JP2007278755A - イオンビーム測定装置、測定方法およびイオンビーム照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な演算処理を要することなく、多孔電極を有するイオン源のイオン引出し孔から出射される際のイオンビームが持つ特性を測定することができる装置および方法を提供する。
【解決手段】 このイオンビーム測定装置４０ａは、イオン源２の多孔電極６から引き出されたイオンビーム１０の一部を通過させる開口１４を有する遮蔽板１２と、開口１４を通過したイオンビーム１０のビーム電流を検出する検出器１８と、それをｘ方向に移動させる検出器駆動装置２４とを備えている。かつ、多孔電極６と検出器１８間の距離をＬ、遮蔽板１２と検出器１８間の距離をｄ、ｘ方向に関して、多孔電極６の各イオン引出し孔８の寸法をａ、その間隔をｐ、開口１４の寸法をｂ、検出器１８の寸法をｗとすると、次式の関係を満たしている。
｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）
【選択図】 図１

Description

この発明は、イオン源から引き出したイオンビームを基板に照射して、当該基板に例えばイオン注入、イオンドーピング（登録商標）、イオンミリング、イオンビームエッチング、イオンビーム配向処理等の処理を施すイオンビーム照射装置等に用いられて、イオンビームの空間分布を測定するイオンビーム測定装置、イオンビーム測定方法および当該イオンビーム測定装置を備えるイオンビーム照射装置に関する。

イオン源から引き出されたイオンビームの発散角度等の特性を測定することは、例えば基板に対して均一性の良い処理を施す等のために重要である。

イオンビームの発散角度等を測定する装置の従来例として、特許文献１および２に記載のものがある。これらの測定装置は、イオンビームを通過させる開口を有する遮蔽板と、複数の検出器（例えばファラデーカップ、検出電極等）を有する検出器ユニットとを用いて、イオンビームの発散角度等を測定するものである。

特開２００４−２０５２２３号公報（段落００４３−００５４、図１、図４） 特開２００５−５６６９８号公報（段落００１７−００１９、図２）

上記従来の測定装置では、いずれも、複数のイオン引出し孔を持つ多孔電極を有するイオン源から引き出されたイオンビームの特性、例えば発散角度を測定する場合、複数のイオン引出し孔から出射されたイオンビームが混在して成るイオンビームの総和を測定してしまうために、イオン引出し孔から出射される際のイオンビームが持つ発散角度を求めるためには、測定された総和に対して畳込み積分（例えば、特許文献１の段落００４６、００４７参照）のような複雑な数学的演算処理を行わなければならない。一般的にこのような演算処理は、複雑であるがために演算に長時間を要するので、これが実用上の障害になる。

そこでこの発明は、複雑な演算処理を要することなく、多孔電極を有するイオン源のイオン引出し孔から出射される際のイオンビームが持つ特性を測定することができる装置および方法を提供することを主たる目的としている。

この発明に係る第１のイオンビーム測定装置は、一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えるイオン源からｚ軸に沿う方向に引き出されたイオンビームの空間分布を測定する装置であって、
前記イオン源の下流側にｘｙ平面に沿って位置させられるものであって、前記イオンビームの一部を通過させる開口を有する遮蔽板と、
前記遮蔽板の下流側に位置させられるものであって、前記遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出する検出器と、
前記検出器を、前記遮蔽板の開口の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に移動させる機能を有する検出器駆動装置とを備えており、
かつ、前記多孔電極と検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、前記遮蔽板と検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、前記多孔電極の各イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の寸法をａ、同イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の間隔をｐ、前記遮蔽板の開口のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、前記検出器のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、次式の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしていることを特徴としている。

［数１］
｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）

このイオンビーム測定装置によれば、上記数１の関係を満たすことによって、検出器には、複数のイオン引出し孔から出射されたイオンビームが同時に入射することはなく、一つの測定位置では一つのイオン引出し孔から出射されたイオンビームだけが入射することになる。従って、上記検出器を用いて測定されるイオンビームの空間分布は、一つのイオン引出し孔から出射されたイオンビームを順次測定した結果を連ねたものとなる。

このイオンビーム測定装置によれば、上記のようなイオンビームの空間分布を測定することができるので、畳込み積分等の複雑な演算処理を要することなく、簡単に、多孔電極のイオン引出し孔から出射される際のイオンビームが持つ特性を測定することができる。

上記検出器および検出器駆動装置の代わりに、遮蔽板の下流側に位置させられるものであって、遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出する検出器であってｘ軸に沿う方向に配列された複数の互いに実質的に同じ大きさの検出器を有する検出器ユニットを備えていても良い。この場合は、検出器ユニットを移動させなくても、上記のようなイオンビームの空間分布を測定することができる。

この発明に係る第２のイオンビーム測定装置は、前記イオン源の下流側にｘｙ平面に沿って位置させられるものであって、前記イオンビームの一部を通過させる開口であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数の開口を有する遮蔽板と、
前記遮蔽板の下流側に位置させられるものであって、前記遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出する検出器と、
前記検出器を、前記遮蔽板の複数の開口の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に移動させる機能を有する検出器駆動装置とを備えており、
かつ、前記多孔電極と検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、前記遮蔽板と検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、前記多孔電極の各イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の寸法をａ、同イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の間隔をｐ、前記遮蔽板の各開口のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、前記検出器のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、前記数１の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしており、
更に、前記距離ｄは、前記遮蔽板の複数の開口を通過したイオンビームが前記検出器に同時に入射する距離よりも小さくしていることを特徴としている。

このイオンビーム測定装置は、遮蔽板が複数の開口を有しているけれども、距離ｄを、複数の開口を通過したイオンビームが検出器に同時に入射する距離よりも小さくしているので、遮蔽板の各開口について見れば、上記第１のイオンビーム測定装置と同様の作用を奏する。その結果、複数箇所でイオンビームの空間分布を測定することができる。

遮蔽板が複数の開口を有する場合、遮蔽板の下流側に位置させられるものであって、遮蔽板の開口と実質的に同じ間隔でｘ軸に沿う方向に配列された複数の検出器と、それらを、遮蔽板の対応する開口の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に一括して移動させる機能を有する検出器駆動装置とを備えていても良い。

上記検出器および検出器駆動装置の代わりに、遮蔽板の各開口の下流部にそれぞれ位置させられるものであって、遮蔽板の各開口を通過したイオンビームのビーム電流をそれぞれ検出する複数の検出器ユニットを備えていても良い。各検出器ユニットは、遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出するものであってｘ軸に沿う方向に配列された複数の互いに実質的に同じ大きさの検出器をそれぞれ有している。

一つの上記のような検出器ユニットと、それをｘ軸に沿う方向に移動させて、検出器ユニットを遮蔽板の複数の開口の下流部に順次位置させる機能を有する検出器ユニット駆動装置とを備えていても良い。

この発明に係る第１のイオンビーム測定方法は、上記のようなイオンビーム測定装置を用いて、前記イオン源から引き出されたイオンビームのｘ軸に沿う方向における空間分布を測定し、この測定によって得られた空間分布をガウス分布で近似して当該ガウス分布の標準偏差σを求め、この標準偏差σ、前記寸法ａ、前記距離Ｌおよび距離ｄを用いて、次式またはそれと数学的に等価の式に基づいて、前記イオンビームのｘ軸に沿う方向における発散角度θを求めることを特徴としている。

［数２］
θ＝ｔａｎ^-1（σ／ｄ−ａ／２Ｌ）

この発明に係る第２のイオンビーム測定方法は、上記のようなイオンビーム測定装置を用いて、前記イオン源から引き出されたイオンビームのｘ軸に沿う方向における空間分布を測定し、この測定によって得られた空間分布をガウス分布で近似して当該ガウス分布のピーク値のｘ座標ｘ₀ を求め、このｘ座標ｘ₀ 、前記空間分布を測定するのに用いた遮蔽板の開口の中心のｘ座標ｘ_s および前記距離ｄを用いて、次式またはそれと数学的に等価の式に基づいて、前記イオンビームのｘ軸に沿う方向における偏差角度αを求めることを特徴としている。

［数３］
α＝ｔａｎ^-1｛（ｘ₀ −ｘ_s ）／ｄ｝

この発明に係るイオンビーム照射装置は、一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えていて、ｙ軸に沿う方向の寸法よりもｘ軸に沿う方向の寸法が大きい断面形状をしたイオンビームをｚ軸に沿う方向に引き出すイオン源と、このイオン源から引き出されたイオンビームの照射領域内で基板をｙ軸に沿う方向に移動させる機能を有する基板駆動装置と、上記のようなイオンビーム測定装置とを備えていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、多孔電極を有するイオン源の複数のイオン引出し孔から出射されたイオンビームが一つの検出器に同時に入射しない状態で、イオンビームのｘ軸に沿う方向における空間分布を測定することができるので、畳込み積分等の複雑な演算処理を要することなく、簡単に、多孔電極のイオン引出し孔から出射される際のイオンビームが持つ特性を測定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、検出器や検出器ユニットをｘ軸に沿う方向に移動させなくてもイオンビームの空間分布を測定することができる。その結果、そのような移動用の機械的な駆動装置が不要になるので、構造の簡素化を図ることができる。また、それらの移動時間を要しないので、測定に要する時間を短縮することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１の上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、ｘ軸に沿う方向における複数箇所でイオンビームの空間分布を測定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１の上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、ｘ軸に沿う方向における複数箇所でイオンビームの空間分布を測定することができる。しかも、複数の検出器およびそれらを一括して移動させる検出器駆動装置を備えているので、一つの検出器を移動させる場合に比べて測定に要する時間を短縮することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１の上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、ｘ軸に沿う方向における複数箇所でイオンビームの空間分布を測定することができる。しかも、検出器や検出器ユニットをｘ軸に沿う方向に移動させなくてもイオンビームの空間分布を測定することができるので、そのような移動用の機械的な駆動装置が不要になり構造の簡素化を図ることができる。また、それらの移動時間を要しないので、測定に要する時間を短縮することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１の上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、ｘ軸に沿う方向における複数箇所でイオンビームの空間分布を測定することができる。しかも、検出器ユニットおよびそれを順次移動させる検出器ユニット駆動装置を備えているので、一つの検出器を移動させる場合に比べて測定に要する時間を短縮することができる。

請求項７に記載の発明によれば、多孔電極を有するイオン源の複数のイオン引出し孔から出射されたイオンビームが一つの検出器に同時に入射しない状態で、イオンビームのｘ軸に沿う方向の空間分布を測定し、その測定結果に基づいてイオンビームのｘ軸に沿う方向における発散角度を測定することができるので、畳込み積分等の複雑な演算処理を要することなく、簡単に、多孔電極のイオン引出し孔から出射される際のイオンビームの発散角度を測定することができる。

請求項８に記載の発明によれば、多孔電極を有するイオン源の複数のイオン引出し孔から出射されたイオンビームが一つの検出器に同時に入射しない状態で、イオンビームのｘ軸に沿う方向の空間分布を測定し、その測定結果に基づいてイオンビームのｘ軸に沿う方向における偏差角度を測定することができるので、畳込み積分等の複雑な演算処理を要することなく、簡単に、多孔電極のイオン引出し孔から出射される際のイオンビームの偏差角度を測定することができる。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれかに記載のイオンビーム測定装置を備えているので、対応する請求項の上記効果と同様の効果を奏する。

この明細書および図面においては、各機器の向き、イオンビームの進行方向等を表すために、一点で互いに直交する三つの軸、即ちｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を用いている。このｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、一点で互いに直交する軸であれば良く、必ずしも図示例の方向に限られるものではない。例えば、ｚ軸を垂直方向、水平方向またはそれらから傾いた方向に取っても良い。

図１は、この発明に係るイオンビーム測定装置を備えるイオンビーム照射装置の一実施形態を示す概略正面図である。このイオンビーム照射装置は、イオンビーム１０をｚ軸に沿う方向に引き出すイオン源２と、このイオン源２から引き出されたイオンビーム１０の照射領域内で、基板２６を、それを保持するホルダ２８と共に、矢印Ｂに示すようにｙ軸に沿う方向に直線的に移動させる機能を有する基板駆動装置３０と、イオン源２から引き出されたイオンビーム１０の空間分布を測定するイオンビーム測定装置４０ａとを備えている。イオンビーム１０の経路は、図示しない真空容器内において真空雰囲気に保たれる。

この明細書において「沿う方向」とは、例えば平行または実質的に平行な方向であるが、必ずしもそれに限られるものではない。

イオン源２から引き出されるイオンビーム１０は、この例では、例えば図２に示すように、ｙ軸に沿う方向の寸法よりもｘ軸に沿う方向の寸法が大きい、断面長方形の形状をしているが、それに限られるものではない。この例のような形状をしているイオンビーム１０は、リボン状、シート状または帯状イオンビームと呼ばれる場合がある。但し、ｙ軸に沿う方向の寸法が紙のように薄いという意味ではない。

イオン源２は、プラズマ３を生成するプラズマ生成部４と、このプラズマ３から電界の作用でイオンビーム１０を引き出す多孔電極６とを備えている。多孔電極６は、図示例では３枚であるが、これに限られるものではなく、１枚以上で任意である。各多孔電極６は、ｘｙ平面に沿って配置されている。

各多孔電極６は、少なくともｘ軸に沿う方向において、互いに実質的に同じ寸法ａの複数の（より具体的には多数の）イオン引出し孔８を実質的に等間隔ｐで有している。

各イオン引出し孔８は、例えば円孔であるが、それに限られるものではない。例えば、ｙ軸に沿う方向に長いスリット状のものでも良い。各イオン引出し孔８が円孔のような小さな孔の場合は、各多孔電極６は、ｙ軸に沿う方向においても、互いに実質的に同じ寸法の複数のイオン引出し孔８を実質的に等間隔で有していても良い。

イオンビーム測定装置４０ａは、上記のような多孔電極６を有するイオン源２からｚ軸に沿う方向に引き出されたイオンビーム１０の空間分布を、より具体的にはｘ軸に沿う方向における空間分布を、イオン源２と基板２６との間において測定するものである。なお、以下においては、ｙ軸に沿う方向の言及がない限り、ｘ軸に沿う方向に着目している。

イオンビーム測定装置４０ａは、この実施形態では、イオン源２の下流側（イオンビーム１０の進行方向に見て下流側。以下同様）に位置させられるものであって、イオン源２から引き出されたイオンビーム１０の一部を通過させる一つの開口１４を有する遮蔽板１２と、この遮蔽板１２の下流側に位置させられるものであって、遮蔽板１２の開口１４を通過したイオンビーム１０のビーム電流を検出（換言すれば測定。以下同様）する一つの検出器１８と、この検出器１８を、この実施形態では支持体２２を介して矢印Ｃに示すように、遮蔽板１２の開口１４の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に直線的に移動させる機能を有する検出器駆動装置２４とを備えている。符号２０は、検出器１８（より具体的にはその入口）の移動平面である。

上記開口１４は、イオンビーム１０の空間分布測定に使用する開口のことであり、当該測定に使用しない開口が遮蔽板１２に設けられているか否かは問わない。

検出器１８は、それによるイオンビーム１０のビーム電流検出に支障のないように、支持体２２から電気的に絶縁されている。後述する他の実施形態においても同様である。

検出器１８は、例えば、ファラデーカップや、板状電極、ワイヤー電極等の検出電極である。また、これらのファラデーカップ等の上流側近傍に、放出二次電子の逃げを抑制するサプレッサ電極を有していても良い。

検出器駆動装置２４による検出器１８の上記移動は、後述する距離Ｌ、ｄを実質的に一定に保った状態で行う。その移動方向は、一方方向でも良いが、往復方向が好ましい。後述する他の実施形態における検出器駆動装置２４、検出器ユニット駆動装置２５による検出器１８、検出器ユニット３２の移動についても同様である。

遮蔽板１２は、この実施形態では、遮蔽板駆動装置１６によって、イオンビーム１０の空間分布測定時にはイオン源２の下流側に位置させられ、基板２６に対するイオンビーム照射時にはその邪魔にならない位置に移動（退避）させられる。検出器駆動装置２４は、この実施形態では、検出器１８を、イオンビーム１０の空間分布測定時には遮蔽板１２の下流側の測定位置に位置させ、基板２６に対するイオンビーム照射時にはその邪魔にならない位置に移動（退避）させる機能をも有している。後述する他の実施形態においても同様である。

そしてこのイオンビーム測定装置４０ａにおいては、多孔電極６と検出器１８間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、遮蔽板１２と検出器１８間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、遮蔽板１２の開口１４のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、検出器１８のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、次式の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしている。この数４は、前記数１と同じものである。前述したように、ａは多孔電極６の各イオン引出し孔８のｘ軸に沿う方向の寸法、ｂは同イオン引出し孔８のｘ軸に沿う方向の間隔である。イオン引出し孔８、開口１４、検出器１８の平面形状が円の場合は、寸法ａ、ｂ、ｗは、それぞれの直径である。

［数４］
｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）

ここで、多孔電極６が複数の場合は、上記距離Ｌは最下流側の多孔電極６の下面から測るものとする。検出器１８がｚ軸に沿う方向に奥行を有する場合は、上記距離Ｌおよびｄは、図１に示すように、検出器１８の入口から測るものとする。上記距離ｄは、より詳しく言えば、検出器１８と遮蔽板１２の開口１４部分との間のｚ軸に沿う方向の距離である。

遮蔽板１２は、全体が同じ厚さの板でも良いし、例えば図３に示す例のように、開口１４の周辺部が他よりも薄い板でも良い。いずれにしても、遮蔽板１２の開口１４部分の厚さは、通常、上記距離Ｌおよびｄに比べて十分に小さく、例えば距離Ｌは３８０ｍｍ程度、距離ｄは３２０ｍｍ程度であるのに対して、開口１４部分の厚さは１ｍｍ程度と２桁程度小さく、上記数４の関係を定めるに際しては、実用上、遮蔽板１２の厚さを無視しても差し支えないので、そのようにしている。敢えて厚さを意識するならば、上記距離ｄは、図３に示すように、開口１４部分の板厚の中心から測っても良い。

上記数４（即ち数１。以下同様）を導出する過程を図４を参照して説明する。ｘ軸に沿う方向において、検出器１８から遮蔽板１２の開口１４を通して多孔電極６を見ることのできる寸法をｔ、この寸法ｔのｘ座標上の始点を原点Ｏ、遮蔽板１２の開口１４の一方端（原点Ｏに近い方）のｘ座標をｓとすると、検出器１８の一方端ｅのｘ座標ｘ_e は数５で、他方端ｆのｘ座標ｘ_f は数６で、それぞれ表される。

［数５］
ｘ_e ＝Ｌｓ／（Ｌ−ｄ）

［数６］
ｘ_f ＝Ｌ（ｓ−ｔ＋ｂ）／（Ｌ−ｄ）＋ｔ

そして、検出器１８の寸法ｗはｘ_e −ｘ_f であるから、即ちｗ＝ｘ_e −ｘ_f であるから、これに数５、数６を代入して整理すると、上記寸法ｔは次式で表される。

［数７］
ｔ＝｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ

そこで、この寸法ｔを、次式のように、多孔電極６のイオン引出し孔８でない部分９の寸法、即ちｐ−ａよりも小さくすることによって、検出器１８で測定されるイオンビーム１０は、常に一つのイオン引出し孔８から出射されたものとなる。換言すれば、複数のイオン引出し孔８から出射されたイオンビーム１０が一つの検出器１８に同時に入射しない状態で測定を行うことができる。このことは、検出器１８がｘ軸に沿う方向のどの位置にあっても（移動しても）成り立つ。

［数８］
ｔ＜（ｐ−ａ）

この数８に数７を代入すると、上記数４が得られる。

この数４の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たすことによって、検出器１８を検出器駆動装置２４によって上記のようにｘ軸に沿う方向に移動させると、検出器１８には、複数のイオン引出し孔８から出射されたイオンビーム１０が同時に入射することはなく、一つの測定位置では一つのイオン引出し孔８から出射されたイオンビーム１０だけが入射することになる。これを図５を参照してより詳しく説明すると、多孔電極６の例えばイオン引出し孔８ａ〜８ｇからそれぞれ出射されたイオンビーム１０ａ〜１０ｇは、遮蔽板１２の開口１４を通過して、ｘ軸に沿う方向の位置ｘ₁ 〜ｘ₇ において、検出器１８にそれぞれ入射することになる。この場合、上記数４の関係を満たしているので、複数のイオンビーム１０ａ等が同時に検出器１８に入射することはない。

従って、検出器１８を用いて測定されるイオンビーム１０の空間分布は、一つのイオン引出し孔８から出射されたイオンビーム１０を順次測定した結果を連ねたものとなる。このようにして測定されるイオンビーム電流のｘ軸に沿う方向における分布の概略例を図６に示す。図６中の黒点が、上記各位置ｘ₁ 〜ｘ₇ でのビーム電流である。破線３４は、これらの離散的なビーム電流値をつないだものであり、通常、ガウス分布に近い形をしている。

以上のようにこのイオンビーム測定装置によれば、多孔電極６を有するイオン源２の複数のイオン引出し孔８から出射されたイオンビーム１０が一つの検出器１８に同時に入射しない状態で、イオンビーム１０のｘ軸に沿う方向における空間分布を測定することができるので、畳込み積分等の複雑な演算処理を要することなく、簡単に、多孔電極６のイオン引出し孔８から出射される際のイオンビーム１０が持つ特性を測定することができる。その結果、特性の演算処理に要する時間を短縮して、測定に要する時間を短縮することができる。

例えば、以下のような単純な測定方法によって、イオンビーム１０のｘ軸に沿う方向における発散角度θや偏差角度αを求めることができる。

図７（Ａ）を参照して、遮蔽板１２が存在しない場合、中心のｘ座標がｘ_i の位置にあるイオン引出し孔８から出射されるイオンビーム１０が、多孔電極６から距離Ｌだけ離れた平面（即ち検出器１８の入口の移動平面）２０に形成するイオンビーム強度分布（即ちビーム電流分布。以下同様）は、次式で表されるガウス分布Ｉ_i で近似することができる。

ここで、Ｋ₁ は定数、σ_i は上記ガウス分布Ｉ_i の標準偏差である。この標準偏差σ_i と、イオン引出し孔８から出射される際のイオンビーム１０の発散角度θとは、ここでは図８も参照して、次式の関係で定義している。ａはイオン引出し孔８の上記寸法である。

［数１０］
σ_i ＝ａ／２＋Ｌ・ｔａｎθ

上記のことを、ｘ＝ｘ_s を中心とした開口１４を有する遮蔽板１２が存在する場合について、検出器１８にイオンビーム１０を入射させることのできるイオン引出し孔８について次々に考えると、図７（Ｂ）に示すように、中心のｘ座標がｘ_s の位置からイオンビーム１０が出射される場合と等価であると言うことができる。図７（Ａ）中のイオンビーム１０ａ〜１０ｅと、図７（Ｂ）中のイオンビーム１０ａ〜１０ｅとは、それぞれ対応している。図７（Ａ）中のイオンビーム１０ａ〜１０ｅは一つのイオン引出し孔８から出射したものであるのに対して、図７（Ｂ）中のイオンビーム１０ａ〜１０ｅは複数のイオン引出し孔８から出射したものであるけれども、この複数のイオン引出し孔８は互いに同じ寸法ａであり、かつ互いにごく近くに存在するものであるので、図７（Ａ）中のイオンビーム１０ａ〜１０ｅと、図７（Ｂ）中のイオンビーム１０ａ〜１０ｅとは、それぞれ同等のものであると言うことができる。

図７（Ｂ）の場合、検出器１８の中心のｘ座標をｘ_d とすると、検出器１８を上記のように移動させることによって測定されるイオンビーム強度分布は、次式で表されるガウス分布Ｉ₀ で近似することができる。

ここで、Ｋ₂ は定数、ｘ₀ は上記ガウス分布Ｉ₀ のピーク値のｘ座標、σは上記ガウス分布の標準偏差である。このガウス分布Ｉ₀ は、図７（Ａ）のガウス分布Ｉ_i を実質的に相似形に縮小したものとなるので、標準偏差σは上記標準偏差σ_i のｄ／Ｌ倍となる。ｄは上記距離である。従って、数１０に基づいて次式で表すことができる。

［数１２］
σ＝（ａ／２＋Ｌ・ｔａｎθ）（ｄ／Ｌ）

この数１２を変形して、多孔電極６のイオン引出し孔８から出射される際のイオンビーム１０のｘ軸に沿う方向における発散角度θを、次式またはそれと数学的に等価の式から求めることができる。この数１３は、前記数２と同じものである。

［数１３］
θ＝ｔａｎ^-1（σ／ｄ−ａ／２Ｌ）

また、上記ｘ座標ｘ_d 、ｘ₀ および距離ｄから、図９を参照して、次式またはそれと数学的に等価の式に基づいて、多孔電極６のイオン引出し孔８から出射される際のイオンビーム１０のｘ軸に沿う方向における偏差角度αを求めることができる。この数１４は、前記数３と同じものである。

［数１４］
α＝ｔａｎ^-1｛（ｘ₀ −ｘ_s ）／ｄ｝

このように上記イオンビーム測定方法によれば、多孔電極６を有するイオン源２の複数のイオン引出し孔８から出射されたイオンビーム１０が一つの検出器１８に同時に入射しない状態で、イオンビーム１０のｘ軸に沿う方向における空間分布を測定し、その測定結果に基づいてイオンビーム１０のｘ軸に沿う方向における発散角度θや偏差角度αを測定することができるので、畳込み積分等の複雑な演算処理を要することなく、簡単に、多孔電極６のイオン引出し孔８から出射される際のイオンビーム１０の発散角度θや偏差角度αを測定することができる。その結果、演算処理に要する時間を短縮して、測定に要する時間を短縮することができる。

なお、上記イオンビーム測定装置４０ａおよびイオンビーム測定方法では、前述したようにｙ軸に沿う方向におけるイオンビーム１０の分布には着目していないので、上記開口１４はｙ軸に沿う方向に長いスリット状のものでも良い。その場合は、検出器１８もｙ軸に沿う方向に長いものとしても良い。そのようにすれば、検出器１８で検出するビーム電流を大きくして、検出感度を高めることができる。後述する他の実施形態においても同様である。

図１に示したイオンビーム照射装置は、上記のようなイオンビーム測定装置４０ａを備えており、イオンビーム測定装置４０ａによるイオンビーム１０の測定と、基板２６にイオンビーム１０を照射して基板２６に処理を施すことを、切り換えて行うことができる。

再び図１を参照して、基板駆動装置３０は、図示例では、ホルダ２８およびそれに保持された基板２６を実質的に水平方向に移動させるものであるが、それに限られるものではない。例えば、ホルダ２８およびそれに保持された基板２６を実質的に垂直方向に立てた状態で移動させるものでも良い。ｚ軸は、前述したように必ずしも垂直方向である必要はなく、例えばこの基板２６の向きに応じて、垂直方向、水平方向またはそれらから傾いた方向としても良い。基板２６の表面に対してｚ軸を、垂直ではなく斜めに傾けても良い。その場合は、通常、ｘ軸を基板２６の表面と実質的に平行に保つ。

ｚ軸の角度を容易に上記のように変えることができるようにするために、イオン源２を、更に必要に応じてイオンビーム測定装置４０ａをも、ｘ軸に実質的に平行な軸を中心に回転可能にして、基板２６の表面に対するイオンビーム１０の入射角度を可変にしても良い。そのようにすれば、当該入射角度を、例えば９０度よりも小さい範囲で可変にすることができる。

基板駆動装置３０による基板２６の移動は、一方方向でも良いし、往復方向（往復走査）でも良いが、等速度で移動させるのが好ましい。なお、ｚ軸を上記のように基板２６の表面に対して斜めに取ってもよいので、基板２６をｙ軸に沿う方向に移動させるということは、基板表面を正面に見てｙ軸に沿う方向に移動させるということである（図２参照）。

基板２６は、例えば、半導体基板、ガラス基板、配向膜付基板、その他の基板である。配向膜付基板は、液晶分子を一定方向に配向させるための配向膜をガラス基板等の基板の表面に形成したものである。

図２に示す例のように、イオンビーム１０のｘ軸に沿う方向の長さを基板２６の同方向の長さよりも若干大きくしておき、これと基板２６の上記移動とを併用することによって、基板２６が大型のものであっても、基板２６の全面にイオンビーム１０を照射して、イオン注入、イオンドーピング（登録商標）、イオンミリング、イオンビームエッチング、イオンビーム配向処理等の処理を施すことができる。

次に、イオンビーム測定装置の他の実施形態を説明する。上記実施形態のイオンビーム測定装置４０ａと同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては上記実施形態との相違点を主体に説明する。

上記１個の検出器１８および検出器駆動装置２４の代わりに、図１０に示すイオンビーム測定装置４０ｂのように、遮蔽板１２の下流側に位置させられるものであって、ｘ軸に沿う方向に直線的に配列された複数の上記のような検出器１８を有する検出器ユニット３２を備えていても良い。各検出器１８は、ｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさ（即ち寸法ｗ）を有している。各検出器１８間は、図では互いに接しているように見えるけれども、実際は互いに電気的に絶縁されており、互いに独立してイオンビーム１０のビーム電流を検出（測定）することができる。後述する他の実施形態においても同様である。

この検出器ユニット３２を構成する各検出器１８について、上記数４に示した関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしている。

このイオンビーム測定装置４０ｂによれば、上記イオンビーム測定装置４０ａについて説明した上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、検出器１８や検出器ユニット３２をｘ軸に沿う方向に移動させなくてもイオンビーム１０の空間分布を測定することができる。その結果、そのような移動用の機械的な駆動装置が不要になるので、構造の簡素化を図ることができる。また、それらの移動時間を要しないので、測定に要する時間を短縮することができる。

遮蔽板１２は、図１１に示すイオンビーム測定装置４０ｃのように、少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさ（即ち寸法ｂ）の複数の開口１４を有するものでも良い。開口１４の数は、図１１に示す３個に限られない。隣り合う開口１４間の間隔ｑ₁ 、ｑ₂ ・・・は、互いに同じでも良いし異なるものでも良い。

この実施形態の場合、検出器駆動装置２４は、検出器１８を、矢印Ｃに示すように、遮蔽板１２の複数の開口１４の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に直線的に移動させる機能を有している。

この検出器１８について、上記数４に示した関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしている。更にこのイオンビーム測定装置４０ｃでは、上記距離ｄは、遮蔽板１２の複数の開口１４を通過したイオンビーム１０が検出器１８に同時に入射する距離よりも小さくしている。この関係を以下に詳述する。

図１２を参照して、イオン源２の多孔電極６の構成上、イオンビーム１０の理論的に可能な最大の発散角度をβとすると、隣り合う二つの開口１４を通過したイオンビーム１０が検出器１８に同時に入射しない条件は次式で表される。ここで、ｑは、複数の開口１４の間隔ｑ₁ 、ｑ₂ ・・・の内の最小のものである。その他の符号は前述したものである。

［数１５］
ｑ＞２ｄ・ｔａｎβ＋ｗ＋ｂ

この数１５を変形して上記距離ｄに着目すると次式が得られる。

［数１６］
ｄ＜（ｑ−ｗ−ｂ）／２ｔａｎβ

このイオンビーム測定装置４０ｃは、遮蔽板１２が複数の開口１４を有しているけれども、上記のように距離ｄを、複数の開口１４を通過したイオンビーム１０が検出器１８に同時に入射する距離よりも小さくしているので、遮蔽板１２の各開口１４について見れば、上記イオンビーム測定装置４０ａと同様の作用を奏する。その結果、このイオンビーム測定装置４０ｃによれば、上記イオンビーム測定装置４０ａについて説明した上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、ｘ軸に沿う方向における複数箇所でイオンビーム１０の空間分布を測定することができる。更にその測定結果に基づいて、必要に応じて、ｘ軸に沿う方向における複数箇所で、イオンビーム１０の上記発散角度θや偏差角度αを測定することができる。

このイオンビーム測定装置４０ｃの各距離、寸法等の具体例を示すと次のとおりである。この例では、イオン引出し孔８は円孔である。遮蔽板１２の複数の開口１４間の間隔は、互いに等しくｑである。

イオン引出し孔８の寸法ａ：２ｍｍ（直径２ｍｍ）
イオン引出し孔８の間隔ｐ：３ｍｍ
検出器１８の寸法ｗ：２ｍｍ
距離Ｌ：３８０ｍｍ
距離ｄ：３２０ｍｍ
開口１４の寸法ｂ：０．５ｍｍ
開口１４の間隔ｑ：８０ｍｍ
イオンビーム１０の最大発散角度β：５度

この例の場合、上記数７に示す寸法ｔは０．９６ｍｍとなり、上記数８の条件ひいては数４の条件を満たしている。また、上記数５の右辺に示す２ｄ・ｔａｎβ＋ｗ＋ｂ＝５８ｍｍとなるので、上記数１５ひいては数１６の条件を満たしている。

遮蔽板１２が複数の開口を有している場合、図１３に示すイオンビーム測定装置４０ｄのように、遮蔽板１２の下流側に位置させられるものであって、遮蔽板１２の開口１４と実質的に同じ間隔ｑ₁ 、ｑ₂ ・・・でｘ軸に沿う方向に直線的に配置された複数の検出器１８と、それらを、矢印Ｃに示すように、遮蔽板１２の対応する開口１４の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に一括して直線的に移動させる機能を有する検出器駆動装置２４とを備えていても良い。

各検出器１８は、上記支持体２２に、支持体２２との間および互いの間で電気的に絶縁して支持されている。従って、各検出器１８は互いに独立してイオンビーム１０のビーム電流を検出することができる。

この各検出器１８について、上記数４および数１６に示した関係またはそれらと数学的に等価の関係を満たしている。

このイオンビーム測定装置４０ｄによれば、上記イオンビーム測定装置４０ｃについて説明した上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、複数の検出器１８およびそれらを一括して移動させる検出器駆動装置２４を備えているので、一つの検出器１８を移動させる場合に比べて測定に要する時間を短縮することができる。

遮蔽板１２が複数の開口１４を有している場合、上記複数の検出器１８および検出器駆動装置２４の代わりに、図１４に示すイオンビーム測定装置４０ｅのように、各開口１４の下流部にそれぞれ位置させられる上記のような複数の検出器ユニット３２を備えていても良い。

この各検出器ユニット３２を構成する各検出器１８について、上記数４および数１６に示した関係またはそれらと数学的に等価の関係を満たしている。

このイオンビーム測定装置４０ｅによれば、上記イオンビーム測定装置４０ｃについて説明した上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、検出器１８や検出器ユニット３２をｘ軸に沿う方向に移動させなくてもイオンビーム１０の空間分布を測定することができるので、そのような移動用の機械的な駆動装置が不要になり、構造の簡素化を図ることができる。また、それらの移動時間を要しないので、測定に要する時間を短縮することができる。

遮蔽板１２が複数の開口１４を有している場合、図１５に示すイオンビーム測定装置４０ｆのように、遮蔽板１２の下流側に位置させられる一つの上記のような検出器ユニット３２と、この検出器ユニット３２を例えば矢印Ｃ₁ 、Ｃ₂ ・・・に示すように、ｘ軸に沿う方向に上記間隔ｑ₁ 、ｑ₂ ・・・と実質的に同じ間隔で直線的に移動させて、検出器ユニット３２を各開口１４の下流部に順次位置させる機能を有する検出器ユニット駆動装置２５とを備えていても良い。

この検出器ユニット３２を構成する各検出器１８と支持体２２とは、かつ各検出器１８間は、互いに電気的に絶縁されており、各検出器１８はイオンビーム１０を独立して検出することができる。

この検出器ユニット３２を構成する各検出器１８について、上記数４および数１６に示した関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしている。

このイオンビーム測定装置４０ｆによれば、上記イオンビーム測定装置４０ｃについて説明した上記効果と同様の効果に加えて更に次のような効果を奏する。即ち、検出器ユニット３２およびそれを順次移動させる検出器ユニット駆動装置２５を備えているので、一つの検出器１８を移動させる場合に比べて測定に要する時間を短縮することができる。

なお、上記各実施形態の発展形態として、検出器１８または検出器ユニット３２をｙ軸に沿う方向をも含む二次元に配列または移動させて、イオンビーム１０の二次元（ｘ軸に沿う方向およびｙ軸に沿う方向）における空間分布を測定するようにしても良い。更にその測定結果に基づいて、二次元におけるイオンビーム１０の発散角度θおよび偏差角度αを求めても良い。

この発明に係るイオンビーム測定装置を備えるイオンビーム照射装置の一実施形態を示す概略正面図である。 図１中のイオンビームの断面および基板の一例を示す概略平面図である。 遮蔽板の開口付近の一例を拡大して示す断面図である。 多孔電極、遮蔽板および検出器の位置関係を示す図である。 検出器に入射するイオンビームを示す概略図である。 イオンビームの空間分布の一例を示す概略図である。 イオンビームの空間分布を説明するための概略図であり、（Ａ）は元の空間分布を示し、（Ｂ）は遮蔽板の開口を通過した空間分布を示す。 イオンビームの発散角度を説明するための図である。 イオンビームの偏差角度を説明するための図である。 この発明に係るイオンビーム測定装置の他の実施形態を示す概略図である。 この発明に係るイオンビーム測定装置を備えるイオンビーム照射装置の他の実施形態を示す概略正面図である。 遮蔽板の二つの開口と検出器の位置関係を示す図である。 この発明に係るイオンビーム測定装置を備えるイオンビーム照射装置の更に他の実施形態を示す概略正面図である。 この発明に係るイオンビーム測定装置の更に他の実施形態を示す概略図である。 この発明に係るイオンビーム測定装置の更に他の実施形態を示す概略図である。

符号の説明

２ イオン源
６ 多孔電極
８ イオン引出し孔
１０ イオンビーム
１２ 遮蔽板
１４ 開口
１８ 検出器
２４ 検出器駆動装置
２５ 検出器ユニット駆動装置
２６ 基板
３０ 基板駆動装置
３２ 検出器ユニット
４０ａ〜４０ｆ イオンビーム測定装置

Claims (9)

1. 一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えるイオン源からｚ軸に沿う方向に引き出されたイオンビームの空間分布を測定する装置であって、
   前記イオン源の下流側にｘｙ平面に沿って位置させられるものであって、前記イオンビームの一部を通過させる開口を有する遮蔽板と、
   前記遮蔽板の下流側に位置させられるものであって、前記遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出する検出器と、
   前記検出器を、前記遮蔽板の開口の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に移動させる機能を有する検出器駆動装置とを備えており、
   かつ、前記多孔電極と検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、前記遮蔽板と検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、前記多孔電極の各イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の寸法をａ、同イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の間隔をｐ、前記遮蔽板の開口のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、前記検出器のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、次式の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしていることを特徴とするイオンビーム測定装置。
   ｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）
2. 一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えるイオン源からｚ軸に沿う方向に引き出されたイオンビームの空間分布を測定する装置であって、
   前記イオン源の下流側にｘｙ平面に沿って位置させられるものであって、前記イオンビームの一部を通過させる開口を有する遮蔽板と、
   前記遮蔽板の下流側に位置させられるものであって、前記遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出する検出器であってｘ軸に沿う方向に配列された複数の互いに実質的に同じ大きさの検出器を有する検出器ユニットとを備えており、
   かつ、前記多孔電極と各検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、前記遮蔽板と各検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、前記多孔電極の各イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の寸法をａ、同イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の間隔をｐ、前記遮蔽板の開口のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、前記各検出器のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、次式の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしていることを特徴とするイオンビーム測定装置。
   ｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）
3. 一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えるイオン源からｚ軸に沿う方向に引き出されたイオンビームの空間分布を測定する装置であって、
   前記イオン源の下流側にｘｙ平面に沿って位置させられるものであって、前記イオンビームの一部を通過させる開口であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数の開口を有する遮蔽板と、
   前記遮蔽板の下流側に位置させられるものであって、前記遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出する検出器と、
   前記検出器を、前記遮蔽板の複数の開口の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に移動させる機能を有する検出器駆動装置とを備えており、
   かつ、前記多孔電極と検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、前記遮蔽板と検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、前記多孔電極の各イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の寸法をａ、同イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の間隔をｐ、前記遮蔽板の各開口のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、前記検出器のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、次式の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしており、
   更に、前記距離ｄは、前記遮蔽板の複数の開口を通過したイオンビームが前記検出器に同時に入射する距離よりも小さくしていることを特徴とするイオンビーム測定装置。
   ｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）
4. 一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えるイオン源からｚ軸に沿う方向に引き出されたイオンビームの空間分布を測定する装置であって、
   前記イオン源の下流側にｘｙ平面に沿って位置させられるものであって、前記イオンビームの一部を通過させる開口であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数の開口を有する遮蔽板と、
   前記遮蔽板の下流側に位置させられて、前記遮蔽板の各開口を通過したイオンビームのビーム電流をそれぞれ検出するものであって、少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさでありかつ前記遮蔽板の開口と実質的に同じ間隔でｘ軸に沿う方向に配列された複数の検出器と、
   前記複数の検出器を、前記遮蔽板の対応する開口の下流部を横切ってｘ軸に沿う方向に一括して移動させる機能を有する検出器駆動装置とを備えており、
   かつ、前記多孔電極と各検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、前記遮蔽板と各検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、前記多孔電極の各イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の寸法をａ、同イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の間隔をｐ、前記遮蔽板の各開口のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、前記各検出器のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、次式の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしており、
   更に、前記距離ｄは、前記遮蔽板の複数の開口を通過したイオンビームが一つの検出器に同時に入射する距離よりも小さくしていることを特徴とするイオンビーム測定装置。
   ｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）
5. 一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えるイオン源からｚ軸に沿う方向に引き出されたイオンビームの空間分布を測定する装置であって、
   前記イオン源の下流側にｘｙ平面に沿って位置させられるものであって、前記イオンビームの一部を通過させる開口であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数の開口を有する遮蔽板と、
   前記遮蔽板の各開口の下流部にそれぞれ位置させられるものであって、前記遮蔽板の各開口を通過したイオンビームのビーム電流をそれぞれ検出する複数の検出器ユニットとを備えており、
   前記各検出器ユニットは、前記遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出するものであってｘ軸に沿う方向に配列された複数の互いに実質的に同じ大きさの検出器をそれぞれ有しており、
   かつ、前記多孔電極と各検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、前記遮蔽板と各検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、前記多孔電極の各イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の寸法をａ、同イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の間隔をｐ、前記遮蔽板の各開口のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、前記各検出器のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、次式の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしており、
   更に、前記距離ｄは、前記遮蔽板の複数の開口を通過したイオンビームが前記各検出器ユニットを構成する検出器の内の任意の一つに同時に入射する距離よりも小さくしていることを特徴とするイオンビーム測定装置。
   ｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）
6. 一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えるイオン源からｚ軸に沿う方向に引き出されたイオンビームの空間分布を測定する装置であって、
   前記イオン源の下流側にｘｙ平面に沿って位置させられるものであって、前記イオンビームの一部を通過させる開口であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数の開口を有する遮蔽板と、
   前記遮蔽板の下流側に位置させられるものであって、前記遮蔽板の開口を通過したイオンビームのビーム電流を検出する検出器であってｘ軸に沿う方向に配列された複数の互いに実質的に同じ大きさの計測器を有する検出器ユニットと、
   前記検出器ユニットをｘ軸に沿う方向に移動させて、前記検出器ユニットを前記遮蔽板の複数の開口の下流部に順次位置させる機能を有する検出器ユニット駆動装置とを備えており、
   かつ、前記多孔電極と各検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をＬ、前記遮蔽板と各検出器間のｚ軸に沿う方向の距離をｄ、前記多孔電極の各イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の寸法をａ、同イオン引出し孔のｘ軸に沿う方向の間隔をｐ、前記遮蔽板の各開口のｘ軸に沿う方向の寸法をｂ、前記各検出器のｘ軸に沿う方向の寸法をｗとすると、次式の関係またはそれと数学的に等価の関係を満たしており、
   更に、前記距離ｄは、前記遮蔽板の複数の開口を通過したイオンビームが前記検出器ユニットを構成する検出器の内の任意の一つに同時に入射する距離よりも小さくしていることを特徴とするイオンビーム測定装置。
   ｛ｗ（Ｌ−ｄ）＋ｂＬ｝／ｄ＜（ｐ−ａ）
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のイオンビーム測定装置を用いて、前記イオン源から引き出されたイオンビームのｘ軸に沿う方向における空間分布を測定し、この測定によって得られた空間分布をガウス分布で近似して当該ガウス分布の標準偏差σを求め、この標準偏差σ、前記寸法ａ、前記距離Ｌおよび距離ｄを用いて、次式またはそれと数学的に等価の式に基づいて、前記イオンビームのｘ軸に沿う方向における発散角度θを求めることを特徴とするイオンビーム測定方法。
   θ＝ｔａｎ^-1（σ／ｄ−ａ／２Ｌ）
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載のイオンビーム測定装置を用いて、前記イオン源から引き出されたイオンビームのｘ軸に沿う方向における空間分布を測定し、この測定によって得られた空間分布をガウス分布で近似して当該ガウス分布のピーク値のｘ座標ｘ₀ を求め、このｘ座標ｘ₀ 、前記空間分布を測定するのに用いた遮蔽板の開口の中心のｘ座標ｘ_s および前記距離ｄを用いて、次式またはそれと数学的に等価の式に基づいて、前記イオンビームのｘ軸に沿う方向における偏差角度αを求めることを特徴とするイオンビーム測定方法。
   α＝ｔａｎ^-1｛（ｘ₀ −ｘ_s ）／ｄ｝
9. 一点で互いに直交する三つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とすると、ｘｙ平面に沿う電極であって少なくともｘ軸に沿う方向において互いに実質的に同じ大きさの複数のイオン引出し孔を実質的に等間隔で有する多孔電極を備えていて、ｙ軸に沿う方向の寸法よりもｘ軸に沿う方向の寸法が大きい断面形状をしたイオンビームをｚ軸に沿う方向に引き出すイオン源と、
   前記イオン源から引き出されたイオンビームの照射領域内で基板をｙ軸に沿う方向に移動させる機能を有する基板駆動装置と、
   請求項１ないし６のいずれかに記載のイオンビーム測定装置とを備えていることを特徴とするイオンビーム照射装置。

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