專利名稱：離子束測量方法和離子注入裝置的制作方法
技術領域：
本公開涉及在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于通過x方向的掃描或不通過x方向的掃描，用x方向的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向的尺寸的帶狀(可以被稱作片或帶狀)形狀的離子束照射靶，以測量離子束在y方向中的角度偏差、發散角和尺寸，并且還涉及可以通過使用控制裝置執行該測量方法的離子注入裝置。
背景技術：
在近代，在半導體制造工藝或類似中離子注入技術占有重要的地位。
在將離子注入到靶例如半導體襯底中時，公知注入特性，特別在注入深度方向中的注入特性，通過相對于半導體襯底的晶軸線的注入角度(入射角)來表示，并且通常離子注入技術要求能夠在防止注入特性或積極地利用注入特性的條件下執行離子注入工藝。
稱為溝道效應的上述現象具有大的入射角依賴性，尤其是在離子入射角的0度附近，因此，雖然在0度入射角附近要求高精度控制入射角，但是在其它入射角處通常也要求高精度控制入射角。
日本專利公報No.3358336(0002、0003段，圖1)(在下文中，專利參考文獻1)描述了能夠在某種程度上滿足這種要求的離子注入裝置的例子。圖1示出了類似于專利參考文獻1中描述的離子注入裝置的離子注入裝置。
離子注入裝置具有產生離子束4的離子源2；質量分離器6，來自離子源2的離子束入射到該質量分離器6并分離，以從離子束4中取樣所需質量的離子束4；加速器/減速器8，來自質量分離器6的離子束入射到其上，并且該加速器/減速器8加速或減速離子束4；能量分離器10，來自加速器/減速器8的離子束4入射到能量該分離器10并分離以取樣所需能量的離子束4；掃描器12，來自能量分離器10的離子束4入射到該掃描器12上，并且該掃描器12在x方向(例如，水平方向)上掃描離子束4；束平行器，來自掃描器12的離子束4入射到該束平行器14上，并且該束平行器向相反方向偏轉離子束4，以平行該離子束使之基本上平行于z軸；稍后提到，以及靶驅動器裝置20(仍參考圖7)，用于在照射來自束平行器14的離子束4的區域中機械地往復移動靶(例如，半導體襯底)，以在基本上垂直于x方向的y方向(例如，垂直方向)中掃描(往復移動以驅動)靶，或者基本上沿y方向機械地往復移動以掃描(往復移動以驅動)靶。
這里，定義z軸沿著基本上垂直于x方向(換句話說，x軸)和y方向(換句話說，y軸)的方向，并且由設計的角度看來沿著入射在靶16上的離子束4的軌跡的方向。在說明書中，“基本上平行”包括平行狀態，“基本上垂直”包括垂直狀態。
例如，質量分離器6是質量分離電磁鐵，用于通過磁場分離離子束4的質量。例如，加速器/減速器8是具有多個電極片的加速器/減速器管，通過靜電場加速或減速離子束4。例如，能量分離器10是能量分離電磁鐵，用于通過磁場分離離子束4的能量。例如，掃描器12是通過磁場掃描離子束4的掃描電磁鐵，或通過電場掃描離子束4的掃描電極。例如，束平行器14是使離子束4平行的束平行電磁鐵。例如，仍參考圖7，靶驅動器裝置20包括用于支持靶16的支架18，并且在y方向中或基本上在y方向中往復移動以掃描由支架18支持的靶16，如箭頭標記22所示。
利用上述構造，通過將具有所需質量和所需能量的離子束4照射到靶16，同時在x方向中平行地掃描離子束4，在y方向中機械地往復移動以掃描相對于離子束4成預定角度固定的靶16，并且均勻地用離子束4照射靶16的整個表面，可以進行均勻的離子注入。這樣同時使用離子束4的電磁掃描和靶16的機械掃描的類型稱作混合掃描類型。
在這種情況下，理想地，設計在離子束4的束線上的檢查裝置，例如，質量分離器6、能量分離器10、掃描器12和束平行器14，僅在x方向中一維偏轉離子束，并且在y方向中不偏轉離子束4。因此，通過在x方向中精確地控制離子束4的平行度以恒定的入射角用離子束4照射靶的表面。
這里，離子束4相對于靶16的入射角是在靶16與離子束4之間的相對角，具體地，指的是由直立在靶16表面上的垂直線與離子束4構成的角。進一步詳細說明，在入射角中，在x方向中存在入射角x，如圖10A所示的例子(即，在x-z平面中)，在y方向中存在入射角y，如圖10B所示的例子(即，在y-z平面中)。數字17表示垂線。例如，圖7中所示的靶16是y方向的入射角y保持大于0度的類似于圖10B的例子的情況的例子。
如圖2所示的例子中，離子束4在x方向中的平行度指的是由掃描并平行化的離子束4在x-z平面中實際上經過的軌跡與z軸方向構成的角θx。因此，在掃描并平行化的離子束4經過完全平行于z軸的軌跡的理想的情況下，θx＝0°。此外，x方向的平行度θx與x方向的入射角x彼此有很多的關系。
此外，如圖3所示的例子中，由掃描并平行化的離子束4在y-z平面中實際經過的軌跡與z軸方向構成的角由符號θy表示，并且在說明書中稱作離子束4在y方向中的角度偏差。因此，例如，在掃描并平行化的離子束4經過完全平行于z軸的軌跡的理想情況下，θy＝0°。此外，y方向的角度偏差θy與y方向的入射角y彼此有很多的關系。
通常，在這種情況下，作為表征帶電粒子束或離子束4的量，除了總束電流之外，還有(a)具有束電流密度分布的離子束4的中心經過的中心軌跡，(b)顯示在垂直于中心軌跡的表面中束電流密度分布的散布的束尺寸，(c)表示移動各個成分離子的方向相對于離子束4的中心軌跡方向的偏移的發散角等。其另外的特定的定義稍后將參考圖4到圖6說明。
當用離子束4照射靶16進行離子注入時，作為最重要的要素的離子束4的入射角是上述中心軌跡(a)相對于靶16的入射角。通過將入射角設置為期望值，構成離子束4的大部分離子以如平均值的所需的入射角入射到靶16上。然而，實際上，構成離子束4的各個離子分別具有發散角，因此，各個離子的入射角在中心軌跡的入射角周圍具有一定的寬度。
因此，當要求高精度地控制離子束4的入射角時，可以說，首先，能夠高精度地控制離子束4的中心軌跡的入射角是重要的，其次，最好能夠高精度地控制發散角。
日本專利公報No.2969788(第六段-第十一段，圖1到圖9)(在下文中，專利參考文獻2)描述了能夠部分滿足這種要求的技術，其中在靶的上游側和下游側分別提供由在掃描離子束的方向(例如，x方向)中分別設置有前級多點法拉第和后級多點法拉第，它們由分別對齊多個用于測量在掃描離子束的方向(例如x方向)上的離子束的束電流的檢測器構成，在兩個多點法拉第中，同時測量在束掃描方向上該掃描離子束被放置到何處，并且由其結果，測量在多點法拉第之間的空間中在離子束的束掃描方向中的平行度(即，在x方向中的平行度θx)。
在圖7中所示的前級多點法拉第24對應于上述前級多點法拉第，后級多點法拉第28對應于上述前級多點法拉第。兩個多點法拉第24、28分別具有多個檢測器(例如，法拉第筒，未示出)。在圖7的例子中，各個檢測器的前面分別具有狹縫形入口26、30。
根據在專利參考2中介紹的技術，可以通過使用前級多點法拉第24和后級多點法拉第28測量離子束4在x方向中的平行度θx。此外，根據在專利參考2中介紹的技術，以測量信息為基礎，通過控制束平行器14的驅動電流或驅動電壓也可以高精度地控制離子束4在x方向中的平行度θx。由此，通過沿z軸方向在x-z平面中精確地對準離子束4的中心軌跡可以精確地控制離子束4在x方向中的入射角x。
例如，隨著半導體裝置的更高性能化、更精細化等，離子注入技術趨向于要求能夠以更高精度控制入射角，由此當列出另外的特定例子時，可以實現具有陡峭的注入邊界的離子注入。為了該目的，精確地控制離子束4沿垂直于離子束掃描方向(x方向)的y方向的入射角也是重要的，這在背景技術中是沒有問題的。
尤其是，隨著半導體制造工藝的小型化，傳輸具有低能量的離子束4照射靶16以便使得離子注入深度較淺在將來變得越來越重要，然而，當離子束4的能量變低時，由于構成離子束4的離子的電子排斥導致離子束4趨向于具有更大的發散角(稱作空間電荷效應)。
因此，為了高精度地控制入射角，首先，測量和監視在垂直于掃描離子束4的方向的y方向中的角度偏差θy和發散角的一個，最好兩個。
此外，例如，上述混合掃描類型的離子注入裝置的情況，雖然通常在y方向中掃描靶16的速度低于在x方向中掃描離子束4的速度，但是當加速在y方向中的掃描速度以便提高生產能力時，很可能注入到靶16的均勻性受離子束4在y方向中分布寬度(束尺寸)的影響。尤其是，當離子束4在y方向中的束尺寸變得非常小時，注入的均勻性降低，因此，為了保證高注入均勻性，也優選測量離子束4在y方向中的束尺寸并且監視靶16上的束尺寸。
然而，當重新提供完全獨立于在背景技術中提供的用于測量離子束4在x方向中的平行度等的前級多點法拉第和后級多點法拉第的法拉第測量系統，以便測量y方向中的角度偏差θy、發散角和離子束4的束尺寸時，(a)增加測量系統，結構變得復雜并且成本也顯著地增加，(b)在測量操作中，必須相對于離子束4的束線執行互換x方向中的測量系統和y方向中的測量系統的操作，互換操作所需的時間變為額外的時間并且降低了生產能力。
在例子中，通過x方向的高速(例如，大約幾十kHz)掃描(更具體地，平行掃描)，照射靶16的離子束4具有如圖11中所示例子的形狀，x方向的尺寸Wx大(更具體地，充分大)于垂直于x方向的y方向的尺寸Wy。在說明書中，這種離子束4也被稱為帶形離子束。在掃描以前，例如，離子束4是小矩形截面形狀，如圖11中的參考數字4a表示。
相反，不通過x方向的掃描，從離子源發出的離子束4的形狀本身可能具有如圖12中所示例子的形狀，x方向的尺寸Wx大(更具體地，充分大)于垂直于x方向的y方向的尺寸Wy。在說明書中，這種離子束4也歸類為帶形離子束。
在離子束4的兩種情況中，以上討論的問題涉及離子束y方向的角度偏差、發散角和尺寸。
發明內容
本發明的實施例提供離子束測量方法，可以通過簡單結構測量帶狀離子束y方向的角度偏差、發散角和尺寸中的至少一個，優選前兩個，更優選三個。
此外，本發明的實施例提供離子注入裝置，其可以通過使用控制裝置執行離子束測量方法。
在根據本發明的離子束測量方法和離子注入裝置中，使用前級多點法拉第和后級多點法拉第。此外，前級束約束葉片(shutter)布置在前級多點法拉第的上游附近，以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面；前級葉片驅動裝置沿基本上垂直于x方向的y方向驅動前級束約束葉片；此外，后級束約束葉片布置在后級多點法拉第的上游附近，以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面；并且布置后級葉片驅動裝置，使其沿y方向驅動后級束約束葉片。
在本發明的第一離子束測量方法中，當由前級葉片驅動裝置沿y方向驅動前級束約束葉片時，進行測量經過前級束約束葉片側面的外部并且入射到前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在前級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級中心位置計算步驟，得到在前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycf；當由后級葉片驅動裝置沿y方向驅動后級束約束葉片時，進行測量經過后級束約束葉片側面的外部并且入射到后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級中心位置計算步驟，得到在后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycb；并且基于下面的公式1或數學上相當于該公式的公式為基礎，使用在前級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycf、在后級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycb，以及在前級束約束葉片與后級束約束葉片之間的距離L，進行角度偏差計算步驟，得到離子束在y方向中的角度偏差θy。
θy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}在本發明的第二離子束測量方法中，當由前級葉片驅動裝置沿y方向驅動前級束約束葉片時，進行測量經過前級束約束葉片側面的外部并且入射到前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在前級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由后級葉片驅動裝置沿y方向驅動后級束約束葉片時，進行測量經過后級束約束葉片側面的外部并且入射到后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；并且基于下面的公式2或數學上等效于該公式的公式，使用在前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb，以及在前級束約束葉片與后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算步驟，得到離子束在y方向中的發散角αmax。
αmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}在本發明的第三離子束測量方法中，當由前級葉片驅動裝置沿y方向驅動前級束約束葉片時，進行測量經過前級束約束葉片側面的外部并且入射到前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在前級束約束葉片位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由后級葉片驅動裝置沿y方向驅動后級束約束葉片時，進行測量經過后級束約束葉片側面的外部并且入射到后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；并且基于下面的公式3或數學上等同于該公式的公式，由在前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、在前級束約束葉片與后級束約束葉片之間的距離L、在前級束約束葉片與靶之間的距離L1、以及在靶與后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算步驟，得到離子束在靶上沿y方向的束尺寸dyt。
dyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)此外，可以執行前級束電流密度分布測量步驟、前級中心位置計算步驟、后級束電流密度分布測量步驟、后級中心位置計算步驟、角度偏差計算步驟、前級束尺寸計算步驟、后級束尺寸計算步驟以及發散角計算步驟。
此外，可以執行前級束電流密度分布測量步驟、前級中心位置計算步驟、后級束電流密度分布測量步驟、后級中心位置計算步驟、角度偏差計算步驟、前級束尺寸計算步驟、后級束尺寸計算步驟、發散角計算步驟以及束尺寸計算步驟。
根據本發明的離子注入裝置包括執行分別對應于上述步驟的預定過程的控制裝置。
在前級側中，由前級法拉第驅動裝置驅動前級多點法拉第代替由前級葉片驅動裝置沿y方向驅動前級束約束葉片。即，根據本發明的另一個離子束測量方法和另一個離子注入裝置使用前級多點法拉第和后級多點法拉第。此外，設置沿y方向驅動前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置；后級束約束葉片布置在后級多點法拉第的上游附近，以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面；并且布置沿y方向驅動后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置。
在本發明的第四離子束測量方法中，當由前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動前級多點法拉第時，進行測量入射到前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在前級多點法拉第的入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級中心位置計算步驟，得到在前級多點法拉第的入口位置處離子束在y方向中的中心位置ycf；當由后級葉片驅動裝置沿y方向驅動后級束約束葉片時，進行測量經過后級束約束葉片側面的外部，并且入射到后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級中心位置計算步驟，得到在后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycb；并且基于以上述公式1或數學上等同于該公式的公式，使用在前級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycf、在后級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycb、以及在前級多點法拉第的入口與后級束約束葉片之間的距離L進行角度偏差計算步驟，得到離子束在y方向中的角度偏差θy。
在本發明的第五離子束測量方法中，當由前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動前級多點法拉第時，進行測量入射到前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在前級多點法拉第的入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在前級多點法拉第的入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由后級葉片驅動裝置沿y方向驅動后級束約束葉片時，進行測量經過后級束約束葉片側面的外部并且入射到后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；并且基于上述公式2或數學上等同于該公式的公式，使用在前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、以及在前級多點法拉第的入口與后級束約束葉片之間的距離L進行發散角計算步驟，得到離子束在y方向中的發散角αmax。
在本發明的第六離子束測量方法中，當由前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動前級多點法拉第時，進行測量入射到前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在前級多點法拉第的入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在前級多點法拉第的入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由后級葉片驅動裝置沿y方向驅動后級束約束葉片時，進行測量經過后級束約束葉片側面的外部并且入射到后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；并且基于上述公式3或數學上等同于該公式的公式，由在前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、在前級多點法拉第的入口與后級束約束葉片之間的距離L、在前級多點法拉第的入口與靶之間的距離L1、以及在靶與后級束約束葉片之間的距離L2進行束尺寸計算步驟，得到離子束在靶上沿y方向的束尺寸dyt。
此外，可以執行前級束電流密度分布測量步驟、前級中心位置計算步驟、后級束電流密度分布測量步驟、后級中心位置計算步驟、角度偏差計算步驟、前級束尺寸計算步驟、后級束尺寸計算步驟以及發散角計算步驟。
此外，可以執行前級束電流密度分布測量步驟、前級中心位置計算步驟、后級束電流密度分布測量步驟、后級中心位置計算步驟、角度偏差計算步驟、前級束尺寸計算步驟、后級束尺寸計算步驟、發散角計算步驟以及束尺寸計算步驟。
根據本發明的另一個離子注入裝置包括執行分別對應于上述步驟的預定過程的控制裝置。
多種實現可以包括一個或多個以下優點。例如，根據本發明的權利要求1、6、11、14、19和22，可以測量帶形離子束沿y方向的角度偏差θy。因為通過使用為了測量離子束沿x方向的平行度等布置的前級多點法拉第和后級多點法拉第進行測量，所以不必重新布置法拉第測量系統。因此，可以由簡單的結構進行測量。此外，相對于束線交換x方向測量系統與y方向測量系統的工作不是必需的。因此，相應地縮短了額外的時間，并且提高了生產能力。
前級多點法拉第和后級多點法拉第均可以沿x方向在多點進行測量。因此，也可以測量沿x方向的角度偏差θy的分布。
根據本發明的權利要求11、14、19和22，用于將前級多點法拉第插入到離子束路徑中和從離子束路徑中抽出前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置可以用在離子束測量中。因此，可以簡化結構。
根據本發明的權利要求2、7、12、15、20和23，可以測量帶形離子束沿y方向的發散角αmax。因為通過使用為了測量離子束沿x方向的平行度等布置的前級多點法拉第和后級多點法拉第進行測量，所以不必重新布置法拉第測量系統。因此，可以由簡單的結構進行測量。此外，相對于束線交換x方向測量系統與y方向測量系統的工作不是必需的。因此，相應地縮短了額外的時間，并且提高了生產能力。
前級多點法拉第和后級多點法拉第均可以沿x方向在多點進行測量。因此，也可以測量沿x方向的發散角αmax的分布。
根據本發明的權利要求12、15、29和23，用于將前級多點法拉第插入到離子束路徑中和從離子束路徑中抽出前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置可以用在離子束測量中。因此，可以簡化結構。
根據本發明的權利要求3、8、13、16、21和24，可以測量帶形離子束在靶上沿y方向的束尺寸dyt。因為通過使用為了測量離子束沿x方向的平行度等布置的前級多點法拉第和后級多點法拉第進行測量，所以不必重新布置法拉第測量系統。因此，可以由簡單的結構進行測量。此外，相對于束線交換x方向測量系統與y方向測量系統的工作不是必需的。因此，相應地縮短了額外的時間，并且提高了生產能力。
前級多點法拉第和后級多點法拉第均可以沿x方向在多點進行測量。因此，也可以測量沿x方向的束尺寸dyt的分布。
根據本發明的權利要求13、16、21和24，用于將前級多點法拉第插入到離子束路徑中和從離子束路徑中抽出前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置可以用在離子束測量中。因此，可以簡化結構。
根據本發明的權利要求4、9、17和25，可以由簡單的結構測量y方向中的角度偏差θy和y方向中的發散角αmax。由于如上所述相同的原因，提高了生產能力。
前級多點法拉第和后級多點法拉第均可以沿x方向在多點進行測量。因此，也可以測量沿x方向的角度偏差θy的分布。
根據本發明的權利要求17和25，用于將前級多點法拉第插入到離子束路徑中和從離子束路徑中抽出前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置可以用在離子束測量中。因此，可以簡化結構。
根據本發明的權利要求5、10、18和26，可以由簡單的結構測量y方向中的角度偏差θy、y方向中的發散角αmax和y方向中的束尺寸dyt。由于如上所述相同的原因，提高了生產能力。
前級多點法拉第和后級多點法拉第均可以沿x方向在多點進行測量。因此，也可以測量沿x方向的角度偏差θy的分布。
根據本發明的權利要求18和26，用于將前級多點法拉第插入到離子束路徑中和從離子束路徑中抽出前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置可以用在離子束測量中。因此，可以簡化結構。
圖1示出了常規離子注入裝置的例子。
圖2示出了離子束的平行度θx的例子。
圖3示出了離子束在y方向中的角度偏差的例子。
圖4示出了離子束在y方向中的束電流密度分布j(y)的例子。
圖5示出了離子束在y方向中的束尺寸dy的例子。
圖6示出了離子束在y方向中的發散角αmax的例子。
圖7示出了執行本發明的離子束測量方法的離子注入裝置的實施例的主要部分。
圖8示出了在前級束約束葉片位置處測量在y方向中的束電流密度分布的方法的例子。
圖9示出了在前級束約束葉片位置處在y方向中束電流密度分布的例子。
圖10A示出了在靶上離子束的入射角的例子，并且示出了在x方向中的入射角Φx。
圖10B示出了在靶上離子束的入射角的例子，并且示出了在y方向中的入射角Φy。
圖11是部分示出了經過x方向掃描的帶形離子束的例子的示意透視圖，x方向的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向的尺寸。
圖12是部分示出了不經過x方向掃描的帶形離子束的例子的示意透視圖，x方向的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向的尺寸。
圖13部分示出了執行本發明的離子束測量方法的離子注入裝置的另一個實施例的前級多點法拉第的附近的圖。
具體實施例方式
圖7示出了實施根據本發明的離子束測量方法的離子注入裝置的實施例的主要部分。離子注入裝置的總的結構參考圖1，并且說明與其有關的部分。此外，與圖1中所示的例子相同或相對應的部分用相同的符號表示，并且在下文中，將主要說明與上述例子的差別。
如上所述，離子束4可以是通過x方向掃描的形成帶形的離子束，或者不通過x方向掃描的形成為帶形的離子束。簡要地說，在兩種情況下，x方向的寬度較大。
離子注入裝置包括關于構成離子束4的前進方向的z軸上的位置在靶16的上游側的位置zff處的前級多點法拉第24，并且包括在靶16的下游側的位置zfb處的后級多點法拉第28。靶16在z軸上的位置由符號zt表示。當靶16如圖7所示例子那樣傾斜時，用符號zt表示靶16的中心在z軸上的位置。
此外，在前級多點法拉第24的上游側附近的位置zf處提供能夠平行地阻擋沿x方向掃描的離子束4的前級束約束葉片32。前級束約束葉片32包括平行于x方向的側面34。優選保持側面34精確地平行于x方向。雖然在該例子中，由沿x方向拉長的矩形構成前級束約束葉片32，但是前級束約束葉片32的形狀不限制此。此外，雖然在該例子中，側面34是前級束約束葉片32的下側面，但是側面34也可以是其上側面。
提供用于保持前級束約束葉片32并且驅動前級束約束葉片32沿如箭頭標記38所示在y方向上往復移動的前級葉片驅動裝置36。在該例子中，前級葉片驅動裝置36包括用于精確地控制前級束約束葉片32沿y方向的位置的控制電路和用于精確地測量并輸出側面34沿y方向的位置y1的位置傳感器(省略了兩者的描述)。
離子注入裝置還具有在后級多點法拉第28的上游側附近的位置zb處能夠阻擋沿x方向平行地掃描的離子束4的后級束約束葉片42，更具體地，在靶16的下游側的位置zb處并在后級多點法拉第28的上游側附近。后級束約束葉片42具有平行于x方向的側面44。優選保持側面44精確地平行于x方向。雖然在該例子中，由沿x方向拉長的矩形構成后級束約束葉片42，但是后級束約束葉片42的形狀不限制此。此外，雖然在該例子中，側面44在后級束約束葉片42的下側面，但是側面44也可以是其上側面。
提供用于保持后級束約束葉片42并且往復移動以驅動后級束約束葉片42沿如箭頭標記48所示y方向往復移動的后級葉片驅動裝置46。在該例子中，后級葉片驅動裝置46包括用于精確地控制后級束約束葉片42沿y方向的位置的控制電路和用于精確地測量并輸出側面44沿y方向的位置y1的位置傳感器(省略了對于兩者的描述)。
還參考圖6，前級束約束葉片32與后級束約束葉片42之間沿z軸方向的距離，即，位置zf與位置zb之間的距離用符號L表示；前級束約束葉片32與靶16之間的距離，即，位置zf與位置zt之間的距離，用符號L1表示；靶16與后級束約束葉片42之間的距離，即，位置zt與位置zb之間的距離，用符號L2表示。因此，L＝L1+L2。
實施例還具有執行稍后提及的各個過程的控制裝置50。
控制裝置50如上所述通過分別控制前級葉片驅動裝置36、后級葉片驅動裝置46分別驅動前級束約束葉片32、后級束約束葉片42，并且分別接收來自前級葉片驅動裝置36、后級葉片驅動裝置46的位置y1的信息。此外，控制裝置50分別接收稍后提及的來自前級多點法拉第24、后級多點法拉第28的束電流的信息Sf，i(y)、Sb，i(y)。
此外，為控制裝置50提供距離L、L1和L2的信息(例如，隨之設置)。然而，可以在控制裝置50中執行L＝L1+L2的計算，而不用提供距離L的信息。
這里，將說明在說明書中離子束4沿y方向的中心軌跡、束尺寸和發散角的定義。
圖4示出了離子束4在y方向中的束電流密度j的分布j(y)的例子。通常，束電流密度j(y)不必須限于簡單形狀，因此，這里，圖4所示形狀作為一個例子。在該情況下，束電流密度分布j(y)集中的中心位置用符號yc表示。即，中心位置yc是在圖4中畫陰影線的上半部的面積Sa與下半部的面積Sb彼此相等的位置。離子束4的中心位置yc的軌跡是離子束4沿y方向的中心軌跡。
當在沿z軸彼此離開預定距離的兩個點之間的中心位置yc不同時，具體地，當在彼此離開距離L的前級束約束葉片32的位置zf與后級束約束葉片42的位置zb之間的中心位置yc不同時(參看圖6、圖7)，離子束4的中心軌跡沿y方向具有角度偏差θy。在這種情況下，當在前級束約束葉片32的位置zf和后級束約束葉片42的位置zb處離子束4的中心位置yc分別用符號ycf、ycb表示時，角度偏差θy由上述公式1表示。
接著，將說明離子束4沿y方向的束尺寸。在圖5所示的例子中，在束電流密度分布j(y)中束電流j的最大值由符號jp表示，并且關于該最大值的比值遠遠小于最大值jp例如10％的值用符號jd表示。此外，在束電流密度分布j(y)沿y方向布置在上下最外側并且束電流j的值經過上述值jd的兩個點之間的距離用符號dy表示，dy定義為離子束4沿y方向的束尺寸。
接著，將說明離子束4沿y方向的發散角。圖6示出了在前級束約束葉片32的位置zf處束電流密度分布jf(y)的例子和在后級約束葉片42的位置zb處束電流密度分布jb(y)的例子。一般而言，束電流密度分布j(y)隨著在構成離子束4的前進方向的z軸上的位置的不同而不同，因此束尺寸dy也不同。這是因為移動構成離子束4的個別離子的方向不一定符合離子束4的中心軌跡的方向。這里，在前級束約束葉片32的位置zf處的束尺寸用符號dyf表示，在后級束約束葉片42的位置zb處的束尺寸用符號dyb表示。因此，當dyf＜dyb時，離子束4在兩個位置zf、zb之間沿y方向發散，當dyf＞dyb時，離子束4會聚。當離子束4在兩個位置zf、zb之間沿y方向的發散角用符號αmax表示時，發散角αmax由上述公式2表示。
此外，在靶16上沿y方向的束尺寸dyt由上述公式3表示。
接著，將說明如上所述表示的角度偏差θy、發散角αmax和束尺寸dyt的測量方法。
在測量之前，根據，例如，在專利參考文獻2中介紹的技術或與其類似的技術，優選將離子束4沿x方向的平行度θx調整到期望值，例如，θx≈0°。
在測量中，如圖8所示，前級多點法拉第24布置在離子束4的路徑上，通過用前級葉片驅動裝置36沿y方向驅動前級束約束葉片32，用前級多點法拉第24測量入射到前級多點法拉第24上的離子束4的束電流。在驅動前級束約束葉片32中，雖然可以驅動前級束約束葉片32從完全不阻擋離子束4的狀態到阻擋離子束4的狀態，但是，這里，將通過驅動前級束約束葉片32由完全阻擋離子束4的狀態到不阻擋離子束4的狀態的例子給出說明。驅動前級束約束葉片32的方向用箭頭標記39表示。在這種情況下，首先，用前級束約束葉片32完全阻擋離子束4，因此，離子束4完全沒有入射到前級多點法拉第24上。在該場合下前級束約束葉片32的側面34的y坐標位置用符號y0表示。
此外，當沿如用箭頭標記39所示的y方向驅動前級束約束葉片32時，隨著驅動的進行，被前級束約束葉片32阻擋的離子束4的一部分逐漸地經過側面34的外側入射到前級多點法拉第24上。這里，當離子束4的至少一部分入射到前級多點法拉第24上時，前級束約束葉片32的側面34的y坐標位置用符號y1表示。
現在，注意前級多點法拉第24的沿x方向的第i個檢測器(例如，法拉第筒)，并且中心的x坐標位置用符號xi表示。在該場合下，表示在x坐標xi處沿y方向的束電流密度分布jf(y)的函數定義為在前級束約束葉片32的位置zf處的jf，i(y)。在該場合下，由第i個檢測器測得的束電流Sf，i(y1)由顯示如下的公式4表示。圖9說明了束電流。在這種情況下，在y0處或更小時束電流密度jf，i設置為零。
Sf,j(y1)=∫y0y1jf,i(y)dy]]>
因此，當由前級葉片驅動裝置36沿y方向驅動前級束約束葉片32時寸，通過由前級多點法拉第24測量束電流Sf，i(y)并且由以下公式表示的變化率可以計算在位置zf、xi處離子束4沿y方向的束電流密度分布jf，i(y)。這是測量前級束電流密度分布的步驟并且執行該步驟。
dSf，i(y)/dy＝jf，i(y)通過使用后級多點法拉第28、后級束約束葉片42和后級葉片驅動裝置46，用類似于上述的方法可以計算在位置zb、xi處離子束4沿y方向的束電流密度分布jb，i(y)。這是測量后級束電流密度分布的步驟并且執行該步驟。此外，在后級的測量中，只要不構成測量障礙，前級束約束葉片32、前級多點法拉第24和靶16放在離子束4的路徑以外。可以通過控制裝置50實行控制。在這種情況下，通過使用驅動裝置，前級多點法拉第24可以放在離子束4的路徑以外，未說明。
此外，由如上所述計算出的束電流密度分布jf，i(y)、jb，i(y)，分別計算在前級束約束葉片32、后級束約束葉片42的各個位置zf、zb處離子束4沿y方向的中心位置ycf、ycb。離子束4沿y方向的中心位置的定義已經參考圖4說明過了。這是計算前級中心位置的步驟和計算后級中心位置的步驟。
此外，通過使用如上所述計算出的中心位置ycf、ycb以及距離L，以公式1或數學上與其等價的公式為基礎，計算離子束4沿y方向的角度偏差θy。這是計算角度偏差的步驟。由此，可以知道離子束4沿y方向的中心軌跡的情況。
此外，根據實施例，控制裝置50可以執行與測量前級束電流密度分布的步驟具有相同內容的測量前級束電流密度分布的過程、與測量前級束電流密度分布的步驟具有相同內容的測量后級束電流密度分布的過程、與計算前級中心位置的步驟具有相同內容的計算前級中心位置的過程、與計算后級中心位置的步驟具有相同內容的計算后級中心位置的過程以及與計算角度偏差的步驟具有相同內容的計算角度偏差的過程。
此外，如需要，由如上所述計算出的束電流密度分布jf，i(y)、jb，i(y)，分別計算在前級束約束葉片32、后級束約束葉片42的各個位置zf、zb處離子束4沿y方向的束尺寸dyf、dyb。離子束4沿y方向的束尺寸的定義已經參考圖5和圖6說明過了。這是計算前級束尺寸的步驟和計算后級束尺寸的步驟。
此外，如需要，通過使用如上所述計算出的束尺寸dyf、dyb以及距離L，以公式2或數學上與其等價的公式為基礎，計算離子束4沿y方向的發散角αmax。發散角αmax的定義已經參考圖6說明過了。這是計算發散角的步驟。
此外，如需要，通過使用如上所述計算出的束尺寸dyf、dyb以及距離L、L1和L2，以公式3或數學上與其等價的公式為基礎，計算在靶16上沿y方向的束尺寸dyt(也參看圖6)。這是計算束尺寸的步驟。
此外，如需要，可以使得控制裝置50執行與計算前級束尺寸的步驟具有相同內容的計算前級束尺寸的過程、與計算后級束尺寸的步驟具有相同內容的計算后級束尺寸的過程、與計算發散角的步驟具有相同內容的計算發散角的過程以及與計算束尺寸的步驟具有相同內容的計算束尺寸的過程，并且根據實施例，控制裝置50也可以執行處理。
此外，當前級多點法拉第24沿x方向包括n(n是等于或大于2的整數)個檢測器時，符號i表示從1到n的任意數。后級多點法拉第28也如此。因此，在檢測器的位置處，通過使用沿x方向位于1到n中任意數的檢測器，可以進行與上述類似的測量。根據結構，也可以測量離子束4沿y方向的角度偏差θy的x方向的分布、發散角αmax和束尺寸dyt。在離子束4不通過沿x方向的掃描形成帶形的情況下，尤其是，與離子束4通過沿x方向掃描形成帶形的情況相比較，離子束4沿y方向的角度偏差θy的x方向的分布、發散角αmax和束尺寸dyt趨向于不均勻。因此，測量并了解x方向的分布值是重要的。這也適用于以下介紹的實施例。
在前級側中，可以在前級多點法拉第24的上游附近布置具有離子束4穿過的孔54的掩板52代替如上述實施例(圖7等中所示的實施例，在下文中將采用相同的實施例)中布置前級束約束葉片32和沿y方向驅動葉片的前級葉片驅動裝置，并且可以由前級法拉第驅動裝置56沿y方向驅動前級多點法拉第24，如圖13所示實施例。
將詳細介紹圖13所示實施例。圖13對應于上述圖8。
構成前級多點法拉第24以便通過軸57由前級法拉第驅動裝置56沿由箭頭58表示的上升方向驅動并插入到離子束4的路徑中，或者從如上所述的離子束4的路徑抽出。前級多點法拉第24與軸57通過絕緣體(未示出)彼此電氣絕緣，以便不妨礙前級多點法拉第24的束電流測量。
可以在前級多點法拉第24的上升過程期間或前級多點法拉第24的下降過程期間進行使用前級多點法拉第24的離子束4的測量。在本說明書中，將介紹在由箭頭58表明的上升過程期間進行測量的例子。
如上所述(例如，參見圖7)，前級多點法拉第24具有在多個檢測器前面的入口26。在實施例中，將多個入口26的上端60彼此連接的直線基本上平行于x方向。根據結構，改善了在x方向中測量的平衡。
前級法拉第驅動裝置56具有準確地測量并輸出上端60在y方向中的位置y1的位置傳感器(未示出)。
在實施例中，如上所述控制裝置50驅動前級法拉第驅動裝置56并獲得來自其的位置y1的信息，代替如上述實施例中的驅動前級葉片驅動裝置36和獲得來自其的位置y1的信息。
在實施例中，前級多點法拉第24的入口26的位置用zf表示，沿z軸方向在入口26與后級束約束葉片42之間的距離，即，在位置zf與zb之間的距離用L表示，并且在入口26與靶16之間的距離，即，在位置zf與zt之間的距離用L1表示。距離L2與上述實施例的情況相同。
把距離L、L1和L2的信息給控制裝置50(例如，設置信息)。或者，可以不給出距離L的信息，并且控制裝置50可以進行L＝L1+L2的計算。
在該例子中，掩板52的孔54的前面形狀是沿x方向延伸的矩形。優選，孔54沿y方向的尺寸Wm不大于前級多點法拉第24的入口26沿y方向的尺寸Wf，因為這樣容易進行測量。在實施例中，設置Wm＜Wf。以下介紹將著重于本例子作出。
首先，假定前級多點法拉第24的上端60的平面低于掩板52的孔54。在這種情況下，離子束4被掩板52阻擋，完全沒有入射到前級多點法拉第24上。此時前級多點法拉第24的上端60的y座標位置用y0表示。
然后，如箭頭58所示沿y方向驅動前級多點法拉第24。隨著更進一步的驅動，被掩板52阻擋的離子束4的一部分通過孔54逐漸地入射到前級多點法拉第24上。當離子束4的至少一部分入射到前級多點法拉第24上時，前級多點法拉第24的入口26的上端60的y坐標位置用符號y1表示。
以與上述實施例相同的方式，注意前級多點法拉第24的沿x方向的第i個檢測器(例如，法拉第筒)，中心的x坐標位置用符號xi表明。此時，表示在x坐標xi處并且在前級多點法拉第24的入口26的位置zf處沿y方向的束電流密度分布jf(y)用函數jf，i(y)表示。在這種情況下，由第i個檢測器測得的束電流Sf，i(y1)由上述的公式4表示。這以與上述圖9相同的方式進行說明。
因此，當由前級法拉第驅動裝置56沿y方向驅動前級多點法拉第24時，由前級多點法拉第24測量束電流Sf，i(y)，并且得到由以上公式5表示的變化率，即，束電流Sf，i(y)相對于距離y的微分，借此得到離子束4在位置zf、xi處沿y方向的束電流密度分布jf，i(y)。這是前級束電流密度分布測量步驟，并且進行該步驟。
或者，與上述例子相反，當從上側面降低前級多點法拉第24時，得到離子束4的束電流密度分布jf，i(y)。在替代實施例中，注意前級多點法拉第24的入口26的下端62而不是上端60，并且將多個入口26的下端62連接到一起的直線基本上平行于x方向。
在掩板52的孔54的尺寸Wm大于前級多點法拉第24的入口26的尺寸Wf的情況下，存在在前級多點法拉第24的驅動的中間束電流的增加和減少互相抵消的可能性。然而，能夠避免該影響。例如，可以將測量分解為其中前級多點法拉第24從下側面上升到超過離子束4在y方向中的中心的位置的測量和其中從上側面下降前級多點法拉第24的測量進行測量。
在掩板52的位置處離子束4在y方向中的尺寸Wy小于孔54的尺寸Wm的情況中，可以認為在前級多點法拉第24的尺寸Wf與尺寸Wy而不是尺寸Wm之間的關系具有與上述相同的方式。
如由以上兩段的描述的組合看到，掩板52的孔54的尺寸Wm可以大于前級多點法拉第24的入口26的尺寸Wf和離子束4在y方向中的尺寸Wy。換句話說，不一定布置掩板52。
對于使用這樣得到的束電流密度分布jf，i(y)，以與上述實施例相同的方式，可以進行得到離子束4沿y方向的中心位置ycf的前級中心位置計算步驟、得到離子束4沿y方向的角度偏差θy的角度偏差計算步驟、得到在前級多點法拉第24的入口26的位置處離子束4沿y方向的束尺寸dyf的前級束尺寸計算步驟、得到離子束4沿y方向的發散角αmax的發散角計算步驟以及得到離子束4在靶16上沿y方向的束尺寸dyt的束尺寸計算步驟。
在實施例中，控制裝置50也可以進行其內容與前級束電流密度分布測量步驟相同的前級束電流密度分布測量過程；其內容與后級束電流密度分布測量步驟相同的后級束電流密度分布測量過程；其內容與前級中心位置計算步驟相同的前級中心位置計算步驟；其內容與后級中心位置計算步驟相同的后級中心位置計算步驟；以及其內容與角度偏差計算步驟相同的角度偏差計算過程。此外，按要求，可以進行其內容與前級束尺寸計算相同的前級束尺寸計算過程、其內容與后級束尺寸計算步驟相同的后級束尺寸計算過程、其內容與發散角計算步驟相同的發散角計算過程以及其內容與束尺寸計算步驟相同的束尺寸計算過程。
也在上述實施例的情況下，通常布置將前級多點法拉第24插入到離子束4的路徑中以及從離子束4的路徑中抽出前級多點法拉第24的前級法拉第驅動裝置56。在實施例中，在離子束4的測量中也可以使用前級法拉第驅動裝置56，并且可以省略前級葉片驅動裝置36。因此，結構可以比上述實施例的情況更加簡化。
以這樣進行的離子束4的角度偏差θy、發散角αmax和束尺寸dyt的測量的結果為基礎，可以確定是否可以在靶16上進行離子注入。在這種情況下，可以在靶16上進行離子注入之前或之后進行離子束4的角度偏差θy、發散角αmax和束尺寸dyt的測量。通常，為了預先了解離子束4的狀態，優選在離子注入以前進行測量。或者，可以在離子注入之后進行測量，并且其后可以檢查在測量以前剛進行的離子注入的結果。
以離子束4的角度偏差θy、發散角αmax和束尺寸dyt的測量的結果為基礎，可以調整離子束4。例如，可以調整發出離子束4的離子源和在離子束4的束線中存在的掃描器等。
權利要求
1.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于不通過沿x方向的掃描，用具有x方向的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向的尺寸的帶形的離子束照射靶，所述離子注入裝置在所述靶的上游和下游側分別具有前級多點法拉第和后級多點法拉第，由在x方向中并置的多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，所述離子注入裝置還具有布置在所述前級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的前級束約束葉片，沿y方向驅動所述前級束約束葉片的前級葉片驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述前級束約束葉片時，測量經過所述前級束約束葉片側面的外部并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級中心位置計算步驟，得到在所述前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級中心位置計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycf，在所述后級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycb，以及在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行角度偏差計算步驟，得到離子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
2.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置在所述靶的上游和下游側分別具有前級多點法拉第和后級多點法拉第，由沿x方向并置的多個測量離子束的束電流的檢測器構成每個所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第，所述離子注入裝置還具有布置在前級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的前級束約束葉片，沿y方向驅動所述前級束約束葉片的前級葉片驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述前級束約束葉片時，進行測量經過所述前級束約束葉片側面的外部并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在所述前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb，以及在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算步驟，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
3.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置在所述靶的上游和下游側分別具有前級多點法拉第和后級多點法拉第，由沿x方向并置的多個測量離子束的束電流的檢測器構成每個所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第，所述離子注入裝置還具有布置在所述前級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的前級束約束葉片，沿y方向驅動所述前級束約束葉片的前級葉片驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述前級束約束葉片時，進行測量經過所述前級束約束葉片側面的外部并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在所述前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級束約束葉片與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算步驟，得到離子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
4.根據權利要求1的離子束測量方法，還包括由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在所述前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb，以及在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算步驟，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
5.根據權利要求4的離子束測量方法，還包括以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級束約束葉片與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2進行束尺寸計算步驟，得到離子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
6.一種離子注入裝置方法，用于不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，由沿x方向并置的多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個；布置在所述前級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的前級束約束葉片；沿y方向驅動所述前級束約束葉片的前級葉片驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述前級束約束葉片時，進行測量經過所述前級束約束葉片側面的外部并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級束約束葉片位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級中心位置計算過程，得到在所述前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級中心位置計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycb；以及(e)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級中心位置計算過程中得到的中心位置ycf、在所述后級中心位置計算過程中得到的中心位置ycb，以及在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行角度偏差計算過程，得到離子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
7.一種離子注入裝置方法，用于不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個；布置在所述前級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的前級束約束葉片；沿y方向驅動所述前級束約束葉片的前級葉片驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述前級束約束葉片時，進行測量經過所述前級束約束葉片側面的外部并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級束約束葉片位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算過程，得到在所述前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(e)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb，以及在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算過程，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
8.一種離子注入裝置方法，用于不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個；布置在所述前級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的前級束約束葉片；沿y方向驅動所述前級束約束葉片的前級葉片驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述前級束約束葉片時，進行測量經過所述前級束約束葉片側面的外部并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級束約束葉片位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算過程，得到在所述前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(e)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級束約束葉片與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算過程，得到離子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
9.根據權利要求6的離子注入裝置，其中所述控制裝置還進行(f)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算過程，得到在所述前級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；(g)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(h)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、以及在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算過程，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
10.根據權利要求9的離子注入裝置，其中所述控制裝置還進行(i)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、在所述前級束約束葉片與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級束約束葉片與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算過程，得到離子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
11.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置在所述靶的上游和下游側分別具有前級多點法拉第和后級多點法拉第，由沿x方向并置的多個測量離子束的束電流的檢測器構成每個所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第，以及分別將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向，所述離子注入裝置還具有布置在所述前級多點法拉第的上游附近并且其具有允許離子束穿過的孔的掩板，沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，進行測量經過所述掩板的所述孔并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級多點法拉第的入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級中心位置計算步驟，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的中心位置ycf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級中心位置計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycf、在所述后級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行角度偏差計算步驟，得到離子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
12.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置具有分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，以及分別將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向，所述離子注入裝置還具有布置在所述前級多點法拉第的上游附近并且具有離子束穿過的孔的掩板，沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，進行測量經過所述掩板的所述孔并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算步驟，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
13.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置具有分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，以及分別將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向，所述離子注入裝置還具有布置在所述前級多點法拉第的上游附近并且具有離子束穿過的孔的掩板，沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，進行測量經過所述掩板的所述孔并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算步驟，得到離子束在靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
14.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置具有分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，并且分別將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向，所述離子注入裝置還具有沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，進行測量入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級中心位置計算步驟，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的中心位置ycf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級中心位置計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycf、在所述后級中心位置計算步驟中得到的中心位置ycb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行角度偏差計算步驟，得到離子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
15.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置具有分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，并且分別將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向，所述離子注入裝置還具有沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，進行測量入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算步驟，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
16.一種在離子注入裝置中進行的離子束測量方法，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置具有分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，并且分別將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向，所述離子注入裝置還具有沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置，布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片，以及沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置，所述離子束測量方法包括當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，進行測量入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量步驟，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算步驟，得到離子束在靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
17.根據權利要求11或14的離子束測量方法，還包括由在所述前級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算步驟，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；由在所述后級束電流密度分布測量步驟中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算步驟，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算步驟，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
18.根據權利要求17的離子束測量方法，還包括以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述前級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算步驟中得到的束尺寸dyb、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算步驟，得到離子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
19.一種離子注入裝置，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端分別地連接到一起的直線地至少一條基本上平行于x方向；布置在所述前級多點法拉第的上游附近，并且具有離子束穿過的孔的掩板；沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，測量穿過所述掩板的所述孔并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級中心位置計算過程，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的中心位置ycf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級中心位置計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycb；以及(e)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級中心位置計算過程中得到的中心位置ycf、在所述后級中心位置計算過程中得到的中心位置ycb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行角度偏差計算過程，得到離子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
20.一種離子注入裝置，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端分別連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向；布置在所述前級多點法拉第的上游附近，并且具有離子束穿過其的孔的掩板；沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，測量穿過所述掩板的所述孔并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算過程，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(e)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算過程，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
21.一種離子注入裝置，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端分別連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向；布置在所述前級多點法拉第的上游附近，并且具有離子束穿過其的孔的掩板；沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，測量穿過所述掩板的所述孔并且入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算過程，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；并且以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算過程，得到離子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
22.一種離子注入裝置，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端分別連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向；沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，測量入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級中心位置計算過程，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的中心位置ycf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級中心位置計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的中心位置ycb；以及(e)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級中心位置計算過程中得到的中心位置ycf、在所述后級中心位置計算過程中得到的中心位置ycb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行角度偏差計算過程，得到離子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
23.一種離子注入裝置，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端分別地連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向；沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，測量入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算過程，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(e)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算過程，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
24.一種離子注入裝置，用于通過沿x方向的掃描或不通過沿x方向的掃描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的帶形形狀的離子束照射靶，所述離子注入裝置包括分別在所述靶的上游和下游側的前級多點法拉第和后級多點法拉第，通過沿x方向并置多個測量離子束的束電流的檢測器構成所述前級多點法拉第和所述后級多點法拉第中的每一個，將所述前級多點法拉第的多個入口的上端和下端分別地連接到一起的直線的至少一條基本上平行于x方向；沿y方向驅動所述前級多點法拉第的前級法拉第驅動裝置；布置在所述后級多點法拉第的上游附近以阻擋離子束，并且具有基本上平行于x方向的側面的后級束約束葉片；沿y方向驅動所述后級束約束葉片的后級葉片驅動裝置；以及控制裝置，進行(a)當由所述前級法拉第驅動裝置沿y方向驅動所述前級多點法拉第時，測量入射到所述前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的前級束電流密度分布測量過程，以得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(b)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算過程，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)當由所述后級葉片驅動裝置沿y方向驅動所述后級束約束葉片時，進行測量經過所述后級束約束葉片側面的外部并且入射到所述后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化的后級束電流密度分布測量過程，以得到在所述后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布；(d)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；并且以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算過程，得到離子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
25.根據權利要求19或22的離子注入裝置，其中所述控制裝置還進行(f)由在所述前級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行前級束尺寸計算過程，得到在所述前級多點法拉第的所述入口位置處離子束在y方向中的束尺寸dyf；(g)由在所述后級束電流密度分布測量過程中得到的束電流密度分布，進行后級束尺寸計算過程，得到在所述后級束約束葉片位置處離子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(h)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，使用在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、以及在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L，進行發散角計算過程，得到離子束在y方向中的發散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
26.根據權利要求25的離子注入裝置，其中所述控制裝置還進行(i)以下面的公式或數學上相當于所述公式的公式為基礎，由在所述前級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyf、在所述后級束尺寸計算過程中得到的束尺寸dyb、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述后級束約束葉片之間的距離L、在所述前級多點法拉第的所述入口與所述靶之間的距離L1、以及在所述靶與所述后級束約束葉片之間的距離L2，進行束尺寸計算過程，得到離子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(這里L＝L1+L2)。
全文摘要
當由前級葉片驅動裝置沿y方向驅動前級束約束葉片時，測量經過前級束約束葉片側面的外部并且入射到前級多點法拉第上的離子束的束電流的變化，以便得到在前級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布。當由后級葉片驅動裝置沿y方向驅動后級束約束葉片時，測量經過后級束約束葉片側面的外部并且入射到后級多點法拉第上的離子束的束電流的變化，以便得到在后級束約束葉片的位置處離子束沿y方向的束電流密度分布。通過使用這些結果，可以得到離子束在y方向中的角度偏差、發散角和/或束尺寸。
文檔編號G01T1/29GK101079362SQ200610149348
公開日2007年11月28日 申請日期2006年11月21日 優先權日2006年5月23日
發明者海勢頭圣, 濱本成顯, 池尻忠司, 田中浩平 申請人:日新意旺機械股份有限公司