TWI756210B - 離子植入裝置及測定裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於準確地測定離子束的角度重心之技術。角度測定裝置(48)具備：狹縫(62)，供離子束入射，並且狹縫寬度方向係與朝向晶圓之離子束的射束行進方向正交之方向；及複數個電極體(64a~64g)，設置於射束行進方向上遠離狹縫(62)之位置，並且各自具有射束測定面(65a~65g)，該射束測定面係相對於通過狹縫(62)後之離子束暴露之區域。複數個電極體(64a~64g)配置成各電極體的射束測定面在狹縫寬度方向上依次排列，並且於狹縫寬度方向上相鄰之射束測定面在射束行進方向上錯開。

Description

離子植入裝置及測定裝置
本發明係有關一種離子植入裝置，尤其有關一種測定離子束的角度分佈之技術。
半導體製造製程中，以改變半導體的導電性及改變半導體的結晶構造為目的等，標準地實施向半導體晶圓植入離子之製程(以下，亦稱為“離子植入製程”)。離子植入製程中所使用之裝置被稱為離子植入裝置，其具有由離子源生成離子並對所生成之離子進行加速而形成離子束之功能以及將該離子束輸送至植入處理室並向處理室內的晶圓照射離子束之功能。為了測定照射於晶圓之離子束的行進角，使用沿與射束行進方向正交之方向排列之複數個射束檢測器(例如，參照專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2008-146863號公報
入射於晶圓之離子束角度特性可例舉作為射束整體的平均值的入射角度(角度重心)。通常，為了提高射束的角度重心的測定精度，需要在欲測定射束的角度分量之方向上排列複數個射束檢測器，並且縮小射束檢測器的配置間隔而增加設置數量。然而，若增加射束檢測器的設置數量而縮小一個射束檢測器的檢測範圍，則直至獲取可靠性高的測定資料需要花費不少時間，又，檢測裝置的成本增加。
本發明係鑑於該種狀況而完成者，其目的為提供一種用於準確地測定離子束的角度重心之技術。
為了解決上述課題，本發明的一態樣的離子植入裝置為具備用於測定照射於晶圓之離子束的角度分佈之測定裝置之離子植入裝置。該測定裝置具備：狹縫，供離子束入射，並且狹縫寬度方向係與朝向晶圓之離子束的射束行進方向正交之方向；及複數個電極體，設置於射束行進方向上遠離狹縫之位置，並且各自具有射束測定面，前述射束測定面係相對於通過狹縫後之離子束暴露之區域。複數個電極體配置成各電極體的射束測定面在狹縫寬度方向上依次排列，並且於狹縫寬度方向上相鄰之射束測定面在射束行進方向上錯開。
本發明的另一態樣係一種用於測定離子束的角度分佈 之測定裝置。該測定裝置具備：狹縫，供離子束入射，及複數個電極體，設置於射束行進方向上遠離狹縫之位置，並且各自具有射束測定面，前述射束測定面係相對於通過狹縫後之離子束暴露之區域。複數個電極體配置成各電極體的射束測定面在狹縫寬度方向上依次排列，於狹縫寬度方向上相鄰之射束測定面在射束行進方向上錯開。
本發明的又一態樣亦係一種用於測定離子束的角度分佈之測定裝置。該測定裝置具備：狹縫，供離子束入射，及複數個電極體，設置於射束行進方向上遠離狹縫之位置，並且各自具有射束測定面，前述射束測定面係相對於通過狹縫後之離子束暴露之區域。複數個電極體配置成各電極體的射束測定面在狹縫寬度方向上無間隙地排列，並且各電極體的射束測定面在射束行進方向成為相同之位置，各電極體的射束測定面的狹縫寬度方向的長度與狹縫的狹縫寬度相同或者為狹縫寬度的1/n(n為2以上的整數)。
另外，在方法、裝置、系統等之間相互替換以上構成要素的任意組合或本發明的構成要素或表現者，亦作為本發明的態樣同樣有效。
依本發明，能夠準確地測定離子束的角度重心。
B‧‧‧離子束
W‧‧‧晶圓
10‧‧‧離子植入裝置
48‧‧‧角度測定裝置
62‧‧‧狹縫
64a‧‧‧第1電極體
64b‧‧‧第2電極體
64c‧‧‧第3電極體
64d‧‧‧第4電極體
64e‧‧‧第5電極體
64f‧‧‧第6電極體
64g‧‧‧第7電極體
65a‧‧‧第1射束測定面
65b‧‧‧第2射束測定面
65c‧‧‧第3射束測定面
65d‧‧‧第4射束測定面
65e‧‧‧第5射束測定面
65f‧‧‧第6射束測定面
65g‧‧‧第7射束測定面
第1圖係模式表示實施形態之離子植入裝置的構成之俯視圖。
第2圖係模式表示第1圖的離子植入裝置的構成之側視圖。
第3圖係表示進行往復運動之晶圓與進行往復掃描之離子束之間的關係之主視圖。
第4圖係模式表示實施形態之角度測定裝置的構成之立體圖。
第5圖係模式表示第4圖的角度測定裝置的構成之剖面圖。
第6(a)圖及第6(b)圖係模式表示角度測定裝置的角度特性之曲線圖。
第7圖係模式表示由第i-1個和第i個電極體測定之射束分量之圖。
第8圖係模式表示變形例1之角度測定裝置的構成之剖面圖。
第9圖係模式表示變形例2之角度測定裝置的構成之剖面圖。
第10圖係模式表示變形例3之角度測定裝置的構成之剖面圖。
第11圖係模式表示變形例4之角度測定裝置的構成之剖面圖。
第12圖係模式表示變形例5之角度測定裝置的構成之剖面圖。
第13圖係模式表示變形例6之角度測定裝置的構成之剖面圖。
第14圖係模式表示變形例7之角度測定裝置的構成之剖面圖。
第15圖係模式表示變形例8之角度測定裝置的構成之剖面圖。
第16圖係模式表示變形例9之角度測定裝置的構成之剖面圖。
以下，參照附圖對本發明的實施形態進行詳細說明。另外，在附圖說明中，對相同要素標註相同符號並適當省略重複說明。又，以下所述之構成係示例，並非對本發明的範圍做任何限定者。
第1圖係概略地表示實施形態之離子植入裝置10之俯視圖，第2圖係表示離子植入裝置10的概略構成之側視圖。
離子植入裝置10對被處理物W的表面進行離子植入處理。被處理物W例如為基板，例如為半導體晶圓。因此，以下為了便於說明，有時稱被處理物W為晶圓W，但這並不表示將植入處理的對象限定於特定的物體。
離子植入裝置10藉由使射束沿一方向往復掃描並使晶圓W沿與該一方向正交之方向往復運動從而遍及晶圓W整體照射離子束B。本說明書中為了便於說明，將在設 計上的射束軌道上行進之離子束B的行進方向定義為z方向，將與z方向垂直之面定義為xy面。當對被處理物W進行離子束B的掃描時，將射束的掃描方向設為x方向，將與z方向及x方向垂直之方向設為y方向。因而，射束的往復掃描沿x方向進行，晶圓W的往復運動則沿y方向進行。
離子植入裝置10具備離子源12、射束線裝置14、植入處理室16及控制裝置70。離子源12向射束線裝置14供給離子束B。射束線裝置14從離子源12向植入處理室16輸送離子。又，離子植入裝置10具備用於向離子源12、射束線裝置14及植入處理室16提供所希望的真空環境之真空排氣系統(未圖示)。
射束線裝置14例如自上游依次具備質量分析部18、可變孔徑20、射束收斂部22、第1射束計測器24、射束掃描器26、平行化透鏡30或射束平行化裝置及角能量過濾器(AEF：Angular Energy Filter)34。另外，射束線裝置14的上游係指靠近離子源12之一側，下游係指靠近植入處理室16(或射束阻擋器(Beam stopper)38)之一側。
質量分析部18設置於離子源12的下游，並通過質量分析從離子束B選擇必要的離子種類，前述離子束B是從離子源12引出之離子束。
可變孔徑20為能夠調整開口寬度的孔徑，藉由改變開口寬度來調整通過孔徑之離子束B的射束電流量。可變 孔徑20例如可具有隔著射束線配置於上下方之孔徑板，並藉由改變孔徑板的間隔來調整射束電流量。
射束收斂部22具備四極收斂裝置(Q透鏡)等收斂透鏡，並且將已通過可變孔徑20之離子束B整形為所希望的剖面形狀。射束收斂部22為電場式的三級四極透鏡(亦稱為三極Q透鏡)，自上游側依次具有第1四極透鏡22a、第2四極透鏡22b及第3四極透鏡22c。射束收斂部22藉由使用三個透鏡裝置22a、22b、22c，能夠在x方向及y方向的各方向獨立地調整入射於晶圓W之離子束B的收斂或發散。射束收斂部22可包含磁場式的透鏡裝置，亦可包含利用電場及磁場這兩者對射束進行整形之透鏡裝置。
第1射束計測器24為在射束線上以能夠取出和放入的方式進行配置並測定離子束的電流之註入器旗標法拉第杯(Injector flag Faraday cup)。第1射束計測器24能夠計測由射束收斂部22整形後之離子束B的射束電流。第1射束計測器24具有計測射束電流之法拉第杯24b及使法拉第杯24b上下移動之驅動部24a。如第2圖的虛線所示，當在射束線上配置有法拉第杯24b時，離子束B被法拉第杯24b隔斷。另一方面，如第2圖的實線所示，從射束線上取下法拉第杯24b時，離子束B的隔斷被解除。
射束掃描器26提供射束的往復掃描，其為使被整形之離子束B沿x方向進行掃描之偏向機構。射束掃描器26具有與x方向相對向設置之掃描電極對28。掃描電極 對28與可變電壓電源(未圖示)連接，藉由周期性改變施加於掃描電極對28之電壓來改變電極之間產生之電場，從而使離子束B向各種角度偏向。這樣，離子束B遍及x方向的掃描範圍進行掃描。另外，第1圖中用箭頭X來例示射束的掃描方向及掃描範圍，用一點虛線表示掃描範圍中的離子束B的複數個軌跡。
平行化透鏡30使經掃描之離子束B的行進方向與設計上的射束軌道平行。平行化透鏡30具有在中央部設置有離子束的通過狹縫之圓弧形狀的複數個P透鏡電極32。P透鏡電極32與高壓電源(未圖示)連接，並使藉由施加電壓而產生之電場作用於離子束B，以將離子束B的行進方向平行地對齊。另外，平行化透鏡30亦可用其他射束平行化裝置來替換，射束平行化裝置亦可以由利用磁場之磁鐵裝置構成。亦可以在平行化透鏡30的下游設有用於對離子束B進行加速或減速之AD(Accel/Decel)柱(未圖示)。
角能量過濾器(AEF)34分析離子束B的能量，並使必要能量的離子向下方偏向而導引至植入處理室16。角能量過濾器34具有電場偏向用AEF電極對36。AEF電極對36與高壓電源(未圖示)連接。第2圖中，藉由對上側的AEF電極施加正電壓，對下側的AEF電極施加負電壓，使離子束B從射束軌道向下方偏向。另外，角能量過濾器34可以由磁場偏向用磁鐵裝置構成，亦可以由電場偏向用AEF電極對與磁鐵裝置的組合來構成。
這樣，射束線裝置14將待照射於晶圓W之離子束B供給至植入處理室16。
如第2圖所示，植入處理室16具備保持一片或複數片晶圓W之壓板驅動裝置50。壓板驅動裝置50包括晶圓保持部52、往復運動機構54、扭轉角調整機構56及傾角調整機構58。晶圓保持部52具備用於保持晶圓W之靜電卡盤等。往復運動機構54藉由沿與射束掃描方向(x方向)正交之往復運動方向(y方向)使晶圓保持部52往復運動，從而使被晶圓保持部52保持之晶圓沿y方向往復運動。第2圖中，用箭頭Y例示晶圓W的往復運動。
扭轉角調整機構56為調整晶圓W的旋轉角之機構，藉由以晶圓處理面的法線為軸使晶圓W旋轉，調整設置於晶圓的外周部之對準標記與基準位置之間的扭轉角。此處，晶圓的對準標記係指設置於晶圓的外周部的凹口或定向平面，係指成為晶圓的晶軸方向或晶圓的周方向角度位置的基準之標記。如圖所示，扭轉角調整機構56設置於晶圓保持部52與往復運動機構54之間，並且與晶圓保持部52一同往復運動。
傾角調整機構58為調整晶圓W的傾斜度之機構，調整朝向晶圓處理面之離子束B的行進方向與晶圓處理面的法線之間的傾角。在本實施形態中，在晶圓W的傾斜角中，將以x方向的軸為旋轉中心軸之角度作為傾角來進行調整。傾角調整機構58設置於往復運動機構54與植入處理室16的壁面之間，藉由使包括往復運動機構54之壓板 驅動裝置50整體向R方向旋轉來調整晶圓W的傾角。
植入處理室16具備射束阻擋器38。當射束軌道上不存在晶圓W時，離子束B入射於射束阻擋器38。又，植入處理室16中設有用於計測離子束的射束電流量及射束電流密度分佈之第2射束計測器44。第2射束計測器44具有側杯(Side cup)40R、40L及中心杯(Center cup)42。
側杯40R、40L配置成相對於晶圓W向x方向偏離，且配置於植入離子時不隔斷朝向晶圓W之離子束之位置。離子束B超過晶圓W所在之範圍而進行過掃描，因此即使在植入離子時，進行掃描之一部分射束亦會入射於側杯40R、40L。藉此，計測離子植入處理中的射束電流量。側杯40R、40L的計測值被發送至第2射束計測器44。
中心杯42係用於計測晶圓W的表面(晶圓處理面)之射束電流量和射束電流密度分佈者。中心杯42為活動式，當植入離子時從晶圓位置退避，當晶圓W不在照射位置時被插入於晶圓位置。中心杯42一邊沿x方向移動一邊計測射束電流量，從而計測射束掃描方向的射束電流密度分佈。中心杯42的計測值被發送至第2射束計測器44。另外，中心杯42可形成為複數個法拉第杯沿x方向排列之陣列形狀，以便能夠同時計測射束掃描方向的複數個位置上的離子照射量。
控制裝置70對構成離子植入裝置10之各機器的操作 進行控制。控制裝置70獲取第2射束計測器44所計測之與射束強度和角度分量有關之資訊，並計算離子束的角度分佈和角度重心。控制裝置70依據算出之離子束的角度資訊，控制射束收斂部22等的操作，並向晶圓W照射具有所希望的角度分佈之離子束。另外，計算離子束的角度分佈和角度重心之功能亦可設置於第2射束計測器44而非控制裝置70。
第3圖係表示進行往復運動之晶圓W與進行往復掃描之離子束B之間的關係之主視圖。第3圖中，離子束B沿橫方向(X方向)進行往復掃描，晶圓W被保持於往復運動機構54並沿縱方向(Y方向)進行往復運動。第3圖中，藉由圖示最上方位置的晶圓W1和最下方位置的晶圓W2來表示往復運動機構54的操作範圍。
又，關於由射束掃描器進行掃描之離子束B，藉由圖示掃描端位置的離子束BL、BR的位置來示出離子束的掃描範圍C。離子束B能夠超過配置有被壓板驅動裝置50保持之晶圓W之照射範圍C1而進行過掃描，直至射束不會照射於晶圓W之非照射範圍C2。另外，第3圖中示出橫長的離子束B進行掃描之情形，但離子束B的形狀亦可以為縱長，亦可以為接近圓形之形狀。
第3圖示出以能夠沿X方向移動的方式構成之中心杯42的測定範圍。中心杯42至少能夠遍及照射範圍C1進行測定。如圖所示，中心杯42可包括強度測定裝置46及角度測定裝置48。強度測定裝置46為主要用於計測離子 束B的強度之測定裝置，例如由法拉第杯構成。角度測定裝置48為主要用於計測離子束B的角度分佈之測定裝置。關於角度測定裝置48的詳細內容將另外後述。強度測定裝置46及角度測定裝置48均配置成z方向的計測位置與晶圓W的被照射面成為相同之位置。
本實施形態中，強度測定裝置46與角度測定裝置48並排配置，並且使它們藉由設置於第2射束計測器44之驅動裝置而沿x方向移動，藉此能夠遍及照射範圍C1而同時計測離子束B的強度和角度分佈。第2射束計測器44使強度測定裝置46和角度測定裝置48歷時幾秒左右，較佳係歷時1~2秒左右而從照射範圍C1的一端移動至另一端。藉此，能夠在幾秒之內計測遍及整個照射範圍C1之射束強度和角度分佈。另外，在變形例中，可以將角度測定裝置48兼用於計測射束強度而不設置強度測定裝置46。
第4圖係表示角度測定裝置48的概略構成之立體圖，第5圖係表示角度測定裝置48的概略構成之剖面圖。角度測定裝置48具有殼體60、狹縫62及複數個電極體64a、64b、64c、64d、64e、64f、64g(以下亦統稱為電極體64)。角度測定裝置48對通過狹縫62之離子束檢測掃描方向(x方向)相對於射束行進方向(z方向)之角度分量θ x。
狹縫62設置於殼體60的上表面60a。狹縫62形成為使狹縫寬度方向(短邊方向)為x方向，並且在y方向 上具有細長的矩形形狀。狹縫62形成為使狹縫寬度S在y方向上均勻。狹縫62形成為使狹縫寬度S小於離子束的x方向的射束直徑，並且從具有規定大小之射束中切出待計測之一部分。狹縫62係具有朝向射束行進方向(+z方向)而向狹縫寬度方向(x方向)擴大之錐形形狀，以避免隔斷從狹縫62朝向電極體64斜向入射之離子為較佳。另一方面，狹縫62在y方向的長度形成為大於離子束在y方向的射束直徑，並且在y方向上離子束整體成為計測對象。
電極體64在y方向具有細長的形狀，且在z方向上遠離設有狹縫62之上表面60a而設置。電極體64係在y方向上設成比狹縫62長，以能夠檢測通過狹縫62後之所有離子束為較佳。本實施形態中設有7根電極體64，且以設置於與狹縫62相對向之位置上之第1電極體64a為中心，左右各配置有3根電極體64。自第1電極體64a起向+x方向依次配置有第2電極體64b、第3電極體64c、第4電極體64d，自第1電極體64a起向-x方向依次配置有第5電極體64e、第6電極體64f、第7電極體64g。在圖示之例子中，各電極體64a~64g以狹縫62的位置為中心在狹縫寬度方向上對稱(亦即，在第5圖的紙面上左右對稱)地配置。
複數個電極體64a~64g各自具有射束測定面65a、65b、65c、65d、65e、65f、65g(亦統稱為射束測定面65)，前述射束測定面係相對於通過狹縫62後之離子束 暴露之區域。複數個電極體64a~64g配置成使各電極體的射束測定面65a~65g在狹縫寬度方向(x方向)上依次排列，並且於x方向上相鄰之射束測定面65彼此在射束行進方向(z方向)上錯開。在圖示之例子中，第1電極體64a配置於射束行進方向上距離狹縫62最遠之位置上，並且依次按第2電極體64b、第3電極體64c、第4電極體64d的順序向射束行進方向的近前側配置。同樣，依次按第5電極體64e、第6電極體64f、第7電極體64g的順序向射束行進方向的近前側配置。因此，各電極體的射束測定面65a~65g在第5圖所示之xz平面內的剖面視圖中配置成V字形排列。又，從通過狹縫62之離子束觀察時，各電極體的射束測定面65a~65g配置成在狹縫寬度方向上無間隙地排列。
複數個電極體64a~64g各自配置成對通過狹縫62後之離子束，測定相當於按每個電極體設定有不同的值之規定的角度範圍之射束分量。第1電極體64a測定以第1角度θ a=0為角度中數的規定範圍的射束分量。第2電極體64b測定以第2角度θ b為角度中數之規定範圍的射束分量，第3電極體64c測定以第3角度θ c為角度中數之規定範圍的射束分量，第4電極體64d測定以第4角度θ d為角度中數之規定範圍的射束分量。同樣，第5電極體64e測定以第5角度-θb為角度中數之規定範圍的射束分量，第6電極體64f測定以第6角度-θc為角度中數之規定範圍的射束分量，第7電極體64g測定以第7角度-θd 為角度中數之規定範圍的射束分量。
第1電極體64a具有第1部分66a及第2部分67a1、67a2。第1電極體64a的第1部分66a設置於將狹縫62的開口區域在第1角度θ a=0的方向(z方向)上平行移動而得之位置上，狹縫寬度方向的長度Wa1與狹縫寬度S相同。第1電極體64a的第1部分66a中入射通過狹縫62後之離子束中第1角度θ a=0的所有射束分量。亦即，第1電極體64a的第1部分66a中不僅入射通過狹縫62的狹縫寬度方向中央部62c之第1角度θ a=0的射束分量，還入射通過狹縫62的狹縫寬度方向兩端62a、62b附近之第1角度θ a=0的射束分量。其結果，通過狹縫62後之離子束中第1角度θ a=0的射束分量實際上全部被第1電極體64a檢測到，而在其他電極體中檢測不到。
第1電極體64a的第2部分67a1、67a2(亦統稱為第2部分67a)為設置於第1部分66a的左右側之部分，係與相鄰之第2電極體64b或第5電極體64e在射束行進方向上重疊之部分。由於第1電極體64a的第2部分67a配置於相鄰之電極體的裏側，因此不會有第1角度θ a=0的射束分量入射，但會有與第1角度θ a不同之角度的射束分量斜向入射。例如，設置於第1部分66a的右側之第2部分67a1中會入射通過狹縫62的左端62a附近之與第2角度θ b接近的角度的射束分量。同樣，設置於第1部分66a的左側之第2部分67a2中會入射通過狹縫62的右端62b附近之與第5角度-θb接近的角度的射束分量。如此， 藉由在第1電極體64a的左右側設置第2部分67a，不會產生穿過相鄰之電極體之間的間隙之射束分量，從通過狹縫62後之離子束觀察時，相鄰之射束測定面之間不會產生間隙。
第1電極體64a的第2部分67a的狹縫寬度方向的長度Wa2可使用第1電極體64a及第2電極體64b的射束測定面的偏移量△L1和第2電極體64b的角度中數之第2角度θ b，表示為Wa2=△L1．tan(θ b)。射束測定面的偏移量△L1可使用從狹縫62至第1射束測定面65a的z方向的距離L1和從狹縫62至第2射束測定面65b的z方向的距離L2，表示為△L1=L1-L2。又，第2角度θ b表示為tan(θ b)=S/L2。因此，第1電極體64a的總長度Wa成為Wa=Wa1+2Wa2=S(2L1-L2)/L2。因此，第1射束測定面65a的狹縫寬度方向的長度Wa比狹縫寬度S長。藉由如此構成第1電極體64a，第1射束測定面65a將以第1角度θ a=0為角度中數而從第5角度-θb至第2角度θ b的角度範圍的射束分量作為檢測對象。
第2電極體64b具有第1部分66b及第2部分67b，且配置成使第2射束測定面65b的射束行進方向的位置(距離L2)與下述交點相同，前述交點為從狹縫62的左端62a向第2角度θ b方向延伸之直線與從狹縫62的右端62b向第1角度θ a=0方向延伸之直線的交點。第2電極體64b的第1部分66b設置於將狹縫62的開口區域向第2角度θ b的方向平行移動而得之位置上，狹縫寬度方向 的長度Wb1與狹縫寬度S相同。第2電極體64b的第1部分66b中入射通過狹縫62後之離子束中第2角度θ b所有射束分量。亦即，第2電極體64b的第1部分66b中不僅入射通過狹縫62的狹縫寬度方向中央部62c之第2角度θ b的射束分量，還入射通過狹縫62的狹縫寬度方向兩端62a、62b附近之第2角度θ b的射束分量。其結果，通過狹縫62後之離子束中第2角度θ b的射束分量實際上全部被第2電極體64b檢測到，而在其他電極體中檢測不到。
第2電極體64b的第2部分67b設置於第1部分66b的右側，且與相鄰之第3電極體64c在射束行進方向上重疊。由於第2電極體64b的第2部分67b配置於第3電極體64c的裏側，因此不會有第2角度θ b的射束分量入射，但會有與第2角度θ b不同之角度的射束分量斜向入射。例如，第2電極體64b的第2部分67b中會入射通過狹縫62的左端62a附近之與第3角度θ c接近的角度的射束分量。另一方面，第2電極體64b的第1部分66b的左側不設有第2部分，反而設有錐部69b用以避免隔斷朝向第1電極體64a的第2部分67a1斜向入射之射束分量。因此，在相鄰之電極體位於射束行進方向的後側位置之一側(左側)設有錐部69b，在相鄰之電極體位於射束行進方向的近前位置之一側(右側)設有從第1部分66b延長之第2部分67b。由於設有錐部69b，第2電極體64b具有朝向射束行進方向而狹縫寬度方向的長度變小之形狀。
第2電極體64b的第2部分67b的狹縫寬度方向的長 度Wb2可使用第2電極體64b及第3電極體64c的射束測定面的偏移量△L2、第2電極體64b的角度中數之第2角度θ b和第3電極體64c的角度中數之第3角度θ c，表示為Wb2=△L2．{tan(θ c)-tan(θ b)}。射束測定面的偏移量△L2可使用從狹縫62至第2射束測定面65b的z方向的距離L2和從狹縫62至第3射束測定面65c的z方向的距離L3，表示為△L2=L2-L3。又，關於第3角度θ c可表示為tan(θ c)-tan(θ b)=S/L3。因此，第2電極體64b的總長度Wb成為Wb=Wb1+Wb2=S．L2/L3，第2射束測定面65b的狹縫寬度方向的長度亦比狹縫寬度S長。藉由如此構成第2電極體64b，第2射束測定面65b將以第2角度θ b為角度中數而從第1角度θ a=0至第3角度θ c的角度範圍的射束分量作為檢測對象。
第3電極體64c具有第1部分66c及第2部分67c，且配置成第3射束測定面65c的射束行進方向的位置(距離L3)與下述交點相同，前述交點為從狹縫62的左端62a向第3角度θ c方向延伸之直線與從狹縫62的右端62b向第2角度θ b方向延伸之直線的交點。第3電極體64c的第1部分66c設置於將狹縫62的開口區域向第3角度θ c的方向平行移動而得之位置上，狹縫寬度方向的長度Wc1與狹縫寬度S相同。第3電極體64c的第1部分66c中入射通過狹縫62後之離子束中第3角度θ c的所有射束分量。通過狹縫62後之離子束中第3角度θ c的射束分量實際上全部被第3電極體64c檢測到，而在其他電極 體中檢測不到。
第3電極體64c的第2部分67c設置於第1部分66c的右側，且與相鄰之第4電極體64d在射束行進方向上重疊。由於第3電極體64c的第2部分67c配置於第4電極體64d的裏側，因此不會有第3角度θ c的射束分量入射，但會有與第3角度θ c不同之角度的射束分量斜向入射。第3電極體64c的左側設有錐部69c用以避免隔斷朝向第2電極體64b的第2部分67b斜向入射之射束分量。由於設有錐部69c，第3電極體64c具有朝向射束行進方向而狹縫寬度方向的長度變小之形狀。
第3電極體64c的第2部分67c的狹縫寬度方向的長度Wc2可使用第3電極體64c及第4電極體64d的射束測定面的偏移量△L3、第3電極體64c的角度中數之第3角度θ c和第4電極體64d的角度中數之第4角度θ d，表示為Wc2=△L3．{tan(θ d)-tan(θ c)}。射束測定面的偏移量△L3可使用從狹縫62至第3射束測定面65c的z方向的距離L3和從狹縫62至第4射束測定面65d的z方向的距離L4，表示為△L3=L3-L4。又，關於第4角度θ d可表示為tan(θ d)-tan(θ c)=S/L4。因此，第3電極體64c的總長度Wc成為Wc=Wc1+Wc2=S．L3/L4，第3射束測定面65c的狹縫寬度方向的長度亦比狹縫寬度S長。藉由如此構成第3電極體64c，第3射束測定面65c將以第3角度θ c為角度中數而從第2角度θ b至第4角度θ d的角度範圍的射束分量作為檢測對象。
第4電極體64d配置成第4射束測定面65d的射束行進方向的位置(距離L4)與下述交點相同，前述交點為從狹縫62的左端62a向第4角度θ d方向延伸之直線與從狹縫62的右端62b向第3角度θ c方向延伸之直線的交點。第4電極體64d設置於將狹縫62的開口區域向第4角度θ d的方向平行移動而得之位置上，狹縫寬度方向的長度Wd與狹縫寬度S相同。第4電極體64d中入射通過狹縫62後之離子束中第4角度θ d的所有射束分量。通過狹縫62後之離子束中第4角度θ d的射束分量實際上全部被第4電極體64d檢測到，而其他電極體中檢測不到。
第4電極體64d具有第1部分66d，但不具有與其他電極體相同的第2部分。這是因為，第4電極體64d相比相鄰之第3電極體64c配置於射束行進方向上的近前處，而在比第4電極體64d更靠近前處未設有相鄰之電極體。第4電極體64d的左側設有錐部69d，用以避免隔斷朝向第3電極體64c的第2部分67c斜向入射之射束分量。由於設有錐部69d，第4電極體64d具有朝向射束行進方向而狹縫寬度方向的長度變小之形狀。第4電極體64d的狹縫寬度方向的長度Wd與狹縫62的狹縫寬度S相同。第4電極體64d的第4射束測定面65d將以第4角度θ d為角度中數而超過第3角度θ c之角度範圍的射束分量作為檢測對象。
第5電極體64e具有與第2電極體64b相同的形狀，且配置於與第2電極體64b成為左右對稱之位置。第5電 極體64e具有第1部分66e及設置於第1部分66e的左側之第2部分67e。第5電極體64e的第1部分66e的右側設有錐部69e，用以避免隔斷入射至第1電極體64a的第2部分67a2之射束分量。第5電極體64e的第5射束測定面65e將以第5角度-θb為角度中數而從第1角度θ a=0至第6角度-θc的角度範圍的射束分量作為檢測對象。
第6電極體64f具有與第3電極體64c相同的形狀，且配置於與第3電極體64c成為左右對稱之位置。第6電極體64f具有第1部分66f及設置於第1部分66f的左側之第2部分67f。第6電極體64f的第1部分66f的右側設有錐部69f，用以避免隔斷入射至第5電極體64e的第2部分67e之射束分量。第6電極體64f的第6射束測定面65f將以第6角度-θc為角度中數而從第5角度-θb至第7角度-θd的角度範圍的射束分量作為檢測對象。
第7電極體64g具有與第4電極體64d相同的形狀，且配置於與第4電極體64d成為左右對稱之位置。第7電極體64g具有第1部分66g，第1部分66g的右側設有錐部69g，用以避免隔斷入射至第6電極體64f的第2部分67f之射束分量。第7電極體64g的第7射束測定面65g將以第7角度-θd為角度中數而絕對值中超過第6角度-θc之範圍的射束分量作為檢測對象。
各電極體64配置成在射束行進方向上錯開能夠確保相鄰之電極體之間的電絕緣之程度為較佳。另一方面，將相鄰之電極體之間的偏移量△L(△L1、△L2、△L3)縮 小一定程度，以能夠將角度測定裝置48小型化為較佳。具體而言，相鄰之電極體之間的偏移量△L可以比各電極體64的射束行進方向的厚度大，且比各電極體64的射束測定面的狹縫寬度方向的長度W(Wa、Wb、Wc、Wd)小。另外，本實施形態中，任意的電極體均配置成使相鄰之一組電極體在射束行進方向上重疊。
角度測定裝置48具有與複數個電極體64a~64g分別連接之測定電路。測定電路測定藉由離子入射於各電極體64而產生之電流，藉由來自複數個電極體64a~64g各自的電流值測定入射於狹縫62之離子束B的角度分佈。又，測定電路具有在規定之計測時間上檢測來自電極體64的電流的時間變化值之功能。藉此，能夠計測與入射於狹縫62之離子束B相關之角度分佈的時間變化值。測定電路亦可以具有藉由將來自電極體64的電流在計測時間上進行累計來檢測射束的角度分佈的累計強度之功能。
第6(a)圖及第6(b)圖係模式表示角度測定裝置48的角度特性之曲線圖。第6(a)圖表示各電極體64a~64g各自的角度靈敏度係數k(θ)，第6(b)圖表示作為角度測定裝置48整體的角度靈敏度係數K(θ)。此處，作為角度測定裝置48整體的角度靈敏度係數K(θ)，係使用通過狹縫62之離子束的角度θ的射束分量整體的強度I(θ)和藉由角度測定裝置48測定出之角度θ的射束分量的測定強度I’(θ)，定義為K(θ)=I’(θ)/I(θ)。又，各電極體64a~64g各自的角度 靈敏度係數ki(θ)(其中i=a~g)使用在各電極體64i中測定出之角度θ的射束分量的測定強度Ii’(θ)，定義為ki(θ)=Ii’(θ)/I(θ)。另外，角度測定裝置48的角度靈敏度係數K(θ)表示為K(θ)=Σki(θ)。
如第6(a)圖所示，各電極體64a~64g的角度靈敏度係數ki(θ)以三角形的曲線圖表示，對於角度θ包括線性增大之範圍及線性減小之範圍。例如，第1電極體64a的角度靈敏度係數ka(θ)從第5角度-θb朝向第1角度θ a=0線性增大，在角度中數之第1角度θ a成為最大，並從第1角度θ a朝向第2角度θ b線性減小。其他電極體亦具有相同的角度靈敏度係數。一般化而說明為，關於第i個電極體的角度靈敏度係數ki(θ)，若將第i個電極體的角度中數設為θ i，將與第i個電極體相鄰之左右側電極體的角度中數設為θ i-1、θ i+1，則相鄰之電極體的角度中數θ i-1、θ i+1為零，並朝向第i個電極體的角度中數θ i線性增大，而在角度中數θ i成為最大。
第7圖係模式表示在第i-1個電極體64(i-1)和第i個電極體64(i)上測定之角度θ的射束分量的測定強度Ii-1’(θ)、Ii’(θ)之圖。圖示之例子中，角度θ表示滿足θ i-1<θ<θ i的關係之情況，角度θ的一部分射束分量入射於第i個電極體64(i)，其餘入射於相鄰之第i-1個電極體64(i-1)。此時，第i個電極體64(i)及相鄰之第i-1個電極體64(i-1)的測定強度可以分別由以 下式(1)、式(2)表示。另外，右邊所含之I’(θ)為在相鄰之一組電極體64(i)、64(i-1)中測定出之測定強度之和。又，關於角度θ，用tanθ
Figure 106106856-A0202-12-0024-24
θ的近似值。
Figure 106106856-A0202-12-0024-1
上述式(1)、式(2)表示，欲測定之射束分量的角度θ越近似於第i個電極體的角度中數θ i，則由第i個電極體64(i)測定出之比例增加，而角度θ越近似於第i-1個電極體的角度中數θ i-1，則由第i個電極體64(i)測定出之比例減少。又，表示由第i個電極體64(i)測定出之射束分量的測定強度Ii’(θ)可以由欲測定之射束分量的角度θ的線性函數表示(或者可以由線性函數近似地表示)。
此時，角度θ的射束分量可由相鄰之電極體中的任意一個測定，因此相鄰之電極體的測定強度的總計值I’(θ)與通過狹縫62後之所有離子束的強度I(θ)一致。其結果，如第6(b)圖所示，作為角度測定裝置48整體的角度靈敏度係數K(θ)在規定的角度範圍[-θd,θd]內成為恆定值。亦即，角度測定裝置48在作為測定對象之角度範圍內，對於角度θ以恆定的靈敏度測定離子束。
接著，說明使用了角度測定裝置48的測定結果之離子束的角度重心的計算方法。關於通過狹縫62之離子束，已知對於角度θ是連續的強度分佈I(θ)時，其離子束的角度重心θ G由以下式(3)表示。
Figure 106106856-A0202-12-0025-2
然而，實際上很難測定對於離子束的角度θ之連續的強度分佈I(θ)，從使上述式(3)離散而得之資料中推斷離子束的角度重心θ G。亦即，如同第7圖所示之角度測定裝置48那般，配置複數根作為測定對象之角度θ i不同之電極體64(i)，使用由各電極體64(i)測定出之射束分量的積分強度Ii’計算出藉由實際的測定獲得之角度重心θ G’。藉由測定獲得之角度重心θ G’可由以下式(4)表示。另外，角度θ i對應於由各電極體64(i)測定出之射束分量的角度中數。
Figure 106106856-A0202-12-0025-3
此處，若式(3)的右邊和式(4)的右邊一致，則藉由測定獲得之角度重心θ G’和實際離子束的角度重心θ G一致，能夠測定準確的角度重心。以下，將使用角度測定裝置48藉由測定獲得之角度重心θ G’與實際的角度重心θ G進行比較，並對藉由角度測定裝置48獲得之角度重心θ G’的準確性進行說明。
首先，對由各電極體64(i)測定出之積分強度Ii’進行討論。各電極體64(i)的積分強度Ii’可使用上述角度靈敏度係數ki(θ)由以下式(5)表示。式(5)表示若將通過狹縫62後之離子束的角度強度分佈I(θ)與電極體64(i)的角度靈敏度係數ki(θ)之積，以作為測定對象之角度範圍[θi-1,θi+1]進行積分，則成為電極體64(i)的積分強度Ii’。另外，由各電極體64(i)實際獲得之測定結果為在各射束測定面承受之角度範圍內進行積分而得之積分強度Ii’，不能按每個角度獲得與特定角度θ對應之射束分量的測定強度I’(θ)。
Figure 106106856-A0202-12-0026-4
若使用上述式(5)，則式(4)的分母項可變形為以下式(6)。這是因為，在角度測定裝置48的角度測定範圍[-θd,θd]內，角度靈敏度係數K(θ)成為恆定值K。因 此，式(4)的分母項成為在角度測定裝置48的角度測定範圍[-θd,θd]內將式(3)的分母項進行K倍計算而得者。
Figure 106106856-A0202-12-0027-5
同樣，式(4)的分子項可使用上述式(5)變形為以下式(7)。此處，第6圖所示之角度靈敏度係數ki(θ)由以下式(8)表示，因此式(3)的分子項可表示為以下式(9)。
Figure 106106856-A0202-12-0027-6
此處，為了計算上述式(9)，對積分範圍從第1角 度θ a至第2角度θ b之項進行具體討論。更詳細而言，式(9)的右邊第1項設為θ i=θb，式(9)的右邊第2項設為θ i=θa，從而只導出積分範圍為從第1角度θ a至第2角度θ b之項。該等項由以下式(10)表示。
Figure 106106856-A0202-12-0028-7
上述式(10)表示將角度θ與離子束的強度I(θ)之積以角度θ進行積分而得者。其結果，若將式(9)的積分範圍擴大至角度測定裝置48的角度測定範圍[-θd,θd]，則式(4)的分子項成為與將式(3)的分子項進行K倍計算而得者相等。因此，上述式(4)所示之藉由測定獲得之角度重心θ G’與上述式(3)所示之實際的角度重心θ G成為相等。如上所述，依本實施形態之角度測定裝置48，即使使用較少數量(例如7根)的電極體64對角度θ離散地測定角度分量，亦能夠準確地求出離子束的角度重心θ G。
如同本實施形態，為了得到離子束的準確的角度重心θ G，角度測定裝置48所具備之各電極體64需要具有如 第6(a)圖所示之角度靈敏度係數k(θ)。換言之，需要滿足下述兩個條件：第1條件，各電極體64的角度靈敏度係數k(θ)為三角形；及第2條件，以在相鄰之電極體之間不產生射束的測定漏失的方式配置各電極體64。首先，作為第1條件，為了使各電極體64的角度靈敏度係數k(θ)成為三角形，需要使電極體64的第1部分66的狹縫寬度方向的長度與狹縫寬度S相同。相反，在電極體的第1部分的狹縫寬度方向的長度比狹縫寬度S短或長之情況下，其電極體的角度靈敏度係數成為梯形，導致對於角度θ產生靈敏度係數成為恆定之範圍。如此一來，上述式(10)不成立，因此在實際的角度重心θ G與藉由測定獲得之角度重心θ G’之間產生差異，無法得到準確的角度重心θ G。若以同樣的方式不滿足第2條件而導致在相鄰之電極體之間產生射束的測定漏失，則上述式(6)不成立，因此導致實際的角度重心θ G與藉由測定獲得之角度重心θ G’之間產生差異。另一方面，依本實施形態，以滿足該等條件的方式配置有各電極體64，因此能夠得到準確的角度重心θ G。
(變形例1)
第8圖係模式表示變形例1之角度測定裝置148的構成之剖面圖。角度測定裝置148具有複數個電極體164a、164b、164c、164d、164e、164f、164g(亦統稱為電極體164)。本變形例中，複數個電極體164a~164g 以山形(倒V字形)配置，這一點與上述實施形態不同。在本變形例中主要說明與上述角度測定裝置48的不同點。
複數個電極體164a~164g各自具有射束測定面165a、165b、165c、165d、165e、165f、165g(亦統稱為射束測定面165)，前述射束測定面係相對於通過狹縫162後之離子束暴露之區域。複數個電極體164a~164g配置成各電極體的射束測定面165a~165g在狹縫寬度方向(x方向)上依次排列，並且於x方向上相鄰之射束測定面165彼此在射束行進方向(z方向)上錯開。第1電極體164a配置於射束行進方向上距離狹縫162最近之位置，並且依次按第2電極體164b、第3電極體164c、第4電極體164d的順序向射束行進方向的後側配置。同樣，依次按第5電極體164e、第6電極體164f、第7電極體164g的順序向射束行進方向的後側配置。
第1電極體164a具有狹縫寬度方向的長度與狹縫寬度S相同之第1部分166a。第2電極體164b具有狹縫寬度方向的長度與狹縫寬度S相同之第1部分166b及設置於第1部分166b的左側且用於填補與第1電極體164a之間的間隙之第2部分167b。第3電極體164c具有狹縫寬度方向的長度與狹縫寬度S相同之第1部分166c及設置於第1部分166c的左側且用於填補與第2電極體164b之間的間隙之第2部分167c。第4電極體164d具有狹縫寬度方向的長度與狹縫寬度S相同之第1部分166d及設置 於第1部分166d的左側且用於填補與第3電極體164c之間的間隙之第2部分167d。第5電極體164e具有第1部分166e和第2部分167e，且配置成相對於狹縫162與第2電極體164b左右對稱。第6電極體164f具有第1部分166f和第2部分167f，且配置成相對於狹縫162與第3電極體164c左右對稱。第7電極體164g具有第1部分166g和第2部分167g，且配置成相對於狹縫162與第4電極體164d左右對稱。本變形例中，任意的電極體均配置成相鄰之一組電極體在射束行進方向不重疊。這是因為複數個電極體164a~164g被配置成山形(倒V字形)之故。
在本變形例中亦能夠使各電極體164的角度靈敏度係數k(θ)成為三角形，且以在相鄰之電極體164之間不產生射束的測定漏失的方式配置各電極體164。因此，與上述實施形態相同地，依本變形例之角度測定裝置148，關於從狹縫162入射之離子束，能夠得到準確的角度重心θ G。
(變形例2)
第9圖係模式表示變形例2之角度測定裝置248的構成之剖面圖。角度測定裝置248具有複數個電極體264a、264b、264c、264d、264e、264f、264g(亦統稱為電極體264)。本變形例中，複數個電極體264a~264g以Z字形相互交替配置，這一點與上述實施形態不同。在 本變形例中，主要說明與上述角度測定裝置48的不同點。
複數個電極體264a~264g各自具有射束測定面265a、265b、265c、265d、265e、265f、265g(亦統稱為射束測定面265)，前述射束測定面係相對於通過狹縫262後之離子束暴露之區域。複數個電極體264a~264g配置成各電極體的射束測定面265a~265g在狹縫寬度方向(x方向)依次排列，並且於x方向上相鄰之射束測定面265彼此在射束行進方向(z方向)上錯開。第1電極體264a、第3電極體264c及第6電極體264f配置於從狹縫262觀察時的射束行進方向的後側，其餘的第2電極體264b、第4電極體264d、第5電極體264e及第7電極體264g配置於從狹縫262觀察時的射束行進方向的近前側。
第1電極體264a具有第1部分266a和第2部分267a1、267a2。第2電極體264b具有第1部分266b，並且在左側設有錐部269b。第3電極體264c具有第1部分266c和第2部分267c。第4電極體264d具有第1部分266d，並且在左側設有錐部269d。第5電極體264e具有第1部分266e，並且在右側設有錐部269e。第6電極體264f具有第1部分266f和第2部分267f。第7電極體264g具有第1部分266g，並且在右側設有錐部269g。因此，配置於射束行進方向的後側之電極體中設有第1部分和第2部分。另一方面，配置於射束行進方向的近前側之 電極體中僅設有第1部分，並且設有錐部以避免隔斷朝向相鄰之電極體的第2部分之射束分量。
在本變形例中，亦能夠使各電極體264的角度靈敏度係數k(θ)成為三角形，且以在相鄰之電極體264之間不產生射束的測定漏失的方式配置各電極體264。因此，與上述實施形態相同地，依本變形例之角度測定裝置248，關於從狹縫262入射之離子束，能夠得到準確的角度重心θ G。
(變形例3)
第10圖係模式表示變形例3之角度測定裝置348的構成之剖面圖。角度測定裝置348具有複數個電極體364a、364b、364c、364d、364e、364f、364g(亦統稱為電極體364)。本變形例中，與變形例2相同地，複數個電極體364a~364g以Z字形相互交替配置，但中央的第1電極體364a配置於近前側，這一點與上述變形例2不同。在本變形例中，主要說明與上述變形例2之角度測定裝置248的不同點。
複數個電極體364a~364g各自具有射束測定面365a、365b、365c、365d、365e、365f、365g(亦統稱為射束測定面365)，前述射束測定面係相對於通過狹縫362後之離子束暴露之區域。第1電極體364a、第3電極體364c及第6電極體364f配置於從狹縫362觀察時的射束行進方向的近前側，其餘的第2電極體364b、第4電 極體364d、第5電極體364e及第7電極體364g配置於從狹縫362觀察時的射束行進方向的後側。
第1電極體364a具有第1部分366a。第2電極體364b具有第1部分366b和設置於左右兩側之第2部分367b1、367b2。第3電極體364c具有第1部分366c，並且在左側設有錐部369c。第4電極體364d具有第1部分366d和第2部分367d。第5電極體364e具有第1部分366e和設置於左右兩側之第2部分367e1、367e2。第6電極體364f具有第1部分366f，並且在右側設有錐部369f。第7電極體364g具有第1部分366g和第2部分367g。因此，在本變形例中，配置於射束行進方向的後側之電極體中亦設有第1部分和第2部分。另一方面，配置於射束行進方向的近前側之電極體中僅設有第1部分，並且設有錐部以避免隔斷朝向相鄰之電極體的第2部分之射束分量。
在本變形例中，亦能夠使各電極體364的角度靈敏度係數k(θ)成為三角形，且以在相鄰之電極體364之間不產生射束的測定漏失的方式配置各電極體364。因此，與上述實施形態相同地，依本變形例之角度測定裝置348，關於從狹縫362入射之離子束，能夠得到準確的角度重心θ G。
(變形例4)
第11圖係模式表示變形例4之角度測定裝置448的 構成之剖面圖。角度測定裝置448具有複數個電極體464a、464b、464c、464d、464e、464f、464g(亦統稱為電極體464)。本變形例中，各電極體464a~464g的射束測定面465a、465b、465c、465d、465e、465f、465g(亦統稱為射束測定面465)與上述實施形態相同地構成。另一方面，在電極體464的局部設有相對於通過狹縫462後之離子束不暴露，且不發揮作為射束測定面465的功能之第3部分，這一點與上述實施形態不同。在本變形例中，主要說明與上述實施形態之角度測定裝置48的不同點。
複數個電極體464a~464g配置成射束測定面465a~465g在狹縫寬度方向(x方向)上依次排列，並且於x方向上相鄰之射束測定面465彼此在射束行進方向(z方向)上錯開。具體而言，第1射束測定面465a配置於射束行進方向的最後側，配置於左右兩端之第4射束測定面465d和第7射束測定面465g配置於射束行進方向的最近前側。各射束測定面465a~465g或者僅由狹縫寬度方向的長度與狹縫寬度S相同之第1部分構成，或者由第1部分和配置於第1部分旁邊之第2部分構成。
第1電極體464a具有第1部分466a、第2部分467a1、467a2和第3部分468a1、468a2。第1電極體464a的第3部分468a1、468a2各自配置於第2部分467a1、467a2的旁邊。由於第1電極體464a的第3部分468a1、468a2配置於於射束行進方向的近前側配置之其他 電極體464b~464g的裏側，因此為離子束不入射之區域，不影響離子束的測定結果。然而，藉由設置第3部分468a1、468a2，能夠提高用於支撐第1電極體464a之構造的自由度。例如，使用設置於第3部分468a1、468a2的左右側之支撐構造(未圖示)，能夠將第1電極體464a固定在所希望的位置。
第2電極體464b具有第1部分466b、第2部分467b和第3部分468b，並且在左側設有錐部469b。第2電極體464b的第3部分468b設置於藉由配置於射束行進方向的近前側之第3電極體464c和第4電極體464d隔斷離子束的入射之位置。第3電極體464c具有第1部分466c、第2部分467c和第3部分468c，並且在左側設有錐部469c。第3電極體464c的第3部分468c設置於藉由配置於射束行進方向的近前側之第4電極體464d隔斷離子束的入射之位置。第4電極體464d具有第1部分466d，並且在左側設有錐部469d。由於第4電極體464d的射束行進方向的近前側未配置電極體，因此不具有第3部分。
第5電極體464e具有第1部分466e、第2部分467e和第3部分468e，並且在右側設有錐部469e。第5電極體464e具有與第2電極體464b相同的形狀，並且配置於相對於狹縫462與第2電極體464b左右對稱之位置。第6電極體464f具有第1部分466f、第2部分467f和第3部分468f，並且在右側設有錐部469f。第6電極體464f具有與第3電極體464c相同的形狀，並且配置於相對於 狹縫462與第3電極體464c左右對稱之位置。第7電極體464g具有第1部分466g，並且在右側設有錐部469g。第7電極體464g配置於相對於狹縫462與第4電極體464d左右對稱之位置。
另外，各電極體464的第3部分的狹縫寬度方向的長度是任意的，並且只要在被配置於射束行進方向的近前側之一個以上的電極體隔斷之範圍內，則前述長度既可以比圖示之例子短，亦可以比其長。又，各電極體464的第3部分可設置成遍及狹縫462的長度方向(y方向)而延伸，亦可僅設置於狹縫462的長度方向的局部範圍內。 又，第3部分可設置於除了第4電極體464d和第7電極體464g之外的所有電極體464a、464b、464c、464e、464f中，亦可僅設置於複數個電極體464中的一部分。
在本變形例中，亦能夠使各電極體464的角度靈敏度係數k(θ)成為三角形，且以在相鄰之電極體464之間不產生射束的測定漏失的方式配置各電極體464。因此，與上述實施形態相同地，依本變形例之角度測定裝置448，關於從狹縫462入射之離子束，能夠得到準確的角度重心θ G。又，依本變形例，能夠提高用於固定各電極體464之構造的自由度。
(變形例5)
第12圖係模式表示變形例5之角度測定裝置548的構成之剖面圖。角度測定裝置548具有複數個電極體 564a、564b、564c、564d、564e、564f、564g(亦統稱為電極體564)。本變形例中，各電極體564a~564g的射束測定面565a、565b、565c、565d、565e、565f、565g(亦統稱為射束測定面565)與變形例1相同地構成，而在電極體564的局部設有相對於通過狹縫562後之離子束不暴露之第3部分，這一點與變形例1不同。在本變形例中，主要說明與上述變形例1之角度測定裝置148的不同點。
複數個電極體564a~564g配置成射束測定面565a~565g在狹縫寬度方向(x方向)上依次排列，並且於x方向上相鄰之射束測定面565彼此在射束行進方向(z方向)上錯開。具體而言，第1射束測定面565a配置於射束行進方向的最近前側，並且配置於左右兩端之第4射束測定面565d和第7射束測定面565g配置於射束行進方向的最後側。各射束測定面565a~565g或者僅由狹縫寬度方向的長度與狹縫寬度S相同之第1部分構成，或者由第1部分和配置於第1部分旁邊之第2部分構成。
第1電極體564a具有第1部分566a。第2電極體564b具有第1部分566b、第2部分567b和第3部分568b。第3電極體564c具有第1部分566c、第2部分567c和第3部分568c。第4電極體564d具有第1部分566d、第2部分567d和第3部分568d。第5電極體564e具有第1部分566e、第2部分567e和第3部分568e，且配置成與第2電極體564b之間設有間隙。第6電極體 564f具有第1部分566f、第2部分567f和第3部分568f，且配置成與第3電極體564c之間設有間隙。第7電極體564g具有第1部分566g、第2部分567g和第3部分568g，且配置成與第4電極體564d之間設有間隙。
在本變形例中，各電極體564的第3部分的狹縫寬度方向的長度亦是任意的，並且只要在被配置於射束行進方向的近前側之一個以上的電極體隔斷之範圍內，則前述長度既可以比圖示之例子短，亦可以比其長。又，各電極體564的第3部分可設置於遍及狹縫562的長度方向(y方向)而延伸，亦可僅設置於狹縫562的長度方向的局部範圍內。又，第3部分可設置於除了第1電極體564a之外的所有電極體564b~564g中，亦可僅設置於複數個電極體564中的一部分。
在本變形例中，亦能夠使各電極體564的角度靈敏度係數k(θ)成為三角形，且以在相鄰之電極體564之間不產生射束的測定漏失的方式配置各電極體564。因此，與上述實施形態相同地，依本變形例之角度測定裝置548，關於從狹縫562入射之離子束，能夠得到準確的角度重心θ G。
(變形例6)
第13圖係模式表示變形例6之角度測定裝置648的構成之剖面圖。角度測定裝置648具有複數個電極體664a、664b、664c、664d、664e、664f、664g(亦統稱為 電極體664)。本變形例中，各電極體664a~664g的射束測定面665a、665b、665c、665d、665e、665f、665g(亦統稱為射束測定面665)與變形例5相同地構成，但一部分電極體664的射束行進方向的厚度較大，這一點與變形例5不同。在本變形例中，主要說明與上述變形例5之角度測定裝置548的不同點。
複數個電極體664a~664g中，從射束測定面665至與射束測定面665相反一側的背面的射束行進方向的厚度不同，並且各電極體664的背面位置對齊。其結果，射束測定面665越靠近狹縫662的電極體664，射束行進方向的厚度越大，射束測定面665越遠離狹縫662的電極體664，射束行進方向的厚度越小。如圖所示，配置於中央之第1電極體664a的射束行進方向的厚度較大，配置於左右兩端之第4電極體664d和第7電極體664g的射束行進方向的厚度較小。
第1電極體664a具有第1部分666a。第2電極體664b具有第1部分666b和第2部分667b。第3電極體664c具有第1部分666c、第2部分667c和第3部分668c。第4電極體664d具有第1部分666d、第2部分667d和第3部分668d。第5電極體664e具有第1部分666e和第2部分667e。第6電極體664f具有第1部分666f、第2部分667f和第3部分668f。第7電極體664g具有第1部分666g、第2部分667g和第3部分668g。相鄰之電極體664之間設有微小間隙。該間隙是為了確保電 極體之間的絕緣性而必要的，但為了得到準確的角度重心θ G，儘可能使其小為較佳。另外，關於第3電極體664c、第4電極體664d、第6電極體664f和第7電極體664g，亦可以縮小第3部分的狹縫寬度方向的長度，或者藉由省去第3部分而確保相鄰之電極體664之間的間隙。
在本變形例中，亦能夠使各電極體664的角度靈敏度係數k(θ)成為三角形，且以在相鄰之電極體664之間不產生射束的測定漏失的方式配置各電極體664。因此，與上述實施形態相同地，依本變形例之角度測定裝置648，關於從狹縫662入射之離子束，能夠得到準確的角度重心θ G。又，依本變形例，由於各電極體664的背面對齊地配置，因此容易固定各電極體664。
(變形例7)
第14圖係模式表示變形例7之角度測定裝置748的構成之剖面圖。角度測定裝置748具有複數個電極體764a、764b、764c、764d、764e、764f、764g(亦統稱為電極體764)。本變形例以能夠實現與上述實施形態之電極體64a~64g相同的角度靈敏度係數k(θ)的方式配置各電極體764，並用虛線表示實施形態之電極體64a~64g的位置。本變形例中，各電極體764a~764g的射束測定面765a、765b、765c、765d、765e、765f、765g(亦統稱為射束測定面765)不僅包括電極體764的上表面，還包括局部側面，這一點與上述實施形態和變形例不同。 在本變形例中，主要說明與上述實施形態之角度測定裝置48的不同點。
複數個電極體764a~764g中射束行進方向的厚度不同，且各電極體764的背面位置對齊。其結果，射束測定面765越靠近狹縫762之電極體764，射束行進方向的厚度越大，射束測定面765越遠離狹縫762之電極體764，射束行進方向的厚度越小。如圖所示，配置於中央之第1電極體764a的射束行進方向的厚度較小，配置於左右兩端之第4電極體764d和第7電極體764g的射束行進方向的厚度較大。
各射束測定面765各自配置於能夠測定入射於與上述實施形態之電極體64a~64g對應之射束測定面之所有射束分量之位置。具體而言，第1射束測定面765a配置成填補實施形態之第2電極體64b與第5電極體64e之間。第2射束測定面765b配置成填補第1射束測定面765a與實施形態之第3電極體64c之間。第3射束測定面765c配置成填補第2射束測定面765b與實施形態之第4電極體64d之間。第4射束測定面765d配置於能夠隔斷朝向實施形態之第4電極體64d之所有射束分量之位置。同樣地，第5射束測定面765e配置成填補第1射束測定面765a與實施形態之第6電極體64f之間。第6射束測定面765f配置成填補第5射束測定面765e與實施形態之第7電極體64g之間。第7射束測定面765g配置於能夠隔斷朝向實施形態之第7電極體64g之所有射束分量之位置。 藉由如此構成各電極體764，能夠實現具有與實施形態之角度測定裝置48相同的角度靈敏度係數之角度測定裝置748。
因此，在本變形例中，亦能夠使各電極體764的角度靈敏度係數k(θ)成為三角形，且以在相鄰之電極體764之間不產生射束的測定漏失的方式配置各電極體764。因此，與上述實施形態相同地，關於從狹縫762入射之離子束，能夠得到準確的角度重心θ G。又，依本變形例，由於各電極體764的背面對齊地配置，因此容易固定各電極體764。
(變形例8)
第15圖係模式表示變形例8之角度測定裝置848的構成之剖面圖。本變形例中，上述實施形態中示出之複數個電極體64a~64g各自被分割成複數個微小電極，且由複數個微小電極(微小電極組)構成一個射束測定面。關於本變形例，主要說明與上述實施形態的不同點。
角度測定裝置848具有複數個電極體864a、864b、864c、864d、864e、864f、864g(亦統稱為電極體864)。複數個電極體864a~864g各自具有三個微小電極。各電極體864所具有之三個微小電極配置成射束入射面在射束行進方向上錯開，例如，如圖所示那般配置成V字形。各電極體864a~864g的射束測定面865a、865b、865c、865d、865e、865f、865g(亦統稱為射束測定面 865)各自由各電極體864所具有之三個微小電極構成。其結果，各電極體864的角度靈敏度係數k(θ)對應於將各微小電極的角度靈敏度係數進行總計而得者。在本變形例中，由於各電極體864具有與上述實施形態之電極體64相同的角度靈敏度係數k(θ)，因此關於從狹縫862入射之離子束，亦能夠得到準確的角度重心θ G。
另外，各電極體864所具有之微小電極數並不限於三個，亦可以為兩個，亦可以為四個以上。又，複數個電極體864a~864g各自所具有之微小電極數量可相同，亦可具有各自不同數量的微小電極。又，圖示之例子中示出各電極體864在狹縫寬度方向(x方向)上被分割之情況，但可以將各電極體864在狹縫862的長度方向(y方向)上進行分割，亦可以在狹縫寬度方向及長度方向這兩個方向上分割各電極體864。
(變形例9)
第16圖係模式表示變形例9之角度測定裝置948的構成之剖面圖。角度測定裝置948具有複數個電極體964a、964b、964c、964d、964e、964f、964g(亦統稱為電極體964)。本變形例中配置成各電極體964a~964g的射束測定面965a、965b、965c、965d、965e、965f、965g(亦統稱為射束測定面965)在射束行進方向的相同之位置(距離L)，這一點與上述實施形態和變形例不同。各射束測定面965的狹縫寬度方向的長度與狹縫寬度 S相同，且配置成相鄰之電極體之間幾乎不產生間隙。在本變形例中，由於各電極體964具有與上述實施形態之電極體64相同的角度靈敏度係數k(θ)，因此關於從狹縫962入射之離子束，亦能夠得到準確的角度重心θ G。
另外，在又一變形例中，各電極體964亦可以被分割成複數個微小電極。例如，亦可藉由將各電極體964分割成n個(n為2以上的整數)微小電極，從而使各微小電極的狹縫寬度方向的長度成為狹縫寬度S的1/n倍(亦即S/n)。即使在各電極體964被分割成n個微小電極之情況下，由於由n個構成之微小電極群具有與上述實施形態之電極體64相同的角度靈敏度係數k(θ)，因此與上述實施形態相同地，能夠得到關於離子束的準確的角度重心θ G。
以上，參照上述實施形態對本發明進行了說明，但本發明係並非限定於上述各實施形態者，適當組合各實施形態的構成者或進行替換者亦係包含於本發明者。又，依據所屬領域具有通常知識者的知識，能夠對各實施形態中的組合及處理的順序適當進行重新排列或對實施形態加以各種設計變更等變形，加以該種變形之實施形態亦可包含於本發明的範圍內。
上述實施形態中示出了活動式的中心杯42中設有角度測定裝置48之情況。在又一變形例中，亦可在固定式的側杯40(40R、40L)設置上述實施形態或變形例之角度測定裝置。
在上述實施形態和變形例中示出了為了測定射束掃描方向之x方向的角度分量，將角度測定裝置配置成狹縫的狹縫寬度方向成為x方向之情況。在又一變形例中，亦可以為了測定與射束掃描方向正交之y方向角度分量而將角度測定裝置配置成狹縫寬度方向成為y方向。又，亦可以將配置成狹縫寬度方向成為x方向之第1角度測定裝置和配置成狹縫寬度方向成為y方向之第2角度測定裝置組合使用，以能夠測定x方向和y方向各自的角度分量。
上述實施形態和變形例中示出了電極體的配置，亦即，第1電極體配置於狹縫的正面，且相對於從狹縫的中央部向射束行進方向延伸之平面左右對稱(面對稱)。在又一變形例中，亦可以配置成各電極體以狹縫位置為基準而對稱。例如，配置於狹縫的正面的第1電極體亦可以配置於從狹縫中央部偏離之位置。又，所設置之電極體的數量可以不為奇數，亦可以為偶數。
48‧‧‧角度測定裝置
60a‧‧‧上表面
62‧‧‧狹縫
62a‧‧‧左端
62b‧‧‧右端
62c‧‧‧中央部
64a‧‧‧第1電極體
64b‧‧‧第2電極體
64c‧‧‧第3電極體
64d‧‧‧第4電極體
64e‧‧‧第5電極體
64f‧‧‧第6電極體
64g‧‧‧第7電極體
65a‧‧‧第1射束測定面
65b‧‧‧第2射束測定面
65c‧‧‧第3射束測定面
65d‧‧‧第4射束測定面
65e‧‧‧第5射束測定面
65f‧‧‧第6射束測定面
65g‧‧‧第7射束測定面
66a、66b、66c、66d、66e、66f、66g‧‧‧第1部分
67a1、67a2、67b、67c、67e、67f‧‧‧第2部分
69b、69c、69d、69e、69f、69g‧‧‧錐部
L1、L2、L3、L4‧‧‧距離
S‧‧‧狹縫寬度
Wa1、Wa2、Wb1、Wb2、Wc1、Wc2、Wd‧‧‧長度
△L1、△L2、△L3‧‧‧偏移量
θb‧‧‧第2角度
θc‧‧‧第3角度
θd‧‧‧第4角度

Claims (16)

  1. 一種離子植入裝置，其具備用於測定照射於晶圓之離子束的角度分佈之測定裝置，其特徵為，前述測定裝置具備：狹縫，供前述離子束入射，並且狹縫寬度方向係與朝向前述晶圓之離子束的射束行進方向正交之方向；及複數個電極體，設置於前述射束行進方向上遠離前述狹縫之位置，並且各自具有射束測定面，該射束測定面係相對於通過前述狹縫後之離子束暴露之區域，前述複數個電極體配置成各電極體的射束測定面在前述狹縫寬度方向上依次排列，並且於前述狹縫寬度方向上相鄰之射束測定面在前述射束行進方向上錯開，前述複數個電極體各自配置成針對通過前述狹縫後之離子束，按每個電極體測定射束分量，該射束分量相當於包括被不同的值規定之角度中數之規定的角度範圍，並且配置成被前述射束測定面於前述狹縫寬度方向上相鄰之另一電極體規定之角度中數成為前述規定的角度範圍的上限值或下限值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中前述複數個電極體在由前述射束行進方向及前述狹縫寬度方向規定之剖面視圖中配置成各電極體的射束測定面以V字形或倒V字形排列。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝 置，其中前述複數個電極體配置成前述射束測定面於前述狹縫寬度方向上相鄰之至少一組電極體在前述射束行進方向上重疊。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述複數個電極體中，與具有位於前述射束行進方向的上游側之射束測定面之電極體相比，具有位於前述射束行進方向的下游側之射束測定面之電極體在前述狹縫寬度方向上更長。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述複數個電極體中的至少一個電極體的前述射束測定面的前述狹縫寬度方向的長度與前述狹縫的狹縫寬度相同。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之離子植入裝置，其中前述射束測定面的前述狹縫寬度方向的長度與前述狹縫的狹縫寬度相同之至少一個電極體具有射束測定面，該射束測定面相比其他至少一個電極體，位於前述射束行進方向的上游側。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之離子植入裝置，其中前述其他至少一個電極體的前述射束測定面的前述狹 縫寬度方向的長度比前述狹縫的狹縫寬度更長。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述複數個電極體中，於前述狹縫寬度方向上相鄰之射束測定面在前述射束行進方向的位置偏移量比前述狹縫的狹縫寬度小。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述複數個電極體中，從通過前述狹縫之離子束觀察時，各電極體的射束測定面配置成無間隙地在前述狹縫寬度方向上排列。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述複數個電極體中的至少一個電極體具有前述狹縫寬度方向的長度朝向前述射束行進方向變小之形狀。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述複數個電極體配置成前述射束測定面於前述狹縫寬度方向上相鄰之至少一組電極體在前述射束行進方向上不重疊。
  12. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述測定裝置使用前述複數個電極體各自的測定結果及被前述複數個電極體各自規定之角度中數，計算通過前 述狹縫後之離子束的角度重心。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中前述複數個電極體中的至少一個電極體由複數個微小電極構成前述射束測定面，前述複數個微小電極配置成在前述射束行進方向上錯開。
  14. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述離子植入裝置還具備射束掃描器，該射束掃描器使朝向前述晶圓之離子束沿與前述射束行進方向正交之掃描方向往復掃描，前述狹縫設置成前述狹縫寬度方向成為前述掃描方向。
  15. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子植入裝置，其中前述離子植入裝置還具備射束掃描器，該射束掃描器使朝向前述晶圓之離子束沿與前述射束行進方向正交之掃描方向往復掃描，前述狹縫設置成前述狹縫寬度方向成為與前述射束行進方向及前述掃描方向這兩個方向正交之方向。
  16. 一種測定裝置，其用於測定離子束的角度分佈，其特徵為，具備：狹縫，供前述離子束入射；及複數個電極體，設置於射束行進方向上遠離前述狹縫 之位置，並且各自具有射束測定面，該射束測定面係相對於通過前述狹縫後之離子束暴露之區域，前述複數個電極體配置成各電極體的射束測定面在狹縫寬度方向上依次排列，並且於前述狹縫寬度方向上相鄰之射束測定面在前述射束行進方向上錯開，前述複數個電極體各自配置成針對通過前述狹縫後之離子束，按每個電極體測定射束分量，該射束分量相當於包括被不同的值規定之角度中數之規定的角度範圍，並且配置成被前述射束測定面於前述狹縫寬度方向上相鄰之另一電極體規定之角度中數成為前述規定的角度範圍的上限值或下限值。
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