特許 6579985 イオン注入装置および測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6579985

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】イオン注入装置および測定装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20190912BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/04 A

   H01J37/317 Z

【請求項の数】16

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2016-55822(P2016-55822)

(22)【出願日】2016年3月18日

(65)【公開番号】特開2017-174505(P2017-174505A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年5月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183196

【氏名又は名称】住友重機械イオンテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】石橋 和久

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−２０９５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７８７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４６８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−００４６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５０８６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４６１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０５２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３６４２９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２６２５３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１４２７２７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／３１７

Ｈ０１Ｊ ３７／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

Ｃ２３Ｃ １４／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェハに照射されるイオンビームの角度分布を測定するための測定装置を備えるイオン注入装置であって、
前記測定装置は、
前記イオンビームが入射するスリットであって、スリット幅方向が前記ウェハに向かうイオンビームのビーム進行方向と直交する方向であるスリットと、
前記スリットから前記ビーム進行方向に離れた位置に設けられ、それぞれが前記スリットを通過したイオンビームに対して露出する領域であるビーム測定面を有する複数の電極体と、を備え、
前記複数の電極体は、各電極体のビーム測定面が前記スリット幅方向に順に並べられ、前記スリット幅方向に隣接するビーム測定面が前記ビーム進行方向にずれるように配置され、
前記測定装置は、前記複数の電極体のそれぞれに規定される角度中央値と、前記複数の電極体のそれぞれの角度中央値を含む所定の角度範囲に該当するビーム成分の測定結果とを用いて、前記スリットを通過したイオンビームの角度重心を算出することを特徴とするイオン注入装置。

【請求項2】

前記複数の電極体は、前記ビーム進行方向および前記スリット幅方向により規定される断面視において、各電極体のビーム測定面がＶ字状または逆Ｖ字状に並ぶように配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。

【請求項3】

前記複数の電極体は、前記スリット幅方向に前記ビーム測定面が隣接する少なくとも一組の電極体が前記ビーム進行方向に重なるように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン注入装置。

【請求項4】

前記複数の電極体は、前記ビーム進行方向の上流側に位置するビーム測定面を有する電極体よりも、前記ビーム進行方向の下流側に位置するビーム測定面を有する電極体が前記スリット幅方向に長いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項5】

前記複数の電極体の少なくとも一つは、前記ビーム測定面の前記スリット幅方向の長さが前記スリットのスリット幅と同じであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項6】

前記ビーム測定面の前記スリット幅方向の長さが前記スリットのスリット幅と同じである少なくとも一つの電極体は、他の少なくとも一つの電極体よりも前記ビーム進行方向の上流側に位置するビーム測定面を有することを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。

【請求項7】

前記他の少なくとも一つの電極体は、前記ビーム測定面の前記スリット幅方向の長さが前記スリットのスリット幅よりも長いことを特徴とする請求項６に記載のイオン注入装置。

【請求項8】

前記複数の電極体は、前記スリット幅方向に隣接するビーム測定面の前記ビーム進行方向の位置ずれ量が前記スリットのスリット幅よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項9】

前記複数の電極体は、各電極体のビーム測定面が前記スリットを通過するイオンビームから見て隙間なく前記スリット幅方向に並ぶように配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項10】

前記複数の電極体の少なくとも一つは、前記スリット幅方向の長さが前記ビーム進行方向に向けて小さくなる形状を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項11】

前記複数の電極体は、前記スリット幅方向に前記ビーム測定面が隣接する少なくとも一組の電極体が前記ビーム進行方向に重ならないように配置されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項12】

前記複数の電極体のそれぞれは、前記スリットを通過したイオンビームについて、電極体ごとに異なる値に規定される角度中央値を含む所定の角度範囲に該当するビーム成分を測定するよう配置され、かつ、前記スリット幅方向に前記ビーム測定面が隣接する別の電極体に規定される角度中央値が前記所定の角度範囲の上限値または下限値となるよう配置されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項13】

前記複数の電極体の少なくとも一つは、複数個の微小電極により前記ビーム測定面が構成され、前記複数個の微小電極は、前記ビーム進行方向にずれるように配置されることを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入装置。

【請求項14】

前記イオン注入装置は、前記ウェハに向かうイオンビームを前記ビーム進行方向と直交する走査方向に往復走査させるビーム走査器をさらに備え、
前記スリットは、前記スリット幅方向が前記走査方向となるように設けられることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項15】

前記イオン注入装置は、前記ウェハに向かうイオンビームを前記ビーム進行方向と直交する走査方向に往復走査させるビーム走査器をさらに備え、
前記スリットは、前記スリット幅方向が前記ビーム進行方向および前記走査方向の双方に直交する方向となるように設けられることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項16】

イオンビームの角度分布を測定するための測定装置であって、
前記イオンビームが入射するスリットと、
前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられ、それぞれが前記スリットを通過したイオンビームに対して露出する領域であるビーム測定面を有する複数の電極体と、を備え、
前記複数の電極体は、各電極体のビーム測定面がスリット幅方向に順に並べられ、前記スリット幅方向に隣接するビーム測定面が前記ビーム進行方向にずれるように配置され、
前記複数の電極体のそれぞれに規定される角度中央値と、前記複数の電極体のそれぞれの角度中央値を含む所定の角度範囲に該当するビーム成分の測定結果とを用いて、前記スリットを通過したイオンビームの角度重心を算出することを特徴とする測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオン注入装置に関し、特に、イオンビームの角度分布を測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、半導体の導電性を変化させる目的、半導体の結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウエハにイオンを注入する工程（以下、「イオン注入工程」ともいう）が標準的に実施されている。イオン注入工程で使用される装置は、イオン注入装置と呼ばれ、イオン源によってイオンを生成し、生成されたイオンを加速してイオンビームを形成する機能と、そのイオンビームを注入処理室まで輸送し、処理室内のウエハにイオンビームを照射する機能を有する。ウェハに照射されるイオンビームの進行角を測定するため、ビーム進行方向と直交する方向に並べられた複数のビーム検出器が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１４６８６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ウェハに入射するイオンビームの角度特性として、ビーム全体の平均値としての入射角度（角度重心）が挙げられる。一般に、ビームの角度重心の測定精度を高めるには、ビームの角度成分を測定しようとする方向に複数のビーム検出器を並べるとともに、ビーム検出器の配置間隔を狭くして設置数を増やす必要がある。しかしながら、ビーム検出器の設置数を増やして一つのビーム検出器の検出範囲を狭くすると、信頼性の高い測定データを取得するまでに時間がかかり、また検出装置のコストが増大する。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、イオンビームの角度重心を正確に測定するための技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様のイオン注入装置は、ウェハに照射されるイオンビームの角度分布を測定するための測定装置を備えるイオン注入装置である。この測定装置は、イオンビームが入射するスリットであって、スリット幅方向がウェハに向かうイオンビームのビーム進行方向と直交する方向であるスリットと、スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられ、それぞれがスリットを通過したイオンビームに対して露出する領域であるビーム測定面を有する複数の電極体と、を備える。複数の電極体は、各電極体のビーム測定面がスリット幅方向に順に並べられ、スリット幅方向に隣接するビーム測定面がビーム進行方向にずれるように配置される。

【0007】

本発明の別の態様は、イオンビームの角度分布を測定するための測定装置である。この測定装置は、イオンビームが入射するスリットと、スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられ、それぞれがスリットを通過したイオンビームに対して露出する領域であるビーム測定面を有する複数の電極体と、を備える。複数の電極体は、各電極体のビーム測定面がスリット幅方向に順に並べられ、スリット幅方向に隣接するビーム測定面がビーム進行方向にずれるように配置される。

【0008】

本発明のさらに別の態様もまた、イオンビームの角度分布を測定するための測定装置である。この測定装置は、イオンビームが入射するスリットと、スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられ、それぞれがスリットを通過したイオンビームに対して露出した領域であるビーム測定面を有する複数の電極体と、を備える。複数の電極体は、各電極体のビーム測定面がスリット幅方向に隙間なく並べられ、各電極体のビーム測定面がビーム進行方向に同じ位置となるように配置され、各電極体のビーム測定面のスリット幅方向の長さがスリットのスリット幅と同じもしくはスリット幅の１／ｎ（ｎは２以上の整数）である。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組合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。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、イオンビームの角度重心を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係るイオン注入装置の構成を模式的に示す上面図である。

【図2】図１のイオン注入装置の構成を模式的に示す側面図である。

【図3】往復運動されるウェハと往復走査されるイオンビームとの関係を示す正面図である。

【図4】実施の形態に係る角度測定装置の構成を模式的に示す斜視図である。

【図5】図４の角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、角度測定装置の角度特性を模式的に示すグラフである。

【図7】ｉ−１番目とｉ番目の電極体にて測定されるビーム成分を模式的に示す図である。

【図8】変形例１に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図9】変形例２に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図10】変形例３に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図11】変形例４に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図12】変形例５に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図13】変形例６に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図14】変形例７に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図15】変形例８に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図16】変形例９に係る角度測定装置の構成を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

図１は、実施の形態に係るイオン注入装置１０を概略的に示す上面図であり、図２は、イオン注入装置１０の概略構成を示す側面図である。

【0014】

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、例えば半導体ウェハである。よって以下では説明の便宜のため被処理物Ｗをウェハ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。

【0015】

イオン注入装置１０は、ビームを一方向に往復走査させ、ウェハＷを該一方向と直交する方向に往復運動させることによりウェハ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、設計上のビーム軌道を進むイオンビーム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。イオンビームＢを被処理物Ｗに対し走査する場合において、ビームの走査方向を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、ビームの往復走査はｘ方向に行われ、ウェハＷの往復運動はｙ方向に行われる。

【0016】

イオン注入装置１０は、イオン源１２と、ビームライン装置１４と、注入処理室１６と、制御装置７０とを備える。イオン源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、イオン源１２から注入処理室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、イオン源１２、ビームライン装置１４、注入処理室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。

【0017】

ビームライン装置１４は、例えば、上流から順に、質量分析部１８、可変アパチャ２０、ビーム収束部２２、第１ビーム計測器２４、ビーム走査器２６、平行化レンズ３０又はビーム平行化装置、及び、角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）３４を備える。なお、ビームライン装置１４の上流とは、イオン源１２に近い側を指し、下流とは注入処理室１６（またはビームストッパ３８）に近い側を指す。

【0018】

質量分析部１８は、イオン源１２の下流に設けられており、イオン源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。

【0019】

可変アパチャ２０は、開口幅が調整可能なアパチャであり、開口幅を変えることでアパチャを通過するイオンビームＢのビーム電流量を調整する。可変アパチャ２０は、例えば、ビームラインを挟んで上下に配置されるアパチャプレートを有し、アパチャプレートの間隔を変化させることによりビーム電流量を調整してもよい。

【0020】

ビーム収束部２２は、四重極収束装置（Ｑレンズ）などの収束レンズを備えており、可変アパチャ２０を通過したイオンビームＢを所望の断面形状に整形するよう構成されている。ビーム収束部２２は、電場式の三段四重極レンズ（トリプレットＱレンズともいう）であり、上流側から順に第１四重極レンズ２２ａ、第２四重極レンズ２２ｂ、第３四重極レンズ２２ｃを有する。ビーム収束部２２は、三つのレンズ装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃを用いることにより、ウェハＷに入射するイオンビームＢのｘ方向およびｙ方向の収束または発散をそれぞれの方向について独立に調整しうる。ビーム収束部２２は、磁場式のレンズ装置を含んでもよく、電場と磁場の双方を利用してビームを整形するレンズ装置を含んでもよい。

【0021】

第１ビーム計測器２４は、ビームライン上に出し入れ可能に配置され、イオンビームの電流を測定するインジェクタフラグファラデーカップである。第１ビーム計測器２４は、ビーム収束部２２により整形されたイオンビームＢのビーム電流を計測できるように構成される。第１ビーム計測器２４は、ビーム電流を計測するファラデーカップ２４ｂと、ファラデーカップ２４ｂを上下に移動させる駆動部２４ａを有する。図２の破線で示すように、ビームライン上にファラデーカップ２４ｂを配置した場合、イオンビームＢはファラデーカップ２４ｂにより遮断される。一方、図２の実線で示すように、ファラデーカップ２４ｂをビームライン上から外した場合、イオンビームＢの遮断が解除される。

【0022】

ビーム走査器２６は、ビームの往復走査を提供するよう構成されており、整形されたイオンビームＢをｘ方向に走査する偏向手段である。ビーム走査器２６は、ｘ方向に対向して設けられる走査電極対２８を有する。走査電極対２８は可変電圧電源（図示せず）に接続されており、走査電極対２８に印加される電圧を周期的に変化させることにより、電極間に生じる電界を変化させてイオンビームＢをさまざまな角度に偏向させる。こうして、イオンビームＢは、ｘ方向の走査範囲にわたって走査される。なお、図１において矢印Ｘによりビームの走査方向及び走査範囲を例示し、走査範囲でのイオンビームＢの複数の軌跡を一点鎖線で示している。

【0023】

平行化レンズ３０は、走査されたイオンビームＢの進行方向を設計上のビーム軌道と平行にするよう構成されている。平行化レンズ３０は、中央部にイオンビームの通過スリットが設けられた円弧形状の複数のＰレンズ電極３２を有する。Ｐレンズ電極３２は、高圧電源（図示せず）に接続されており、電圧印加により生じる電界をイオンビームＢに作用させて、イオンビームＢの進行方向を平行に揃える。なお、平行化レンズ３０は他のビーム平行化装置で置き換えられてもよく、ビーム平行化装置は磁界を利用する磁石装置として構成されてもよい。平行化レンズ３０の下流には、イオンビームＢを加速または減速させるためのＡＤ（Accel／Decel）コラム（図示せず）が設けられてもよい。

【0024】

角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）３４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注入処理室１６に導くよう構成されている。角度エネルギーフィルタ３４は、電界偏向用のＡＥＦ電極対３６を有する。ＡＥＦ電極対３６は、高圧電源（図示せず）に接続される。図２において、上側のＡＥＦ電極に正電圧、下側のＡＥＦ電極に負電圧を印加させることにより、イオンビームＢをビーム軌道から下方に偏向させる。なお、角度エネルギーフィルタ３４は、磁界偏向用の磁石装置で構成されてもよく、電界偏向用のＡＥＦ電極対と磁石装置の組み合わせで構成されてもよい。

【0025】

このようにして、ビームライン装置１４は、ウェハＷに照射されるべきイオンビームＢを注入処理室１６に供給する。

【0026】

注入処理室１６は、図２に示すように、１枚又は複数枚のウェハＷを保持するプラテン駆動装置５０を備える。プラテン駆動装置５０は、ウェハ保持部５２と、往復運動機構５４と、ツイスト角調整機構５６と、チルト角調整機構５８とを含む。ウェハ保持部５２は、ウェハＷを保持するための静電チャック等を備える。往復運動機構５４は、ビーム走査方向（ｘ方向）と直交する往復運動方向（ｙ方向）にウェハ保持部５２を往復運動させることにより、ウェハ保持部５２に保持されるウェハをｙ方向に往復運動させる。図２において、矢印ＹによりウェハＷの往復運動を例示する。

【0027】

ツイスト角調整機構５６は、ウェハＷの回転角を調整する機構であり、ウェハ処理面の法線を軸としてウェハＷを回転させることにより、ウェハの外周部に設けられるアライメントマークと基準位置との間のツイスト角を調整する。ここで、ウェハのアライメントマークとは、ウェハの外周部に設けられるノッチやオリフラのことをいい、ウェハの結晶軸方向やウェハの周方向の角度位置の基準となるマークをいう。ツイスト角調整機構５６は、図示されるようにウェハ保持部５２と往復運動機構５４の間に設けられ、ウェハ保持部５２とともに往復運動される。

【0028】

チルト角調整機構５８は、ウェハＷの傾きを調整する機構であり、ウェハ処理面に向かうイオンビームＢの進行方向とウェハ処理面の法線との間のチルト角を調整する。本実施の形態では、ウェハＷの傾斜角のうち、ｘ方向の軸を回転の中心軸とする角度をチルト角として調整する。チルト角調整機構５８は、往復運動機構５４と注入処理室１６の壁面の間に設けられており、往復運動機構５４を含むプラテン駆動装置５０全体をＲ方向に回転させることでウェハＷのチルト角を調整するように構成される。

【0029】

注入処理室１６は、ビームストッパ３８を備える。ビーム軌道上にウェハ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３８に入射する。また、注入処理室１６には、イオンビームのビーム電流量やビーム電流密度分布を計測するための第２ビーム計測器４４が設けられる。第２ビーム計測器４４は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌと、センターカップ４２を有する。

【0030】

サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌは、ウェハＷに対してｘ方向にずれて配置されており、イオン注入時にウェハＷに向かうイオンビームを遮らない位置に配置される。イオンビームＢは、ウェハＷが位置する範囲を超えてオーバースキャンされるため、イオン注入時においても走査されるビームの一部がサイドカップ４０Ｒ、４０Ｌに入射する。これにより、イオン注入処理中のビーム電流量を計測する。サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌの計測値は、第２ビーム計測器４４に送られる。

【0031】

センターカップ４２は、ウェハＷの表面（ウェハ処理面）におけるビーム電流量やビーム電流密度分布を計測するためのものである。センターカップ４２は、可動式となっており、イオン注入時にはウェハ位置から待避され、ウェハＷが照射位置にないときにウェハ位置に挿入される。センターカップ４２は、ｘ方向に移動しながらビーム電流量を計測して、ビーム走査方向のビーム電流密度分布を計測する。センターカップ４２の計測値は、第２ビーム計測器４４に送られる。なお、センターカップ４２は、ビーム走査方向の複数の位置におけるイオン照射量を同時に計測可能となるように、複数のファラデーカップがｘ方向に並んだアレイ状に形成されていてもよい。

【0032】

制御装置７０は、イオン注入装置１０を構成する各機器の動作を制御する。制御装置７０は、第２ビーム計測器４４が計測したビームの強度や角度成分に関する情報を取得し、イオンビームの角度分布や角度重心を算出する。制御装置７０は、算出したイオンビームの角度情報に基づいて、ビーム収束部２２などの動作を制御し、所望の角度分布を有するイオンビームがウェハＷに照射されるようにする。なお、イオンビームの角度分布や角度重心を算出する機能は、制御装置７０ではなく、第２ビーム計測器４４に設けられてもよい。

【0033】

図３は、往復運動されるウェハＷと往復走査されるイオンビームＢとの関係を示す正面図である。図３において、イオンビームＢは横方向（Ｘ方向）に往復走査され、ウエハＷは往復運動機構５４に保持されて縦方向（Ｙ方向）に往復運動される。図３では、最上位置のウェハＷ１と最下位置のウェハＷ２を図示することで、往復運動機構５４の動作範囲を示している。

【0034】

また、ビーム走査器によって走査されるイオンビームＢについて、走査端位置のイオンビームＢ_Ｌ、Ｂ_Ｒの位置を図示することでイオンビームの走査範囲Ｃを示している。イオンビームＢは、プラテン駆動装置５０に保持されるウェハＷが配置される照射範囲Ｃ１を越えて、ウェハＷにビームが照射されない非照射範囲Ｃ２までオーバースキャンが可能となるように構成される。なお、図３では、横長のイオンビームＢが走査される様子を示しているが、イオンビームＢの形状は、縦長であってもよく、円形に近い形状であってもよい。

【0035】

図３は、Ｘ方向に移動可能に構成されるセンターカップ４２の測定範囲を示している。センターカップ４２は、少なくとも照射範囲Ｃ１にわたって測定可能となるように構成される。センターカップ４２は、図示されるように強度測定装置４６と角度測定装置４８を含んでもよい。強度測定装置４６は、主にイオンビームＢの強度を計測するための測定装置であり、例えば、ファラデーカップにより構成される。角度測定装置４８は、主にイオンビームＢの角度分布を計測するための測定装置である。角度測定装置４８の詳細については別途後述する。強度測定装置４６および角度測定装置４８は、いずれもｚ方向の計測位置がウェハＷの被照射面と同じ位置となるように配置される。

【0036】

本実施の形態では、強度測定装置４６と角度測定装置４８を並べて配置するとともに、第２ビーム計測器４４に設けられる駆動装置によりｘ方向に移動させることによって、イオンビームＢの強度と角度分布を照射範囲Ｃ１にわたって同時に計測できるようにしている。第２ビーム計測器４４は、照射範囲Ｃ１の一端から他端まで数秒程度、好ましくは、１〜２秒程度をかけて強度測定装置４６および角度測定装置４８を移動させる。これにより、照射範囲Ｃ１の全体にわたるビームの強度および角度分布を数秒以内で計測可能とする。なお、変形例においては、強度測定装置４６が設けられず、角度測定装置４８がビーム強度の計測を兼ねることとしてもよい。

【0037】

図４は、角度測定装置４８の概略構成を示す斜視図であり、図５は、角度測定装置４８の概略構成を示す断面図である。角度測定装置４８は、筐体６０と、スリット６２と、複数の電極体６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ，６４ｆ，６４ｇ（以下、総称して電極体６４ともいう）とを有する。角度測定装置４８は、スリット６２を通過するイオンビームについて、ビーム進行方向（ｚ方向）に対する走査方向（ｘ方向）の角度成分θｘを検出するように構成されている。

【0038】

スリット６２は、筐体６０の上面６０ａに設けられる。スリット６２は、スリット幅方向（短手方向）がｘ方向となるように形成され、ｙ方向に細長い矩形状を有する。スリット６２は、スリット幅Ｓがｙ方向に均一となるように形成されている。スリット６２は、スリット幅Ｓがイオンビームのｘ方向のビーム径よりも小さくなるように形成されており、所定の大きさを有するビームの中から計測すべき一部分を切り出す。スリット６２は、スリット６２から電極体６４に向けて斜めに入射するイオンを遮らないように、ビーム進行方向（＋ｚ方向）に向けてスリット幅方向（ｘ方向）に広がるテーパー形状を有することが望ましい。一方、スリット６２のｙ方向の長さは、イオンビームのｙ方向のビーム径よりも大きくなるように形成されており、ｙ方向についてイオンビームの全体が計測対象となる。

【0039】

電極体６４は、ｙ方向に細長い形状を有し、スリット６２が設けられる上面６０ａからｚ方向に離れて設けられる。電極体６４は、スリット６２を通過したイオンビームの全体を検出できるように、スリット６２よりもｙ方向に長く設けられることが望ましい。本実施の形態では、７本の電極体６４が設けられ、スリット６２と対向する位置に設けられる第１電極体６４ａを中心として、左右に３本ずつの電極体６４が配置される。第１電極体６４ａから＋ｘ方向に順に第２電極体６４ｂ、第３電極体６４ｃ、第４電極体６４ｄが配置され、第１電極体６４ａから−ｘ方向に順に第５電極体６４ｅ、第６電極体６４ｆ、第７電極体６４ｇが配置される。図示する例において、各電極体６４ａ〜６４ｇはスリット６２の位置を中心にスリット幅方向に対称（つまり、図５の紙面上において左右対称）に配置されている。

【0040】

複数の電極体６４ａ〜６４ｇのそれぞれは、スリット６２を通過したイオンビームに対して露出する領域であるビーム測定面６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅ，６５ｆ，６５ｇ（総称してビーム測定面６５ともいう）を有する。複数の電極体６４ａ〜６４ｇは、各電極のビーム測定面６５ａ〜６５ｇがスリット幅方向（ｘ方向）に順に並べられるとともに、ｘ方向に隣接するビーム測定面６５同士がビーム進行方向（ｚ方向）にずれるように配置されている。図示する例において、第１電極体６４ａがスリット６２からビーム進行方向に最も遠い位置に配置され、第２電極体６４ｂ、第３電極体６４ｃ、第４電極体６４ｄの順にビーム進行方向の手前側に配置される。同様に、第５電極体６４ｅ、第６電極体６４ｆ、第７電極体６４ｇの順にビーム進行方向の手前側に配置される。したがって、各電極のビーム測定面６５ａ〜６５ｇは、図５に示すｘｚ平面内の断面視において、Ｖ字状に並ぶように配置されている。また、各電極のビーム測定面６５ａ〜６５ｇは、スリット６２を通過するイオンビームから見て隙間なくスリット幅方向に並ぶように配置されている。

【0041】

複数の電極体６４ａ〜６４ｇのそれぞれは、スリット６２を通過したイオンビームについて、電極体ごとに異なる値に設定される所定の角度範囲に該当するビーム成分を測定するよう配置されている。第１電極体６４ａは、第１角度θ_ａ＝０を角度中央値とする所定範囲のビーム成分を測定する。第２電極体６４ｂは、第２角度θ_ｂを角度中央値とし、第３電極体６４ｃは、第３角度θ_ｃを角度中央値とし、第４電極体６４ｄは、第４角度θ_ｄを角度中央値とする所定範囲のビーム成分を測定する。同様に、第５電極体６４ｅは、第５角度−θ_ｂを角度中央値とし、第６電極体６４ｆは、第６角度−θ_ｃを角度中央値とし、第７電極体６４ｇは、第７角度−θ_ｄを角度中央値とする所定範囲のビーム成分を測定する。

【0042】

第１電極体６４ａは、第１部分６６ａと第２部分６７ａ１，６７ａ２を有する。第１電極体６４ａの第１部分６６ａは、スリット６２の開口領域を第１角度θ_ａ＝０の方向（ｚ方向）に平行移動した位置に設けられ、スリット幅方向の長さＷａ_１がスリット幅Ｓと同じである。第１電極体６４ａの第１部分６６ａには、スリット６２を通過したイオンビームのうち、第１角度θ_ａ＝０のビーム成分の全体が入射する。つまり、第１電極体６４ａの第１部分６６ａには、スリット６２のスリット幅方向の中央部６２ｃを通過する第１角度θ_ａ＝０のビーム成分が入射するとともに、スリット６２のスリット幅方向の両端６２ａ，６２ｂの近傍を通過する第１角度θ_ａ＝０のビーム成分も入射する。その結果、スリット６２を通過したイオンビームのうち第１角度θ_ａ＝０のビーム成分は、実質的に全て第１電極体６４ａにて検出され、他の電極体では検出されない。

【0043】

第１電極体６４ａの第２部分６７ａ１，６７ａ２（総称して第２部分６７ａともいう）は、第１部分６６ａの左右に設けられる部分であり、隣接する第２電極体６４ｂまたは第５電極体６４ｅとビーム進行方向に重なる部分である。第１電極体６４ａの第２部分６７ａは、隣接する電極体の裏側に配置されるため、第１角度θ_ａ＝０のビーム成分は入射しないが、第１角度θ_ａとは異なる角度のビーム成分が斜めに入射しうる。例えば、第１部分６６ａの右側に設けられる第２部分６７ａ１には、スリット６２の左端６２ａの近傍を通過する第２角度θ_ｂに近い角度のビーム成分が入射しうる。同様に、第１部分６６ａの左側に設けられる第２部分６７ａ２には、スリット６２の右端６２ｂの近傍を通過する第５角度−θ_ｂに近い角度のビーム成分が入射しうる。このように第１電極体６４ａの左右に第２部分６７ａを設けることで、隣接する電極体との間の隙間を抜けてしまうビーム成分が生じないようにし、スリット６２を通過したイオンビームから見て隣接するビーム測定面の間に隙間が生じないようにしている。

【0044】

第１電極体６４ａの第２部分６７ａのスリット幅方向の長さＷａ_２は、第１電極体６４ａおよび第２電極体６４ｂのビーム測定面のずれ量ΔＬ_１と、第２電極体６４ｂの角度中央値である第２角度θ_ｂを用いて、Ｗａ_２＝ΔＬ_１・ｔａｎ（θ_ｂ）と表される。ビーム測定面のずれ量ΔＬ_１は、スリット６２から第１ビーム測定面６５ａまでのｚ方向の距離Ｌ_１と、スリット６２から第２ビーム測定面６５ｂまでのｚ方向の距離Ｌ_２を用いてΔＬ_１＝Ｌ_１−Ｌ_２と表される。また、第２角度θ_ｂは、ｔａｎ（θ_ｂ）＝Ｓ／Ｌ_２と表される。したがって、第１電極体６４ａの全体の長さＷａは、Ｗａ＝Ｗａ_１＋２Ｗａ_２＝Ｓ（２Ｌ_１−Ｌ_２）／Ｌ_２となる。したがって、第１ビーム測定面６５ａのスリット幅方向の長さＷａは、スリット幅Ｓよりも長い。第１電極体６４ａをこのように構成することで、第１ビーム測定面６５ａは、第１角度θ_ａ＝０を角度中央値として、第５角度−θ_ｂから第２角度θ_ｂまでの角度範囲のビーム成分を検出対象とする。

【0045】

第２電極体６４ｂは、第１部分６６ｂと第２部分６７ｂを有し、第２ビーム測定面６５ｂのビーム進行方向の位置（距離Ｌ_２）がスリット６２の左端６２ａから第２角度θ_ｂ方向に延ばした直線とスリット６２の右端６２ｂから第１角度θ_ａ＝０方向に延ばした直線の交点と同じとなるように配置される。第２電極体６４ｂの第１部分６６ｂは、スリット６２の開口領域を第２角度θ_ｂの方向に平行移動した位置に設けられ、スリット幅方向の長さＷｂ_１がスリット幅Ｓと同じである。第２電極体６４ｂの第１部分６６ｂには、スリット６２を通過したイオンビームのうち、第２角度θ_ｂのビーム成分の全体が入射する。つまり、第２電極体６４ｂの第１部分６６ｂには、スリット６２のスリット幅方向の中央部６２ｃを通過する第２角度θ_ｂのビーム成分が入射するとともに、スリット６２のスリット幅方向の両端６２ａ，６２ｂの近傍を通過する第２角度θ_ｂのビーム成分も入射する。その結果、スリット６２を通過したイオンビームのうち第２角度θ_ｂのビーム成分は、実質的に全て第２電極体６４ｂにて検出され、他の電極体では検出されない。

【0046】

第２電極体６４ｂの第２部分６７ｂは、第１部分６６ｂの右側に設けられ、隣接する第３電極体６４ｃとビーム進行方向に重なる。第２電極体６４ｂの第２部分６７ｂは、第３電極体６４ｃの裏側に配置されるため、第２角度θ_ｂのビーム成分は入射しないが、第２角度θ_ｂとは異なる角度のビーム成分が斜めに入射しうる。例えば、第２電極体６４ｂの第２部分６７ｂには、スリット６２の左端６２ａの近傍を通過する第３角度θ_ｃに近い角度のビーム成分が入射しうる。一方、第２電極体６４ｂの第１部分６６ｂの左側には第２部分が設けられず、代わりに第１電極体６４ａの第２部分６７ａ１に向けて斜めに入射するビーム成分を遮らないようにするためのテーパー部６９ｂが設けられる。したがって、隣接する電極体がビーム進行方向の奥に位置する側（左側）にはテーパー部６９ｂが設けられ、隣接する電極体がビーム進行方向の手前に位置する側（右側）には第１部分６６ｂから延長される第２部分６７ｂが設けられる。テーパー部６９ｂが設けられるため、第２電極体６４ｂは、ビーム進行方向に向けてスリット幅方向の長さが小さくなる形状を有する。

【0047】

第２電極体６４ｂの第２部分６７ｂのスリット幅方向の長さＷｂ_２は、第２電極体６４ｂおよび第３電極体６４ｃのビーム測定面のずれ量ΔＬ_２と、第２電極体６４ｂの角度中央値である第２角度θ_ｂと、第３電極体６４ｃの角度中央値である第３角度θ_ｃを用いて、Ｗｂ_２＝ΔＬ_２・｛ｔａｎ（θ_ｃ）−ｔａｎ（θ_ｂ）｝と表される。ビーム測定面のずれ量ΔＬ_２は、スリット６２から第２ビーム測定面６５ｂまでのｚ方向の距離Ｌ_２と、スリット６２から第３ビーム測定面６５ｃまでのｚ方向の距離Ｌ_３を用いてΔＬ_２＝Ｌ_２−Ｌ_３と表される。また第３角度θ_ｃに関して、ｔａｎ（θ_ｃ）−ｔａｎ（θ_ｂ）＝Ｓ／Ｌ_３と表される。したがって、第２電極体６４ｂの全体の長さＷｂは、Ｗｂ＝Ｗｂ_１＋Ｗｂ_２＝Ｓ・Ｌ_２／Ｌ_３となり、第２ビーム測定面６５ｂのスリット幅方向の長さもスリット幅Ｓよりも長い。第２電極体６４ｂをこのように構成することで、第２ビーム測定面６５ｂは、第２角度θ_ｂを角度中央値として、第１角度θ_ａ＝０から第３角度θ_ｃまでの角度範囲のビーム成分を検出対象とする。

【0048】

第３電極体６４ｃは、第１部分６６ｃと第２部分６７ｃを有し、第３ビーム測定面６５ｃのビーム進行方向の位置（距離Ｌ_３）がスリット６２の左端６２ａから第３角度θ_ｃ方向に延ばした直線とスリット６２の右端６２ｂから第２角度θ_ｂ方向に延ばした直線の交点と同じとなるように配置される。第３電極体６４ｃの第１部分６６ｃは、スリット６２の開口領域を第３角度θ_ｃの方向に平行移動した位置に設けられ、スリット幅方向の長さＷｃ_１がスリット幅Ｓと同じである。第３電極体６４ｃの第１部分６６ｃには、スリット６２を通過したイオンビームのうち、第３角度θ_ｃのビーム成分の全体が入射する。スリット６２を通過したイオンビームのうち第３角度θ_ｃのビーム成分は、実質的に全て第３電極体６４ｃにて検出され、他の電極体では検出されない。

【0049】

第３電極体６４ｃの第２部分６７ｃは、第１部分６６ｃの右側に設けられ、隣接する第４電極体６４ｄとビーム進行方向に重なる。第３電極体６４ｃの第２部分６７ｃは、第４電極体６４ｄの裏側に配置されるため、第３角度θ_ｃのビーム成分は入射しないが、第３角度θ_ｃとは異なる角度のビーム成分が斜めに入射しうる。第３電極体６４ｃの左側には第２電極体６４ｂの第２部分６７ｂに向けて斜めに入射するビーム成分を遮らないようにするためのテーパー部６９ｃが設けられる。テーパー部６９ｃが設けられるため、第３電極体６４ｃは、ビーム進行方向に向けてスリット幅方向の長さが小さくなる形状を有する。

【0050】

第３電極体６４ｃの第２部分６７ｃのスリット幅方向の長さＷｃ_２は、第３電極体６４ｃおよび第４電極体６４ｄのビーム測定面のずれ量ΔＬ_３と、第３電極体６４ｃの角度中央値である第３角度θ_ｃと、第４電極体６４ｄの角度中央値である第４角度θ_ｄを用いて、Ｗｃ_２＝ΔＬ_３・｛ｔａｎ（θ_ｄ）−ｔａｎ（θ_ｃ）｝と表される。ビーム測定面のずれ量ΔＬ_３は、スリット６２から第３ビーム測定面６５ｃまでのｚ方向の距離Ｌ_３と、スリット６２から第４ビーム測定面６５ｄまでのｚ方向の距離Ｌ_４を用いてΔＬ_３＝Ｌ_３−Ｌ_４と表される。また第４角度θ_ｄに関して、ｔａｎ（θ_ｄ）−ｔａｎ（θ_ｃ）＝Ｓ／Ｌ_４と表される。したがって、第３電極体６４ｃの全体の長さＷｃは、Ｗｃ＝Ｗｃ_１＋Ｗｃ_２＝Ｓ・Ｌ_３／Ｌ_４となり、第３ビーム測定面６５ｃのスリット幅方向の長さもスリット幅Ｓよりも長い。第３電極体６４ｃをこのように構成することで、第３ビーム測定面６５ｃは、第３角度θ_ｃを角度中央値として、第２角度θ_ｂから第４角度θ_ｄまでの角度範囲のビーム成分を検出対象とする。

【0051】

第４電極体６４ｄは、第４ビーム測定面６５ｄのビーム進行方向の位置（距離Ｌ_４）がスリット６２の左端６２ａから第４角度θ_ｄ方向に延ばした直線とスリット６２の右端６２ｂから第３角度θ_ｃ方向に延ばした直線の交点と同じとなるように配置される。第４電極体６４ｄは、スリット６２の開口領域を第４角度θ_ｄの方向に平行移動した位置に設けられ、スリット幅方向の長さＷｄがスリット幅Ｓと同じである。第４電極体６４ｄには、スリット６２を通過したイオンビームのうち、第４角度θ_ｄのビーム成分の全体が入射する。スリット６２を通過したイオンビームのうち第４角度θ_ｄのビーム成分は、実質的に全て第４電極体６４ｄにて検出され、他の電極体では検出されない。

【0052】

第４電極体６４ｄは、第１部分６６ｄを有するが、他の電極体と同様の第２部分を有しない。第４電極体６４ｄは、隣接する第３電極体６４ｃよりもビーム進行方向に手前に配置される一方で、第４電極体６４ｄより手前には隣接する電極体が設けられないからである。第４電極体６４ｄの左側には第３電極体６４ｃの第２部分６７ｃに向けて斜めに入射するビーム成分を遮らないようにするためのテーパー部６９ｄが設けられる。テーパー部６９ｄが設けられるため、第４電極体６４ｄは、ビーム進行方向に向けてスリット幅方向の長さが小さくなる形状を有する。第４電極体６４ｄのスリット幅方向の長さＷｄは、スリット６２のスリット幅Ｓと同じである。第４電極体６４ｄの第４ビーム測定面６５ｄは、第４角度θ_ｄを角度中央値として、第３角度θ_ｃを超える角度範囲のビーム成分を検出対象とする。

【0053】

第５電極体６４ｅは、第２電極体６４ｂと同様の形状を有し、第２電極体６４ｂと左右対称となる位置に配置される。第５電極体６４ｅは、第１部分６６ｅと、第１部分６６ｅの左側に設けられる第２部分６７ｅとを有する。第５電極体６４ｅの第１部分６６ｅの右側には、第１電極体６４ａの第２部分６７ａ２へ入射するビーム成分を遮らないようにするためのテーパー部６９ｅが設けられる。第５電極体６４ｅの第５ビーム測定面６５ｅは、第５角度−θ_ｂを角度中央値として、第１角度θ_ａ＝０から第６角度−θ_ｃまでの角度範囲のビーム成分を検出対象とする。

【0054】

第６電極体６４ｆは、第３電極体６４ｃと同様の形状を有し、第３電極体６４ｃと左右対称となる位置に配置される。第６電極体６４ｆは、第１部分６６ｆと、第１部分６６ｆの左側に設けられる第２部分６７ｆとを有する。第６電極体６４ｆの第１部分６６ｆの右側には、第５電極体６４ｅの第２部分６７ｅへ入射するビーム成分を遮らないようにするためのテーパー部６９ｆが設けられる。第６電極体６４ｆの第６ビーム測定面６５ｆは、第６角度−θ_ｃを角度中央値として、第５角度−θ_ｂから第７角度−θ_ｄまでの角度範囲のビーム成分を検出対象とする。

【0055】

第７電極体６４ｇは、第４電極体６４ｄと同様の形状を有し、第４電極体６４ｄと左右対称となる位置に配置される。第７電極体６４ｇは、第１部分６６ｇを有し、第１部分６６ｇの右側には、第６電極体６４ｆの第２部分６７ｆへ入射するビーム成分を遮らないようにするためのテーパー部６９ｇが設けられる。第７電極体６４ｇの第７ビーム測定面６５ｇは、第７角度−θ_ｄを角度中央値として、絶対値において第６角度−θ_ｃを超える範囲のビーム成分を検出対象とする。

【0056】

各電極体６４は、隣接する電極体間の電気的な絶縁を確保できる程度にビーム進行方向にずれて配置されることが好ましい。その一方で、角度測定装置４８を小型化できるように隣接する電極体間のずれ量ΔＬ（ΔＬ_１，ΔＬ_２，ΔＬ_３）をある程度小さくすることが好ましい。具体的には、隣接する電極間のずれ量ΔＬは、各電極体６４のビーム進行方向の厚さより大きくてよく、各電極体６４のビーム測定面のスリット幅方向の長さＷ（Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄ）より小さくてよい。なお、本実施の形態では、いずれの電極体であっても隣接する一組の電極体がビーム進行方向に重なるように配置されている。

【0057】

角度測定装置４８は、複数の電極体６４ａ〜６４ｇのそれぞれに接続される測定回路を有する。測定回路は、各電極体６４にイオンが入射することにより生じる電流を測定し、複数の電極体６４ａ〜６４ｇのそれぞれからの電流値によりスリット６２に入射するイオンビームＢの角度分布を測定する。また、測定回路は、所定の計測時間にわたって電極体６４からの電流の時間変化値を検出する機能を有する。これにより、スリット６２に入射するイオンビームＢに関する角度分布の時間変化値を計測可能とする。測定回路は、電極体６４からの電流を計測時間にわたって積算することにより、ビームの角度分布の積算強度を検知する機能を有してもよい。

【0058】

図６（ａ）および図６（ｂ）は、角度測定装置４８の角度特性を模式的に示すグラフである。図６（ａ）は、各電極体６４ａ〜６４ｇのそれぞれの角度感度係数ｋ（θ）を示し、図６（ｂ）は、角度測定装置４８の全体としての角度感度係数Ｋ（θ）を示す。ここで角度測定装置４８の全体としての角度感度係数Ｋ（θ）とは、スリット６２を通過するイオンビームの角度θのビーム成分全体の強度Ｉ（θ）と、角度測定装置４８により測定される角度θのビーム成分の測定強度Ｉ’（θ）とを用いて、Ｋ（θ）＝Ｉ’（θ）／Ｉ（θ）と定義される。また、各電極体６４ａ〜６４ｇのそれぞれの角度感度係数ｋ_ｉ（θ）（ただしｉ＝ａ〜ｇ）は、各電極体６４ｉにおいて測定される角度θのビーム成分の測定強度Ｉ_ｉ’（θ）を用いて、ｋ_ｉ（θ）＝Ｉ_ｉ’（θ）／Ｉ（θ）と定義される。なお、角度測定装置４８の角度感度係数Ｋ（θ）は、Ｋ（θ）＝Σｋ_ｉ（θ）と表される。

【0059】

各電極体６４ａ〜６４ｇの角度感度係数ｋ_ｉ（θ）は、図６（ａ）に示すように三角形状のグラフで表され、角度θに対して直線的に増加する範囲と、直線的に減少する範囲とを含む。例えば、第１電極体６４ａの角度感度係数ｋ_ａ（θ）は、第５角度−θ_ｂから第１角度θ_ａ＝０に向けて直線的に増加し、角度中央値である第１角度θ_ａにおいて最大となり、第１角度θ_ａから第２角度θ_ｂに向けて直線的に減少する。他の電極体も同様の角度感度係数を有する。一般化して説明すると、ｉ番目の電極体の角度感度係数ｋ_ｉ（θ）は、ｉ番目の電極体の角度中央値をθ_ｉとし、ｉ番目の電極体に隣接する左右の電極体の角度中央値θ_ｉ−１，θ_ｉ＋１とすると、隣接する電極体の角度中央値θ_ｉ−１，θ_ｉ＋１においてゼロとなり、ｉ番目の電極体の角度中央値θ_ｉに向けて直線的に増加して角度中央値θ_ｉにて最大となる。

【0060】

図７は、ｉ−１番目とｉ番目の電極体６４（ｉ−１），６４（ｉ）にて測定される角度θのビーム成分の測定強度Ｉ_ｉ−１’（θ），Ｉ_ｉ’（θ）を模式的に示す図である。図示する例では、角度θがθ_ｉ−１＜θ＜θ_ｉの関係を満たす場合を示し、角度θのビーム成分の一部がｉ番目の電極体６４（ｉ）に入射し、残りが隣接するｉ−１番目の電極体６４（ｉ−１）に入射している。このとき、ｉ番目の電極体６４（ｉ）および隣接するｉ−１番目の電極体６４（ｉ−１）の測定強度は、それぞれ以下の式（１）、（２）で表すことができる。なお、右辺に含まれるＩ’（θ）は、隣接する一組の電極体６４（ｉ）、６４（ｉ−１）にて測定される測定強度の和である。また、角度θについて、ｔａｎθ≒θの近似を用いている。

【0061】

【数1】

【0062】

上記式（１）、（２）は、測定しようとするビーム成分の角度θがｉ番目の電極体の角度中央値θ_ｉに近づけば、ｉ番目の電極体６４（ｉ）で測定される割合が増える一方、角度θがｉ−１番目の電極体の角度中央値θ_ｉ−１に近づけば、ｉ番目の電極体６４（ｉ）で測定される割合が減ることを意味している。また、ｉ番目の電極体６４（ｉ）にて測定されるビーム成分の測定強度Ｉ_ｉ’（θ）は、測定しようとするビーム成分の角度θの一次関数で表される（または、一次関数で近似できる）ことを意味している。

【0063】

このとき、角度θのビーム成分は、隣接する電極体のいずれかによって測定されるから、隣接する電極体の測定強度の合計値Ｉ’（θ）と、スリット６２を通過したイオンビーム全体の強度Ｉ（θ）は一致する。その結果、角度測定装置４８の全体としての角度感度係数Ｋ（θ）は、図６（ｂ）に示すように、所定の角度範囲［−θ_ｄ，θ_ｄ］において一定値となる。つまり、角度測定装置４８は、測定対象とする角度範囲において角度θに対して一定の感度でイオンビームを測定する。

【0064】

つづいて、角度測定装置４８の測定結果を用いたイオンビームの角度重心の算出方法について説明する。スリット６２を通過するイオンビームについて角度θに対する連続的な強度分布Ｉ（θ）が分かっている場合、そのイオンビームの角度重心θ_Ｇは、以下の式（３）で表される。

【0065】

【数2】

【0066】

しかしながら、実際にはイオンビームの角度θに対する連続的な強度分布Ｉ（θ）を測定することは困難であり、上記式（３）を離散化したデータからイオンビームの角度重心θ_Ｇが推定される。つまり、図７に示す角度測定装置４８のように、測定対象とする角度θ_ｉが異なる電極体６４（ｉ）を複数本配置し、各電極体６４（ｉ）にて測定されるビーム成分の積分強度Ｉ_ｉ’を用いて、実際の測定により得られる角度重心θ_Ｇ’が算出される。測定により得られる角度重心θ_Ｇ’は、以下の式（４）で表される。なお、角度θ_ｉは、各電極体６４（ｉ）にて測定されるビーム成分の角度中央値に対応する。

【0067】

【数3】

【0068】

ここで、式（３）の右辺と、式（４）の右辺が一致すれば、測定により得られる角度重心θ_Ｇ’と、実際のイオンビームの角度重心θ_Ｇとが一致し、正確な角度重心を測定できることとなる。以下、角度測定装置４８を用いて測定により得られる角度重心θ_Ｇ’と実際の角度重心θ_Ｇを比較し、角度測定装置４８により得られる角度重心θ_Ｇ’の正確性について説明する。

【0069】

まず、各電極体６４（ｉ）により測定される積分強度Ｉ_ｉ’について検討する。各電極体６４（ｉ）の積分強度Ｉ_ｉ’は、上述した角度感度係数ｋ_ｉ（θ）を用いて以下の式（５）で表される。式（５）は、スリット６２を通過したイオンビームの角度強度分布Ｉ（θ）と電極体６４（ｉ）の角度感度係数ｋ_ｉ（θ）の積を、測定対象となる角度範囲［θ_ｉ−１，θ_ｉ＋１］にて積分すれば、電極体６４（ｉ）の積分強度Ｉ_ｉ’となることを意味する。なお、各電極体６４（ｉ）により実際に得られる測定結果は、各ビーム測定面が受ける角度範囲にわたって積分された積分強度Ｉ_ｉ’であり、特定の角度θに対応するビーム成分の測定強度Ｉ’（θ）を角度ごとに得ることはできない。

【0070】

【数4】

【0071】

上記式（５）を用いると、式（４）の分母の項は、以下の式（６）のように変形できる。角度測定装置４８の角度測定範囲［−θ_ｄ，θ_ｄ］において、角度感度係数Ｋ（θ）は一定値Ｋとなるからである。したがって、式（４）の分母の項は、角度測定装置４８の角度測定範囲［−θ_ｄ，θ_ｄ］において、式（３）の分母の項をＫ倍したものとなる。

【0072】

【数5】

【0073】

同様に、式（４）の分子の項は、上記式（５）を用いて、以下の式（７）のように変形できる。ここで、図６に示される角度感度係数ｋ_ｉ（θ）は、以下の式（８）で表されるため、式（３）の分子の項は、以下の式（９）のように表すことができる。

【0074】

【数6】

【0075】

ここで、上記式（９）を計算するために、積分範囲が第１角度θ_ａから第２角度θ_ｂとなる項について具体的に考察する。より詳細には、式（９）の右辺第１項についてはθ_ｉ＝θ_ｂとし、式（９）の右辺第２項についてはθ_ｉ＝θ_ａとすることによって積分範囲が第１角度θ_ａから第２角度θ_ｂとなる項のみを導出する。これらの項は、以下の式（１０）で表される。

【0076】

【数7】

【0077】

上記式（１０）は、角度θとイオンビームの強度Ｉ（θ）の積を角度θにて積分したものを表す。その結果、式（９）の積分範囲を角度測定装置４８の角度測定範囲［−θ_ｄ，θ_ｄ］に拡張すると、式（４）の分子の項は、式（３）の分子の項をＫ倍したものに等しくなる。したがって、上記式（４）に示す測定により得られる角度重心θ_Ｇ’と、上記式（３）に示す実際の角度重心θ_Ｇとが等しくなる。以上より、本実施の形態に係る角度測定装置４８によれば、少ない数（例えば、７本）の電極体６４を用いて角度θに対して離散的に角度成分を測定しているにも拘わらず、イオンビームの角度重心θ_Ｇを正確に求めることができる。

【0078】

本実施の形態のように、イオンビームの正確な角度重心θ_Ｇを得るためには、角度測定装置４８が備える各電極体６４が図６（ａ）に示すような角度感度係数ｋ（θ）を有する必要がある。言いかえれば、各電極体６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状であるという第１条件と、隣接する電極体間でビームの測定漏れが生じないように各電極体６４を配置するという第２条件の双方を満たす必要がある。まず、第１条件として、各電極体６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状となるようにするためには、電極体６４の第１部分６６のスリット幅方向の長さがスリット幅Ｓと同じである必要がある。仮に、電極体の第１部分のスリット幅方向の長さがスリット幅Ｓよりも短い場合や長い場合には、その電極体の角度感度係数は台形状となり、角度θに対して感度係数が一定となる範囲が生じてしまう。そうすると、上記式（１０）が成立しなくなるため、実際の角度重心θ_Ｇと測定により得られる角度重心θ_Ｇ’の間に差が生じ、正確な角度重心θ_Ｇを得ることができない。同様にして、第２条件が満たされず、隣接する電極体間でビームの測定漏れが生じてしまうと、上記式（６）が成立しなくなるため、実際の角度重心θ_Ｇと測定により得られる角度重心θ_Ｇ’の間に差が生じてしまう。一方、本実施の形態によれば、これらの条件を満たすように各電極体６４が配置されているため、正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。

【0079】

（変形例１）
図８は、変形例１に係る角度測定装置１４８の構成を模式的に示す断面図である。角度測定装置１４８は、複数の電極体１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃ，１６４ｄ，１６４ｅ，１６４ｆ，１６４ｇ（総称して電極体１６４ともいう）を有する。本変形例では、複数の電極体１６４ａ〜１６４ｇが山形（逆Ｖ字状）に配置される点で上述の実施の形態と相違する。本変形例について、上述の角度測定装置４８との相違点を中心に説明する。

【0080】

複数の電極体１６４ａ〜１６４ｇのそれぞれは、スリット１６２を通過したイオンビームに対して露出する領域であるビーム測定面１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃ，１６５ｄ，１６５ｅ，１６５ｆ，１６５ｇ（総称してビーム測定面１６５ともいう）を有する。複数の電極体１６４ａ〜１６４ｇは、各電極のビーム測定面１６５ａ〜１６５ｇがスリット幅方向（ｘ方向）に順に並べられるとともに、ｘ方向に隣接するビーム測定面１６５同士がビーム進行方向（ｚ方向）にずれるように配置されている。第１電極体１６４ａは、スリット１６２からビーム進行方向に最も近い位置に配置され、第２電極体１６４ｂ、第３電極体１６４ｃ、第４電極体１６４ｄの順にビーム進行方向の奥側に配置される。同様に、第５電極体１６４ｅ、第６電極体１６４ｆ、第７電極体１６４ｇの順にビーム進行方向の奥側に配置される。

【0081】

第１電極体１６４ａは、スリット幅方向の長さがスリット幅Ｓと同じ第１部分１６６ａを有する。第２電極体１６４ｂは、スリット幅方向の長さがスリット幅Ｓと同じ第１部分１６６ｂと、第１部分１６６ｂの左側に設けられ、第１電極体１６４ａとの間の隙間を埋めるための第２部分１６７ｂを有する。第３電極体１６４ｃは、スリット幅方向の長さがスリット幅Ｓと同じ第１部分１６６ｃと、第１部分１６６ｃの左側に設けられ、第２電極体１６４ｂとの間の隙間を埋めるための第２部分１６７ｃを有する。第４電極体１６４ｄは、スリット幅方向の長さがスリット幅Ｓと同じ第１部分１６６ｄと、第１部分１６６ｄの左側に設けられ、第３電極体１６４ｃとの間の隙間を埋めるための第２部分１６７ｄを有する。第５電極体１６４ｅは、第１部分１６６ｅと第２部分１６７ｅを有し、スリット１６２に対して第２電極体１６４ｂと左右対称になるように配置される。第６電極体１６４ｆは、第１部分１６６ｆと第２部分１６７ｆを有し、スリット１６２に対して第３電極体１６４ｃと左右対称になるように配置される。第７電極体１６４ｇは、第１部分１６６ｇと第２部分１６７ｇを有し、スリット１６２に対して第４電極体１６４ｄと左右対称になるように配置される。本変形例では、いずれの電極体であっても隣接する一組の電極体がビーム進行方向に重ならないように配置されている。これは、複数の電極体１６４ａ〜１６４ｇが山形（逆Ｖ字状）に配置されるためである。

【0082】

本変形例においても、各電極体１６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状となるようにし、かつ、隣接する電極体１６４間でビームの測定漏れが生じないように各電極体１６４を配置することができる。したがって、本変形例に係る角度測定装置１４８によれば、上述の実施の形態と同様に、スリット１６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。

【0083】

（変形例２）
図９は、変形例２に係る角度測定装置２４８の構成を模式的に示す断面図である。角度測定装置２４８は、複数の電極体２６４ａ，２６４ｂ，２６４ｃ，２６４ｄ，２６４ｅ，２６４ｆ，２６４ｇ（総称して電極体２６４ともいう）を有する。本変形例では、複数の電極体２６４ａ〜２６４ｇがジグザグ状に互い違いに配置される点で上述の実施の形態と相違する。本変形例について、上述の角度測定装置４８との相違点を中心に説明する。

【0084】

複数の電極体２６４ａ〜２６４ｇのそれぞれは、スリット２６２を通過したイオンビームに対して露出する領域であるビーム測定面２６５ａ，２６５ｂ，２６５ｃ，２６５ｄ，２６５ｅ，２６５ｆ，２６５ｇ（総称してビーム測定面２６５ともいう）を有する。複数の電極体２６４ａ〜２６４ｇは、各電極体のビーム測定面２６５ａ〜２６５ｇがスリット幅方向（ｘ方向）に順に並べられるとともに、ｘ方向に隣接するビーム測定面２６５同士がビーム進行方向（ｚ方向）にずれるように配置されている。第１電極体２６４ａ、第３電極体２６４ｃおよび第６電極体２６４ｆは、スリット２６２から見てビーム進行方向の奥側に配置され、残りの第２電極体２６４ｂ、第４電極体２６４ｄ、第５電極体２６４ｅおよび第７電極体２６４ｇは、スリット２６２から見てビーム進行方向の手前側に配置される。

【0085】

第１電極体２６４ａは、第１部分２６６ａと第２部分２６７ａ１，２６７ａ２を有する。第２電極体２６４ｂは、第１部分２６６ｂを有し、左側にテーパー部２６９ｂが設けられる。第３電極体２６４ｃは、第１部分２６６ｃと第２部分２６７ｃを有する。第４電極体２６４ｄは、第１部分２６６ｄを有し、左側にテーパー部２６９ｄが設けられる。第５電極体２６４ｅは、第１部分２６６ｅを有し、右側にテーパー部２６９ｅが設けられる。第６電極体２６４ｆは、第１部分２６６ｆと第２部分２６７ｆを有する。第７電極体２６４ｇは、第１部分２６６ｇを有し、右側にテーパー部２６９ｇが設けられる。したがって、ビーム進行方向の奥側に配置される電極体には、第１部分と第２部分が設けられる。一方、ビーム進行方向の手前側に配置される電極体には、第１部分のみが設けられ、隣接する電極体の第２部分に向かうビーム成分を遮らないようにテーパー部が設けられる。

【0086】

本変形例においても、各電極体２６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状となるようにし、かつ、隣接する電極体２６４間でビームの測定漏れが生じないように各電極体２６４を配置することができる。したがって、本変形例に係る角度測定装置２４８によれば、上述の実施の形態と同様に、スリット２６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。

【0087】

（変形例３）
図１０は、変形例３に係る角度測定装置３４８の構成を模式的に示す断面図である。角度測定装置３４８は、複数の電極体３６４ａ，３６４ｂ，３６４ｃ，３６４ｄ，３６４ｅ，３６４ｆ，３６４ｇ（総称して電極体３６４ともいう）を有する。本変形例では、変形例２と同様に複数の電極体３６４ａ〜３６４ｇがジグザグ状に互い違いに配置される一方で、中央の第１電極体３６４ａが手前側に配置される点で上述の変形例２と相違する。本変形例について、上述の変形例２に係る角度測定装置２４８との相違点を中心に説明する。

【0088】

複数の電極体３６４ａ〜３６４ｇのそれぞれは、スリット３６２を通過したイオンビームに対して露出する領域であるビーム測定面３６５ａ，３６５ｂ，３６５ｃ，３６５ｄ，３６５ｅ，３６５ｆ，３６５ｇ（総称してビーム測定面３６５ともいう）を有する。第１電極体３６４ａ、第３電極体３６４ｃおよび第６電極体３６４ｆは、スリット３６２から見てビーム進行方向の手前側に配置され、残りの第２電極体３６４ｂ、第４電極体３６４ｄ、第５電極体３６４ｅおよび第７電極体３６４ｇは、スリット３６２から見てビーム進行方向の奥側に配置される。

【0089】

第１電極体３６４ａは、第１部分３６６ａを有する。第２電極体３６４ｂは、第１部分３６６ｂと、左右両側に設けられる第２部分３６７ｂ１，３６７ｂ２を有する。第３電極体３６４ｃは、第１部分３６６ｃを有し、左側にテーパー部３６９ｃが設けられる。第４電極体３６４ｄは、第１部分３６６ｄと第２部分３６７ｄを有する。第５電極体３６４ｅは、第１部分３６６ｅと、左右両側に設けられる第２部分３６７ｅ１，３６７ｅ２を有する。第６電極体３６４ｆは、第１部分３６６ｆを有し、右側にテーパー部３６９ｆが設けられる。第７電極体３６４ｇは、第１部分３６６ｇと第２部分３６７ｇを有する。したがって、本変形例においても、ビーム進行方向の奥側に配置される電極体には、第１部分と第２部分が設けられる。一方、ビーム進行方向の手前側に配置される電極体には、第１部分のみが設けられ、隣接する電極体の第２部分に向かうビーム成分を遮らないようにテーパー部が設けられる。

【0090】

本変形例においても、各電極体３６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状となるようにし、かつ、隣接する電極体３６４間でビームの測定漏れが生じないように各電極体３６４を配置することができる。したがって、本変形例に係る角度測定装置３４８によれば、上述の実施の形態と同様に、スリット３６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。

【0091】

（変形例４）
図１１は、変形例４に係る角度測定装置４４８の構成を模式的に示す断面図である。角度測定装置４４８は、複数の電極体４６４ａ，４６４ｂ，４６４ｃ，４６４ｄ，４６４ｅ，４６４ｆ，４６４ｇ（総称して電極体４６４ともいう）を有する。本変形例では、各電極体４６４ａ〜４６４ｇのビーム測定面４６５ａ，４６５ｂ，４６５ｃ，４６５ｄ，４６５ｅ，４６５ｆ，４６５ｇ（総称してビーム測定面４６５ともいう）が上述の実施の形態と同様に構成される。その一方で、スリット４６２を通過したイオンビームに対して露出せず、ビーム測定面４６５として機能しない第３部分が電極体４６４の一部に設けられる点で上述の実施の形態と相違する。本変形例について、上述の実施の形態に係る角度測定装置４８との相違点を中心に説明する。

【0092】

複数の電極体４６４ａ〜４６４ｇは、ビーム測定面４６５ａ〜４６５ｇがスリット幅方向（ｘ方向）に順に並べられるとともに、ｘ方向に隣接するビーム測定面４６５同士がビーム進行方向（ｚ方向）にずれるように配置されている。具体的には、第１ビーム測定面４６５ａがビーム進行方向の最も奥側に配置され、左右両端に配置される第４ビーム測定面４６５ｄおよび第７ビーム測定面４６５ｇがビーム進行方向の最も手前側に配置される。各ビーム測定面４６５ａ〜４６５ｇは、スリット幅方向がスリット幅Ｓと同じである第１部分のみにより構成されるか、または、第１部分と第１部分の隣に配置される第２部分とにより構成される。

【0093】

第１電極体４６４ａは、第１部分４６６ａと、第２部分４６７ａ１，４６７ａ２と、第３部分４６８ａ１，４６８ａ２を有する。第１電極体４６４ａの第３部分４６８ａ１，４６８ａ２のそれぞれは、第２部分４６７ａ１，４６７ａ２の隣に配置される。第１電極体４６４ａの第３部分４６８ａ１，４６８ａ２は、ビーム進行方向の手前側に配置される他の電極体４６４ｂ〜４６４ｇの裏側に配置されるため、イオンビームが入射しない領域であり、イオンビームの測定結果に影響を与えない。しかしながら、第３部分４６８ａ１，４６８ａ２を設けることで第１電極体４６４ａを支持するための構造の自由度を高めることができる。例えば、第３部分４６８ａ１，４６８ａ２の左右に設けられる支持構造（不図示）を用いて、第１電極体４６４ａを所望の位置に固定することができる。

【0094】

第２電極体４６４ｂは、第１部分４６６ｂと、第２部分４６７ｂと、第３部分４６８ｂとを有し、左側にテーパー部４６９ｂが設けられる。第２電極体４６４ｂの第３部分４６８ｂは、ビーム進行方向の手前側に配置される第３電極体４６４ｃおよび第４電極体４６４ｄによりイオンビームの入射が遮られる位置に設けられる。第３電極体４６４ｃは、第１部分４６６ｃと、第２部分４６７ｃと、第３部分４６８ｃとを有し、左側にテーパー部４６９ｃが設けられる。第３電極体４６４ｃの第３部分４６８ｃは、ビーム進行方向の手前側に配置される第４電極体４６４ｄによりイオンビームの入射が遮られる位置に設けられる。第４電極体４６４ｄは、第１部分４６６ｄを有し、左側にテーパー部４６９ｄが設けられる。第４電極体４６４ｄは、ビーム進行方向の手前側に電極体が配置されないため、第３部分を有しない。

【0095】

第５電極体４６４ｅは、第１部分４６６ｅと、第２部分４６７ｅと、第３部分４６８ｅとを有し、右側にテーパー部４６９ｅが設けられる。第５電極体４６４ｅは、第２電極体４６４ｂと同様の形状を有し、スリット４６２に対して第２電極体４６４ｂと左右対称な位置に配置される。第６電極体４６４ｆは、第１部分４６６ｆと、第２部分４６７ｆと、第３部分４６８ｆとを有し、右側にテーパー部４６９ｆが設けられる。第６電極体４６４ｆは、第３電極体４６４ｃと同様の形状を有し、スリット４６２に対して第３電極体４６４ｃと左右対称な位置に配置される。第７電極体４６４ｇは、第１部分４６６ｇを有し、右側にテーパー部４６９ｇが設けられる。第７電極体４６４ｇは、スリット４６２に対して第４電極体４６４ｄと左右対称な位置に配置される。

【0096】

なお、各電極体４６４の第３部分のスリット幅方向の長さは任意であり、ビーム進行方向の手前側に配置される一以上の電極体に遮られる範囲内であれば図示する例より短くても長くてもよい。また、各電極体４６４の第３部分は、スリット４６２の長手方向（ｙ方向）にわたって延在するように設けられてもよいし、スリット４６２の長手方向の一部範囲にのみ設けられてもよい。また第３部分は、第４電極体４６４ｄおよび第７電極体４６４ｇを除く全ての電極体４６４ａ，４６４ｂ，４６４ｃ，４６４ｅ，４６４ｆに設けられなくてもよく、複数の電極体４６４の一部についてのみ設けられてもよい。

【0097】

本変形例においても、各電極体４６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状となるようにし、かつ、隣接する電極体４６４間でビームの測定漏れが生じないように各電極体４６４を配置することができる。したがって、本変形例に係る角度測定装置４４８によれば、上述の実施の形態と同様に、スリット４６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。また、本変形例によれば、各電極体４６４を固定するための構造の自由度を高めることができる。

【0098】

（変形例５）
図１２は、変形例５に係る角度測定装置５４８の構成を模式的に示す断面図である。角度測定装置５４８は、複数の電極体５６４ａ，５６４ｂ，５６４ｃ，５６４ｄ，５６４ｅ，５６４ｆ，５６４ｇ（総称して電極体５６４ともいう）を有する。本変形例では、各電極体５６４ａ〜５６４ｇのビーム測定面５６５ａ，５６５ｂ，５６５ｃ，５６５ｄ，５６５ｅ，５６５ｆ，５６５ｇ（総称してビーム測定面５６５ともいう）が変形例１と同様に構成される一方、スリット５６２を通過したイオンビームに対して露出しない第３部分が電極体５６４の一部に設けられる点で変形例１と相違する。本変形例について、上述の変形例１に係る角度測定装置１４８との相違点を中心に説明する。

【0099】

複数の電極体５６４ａ〜５６４ｇは、ビーム測定面５６５ａ〜５６５ｇがスリット幅方向（ｘ方向）に順に並べられるとともに、ｘ方向に隣接するビーム測定面５６５同士がビーム進行方向（ｚ方向）にずれるように配置されている。具体的には、第１ビーム測定面５６５ａがビーム進行方向の最も手前側に配置され、左右両端に配置される第４ビーム測定面５６５ｄおよび第７ビーム測定面５６５ｇがビーム進行方向の最も奥側に配置される。各ビーム測定面５６５ａ〜５６５ｇは、スリット幅方向がスリット幅Ｓと同じである第１部分のみにより構成されるか、または、第１部分と第１部分の隣に配置される第２部分とにより構成される。

【0100】

第１電極体５６４ａは、第１部分５６６ａを有する。第２電極体５６４ｂは、第１部分５６６ｂと、第２部分５６７ｂと、第３部分５６８ｂとを有する。第３電極体５６４ｃは、第１部分５６６ｃと、第２部分５６７ｃと、第３部分５６８ｃとを有する。第４電極体５６４ｄは、第１部分５６６ｄと、第２部分５６７ｄと、第３部分５６８ｄとを有する。第５電極体５６４ｅは、第１部分５６６ｅと、第２部分５６７ｅと、第３部分５６８ｅとを有し、第２電極体５６４ｂとの間に隙間が設けられるように配置される。第６電極体５６４ｆは、第１部分５６６ｆと、第２部分５６７ｆと、第３部分５６８ｆとを有し、第３電極体５６４ｃとの間に隙間が設けられるように配置される。第７電極体５６４ｇは、第１部分５６６ｇと、第２部分５６７ｇと、第３部分５６８ｇとを有し、第４電極体５６４ｄとの間に隙間が設けられるように配置される。

【0101】

本変形例においても、各電極体５６４の第３部分のスリット幅方向の長さは任意であり、ビーム進行方向の手前側に配置される一以上の電極体に遮られる範囲内であれば図示する例より短くても長くてもよい。また、各電極体５６４の第３部分は、スリット５６２の長手方向（ｙ方向）にわたって延在するように設けられてもよいし、スリット５６２の長手方向の一部範囲にのみ設けられてもよい。また第３部分は、第１電極体５６４ａを除く全ての電極体５６４ｂ〜５６４ｇに設けられなくてもよく、複数の電極体５６４の一部のみに設けられてもよい。

【0102】

本変形例においても、各電極体５６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状となるようにし、かつ、隣接する電極体５６４間でビームの測定漏れが生じないように各電極体５６４を配置することができる。したがって、本変形例に係る角度測定装置５４８によれば、上述の実施の形態と同様に、スリット５６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。

【0103】

（変形例６）
図１３は、変形例６に係る角度測定装置６４８の構成を模式的に示す断面図である。角度測定装置６４８は、複数の電極体６６４ａ，６６４ｂ，６６４ｃ，６６４ｄ，６６４ｅ，６６４ｆ，６６４ｇ（総称して電極体６６４ともいう）を有する。本変形例では、各電極体６６４ａ〜６６４ｇのビーム測定面６６５ａ，６６５ｂ，６６５ｃ，６６５ｄ，６６５ｅ，６６５ｆ，６６５ｇ（総称してビーム測定面６６５ともいう）が変形例５と同様に構成される一方、一部の電極体６６４のビーム進行方向の厚さが大きい点で変形例５と相違する。本変形例について、上述の変形例５に係る角度測定装置５４８との相違点を中心に説明する。

【0104】

複数の電極体６６４ａ〜６６４ｇは、ビーム測定面６６５からビーム測定面６６５と反対側の裏面までのビーム進行方向の厚さが異なるように構成され、各電極体６６４の裏面の位置が揃うように構成されている。その結果、ビーム測定面６６５がスリット６６２に近い電極体６６４ほどビーム進行方向の厚さが大きく、ビーム測定面６６５がスリット６６２から遠い電極体６６４ほどビーム進行方向の厚さが小さい。図示されるように、中央に配置される第１電極体６６４ａのビーム進行方向の厚さが大きく、左右両端に配置される第４電極体６６４ｄおよび第７電極体６６４ｇのビーム進行方向の厚さが小さい。

【0105】

第１電極体６６４ａは、第１部分６６６ａを有する。第２電極体６６４ｂは、第１部分６６６ｂと、第２部分６６７ｂとを有する。第３電極体６６４ｃは、第１部分６６６ｃと、第２部分６６７ｃと、第３部分６６８ｃとを有する。第４電極体６６４ｄは、第１部分６６６ｄと、第２部分６６７ｄと、第３部分６６８ｄとを有する。第５電極体６６４ｅは、第１部分６６６ｅと、第２部分６６７ｅとを有する。第６電極体６６４ｆは、第１部分６６６ｆと、第２部分６６７ｆと、第３部分６６８ｆとを有する。第７電極体６６４ｇは、第１部分６６６ｇと、第２部分６６７ｇと、第３部分６６８ｇとを有する。隣接する電極体６６４の間にはわずかな隙間が設けられる。この隙間は、電極体間の絶縁を確保するために必要であるが、正確な角度重心θ_Ｇを得るために可能な限り小さいことが好ましい。なお、第３電極体６６４ｃ、第４電極体６６４ｄ、第６電極体６６４ｆおよび第７電極体６６４ｇについては、第３部分のスリット幅方向の長さを小さくする、または、第３部分をなくすことにより隣接する電極体６６４間の隙間が確保されるようにしてもよい。

【0106】

本変形例においても、各電極体６６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状となるようにし、かつ、隣接する電極体６６４間でビームの測定漏れが生じないように各電極体６６４を配置することができる。したがって、本変形例に係る角度測定装置６４８によれば、上述の実施の形態と同様に、スリット６６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。また、本変形例によれば、各電極体６６４の裏面が揃うように配置されているため、各電極体６６４の固定が容易となる。

【0107】

（変形例７）
図１４は、変形例７に係る角度測定装置７４８の構成を模式的に示す断面図である。角度測定装置７４８は、複数の電極体７６４ａ，７６４ｂ，７６４ｃ，７６４ｄ，７６４ｅ，７６４ｆ，７６４ｇ（総称して電極体７６４ともいう）を有する。本変形例は、上述の実施の形態に係る電極体６４ａ〜６４ｇと同様の角度感度係数ｋ（θ）が実現されるように各電極体７６４を配置しており、実施の形態に係る電極体６４ａ〜６４ｇの位置を破線で示している。本変形例では、各電極体７６４ａ〜７６４ｇのビーム測定面７６５ａ，７６５ｂ，７６５ｃ，７６５ｄ，７６５ｅ，７６５ｆ，７６５ｇ（総称してビーム測定面７６５ともいう）が電極体７６４の上面のみならず側面の一部により構成されている点で上述の実施の形態および変形例と相違する。本変形例について、上述の実施の形態に係る角度測定装置４８との相違点を中心に説明する。

【0108】

複数の電極体７６４ａ〜７６４ｇは、ビーム進行方向の厚さが異なるように構成され、各電極体７６４の裏面の位置が揃うように構成されている。その結果、ビーム測定面７６５がスリット７６２に近い電極体７６４ほどビーム進行方向の厚さが大きく、ビーム測定面７６５がスリット７６２から遠い電極体７６４ほどビーム進行方向の厚さが小さい。図示されるように、中央に配置される第１電極体７６４ａのビーム進行方向の厚さが小さく、左右両端に配置される第４電極体７６４ｄおよび第７電極体７６４ｇのビーム進行方向の厚さが大きい。

【0109】

各ビーム測定面７６５のそれぞれは、上述の実施の形態に係る電極体６４ａ〜６４ｇの対応するビーム測定面に入射するビーム成分のすべてを測定できるような位置に配置される。具体的には、第１ビーム測定面７６５ａは、実施の形態に係る第２電極体６４ｂと第５電極体６４ｅの間を埋めるように配置される。第２ビーム測定面７６５ｂは、第１ビーム測定面７６５ａと実施の形態に係る第３電極体６４ｃの間を埋めるように配置される。第３ビーム測定面７６５ｃは、第２ビーム測定面７６５ｂと実施の形態に係る第４電極体６４ｄの間を埋めるように配置される。第４ビーム測定面７６５ｄは、実施の形態に係る第４電極体６４ｄに向かうビーム成分を全て遮るような位置に配置される。同様にして、第５ビーム測定面７６５ｅは、第１ビーム測定面７６５ａと実施の形態に係る第６電極体６４ｆの間を埋めるように配置される。第６ビーム測定面７６５ｆは、第５ビーム測定面７６５ｅと実施の形態に係る第７電極体６４ｇの間を埋めるように配置される。第７ビーム測定面７６５ｇは、実施の形態に係る第７電極体６４ｇに向かうビーム成分を全て遮るような位置に配置される。このように各電極体７６４を構成することで、実施の形態に係る角度測定装置４８と同様の角度感度係数を有する角度測定装置７４８を実現できる。

【0110】

したがって、本変形例においても、各電極体７６４の角度感度係数ｋ（θ）が三角形状となるようにし、かつ、隣接する電極体７６４間でビームの測定漏れが生じないように各電極体７６４を配置することができる。よって、上述の実施の形態と同様に、スリット７６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。また、本変形例によれば、各電極体７６４の裏面が揃うように配置されているため、各電極体７６４の固定が容易となる。

【0111】

（変形例８）
図１５は、変形例８に係る角度測定装置８４８の構成を模式的に示す断面図である。本変形例では、上述の実施の形態にて示した複数の電極体６４ａ〜６４ｇのそれぞれが複数の微小電極に分割されており、複数個の微小電極（微小電極群）により一つのビーム測定面が構成される。本変形例について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【0112】

角度測定装置８４８は、複数の電極体８６４ａ，８６４ｂ，８６４ｃ，８６４ｄ，８６４ｅ，８６４ｆ，８６４ｇ（総称して電極体８６４ともいう）を有する。複数の電極体８６４ａ〜８６４ｇのそれぞれは、三つの微小電極を有する。各電極体８６４が有する三つの微小電極は、ビーム入射面がビーム進行方向にずれるように配置され、例えば、図示されるようにＶ字状に配置される。各電極体８６４ａ〜８６４ｇのビーム測定面８６５ａ，８６５ｂ，８６５ｃ，８６５ｄ，８６５ｅ，８６５ｆ，８６５ｇ（総称してビーム測定面８６５ともいう）のそれぞれは、各電極体８６４が有する三つの微小電極により構成される。その結果、各電極体８６４の角度感度係数ｋ（θ）は、各微小電極の角度感度係数を合計したものに対応する。本変形例においても、各電極体８６４は、上述の実施の形態に係る電極体６４と同様の角度感度係数ｋ（θ）を有するように構成されるため、スリット８６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。

【0113】

なお、各電極体８６４が有する微小電極数は、３個に限られず、２個であってもよいし、４個以上であってもよい。また、複数の電極体８６４ａ〜８６４ｇのそれぞれが有する微小電極数は同じであってもよいし、それぞれが異なる数の微小電極を有してもよい。また図示する例では、各電極体８６４がスリット幅方向（ｘ方向）に分割される場合を示しているが、各電極体８６４をスリット８６２の長手方向に（ｙ方向）分割してもよいし、スリット幅方向と長手方向の双方について各電極体８６４を分割してもよい。

【0114】

（変形例９）
図１６は、変形例９に係る角度測定装置９４８の構成を模式的に示す断面図である。角度測定装置９４８は、複数の電極体９６４ａ，９６４ｂ，９６４ｃ，９６４ｄ，９６４ｅ，９６４ｆ，９６４ｇ（総称して電極体９６４ともいう）を有する。本変形例では、各電極体９６４ａ〜９６４ｇのビーム測定面９６５ａ，９６５ｂ，９６５ｃ，９６５ｄ，９６５ｅ，９６５ｆ，９６５ｇ（総称してビーム測定面９６５ともいう）がビーム進行方向の同じ位置（距離Ｌ）となるように配置されている点で上述の実施の形態および変形例と相違する。各ビーム測定面９６５は、スリット幅方向の長さがスリット幅Ｓと同じであり、隣接する電極体との間に隙間がほとんど生じないように配置される。本変形例においても、各電極体９６４が上述の実施の形態に係る電極体６４と同様の角度感度係数ｋ（θ）を有するように構成されるため、スリット９６２から入射するイオンビームについて正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。

【0115】

なお、さらなる変形例においては、各電極体９６４が複数の微小電極に分割されていてもよい。例えば、各電極体９６４がｎ個（ｎは２以上の整数）の微小電極に分割されることにより、各微小電極のスリット幅方向の長さがスリット幅Ｓの１／ｎ倍（つまり、Ｓ／ｎ）となるように構成されてもよい。各電極体９６４がｎ個の微小電極に分割される場合であっても、ｎ個で構成で構成される微小電極群が上述の実施の形態に係る電極体６４と同様の角度感度係数ｋ（θ）を有するため、上記実施の形態と同様にイオンビームについての正確な角度重心θ_Ｇを得ることができる。

【0116】

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。

【0117】

上述の実施の形態では、可動式のセンターカップ４２に角度測定装置４８が設けられる場合について示した。さらなる変形例においては、固定式のサイドカップ４０（４０Ｒ、４０Ｌ）に上述の実施の形態または変形例に係る角度測定装置が設けられてもよい。

【0118】

上述の実施の形態および変形例においては、ビーム走査方向であるｘ方向の角度成分を測定するためにスリットのスリット幅方向がｘ方向となるように角度測定装置が配置される場合について示した。さらなる変形例においては、ビーム走査方向と直交するｙ方向の角度成分を測定するためにスリット幅方向がｙ方向となるように角度測定装置が配置されてもよい。また、ｘ方向およびｙ方向のそれぞれの角度成分が測定可能となるように、スリット幅方向がｘ方向となるように配置される第１角度測定装置と、スリット幅方向がｙ方向となるように配置される第２角度測定装置とを組み合わせて用いてもよい。

【0119】

上述の実施の形態および変形例では、第１電極体がスリットの正面に配置され、スリットの中央部からビーム進行方向に延ばした平面に対して左右対称（面対称）となる電極体の配置について示した。さらなる変形例においては、各電極体がスリット位置を基準として対称となるように配置されてなくてもよい。例えば、スリットの正面に配置される第１電極体がスリットの中央部からずれた位置に配置されてもよい。また、設けられる電極体の数は奇数でなくてもよく、偶数であってもよい。

【符号の説明】

【0120】

Ｂ…イオンビーム、Ｗ…ウェハ、１０…イオン注入装置、４８…角度測定装置、６２…スリット、６４ａ…第１電極体、６４ｂ…第２電極体、６４ｃ…第３電極体、６４ｄ…第４電極体、６４ｅ…第５電極体、６４ｆ…第６電極体、６４ｇ…第７電極体、６５ａ…第１ビーム測定面、６５ｂ…第２ビーム測定面、６５ｃ…第３ビーム測定面、６５ｄ…第４ビーム測定面、６５ｅ…第５ビーム測定面、６５ｆ…第６ビーム測定面、６５ｇ…第７ビーム測定面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】