TWI797540B - 離子佈植系統以及用於離子佈植之氣體運輸的方法 - Google Patents

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Abstract

離子佈植系統包括具有離子源單元的離子佈植機和摻雜劑源氣體供應系統。此系統包括位於遠離離子佈植機的氣箱容器內部的摻雜劑源氣體儲存罐，以及用以將摻雜劑源氣體從摻雜劑源氣體儲存罐供應到離子源單元的摻雜劑源氣體供應管。摻雜劑源氣體供應管包括內管、包圍內管的外管、連接至相應的內管和外管的第一端的第一管轉接器，以及連接至相應的內管和外管的第二端的第二管轉接器。第一管轉接器將內管連接到摻雜劑源氣體儲存罐，而第二管轉接器將內管連接到離子源單元。

Description

離子佈植系統以及用於離子佈植之氣體運輸的方法
本揭露涉及離子佈植機之氣體輸送系統及其方法。
離子佈植是透過用賦能離子直接轟擊基板來將化學物質引入基板的過程。在半導體製造中，離子佈植通常用於將摻雜劑引入到半導體晶片中以改變半導體晶片的電子特性。離子佈植在離子佈植機中進行。離子佈植機包括用於產生帶正電的離子種類的離子源單元。這些離子種類透過高電壓提取電位從離子源單元中提取出來，然後被過濾以獲得所需的離子種類(即，將要撞擊到靶材(例如，在半導體晶片上的靶材區域)的離子種類)。將所需的離子種類進一步加速並將其引導至用於佈植的靶材。
依據本揭露之部分實施例，提供一種離子佈植系統，包含：離子佈植機和摻雜劑源氣體供應系統。離子佈植機 包含離子源單元。摻雜劑源氣體供應系統，包含：摻雜源氣體儲存罐和摻雜劑源氣體供應管。摻雜源氣體儲存罐在遠離離子佈植機的氣箱容器內。摻雜劑源氣體供應管用以將摻雜劑源氣體從摻雜劑源氣體儲存罐供應到離子源單元，摻雜劑源氣體供應管包含：內管、外管、第一管轉接器和第二管轉接器。外管包圍內管。第一管轉接器連接到內管和外管中的每一個的第一端，第一管轉接器將內管連接到摻雜劑源氣體儲存罐。第二管轉接器連接到內管和外管中的每一個的第二端，第二端在第一端對面，第二管轉接器將內管連接到離子源單元。
依據本揭露之部分實施例，提供一種離子佈植系統，包含：離子佈植機、摻雜劑源氣體儲存罐、摻雜劑源氣體供應管和壓力感測器。離子佈植機在殼體內部，並且離子佈植機包含離子源單元。摻雜劑源氣體儲存罐位於殼體外部的氣箱容器內。摻雜劑源氣體供應管用以將摻雜劑源氣體從摻雜劑源氣體儲存罐供應到離子源單元，摻雜劑源氣體供應管包含：內管、外管、第一管轉接器和第二管轉接器。內管用以運送摻雜劑源氣體。外管包圍內管並用以運送惰性氣體。第一管轉接器連接到內管和外管中的每一個的第一端，第一管轉接器將內管連接到摻雜劑源氣體儲存罐。第二管轉接器連接到內管和外管中的每一個的第二端，其中第二端在第一端對面，第二管轉接器將內管連接到離子源單元。壓力感測器用以測量外管中惰性氣體的壓力水平。
依據本揭露之部分實施例，提供用於離子佈植之氣體運輸方法，包含：使用具有預定壓力的惰性氣體填充摻雜劑源氣體供應管的外管；從摻雜劑源氣體儲存罐經由摻雜劑源氣體供應管之被外管包圍的內管將摻雜劑源氣體供應到離子佈植機的離子源單元，其中離子佈植機配置在殼體中，摻雜劑源氣體儲存罐配置在位於殼體外部的氣箱容器中；原位監測惰性氣體的壓力；如果惰性氣體的壓力低於預定閾值，則確定摻雜劑源氣體供應管的洩漏。
100:離子佈植系統
102:離子佈植機
104:摻雜劑源氣體供應系統
106:監測系統
108:控制單元
110:殼體
120:離子源單元
122:質量分析器單元
124:離子加速單元
126:終端站
128:離子束
130:氣箱容器
132:摻雜劑源氣體儲存罐
132a:摻雜劑源氣體儲存罐
132b:摻雜劑源氣體儲存罐
132c:摻雜劑源氣體儲存罐
134:停止閥
134a:停止閥
134b:停止閥
134c:停止閥
140:摻雜劑源氣體供應管
141:控制箱
142:管道主體
144:內管
146:外管
148:凹槽
150a:管轉接器
150b:管轉接器
152a:內蓋
152b:內蓋
154a:外蓋
154b:外蓋
155a:第一間隙
155b:第二間隙
156a:入口端
156b:出口端
158:入口端
160:惰性氣體管線
162:導電氣體傳輸線
164:壓力感測器
166:電流計
220:質量分析器單元
300:方法
302:操作
304:操作
306:操作
308:操作
310:操作
312:操作
402:處理器
404:電腦可讀儲存媒體
406:指令
408:匯流排
410:輸入/輸出介面
412:網路介面
414:網路
416:壓力感測器參數
B-B’:線
當結合附圖閱讀時，根據以下的詳細描述可以最好地理解本揭露的各方面。應理解，根據行業中的標準實踐，各種特徵未按比例繪製。實際上，為了討論的清楚，各種特徵的尺寸可以任意地增加或減小。
第1圖是根據部分實施例之離子佈植系統的示意圖。
第2A圖是根據部分實施例之在離子佈植系統中，在摻雜劑源氣體供應系統中使用的摻雜劑源氣體供應管的透視圖。
第2B圖是沿第2A圖的線B-B’截取之摻雜劑源供應管的橫截面圖。
第3圖是根據部分實施例之用於將摻雜劑源氣體輸送到離子佈植系統的離子佈植機之方法的流程圖。
第4圖是用於控制離子佈植系統的操作之控制單元的方框 圖。
以下公開提供了用於實現所提供之主題的不同特徵的許多不同的實施例或示例。為了簡化本揭露，下面描述元件、值、操作、材料、配置等的特定示例。當然，這些僅是示例，並不旨在進行限制。可以預期其他的元件、值、操作、材料、配置等。例如，在下面的描述中，在第二特徵之上或上方形成第一特徵可以包括第一特徵和第二特徵以直接接觸形成的實施例，並且還可以包括在第一特徵和第二特徵之間形成附加特徵，使得第一特徵和第二特徵可以不直接接觸的實施例。另外，本揭露可以在各個示例中重複參考數字和/或文字。此重複是出於簡單和清楚的目的，並且其本身並不指示所討論的各種實施例和/或配置之間的關係。
更甚者，空間相對的詞彙(例如，「低於」、「下方」、「之下」、「上方」、「之上」等相關詞彙)於此用以簡單描述如圖所示之元件或特徵與另一元件或特徵的關係。在使用或操作時，除了圖中所繪示的轉向之外，這些空間相對的詞彙涵蓋裝置的不同轉向。再者，這些裝置可旋轉(旋轉90度或其他角度)，且在此使用之空間相對的描述語可作對應的解讀。
在離子佈植中用於製造基於矽的積體電路的典型摻雜劑種類包括作為p型摻雜劑的硼和作為n型摻雜劑的 磷或砷。摻雜劑種類是由摻雜劑源氣體(例如，氟化硼(BF3)、磷化氫(PH3)和砷化氫(AsH3))產生的。這些摻雜劑源氣體是劇毒的，並且為了防止工廠人員受到這些有毒氣體的危害，通常會將用於供應摻雜劑源氣體的氣瓶放置在氣箱內。氣箱設置在離子佈植機所位於的殼體內部。氣箱是在離子佈植機運行時連接到離子源單元並與離子源單元具有相同高壓的外殼。
由於離子佈植機之殼體內部的有限空間，因此必須使用小型氣瓶。包含有毒的/有害的摻雜劑源氣體的氣瓶必須經常更換，並用裝滿摻雜劑源氣體的新鮮氣瓶替換。為了進行這種位於氣箱內部的氣瓶更換，技術人員必須穿戴自給式呼吸器(self-contained breathing apparatus,SCBA)裝置，從氣箱中人為地取出用過的氣瓶，並在氣箱中安裝新鮮的氣瓶。因此，出現了在處理這些摻雜劑源氣瓶時的重要安全問題。
除了與在離子佈植機的殼體內更換氣瓶相關的危險外，在製程過程中經常會耗盡氣瓶，因此必須關閉離子佈植系統以執行更換氣瓶。離子佈植機的這種計劃外的停機將會使部分已處理的晶片進行昂貴的重工(rework)，並且在部分情況下，由於中斷了這些晶片的製程，這些晶片產品可能會有缺陷或甚至無法使用。
在本揭露的實施例中，提供了一種離子佈植系統，此離子佈植系統包括摻雜劑源氣體供應系統，此摻雜劑源氣體供應系統用以從遠離離子佈植機的位置向離子佈植機 供應一種或多種摻雜劑源氣體。將摻雜劑源氣體供應系統放置在其中放置離子佈植機的殼體的外部有助於減少離子佈植機的佔地面積。另外，將摻雜劑源氣體供應系統放置在放置離子佈植機的殼體的外部允許使用較大尺寸的氣體儲存罐，這可減少了更換氣體已被完消耗之空的氣體儲存罐的頻率。因此，提高了離子佈植系統的操作效率。此離子佈植系統還包括監測系統，此監測系統用以原位監測來自摻雜劑源氣體供應管的摻雜劑源氣體的洩漏，此摻雜劑源氣體供應管用於將摻雜劑源氣體儲存罐耦合至離子源單元。因此，在摻雜劑源氣體洩漏的情況下，離子佈植系統提供了增強的安全性。
第1圖是根據部分實施例之離子佈植系統100的示意圖。參照第1圖，離子佈植系統100包括用以在半導體晶片上執行離子佈植製程的離子佈植機102，用以向離子佈植機102供應一種或多種摻雜劑源氣體的摻雜劑源氣體供應系統104，用以在離子佈植過程中原位監測摻雜源氣體的洩漏的監測系統106。離子佈植系統100與控制單元108通訊地耦合。離子佈植系統100的元件從控制單元108接收控制信號，並基於接收到的控制信號執行各種操作。
離子佈植機102設置在殼體110內。在部分實施例中，離子佈植機102包括離子源單元120、質量分析器單元122、離子加速單元124和終端站126。離子佈植機102用以產生離子束128，將離子束128朝著終端站126 傳輸，並將離子束128撞擊在終端站126中的工作件(例如，半導體晶片)上。
離子源單元120用以使摻雜劑源氣體電離以形成離子。離子源單元120透過將電子引入到填充有摻雜劑源氣體的真空電弧室中來產生離子。電子與摻雜劑源氣體中的原子和分子的碰撞導致形成由正離子和負離子組成的離子化電漿。透過施加高壓以從離子源單元120中萃取出所產生的離子以形成離子束128。為了產生離子束128，將離子源單元120保持在高的正電位下以產生離子並萃取產生的離子。在部分實施例中，離子源單元120處於相對於接地電位為諸如從約5千伏(kV)到高達約250kV的電位。在部分實施例中，離子源單元120處於相對於接地電位為90kV的電位。
質量分析器單元122沿著離子源單元120和終端站126之間的離子束路徑定位。質量分析器單元122具有彎曲的內部通道和一個或多個沿質量分析器單元122的內部通道配置的磁鐵。當離子束128進入質量分析器單元220的內部通道時，離子束128會在磁鐵的磁場作用下彎曲。因此，在離子束128中具有電荷對質量比(charge-to-mass ratio)在預定範圍之外的離子會被偏轉到內部通道的側壁中，而在離子束128中具有電荷對質量比在預定範圍之內的選定離子將被允許離開質量分析器單元122。
離子加速單元124用以在離子束128離開質量分 析器單元122之後向離子束128施加加速電壓，從而在離子束128到達終端站126之前使離子束128達到所需的佈植能量。在實施例中，將加速電壓調節在大約50kV至大約250kV的範圍內。
終端站126位於離子束路徑的末端。終端站126用以接收離子束128並且將離子束128引導至半導體晶片。在部分實施例中，終端站126包括用於將半導體晶片保持在其上的卡盤(未繪示)，以及用於在一個或多個方向上移動在其上具有半導體晶片的卡盤的致動器(未繪示)。卡盤的移動可以使離子束128以均勻的方式撞擊在半導體晶片上。在部分實施例中，終端站126包括用於將半導體晶片移入或移出離子佈植機102的傳送室(load lock)，以及用於在卡盤和傳送室之間轉移半導體晶片的機器手臂。在部分實施例中，終端站126還包括測量裝置，此測量裝置用於測量要撞擊在半導體晶片上的離子束128的一個或多個特性，從而提供回饋訊息，以根據要在半導體晶片上使用的製程方法來調節離子束128。所測量之離子束特性的示例包括但不限於離子束輪廓、離子束能量和離子束電流。
摻雜劑源氣體供應系統104可以以並行類型的方式將不同類型的摻雜劑源氣體供應到離子佈植機102的離子源單元120，以促進在摻雜劑源氣體之間的容易轉換(例如，允許從n型摻雜劑容易地轉換為p型摻雜劑)。例如，對於n型摻雜劑，通常將諸如砷化氫(AsH3)或磷化氫 (PH3)的氣態氫化物作為摻雜劑源氣體，而對於p型摻雜劑，通常將諸如二氟化硼的氣態氟化物作為摻雜劑源氣體。所有這些摻雜劑源氣體都是有毒和腐蝕性的，均需要適當的處理。
在部分實施例中，摻雜劑源氣體供應系統104起源於遠離離子佈植機102的源頭。在部分實施例中，此源頭是密封的氣箱容器130，其容納多個摻雜劑源氣體儲存罐132。摻雜劑源氣體儲存罐132用於儲存不同類型的摻雜劑源氣體並將不同類型的摻雜劑源氣體供應到離子佈植機102的離子源單元120。為了工廠人員的安全，在離子佈植系統100的操作期間，氣箱容器130和設置在其中的摻雜劑源氣體儲存罐132保持在接地電位(例如，0伏特)或低電位。
在部分實施例中，摻雜劑源氣體儲存罐132包括用於向離子佈植機102的離子源單元120供應第一摻雜劑源氣體的第一摻雜劑源氣體儲存罐132a，用於向離子佈植機102的離子源單元120供應第二摻雜劑源氣體的第二摻雜劑源氣體儲存罐132b，和用於向離子佈植機102的離子源單元120供應第三摻雜劑源氣體的第三摻雜劑源氣體儲存罐132c。應當理解的是，儘管在第1圖中將摻雜劑源氣體供應系統104繪示為可提供三(3)種不同類型的摻雜劑源氣體的輸送系統，然而本揭露的範圍亦包括提供更多或更少的摻雜劑源氣體的系統。在部分實施例中，第一摻雜劑源氣體是諸如砷化氫(AsH3)的含砷氣體，第二摻 雜劑源氣體是諸如磷化氫(PH3)的含磷氣體，並且第三摻雜劑源氣體是諸如氟化硼(BF3)的含硼氣體。
停止閥134連接到相應的摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b、132c)，以控制從相應的摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a，132b、132c)到離子佈植機102的離子源單元120之摻雜劑源氣體的供應。例如，在部分實施例中，第一停止閥134a連接到第一摻雜劑源氣體儲存罐132a，以控制從第一摻雜劑源氣體儲存罐132a到離子佈植機102的離子源單元120之第一摻雜劑源氣體的供應；第二停止閥134b連接到第二摻雜劑源氣體儲存罐132b，以控制從第二摻雜劑源氣體儲存罐132b到離子佈植機102的離子源單元120之第二摻雜劑源氣體的供應；第三停止閥134c連接到第三摻雜劑源氣體儲存罐132c，以控制從第三摻雜劑源氣儲存罐132c到離子佈植機102的離子源單元120之第三摻雜劑源氣體的供應。每個停止閥134(例如，134a、134b和134c)通常是關閉的，然而當離子佈植系統100在運行時且當將相應的摻雜劑源氣體供應到離子佈植機102的離子源單元120時每個停止閥134(例如，134a、134b和134c)會被打開。
摻雜劑源氣體供應系統104還包括多個摻雜劑源氣體供應管140，以用於將摻雜劑源氣體從各自的摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b和132c)輸送到離子源單元120。因為每個摻雜劑源氣體供應管140具 有相似的構造並且以相似的方式操作，所以為簡潔起見在第1圖中僅繪示一個將摻雜劑源氣體儲存罐132a耦合至離子源單元120的摻雜劑源氣體供應管140。在部分實施例中，摻雜劑源氣體供應管140始於氣箱容器130的外部，並終止於位於殼體110內部的控制箱141。在部分實施例中，控制箱141包括質量流量控制器(未繪示)，以控制流入離子佈植機102的離子源單元120的摻雜劑源氣體的量。摻雜劑源氣體供應管140從而跨過氣箱容器130和離子佈植機102的離子源單元120之間的電位差。在部分實施例中，摻雜劑源氣體供應管140的相對兩端之間存在90kV的電位差。
第2A圖和第2B圖繪示第1圖的摻雜劑源氣體供應管140。第2A圖是根據部分實施例之摻雜劑源氣體供應管140的透視圖。第2B圖是沿第2A圖的線B-B’截取之摻雜劑源氣體供應管140的橫截面圖。參照第2A圖和第2B圖，在部分實施例中，摻雜劑源氣體供應管140包括管道主體142和連接到管道主體142的相對端的管轉接器(150a、150b)。
在部分實施例中，管道主體142具有雙壁管結構。管道主體142包括兩個單獨的管，其中內管144運送來自摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b或132c)的摻雜劑源氣體，而外管146運送諸如氮氣或氬氣的惰性氣體。外管146圍繞內管144，並且外管146的直徑大於內管144的直徑。在部分實施例中，內管144和外管146 具有圓形形狀。然而，應理解，內管144和外管146可以具有任何的形狀(例如，六邊形和橢圓形)。
在部分實施例中，外管146填充有具有預定壓力的惰性氣體，並且監測外管146內部之惰性氣體的壓力變化。因此，當外管146中的惰性氣體的壓力變化低於預定閾值時，便能夠檢測到摻雜劑源氣體供應管140的洩漏。此外，將外管146中之惰性氣體的壓力保持為高於內管144中之摻雜劑源氣體的壓力。因此，如果發生與內管144相關的任何洩漏，則摻雜劑源氣體將被控制在內管144內。因此，在內管144洩漏的情況下，外管146可作為安全的圍堵體。
當離子佈植系統100運作時，摻雜劑源氣體透過摻雜劑源氣體供應管140傳輸到離子源單元120。在離子佈植機102的殼體110內，摻雜劑源氣體從接地電位升至離子源單元120運作的電位。在部分實施例中，離子源單元120以90kV操作。因此，摻雜劑源氣體供應管140必須跨越電位差，以便將摻雜劑源氣體從摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b或132c)運送到離子源單元120。為了使離子源單元120與氣箱容器130的電接地絕緣，管道主體142的內管144和外管146由電絕緣材料製成(例如，聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)或陶瓷材料(例 如，氧化鋁))。絕緣管材料有助於在離子佈植系統100運作期間保持摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b或132c)與離子源單元120之間的電位差。
在部分實施例中，為了提供足夠的機械強度給管道主體142，在管道主體142的內管144和外管146中的每一個的外表面上形成凹槽148。在部分實施例中，這些凹槽148沿管道主體142的內管144和外管146中的每一個的外圓周形成。
第一管轉接器150a和第二管轉接器150b分別連接到管道主體142的前端和後端。第一管轉接器150a用以密封管道主體142的前端並且將管道主體142的前端連接到摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b或132c)。在部分實施例中，第一管轉接器150a包括用以連接至管道主體142的內管144的前端的內蓋152a和用以連接至管道主體142的外管146的前端的外蓋154a。內蓋152a與外蓋154a之間具有間隙155a。在部分實施例中，第一管轉接器150a進一步包括入口端156a，入口端156a延伸穿過外蓋154a和內蓋152a以與管道主體142的內管144流體地連通。入口端156a用以允許來自摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b或132c)的摻雜劑源氣體流入管道主體142的內管144。第一管轉接器150a還包括入口端158，入口端158延伸穿過外蓋154a以與管道主體142的外管146流體地連通。入口端158用以允許惰性氣體經由例如惰性氣體管線160泵送至 管道主體142的外管146中。
第二管轉接器150b用以密封管道主體142的後端，並將管道主體142的後端連接到離子佈植機102的離子源單元120。在部分實施例中，第二管轉接器150b包括用以連接至管道主體142的內管144的後端的內蓋152b和用以連接至管道主體142的外管146的後端的外蓋154b。內蓋152b與外蓋154b之間具有間隙155b。在部分實施例中，第二管轉接器150b包括出口端156b，出口端156b延伸穿過外蓋154b和內蓋152b，以與管道主體142的內管144流體地連通。出口端156b用以允許流入管道主體142的內管144中的摻雜劑源氣體流出摻雜劑源氣體供應管140並流入離子佈植機102的離子源單元120。
使第二管轉接器150b保持在比第一管轉接器150a更高的電位，因為第二管轉接器150b連接至導電氣體傳輸線162，此導電氣體傳輸線162耦合至離子佈植機102的離子源單元120。在部分實施例中，第一管轉接器150a和第二管轉接器150b由諸如不銹鋼的導電材料製成。
監測系統106用以原位監視摻雜劑源氣體供應管140的洩漏。在部分實施例中，監測系統106包括流體地連接至惰性氣體管線160的壓力感測器164。壓力感測器164用於在離子佈植系統100的操作過程中的任何時間點處檢測包含在摻雜劑源氣體供應管140的外管146中的惰 性氣體的壓力水平。透過監測在外管146中的惰性氣體的壓力水平，如果惰性氣體的壓力減小(例如，如果惰性氣體的壓力下降到預定閾值以下)，則會檢測到洩漏。在檢測到惰性氣體壓力下降到預定閾值以下時，控制單元108會發送控制信號以關閉相應的停止閥134(例如，134a、134b或134c)，從而關閉相應的摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b或132c)。因此，可防止由於摻雜劑源氣體供應管140的洩漏而將有毒的摻雜劑源氣體釋放到大氣中引起的安全問題。
在部分實施例中，監測系統106還包括安裝在摻雜劑源氣體供應管140和地面之間的電流計166。電流計166用於檢測電流信號。在離子佈植系統100的正常操作中，由電流計166檢測到的電流為零或處於背景雜訊下。當由於摻雜劑源氣體供應管140的洩漏而發生諸如電弧或放電的情況時，電流計166可檢測到電流信號並觸發控制單元108以關閉相應的停止閥134(例如134a、134b或134c)。電流計166是可選的，並且在本揭露的部分實施例中可被省略。
第3圖是根據部分實施例將摻雜劑源氣體輸送到第1圖的離子佈植系統100之離子佈植機102的方法300的流程圖。離子佈植系統100的一個或多個元件由控制單元108控制以執行方法300。
方法300包括操作302，其中摻雜劑源氣體供應管140的外管146充滿具有預定壓力的惰性氣體(例如， 氮氣)。
在方法300的操作304中，從摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b、132c)向離子佈植機102的離子源單元120供應摻雜劑源氣體。來自摻雜劑源氣體儲存罐132之位於接地電位的摻雜劑源氣體經由摻雜劑源氣體供應管140的內管144被輸送到在較高電位(例如，約90kV)運作之離子佈植機102的離子源單元120。
在方法300的操作306中，當摻雜劑源氣體從摻雜劑源氣體儲存罐132流出到離子佈植機102的離子源單元120時，使用壓力感測器164監測包含在摻雜劑源氣體供應管140的外管146中之惰性氣體的壓力。
在方法300的操作308中，決定摻雜劑源氣體供應管140是否洩漏。在摻雜劑源氣體供應管140洩漏的情況下，摻雜劑源氣體供應管140的外管146中的惰性氣體的壓力水平會降低。將摻雜劑源氣體供應管140的外管146中的惰性氣體的壓力值發送到控制單元108，並且與預定壓力閾值進行比較。一旦惰性氣體的壓力下降到預定壓力閾值以下，便會觸發警報以報告摻雜劑源氣體供應管140的洩漏。否則，摻雜劑源氣體將繼續透過摻雜劑源氣體供應管140輸送至離子佈植機102的離子源單元120。
如果確定存在與摻雜劑源氣體供應管140相關的洩漏，則方法300進行到操作310。在操作310中，響應於指示發生摻雜劑源氣體供應管140洩漏的警報，中斷摻雜劑源氣體的供應。例如，一旦控制單元108確定摻雜劑 源氣體供應管140洩漏，則控制單元108會將控制信號發送到對應的停止閥134(例如，134a、134b或134c)。關閉相應的停止閥134(例如，134a、134b或134c)以阻止氣體從相應的摻雜劑源氣體儲存罐132(例如，132a、132b或132c)流向離子佈植機102的離子源單元120。
在操作312中，通知工廠人員，並更換損壞的摻雜劑源氣體供應管140。
第4圖是根據部分實施例之用於控制離子佈植系統100的操作的控制單元108的方框圖。
在部分實施例中，控制單元108是通用電腦裝置，其包括硬體處理器402和用電腦程式碼(即，一組可執行的指令406)編碼(即，存儲)的非暫態電腦可讀儲存媒體404。電腦可讀儲存媒體404還用指令406編碼，以與離子佈植系統100的元件(例如，離子佈植機102和摻雜劑源氣體供應系統104)互接。處理器402透過匯流排408電連接至電腦可讀儲存媒體404。處理器402也透過匯流排408電連接到輸入/輸出(I/O)介面410。網路介面412也通過匯流排408電連接到處理器402。網路介面412連接到網路414，以使處理器402和電腦可讀儲存媒體404能夠通過網路414連接到外部元件。處理器402用以執行編碼在電腦可讀儲存媒體404中的電腦程式指令406，以使控制單元108可用於執行方法300中所述的部分或全部操作。
在部分實施例中，處理器402是中央處理單元(central processing unit,CPU)、多工處理器、分佈式處理系統、特殊應用積體電路(application specific integrated circuit ASIC)和/或合適的處理單元。
在部分實施例中，電腦可讀儲存媒體404可以是電的、磁的、光的、電磁的、紅外的和/或半導體系統(或裝置或設備)。例如，電腦可讀儲存媒體404包括半導體或固態記憶體、磁帶、可攜式電腦磁盤、隨機存取記憶體(random access memory,RAM)、唯讀記憶體(read-only memory,ROM)、剛性磁碟和/或光碟。在使用光碟的部分實施例中，電腦可讀儲存媒體404包括光碟唯讀記憶體(compact disk-read only memory,CD-ROM)、讀/寫光碟(compact disk-read/write,CD-R/W)和/或數位影音光碟(digital video disc,DVD)。
在部分實施例中，電腦可讀儲存媒體404儲存電腦程式指令406，此電腦程式指令406用以使控制單元108執行方法300的一部分或全部。在部分實施例中，電腦可讀儲存媒體404還儲存執行方法300所需的訊息以及在執行方法300期間生成的訊息(例如，壓力感測器參數416和/或執行方法300的一個或多個操作之一組可執行的指令)。
在部分實施例中，電腦可讀儲存媒體404儲存用 於與離子佈植系統100連接的電腦程式指令406。電腦程式指令406使處理器402能夠在離子佈植機102、摻雜劑源氣體供應系統104和監測系統106中生成操作指令可讀元件，以有效地實現如關於離子佈植機102、摻雜劑源氣體供應系統104和監測系統106所述的操作。
控制單元108包括輸入/輸出介面410。輸入/輸出介面410耦合到外部電路。在部分實施例中，輸入/輸出介面410包括鍵盤、小鍵盤、滑鼠、軌跡球、觸控板和/或光標方向鍵，以用於將訊息和命令傳達給處理器402。
控制單元108還包括耦合至處理器402的網路介面412。網路介面412允許控制單元108與連接一個或多個其他電腦系統的網路414通訊。網路介面412包括無線網路介面(例如，藍牙、無線網路(WIFI)、全球互通微波存取(WIMAX)、通用封包無線服務(GPRS)或寬頻分碼多重進接(WCDMA))；或有線網路介面(例如，乙太網路(ETHERNET)、通用序列匯流排(USB)或IEEE-131212)。在部分實施例中，關於方法300所描述的操作在兩個或更多個控制單元108中實現，並且諸如折射光強度和一個或更多個閾值強度值之類的訊息經由網路414在不同的控制單元108之間交換。
透過以下實施例，本揭露的益處和特徵將更加明顯：本揭露的一個方面涉及一種離子佈植系統。在部分實施例中，離子佈植系統包括包含離子源單元的離子佈植 機和摻雜劑源氣體供應系統。摻雜劑源氣體供應系統包括摻雜劑源氣體儲存罐和摻雜劑源氣體供應管，其中摻雜劑源氣體儲存罐位於遠離離子佈植機的氣箱容器內，而摻雜劑源氣體供應管用以將摻雜劑源氣體從摻雜劑源氣體儲存罐供應到離子源單元。摻雜劑源氣體供應管包括內管、包圍內管的外管，連接到內管和外管中的每一個的第一端的第一管轉接器，以及連接到內管和外管中的每一個之與第一端相對的第二端的第二管轉接器。第一管轉接器將內管連接到摻雜劑源氣體儲存罐，並且第二管轉接器將內管連接到離子源單元。在部分實施例中，內管和外管中的每一個均包括電絕緣材料。在部分實施例中，內管和外管中的每一個均包括聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。在部分實施例中，第一管轉接器和第二管轉接器中的每一個均包括導電材料。在部分實施例中，第一管轉接器和第二管轉接器中的每個均包括不銹鋼。在部分實施例中，第一管轉接器包括密封內管的第一端的內蓋和密封外管的第一端的外蓋。在部分實施例中，第一管轉接器還包括與內管流體地連通的第一端口和與外管流體地連通的第二端口。在部分實施例中，第一端口延伸穿過第一管轉接器的內蓋和外蓋，並且第二端口延伸穿過第一管轉接器的外蓋。在部分實施例中，第二管轉接器包括密封內管的第二端的內蓋和密封外管的第二端的外蓋。在部分實施例中，第二管轉接器還包括與內管流體地連通的第三端口。在部分實施例中，第三端口延伸穿過第二管轉接器的內蓋和外蓋。
本揭露的另一方面涉及離子佈植系統。在部分實施例中，離子佈植系統包括位於殼體內部並包含離子源單元的離子佈植機。離子佈植系統還包括位於殼體外部的氣箱容器內部的摻雜劑源氣體儲存罐。離子佈植系統還包括摻雜劑源氣體供應管，此摻雜劑源氣體供應管用以將摻雜劑源氣體從摻雜劑源氣體儲存罐供應到離子源單元。摻雜劑源氣體供應管包括：內管，其用以運送摻雜劑源氣體；外管，其包圍內管並且用以運送惰性氣體；第一管轉接器，其連接到內管和外管中的每一個的第一端並將內管連接至摻雜劑源氣體儲存罐；以及第二管轉接器，其連接至內管和外管中的每一個的第二端(此第二端在第一端對面)並且將內管連接至離子源單元。此離子佈植系統還包括壓力感測器，此壓力感測器用以測量外管中的惰性氣體的壓力水平。在部分實施例中，內管和外管中的每一個包括電絕緣材料。在部分實施例中，第一管轉接器包括密封內管的第一端的內蓋、密封外管的第一端的外蓋、延伸穿過內蓋和外蓋以與內管流體地連通的第一入口端，以及延伸穿過外蓋以與外管流體地連通的第二入口端。在部分實施例中，第二管轉接器包括密封內管的第二端的內蓋、密封外管的第二端的外蓋，以及延伸穿過內蓋和外蓋以與內管流體地連通的出口端。在部分實施例中，第一管轉接器和第二管轉接器中的每個均包括不銹鋼。在部分實施例中，內管和外管中的每個均在其外表面上包括多個凹槽。在部分實施例中，氣箱容器處於接地電位。
本揭露的另一方面涉及一種使用離子佈植系統的方法。在部分實施例中，一種方法包括使用具有預定壓力的惰性氣體填充摻雜劑源氣體供應管的外管。此方法還包括經由被外管圍繞的摻雜劑源氣體供應管的內管將來自摻雜劑源氣體儲存罐的摻雜劑源氣體供應到離子佈植機的離子源單元。離子佈植機配置在殼體中，摻雜劑源氣體儲存罐配置在位於殼體外部的氣箱容器中。此方法還包括原位監測惰性氣體的壓力。此方法還包括如果惰性氣體的壓力低於預定閾值，則確定摻雜劑源氣體供應管的洩漏。在部分實施例中，此方法還包括透過關閉連接到摻雜劑源氣體儲存罐的停止閥來停止摻雜劑源氣體的供應。
前面概述了幾個實施例的特徵，使得本領域具普通知識者可以更好地理解本揭露的各方面。本領域具普通知識者應該理解，他們可以容易地將本揭露作為設計或修改其他製程和結構的基礎，以實現與本文介紹的實施例相同的目的和/或實現相同的益處。本領域具普通知識者還應該理解，這樣的等效構造並不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以進行各種改變、替換和變更。
100:離子佈植系統
102:離子佈植機
104:摻雜劑源氣體供應系統
106:監測系統
108:控制單元
110:殼體
120:離子源單元
122:質量分析器單元
124:離子加速單元
126:終端站
128:離子束
130:氣箱容器
132:摻雜劑源氣體儲存罐
132a:摻雜劑源氣體儲存罐
132b:摻雜劑源氣體儲存罐
132c:摻雜劑源氣體儲存罐
134:停止閥
134a:停止閥
134b:停止閥
134c:停止閥
140:摻雜劑源氣體供應管
141:控制箱

Claims (10)

  1. 一種離子佈植系統，包含：一離子佈植機，包含一離子源單元；以及一摻雜劑源氣體供應系統，包含：一摻雜源氣體儲存罐，在遠離該離子佈植機的一氣箱容器內；以及一摻雜劑源氣體供應管，用以將一摻雜劑源氣體從該摻雜劑源氣體儲存罐供應到該離子源單元，該摻雜劑源氣體供應管包含：一內管；一外管，包圍該內管；一第一管轉接器，連接到該內管和該外管中的每一個的一第一端以將該內管連接到該摻雜劑源氣體儲存罐，該第一管轉接器包含一第一內蓋和一第一外蓋，該第一外蓋與該第一內蓋以一第一間隙分開，該第一內蓋的一尺寸大於該內管之該第一端的一尺寸以將該內管之該第一端包圍在該第一內蓋內，該第一外蓋的一尺寸大於該外管之該第一端的一尺寸以將該外管之該第一端包圍在該第一外蓋內；以及一第二管轉接器，連接到該內管和該外管中的每一個的一第二端，該第二端在該第一端對面以將該內管連接到該離子源單元，該第二管轉接器包含一第二內蓋和一第二外蓋，該第二外蓋與該第二內蓋以一第二間隙分開，該第二內蓋的一尺寸大於該內管之該第二 端的一尺寸以將該內管之該第二端包圍在該第二內蓋內，該第二外蓋的一尺寸大於該外管之該第二端的一尺寸以將該外管之該第二端包圍在該第二外蓋內。
  2. 根據請求項1所述的離子佈植系統，其中該內管和該外管中的每一個均包含一電絕緣材料。
  3. 根據請求項1所述的離子佈植系統，進一步包括配置以原位監測該摻雜劑源氣體供應管之一洩漏的一監測系統，其中該監測系統包含一壓力感測器與一電流計，該壓力感測器用以測量該外管中該惰性氣體的一壓力水平，該電流計安裝在該摻雜劑源氣體供應管以偵測一洩漏電流。
  4. 根據請求項1所述的離子佈植系統，其中該第一管轉接器更包含與該內管流體地連通的一第一端口和與該外管流體地連通的一第二端口。
  5. 根據請求項4所述的離子佈植系統，其中該第一端口延伸穿過該第一管轉接器的該內蓋和該外蓋，並且該第二端口延伸穿過該第一管轉接器的該外蓋。
  6. 根據請求項1所述的離子佈植系統，其中該第一管轉接器和該第二管轉接器中的每一個均包含一導電 材料。
  7. 根據請求項1所述的離子佈植系統，其中該第二管轉接器更包含與該內管流體地連通的一第三端口。
  8. 一種離子佈植系統，包含：一離子佈植機，在一殼體內部，該離子佈植機包含一離子源單元；一摻雜劑源氣體儲存罐，位於該殼體外部的一氣箱容器內；一摻雜劑源氣體供應管，用以將一摻雜劑源氣體從該摻雜劑源氣體儲存罐供應到該離子源單元，該摻雜劑源氣體供應管包含：一內管，用以運送該摻雜劑源氣體；一外管，包圍該內管並用以運送一惰性氣體；一第一管轉接器，連接到該內管和該外管中的每一個的一第一端，該第一管轉接器將該內管連接到該摻雜劑源氣體儲存罐，該第一管轉接器包含一第一內蓋和一第一外蓋，該第一外蓋與該第一內蓋以一第一間隙分開，該第一內蓋的一尺寸大於該內管之該第一端的一尺寸以將該內管之該第一端包圍在該第一內蓋內，該第一外蓋的一尺寸大於該外管之該第一端的一尺寸以將該外管之該第一端包圍在該第一外蓋內；以及一第二管轉接器，連接到該內管和該外管中的每一個 的一第二端，其中該第二端在該第一端對面，該第二管轉接器將該內管連接到該離子源單元，該第二管轉接器包含一第二內蓋和一第二外蓋，該第二外蓋與該第二內蓋以一第二間隙分開，該第二內蓋的一尺寸大於該內管之該第二端的一尺寸以將該內管之該第二端包圍在該第二內蓋內，該第二外蓋的一尺寸大於該外管之該第二端的一尺寸以將該外管之該第二端包圍在該第二外蓋內；以及一壓力感測器，用以測量該外管中該惰性氣體的一壓力水平。
  9. 根據請求項8所述的離子佈植系統，其中該內管和該外管中的每一個均在各自的一外表面上包含複數個凹槽。
  10. 一種用於運輸一摻雜劑源氣體至如請求項1所述的該離子佈植系統之氣體運輸的方法，包含：使用具有一預定壓力的一惰性氣體填充如請求項1所述的該摻雜劑源氣體供應管的該外管；從該摻雜劑源氣體儲存罐經由該摻雜劑源氣體供應管之被該外管包圍的該內管將該摻雜劑源氣體供應到該離子佈植機的一離子源單元，其中該離子佈植機配置在一殼體中，該摻雜劑源氣體儲存罐配置在位於該殼體外部的一氣箱容器中； 原位監測該惰性氣體的一壓力；以及如果該惰性氣體的該壓力低於一預定閾值，則確定該摻雜劑源氣體供應管的一洩漏。
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