CN105609397A - 离子束照射装置和离子束电流均匀化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供离子束照射装置(100)等，能够在短时间内且稳定性良好地进行束电流的均匀化。在实现离子束的均匀化的均匀控制步骤中，所述控制装置执行：权重系数计算步骤，计算作为各灯丝电流(IF)的变化对各束电流(IB)的变化的影响程度的权重系数；以及灯丝理论电流计算步骤，根据在所述权重系数计算步骤中得到的权重系数，计算用于使各束电流(IB)的值尽可能接近规定的目标电流值的各灯丝的理论电流值。

Description

离子束照射装置和离子束电流均匀化方法

技术领域

本发明涉及一种向晶片等照射离子束的离子束照射装置等。

背景技术

例如在液晶显示器和半导体装置的制造过程中，为了向液晶玻璃基板和半导体基板这种被处理物中注入磷(P)或硼(B)等不纯物质，使用离子束照射装置。

这种离子束照射装置使用的离子源包括在内部产生等离子体的等离子体生成容器和设置在该等离子体生成容器的内部的多个灯丝，通过使电流流过上述各灯丝来进行加热而释放热电子，并与等离子体生成容器内的材料气体分子碰撞而产生等离子体，并且利用引出电极系统引出该等离子体并加速成离子束。

这样被加速到规定能量的离子束向被处理物的表面照射，为了使相对于上述被处理物的各部位的离子注入量均匀化，在以往的离子束照射装置中在与离子束交叉的平面内的多个位置上设置有测量离子束电流的束电流传感器(例如法拉第杯)。并且，由操作员观察从利用上述束电流传感器分别测量出的各束电流中得到的离子束的束轮廓，并调整向各灯丝流动的电流，从而可以使离子束均匀化。

此外，近年来，如专利文献1和专利文献2所示，为了使离子注入量均匀化，可以考虑设置自动控制向各灯丝流动的电流的控制装置。在任意一个上述控制装置中，束电流传感器按照灯丝的数量进行分组，确定与各灯丝对应的多个束电流传感器(即组)。

并且，在专利文献1中，测量每组束电流传感器的平均电流、即以组为单位测量束电流的平均，以组为单位使其平均束电流与目标电流一致的方式，控制对应的灯丝的电流来实现束电流的均匀化。

在专利文献2中，测量每组束电流传感器的平均电流，以使上述平均电流与目标电流一致的方式控制各灯丝的电流，当进行上述控制时，预先得出各灯丝电流对各组的平均电流的影响度、即重要度，按照上述重要度来控制各灯丝的电流，从而实现束电流的均匀化。

但是，由于上述任意一个控制装置都仅基于每组束电流传感器的平均电流来控制灯丝电流，所以在组内的各束电流传感器的测量电流、即离子束的各位置上的束电流中产生偏差，或者为了消除上述偏差需要反复进行束电流的均匀化步骤。

即，由于从各灯丝射出的离子束理想上呈高斯分布状，在各束电流传感器中原本成为分别不同的电流值，所以按照对束电流传感器进行分组并仅根据上述平均值进行控制这样的所述专利文献1或专利文献2的方式，使束电流均匀化上存在限度。

专利文献1：日本公开公报特开2000-315473号

专利文献2：日本公开公报特开2008-293724号

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供离子束照射装置和离子束电流均匀化方法，能够在短时间内可靠地使束电流均匀化。

即，本发明提供一种离子束照射装置，其包括：离子源，具有能够使电流独立流动的多个灯丝；束电流传感器，所述灯丝的数量以上的数量的所述束电流传感器在与从所述离子源引出的离子束交叉的平面内的多个位置上，测量所述离子束的束电流；以及控制装置，控制在所述各灯丝中流动的灯丝电流。

并且，所述离子束照射装置的特征在于，所述控制装置在执行完平均束电流控制步骤之后，执行均匀控制步骤，所述平均束电流控制步骤计算由全部或一部分束电流传感器得到的束电流的平均值、并以使所述平均值进入规定的目标范围内的方式控制各灯丝电流，所述均匀控制步骤分别计算并输出用于使各束电流均匀化的灯丝理论电流，在所述均匀控制步骤中，所述控制装置执行：权重系数计算步骤，计算作为各灯丝电流的变化对各束电流的变化的影响程度的权重系数；以及灯丝理论电流计算步骤，根据在所述权重系数计算步骤中得到的权重系数，分别计算用于使各束电流的值尽可能接近规定的目标电流值的各灯丝的理论电流值。

作为用于在短时间内计算出有效的权重系数的具体实施方式可以例举的构成如下：在所述权重系数计算步骤中，控制装置将在所述平均束电流控制步骤中设定的各灯丝电流作为初始值，使各灯丝的电流依次仅变化规定值，根据由此产生的各束电流的变化量，计算所述权重系数。

仅使灯丝理论电流实际在灯丝中流动，虽然能够实现束电流的均匀性，但作为束电流整体有可能过大或过小。为了消除上述现象，例如，所述控制装置可以在执行完所述均匀控制步骤之后，再次执行所述平均束电流控制步骤。

如果过度追求束电流的均匀性，则控制性变差、或在各灯丝电流中产生不均匀而向特定的灯丝施加负载，从而有可能使产品寿命和维护期间变短。

为了解决上述课题，优选的是，在所述均匀控制步骤中，所述控制装置进一步执行灯丝理论电流修正步骤，对在所述灯丝理论电流计算步骤中得到的各灯丝的理论电流值进行修正，在所述灯丝理论电流计算步骤中，所述控制装置根据所述灯丝理论电流，计算离子束的理论上的均匀性，直到所述理论上的束均匀性满足进入包含所述目标电流值的规定的范围内的条件为止，朝向各灯丝理论电流的值的偏差减少的方向，进行使一部分灯丝理论电流仅变化规定值的修正。

在以上内容中，控制装置根据各离子束电流均匀化的步骤，执行各控制步骤，但是可以不由被步骤化的控制装置、而由操作者对束电流进行采样，并确定作为各灯丝电流的变化对束电流的变化的影响程度的权重系数。

本发明还提供一种离子束电流均匀化方法，离子束照射装置包括：离子源，具有能够使电流独立流动的多个灯丝；束电流传感器，所述灯丝的数量以上的数量的所述束电流传感器在与从所述离子源引出的离子束交叉的平面内的多个位置上，测量所述离子束的束电流，所述离子束电流均匀化方法在所述离子束照射装置中执行，平均束电流控制步骤，计算由全部或一部分束电流传感器得到的束电流的平均值，以使所述平均值进入规定的目标范围内的方式控制各灯丝电流；以及均匀控制步骤，在执行所述平均束电流控制步骤之后，分别计算能够使各束电流均匀化的灯丝理论电流，在所述均匀控制步骤中执行，权重系数计算步骤，将在所述平均束电流控制步骤中设定的各灯丝电流作为初始值，使各灯丝的电流依次仅变化规定值，根据由此产生的各束电流的变化量，计算作为各灯丝电流的变化对各束电流的变化的影响程度的权重系数；以及灯丝理论电流计算步骤，根据在所述权重系数计算步骤中得到的权重系数，计算用于使各束电流的值尽可能接近规定的目标电流值的各灯丝的理论电流值。

按照以上方式构成的本发明，由于不是根据以往那样的分组后的一个集合的束电流的平均来控制灯丝电流，而是根据各测量位置的束电流的值来控制各灯丝电流，所以能够实现更高精度的束电流的均匀化。

另一方面，基于这种各束电流的值进行的控制为多值、多参数，因此如果仅以反馈控制，则直到稳定为止，需要花费时间或产生不稳定，但是在此通过理论计算并以前馈控制方式得出能够实现各束电流的均匀性的灯丝电流，所以能够在短时间内实现稳定性良好的各束电流的均匀化。

此外，由于在理论计算之前执行平均束电流控制步骤，并根据上述执行结果进行理论计算，所以能够进一步提高该理论计算的精度，并且能够避免仅通过灯丝理论电流不能补偿的灯丝电流的过大或过小。

附图说明

图1是表示本发明一种实施方式的离子束照射装置的整体结构的示意图。

图2是表示同一实施方式的控制部的动作的流程图。

图3是表示同一实施方式的控制部的动作的流程图。

图4是表示同一实施方式的控制部的动作的流程图。

图5是表示同一实施方式的控制部的动作的流程图。

图6是表示本发明其他实施方式的控制部的动作的流程图。

图7是表示同一实施方式的控制部的动作的流程图。

附图标记说明

100离子束照射装置

2离子源

22灯丝

3束电流传感器

4控制装置

IB束电流

IF灯丝电流

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的一种实施方式进行说明。

<第一实施方式>

上述离子束照射装置100例如用于非质量分离型离子注入装置，如图1所示，从离子源2借助引出电极机构10引出的大面积的离子束B，不经过质量分离器，而直接照射被照射体W，进行离子注入。进行离子注入时，可以根据需要，在离子束B的照射区域内，例如沿纸面的里外方向以机械方式对被照射体W进行扫描。被照射体W例如是玻璃基板、半导体基板等。

所述离子源2也被称为桶式离子源(或多极磁场型离子源)，其包括：等离子体生成容器21，收容有离子源气体；多个(例如10个)灯丝22，设置在上述等离子体生成容器21内；以及同等数量的灯丝电源23，分别独立地向各灯丝22提供电流。

并且，灯丝电流IF从灯丝电源23向各灯丝22流动并对各灯丝22进行加热，产生热电子并在与等离子体生成容器21之间产生电弧放电，使离子源气体电离来生成等离子体8，并且利用所述引出电极机构10，从上述等离子体8引出所述离子束B。

此外，在上述离子束照射装置100中还设置有：多个束电流传感器3，用于测量与离子束B交叉的平面内的规定各位置上的束电流IB；以及控制装置4，控制从灯丝电源23向所述各灯丝22流动的电流IF，以使利用上述束电流传感器3测量出的束轮廓接近目标值(在此为均匀的规定值)。

所述束电流传感器3例如由法拉第杯等构成，比灯丝22的数量多的多个(例如59个)所述束电流传感器3在离子束B的照射区域内沿其断面长边方向平行串联配置。另外，由上述束电流传感器3测量离子束B时，被照射体W向不遮挡离子束B的位置进行退避移动。此外，束电流传感器的数量可以与灯丝的数量相同。

控制装置4由具备未图示的CPU、存储器、I/O端口和AD转换器等的数字和模拟电子电路构成，所述控制装置4使CPU及其周边设备按照存储在所述存储器内的规定程序共同动作，从而执行对灯丝电源23进行控制的均匀化步骤，以使从束电流传感器3得到的束轮廓成为规定的均匀范围。

接着，对所述均匀化步骤进行详细说明。这里的均匀化步骤包括后述的均匀控制步骤和平均束电流控制步骤。此外，在上述实施方式中，每次在连续输送来的各被照射体W设置在离子注入位置之前，执行均匀化步骤，但是也可以适当地改变上述执行时刻，对每批被照射体执行均匀化步骤等。

但是，在所述均匀化步骤中，如图2所示，控制装置4首先向各灯丝电源23发出指令而使预先规定的初始电流向各灯丝22流动(步骤S1)，接着执行平均束电流控制步骤(步骤S2)。

在上述平均束电流控制步骤中，如图3所示，控制装置4利用全部的各束电流传感器3分别测量束电流IB(步骤Sb11)，并计算测量出的各束电流IB的平均值(步骤Sb12)。并且，判断计算出的平均值是否在设定值的容许范围内(步骤Sb13)，当不在容许范围内时，直到平均值进入容许范围内为止，反复进行使全部灯丝电流IF分别增减大体相同的量的步骤(步骤Sb14～Sb16)。

另外，在上述平均束电流控制步骤中，可以如专利文献1所示，测量每组束电流传感器的平均电流，并以使各组的平均电流分别与目标电流一致的方式，控制对应的灯丝的电流。

此外，可以预先选定全部束电流传感器中的几个，根据由上述选定的束电流传感器测量出的束电流的平均值，控制灯丝的电流。

接着，如果利用所述平均束电流控制步骤测量出的各束电流IB的平均值在设定值的容许范围内，则如上所述，控制装置4执行均匀控制步骤。

在上述均匀控制步骤中，如图2所示，控制装置4首先执行权重系数计算步骤(步骤S3)。

在上述权重系数计算步骤中，如图4所示，控制装置4使各灯丝22的电流IF_j(j＝1、2、···、M)依次仅变化规定值(在此例如为单位量(1A))，分别测量出由此产生的各束电流IB_i(i＝1、2、···、N)的变化量(步骤Sb21～Sb26)，并将上述值存储在存储器的规定区域内。并且，根据存储在存储器中的所述各束电流IB_i的变化量，计算各灯丝电流IF_j的变化对各束电流IB_i的变化的影响程度、即权重系数a_ij(步骤Sb27)。在此的权重系数a_ij是各灯丝电流IF_j分别仅变化单位量时的各束电流IB_i的变化量。

另外，在所述权重系数计算步骤中，为了得出权重系数而使电流变化的灯丝22是指通常运转时使用的、或运转中的全部灯丝22。而不包括如下的预备灯丝：在这种离子照射装置中有时具有在使用中的灯丝断线、消耗时用于代替的预备灯丝。此外，不需要使用全部束电流传感器，可以通过仅使用一部分(例如每隔一个)来推测剩余部分，从而得出权重系数等。

接着，控制装置4根据所述权重系数a_ij，计算出能够使各束电流IB_i与目标电流一致的各灯丝的电流值(以下也称为灯丝理论电流)(步骤S4，灯丝理论电流计算步骤)。

以下对上述计算理论进行说明。

由第i个束电流传感器3测量出的束电流IB_i(i＝1、2、···、N)可以由以下式(数1)表示。

[数1]

IB_i＝C_i+a_i1IF₁+a_i2IF₂+…+a_iMIF_M

其中，a_ij表示第j个灯丝电流IF_j(j＝1、2、···、M)增加单位量(1A)时第i个束电流的增加量[μA/A]，并且是根据所述权重系数计算步骤中的测量结果计算出的。由于a_ij相对于灯丝电流值具有非线性的值，所以系数C_i是用于补偿由上述非线性产生的电流值的偏差的补偿系数。

为了提高离子束B的均匀性，只要以使式(数1)所示的各束电流IB_i成为目标电流(固定值)的方式使各灯丝电流IF_j变化即可。

当灯丝电流IF_j仅变化ΔIF_j时，式(数1)由以下的式(数2)表示。

[数2]

IB_i+ΔIB_i＝C_i+a_i1(IF₁+ΔIF₁)+a_i2(IF₂+ΔIF₂)+…+a_iM(IF_M+ΔIF_M)

其中，ΔIB_i表示由灯丝电流的变化引起的束电流的变化量。

根据式(数2)，各束电流的变化量ΔIB_i由以下的式(数3)表示。

[数3]

ΔIB_i＝a_i1ΔIF₁+a_i2ΔIF₂+…+a_iMΔIF_M

在此，用于使各束电流的测量值成为规定的目标值的偏差为所述ΔIB_i时，为了进行均匀控制，需要计算出同时满足由式(数3)表示的各ΔIB_i(i＝1、2、···、N)的ΔIF_j(j＝1、2、···、M)。即，需要计算出N个式的联立方程式的精确解。但是，有时变量和式的数量原本就不一致，所以在这种情况下，可能不存在精确解，因此在此不计算精确解，而利用最小二乘法计算近似解。

即，ΔIB_i与式(数3)的残差平方和S表示如下，

[数4]

S＝Σ{ΔIB_i-(a_i1ΔIF₁+a_i2ΔIF₂+…+a_iMΔIF_M)}²

近似解的条件是，相对于ΔIF_j(j＝1、2、···、M)的微小变化，使残差平方和S的变化为零。具体地说，只要得到极小值即可，上述条件由以下的式(数5)表示。

[数5]

$\frac{\&part;S}{\&part;\left(\mathrm{\&Delta;}IFj\right)}=0$

即，只要根据式(数4)和式(数5)，得出以下式(数6)表示的由M个式构成的联立方程式的解即可。

[数6]

$\frac{\&part;\left(\mathrm{\&Sigma;}{\left\{{\mathrm{\&Delta;IB}}_i-\left(a_{i1}{\mathrm{\&Delta;IF}}_1+a_{i2}{\mathrm{\&Delta;IF}}_2+\mathrm{...}+a_{iM}{\mathrm{\&Delta;IF}}_M\right)\right\}}^2\right)}{\&part;\left({\mathrm{\&Delta;IF}}_j\right)}=0,\left(j=1~M\right)$

式(数6)展开成为以下式(数7)，只要得出满足式(数7)的ΔIF_j(j＝1、2、···、M)即可。

[数7]

$\left(\begin{array}{ccccc}{\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i1}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i2}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i3}& \mathrm{...}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{iM}\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i2}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{i2}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{i3}& \mathrm{...}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{iM}\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i3}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{i3}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i3}\&times;a_{i3}& \mathrm{...}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i3}\&times;a_{iM}\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{iM}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{iM}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i3}\&times;a_{iM}& \mathrm{...}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{iM}\&times;a_{iM}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;IF}}_1\\ {\mathrm{\&Delta;IF}}_2\\ {\mathrm{\&Delta;IF}}_3\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\&Delta;IF}}_M\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;{\mathrm{\&Delta;IB}}_i\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;{\mathrm{\&Delta;IB}}_i\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i3}\&times;{\mathrm{\&Delta;IB}}_i\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{iM}\&times;{\mathrm{\&Delta;IB}}_i\end{array}\right)$

由于式(数7)具有M个变量，并且由数目相等的一次方程式构成，所以可以应用克莱姆公式。根据克莱姆公式，式(数7)的解如下，

[数8]

${\mathrm{\&Delta;I}}_j=\frac{\det \left(X_j\right)}{\det \left(X\right)}$

其中，行列X由以下式(数9)表示，行列X_j表示由式(数7)的右边置换行列X的第j列后的行列。

[数9]

$X=\left(\begin{array}{ccccc}{\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i1}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i2}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i3}& \mathrm{...}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{iM}\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i2}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{i2}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{i3}& \mathrm{...}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{iM}\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{i3}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{i3}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i3}\&times;a_{i3}& \mathrm{...}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i3}\&times;a_{iM}\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i1}\&times;a_{iM}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i2}\&times;a_{iM}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{i3}\&times;a_{iM}& \mathrm{...}& {\mathrm{\&Sigma;a}}_{iM}\&times;a_{iM}\end{array}\right)$

根据上述内容，可以得出束电流控制所需要的灯丝电流值的组。实际上，在灯丝理论电流计算步骤(步骤S4)中，控制装置4根据式(数8)或与其均等的式，计算需要在各灯丝22中流动的理论电流。

接着，控制装置4实际使所述灯丝理论电流在各灯丝22中流动(步骤S5)。

以上，使均匀控制步骤结束。

接着，控制装置4再次执行与所述步骤S2同样的平均束电流控制步骤(步骤S6)。

并且，判断测量出的各束电流IB_i是否进入规定的目标范围内、即均匀性是否在规定范围内(步骤S7)。并且，如果满足均匀性，则使上述均匀化步骤结束，如果不满足均匀性，则返回步骤S3。

按照以上构成，由于不是根据以往那样的分组后的一个集合的束电流的平均来控制灯丝电流，而是根据各测量位置的束电流的值来控制各灯丝电流，所以能够实现更高精度的束电流的均匀化。

另一方面，基于这种各束电流的值进行的控制为多值、多参数，因此如果仅以反馈控制，则直到稳定为止，需要花费时间或产生不稳定，但是在此通过应用例如最小二乘法的理论计算并以前馈控制方式得出能够实现各束电流的均匀性的灯丝电流，所以能够在短时间内实现稳定性良好的各束电流的均匀化。此外，由于在理论计算之前执行平均束电流控制步骤，并根据上述执行结果进行理论计算，所以进一步提高了该理论计算的精度(特别是权重系数的精度)，并且由于在理论计算之后也执行平均束电流控制步骤，所以能够修正仅通过灯丝理论电流不能补偿的灯丝电流的过大或过小。

此外，在这种实施方式中，由于对每个或每批各被照射体执行所述各步骤，所以能够使用最新的数据，并且能够与装置的条件变化对应。

<第二实施方式>

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。

上述第二实施方式的不同点在于，如图5所示，在所述均匀化步骤中，在灯丝理论电流计算步骤之后，执行对所述步骤计算出的灯丝理论电流进行修正的灯丝理论电流修正步骤(步骤S4’)。

上述灯丝理论电流修正步骤并不是直接输出用于得到均匀的束电流的最佳的灯丝理论电流本身，而是以束电流的均匀性在比最佳值稍许放宽的容许范围内为条件，向平均化的方向对各灯丝理论电流的值进行修正。

接着，对上述灯丝理论电流修正步骤进行详细说明。

在上述灯丝理论电流修正步骤中，如图6所示，控制装置4首先执行输出/再计算判断步骤，所述输出/再计算判断步骤判断是直接输出由灯丝理论电流计算步骤得出的灯丝理论电流(即、是否前进至图5所示的步骤S5)、还是进行用于修正的再计算。

更具体地说，在上述输出/再计算判断步骤中，如图7所示，控制装置根据所述灯丝理论电流，计算离子束B(或各束电流)的理论上的均匀性(步骤Sb41)。

并且，判断上述理论上的束均匀性是否进入规定的范围内(步骤Sb42)，当未进入时，判断为直接输出所述灯丝理论电流(步骤Sb45)。其理由在于，上述灯丝理论电流修正步骤如上所述执行使理论上的束均匀性的最佳值放宽的方向的修正，在上述判断时刻(步骤Sb42)，当理论上的束均匀性未进入规定的范围内时，通过进行此后的灯丝理论电流修正步骤而进一步使理论上的束均匀性变差，超出所述容许范围。

另一方面，当理论上的束均匀性进入规定的范围内时，进一步判断各灯丝的控制前电流与各灯丝的所述理论电流的差的绝对值的平均是否在规定值以下(步骤Sb43)。如果在规定值以下，则判断为直接输出所述灯丝理论电流(步骤Sb45)，并且前进至图5所示的步骤S5。其理由在于，判断为a_ij的非线性的影响小。另一方面，如果不在规定值以下，则判断为需要进行再计算、即需要进行修正(步骤Sb44)。

但是，在上述输出/再计算判断步骤中，当判断为需要进行再计算时，控制装置4抽出控制前电流值与理论电流值的差最大的灯丝，将上述抽出的灯丝(以下也称为FIL_ext1)的理论电流值朝向消除上述差的方向仅改变规定值(步骤Sb32)。

接着，控制装置4将FIL_ext1除外来执行所述灯丝理论电流计算步骤(步骤Sb33)。

并且，再次执行输出/再计算判断步骤(步骤Sb34)，当判断为对所述灯丝理论电流进行再计算时，前进至步骤Sb35，判断具有最远离平均理论电流的值的理论电流的灯丝是否为所述FIL_ext1。

并且，当是所述FIL_ext1时，返回步骤Sb32。

如果不是所述FIL_ext1，则控制装置4重新抽出灯丝控制前电流值与灯丝理论电流值的差最大的灯丝，反复进行所述同样的步骤(步骤Sb36～步骤Sb311···)。

按照上述第二实施方式，可以保证离子束的均匀化，并且使控制前的灯丝电流值、即由平均束电流控制步骤设定的灯丝电流值与灯丝理论电流值的差变小，从而能够提高实际流动的各灯丝电流的均匀性。

这是通过关注相对于灯丝电流值的增加量的对束的依存性不存在比例关系而最初发现的，由此能够使由取得的权重系数进行的理论计算和实际的均匀性的误差变小。进而，与所述第一实施方式相比，能够得到控制性、控制稳定性良好的效果。

此外，灯丝的均匀性也保持为良好的值。由此，可以避免仅向特定的灯丝施加负载。

在以上说明的第一实施方式和第二实施方式中，由控制装置执行各控制，但是所述控制中的全部或一部分可以由操作者来执行。

此外，本发明并不限于所述实施方式，能够在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变形。

Claims (5)

1.一种离子束照射装置，其包括：离子源，具有能够使电流独立流动的多个灯丝；束电流传感器，所述灯丝的数量以上的数量的所述束电流传感器在与从所述离子源引出的离子束交叉的平面内的多个位置上，测量所述离子束的束电流；以及控制装置，控制在所述各灯丝中流动的灯丝电流，

所述离子束照射装置的特征在于，

所述控制装置在执行完平均束电流控制步骤之后，执行均匀控制步骤，所述平均束电流控制步骤计算由全部或一部分束电流传感器得到的束电流的平均值、并以使所述平均值进入规定的目标范围内的方式控制各灯丝电流，所述均匀控制步骤分别计算并输出用于使各束电流均匀化的灯丝理论电流，

在所述均匀控制步骤中，所述控制装置执行：权重系数计算步骤，计算作为各灯丝电流的变化对各束电流的变化的影响程度的权重系数；以及灯丝理论电流计算步骤，根据在所述权重系数计算步骤中得到的权重系数，分别计算用于使各束电流的值尽可能接近规定的目标电流值的各灯丝的理论电流值。

2.根据权利要求1所述的离子束照射装置，其特征在于，所述控制装置在执行完所述均匀控制步骤之后，再次执行所述平均束电流控制步骤。

3.根据权利要求1或2所述的离子束照射装置，其特征在于，在所述权重系数计算步骤中，所述控制装置将在所述平均束电流控制步骤中设定的各灯丝电流作为初始值，使各灯丝的电流依次仅变化规定值，根据由此产生的各束电流的变化量，计算所述权重系数。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的离子束照射装置，其特征在于，

在所述均匀控制步骤中，所述控制装置进一步执行灯丝理论电流修正步骤，对在所述灯丝理论电流计算步骤中得到的各灯丝的理论电流值进行修正，

在所述灯丝理论电流修正步骤中，所述控制装置根据所述灯丝理论电流，计算离子束的理论上的均匀性，直到所述理论上的束均匀性满足进入包含所述目标电流值的规定的范围内的条件为止，朝向各灯丝理论电流的值的偏差减少的方向，进行使一部分灯丝理论电流仅变化规定值的修正。

5.一种离子束电流均匀化方法，其特征在于，

离子束照射装置包括：离子源，具有能够使电流独立流动的多个灯丝；束电流传感器，所述灯丝的数量以上的数量的所述束电流传感器在与从所述离子源引出的离子束交叉的平面内的多个位置上，测量所述离子束的束电流，

所述离子束电流均匀化方法在所述离子束照射装置中执行，

平均束电流控制步骤，计算由全部或一部分束电流传感器得到的束电流的平均值，以使所述平均值进入规定的目标范围内的方式控制各灯丝电流；以及

均匀控制步骤，在执行所述平均束电流控制步骤之后，分别计算能够使各束电流均匀化的灯丝理论电流，

在所述均匀控制步骤中执行，

权重系数计算步骤，将在所述平均束电流控制步骤中设定的各灯丝电流作为初始值，使各灯丝的电流依次仅变化规定值，根据由此产生的各束电流的变化量，计算作为各灯丝电流的变化对各束电流的变化的影响程度的权重系数；以及

灯丝理论电流计算步骤，根据在所述权重系数计算步骤中得到的权重系数，计算用于使各束电流的值尽可能接近规定的目标电流值的各灯丝的理论电流值。