(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】
(24)【登録日】2022-08-30
(45)【発行日】2022-09-07
(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 37/317 20060101AFI20220831BHJP
H01L 21/265 20060101ALI20220831BHJP
【ＦＩ】
H01J37/317 C
H01L21/265 603Z
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2018247339
(22)【出願日】2018-12-28
(65)【公開番号】P2020107559
(43)【公開日】2020-07-09
【審査請求日】2021-10-20
(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】100116274
【弁理士】
【氏名又は名称】富所 輝観夫
(72)【発明者】
【氏名】松下 浩
【審査官】中尾 太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開平０２－１４４８４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１９６１２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００７－５３１２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７４５０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００４／０２６２５３３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／３１７
Ｈ０１Ｌ ２１／２６５
(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と、
前記スリットから前記イオンビームの基準となるビーム進行方向に延ばした中心線上に配置されるビーム測定面を有する中央電極体と、
前記スリットと前記中央電極体の間に配置され、前記中心線から前記スリットのスリット幅方向に離れて配置されるビーム測定面をそれぞれが有する複数の側方電極体と、
前記複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面に前記スリットのスリット長方向の軸周りに曲がる磁場を印加する磁石装置と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項2】
前記磁石装置は、前記複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面から出射する磁力線が同じ側方電極体の表面に入射するように、または、前記複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面に入射する磁力線が同じ側方電極体の表面から出射するように磁場を印加す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】
前記複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面に印加される磁場強度は、前記イオンビームの入射により前記ビーム測定面にて発生する二次電子のラーモア半径が前記ビーム測定面から前記中心線までの距離よりも小さくなるように定めら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】
前記磁石装置は、前記複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面よりも前記ビーム進行方向の上流側に配置される第１磁極と、前記複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面よりも前記ビーム進行方向の下流側に配置され、前記第１磁極と極性の異なる第２磁極とを含み、前記第１磁極と前記第２磁極の間の磁力線の少なくとも一部が対応する側方電極体のビーム測定面と交差するように磁場を印加する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】
前記第１磁極の前記ビーム進行方向における中心は、前記対応する側方電極体のビーム測定面よりも前記対応する側方電極体の上流端の近くに位置し、前記第２磁極の前記ビーム進行方向における中心は、前記対応する側方電極体のビーム測定面よりも前記対応する側方電極体の下流端の近くに位置することを特徴とする請求項４に記載のイオン注入装置。
【請求項6】
前記第１磁極の前記ビーム進行方向における中心は、前記対応する側方電極体の前記上流端よりも下流側に位置し、前記第２磁極の前記ビーム進行方向における中心は、前記対応する側方電極体の前記下流端よりも上流側に位置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】
前記第１磁極および前記第２磁極は、前記複数の側方電極体よりも前記中心線から前記スリット幅方向に離れて配置されることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項8】
前記複数の側方電極体は、前記ビーム進行方向に並べられる第１グループの側方電極体と、前記第１グループの側方電極体に対して前記中心線を挟んで前記スリット幅方向に対称に配置される第２グループの側方電極体とを含み、前記磁石装置は、前記第１グループの側方電極体に印加される磁場分布と、前記第２グループの側方電極体に印加される磁場分布とが前記中心線を挟んで前記スリット幅方向に対称となるように磁場を印加する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】
前記磁石装置は、前記中心線上の磁力線が前記中心線に沿うように磁場を印加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10】
前記複数の側方電極体のそれぞれは、前記ビーム測定面の少なくとも一部を有する本体部と、前記本体部から前記ビーム進行方向の上流側に延在する上流側延在部と、前記本体部から前記ビーム進行方向の下流側に延在する下流側延在部とを有し、前記上流側延在部および前記下流側延在部のそれぞれから前記中心線までの前記スリット幅方向の距離は、前記本体部から前記中心線までの前記スリット幅方向の距離よりも大きいことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項11】
前記下流側延在部から前記中心線までの前記スリット幅方向の距離は、前記上流側延在部から前記中心線までの前記スリット幅方向の距離よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入装置。
【請求項12】
前記上流側延在部および前記下流側延在部のそれぞれの前記ビーム進行方向の長さは、前記本体部の前記ビーム進行方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１０または１１に記載のイオン注入装置。
【請求項13】
前記本体部のビーム測定面は、前記スリットに向けて前記ビーム進行方向に露出する上面と、前記中心線に向けて前記スリット幅方向に露出する内側面とを有することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項14】
前記上流側延在部の前記中心線に向けて露出する内側面の少なくとも一部は、前記上流側延在部よりも上流側の構造によって前記スリットを通過したビームの入射が遮られるビーム非照射面であり、かつ、前記ビーム測定面にて生じる二次電子が入射する二次電子吸収面であることを特徴とする請求項１０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】
前記下流側延在部の前記中心線に向けて露出する内側面の少なくとも一部は、前記本体部によって前記スリットを通過したビームの入射が遮られるビーム非照射面であり、かつ、前記ビーム測定面にて生じる二次電子が入射する二次電子吸収面であることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項16】
前記磁石装置は、前記中央電極体のビーム測定面に印加される磁場分布が前記中心線を挟んで前記スリット幅方向に非対称となるように磁場を印加することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項17】
前記中央電極体は、前記スリットに向けて前記ビーム進行方向に露出するビーム測定面を有する基部と、前記基部の前記スリット幅方向の両端のそれぞれから前記ビーム進行方向の上流側に延在する一対の延在部とを有し、前記磁石装置は、前記基部のビーム測定面から出射する磁力線が前記一対の延在部の一方の表面に入射するように、または、前記基部のビーム測定面に入射する磁力線が前記一対の延在部の前記一方の表面から出射するように磁場を印加することを特徴とする請求項１６に記載のイオン注入装置。
【請求項18】
前記測定装置は、前記スリットの電位を基準として負電圧を前記中央電極体および前記複数の側方電極体に印加するバイアス電源をさらに備えることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項19】
イオンビームの角度分布を測定する測定装置であって、前記イオンビームが入射するスリットと、
前記スリットから前記イオンビームの基準となるビーム進行方向に延ばした中心線上に配置されるビーム測定面を有する中央電極体と、
前記スリットと前記中央電極体の間に配置され、前記中心線から前記スリットのスリット幅方向に離れて配置されるビーム測定面をそれぞれが有する複数の側方電極体と、
前記複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面に前記スリットのスリット長方向の軸周りに曲がる磁場を印加する磁石装置と、を備え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、イオン注入装置および測定装置に関する。
【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、半導体ウェハにイオンを注入する工程（イオン注入工程ともいう）が標準的に実施されている。イオン注入工程では、ウェハに照射されるイオンビームの角度に応じてイオンビームとウェハとの相互作用の態様が変化し、イオン注入の処理結果に影響を与えることが知られている。そのため、イオン注入前にイオンビームの角度分布が測定される。例えば、スリットを通過したビームの電流値をスリット幅方向に並べられた複数の電極で測定することにより、スリット幅方向の角度分布が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－１７４５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
測定装置の電極にイオンビームが照射されると、電極から二次電子が発生しうる。二次電子が生じると、発生した二次電子量に応じて測定される電荷量が変化するため、測定誤差につながる可能性がある。例えば、角度分布を測定するために複数の電極が並べられる構成では、二次電子が発生する電極とは別の電極、例えば隣の電極に二次電子が入射することもある。そうすると、二次電子が発生した電極および二次電子が入射した電極の双方で測定される電荷量が二次電子に起因して変化し、角度分布の測定誤差につながる。
【0005】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、二次電子発生による計測精度の低下を防ぐ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】
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測定装置を備えるイオン注入装置であって、測定装置は、イオンビームが入射するスリットと、スリットからイオンビームの基準となるビーム進行方向に延ばした中心線上に配置されるビーム測定面を有する中央電極体と、スリットと中央電極体の間に配置され、中心線からスリットのスリット幅方向に離れて配置されるビーム測定面をそれぞれが有する複数の側方電極体と、複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面にスリットのスリット長方向の軸周りに曲がる磁場を印加する磁石装置と、を備える。
【0007】
本発明の別の態様は、測定装置である。この装置は、イオンビームの角度分布を測定する測定装置であって、イオンビームが入射するスリットと、スリットからイオンビームの基準となるビーム進行方向に延ばした中心線上に配置されるビーム測定面を有する中央電極体と、スリットと中央電極体の間に配置され、中心線からスリットのスリット幅方向に離れて配置されるビーム測定面をそれぞれが有する複数の側方電極体と、複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面にスリットのスリット長方向の軸周りに曲がる磁場を印加する磁石装置と、を備える。
【0008】
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。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ビームの角度分布測定装置の計測精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図である。
【図3】実施の形態に係る測定装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【図4】測定装置の構成を詳細に示す断面図である。
【図5】各電極体のビーム測定面の範囲を示す図である。
【図6】各電極体に印加される磁場分布の一例を示す図である。
【図7】側方電極体に印加される磁場分布の一例を詳細に示す図である。
【図8】中央電極体に印加される磁場分布の一例を詳細に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
実施の形態を詳述する前に概要を説明する。本実施の形態は、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測定装置を備えるイオン注入装置である。測定装置は、イオンビームが入射するスリットと、スリットからイオンビームの基準となるビーム進行方向に延ばした中心線上に配置されるビーム測定面を有する中央電極体と、スリットと中央電極体の間に配置され、中心線からスリットのスリット幅方向に離れて配置されるビーム測定面をそれぞれが有する複数の側方電極体と、複数の側方電極体の少なくとも一つのビーム測定面にスリットのスリット長方向の軸周りに曲がる磁場を印加する磁石装置と、を備える。本実施の形態によれば、側方電極体のビーム測定面に適切な磁場を印加することで、ビーム測定面にイオンビームが入射することで生じる二次電子に起因する計測精度の低下を好適に防止できる。
【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。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。説明の便宜のため、本明細書において被処理物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ない。
【0014】
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を走査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の処理面全体にわたってイオンビームを照射するよう構成される。本書では説明の便宜上、設計上のビームラインＡに沿って進むイオンビームの進行方向を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。したがって、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。
【0015】
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、ウェハ搬送装置１８とを備える。イオン源１２は、イオンビームをビームライン装置１４に与えるよう構成される。ビームライン装置１４は、イオン源１２から注入処理室１６へイオンビームを輸送するよう構成される。注入処理室１６には、注入対象となるウェハＷが収容され、ビームライン装置１４から与えられるイオンビームをウェハＷに照射する注入処理がなされる。ウェハ搬送装置１８は、注入処理前の未処理ウェハを注入処理室１６に搬入し、注入処理後の処理済ウェハを注入処理室１６から搬出するよう構成される。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およびウェハ搬送装置１８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。
【0016】
ビームライン装置１４は、ビームラインＡの上流側から順に、質量分析部２０、ビームパーク装置２４、ビーム整形部３０、ビーム走査部３２、ビーム平行化部３４および角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）３６を備える。なお、ビームラインＡの上流とは、イオン源１２に近い側のことをいい、ビームラインＡの下流とは注入処理室１６（またはビームストッパ４６）に近い側のことをいう。
【0017】
質量分析部２０は、イオン源１２の下流に設けられ、イオン源１２から引き出されたイオンビーム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る。質量分析部２０は、質量分析磁石２１と、質量分析レンズ２２と、質量分析スリット２３とを有する。
【0018】
質量分析磁石２１は、イオン源１２から引き出されたイオンビームに磁場を印加し、イオンの質量電荷比Ｍ＝ｍ／ｑ（ｍは質量、ｑは電荷）の値に応じて異なる経路でイオンビーム偏向させる。質量分析磁石２１は、例えばイオンビームにｙ方向（例えば－ｙ方向）の磁場を印加してイオンビームをｘ方向に偏向させる。質量分析磁石２１の磁場強度は、所望の質量電荷比Ｍを有するイオン種が質量分析スリット２３を通過するように調整される。
【0019】
質量分析レンズ２２は、質量分析磁石２１の下流に設けられ、イオンビームに対する収束／発散力を調整するよう構成される。質量分析レンズ２２は、質量分析スリット２３を通過するイオンビームのビーム進行方向（ｚ方向）の収束位置を調整し、質量分析部２０の質量分解能Ｍ／ｄＭを調整する。なお、質量分析レンズ２２は必須の構成ではなく、質量分析部２０に質量分析レンズ２２が設けられなくてもよい。
【0020】
質量分析スリット２３は、質量分析レンズ２２の下流に設けられ、質量分析レンズ２２から離れた位置に設けられる。質量分析スリット２３は、質量分析磁石２１によるビーム偏向方向（ｘ方向）がスリット幅となるように構成され、ｘ方向が相対的に短く、ｙ方向が相対的に長い形状の開口２３ａを有する。
【0021】
質量分析スリット２３は、質量分解能の調整のためにスリット幅が可変となるように構成されてもよい。質量分析スリット２３は、スリット幅方向に移動可能な二枚の遮蔽体により構成され、二枚の遮蔽体の間隔を変化させることによりスリット幅が調整可能となるように構成されてもよい。質量分析スリット２３は、スリット幅の異なる複数のスリットのいずれか一つに切り替えることによりスリット幅が可変となるよう構成されてもよい。
【0022】
ビームパーク装置２４は、ビームラインＡからイオンビームを一時的に退避し、下流の注入処理室１６（またはウェハＷ）に向かうイオンビームを遮蔽するよう構成される。ビームパーク装置２４は、ビームラインＡの途中の任意の位置に配置することができるが、例えば、質量分析レンズ２２と質量分析スリット２３の間に配置できる。質量分析レンズ２２と質量分析スリット２３の間には一定の距離が必要であるため、その間にビームパーク装置２４を配置することで、他の位置に配置する場合よりもビームラインＡの長さを短くすることができ、イオン注入装置１０の全体を小型化できる。
【0023】
ビームパーク装置２４は、一対のパーク電極２５（２５ａ，２５ｂ）と、ビームダンプ２６と、を備える。一対のパーク電極２５ａ，２５ｂは、ビームラインＡを挟んで対向し、質量分析磁石２１のビーム偏向方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に対向する。ビームダンプ２６は、パーク電極２５ａ，２５ｂよりもビームラインＡの下流側に設けられ、ビームラインＡからパーク電極２５ａ，２５ｂの対向方向に離れて設けられる。
【0024】
第１パーク電極２５ａはビームラインＡよりも重力方向上側に配置され、第２パーク電極２５ｂはビームラインＡよりも重力方向下側に配置される。ビームダンプ２６は、ビームラインＡよりも重力方向下側に離れた位置に設けられ、質量分析スリット２３の開口２３ａの重力方向下側に配置される。ビームダンプ２６は、例えば、質量分析スリット２３の開口２３ａが形成されていない部分で構成される。ビームダンプ２６は、質量分析スリット２３とは別体として構成されてもよい。
【0025】
ビームパーク装置２４は、一対のパーク電極２５ａ，２５ｂの間に印加される電場を利用してイオンビームを偏向させ、ビームラインＡからイオンビームを退避させる。例えば、第１パーク電極２５ａの電位を基準として第２パーク電極２５ｂに負電圧を印加することにより、イオンビームをビームラインＡから重力方向下方に偏向させてビームダンプ２６に入射させる。図２において、ビームダンプ２６に向かうイオンビームの軌跡を破線で示している。また、ビームパーク装置２４は、一対のパーク電極２５ａ，２５ｂを同電位とすることにより、イオンビームをビームラインＡに沿って下流側に通過させる。ビームパーク装置２４は、イオンビームを下流側に通過させる第１モードと、イオンビームをビームダンプ２６に入射させる第２モードとを切り替えて動作可能となるよう構成される。
【0026】
質量分析スリット２３の下流にはインジェクタファラデーカップ２８が設けられる。インジェクタファラデーカップ２８は、インジェクタ駆動部２９の動作によりビームラインＡに出し入れ可能となるよう構成される。インジェクタ駆動部２９は、インジェクタファラデーカップ２８をビームラインＡの延びる方向と直交する方向（例えばｙ方向）に移動させる。インジェクタファラデーカップ２８は、図２の破線で示すようにビームラインＡ上に配置された場合、下流側に向かうイオンビームを遮断する。一方、図２の実線で示すように、インジェクタファラデーカップ２８がビームラインＡ上から外された場合、下流側に向かうイオンビームの遮断が解除される。
【0027】
インジェクタファラデーカップ２８は、質量分析部２０により質量分析されたイオンビームのビーム電流を計測するよう構成される。インジェクタファラデーカップ２８は、質量分析磁石２１の磁場強度を変化させながらビーム電流を測定することにより、イオンビームの質量分析スペクトラムを計測できる。計測した質量分析スペクトラムを用いて、質量分析部２０の質量分解能を算出することができる。
【0028】
ビーム整形部３０は、四重極収束／発散装置（Ｑレンズ）などの収束／発散レンズを備えており、質量分析部２０を通過したイオンビームを所望の断面形状に整形するよう構成されている。ビーム整形部３０は、例えば、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）で構成され、三つの四重極レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを有する。ビーム整形部３０は、三つのレンズ装置３０ａ～３０ｃを用いることにより、イオンビームの収束または発散をｘ方向およびｙ方向のそれぞれについて独立に調整しうる。ビーム整形部３０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。
【0029】
ビーム走査部３２は、ビームの往復走査を提供するよう構成され、整形されたイオンビームをｘ方向に走査するビーム偏向装置である。ビーム走査部３２は、ビーム走査方向（ｘ方向）に対向する走査電極対を有する。走査電極対は可変電圧電源（図示せず）に接続されており、走査電極対の間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をさまざまな角度に偏向させる。その結果、イオンビームがｘ方向の走査範囲全体にわたって走査される。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の複数の軌跡を一点鎖線で示している。
【0030】
ビーム平行化部３４は、走査されたイオンビームの進行方向を設計上のビームラインＡの軌道と平行にするよう構成される。ビーム平行化部３４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平行化レンズ電極を有する。平行化レンズ電極は、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に作用させて、イオンビームの進行方向を平行に揃える。なお、ビーム平行化部３４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。
【0031】
ビーム平行化部３４の下流には、イオンビーム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。
【0032】
角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）３６は、イオンビーム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３６は、電界偏向用のＡＥＦ電極対を有する。ＡＥＦ電極対は、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、イオンビームを下方に偏向させる。なお、角度エネルギーフィルタ３６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。
【0033】
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を注入処理室１６に供給する。
【0034】
注入処理室１６は、ビームラインＡの上流側から順に、エネルギースリット３８、プラズマシャワー装置４０、サイドカップ４２、センターカップ４４およびビームストッパ４６を備える。注入処理室１６は、図２に示されるように、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。
【0035】
エネルギースリット３８は、角度エネルギーフィルタ３６の下流側に設けられ、角度エネルギーフィルタ３６とともにウェハＷに入射するイオンビームのエネルギー分析をする。エネルギースリット３８は、ビーム走査方向（ｘ方向）に横長のスリットで構成されるエネルギー制限スリット（ＥＤＳ；Energy Defining Slit）である。エネルギースリット３８は、所望のエネルギー値またはエネルギー範囲のイオンビームをウェハＷに向けて通過させ、それ以外のイオンビームを遮蔽する。
【0036】
プラズマシャワー装置４０は、エネルギースリット３８の下流側に位置する。プラズマシャワー装置４０は、イオンビームのビーム電流量に応じてイオンビームおよびウェハＷの表面（ウェハ処理面）に低エネルギー電子を供給し、イオン注入で生じるウェハ処理面の正電荷のチャージアップを抑制する。プラズマシャワー装置４０は、例えば、イオンビームが通過するシャワーチューブと、シャワーチューブ内に電子を供給するプラズマ発生装置とを含む。
【0037】
サイドカップ４２（４２Ｒ，４２Ｌ）は、ウェハＷへのイオン注入処理中にイオンビームのビーム電流を測定するよう構成される。図２に示されるように、サイドカップ４２Ｒ，４２Ｌは、ビームラインＡ上に配置されるウェハＷに対して左右（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。イオンビームは、ウェハＷが位置する範囲を超えてｘ方向に走査されるため、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４２Ｒ、４２Ｌ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がサイドカップ４２Ｒ、４２Ｌにより計測される。
【0038】
センターカップ４４は、ウェハ処理面におけるビーム電流を測定するよう構成される。センターカップ４４は、駆動部４５の動作により可動となるよう構成され、イオン注入時にウェハＷが位置する注入位置から待避され、ウェハＷが注入位置にないときに注入位置に挿入される。センターカップ４４は、ｘ方向に移動しながらビーム電流を測定することにより、ｘ方向のビーム走査範囲の全体にわたってビーム電流を測定することができる。センターカップ４４は、ビーム走査方向（ｘ方向）の複数の位置におけるビーム電流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方向に並んでアレイ状に形成されてもよい。
【0039】
サイドカップ４２およびセンターカップ４４の少なくとも一方は、ビーム電流量を測定するための単一のファラデーカップを備えてもよいし、ビームの角度情報を測定するための角度計測器を備えてもよい。角度計測器は、例えば、スリットと、スリットからビーム進行方向（ｚ方向）に離れて設けられる複数の電流検出部とを備える。例えば、スリットを通過したビームをスリット幅方向に並べられる複数の電流検出部で計測することにより、スリット幅方向のビームの角度成分を測定できる。サイドカップ４２およびセンターカップ４４の少なくとも一方は、ｘ方向の角度情報を測定可能な第１角度測定器と、ｙ方向の角度情報を測定可能な第２角度測定器とを備えてもよい。
【0040】
プラテン駆動装置５０は、ウェハ保持装置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。ウェハ保持装置５２は、ウェハＷを保持するための静電チャック等を含む。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）にウェハ保持装置５２を往復運動させることにより、ウェハ保持装置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。
【0041】
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、ウェハ保持装置５２と往復運動機構５４の間に設けられ、ウェハ保持装置５２とともに往復運動される。
【0042】
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。
【0043】
プラテン駆動装置５０は、イオンビームがウェハＷに照射される注入位置と、ウェハ搬送装置１８との間でウェハＷが搬入または搬出される搬送位置との間でウェハＷが移動可能となるようにウェハＷを保持する。図２は、ウェハＷが注入位置にある状態を示しており、プラテン駆動装置５０は、ビームラインＡとウェハＷとが交差するようにウェハＷを保持する。ウェハＷの搬送位置は、ウェハ搬送装置１８に設けられる搬送機構または搬送ロボットにより搬送口４８を通じてウェハＷが搬入または搬出される際のウェハ保持装置５２の位置に対応する。
【0044】
ビームストッパ４６は、ビームラインＡの最下流に設けられ、例えば、注入処理室１６の内壁に取り付けられる。ビームラインＡ上にウェハＷが存在しない場合、イオンビームはビームストッパ４６に入射する。ビームストッパ４６は、注入処理室１６とウェハ搬送装置１８の間を接続する搬送口４８の近くに位置しており、搬送口４８よりも鉛直下方の位置に設けられる。
【0045】
イオン注入装置１０は、中央制御装置６０を備える。中央制御装置６０は、イオン注入装置１０の動作全般を制御する。中央制御装置６０は、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現され、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現され、中央制御装置６０により提供される各種機能は、ハードウェアおよびソフトウェアの連携によって実現されうる。
【0046】
図３は、実施の形態に係る測定装置６２の概略構成を示す外観斜視図である。測定装置６２は、筐体６４と、筐体６４の前面６４ａに設けられるスリット６６とを備える。筐体６４の内部には複数の電極体が設けられる。測定装置６２は、イオンビームの角度分布を測定するための装置であり、スリット６６を通過するイオンビームを複数の電極体で検出し、各電極体の検出結果に基づいてイオンビームの角度分布を求める。測定装置６２は、例えば、上述のイオン注入装置１０のサイドカップ４２やセンターカップ４４の位置に配置して用いることができる。
【0047】
図示する例では、イオンビームの進行方向をｚ方向とし、スリット６６のスリット幅方向をｘ方向とし、スリット６６のスリット長方向をｙ方向としており、測定装置６２がｘ方向の角度分布を測定するよう構成される。なお、測定装置６２の角度分布の測定方向はｘ方向に限られず、ｙ方向の角度分布を測定可能となるように測定装置６２を用いてもよい。また、ｘ方向およびｙ方向の双方に対して斜めとなる方向の角度分布を測定可能となるように測定装置６２を用いてもよい。
【0048】
図４は、測定装置６２の構成を詳細に示す断面図であり、スリット６６のスリット長方向（ｙ方向）に直交する断面（ｘｚ平面）の構造を示している。測定装置６２は、筐体６４と、中央電極体７０と、複数の側方電極体８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ（総称して側方電極体８０ともいう）と、磁石装置９０とを備える。
【0049】
筐体６４は、スリット部６４ｂと、角度制限部６４ｃと、電極収容部６４ｄとを有する。スリット部６４ｂは、スリット６６が設けられる前面６４ａを有する。角度制限部６４ｃは、スリット部６４ｂよりもビーム進行方向（ｚ方向）の下流側に設けられる。角度制限部６４ｃは、側方電極体８０（例えば第１側方電極体８０ａおよび第２側方電極体８０ｂ）に向かうイオンビームの一部を遮蔽し、計測範囲外の角度成分を有するビームが側方電極体８０に入射しないようにする。電極収容部６４ｄは、角度制限部６４ｃよりもビーム進行方向（ｚ方向）の下流側に設けられる。電極収容部６４ｄは、磁石装置９０の磁気回路を形成するためのヨークを含むように構成される。
【0050】
中央電極体７０は、スリット６６からビーム進行方向（ｚ方向）に延ばした中心線Ｃ上に配置され、スリット６６からビーム進行方向に離れた最下流に配置される。中央電極体７０は、スリット幅方向（ｘ方向）の角度成分がゼロまたは極めて小さいビーム、つまり、複数の側方電極体８０ａ～８０ｆに入射せずに中心線Ｃに沿ってほぼ真っ直ぐに進行するビームを測定対象とする。
【0051】
中央電極体７０は、基部７１と、一対の延在部７２Ｌ，７２Ｒとを有する。基部７１は、中心線Ｃ上に配置される。基部７１は、スリット６６に向けてビーム進行方向に露出するビーム測定面７４を有する。一対の延在部７２Ｌ，７２Ｒは、基部７１のスリット幅方向（ｘ方向）の両端のそれぞれからビーム進行方向（ｚ方向）の上流側に延在する。
【0052】
複数の側方電極体８０ａ～８０ｆは、スリット６６と中央電極体７０の間に配置され、中心線Ｃを挟んでスリット幅方向（ｘ方向）に対称に配置される。図示する例では、６個の側方電極体８０ａ～８０ｆが設けられ、中心線Ｃを挟んで３個ずつの側方電極体が設けられる。具体的には、第１側方電極体８０ａおよび第２側方電極体８０ｂが中心線Ｃを挟んでスリット幅方向（ｘ方向）に対称に配置され、第３側方電極体８０ｃおよび第４側方電極体８０ｄが中心線Ｃを挟んでスリット幅方向（ｘ方向）に対称に配置され、第５側方電極体８０ｅおよび第６側方電極体８０ｆが中心線Ｃを挟んでスリット幅方向（ｘ方向）に対称に配置される。
【0053】
第１側方電極体８０ａ、第３側方電極体８０ｃおよび第５側方電極体８０ｅは、ビーム進行方向（ｚ方向）に並べられる第１グループの側方電極体を構成する。第２側方電極体８０ｂ、第４側方電極体８０ｄおよび第６側方電極体８０ｆは、ビーム進行方向（ｚ方向）に並べられる第２グループの側方電極体を構成する。第２グループの側方電極体８０ｂ，８０ｄ，８０ｆは、第１グループの側方電極体８０ａ，８０ｃ，８０ｄに対して、中心線Ｃを挟んでスリット幅方向（ｘ方向）に対称となるように配置される。
【0054】
複数の側方電極体８０ａ～８０ｆの中心線Ｃからのスリット幅方向（ｘ方向）の距離ｄａ，ｄｂ，ｄｃ，ｄｄ，ｄｅ，ｄｆは、ビーム進行方向の下流側に配置されるほど小さくなる。第１側方電極体８０ａおよび第２側方電極体８０ｂのそれぞれの中心線Ｃからの距離ｄａおよびｄｂは相対的に大きく、例えばスリット６６のスリット幅ｗの１．５倍である。第３側方電極体８０ｃおよび第４側方電極体８０ｄのそれぞれの中心線Ｃからの距離ｄｃおよびｄｄは中程度であり、例えばスリット６６のスリット幅ｗの１倍（つまり同じ）である。第５側方電極体８０ｅおよび第６側方電極体８０ｆのそれぞれの中心線Ｃからの距離ｄｅおよびｄｆは相対的に小さく、例えばスリット６６のスリット幅ｗの０．５倍である。
【0055】
複数の側方電極体８０ａ～８０ｆのそれぞれは、本体部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅ，８１ｆ（総称して本体部８１ともいう）と、上流側延在部８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８２ｅ，８２ｆ（総称して上流側延在部８２ともいう）と、下流側延在部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ，８３ｆ（総称して下流側延在部８３ともいう）とを有する。複数の側方電極体８０ａ～８０ｆのそれぞれは、スリット６６を通過したビームが入射しうるビーム測定面７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄ，７８ｅ，７８ｆ（総称してビーム測定面７８ともいう）を有する。
【0056】
本体部８１は、中心線Ｃに向けてスリット幅方向（ｘ方向）に突出する部分である。したがって、中心線Ｃから本体部８１までの距離（例えば距離ｄａ）は、中心線Ｃから上流側延在部８２または下流側延在部８３までの距離よりも小さい。本体部８１は、スリット６６を通過するビームが主に入射する部分である。したがって、本体部８１の少なくとも一部の表面は、側方電極体８０のビーム測定面７８の少なくとも一部を構成する。
【0057】
上流側延在部８２は、本体部８１から上流側に延在する部分である。上流側延在部８２は、本体部８１よりも中心線Ｃからスリット幅方向（ｘ方向）に離れて設けられる。下流側延在部８３は、本体部８１から下流側に延在する部分である。下流側延在部８３は、本体部８１よりも中心線Ｃからスリット幅方向（ｘ方向）に離れて設けられる。上流側延在部８２および下流側延在部８３のそれぞれのビーム進行方向（ｚ方向）の長さは、本体部８１のビーム進行方向（ｚ方向）よりも大きい。
【0058】
図５は、各電極体７０，８０のビーム測定面７４，７８の範囲を示す図である。図５では、中央電極体７０のビーム測定面７４および複数の側方電極体８０のそれぞれのビーム測定面７８の範囲を太線で示している。各電極体のビーム測定面は、スリット６６を通過したビームが入射しうる各電極体の表面の範囲である。
【0059】
スリット６６を通過するビームのうち、スリット幅方向（ｘ方向）の角度成分がθよりも大きいビームは筐体６４の角度制限部６４ｃの内面に入射する。その結果、スリット幅方向（ｘ方向）の角度成分がθよりも大きいビームは、電極体では検出されず、測定装置６２の測定範囲外となる。一方、スリット幅方向（ｘ方向）の角度成分がθ以下であるビームは、中央電極体７０または複数の側方電極体８０のいずれかに入射しうる。
【0060】
角度成分が相対的に大きいビームは、第１側方電極体８０ａの第１ビーム測定面７８ａまたは第２側方電極体８０ｂの第２ビーム測定面７８ｂに入射しうる。第１ビーム測定面７８ａは、第１本体部８１ａの表面の一部および第１上流側延在部８２ａの表面の一部により構成される。一方、第１下流側延在部８３ａの表面にはスリット６６を通過するビームは入射しない。スリット６６から見たときに、第１下流側延在部８３ａの表面は中心線Ｃに向けて突出する第１本体部８１ａの裏側に位置するためである。なお、第１ビーム測定面７８ａは、第１本体部８１ａの表面の一部のみで構成され、第１上流側延在部８２ａの表面にスリット６６を通過したビームが入射しない構成であってもよい。第２ビーム測定面７８ｂは、第１ビーム測定面７８ａと中心線Ｃを挟んでスリット幅方向に対称になるように構成される。
【0061】
角度成分が中程度のビームは、第３側方電極体８０ｃの第３ビーム測定面７８ｃまたは第４側方電極体８０ｄの第４ビーム測定面７８ｄに入射しうる。第３ビーム測定面７８ｃは、第３本体部８１ｃの表面の一部により構成される。一方、第３上流側延在部８２ｃおよび第３下流側延在部８３ｃの表面にはスリット６６を通過するビームは入射しない。スリット６６から見たときに、第３上流側延在部８２ｃの表面は第１側方電極体８０ａの裏側に位置し、第３下流側延在部８３ｃの表面は中心線Ｃに向けて突出する第３本体部８１ｃの裏側に位置するためである。なお、第３上流側延在部８２ｃの表面の一部が第３ビーム測定面７８ｃとなるよう構成されてもよい。第４ビーム測定面７８ｄは、第３ビーム測定面７８ｃと中心線Ｃを挟んでスリット幅方向に対称になるように構成される。
【0062】
角度成分が相対的に小さいビームは、第５側方電極体８０ｅの第５ビーム測定面７８ｅまたは第６側方電極体８０ｆの第６ビーム測定面７８ｆに入射しうる。第５ビーム測定面７８ｅは、第５本体部８１ｅの表面の一部により構成される。一方、第５上流側延在部８２ｅおよび第５下流側延在部８３ｅの表面にはスリット６６を通過するビームは入射しない。スリット６６から見たときに、第５上流側延在部８２ｅの表面は第３側方電極体８０ｃの裏側に位置し、第５下流側延在部８３ｅの表面は中心線Ｃに向けて突出する第５本体部８１ｅの裏側に位置するためである。なお、第５上流側延在部８２ｅの表面の一部が第５ビーム測定面７８ｅとなるよう構成されてもよい。第６ビーム測定面７８ｆは、第５ビーム測定面７８ｅと中心線Ｃを挟んでスリット幅方向に対称になるように構成される。
【0063】
角度成分がほぼゼロであるビームは、中央電極体７０のビーム測定面７４に入射しうる。中央電極体７０のビーム測定面７４は、中央電極体７０の基部７１の表面の一部により構成される。なお、中央電極体７０の延在部７２Ｌ，７２Ｒの内面の少なくとも一部がビーム測定面７４として構成されてもよい。
【0064】
磁石装置９０は、中央電極体７０および複数の側方電極体８０のそれぞれのビーム測定面７４，７８に磁場を印加するよう構成される。磁石装置９０は、複数の第１磁石９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ，９１ｅ，９１ｆ（総称して第１磁石９１ともいう）と、複数の第２磁石９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ，９２ｅ，９２ｆ（総称して第２磁石９２ともいう）と、二つの第３磁石９３Ｌ，９３Ｒ（総称して第３磁石９３ともいう）と、一つの第４磁石９４とを含む。各磁石９１～９４は、中央電極体７０および複数の側方電極体８０よりも中心線Ｃからスリット幅方向（ｘ方向）に離れて配置される。各磁石９１～９４は、筐体６４の電極収容部６４ｄの内壁面に沿って配置される。図示される矢印は、各磁石９１～９４の磁化方向を模式的に示す。
【0065】
第１磁石９１および第２磁石９２は、互いに極性が反対となるよう構成される。第１磁石９１は、例えばＮ極である第１磁極を有し、第１磁極が内側となるように配置される。第２磁石９２は、例えばＳ極である第２磁極を有し、第２磁極が内側となるように配置されている。同様に、第３磁石９３および第４磁石９４は互いに極性が反対となるよう構成される。第３磁石９３は、例えばＮ極である第３磁極を有し、第３磁極が内側となるように配置される。第４磁石９４は、例えばＳ極である第４磁極を有し、第４磁極が内側となるように配置される。なお、第１磁極および第３磁極がＳ極であり、第２磁極および第４磁極がＮ極であってもよい。
【0066】
複数の第１磁石９１および複数の第２磁石９２は、筐体６４の電極収容部６４ｄの内壁面に沿ってビーム進行方向に交互に並ぶように配置され、第１磁石９１と第２磁石９２のペアが複数の側方電極体８０ａ～８０ｆのそれぞれに対応するように配置される。例えば、第１側方電極体８０ａの近傍には第１磁石９１ａおよび第２磁石９２ａのペアが配置される。第１磁石９１は、対応する側方電極体８０の本体部８１よりも上流側に配置され、第２磁石９２は、対応する側方電極体８０の本体部８１よりも下流側に配置される。第１磁石９１および第２磁石９２は、対応する側方電極体８０のビーム測定面７８にスリット６６のスリット長方向（ｙ方向）の軸周りに曲がる磁場を印加する（後述の図６及び図７を参照）。複数の第１磁石９１および複数の第２磁石９２のそれぞれは、中心線Ｃを挟んでスリット幅方向（ｘ方向）に対称に配置されており、中心線Ｃを挟んでスリット幅方向（ｘ方向）におおむね対称となる分布の磁場を印加する。
【0067】
二つの第３磁石９３Ｌ，９３Ｒおよび第４磁石９４は、中央電極体７０の近傍に配置される。二つの第３磁石９３Ｌ，９３Ｒは、中央電極体７０を挟んで（つまり、中心線Ｃを挟んで）スリット幅方向（ｘ方向）に対称に配置される。一方、第４磁石９４は、中央電極体７０を挟んで（つまり、中心線Ｃを挟んで）片側にのみ配置される。図示する例において、第５側方電極体８０ｅの近傍に配置される第２磁石９２ｅの下流側には第３磁石９３Ｌおよび第４磁石９４が配置される。一方、第６側方電極体８０ｆの近傍に配置される第２磁石９２ｆの下流側には第３磁石９３Ｒのみが配置され、第４磁石は配置されない。その結果、二つの第３磁石９３Ｌ，９３Ｒおよび第４磁石９４は、中心線Ｃを挟んでスリット幅方向に非対称となる分布の磁場を印加する（後述の図６及び図８を参照）。
【0068】
図６は、各電極体に印加される磁場分布の一例を示す図である。図６では、各電極体の内部の磁場分布が分かるように、中央電極体７０および複数の側方電極体８０の輪郭線のみを示し、ハッチングを省略している。図示されるように、第１磁石９１から第２磁石９２に向けて円弧状に磁力線が延びている。第１磁石９１から第２磁石９２に向けて延びる磁力線は、図６の紙面に直交する方向（つまりｙ方向）に延びる軸周りに曲がっている。また、側方電極体８０のビーム測定面７８から出射する磁力線が同じ側方電極体８０の表面に入射するよう構成され、または、側方電極体８０のビーム測定面７８に入射する磁力線が同じ側方電極体８０の表面から出射するよう構成される。また、側方電極体８０のビーム測定面７８の近傍を通過する磁力線は、同じ側方電極体８０の表面から出射して同じ側方電極体８０の表面に入射するよう構成される。
【0069】
図７は、側方電極体８０に印加される磁場分布の一例を詳細に示す図であり、図６の第１側方電極体８０ａの近傍の拡大図である。図７では、側方電極体８０に印加される磁場分布の一例として、第１磁石９１と第２磁石９２の間の３本の磁力線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を描いている。第１磁石９１から出射する磁力線Ｂ１～Ｂ３は、側方電極体８０のビーム測定面７８と交差するか、または、ビーム測定面７８の近傍を通過し、その後に第２磁石９２に入射する。
【0070】
第１磁力線Ｂ１は、上流側延在部８２を通過して上流側延在部８２の内側面８６から出射する。第１磁力線Ｂ１は、ビーム測定面７８の一部を構成する本体部８１の内側面８５の近傍を中心線Ｃに沿うように進んだ後、下流側延在部８３の内側面８７に入射する。第２磁力線Ｂ２は、上流側延在部８２の内側面８６から出射した後、ビーム測定面７８の一部を構成する本体部８１の内側面８５に入射する。第３磁力線Ｂ３は、上流側延在部８２の内側面８６から出射した後、ビーム測定面７８の一部を構成する本体部８１の上面８４に入射する。ここで、本体部８１の上面８４は、スリット６６（図４～図６を参照）に向けてビーム進行方向（ｚ方向）の上流側に露出する表面である。また、本体部８１、上流側延在部８２および下流側延在部８３の内側面８５，８６，８７は、中心線Ｃに向けてスリット幅方向（ｘ方向）の内側に露出する表面である。
【0071】
図示されるような磁場分布とすることにより、測定対象となるイオンビームの入射によってビーム測定面７８にて二次電子が生じる場合であっても、磁力線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のそれぞれに巻き付くような螺旋軌道Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に沿って二次電子を移動させ、同一の側方電極体８０の内側面８６，８７に二次電子を入射させることができる。つまり、側方電極体８０のビーム測定面７８で生じる二次電子を同じ側方電極体８０の内側面８６，８７に吸収させることができる。その結果、二次電子が発生する電極体とは別の電極体に二次電子が吸収され、異なる電極体間で電荷移動が発生して測定誤差となるのを防ぐことができる。別の言い方をすれば、側方電極体８０の上流側延在部８２および下流側延在部８３の内側面８６，８７の少なくとも一部が二次電子吸収面となるように側方電極体８０を構成することで、二次電子に起因する測定誤差の発生を防ぐことができる。
【0072】
図示されるように、磁力線に沿って移動する二次電子は螺旋軌道を描くため、二次電子が発生する側方電極体（例えば第１側方電極体８０ａ）とは別の側方電極体（例えば中心線Ｃを挟んで対向する第２側方電極体８０ｂ）に二次電子が入射しないように螺旋軌道Ｅの半径を小さくすることが好ましい。発明者らの知見によれば、イオンビームの入射によりビーム測定面７８にて発生する二次電子のエネルギーは３０ｅＶ以下である。したがって、３０ｅＶの電子が螺旋運動する場合のラーマ半径が中心線Ｃから側方電極体８０までの距離ｄ１よりも小さくなるような強度の磁場を印加することが好ましい。
【0073】
図７に示される磁場分布を側方電極体８０に印加するためには、第１磁石９１および第２磁石９２のビーム進行方向（ｚ方向）の位置を適切に設定する必要がある。第１磁石９１のビーム進行方向（ｚ方向）における中心９５は、上流側延在部８２に対応する位置、つまり、ビーム測定面７８よりも上流側であって側方電極体８０の上流端８８よりも下流側の位置に配置する必要がある。同様に、第２磁石９２のビーム進行方向（ｚ方向）における中心９６は、下流側延在部８３に対応する位置、つまり、ビーム測定面７８よりも下流側であって側方電極体８０の下流端８９よりも上流側の位置に配置する必要がある。なお、第１磁石９１の中心９５は、ビーム測定面７８よりも上流端８８の近くに配置されることが好ましい。第２磁石９２の中心９６は、ビーム測定面７８よりも下流端８９の近くに配置されることが好ましい。また、第１磁石９１および第２磁石９２のビーム進行方向（ｚ方向）における中間点は、ビーム測定面７８のビーム進行方向（ｚ方向）の位置と一致することが好ましい。
【0074】
本実施の形態の側方電極体８０によれば、中心線Ｃに向けて突出する本体部８１のビーム進行方向（ｚ方向）の長さが小さいため、ビーム測定面７８のビーム進行方向（ｚ方向）における範囲を小さくでき、二次電子が発生しうる箇所（つまりビーム測定面７８）を限定できる。言いかえれば、上流側延在部８２および下流側延在部８３の中心線Ｃからの距離ｄ２，ｄ３を本体部８１の中心線Ｃからの距離ｄ１より大きくすることで、上流側延在部８２の内側面８６の少なくとも一部および下流側延在部８３の内側面８７の全体をビームが照射されない「ビーム非照射面」とすることができる。また、上流側延在部８２および下流側延在部８３の内側面８６，８７の少なくとも一部をビーム測定面７８にて発生する二次電子を吸収させる「二次電子吸収面」とすることができる。さらに、上流側延在部８２および下流側延在部８３のビーム進行方向（ｚ方向）の長さを本体部８１よりも大きくすることで、ビーム進行方向（ｚ方向）において「ビーム非照射面」かつ「二次電子吸収面」となる範囲を大きくでき、ビーム測定面７８にて生じた二次電子を上流側延在部８２および下流側延在部８３にて確実に吸収できる。
【0075】
また、中心線Ｃから下流側延在部８３までの距離ｄ３を中心線Ｃから上流側延在部８２までの距離ｄ２よりも小さくし、下流側延在部８３の内側面８７を可能な限りビーム測定面７８（本体部８１の内側面８５）に近づけることで、ビーム測定面７８から下流側に向かう二次電子を下流側延在部８３の内側面８７に効率的に吸収させることができる。なお、中心線Ｃから下流側延在部８３までの距離ｄ３は、下流側延在部８３の内側面８７の全体が「ビーム非照射面」となる程度に、つまり、本体部８１の裏側に隠れる程度に大きくする必要がある。
【0076】
図８は、中央電極体７０に印加される磁場分布の一例を詳細に示す図であり、図６の中央電極体７０の近傍の拡大図である。図８では、中央電極体７０に印加される磁場分布の一例として、二つの第３磁石９３Ｌ，９３Ｒと第４磁石９４の間の３本の磁力線Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６を描いている。図示されるように、中央電極体７０の近傍の磁場分布は、中心線Ｃに対してスリット幅方向（ｘ方向）に非対称となっている。例えば、ビーム測定面７４（基部７１の表面）と交差する第４磁力線Ｂ４は、第３磁石９３Ｒから出射した後、延在部７２Ｒを通過して延在部７２Ｒの内側面７３Ｒから出射し、ビーム測定面７４に入射する。その後、第４磁力線Ｂ４は、基部７１を通過して第４磁石９４に入射する。
【0077】
中央電極体７０のビーム測定面７４にて生じる二次電子は、第４磁力線Ｂ４に巻き付くような螺旋軌道Ｅ４に沿って移動して延在部７２Ｒの内側面７３Ｒに入射する。したがって、延在部７２Ｒの内側面７３Ｒの少なくとも一部は、「ビーム非照射面」かつ「二次電子吸収面」となる。図示されるような非対称な磁場分布とすることで、ビーム測定面７４にて生じる二次電子を一方の延在部７２Ｒの内側面７３Ｒに入射させることができる。仮に、中心線Ｃに対してスリット幅方向（ｘ方向）に対称な磁場分布とした場合、中心線Ｃの近傍において中心線Ｃに沿う方向に磁力線が延びるため、ビーム測定面７４にて生じた二次電子が中心線Ｃに沿って中央電極体７０よりも上流側に抜けてしまうおそれがある。そうすると、中央電極体７０の上流側に位置する側方電極体８０（例えば第５側方電極体８０ｅや第６側方電極体８０ｆ）に中央電極体７０にて生じた二次電子が吸収され、測定誤差につながるおそれがある。一方、本実施の形態によれば、中央電極体７０に印加される磁場分布が非対称なため、中心線Ｃの近傍で生じた二次電子を一方の延在部７２Ｒの内側面７３Ｒに確実に吸収させることができる。
【0078】
なお、図８に示されるような磁場分布を中央電極体７０に印加するためには、第３磁石９３Ｌ，９３Ｒのビーム進行方向（ｚ方向）の位置を延在部７２Ｌ，７２Ｒに対応する位置、つまり、ビーム測定面７４よりも上流側であって中央電極体７０の上流端７５よりも下流側の位置に配置する必要がある。第３磁石９３Ｌ，９３Ｒのビーム進行方向（ｚ方向）における中心９７Ｌ，９７Ｒは、ビーム測定面７４よりも上流端７５の近くに配置されることが好ましい。一方、第４磁石９４は、ビーム測定面７４よりも下流側に配置する必要があり、第４磁石９４のビーム進行方向（ｚ方向）における中心９８がビーム測定面７４よりも下流側に配置されることが好ましい。
【0079】
以上の構成の測定装置６２によれば、スリット６６を通過するイオンビームのスリット幅方向（ｘ方向）の角度成分を中央電極体７０および複数の側方電極体８０を用いて測定できる。複数の側方電極体８０に印加される磁場分布は、中心線Ｃに対してスリット幅方向にほぼ対称であるため、中心線Ｃの近傍の磁力線は中心線Ｃに沿った方向となる。その結果、中心線Ｃの近傍を通過するイオンビームの軌道が磁場の印加によって変化してしまう影響を小さくでき、ビーム軌道の変化による測定誤差が生じないようにできる。一方、中央電極体７０に印加される磁場分布は、中心線Ｃに対してスリット幅方向に非対称であるため、中心線Ｃの近傍を通過するイオンビームの軌道に影響を及ぼすおそれがあるが、中央電極体７０の近傍を通過するビームは全て中央電極体７０で検出されるため、測定誤差にはつながらない。したがって、本実施の形態によれば、各電極体に磁場を印加することで、二次電子に起因する測定誤差の発生を好適に防止することができ、イオンビームの角度分布の測定精度を向上させることができる。
【0080】
以上、本発明を上述の各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。
【0081】
上述の実施の形態において、筐体６４（スリット６６）の電位（例えばグランド電位）に対して負電圧を中央電極体７０および複数の側方電極体８０に印加してもよい。中央電極体７０および複数の側方電極体８０に印加される負のバイアス電圧の絶対値は３０Ｖ以上であってもよい。つまり、負のバイアス電圧は－３０Ｖ以下であってもよい。例えば測定対象のイオンビームのエネルギーをＥＢ、イオンの電荷をｑとした場合、絶対値がＥＢ／ｑ×０．１程度となる負のバイアス電圧を印加してもよい。中央電極体７０および複数の側方電極体８０に負のバイアス電圧を印加することで、イオンビームの入射により角度制限部６４ｃの内面にて生じる二次電子が中央電極体７０および複数の側方電極体８０の少なくともいずれかに流れ込むのを好適に防止できる。これにより、測定装置６２の測定精度をさらに向上させることができる。
【0082】
上述の実施の形態では、中央電極体７０および複数の側方電極体８０の全てに磁場を印加する構成とした。変形例においては、中央電極体７０および複数の側方電極体８０の一部にのみ磁場を印加する構成としてもよい。例えば、二次電子の発生による測定誤差が顕著な一部の電極体にのみ磁場が印加されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【0083】
１０…イオン注入装置、６２…測定装置、６６…スリット、７０…中央電極体、７１…基部、７２…延在部、７４，７８…ビーム測定面、８０…側方電極体、８１…本体部、８２…上流側延在部、８３…下流側延在部、９０…磁石装置、Ｃ…中心線。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】