阅读说明：本技术 离子注入装置及离子注入方法 (Ion implantation apparatus and ion implantation method ) 是由 松下浩 于 2020-03-13 设计创作，主要内容包括：本发明的课题在于以低成本适当地监控中子射线的产生状况。离子注入装置(100)具备：多个装置,沿着传输离子束的射束线(BL)配置；多个中子射线测定器(51、52、53、54),配置于射束线的附近的多个位置,并测定由于高能量的离子束的碰撞而可能在射束线的多个部位产生的中子射线；及控制装置,根据多个中子射线测定器(51～54)中的至少一个中子射线测定器的测定值来监控多个装置中的至少一个。(The invention aims to appropriately monitor the generation status of neutron rays at low cost. An ion implantation device (100) is provided with: a plurality of devices arranged along a Beam Line (BL) that transports the ion beam; a plurality of neutron beam measuring devices (51, 52, 53, 54) which are arranged at a plurality of positions near the beam line and measure neutron beams that may be generated at a plurality of positions of the beam line due to collision of a high-energy ion beam; and a control device for monitoring at least one of the plurality of devices based on the measurement value of at least one of the plurality of neutron ray measurement devices (51-54).)

离子注入装置及离子注入方法

技术领域

本申请主张基于2019年3月19日申请的日本专利申请第2019-051015号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种离子注入装置及离子注入方法。

背景技术

在半导体制造工序中，由于改变导电性的目的、改变半导体晶片的晶体结构目的等，规范地实施了将离子注入到半导体晶片中的工序。在该工序中使用的装置通常称为离子注入装置。根据注入到晶片的表面附近的离子的所期望的注入深度来确定离子的注入能量。在向浅区域的注入中使用低能量的离子束，在向深区域的注入中使用高能量的离子束。

近年来，为了向更深区域的注入，对相较于以往的高能量离子注入使用更高能量的离子束、所谓的超高能量离子注入的要求日益增加。加速至超高能量的离子具有与离子注入装置的射束线中存在的部件碰撞而引起核反应的可能性。通过所发生的核反应，可能产生中子射线等放射线。

专利文献1：日本特开2018-206504号公报

在担心产生中子射线的超高能量离子注入装置的情况下，因用于加速并传输离子束的射束线长，从而期望能够在整个射束线上监视中子射线的产生状况。另一方面，由于所设想的中子射线的产生量不是很大，因此期望通过在射束线的附近配置中子射线测定器而能够高精确度地测定中子射线。然而，若为了在整个射束线上高精确度地测定中子射线而沿着长的射束线配置多个中子射线测定器，则会导致成本的大幅增加。

发明内容

本发明的一种实施方式的示例性目的之一在于提供一种能够以低成本适当地监控中子射线的产生状况的离子注入装置。

本发明的一种实施方式的离子注入装置具备：多个装置，沿着传输离子束的射束线配置；多个中子射线测定器，配置于射束线的附近的多个位置，并测定由于高能量的离子束的碰撞而可能在射束线的多个部位产生的中子射线；及控制装置，根据多个中子射线测定器中的至少一个中子射线测定器的测定值来监控多个装置中的至少一个。

本发明的另一种实施方式为离子注入方法。该方法具备：使用配置在传输离子束的射束线的附近的多个位置的多个中子射线测定器，测定由于高能量的离子束的碰撞而可能在射束线的多个部位产生的中子射线的工序；及根据多个中子射线测定器中的至少一个中子射线测定器的测定值来监控沿着射束线配置的多个装置中的至少一个的工序。

另外，将上述构成要件的任意组合、本发明的构成要件、表述在方法、装置、系统等之间相互替换而得的实施方式也作为本发明的实施方式是有效的。

发明效果

根据本发明，能够提供一种装置外的中子剂量率得到了抑制的离子注入装置。

附图说明

图1是示意地表示设置在框体的中子射线散射部件的图。

图2是示意地表示容纳部的结构的剖视图。

图3是示意地表示与框体分开设置的中子射线散射部件的图。

图4是表示实施方式所涉及的离子注入装置的基本结构的俯视图。

图5中，图5(a)～图5(c)是表示图4的离子注入装置的基本结构的侧视图。

图6是示意地表示装载端口的正面门的结构的俯视图。

图7中，图7(a)、图7(b)是示意地表示装载端口的开放状态的正面门的俯视图。

图8是表示实施方式所涉及的离子注入工序的流程的流程图。

图9是示意地表示第1工序中的离子注入装置的图。

图10是示意地表示第2工序中的离子注入装置的图。

图11是示意地表示第3工序中的离子注入装置的图。

图12是示意地表示第4工序中的离子注入装置的图。

图13是示意地表示第5工序中的离子注入装置的图。

图14是示意地表示第6工序中的离子注入装置的图。

图中：10-离子源，12-射束生成单元，14-射束加速单元，16-射束偏转单元，18-射束传输单元，20-基板传送处理单元，22a～22c-线性加速装置，23-射束分布狭缝，24-能量分析电磁体，27-能量分析狭缝，28-第1法拉第杯，31-第2法拉第杯，34-射束扫描器，35-射束收集器，40-注入处理室，42-射束监测器，44-基板传送装置，45-晶片容器，46-装载端口，47-晶片容器传送口，58-装置主体，60-框体，61-侧壁部，62-顶棚部，63-底板部，80-门结构，81-出入口，82、83-滑动门，84-铰链门，100-离子注入装置。

具体实施方式

以下，参考附图，对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，在附图说明中，对相同要件标注相同符号，并适当地省略重复说明。并且，在以下叙述的结构为示例，对本发明的范围没有任何限定。

本实施方式涉及一种高能量用离子注入装置。离子注入装置中，使由离子源生成的离子束加速，沿着射束线将加速而获得的高能量的离子束传输至被处理物(例如基板或晶片W)，并将离子注入到被处理物中。

本实施方式中的“高能量”是指具有4MeV以上、5MeV以上或10MeV以上的能量的离子束。根据高能量的离子注入，相较于以往的小于4MeV的能量的离子注入，所期望的杂质离子以更高能量注入到晶片表面，因此能够将所期望的杂质注入到晶片表面的更深的区域(例如，深度为5μm以上)中。高能量离子注入的用途例如在于形成最新的图像传感器等半导体设备制造中的P型区域和/或N型区域。

在高能量用离子注入装置中，通过高能量离子束与射束线的构成部件碰撞而可能产生中子射线。根据本发明人等的见解，发现了在使用具有4MeV以上的能量的硼离子束的情况下产生中子射线。具体而言，关于作为非放射性核种的硼¹¹B，可能发生由以下(1)及(2)表示的核反应。

¹¹B+¹¹B→²¹Ne+n……(1)

¹¹B+¹²C→²²Ne+n……(2)

上述(1)为硼¹¹B彼此碰撞而发生中子n的核反应(还称为B-B反应)。首先，若硼¹¹B的离子束射入(碰撞)在射束线的构成部件上，则硼¹¹B存储于其构成部件的内部中。然后，若高能量的硼¹¹B的离子束与存储于构成部件的内部中的硼¹¹B碰撞，则发生由上述(1)表示的B-B反应而产生中子射线。

上述(2)为硼¹¹B与碳¹²C碰撞而产生中子n的核反应(还称为B-C反应)。射束线的构成部件的至少一部分由石墨(即碳)构成，因此通过高能量的硼¹¹B的离子束与石墨碰撞，发生由上述(2)表示的B-C反应而产生中子射线。另外，通过硼¹¹B存储于石墨的内部中，还可能产生由上述(1)的B-B反应产生的中子射线。

如此，在高能量用离子注入装置中，尽管在注入离子中不含放射性核种，还是可能通过高能量离子束与射束线的各部位碰撞而生成放射性核种并产生中子射线。因此，高能量用离子注入装置具有由于高能量离子束的碰撞而可能产生中子射线的中子射线产生源。因此，在高能量用离子注入装置中，需要适当地管理在中子射线产生源中产生的中子射线。

通常，在操作产生中子射线等放射线的装置的情况下，可考虑设置专用放射线管理区域，并在该区域内设置离子注入装置的运用方法。然而，在批量生产用半导体制造厂内另设放射线管理区域并不容易。在半导体制造厂内，需要在离子注入装置与其他装置之间随时传送晶片容器等，在放射线管理区域内设置离子注入装置的情况下，在该离子注入装置与管理区域之间发生晶片容器等的搬出和搬入。为了适当地屏蔽中子射线，例如需要数十cm以上的厚度的混凝土壁，用于搬出和搬入晶片容器的屏蔽门也变得非常厚。如此一来，为了搬出和搬入晶片容器而需要随时打开或关闭厚的屏蔽门，从而成为需要花费很大的体力。并且，若在打开或关闭屏蔽门时必须停止离子注入装置的运行，则会导致半导体设备的生产效率下降。因此，发明人等考虑了：通过在包围构成射束线的装置主体的外周的框体安装中子射线散射部件而使框体的外部的中子剂量率小于在法令等中确定的基准值。

另外，作为在高能量用离子注入装置中产生的放射线，除了上述中子射线以外，还可举出X射线。在框体安装铅板等作为X射线的屏蔽部件。与中子射线相比，X射线容易屏蔽，例如通过使用厚度为1mm～5mm左右的铅板而能够充分地屏蔽朝向框体的外部的X射线。而降低中子剂量率并不容易。例如，在作为中子射线散射部件而使用一般的高密度聚乙烯(比重为0.95g/cm³左右)的情况下，为了将中子剂量率衰减至1/10而需要150mm～200mm左右的厚度。

为了降低中子剂量率，可能期望由厚度大的中子射线散射部件包围整个装置。然而，在高能量用离子注入装置中，用于将离子束加速至高能量的加速装置变大，因此装置主体所占的面积例如成为10m×20m以上，装置主体的高度也超过2m。因此，若在整个装置上安装厚度大的中子射线散射部件，则需要大量的中子射线散射部件，从而导致成本及产品重量的大幅增加，因此不优选。

本实施方式中，不是以完全屏蔽中子射线为目的，而是主要在框体的外部中子剂量率有可能超过在法令等中确定的规定的基准值的部位配置中子射线散射部件。具体而言，根据从中子射线产生源到框体的距离来改变中子射线散射部件的配置。这是因为：中子剂量率与自中子射线产生源的距离的平方成反比例，在从中子射线产生源到框体的距离近的位置中子剂量率增加，但是在从中子射线产生源到框体的距离远的位置中子剂量率减小。

另外，在本实施方式中的中子射线产生源中产生的中子剂量率不是很大，例如，自中子射线产生源约1m的距离处的中子剂量率为0.1～2μSv/h左右。因此，通过主要在中子剂量率相对高的部位配置中子射线散射部件，可实现将框体的外部的中子剂量率抑制为在法令等中确定的基准值以下。

本实施方式中的“中子射线散射部件”是指对中子射线的散射效果大的材料。作为中子射线的散射效果大的元素，已知有氢(H)、硼(B)，氢、硼的含有率高的材料优选作为中子射线散射部件。例如，作为氢密度高的材料，可举出聚乙烯、石蜡等聚烯烃，优选氢原子的含量为0.08～0.15g/cm³的材料。作为具体例，可举出比重为0.94～0.97g/cm³左右的高密度聚乙烯。并且，作为中子射线散射部件，可以使用在高密度聚乙烯中包含10～40重量％左右的氧化硼(B₂O₃)等硼化合物的部件。

图1是示意地表示设置在框体70的中子射线散射部件76a、76b的图。框体70配置成包围构成射束线的装置78的外周，并且将外部空间E和内部空间F隔开。中子射线产生源79存在于装置78的内部。框体70具有暴露于外部空间E的外表面70a及暴露于内部空间F的内表面70b。中子射线散射部件76a、76b设置在框体70的内部即框体70的外表面70a与内表面70b之间。

框体70具有设置有中子射线散射部件76a、76b的容纳部71(还简称为容纳部)及未设置中子射线散射部件的非容纳部72。容纳部71包括：第1容纳部71a，设置有厚度ta相对大的第1中子射线散射部件76a；及第2容纳部71b，设置有厚度tb相对小的第2中子射线散射部件76b。

第1中子射线散射部件76a配置在从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离成为第1距离的第1方向(箭头Da)上，并且配置于在从中子射线产生源79向第1方向射出的中子射线可能射入的位置。第2中子射线散射部件76b配置在从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离成为大于第1距离的第2距离的第2方向(箭头Db)上，并且配置于在从中子射线产生源79向第2方向射出的中子射线可能射入的位置。第1中子射线散射部件76a的厚度ta例如为100mm以上，并且为200mm～500mm左右。另一方面，第2中子射线散射部件76b的厚度tb例如为50mm以上，并且为100mm～200mm左右。第1距离(Da)例如小于2m、小于1.5m或小于1m，第2距离(Db)例如小于10m或小于5m，并且为2m以上、1.5m以上或1m以上。

在从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离成为大于第1距离及第2距离的第3距离的第3方向(箭头Dc)上未配置中子射线散射部件。第3距离(Dc)例如为5m以上，10m以上或15m以上。因此，本实施方式中，在从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离成为一个规定值(例如第2距离)以下的方向上配置中子射线散射部件，在从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离超过另一个规定值(例如第3距离)的方向上未配置中子射线散射部件。

也可以说第1中子射线散射部件76a配置在散射部件的厚度方向与从中子射线产生源79朝向框体70的外表面70a的第1方向(箭头Da)的角度差θa小的位置。另一方面，还可以说第2中子射线散射部件76b配置于在散射部件的厚度方向与从中子射线产生源79朝向框体70的外表面70a的第2方向(箭头Db)的角度差θb大的位置。从中子射线产生源79朝向第1中子射线散射部件76a的中子射线可能与第1中子射线散射部件76a大致垂直地射入，因此中子射线穿过的有效厚度(ta/cos(θa))与散射部件的实际厚度ta大致相等。另一方面，从中子射线产生源79朝向第2中子射线散射部件76b的中子射线可能相对于第2中子射线散射部件76b倾斜地射入，因此中子射线穿过的有效厚度(tb/cos(θba))大于散射部件的实际厚度tb。因此，即使使用相对小的厚度tb的第2中子射线散射部件76b，也能够有效地减少框体70的外部空间E中的中子剂量率。

图1的例子中，第1容纳部71a和第2容纳部71b相邻配置，第1容纳部71a和第2容纳部71b配置成至少局部在厚度方向或从中子射线产生源79朝向外表面70a的方向上重叠。并且，设置在第1容纳部71a的第1中子射线散射部件76a和设置在第2容纳部71b的第2中子射线散射部件76b配置成至少局部在厚度方向或从中子射线产生源79朝向外表面70a的方向上重叠。由此，能够防止高剂量率的中子射线通过第1容纳部71a与第2容纳部71b的间隙泄漏到外部空间E。

图1的例子中，以2个阶段改变中子射线散射部件76a、76b的厚度，但是可以以3个阶段以上的阶段数量改变中子射线散射部件的厚度，也可以连续改变中子射线散射部件的厚度。并且，在第1容纳部71a及第2容纳部71b中，可以使用具有所期望的厚度ta、tb的板状或块状的中子射线散射部件，也可以在厚度方向上重叠比所期望的厚度ta、tb薄的多个板状或块状的中子射线散射部件而使用。

图2是详细地示出容纳部71的结构的图。容纳部71具有主体框架73和盖板74。在容纳部71的内部设置有X射线屏蔽部件75和中子射线散射部件76。主体框架73为用于支承X射线屏蔽部件75及中子射线散射部件76的支承结构，并且构成容纳部71的外表面70a及侧表面70c。盖板74安装于主体框架73的开口，并且构成容纳部71的内表面70b。主体框架73及盖板74由铁、铝等金属材料构成。X射线屏蔽部件75及中子射线散射部件76在厚度方向上重叠配置，例如配置成X射线屏蔽部件75成为外表面70a侧，且中子射线散射部件76成为内表面70b侧。X射线屏蔽部件75例如为铅板，中子射线散射部件76例如为板状或块状的高密度聚乙烯。另外，可以在中子射线散射部件76的内表面70b侧的表面安装不燃性片，来代替设置盖板74。并且，可以在盖板74与中子射线散射部件76之间追加安装不燃性片。不燃性片是指在被加热的情况下在一定时间(例如20分钟)内不会燃烧的片状部件，例如，可举出聚氯乙烯(PVC)系树脂片、将玻璃纤维作为基材的树脂片或金属片等。

除了不在内部设置中子射线散射部件76以外，非容纳部72能够与容纳部71同样地构成。非容纳部72例如具有图2所示的主体框架73及盖板74，在非容纳部72的内部设置有X射线屏蔽部件75。非容纳部72的厚度可以与容纳部71的厚度相同，也可以小于容纳部71的厚度。非容纳部72的内部可以是空腔。

图3是示意地表示与框体70分开设置的中子射线散射部件77a、77b的图，在存在中子射线产生源79的装置78或装置78的支承结构中安装中子射线散射部件77a、77b。在框体70未设置中子射线散射部件，因此框体70构成为上述非容纳部72。可以在中子射线散射部件77a、77b的表面安装不燃性片。

在图3中，也根据从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离来配置中子射线散射部件77a、77b。厚度ta大的第1中子射线散射部件77a配置在从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离成为第1距离的第1方向(箭头Da)上，并且配置于在从中子射线产生源79向第1方向射出的中子射线可能射入的位置。厚度tb小的第2中子射线散射部件77b配置在从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离成为大于第1距离的第2距离的第2方向(箭头Db)上，并且配置在从中子射线产生源79向第2方向射出的中子射线可能射入的位置。另一方面，在从中子射线产生源79到框体70的外表面70a的距离成为大于第1距离及第2距离的第3距离的第3方向(箭头Dc)上未配置中子射线散射部件。通过如此配置中子射线散射部件77a、77b，可预期与图1的结构相同的中子剂量率的减少效果。

图3中在更靠近中子射线产生源79处配置中子射线散射部件77a、77b，因此所需的中子射线散射部件的量可以比图1的中子射线散射部件76a、76b少。因此，与图1相比，可能优选图3的中子射线散射部件的配置。然而，在构成射束线的装置78的周围具有各种设备、电缆等，在装置78的附近无间隙地配置中子射线散射部件并不一定容易。因此，本实施方式中，以如图1所示那样安装于框体的中子射线散射部件76a、76b为基础，并且如图3所示那样在装置主体的附近也适当地配置中子射线散射部件77a、77b。由此，减少整个装置中的中子射线散射部件的总量，并且框体的外部空间E中的中子剂量率成为基准值以下。

图4是概略表示实施方式所涉及的离子注入装置100的俯视图。图5(a)～图5(c)是表示图4的离子注入装置的基本结构的侧视图。图5(a)与图4的A-A线截面相对应，图5(b)与图4的B-B线截面相对应，图5(c)与图4的C-C线截面相对应。

离子注入装置100具备装置主体58和框体60。装置主体58包括射束生成单元12、射束加速单元14、射束偏转单元16、射束传输单元18及基板传送处理单元20。框体60配置在装置主体58的外周，并且至少局部包围装置主体58。详细内容将在后面叙述，但是在附图中实施了阴影线的部位配置有中子射线散射部件。

射束生成单元12具有离子源10和质谱分析装置11。在射束生成单元12中，从离子源10引出离子束，并通过质谱分析装置11对所引出的离子束进行质谱分析。质谱分析装置11具有质谱分析磁铁11a和质谱分析狭缝11b。质谱分析狭缝11b配置在质谱分析磁铁11a的下游侧。关于基于质谱分析装置11的质谱分析的结果，仅挑选注入所需的离子种类，并且所挑选的离子种类的离子束被引导至下一个射束加速单元14。

射束加速单元14具有进行离子束的加速的多个线性加速装置22a、22b、22c及射束分布狭缝23，并且构成在射束线BL中以直线状延伸的部分。多个线性加速装置22a～22c中的每一个具备一个以上的高频谐振器，并且将高频(RF)电场作用于离子束而使其加速。射束分布狭缝23设置在射束加速单元14的最下游，并且用于测定通过多个线性加速装置22a～22c而加速的高能量离子束的射束分布。

本实施方式中，设置有三个线性加速装置22a～22c。第1线性加速装置22a设置在射束加速单元14的上级，并且具备多级(例如5级～10级)的高频谐振器。第1线性加速装置22a进行将从射束生成单元12输出的连续射束(DC射束)调节为特定的加速相位的“聚束(bunching)”，例如，将离子束加速至1MeV左右的能量。第2线性加速装置22b设置在射束加速单元14的中级，并且具备多级(例如5级～10级)的高频谐振器。第2线性加速装置22b将从第1线性加速装置22a输出的离子束加速至2～3MeV左右的能量。第3线性加速装置22c设置在射束加速单元14的下级，并且具备多级(例如5级～10级)的高频谐振器。第3线性加速装置22c将从第2线性加速装置22b输出的离子束加速至4MeV以上的高能量。

本实施方式中，将射束加速单元14中所包含的15级～30级左右的高频谐振器分为三个线性加速装置22a～22c而安装，但是射束加速单元14的结构并不限于图示结构。关于射束加速单元14，整体可以构成为一个线性加速装置，也可以分为两个线性加速装置、四个以上的线性加速装置而安装。并且，射束加速单元14可以由其他任意形式的加速装置构成，例如可以具备串联加速装置。本实施方式并不限定于特定的离子加速方式，只要能够生成4MeV以上的超高能量离子束，则能够采用任意的射束加速装置。

从射束加速单元14输出的高能量离子束具有一定范围的能量分布。因此，为了在射束加速单元14的下游往复扫描及平行化高能量的离子束而照射到晶片，需要事前实施高精确度的能量分析、轨道校正及射束收敛发散的调节。

射束偏转单元16进行从射束加速单元14输出的高能量离子束的能量分析、能量分散的控制、轨道校正。射束偏转单元16构成在射束线BL中以圆弧状延伸的部分。高能量离子束通过射束偏转单元16而转换方向，并朝向射束传输单元18。

射束偏转单元16具有能量分析电磁体24、抑制能量分散的横向收敛四极透镜26、能量分析狭缝27、第1法拉第杯28、提供转向(轨道校正)的偏转电磁体30及第2法拉第杯31。能量分析电磁体24还称为能量过滤器电磁体(EFM)。并且，还将由能量分析电磁体24、横向收敛四极透镜26、能量分析狭缝27及第1法拉第杯28构成的装置组统称为“能量分析装置”。

为了调节能量分析的分辨率，能量分析狭缝27构成为狭缝宽度可变。能量分析狭缝27例如由能够在狭缝宽度方向上移动的两个屏蔽体构成，并且构成为能够通过改变两个屏蔽体的间隔来调节狭缝宽度。能量分析狭缝27可以构成为通过选择狭缝宽度不同的多个狭缝中的任一个而使狭缝宽度可变。

第1法拉第杯28配置在能量分析狭缝27的紧后方，并且用于能量分析用射束电流测定。第2法拉第杯31配置在偏转电磁体30的紧后方，并且用于测定经轨道校正并进入射束传输单元18的离子束的射束电流而设置。第1法拉第杯28及第2法拉第杯31各自构成为能够通过法拉第杯驱动部(未图示)的动作而相对于射束线BL取出放入。

射束传输单元18构成在射束线BL中以直线状延伸的部分，并且夹着装置中央的维护区域MA与射束加速单元14并行。射束传输单元18的长度设计成与射束加速单元14的长度相同。其结果，由射束加速单元14、射束偏转单元16及射束传输单元18构成的射束线BL在整体上形成U字形状的布局。

射束传输单元18具有射束整形器32、射束扫描器34、射束收集器35、射束平行化器36、最终能量过滤器38及左右法拉第杯39L、39R。

射束整形器32具备四极收敛/发散装置(Q透镜)等收敛/发散透镜，并且构成为将穿过了射束偏转单元16的离子束整形为所期望的截面形状。射束整形器32例如由电场式三级四极透镜(还称为三极Q透镜)构成，并且具有三个四极透镜。射束整形器32可以通过使用三个透镜装置在水平方向(x方向)及铅垂方向(y方向)上分别独立地调节离子束的收敛或发散。射束整形器32可以包括磁场式透镜装置，也可以包括利用电场和磁场这两者来整形射束的透镜装置。

射束扫描器34构成为提供射束的往复扫描，并且为在x方向上扫描经整形的离子束的射束偏转装置。射束扫描器34具有与射束扫描方向(x方向)相对置的扫描电极对。扫描电极对与可变电压电源(未图示)连接，并且通过周期性地改变在扫描电极对之间施加的电压，改变在电极之间产生的电场而使离子束以各种角度偏转。其结果，在由箭头X表示的扫描范围内扫描离子束。图4中，由细实线表示扫描范围内的离子束的多个轨迹。

射束扫描器34通过使射束超过由箭头X表示的扫描范围偏转而使离子束射入在与射束线BL分开的位置设置的射束收集器35。射束扫描器34通过使离子束朝向射束收集器35从射束线BL暂时退避而切断离子束以免离子束到达下游的基板传送处理单元20。

射束平行化器36构成为经扫描的离子束的行进方向与设计上的射束线BL的轨道平行。射束平行化器36具有在中央部设置有离子束的穿过狭缝的多个圆弧状平行化透镜电极。平行化透镜电极与高压电源(未图示)连接，并且将通过施加电压产生的电场作用于离子束而使离子束的行进方向平行地对齐。另外，射束平行化器36可以用其他射束平行化装置来替换，射束平行化装置可以构成为利用磁场的磁铁装置。

最终能量过滤器38构成为对离子束的能量进行分析并使所需能量的离子向下(-y方向)偏转而引导至基板传送处理单元20。最终能量过滤器38有时还被称为角度能量过滤器(AEF)，并且具有电场偏转用AEF电极对。AEF电极对与高压电源(未图示)连接。图5(c)中，通过对上侧的AEF电极施加正电压，并对下侧的AEF电极施加负电压而使离子束向下偏转。另外，最终能量过滤器38可以由磁场偏转用磁铁装置构成，也可以由电场偏转用AEF电极对和磁铁装置的组合构成。

左右法拉第杯39L、39R设置在最终能量过滤器38的下游侧，并且配置在由箭头X表示的扫描范围的左端及右端的射束可能射入的位置。左右法拉第杯39L、39R设置在不阻挡朝向晶片W的射束的位置，并且测定向晶片W注入离子时的射束电流。

在射束传输单元18的下游侧、即射束线BL的最下游设置有基板传送处理单元20。基板传送处理单元20具有注入处理室40、射束监测器42、基板传送装置44及装载端口46。在注入处理室40设置有压板驱动装置(未图示)，该压板驱动装置保持离子注入中的晶片W，并且使晶片W在与射束扫描方向(x方向)垂直的方向(y方向)上移动。

射束监测器42设置在注入处理室40的内部的射束线BL的最下游。射束监测器42构成为设置在射束线BL上不存在晶片W的情况下离子束可能射入的位置，并且在离子注入工序之前或工序之间测定射束电流。射束监测器42例如位于连接注入处理室40和基板传送装置44之间的传送口43的附近，并且设置在比传送口43更靠铅垂下方的位置。

基板传送装置44构成为在载置晶片容器45的装载端口46与注入处理室40之间传送晶片W。装载端口46构成为能够同时载置多个晶片容器45，例如，具有在x方向上排列的4个载置台。在装载端口46的铅垂上方设置有晶片容器传送口47，晶片容器45构成为能够如箭头Y所示那样沿铅垂方向穿过。晶片容器45例如通过在设置离子注入装置100的半导体制造厂内的顶棚等设置的传送机械手穿过晶片容器传送口47而自动搬入到装载端口46，并从装载端口46自动搬出。

离子注入装置100还具备中央控制装置50。中央控制装置50控制离子注入装置100的全部动作。关于中央控制装置50，就硬件而言，由以计算机的CPU、存储器为首的元件或机械装置实现，就软件而言，由计算机程序等实现，由中央控制装置50提供的各种功能可以通过硬件及软件的协作来实现。

在中央控制装置50的附近设置有具有用于设定离子注入装置100的动作模式的显示装置、输入装置的操作盘49。中央控制装置50及操作盘49的位置并无特别限制，但是例如能够与射束生成单元12和基板传送处理单元20之间的维护区域MA的出入口48相邻地配置中央控制装置50及操作盘49。通过使基于管理离子注入装置100的作业人员的作业频率高的离子源10、装载端口46及中央控制装置50以及操作盘49的位置相邻，能够提高作业效率。

离子注入装置100具有由于4MeV以上的高能量的离子束的碰撞而可能产生中子射线的中子射线产生源。可能成为中子射线产生源的部位为高能量的离子束可以连续射入的部件，并且为狭缝、射束监测器及射束收集器等。具体而言，作为可能成为中子射线产生源的狭缝，可举出射束分布狭缝23、能量分析狭缝27等。并且，作为可能成为中子射线产生源的射束监测器，可举出第1法拉第杯28、第2法拉第杯31、左右法拉第杯39L、39R、射束监测器42等。并且，设置在射束扫描器34的下游的射束收集器35也可能成为中子射线产生源。图4及图5(a)～图5(c)中，将可能成为中子射线产生源的射束线的构成要件涂黑。

离子注入装置100具备用于测定可能在装置内产生的中子射线的多个中子射线测定器51、52、53、54。可能在离子注入装置100中产生的中子射线的剂量率不是很大，并且可能成为接近一般的中子射线测定器的检测界限的值，因此为了提高测量精确度，中子射线测定器配置于中子射线产生源的附近。第1中子射线测定器51配置在射束分布狭缝23的附近，第2中子射线测定器52配置在能量分析狭缝27及第1法拉第杯28的附近。第3中子射线测定器53配置在位于射束收集器35与左右法拉第杯39L、39R之间的最终能量过滤器38的附近，第4中子射线测定器54配置在射束监测器42的附近。

另外，中子射线测定器的配置只是示例，可以在比图示的部位少的部位或多的部位配置中子射线测定器。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线测定器。并且，可以在相同部位设置有多个中子射线测定器，例如，在图4的4个部位配置的中子射线测定器51～54中的每一个可以具有多个(例如2个或3个)中子射线测定器。

框体60使在装置主体58中产生的中子射线散射，并使框体60的外侧的外部空间E的中子剂量率成为规定的基准值以下。如图5(a)～图5(c)所示，框体60包括：侧壁部61，设置在装置主体58的侧面；顶棚部62，设置在装置主体58的铅垂上方；及底板部63，设置在装置主体的铅垂下方。框体60包围装置主体58所占的大致长方体的内部空间F。

侧壁部61、顶棚部62及底板部63各自至少局部安装有中子射线散射部件。另一方面，在沿着射束线的一部分区间配置的框体60的一部分、即侧壁部61、顶棚部62及底板部63的一部分未安装中子射线散射部件。附图中，在有阴影线的部位设置有中子射线散射部件，在没有阴影线的部位未设置中子射线散射部件。

侧壁部61、顶棚部62及底板部63各自的至少一部分例如能够与上述容纳部71或非容纳部72同样地构成。另外，能够在框体60的任意位置设置滑动门、铰链门，并且可以对它们的门结构安装中子射线散射部件。

侧壁部61具有配置在射束生成单元12的附近或周围的第1侧壁部61a。射束生成单元12为加速成高能量之前的低能量的离子束穿过的部位，不能成为中子射线产生源。并且，第1侧壁部61a设置在与中子射线产生源分开5m～10m以上的位置，因此未设置中子射线散射部件。例如，第1侧壁部61a与上述非容纳部72结构相同。

侧壁部61具有沿着射束加速单元14配置的第2侧壁部61b及第3侧壁部61c。第2侧壁部61b沿着加速成高能量之前的离子束穿过的第1线性加速装置22a及第2线性加速装置22b配置，因此未设置中子射线散射部件。另一方面，第3侧壁部61c为沿着高能量的离子束穿过的第3线性加速装置22c配置的部分，并且配置在可能成为中子射线产生源的射束分布狭缝23的附近，因此设置有中子射线散射部件。第2侧壁部61b例如与上述非容纳部72结构相同。第3侧壁部61c例如与上述容纳部71结构相同。第3侧壁部61c与第2容纳部71b结构相同，可以设置有厚度小的第2中子射线散射部件76b。

侧壁部61具有沿着射束偏转单元16配置的第4侧壁部61d、第5侧壁部61e及第6侧壁部61f。射束偏转单元16具有可能成为中子射线产生源的能量分析狭缝27、第1法拉第杯28及第2法拉第杯31，因此在射束偏转单元16的附近的侧壁部61d～61f设置有中子射线散射部件。

第4侧壁部61d配置在射束线BL成为圆弧状的能量分析电磁体24的附近，因此从射束线BL到第4侧壁部61d的距离相对大。因此，在第4侧壁部61d设置有厚度小的中子射线散射部件。同样地，第6侧壁部61f配置在射束线BL成为圆弧状的偏转电磁体30的附近，并且从射束线BL到第6侧壁部61f的距离相对大，因此设置有厚度小的中子射线散射部件。第4侧壁部61d及第6侧壁部61f与上述第2容纳部71b结构相同，可以设置有厚度小的第2中子射线散射部件76b。

第5侧壁部61e配置在射束线BL成为直线状的横向收敛四极透镜26、能量分析狭缝27及第1法拉第杯28的附近，并且与射束线BL并行。从减小框体60的占有面积的观点出发，第5侧壁部61e与射束线BL靠近配置。从成为中子射线产生源的能量分析狭缝27、第1法拉第杯28到第5侧壁部61e的距离小，例如为2m以下、1.5m以下或1m以下。而且，从能量分析狭缝27、第1法拉第杯28朝向第5侧壁部61e的中子射线在第5侧壁部61e的厚度方向上行进，因此难以得到中子射线穿过的有效厚度。因此，在第5侧壁部61e设置有厚度大的中子射线散射部件，其厚度例如为150mm以上，200mm以上或300mm以上。第5侧壁部61e与上述第1容纳部71a结构相同，可以设置有厚度大的第1中子射线散射部件76a。

侧壁部61具有沿着射束传输单元18配置的第7侧壁部61g。第7侧壁部61g配置在位于射束传输单元18的上游侧的射束整形器32、射束扫描器34及射束平行化器36的附近。在第7侧壁部61g的附近存在可能成为中子射线产生源的第2法拉第杯31、射束收集器35，但是从这些中子射线产生源到第7侧壁部61g的距离相对大。因此，在第7侧壁部61g设置有厚度小的中子射线散射部件。第7侧壁部61g与上述第2容纳部71b结构相同，可以设置有厚度小的第2中子射线散射部件76b。

侧壁部61具有沿着最终能量过滤器38、注入处理室40及基板传送装置44配置的第8侧壁部61h。第8侧壁部61h配置在高能量离子束可能频繁射入的射束监测器42的附近，射束监测器42中的中子剂量率相对多，因此设置有厚度大的中子射线散射部件。第8侧壁部61h与上述第1容纳部71a结构相同，可以设置有厚度大的第1中子射线散射部件76a。

侧壁部61具有配置成包围装载端口46的第9侧壁部61i。第9侧壁部61i具有配置在装载端口46的正面的部分及配置在装载端口46的侧方的部分。在第9侧壁部61i设置有朝装载端口46的出入口及正面门。第9侧壁部61i配置在射束监测器42的附近，因此设置有中子射线散射部件。第9侧壁部61i与射束监测器42的距离近，因此优选设置厚度大的中子射线散射部件，但是若过度增加正面门的厚度，则打开或关闭正面门需要花费体力，从而导致便利性下降。因此，通过在射束监测器42与装载端口46之间配置追加的中子射线散射部件64a、64b，减小第9侧壁部61i所需的中子射线散射部件的厚度。第9侧壁部61i与上述第2容纳部71b结构相同，可以设置有厚度小的第2中子射线散射部件76b。

另外，关于顶棚部62及底板部63，从与侧壁部61相同的观点出发，也设置有中子射线散射部件。即，主要在中子射线产生源的附近、从中子射线产生源到顶棚部62或底板部63的距离近的部位配置中子射线散射部件，在除此以外的部位使中子射线散射部件变薄或者不设置中子射线散射部件。

图5(a)中，顶棚部62具有未设置中子射线散射部件的第1顶棚部62a及设置有中子射线散射部件的第2顶棚部62b。第1顶棚部62a沿着射束生成单元12和射束加速单元14的上游侧(第1线性加速装置22a及第2线性加速装置22b)配置。第2顶棚部62b沿着射束加速单元14的下游侧(第3线性加速装置22c及射束分布狭缝23)配置。第2顶棚部62b与可能成为中子射线产生源的射束分布狭缝23的距离近(例如在1m以内)，因此根据距射束分布狭缝23的距离来阶段性地改变中子射线散射部件的厚度。例如，在第2顶棚部62b中，距射束分布狭缝23的距离越近，则重叠板状的中子射线散射部件的个数越多。

图5(a)中，底板部63具有未设置中子射线散射部件的第1底板部63a及设置有中子射线散射部件的第2底板部63b。第1底板部63a沿着射束生成单元12和射束加速单元14的上游侧配置。第2底板部63b配置在射束分布狭缝23的附近。从确保装置主体58的安装、作业时的脚手架的观点出发，优选底板部63构成为极力平坦化。换句话说，由于在底板部63局部配置厚度大的中子射线散射部件，所以将底板部63的上表面构成为阶梯状是不优选的。因此，在第3线性加速装置22c、容纳射束分布狭缝23的装置的下表面配置追加的中子射线散射部件64c、64d，并减小第2底板部63b所需的中子射线散射部件的厚度。

图5(b)中，顶棚部62具有设置有中子射线散射部件的第3顶棚部62c。第3顶棚部62c沿着射束偏转单元16配置。与第2顶棚部62b同样地，第3顶棚部62c构成为：在可能成为中子射线产生源的能量分析狭缝27、第1法拉第杯28的附近，距中子射线产生源的距离越近，则中子射线散射部件的厚度越大。

图5(b)中，底板部63具有设置有中子射线散射部件的第3底板部63c。第3底板部63c沿着射束偏转单元16配置。并且，在构成射束偏转单元16的装置的下表面配置追加的中子射线散射部件64e。追加的中子射线散射部件64e构成为配置在可能成为中子射线产生源的能量分析狭缝27、第1法拉第杯28的附近，并且距中子射线产生源的距离越近，则中子射线散射部件的厚度越大。通过配置追加的中子射线散射部件64e，减小第3底板部63c所需的中子射线散射部件的厚度。

图5(c)中，顶棚部62具有设置有中子射线散射部件的第4顶棚部62d及第5顶棚部62e。第4顶棚部62d沿着射束传输单元18配置，第5顶棚部62e沿着基板传送处理单元20配置。第4顶棚部62d构成为在可能成为中子射线产生源的第2法拉第杯31及射束收集器35各自的附近中子射线散射部件的厚度增加。并且，在射束扫描器34的上表面中的射束收集器35的附近的位置设置有追加的中子射线散射部件64g。第5顶棚部62e构成为距可能成为中子射线产生源的射束监测器42的距离越近，则中子射线散射部件的厚度越大。

图5(c)中，底板部63具有设置有中子射线散射部件的第4底板部63d及第5底板部63e。第4底板部63d沿着射束传输单元18配置，第5底板部63e沿着基板传送处理单元20配置。第4底板部63d构成为中子射线散射部件的厚度均匀。在第2法拉第杯31的附近的装置主体58的下表面配置有追加的中子射线散射部件64f。通过配置追加的中子射线散射部件64f，减小第4底板部63d所需的中子射线散射部件的厚度。第5底板部63e构成为在设置有射束监测器42的注入处理室40的附近中子射线散射部件的厚度增加。另外，在基板传送装置44及装载端口46的底板部(第6底板部)63f未设置中子射线散射部件。这是因为：能够通过配置在注入处理室40与基板传送装置44之间的追加的中子射线散射部件64a充分减少从射束监测器42朝向第6底板部63f的中子剂量率。

图5(c)中，设置在基板传送处理单元20的追加的中子射线散射部件64a、64b配置成不妨碍注入处理室40与装载端口46之间的晶片W的传送。具体而言，构成为在设置有传送口43的高度位置在由箭头Z表示的水平方向的晶片传送路径上未配置中子射线散射部件。即，追加的中子射线散射部件64a、64b配置成在水平方向上彼此不重叠。另一方面，为了防止中子射线通过由箭头Z表示的水平方向的晶片传送路径泄漏到外部，在装载端口46的正面设置有包括中子射线散射部件的第9侧壁部61i。第9侧壁部61i配置成在水平方向上与追加的中子射线散射部件64a、64b分别局部重叠。

图5(c)中，设置在基板传送处理单元20的追加的中子射线散射部件64b配置成不妨碍通过了晶片容器传送口47的由箭头Y表示的铅垂方向的晶片容器的传送。即，追加的中子射线散射部件64b隔着晶片容器传送口47在水平方向上与第9侧壁部61i分开配置。另一方面，为了防止中子射线通过晶片容器传送口47泄漏到外部，追加的中子射线散射部件64b与第9侧壁部61i配置成在水平方向上局部重叠。

图6是示意地表示装载端口46的正面门80的结构的俯视图。装载端口46具有在左右方向(箭头S的方向)排成一列的4个载置台46a～46d。在装载端口46的正面设置有由图4的第9侧壁部61i的一部分包围的出入口81，并设置有两个滑动门82、83及一个铰链门84，以能够封闭出入口81。在构成正面门80的各门82～84安装有中子射线散射部件。

第1滑动门82构成为能够沿着在左右方向上延伸的第1导轨85在左右方向上滑动，第2滑动门83构成为能够沿着在左右方向上延伸的第2导轨86在左右方向上滑动。第1滑动门82及第2滑动门83配置在纵深方向上的不同的位置，并配置成从装载端口46的正面观察时第1滑动门82为里侧且第2滑动门83为近前侧。铰链门84构成为能够以设置在出入口81的右端的合页87为旋转轴如箭头R所示那样转动。

在图6中所示的正面门80的封闭状态下，第1滑动门82配置在出入口81的中央，第2滑动门83配置在出入口81的左侧，铰链门84配置在出入口81的右侧。换句话说，铰链门84封闭出入口81的右端，两个滑动门82、83封闭未被铰链门84封闭的出入口81的剩余部分。在封闭状态下，第1滑动门82及第2滑动门83构成为在纵深方向上局部重叠，第1滑动门82及铰链门84也构成为在纵深方向上局部重叠。铰链门84构成为在封闭状态下纵深方向的位置与第2滑动门83的纵深方向的位置一致。

图7(a)、图7(b)是示意地表示开放状态的正面门80的俯视图。图7(a)中示出开放了出入口81的左侧的状态。铰链门84向近前开放，第1滑动门82及第2滑动门83被滑动到出入口81的右侧。其结果，成为配置在左侧的第1载置台46a及第2载置台46b这两者的正面被开放的状态。图7(b)中示出开放了出入口81的右侧的状态。铰链门84向近前开放，第1滑动门82及第2滑动门83被滑动到出入口81的左侧。其结果，成为配置在右侧的第3载置台46c及第4载置台46d这两者的正面被开放的状态。

根据本实施方式，在设置有4个载置台46a～46d的装载端口46，组合三个门82～84，由此能够在开放状态下使左右任意2个载置台的整个正面开放，能够提供在左右方向上富余的作业空间。假如，在仅由两个滑动门构成正面门80的情况下，配置成在出入口81的中央付近两个滑动门重叠，因此无法使中央的2个载置台46b、46c的前面宽广地开放。并且，在由三个滑动门构成正面门80的情况下，需要将三个滑动门偏离纵深方向而配置，从而正面门80整体的纵深方向的厚度增加。本实施方式中，在构成正面门80的各门82～84中的每一个上均安装厚度大的(例如200mm左右的)中子射线散射部件，因此在采用三个滑动门的情况下正面门80的深度增加。另一方面，根据本实施方式，组合两个滑动门和一个铰链门，由此能够减小正面门80的深度，并且能够使出入口81宽广地开放。

图6及图7(a)、图7(b)中所示的正面门80中，设为将铰链门84设置在出入口81的右侧的结构，但是也可以将铰链门84设置在出入口81的左侧。即，可以以与图示的结构左右对称的方式构成正面门80。除此以外，可以构成为：在出入口81的左侧配置第1铰链门，在出入口81的右侧配置第2铰链门，在出入口81的中央配置一个滑动门。

接着，对中子射线的测定进行叙述。中央控制装置50获取图4中所示的多个中子射线测定器51～54中的每一个的测定值，并监控中子射线的产生状况。中央控制装置50根据多个中子射线测定器51～54的测定值来推算至少一个部位的中子射线产生源的位置，并推算出从推算出位置的至少一个部位的中子射线产生源放射的中子射线强度。

例如，在通过第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52检测到中子射线、而通过第3中子射线测定器53、第4中子射线测定器54未检测到中子射线的情况下，推算出在射束线BL的上游侧具有中子射线产生源。在该情况下，通过对第1中子射线测定器51及第2中子射线测定器52各自的测定值的大小进行分析，能够推算出在哪一个中子射线产生源中产生了中子射线。例如，在第1中子射线测定器51的测定值大，且第2中子射线测定器52的测定值小的情况下，推算出射束分布狭缝23为中子射线产生源。并且，在第1中子射线测定器51的测定值小，且第2中子射线测定器52的测定值大的情况下，推算出能量分析狭缝27、第1法拉第杯28及第2法拉第杯31中的至少一个为中子射线产生源。并且，在第1中子射线测定器51的测定值及第2中子射线测定器52的测定值均大的情况下，推算出射束分布狭缝23、能量分析狭缝27、第1法拉第杯28及第2法拉第杯31全部为中子射线产生源的可能性。相反，在通过第1中子射线测定器51的测定值及第2中子射线测定器52的测定值未检测到中子射线，而通过第3中子射线测定器53、第4中子射线测定器54检测到中子射线的情况下，推算出在射束线BL的下游侧具有中子射线产生源。通过推算出中子射线产生源的位置，还能够根据相对于推算出位置的中子射线产生源的多个中子射线测定器51～54的配置、距离来推算出从推算出位置的中子射线产生源放射的中子射线强度。

中央控制装置50可以根据多个中子射线测定器51～54的测定值来推算出框体60的内侧的内部空间F的中子射线的剂量率分布。中央控制装置50可以根据多个中子射线测定器51～54的测定值来推算出框体60的外侧的中子剂量率。中央控制装置50例如推算出中子射线产生源的位置及中子剂量率，可以根据所推算出的中子射线产生源的位置及中子剂量率，并通过模拟试验等来计算框体60的外部空间E或内部空间F的任意位置的中子剂量率。关于框体60的内部或外部的中子剂量率，可以考虑装置主体58的配置、框体60的配置、设置在框体60的中子射线散射部件的配置及与框体60分开设置的中子射线散射部件的配置来计算。在所计算的框体60的内部或外部的中子剂量率超过规定的上限值的情况下，中央控制装置50可以输出警告、或者暂时停止离子束的输出、或者变更构成装置主体58的多个装置中的至少一个的动作条件以使中子剂量率小于上限值。

中央控制装置50可以根据多个中子射线测定器51～54的测定值来监控沿着射束线BL配置的多个装置中的至少一个。具体而言，可以检测构成装置主体58的多个装置中的至少一个的异常、或者可以推算出多个装置中需要维护的装置。中央控制装置50可以利用与装置主体58的动作模式相关的信息判定成为监控对象的至少一个装置是正常还是异常。这是因为：成为中子射线产生源的位置、在中子射线产生源中产生的中子剂量率可能根据装置主体58的动作模式而不同。以下，参考图8～图14，对成为可能产生中子射线的状态的动作模式进行说明。

图8是表示实施方式所涉及的离子注入工序的流程的流程图，并示出了在调节离子束之后向晶片W注入离子的流程。图9～图14示意地示出了各工序中的装置主体58的动作模式、中子射线产生源的位置及由多个中子射线测定器51～54检测到的中子射线90～97。图9～图14中，由粗线表示穿过射束线BL的离子束的到达范围，并将主要的中子射线产生源涂黑。

首先，在图8的第1工序(S10)中，调节射束能量。图9示意地示出第1工序中的离子注入装置100。第1工序在如下状态(还称为第1动作模式)下进行：将射束分布狭缝23***到射束线BL，减小能量分析狭缝27的狭缝宽度，并将第1法拉第杯28***到射束线BL。第1工序中，具有高能量离子束与射束分布狭缝23、能量分析狭缝27及第1法拉第杯28碰撞而产生中子射线的可能性。因此，第1工序中，射束分布狭缝23、能量分析狭缝27及第1法拉第杯28可能成为中子射线产生源。此时，在射束分布狭缝23中产生的中子射线90主要由第1中子射线测定器51检测。并且，在能量分析狭缝27、第1法拉第杯28中产生的中子射线91主要由第2中子射线测定器52检测。另外，在射束分布狭缝23中产生的中子射线90也可以由第2中子射线测定器52检测。同样地，在能量分析狭缝27、第1法拉第杯28中产生的中子射线91也可以由第1中子射线测定器51检测。

接着，在图8的第2工序(S12)中，使用第1法拉第杯28调节射束电流。图10示意地示出第2工序中的离子注入装置100。第2工序在如下状态(还称为第2动作模式)下进行：使射束分布狭缝23从射束线BL退避，增加能量分析狭缝27的狭缝宽度而设为正常宽度，并将第1法拉第杯28***到射束线BL。第2工序成为与图9的第1工序相同的动作模式，但是高能量离子束不与射束分布狭缝23碰撞，并且高能量离子束难以与能量分析狭缝27碰撞。其结果，第2工序中，高能量离子束实质上仅与第1法拉第杯28碰撞，第1法拉第杯28可能成为中子射线产生源。在第1法拉第杯28中产生的中子射线92可以由第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52检测。第2工序中，更多的高能量离子束射入第1法拉第杯28，因此与第1工序相比，可能在第1法拉第杯28中产生的中子射线92的剂量率增加。

接着，图8的第3工序(S14)中，使用第2法拉第杯31调节射束电流。图11示意地示出第3工序中的离子注入装置100。第3工序在如下状态(还称为第3动作模式)下进行：使第1法拉第杯28从射束线BL退避，将第2法拉第杯31***到射束线BL。第3工序中，离子束与第2法拉第杯31碰撞，因此第2法拉第杯31可能成为主要的中子射线产生源。在第2法拉第杯31中产生的中子射线93主要由第1中子射线测定器51及第2中子射线测定器52检测。此时，由配置在第2法拉第杯31的附近的第2中子射线测定器52检测到的中子射线93的剂量率相对大，由与第2法拉第杯31分开配置的第1中子射线测定器51检测到的中子射线93的剂量率相对小。

接着，图8的第4工序(S16)中，使用射束监测器42调节射束电流。图12示意地示出第4工序中的离子注入装置100。第4工序在如下未扫描状态(还称为第4动作模式)下进行：使第2法拉第杯31从射束线BL退避，不使用射束扫描器34往复扫描离子束。第4工序中，离子束与射束监测器42碰撞，因此射束监测器42可能成为主要的中子射线产生源。在射束监测器42中产生的中子射线94主要由第3中子射线测定器53及第4中子射线测定器54检测。此时，由配置在射束监测器42的附近的第4中子射线测定器54检测到的中子射线94的剂量率相对大，由与射束监测器42分开配置的第3中子射线测定器53检测到的中子射线94的剂量率相对小。

接着，图8的第5工序(S18)中，离子束从射束线BL暂时退避，将应注入离子的晶片W搬入注入处理室40中。图13示意地示出第5工序中的离子注入装置100。第5工序中，成为如下状态(还称为第5动作模式)：使用射束扫描器34使离子束偏转，并且离子束射入射束收集器35。因此，第5工序中，射束收集器35可能成为主要的中子射线产生源。在射束收集器35中产生的中子射线95主要由第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52及第3中子射线测定器53检测。此时，由配置在射束收集器35的附近的第3中子射线测定器53检测到的中子射线95的剂量率相对大，由与射束收集器35分开配置的第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52检测到的中子射线95的剂量率相对小。

接着，图8的第6工序(S20)中，将使用射束扫描器34往复扫描的离子束照射到晶片W上并进行离子注入处理。图14示意地示出第6工序中的离子注入装置100。第6工序中，成为如下状态：使用射束扫描器34往复扫描离子束，并且离子束射入左右法拉第杯39L、39R。并且，第6工序中，成为如下状态(还称为第6动作模式)：晶片W在铅垂方向上往复移动而使不射入晶片W的离子束的至少一部分射入射束监测器42。因此，第6工序中，左右法拉第杯39L、39R及射束监测器42可能成为主要的中子射线产生源。在左右法拉第杯39L、39R中产生的中子射线96主要由第3中子射线测定器53检测，在射束监测器42中产生的中子射线97主要由第4中子射线测定器54检测。另外，第6工序中，到达注入处理室40的一部分离子束射入射束监测器42，因此与第4工序相比，可能在射束监测器42中产生的中子剂量率下降，且由第4中子射线测定器54检测到的中子射线97的剂量率也下降。

另外，除了与这些第1工序～第6工序中的每一个相对应的动作模式以外，装置主体58还可以根据装置主体58的状态采用各种动作模式。

如此，若装置主体58的动作模式改变，则可能成为中子射线产生源的部位发生变化，在中子射线产生源中产生的中子剂量率也可能发生变化。因此，中央控制装置50进行与装置主体58的动作模式相对应的异常检测。中央控制装置50根据与装置主体58的动作模式相关的信息及特定的动作模式下的至少一个中子射线测定器的测定值来监控装置。例如，可以使异常检测的基准根据动作模式而不同，并使用与动作模式相对应的基准来监控多个装置中的至少一个。并且，在至少一个中子射线测定器的测定值超过与特定的动作模式相对应地确定的基准值的情况下，可以变更多个装置中的至少一个的动作条件，以使测定值成为基准值以下。例如，可以变更动作条件以使中子剂量率下降、或者可以暂时停止射束输出以不产生中子射线。

在图9的第1动作模式或图10的第2动作模式的情况下，具有由第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52检测到中子射线90、91、92的可能性，另一方面，可以说由第3中子射线测定器53、第4中子射线测定器54未检测到中子射线的状态是正常的。因此，在第1动作模式、第2动作模式中，将第1中子射线测定器51及第2中子射线测定器52的上限值设定得较高，将第3中子射线测定器53及第4中子射线测定器54的上限值设定得较低(例如接近背景干扰水平)。由此，如果在由第3中子射线测定器53或第4中子射线测定器54检测到中子射线的情况下，能够检测在离子注入装置100中发生了一些异常。通过使用第1中子射线测定器51及第2中子射线测定器52，可以一边监控在射束加速单元14及射束偏转单元16中的至少一个中产生的中子射线，一边执行射束能量、射束电流的调节。由此，在第1中子射线测定器51或第2中子射线测定器52的测定值超过上限值的情况下，能够检测在第1动作模式或第2动作模式的调节工序中发生了一些异常。

在图11的第3动作模式的情况下，第2法拉第杯31可能成为主要的中子射线产生源，因此可以说由第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52未检测到中子射线、或可检测到微量的中子射线的状态是正常的。例如，可以说由与第2法拉第杯31分开配置的第1中子射线测定器51检测到的中子剂量率小于由配置在第2法拉第杯31的附近的第2中子射线测定器52检测到的中子剂量率的状态是正常的。因此，在第3动作模式中，可以使用第1中子射线测定器51及第2中子射线测定器52，一边监控在比能量分析装置更靠下游的第2法拉第杯31中产生的中子射线一边执行射束电流的调节。

在图12的第4动作模式的情况下，射束监测器42可能成为主要的中子射线产生源，因此具有由第3中子射线测定器53、第4中子射线测定器54检测到中子射线的可能性，另一方面，可以说由第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52未检测到中子射线的状态是正常的。因此，在第4动作模式中，可以将第1中子射线测定器51及第2中子射线测定器52的上限值设定得较低(例如接近背景干扰水平)，并将第3中子射线测定器53及第4中子射线测定器54的上限值设定得较高。在第4动作模式中，可以使用第3中子射线测定器53及第4中子射线测定器54，一边监控在射束监测器42中产生的中子射线一边执行射束电流的调节。

在图13的第5动作模式的情况下，射束收集器35可能成为主要的中子射线产生源，因此可以说由第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52或第3中子射线测定器53未检测到中子射线、或可检测到微量的中子射线的状态是正常的。例如，可以说由与射束收集器35分开配置的第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52检测到的中子剂量率小于由配置在射束收集器35的附近的第3中子射线测定器53检测到的中子剂量率的状态是正常的。因此，在第5动作模式中，可以使用第1中子射线测定器51、第2中子射线测定器52及第3中子射线测定器53，一边测定在射束收集器35中产生的中子射线一边监控是否适当地退避了射束。在第5动作模式中，在由第4中子射线测定器54检测到中子射线的情况下，可以认为在退避射束时发生了一些异常而停止晶片的搬出和搬入。

在图14的第6动作模式的情况下，左右法拉第杯39L、39R及射束监测器42可能成为主要的中子射线产生源，因此与第4动作模式同样地，可以使用第3中子射线测定器53及第4中子射线测定器54，一边测定中子射线，一边监控是否适当地进行了离子注入处理。即使在左右法拉第杯39L、39R、射束监测器42中未产生中子射线的情况下，在最终能量过滤器38中也发生异常，在高能量离子束与AEF电极对碰撞的情况下，具有最终能量过滤器38成为中子射线产生源的可能性。在因发生异常而在最终能量过滤器38中产生中子射线的情况下，设想由第3中子射线测定器53检测到的中子剂量率增加。因此，在只有由第3中子射线测定器53测定出的中子剂量率超过相对于第6动作模式确定的上限值的情况下，可以认为在最终能量过滤器38中发生了异常而停止离子注入处理。

中央控制装置50可以存储多个中子射线测定器51～54的测定值，并对上述的多个动作模式下的各测定器的测定值的关系性、时间变化的推移进行分析。例如，可以存储装置主体58的动作模式和特定的动作模式下的多个中子射线测定器51～54的测定值的关联数据，并根据所存储的关联数据来推算出构成装置主体58的各装置的状态。作为各装置的状态，例如，可以推算出当前是否为需要维护的状态，也可以推算出将来需要维护的时期为何时。随着由于装置的长年使用而存储于中子射线产生源的硼量增加，可能在中子射线产生源中产生的中子剂量率可能会增加，因此能够通过对利用测定器测定出的中子剂量率的增加倾向进行分析来推算出是否需要维护、维护的时期。

中央控制装置50可以根据装置主体58的动作模式和特定的动作模式下的多个中子射线测定器51～54的测定值来检测至少一个测定器本身的异常。通常，为了检测中子射线测定器本身的异常，需要将多个中子射线测定器配置在相同位置并测定相同条件的中子射线。然而，由于如本实施方式那样具有多个中子射线产生源，因此需要在多个部位测定中子射线时，若在多个部位中的每一个部位配置多个中子射线测定器，则会导致成本的大幅增加。因此，本实施方式中，可以根据配置在相互不同的部位的多个中子射线测定器51～54的测定值来检测至少一个中子射线测定器本身的异常。

在上述的各动作模式中，按每一种动作模式确定可能成为主要的中子射线产生源的位置，并且也固定了从中子射线产生源到各中子射线测定器51～54的距离，因此特定的动作模式下的各中子射线测定器51～54的测定值的比率几乎恒定。因此，在具有脱离按每一种动作模式确定的各中子射线测定器51～54的测定值的比率的测定值的情况下，能够检测测定器本身的异常、或者能够推算出发生了异常的测定器。并且，可以通过在多个动作模式中计算各中子射线测定器51～54的测定值的比率并进行比较来推算出发生了异常的测定器。

根据本实施方式，根据动作模式来推算可能成为中子射线产生源的部位，因此能够使用配置在比所设想的中子射线产生源的数量(例如8个部位)少的多个位置(例如4个部位)处的中子射线测定器51～54适当地监控装置内的中子射线。即，与以与多个部位的中子射线产生源中的每一个一对一相对应的方式配置中子射线测定器的情况相比，能够减少中子射线测定器的数量，并能够防止由配置多个中子射线测定器导致的成本增加。

以上，参考上述各实施方式，对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于上述各实施方式，适当地组合或替换各实施方式的结构而得的结构也包含于本发明中。并且，还能够根据本领域技术人员的知识适当地改组各实施方式中的组合或处理顺序、将各种设计变更等变形施加于实施方式，施加了这种变形的实施方式也可以包含在本发明的范围内。

在上述实施方式中示出了在装置主体58、框体60安装板状或块状的中子射线散射部件的情况。在变形例中，可以设置粒状、凝胶状或糊状的中子射线散射部件。例如，可以将凝胶状或糊状的中子射线散射部件涂布或填充于装置主体58、框体60的表面或间隙。除此以外，还可以将粒状的中子射线散射部件填充于装置主体58、框体60的支承结构中的空腔部分。

本实施方式的一种实施方式如下。

(项1-1)

一种离子注入装置，其特征在于，具备：

装置主体，包括沿着传输离子束的射束线配置的多个单元及配置在所述射束线的最下游的基板传送处理单元，并且具有由于高能量的离子束的碰撞而可能产生中子射线的中子射线产生源；

框体，至少局部包围所述装置主体；及

中子射线散射部件，配置在从所述中子射线产生源到所述框体的距离成为规定以下的方向上从所述中子射线产生源射出的中子射线可能射入的位置。

(项1-2)

根据项1-1所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件包括：第1中子射线散射部件，配置于在从所述中子射线产生源到所述框体的距离成为第1距离的第1方向上从所述中子射线产生源射出的中子射线可能射入的位置；及第2中子射线散射部件，配置于在从所述中子射线产生源到所述框体的距离成为大于所述第1距离的第2距离的第2方向上从所述中子射线产生源射出的中子射线可能射入的位置，且厚度小于所述第1中子射线散射部件。

(项1-3)

根据项1-1或项1-2所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件配置于在从所述中子射线产生源到所述框体的距离成为第1距离的第1方向上从所述中子射线产生源射出的中子射线可能射入的位置，另一方面，未配置于在从所述中子射线产生源到所述框体的距离成为大于所述第1距离的第3距离的第3方向上从所述中子射线产生源射出的中子射线可能射入的位置。

(项1-4)

根据项1-1至项1-3中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线产生源为设置在所述射束线的狭缝、射束监测器及射束收集器中的至少一个。

(项1-5)

根据项1-1至项1-4中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件的至少一部分安装于所述框体。

(项1-6)

根据项1-5所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件的至少一部分安装于在所述框体设置的门上。

(项1-7)

根据项1-1至项1-6中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件的至少一部分安装于所述装置主体及所述装置主体的支承结构体中的至少一个。

(项1-8)

根据项1-1至项1-7中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件未安装于沿着所述射束线的一部分区间配置的所述框体的一部分。

(项1-9)

根据项1-8所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个单元具备：射束加速单元，使从离子源引出的离子束加速而生成所述高能量的离子束；及射束传输单元，朝向所述基板传送处理单元传输所述高能量的离子束，

所述中子射线散射部件至少局部安装于沿着所述射束传输单元配置的所述框体的一部分，另一方面，至少局部未安装于沿着所述射束加速单元配置的所述框体的一部分。

(项1-10)

根据项1-9所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个单元还具备连接所述射束加速单元与所述射束传输单元之间的射束偏转单元，

所述射束线由直线状的所述射束加速单元、曲线状的所述射束偏转单元及直线状的所述射束传输单元构成为U字形状，

所述中子射线散射部件至少局部安装于沿着所述射束偏转单元配置的所述框体的一部分。

(项1-11)

根据项1-1至项1-10中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述基板传送处理单元具备：注入处理室，进行向晶片照射所述高能量的离子束的注入处理；装载端口，载置能够容纳多个晶片的晶片容器；及基板传送装置，在所述注入处理室与所述晶片容器之间传送晶片，

所述框体在所述装载端口的铅垂上方具有构成为所述晶片容器能够沿铅垂方向穿过的晶片容器传送口，

所述中子射线散射部件配置成不妨碍所述晶片容器传送口中的所述晶片容器的传送。

(项1-12)

根据项1-11所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件的一部分配置成夹着所述晶片容器传送口在水平方向上重叠。

(项1-13)

根据项1-11或项1-12所述的离子注入装置，其特征在于，

所述框体具有：出入口，设置在所述装载端口的正面；一个铰链门，封闭所述出入口的右端或左端；及两个滑动门，封闭未被所述铰链门封闭的所述出入口的剩余部分，

所述中子射线散射部件安装于所述铰链门及所述滑动门这两者。

(项1-14)

根据项1-11或项1-12所述的离子注入装置，其特征在于，

所述框体具有：出入口，设置在所述装载端口的正面；两个铰链门，封闭所述出入口的右端及左端；及一个滑动门，封闭未被所述两个铰链门封闭的所述出入口的中央，

所述中子射线散射部件安装于所述铰链门及所述滑动门这两者。

(项1-15)

根据项1-1至项1-14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述框体包括：侧壁部，设置在所述装置主体的侧面；顶棚部，设置在所述装置主体的铅垂上方；及底板部，设置在所述装置主体的铅垂下方，

所述侧壁部、所述顶棚部及所述底板部各自具有安装有所述中子射线散射部件的部位及未安装所述中子射线散射部件的部位。

(项1-16)

根据项1-1至项1-15中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件由氢原子的含量为0.08g/cm³～0.15g/cm³的材料构成。

(项1-17)

根据项1-1至项1-16中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件包含聚烯烃。

(项1-18)

根据项1-17所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件还包含硼原子。

(项1-19)

根据项1-1至项1-18中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件的至少一部分为板状或块状。

(项1-20)

根据项1-19所述的离子注入装置，其特征在于，

在所述板状或所述块状的中子射线散射部件的表面安装有不燃性片。

(项1-21)

根据项1-1至项1-20中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述中子射线散射部件的至少一部分为粒状、凝胶状或糊状。

(项1-22)

根据项1-1至项1-21中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，还具备安装于所述框体的X射线屏蔽部件。

(项1-23)

根据项1-1至项1-22中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，所述高能量的离子束包含具有4MeV以上的能量的硼离子。

本实施方式的另一种实施方式如下。

(项2-1)

一种离子注入装置，其特征在于，具备：

多个装置，沿着传输离子束的射束线配置；

多个中子射线测定器，配置在所述射束线的附近的多个位置，并测定由于高能量的离子束的碰撞而可能在所述射束线的多个部位产生的中子射线；及

控制装置，根据所述多个中子射线测定器中的至少一个中子射线测定器的测定值来监控所述多个装置中的至少一个。

(项2-2)

根据项2-1所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置根据所述多个中子射线测定器的测定值来推算所述射束线中的至少一个部位的中子射线产生源的位置。

(项2-3)

根据项2-1或项2-2所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置根据所述多个中子射线测定器的测定值来推算从所述射束线中的至少一个部位的中子射线产生源放射的中子射线强度。

(项2-4)

根据项2-1至项2-3中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个中子射线测定器中的至少一个配置于设置在所述射束线的狭缝、射束监测器及射束收集器中的至少一个的附近。

(项2-5)

根据项2-1至项2-4中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置根据与所述多个装置的动作模式相关的信息及特定的动作模式下的至少一个中子射线测定器的测定值来检测所述多个装置中的至少一个的异常。

(项2-6)

根据项2-5所述的离子注入装置，其特征在于，

在所述至少一个中子射线测定器的测定值超过与所述特定的动作模式相对应地确定的基准值的情况下，所述控制装置变更所述多个装置中的至少一个的动作条件，以使所述测定值成为所述基准值以下。

(项2-7)

根据项2-1至项2-6中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置存储所述多个装置的动作模式与特定的动作模式下的所述多个中子射线测定器的测定值的关联数据，并根据所存储的关联数据来推算所述多个装置中需要维护的装置。

(项2-8)

根据项2-7所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置根据所述存储的关联数据来推算所述多个装置中的至少一个的维护时期。

(项2-9)

根据项2-1至项2-8中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置根据与所述多个装置的动作模式相关的信息及特定的动作模式下的至少两个以上的中子射线测定器的测定值来检测所述多个装置中的至少一个的异常。

(项2-10)

根据项2-1至项2-9中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个装置包括：射束加速装置，使从离子源引出的离子束加速而生成所述高能量的离子束；及能量分析装置，配置于所述射束加速装置的下游，

所述控制装置一边使用至少两个以上的中子射线测定器来监控可能在所述射束加速装置及所述能量分析装置中的至少一个中产生的中子射线，一边调节从所述能量分析装置输出的离子束的能量及射束电流中的至少一个。

(项2-11)

根据项2-10所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个中子射线测定器包括：第1测定器，配置于在所述射束加速装置的出口设置的狭缝的附近；及第2测定器，配置于在所述能量分析装置的出口设置的狭缝及射束监测器的附近，

所述控制装置使用所述第1测定器及所述第2测定器来监控可能在所述射束加速装置及所述能量分析装置中的至少一个中产生的中子射线。

(项2-12)

根据项2-11所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置使用所述第1测定器及所述第2测定器来监控可能在比所述能量分析装置更靠所述射束线的下游处产生的中子射线。

(项2-13)

根据项2-1至项2-12中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个装置包括射束偏转装置，该射束偏转装置对所述离子束施加电场及磁场中的至少一种，并使离子束朝向与所述射束线分开设置的射束收集器退避，

所述控制装置使用至少两个以上的中子射线测定器来监控在通过所述射束偏转装置使所述离子束退避时可能在所述射束收集器中产生的中子射线。

(项2-14)

根据项2-1至项2-13中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述多个中子射线测定器包括：第3测定器，配置于比在注入位置的附近设置的射束监测器更靠上游侧处，该注入位置配置有被所述离子束照射的晶片；及第4测定器，配置于比在所述注入位置的附近设置的所述射束监测器更靠下游侧处，

所述控制装置使用所述第3测定器及所述第4测定器来监控可能在所述注入位置的附近设置的所述射束监测器中产生的中子射线。

(项2-15)

根据项2-1至项2-14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置根据与所述多个装置的动作模式相关的信息及特定的动作模式下的所述多个中子射线测定器的测定值来检测至少一个中子射线测定器本身的异常。

(项2-16)

根据项2-1至项2-15中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，还具备包围所述多个装置及所述多个中子射线测定器的框体，

所述控制装置根据所述多个中子射线测定器的测定值来推算所述框体的外侧的中子剂量率。

(项2-17)

根据项2-16所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置根据所述框体中所包含的中子射线散射材料及配置在所述射束线的附近的中子射线散射材料中的至少一种配置来推算所述框体的外侧的中子剂量率。

(项2-18)

根据项2-16或项2-17所述的离子注入装置，其特征在于，

在所推算出的所述框体的外侧的中子剂量率超过规定的上限值的情况下，所述控制装置变更所述多个装置中的至少一个的动作条件，以使所述框体的外侧的中子剂量率下降。

(项2-19)

根据项2-16至项2-18中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述控制装置根据所述多个中子射线测定器的测定值来推算所述框体的内侧的中子射线的剂量率分布。

(项2-20)

根据项2-1至项2-19中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，

所述高能量的离子束包含具有4MeV以上的能量的硼(B)离子。

(项2-21)

一种离子注入方法，其特征在于，具备：

使用配置在传输离子束的射束线的附近的多个位置的多个中子射线测定器来测定由于高能量的离子束的碰撞而可能在所述射束线的多个部位产生的中子射线的工序；及

根据所述多个中子射线测定器中的至少一个中子射线测定器的测定值来监控沿着所述射束线配置的多个装置中的至少一个的工序。