面110a之面積實質係大於底表面110b之面積。在一些實施例中，側面110d與110e均可具有斜面，而使逐漸擴張之頂表面110a的面積實質係大於底表面110b之面積。在一些實施例中，沿著底表面110b朝向頂表面110a之方向，側面110d及/或側面110b所具有之斜面可朝向電弧腔體之長軸的延伸方向延伸，而使頂表面110a之面積實質係大於底表面110b之面積，且可確保電弧腔體之底板可被涵蓋於散熱構件100之頂表面110a中，進而避免電弧腔體之底板於長軸方向係突出於頂表面110a之外。

本體110之側面110c可具有凹陷部130，且凹陷部130貫穿頂表面110a與底表面110b。凹陷部130可容許 離子佈植設備之氣體的供給管道通過，而可由離子佈植設備之底板供給氣體至電弧腔體中。依據圖1A所繪示之內容，雖然凹陷部130可為子彈型之凹陷結構，但依據氣體的供給管道之設置的不同，凹陷部130可具有不同之凹陷結構。

由於側面110c具有凹陷部130，故散熱構件100之本體110的體積係縮小的。據此，為了避免本體110之體積縮小，而降低散熱構件100之散熱效果，側面110f可具有突出部(未標示)，而可保持頂表面110a與電弧腔體之接觸面積，並維持本體110之體積。此突出部之結構並沒有特別之限制，其可有效接觸電弧腔體即可。在一些實施例中，側面110f亦可具有前述之斜面，而可同時維持前述之接觸面積與本體110之整體體積。在一些實施例中，突出部之頂表面的面積可大於或等於凹陷部130所對應之電弧腔體的底板之面積。

凹陷渠道121與122分別設置於本體110之側面110d與110e上，而可形成鰭片結構121a與122a，進而提升散熱構件100之散熱效能。鰭片結構121a與122a之數量與形式並沒有特別之限制，其可達到散熱需求即可。在一些實施例中，側面110c與側面110f亦可具有凹陷渠道，而形成鰭片結構，以進一步提升散熱構件100之散熱效果。

請同時參照圖1A、圖1C與圖1D，其中圖1C係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖1A之剖切線A-A’剖切之散熱構件的剖面示意圖，且圖1D係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖1A之剖切線B-B’剖切之散熱構件的剖 面示意圖。散熱構件100包含設置於本體110中之第一流道141、第二流道143和流道圖案150。第一流道141與第二流道143分別穿過底表面110b，並延伸至本體110中。流道圖案150係包埋於本體110中，並連通至第一流道141與第二流道143。

第一流道141與第二流道143係作為冷卻流體流入本體110與流出本體110之流道。據此，第一流道141與第二流道143之一者可作為冷卻流體流入之流道(即流入流道)，且另一者可作為冷卻流體流出之流道(即流出流道)。第一流道141與第二流道143之設置位置並沒有特別之限制，但為了簡化流道圖案150之設計，第一流道141與第二流道143分別可設置於凹陷部130之兩側。可理解的是，相較於流出流道中的冷卻流體，流入流道中的冷卻流體具有較低之溫度，故依據電弧腔體中之溫度分佈，流入流道可設置於鄰近電弧腔體之高溫處的位置，且流出流道可設置於鄰近電弧腔體中之較低溫處的位置。在一些實施例中，第一流道141與第二流道143係沿著垂直於底表面110b之方向延伸，以提升加工便利性。

第一流道141與第二流道143分別具有螺紋結構141a與螺紋結構143a。螺紋結構141a與螺紋結構143a係配置以使供給冷卻流體之管路可旋入鎖固於此，以避免冷卻流體由此洩漏。在一些實施例中，供給冷卻流體之管路可藉由緊配合之方式固定於第一流道141和第二流道143中。在一些實施例中，當供給冷卻流體之管路旋入螺紋結構 141a與143a時，此些管路與第一流道141和第二流道143之間可設有止漏墊片，以進一步避免冷卻流體由此些管路與第一流道141或第二流道143之連接位置洩漏。

為了獲得較佳之冷卻散熱效果，流道圖案150可為一網狀冷卻流道，且具有一流入端與一流出端。其中，流入端與流出端分別連通至第一流道141與第二流道143。在一些實施例中，流道圖案150之網路設計沒有特別之限制，惟經由第一流道141或第二流道143所流入之冷卻流體可流經流道圖案150中之每個位置，以確保流道圖案150之冷卻散熱效果。如圖1D所示，流道圖案150可包含多個彼此連通之子流道151a、151b、151c、153a、153b與153c。在一些實施例中，此些子流道151a、151b、151c、153a、153b與153c可藉由對本體110之側面110c、110d、110e或110f進行銑床加工來形成。待形成子流道151a、151b、151c、153a、153b與153c後，相同於本體110之材料係用以填塞銑刀之切削孔，以避免冷卻流體由此些加工位置滲漏。在一些實施例中，為了提升子流道151a、151b、151c、153a、153b與153c之製作便利性，子流道151a、151b與151c之延伸方向可垂直於側面110d，且子流道153a、153b與153c之延伸方向可垂直於側面110c。在一些實施例中，子流道151a、151b與151c之延伸方向可垂直於子流道153a、153b與153c之延伸方向。子流道151a、151b、151c、153a、153b與153c所連通形成的流道網絡並不以圖1D所繪示之網絡為限，在一些實施例中，子流道153b與 153c之間可選擇性地具有垂直並連通至子流道151a、151b及/或151c的另一子流道，且子流道153a、153b、151a與151b之間亦可選擇性地具有多個垂直並連通至子流道151a與151b的子流道，及/或具有垂直並連通至子流道153a與153b的子流道。在一些實施例中，為提升冷卻流體之流動性質，子流道151a、151b與151c之延伸方向可不垂直於子流道153a、153b與153c之延伸方向。舉例而言，為避免冷卻流體於流道網絡之轉角位置或連通位置形成遲滯流動之流動死區(dead zone)，而導致此些區域之冷卻效果不彰，子流道151a、151b與151c和子流道153a、153b與153c的轉角位置可為圓弧彎角轉折。在其他實施例中，於子流道151a、151b、151c、153a、153b和/或153c的連通位置，兩個相連通之子流道中的冷卻流體之流動方向的夾角實質可小於90度。

在一些實施例中，依據流體之流動特性，第一流道141與第二流道143可設置於鄰近流入端與流出端之末端的位置，而使冷卻流體之流入與流出有緩衝空間，進而使冷卻流體更有效地流動。為了加工之便利性，流道圖案150可水平於頂表面110a與底表面110b。在一些實施例中，為了有效地冷卻電弧腔體之底板，並考量製作散熱構件100之便利性，流道圖案150與頂表面110a之距離D₁實質可為1.5公釐至4公釐。當流道圖案150與頂表面110a之距離D₁為前述之範圍時，散熱構件100之加工便利性與冷卻效果可同時被兼顧。換言之，當距離D₁小於1.5公釐時，雖然流道圖案 150之冷卻效果更佳，但其加工精度之要求較高；當距離D₁大於4公釐時，流道圖案150之冷卻效果較差。在一些實施例中，流道圖案150與頂表面110a之距離D₁實質可為2公釐至3.5公釐。在一些實施例中，依據電弧腔體之溫度分佈，相較於較低溫之位置，於高溫位置之流道圖案150與頂表面110a的垂直距離可為較小的。換言之，高溫位置之流道圖案150較靠近頂表面110a，而可更快速地逸散電弧腔體之底板的熱能。

請參照圖1C與圖1D，由於側面110d具有斜面，而使頂表面110a之面積大於底表面110b之面積，故為了確保電弧腔體之底板可完整地被散熱，本體110中之流道圖案150係對應電弧腔體之底板延伸。據此，沿著垂直於頂表面110a之方向，朝具有斜面之側面110d延伸的流道圖案150係與設置於側面110d上之鰭片結構121a重疊。可理解的是，流道圖案150係實質高於鰭片結構121a，以確保延伸之流道圖案150所涵蓋的範圍可對應電弧腔體之底板。在一些實施例中，若側面110e亦具有斜面時，流道圖案150亦可朝向側面110e延伸。相同地，在此些實施例中，流道圖案150係與鰭片結構122a重疊，並實質高於鰭片結構122a。

在一些實施例中，於沿著平行於流道圖案150剖切之剖切平面中，基於本體110之面積為100%，當流道圖案150之面積係實質為15%至40%，電弧腔體之底板的熱能可快速地被逸散，而不產生變形，且流道圖案150可較易被製作。其中，若流道圖案150之面積大於40%時，冷卻流 體不易充滿整個流道圖案150，而易降低散熱構件100之冷卻效果。在一些實施例中，於此剖切平面中，基於本體110之面積為100%，流道圖案150之面積係實質可為20%至30%。在一些實施例中，依據電弧腔體之溫度分佈，於沿著平行於流道圖案150剖切之剖切平面中，於較高溫之區域，流道圖案150之分佈密度係實質大於較低溫之區域的流道圖案150之分佈密度。

在一些實施例中，由於側面110d具有斜面，而使頂表面110a之面積係實質大於底表面110b之面積，故如圖1D所示，側面110d與凹陷部130間之區域面積係實質大於側面110e與凹陷部130間之區域面積。據此，在此些實施例中，流道圖案150於側面110d與凹陷部130間之分佈密度係實質大於流道圖案150於側面110e與凹陷部130間之分佈密度。在一些實施例中，當側面110e亦具有斜面時，側面110d與凹陷部130間之區域與側面110e與凹陷部130間之區域可具有相同或不同之面積。故，流道圖案150於各區域之分佈密度可根據電弧腔體的溫度分佈來調整。

請繼續參照圖1C與圖1D。冷卻流體可由第一流道141流入散熱構件100之本體110中，並流經流道圖案150，而由第二流道143流出本體110。當冷卻流體流經流道圖案150時，由於電弧腔體之底板與散熱構件緊密接觸，故底板之熱能可藉由熱傳導傳送至散熱構件100，並傳送至冷卻流體。然後，藉由冷卻流體之循環，傳導至散熱構件100之熱能可快速地被逸散。在一些實施例中，冷卻流體可 為液體、氣體、其他適當之流體形式，或上述流體形式之任意混合。舉例而言，冷卻流體可為水。另外，傳導至本體110之熱能亦可藉由鰭片結構121a與122a逸散。

請參照圖2A至圖2C，其中圖2A係繪示根據本揭露之一實施例之散熱構件之立體示意圖，圖2B係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖2A之剖切線C-C’剖切之散熱構件的剖面示意圖，且圖2C係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖2A之剖切線D-D’剖切之散熱構件的剖面示意圖。散熱構件200包含本體210、設置於本體210之側面210d與210e上的凹陷渠道221與222，以及包埋於本體210中之第一流道241、第二流道243和流道圖案250。其中，凹陷渠道221與222之設置可形成鰭片結構221a與222a。

其中，本體210之側面210d具有斜面，而使本體210之頂表面210a的面積係實質大於底表面210b之面積。在一些實施例中，基於底表面210b之面積為100%，頂表面210a之面積係實質大於100%且小於或等於200%。本體210之側面210c具有凹陷部230，且凹陷部230係配置以供離子佈植設備之氣體供應管路通過。由於電弧腔體之底板於凹陷部230並未與散熱構件200接觸，故為提升散熱構件200對於電弧腔體之底板的冷卻效率，本體210之側面210f具有突出部(未標示)。在一些實施例中，本體210之側面210c與210f亦可具有鰭片結構，而可進一步提升散熱構件200之冷卻效能。

冷卻流體係經由第一流道241或第二流道243之一者流入本體210中，流過流道圖案250後，由第一流道241或第二流道243之另一者流出本體210。其中，由於第一流道241與第二流道243係彼此相鄰設置。因此，流道圖案250可包含兩個鄰近之子流道251與253，且子流道251與253中之冷卻流體的流動方向係相反的。如圖2C所示，當冷卻流體係由第一流道241流入本體210，並由第二流道243流出時，子流道251中之冷卻流體係由側面210d朝向側面210e流動，且子流道253中之冷卻流體係由側面210e朝向側面210d流動。可理解的是，相較於由第二流道243流出之冷卻流體，由第一流道241流入之冷卻流體具有較低之溫度。據此，子流道251與253間亦會發生熱交換，而可再次降低流經子流道253之冷卻流體的溫度，進而冷卻側面210d與凹陷部230間之區域。

再者，供給冷卻流體之管路可利用螺紋結構241a與243a來鎖固於第一流道241與第二流道243中，而可避免冷卻流體由此處洩漏。在一些實施例中，供給冷卻流體之管路與第一流道241與第二流道243之間可設有止漏墊片，以避免冷卻流體由兩者之鎖固位置滲漏。

請參照圖3A與圖3B，其中圖3A係繪示根據本揭露之一實施例之散熱構件之立體示意圖，且圖3B係繪示根據本揭露之一些實施例沿著圖3A之剖切線E-E’剖切之散熱構件的剖面示意圖。散熱構件300包含本體310、設置於本體310上的凹陷渠道321與322，以及包埋於本體310中之 第一流道341、第二流道343、流道圖案350a與流道圖案350b。其中，凹陷渠道321與322之設置可形成鰭片結構321a與322a於本體310之側面310d與310e上。

於散熱構件300中，流道圖案350a可平行於另一流道圖案350b，且此流道圖案350b係介於流道圖案350a與底表面310b之間。其中，由於側面310d之斜面的延伸，本體310之頂表面310a的面積係大於本體310之底表面310b的面積。在一些實施例中，基於底表面310b之面積為100%，頂表面310a之面積係實質大於100%且小於或等於200%。為使電弧腔體之底板可有效地被散熱，流道圖案350a與350b均係延伸至鰭片結構321之上。換言之，沿著垂直於頂表面310a之方向，流道圖案350a與350b係實質高於鰭片結構321。其中，流道圖案350b可與流道圖案350a具有相同之流道設計，且彼此可互相重疊。據此，流道圖案350b可藉由第一流道341與第二流道343兩者來連通至流道圖案350a。在一些實施例中，流道圖案350a與350b可具有相同之流道設計，但彼此不互相重疊。在此些實施例中，流道圖案350a與350b可藉由額外之連接流道來連通。換言之，第一流道341僅與流道圖案350a與350b之一者連通，且第二流道343與流道圖案350a與350b之另一者連通。在一些實施例中，流道圖案350a與350b亦可具有不相同之流道設計，以使流道網路可完整地涵蓋電弧腔體之底板，或者可藉由流道間之溫度差形成熱交換，進而提升流道之冷卻效率。舉例而言，如圖3B所繪示，較靠近本體310之頂表面 310a的流道圖案350a可用以冷卻電弧腔體之底板，而遠離頂表面310a之流道圖案350b中之流體除可冷卻本體310外，亦可降低流道圖案350a中之流體溫度，而可提升散熱構件300之冷卻效果。

再者，第一流道341與第二流道343分別可具有螺紋結構341a與343a，且螺紋結構341a與343a係配置以讓供給冷卻流體之管路鎖固於此，而可避免冷卻流體由供給冷卻流體之管路和第一流道341與第二流道343之連接位置洩漏。在一些實施例中，供給冷卻流體之管路和第一流道341與第二流道343之連接位置可設置止漏墊片，以進一步避免冷卻流體洩漏。

在一些實施例中，流道圖案350a與頂表面310a之距離D₃₁係實質為1.5公釐至4公釐。在一些實施例中，流道圖案350a與350b之垂直距離D₃₂係實質為2公釐至4.5公釐。當流道圖案350a與350b間之距離D₃₂為此範圍時，流道圖案350a與350b之加工便利性與冷卻效果可同時被兼顧。其中，若距離D₃₂小於2公釐時，流道圖案350a與350b不易被製作，而增加加工難度。若距離D₃₂大於4.5公釐時，流道圖案350a與350b間之冷卻效果較差。在一些實施例中，流道圖案350a與350b間之距離D₃₂係實質為3.5公釐至4.5公釐。

據此，本揭露之散熱構件可藉由鰭片結構與流經流道圖案之冷卻流體來快速地散熱。其次，熱能亦可藉由 本體快速地被傳導，而可避免電弧腔體之熱累積，進而解決電弧腔體之底板因高溫變形的缺陷。

請參照圖4，其係繪示依照本揭露之一實施例之離子佈植設備之剖面示意圖。離子佈植設備400包含電弧腔體410、陰極電極411、反射極(repeller)413、散熱構件420、散熱膜431與433，以及基座440。其中，散熱構件420設置於電弧腔體410與基座440之間。電弧腔體410具有底板410a，且陰極電極411與反射極413係設置於電弧腔體410之側板410b的內壁上。為了清楚說明之目的，圖4省略電弧腔體410中之其他組件(例如：氣體供應管路與鄰設於陰極電極之燈絲等組件)。

散熱構件420具有頂表面420a與底表面420b，且散熱構件420之側面可具有一斜面，而使得頂表面420a之面積係實質大於底表面420b之面積，進而可有效地冷卻電弧腔體410所產生之熱能。在一些實施例中，基於底表面420b之面積為100%，頂表面420a之面積係實質大於100%且小於或等於200%。散熱構件420之材料沒有特別之限制，其僅須具有熱傳導能力即可。在一些實施例中，散熱構件420之材料的熱傳導係數不小於90W/mK。在一些具體例中，散熱構件420之材料可包含但不限於鋁金屬、鋁基合金、其他適當之材料，或上述材料之任意組合。

散熱構件420具有第一流道423a、第二流道423b及流道圖案425，且流道圖案425連通至第一流道423a與第二流道423b。其中，第一流道423a與第二流道423b 之一者係作為冷卻流體之輸入流道，且另一者係作為冷卻流體之輸出流道。其次，散熱構件420具有鰭片結構421。鰭片結構421可藉由熱對流傳導散熱構件420之熱能，而有助於冷卻電弧腔體410之底板410a。在一些實施例中，流道圖案425與頂表面420a之距離實質可為1.5公釐至4公釐。當此距離小於1.5公釐時，流道圖案425過於接近頂表面420a，而易提升散熱構件420之加工難度。當此距離大於4公釐時，流道圖案425距離頂表面420a過遠，而無法有效降低電弧腔體410之底板410a的溫度。其中，由於散熱構件420中含有第一流道423a、第二流道423b及流道圖案425，故基於頂表面420a之面積為100%，若底表面420b之面積小於50%時，第一流道423a與第二流道423b不易製作。

由於散熱構件420具有斜面，且頂表面420a之面積係大於底表面420b之面積，故為了有效冷卻電弧腔體410之熱能，流道圖案425係朝向斜面延伸，以使流道圖案425之流道網路可涵蓋電弧腔體410之底板410a的面積，以有效冷卻電弧腔體410。在一些實施例中，為確保散熱構件420之流道網路可涵蓋電弧腔體410之底板410a，並考量電弧腔體410設置於散熱構件420上之操作性，電弧腔體410之底板410a的面積係實質大於或等於散熱構件420之頂表面420a的面積。在一些實施例中，為了有效冷卻燈絲通電與陰極電極411受電子撞擊所產生之熱能，對應於陰極電極411之設置位置，散熱構件420之流道圖案425於此位置具有較高的分佈密度，而可快速地散熱。

散熱構件420具有凹陷部427，且凹陷部427係配置以允許佈植氣體之供應管路通過，並延伸至電弧腔體410中，而可將佈植氣體導入電弧腔體410中。於圖4中，雖然凹陷部427係貫穿散熱構件420，但凹陷部427之結構不以此為限。在一些實施例中，依據供應管路之設計，凹陷部427可具有不同之結構。在一些實施例中，對應於凹陷部427之鏤空，散熱構件420可具有一突出部，且此突出部可由散熱構件420之側邊突伸出，以維持散熱構件420之體積，而可避免凹陷部427之設置減弱散熱構漸420之冷卻效果。

散熱膜431與433分別係覆蓋於散熱構件420之頂表面420a與底表面420b上，且散熱膜431與433分別直接接觸電弧腔體410之底板410a與基座440之頂面441。其中，散熱膜431有助於將電弧腔體420之熱能傳導至散熱構件420，且散熱構件420多餘之熱能也可藉由散熱膜433傳導至基座440，而可有效地逸散電弧腔體420佈植時所產生之熱能。散熱膜431與433之材料可包含但不限於陶瓷材料，例如：氮化鋁、氧化鋁、碳化矽、其他適當之陶瓷材料，或上述材料之任意組合；或者金屬材料，例如：鋁、鋁合金、其他適當之金屬材料，或上述材料之任意組合。此外，當散熱構件420之頂表面420a未完全平整時，藉由散熱膜431之設置，電弧腔體410之熱能仍可有效地傳導至散熱構件420。據此，散熱構件420之頂表面420a的加工要求可較不嚴苛，而降低散熱構件420之製造成本。在一些實施例中， 散熱膜431與433亦可分別藉由導熱膠黏著於散熱構件420之頂表面420a與底表面420b上。

如圖4所繪示，散熱膜433具有對應散熱構件420之第一流道423a與第二流道423b的孔洞，而使冷卻流體可流經此二個孔洞之一者，並由第一流道423a或第二流道423b流入散熱構件420之流道圖案425中，然後由孔洞之另一者流出。須理解的是，由於冷卻流體須流經散熱膜433與散熱構件420之結合面，故散熱構件420之底表面420b的平整性須確保散熱構件420與散熱膜433結合後，冷卻流體不由此結合面滲出。在一些實施例中，前述之散熱膜433可被省略，故散熱構件420係直接接觸基座440之頂面441。在此些實施例中，散熱構件420之底表面420b的平整性之要求較為嚴苛，以確保冷卻流體不由底表面420b與基座440之頂面441的結合面滲出。

基座440可為例如一殼體。基座440具有第一管路443a與第二管路445a，其中第一管路443a與第二管路445a係通過基座440之內部空間與前述散熱膜433之孔洞，以分別連通至散熱構件420之第一流道423a與第二流道423b。其中，第一管路443a可藉由螺紋結構443b鎖固於第一流道423a中，且第二管路445a可藉由螺紋結構445b鎖固於第二流道423b中，以避免冷卻流體由第一管路443a與第一流道423a，或第二管路445a與第二流道423b之間滲漏。在一些實施例中，第一管路443a可藉由緊配合之方式固定於第一流道423a中，且第二管路445a可藉由緊配合之方式 固定於第二流道423b中。因此，冷卻流體可由流體槽(未繪示)流出，依序經由第一管路443a、散熱膜433之孔洞與散熱構件420之第一流道423a後，流入散熱構件420之流道圖案425，再經由第二流道423b、散熱膜433之孔洞與第二管路445a流回流體槽。所述冷卻流體之流動方向亦可以相反之方向流動。在一些實施例中，第一管路443a與第一流道423a之間，與第二管路445a與第二流道423b之間可設置止漏墊片，以避免冷卻流體滲漏。在一些實施例中，流體槽可為冷卻流體槽。在一些實施例中，冷卻流體可來自於另一待冷卻裝置，及/或從散熱構件420流出的冷卻流體須流入另一待冷卻裝置。為了更有效地冷卻電弧腔體410之底板410a的溫度，基座440之頂面441的材料可相同或不同於散熱構件420之材料。

請參照圖5，其係繪示依照本揭露之一實施例之離子佈植設備之電弧腔體內部的剖面俯視示意圖。電弧腔體之內部包含隔板510、擋板510a、陰極電極521、燈絲523、反射極525與電源供應系統530。其中，電源供應系統530具有燈絲電源供應器531、偏壓電源供應器533與電弧電源供應器535。

隔板510分隔出電弧腔體之放電室，且陰極電極521與反射極525分別穿過隔板510，並暴露於放電室中。其中陰極電極521與反射極525係相對設置。其次，燈絲523係被陰極電極521所包繞。

燈絲電源供應器531之正極與負極分別電性連接燈絲523之兩端，而可形成一迴路，其中燈絲電源供應器531可對燈絲523施加例如5伏特之最大輸出電壓。偏壓電源供應器533之正極電性連接陰極電極521，且偏壓電源供應器533之負極電性連接燈絲電源供應器531與燈絲523所形成之迴路，其中偏壓電源供應器533可施加例如600伏特之最大輸出電壓。電弧電源供應器535之正極電性連接隔板510，且電弧電源供應器535之負極電性連接偏壓電源供應器533之正極，而可電性連接陰極電極521，其中電弧電源供應器535可施加例如100伏特之最大輸出電壓。

於前述燈絲電源供應器531與燈絲523之迴路中，當燈絲電源供應器531對燈絲523施加電壓時，燈絲523可產生熱電子。一般而言，熱電子係發散射出的。然而，藉由偏壓電源供應器533所施加之電壓，燈絲523與陰極電極521之間可形成加速電場。因此，藉由此加速電場，燈絲523因通電受熱所產生之熱電子可朝向陰極電極521加速發射。雖然燈絲523所產生之熱電子可被加速電場引導，而朝向陰極電極521發射，但為避免熱電子發散射出，燈絲523係設置於陰極電極521與擋板510a之間。因此，燈絲523係被陰極電極521與擋板510a所包圍。進一步地，當熱電子撞擊陰極電極521時，陰極電極521可被加熱，並發散射出熱電子。再者，藉由電弧電源供應器535所施加之電壓，陰極電極521與隔板510之間可形成另一加速電場。據此，藉由此另一加速電場，陰極電極521所產生之熱電子可加速朝向 隔板510發射。由於放電室已通入佈植氣體，故陰極電極521所產生之熱電子撞擊佈植氣體時，佈植氣體可解離形成佈植離子，而可進行佈植製程。舉例而言，當佈植氣體為三氟化硼時，藉由熱電子之撞擊與其撞擊次數，三氟化硼可解離為B⁺、BF⁺、F⁺、BF⁺、BF₂ ⁺、BF₃ ⁺、等一價離子，或者BF²⁺、B²⁺與F²⁺等二價離子。其中，此些二價離子係利用熱電子再次撞擊一價離子所產生。

於放電室中，本揭露之電弧電源供應器535的施加電壓係被降低至例如50伏特，以減弱陰極電極521所發射出之熱電子的加速能量。其次，電弧電源供應器535之施加電流係相對提升至例如大於20安培，以避免因加速能量減弱所導致之碰撞效果低降，而可維持解離佈植氣體之效能。由於本揭露電弧電源供應器535所施加之電壓係被降低，故當此些熱電子撞擊佈植氣體時，經第一次撞擊後之熱電子的能量已大幅降低，而使得此些熱電子難以再次碰撞解離佈植氣體，且無法再次碰撞解離一價離子。據此，佈植氣體可更有效地被撞擊解離為B⁺、BF⁺與F⁺等欲形成之離子，而可提升佈植氣體之利用率。此外，由於熱電子之能量較低，故佈植氣體解離為佈植離子所產生之撞擊熱能較低，而可減少電弧腔體之熱量。

於本揭露之離子佈植設備中，由於散熱構件之配置，電弧腔體之熱能可快速地被傳導至散熱構件。進一步地，經由第一管路與第二管路通入冷卻流體至散熱構件的第一流道、第二流道與流道圖案中，散熱構件可快速地被冷 卻。因此，電弧腔體之熱能可快速地被冷卻，而不易累積熱能，進而可避免電弧腔體之底板變形的缺陷。另外，藉由降低電弧電源供應器所施加之電壓，佈植氣體解離為離子態所產生之撞擊熱能較低，而可減少電弧腔體之熱能。故，電弧腔體不產生高熱，且因施加電壓，以及氣體解離為離子所產生之熱能可利用本揭露之散熱構件快速地被逸散，因此可避免電弧腔體受熱變形之缺陷。

熟習此技藝者應了解到，並非所有優點須已於此討論，對於所有實施例或例子，沒有特定之優點係必須的，且其他實施例或例子可提供不同之優點。

根據本揭露之一態樣，提出一種散熱構件。此散熱構件包含本體、複數個凹陷渠道、第一流道、第二流道及流道圖案。本體具有頂表面、底表面、第一側面，以及相鄰於第一側面且彼此相對之第二側面和第三側面。頂表面之面積係大於底表面之面積，且第一側面具有由頂表面貫穿至底表面之凹陷部。凹陷渠道分別設於第二側面與第三側面上，而形成複數個鰭片結構。第一流道與第二流道分別穿過底表面，並延伸至本體中，且第一流道與第二流道分別位於凹陷部之兩側。流道圖案係埋設於本體中，且連通至第一流道與第二流道。其中，流道圖案至少覆蓋部分凹陷渠道的上方。

依據本揭露之一實施例，此流道圖案對本體之頂表面的表面積比係實質介於15%至40%之間。

依據本揭露之另一實施例，流道圖案與頂表面間之距離係實質為1.5公釐至4公釐。

依據本揭露之又一實施例，凹陷部和第二側面間之流道圖案的分佈密度係實質大於凹陷部和第三側面間之流道圖案的分佈密度。

依據本揭露之再一實施例，此散熱構件更包含另一流道圖案。此另一流道圖案係平行於流道圖案，且介於流道圖案與底表面之間，其中此另一流道圖案連通至第一流道與第二流道。

依據本揭露之又另一實施例，流道圖案與另一流道圖案間之垂直距離係實質為2公釐至4.5公釐。

依據本揭露之再另一實施例，此散熱構件更包含突出部。突出部係位於本體之第四側面上，其中第四側面係相對於第一側面，且相鄰於第二側面與第三側面。

根據本揭露之另一態樣，提出一種離子佈植設備。此離子佈植設備包含電弧腔體、陰極電極、基座、第一管路與第二管路、前述之散熱構件及兩個散熱膜。電弧腔體具有底板與側板。陰極結構係設於電弧腔體內之側板上。第一管路與第二管路貫穿過基座。此些散熱膜分別覆蓋散熱構件之頂表面與底表面，且此些散熱膜分別直接接觸底板與基座之頂面。第一管路與第二管路分別穿過散熱膜之一者。第一管路之一端連通至散熱構件之第一流道，且第二管路連通至散熱構件的第二流道。

依據本揭露之一實施例，對應於陰極電極之位置，散熱構件之流道圖案對應陰極電極的區域之分佈密度係大於流道圖案對應其他區域的分佈密度。

依據本揭露之另一實施例，第一管路之另一端與第二管路之另一端連通至冷卻流體源。

上述已概述數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可更了解本揭露之態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地利用本揭露做為基礎，來設計或潤飾其他製程與結構，以實現與在此所介紹之實施例相同之目的及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應了解到，這類對等架構並未脫離本揭露之精神和範圍，且熟習此技藝者可在不脫離本揭露之精神和範圍下，在此進行各種之更動、取代與修改。

100:散熱構件

110:本體

110a/110b:表面

110c/110d/110e/110f:側面

121/122:凹陷渠道

121a/122a:鰭片結構

130:凹陷部

A-A’/B-B’:剖切線

Claims (10)

1. 一種散熱構件，包含：一本體，具有一頂表面、一底表面、一第一側面、及相鄰於該第一側面且彼此相對之一第二側面和一第三側面，該頂表面之面積大於該底表面之面積，其中該第一側面具有由該頂表面貫穿至該底表面之一凹陷部；複數個凹陷渠道，分別設於該第二側面與該第三側面上，而形成複數個鰭片結構；一第一流道，穿過該底表面，並延伸至該本體中，該第一流道係夾設於位於該第二側面上之該些鰭片結構與該凹陷部之間；一第二流道，穿過該底表面，並延伸至該本體中，其中，該第一流道與該第二流道分別位於該凹陷部之兩側；以及一流道圖案，埋設於該本體中，且連通至該第一流道與該第二流道，其中該流道圖案至少覆蓋部分之該些凹陷渠道的上方。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱構件，其中該流道圖案對該本體之該頂表面的一表面積比係實質介於15%至40%之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱構件，其中該流道圖案與該頂表面間之一距離係實質為1.5公釐至4公釐。
4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱構件，其中該凹陷部和該第二側面間之該流道圖案的分佈密度係實質大於該凹陷部和該第三側面間之該流道圖案的分佈密度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱構件，更包含：另一流道圖案，平行於該流道圖案，且介於該流道圖案與該底表面之間，其中該另一流道圖案連通至該第一流道與該第二流道。
6. 如申請專利範圍第5項所述之散熱構件，其中該流道圖案與該另一流道圖案間之一垂直距離係實質為2公釐至4.5公釐。
7. 如申請專利範圍第1項所述之散熱構件，更包含：一突出部，位於該本體之一第四側面上，其中該第四側面係相對於該第一側面，且相鄰於該第二側面與該第三側面。
8. 一種離子佈植設備，包含：一電弧腔體，具有一底板與一側板；一陰極電極，設於該電弧腔體內之該側板上； 一基座；一第一管路和一第二管路，貫穿過該基座；一散熱構件，設於該電弧腔體與該基座之間，該散熱構件包含：一本體，具有一頂表面、一底表面、一第一側面，及相鄰於該第一側面且彼此相對之一第二側面和一第三側面，該頂表面之面積大於該底表面之面積，其中該第一側面具有由該頂表面貫穿至該底表面之一凹陷部；複數個凹陷渠道，分別設於該第二側面與該第三側面上，而形成複數個鰭片結構；一第一流道，穿過該底表面，並延伸至該本體中；一第二流道，穿過該底表面，並延伸至該本體中，其中該第一流道與該第二流道分別位於該凹陷部之兩側；以及一流道圖案，埋設於該本體中，且連通至該第一流道與該第二流道，其中該流道圖案至少覆蓋部分之該些凹陷渠道的上方；以及兩散熱膜，分別覆蓋該散熱構件之該本體的該頂表面與該底表面，該些散熱膜分別直接接觸該底板與該基座之一頂面，其中該第一管路與該第二管路分別穿過該些散熱膜之一者，該第一管路之一端連通至該散熱構件之該第一流道，該第二管路之一端連通至該散熱構件之該第二流道。
9. 如申請專利範圍第8項所述之離子佈植設備，其中該散熱構件之該流道圖案對應該陰極電極的一區域的分佈密度係大於該流道圖案對應其他區域的分佈密度。
10. 如申請專利範圍第8項所述之離子佈植設備，其中該第一管路之另一端與該第二管路之另一端連通至一冷卻流體源。

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