JP2015011770A - イオンビーム測定装置及びイオンビーム測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構成で二方向のビーム角度を測定する。【解決手段】イオンビーム測定装置１００は、もとのイオンビームＢを、イオンビーム進行方向に垂直であるｙ方向に長いｙビーム部分と、前記進行方向及びｙ方向に垂直であるｘ方向に長いｘビーム部分と、を備える測定用イオンビームＢｍに整形するためのマスク１０２と、ｙビーム部分のｘ方向位置を検出し、ｘビーム部分のｙ方向位置を検出するよう構成されている検出部１０４と、ｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度を演算し、ｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度を演算するよう構成されているビーム角度演算部１０８と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、イオン注入装置に適するイオンビーム測定装置及び測定方法に関する。

イオンビームの進行方向の角度を測定する方法が知られている。こうした方法においては例えば、リボン状のイオンビームの一部を通過させる円形小孔を有するマスク板がビームモニタの上流側に配置される。ある他の方法においては、並進メカニズムにより移動されるフラグが使用され、このフラグは、イオンビーム角度の測定を可能にする第１の形状と第２の形状とを有する。第１の形状は垂直スロットであり、第２の形状は傾斜エッジである。

特開２０１０−５０１０８号公報 特表２００９−５２４１９５号公報

イオン注入処理においては注入するイオンビームの角度が制御され又は管理されている。とりわけ高エネルギー領域のイオン注入では、高精度の角度制御又は管理が望まれるようになりつつある。しかし、そうした領域では一般にビーム電流が小さいので、高精度の測定は簡単ではない。上述のようにマスク板の円形小孔でビームの通過を制限すれば、ビーム電流は極小となり、求められる精度で測定することができないかもしれない。また、イオンビームの進行方向に垂直な二方向それぞれのビーム角度を、可動式の傾斜エッジを用いて測定するのは複雑である。

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、単純な構成で二方向のビーム角度を測定することができるイオンビーム測定装置及び測定方法を提供することにある。

本発明のある態様によると、もとのイオンビームを、イオンビーム進行方向に垂直であるｙ方向に長いｙビーム部分と、前記進行方向及びｙ方向に垂直であるｘ方向に長いｘビーム部分と、を備える測定用イオンビームに整形するためのマスクと、前記ｙビーム部分のｘ方向位置を検出し、前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出するよう構成されている検出部と、前記ｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度を演算し、前記ｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度を演算するよう構成されているビーム角度演算部と、を備えることを特徴とするイオンビーム測定装置が提供される。

本発明のある態様によると、イオンビーム進行方向に垂直であるｙ方向に長いｙビーム部分と、前記進行方向及びｙ方向に垂直であるｘ方向に長いｘビーム部分と、を備える測定用イオンビームを準備することと、前記ｙビーム部分のｘ方向位置を検出することと、前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することと、前記ｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度を演算することと、前記ｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度を演算することと、を備えることを特徴とするイオンビーム測定方法が提供される。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、単純な構成で二方向のビーム角度を測定することができるイオンビーム測定装置及び測定方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るイオン注入装置を概略的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るイオンビーム測定装置を概略的に示す図である。 図２に示すイオンビーム測定装置をマスクのｙ方向中央で切断してｙ方向から見た図である。 図２に示すイオンビーム測定装置をマスクのｙスリットのｘ方向位置で切断してｘ方向から見た図である。 図２に示すイオンビーム測定装置をマスクのｘスリットのｘ方向位置で切断してｘ方向から見た図である。 本発明の第２の実施形態に係るイオン注入装置の処理室を概略的に示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るイオンビーム測定装置を概略的に示す図である。 図７に示すイオンビーム測定装置をマスクのｙ方向中央で切断してｙ方向から見た図である。 本発明の第３の実施形態に係るイオンビーム測定装置を概略的に示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るイオンビーム測定装置に使用されるマスクを示す図である。 本発明の第５の実施形態に係るイオンビーム測定装置に使用されるマスクを示す図である。 本発明のある実施形態に係るイオンビーム測定方法を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るイオン注入装置１０を概略的に示す図である。図１の上部はイオン注入装置１０の概略構成を示す上面図であり、図１の下部はイオン注入装置１０の概略構成を示す側面図である。

イオン注入装置１０は、被処理物Ｗの表面にイオン注入処理をするよう構成されている。被処理物Ｗは、例えば基板であり、例えば半導体ウエハである。よって以下では説明の便宜のため被処理物Ｗを基板Ｗと呼ぶことがあるが、これは注入処理の対象を特定の物体に限定することを意図していない。

イオン注入装置１０は、ビームスキャン及びメカニカルスキャンの少なくとも一方により基板Ｗの全体にわたってイオンビームＢを照射するよう構成されている。本書では説明の便宜上、設計上のイオンビームＢの進行方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直な面をｘｙ面と定義する。後述するようにイオンビームＢを被処理物Ｗに対し走査する場合には走査方向をｘ方向とし、ｚ方向及びｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。よって、ビームスキャンはｘ方向に行われ、メカニカルスキャンはｙ方向に行われる。

イオン注入装置１０は、イオンソース１２と、ビームライン装置１４と、真空処理室１６と、を備える。イオンソース１２は、イオンビームＢをビームライン装置１４に与えるよう構成されている。ビームライン装置１４は、イオンソース１２から真空処理室１６へとイオンを輸送するよう構成されている。また、イオン注入装置１０は、イオンソース１２、ビームライン装置１４、及び真空処理室１６に所望の真空環境を提供するための真空排気系（図示せず）を備える。

図示されるように、ビームライン装置１４は例えば、上流から順に、質量分析磁石装置１８、ビーム整形装置２０、偏向走査装置２２、Ｐレンズ２４又はビーム平行化装置、及び、角度エネルギーフィルター２６を備える。なお本書において、上流とはイオンソース１２に近い側を指し、下流とは真空処理室１６（またはビームストッパ２８）に近い側を指す。

質量分析磁石装置１８は、イオンソース１２の下流に設けられており、イオンソース１２から引き出されたイオンビームＢから必要なイオン種を質量分析により選択するよう構成されている。ビーム整形装置２０は、Ｑレンズなどの収束レンズを備えており、イオンビームＢを所望の断面形状に整形するよう構成されている。

また、偏向走査装置２２は、ビームスキャンを提供するよう構成されている。偏向走査装置２２は、整形されたイオンビームＢをｘ方向に走査する。こうして、イオンビームＢは、ｙ方向の幅よりも長いｘ方向の走査範囲にわたって走査される。図１において矢印Ｃによりビームスキャン及びその走査範囲を例示し、走査範囲の一端及び他端でのイオンビームＢをそれぞれ実線及び破線で示す。なお明確化のためにイオンビームＢに斜線を付して図示する。

Ｐレンズ２４は、走査されたイオンビームＢの進行方向を平行にするよう構成されている。角度エネルギーフィルター２６は、イオンビームＢのエネルギーを分析し必要なエネルギーのイオンを下方に偏向して真空処理室１６に導くよう構成されている。このようにして、ビームライン装置１４は、基板Ｗに照射されるべきイオンビームＢを真空処理室１６に供給する。

真空処理室１６は、１枚又は複数枚の基板Ｗを保持し、イオンビームＢに対する例えばｙ方向の相対移動（いわゆるメカニカルスキャン）を必要に応じて基板Ｗに提供するよう構成されている物体保持部（図示せず）を備える。図１において矢印Ｄによりメカニカルスキャンを例示する。また、真空処理室１６は、ビームストッパ２８を備える。イオンビームＢ上に基板Ｗが存在しない場合には、イオンビームＢはビームストッパ２８に入射する。

ある他の実施形態においては、イオン注入装置１０は、ｚ方向に垂直な一方向に長い断面を有するイオンビームを真空処理室１６に与えるよう構成されていてもよい。この場合、イオンビームは例えば、ｙ方向の幅よりも長いｘ方向の幅を有する。こうした細長断面のイオンビームはリボンビームと呼ばれることもある。あるいは、更なる他の実施形態においては、イオン注入装置１０は、イオンビームを走査することなく、スポット状の断面を有するイオンビームを真空処理室１６に与えるよう構成されていてもよい。

詳しくは図２ないし図５を参照して後述するが、真空処理室１６にはイオンビーム測定装置１００が設けられている。イオンビーム測定装置１００は、もとのイオンビームＢを測定用イオンビームＢｍに整形するためのマスク１０２と、測定用イオンビームＢｍを検出するよう構成されている検出部１０４と、を備える。

図１の下部に例示するように、基板ＷにイオンビームＢが照射されるとき、マスク１０２及び検出部１０４はイオンビームＢから外れた待避位置にある。このときマスク１０２及び検出部１０４にイオンビームＢは照射されない。測定の際には、マスク１０２及び検出部１０４は、図示しない移動機構により、イオンビームＢを横切る測定位置（図２参照）に移動される。このときマスク１０２は、イオンビームＢの経路上において角度エネルギーフィルター２６と検出部１０４との間にあり、検出部１０４は、イオン注入処理において基板Ｗの表面が置かれるｚ方向位置にある。

また、イオンビーム測定装置１００は、イオンビーム測定処理を実行するための測定制御部１０６を備える。測定制御部１０６は、イオン注入装置１０を制御するよう構成されている制御装置の一部であってもよいし、それとは別個に設けられていてもよい。測定制御部１０６は、上述のようなマスク１０２及び検出部１０４の待避位置と測定位置との間の移動を司るよう構成されていてもよい。ある実施形態においては、イオン注入装置１０は、イオンビーム測定装置１００による測定結果に基づいてイオン注入処理を制御するよう構成されていてもよい。

測定制御部１０６は、検出結果を表す検出部１０４の出力に基づいて、設計上の進行方向であるｚ方向に対して実際のイオンビームＢの進行方向がなす角度を演算するよう構成されているビーム角度演算部１０８を備える。ビーム角度演算部１０８は、測定用イオンビームＢｍのｙビーム部分のｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度を演算し、測定用イオンビームＢｍのｘビーム部分のｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度を演算するよう構成されている。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るイオンビーム測定装置１００を概略的に示す図である。図３は、図２に示すイオンビーム測定装置１００をマスク１０２のｙ方向中央で切断してｙ方向から見た図である。図４は、図２に示すイオンビーム測定装置１００をマスク１０２のｙスリット１１０ｙのｘ方向位置で切断してｘ方向から見た図である。図５は、図２に示すイオンビーム測定装置１００をマスク１０２のｘスリット１１０ｘのｘ方向位置で切断してｘ方向から見た図である。

マスク１０２は、上流から供給されるイオンビームＢを部分的に透過させ測定用イオンビームＢｍを生成するよう構成されている。測定用イオンビームＢｍは、ｙビーム部分１１２ｙ及びｘビーム部分１１２ｘを備える（図３ないし図５参照）。ｙビーム部分１１２ｙは、ｘｙ面においてｙ方向に細長い断面を有する。ｘビーム部分１１２ｘは、ｘｙ面においてｘ方向に細長い断面を有する。

マスク１０２は、イオンビームＢを通過させる複数のスリット又は開口を有する板状の部材を備える。マスク１０２上の複数のスリットは、ｙ方向に細長いｙスリット１１０ｙと、ｘ方向に細長いｘスリット１１０ｘと、を含む。本書では、ｙスリット１１０ｙが形成されているマスク１０２の部分を「第１マスク部分」と称し、ｘスリット１１０ｘが形成されているマスク１０２の部分を「第２マスク部分」と称することがある。

図２に示されるマスク１０２は、もとのイオンビームＢが入射するマスク１０２上の被照射領域に、３つの第１マスク部分及び２つの第２マスク部分を備える。これらの第１マスク部分及び第２マスク部分は、ｘ方向に互い違いに配置されている。各第１マスク部分は１本のｙスリット１１０ｙを備え、各第２マスク部分は１本のｘスリット１１０ｘを備える。

よって、マスク１０２は、３本のｙスリット１１０ｙと２本のｘスリット１１０ｘとを有し、ｙスリット１１０ｙとｘスリット１１０ｘとがｘ方向に互い違いに並んでいる。中央のｙスリット１１０ｙは、イオンビームＢが入射するマスク１０２上の被照射領域においてｘ方向中央に配置されている。残りの２本のｙスリット１１０ｙはそれぞれ、マスク１０２上の被照射領域においてｘ方向端部に配置されている。一方、２本のｘスリット１１０ｘは、ｙ方向に関して同じ位置にあり、マスク１０２上の被照射領域においてｙ方向中央に配置されている。

ｙスリット１１０ｙは、ｙビーム部分１１２ｙに対応する形状を有する貫通孔である。従ってｙスリット１１０ｙは、ある狭いスリット幅をｘ方向に有し、それよりも長いスリット長さをｙ方向に有する。一方、ｘスリット１１０ｘは、ｘビーム部分１１２ｘに対応する形状を有する貫通孔である。従ってｘスリット１１０ｘは、ある狭いスリット幅をｙ方向に有し、それよりも長いスリット長さをｘ方向に有する。

ｙスリット１１０ｙ及びｘスリット１１０ｘのスリット長さはスリット幅よりも顕著に長く、スリット長さはスリット幅の例えば少なくとも１０倍である。測定の精度を重視する場合にはスリット幅を狭くすることが望ましく、測定時間を短縮することを重視する場合にはスリット幅を広くすることが望ましい。ｙスリット１１０ｙのスリット長さはイオンビームＢのｙ方向の幅に応じて定められる。

また、マスク１０２は、測定用イオンビームＢｍが検出部１０４に入射するとき隣接する２つのビーム部分が互いに分離されているように、隣接する２つのスリットの間隔が定められている。図３に示されるように、隣接するｙビーム部分１１２ｙとｘビーム部分１１２ｘとが検出部１０４のｚ方向位置において互いに重なり合わないように、隣接するｙスリット１１０ｙとｘスリット１１０ｘとのｘ方向の間隔が定められている。このようにすれば、マスク１０２から検出部１０４に各ビーム部分が達するまでに各ビーム部分の発散により、隣接するビーム部分が互いに混ざり合うことを避けることができる。

イオンビームＢが第１マスク部分に照射されｙスリット１１０ｙを通過することにより、ｙビーム部分１１２ｙが生成される。イオンビームＢが第２マスク部分に照射されｘスリット１１０ｘを通過することにより、ｘビーム部分１１２ｘが生成される。マスク１０２上のｙスリット１１０ｙ及びｘスリット１１０ｘの配置に対応して、３本のｙビーム部分１１２ｙと２本のｘビーム部分１１２ｘとがｘ方向に互い違いに配列された測定用イオンビームＢｍが生成される。

検出部１０４による検出の間、マスク１０２は静止している。よって、ｙビーム部分１１２ｙ及びｘビーム部分１１２ｘは、もとのイオンビームＢから切り出された特定の一部分に相当する。そのため、ｙビーム部分１１２ｙ及びｘビーム部分１１２ｘは、ｘｙ面におけるイオンビームＢの特定の位置でのビーム角度を保持する。

検出部１０４は、ｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置を検出し、ｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置を検出するよう構成されている。検出部１０４は、測定用イオンビームＢｍを横切るようにｘ方向に移動可能である移動検出器を備える。検出部１０４のｘ方向への移動を図２において矢印Ｅにより例示する。検出器のｘ方向移動により、ｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置が検出される。また、検出部１０４は、ｙ方向に配列された複数の検出要素１１４を備える。検出部１０４におけるｘビーム部分１１２ｘの到達位置から、ｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置が検出される。

このようにして、検出部１０４は、移動検出器が測定用イオンビームＢｍを１回横切る間にｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置及びｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置を検出することができる。

検出部１０４または各検出要素１１４は、例えば、入射するイオンの量に応じて電流を生成する素子を備えており、あるいはイオンビームを検出可能である任意の構成であってもよい。検出部１０４または各検出要素１１４は、例えばファラデーカップであってもよい。また、図示される検出部１０４は５つの検出要素１１４が代表的に例示されているが、検出部１０４は典型的には、それより多数（例えば少なくとも１０個）の検出要素１１４の配列を備えてもよい。

図３に示されるように、検出部１０４が測定用イオンビームＢｍを検出するためにｘ方向に移動するとき、例えばｘ方向位置ｘａにおいて、検出部１０４は、マスク１０２上のｘ方向端部のｙスリット１１０ｙからのｙビーム部分１１２ｙを受ける。また、検出部１０４は、例えばｘ方向位置ｘｂにおいて、一方のｘスリット１１０ｘからのｘビーム部分１１２ｘを受ける。さらに、検出部１０４は、例えばｘ方向位置ｘｃにおいて、ｘ方向中央のｙスリット１１０ｙからのｙビーム部分１１２ｙを受ける。同様にして、検出部１０４は、例えばｘ方向位置ｘｄにおいて他方のｘスリット１１０ｘからのｘビーム部分１１２ｘを受け、例えばｘ方向位置ｘｅにおいてｘ方向端部のｙスリット１１０ｙからのｙビーム部分１１２ｙを受ける。

検出部１０４は、ｘ方向移動の結果得られたｘ方向位置とビーム電流との関係をビーム角度演算部１０８に出力する。ビーム角度演算部１０８は、ｘ方向位置とビーム電流との関係から、ｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置を特定する。ビーム角度演算部１０８は、例えば、ｙビーム部分１１２ｙに対応するビーム電流ピークのｘ方向位置を、そのｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置と決定する。

図４に示されるように、ｙビーム部分１１２ｙは、ｙ方向に並ぶいくつかの検出要素１１４にわたって入射する。そこで、本実施形態においては、個々の検出要素１１４から出力されるビーム電流が合計され、その合計のビーム電流がｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置を特定するために使用される。

知られているように、ｚ方向における第１位置と第２位置との間でのｘ方向のビーム変位量と、第１位置と第２位置とのｚ方向距離との比から、ｘ方向ビーム角度θｘを演算することができる。検出中にマスク１０２は規定の場所に保持されるから、マスク１０２上の各スリットのｚ方向位置、及び当該ｚ方向位置における各スリットのｘｙ面内位置は既知である。また、検出部１０４のｚ方向位置も既知である。したがって、これら既知の位置関係と、検出されたｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置とを用いて、ｘ方向ビーム角度θｘを演算することができる。

ｙビーム部分１１２ｙのｘ方向の幅は、図３に示されるように、ｙスリット１１０ｙのｘ方向の幅に対応して細くなっている。したがって、ｙビーム部分１１２ｙに対応するビーム電流ピークのｘ方向位置の特定が容易である。また、ｙビーム部分１１２ｙは、図４に示されるように、ｙスリット１１０ｙに対応してｙ方向に幅広である。そのため、従前のように円形小孔を有するマスクを使用する場合に比べて、検出部１０４が受けるビーム電流を大きくとることができる。

同様に、ｚ方向における第１位置と第２位置との間でのｙ方向のビーム変位量と、第１位置と第２位置とのｚ方向距離との比から、ｙ方向ビーム角度θｙを演算することができる。図５に示されるように、ｘビーム部分１１２ｘのｙ方向の幅はｘスリット１１０ｘのｙ方向の幅に対応して細くなっている。ｘビーム部分１１２ｘは検出部１０４のある特定の検出要素１１４に到達し、その検出要素１１４のｙ方向位置をｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置とみなすことができる。こうして検出されたｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置と、マスク１０２と検出部１０４との既知の位置関係とを用いて、ｙ方向ビーム角度θｙを演算することができる。図３に示されるように、ｘビーム部分１１２ｘはｘスリット１１０ｘに対応してｘ方向に幅広であるので、検出部１０４が受けるビーム電流を大きくとることができる。

このように、第１の実施形態によると、単一のマスクにｘ方向スリット及びｙ方向スリットを形成することにより、１つのマスクでｘ方向ビーム角度θｘ及びｙ方向ビーム角度θｙを同時に測定することができる。

複数のｙスリット１１０ｙをそれぞれｘ方向に異なる位置に設けることにより、イオンビームＢのｘ方向ビーム角度θｘのｘ方向分布を求めることができる。例えば、中央のｙビーム部分１１２ｙから得られるｘ方向ビーム角度θｘを、イオンビームＢのｘ方向ビーム角度の代表値として用いることができる。また、ｘ方向ビーム角度θｘの均一性を表す指標として例えば、この代表値と、端部のｙビーム部分１１２ｙから得られるｘ方向ビーム角度θｘとの差を用いることもできる。

また、複数のｘスリット１１０ｘをそれぞれｘ方向に異なる位置に設けることにより、イオンビームＢのｙ方向ビーム角度θｙのｘ方向分布を求めることができる。

上述の実施形態においては、検出部１０４は一定速度でｘ方向に移動している。これには検出部１０４の動作が単純になるという利点がある。しかし、ある実施形態においては、検出部１０４が受けるビーム電流量を大きくするために、検出部１０４は、移動検出器が測定用イオンビームＢｍを１回横切る間にその移動速度を調整するよう構成されていてもよい。例えば、移動検出器は、ｘビーム部分１１０ｘを受けるために減速し又は静止してもよい。具体的には例えば、移動検出器は、ｘビーム部分１１０ｘを受ける直前に減速し、そのｘビーム部分１１０ｘを通過するまで減速を継続してもよい。あるいは、移動検出器は、ｘビーム部分１１０ｘを受ける位置で所定時間停止してもよい。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係るイオン注入装置の真空処理室２１６を概略的に示す図である。図６の上部は真空処理室２１６の概略構成を示す上面図であり、図６の下部は真空処理室２１６の概略構成を示す側面図である。第２の実施形態に係るイオン注入装置は、図１に示すイオンソース１２及びビームライン装置１４を備えてもよい。

また、図７は、本発明の第２の実施形態に係るイオンビーム測定装置２００を概略的に示す図である。図８は、図７に示すイオンビーム測定装置２００をマスク１０２のｙ方向中央で切断してｙ方向から見た図である。

第２の実施形態に係るイオンビーム測定装置２００は、第１の実施形態に係るイオンビーム測定装置１００とは測定用イオンビームＢｍの検出のための構成が異なる。マスク１０２については、第１の実施形態と第２の実施形態とで同一である。

イオンビーム測定装置２００は、もとのイオンビームＢを測定用イオンビームＢｍに整形するためのマスク１０２と、測定用イオンビームＢｍを検出するよう構成されている検出部２０４と、を備える。また、イオンビーム測定装置１００は、検出部２０４の出力に基づいて、設計上の進行方向であるｚ方向に対して実際のイオンビームＢの進行方向がなす角度を演算するよう構成されているビーム角度演算部１０８を備える。

検出部２０４は、ｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置を検出し、ｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置を検出するよう構成されている。検出部２０４は、測定用イオンビームＢｍを横切るようにｘ方向に移動可能である移動検出器２０４ａと、イオンビーム進行方向において移動検出器２０４ａの下流に配置されている固定検出器２０４ｂと、を備える。

移動検出器２０４ａは、測定用イオンビームＢｍを横切るようにｘ方向に移動可能である。移動検出器２０４ａのｘ方向移動により、ｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置が検出される。移動検出器２０４ａは、ｙビーム部分１１２ｙに対応してｙ方向に長い移動検出要素２１４ａを備える。ある実施形態においては、移動検出器２０４ａは、第１の実施形態に係る検出部１０４であってもよく、その場合、移動検出器２０４ａは、ｙ方向に配列された複数の検出要素を備えてもよい。

一方、固定検出器２０４ｂは、ｘビーム部分１１２ｘを受けるようにビームストッパ２８に配設されている。つまり、ビームストッパ２８上でｘビーム部分１１２ｘが入射する場所に固定検出器２０４ｂが設けられている。固定検出器２０４ｂは、ｙ方向に配列された複数の固定検出要素２１４ｂを備える。本実施形態においては測定用イオンビームＢｍが２本のｘビーム部分１１２ｘを有するので、固定検出器２０４ｂは、複数の固定検出要素２１４ｂのｙ方向配列を２つ備える。固定検出器２０４ｂにおけるｘビーム部分１１２ｘの到達位置から、ｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置が検出される。

図８に示されるように、移動検出器２０４ａは、測定用イオンビームＢｍを検出するためにｘ方向に移動する。このとき、移動検出器２０４ａは、例えばｘ方向位置ｘａにおいて、マスク１０２上のｘ方向端部のｙスリット１１０ｙからのｙビーム部分１１２ｙを受ける。移動検出器２０４ａは、ｘビーム部分１１２ｘを通過する。また、移動検出器２０４ａは、例えばｘ方向位置ｘｃにおいて、ｘ方向中央のｙスリット１１０ｙからのｙビーム部分１１２ｙを受ける。さらに、移動検出器２０４ａは、ｘビーム部分１１２ｘを通過し、例えばｘ方向位置ｘｅにおいてｘ方向端部のｙスリット１１０ｙからのｙビーム部分１１２ｙを受ける。

移動検出器２０４ａは、ｘ方向移動の結果得られたｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置とビーム電流との関係をビーム角度演算部１０８に出力する。ビーム角度演算部１０８は、この関係から、ｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置を特定する。ビーム角度演算部１０８は、例えば、ｙビーム部分１１２ｙに対応するビーム電流ピークのｘ方向位置を、そのｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置と決定する。ビーム角度演算部１０８は、得られたｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置と、マスク１０２と移動検出器２０４ａとの既知の位置関係とを用いて、ｘ方向ビーム角度θｘを演算する。

一方、固定検出器２０４ｂは、移動検出器２０４ａがｘビーム部分１１２ｘから離れているときにｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置を検出する。固定検出器２０４ｂは、対応するｘビーム部分１１２ｘが移動検出器２０４ａによって遮られていないとき、ｘビーム部分１１２ｘを受ける。ｘビーム部分１１２ｘは固定検出器２０４ｂのある特定の固定検出要素２１４ｂに到達する。したがって、その固定検出要素２１４ｂのｙ方向位置をｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置とみなすことができる。ビーム角度演算部１０８は、こうして検出されたｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置と、マスク１０２と固定検出器２０４ｂとの既知の位置関係とを用いて、ｙ方向ビーム角度θｙを演算する。

このようにして、検出部２０４は、移動検出器２０４ａが測定用イオンビームＢｍを１回横切る間にｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置及びｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置を検出することができる。

第２の実施形態によると、第１の実施形態と同様に、幅広のスリットにより検出部２０４が受けるビーム電流を大きくとることができる。また、単一のマスクにｘ方向スリット及びｙ方向スリットを形成することにより、１つのマスクでｘ方向ビーム角度及びｙ方向ビーム角度を同時に測定することができる。

既存のイオン注入装置にはたいてい、移動検出器２０４ａ及び固定検出器２０４ｂに相当する検出器が設けられている。したがって、第２の実施形態によると、そうした既存の検出器を流用してイオンビーム測定装置２００を構成することができるという利点もある。

なお、ある実施形態においては、ｘ方向ビーム角度とｙ方向ビーム角度とを同時に測定しなくてもよい。例えば、移動検出器２０４ａによりｘ方向ビーム角度θｘを測定した後、移動検出器２０４ａを退避させ、固定検出器２０４ｂでｙ方向ビーム角度を測定することもできる。

また、マスク１０２を基板Ｗより上流に配置することに代えて、基板Ｗが置かれるべきｚ方向位置にマスク１０２が配置されてもよい。この場合、移動検出器２０４ａは、基板Ｗが置かれるべきｚ方向位置よりも下流に配置されてもよい。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係るイオンビーム測定装置３００を概略的に示す図である。第３の実施形態に係るイオンビーム測定装置３００は、第１及び第２の実施形態に係るイオンビーム測定装置とは測定用イオンビームＢｍの検出のための構成が異なる。マスク１０２については、既述の実施形態と第３の実施形態とで同一である。

イオンビーム測定装置３００は、もとのイオンビームＢを測定用イオンビームＢｍに整形するためのマスク１０２と、測定用イオンビームＢｍを検出するよう構成されている検出部３０４と、を備える。また、イオンビーム測定装置１００は、検出部３０４の出力に基づいて、設計上の進行方向であるｚ方向に対して実際のイオンビームＢの進行方向がなす角度を演算するよう構成されているビーム角度演算部１０８を備える。

検出部３０４は、測定用イオンビームＢｍのｙビーム部分のｘ方向位置を検出し、測定用イオンビームＢｍのｘビーム部分のｙ方向位置を検出するよう構成されている。検出部３０４は、測定用イオンビームＢｍを受けるよう配設されている固定検出器を備える。固定検出器は、検出要素３１４の二次元配列を備える。検出要素３１４はｘ方向及びｙ方向にマトリックス状に配列されている。

検出部３０４におけるｙビーム部分の到達位置から、ｙビーム部分のｘ方向位置が検出される。ｙビーム部分は検出部３０４上のあるｘ方向位置にてｙ方向に並ぶいくつかの検出要素３１４に到達し、それら検出要素３１４のｘ方向位置をｙビーム部分のｘ方向位置とみなすことができる。個々の検出要素３１４から出力されるビーム電流が合計され、その合計のビーム電流がｙビーム部分のｘ方向位置を特定するために使用される。検出されたｙビーム部分のｘ方向位置と、マスク１０２と検出部３０４との既知の位置関係とを用いて、ｘ方向ビーム角度θｘが演算される。

同様に、検出部３０４におけるｘビーム部分の到達位置から、ｘビーム部分のｙ方向位置が検出される。ｘビーム部分は検出部３０４上のあるｙ方向位置にてｘ方向に並ぶいくつかの検出要素３１４に到達し、それら検出要素３１４のｙ方向位置をｘビーム部分のｙ方向位置とみなすことができる。検出されたｘビーム部分のｙ方向位置と、マスク１０２と検出部３０４との既知の位置関係とを用いて、ｙ方向ビーム角度θｙが演算される。

このようにして、第３の実施形態によると、既述の実施形態と同様に、幅広のスリットにより検出部３０４が受けるビーム電流を大きくとることができる。また、単一のマスクにｘ方向スリット及びｙ方向スリットを形成することにより、１つのマスクでｘ方向ビーム角度及びｙ方向ビーム角度を同時に測定することができる。

第３の実施形態においては、検出部３０４による検出の間、マスク１０２は静止している。しかし、ある実施形態においては、検出部３０４による検出の間、マスク１０２は例えばｘ方向に移動されてもよい。そのようにしてもビーム角度を測定することは可能である。

ある実施形態においては、検出部３０４は、検出要素３１４の二次元配列を備える固定検出器と、既述の実施形態に係る移動検出器と、を備えてもよい。この場合、固定検出器は、移動検出器のｚ方向下流に配置される。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るイオンビーム測定装置に使用されるマスク４０２を示す図である。第４の実施形態に係るマスク４０２は、特にｘスリット１１０ｘのｙ方向位置に関して、既述の実施形態に係るマスク１０２と異なる。なお図１０においてｙ方向は縦方向であり、ｘ方向は横方向である。

図１０に示されるマスク４０２は、もとのイオンビームＢが入射するマスク１０２上の被照射領域に、４つの第１マスク部分及び３つの第２マスク部分を備える。これらの第１マスク部分及び第２マスク部分は、ｘ方向に互い違いに配置されている。各第１マスク部分は１本のｙスリット１１０ｙを備え、各第２マスク部分は１本のｘスリット１１０ｘを備える。よって、マスク４０２は、４本のｙスリット１１０ｙと３本のｘスリット１１０ｘとを有し、ｙスリット１１０ｙとｘスリット１１０ｘとがｘ方向に互い違いに並んでいる。

３本のうち中央のｘスリット１１０ｘは、イオンビームＢが入射するマスク４０２上の被照射領域においてｘ方向及びｙ方向に関して中央に配置されている。残りの２本のｘスリット１１０ｘはそれぞれ、マスク４０２上の被照射領域において中央のｘスリット１１０ｘとは異なるｙ方向位置に配置されている。また、これら残りの２本のｘスリット１１０ｘのｙ方向位置は互いに異なる。図示されるマスク４０２において隣り合うｘスリット１１０ｘのｙ方向間隔は等しいが、そうである必要はない。

このように複数のｘスリット１１０ｘをそれぞれｙ方向に異なる位置に設けることにより、イオンビームＢのｙ方向ビーム角度θｙのｙ方向分布を求めることができる。

第４の実施形態に係るマスク４０２は、既述の実施形態のいずれかに係る測定用イオンビームＢｍの検出のための構成と組み合わせて使用することができる。よって、ある実施形態に係るイオンビーム測定装置は、互いに異なるｙ方向位置に形成された複数のｘスリット１１０ｘを備えるマスク４０２と、移動検出器である検出部１０４と、を備えてもよい。また、ある実施形態に係るイオンビーム測定装置は、互いに異なるｙ方向位置に形成された複数のｘスリット１１０ｘを備えるマスク４０２と、移動検出器２０４ａ及び固定検出器２０４ｂを備える検出部２０４と、を備えてもよい。ある実施形態に係るイオンビーム測定装置は、互いに異なるｙ方向位置に形成された複数のｘスリット１１０ｘを備えるマスク４０２と、固定検出器である検出部３０４と、を備えてもよい。

（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係るイオンビーム測定装置に使用されるマスク５０２を示す図である。図１１の上部はマスク５０２の正面図であり、図１１の下部はマスク５０２の側面図である。第５の実施形態に係るマスク５０２は、スリットの配置に関して、既述の実施形態に係るマスクと異なる。図１１の上部においてｙ方向は縦方向であり、ｘ方向は横方向である。なお説明の便宜上、図１１の下部においてイオンビームの進行方向を矢印Ｆで示す。

図１１に示されるマスク５０２は、もとのイオンビームＢが入射するマスク５０２上の被照射領域に、３つの第１マスク部分５０３ｙ及び２つの第２マスク部分５０３ｘを備える。これらの第１マスク部分５０３ｙ及び第２マスク部分５０３ｘは、ｘ方向に互い違いに配置されている。中央の第１マスク部分５０３ｙは３本のｙスリット１１０ｙを備え、両端の第１マスク部分５０３ｙはそれぞれ２本のｙスリット１１０ｙを備える。各第１マスク部分５０３ｙのｙスリット１１０ｙは互いに平行にｘ方向に配列されている。また、各第２マスク部分５０３ｘは１本のｘスリット１１０ｘを備える。

よって、マスク５０２は、合計７本のｙスリット１１０ｙと２本のｘスリット１１０ｘとを有する。中央の３本のｙスリット１１０ｙは、イオンビームＢが入射するマスク５０２上の被照射領域においてｘ方向中央に配置されている。端部の２本のｙスリット１１０ｙは、マスク５０２上の被照射領域においてｘ方向端部に配置されている。一方、２本のｘスリット１１０ｘは、ｙ方向に関して同じ位置にあり、マスク１０２上の被照射領域においてｙ方向中央に配置されている。

イオンビームが第１マスク部分５０３ｙに照射されｙスリット１１０ｙを通過することにより、ｙビーム部分が生成される。イオンビームが第２マスク部分５０３ｘに照射されｘスリット１１０ｘを通過することにより、ｘビーム部分が生成される。マスク５０２上のｙスリット１１０ｙ及びｘスリット１１０ｘの配置に対応して、７本のｙビーム部分と２本のｘビーム部分とを備える測定用イオンビームが生成される。

図１１の下部に示されるように、ｙスリット１１０ｙ及びｘスリット１１０ｘのｘ方向（図において横方向）の幅は、イオンビーム進行方向の上流側よりも下流側において広くなるようにテーパ状である。スリットを広げる度合いはイオンビームの発散角に依存して定められる。こうしたスリット形状は、スリットを通過したビーム部分の角度成分をすべて検出するのに役立つ。図示されていないが、ｙスリット１１０ｙ及びｘスリット１１０ｘのｙ方向の幅についても同様に、イオンビーム進行方向の上流側よりも下流側において広くなるようにテーパ状であってもよい。

ある実施形態においては、イオンビーム測定装置は、隣接して平行に配列された複数のスリット（例えばｙスリット１１０ｙ）を通過したビーム部分を検出器で観測して得られたプロファイルを比較し、それらの類似性を評価してもよい。イオンビーム測定装置は、その評価結果に基づいて、測定が正常に行われたか否かを判定してもよい。測定中に例えば放電などの異常が生じた場合には、隣接する２つの平行なスリットに由来する２つのビーム電流プロファイルが互いに異なる形状をとりうる。

そこで、各スリットに対応するビーム電流プロファイルが類似すると評価される場合には、イオンビーム測定装置は、測定が正常に行われたと判定してもよい。逆に、各スリットに対応するビーム電流プロファイルが類似しないと評価される場合には、イオンビーム測定装置は、測定が正常に行われていないと判定してもよい。測定が正常に行われていないと判定された場合には、イオンビーム測定装置は、再測定を実行してもよい。

また、上述のマスク１０２と同様に、マスク５０２は、測定用イオンビームが検出部に入射するとき隣接する２つのビーム部分が互いに分離されているように、隣接する２つのスリットの間隔が定められている。スリット間隔は例えば、マスク５０２と検出部との距離に応じて定められる。スリットと検出器の距離が大きければスリット間隔を広く、距離が小さければスリット間隔を狭くする。スリット間隔が狭いほど多数のスリットをマスク５０２に配置することができる。

第５の実施形態に係るマスク５０２は、既述の実施形態のいずれかに係る測定用イオンビームＢｍの検出のための構成と組み合わせて使用することができる。よって、ある実施形態に係るイオンビーム測定装置は、各々が複数のｙスリット１１０ｙを有する複数の第１マスク部分５０３ｙを備えるマスク５０２と、移動検出器である検出部１０４と、を備えてもよい。また、ある実施形態に係るイオンビーム測定装置は、各々が複数のｙスリット１１０ｙを有する複数の第１マスク部分５０３ｙを備えるマスク５０２と、移動検出器２０４ａ及び固定検出器２０４ｂを備える検出部２０４と、を備えてもよい。ある実施形態に係るイオンビーム測定装置は、各々が複数のｙスリット１１０ｙを有する複数の第１マスク部分５０３ｙを備えるマスク５０２と、固定検出器である検出部３０４と、を備えてもよい。

図１２は、本発明のある実施形態に係るイオンビーム測定方法を説明するためのフローチャートである。まず、イオンビームが通過する位置にマスクがセットされる（Ｓ１）。この操作は機械的に行われる。マスクには上述のようにｙスリット及びｘスリットが設けられている。以降、本方法の終了までマスクはその位置に保持され、測定の間マスクは静止している。

次にイオンビームの照射が開始される（Ｓ２）。イオンビームがマスクのスリットを通過することにより、測定用イオンビームが準備される。測定用イオンビームは上述のように、イオンビーム進行方向に垂直であるｙ方向に長いｙビーム部分と、前記進行方向及びｙ方向に垂直であるｘ方向に長いｘビーム部分と、を備える。

続いて、ビーム角度が測定される（Ｓ３）。マスクを通過したイオンビームの到達位置が、検出部を使用して測定される。ｙビーム部分のｘ方向位置が検出され、ｘビーム部分のｙ方向位置が検出される。このとき、必要に応じて検出部が測定用イオンビームに対して移動される。検出されたｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度が演算され、検出されたｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度が演算される。その後イオンビームの照射は終了され（Ｓ４）、最後にマスクのセットが解除される（Ｓ５）。マスクは待避位置へと戻される。こうして、本方法は終了する。

本発明の代表的ないくつかの実施形態を説明した。本発明の実施形態によると、単一のマスクにｘ方向スリット及びｙ方向スリットを形成することにより、１つのマスクでｘ方向ビーム角度θｘ及びｙ方向ビーム角度θｙを同時に測定することができる。

また、一般に、イオンビームＢのビーム角度は二方向の角度成分、典型的にはｘ方向及びｙ方向のビーム角度で特徴づけられる。本発明の実施形態によると、ｙビーム部分１１２ｙのｘ方向位置及びｘビーム部分１１２ｘのｙ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度θｘ及びｙ方向ビーム角度θｙを直接的に求めることができる。

したがって、本発明の実施形態によると、単純な構成で二方向のビーム角度を測定することができる。

以上、本発明を実施形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

上述の実施形態においては、ｙビーム部分１１２ｙはｙ方向に連続する細長いビーム断面を有する。しかし、本書においてｙビーム部分は、ｙ方向に不連続の小ビーム断面を有してもよい。ある実施形態においては、ｙビーム部分は、ｙ方向に整列された複数の小ビーム部分を備えてもよい。これらの小ビーム部分は、ｙ方向に連続するビーム断面と機能的に同一又は類似するように配列される。こうして、ｙ方向に長いｙビーム部分を、複数の小ビーム部分が集合的に形成していてもよい。ｘビーム部分についても同様である。

そのため、マスクのスリットは細長い単一の開口には限られない。ある実施形態においては、マスクは、複数の小開口を備え、これら小開口の各々が対応する小ビーム部分を生成してもよい。したがって、マスクは、全体としてｙスリット及びｘスリットを形成する多数の小開口の配列を備えてもよい。例えば、マスクは、ｙスリット１１０ｙのようにｙ方向に配列された多数の小孔と、ｘスリット１１０ｘのようにｘ方向に配列された多数の小孔と、を備えてもよい。

ある実施形態に係るイオン注入装置は、ｘ方向にスキャンされるイオンビームを使用し又はｘ方向の径がｙ方向の径より長いイオンビームを使用し、ｙ方向にウェハーをメカニカルスキャンするよう構成されている。ここで、イオンビームの進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と直交する平面上で互いに直交する二方向をｘ方向及びｙ方向とする。また、イオン注入装置は、ｘ方向及びｙ方向のビーム角度を測定するよう構成されているイオンビーム角度測定機構を備える。測定機構は、ｘ方向及びｙ方向のビーム角度測定時に所定の位置にセットされたｚ方向に垂直なマスクにイオンビームの一部分を通過させ、ｚ方向下流において通過ビームの到達位置を検出する手段を備える。この検出手段は、通過ビームの到達位置分布を測定可能である。また、測定機構は、検出された到達位置分布から通過ビームの角度を計算する手段を備える。マスクには、イオンビームの一部分を通過させるｙ方向に長い少なくとも一つのスリットと、ｘ方向に長い少なくとも一つのスリットと、が設けられている。測定機構は、ｘ方向のビーム角度とｙ方向のビーム角度とを同時に測定する。

通過ビームの検出手段は、ｙ方向に配置された複数の検出器からなり、測定機構は、それら複数の検出器をｘ方向に移動させながらイオンビームを測定してもよい。測定機構は、複数の検出器がｘ方向に長いスリットの前面に位置するとき当該複数の検出器を減速または一定時間停止して、ｙ方向角度を測定してもよい。

移動測定のための検出手段は、ｙ方向に長い移動検出器と、マスクから見て該移動検出器の移動線よりｚ方向に遠い場所に配置された固定検出器と、を備えてもよい。固定検出器は、マスクのｘ方向に長いスリットの前面にｙ方向に配列された複数の検出要素を備えてもよい。測定機構は、ｙ方向に長い移動検出器がｘ方向に長いスリットの前面に位置しない時だけ、固定検出器でビームの到達位置を検出してもよい。

検出手段は、二次元に配列され固定された検出器であってもよい。

ある実施形態に係るイオン注入装置は、ｘ方向にスキャンされるイオンビームを使用し又はｘ方向の径がｙ方向の径より長いイオンビームを使用し、ｙ方向にウェハーをメカニカルスキャンするよう構成されている。ここで、イオンビームの進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と直交する平面上で互いに直交する二方向をｘ方向及びｙ方向とする。また、イオン注入装置は、ｘ方向及びｙ方向のビーム角度を測定するよう構成されているイオンビーム角度測定機構を備える。測定機構は、ｘ方向及びｙ方向のビーム角度測定時に所定の位置にセットされたｚ方向に垂直なマスクにイオンビームの一部分を通過させ、ｚ方向下流において通過ビームの到達位置を検出する手段を備える。この検出手段は、通過ビームの到達位置分布を測定可能である。また、測定機構は、検出された到達位置分布から通過ビームの角度を計算する手段を備える。マスクには、イオンビームの一部分を通過させるｙ方向に長い少なくとも一つのスリットと、ｘ方向に長い少なくとも一つのスリットと、が設けられている。通過ビームの検出手段は、ｙ方向に配置された複数の検出器からなり、測定機構は、それら複数の検出器をｘ方向に移動させながらイオンビームを測定する。移動測定のための検出手段は、ｙ方向に長い移動検出器と、マスクから見て該移動検出器の移動線よりｚ方向に遠い場所に配置された固定検出器と、を備える。固定検出器は、マスクのｘ方向に長いスリットの前面にｙ方向に配列された複数の検出要素を備える。測定機構は、ｙ方向に長い検出器をｘ方向に移動させながらｘ方向のビーム角度測定を行い、ｙ方向に長い検出器をｘ方向に長いスリットの前面以外に停止させてｙ方向のビーム角度測定を行う。

ある実施形態に係るイオン注入装置は、ｘ方向にスキャンされるイオンビームを使用し又はｘ方向の径がｙ方向の径より長いイオンビームを使用し、ｙ方向にウェハーをメカニカルスキャンするよう構成されている。ここで、イオンビームの進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と直交する平面上で互いに直交する二方向をｘ方向及びｙ方向とする。また、イオン注入装置は、ｘ方向及びｙ方向のビーム角度を測定するよう構成されているイオンビーム角度測定機構を備える。測定機構は、ｘ方向及びｙ方向のビーム角度測定時に所定の位置にセットされたｚ方向に垂直なマスクにイオンビームの一部分を通過させ、ｚ方向下流において通過ビームの到達位置を検出する手段を備える。この検出手段は、通過ビームの到達位置分布を測定可能である。また、測定機構は、検出された到達位置分布から通過ビームの角度を計算する手段を備える。マスクには、イオンビームの一部分を通過させるｙ方向に長い少なくとも一つのスリットと、ｘ方向に長い複数のスリットと、が設けられている。ｘ方向に長い複数のスリットはマスク上のｙ方向位置が異なる様に配置されている。測定機構は、ｘ方向のビーム角度とｙ方向のビーム角度とを同時に測定する。

通過ビームの検出手段は、ｙ方向に配置された複数の検出器からなり、測定機構は、それら複数の検出器をｘ方向に移動させながらイオンビームを測定してもよい。測定機構は、複数の検出器がｘ方向に長いスリットの前面に位置するとき当該複数の検出器を減速または一定時間停止して、ｙ方向角度を測定してもよい。

移動測定のための検出手段は、ｙ方向に長い移動検出器と、マスクから見て該移動検出器の移動線よりｚ方向に遠い場所に配置された固定検出器と、を備えてもよい。固定検出器は、マスクのｘ方向に長いスリットの前面にｙ方向に配列された複数の検出要素を備えてもよい。測定機構は、ｙ方向に長い移動検出器がｘ方向に長いスリットの前面に位置しない時だけ、固定検出器でビームの到達位置を検出してもよい。

検出手段は、二次元に配列され固定された検出器であってもよい。

ある実施形態に係るイオン注入装置は、ｘ方向にスキャンされるイオンビームを使用し又はｘ方向の径がｙ方向の径より長いイオンビームを使用し、ｙ方向にウェハーをメカニカルスキャンするよう構成されている。ここで、イオンビームの進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と直交する平面上で互いに直交する二方向をｘ方向及びｙ方向とする。また、イオン注入装置は、ｘ方向及びｙ方向のビーム角度を測定するよう構成されているイオンビーム角度測定機構を備える。測定機構は、ｘ方向及びｙ方向のビーム角度測定時に所定の位置にセットされたｚ方向に垂直なマスクにイオンビームの一部分を通過させ、ｚ方向下流において通過ビームの到達位置を検出する手段を備える。この検出手段は、通過ビームの到達位置分布を測定可能である。また、測定機構は、検出された到達位置分布から通過ビームの角度を計算する手段を備える。マスクには、イオンビームの一部分を通過させるｙ方向に長い少なくとも一つのスリットと、ｘ方向に長い複数のスリットと、が設けられている。ｘ方向に長い複数のスリットはマスク上のｙ方向位置が異なる様に配置されている。通過ビームの検出手段は、ｙ方向に配置された複数の検出器からなり、測定機構は、それら複数の検出器をｘ方向に移動させながらイオンビームを測定する。移動測定のための検出手段は、ｙ方向に長い移動検出器と、マスクから見て該移動検出器の移動線よりｚ方向に遠い場所に配置された固定検出器と、を備える。固定検出器は、マスクのｘ方向に長いスリットの前面にｙ方向に配列された複数の検出要素を備える。測定機構は、ｙ方向に長い検出器をｘ方向に移動させながらｘ方向のビーム角度測定を行い、ｙ方向に長い検出器をｘ方向に長いスリットの前面以外に停止させてｙ方向のビーム角度測定を行う。

以下、本発明の幾つかの態様を挙げる。

１．もとのイオンビームを、イオンビーム進行方向に垂直であるｙ方向に長いｙビーム部分と、前記進行方向及びｙ方向に垂直であるｘ方向に長いｘビーム部分と、を備える測定用イオンビームに整形するためのマスクと、
前記ｙビーム部分のｘ方向位置を検出し、前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出するよう構成されている検出部と、
前記ｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度を演算し、前記ｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度を演算するよう構成されているビーム角度演算部と、を備えることを特徴とするイオンビーム測定装置。

２．前記もとのイオンビームは、ｙ方向の幅よりも長いｘ方向の走査範囲にわたって走査されるイオンビーム、または、ｙ方向の幅よりも長いｘ方向の幅を有するイオンビームであり、
前記マスクは、前記もとのイオンビームが入射する当該マスク上の被照射領域に、複数の第１マスク部分及び複数の第２マスク部分を備えており、
前記複数の第１マスク部分の各々は、前記ｙビーム部分に対応する少なくとも１つのｙスリットを備え、
前記複数の第２マスク部分の各々は、前記ｘビーム部分に対応する少なくとも１つのｘスリットを備え、
前記複数の第１マスク部分及び複数の第２マスク部分は、ｘ方向に互い違いに配置されていることを特徴とする実施形態１に記載のイオンビーム測定装置。

３．前記複数の第１マスク部分は、前記被照射領域のｘ方向中央に配置される中央第１マスク部分と、前記被照射領域のｘ方向端部に配置される端部第１マスク部分と、を備えることを特徴とする実施形態２に記載のイオンビーム測定装置。

４．前記複数の第１マスク部分の少なくとも１つは、ｘ方向に配列された複数のｙスリットを備えることを特徴とする実施形態２または３に記載のイオンビーム測定装置。

５．前記複数の第２マスク部分は、あるｙ位置にｘスリットを備える第２マスク部分と、別のｙ位置にｘスリットを備える第２マスク部分と、を備えることを特徴とする実施形態２から４のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。

６．前記ｙスリット及び／または前記ｘスリットの幅は、前記イオンビーム進行方向の上流側よりも下流側において広いことを特徴とする実施形態２から５のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。

７．前記マスクは、前記測定用イオンビームが前記検出部に入射するとき隣接する２つのビーム部分が互いに分離されているように、隣接する２つのスリットの間隔が定められていることを特徴とする実施形態１から６のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。

８．前記検出部による検出の間、前記マスクは静止していることを特徴とする実施形態１から７のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。

９．前記検出部は、前記測定用イオンビームを横切るように少なくともｘ方向に移動可能である移動検出器を備え、前記移動検出器は、少なくとも前記ｙビーム部分のｘ方向位置を検出することを特徴とする実施形態１から８のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。

１０．前記移動検出器は、前記ｙビーム部分に対応してｙ方向に長い検出要素を備えることを特徴とする実施形態９に記載のイオンビーム測定装置。

１１．前記検出部は、少なくとも前記ｘビーム部分を受けるよう配設されている固定検出器を備え、前記固定検出器は、少なくともｙ方向に配列された複数の検出要素を備え、前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することを特徴とする実施形態９または１０に記載のイオンビーム測定装置。

１２．前記固定検出器は、前記イオンビーム進行方向において前記移動検出器の下流に配置されていることを特徴とする実施形態１１に記載のイオンビーム測定装置。

１３．前記固定検出器は、前記移動検出器が前記ｘビーム部分から離れているときに前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することを特徴とする実施形態１２に記載のイオンビーム測定装置。

１４．前記移動検出器は、少なくともｙ方向に配列された複数の検出要素を備え、前記ｘビーム部分のｙ方向位置も検出することを特徴とする実施形態９に記載のイオンビーム測定装置。

１５．前記移動検出器は、前記ｘビーム部分を受けるために減速し又は静止することを特徴とする実施形態９から１４のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。

１６．前記検出部は、前記移動検出器が前記測定用イオンビームを１回横切る間に前記ｙビーム部分のｘ方向位置及び前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出するよう構成されていることを特徴とする実施形態９から１５のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。

１７．前記検出部は、前記測定用イオンビームを受けるよう配設されている固定検出器を備え、前記固定検出器は、検出要素の二次元配列を備え、前記ｙビーム部分のｘ方向位置及び前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することを特徴とする実施形態１から８のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。

１８．実施形態１から１７のいずれかに記載のイオンビーム測定装置を備えるイオン注入装置。

１９．前記イオンビーム測定装置は、被処理物にイオン注入処理をするための処理室に設けられていることを特徴とする実施形態１８に記載のイオン注入装置。

２０．イオンビーム進行方向に垂直であるｙ方向に長いｙビーム部分と、前記進行方向及びｙ方向に垂直であるｘ方向に長いｘビーム部分と、を備える測定用イオンビームを準備することと、
前記ｙビーム部分のｘ方向位置を検出することと、
前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することと、
前記ｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度を演算することと、
前記ｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度を演算することと、を備えることを特徴とするイオンビーム測定方法。

Ｂ イオンビーム、 Ｂｍ 測定用イオンビーム、 １０ イオン注入装置、 １６ 真空処理室、 １００ イオンビーム測定装置、 １０２ マスク、 １０４ 検出部、 １０８ ビーム角度演算部、 １１０ｙ ｙスリット、 １１０ｘ ｘスリット、 １１２ｙ ｙビーム部分、 １１２ｘ ｘビーム部分、 １１４ 検出要素、 ２００ イオンビーム測定装置、 ２０４ 検出部、 ２０４ａ 移動検出器、 ２０４ｂ 固定検出器、 ２１６ 真空処理室、 ３０４ 検出部、 ３１４ 検出要素、 ４０２ マスク、 ５０２ マスク、 ５０３ｙ 第１マスク部分、 ５０３ｘ 第２マスク部分。

Claims (20)

1. もとのイオンビームを、イオンビーム進行方向に垂直であるｙ方向に長いｙビーム部分と、前記進行方向及びｙ方向に垂直であるｘ方向に長いｘビーム部分と、を備える測定用イオンビームに整形するためのマスクと、
   前記ｙビーム部分のｘ方向位置を検出し、前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出するよう構成されている検出部と、
   前記ｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度を演算し、前記ｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度を演算するよう構成されているビーム角度演算部と、を備えることを特徴とするイオンビーム測定装置。
2. 前記もとのイオンビームは、ｙ方向の幅よりも長いｘ方向の走査範囲にわたって走査されるイオンビーム、または、ｙ方向の幅よりも長いｘ方向の幅を有するイオンビームであり、
   前記マスクは、前記もとのイオンビームが入射する当該マスク上の被照射領域に、複数の第１マスク部分及び複数の第２マスク部分を備えており、
   前記複数の第１マスク部分の各々は、前記ｙビーム部分に対応する少なくとも１つのｙスリットを備え、
   前記複数の第２マスク部分の各々は、前記ｘビーム部分に対応する少なくとも１つのｘスリットを備え、
   前記複数の第１マスク部分及び複数の第２マスク部分は、ｘ方向に互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム測定装置。
3. 前記複数の第１マスク部分は、前記被照射領域のｘ方向中央に配置される中央第１マスク部分と、前記被照射領域のｘ方向端部に配置される端部第１マスク部分と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のイオンビーム測定装置。
4. 前記複数の第１マスク部分の少なくとも１つは、ｘ方向に配列された複数のｙスリットを備えることを特徴とする請求項２または３に記載のイオンビーム測定装置。
5. 前記複数の第２マスク部分は、あるｙ位置にｘスリットを備える第２マスク部分と、別のｙ位置にｘスリットを備える別の第２マスク部分と、を備えることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。
6. 前記ｙスリット及び／または前記ｘスリットの幅は、前記イオンビーム進行方向の上流側よりも下流側において広いことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。
7. 前記マスクは、前記測定用イオンビームが前記検出部に入射するとき隣接する２つのビーム部分が互いに分離されているように、隣接する２つのスリットの間隔が定められていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。
8. 前記検出部による検出の間、前記マスクは静止していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。
9. 前記検出部は、前記測定用イオンビームを横切るように少なくともｘ方向に移動可能である移動検出器を備え、前記移動検出器は、少なくとも前記ｙビーム部分のｘ方向位置を検出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。
10. 前記移動検出器は、前記ｙビーム部分に対応してｙ方向に長い検出要素を備えることを特徴とする請求項９に記載のイオンビーム測定装置。
11. 前記検出部は、少なくとも前記ｘビーム部分を受けるよう配設されている固定検出器を備え、前記固定検出器は、少なくともｙ方向に配列された複数の検出要素を備え、前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することを特徴とする請求項９または１０に記載のイオンビーム測定装置。
12. 前記固定検出器は、前記イオンビーム進行方向において前記移動検出器の下流に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載のイオンビーム測定装置。
13. 前記固定検出器は、前記移動検出器が前記ｘビーム部分から離れているときに前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することを特徴とする請求項１２に記載のイオンビーム測定装置。
14. 前記移動検出器は、少なくともｙ方向に配列された複数の検出要素を備え、前記ｘビーム部分のｙ方向位置も検出することを特徴とする請求項９に記載のイオンビーム測定装置。
15. 前記移動検出器は、前記ｘビーム部分を受けるために減速し又は静止することを特徴とする請求項９から１４のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。
16. 前記検出部は、前記移動検出器が前記測定用イオンビームを１回横切る間に前記ｙビーム部分のｘ方向位置及び前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項９から１５のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。
17. 前記検出部は、前記測定用イオンビームを受けるよう配設されている固定検出器を備え、前記固定検出器は、検出要素の二次元配列を備え、前記ｙビーム部分のｘ方向位置及び前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のイオンビーム測定装置。
18. 請求項１から１７のいずれかに記載のイオンビーム測定装置を備えるイオン注入装置。
19. 前記イオンビーム測定装置は、被処理物にイオン注入処理をするための処理室に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載のイオン注入装置。
20. イオンビーム進行方向に垂直であるｙ方向に長いｙビーム部分と、前記進行方向及びｙ方向に垂直であるｘ方向に長いｘビーム部分と、を備える測定用イオンビームを準備することと、
    前記ｙビーム部分のｘ方向位置を検出することと、
    前記ｘビーム部分のｙ方向位置を検出することと、
    前記ｘ方向位置を用いてｘ方向ビーム角度を演算することと、
    前記ｙ方向位置を用いてｙ方向ビーム角度を演算することと、を備えることを特徴とするイオンビーム測定方法。

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