JP7195983B2 - イオン注入装置およびイオン注入方法 - Google Patents
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Description
11B+11B → 21Ne+n …(1)
11B+12C → 22Ne+n …(2)
(項1-1)
イオンビームが輸送されるビームラインに沿って配置される複数のユニットと、前記ビームラインの最下流に配置される基板搬送処理ユニットとを含み、高エネルギーのイオンビームの衝突により中性子線が発生しうる中性子線発生源を有する装置本体と、
前記装置本体を少なくとも部分的に包囲する筐体と、
前記中性子線発生源から前記筐体までの距離が所定以下となる方向に前記中性子線発生源から出射される中性子線が入射しうる位置に配置される中性子線散乱部材と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。
(項1-2)
前記中性子線散乱部材は、前記中性子線発生源から前記筐体までの距離が第1距離となる第1方向に前記中性子線発生源から出射される中性子線が入射しうる位置に配置される第1中性子線散乱部材と、前記中性子線発生源から前記筐体までの距離が前記第1距離よりも大きい第2距離となる第2方向に前記中性子線発生源から出射される中性子線が入射しうる位置に配置され、前記第1中性子線散乱部材よりも厚みの小さい第2中性子線散乱部材とを含むことを特徴とする項1-1に記載のイオン注入装置。
(項1-3)
前記中性子線散乱部材は、前記中性子線発生源から前記筐体までの距離が第1距離となる第1方向に前記中性子線発生源から出射される中性子線が入射しうる位置に配置される一方、前記中性子線発生源から前記筐体までの距離が前記第1距離よりも大きい第3距離となる第3方向に前記中性子線発生源から出射される中性子線が入射しうる位置に配置されないことを特徴とする項1-1または項1-2に記載のイオン注入装置。
(項1-4)
前記中性子線発生源は、前記ビームラインに設けられるスリット、ビームモニタおよびビームダンプの少なくとも一つであることを特徴とする項1-1から項1-3のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-5)
前記中性子線散乱部材の少なくとも一部は、前記筐体に取り付けられることを特徴とする項1-1から項1-4のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-6)
前記中性子線散乱部材の少なくとも一部は、前記筐体に設けられる扉に取り付けられることを特徴とする項1-5に記載のイオン注入装置。
(項1-7)
前記中性子線散乱部材の少なくとも一部は、前記装置本体および前記装置本体の支持構造体の少なくとも一方に取り付けられることを特徴とする項1-1から項1-6のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-8)
前記中性子線散乱部材は、前記ビームラインの一部区間に沿って配置される前記筐体の一部には取り付けられないことを特徴とする項1-1から項1-7のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-9)
前記複数のユニットは、イオン源から引き出されるイオンビームを加速させて前記高エネルギーのイオンビームを生成するビーム加速ユニットと、前記高エネルギーのイオンビームを前記基板搬送処理ユニットに向けて輸送するビーム輸送ユニットと、を備え、
前記中性子線散乱部材は、前記ビーム輸送ユニットに沿って配置される前記筐体の一部に少なくとも部分的に取り付けられる一方、前記ビーム加速ユニットに沿って配置される前記筐体の一部には少なくとも部分的に取り付けられないことを特徴とする項1-8に記載のイオン注入装置。
(項1-10)
前記複数のユニットは、前記ビーム加速ユニットと前記ビーム輸送ユニットの間をつなぐビーム偏向ユニットをさらに備え、
前記ビームラインは、直線状の前記ビーム加速ユニットと、曲線状の前記ビーム偏向ユニットと、直線状の前記ビーム輸送ユニットとによってU字状に構成され、
前記中性子線散乱部材は、前記ビーム偏向ユニットに沿って配置される前記筐体の一部に少なくとも部分的に取り付けられることを特徴とする項1-9に記載のイオン注入装置。
(項1-11)
前記基板搬送処理ユニットは、前記高エネルギーのイオンビームをウェハに照射する注入処理がなされる注入処理室と、複数枚のウェハを収容可能なウェハ容器が載置されるロードポートと、前記注入処理室と前記ウェハ容器の間でウェハを搬送する基板搬送装置と、を備え、
前記筐体は、前記ロードポートの鉛直上方において前記ウェハ容器が鉛直方向に通過可能となるよう構成されるウェハ容器搬送口を有し、
前記中性子線散乱部材は、前記ウェハ容器搬送口における前記ウェハ容器の搬送を妨げないように配置されることを特徴とする項1-1から項1-10のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-12)
前記中性子線散乱部材の一部は、前記ウェハ容器搬送口を挟んで水平方向に重なるように配置されることを特徴とする項1-11に記載のイオン注入装置。
(項1-13)
前記筐体は、前記ロードポートの正面に設けられる出入口と、前記出入口の右端または左端を閉鎖する一枚のヒンジ扉と、前記ヒンジ扉により閉鎖されない前記出入口の残りを閉鎖する二枚のスライド扉とを有し、
前記中性子線散乱部材は、前記ヒンジ扉および前記スライド扉の双方に取り付けられることを特徴とする項1-11または項1-12に記載のイオン注入装置。
(項1-14)
前記筐体は、前記ロードポートの正面に設けられる出入口と、前記出入口の右端および左端を閉鎖する二枚のヒンジ扉と、前記二枚のヒンジ扉により閉鎖されない前記出入口の中央を閉鎖する一枚のスライド扉とを有し、
前記中性子線散乱部材は、前記ヒンジ扉および前記スライド扉の双方に取り付けられることを特徴とする項1-11または項1-12に記載のイオン注入装置。
(項1-15)
前記筐体は、前記装置本体の側方に設けられる側壁部と、前記装置本体の鉛直上方に設けられる天井部と、前記装置本体の鉛直下方に設けられる床部とを含み、
前記側壁部、前記天井部および前記床部のそれぞれは、前記中性子線散乱部材が取り付けられる箇所と、前記中性子線散乱部材が取り付けられない箇所とを有することを特徴とする項1-1から項1-14のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-16)
前記中性子線散乱部材は、水素原子の含有量が0.08g/cm3~0.15g/cm3である材料で構成されることを特徴とする項1-1から項1-15のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-17)
前記中性子線散乱部材は、ポリオレフィンを含むことを特徴とする項1-1から項1-16のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-18)
前記中性子線散乱部材は、硼素原子をさらに含むことを特徴とする項1-17に記載のイオン注入装置。
(項1-19)
前記中性子線散乱部材の少なくとも一部は、板状またはブロック状であることを特徴とする項1-1から項1-18のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-20)
前記板状または前記ブロック状の中性子線散乱部材の表面に不燃性シートが取り付けられることを特徴とする項1-19に記載のイオン注入装置。
(項1-21)
前記中性子線散乱部材の少なくとも一部は、粒状、ジェル状またはペースト状であることを特徴とする項1-1から項1-20のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-22)
前記筐体に取り付けられるX線遮蔽部材をさらに備えることを特徴とする項1-1から項1-21のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項1-23)
前記高エネルギーのイオンビームは、4MeV以上のエネルギーを有する硼素イオンを含むことを特徴とする項1-1から項1-22のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-1)
イオンビームが輸送されるビームラインに沿って配置される複数の装置と、
前記ビームラインの近傍の複数の位置に配置され、高エネルギーのイオンビームの衝突により前記ビームラインの複数箇所で発生しうる中性子線を測定する複数の中性子線測定器と、
前記複数の中性子線測定器のうち少なくとも一つの中性子線測定器の測定値に基づいて、前記複数の装置の少なくとも一つをモニタする制御装置と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。
(項2-2)
前記制御装置は、前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて、前記ビームラインの少なくとも一箇所の中性子線発生源の位置を推定することを特徴とする項2-1に記載のイオン注入装置。
(項2-3)
前記制御装置は、前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて、前記ビームラインの少なくとも一箇所の中性子線発生源から放射される中性子線強度を推定することを特徴とする項2-1または項2-2に記載のイオン注入装置。
(項2-4)
前記複数の中性子線測定器の少なくとも一つは、前記ビームラインに設けられるスリット、ビームモニタおよびビームダンプの少なくとも一つの近傍に配置されることを特徴とする項2-1から項2-3のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-5)
前記制御装置は、前記複数の装置の動作モードに関する情報と、特定の動作モードにおける少なくとも一つの中性子線測定器の測定値とに基づいて、前記複数の装置の少なくとも一つの異常を検知することを特徴とする項2-1から項2-4のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-6)
前記制御装置は、前記少なくとも一つの中性子線測定器の測定値が前記特定の動作モードに対応して定められる基準値を超える場合、前記測定値が前記基準値以下となるように前記複数の装置の少なくとも一つの動作条件を変更することを特徴とする項2-5に記載のイオン注入装置。
(項2-7)
前記制御装置は、前記複数の装置の動作モードと、特定の動作モードにおける前記複数の中性子線測定器の測定値との相関データを蓄積し、蓄積された相関データに基づいて前記複数の装置のうちメンテナンスが必要な装置を推定することを特徴とする項2-1から項2-6のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-8)
前記制御装置は、前記蓄積された相関データに基づいて前記複数の装置の少なくとも一つのメンテナンス時期を推定することを特徴とする項2-7に記載のイオン注入装置。
(項2-9)
前記制御装置は、前記複数の装置の動作モードに関する情報と、特定の動作モードにおける少なくとも二以上の中性子線測定器の測定値とに基づいて、前記複数の装置の少なくとも一つの異常を検知することを特徴とする項2-1から項2-8のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-10)
前記複数の装置は、イオン源から引き出されるイオンビームを加速させて前記高エネルギーのイオンビームを生成するビーム加速装置と、前記ビーム加速装置の下流に配置されるエネルギー分析装置と、を含み、
前記制御装置は、前記ビーム加速装置および前記エネルギー分析装置の少なくとも一方にて発生しうる中性子線を少なくとも二以上の中性子線測定器を用いてモニタしながら、前記エネルギー分析装置から出力されるイオンビームのエネルギーおよびビーム電流の少なくとも一方を調整することを特徴とする項2-1から項2-9のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-11)
前記複数の中性子線測定器は、前記ビーム加速装置の出口に設けられるスリットの近傍に配置される第1測定器と、前記エネルギー分析装置の出口に設けられるスリットおよびビームモニタの近傍に配置される第2測定器と、を含み、
前記制御装置は、前記ビーム加速装置および前記エネルギー分析装置の少なくとも一方にて発生しうる中性子線を前記第1測定器および前記第2測定器を用いてモニタすることを特徴とする項2-10に記載のイオン注入装置。
(項2-12)
前記制御装置は、前記エネルギー分析装置よりも前記ビームラインの下流にて発生しうる中性子線を前記第1測定器および前記第2測定器を用いてモニタすることを特徴とする項2-11に記載のイオン注入装置。
(項2-13)
前記複数の装置は、前記イオンビームに電界および磁界の少なくとも一方を印加し、前記ビームラインから離れて設けられるビームダンプに向けてイオンビームを待避させるビーム偏向装置を含み、
前記制御装置は、前記ビーム偏向装置による前記イオンビームの待避時において前記ビームダンプにて発生しうる中性子線を少なくとも二以上の中性子線測定器を用いてモニタすることを特徴とする項2-1から項2-12のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-14)
前記複数の中性子線測定器は、前記イオンビームが照射されるウェハが配置される注入位置の近傍に設けられるビームモニタよりも上流側に配置される第3測定器と、前記注入位置の近傍に設けられる前記ビームモニタよりも下流側に配置される第4測定器とを含み、
前記制御装置は、前記注入位置の近傍に設けられる前記ビームモニタにて発生しうる中性子線を前記第3測定器および前記第4測定器を用いてモニタすることを特徴とする項2-1から項2-13のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-15)
前記制御装置は、前記複数の装置の動作モードに関する情報と、特定の動作モードにおける前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて、少なくとも一つの中性子線測定器自体の異常を検知することを特徴とする項2-1から項2-14のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-16)
前記複数の装置および前記複数の中性子線測定器を包囲する筐体をさらに備え、
前記制御装置は、前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて前記筐体の外側の中性子線量率を推定することを特徴とする項2-1または項2-15のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-17)
前記制御装置は、前記筐体に含まれる中性子線散乱材および前記ビームラインの近傍に配置される中性子線散乱材の少なくとも一方の配置に基づいて前記筐体の外側の中性子線量率を推定することを特徴とする項2-16に記載のイオン注入装置。
(項2-18)
前記制御装置は、推定した前記筐体の外側の中性子線量率が所定の上限値を超える場合、前記筐体の外側の中性子線量率が低下するように前記複数の装置の少なくとも一つの動作条件を変更することを特徴とする項2-16または項2-17に記載のイオン注入装置。
(項2-19)
前記制御装置は、前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて前記筐体の内側の中性子線の線量率分布を推定することを特徴とする項2-16から項2-18のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-20)
前記高エネルギーのイオンビームは、4MeV以上のエネルギーを有する硼素(B)イオンを含むことを特徴とする項2-1から項2-19のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
(項2-21)
イオンビームが輸送されるビームラインの近傍の複数の位置に配置される複数の中性子線測定器を用いて、高エネルギーのイオンビームの衝突により前記ビームラインの複数箇所で発生しうる中性子線を測定することと、
前記複数の中性子線測定器のうち少なくとも一つの中性子線測定器の測定値に基づいて前記ビームラインに沿って配置される複数の装置の少なくとも一つをモニタすることと、を備えることを特徴とするイオン注入方法。
Claims (20)
- イオンビームが輸送されるビームラインに沿って配置される複数の装置と、
前記ビームラインの近傍の複数の位置に配置され、高エネルギーのイオンビームの衝突により前記ビームラインの複数箇所で発生しうる中性子線を測定する複数の中性子線測定器と、
前記複数の装置を複数の動作モードで動作させ、前記複数の動作モードのそれぞれにおける前記複数の中性子線測定器の測定値および測定値間の比率と、前記複数の動作モードに応じて異なる基準とに基づいて、前記複数の装置の少なくとも一つをモニタする制御装置と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。 - 前記制御装置は、前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて、前記ビームラインの少なくとも一箇所の中性子線発生源の位置を推定することを特徴とする請求項1に記載のイオン注入装置。
- 前記制御装置は、前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて、前記ビームラインの少なくとも一箇所の中性子線発生源から放射される中性子線強度を推定することを特徴とする請求項1または2に記載のイオン注入装置。
- 前記複数の中性子線測定器の少なくとも一つは、前記ビームラインに設けられるスリット、ビームモニタおよびビームダンプの少なくとも一つの近傍に配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記制御装置は、特定の動作モードにおける少なくとも一つの中性子線測定器の測定値に基づいて、前記複数の装置の少なくとも一つの異常を検知することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記制御装置は、特定の動作モードにおける前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて、少なくとも一つの中性子線測定器自体の異常を検知することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記制御装置は、前記複数の装置の動作モードと、特定の動作モードにおける前記複数の中性子線測定器の測定値との相関データを蓄積し、蓄積された相関データに基づいて前記複数の装置のうちメンテナンスが必要な装置を推定することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記制御装置は、前記蓄積された相関データに基づいて前記複数の装置の少なくとも一つのメンテナンス時期を推定することを特徴とする請求項7に記載のイオン注入装置。
- 前記制御装置は、特定の動作モードにおける少なくとも二以上の中性子線測定器の測定値に基づいて、前記複数の装置の少なくとも一つの異常を検知することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- イオンビームが輸送されるビームラインに沿って配置される複数の装置と、
前記ビームラインの近傍の複数の位置に配置され、高エネルギーのイオンビームの衝突により前記ビームラインの第1箇所および第2箇所を含む複数箇所で発生しうる中性子線を測定する複数の中性子線測定器と、
前記第1箇所にて前記イオンビームが衝突して中性子線が発生するときの前記複数の中性子線測定器の測定値および測定値間の比率を第1基準と比較した第1比較結果と、前記第2箇所にて前記イオンビームが衝突して中性子線が発生するときの前記複数の中性子線測定器の測定値および測定値間の比率を前記第1基準とは異なる第2基準と比較した第2比較結果とに基づいて、前記複数の装置の少なくとも一つをモニタする制御装置と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。 - 前記複数の装置は、イオン源から引き出されるイオンビームを加速させて前記高エネルギーのイオンビームを生成するビーム加速装置と、前記ビーム加速装置の下流に配置されるエネルギー分析装置と、を含み、
前記制御装置は、前記ビーム加速装置および前記エネルギー分析装置の少なくとも一方にて発生しうる中性子線を少なくとも二以上の中性子線測定器を用いてモニタしながら、前記エネルギー分析装置から出力されるイオンビームのエネルギーおよびビーム電流の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のイオン注入装置。 - 前記複数の中性子線測定器は、前記ビーム加速装置の出口に設けられるスリットの近傍に配置される第1測定器と、前記エネルギー分析装置の出口に設けられるスリットおよびビームモニタの近傍に配置される第2測定器と、を含み、
前記制御装置は、前記ビーム加速装置および前記エネルギー分析装置の少なくとも一方にて発生しうる中性子線を前記第1測定器および前記第2測定器を用いてモニタすることを特徴とする請求項11に記載のイオン注入装置。 - 前記制御装置は、前記エネルギー分析装置よりも前記ビームラインの下流にて発生しうる中性子線を前記第1測定器および前記第2測定器を用いてモニタすることを特徴とする請求項12に記載のイオン注入装置。
- 前記複数の装置は、前記イオンビームに電界および磁界の少なくとも一方を印加し、前記ビームラインから離れて設けられるビームダンプに向けてイオンビームを待避させるビーム偏向装置を含み、
前記制御装置は、前記ビーム偏向装置による前記イオンビームの待避時において前記ビームダンプにて発生しうる中性子線を少なくとも二以上の中性子線測定器を用いてモニタすることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のイオン注入装置。 - 前記複数の中性子線測定器は、前記イオンビームが照射されるウェハが配置される注入位置の近傍に設けられるビームモニタよりも上流側に配置される第3測定器と、前記注入位置の近傍に設けられる前記ビームモニタよりも下流側に配置される第4測定器とを含み、
前記制御装置は、前記注入位置の近傍に設けられる前記ビームモニタにて発生しうる中性子線を前記第3測定器および前記第4測定器を用いてモニタすることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のイオン注入装置。 - 前記複数の装置および前記複数の中性子線測定器を包囲する筐体をさらに備え、
前記制御装置は、前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて前記筐体の外側の中性子線量率を推定することを特徴とする請求項1または15のいずれか一項に記載のイオン注入装置。 - 前記制御装置は、前記筐体に含まれる中性子線散乱材および前記ビームラインの近傍に配置される中性子線散乱材の少なくとも一方の配置にさらに基づいて前記筐体の外側の中性子線量率を推定することを特徴とする請求項16に記載のイオン注入装置。
- 前記制御装置は、前記複数の中性子線測定器の測定値に基づいて前記筐体の内側の中性子線の線量率分布を推定することを特徴とする請求項16または17に記載のイオン注入装置。
- 前記高エネルギーのイオンビームは、4MeV以上のエネルギーを有する硼素(B)イオンを含むことを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- イオンビームが輸送されるビームラインに沿って配置される複数の装置を複数の動作モードで動作させることと、
前記ビームラインの近傍の複数の位置に配置される複数の中性子線測定器を用いて、高エネルギーのイオンビームの衝突により前記ビームラインの複数箇所で発生しうる中性子線を前記複数の動作モードのそれぞれで測定することと、
前記複数の動作モードのそれぞれにおける前記複数の中性子線測定器の測定値および測定値間の比率と、前記複数の中性子線測定器の測定値および測定値間の比率の基準であって前記複数の動作モードに応じて異なる基準とに基づいて、前記複数の装置の少なくとも一つをモニタすることと、を備えることを特徴とするイオン注入方法。
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