TWI719637B - 離子植入系統及其襯套 - Google Patents

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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

本揭示案之實施例描述一種離子植入系統，包括設計成減少IMP副產物累積在襯套內表面上之襯套。離子植入系統可包括腔室、配置成生成離子束之離子源、及耦接離子源與腔室之襯套。襯套可包括(i)具有內表面、第一端及第二端之管狀體，及(ii)設置在管狀體之內表面內之多個傾斜溝槽，其中多個傾斜溝槽之每一者朝向管狀體之第二端延伸。

Description

離子植入系統及其襯套
本揭示涉及一種離子植入系統及一種襯套。
離子植入系統需要高電壓以生成離子束以照射晶圓。源襯套為絕緣元件，其當在高電壓下操作離子植入系統時防止離子植入系統內之電弧。源襯套之老化及退化可以造成離子植入系統之損壞及顯著維護成本。
本揭示的一些實施例提供一種離子植入系統，包括腔室、離子源與襯套。離子源，經配置以生成離子束。襯套耦接離子源與腔室，其中襯套包括管狀體與複數個傾斜溝槽。管狀體包括內表面、第一端，及第二端。傾斜溝槽設置在管狀體之內表面內，其中傾斜溝槽之每一者朝向管狀體之第二端延伸。
本揭示的一些實施例提供一種襯套包括管狀體與複數個傾斜溝槽。管狀體包括外表面、內表面、第一端，及第二端。傾斜溝槽設置在管狀體之內表面內，其中傾斜溝槽之每一者朝向管狀體之第二端延伸，且管狀體之第二端與傾斜溝槽之每一者之頂部的中點之間的分隔距離大於管狀體之第二端與傾斜溝槽之每一者之底部之間的分隔距離。
本揭示的一些實施例提供一種離子植入系統，包括源頭部裝置及影像感測器。源頭部裝置經配置以提取離子束，包括第一導體元件、第二導體元件與襯套。襯套耦接第一導體元件與第二導體元件，包括管狀體、一或多個溝槽及腔體。管狀體包括內表面及外表面。溝槽設置在管狀體之內表面內。腔體設置在管狀體之外表面與溝槽之一者之間，其中腔體之第一端朝向溝槽之一者打開，及腔體之第二端朝向管狀體之外表面之一部分打開。影像感測器經配置以記錄管狀體之內表面之可視特性。
100:IMP
101:源區
102:離子源
103:束線區
104:襯套
105:製程腔室
106:腔室
107:源頭部裝置
108:原子質量單位
110:離子束
121:內表面
123:外表面
125:第一端
127:第二端
200:源頭部裝置
201:方向
202:中點
203:縱軸
204:中點
205:第一傾斜角
207:第二傾斜角
209:出口
210:IMP副產物
211:方向
213:方向
221:溝槽
223:溝槽頂部/開口
225:中點
227:溝槽底部
229:中點
230:寬度
231:側壁
232:深度
233:第二分隔距離
235:第一分隔距離
241:溝槽
261:溝槽
300:源頭部裝置
301:第一端
302:腔體
303:第二端
304:襯套
308:影像感測器
321:溝槽
322:內表面
323:外表面
341:溝槽
361:溝槽
400:方法
410:操作
420:操作
430:操作
500:電腦系統
502:用戶輸入/輸出介面
503:輸入及輸出裝置
504:處理器
506:通信基礎結構
508:主記憶體
510:輔助記憶體
512:硬碟驅動器
514:可移動儲存驅動器
518:可移動儲存單元
520:介面
522:可移動儲存單元
524:通信介面
526:通信路徑
528:遠端裝置、網路、實體
當結合附圖閱讀時，根據以下詳細描述可更好地理解本揭示案之態樣。應注意，根據工業常規實踐，各種特徵未按比例繪製。事實上，為論述清楚，各特徵之尺寸可任意地增加或縮小。
第1A圖為根據一些實施例之離子植入系統之等角視圖。
第1B圖為根據一些實施例之襯套之等角視圖。
第2圖為根據一些實施例之源頭部裝置之剖視圖。
第3圖為根據一些實施例之源頭部裝置之剖視圖。
第4圖為根據一些實施例之示例性電腦系統之概括性方塊圖。
第5圖為根據一些實施例之操作離子植入系統之方法的流程圖。
以下揭示內容提供許多不同實施例或實例，以便實現所提供標的物之不同特徵。下文描述組件及排列之特定實例以簡化本揭示案之實施例。當然，此等實例僅為實例且不意欲為限制性。舉例而言，隨後描述中在第二特徵上方形成第一特徵可包括第一及第二特徵形成為直接接觸之實施例，以及亦可包括額外特徵可形成在第一及第二特徵之間，使得第一及第二特徵可不直接接觸之實施例。
另外，空間相對用語，諸如「之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」、「之上」及類似者，在此為便於描述可用於描述諸圖中所圖示一個元件或特徵與另一(些)元件或(多個)特徵之關係。除圖形中描繪之方向外，空間相對用語意圖是包含元件在使用或操作中之不同的方向。裝置可為不同朝向(旋轉90度或在其他的方向)及可因此同樣地解釋在此使用之空間相對的描述詞。
本文使用之術語「標稱」指在產品或製程之設計階段期間設定之元件或製程操作之特徵或參數之要求、或目標值，以及大於及/或小於要求值之值的範圍。值之範圍通常由製造製程中之輕微變化或容限產生。
如本文使用之術語「實質上」指示可基於與半導體元件關聯之特定技術節點而變化之給定量的值。在一些實施例中，基於特定技術節點，術語「實質上」可指例如在目標(或期望)值之±5%內變化之給定量的值。
如本文使用之術語「約」指示可基於與半導體元件關聯之特定技術節點而變化之給定量的值。在一些實施 例中，基於特定技術節點，術語「約」可指例如在值之5-30%(例如，值之±5%、±10%、±20%、或±30%)內變化之給定量的值。
離子植入系統(本文亦稱作「IMP」)為半導體製造設備，其用於將一或多個摻雜元素植入半導體晶圓中以在半導體晶圓中形成期望深度之摻雜區域。將摻雜元素與由IMP生成及控制之離子束一起引入半導體晶圓中。為產生離子束，將包含要求摻雜材料之氣體或進料引入離子源中，其中施加高能量以游離氣體或進料以形成離子束。藉由IMP電極提供加速電場以提取且引導離子束移向半導體晶圓。
為生成高能量以游離氣體或進料，IMP引進10-100kV量級之高電壓。此種高電壓可在IMP內部產生不當電弧，電弧可損壞或退化IMP效能。為防止不當電弧，管狀絕緣源襯套(本文亦稱作「襯套」)設置在IMP內以在各種IMP導體元件之間提供電隔離或絕緣。
當在離子源處形成離子束時，亦形成來自殘餘氣體及游離元素之部分的雜質(本文亦稱為「IMP副產物」)。此等IMP副產物可黏附至襯套之內表面。此種IMP副產物至襯套內表面之累積或塗覆可沿襯套逐漸產生不當導電路徑並損壞襯套之絕緣能力，因而增加不當電弧的風險。因此，必須常規地清洗或替換襯套以確保正確的IMP操作。然而，此種清洗可為費時費成本的。
本揭示之實施例涉及襯套結構，其經設計以避免或減少IMP副產物累積在襯套內表面上。在一些實施例 中，襯套包括具有傾斜溝槽之管狀體，此等傾斜溝槽設置在管狀體內表面內。在一些實施例中，傾斜溝槽可經配置以朝向管狀體之一端延伸。因而，傾斜溝槽之底部及側壁設置在管狀體內，其可阻止不當導電路徑形成於襯套內且提高電絕緣可靠性。
本揭示案之實施例亦提供示例系統及方法以監控IMP襯套之狀態。在一些實施例中，IMP包括用以監控襯套內表面之影像感測器。在一些實施例中，IMP可根據一些實施例進一步包括電量測裝置，其用以記錄離子源內之電流以偵測襯套之電絕緣性質。由影像感測器或電量測裝置記錄之資料可由電腦系統接收，其中電腦系統可經配置以動態調整IMP之操作程序或預防性維護排程。因而，可減少IMP製造成本及額外負擔。
第1A圖為根據一些實施例之IMP 100之等角視圖。IMP 100可經配置以在目標半導體晶圓上提供具有期望深度輪廓之期望摻雜類型。IMP 100可包括源區101、束線區103、及製程腔室105，其中源區101可包括源頭部裝置107及原子質量單位108，其中源頭部裝置107可經配置以生成及提取移向原子質量單位108或束線區103之離子束110。
源頭部裝置107可包括離子源102及襯套104。源頭部裝置107可進一步包括耦接至離子源102之導體元件，其中導體元件可包括源頭部裝置107中之金屬部分，諸如腔室106。離子源102可經配置以藉由游離引入氣 體或進料來生成離子物質。離子源102可進一步經配置以提取離子物質以生成移向原子質量單位108之離子束110。根據目標半導體晶圓上之要求摻雜類型，將不同化學物，諸如三氟化硼(BF3)、四氟化鍺(GeF4)、或四氟化矽(SiF4)，選為引入氣體或進料。為生成離子物質，離子源102需要在高電壓下(例如，10-100kV量級)偏置以游離引入氣體或進料。這可在離子源102與導體元件之間造成顯著大的電勢差(數十kV量級)。此種大電勢差可輕易觸發不當電弧，從而妨害IMP 100之操作。因而，襯套104(絕緣體)為將離子源102與源頭部裝置107內之導體元件電絕緣的主要元件。
在一些實施例中，IMP 100可進一步包括電量測裝置(第1A圖中未圖示)，用以監控與源頭部裝置107關聯之電壓、電阻及/或電流。在一些實施例中，電量測裝置可包括電流計、電壓計、及/或電阻計。
襯套104可設置在離子源102與導體元件之一者之間以增強其間之電絕緣。如第1A圖及第1B圖圖示，襯套104可為具有內表面121、外表面123、第一端125及第二端127之管狀體。內表面121可包圍離子源102之部分且處於真空環境中，而外表面123可暴露於大氣條件或外部環境中。襯套104之第一端125或第二端127可固定或耦接至離子源102或源頭部裝置107之導體元件之一者。為確保離子源102與導體元件之一者之間的可靠電絕緣，襯套104由具有高電阻率之材料製成，諸如耐綸、橡膠、塑膠、合成物、 環氧樹脂、聚合物、聚四氟乙烯、或任何其他適當的材料。在一些實施例中，襯套104在第一端125與第二端127之間可具有大於約一個千兆歐姆之電阻率。
原子質量單位108可設置在源頭部裝置107與束線區103之間。原子質量單元108可經配置以阻止離子束110中第一部分離子物質及允許第二部分離子物質傳至束線區103。原子質量單位108可包括預置孔口及用以生成磁場之電磁線圈(第1A圖中未圖示)，其中磁場可為相應離子物質施加特定電磁力以使其流過對應圓周軌跡。因為對應圓周軌跡之半徑可由相應離子物質之質量決定，所以具有實質上相同運動能量但不同質量之離子物質可具有不同對應圓周路徑。因此，預置孔口可設置在圓周路徑內以選擇性地阻止第一部分離子物質及允許第二部分離子物質傳至束線區103。
束線區103可設置在原子質量單位108下游且可經配置以加速、減速、偏斜、掃描、及成型由原子質量單位108提供之過濾離子束。束線區103可包括將過濾離子束加速或減速至不同能量的電極。束線區103可進一步包括透鏡(第1A圖中未圖示)，其經佈置以控制過濾離子束在正交方向中之尺寸以調整經過濾離子束之剖面。束線區103亦可包括掃描裝置(第1A圖中未圖示)，其用以施加電場或磁場以允許在目標半導體晶圓上二維地掃描過濾離子束。因而，在製程腔室105處，可施加穿過束線區域103之過濾離子束以照射在目標半導體晶圓上。
在一些實施例中，束線區103可為用作過濾離子束之彈道漂移區的自由空間。在一些實施例中，束線區103可進一步包括用以在過濾離子束中過濾中性粒子之彎轉磁鐵(第1A圖中未圖示)。
製程腔室105可包括用以保持目標半導體晶圓之保持器(第1A圖中未圖示)。保持器可經配置以相對於束線區103提供之離子束二維地移動半導體晶圓。保持器亦可經配置以允許一次連續地藉由離子束照射單一半導體晶圓、或者藉由重複多個半導體晶圓機械通過離子束之照射而一次同時照射多個半導體晶圓。
在一些實施例中，IMP 100可進一步包括影像感測器(第1A圖及第1B圖中未圖示)，其經配置以監控襯套104之內表面121及/或外表面123。例如，隨著襯套104逐漸由IMP副產物塗覆，內表面121可開始展現深色之漸變色，諸如深藍色或暗灰色。此種漸變可由影像感測器記錄以測定襯套104之電絕緣性質。
在一些實施例中，IMP 100可進一步包括電腦系統(第1A圖中未圖示)，其用以分析由電量測裝置或影像感測器提供之資料。例如，電腦系統可經配置以比較資料與和IMP副產物塗層之不同階段關聯的其他襯套影像及/或洩漏電流(例如，歷史襯套影像及/或洩漏電流)。
第2圖為根據一些實施例之源頭部裝置200之剖視圖。源頭部裝置107之論述適用於源頭部裝置200，除非另有說明。如第2圖圖示，源頭部裝置200可包括離子源 102及襯套104，其中離子源102之一部分可由襯套104之內表面121之一部分圍繞。源頭部裝置200可進一步包括出口209，其中可經由源頭部裝置200之出口209在方向201上提取離子束110。襯套104之管狀體之定向縱軸203，定義為從襯套104之第一端125之中點202穿至第二端127之另一中點204的軸，可實質上與方向201平行。在一些實施例中，相比於襯套104之第一端125，出口209設置地更靠近第二端127，且因此襯套104之縱軸203之方向實質上與方向201相同。
一或多個傾斜溝槽，諸如溝槽221、溝槽241、及溝槽261，可設置在襯套104之內表面121內。溝槽221具有開口223(例如，溝槽頂部223)、溝槽底部227(最內表面)、及鄰近溝槽底部227之側壁231。溝槽221可具有寬度230及深度232。溝槽221可佈置成朝向襯套104之第一端125或第二端127延伸的傾斜溝槽，使得溝槽底部227分別更靠近襯套104之第一端125或第二端127。例如，溝槽底部227可佈置成朝向襯套104之第二端127延伸(例如，溝槽221配置成朝向第二端127延伸之傾斜溝槽)，使得第二端127與溝槽底部227之中點229之間的第一分割距離235小於第二端127與開口223之中點225之間的第二分割距離233。在一些實施例中，溝槽底部227可經佈置以朝向襯套104之第一端125延伸(例如，溝槽221配置成朝向第一端125延伸之傾斜溝槽)，使得第一分隔距離235大於第二分隔距離233。
在一些實施例中，溝槽221可配置成與第一傾斜角205關聯之傾斜溝槽，其中第一傾斜角205為縱軸203與方向211之間的角度，定義為開口223之中點225至溝槽底部227之中點229的方向。在溝槽221朝向襯套104之第二端127延伸之情況下，第一傾斜角205可為約30度與約90度之間的銳角。在溝槽221朝向第一端125延伸之情況下，第一傾斜角205可為約90度與約150度之間的鈍角。
在一些實施例中，第一傾斜角205可為約45度與約90度之間的銳角。在一些實施例中，第一傾斜角205可為約60度與約90度之間的銳角。在一些實施例中，第一傾斜角205可為等於或小於約75度之銳角。在一些實施例中，第一傾斜角205可為等於或小於約60度之銳角。在一些實施例中，第一傾斜角205可為約90度與約135度之間的鈍角。在一些實施例中，第一傾斜角205可為約90度與約120度之間的鈍角。在一些實施例中，第一傾斜角205可為等於或大於約120度之鈍角。在一些實施例中，第一傾斜角205可為等於或大於約105度之鈍角。
在一些實施例中，溝槽221可配置成與第二傾斜角207關聯之傾斜溝槽，其中第二傾斜角207為縱軸203與方向213之間的角度，定義為與鄰近於溝槽底部227之側壁231之表面平行的方向。在溝槽221朝向襯套104之第二端127延伸之情況下，第二傾斜角207可為約30度與約90度之間的銳角。在溝槽221朝向第一端125延伸之情況下，第二傾斜角207可為約90度與約150度之間的鈍角。
在一些實施例中，第二傾斜角207可為約45度與約90度之間的銳角。在一些實施例中，第二傾斜角207可為約60度與約90度之間的銳角。在一些實施例中，第二傾斜角207可為等於或小於約75度之銳角。在一些實施例中，第二傾斜角207可為等於或小於約60度之銳角。在一些實施例中，第二傾斜角207可為約90度與約135度之間的鈍角。在一些實施例中，第二傾斜角207可為約90度與約120度之間的鈍角。在一些實施例中，第二傾斜角207可為等於或大於約120度之鈍角。在一些實施例中，第二傾斜角207可為等於或大於約105度之鈍角。
在一些實施例中，溝槽221可配置成朝向襯套104之第二端127延伸之傾斜溝槽，其中相比於第一端125，出口209設置地更靠近第二端127，使得溝槽221配置成朝著離子束移動方向201傾斜之溝槽。
在一些實施例中，溝槽221可配置成朝向襯套104之第一端125延伸之傾斜溝槽，其中相比於第一端125，出口209設置地更靠近第二端127，使得溝槽221配置成背向離子束移動方向201傾斜之溝槽。
在一些實施例中，溝槽221可具有等於或大於約25mm之寬度230。在一些實施例中，溝槽221可具有寬度230，寬度230在約20mm與約35mm之間、約22mm與約30mm之間、或約24mm與約28mm之間。
在一些實施例中，溝槽221可具有深度232，深度232等於或大於約25mm，、在約20mm與約35mm之間、約22mm與約30mm之間、或約24mm與約28mm之間。
溝槽221之以上論述可適用於一或多個傾斜溝槽(諸如溝槽241及溝槽261)之每一者。在一些實施例中，溝槽221之配置可與一或多個傾斜溝槽(諸如溝槽241及溝槽261)之另一溝槽之配置(設置在襯套104之內表面121處)相同或不同。例如，溝槽221之寬度230可與溝槽241之相應寬度不同。又例如，溝槽221之第一傾斜角205可與溝槽241之相應傾斜角不同。在一些實施例中，另一組溝槽，與一或多個傾斜溝槽(例如，溝槽221、溝槽241、或溝槽261)相鄰或交錯，可設置在襯套104之內表面121處。
如上所述，離子束110之形成可引入IMP副產物210。IMP副產物210可朝向襯套104之內表面121擴散或漂移，並且趨向在襯套104之第一端125與第二端127之間形成導電路徑。這可導致襯套104之老化，從而可損壞由襯套104提供之電絕緣。如第2圖圖示，IMP副產物210之形成可在源頭部裝置200之出口209處開始。因此，IMP副產物210開始黏附至內表面121接近第二端127、更靠近出口209之部分，並且形成朝向第一端125之導電路徑。換言之，IMP副產物210之黏附可沿與方向201相反之方向傳播。
配置成具有朝向第一端125或第二端127延伸之一或多個傾斜溝槽(例如，溝槽221)之襯套104可阻止導電路徑在內表面121處形成。這係因為溝槽底部227佈置 成朝向第一端125或第二端127延伸。在溝槽底部227深深地設置在襯套104之管狀體內部的情況下，可顯著抑制IMP副產物210在溝槽底部227及鄰近溝槽底部227之側壁231上之黏附。因而，一或多個傾斜溝槽阻止連續導電路徑在內表面121內之形成。因此，襯套104可提供更強健且可靠之電絕緣能力。在一些實施例中，配置有朝向第二端127、靠近出口209延伸之一或多個傾斜溝槽之襯套104可進一步抑制IMP副產物210之黏附。
在一些實施例中，IMP 100之電量測裝置(第2圖中未圖示)可進一步經配置以監控由襯套104之內表面121處之IMP副產物210之黏附產生的襯套104的電阻變化。
第3圖為根據一些實施例之源頭部裝置300之剖視圖。源頭部裝置300可包括離子源102及襯套304。源頭部裝置200及襯套104之論述分別適用於源頭部裝置300及襯套304，除非另有說明。如第3圖圖示，襯套304可包括設置在其內表面322處之溝槽，諸如溝槽321、溝槽341、及溝槽361。腔體302可設置在諸如溝槽321之此等溝槽之一者(類似於襯套104之溝槽221)與襯套304之外表面323之間，此處腔體302之第一端301及第二端303可分別暴露於此等溝槽之一者(例如，溝槽321)及外表面323。在一些實施例中，腔體302可設置在第一端125與此等溝槽之一者之間。在一些實施例中，腔體302可設置在第二端127與此等溝槽之一者之間。透明視埠凸緣(第3圖中未圖示)可 設置在腔體302之第一端301或第二端303處以在襯套304之內表面322與外表面323之間提供真空密封。
IMP副產物210可逐漸改變內表面322之可視特性。例如，塗覆有IMP副產物210之內表面322可逐漸展現深色或從灰色至藍色之漸變色。因而，內表面322之可視特性可為關於襯套304之老化狀態的重要指示。因此，如第3圖圖示，源頭部裝置300可進一步包括影像感測器308，其經配置以記錄襯套304之內表面322之可視特性。在一些實施例中，影像感測器308可設置在腔體302內，其中透明視埠凸緣可設置在腔體302之第一端301處。在一些實施例中，影像感測器308可設置在腔體302之第二端303外，其中透明視埠凸緣可設置在腔體302之第二端303處。
影像感測器308可經配置以生成具有任何適當解析度(例如，640像素x480像素)、灰度(例如，灰度級之256個組合)、色度、或圖框率(例如，每秒30畫)之影像。可將影像資料發至IMP 100之電腦系統(第3圖中未圖示)以進一步分析。電腦系統可執行計算程序(包括一或多個數學運算)以分析影像。在一些實施例中，計算程序可進一步包括圖案識別程序，用以分析影像感測器308提供之影像中的影像資訊(諸如對比度及亮度)。在一些實施例中，計算程序亦可包括用以預測襯套304之老化特性的機器學習程序。在一些實施例中，機器學習程序可包括神經網路演算法。在一些實施例中，計算程序可包括用以分類及群集由影像感測器308記錄之影像的大資料挖掘程序。
在一些實施例中，電資料關聯源頭部裝置300可藉由IMP 100之電量測裝置來記錄。電資料可包括任何適當的電資訊，諸如電阻率及隨時間變化之振幅、尖峰再現、及/或電壓或電流之頻率響應。由電量測裝置記錄之電資料可發送至電腦系統以進一步分析。電腦系統可執行計算程序(類似於上文論述)以分析電流資料。
基於電資料或影像資料分析，電腦系統可調整IMP 100之一或多個參數/條件。參數/條件可包括命令與IMP 100關聯之過程控制器(第1A圖至第3圖中未圖示)調整半導體晶圓上離子植入的配方。參數/條件亦可包括互鎖IMP 100之操作。例如，互鎖步驟包括觸發預防性維護以替換或清洗襯套104，或使用IMP 100調整半導體元件之製造方案。
第4圖為根據一些實施例之用於操作IMP之示例性方法400，其中IMP可包括襯套、影響感測器、及用以監控襯套之電度計。本揭示案之實施例並不限於此可操作描述。應理解，可執行額外操作。此外，執行本文提供之揭示內容可能不需要全部操作。另外，一些操作可同時執行，或以不同於第4圖圖示之順序執行。在一些實施方式中，可執行一或多個其他操作，加上或代替以前描述之操作。為說明之目的，方法400參照第1A圖至第3圖之實施例描述。然而，方法400並不限於此等實施例。
示例性方法400開始於操作410，其中收集IMP襯套之特性。IMP襯套之特性可包括襯套內表面之可視特 性。例如，IMP襯套之可視特性可包括與IMP副產物之黏附狀態關聯之襯套內表面的漸變色。可視特性可藉由IMP影像感測器來收集。IMP影像感測器可將收集之可視特性傳輸至具有適當解析度、灰度、色度及圖框率之IMP電腦系統。在一些實施例中，在IMP進行離子植入製程時，可藉由IMP影像感測器來收集可視特性。在一些實施例中，關於第3圖描述可視特性之收集。
在一些實施例中，IMP影像感測器可設置在IMP襯套之內表面與外表面之間。
在一些實施例中，一或多個溝槽設置在襯套內表面中，其中腔體進一步設置在IMP襯套之外表面與此等溝槽之一者之間。影像感測器可在腔室內部或鄰近腔室設置，以監控IMP襯套之管狀體的內表面。
IMP襯套之特性可進一步包括與IMP源頭部裝置關聯之電特性。例如，電特性可包括洩漏電流之振幅、電流尖峰之出現、或與IMP源頭部裝置關聯之工作電壓。電特性可進一步包括IMP襯套之電阻。可視特性可藉由IMP電量測裝置來收集。電量測裝置可將電特性傳輸至IMP電腦系統。在一些實施例中，在IMP進行離子植入製程時，可藉由IMP電量測裝置來收集電特性。在一些實施例中，電量測裝置可為電流計。在一些實施例中，關於第1A圖及第1B圖描述電特性之收集。
離子植入製程可導致IMP副產物之形成，其中IMP副產物可朝向襯套之內表面擴散或漂移。
在操作420處，將IMP特性與參照特性進行比較。參照特性可為IMP襯套之預定特性。預定特性可為與大於一個千兆歐姆之電阻關聯之上述IMP襯套的歷史特性。例如，預定可視特性可為新IMP襯套之灰度顏色。在另一實例中，預定電特性可為IMP源頭部裝置之洩漏電流的上限。比較步驟可包括可視特性與參照可視特性之間的像素減法。比較步驟可進一步包括檢驗電特性與參照電特性之間的差異。
在一些實施例中，比較可藉由如第1A圖描述之IMP電腦系統來執行。IMP電腦系統可經配置以應用計算程序執行比較。計算程序可包括大資料挖掘製程，其藉由平均由IMP使用之多個之前襯套之歷史特性來生成預定特性。計算程序亦可包括機器學習過程，其中用於機器學習過程之訓練資料可包括與相應電絕緣特徵關聯之上述襯套的特性。此種訓練資料可用於藉由遵循與機器學習過程關聯之相應訓練程序來訓練機器學習過程。經良好訓練之機器學習過程(例如，配置有優化參數)可比較當前襯套之特性與之前襯套之特性。在一些實施例中，機器學習過程可包括監督機器學習過程，諸如線性回歸、邏輯回歸、決策樹、隨機森林、支援向量機、人工神經網路、卷積神經網路、遞迴神經網路或深度學習，其中監督機器學習過程可藉由經由與監督機器學習過程關聯之一或多個訓練程序(例如，降梯度演算法)引入訓練資料來訓練或優化。
在操作430處，電腦系統基於比較來調整IMP之操作。調整步驟可包括更新離子植入製程之一或多個配 方。例如，調整步驟可為減少用於離子植入製程之施加電壓的上限。調整步驟可進一步包括互鎖IMP之操作，諸如觸發預防性維護警報以替換或清洗襯套，或使用IMP調整半導體元件之製造方案。例如，調整步驟可通知供應鏈管理開始準備新襯套之庫存。
示例性實施例之各種態樣可以軟體、韌體、硬體、或其組合來實施。第5圖為示例電腦系統500之圖解，其中本揭示案之實施例或其部分可實施為電腦可讀代碼。本揭示案之各種實施例可根據此示例電腦系統500來描述。例如，可包括電腦系統或IMP 100之過程控制器作為電腦系統500之實施例。
電腦系統500包括一或多個處理器，諸如處理器504。處理器504連接至通信基礎結構506(例如，匯流排或網路)。
電腦系統500亦包括主記憶體508，諸如隨機存取記憶體(random access memory；RAM)，及亦可包括輔助記憶體510。輔助記憶體510可包括例如硬碟驅動器512、可移動儲存驅動器514、及/或記憶體棒。可移動儲存驅動器514可包括軟碟機、磁帶驅動器、光碟驅動器、快閃記憶體，等等。可移動儲存驅動器514以熟知方式從可移動儲存單元518讀取及/或寫入至可移動儲存單元518。可移動儲存單元518可包括軟碟、磁帶、光碟、快閃驅動器，等等，其由可移動儲存驅動器514讀取或寫入。可移動儲存單元518包括在其中儲存有電腦軟體及/或資料之電腦可讀儲存 媒體。電腦系統500包括用戶輸入/輸出介面502(其可包括輸入及輸出裝置503，諸如鍵盤、滑鼠等)，其將圖形、文字及其他資料從通信基礎結構506(或從未圖示之框架緩衝器)轉發。
在替代實施方式中，輔助記憶體510可包括用於允許電腦程式或其他指令載入電腦系統500之其他類似裝置。此種裝置可包括例如，可移動儲存單元522及介面520。此種裝置之實例包括程式匣及匣式介面(諸如在視頻遊戲裝置中發現之彼等)、可移動記憶體晶片(例如，EPROM或PROM)及關聯插座，以及允許將軟體及資料從可移動儲存單元522傳輸至電腦系統500的其他可移動儲存單元522及介面520。
電腦系統500亦可包括通信介面524。通信介面524允許軟體及資料在電腦系統500與外部裝置之間傳輸。通信介面524可包括數據機、網路介面(諸如乙太網卡)、通信埠、等等。經由通信介面524傳輸之軟體及資料呈現信號之形式，其可為能夠由通信介面524接收到之電、電磁、光學或其他信號。此等信號經由通信路徑526提供至通信介面524。通信路徑526攜帶信號且可使用電線或電纜、光纖、電話線、蜂窩電話連接、RF連接或其他通信通道來實施。
在此文檔中，術語「電腦程式儲存媒體」及「電腦可讀儲存媒體」用於泛指非暫時媒介，諸如可移動儲存單元518、可移動儲存單元522、及安裝在硬碟驅動器512中之硬磁片。電腦程式儲存媒體及電腦可讀儲存媒體亦可指記 憶體，諸如主記憶體508及輔助記憶體510，其可為半導體記憶體(例如，DRAM等)。本揭示案之實施例可使用任何電腦可讀媒體，已知的或未知的。電腦可讀儲存媒體之實例包括但不限於，非暫時主儲存裝置(例如，任何種類之隨機存取記憶體)、及非暫時輔助儲存裝置(例如，硬碟驅動器、軟碟、CD ROM、ZIP磁片、磁帶、磁儲存裝置、光學儲存裝置、MEMS、奈米技術儲存裝置等等)。
此等電腦程式產品提供軟體至電腦系統500。本揭示案之實施例亦涉及包括儲存在任意電腦可讀儲存媒體上之軟體的電腦程式產品。此種軟體，當在一或多個資料處理裝置中執行時，致使資料處理裝置如本文所述地作業。
電腦程式(本文亦稱為「電腦控制邏輯」)儲存在主記憶體508及/或輔助記憶體510中。電腦程式亦可經由通信介面524來接收。此種電腦程式當執行時使電腦系統500能夠實施本揭示案之各種實施例。特別地，電腦程式當執行時使處理器504能夠實施本揭示案之實施例的製程，諸如在系統500中之第4圖圖示之方法中的操作。在本揭示案之實施例使用軟體來實施的情況下，軟體可使用可移動儲存驅動器514、介面520、硬碟驅動器512或通信介面524而儲存在電腦程式產品中及載入電腦系統500中。
上述實施例之功能/操作可以各種配置及架構來實施。因此，上述實施例中之一些操作或全部操作，例如第1A圖中描述之系統100之功能/第4圖描述之製程，可以硬體、軟體或兩者執行。在一些實施例中，有形設備及製品， 包括在其上儲存有控制邏輯(軟體)之有形電腦可用或可讀媒體，在本文亦可稱作電腦程式產品或程式儲存裝置。此包括但不限於電腦系統500、主記憶體508、輔助記憶體510及可移動儲存單元518及可移動儲存單元522，以及實現上述之任意組合的有形製品。此種控制邏輯，當由一或多個資料處理裝置(諸如電腦系統500)執行時，致使此種資料處理裝置如上所述地作業。例如，硬體/設備可連接至或屬於電腦系統500之元件528(遠端裝置、網路、實體528)。
本揭示案之實施例提供IMP設備及用於使用襯套之IMP製程之方法，其中襯套可包括具有設置在管狀體內表面內之傾斜溝槽的管狀體。在一些實施例中，傾斜溝槽可經配置以朝向管狀體之一端傾斜以阻止IMP副產物塗覆在襯套內表面上。IMP設備可進一步包括影像感測器及/或電量測裝置以監控襯套老化狀態。此種IMP設備及襯套可提高IMP設備之可靠性且因此減少製造及維護成本。
在一些實施例中，離子植入系統可包括腔室、配置成生成離子束之離子源、及耦接離子源與腔室之襯套。襯套可包括管狀體及多個傾斜溝槽。管狀體可包括內表面、第一端、及第二端。多個傾斜溝槽可設置在管狀體之內表面內。多個傾斜溝槽之每一者可朝向管狀體之第二端延伸。在一些實施例中，縱軸穿過與第一端及第二端關聯之中點，且其中縱軸與另一軸之間的銳角，由複數個傾斜溝槽之每一者之開口之第一中點至相應傾斜溝槽之最內表面之一第二中點定義，銳角等於或小於約75度。在一些實施例中，管狀 體之第二端與傾斜溝槽之每一者之開口的第一中點之間的分隔距離大於管狀體之第二端與相應傾斜溝槽之最內表面之第二中點之間的分隔距離。在一些實施例中，襯套進一步包括設置在管狀體之另一內表面內的其他複數個溝槽，其中其他溝槽之每一者與傾斜溝槽之一或多者相鄰或交錯。在一些實施例中，傾斜溝槽之每一者的深度大於約25mm。在一些實施例中，傾斜溝槽之每一者的寬度大於約25mm。在一些實施例中，離子植入系統進一步包括配置成記錄管狀體之內表面之影像的影像感測器。
在一些實施例中，用於電絕緣之襯套可包括管狀體及多個傾斜溝槽。管狀體可包括外表面、內表面、第一端、及第二端。多個傾斜溝槽可設置在管狀體之內表面內。多個傾斜溝槽之每一者可朝向管狀體之第二端延伸。管狀體之第二端與多個傾斜溝槽之每一者之頂部的中點之間的分隔距離大於管狀體之第二端與多個傾斜溝槽之每一者的底部之間的分隔距離。在一些實施例中，襯套包括耐綸、橡膠、塑膠、合成物、環氧樹脂、聚合物、聚四氟乙烯、或其組合。在一些實施例中，傾斜溝槽之每一者的寬度等於或大於約25mm。在一些實施例中，傾斜溝槽之每一者的深度等於或大於約25mm。在一些實施例中，與傾斜溝槽之一者之溝槽底部相鄰的側壁及管狀體之縱軸之間的銳角，由第一端之中點至管狀體之第二端之另一中點定義，銳角等於或小於約75度。在一些實施例中，襯套進一步包括設置在管狀體之內表面內的其他複數個溝槽，其中其他複數個溝槽之每一者 與傾斜溝槽之一或多者相鄰或交錯。在一些實施例中，襯套進一步包括設置在管狀體之外表面與傾斜溝槽之一者之間的腔體，其中腔體之第一端朝向傾斜溝槽之一者打開及腔體之第二端朝向管狀體之外表面之一部分打開。
在一些實施例中，離子植入系統可包括(i)配置成提取離子束之源頭部裝置及(ii)影像感測器。源頭部裝置可包括第一導體元件、第二導體元件、及耦接第一導體元件與第二導體元件之襯套。襯套可包括管狀體，包括內表面及外表面；一或多個溝槽，設置在管狀體之內表面內；及腔體，設置在管狀體之外表面與一或多個溝槽之一者之間，其中將腔體之第一端向一或多個溝槽之一者打開及將腔體之第二端向管狀體之外表面之一部分打開。影像感測器可經配置以記錄管狀體之內表面之可視特性。在一些實施例中，系統進一步包括設置在腔體之第一端或第二端處之視埠凸緣。在一些實施例中，影像感測器設置在腔體中或管狀體之外表面上方。在一些實施例中，複數個一或多個溝槽朝向管狀體之一端延伸。在一些實施例中，離子植入系統進一步包括電量測裝置，用以監控與源頭部裝置關聯之電性質。在一些實施例中，一或多個溝槽為朝向管狀體之一端延伸的傾斜溝槽。
應理解，以上實施方式部分，而非本揭示案之摘要，意欲用以解釋申請專利範圍。揭示部分之摘要可闡述發明者考慮之一或多個實施例而非全部可能的實施例，且因而不意欲以任何方式限制附加申請專利範圍。
上文概述若干實施例之特徵或實例，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭示案之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本揭示案之實施例作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例或實例的相同目的及/或實現相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭示案之精神及範疇，且可在不脫離本揭示案之精神及範疇的情況下產生本文的各種變化、替代及更改。
102:離子源
104:襯套
110:離子束
121:內表面
123:外表面
125:第一端
127:第二端
200:源頭部裝置
201:方向
202:中點
203:縱軸
204:中點
205:第一傾斜角
207:第二傾斜角
209:出口
210:IMP副產物
211:方向
213:方向
221:溝槽
223:溝槽頂部/開口
225:中點
227:溝槽底部
229:中點
230:寬度
231:側壁
232:深度
233:第二分隔距離
235:第一分隔距離
241:溝槽
261:溝槽

Claims (10)

  1. 一種離子植入系統，包括：一腔室；一離子源，經配置以生成一離子束；以及一襯套，耦接該離子源與該腔室，其中該襯套包括：一管狀體，包括一內表面、一第一端，及一第二端；以及複數個傾斜溝槽，設置在該管狀體之該內表面內，其中該複數個傾斜溝槽之每一者朝向該管狀體之該第二端延伸。
  2. 如請求項1所述之離子植入系統，其中一縱軸穿過與該第一端及該第二端關聯之中點，且其中該縱軸與另一軸之間的一銳角，由該複數個傾斜溝槽之每一者之一開口之一第一中點至相應傾斜溝槽之一最內表面之一第二中點定義，該銳角等於或小於約75度。
  3. 如請求項1所述之離子植入系統，其中該管狀體之該第二端與該複數個傾斜溝槽之每一者之一開口的一第一中點之間的一分隔距離大於該管狀體之該第二端與相應傾斜溝槽之一最內表面之一第二中點之間的一分隔距離。
  4. 如請求項1所述之離子植入系統，其中該襯套進一步包括設置在該管狀體之另一內表面內的其他複數個溝槽，其中該其他複數個溝槽之每一者與該複數個傾斜溝槽之一或多者相鄰或交錯。
  5. 如請求項1所述之離子植入系統，進一步包括配置成記錄該管狀體之該內表面之影像的一影像感測器。
  6. 一種襯套，包括：一管狀體，包括一外表面、一內表面、一第一端，及一第二端；以及複數個傾斜溝槽，設置在該管狀體之該內表面內，其中：該複數個傾斜溝槽之每一者朝向該管狀體之該第二端延伸；以及該管狀體之該第二端與該複數個傾斜溝槽之每一者之一頂部的一中點之間的一分隔距離大於該管狀體之該第二端與該複數個傾斜溝槽之每一者之一底部之間的一分隔距離。
  7. 如請求項6所述之襯套，進一步包括設置在該管狀體之該外表面與該複數個傾斜溝槽之一者之間的一腔體，其中該腔體之一第一端朝向該複數個傾斜溝槽之該一者打開及該腔體之一第二端朝向該管狀體之該外表面之一部分打開。
  8. 一種離子植入系統，包括：一源頭部裝置，經配置以提取一離子束，包括：一第一導體元件；一第二導體元件；一襯套，耦接該第一導體元件與該第二導體元件，包括： 一管狀體，包括一內表面及一外表面；一或多個溝槽，設置在該管狀體之該內表面內；以及一腔體，設置在該管狀體之該外表面與該一或多個溝槽之一者之間，其中該腔體之一第一端朝向該一或多個溝槽之該一者打開，及該腔體之一第二端朝向該管狀體之該外表面之一部分打開；以及一影像感測器，經配置以記錄該管狀體之該內表面之一可視特性。
  9. 如請求項8所述之離子植入系統，進一步包括設置在該腔體之該第一端或該第二端處之一視埠凸緣。
  10. 如請求項8所述之離子植入系統，其中該影像感測器設置在該腔體中或該管狀體之該外表面上方。
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