TWI844638B - 離子植入裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題為抑制裝置外的中子劑量率。離子植入裝置(100)具備裝置本體(58)及至少局部包圍裝置本體(58)的殼體(60)。裝置本體(58)包括沿著傳輸離子束之射束線(BL)配置的複數個單元(12、14、16、18)及配置在射束線(BL)的最下游的基板傳送處理單元(20),並且具有因高能量的離子束之碰撞而可能產生中子射線之中子射線產生源。離子植入裝置(100)還具備中子射線散射構件,該中子射線散射構件配置於在從中子射線產生源到殼體(60)的距離成為既定以下的方向上從中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置。
Description
本申請主張基於2019年3月19日申請的日本專利申請第2019-051014號的優先權。該日本申請的全部內容藉由參閱援用於本說明書中。
本發明係有關一種離子植入裝置。
在半導體製造製程中,為了改變導電性的目的、改變半導體晶圓的晶體結構目的等,規範地實施了將離子植入到半導體晶圓中的製程。在該製程中使用的裝置通常稱為離子植入裝置。依據植入到晶圓的表面附近的離子的所期望的植入深度來確定離子的植入能量。在向淺區域的植入中使用低能量的離子束,在向深區域的植入中使用高能量的離子束。
近年來,為了向更深區域的植入,對相較於以往的高能量離子植入使用更高能量的離子束、所謂的超高能量離子植入的要求日益增加。加速至超高能量的離子具有與離子植入裝置的射束線中存在的構件碰撞而引起核反應的可能性。藉由所發生的核反應,可能產生中子射線等放射線。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1:日本特開2018-206504號公報
(本發明所欲解決之課題)
在擔心產生中子射線之超高能量離子植入裝置之情況下,還考慮將整個裝置設置在放射線管理區域內,但是在批量生產用半導體製造廠內另設放射線管理區域並不容易。
本發明的一種實施形態之示例性目的之一在於提供一種能夠抑制裝置外的中子劑量率的離子植入裝置。
(用以解決課題之手段)
本發明的一種實施形態之離子植入裝置具備:裝置本體,包括沿著傳輸離子束之射束線配置的複數個單元及配置在射束線的最下游的基板傳送處理單元,並且具有因高能量的離子束之碰撞而可能產生中子射線之中子射線產生源;殼體,至少局部包圍裝置本體;及中子射線散射構件,配置於在從中子射線產生源到殼體的距離成為既定以下的方向上從中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置。
另外,將上述構成要素的任意組合、本發明的構成要素、表現在方法、裝置、系統等之間相互替換而得者作為本發明的樣態亦有效。
(發明之效果)
依本發明,能夠提供一種裝置外的中子劑量率得到了抑制的離子植入裝置。
以下,參閱圖式,對用於實施本發明之實施形態進行詳細說明。另外,在圖式說明中,對相同要素標註相同符號,並適當地省略重複說明。又,在以下敘述的結構為示例,對本發明的範圍沒有任何限定。
本實施形態有關一種高能量用離子植入裝置。離子植入裝置中,使由離子源生成的離子束加速,沿著射束線將加速而獲得的高能量的離子束傳輸至被處理物(例如基板或晶圓W),並將離子植入到被處理物中。
本實施形態中的“高能量”係指具有4MeV以上、5MeV以上或10MeV以上之能量的離子束。依據高能量的離子植入,相較於以往的小於4MeV的能量的離子植入,所期望的雜質離子以更高能量植入到晶圓表面,因此能夠將所期望的雜質植入到晶圓表面的更深的區域(例如,深度為5μm以上)中。高能量離子植入的用途例如在於形成最新的圖像感測器等半導體設備製造中的P型區域和/或N型區域。
在高能量用離子植入裝置中,藉由高能量離子束與射束線的構成構件碰撞而可能產生中子射線。依據本發明人等的見解,發現了在使用具有4MeV以上之能量的硼離子束之情況下產生中子射線。具體而言,關於作為非放射性核種的硼11
B,可能發生由以下(1)及(2)表示的核反應。11
B+11
B→21
Ne+n……(1)11
B+12
C→22
Ne+n……(2)
上述(1)為硼11
B彼此碰撞而發生中子n的核反應(亦稱為B-B反應)。首先,若硼11
B的離子束射入(碰撞)於射束線的構成構件上,則硼11
B儲存於其構成構件的內部中。然後,若高能量的硼11
B的離子束與儲存於構成構件的內部中的硼11
B碰撞,則發生由上述(1)表示的B-B反應而產生中子射線。
上述(2)為硼11
B與碳12
C碰撞而產生中子n的核反應(亦稱為B-C反應)。射束線的構成構件的至少一部分由石墨(亦即碳)構成,因此藉由高能量的硼11
B的離子束與石墨碰撞,發生由上述(2)表示的B-C反應而產生中子射線。另外,藉由硼11
B儲存於石墨的內部中,還可能產生由上述(1)的B-B反應產生之中子射線。
如此,在高能量用離子植入裝置中,盡管在植入離子中不含放射性核種,還是可能藉由高能量離子束與射束線的各部位碰撞而生成放射性核種並產生中子射線。因此,高能量用離子植入裝置具有因高能量離子束之碰撞而可能產生中子射線之中子射線產生源。因此,在高能量用離子植入裝置中,需要適當地管理在中子射線產生源中產生之中子射線。
通常,在操作產生中子射線等放射線的裝置之情況下,可考慮設置專用放射線管理區域,並在該區域內設置離子植入裝置的運用方法。然而,在批量生產用半導體製造廠內另設放射線管理區域並不容易。在半導體製造廠內,需要在離子植入裝置與其他裝置之間隨時傳送晶圓容器等,在放射線管理區域內設置離子植入裝置之情況下,在該離子植入裝置與管理區域之間發生晶圓容器等的搬出和搬入。為了適當地屏蔽中子射線,例如需要數十cm以上的厚度的混凝土壁,用於搬出和搬入晶圓容器的屏蔽門亦變得非常厚。如此一來,為了搬出和搬入晶圓容器而需要隨時打開或關閉厚的屏蔽門,從而成為很大的勞力。又,若在打開或關閉屏蔽門時必須停止離子植入裝置的運行,則會導致半導體設備的生產效率下降。因此,發明人等考慮了:藉由在包圍構成射束線的裝置本體的外周的殼體安裝中子射線散射構件而使殼體的外部的中子劑量率小於在法令等中確定的基準值。
另外,作為在高能量用離子植入裝置中產生之放射線,除了上述中子射線以外,亦可舉出X射線。在殼體安裝鉛板等作為X射線的屏蔽構件。與中子射線相比,X射線容易屏蔽,例如藉由使用厚度為1mm~5mm左右的鉛板而能夠充分地屏蔽朝向殼體的外部的X射線。另一方面,降低中子劑量率並不容易。例如,在作為中子射線散射構件而使用一般的高密度聚乙烯(比重為0.95g/cm3
左右)之情況下,為了將中子劑量率衰減至1/10而需要150mm~200mm左右的厚度。
為了降低中子劑量率,可能期望由厚度大的中子射線散射構件包圍整個裝置。然而,在高能量用離子植入裝置中,用於將離子束加速至高能量的加速裝置變大,因此裝置本體所佔的面積例如成為10m×20m以上,裝置本體的高度亦超過2m。因此,若在整個裝置上安裝厚度大的中子射線散射構件,則需要大量的中子射線散射構件,從而導致成本及產品重量的大幅增加,因此不優選。
本實施形態中,不是以完全屏蔽中子射線為目的,而是主要在殼體的外部在中子劑量率有可能超過在法令等所確定之既定的基準值的部位配置中子射線散射構件。具體而言,依據從中子射線產生源到殼體的距離來改變中子射線散射構件的配置。這是因為:中子劑量率與自中子射線產生源起的距離的平方成反比例,在從中子射線產生源到殼體的距離近的位置中子劑量率增加,但是在從中子射線產生源到殼體的距離遠的位置中子劑量率減小。
另外,在本實施形態中的中子射線產生源中產生之中子劑量率不是很大,例如,自中子射線產生源約1m的距離處的中子劑量率為0.1~2μSv/h左右。因此,藉由主要在中子劑量率相對高的部位配置中子射線散射構件,可實現將殼體的外部的中子劑量率抑制為在法令等所確定的基準值以下。
本實施形態中的“中子射線散射構件”係指對中子射線的散射效果大的材料。作為中子射線的散射效果大的元素,已知有氫(H)、硼(B),氫、硼的含有率高的材料作為中子射線散射構件為較佳。例如,作為氫密度高的材料,可舉出聚乙烯、石蠟等聚烯烴,氫原子的含量為0.08~0.15g/cm3
的材料為較佳。作為具體例,可舉出比重為0.94~0.97g/cm3
左右的高密度聚乙烯。又,作為中子射線散射構件,可以使用在高密度聚乙烯中包含10~40重量%左右的氧化硼(B2
O3
)等硼化合物的構件。
圖1係示意地表示設置在殼體70之中子射線散射構件76a、76b的圖。殼體70配置成包圍構成射束線的裝置78的外周,並且將外部空間E和內部空間F隔開。中子射線產生源79存在於裝置78的內部。殼體70具有暴露於外部空間E的外表面70a及暴露於內部空間F的內表面70b。中子射線散射構件76a、76b設置在殼體70之內部亦即殼體70的外表面70a與內表面70b之間。
殼體70具有設置有中子射線散射構件76a、76b的收容部71(亦簡稱為收容部)及未設置中子射線散射構件的非收容部72。收容部71包括:第1收容部71a,設置有厚度ta相對大的第1中子射線散射構件76a;及第2收容部71b,設置有厚度tb相對小的第2中子射線散射構件76b。
第1中子射線散射構件76a配置在從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離成為第1距離之第1方向(箭頭Da)上,並且配置於從中子射線產生源79向第1方向射出的中子射線可能射入的位置。第2中子射線散射構件76b配置在從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離成為大於第1距離的第2距離之第2方向(箭頭Db)上,並且配置於從中子射線產生源79向第2方向射出的中子射線可能射入的位置。第1中子射線散射構件76a的厚度ta例如為100mm以上,並且為200mm~500mm左右。另一方面,第2中子射線散射構件76b的厚度tb例如為50mm以上,並且為100mm~200mm左右。第1距離(Da)例如小於2m、小於1.5m或小於1m,第2距離(Db)例如小於10m或小於5m,並且為2m以上、1.5m以上或1m以上。
在從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離成為大於第1距離及第2距離的第3距離的第3方向(箭頭Dc)上未配置中子射線散射構件。第3距離(Dc)例如為5m以上,10m以上或15m以上。因此,本實施形態中,在從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離成為一個既定值(例如第2距離)以下的方向上配置中子射線散射構件,在從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離超過另一個既定值(例如第3距離)的方向上未配置中子射線散射構件。
亦可以說第1中子射線散射構件76a配置於散射構件的厚度方向與從中子射線產生源79朝向殼體70的外表面70a的第1方向(箭頭Da)的角度差θa小的位置。另一方面,還可以說第2中子射線散射構件76b配置於散射構件的厚度方向與從中子射線產生源79朝向殼體70的外表面70a的第2方向(箭頭Db)的角度差θb大的位置。從中子射線產生源79朝向第1中子射線散射構件76a的中子射線可能與第1中子射線散射構件76a大致垂直地射入,藉此中子射線穿過的有效厚度(ta/cos(θa))與散射構件的實際厚度ta大致相等。另一方面,從中子射線產生源79朝向第2中子射線散射構件76b的中子射線可能相對於第2中子射線散射構件76b傾斜地射入,因此中子射線穿過的有效厚度(tb/cos(θa))大於散射構件的實際厚度tb。因此,即使使用相對小的厚度tb的第2中子射線散射構件76b,亦能夠有效地減少殼體70的外部空間E中的中子劑量率。
圖1的例子中,第1收容部71a和第2收容部71b相鄰配置,第1收容部71a和第2收容部71b配置成至少局部在厚度方向或從中子射線產生源79朝向外表面70a的方向上重疊。又,設置在第1收容部71a的第1中子射線散射構件76a和設置在第2收容部71b的第2中子射線散射構件76b配置成至少局部在厚度方向或從中子射線產生源79朝向外表面70a的方向上重疊。藉此,能夠防止通過第1收容部71a與第2收容部71b之間隙而高劑量率的中子射線洩漏到外部空間E。
圖1的例子中,以2個階段改變中子射線散射構件76a、76b的厚度,但是可以以3個階段以上的階段數量改變中子射線散射構件的厚度,亦可以連續改變中子射線散射構件的厚度。又,在第1收容部71a及第2收容部71b中,可以使用具有所期望的厚度ta、tb的板狀或塊狀的中子射線散射構件,亦可以在厚度方向上重疊比所期望的厚度ta、tb薄的複數個板狀或塊狀的中子射線散射構件而使用。
圖2係詳細地示出收容部71的結構的圖。收容部71具有本體框架73和蓋板74。在收容部71的內部設置有X射線屏蔽構件75和中子射線散射構件76。本體框架73為用於支撐X射線屏蔽構件75及中子射線散射構件76的支撐結構,並且構成收容部71的外表面70a及側表面70c。蓋板74安裝於本體框架73的開口,並且構成收容部71的內表面70b。本體框架73及蓋板74由鐵、鋁等金屬材料構成。X射線屏蔽構件75及中子射線散射構件76在厚度方向上重疊配置,例如配置成X射線屏蔽構件75成為外表面70a側,且中子射線散射構件76成為內表面70b側。X射線屏蔽構件75例如為鉛板,中子射線散射構件76例如為板狀或塊狀的高密度聚乙烯。另外,可以在中子射線散射構件76的內表面70b側的表面安裝不燃性片,來代替設置蓋板74。又,可以在蓋板74與中子射線散射構件76之間追加安裝不燃性片。不燃性片係指在被加熱之情況下在一定時間(例如20分鍾)內不會燃燒的片狀構件,例如,可舉出聚氯乙烯(PVC)系樹脂片、將玻璃纖維作為基材的樹脂片或金屬片等。
除了不在內部設置中子射線散射構件76以外,非收容部72能夠與收容部71同樣地構成。非收容部72例如具有圖2所示的本體框架73及蓋板74,在非收容部72的內部設置有X射線屏蔽構件75。非收容部72的厚度可以與收容部71的厚度相同,亦可以小於收容部71的厚度。非收容部72的內部可以是空腔。
圖3係示意地表示與殼體70分開設置之中子射線散射構件77a、77b的圖,在存在中子射線產生源79的裝置78或裝置78的支撐結構中安裝中子射線散射構件77a、77b。在殼體70未設置中子射線散射構件,因此殼體70構成為上述非收容部72。可以在中子射線散射構件77a、77b的表面安裝不燃性片。
在圖3中,亦依據從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離來配置中子射線散射構件77a、77b。厚度ta大的第1中子射線散射構件77a配置在從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離成為第1距離之第1方向(箭頭Da)上,並且配置於從中子射線產生源79向第1方向射出的中子射線可能射入的位置。厚度tb小的第2中子射線散射構件77b配置於從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離成為大於第1距離的第2距離之第2方向(箭頭Db)上,並且配置於從中子射線產生源79向第2方向射出的中子射線可能射入的位置。另一方面,在從中子射線產生源79到殼體70的外表面70a的距離成為大於第1距離及第2距離的第3距離的第3方向(箭頭Dc)上未配置中子射線散射構件。藉由如此配置中子射線散射構件77a、77b,可預期與圖1的結構相同的中子劑量率的減少效果。
圖3中在更靠近中子射線產生源79處配置中子射線散射構件77a、77b,因此所需的中子射線散射構件的量可以比圖1的中子射線散射構件76a、76b少。因此,與圖1相比,可能圖3的中子射線散射構件的配置為較佳。然而,在構成射束線的裝置78的周圍具有各種設備、電纜等,在裝置78的附近無間隙地配置中子射線散射構件並不一定容易。因此,本實施形態中,以如圖1所示那樣安裝於殼體之中子射線散射構件76a、76b為基礎,並且如圖3所示那樣在裝置本體的附近亦適當地配置中子射線散射構件77a、77b。藉此,減少整個裝置中的中子射線散射構件的總量,並且殼體的外部空間E中的中子劑量率成為基準值以下。
圖4係概略表示實施形態之離子植入裝置100的俯視圖。圖5(a)~圖5(c)係表示圖4的離子植入裝置的基本結構的側視圖。圖5(a)與圖4的A-A線截面相對應,圖5(b)與圖4的B-B線截面相對應,圖5(c)與圖4的C-C線截面相對應。
離子植入裝置100具備裝置本體58和殼體60。裝置本體58包括射束生成單元12、射束加速單元14、射束偏轉單元16、射束傳輸單元18及基板傳送處理單元20。殼體60配置在裝置本體58的外周,並且至少局部包圍裝置本體58。詳細內容將在後面敘述,但是在圖式中施加了陰影線之部位配置有中子射線散射構件。
射束生成單元12具有離子源10和質譜分析裝置11。在射束生成單元12中,從離子源10引出離子束,並藉由質譜分析裝置11對所引出的離子束進行質譜分析。質譜分析裝置11具有質譜分析磁鐵11a和質譜分析狹縫11b。質譜分析狹縫11b配置在質譜分析磁鐵11a的下游側。關於基於質譜分析裝置11的質譜分析的結果,僅挑選植入所需的離子種類,並且所挑選的離子種類的離子束被引導至下一個射束加速單元14。
射束加速單元14具有進行離子束的加速之複數個線性加速裝置22a、22b、22c及射束分布狹縫23,並且構成在射束線BL中以直線狀延伸的部分。複數個線性加速裝置22a~22c中的每一個具備一個以上的高頻諧振器,並且將高頻(RF)電場作用於離子束而使其加速。射束分布狹縫23設置在射束加速單元14的最下游,並且用於測定藉由複數個線性加速裝置22a~22c而加速之高能量離子束的射束分布。
本實施形態中,設置有三個線性加速裝置22a~22c。第1線性加速裝置22a設置在射束加速單元14的上段,並且具備多段(例如5段~10段)的高頻諧振器。第1線性加速裝置22a進行將從射束生成單元12輸出的連續射束(DC射束)調節為特定的加速相位的“聚束(bunching)”,例如,將離子束加速至1MeV左右的能量。第2線性加速裝置22b設置在射束加速單元14的中段,並且具備多段(例如5段~10段)的高頻諧振器。第2線性加速裝置22b將從第1線性加速裝置22a輸出的離子束加速至2~3MeV左右的能量。第3線性加速裝置22c設置在射束加速單元14的下段,並且具備多段(例如5段~10段)的高頻諧振器。第3線性加速裝置22c將從第2線性加速裝置22b輸出的離子束加速至4MeV以上的高能量。
本實施形態中,將射束加速單元14中所包含之15段~30段左右的高頻諧振器分為三個線性加速裝置22a~22c而安裝,但是射束加速單元14的結構並不限於圖示結構。關於射束加速單元14,整體可以構成為一個線性加速裝置,亦可以分為兩個線性加速裝置、四個以上的線性加速裝置而安裝。又,射束加速單元14可以由其他任意形式的加速裝置構成,例如可以具備串聯加速裝置。本實施形態並不限定於特定的離子加速方式,只要能夠生成4MeV以上的超高能量離子束,則能夠採用任意的射束加速裝置。
從射束加速單元14輸出的高能量離子束具有一定範圍的能量分布。因此,為了在射束加速單元14的下游往復掃描及平行化高能量的離子束而照射到晶圓,需要事前實施高精確度的能量分析、軌道校正及射束收斂發散的調節。
射束偏轉單元16進行從射束加速單元14輸出的高能量離子束的能量分析、能量分散的控制、軌道校正。射束偏轉單元16構成在射束線BL中以圓弧狀延伸的部分。高能量離子束藉由射束偏轉單元16而轉換方向,並朝向射束傳輸單元18。
射束偏轉單元16具有能量分析電磁體24、抑制能量分散的橫向收斂四極透鏡26、能量分析狹縫27、第1法拉第杯28、提供轉向(軌道校正)之偏轉電磁體30及第2法拉第杯31。能量分析電磁體24亦稱為能量過濾器電磁體(EFM)。又,還將由能量分析電磁體24、橫向收斂四極透鏡26、能量分析狹縫27及第1法拉第杯28構成的裝置群統稱為“能量分析裝置”。
為了調節能量分析的分辨率,能量分析狹縫27構成為狹縫寬度可變。能量分析狹縫27例如由能夠在狹縫寬度方向上移動的兩個屏蔽體構成,並且構成為能夠藉由改變兩個屏蔽體的間隔來調節狹縫寬度。能量分析狹縫27可以構成為藉由選擇狹縫寬度不同的複數個狹縫中的任一個而使狹縫寬度可變。
第1法拉第杯28配置在能量分析狹縫27的緊後方,並且用於能量分析用射束電流測定。第2法拉第杯31配置在偏轉電磁體30的緊後方,並且用於測定經軌道校正並進入射束傳輸單元18的離子束的射束電流而設置。第1法拉第杯28及第2法拉第杯31各自構成為能夠藉由法拉第杯驅動部(未圖示)之動作而相對於射束線BL取出放入。
射束傳輸單元18構成在射束線BL中以直線狀延伸的部分,並且夾著裝置中央的維護區域MA與射束加速單元14並行。射束傳輸單元18之長度設計成與射束加速單元14之長度相同。其結果,由射束加速單元14、射束偏轉單元16及射束傳輸單元18構成的射束線BL在整體上形成U字形狀的布局。
射束傳輸單元18具有射束整形器32、射束掃描器34、射束收集器35、射束平行化器36、最終能量過濾器38及左右法拉第杯39L、39R。
射束整形器32具備四極收斂/發散裝置(Q透鏡)等收斂/發散透鏡,並且構成為將穿過了射束偏轉單元16的離子束整形為所期望的截面形狀。射束整形器32例如由電場式三段四極透鏡(亦稱為三極Q透鏡)構成,並且具有三個四極透鏡。射束整形器32可以藉由使用三個透鏡裝置在水平方向(x方向)及鉛垂方向(y方向)上分別獨立地調節離子束的收斂或發散。射束整形器32可以包括磁場式透鏡裝置,亦可以包括利用電場和磁場這兩者來整形射束的透鏡裝置。
射束掃描器34構成為提供射束的往復掃描,並且為在x方向上掃描經整形的離子束的射束偏轉裝置。射束掃描器34具有與射束掃描方向(x方向)相對置的掃描電極對。掃描電極對與可變電壓電源(未圖示)連接,並且藉由週期性地改變在掃描電極對之間施加的電壓,改變在電極之間產生之電場而使離子束以各種角度偏轉。其結果,在由箭頭X表示的掃描範圍內掃描離子束。圖4中,由細實線表示掃描範圍內的離子束的複數個軌迹。
射束掃描器34藉由使射束超過由箭頭X表示的掃描範圍偏轉而使離子束射入在與射束線BL分開的位置設置的射束收集器35。射束掃描器34藉由使離子束朝向射束收集器35從射束線BL暫時退避而切斷離子束以使離子束不到達下游的基板傳送處理單元20。
射束平行化器36構成為使經掃描的離子束的行進方向與設計上的射束線BL的軌道平行。射束平行化器36具有在中央部設置有離子束的穿過狹縫的複數個圓弧狀平行化透鏡電極。平行化透鏡電極與高壓電源(未圖示)連接,並且將藉由施加電壓產生之電場作用於離子束而使離子束的行進方向平行地對齊。另外,射束平行化器36可以用其他射束平行化裝置來替換,射束平行化裝置可以構成為利用磁場的磁鐵裝置。
最終能量過濾器38構成為對離子束的能量進行分析並使所需能量的離子向下(-y方向)偏轉而引導至基板傳送處理單元20。最終能量過濾器38有時亦稱為角度能量過濾器(AEF),並且具有電場偏轉用AEF電極對。AEF電極對與高壓電源(未圖示)連接。圖5(c)中,藉由對上側的AEF電極施加正電壓,並對下側的AEF電極施加負電壓而使離子束向下偏轉。另外,最終能量過濾器38可以由磁場偏轉用磁鐵裝置構成,亦可以由電場偏轉用AEF電極對和磁鐵裝置的組合構成。
左右法拉第杯39L、39R設置在最終能量過濾器38的下游側,並且配置在由箭頭X表示的掃描範圍的左端及右端的射束可能射入的位置。左右法拉第杯39L、39R設置在不阻擋朝向晶圓W的射束的位置,並且測定向晶圓W的離子植入中的射束電流。
在射束傳輸單元18的下游側、亦即射束線BL的最下游設置有基板傳送處理單元20。基板傳送處理單元20具有植入處理室40、射束監測器42、基板傳送裝置44及裝載埠46。在植入處理室40設置有壓板驅動裝置(未圖示),該壓板驅動裝置保持離子植入中的晶圓W,並且使晶圓W在與射束掃描方向(x方向)垂直的方向(y方向)上移動。
射束監測器42設置在植入處理室40的內部的射束線BL的最下游。射束監測器42構成為設置在射束線BL上不存在晶圓W之情況下離子束可能射入的位置,並且在離子植入製程之前或製程之間測定射束電流。射束監測器42例如位於連接植入處理室40和基板傳送裝置44之間的傳送口43的附近,並且設置在比傳送口43更靠鉛垂下方的位置。
基板傳送裝置44構成為在載置晶圓容器45的裝載埠46與植入處理室40之間傳送晶圓W。裝載埠46構成為能夠同時載置複數個晶圓容器45,例如,具有在x方向上排列的4個載置台。在裝載埠46的鉛垂上方設置有晶圓容器傳送口47,晶圓容器45構成為能夠如箭頭Y所示那樣沿鉛垂方向穿過。晶圓容器45例如藉由在設置離子植入裝置100的半導體製造廠內的頂棚等設置的傳送機器人穿過晶圓容器傳送口47自動搬入到裝載埠46,並從裝載埠46自動搬出。
離子植入裝置100還具備中央控制裝置50。中央控制裝置50控制離子植入裝置100的全部動作。關於中央控制裝置50,就硬體而言,由以電腦的CPU、記憶體為首的元件或機械裝置實現,就軟體而言,由電腦程式等實現,由中央控制裝置50提供的各種功能可以藉由硬體及軟體之協作來實現。
在中央控制裝置50的附近設置有具有用於設定離子植入裝置100的動作模式的顯示裝置、輸入裝置之操作盤49。中央控制裝置50及操作盤49的位置並無特別限制,但是例如能夠與射束生成單元12和基板傳送處理單元20之間的維護區域MA的出口和入口48相鄰配置中央控制裝置50及操作盤49。藉由使基於管理離子植入裝置100的作業人員的作業頻率高的離子源10、裝載埠46及中央控制裝置50以及操作盤49的位置相鄰,能夠提高作業效率。
離子植入裝置100具有因4MeV以上的高能量的離子束之碰撞而可能產生中子射線之中子射線產生源。可能成為中子射線產生源的部位為高能量的離子束可以連續射入之構件,並且為狹縫、射束監測器及射束收集器等。具體而言,作為可能成為中子射線產生源的狹縫,可舉出射束分布狹縫23、能量分析狹縫27等。又,作為可能成為中子射線產生源的射束監測器,可舉出第1法拉第杯28、第2法拉第杯31、左右法拉第杯39L、39R、射束監測器42等。又,設置在射束掃描器34的下游的射束收集器35亦可能成為中子射線產生源。圖4及圖5(a)~圖5(c)中,將可能成為中子射線產生源的射束線的構成要素塗黑。
離子植入裝置100具備用於測定可能在裝置內產生之中子射線的複數個中子射線測定器51、52、53、54。可能在離子植入裝置100中產生之中子射線的劑量率不是很大,並且可能成為接近一般的中子射線測定器的檢測界限的值,因此為了提高測量精確度,中子射線測定器配置於中子射線產生源的附近。第1中子射線測定器51配置在射束分布狹縫23的附近,第2中子射線測定器52配置在能量分析狹縫27及第1法拉第杯28的附近。第3中子射線測定器53配置在位於射束收集器35與左右法拉第杯39L、39R之間的最終能量過濾器38的附近,第4中子射線測定器54配置在射束監測器42的附近。
另外,中子射線測定器的配置只是示例,可以在比圖示的部位少的部位或多的部位配置中子射線測定器。例如,可以在第2法拉第杯31、射束收集器35的附近配置追加或替代的中子射線測定器。又,可以在相同部位設置有複數個中子射線測定器,例如,在圖4的4個部位配置的中子射線測定器51~54中的每一個可以具有複數個(例如2個或3個)中子射線測定器。
殼體60使在裝置本體58中產生之中子射線散射,並使殼體60的外側的外部空間E的中子劑量率成為既定的基準值以下。如圖5(a)~圖5(c)所示,殼體60包括:側壁部61,設置在裝置本體58的側面;頂棚部62,設置在裝置本體58的鉛垂上方;及底板部63,設置在裝置本體的鉛垂下方。殼體60包圍裝置本體58所佔的大致長方體的內部空間F。
側壁部61、頂棚部62及底板部63各自至少局部安裝有中子射線散射構件。另一方面,在沿著射束線的一部分區間配置的殼體60的一部分、亦即側壁部61、頂棚部62及底板部63的一部分未安裝中子射線散射構件。圖式中,在有陰影線之部位設置有中子射線散射構件,在沒有陰影線之部位未設置中子射線散射構件。
側壁部61、頂棚部62及底板部63各自的至少一部分例如能夠與上述收容部71或非收容部72同樣地構成。另外,能夠在殼體60的任意位置設置滑動門、鉸鏈門,並且可以在該等門結構安裝中子射線散射構件。
側壁部61具有配置在射束生成單元12的附近或周圍的第1側壁部61a。射束生成單元12為加速成高能量之前的低能量的離子束穿過的部位,不能成為中子射線產生源。又,第1側壁部61a設置在與中子射線產生源分開5m~10m以上的位置,因此未設置中子射線散射構件。例如,第1側壁部61a與上述非收容部72結構相同。
側壁部61具有沿著射束加速單元14配置的第2側壁部61b及第3側壁部61c。第2側壁部61b沿著加速成高能量之前的離子束穿過的第1線性加速裝置22a及第2線性加速裝置22b配置,因此未設置中子射線散射構件。另一方面,第3側壁部61c為沿著高能量的離子束穿過的第3線性加速裝置22c配置的部分,並且配置在可能成為中子射線產生源的射束分布狹縫23的附近,因此設置有中子射線散射構件。第2側壁部61b例如與上述非收容部72結構相同。第3側壁部61c例如與上述收容部71結構相同。第3側壁部61c與第2收容部71b結構相同,可以設置有厚度小的第2中子射線散射構件76b。
側壁部61具有沿著射束偏轉單元16配置的第4側壁部61d、第5側壁部61e及第6側壁部61f。射束偏轉單元16具有可能成為中子射線產生源的能量分析狹縫27、第1法拉第杯28及第2法拉第杯31,因此在射束偏轉單元16之附近的側壁部61d~61f設置有中子射線散射構件。
第4側壁部61d配置在射束線BL成為圓弧狀的能量分析電磁體24的附近,因此從射束線BL到第4側壁部61d的距離相對大。因此,在第4側壁部61d設置有厚度小的中子射線散射構件。同樣地,第6側壁部61f配置在射束線BL成為圓弧狀的偏轉電磁體30的附近,並且從射束線BL到第6側壁部61f的距離相對大,因此設置有厚度小的中子射線散射構件。第4側壁部61d及第6側壁部61f與上述第2收容部71b結構相同,可以設置有厚度小的第2中子射線散射構件76b。
第5側壁部61e配置在射束線BL成為直線狀的橫向收斂四極透鏡26、能量分析狹縫27及第1法拉第杯28的附近,並且與射束線BL並行。從減小殼體60的佔有面積的觀點出發,第5側壁部61e與射束線BL靠近配置。從成為中子射線產生源的能量分析狹縫27、第1法拉第杯28到第5側壁部61e的距離小,例如為2m以下、1.5m以下或1m以下。而且,從能量分析狹縫27、第1法拉第杯28朝向第5側壁部61e的中子射線在第5側壁部61e的厚度方向上行進,因此難以得到中子射線穿過的有效厚度。因此,在第5側壁部61e設置有厚度大的中子射線散射構件,其厚度例如為150mm以上,200mm以上或300mm以上。第5側壁部61e與上述第1收容部71a結構相同,可以設置有厚度大的第1中子射線散射構件76a。
側壁部61具有沿著射束傳輸單元18配置的第7側壁部61g。第7側壁部61g配置在位於射束傳輸單元18的上游側的射束整形器32、射束掃描器34及射束平行化器36的附近。在第7側壁部61g的附近存在可能成為中子射線產生源的第2法拉第杯31、射束收集器35,但是從該等中子射線產生源到第7側壁部61g的距離相對大。因此,在第7側壁部61g設置有厚度小的中子射線散射構件。第7側壁部61g與上述第2收容部71b結構相同,可以設置有厚度小的第2中子射線散射構件76b。
側壁部61具有沿著最終能量過濾器38、植入處理室40及基板傳送裝置44配置的第8側壁部61h。第8側壁部61h配置在高能量離子束可以頻繁射入的射束監測器42的附近,射束監測器42中的中子劑量率相對多,因此設置有厚度大的中子射線散射構件。第8側壁部61h與上述第1收容部71a結構相同,可以設置有厚度大的第1中子射線散射構件76a。
側壁部61具有配置成包圍裝載埠46的第9側壁部61i。第9側壁部61i具有配置在裝載埠46的正面的部分及配置在裝載埠46的側面的部分。在第9側壁部61i設置有到裝載埠46的出口和入口及正面門。第9側壁部61i配置在射束監測器42的附近,因此設置有中子射線散射構件。第9側壁部61i與射束監測器42的距離近,因此設置厚度大的中子射線散射構件為較佳,但是若過度增加正面門的厚度,則打開或關閉正面門需要花費勞力,從而導致便利性下降。因此,藉由在射束監測器42與裝載埠46之間配置追加的中子射線散射構件64a、64b,減小第9側壁部61i所需的中子射線散射構件的厚度。第9側壁部61i與上述第2收容部71b結構相同,可以設置有厚度小的第2中子射線散射構件76b。
另外,關於頂棚部62及底板部63,從與側壁部61相同的觀點出發,亦設置有中子射線散射構件。亦即,主要在中子射線產生源的附近、從中子射線產生源到頂棚部62或底板部63的距離近的部位配置中子射線散射構件,在除此以外的部位使中子射線散射構件變薄或者不設置中子射線散射構件。
圖5(a)中,頂棚部62具有未設置中子射線散射構件的第1頂棚部62a及設置有中子射線散射構件的第2頂棚部62b。第1頂棚部62a沿著射束生成單元12和射束加速單元14的上游側(第1線性加速裝置22a及第2線性加速裝置22b)配置。第2頂棚部62b沿著射束加速單元14的下游側(第3線性加速裝置22c及射束分布狹縫23)配置。第2頂棚部62b與可能成為中子射線產生源的射束分布狹縫23的距離近(例如在1m以內),因此依據自射束分布狹縫23起的距離來階段性地改變中子射線散射構件的厚度。例如,在第2頂棚部62b中,自射束分布狹縫23起的距離越近,則重疊板狀的中子射線散射構件的個數越多。
圖5(a)中,底板部63具有未設置中子射線散射構件的第1底板部63a及設置有中子射線散射構件的第2底板部63b。第1底板部63a沿著射束生成單元12和射束加速單元14的上游側配置。第2底板部63b配置在射束分布狹縫23的附近。從確保裝置本體58的安裝、作業時的立足處的觀點出發,底板部63構成為極力平坦化為較佳。換句話說,藉由在底板部63局部配置厚度大的中子射線散射構件,底板部63的上表面構成為階梯狀不為較佳。因此,在第3線性加速裝置22c、收容射束分布狹縫23的裝置的下表面配置追加的中子射線散射構件64c、64d,並減小第2底板部63b所需的中子射線散射構件的厚度。
圖5(b)中,頂棚部62具有設置有中子射線散射構件的第3頂棚部62c。第3頂棚部62c沿著射束偏轉單元16配置。與第2頂棚部62b同樣地,第3頂棚部62c構成為:在可能成為中子射線產生源的能量分析狹縫27、第1法拉第杯28的附近,自中子射線產生源起的距離越近,則中子射線散射構件的厚度越大。
圖5(b)中,底板部63具有設置有中子射線散射構件的第3底板部63c。第3底板部63c沿著射束偏轉單元16配置。又,在構成射束偏轉單元16的裝置的下表面配置追加的中子射線散射構件64e。追加的中子射線散射構件64e構成為配置在可能成為中子射線產生源的能量分析狹縫27、第1法拉第杯28的附近,並且自中子射線產生源起的距離越近,則中子射線散射構件的厚度越大。藉由配置追加的中子射線散射構件64e,減小第3底板部63c所需的中子射線散射構件的厚度。
圖5(c)中,頂棚部62具有設置有中子射線散射構件的第4頂棚部62d及第5頂棚部62e。第4頂棚部62d沿著射束傳輸單元18配置,第5頂棚部62e沿著基板傳送處理單元20配置。第4頂棚部62d構成為在可能成為中子射線產生源的第2法拉第杯31及射束收集器35各自的附近中子射線散射構件的厚度增加。又,在射束掃描器34的上表面中的射束收集器35之附近的位置設置有追加的中子射線散射構件64g。第5頂棚部62e構成為自可能成為中子射線產生源的射束監測器42起的距離越近,則中子射線散射構件的厚度越大。
圖5(c)中,底板部63具有設置有中子射線散射構件的第4底板部63d及第5底板部63e。第4底板部63d沿著射束傳輸單元18配置,第5底板部63e沿著基板傳送處理單元20配置。第4底板部63d構成為中子射線散射構件的厚度均勻。在第2法拉第杯31之附近的裝置本體58的下表面配置有追加的中子射線散射構件64f。藉由配置追加的中子射線散射構件64f,減小第4底板部63d所需的中子射線散射構件的厚度。第5底板部63e構成為在設置有射束監測器42的植入處理室40的附近中子射線散射構件的厚度增加。另外,在基板傳送裝置44及裝載埠46的底板部(第6底板部)63f未設置中子射線散射構件。這是因為:能夠藉由配置在植入處理室40與基板傳送裝置44之間的追加的中子射線散射構件64a充分減少從射束監測器42朝向第6底板部63f的中子劑量率。
圖5(c)中,設置在基板傳送處理單元20的追加的中子射線散射構件64a、64b配置成不妨礙植入處理室40與裝載埠46之間的晶圓W之傳送。具體而言,構成為在設置有傳送口43的高度位置在由箭頭Z表示的水平方向的晶圓傳送路徑上未配置中子射線散射構件。亦即,追加的中子射線散射構件64a、64b配置成在水平方向上彼此不重疊。另一方面,為了防止中子射線藉由由箭頭Z表示的水平方向的晶圓傳送路徑洩漏到外部,在裝載埠46的正面設置有包括中子射線散射構件的第9側壁部61i。第9側壁部61i配置成在水平方向上與追加的中子射線散射構件64a、64b的每一個局部重疊。
圖5(c)中,設置在基板傳送處理單元20的追加的中子射線散射構件64b配置成不妨礙通過了晶圓容器傳送口47的由箭頭Y表示的鉛垂方向的晶圓容器之傳送。亦即,追加的中子射線散射構件64b夾著晶圓容器傳送口47在水平方向上與第9側壁部61i分開配置。另一方面,為了防止中子射線藉由晶圓容器傳送口47洩漏到外部,追加的中子射線散射構件64b與第9側壁部61i配置成在水平方向上局部重疊。
圖6係示意地表示裝載埠46的正面門80的結構的俯視圖。裝載埠46具有在左右方向(箭頭S的方向)排成一列的4個載置台46a~46d。在裝載埠46的正面設置有由圖4的第9側壁部61i的一部分包圍的出口和入口81,並設置有兩個滑動門82、83及一個鉸鏈門84,以能夠封閉出口和入口81。在構成正面門80的各門82~84安裝有中子射線散射構件。
第1滑動門82構成為能夠沿著在左右方向上延伸的第1導軌85在左右方向上滑動,第2滑動門83構成為能夠沿著在左右方向上延伸的第2導軌86在左右方向上滑動。第1滑動門82及第2滑動門83配置在縱深方向上的不同的位置,並配置成從裝載埠46的正面觀察時第1滑動門82為裏側且第2滑動門83為前側。鉸鏈門84構成為能夠以設置在出口和入口81的右端的合頁87為旋轉軸如箭頭R所示那樣轉動。
在圖6中所示的正面門80的封閉狀態下,第1滑動門82配置在出口和入口81的中央,第2滑動門83配置在出口和入口81的左側,鉸鏈門84配置在出口和入口81的右側。換句話說,鉸鏈門84封閉出口和入口81的右端,兩個滑動門82、83封閉未被鉸鏈門84封閉之出口和入口81的剩餘部分。在封閉狀態下,第1滑動門82及第2滑動門83構成為在縱深方向上局部重疊,第1滑動門82及鉸鏈門84亦構成為在縱深方向上局部重疊。鉸鏈門84構成為在封閉狀態下縱深方向的位置與第2滑動門83的縱深方向的位置一致。
圖7(a)、圖7(b)係示意地表示開放狀態的正面門80的俯視圖。圖7(a)中示出開放了出口和入口81的左側之狀態。鉸鏈門84向前開放,第1滑動門82及第2滑動門83被滑動到出口和入口81的右側。其結果,成為配置在左側的第1載置台46a及第2載置台46b這兩者的正面被開放之狀態。圖7(b)中示出開放了出口和入口81的右側之狀態。鉸鏈門84向前開放,第1滑動門82及第2滑動門83被滑動到出口和入口81的左側。其結果,成為配置在右側的第3載置台46c及第4載置台46d這兩者的正面被開放之狀態。
依據本實施形態,在設置有4個載置台46a~46d的裝載埠46,組合三個門82~84,藉此能夠在開放狀態下使左右任意2個載置台的整個正面開放,能夠提供在左右方向上富餘的作業空間。假如,在僅由兩個滑動門構成正面門80之情況下,配置成在出口和入口81的中央附近兩個滑動門重疊,因此無法使中央的2個載置台46b、46c的前面寬廣地開放。又,在由三個滑動門構成正面門80之情況下,需要將三個滑動門偏離縱深方向而配置,從而正面門80整體的縱深方向的厚度增加。本實施形態中,在構成正面門80的各門82~84中的每一個上安裝厚度大的(例如200mm左右的)中子射線散射構件,因此在採用三個滑動門之情況下正面門80的深度增加。另一方面,依據本實施形態,組合兩個滑動門和一個鉸鏈門,藉此能夠減小正面門80的深度,並且能夠使出口和入口81寬廣地開放。
圖6及圖7(a)、圖7(b)中所示的正面門80中,設為將鉸鏈門84設置在出口和入口81的右側的結構,但是可以將鉸鏈門84設置在出口和入口81的左側。亦即,可以以與圖示的結構左右對稱之方式構成正面門80。除此以外,可以構成為:在出口和入口81的左側配置第1鉸鏈門,在出口和入口81的右側配置第2鉸鏈門,在出口和入口81的中央配置一個滑動門。
接著,對中子射線之測定進行敘述。中央控制裝置50獲取圖4中所示的複數個中子射線測定器51~54中的每一個的測定值,並監控中子射線之產生狀況。中央控制裝置50依據複數個中子射線測定器51~54的測定值來推算出至少一個部位的中子射線產生源之位置,並推算出從推算出位置的至少一個部位的中子射線產生源放射之中子射線強度。
例如,在藉由第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52檢測到中子射線,另一方面,藉由第3中子射線測定器53、第4中子射線測定器54未檢測到中子射線之情況下,推算出在射束線BL的上游側具有中子射線產生源。在該情況下,藉由對第1中子射線測定器51及第2中子射線測定器52各自的測定值的大小進行分析,能夠推算出在哪一個中子射線產生源中產生了中子射線。例如,在第1中子射線測定器51的測定值大,且第2中子射線測定器52的測定值小之情況下,推算出射束分布狹縫23為中子射線產生源。又,在第1中子射線測定器51的測定值小,且第2中子射線測定器52的測定值大之情況下,推算出能量分析狹縫27、第1法拉第杯28及第2法拉第杯31中的至少一個為中子射線產生源。又,在第1中子射線測定器51的測定值及第2中子射線測定器52的測定值均大之情況下,推算出射束分布狹縫23、能量分析狹縫27、第1法拉第杯28及第2法拉第杯31全部為中子射線產生源的可能性。相反,在藉由第1中子射線測定器51的測定值及第2中子射線測定器52的測定值未檢測到中子射線,而藉由第3中子射線測定器53、第4中子射線測定器54檢測到中子射線之情況下,推算出在射束線BL的下游側具有中子射線產生源。藉由推算出中子射線產生源的位置,還能夠依據相對於推算出位置的中子射線產生源的複數個中子射線測定器51~54的配置、距離來推算出從推算出位置的中子射線產生源放射之中子射線強度。
中央控制裝置50可以依據複數個中子射線測定器51~54的測定值來推算出殼體60的內側的內部空間F的中子射線的劑量率分布。中央控制裝置50可以依據複數個中子射線測定器51~54的測定值來推算出殼體60的外側的中子劑量率。中央控制裝置50例如推算出中子射線產生源的位置及中子劑量率,可以依據所推算出之中子射線產生源的位置及中子劑量率,並藉由模擬試驗等來計算殼體60的外部空間E或內部空間F的任意位置的中子劑量率。關於殼體60的內部或外部的中子劑量率,可以考慮裝置本體58的配置、殼體60的配置、設置在殼體60之中子射線散射構件的配置及與殼體60分開設置之中子射線散射構件的配置來計算。在所計算的殼體60的內部或外部的中子劑量率超過既定的上限值之情況下,中央控制裝置50可以輸出警告、或者暫時停止離子束的輸出、或者變更構成裝置本體58的複數個裝置中的至少一個的動作條件以使中子劑量率小於上限值。
中央控制裝置50可以依據複數個中子射線測定器51~54的測定值來監控沿著射束線BL配置的複數個裝置中的至少一個。具體而言,可以檢測構成裝置本體58的複數個裝置中的至少一個的異常、或者可以推算出複數個裝置中需要維護之裝置。中央控制裝置50可以利用與裝置本體58的動作模式相關之資訊判定成為監控對象的至少一個裝置是正常還是異常。這是因為:成為中子射線產生源的位置、在中子射線產生源中產生之中子劑量率可能依據裝置本體58的動作模式而不同。以下,參閱圖8~圖14,對成為可能產生中子射線之狀態的動作模式進行說明。
圖8係表示實施形態之離子植入製程的流程的流程圖,並示出了在調節離子束之後向晶圓W植入離子的流程。圖9~圖14示意地示出了各製程中的裝置本體58的動作模式、中子射線產生源的位置及由複數個中子射線測定器51~54檢測到之中子射線90~97。圖9~圖14中,由粗線表示穿過射束線BL的離子束的到達範圍,並將主要的中子射線產生源塗黑。
首先,在圖8的第1製程(S10)中,調節射束能量。圖9示意地示出第1製程中的離子植入裝置100。第1製程在如下狀態(亦稱為第1動作模式)下進行:將射束分布狹縫23插入到射束線BL,減小能量分析狹縫27的狹縫寬度,並將第1法拉第杯28插入到射束線BL。第1製程中,具有高能量離子束與射束分布狹縫23、能量分析狹縫27及第1法拉第杯28碰撞而產生中子射線之可能性。因此,第1製程中,射束分布狹縫23、能量分析狹縫27及第1法拉第杯28可能成為中子射線產生源。此時,在射束分布狹縫23中產生之中子射線90主要由第1中子射線測定器51檢測。又,在能量分析狹縫27、第1法拉第杯28中產生之中子射線91主要由第2中子射線測定器52檢測。另外,在射束分布狹縫23中產生之中子射線90亦可以由第2中子射線測定器52檢測。同樣地,在能量分析狹縫27、第1法拉第杯28中產生之中子射線91亦可以由第1中子射線測定器51檢測。
接著,在圖8的第2製程(S12)中,使用第1法拉第杯28調節射束電流。圖10示意地示出第2製程中的離子植入裝置100。第2製程在如下狀態(亦稱為第2動作模式)下進行:使射束分布狹縫23從射束線BL退避,增加能量分析狹縫27的狹縫寬度而設為正常寬度,並將第1法拉第杯28插入到射束線BL。第2製程成為與圖9的第1製程相同的動作模式,但是高能量離子束不與射束分布狹縫23碰撞,並且高能量離子束難以與能量分析狹縫27碰撞。其結果,第2製程中,高能量離子束實質上僅與第1法拉第杯28碰撞,第1法拉第杯28可能成為中子射線產生源。在第1法拉第杯28中產生之中子射線92可以由第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52檢測。第2製程中,更多的高能量離子束射入第1法拉第杯28,因此與第1製程相比,可能在第1法拉第杯28中產生之中子射線92的劑量率增加。
接著,圖8的第3製程(S14)中,使用第2法拉第杯31調節射束電流。圖11示意地示出第3製程中的離子植入裝置100。第3製程在如下狀態(亦稱為第3動作模式)下進行:使第1法拉第杯28從射束線BL退避,將第2法拉第杯31插入到射束線BL。第3製程中,離子束與第2法拉第杯31碰撞,因此第2法拉第杯31可能成為主要的中子射線產生源。在第2法拉第杯31中產生之中子射線93主要由第1中子射線測定器51及第2中子射線測定器52檢測。此時,由配置在第2法拉第杯31之附近的第2中子射線測定器52檢測到之中子射線93的劑量率相對大,由與第2法拉第杯31分開配置的第1中子射線測定器51檢測到之中子射線93的劑量率相對小。
接著,圖8的第4製程(S16)中,使用射束監測器42調節射束電流。圖12示意地示出第4製程中的離子植入裝置100。第4製程在如下未掃描狀態(亦稱為第4動作模式)下進行:使第2法拉第杯31從射束線BL退避,不使用射束掃描器34往復掃描離子束。第4製程中,離子束與射束監測器42碰撞,因此射束監測器42可能成為主要的中子射線產生源。在射束監測器42中產生之中子射線94主要由第3中子射線測定器53及第4中子射線測定器54檢測。此時,由配置在射束監測器42之附近的第4中子射線測定器54檢測到之中子射線94的劑量率相對大,由與射束監測器42分開配置的第3中子射線測定器53檢測到之中子射線94的劑量率相對小。
接著,圖8的第5製程(S18)中,離子束從射束線BL暫時退避,將應植入離子的晶圓W搬入植入處理室40中。圖13示意地示出第5製程中的離子植入裝置100。第5製程中,成為如下狀態(亦稱為第5動作模式):使用射束掃描器34使離子束偏轉,並且離子束射入射束收集器35。因此,第5製程中,射束收集器35可能成為主要的中子射線產生源。在射束收集器35中產生之中子射線95主要由第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52及第3中子射線測定器53檢測。此時,由配置在射束收集器35之附近的第3中子射線測定器53檢測到之中子射線95的劑量率相對大,由與射束收集器35分開配置的第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52檢測到之中子射線95的劑量率相對小。
接著,圖8的第6製程(S20)中,將使用射束掃描器34往復掃描的離子束照射到晶圓W上並進行離子植入處理。圖14示意地示出第6製程中的離子植入裝置100。第6製程中,成為如下狀態:使用射束掃描器34往復掃描離子束,並且離子束射入左右法拉第杯39L、39R。又,第6製程中,成為如下狀態(亦稱為第6動作模式):晶圓W在鉛垂方向上往復移動而使不射入晶圓W的離子束的至少一部分射入射束監測器42。因此,第6製程中,左右法拉第杯39L、39R及射束監測器42可能成為主要的中子射線產生源。在左右法拉第杯39L、39R中產生之中子射線96主要由第3中子射線測定器53檢測,在射束監測器42中產生之中子射線97主要由第4中子射線測定器54檢測。另外,第6製程中,到達植入處理室40的一部分離子束射入射束監測器42,因此與第4製程相比,可能在射束監測器42中產生之中子劑量率下降,且由第4中子射線測定器54檢測到之中子射線97的劑量率亦下降。
另外,除了與該等第1製程~第6製程中的每一個相對應之動作模式以外,裝置本體58還可以依據裝置本體58之狀態採用各種動作模式。
如此,若裝置本體58的動作模式改變,則可能成為中子射線產生源的部位發生變化,在中子射線產生源中產生之中子劑量率亦可能發生變化。因此,中央控制裝置50進行與裝置本體58的動作模式相對應之異常檢測。中央控制裝置50依據與裝置本體58的動作模式相關之資訊及特定的動作模式下的至少一個中子射線測定器的測定值來監控裝置。例如,可以使異常檢測的基準依據動作模式而不同,並使用與動作模式相對應之基準來監控複數個裝置中的至少一個。又,在至少一個中子射線測定器的測定值超過與特定的動作模式相對應地確定之基準值之情況下,可以變更複數個裝置中的至少一個的動作條件,以使測定值成為基準值以下。例如,可以變更動作條件以使中子劑量率下降、或者可以暫時停止射束輸出以不產生中子射線。
在圖9的第1動作模式或圖10的第2動作模式之情況下,具有由第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52檢測到中子射線90、91、92的可能性,另一方面,可以說由第3中子射線測定器53、第4中子射線測定器54未檢測到中子射線之狀態係正常的。因此,在第1動作模式、第2動作模式中,將第1中子射線測定器51及第2中子射線測定器52的上限值設定得較高,將第3中子射線測定器53及第4中子射線測定器54的上限值設定得較低(例如接近背景雜訊位準)。藉此,如果在由第3中子射線測定器53或第4中子射線測定器54檢測到中子射線之情況下,能夠檢測在離子植入裝置100中發生了一些異常。藉由使用第1中子射線測定器51及第2中子射線測定器52,可以一邊監控在射束加速單元14及射束偏轉單元16中的至少一個中產生之中子射線,一邊執行射束能量、射束電流之調節。藉此,在第1中子射線測定器51或第2中子射線測定器52的測定值超過上限值之情況下,能夠檢測在第1動作模式或第2動作模式的調節製程中發生了一些異常。
在圖11的第3動作模式之情況下,第2法拉第杯31可能成為主要的中子射線產生源,因此可以說由第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52未檢測到中子射線、或可檢測到微量的中子射線之狀態係正常的。例如,可以說由與第2法拉第杯31分開配置的第1中子射線測定器51檢測到之中子劑量率小於由配置在第2法拉第杯31之附近的第2中子射線測定器52檢測到之中子劑量率之狀態係正常的。因此,在第3動作模式中,可以使用第1中子射線測定器51及第2中子射線測定器52,一邊監控在比能量分析裝置更靠下游的第2法拉第杯31中產生之中子射線一邊執行射束電流之調節。
在圖12的第4動作模式之情況下,射束監測器42可能成為主要的中子射線產生源,因此具有由第3中子射線測定器53、第4中子射線測定器54檢測到中子射線的可能性,另一方面,可以說由第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52未檢測到中子射線之狀態係正常的。因此,在第4動作模式中,可以將第1中子射線測定器51及第2中子射線測定器52的上限值設定得較低(例如接近背景雜訊位準),並將第3中子射線測定器53及第4中子射線測定器54的上限值設定得較高。在第4動作模式中,可以使用第3中子射線測定器53及第4中子射線測定器54,一邊監控在射束監測器42中產生之中子射線一邊執行射束電流之調節。
在圖13的第5動作模式之情況下,射束收集器35可能成為主要的中子射線產生源,因此可以說由第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52或第3中子射線測定器53未檢測到中子射線、或可檢測到微量的中子射線之狀態係正常的。例如,可以說由與射束收集器35分開配置的第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52檢測到之中子劑量率小於由配置在射束收集器35之附近的第3中子射線測定器53檢測到之中子劑量率之狀態係正常的。因此,在第5動作模式中,可以使用第1中子射線測定器51、第2中子射線測定器52及第3中子射線測定器53,一邊測定在射束收集器35中產生之中子射線一邊監控是否適當地退避了射束。在第5動作模式中,在由第4中子射線測定器54檢測到中子射線之情況下,可以認為在退避射束中發生了一些異常而停止晶圓的搬出和搬入。
在圖14的第6動作模式之情況下,左右法拉第杯39L、39R及射束監測器42可能成為主要的中子射線產生源,因此與第4動作模式同樣地,可以使用第3中子射線測定器53及第4中子射線測定器54,一邊測定中子射線,一邊監控是否適當地進行了離子植入處理。即使在左右法拉第杯39L、39R、射束監測器42中未產生中子射線之情況下,在最終能量過濾器38中亦發生異常,在高能量離子束與AEF電極對碰撞之情況下,具有最終能量過濾器38成為中子射線產生源的可能性。在因發生異常而在最終能量過濾器38中產生中子射線之情況下,設想由第3中子射線測定器53檢測到之中子劑量率增加。因此,在只有由第3中子射線測定器53測定出的中子劑量率超過相對於第6動作模式確定的上限值之情況下,可以認為在最終能量過濾器38中發生了異常而停止離子植入處理。
中央控制裝置50可以儲存複數個中子射線測定器51~54的測定值,並對上述的複數個動作模式下的各測定器的測定值的關係性、時間變化之推移進行分析。例如,可以儲存裝置本體58的動作模式和特定的動作模式下的複數個中子射線測定器51~54的測定值的關聯資料,並依據所儲存之關聯資料來推算出構成裝置本體58的各裝置之狀態。作為各裝置之狀態,例如,可以推算出當前是否為需要維護之狀態,亦可以推算出將來需要維護之時期為何時。隨著由於裝置的長年使用而儲存於中子射線產生源的硼量增加,可能在中子射線產生源中產生之中子劑量率可能會增加,因此能夠藉由對利用測定器測定出的中子劑量率的增加傾向進行分析來推算出是否需要維護、維護時期。
中央控制裝置50可以依據裝置本體58的動作模式和特定的動作模式下的複數個中子射線測定器51~54的測定值來檢測至少一個測定器本身的異常。通常,為了檢測中子射線測定器本身的異常,需要將複數個中子射線測定器配置在相同位置並測定相同條件的中子射線。然而,由於如本實施形態那樣具有複數個中子射線產生源,因此需要在複數個部位測定中子射線時,若在複數個部位中的每一個部位配置複數個中子射線測定器,則會導致成本的大幅增加。因此,本實施形態中,可以依據配置在相互不同的部位的複數個中子射線測定器51~54的測定值來檢測至少一個中子射線測定器本身的異常。
在上述的各動作模式中,按每一種動作模式確定可能成為主要的中子射線產生源的位置,並且亦固定了從中子射線產生源到各中子射線測定器51~54的距離,因此特定的動作模式下的各中子射線測定器51~54的測定值的比率幾乎恆定。因此,在具有測定值脫離按每一種動作模式確定之各中子射線測定器51~54的測定值的比率之情況下,能夠檢測測定器本身的異常、或者能夠推算出發生了異常的測定器。又,可以藉由在複數個動作模式中計算各中子射線測定器51~54的測定值的比率並進行比較來推算出發生了異常的測定器。
依據本實施形態,藉由動作模式來推算出可能成為中子射線產生源的部位,因此能夠使用配置於比所設想的中子射線產生源的數量(例如8個部位)少的複數個位置(例如4個部位)處的中子射線測定器51~54適當地監控裝置內的中子射線。亦即,和與複數個部位的中子射線產生源中的每一個以一對一相對應之方式配置中子射線測定器的情況相比,能夠減少中子射線測定器的數量,並能夠防止由於配置多數中子射線測定器導致的成本增加。
以上,參閱上述各實施形態,對本發明進行了說明,但是本發明並不限定於上述各實施形態,適當地組合或替換各實施形態的結構而得的結構亦包含於本發明中。又,還能夠依據本領域技術人員的知識適當地改組各實施形態中的組合或處理順序、將各種設計變更等變形施加於實施形態,施加了這種變形之實施形態亦可以包含在本發明的範圍內。
在上述實施形態中示出了在裝置本體58、殼體60安裝板狀或塊狀的中子射線散射構件的情況。在變形例中,可以設置粒狀、凝膠狀或糊狀的中子射線散射構件。例如,可以將凝膠狀或糊狀的中子射線散射構件塗佈或填充於裝置本體58、殼體60的表面或間隙。除此以外,還可以將粒狀的中子射線散射構件填充於裝置本體58、殼體60的支撐結構中的空腔部分。
本實施形態之一種態樣如下。
(項1-1)
一種離子植入裝置,其特徵為,具備:
裝置本體,包括沿著傳輸離子束之射束線配置的複數個單元及配置在前述射束線的最下游的基板傳送處理單元,並且具有因高能量的離子束之碰撞而可能產生中子射線之中子射線產生源;
殼體,至少局部包圍前述裝置本體;及
中子射線散射構件,配置於在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為既定以下的方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置。
(項1-2)
如項1-1所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件包括:第1中子射線散射構件,配置於在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為第1距離之第1方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置;及第2中子射線散射構件,配置於在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為大於前述第1距離的第2距離之第2方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置,且厚度小於前述第1中子射線散射構件。
(項1-3)
如項1-1或項1-2所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件配置於在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為第1距離之第1方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置,另一方面,未配置於在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為大於前述第1距離的第3距離之第3方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置。
(項1-4)
如項1-1至項1-3中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線產生源為設置在前述射束線的狹縫、射束監測器及射束收集器中的至少一個。
(項1-5)
如項1-1至項1-4中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件的至少一部分安裝於前述殼體。
(項1-6)
如項1-5所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件的至少一部分安裝於在前述殼體設置的門上。
(項1-7)
如項1-1至項1-6中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件的至少一部分安裝於前述裝置本體及前述裝置本體的支撐結構體中的至少一個。
(項1-8)
如項1-1至項1-7中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件未安裝於沿著前述射束線的一部分區間配置的前述殼體的一部分。
(項1-9)
如項1-8所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述複數個單元具備:射束加速單元,使從離子源引出之離子束加速而生成前述高能量的離子束;及射束傳輸單元,朝向前述基板傳送處理單元傳輸前述高能量的離子束,
前述中子射線散射構件至少局部安裝於沿著前述射束傳輸單元配置的前述殼體的一部分,另一方面,至少局部未安裝於沿著前述射束加速單元配置的前述殼體的一部分。
(項1-10)
如項1-9所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述複數個單元還具備連接前述射束加速單元與前述射束傳輸單元之間的射束偏轉單元,
前述射束線由直線狀的前述射束加速單元、曲線狀的前述射束偏轉單元及直線狀的前述射束傳輸單元構成為U字形狀,
前述中子射線散射構件至少局部安裝於沿著前述射束偏轉單元配置的前述殼體的一部分。
(項1-11)
如項1-1至項1-10中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述基板傳送處理單元具備:植入處理室,進行向晶圓照射前述高能量的離子束的植入處理;裝載埠,載置能夠收容複數個晶圓的晶圓容器;及基板傳送裝置,在前述植入處理室與前述晶圓容器之間傳送晶圓,
前述殼體在前述裝載埠的鉛垂上方具有構成為前述晶圓容器能夠沿鉛垂方向穿過之晶圓容器傳送口,
前述中子射線散射構件配置成不妨礙前述晶圓容器傳送口中的前述晶圓容器之傳送。
(項1-12)
如項1-11所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件的一部分配置成夾著前述晶圓容器傳送口在水平方向上重疊。
(項1-13)
如項1-11或項1-12所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述殼體具有:出口和入口,設置在前述裝載埠的正面;一個鉸鏈門,封閉前述出口和入口的右端或左端;及兩個滑動門,封閉未被前述鉸鏈門封閉的前述出口和入口的剩餘部分,
前述中子射線散射構件安裝於前述鉸鏈門及前述滑動門這兩者。
(項1-14)
如項1-11或項1-12所述之離子植入裝置,其特徵為,前述殼體具有:出口和入口,設置在前述裝載埠的正面;兩個鉸鏈門,封閉前述出口和入口的右端及左端;及一個滑動門,封閉未被前述兩個鉸鏈門封閉之前述出口和入口的中央,
前述中子射線散射構件安裝於前述鉸鏈門及前述滑動門這兩者。
(項1-15)
如項1-1至項1-14中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述殼體包括:側壁部,設置在前述裝置本體的側面;頂棚部,設置在前述裝置本體的鉛垂上方;及底板部,設置在前述裝置本體的鉛垂下方,
前述側壁部、前述頂棚部及前述底板部各自具有安裝有前述中子射線散射構件之部位及未安裝前述中子射線散射構件之部位。
(項1-16)
如項1-1至項1-15中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件由氫原子的含量為0.08g/cm3
~0.15g/cm3
的材料構成。
(項1-17)
如項1-1至項1-16中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件包含聚烯烴。
(項1-18)
如項1-17所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件還包含硼原子。
(項1-19)
如項1-1至項1-18中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件的至少一部分為板狀或塊狀。
(項1-20)
如項1-19所述之離子植入裝置,其特徵為,
在前述板狀或前述塊狀的中子射線散射構件的表面安裝有不燃性片。
(項1-21)
如項1-1至項1-20中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述中子射線散射構件的至少一部分為粒狀、凝膠狀或糊狀。
(項1-22)
如項1-1至項1-21中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,還具備安裝於前述殼體之X射線屏蔽構件。
(項1-23)
如項1-1至項1-22中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述高能量的離子束包含具有4MeV以上之能量的硼離子。
本實施形態之另一種態樣如下。
(項2-1)
一種離子植入裝置,其特徵為,具備:
複數個裝置,沿著傳輸離子束之射束線配置;
複數個中子射線測定器,配置於前述射束線附近的複數個位置,並測定因高能量的離子束之碰撞而可能在前述射束線的複數個部位產生之中子射線;及
控制裝置,依據前述複數個中子射線測定器中的至少一個中子射線測定器的測定值來監控前述複數個裝置中的至少一個。
(項2-2)
如項2-1所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置依據前述複數個中子射線測定器的測定值來推算出前述射束線中的至少一個部位的中子射線產生源之位置。
(項2-3)
如項2-1或項2-2所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置依據前述複數個中子射線測定器的測定值來推算出從前述射束線中的至少一個部位的中子射線產生源放射之中子射線強度。
(項2-4)
如項2-1至項2-3中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述複數個中子射線測定器中的至少一個配置於設置在前述射束線的狹縫、射束監測器及射束收集器中的至少一個的附近。
(項2-5)
如項2-1至項2-4中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置依據與前述複數個裝置的動作模式相關之資訊及特定的動作模式下的至少一個中子射線測定器的測定值來檢測前述複數個裝置中的至少一個的異常。
(項2-6)
如項2-5所述之離子植入裝置,其特徵為,
在前述至少一個中子射線測定器的測定值超過與前述特定的動作模式相對應地確定之基準值之情況下,前述控制裝置變更前述複數個裝置中的至少一個的動作條件,以使前述測定值成為前述基準值以下。
(項2-7)
如項2-1至項2-6中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置儲存前述複數個裝置的動作模式與特定的動作模式下的前述複數個中子射線測定器的測定值的關聯資料,並依據所儲存之關聯資料來推算出前述複數個裝置中需要維護之裝置。
(項2-8)
如項2-7所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置依據前述儲存之關聯資料來推算出前述複數個裝置中的至少一個的維護時期。
(項2-9)
如項2-1至項2-8中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置依據與前述複數個裝置的動作模式相關之資訊及特定的動作模式下的至少兩個以上的中子射線測定器的測定值來檢測前述複數個裝置中的至少一個的異常。
(項2-10)
如項2-1至項2-9中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述複數個裝置包括:射束加速裝置,使從離子源引出之離子束加速而生成前述高能量的離子束;及能量分析裝置,配置於前述射束加速裝置的下游,
前述控制裝置一邊使用至少兩個以上的中子射線測定器來監控可能在前述射束加速裝置及前述能量分析裝置中的至少一個中產生之中子射線,一邊調節從前述能量分析裝置輸出之離子束的能量及射束電流中的至少一個。
(項2-11)
如項2-10所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述複數個中子射線測定器包括:第1測定器,配置於在前述射束加速裝置的出口設置的狹縫的附近;及第2測定器,配置於在前述能量分析裝置的出口設置的狹縫及射束監測器的附近,
前述控制裝置使用前述第1測定器及前述第2測定器來監控可能在前述射束加速裝置及前述能量分析裝置中的至少一個中產生之中子射線。
(項2-12)
如項2-11所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置使用前述第1測定器及前述第2測定器來監控可能在比前述能量分析裝置更靠前述射束線的下游處產生之中子射線。
(項2-13)
如項2-1至項2-12中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述複數個裝置包括射束偏轉裝置,該射束偏轉裝置對前述離子束施加電場及磁場中的至少一種,並使離子束朝向與前述射束線分開設置之射束收集器退避,
前述控制裝置使用至少兩個以上的中子射線測定器來監控在藉由前述射束偏轉裝置使前述離子束退避時可能在前述射束收集器中產生之中子射線。
(項2-14)
如項2-1至項2-13中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述複數個中子射線測定器包括:第3測定器,配置於比在植入位置的附近設置的射束監測器更靠上游側處,該植入位置配置有被前述離子束照射之晶圓;及第4測定器,配置於比在前述植入位置的附近設置的前述射束監測器更靠下游側處,
前述控制裝置使用前述第3測定器及前述第4測定器來監控可能在前述植入位置的附近設置的前述射束監測器中產生之中子射線。
(項2-15)
如項2-1至項2-14中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置依據與前述複數個裝置的動作模式相關之資訊及特定的動作模式下的前述複數個中子射線測定器的測定值來檢測至少一個中子射線測定器本身的異常。
(項2-16)
如項2-1至項2-15中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,還具備包圍前述複數個裝置及前述複數個中子射線測定器之殼體,
前述控制裝置依據前述複數個中子射線測定器的測定值來推算出前述殼體的外側的中子劑量率。
(項2-17)
如項2-16所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置依據前述殼體中所包含之中子射線散射材料及配置在前述射束線附近的中子射線散射材料中的至少一種配置來推算出前述殼體的外側的中子劑量率。
(項2-18)
如項2-16或項2-17所述之離子植入裝置,其特徵為,
在所推算出之前述殼體的外側的中子劑量率超過既定的上限值之情況下,前述控制裝置變更前述複數個裝置中的至少一個的動作條件,以使前述殼體的外側的中子劑量率下降。
(項2-19)
如項2-16至項2-18中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述控制裝置依據前述複數個中子射線測定器的測定值來推算出前述殼體的內側的中子射線的劑量率分布。
(項2-20)
如項2-1至項2-19中任一項所述之離子植入裝置,其特徵為,
前述高能量的離子束包含具有4MeV以上之能量的硼(B)離子。
(項2-21)
一種離子植入方法,其特徵為,具備:
使用配置於傳輸離子束之射束線附近的複數個位置之複數個中子射線測定器來測定因高能量的離子束之碰撞而可能在前述射束線的複數個部位產生之中子射線的步驟;及
依據前述複數個中子射線測定器中的至少一個中子射線測定器的測定值來監控沿著前述射束線配置的複數個裝置中的至少一個的步驟。
10:離子源
12:射束生成單元
14:射束加速單元
16:射束偏轉單元
18:射束傳輸單元
20:基板傳送處理單元
22a~22c:線性加速裝置
23:射束分布狹縫
24:能量分析電磁體
27:能量分析狹縫
28:第1法拉第杯
31:第2法拉第杯
34:射束掃描器
35:射束收集器
40:植入處理室
42:射束監測器
44:基板傳送裝置
45:晶圓容器
46:裝載埠
47:晶圓容器傳送口
58:裝置本體
60:殼體
61:側壁部
62:頂棚部
63:底板部
80:門結構
81:出口和入口
82,83:滑動門
84:鉸鏈門
100:離子植入裝置
[圖1]係示意地表示設置在殼體之中子射線散射構件的圖。
[圖2]係示意地表示收容部的結構的剖面圖。
[圖3]係示意地表示與殼體分開設置之中子射線散射構件的圖。
[圖4]係表示實施形態之離子植入裝置的基本結構的俯視圖。
[圖5]中,圖5(a)~圖5(c)係表示圖4的離子植入裝置的基本結構的側視圖。
[圖6]係示意地表示裝載埠的正面門的結構的俯視圖。
[圖7]中,圖7(a)、圖7(b)係示意地表示裝載埠的開放狀態的正面門的俯視圖。
[圖8]係表示實施形態之離子植入製程的流程的流程圖。
[圖9]係示意地表示第1製程中的離子植入裝置的圖。
[圖10]係示意地表示第2製程中的離子植入裝置的圖。
[圖11]係示意地表示第3製程中的離子植入裝置的圖。
[圖12]係示意地表示第4製程中的離子植入裝置的圖。
[圖13]係示意地表示第5製程中的離子植入裝置的圖。
[圖14]係示意地表示第6製程中的離子植入裝置的圖。
10:離子源
11:質譜分析裝置
11a:質譜分析磁鐵
11b:質譜分析狹縫
12,14,16,18:單元
20:基板傳送處理單元
22a,22b,22c:線性加速裝置
23:射束分布狹縫
24:能量分析電磁體
26:橫向收斂四極透鏡
27:能量分析狹縫
28:第1法拉第杯
30:偏轉電磁體
31:第2法拉第杯
32:射束整形器
34:射束掃描器
35:射束收集器
36:射束平行化器
38:最終能量過濾器
39L,39R:左右法拉第杯
40:植入處理室
42:射束監測器
44:基板傳送裝置
45:晶圓容器
46:裝載埠
48:出口和入口
49:操作盤
50:中央控制裝置
51,52,53,54:中子射線測定器
58:裝置本體
60:殼體
61:側壁部
61a:第1側壁部
61b:第2側壁部
61c:第3側壁部
61d:第4側壁部
61e:第5側壁部
61f:第6側壁部
61g:第7側壁部
61h:第8側壁部
61i:第9側壁部
64a,64b:中子射線散射構件
100:離子植入裝置
BL:射束線
E:外部空間
F:內部空間
MA:維護區域
W:晶圓
x:方向
y:方向
z:方向
Claims (23)
- 一種離子植入裝置,其特徵為,具備:裝置本體,包括沿著傳輸離子束之射束線配置的複數個單元及配置在前述射束線的最下游的基板傳送處理單元,並且具有因高能量的離子束之碰撞而可能產生中子射線之中子射線產生源;殼體,至少局部包圍前述裝置本體;及中子射線散射構件,係在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為既定以下的方向上,配置於從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置。
- 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件包括:第1中子射線散射構件,配置於在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為第1距離之第1方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置;及第2中子射線散射構件,配置於在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為大於前述第1距離的第2距離之第2方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置,且厚度小於前述第1中子射線散射構件。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件配置於在從前述中子射線產生 源到前述殼體的距離成為第1距離之第1方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置,另一方面,未配置於在從前述中子射線產生源到前述殼體的距離成為大於前述第1距離的第3距離之第3方向上從前述中子射線產生源射出之中子射線可能射入的位置。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線產生源為設置在前述射束線的狹縫、射束監測器及射束收集器中的至少一個。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件的至少一部分安裝於前述殼體。
- 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件的至少一部分安裝於在前述殼體設置的門上。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件的至少一部分安裝於前述裝置本體及前述裝置本體的支撐結構體中的至少一個。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件未安裝於沿著前述射束線的一 部分區間配置的前述殼體的一部分。
- 如申請專利範圍第8項所述之離子植入裝置,其中前述複數個單元具備:射束加速單元,使從離子源引出之離子束加速而生成前述高能量的離子束;及射束傳輸單元,朝向前述基板傳送處理單元傳輸前述高能量的離子束,前述中子射線散射構件至少局部安裝於沿著前述射束傳輸單元配置的前述殼體的一部分,另一方面,至少局部未安裝於沿著前述射束加速單元配置的前述殼體的一部分。
- 如申請專利範圍第9項所述之離子植入裝置,其中前述複數個單元還具備連接前述射束加速單元與前述射束傳輸單元之間的射束偏轉單元,前述射束線由直線狀的前述射束加速單元、曲線狀的前述射束偏轉單元及直線狀的前述射束傳輸單元構成為U字形狀,前述中子射線散射構件至少局部安裝於沿著前述射束偏轉單元配置的前述殼體的一部分。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述基板傳送處理單元具備:植入處理室,進行向晶圓照射前述高能量的離子束的植入處理;裝載埠,載置能 夠收容複數個晶圓的晶圓容器;及基板傳送裝置,在前述植入處理室與前述晶圓容器之間傳送晶圓,前述殼體在前述裝載埠的鉛垂上方具有構成為前述晶圓容器能夠沿鉛垂方向穿過之晶圓容器傳送口,前述中子射線散射構件配置成不妨礙前述晶圓容器傳送口中的前述晶圓容器之傳送。
- 如申請專利範圍第11項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件的一部分配置成夾著前述晶圓容器傳送口在水平方向上重疊。
- 如申請專利範圍第11項所述之離子植入裝置,其中前述殼體具有:出口和入口,設置在前述裝載埠的正面;一個鉸鏈門,封閉前述出口和入口的右端或左端;及兩個滑動門,封閉未被前述鉸鏈門封閉之前述出口和入口的剩餘部分,前述中子射線散射構件安裝於前述鉸鏈門及前述滑動門這兩者。
- 如申請專利範圍第11項所述之離子植入裝置,其中前述殼體具有:出口和入口,設置在前述裝載埠的正面;兩個鉸鏈門,封閉前述出口和入口的右端及左端;及一個滑動門,封閉未被前述兩個鉸鏈門封閉之前述出口和入口的中央, 前述中子射線散射構件安裝於前述鉸鏈門及前述滑動門這兩者。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述殼體包括:側壁部,設置在前述裝置本體的側面;頂棚部,設置在前述裝置本體的鉛垂上方;及底板部,設置在前述裝置本體的鉛垂下方,前述側壁部、前述頂棚部及前述底板部各自具有安裝有前述中子射線散射構件之部位及未安裝前述中子射線散射構件之部位。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件由氫原子的含量為0.08g/cm3~0.15g/cm3的材料構成。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件包含聚烯烴。
- 如申請專利範圍第17項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件還包含硼原子。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件的至少一部分為板狀或塊狀。
- 如申請專利範圍第19項所述之離子植入裝置,其中在前述板狀或前述塊狀的中子射線散射構件的表面安裝有不燃性片。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述中子射線散射構件的至少一部分為粒狀、凝膠狀或糊狀。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其還具備安裝於前述殼體之X射線屏蔽構件。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置,其中前述高能量的離子束包含具有4MeV以上之能量的硼離子。
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US20180206323A1 (en) | 2017-01-18 | 2018-07-19 | Phoenix Llc | High power ion beam generator systems and methods |
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