专利名称：离子束测量方法和离子注入装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于通过x方向的扫描或不通过x方向的扫描，用x方向的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向的尺寸的带状(可以被称作片或带状)形状的离子束照射靶，以测量离子束在y方向中的角度偏差、发散角和尺寸，并且还涉及可以通过使用控制装置执行该测量方法的离子注入装置。
背景技术：
在近代，在半导体制造工艺或类似中离子注入技术占有重要的地位。
在将离子注入到靶例如半导体衬底中时，公知注入特性，特别在注入深度方向中的注入特性，通过相对于半导体衬底的晶轴线的注入角度(入射角)来表示，并且通常离子注入技术要求能够在防止注入特性或积极地利用注入特性的条件下执行离子注入工艺。
称为沟道效应的上述现象具有大的入射角依赖性，尤其是在离子入射角的0度附近，因此，虽然在0度入射角附近要求高精度控制入射角，但是在其它入射角处通常也要求高精度控制入射角。
日本专利公报No.3358336(0002、0003段，图1)(在下文中，专利参考文献1)描述了能够在某种程度上满足这种要求的离子注入装置的例子。图1示出了类似于专利参考文献1中描述的离子注入装置的离子注入装置。
离子注入装置具有产生离子束4的离子源2；质量分离器6，来自离子源2的离子束入射到该质量分离器6并分离，以从离子束4中取样所需质量的离子束4；加速器/减速器8，来自质量分离器6的离子束入射到其上，并且该加速器/减速器8加速或减速离子束4；能量分离器10，来自加速器/减速器8的离子束4入射到能量该分离器10并分离以取样所需能量的离子束4；扫描器12，来自能量分离器10的离子束4入射到该扫描器12上，并且该扫描器12在x方向(例如，水平方向)上扫描离子束4；束平行器，来自扫描器12的离子束4入射到该束平行器14上，并且该束平行器向相反方向偏转离子束4，以平行该离子束使之基本上平行于z轴；稍后提到，以及靶驱动器装置20(仍参考图7)，用于在照射来自束平行器14的离子束4的区域中机械地往复移动靶(例如，半导体衬底)，以在基本上垂直于x方向的y方向(例如，垂直方向)中扫描(往复移动以驱动)靶，或者基本上沿y方向机械地往复移动以扫描(往复移动以驱动)靶。
这里，定义z轴沿着基本上垂直于x方向(换句话说，x轴)和y方向(换句话说，y轴)的方向，并且由设计的角度看来沿着入射在靶16上的离子束4的轨迹的方向。在说明书中，“基本上平行”包括平行状态，“基本上垂直”包括垂直状态。
例如，质量分离器6是质量分离电磁铁，用于通过磁场分离离子束4的质量。例如，加速器/减速器8是具有多个电极片的加速器/减速器管，通过静电场加速或减速离子束4。例如，能量分离器10是能量分离电磁铁，用于通过磁场分离离子束4的能量。例如，扫描器12是通过磁场扫描离子束4的扫描电磁铁，或通过电场扫描离子束4的扫描电极。例如，束平行器14是使离子束4平行的束平行电磁铁。例如，仍参考图7，靶驱动器装置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方向中往复移动以扫描由支架18支持的靶16，如箭头标记22所示。
利用上述构造，通过将具有所需质量和所需能量的离子束4照射到靶16，同时在x方向中平行地扫描离子束4，在y方向中机械地往复移动以扫描相对于离子束4成预定角度固定的靶16，并且均匀地用离子束4照射靶16的整个表面，可以进行均匀的离子注入。这样同时使用离子束4的电磁扫描和靶16的机械扫描的类型称作混合扫描类型。
在这种情况下，理想地，设计在离子束4的束线上的检查装置，例如，质量分离器6、能量分离器10、扫描器12和束平行器14，仅在x方向中一维偏转离子束，并且在y方向中不偏转离子束4。因此，通过在x方向中精确地控制离子束4的平行度以恒定的入射角用离子束4照射靶的表面。
这里，离子束4相对于靶16的入射角是在靶16与离子束4之间的相对角，具体地，指的是由直立在靶16表面上的垂直线与离子束4构成的角。进一步详细说明，在入射角中，在x方向中存在入射角x，如图10A所示的例子(即，在x-z平面中)，在y方向中存在入射角y，如图10B所示的例子(即，在y-z平面中)。数字17表示垂线。例如，图7中所示的靶16是y方向的入射角y保持大于0度的类似于图10B的例子的情况的例子。
如图2所示的例子中，离子束4在x方向中的平行度指的是由扫描并平行化的离子束4在x-z平面中实际上经过的轨迹与z轴方向构成的角θx。因此，在扫描并平行化的离子束4经过完全平行于z轴的轨迹的理想的情况下，θx＝0°。此外，x方向的平行度θx与x方向的入射角x彼此有很多的关系。
此外，如图3所示的例子中，由扫描并平行化的离子束4在y-z平面中实际经过的轨迹与z轴方向构成的角由符号θy表示，并且在说明书中称作离子束4在y方向中的角度偏差。因此，例如，在扫描并平行化的离子束4经过完全平行于z轴的轨迹的理想情况下，θy＝0°。此外，y方向的角度偏差θy与y方向的入射角y彼此有很多的关系。
通常，在这种情况下，作为表征带电粒子束或离子束4的量，除了总束电流之外，还有(a)具有束电流密度分布的离子束4的中心经过的中心轨迹，(b)显示在垂直于中心轨迹的表面中束电流密度分布的散布的束尺寸，(c)表示移动各个成分离子的方向相对于离子束4的中心轨迹方向的偏移的发散角等。其另外的特定的定义稍后将参考图4到图6说明。
当用离子束4照射靶16进行离子注入时，作为最重要的要素的离子束4的入射角是上述中心轨迹(a)相对于靶16的入射角。通过将入射角设置为期望值，构成离子束4的大部分离子以如平均值的所需的入射角入射到靶16上。然而，实际上，构成离子束4的各个离子分别具有发散角，因此，各个离子的入射角在中心轨迹的入射角周围具有一定的宽度。
因此，当要求高精度地控制离子束4的入射角时，可以说，首先，能够高精度地控制离子束4的中心轨迹的入射角是重要的，其次，最好能够高精度地控制发散角。
日本专利公报No.2969788(第六段-第十一段，图1到图9)(在下文中，专利参考文献2)描述了能够部分满足这种要求的技术，其中在靶的上游侧和下游侧分别提供由在扫描离子束的方向(例如，x方向)中分别设置有前级多点法拉第和后级多点法拉第，它们由分别对齐多个用于测量在扫描离子束的方向(例如x方向)上的离子束的束电流的检测器构成，在两个多点法拉第中，同时测量在束扫描方向上该扫描离子束被放置到何处，并且由其结果，测量在多点法拉第之间的空间中在离子束的束扫描方向中的平行度(即，在x方向中的平行度θx)。
在图7中所示的前级多点法拉第24对应于上述前级多点法拉第，后级多点法拉第28对应于上述前级多点法拉第。两个多点法拉第24、28分别具有多个检测器(例如，法拉第筒，未示出)。在图7的例子中，各个检测器的前面分别具有狭缝形入口26、30。
根据在专利参考2中介绍的技术，可以通过使用前级多点法拉第24和后级多点法拉第28测量离子束4在x方向中的平行度θx。此外，根据在专利参考2中介绍的技术，以测量信息为基础，通过控制束平行器14的驱动电流或驱动电压也可以高精度地控制离子束4在x方向中的平行度θx。由此，通过沿z轴方向在x-z平面中精确地对准离子束4的中心轨迹可以精确地控制离子束4在x方向中的入射角x。
例如，随着半导体装置的更高性能化、更精细化等，离子注入技术趋向于要求能够以更高精度控制入射角，由此当列出另外的特定例子时，可以实现具有陡峭的注入边界的离子注入。为了该目的，精确地控制离子束4沿垂直于离子束扫描方向(x方向)的y方向的入射角也是重要的，这在背景技术中是没有问题的。
尤其是，随着半导体制造工艺的小型化，传输具有低能量的离子束4照射靶16以便使得离子注入深度较浅在将来变得越来越重要，然而，当离子束4的能量变低时，由于构成离子束4的离子的电子排斥导致离子束4趋向于具有更大的发散角(称作空间电荷效应)。
因此，为了高精度地控制入射角，首先，测量和监视在垂直于扫描离子束4的方向的y方向中的角度偏差θy和发散角的一个，最好两个。
此外，例如，上述混合扫描类型的离子注入装置的情况，虽然通常在y方向中扫描靶16的速度低于在x方向中扫描离子束4的速度，但是当加速在y方向中的扫描速度以便提高生产能力时，很可能注入到靶16的均匀性受离子束4在y方向中分布宽度(束尺寸)的影响。尤其是，当离子束4在y方向中的束尺寸变得非常小时，注入的均匀性降低，因此，为了保证高注入均匀性，也优选测量离子束4在y方向中的束尺寸并且监视靶16上的束尺寸。
然而，当重新提供完全独立于在背景技术中提供的用于测量离子束4在x方向中的平行度等的前级多点法拉第和后级多点法拉第的法拉第测量系统，以便测量y方向中的角度偏差θy、发散角和离子束4的束尺寸时，(a)增加测量系统，结构变得复杂并且成本也显著地增加，(b)在测量操作中，必须相对于离子束4的束线执行互换x方向中的测量系统和y方向中的测量系统的操作，互换操作所需的时间变为额外的时间并且降低了生产能力。
在例子中，通过x方向的高速(例如，大约几十kHz)扫描(更具体地，平行扫描)，照射靶16的离子束4具有如图11中所示例子的形状，x方向的尺寸Wx大(更具体地，充分大)于垂直于x方向的y方向的尺寸Wy。在说明书中，这种离子束4也被称为带形离子束。在扫描以前，例如，离子束4是小矩形截面形状，如图11中的参考数字4a表示。
相反，不通过x方向的扫描，从离子源发出的离子束4的形状本身可能具有如图12中所示例子的形状，x方向的尺寸Wx大(更具体地，充分大)于垂直于x方向的y方向的尺寸Wy。在说明书中，这种离子束4也归类为带形离子束。
在离子束4的两种情况中，以上讨论的问题涉及离子束y方向的角度偏差、发散角和尺寸。
发明内容
本发明的实施例提供离子束测量方法，可以通过简单结构测量带状离子束y方向的角度偏差、发散角和尺寸中的至少一个，优选前两个，更优选三个。
此外，本发明的实施例提供离子注入装置，其可以通过使用控制装置执行离子束测量方法。
在根据本发明的离子束测量方法和离子注入装置中，使用前级多点法拉第和后级多点法拉第。此外，前级束约束叶片(shutter)布置在前级多点法拉第的上游附近，以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面；前级叶片驱动装置沿基本上垂直于x方向的y方向驱动前级束约束叶片；此外，后级束约束叶片布置在后级多点法拉第的上游附近，以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面；并且布置后级叶片驱动装置，使其沿y方向驱动后级束约束叶片。
在本发明的第一离子束测量方法中，当由前级叶片驱动装置沿y方向驱动前级束约束叶片时，进行测量经过前级束约束叶片侧面的外部并且入射到前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在前级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级中心位置计算步骤，得到在前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycf；当由后级叶片驱动装置沿y方向驱动后级束约束叶片时，进行测量经过后级束约束叶片侧面的外部并且入射到后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级中心位置计算步骤，得到在后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycb；并且基于下面的公式1或数学上相当于该公式的公式为基础，使用在前级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycf、在后级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycb，以及在前级束约束叶片与后级束约束叶片之间的距离L，进行角度偏差计算步骤，得到离子束在y方向中的角度偏差θy。
θy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}在本发明的第二离子束测量方法中，当由前级叶片驱动装置沿y方向驱动前级束约束叶片时，进行测量经过前级束约束叶片侧面的外部并且入射到前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在前级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由后级叶片驱动装置沿y方向驱动后级束约束叶片时，进行测量经过后级束约束叶片侧面的外部并且入射到后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；并且基于下面的公式2或数学上等效于该公式的公式，使用在前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb，以及在前级束约束叶片与后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算步骤，得到离子束在y方向中的发散角αmax。
αmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}在本发明的第三离子束测量方法中，当由前级叶片驱动装置沿y方向驱动前级束约束叶片时，进行测量经过前级束约束叶片侧面的外部并且入射到前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在前级束约束叶片位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由后级叶片驱动装置沿y方向驱动后级束约束叶片时，进行测量经过后级束约束叶片侧面的外部并且入射到后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；并且基于下面的公式3或数学上等同于该公式的公式，由在前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、在前级束约束叶片与后级束约束叶片之间的距离L、在前级束约束叶片与靶之间的距离L1、以及在靶与后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算步骤，得到离子束在靶上沿y方向的束尺寸dyt。
dyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)此外，可以执行前级束电流密度分布测量步骤、前级中心位置计算步骤、后级束电流密度分布测量步骤、后级中心位置计算步骤、角度偏差计算步骤、前级束尺寸计算步骤、后级束尺寸计算步骤以及发散角计算步骤。
此外，可以执行前级束电流密度分布测量步骤、前级中心位置计算步骤、后级束电流密度分布测量步骤、后级中心位置计算步骤、角度偏差计算步骤、前级束尺寸计算步骤、后级束尺寸计算步骤、发散角计算步骤以及束尺寸计算步骤。
根据本发明的离子注入装置包括执行分别对应于上述步骤的预定过程的控制装置。
在前级侧中，由前级法拉第驱动装置驱动前级多点法拉第代替由前级叶片驱动装置沿y方向驱动前级束约束叶片。即，根据本发明的另一个离子束测量方法和另一个离子注入装置使用前级多点法拉第和后级多点法拉第。此外，设置沿y方向驱动前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置；后级束约束叶片布置在后级多点法拉第的上游附近，以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面；并且布置沿y方向驱动后级束约束叶片的后级叶片驱动装置。
在本发明的第四离子束测量方法中，当由前级法拉第驱动装置沿y方向驱动前级多点法拉第时，进行测量入射到前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在前级多点法拉第的入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级中心位置计算步骤，得到在前级多点法拉第的入口位置处离子束在y方向中的中心位置ycf；当由后级叶片驱动装置沿y方向驱动后级束约束叶片时，进行测量经过后级束约束叶片侧面的外部，并且入射到后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级中心位置计算步骤，得到在后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycb；并且基于以上述公式1或数学上等同于该公式的公式，使用在前级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycf、在后级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycb、以及在前级多点法拉第的入口与后级束约束叶片之间的距离L进行角度偏差计算步骤，得到离子束在y方向中的角度偏差θy。
在本发明的第五离子束测量方法中，当由前级法拉第驱动装置沿y方向驱动前级多点法拉第时，进行测量入射到前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在前级多点法拉第的入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在前级多点法拉第的入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由后级叶片驱动装置沿y方向驱动后级束约束叶片时，进行测量经过后级束约束叶片侧面的外部并且入射到后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；并且基于上述公式2或数学上等同于该公式的公式，使用在前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、以及在前级多点法拉第的入口与后级束约束叶片之间的距离L进行发散角计算步骤，得到离子束在y方向中的发散角αmax。
在本发明的第六离子束测量方法中，当由前级法拉第驱动装置沿y方向驱动前级多点法拉第时，进行测量入射到前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在前级多点法拉第的入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在前级多点法拉第的入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由后级叶片驱动装置沿y方向驱动后级束约束叶片时，进行测量经过后级束约束叶片侧面的外部并且入射到后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；并且基于上述公式3或数学上等同于该公式的公式，由在前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、在前级多点法拉第的入口与后级束约束叶片之间的距离L、在前级多点法拉第的入口与靶之间的距离L1、以及在靶与后级束约束叶片之间的距离L2进行束尺寸计算步骤，得到离子束在靶上沿y方向的束尺寸dyt。
此外，可以执行前级束电流密度分布测量步骤、前级中心位置计算步骤、后级束电流密度分布测量步骤、后级中心位置计算步骤、角度偏差计算步骤、前级束尺寸计算步骤、后级束尺寸计算步骤以及发散角计算步骤。
此外，可以执行前级束电流密度分布测量步骤、前级中心位置计算步骤、后级束电流密度分布测量步骤、后级中心位置计算步骤、角度偏差计算步骤、前级束尺寸计算步骤、后级束尺寸计算步骤、发散角计算步骤以及束尺寸计算步骤。
根据本发明的另一个离子注入装置包括执行分别对应于上述步骤的预定过程的控制装置。
多种实现可以包括一个或多个以下优点。例如，根据本发明的权利要求1、6、11、14、19和22，可以测量带形离子束沿y方向的角度偏差θy。因为通过使用为了测量离子束沿x方向的平行度等布置的前级多点法拉第和后级多点法拉第进行测量，所以不必重新布置法拉第测量系统。因此，可以由简单的结构进行测量。此外，相对于束线交换x方向测量系统与y方向测量系统的工作不是必需的。因此，相应地缩短了额外的时间，并且提高了生产能力。
前级多点法拉第和后级多点法拉第均可以沿x方向在多点进行测量。因此，也可以测量沿x方向的角度偏差θy的分布。
根据本发明的权利要求11、14、19和22，用于将前级多点法拉第插入到离子束路径中和从离子束路径中抽出前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置可以用在离子束测量中。因此，可以简化结构。
根据本发明的权利要求2、7、12、15、20和23，可以测量带形离子束沿y方向的发散角αmax。因为通过使用为了测量离子束沿x方向的平行度等布置的前级多点法拉第和后级多点法拉第进行测量，所以不必重新布置法拉第测量系统。因此，可以由简单的结构进行测量。此外，相对于束线交换x方向测量系统与y方向测量系统的工作不是必需的。因此，相应地缩短了额外的时间，并且提高了生产能力。
前级多点法拉第和后级多点法拉第均可以沿x方向在多点进行测量。因此，也可以测量沿x方向的发散角αmax的分布。
根据本发明的权利要求12、15、29和23，用于将前级多点法拉第插入到离子束路径中和从离子束路径中抽出前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置可以用在离子束测量中。因此，可以简化结构。
根据本发明的权利要求3、8、13、16、21和24，可以测量带形离子束在靶上沿y方向的束尺寸dyt。因为通过使用为了测量离子束沿x方向的平行度等布置的前级多点法拉第和后级多点法拉第进行测量，所以不必重新布置法拉第测量系统。因此，可以由简单的结构进行测量。此外，相对于束线交换x方向测量系统与y方向测量系统的工作不是必需的。因此，相应地缩短了额外的时间，并且提高了生产能力。
前级多点法拉第和后级多点法拉第均可以沿x方向在多点进行测量。因此，也可以测量沿x方向的束尺寸dyt的分布。
根据本发明的权利要求13、16、21和24，用于将前级多点法拉第插入到离子束路径中和从离子束路径中抽出前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置可以用在离子束测量中。因此，可以简化结构。
根据本发明的权利要求4、9、17和25，可以由简单的结构测量y方向中的角度偏差θy和y方向中的发散角αmax。由于如上所述相同的原因，提高了生产能力。
前级多点法拉第和后级多点法拉第均可以沿x方向在多点进行测量。因此，也可以测量沿x方向的角度偏差θy的分布。
根据本发明的权利要求17和25，用于将前级多点法拉第插入到离子束路径中和从离子束路径中抽出前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置可以用在离子束测量中。因此，可以简化结构。
根据本发明的权利要求5、10、18和26，可以由简单的结构测量y方向中的角度偏差θy、y方向中的发散角αmax和y方向中的束尺寸dyt。由于如上所述相同的原因，提高了生产能力。
前级多点法拉第和后级多点法拉第均可以沿x方向在多点进行测量。因此，也可以测量沿x方向的角度偏差θy的分布。
根据本发明的权利要求18和26，用于将前级多点法拉第插入到离子束路径中和从离子束路径中抽出前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置可以用在离子束测量中。因此，可以简化结构。
图1示出了常规离子注入装置的例子。
图2示出了离子束的平行度θx的例子。
图3示出了离子束在y方向中的角度偏差的例子。
图4示出了离子束在y方向中的束电流密度分布j(y)的例子。
图5示出了离子束在y方向中的束尺寸dy的例子。
图6示出了离子束在y方向中的发散角αmax的例子。
图7示出了执行本发明的离子束测量方法的离子注入装置的实施例的主要部分。
图8示出了在前级束约束叶片位置处测量在y方向中的束电流密度分布的方法的例子。
图9示出了在前级束约束叶片位置处在y方向中束电流密度分布的例子。
图10A示出了在靶上离子束的入射角的例子，并且示出了在x方向中的入射角Φx。
图10B示出了在靶上离子束的入射角的例子，并且示出了在y方向中的入射角Φy。
图11是部分示出了经过x方向扫描的带形离子束的例子的示意透视图，x方向的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向的尺寸。
图12是部分示出了不经过x方向扫描的带形离子束的例子的示意透视图，x方向的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向的尺寸。
图13部分示出了执行本发明的离子束测量方法的离子注入装置的另一个实施例的前级多点法拉第的附近的图。
具体实施例方式
图7示出了实施根据本发明的离子束测量方法的离子注入装置的实施例的主要部分。离子注入装置的总的结构参考图1，并且说明与其有关的部分。此外，与图1中所示的例子相同或相对应的部分用相同的符号表示，并且在下文中，将主要说明与上述例子的差别。
如上所述，离子束4可以是通过x方向扫描的形成带形的离子束，或者不通过x方向扫描的形成为带形的离子束。简要地说，在两种情况下，x方向的宽度较大。
离子注入装置包括关于构成离子束4的前进方向的z轴上的位置在靶16的上游侧的位置zff处的前级多点法拉第24，并且包括在靶16的下游侧的位置zfb处的后级多点法拉第28。靶16在z轴上的位置由符号zt表示。当靶16如图7所示例子那样倾斜时，用符号zt表示靶16的中心在z轴上的位置。
此外，在前级多点法拉第24的上游侧附近的位置zf处提供能够平行地阻挡沿x方向扫描的离子束4的前级束约束叶片32。前级束约束叶片32包括平行于x方向的侧面34。优选保持侧面34精确地平行于x方向。虽然在该例子中，由沿x方向拉长的矩形构成前级束约束叶片32，但是前级束约束叶片32的形状不限制此。此外，虽然在该例子中，侧面34是前级束约束叶片32的下侧面，但是侧面34也可以是其上侧面。
提供用于保持前级束约束叶片32并且驱动前级束约束叶片32沿如箭头标记38所示在y方向上往复移动的前级叶片驱动装置36。在该例子中，前级叶片驱动装置36包括用于精确地控制前级束约束叶片32沿y方向的位置的控制电路和用于精确地测量并输出侧面34沿y方向的位置y1的位置传感器(省略了两者的描述)。
离子注入装置还具有在后级多点法拉第28的上游侧附近的位置zb处能够阻挡沿x方向平行地扫描的离子束4的后级束约束叶片42，更具体地，在靶16的下游侧的位置zb处并在后级多点法拉第28的上游侧附近。后级束约束叶片42具有平行于x方向的侧面44。优选保持侧面44精确地平行于x方向。虽然在该例子中，由沿x方向拉长的矩形构成后级束约束叶片42，但是后级束约束叶片42的形状不限制此。此外，虽然在该例子中，侧面44在后级束约束叶片42的下侧面，但是侧面44也可以是其上侧面。
提供用于保持后级束约束叶片42并且往复移动以驱动后级束约束叶片42沿如箭头标记48所示y方向往复移动的后级叶片驱动装置46。在该例子中，后级叶片驱动装置46包括用于精确地控制后级束约束叶片42沿y方向的位置的控制电路和用于精确地测量并输出侧面44沿y方向的位置y1的位置传感器(省略了对于两者的描述)。
还参考图6，前级束约束叶片32与后级束约束叶片42之间沿z轴方向的距离，即，位置zf与位置zb之间的距离用符号L表示；前级束约束叶片32与靶16之间的距离，即，位置zf与位置zt之间的距离，用符号L1表示；靶16与后级束约束叶片42之间的距离，即，位置zt与位置zb之间的距离，用符号L2表示。因此，L＝L1+L2。
实施例还具有执行稍后提及的各个过程的控制装置50。
控制装置50如上所述通过分别控制前级叶片驱动装置36、后级叶片驱动装置46分别驱动前级束约束叶片32、后级束约束叶片42，并且分别接收来自前级叶片驱动装置36、后级叶片驱动装置46的位置y1的信息。此外，控制装置50分别接收稍后提及的来自前级多点法拉第24、后级多点法拉第28的束电流的信息Sf，i(y)、Sb，i(y)。
此外，为控制装置50提供距离L、L1和L2的信息(例如，随之设置)。然而，可以在控制装置50中执行L＝L1+L2的计算，而不用提供距离L的信息。
这里，将说明在说明书中离子束4沿y方向的中心轨迹、束尺寸和发散角的定义。
图4示出了离子束4在y方向中的束电流密度j的分布j(y)的例子。通常，束电流密度j(y)不必须限于简单形状，因此，这里，图4所示形状作为一个例子。在该情况下，束电流密度分布j(y)集中的中心位置用符号yc表示。即，中心位置yc是在图4中画阴影线的上半部的面积Sa与下半部的面积Sb彼此相等的位置。离子束4的中心位置yc的轨迹是离子束4沿y方向的中心轨迹。
当在沿z轴彼此离开预定距离的两个点之间的中心位置yc不同时，具体地，当在彼此离开距离L的前级束约束叶片32的位置zf与后级束约束叶片42的位置zb之间的中心位置yc不同时(参看图6、图7)，离子束4的中心轨迹沿y方向具有角度偏差θy。在这种情况下，当在前级束约束叶片32的位置zf和后级束约束叶片42的位置zb处离子束4的中心位置yc分别用符号ycf、ycb表示时，角度偏差θy由上述公式1表示。
接着，将说明离子束4沿y方向的束尺寸。在图5所示的例子中，在束电流密度分布j(y)中束电流j的最大值由符号jp表示，并且关于该最大值的比值远远小于最大值jp例如10％的值用符号jd表示。此外，在束电流密度分布j(y)沿y方向布置在上下最外侧并且束电流j的值经过上述值jd的两个点之间的距离用符号dy表示，dy定义为离子束4沿y方向的束尺寸。
接着，将说明离子束4沿y方向的发散角。图6示出了在前级束约束叶片32的位置zf处束电流密度分布jf(y)的例子和在后级约束叶片42的位置zb处束电流密度分布jb(y)的例子。一般而言，束电流密度分布j(y)随着在构成离子束4的前进方向的z轴上的位置的不同而不同，因此束尺寸dy也不同。这是因为移动构成离子束4的个别离子的方向不一定符合离子束4的中心轨迹的方向。这里，在前级束约束叶片32的位置zf处的束尺寸用符号dyf表示，在后级束约束叶片42的位置zb处的束尺寸用符号dyb表示。因此，当dyf＜dyb时，离子束4在两个位置zf、zb之间沿y方向发散，当dyf＞dyb时，离子束4会聚。当离子束4在两个位置zf、zb之间沿y方向的发散角用符号αmax表示时，发散角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。
接着，将说明如上所述表示的角度偏差θy、发散角αmax和束尺寸dyt的测量方法。
在测量之前，根据，例如，在专利参考文献2中介绍的技术或与其类似的技术，优选将离子束4沿x方向的平行度θx调整到期望值，例如，θx≈0°。
在测量中，如图8所示，前级多点法拉第24布置在离子束4的路径上，通过用前级叶片驱动装置36沿y方向驱动前级束约束叶片32，用前级多点法拉第24测量入射到前级多点法拉第24上的离子束4的束电流。在驱动前级束约束叶片32中，虽然可以驱动前级束约束叶片32从完全不阻挡离子束4的状态到阻挡离子束4的状态，但是，这里，将通过驱动前级束约束叶片32由完全阻挡离子束4的状态到不阻挡离子束4的状态的例子给出说明。驱动前级束约束叶片32的方向用箭头标记39表示。在这种情况下，首先，用前级束约束叶片32完全阻挡离子束4，因此，离子束4完全没有入射到前级多点法拉第24上。在该场合下前级束约束叶片32的侧面34的y坐标位置用符号y0表示。
此外，当沿如用箭头标记39所示的y方向驱动前级束约束叶片32时，随着驱动的进行，被前级束约束叶片32阻挡的离子束4的一部分逐渐地经过侧面34的外侧入射到前级多点法拉第24上。这里，当离子束4的至少一部分入射到前级多点法拉第24上时，前级束约束叶片32的侧面34的y坐标位置用符号y1表示。
现在，注意前级多点法拉第24的沿x方向的第i个检测器(例如，法拉第筒)，并且中心的x坐标位置用符号xi表示。在该场合下，表示在x坐标xi处沿y方向的束电流密度分布jf(y)的函数定义为在前级束约束叶片32的位置zf处的jf，i(y)。在该场合下，由第i个检测器测得的束电流Sf，i(y1)由显示如下的公式4表示。图9说明了束电流。在这种情况下，在y0处或更小时束电流密度jf，i设置为零。
Sf,j(y1)=∫y0y1jf,i(y)dy]]>
因此，当由前级叶片驱动装置36沿y方向驱动前级束约束叶片32时寸，通过由前级多点法拉第24测量束电流Sf，i(y)并且由以下公式表示的变化率可以计算在位置zf、xi处离子束4沿y方向的束电流密度分布jf，i(y)。这是测量前级束电流密度分布的步骤并且执行该步骤。
dSf，i(y)/dy＝jf，i(y)通过使用后级多点法拉第28、后级束约束叶片42和后级叶片驱动装置46，用类似于上述的方法可以计算在位置zb、xi处离子束4沿y方向的束电流密度分布jb，i(y)。这是测量后级束电流密度分布的步骤并且执行该步骤。此外，在后级的测量中，只要不构成测量障碍，前级束约束叶片32、前级多点法拉第24和靶16放在离子束4的路径以外。可以通过控制装置50实行控制。在这种情况下，通过使用驱动装置，前级多点法拉第24可以放在离子束4的路径以外，未说明。
此外，由如上所述计算出的束电流密度分布jf，i(y)、jb，i(y)，分别计算在前级束约束叶片32、后级束约束叶片42的各个位置zf、zb处离子束4沿y方向的中心位置ycf、ycb。离子束4沿y方向的中心位置的定义已经参考图4说明过了。这是计算前级中心位置的步骤和计算后级中心位置的步骤。
此外，通过使用如上所述计算出的中心位置ycf、ycb以及距离L，以公式1或数学上与其等价的公式为基础，计算离子束4沿y方向的角度偏差θy。这是计算角度偏差的步骤。由此，可以知道离子束4沿y方向的中心轨迹的情况。
此外，根据实施例，控制装置50可以执行与测量前级束电流密度分布的步骤具有相同内容的测量前级束电流密度分布的过程、与测量前级束电流密度分布的步骤具有相同内容的测量后级束电流密度分布的过程、与计算前级中心位置的步骤具有相同内容的计算前级中心位置的过程、与计算后级中心位置的步骤具有相同内容的计算后级中心位置的过程以及与计算角度偏差的步骤具有相同内容的计算角度偏差的过程。
此外，如需要，由如上所述计算出的束电流密度分布jf，i(y)、jb，i(y)，分别计算在前级束约束叶片32、后级束约束叶片42的各个位置zf、zb处离子束4沿y方向的束尺寸dyf、dyb。离子束4沿y方向的束尺寸的定义已经参考图5和图6说明过了。这是计算前级束尺寸的步骤和计算后级束尺寸的步骤。
此外，如需要，通过使用如上所述计算出的束尺寸dyf、dyb以及距离L，以公式2或数学上与其等价的公式为基础，计算离子束4沿y方向的发散角αmax。发散角αmax的定义已经参考图6说明过了。这是计算发散角的步骤。
此外，如需要，通过使用如上所述计算出的束尺寸dyf、dyb以及距离L、L1和L2，以公式3或数学上与其等价的公式为基础，计算在靶16上沿y方向的束尺寸dyt(也参看图6)。这是计算束尺寸的步骤。
此外，如需要，可以使得控制装置50执行与计算前级束尺寸的步骤具有相同内容的计算前级束尺寸的过程、与计算后级束尺寸的步骤具有相同内容的计算后级束尺寸的过程、与计算发散角的步骤具有相同内容的计算发散角的过程以及与计算束尺寸的步骤具有相同内容的计算束尺寸的过程，并且根据实施例，控制装置50也可以执行处理。
此外，当前级多点法拉第24沿x方向包括n(n是等于或大于2的整数)个检测器时，符号i表示从1到n的任意数。后级多点法拉第28也如此。因此，在检测器的位置处，通过使用沿x方向位于1到n中任意数的检测器，可以进行与上述类似的测量。根据结构，也可以测量离子束4沿y方向的角度偏差θy的x方向的分布、发散角αmax和束尺寸dyt。在离子束4不通过沿x方向的扫描形成带形的情况下，尤其是，与离子束4通过沿x方向扫描形成带形的情况相比较，离子束4沿y方向的角度偏差θy的x方向的分布、发散角αmax和束尺寸dyt趋向于不均匀。因此，测量并了解x方向的分布值是重要的。这也适用于以下介绍的实施例。
在前级侧中，可以在前级多点法拉第24的上游附近布置具有离子束4穿过的孔54的掩板52代替如上述实施例(图7等中所示的实施例，在下文中将采用相同的实施例)中布置前级束约束叶片32和沿y方向驱动叶片的前级叶片驱动装置，并且可以由前级法拉第驱动装置56沿y方向驱动前级多点法拉第24，如图13所示实施例。
将详细介绍图13所示实施例。图13对应于上述图8。
构成前级多点法拉第24以便通过轴57由前级法拉第驱动装置56沿由箭头58表示的上升方向驱动并插入到离子束4的路径中，或者从如上所述的离子束4的路径抽出。前级多点法拉第24与轴57通过绝缘体(未示出)彼此电气绝缘，以便不妨碍前级多点法拉第24的束电流测量。
可以在前级多点法拉第24的上升过程期间或前级多点法拉第24的下降过程期间进行使用前级多点法拉第24的离子束4的测量。在本说明书中，将介绍在由箭头58表明的上升过程期间进行测量的例子。
如上所述(例如，参见图7)，前级多点法拉第24具有在多个检测器前面的入口26。在实施例中，将多个入口26的上端60彼此连接的直线基本上平行于x方向。根据结构，改善了在x方向中测量的平衡。
前级法拉第驱动装置56具有准确地测量并输出上端60在y方向中的位置y1的位置传感器(未示出)。
在实施例中，如上所述控制装置50驱动前级法拉第驱动装置56并获得来自其的位置y1的信息，代替如上述实施例中的驱动前级叶片驱动装置36和获得来自其的位置y1的信息。
在实施例中，前级多点法拉第24的入口26的位置用zf表示，沿z轴方向在入口26与后级束约束叶片42之间的距离，即，在位置zf与zb之间的距离用L表示，并且在入口26与靶16之间的距离，即，在位置zf与zt之间的距离用L1表示。距离L2与上述实施例的情况相同。
把距离L、L1和L2的信息给控制装置50(例如，设置信息)。或者，可以不给出距离L的信息，并且控制装置50可以进行L＝L1+L2的计算。
在该例子中，掩板52的孔54的前面形状是沿x方向延伸的矩形。优选，孔54沿y方向的尺寸Wm不大于前级多点法拉第24的入口26沿y方向的尺寸Wf，因为这样容易进行测量。在实施例中，设置Wm＜Wf。以下介绍将着重于本例子作出。
首先，假定前级多点法拉第24的上端60的平面低于掩板52的孔54。在这种情况下，离子束4被掩板52阻挡，完全没有入射到前级多点法拉第24上。此时前级多点法拉第24的上端60的y座标位置用y0表示。
然后，如箭头58所示沿y方向驱动前级多点法拉第24。随着更进一步的驱动，被掩板52阻挡的离子束4的一部分通过孔54逐渐地入射到前级多点法拉第24上。当离子束4的至少一部分入射到前级多点法拉第24上时，前级多点法拉第24的入口26的上端60的y坐标位置用符号y1表示。
以与上述实施例相同的方式，注意前级多点法拉第24的沿x方向的第i个检测器(例如，法拉第筒)，中心的x坐标位置用符号xi表明。此时，表示在x坐标xi处并且在前级多点法拉第24的入口26的位置zf处沿y方向的束电流密度分布jf(y)用函数jf，i(y)表示。在这种情况下，由第i个检测器测得的束电流Sf，i(y1)由上述的公式4表示。这以与上述图9相同的方式进行说明。
因此，当由前级法拉第驱动装置56沿y方向驱动前级多点法拉第24时，由前级多点法拉第24测量束电流Sf，i(y)，并且得到由以上公式5表示的变化率，即，束电流Sf，i(y)相对于距离y的微分，借此得到离子束4在位置zf、xi处沿y方向的束电流密度分布jf，i(y)。这是前级束电流密度分布测量步骤，并且进行该步骤。
或者，与上述例子相反，当从上侧面降低前级多点法拉第24时，得到离子束4的束电流密度分布jf，i(y)。在替代实施例中，注意前级多点法拉第24的入口26的下端62而不是上端60，并且将多个入口26的下端62连接到一起的直线基本上平行于x方向。
在掩板52的孔54的尺寸Wm大于前级多点法拉第24的入口26的尺寸Wf的情况下，存在在前级多点法拉第24的驱动的中间束电流的增加和减少互相抵消的可能性。然而，能够避免该影响。例如，可以将测量分解为其中前级多点法拉第24从下侧面上升到超过离子束4在y方向中的中心的位置的测量和其中从上侧面下降前级多点法拉第24的测量进行测量。
在掩板52的位置处离子束4在y方向中的尺寸Wy小于孔54的尺寸Wm的情况中，可以认为在前级多点法拉第24的尺寸Wf与尺寸Wy而不是尺寸Wm之间的关系具有与上述相同的方式。
如由以上两段的描述的组合看到，掩板52的孔54的尺寸Wm可以大于前级多点法拉第24的入口26的尺寸Wf和离子束4在y方向中的尺寸Wy。换句话说，不一定布置掩板52。
对于使用这样得到的束电流密度分布jf，i(y)，以与上述实施例相同的方式，可以进行得到离子束4沿y方向的中心位置ycf的前级中心位置计算步骤、得到离子束4沿y方向的角度偏差θy的角度偏差计算步骤、得到在前级多点法拉第24的入口26的位置处离子束4沿y方向的束尺寸dyf的前级束尺寸计算步骤、得到离子束4沿y方向的发散角αmax的发散角计算步骤以及得到离子束4在靶16上沿y方向的束尺寸dyt的束尺寸计算步骤。
在实施例中，控制装置50也可以进行其内容与前级束电流密度分布测量步骤相同的前级束电流密度分布测量过程；其内容与后级束电流密度分布测量步骤相同的后级束电流密度分布测量过程；其内容与前级中心位置计算步骤相同的前级中心位置计算步骤；其内容与后级中心位置计算步骤相同的后级中心位置计算步骤；以及其内容与角度偏差计算步骤相同的角度偏差计算过程。此外，按要求，可以进行其内容与前级束尺寸计算相同的前级束尺寸计算过程、其内容与后级束尺寸计算步骤相同的后级束尺寸计算过程、其内容与发散角计算步骤相同的发散角计算过程以及其内容与束尺寸计算步骤相同的束尺寸计算过程。
也在上述实施例的情况下，通常布置将前级多点法拉第24插入到离子束4的路径中以及从离子束4的路径中抽出前级多点法拉第24的前级法拉第驱动装置56。在实施例中，在离子束4的测量中也可以使用前级法拉第驱动装置56，并且可以省略前级叶片驱动装置36。因此，结构可以比上述实施例的情况更加简化。
以这样进行的离子束4的角度偏差θy、发散角αmax和束尺寸dyt的测量的结果为基础，可以确定是否可以在靶16上进行离子注入。在这种情况下，可以在靶16上进行离子注入之前或之后进行离子束4的角度偏差θy、发散角αmax和束尺寸dyt的测量。通常，为了预先了解离子束4的状态，优选在离子注入以前进行测量。或者，可以在离子注入之后进行测量，并且其后可以检查在测量以前刚进行的离子注入的结果。
以离子束4的角度偏差θy、发散角αmax和束尺寸dyt的测量的结果为基础，可以调整离子束4。例如，可以调整发出离子束4的离子源和在离子束4的束线中存在的扫描器等。
权利要求
1.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于不通过沿x方向的扫描，用具有x方向的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向的尺寸的带形的离子束照射靶，所述离子注入装置在所述靶的上游和下游侧分别具有前级多点法拉第和后级多点法拉第，由在x方向中并置的多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，所述离子注入装置还具有布置在所述前级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的前级束约束叶片，沿y方向驱动所述前级束约束叶片的前级叶片驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级叶片驱动装置沿y方向驱动所述前级束约束叶片时，测量经过所述前级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级中心位置计算步骤，得到在所述前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级中心位置计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycf，在所述后级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycb，以及在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行角度偏差计算步骤，得到离子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
2.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置在所述靶的上游和下游侧分别具有前级多点法拉第和后级多点法拉第，由沿x方向并置的多个测量离子束的束电流的检测器构成每个所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第，所述离子注入装置还具有布置在前级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的前级束约束叶片，沿y方向驱动所述前级束约束叶片的前级叶片驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级叶片驱动装置沿y方向驱动所述前级束约束叶片时，进行测量经过所述前级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在所述前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb，以及在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算步骤，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
3.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置在所述靶的上游和下游侧分别具有前级多点法拉第和后级多点法拉第，由沿x方向并置的多个测量离子束的束电流的检测器构成每个所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第，所述离子注入装置还具有布置在所述前级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的前级束约束叶片，沿y方向驱动所述前级束约束叶片的前级叶片驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级叶片驱动装置沿y方向驱动所述前级束约束叶片时，进行测量经过所述前级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在所述前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级束约束叶片与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算步骤，得到离子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
4.根据权利要求1的离子束测量方法，还包括由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在所述前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb，以及在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算步骤，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
5.根据权利要求4的离子束测量方法，还包括以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级束约束叶片与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2进行束尺寸计算步骤，得到离子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
6.一种离子注入装置方法，用于不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，由沿x方向并置的多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个；布置在所述前级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的前级束约束叶片；沿y方向驱动所述前级束约束叶片的前级叶片驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级叶片驱动装置沿y方向驱动所述前级束约束叶片时，进行测量经过所述前级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级束约束叶片位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级中心位置计算过程，得到在所述前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级中心位置计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycb；以及(e)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级中心位置计算过程中得到的中心位置ycf、在所述后级中心位置计算过程中得到的中心位置ycb，以及在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行角度偏差计算过程，得到离子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
7.一种离子注入装置方法，用于不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个；布置在所述前级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的前级束约束叶片；沿y方向驱动所述前级束约束叶片的前级叶片驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级叶片驱动装置沿y方向驱动所述前级束约束叶片时，进行测量经过所述前级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级束约束叶片位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算过程，得到在所述前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(e)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb，以及在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算过程，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
8.一种离子注入装置方法，用于不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个；布置在所述前级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的前级束约束叶片；沿y方向驱动所述前级束约束叶片的前级叶片驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级叶片驱动装置沿y方向驱动所述前级束约束叶片时，进行测量经过所述前级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级束约束叶片位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算过程，得到在所述前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(e)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级束约束叶片与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算过程，得到离子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
9.根据权利要求6的离子注入装置，其中所述控制装置还进行(f)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算过程，得到在所述前级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；(g)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(h)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、以及在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算过程，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
10.根据权利要求9的离子注入装置，其中所述控制装置还进行(i)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、在所述前级束约束叶片与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级束约束叶片与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算过程，得到离子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
11.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置在所述靶的上游和下游侧分别具有前级多点法拉第和后级多点法拉第，由沿x方向并置的多个测量离子束的束电流的检测器构成每个所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第，以及分别将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向，所述离子注入装置还具有布置在所述前级多点法拉第的上游附近并且其具有允许离子束穿过的孔的掩板，沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，进行测量经过所述掩板的所述孔并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级多点法拉第的入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级中心位置计算步骤，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的中心位置ycf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级中心位置计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycf、在所述后级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行角度偏差计算步骤，得到离子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
12.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置具有分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，以及分别将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向，所述离子注入装置还具有布置在所述前级多点法拉第的上游附近并且具有离子束穿过的孔的掩板，沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，进行测量经过所述掩板的所述孔并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算步骤，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
13.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置具有分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，以及分别将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向，所述离子注入装置还具有布置在所述前级多点法拉第的上游附近并且具有离子束穿过的孔的掩板，沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，进行测量经过所述掩板的所述孔并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算步骤，得到离子束在靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
14.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置具有分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，并且分别将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向，所述离子注入装置还具有沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，进行测量入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级中心位置计算步骤，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的中心位置ycf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级中心位置计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycf、在所述后级中心位置计算步骤中得到的中心位置ycb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行角度偏差计算步骤，得到离子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
15.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置具有分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，并且分别将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向，所述离子注入装置还具有沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，进行测量入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算步骤，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
16.一种在离子注入装置中进行的离子束测量方法，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置具有分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，并且分别将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向，所述离子注入装置还具有沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置，布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片，以及沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置，所述离子束测量方法包括当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，进行测量入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量步骤，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算步骤，得到离子束在靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
17.根据权利要求11或14的离子束测量方法，还包括由在所述前级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算步骤，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；由在所述后级束电流密度分布测量步骤中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算步骤，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算步骤，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
18.根据权利要求17的离子束测量方法，还包括以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述前级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算步骤中得到的束尺寸dyb、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算步骤，得到离子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
19.一种离子注入装置，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端分别地连接到一起的直线地至少一条基本上平行于x方向；布置在所述前级多点法拉第的上游附近，并且具有离子束穿过的孔的掩板；沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，测量穿过所述掩板的所述孔并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级中心位置计算过程，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的中心位置ycf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级中心位置计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycb；以及(e)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级中心位置计算过程中得到的中心位置ycf、在所述后级中心位置计算过程中得到的中心位置ycb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行角度偏差计算过程，得到离子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
20.一种离子注入装置，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端分别连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向；布置在所述前级多点法拉第的上游附近，并且具有离子束穿过其的孔的掩板；沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，测量穿过所述掩板的所述孔并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算过程，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(e)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算过程，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
21.一种离子注入装置，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端分别连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向；布置在所述前级多点法拉第的上游附近，并且具有离子束穿过其的孔的掩板；沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，测量穿过所述掩板的所述孔并且入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算过程，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；并且以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算过程，得到离子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
22.一种离子注入装置，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端分别连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向；沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，测量入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级中心位置计算过程，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的中心位置ycf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级中心位置计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的中心位置ycb；以及(e)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级中心位置计算过程中得到的中心位置ycf、在所述后级中心位置计算过程中得到的中心位置ycb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行角度偏差计算过程，得到离子束在y方向中的角度偏差θyθy＝tan-1{(ycb-ycf)/L}。
23.一种离子注入装置，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端分别地连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向；沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，测量入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算过程，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(e)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算过程，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
24.一种离子注入装置，用于通过沿x方向的扫描或不通过沿x方向的扫描，用具有x方向中的尺寸大于基本上垂直于x方向的y方向中的尺寸的带形形状的离子束照射靶，所述离子注入装置包括分别在所述靶的上游和下游侧的前级多点法拉第和后级多点法拉第，通过沿x方向并置多个测量离子束的束电流的检测器构成所述前级多点法拉第和所述后级多点法拉第中的每一个，将所述前级多点法拉第的多个入口的上端和下端分别地连接到一起的直线的至少一条基本上平行于x方向；沿y方向驱动所述前级多点法拉第的前级法拉第驱动装置；布置在所述后级多点法拉第的上游附近以阻挡离子束，并且具有基本上平行于x方向的侧面的后级束约束叶片；沿y方向驱动所述后级束约束叶片的后级叶片驱动装置；以及控制装置，进行(a)当由所述前级法拉第驱动装置沿y方向驱动所述前级多点法拉第时，测量入射到所述前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的前级束电流密度分布测量过程，以得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(b)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算过程，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；(c)当由所述后级叶片驱动装置沿y方向驱动所述后级束约束叶片时，进行测量经过所述后级束约束叶片侧面的外部并且入射到所述后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化的后级束电流密度分布测量过程，以得到在所述后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布；(d)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；并且以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算过程，得到离子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
25.根据权利要求19或22的离子注入装置，其中所述控制装置还进行(f)由在所述前级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行前级束尺寸计算过程，得到在所述前级多点法拉第的所述入口位置处离子束在y方向中的束尺寸dyf；(g)由在所述后级束电流密度分布测量过程中得到的束电流密度分布，进行后级束尺寸计算过程，得到在所述后级束约束叶片位置处离子束在y方向中的束尺寸dyb；以及(h)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，使用在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、以及在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L，进行发散角计算过程，得到离子束在y方向中的发散角αmaxαmax＝tan-1{(dyb-dyf)/2L}。
26.根据权利要求25的离子注入装置，其中所述控制装置还进行(i)以下面的公式或数学上相当于所述公式的公式为基础，由在所述前级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyf、在所述后级束尺寸计算过程中得到的束尺寸dyb、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述后级束约束叶片之间的距离L、在所述前级多点法拉第的所述入口与所述靶之间的距离L1、以及在所述靶与所述后级束约束叶片之间的距离L2，进行束尺寸计算过程，得到离子束在所述靶上沿y方向的束尺寸dytdyt＝(L2/L)dyf+(L1/L)dyb(这里L＝L1+L2)。
全文摘要
当由前级叶片驱动装置沿y方向驱动前级束约束叶片时，测量经过前级束约束叶片侧面的外部并且入射到前级多点法拉第上的离子束的束电流的变化，以便得到在前级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布。当由后级叶片驱动装置沿y方向驱动后级束约束叶片时，测量经过后级束约束叶片侧面的外部并且入射到后级多点法拉第上的离子束的束电流的变化，以便得到在后级束约束叶片的位置处离子束沿y方向的束电流密度分布。通过使用这些结果，可以得到离子束在y方向中的角度偏差、发散角和/或束尺寸。
文档编号G01T1/29GK101079362SQ200610149348
公开日2007年11月28日 申请日期2006年11月21日 优先权日2006年5月23日
发明者海势头圣, 滨本成显, 池尻忠司, 田中浩平 申请人:日新意旺机械股份有限公司