离子注入装置及测定装置的制作方法

本申请主张基于2018年2月8日申请的日本专利申请第2018-020944号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种离子注入装置及测定装置。

背景技术：

半导体制造工序中，出于改变半导体的导电性的目的、改变半导体的晶体结构的目的等，标准性地实施向半导体晶圆注入离子的工序(也称为离子注入工序)。已知根据照射至晶圆的离子束的角度，离子束与晶圆的相互作用的方式发生变化，并影响离子注入的处理结果，因此在离子注入前测定离子束的角度分布。例如，利用沿狭缝宽度方向排列的多个电极来测定通过狭缝的射束的电流值，由此能够获得狭缝宽度方向的角度分布(例如，参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开2016-4614号公报

为了准确掌握离子束的角度信息，不仅获得射束截面内的特定位置的角度分布，还优选获得射束捆束整体的角度分布。然而，为了测定射束捆束整体的角度分布，需要一边使狭缝沿横切射束的方向移动一边在射束截面内的多个位置测定角度，因此至测定结束为止需要时间。为了提高半导体制造工序的吞吐量，优选能够在更短的时间内评价射束的角度分布。

本发明的一方式的例示性目的之一为，提供一种高速评价离子束的角度分布的技术。

技术实现要素：

本发明的一方式的离子注入装置具备：束线装置，输送照射至晶圆的离子束；及测定装置，测定离子束的角度信息。测定装置包括：多个狭缝，使离子束入射；束电流测定部，设置于从多个狭缝沿射束行进方向分离的位置；及测定控制部。束电流测定部构成为在与射束行进方向正交的第1方向的位置不同的多个测定位置能够测定束电流，多个狭缝以第1方向与狭缝宽度方向一致的方式沿第1方向隔着间隔配置，且以沿第1方向可移动的方式构成，测定控制部一边沿第1方向移动多个狭缝，一边获取通过束电流测定部在第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个束电流值。

本发明的另一方式为测定装置。该装置测定离子束的角度信息，该测定装置具备：多个狭缝，使离子束入射；束电流测定部，设置于从多个狭缝沿射束行进方向分离的位置；及测定控制部。束电流测定部构成为能够在与射束行进方向正交的第1方向的位置不同的多个测定位置测定束电流，多个狭缝以第1方向与狭缝宽度方向一致的方式沿第1方向隔着间隔配置，且以沿第1方向可移动的方式构成，测定控制部一边沿第1方向移动多个狭缝，一边获取通过束电流测定部在第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个束电流值。

另外，在方法、装置、系统等之间相互置换以上的构成要件的任意组合、本发明的构成要件和表现的形式，作为本发明的方式也有效。

发明效果

根据本发明，能够实现离子束的角度分布的评价的高速化。

附图说明

图1是概略地表示实施方式的离子注入装置的顶视图。

图2是详细表示基板传送处理单元的结构的侧视图。

图3(a)、图3(b)是概略地表示掩模板及束电流测定部的结构的俯视图。

图4是示意地表示基于测定装置的射束的角度分布的测定例的侧视图。

图5(a)～图5(d)是示意地表示具有不同的角度分布的射束的测定例的侧视图。

图6(a)、图6(b)是示意地表示基于测定装置的束电流的测定结果的曲线图。

图7是示意地表示移动掩模板的状态的侧视图。

图8是示意地表示基于测定装置的射束的角度分布的测定例的侧视图。

图9(a)、图9(b)是示意地表示基于测定装置的束电流的测定结果的曲线图。

图10是示意地表示射束捆束整体的相位空间分布的图。

图11是示意地表示判定为异常的射束的测定例的侧视图。

图12是示意地表示射束捆束的局部相位空间分布的图。

图13是表示实施方式的离子注入方法的流程的流程图。

图14是示意地表示基于变形例的测定装置的射束的角度分布的测定例的侧视图。

图中：w-晶圆，50-测定装置，54-束电流测定部，56-测定控制部，74、75-横向狭缝，76、77-电流检测部，78、79-电极，100-离子注入装置，150-测定装置，154-束电流测定部，154a-法拉第杯，154b-移动机构。

具体实施方式

以下，参考图示对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，图示说明中对相同要件标注相同符号，并适当省略重复说明。并且，以下所述的结构为示例，并不对本发明的范围进行任何限定。

图1是概略地表示本发明的一实施方式的离子注入装置100的顶视图。离子注入装置100为所谓高能量离子注入装置。高能量离子注入装置为具有高频线性加速方式的离子加速器和高能量离子输送用束线的离子注入装置，对在离子源10产生的离子进行加速，将如此获得的离子束b沿束线输送至被处理物(例如基板或晶圆w)，并在被处理物注入离子。

高能量离子注入装置100具备：离子束生成单元12，生成离子并进行质谱分析；高能量多段线性加速单元14，对离子束进行加速而使其成为高能量离子束；射束偏转单元16，进行高能量离子束的能量分析、轨道校正、能量分散的控制；射束输送线路单元18，将经过分析的高能量离子束输送至晶圆w；及基板传送处理单元20，将输送的高能量离子束注入于半导体晶圆。

离子束生成单元12具有离子源10、引出电极11及质谱分析装置22。离子束生成单元12中，射束从离子源10通过引出电极11被引出的同时被加速，被引出加速的射束通过质谱分析装置22被质谱分析。质谱分析装置22具有质谱分析磁铁22a、质谱分析狭缝22b。质谱分析狭缝22b有时还配置于质谱分析磁铁22a的刚刚后方，但实施例中，配置于其下一个结构即高能量多段线性加速单元14的入口部内。通过质谱分析装置22进行的质谱分析的结果，只选出注入所需的离子种类，被选出的离子种类的离子束被导入接下来的高能量多段线性加速单元14。

高能量多段线性加速单元14具备进行离子束的加速的多个线性加速装置即隔着一个以上的高频共振器的加速间隙。高能量多段线性加速单元14能够通过高频(rf)电场的作用来对离子进行加速。高能量多段线性加速单元14具备具有高能量离子注入用的基本的多段的高频共振器的第1线性加速器15a。高能量多段线性加速单元14也可以额外具备具有超高能量离子注入用的附加的多段的高频共振器的第2线性加速器15b。通过高能量多段线性加速单元14而进一步被加速的离子束的方向通过射束偏转单元16而发生变化。

从将离子束加速至高能量的高频方式的高能量多段线性加速单元14出来的高能量离子束具有一定范围的能量分布。因此，为了在高能量多段线性加速单元14的下游对高能量的离子束进行射束扫描及射束平行化而照射至晶圆，需要预先实施高精度的能量分析、轨道校正及射束会聚发散的调整。

射束偏转单元16进行高能量离子束的能量分析、轨道校正、能量分散的控制。射束偏转单元16具备至少两个高精度偏转电磁铁、至少一个能量宽度限制狭缝、至少一个能量分析狭缝、至少一个横向会聚设备。多个偏转电磁铁构成为进行高能量离子束的能量分析、离子注入角度的精密的校正及能量分散的抑制。

射束偏转单元16具有能量分析电磁铁24、抑制能量分散的横向会聚四极透镜26、能量分析狭缝28及提供转向(轨道校正)的偏转电磁铁30。另外，能量分析电磁铁24有时也被称为能量过滤电磁铁(efm)。高能量离子束通过射束偏转单元16而转换方向，并朝向晶圆w的方向。

射束输送线路单元18为输送从射束偏转单元16出来的离子束b的束线装置，其具有由会聚/发散透镜组构成的射束整形器32、射束扫描器34、射束平行化器36及最终能量过滤器38(包括最终能量分离狭缝)。射束输送线路单元18的长度配合将离子束生成单元12与高能量多段线性加速单元14加在一起的长度而设计，在射束偏转单元16被连结，整体形成u字形的布局。

在射束输送线路单元18的下游侧的终端设置有基板传送处理单元20。在基板传送处理单元20设置有保持离子注入中的晶圆w并使晶圆w向与射束扫描方向成直角的方向移动的台板驱动装置40。并且，在基板传送处理单元20设置有用于测定离子束b的束电流及角度分布的测定装置50。测定装置50具备设置有多个狭缝的掩模板52、测定通过掩模板52的射束的束电流测定部54及根据束电流的测定值计算射束的角度分布的测定控制部56。测定装置50的结构另行详述。

离子注入装置100的束线部构成为具有对置的2条长直线部的水平的u字形的折返型束线。上游的长直线部由对离子束生成单元12中生成的离子束b进行加速的多个单元构成。下游的长直线部由对相对于上游的长直线部被转换方向的离子束b进行调整而注入至晶圆w的多个单元构成。2条长直线部构成为大致相同的长度。2条长直线部之间为了维护作业而设置有足够宽的作业空间r1。

图2是详细表示基板传送处理单元20的结构的侧视图，且表示自最终能量过滤器38至下游侧的结构。离子束b通过最终能量过滤器38的角度能量过滤(aef；angularenergyfilter)电极64向下方偏转并入射至基板传送处理单元20。基板传送处理单元20包括执行离子注入工序的注入处理室60及设置有用于传送晶圆w的传送机构的基板传送部62。注入处理室60及基板传送部62经由基板传送口61而相连。

注入处理室60具备保持1片或多片晶圆w的台板驱动装置40。台板驱动装置40包括晶圆保持装置42、往复运动机构44、扭转角调整机构46及倾斜角调整机构48。晶圆保持装置42包括用于保持晶圆w的静电卡盘等。往复运动机构44通过使晶圆保持装置42沿与射束扫描方向(x方向)正交的往复运动方向(y方向)进行往复运动来使被晶圆保持装置42保持的晶圆w沿y方向进行往复运动。图2中，以箭头y1例示出晶圆w的往复运动。

扭转角调整机构46为调整晶圆w的旋转角的机构，通过以晶圆处理面的法线为轴而使晶圆w旋转来调整设置于晶圆的外周部的对准标记与基准位置之间的扭转角。在此，晶圆的对准标记是指设置于晶圆的外周部的凹口或定向平面(orientationflat)，是指成为晶圆的结晶轴方向和晶圆的周方向的角度位置的基准的标记。扭转角调整机构46设置于晶圆保持装置42与往复运动机构44之间，且与晶圆保持装置42一起被往复运动。

倾斜角调整机构48为调整晶圆w的斜率的机构，其调整朝向晶圆处理面的离子束b的行进方向(z方向)与晶圆处理面的法线之间的倾斜角。本实施方式中，作为倾斜角对晶圆w的倾斜角中以x方向的轴为旋转的中心轴的角度进行调整。倾斜角调整机构48设置于往复运动机构44与注入处理室60的壁面之间，且构成为通过使包括往复运动机构44的台板驱动装置40整体沿r方向旋转来调整晶圆w的倾斜角。

在注入处理室60沿离子束b的轨道从上游侧朝向下游侧设置有掩模板52、能量狭缝66、等离子体喷淋装置68及束电流测定部54(也称为第1束电流测定部54)。在注入处理室60设置有第2束电流测定部70，所述第2束电流测定部70构成为能够插入于配置有离子注入中的晶圆w的“注入位置”。

掩模板52为设置有多个狭缝的射束屏蔽体。在掩模板52设置有狭缝宽度方向成为x方向的纵向狭缝及狭缝宽度方向成为y方向的横向狭缝。通过设置于掩模板52的狭缝的射束的一部分通过下游侧的第1束电流测定部54和第2束电流测定部70被测定。掩模板52安装于掩模驱动机构58，并构成为可沿y方向移动。掩模驱动机构58构成为使掩模板52沿y方向移动。掩模板52在测定时沿y方向移动，由此改变设置于掩模板52的狭缝切出的射束部分在射束截面内的位置。掩模板52在测定时配置于射束轨道上，注入时从射束轨道退避。

能量狭缝66设置于aef电极64的下游侧，与aef电极64一起进行入射于晶圆w的离子束b的能量分析。能量狭缝66为由沿射束扫描方向(x方向)横长的狭缝构成的能量限制狭缝(eds；energydefiningslit)。能量狭缝66使所希望的能量值或能量范围的离子束b朝向晶圆w通过，屏蔽除此以外的离子束。

等离子体喷淋装置68位于能量狭缝66的下游侧。等离子体喷淋装置68根据离子束b的束电流量向离子束及晶圆处理面供给低能量电子，并抑制离子注入中产生的晶圆处理面的正电荷的充电。等离子体喷淋装置68例如包括离子束b通过的喷淋管及向喷淋管内供给电子的等离子体产生装置。

第1束电流测定部54设置于射束轨道的最下游，例如安装于基板传送口61的下方。因此，射束轨道上不存在晶圆w和第2束电流测定部70时，离子束b入射至束电流测定部54。束电流测定部54构成为能够与掩模板52一起测定离子束b的y方向的角度分布。将束电流测定部54设置于远离掩模板52的最下游，由此能够提高角度分辨率。

第2束电流测定部70用于测定晶圆w的表面(晶圆处理面)中的束电流。第2束电流测定部70为可动式，注入时从晶圆位置退避，晶圆w不在注入位置时插入于晶圆位置。第2束电流测定部70例如一边沿x方向移动一边测定束电流量，并测定射束扫描方向(x方向)的束电流密度分布。第2束电流测定部70可以构成为能够与掩模板52一起测定离子束b的x方向及y方向中至少一个方向上的角度分布。

图3(a)、图3(b)是概略地表示掩模板52及束电流测定部54的结构的俯视图。图3(a)表示掩模板52的结构。在掩模板52设置有多个纵向狭缝71、72、73及多个横向狭缝74a、74b、74c、75a、75b、75c。

在掩模板52的中央设置有三个第1纵向狭缝71，在掩模板52的左方设置有两个第2纵向狭缝72，在掩模板52的右方设置有两个第3纵向狭缝73。各纵向狭缝71～73的狭缝宽度为x方向，且沿x方向隔着间隔配置。纵向狭缝71～73使用于离子束b的x方向的角度信息的测定。图示的例中，在中央三处、左右各两处的设置有纵向狭缝，但纵向狭缝的个数及配置并不限于此。可以不设置图示的纵向狭缝71～73中的任一个，此外还可以追加其他纵向狭缝。

在掩模板52的中央左侧设置有多个第1横向狭缝74a、74b、74c(也总称为第1横向狭缝74)，在掩模板52的中央右侧设置有多个第2横向狭缝75a、75b、75c(也总称为第2横向狭缝75)。横向狭缝74、75的狭缝宽度w为y方向，且沿y方向隔着间隔配置。横向狭缝74、75使用于离子束b的y方向的角度信息的测定。

图示的例中，多个第1横向狭缝74由第1中央横向狭缝74a、第1上侧横向狭缝74b及第1下侧横向狭缝74c这三个构成。同样，多个第2横向狭缝75由第2中央横向狭缝75a、第2上侧横向狭缝75b及第2下侧横向狭缝75c这三个构成。另外，横向狭缝的个数及配置并不限于此。例如，在掩模板52的中央也可以代替纵向狭缝而配置有横向狭缝。并且，沿y方向排成一列的横向狭缝的个数可以是两个，也可以是四个以上的偶数(4、6等)或奇数(5、7等)。

第1横向狭缝74a～74c及第2横向狭缝75a～75c分别以相等的间隔(间距)d沿y方向排列配置。横向狭缝74、75的y方向的间隔d例如构成为狭缝宽度w的整数倍，且构成为成为狭缝宽度的5倍以上。图示的例中，横向狭缝74、75的y方向的间隔d被设定为狭缝宽度w的7倍(即，d＝7w)。另外，横向狭缝74、75的y方向的间隔d并不限于此，能够根据设为测定对象的离子束b的标准性的角度分布的大小而适当设定。

在第1横向狭缝74a～74c的各自的开口的周围设置有第1电流检测部76a、76b、76c(也总称为第1电流检测部76)。在第1中央横向狭缝74a的周围设置有第1中央电流检测部76a，在第1上侧横向狭缝74b的周围设置有第1上侧电流检测部76b，在第1下侧横向狭缝74c的周围设置有第1下侧电流检测部76c。优选第1电流检测部76a～76c与相对应的第1横向狭缝74a～74c相邻而设置。使第1电流检测部76a～76c靠近第1横向狭缝74a～74c而设置，由此能够检测与通过第1横向狭缝74a～74c的射束部分相对应的值的束电流。同样，在第2横向狭缝75a～75c各自的开口的周围设置有第2电流检测部77a、77b、77c(也总称为第2电流检测部77)。各电流检测部76、77的检测结果被发送至测定控制部56。

掩模板52中形成有纵向狭缝71～73及横向狭缝74、75的位置及范围优选根据以虚线表示的能量狭缝66的y方向的位置来确定。例如，形成纵向狭缝71～73的y方向的范围ly优选比能量狭缝66的y方向的宽度sy宽，更优选比宽度sy足够宽。另一方面，形成横向狭缝74、75的y方向的范围dy优选比能量狭缝66的y方向的宽度sy窄，考虑到射束的y方向的偏转和发散/会聚，更优选比宽度sy足够窄。并且，从左端的第2纵向狭缝72至右端的第3纵向狭缝73为止的x方向的范围dx优选在离子束b的扫描方向的扫描范围以内，例如优选与注入对象的晶圆w的x方向的宽度相对应。

图3(b)表示束电流测定部54的结构。在束电流测定部54设置有多个第1电极78及多个第2电极79。多个第1电极78沿y方向排成一列而配置。同样，多个第2电极79沿y方向排成一列而配置。多个第1电极78及多个第2电极79沿y方向以等间隔的间距p配置，例如构成为间距p与上述横向狭缝74、75的狭缝宽度w相同。束电流测定部54通过多个第1电极78及多个第2电极79来在y方向的位置不同的多个测定位置测定束电流值。第1电极78及第2电极79的测定结果被发送至测定控制部56。

多个第1电极78配置于束电流测定部54的中央左侧，并设置于通过第1横向狭缝74a～74c的射束所入射的位置。即，多个第1电极78在将掩模板52配置于射束轨道上时设置于与多个第1横向狭缝74在射束行进方向(z方向)上对置的位置。同样，多个第2电极79配置于束电流测定部54的中央右侧，且设置于通过第2横向狭缝75a～75c的射束所入射的位置。

设置有多个第1电极78及多个第2电极79的y方向的区间cy比设置有横向狭缝74、75的y方向的范围dy大，例如比第1上侧横向狭缝74b至第1下侧横向狭缝74c为止的y方向的距离dy(＝2d)大。设置有多个第1电极78及多个第2电极79的y方向的区间cy与设置有横向狭缝74、75的y方向的范围dy的差例如为横向狭缝74、75的y方向的间隔(间距)d的2倍以上(即，cy-dy≥2d)。图示的例中，多个第1电极78及多个第2电极79各自的个数为31个，设置有多个第1电极78及多个第2电极79的y方向的区间cy的长度为横向狭缝74、75的y方向的间隔(间距)d的4倍以上。并且，考虑到射束的y方向的偏转和发散/会聚，设置有多个第1电极78及多个第2电极79的y方向的区间cy优选比能量狭缝66的y方向的宽度sy大。

多个第1电极78包括位于y方向的中央的第1中央电极78a、位于y方向的上端的第1上端电极78p1及位于y方向的下端的第1下端电极78p2。多个第1电极78还包括配置于第1中央电极78a与第1上端电极78p1之间的多个(例如14个)第1上侧电极78b1～78o1、配置于第1中央电极78a与第1下端电极78p2之间的多个(例如14个)第1下侧电极78b2～78o2。同样，多个第2电极79包括位于y方向的中央的第2中央电极79a、位于y方向的上端的第2上端电极79p1及位于y方向的下端的第2下端电极79p2。多个第2电极79还包括配置于第2中央电极79a与第2上端电极79p1之间的多个(例如14个)第2上侧电极79b1～79o1、配置于第2中央电极79a与第2下端电极79p2之间的多个(例如14个)第2下侧电极79b2～79o2。

图4是示意地表示基于测定装置50的射束角度分布的测定例的侧视图，且表示分别通过掩模板52的第1横向狭缝74a～74c而入射至束电流测定部54的多个第1电极78的射束部分b1、b2、b3。本图中，以第1中央电极78a位于第1中央横向狭缝74a的正面的方式配置有掩模板52。其结果，第7个第1上侧电极78h1位于第1上侧横向狭缝74b的正面，第7个第1下侧电极78h2位于第1下侧横向狭缝74c的正面。

入射至掩模板52的离子束b沿y方向具有角度分布，因此分别通过第1横向狭缝74a～74c的射束部分b1～b3可通过狭缝之后沿y方向扩展而入射至束电流测定部54。其结果，通过狭缝之后的各射束部分b1～b3可入射至位于相比y方向的狭缝宽度w沿y方向宽的测定范围c1～c3的多个第1电极78。例如，通过第1中央横向狭缝74a的第1射束部分b1可入射至位于以第1中央电极78a为中心的第1测定范围c1的多个第1电极78d1～78d2。同样，通过第1上侧横向狭缝74b的第2射束部分b2可入射至位于以第7个第1上侧电极78h1为中心的第2测定范围c2的多个第1电极78e1～78k1。通过第1下侧横向狭缝74c的第3射束部分b3可入射至位于以第7个第1下侧电极78h2为中心的第3测定范围c3的多个第1电极78e2～78k2。

另外，各射束部分b1～b3实际入射的测定范围c1～c3可根据离子束b的y方向的角度分布而不同。图5(a)～图5(d)是示意地表示具有不同的角度分布的射束的测定例的侧视图。只要是如图5(a)所示的角度分布相对小的射束，则可仅在更少数的电极上入射射束部分b1～b3。如图5(b)所示离子束b的行进方向相对于z方向倾斜时，也可在与图4所示的测定范围c1～c3不同的范围入射射束部分b1～b3。并且，为如图5(c)所示的发散射束和如图5(d)所示的会聚射束时，也可在与图4所示的测定范围c1～c3不同的范围入射射束部分b1～b3。

测定装置50优选构成为通过各横向狭缝74a～74c的射束部分b1～b3不相重，以便能够准确地测定图4和图5(a)～图5(d)所示的入射射束b的角度分布。即，优选构成为与通过各横向狭缝74a～74c的各射束部分b1～b3相对应的测定范围c1～c3相互不重复。具体而言，优选以相对于具有离子注入处理中容许的角度分布的离子束b能够充分分离通过各横向狭缝74a～74c的射束部分b1～b3的方式设定横向狭缝74a～74c的间隔(间距)d。例如，构成为通过第1上侧横向狭缝74b及第1下侧横向狭缝74c的第2射束部分b2及第3射束部分b3不入射至通过第1中央横向狭缝74a的第1射束部分b1可入射的第1测定范围c1内的第1电极78。

图6(a)、图6(b)是示意地表示基于测定装置50的束电流的测定结果的曲线图。图6(a)是表示通过束电流测定部54测定的束电流值80的曲线图。图6(a)中，横轴表示y方向的测定位置，纵轴表示电流值i。y＝0与第1中央电极78a相对应，y＝+1～+14分别与第1上侧电极78b1～78o1相对应，y＝+15与第1上端电极78p1相对应，y＝-1～-14分别与第1下侧电极78b2～78o2相对应，y＝-15与第1下端电极78p2相对应。图6(a)中，第1测定范围c1与y＝-3～+3的范围相对应，第2测定范围c2与y＝+4～+10的范围相对应，第3测定范围c3与y＝-10～-4的范围相对应。

图6(b)是表示分别通过横向狭缝74a～74c的射束部分b1～b3的角度分布80a、80b、80c的曲线图。图6(b)中，曲线图的横轴y’为通过束电流测定部54测定的y方向的角度，能够以y’＝dy/dz表示。角度y’例如能够通过距束电流测定部54的测定位置y的基准位置yo的偏离除以掩模板52至束电流测定部54为止的z方向的距离l来求出(即，y’＝(y-yo)/l)。曲线图中，将多个电极78的间距p除以距离l的值(p/l)作为角度值“1”进行规格化。曲线图的纵轴i为通过束电流测定部54测定的束电流值。

图6(b)所示的角度分布80a～80c分别由测定控制部56根据图6(a)的测定结果而计算出。关于测定控制部56，将图6(a)的束电流值80的曲线图按每个测定范围c1～c3进行分割，并根据横向狭缝74a～74c各自的y方向的位置来个别设定角度y’的中心坐标(y’＝0)的位置。例如，为第1测定范围c1时，第1中央横向狭缝74a的y位置为y1＝0(参考图4)，因此图6(a)的束电流值80的曲线图的y＝0的位置成为角度y’的中心坐标。另一方面，为第2测定范围c2时，第1上侧横向狭缝74b的y位置为y2＝+7(参考图4)，因此束电流值80的曲线图的y＝+7的位置成为角度y’的中心坐标。同样，为第3测定范围c3时，第1下侧横向狭缝74c的y位置为y3＝-7(参考图4)，因此束电流值80的曲线图的y＝-7的位置成为角度y’的中心坐标。由此，计算以横向狭缝74a～74c各自的y位置(0,+7,-7)为基准的角度y’的分布(即，角度分布)。

本实施方式中，同时测定通过多个横向狭缝74a～74c的射束部分b1～b3，由此能够同时测定离子束b的射束捆束整体中不同的多个y位置的角度成分。本实施方式中，进一步使掩模板52沿y方向移动，由此测定离子束b的射束捆束整体的角度分布。

图7是示意地表示移动掩模板52的状态的侧视图，表示将y方向的位置按横向狭缝74的狭缝宽度w逐次错开的掩模板52d2、52c2、52b2、52a、52b1、52c1、52d1。图示的7片掩模板52d2～52d1分别与使第1中央横向狭缝74a的y位置在y1＝-3～+3的范围进行移动的情况对应。此时，第1上侧横向狭缝74b的y位置成为y2＝+4～+10，第1下侧横向狭缝74c的y位置成为y3＝-10～-4。其结果，使掩模板52在与横向狭缝74的间隔(间距)d对应的范围(例如，狭缝宽度w的6倍的距离)内进行移动，由此能够测定在y＝-10～+10的范围内离子束b的角度分布。

图8是示意地表示基于测定装置50的射束的角度分布的测定例的侧视图，且表示以掩模板52的y位置的移动量成为+3的方式进行移动的情况。图8中，第1中央横向狭缝74a的y位置成为y1＝+3，第1上侧横向狭缝74b的y位置成为y2＝+10，第1下侧横向狭缝74c的y位置成为y3＝-4。其结果，第1上侧横向狭缝74b的y位置成为入射至掩模板52的离子束b的大致上端的位置。

图9(a)、图9(b)是示意地表示基于测定装置50的束电流的测定结果的曲线图，且表示采用了图8的掩模板52的配置的情况。图9(a)表示通过束电流测定部54测定的束电流值80。第1测定范围c1与y＝0～+6的范围相对应，第2测定范围c2与y＝+7～+13的范围相对应，第3测定范围c3与y＝-7～-1的范围相对应。图9(b)的角度分布80a～80c根据图9(a)的束电流值80而计算，且与以横向狭缝74a～74c各自的y位置(+3，+10，-4)为基准的角度分布相对应。

如图7所示，测定装置50一边移动掩模板52一边在各掩模位置测定束电流值80。由此，能够计算y＝-10～+10的范围的各y位置的射束部分的角度成分。

掩模板52可以阶段性地移动，也可以连续移动。例如，也可以使掩模板52按狭缝宽度w的距离逐次移动而在多个掩模位置执行测定。该情况下，通过束电流测定部54测定束电流的期间，掩模板52的位置被固定，移动掩模板52的期间束电流的测定被中断。也可以一边连续移动掩模板52一边通过束电流测定部54测定束电流，例如也可以一边以恒定速度移动掩模板52一边测定束电流。该情况下，也可以将在横向狭缝74移动规定距离的期间测定的束电流值进行累计而用作角度分布的值。例如，作为y＝0的位置的射束部分的角度成分，也可以采用在第1中央横向狭缝74a的y方向的中心位置自-0.5至+0.5为止移动的期间测定的束电流的累计值。

图10是示意地表示射束捆束整体的相位空间分布的图，且将y＝-10～+10的范围的各个y位置上的射束部分的角度分布80a～80c整合为一个曲线图。图10中，横轴y为各射束部分的y位置，纵轴y’为y方向的角度。图10的与纸面正交的轴为电流值i。测定控制部56通过生成该种三维曲线图来计算离子束b的射束捆束整体的y方向的角度分布(相位空间分布)。

测定控制部56也可以通过包围束电流值i成为规定值以上的区域的外缘来计算射束的相位空间上的分布形状(也称为相位空间轮廓e)。例如，图10中以虚线表示的相位空间轮廓e的面积值相当于发射率。测定控制部56也可以将图10所示的数据用横轴y进行积分，由此计算以角度y’和电流值i的这两个轴表示的射束捆束整体的角度分布。测定控制部56也可以将图10所示的数据用纵轴y’进行积分，由此计算以位置y及电流值i的这两个轴表示的射束捆束整体的y方向的射束轮廓。

测定控制部56为了缩短计算图10所示的相位空间轮廓e所需的时间，也可以仅获取用多个第1电极78测定的束电流值的一部分。例如，获取图6(a)所示的束电流值80时，所需的数据仅为y＝-10～+10的范围，而不需要其他y＝-15～-11及y＝+11～+15的范围。同样，获取图9(a)所示的束电流值80时，所需的数据仅为y＝-7～+13的范围，而不需要其他范围。因此，测定控制部56仅根据与测定范围c1～c3分别对应的范围的第1电极78获取电流值的数据，而不获取其他数据，由此也可以缩短数据获取所需的时间。由此，能够缩短计算相位空间轮廓e为止的时间。

测定控制部56也可以根据由一部分第1电极78测定的电流值来验证该测定是否正常进行。例如，也可以通过分别位于多个第1电极78中y方向的两端的第1上端电极78p1及第1下端电极78p2中的至少一个来测定的电流值成为规定的阈值以上时测定被视为异常，而输出警告。通过第1上端电极78p1及第1下端电极78p2中的至少一个来测定出规定阈值以上的束电流时，推定射束还到达至设置有多个第1电极78的区域之外，所测定的角度分布的妥当性存在问题。

测定控制部56也可以根据由多个第1电极78测定的电流值与由多个第1电流检测部76检测的电流值来验证测定是否正常进行。例如，也可以确认通过多个第1电极78测定的第1测定范围c1、第2测定范围c2及第3测定范围c3各自的束电流值的大小关系与通过多个第1电流检测部76a～76c分别检测的束电流值的大小关系是否相对应。例如，束电流测定部54的测定结果如图6(a)所示时，若第1中央电流检测部76a的电流检测量相对大且第1上侧电流检测部76b及第1下侧电流检测部76c的电流检测量相对小，则认为合理。并且，束电流测定部54的测定结果如图9(a)所示时，若第1中央电流检测部76a及第1下侧电流检测部76c的电流检测量相对大且第1上侧电流检测部76b的电流检测量相对非常小，则认为合理。另一方面，若违反该种关系性，则认为测定异常。该情况下，束电流测定部54可以输出警告。

图11是示意地表示判定为异常的射束的测定例的侧视图。图11中，离子束b相对于z方向大幅度倾斜，通过第1中央横向狭缝74a的第1射束部分b1入射至第3测定范围c3，通过第1上侧横向狭缝74b的第2射束部分b2入射至第1测定范围c1。其结果，导致三个横向狭缝74a～74c与三个测定范围c1～c3的对应关系偏离。该种情况下，仅根据束电流测定部54的测定结果，若假定三个横向狭缝74a～74c与三个测定范围c1～c3相对应的基础上计算角度成分，则导致计算出与实际大为不同的相位空间分布。

其另一方面，参考三个第1电流检测部76a～76c的电流检测值，由此能够确认如上所述的对应关系的偏离。为图11时，即便通过第1上侧电流检测部76b检测出电流，也在第2测定范围c2未测定出束电流，并且，即便通过第1下侧电流检测部76c检测不出电流，也在第3测定范围c3测定出束电流，因此能够发现上述对应关系的偏离。如此，比较通过多个第1电极78测定的电流值与通过多个第1电流检测部76检测的电流值，由此能够验证测定是否正常。

测定控制部56例如也可以根据在测定范围c1～c3分别测定的束电流量的合计值ic1～ic3与通过第1电流检测部76a～76c分别检测的束电流量id1～id3的比ici/idi(i＝1、2、3)的值，来判定测定是否正常。例如，只要电流比ici/idi的偏差在规定的范围内，则视为测定为正常，否则则视为测定为异常。另外，代替在测定范围c1～c3分别测定的束电流量的合计值，也可以将束电流量的峰值用作指标。

测定装置50也可以构成为在多个测定模式下动作，并在第1模式及第2模式中任一种模式下动作。第1模式是测定射束捆束整体的角度分布的动作模式，第2模式是仅测定射束的一部分的角度分布的动作模式。第1模式中，标绘出如图10所示的相位空间轮廓e。另一方面，第2模式中，根据比图10更少的数据量标绘出相位空间轮廓。第2模式中，数据量变少，相应地使测定精度下降，但测定时间变短，因此能够在短时间内获得粗略的角度分布信息。

图12是示意地表示射束捆束的局部相位空间轮廓e’的图，且表示第2模式下的测定例。图12所示的相位空间分布仅由三个角度分布80a、80b、80c构成，因此无需移动掩模板52便能够在短时间内进行测定。并且，三个角度分布80a～80c分别沿y方向分开，因此仅根据该三个信息也能够掌握概略性(局部性)的相位空间轮廓e’。例如，离子注入处理开始前先在第1模式标绘整体的相位空间轮廓e，离子注入处理中途在第2模式下标绘概略性的相位空间轮廓e’并与事先标绘的高精度的相位空间轮廓e进行比较，由此能够简便地确认射束品质。第2模式下的测定时间相对短，因此例如也能够在晶圆w的更换过程中结束测定。并且，也可以在任意的多个时机进行射束调整时，首次射束调整中在第1模式下获取相位空间轮廓e的标绘，第2次以后的任意时机的射束调整中在第2模式下获取概略性的相位空间轮廓e’的标绘而与首次的相位空间轮廓e的标绘进行比较，由此简便地确认射束品质。通过采用该种第2模式，不对注入处理的吞吐量造成显著的影响而能够简便地确认射束品质。

另外，也可以在第2模式下一边使掩模板52移动一边进行测定。例如，也可以在比第1模式下的掩模板52的第1方向的移动距离(第1距离、例如狭缝宽度w的6倍)小的第2距离(例如狭缝宽度w的3倍)移动掩模板52而执行第2模式下的测定。此时，也可以在第2模式下测定2处或3处等少数的多个掩模位置的束电流值。由此，能够实现相对短的测定时间与测定精度的提高。

上述中，参考图4～图10对使用多个第1横向狭缝74a～74c及多个第1电极78来计算射束的y方向的相位空间分布的方法进行了说明，但也能够通过使用多个第2横向狭缝75a～75c及多个第2电极79同样地计算y方向的相位空间分布。也可以组合多个第1电极78及多个第2电极79的测定结果来计算离子束b的相位空间分布，也可以比较双方的测定结果来确认射束品质。

图13是表示实施方式的离子注入方法的流程的流程图。使设置多个狭缝的掩模板52在射束轨道上移动(s10)，在y方向的位置不同的多个测定位置(多个电极)测定通过各狭缝的射束(s12)。若测定为正常(s14的“是”)，则计算通过各狭缝的射束的角度成分(s16)。若测定还未结束(s18的“否”)，则移动掩模板52而变更狭缝的y方向的位置(s10)，并执行s12～s16的处理。之后，直至测定结束为止反复进行s10～s16的处理。若测定结束(s18的“是”)，测定模式为第1模式(s20的“是”)，则计算射束捆束整体的相位空间轮廓e(s22)，若所计算的相位空间轮廓e在容许值内且射束的角度分布良好(s26的“是”)，则执行离子注入处理(s28)，结束本流程。

s20中测定模式不是第1模式而是第2模式时(s20的“否”)，计算射束捆束的局部相位空间轮廓e’(s24)。比较过去在第1模式下计算的射束捆束整体的相位空间轮廓e与在第2模式下计算的局部相位空间轮廓e’(s26)，若其比较结果在容许值内且射束的角度分布良好(s26的“是”)，则执行离子注入处理(s28)，结束本流程。

s26中，若第1模式中测定的相位空间轮廓e在容许值外且射束的角度分布为出错(s26的“否”)，射束的累积的调整次数在规定次数内(s30的“是”)，则调整射束的角度分布(s32)，再次执行s10～s22的处理而计算相位空间轮廓e。并且，s26中，若第2模式中测定的相位空间轮廓e’在容许值外且射束的角度分布为出错(s26的“否”)，射束的累积的调整次数在规定次数内(s30的“是”)，则调整射束的角度分布(s32)，选择第1模式并执行s10～s22的处理而计算相位空间轮廓e。之后相位空间轮廓e仍在容许值外(s26的“否”)，且射束的累积的调整次数超过规定次数时(s30的“否”)，输出警告(s34)，结束本流程。并且，s14中，若测定上存在异常(s14的“否”)，则输出警告(s34)，结束本流程。

根据本实施方式，使用沿y方向排列的多个横向狭缝74、75来测定y方向的角度分布，由此能够缩短测定离子束b的y方向的角度分布所需的时间。测定射束捆束整体的角度分布时，使用三个横向狭缝74、75，由此能够以仅使用一个横向狭缝时的1/3的时间结束测定。并且，即使在测定射束捆束的局部角度分布的情况下，不移动横向狭缝的位置，而能够同时测定沿y方向分离的多处(例如3处)的射束部分的角度分布。因此，能够在极短的时间内获得射束捆束整体的概略性的角度分布，且能够高速且高精确地简易地评价射束的角度分布。

以上，根据实施方式对本发明进行了说明。本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种设计变更，且能够存在各种变形例，并且该种变形例也在本发明的范围内，这也被本领域技术人员所理解。

图14是示意地表示基于变形例的测定装置150的射束的角度分布的侧视图。本变形例中，代替通过多个第1电极78及多个第2电极79来测定束电流，使用具备能够沿y方向移动的至少一个电极的法拉第杯154a来测定束电流。束电流测定部154包括法拉第杯154a及移动机构154b。移动机构154b使法拉第杯154a沿y方向移动，使得法拉第杯154a配置于y方向的位置不同的多个测定位置。法拉第杯154a所能够配置的多个测定位置与上述实施方式的多个第1电极78或多个第2电极79的位置相对应。

本变形例中，将掩模板52配置于射束轨道上之后，使法拉第杯154a沿箭头y3移动，并在y方向的位置不同的多个测定位置测定束电流。接着，使掩模板52沿y方向移动而设为其他掩模位置之后，再次使法拉第杯154a沿箭头y3移动，并在y方向的位置不同的多个测定位置测定束电流。反复该工序，由此能够计算离子束b的射束捆束整体的角度分布。

上述实施方式中，示出了通过多个第1电极78测定的电流值与通过多个第1电流检测部76检测的电流值不对应时，视为测定为异常而输出警告的情况。变形例中，也可以根据由多个第1电极78测定的电流值与由多个第1电流检测部76检测的电流值的对应关系来调整计算角度分布时的角度y’的中心坐标的位置。例如，入射如图11所示的离子束b时，根据上述对应关系获知通过第1中央横向狭缝74a的第1射束部分b1在第3测定范围c3被测定，通过第1上侧横向狭缝74b的第2射束部分b2在第1测定范围c1被测定。因此，也可以将在第3测定范围c3测定的束电流量作为第1射束部分b1的角度分布来采用，将在第1测定范围c1测定的束电流量作为第2射束部分b2的角度分布来采用。此时，第1中央横向狭缝74a的y位置为y1＝0，因此在第3测定范围c3的束电流量的角度分布的计算中，也可以将y＝0的位置作为角度y’的中心坐标。同样，第1上侧横向狭缝74b的y位置为y2＝+7，因此在第1测定范围c1的束电流量的角度分布的计算中，也可以将y＝+7的位置作为角度y’的中心坐标。即，也可以根据上述对应关系而变更角度分布的y’的中心坐标的设定方法。

上述实施方式中，设为了围绕多个横向狭缝74、75而设置电流检测部76、77的结构，但变形例中也可以不设置电流检测部76、77。

上述实施方式中，示出了构成为测定装置50测定离子束b的y方向的角度分布的情况。变形例中，也可以构成为测定装置50测定离子束b的x方向的角度分布，也可以构成为测定与射束行进方向正交的任意方向的角度分布。