(57)【要約】    【課題】イオンビームの強度分布の測定精度が高いイオン注入装置を提供する。    【解決手段】  ファラデーカップ集合装置５が有する複数の入射口４６が一定間隔で配置された入射口列が、複数列平行に配置されている。一列中の入射口４６のＸ座標は同一であり、隣接する入射口列間では、各入射口４６のＹ座標は設定距離だけ異なるようにされている。静止しているときに電流を測定し、測定と列間距離Δｘを正数で除した移動距離だけ移動させることを繰り返すと、Ｘ軸上の間隔が移動距離で、Ｙ軸上の間隔が設定距離にされた格子状で密度が高い測定点で測定された電流値が得られる。【選択図】    図２
2019121465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを生成するイオン生成室と、
生成された前記イオンから所望の電荷質量比の値を有する前記イオンを分離させる質量分析装置と、
前記分離された前記イオンが入射する注入室と、
前記注入室に設けられ、前記イオンが注入される基板が配置される基板配置装置と、
複数のファラデーカップが設けられたファラデーカップ集合装置と、
前記ファラデーカップ集合装置が前記基板に入射すべき前記イオンを遮らない待避位置と、前記ファラデーカップ集合装置に前記イオンが照射される測定位置との間で前記ファラデーカップ集合装置を移動させる移動装置と、
前記ファラデーカップに流れる電流を測定する測定装置と、
を有し、
前記ファラデーカップは、前記イオンが入射するファラデーカップ本体と、
前記ファラデーカップ本体毎に設けられ、前記注入室に入射した前記イオンが通過して前記ファラデーカップ本体の容器開口から前記ファラデーカップ本体に入射させる入射口と、
を有し、
前記入射口は同一の入射口平面に配置され、
前記入射口の中心は予め設定された最小中心間距離以上の距離で離間されており、
前記移動装置は、前記ファラデーカップ集合装置が前記イオンを照射されながら、前記ファラデーカップ集合装置を前記入射口平面と平行な所定の測定直線に沿って移動させるように構成され、
入射口平面内で前記測定直線と平行な直線をＸ軸にし、前記Ｘ軸と垂直な直線をＹ軸としてＸ座標とＹ座標とで前記入射口の中心位置を特定したときに、各前記入射口のＹ座標で特定されるＹ軸上の点の中では、隣接する二点が前記最小中心間距離よりも短い同一の設定距離だけ離間されたイオン注入装置。
【請求項２】
前記移動装置は、少なくとも前記測定位置の中で、前記ファラデーカップ集合装置を所定の微少移動距離だけ繰り返し移動させる請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記ファラデーカップが同一間隔で同一方向に一列に配置され、前記入射口の列である入射口列が複数の列数形成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記ファラデーカップが同一間隔で同一方向に一列に配置され、前記入射口の列である入射口列が複数の列数形成され、前記微少移動距離は、隣接する前記入射口列間の距離を前記入射口列の列数以上の整数で除した値にされた請求項２記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記設定距離は、前記最小中心間距離を前記列数で除した値にされた請求項３又は請求項４のいずれか１項記載のイオン注入装置。
【請求項６】
螺旋状の溝が形成されたボールネジ軸を有し、
前記ファラデーカップ集合装置は、前記溝の内部に配置されたボールと接触された可動部を有し、前記ボールネジ軸が回転して前記可動部に印加された力によって移動されるように構成された請求項５記載のイオン注入装置であって、
前記ボールネジ軸の一端は回転軸の一端に接続され、前記回転軸の他端は前記注入室の側壁から外部に気密に導出され、前記回転軸を回転させる駆動装置に接続され、前記ボールネジ軸は、前記ボールネジ軸の他端が自由状態の片持ち梁構造にされたイオン注入装置。
【請求項７】
複数のファラデーカップを有し、
前記ファラデーカップは、イオンが入射するファラデーカップ本体と、
前記ファラデーカップ本体毎に設けられ、前記イオンが通過して前記ファラデーカップ本体の容器開口から前記ファラデーカップ本体に入射させる入射口と、
を有し、
前記入射口は同一の入射口平面に配置され、
前記入射口の中心は予め設定された最小中心間距離以上の距離で離間されており、
前記入射口平面上のＸ座標とＹ座標とで前記入射口の中心位置を特定したときに、各前記入射口のＹ座標で特定されるＹ軸上の点の中では、隣接する二点が前記最小中心間距離よりも短い同一の設定距離だけ離間されたファラデーカップ集合装置。
【請求項８】
前記ファラデーカップが同一間隔で同一方向に一列に配置され、前記入射口の列である入射口列が複数の列数形成された請求項７記載のファラデーカップ集合装置。
【請求項９】
前記設定距離は、前記最小中心間距離を前記列数で除した値にされた請求項８記載のファラデーカップ集合装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオン注入装置の技術に係り、特に、イオン注入装置に用いるファラデーカップに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入装置が基板に照射するイオンビームの強度分布を測定するために、従来より、複数個のファラデーカップが固定されたファラデーカップ集合装置が用いられている。
【０００３】
測定精度を向上させるために、各ファラデーカップは近接配置させることが望ましいが、隣接させる距離は、最小近接距離よりも短くすることはできない。図９の符号１４６は、格子状に配置されたファラデーカップの開口前面の入射制御板１４５に設けられた入射口であり、ファラデーカップの中心間の最小近接距離は４ｍｍであり、この入射口１４６同士の最小近接距離も４ｍｍになる。
【０００４】
このような配置のファラデーカップ集合装置１０５では、大径のイオンビームが広いイオン照射範囲１２３に照射されるときは、イオン照射範囲１２３に多数の入射口１４６が分布し、イオン照射範囲１２３中の複数箇所でビーム強度を測定することができる。従って、イオン照射範囲１２３中のイオン強度分布を求めることができるが、小径のイオンビームのイオン照射範囲１２２の中には、小数の入射口１４６しか含まれないため、強度分布を正確に測定することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２７３８７号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７６００号公報
【特許文献３】特開１９９３−１１７８５２号公報
【特許文献４】特開１９９３−２１７５４２号公報
【特許文献５】特開１９９２−１９１６９０号公報
【特許文献６】特開１９９０−０８２４３９号公報
【特許文献７】特開１９９０−２０８５９３号公報
【特許文献８】特開１９８８−２３８５８６号公報
【特許文献９】特開１９８８−２４７６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、イオンビームのイオン強度分布の測定精度を向上させたファラデーカップ集合装置、イオン注入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、イオンを生成するイオン生成室と、生成された前記イオンから所望の電荷質量比の値を有する前記イオンを分離させる質量分析装置と、前記分離された前記イオンが入射する注入室と、前記注入室に設けられ、前記イオンが注入される基板が配置される基板配置装置と、複数のファラデーカップが設けられたファラデーカップ集合装置と、前記ファラデーカップ集合装置が前記基板に入射すべき前記イオンを遮らない待避位置と、前記ファラデーカップ集合装置に前記イオンが照射される測定位置との間で前記ファラデーカップ集合装置を移動させる移動装置と、前記ファラデーカップに流れる電流を測定する測定装置と、を有し、前記ファラデーカップは、前記イオンが入射するファラデーカップ本体と、前記ファラデーカップ本体毎に設けられ、前記注入室に入射した前記イオンが通過して前記ファラデーカップ本体の容器開口から前記ファラデーカップ本体に入射させる入射口と、を有し、前記入射口は同一の入射口平面に配置され、前記入射口の中心は予め設定された最小中心間距離以上の距離で離間されており、前記移動装置は、前記ファラデーカップ集合装置が前記イオンを照射されながら、前記ファラデーカップ集合装置を前記入射口平面と平行な所定の測定直線に沿って移動させるように構成され、入射口平面内で前記測定直線と平行な直線をＸ軸にし、前記Ｘ軸と垂直な直線をＹ軸としてＸ座標とＹ座標とで前記入射口の中心位置を特定したときに、各前記入射口のＹ座標で特定されるＹ軸上の点の中では、隣接する二点が前記最小中心間距離よりも短い同一の設定距離だけ離間されたイオン注入装置である。
本発明は、前記移動装置は、少なくとも前記測定位置の中で、前記ファラデーカップ集合装置を所定の微少移動距離だけ繰り返し移動させるイオン注入装置である。
本発明は、前記ファラデーカップが同一間隔で同一方向に一列に配置され、前記入射口の列である入射口列が複数の列数形成されたイオン注入装置である。
本発明は、前記ファラデーカップが同一間隔で同一方向に一列に配置され、前記入射口の列である入射口列が複数の列数形成され、前記微少移動距離は、隣接する前記入射口列間の距離を前記入射口列の列数以上の整数で除した値にされたイオン注入装置である。
本発明は、前記設定距離は、前記最小中心間距離を前記列数で除した値にされたイオン注入装置である。
本発明は、螺旋状の溝が形成されたボールネジ軸を有し、前記ファラデーカップ集合装置は、前記溝の内部に配置されたボールと接触された可動部を有し、前記ボールネジ軸が回転して前記可動部に印加された力によって移動されるように構成された上記記載のイオン注入装置であって、前記ボールネジ軸の一端は回転軸の一端に接続され、前記回転軸の他端は前記注入室の側壁から外部に気密に導出され、前記回転軸を回転させる駆動装置に接続され、前記ボールネジ軸は、前記ボールネジ軸の他端が自由状態の片持ち梁構造にされたイオン注入装置である。
本発明は、複数のファラデーカップを有し、前記ファラデーカップは、イオンが入射するファラデーカップ本体と、前記ファラデーカップ本体毎に設けられ、前記イオンが通過して前記ファラデーカップ本体の容器開口から前記ファラデーカップ本体に入射させる入射口と、を有し、前記入射口は同一の入射口平面に配置され、前記入射口の中心は予め設定された最小中心間距離以上の距離で離間されており、前記入射口平面上のＸ座標とＹ座標とで前記入射口の中心位置を特定したときに、各前記入射口のＹ座標で特定されるＹ軸上の点の中では、隣接する二点が前記最小中心間距離よりも短い同一の設定距離だけ離間されたファラデーカップ集合装置である。
本発明は、前記ファラデーカップが同一間隔で同一方向に一列に配置され、前記入射口の列である入射口列が複数の列数形成されたファラデーカップ集合装置である。
本発明は、前記設定距離は、前記最小中心間距離を前記列数で除した値にされたファラデーカップ集合装置である。
【発明の効果】
【０００８】
イオンビームの強度分布の測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のイオン注入装置の一例
【図２】本発明に用いられるファラデーカップ集合装置
【図３】入射口の配置を説明するための図
【図４】図３のＡ−Ａ線截断断面図
【図５】ファラデーカップ集合装置の移動を開始する前の状態
【図６】移動途中の状態
【図７】移動が終了した状態
【図８】同一のイオンビームの分布の測定結果
【図９】従来技術のファラデーカップ集合装置にイオンビームを照射した状態
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１の符号２は、本発明の一例のイオン注入装置である。
このイオン注入装置２は、イオン生成室１２と、主真空室１１と、注入室１３と、イオン測定装置６とを有している。イオン生成室１２にはイオン生成装置２２が配置されており、イオン生成装置２２と注入室１３とは主真空室１１によって接続されている。
【００１１】
少なくとも注入室１３には真空排気装置１９が接続されており、イオン生成室１２の内部と主真空室１１の内部と注入室１３の内部とは真空雰囲気にされている。
【００１２】
イオン測定装置６は、ファラデーカップ集合装置５と測定装置４９とを有しており、ファラデーカップ集合装置５が検出した検出信号は測定装置４９に入力されており、従って、ファラデーカップ集合装置５に入射したイオンによる電流値は測定装置４９によって測定されるようになっている。ファラデーカップ集合装置５は注入室１３の内部に配置され、測定装置４９は注入室１３の外部の大気雰囲気中に配置されている。
【００１３】
また、注入室１３の内部には、基板配置装置３６と、基板配置装置３６に配置された基板１５とが配置されており、この基板１５にイオンが注入される。
【００１４】
イオン注入装置２の動作を説明する。
イオン生成室１２の内部にはイオン生成装置２２が配置されている。イオン生成装置２２はガス供給装置２１に接続されており、ガス供給装置２１からイオン生成装置２２に注入用ガスが供給される。
【００１５】
主真空室１１の内部に於いて、イオン生成装置２２に近接した位置にはスリット２０とイオン引出電極２３とが配置されている。
【００１６】
イオン生成装置２２では供給された注入用ガスがイオン化され、イオンが生成されており、生成されたイオンはイオン引出電極２３に印加された電圧によって引きつけられ、スリット２０を通過して主真空室１１の内部に引き出される。
【００１７】
引き出されたイオンの進行方向前方には、質量分析装置２４が配置されている。質量分析装置２４は電磁石２５ａ、２５ｂを有している。
【００１８】
イオン引出電極２３によって引き出されたイオンが直進し、電磁石２５ａ、２５ｂの間に入射すると、電磁石２５ａ、２５ｂによって形成された磁界によって飛行方向が、イオンの電荷質量比の値に応じて湾曲される。
【００１９】
主真空室１１のうち質量分析装置２４が設けられた部分の壁面は所定方向に湾曲されており、所定の電荷質量比の値を有するイオンが主真空室１１の湾曲に沿って質量分析装置２４を通過し、他の値の電荷質量比を有するイオンは主真空室１１の湾曲した壁面に設けられた部材に衝突し、主真空室１１内を飛行するイオンから除外されるようになっている。
【００２０】
質量分析装置２４を通過したイオンの進行方向前方には、加速部２８が配置されており、質量分析装置２４を通過したイオンは加速部２８に入射する。加速部２８は、第一スリット２６と、第一スリット２６よりもイオンの進行方向前方に配置された第二スリット２７とを有しており、第一スリット２６と第二スリット２７との間には、複数の加速電極２９が配置されている。
【００２１】
各加速電極２９には所定の電圧が印加されており、第一スリット２６を通過して加速部２８に入射したイオンは複数の加速電極２９の間を通過する際に加速電極２９によって加速され、第二スリット２７を通過する。
【００２２】
第二スリット２７を通過したイオンの進行方向前方には、静電スキャン部３３が配置されており、第二スリット２７を通過し、ビーム状に成形されたイオンは静電スキャン部３３に入射する。
【００２３】
静電スキャン部３３の内部には、複数の制御電極３４が配置されており、静電スキャン部３３に入射したイオンビームは静電スキャン部３３を通過する際に、各制御電極３４に印加される電圧によって、進行方向が曲げられる。
【００２４】
注入室１３の内部では、イオンの進行方向に基板配置装置３６に配置された基板１５が配置されている。
【００２５】
イオン注入装置２は制御装置１８を有しており、複数の制御電極３４に印加される電圧は制御装置１８によって制御されており、制御装置１８によって、イオンビームは進行方向が所望の方向に曲げられる。
【００２６】
進行方向が曲げられたイオンビームの進行方向前方には基板配置装置３６に配置された基板１５が配置されている。
【００２７】
ファラデーカップ集合装置５は、所定の待避場所に静止されており、ファラデーカップ集合装置５が基板１５に入射するイオンを遮らないようにされており、静電スキャン部３３によって進行方向が曲げられたイオンビームは基板１５に照射される。
【００２８】
イオンビームの径は基板１５の径よりも小さくされており、制御装置１８によって制御電極３４の電圧が制御されて基板１５上でのイオンビームの照射位置が移動され、基板１５の片面全部にイオンが照射されると、基板１５表面にイオンが注入される。
【００２９】
図２は注入室１３の内部の概略図であり、図３はファラデーカップ集合装置５の正面図である。図４は図３のファラデーカップ集合装置５のＡ−Ａ線切断断面図である。
【００３０】
ファラデーカップ集合装置５は、図４のように、板等の取付装置３０に複数のファラデーカップ７が固定されている。
【００３１】
各ファラデーカップ７は、容器状のファラデーカップ本体４２を有しており、各ファラデーカップ本体４２の容器開口４３の前面には、入射制御板４５が配置されている。入射制御板４５には、各ファラデーカップ本体４２の容器開口４３と対面する位置にイオンが通過する入射口４６が設けられている。
【００３２】
入射口４６は容器開口４３よりも小径であり、ここでは入射口４６と容器開口４３とは、同一の中心軸線を有している。
【００３３】
入射口４６は同一平面に配置され、また、各ファラデーカップ７は、容器開口４３が同一平面上に位置するように固定されており、入射口４６が位置する入射口平面４７と、容器開口４３が位置する開口平面４８とは平行に一定距離離間して固定されている。
【００３４】
ファラデーカップ集合装置５は、ファラデーカップ集合装置５が基板１５に照射される方向に飛行するイオンを遮らない待避位置と、イオンビームを構成するイオンを遮り、ファラデーカップ集合装置５にイオンが照射される測定位置との間で移動するようにされている。ここでは、測定位置では、基板１５に照射される方向に飛行するイオンビームがファラデーカップ集合装置５に照射される。
【００３５】
基板１５にイオン注入を行うときは、ファラデーカップ集合装置５は待避位置に配置される。
【００３６】
イオンの測定を行うときは、ファラデーカップ集合装置５が測定位置に配置され、ファラデーカップ集合装置５にイオンが照射されると、イオンは入射口４６と容器開口４３とを通過して各ファラデーカップ７の底面に入射する。
【００３７】
各ファラデーカップ７のファラデーカップ本体４２は測定装置４９に接続されており、ファラデーカップ７に入射したイオンによる電流は、測定装置４９によってファラデーカップ７毎に測定できるようにされている。測定された電流値は制御装置１８又は測定装置４９によって記憶され、また、表示装置に表示される。電流は、イオンの数に比例するので、電流測定によってイオンの断面の電流分布が分かるとイオンビームの断面のイオン強度分布が分かる。
【００３８】
電流測定について説明すると、先ず、イオン測定装置６は移動装置１４を有しており、取付装置３０は移動装置１４に取り付けられている。移動装置１４は、注入室１３の外部に配置されたモータ等の駆動装置１７を有しており、可動部４１は駆動装置１７の動作によって注入室１３の内部で移動するようにされている。取付装置３０は可動部４１に固定されており、従って、ファラデーカップ集合装置５は可動部４１の移動と共に可動部４１と一緒に、上述の待避位置と測定位置との間を移動する。
【００３９】
測定位置は、イオンビームの断面の大きさに関連する一定の面積を有しており、ファラデーカップ集合装置５が測定位置で静止又は移動しているときには、入射口平面４７と、開口平面４８と、基板配置装置３６に配置された基板１５の表面とは、互いに平行になるようにされている。
【００４０】
ファラデーカップ集合装置５が測定位置で移動するときには、基板１５の表面と入射口平面４７との距離が一定値を維持されながら、ファラデーカップ集合装置５は取付装置３０と共に、移動装置１４によって予め設定された移動直線が伸びる方向に沿ってイオンビームを構成するイオンの全部又は一部を遮りながら移動される。
【００４１】
ここでは、移動装置１４はボールネジ軸３７を有している。
ボールネジ軸３７は断面円形の棒であり、その側面には、ボールネジ軸３７の中心軸線を中心とする螺旋状の溝である溝部３２が形成されている。
【００４２】
可動部４１は、ボールネジ軸３７に装着されたナット部であり、ボールネジ軸３７は可動部４１に挿通されている。可動部４１の内部にはボールが配置されており、可動部４１に挿通された部分の溝部３２にはボールが配置され、可動部４１とボールネジ軸３７とは、ボールを介して接触するようにされている。
【００４３】
ボールネジ軸３７の一端は回転軸４０に接続され、回転軸４０は注入室１３の側壁に設けられた気密装置３９を気密に貫通して注入室１３の外部に導出されて駆動装置１７に接続されており、駆動装置１７が動作すると、ボールネジ軸３７は回転軸４０と共に、ボールネジ軸３７の中心軸線を中心にして回転するようにされている。
【００４４】
ボールネジ軸３７の他端は支持されておらず、他端は自由な状態にあり、ボールネジ軸３７は、一端に接続された回転軸４０によって重量が支持された片持ち梁構造(cantilever)にされている。
【００４５】
可動部４１には中心軸線がボールネジ軸３７の中心軸線と平行な案内軸３８が挿通されている。ボールネジ軸３７が回転したときの可動部４１の回転は案内軸３８によって防止されており、ボールネジ軸３７の回転によって可動部４１内で溝部３２に入ったボールの回転を伴って、可動部４１の内部で溝部３２が移動すると溝部３２によって可動部４１が押圧され、溝部３２の移動による押圧力のうち、ボールネジ軸３７の中心軸線と平行な方向の押圧力の成分によって、可動部４１は、ボールネジ軸３７の中心軸線の伸びる方向を移動方向として移動する。入射口平面４７及び開口平面４８は、移動方向と平行に配置されている。可動部４１は移動方向に沿った往復移動が可能であり、移動のうちの往動と復動はボールネジ軸３７の回転方向と関連する。
【００４６】
可動部４１が移動するときには、溝部３２の内部に挿入されたボールは可動部４１の内部からこぼれ落ちずに可動部４１内で溝部３２の内部と外部との間を循環する。
【００４７】
駆動装置１７の回転方向と回転量は制御装置１８によって制御されており、可動部４１は、制御装置１８が駆動装置１７に送信する信号の内容に従った移動方向と移動量とで移動する。
【００４８】
各ファラデーカップ７に流れる電流は、ファラデーカップ７が移動中も静止しているときも測定が可能であるが、ここでは、ファラデーカップ７が測定位置の範囲内で静止しているときの所定の測定時間中に入射したイオンによる電流が測定されるものとする。
【００４９】
ボールネジ軸３７の回転量と可動部４１の注入室１３内での移動量は対応されており、制御装置１８が駆動装置１７の回転量からボールネジ軸３７の回転量とファラデーカップ集合装置５の注入室１３内の位置を求めることができる。
【００５０】
各ファラデーカップ７のファラデーカップ集合装置５の中の位置は制御装置１８に予め記憶されており、ファラデーカップ集合装置５の位置も駆動装置１７の回転量から算出することで、各ファラデーカップ７の位置を算出することができるので、各ファラデーカップ７によって測定した電流値は、注入室１３内の位置と関連させることができる。
【００５１】
従って、電流測定とファラデーカップ集合装置５の移動とを繰り返すことでイオンビームの断面中のイオンの強度分布を求めることができる。
【００５２】
電流測定時のファラデーカップ７の位置は、回転量から算出できるので、ファラデーカップ７の移動中に電流を測定しても、イオンの強度分布を求めることができる。
【００５３】
次に、ファラデーカップ７の配置状態を説明する。
測定位置内でのファラデーカップ７の移動方向をＸ軸とし、入射口４６が位置する平面と平行な平面内でＸ軸と垂直な方向をＹ軸とすると、入射口４６の中心位置はＸ軸上のＸ座標とＹ軸上のＹ座標とで特定することができる。入射口４６の中心位置のＸ座標とＹ座標は、容器開口４３の中心位置のＸ座標とＹ座標と等しくなっており、以下は入射口４６の中心位置を用いて説明する。
【００５４】
複数のファラデーカップ７を密集させる際には、隣接するファラデーカップ７の間には、ファラデーカップ本体４２の大きさや、ファラデーカップ本体４２を取付装置３０に取り付ける部分の大きさ等から、所定の値の距離よりも近接させることができないようになっている。
【００５５】
ここで、ファラデーカップ７を最も近接させて取り付けたときの、入射口４６の中心位置間の距離を最小中心間距離と呼ぶと、本発明では、ファラデーカップ７がＸ軸方向に移動して電流を測定するときに、電流を測定する位置のＹ軸方向の距離が最小中心間距離よりも短距離になるように、各ファラデーカップ７の入射口４６のＹ座標はそれぞれ設定されており、ここでは各ファラデーカップ７の入射口４６のＹ座標は異なる値であり、それらＹ座標に対応するＹ軸上の点は、一定値である設定距離だけ離間して等間隔に並ぶようにされている。つまり、各ファラデーカップ７の入射口４６のＹ座標のうち、隣接するＹ座標の値間の差は、一定値の設定距離になるようにされている。
【００５６】
この設定距離は、隣接する入射口４６間の距離が最小中心間距離よりも短距離にならない範囲で、できるだけ短距離にすることができる。
【００５７】
複数の入射口４６を密集して配置するためには、最も近い入射口４６間の距離を最小中心間距離に設定すればよく、例えば、各ファラデーカップ７の入射口４６のＹ座標のうち、隣接するＹ座標の値間の差は、一定値の設定距離になることを条件にして、複数の入射口４６を最小中心間距離だけ離間させて並べた列を、複数列平行に配置することができる。
【００５８】
図３は、そのように入射口４６を配置した例であり、１２個のファラデーカップ７がＹ軸に沿って一列に並べられて、互いに平行な５列の入射口列５０1〜５０5が設けられている。一列中の入射口４６の中心位置のＸ座標は同じ値である。
【００５９】
図３中のΔｙは、一列中の隣接する入射口４６の中心間距離であるＹ軸方向中心間距離を示している。Ｙ軸方向中心間距離Δｙは最小中心間距離以上の大きさにすればよく、ここでは、上述したように、その値は最小中心間距離に設定されている。
【００６０】
図３の配置では、隣接する列の近接した入射口４６同士のＹ座標は、設定距離だけ異なるようにされているが、本発明はそれに限定されるものではなく、また、一列中の入射口４６が等間隔に配置されない場合も含まれる。
【００６１】
他方、図３中の符号Δｘは列間距離であり、入射口列５０1〜５０5中で隣接する二列のＸ座標の差を示している。入射口列５０1〜５０5の列間距離は一定値である。
【００６２】
次に、図３中の符号Δｔは、上述した設定距離であり、測定精度を向上させるために、隣接する入射口４６の中心位置間の距離が最小中心間距離未満の値にならない範囲で、設定距離Δｔは最小中心間距離よりも短距離にされている。
【００６３】
本発明では、各入射口４６のＹ座標が同一の設定距離Δｔだけ離間するように設定されていれば、入射口４６が等間隔に一列に並べられない配置も含まれる。また、隣接する入射口４６の中心位置間の距離が最小中心間距離未満の値にならない範囲で列間距離Δｘを最小中心間距離よりも短距離に設定することができる。
【００６４】
ファラデーカップ集合装置５は、移動と電流測定を交互に繰り返しながら、広い領域のイオン強度を測定する。
【００６５】
ここではファラデーカップ集合装置５が静止した状態で、電流を測定するものとし、１回のＸ軸に沿った方向の移動量を微少移動量と呼ぶ。
【００６６】
ここで、各入射口列５０1〜５０5が列間距離Δｘの等間隔に配置されているものとすると、列間距離Δｘを整数で除した値を微少移動量と各ファラデーカップ７が静止した位置の隣接するＸ座標は、微少移動量の距離になり、各ファラデーカップ７が静止した位置により、格子状に配置された測定点を形成することができ、格子状に分布した点の電流を測定することができる。
【００６７】
また、入射口列５０1〜５０5の列数をｎ列とし、一列中では入射口４６は同じＹ軸方向中心間距離Δｙで配置すると、設定距離Δｔを、Ｙ軸方向中心間距離Δｙを列数ｎで除した値(＝Δｙ／ｎ)に設定することができる。この場合、列数ｎを増加させると、設定距離Δｔを短距離にすることができる。
【００６８】
このような測定点の格子状の配置を簡単に説明するために、図５のように、一列中に６個の入射口４６を有する３列(ｎ＝３)の入射口列５１1〜５１3を例にする。図５は移動開始前の初期状態であり、各入射口列５１1〜５１3は紙面右方向に移動するものとする。
【００６９】
図５の中のＸ軸とＹ軸には、Ｘ座標の値とＹ座標の値とを示すための目盛りがそれぞれ付してあり、Ｙ軸方向中心間距離Δｙは３目盛りの大きさにされ、設定距離ΔｔはΔｙ／ｎの１目盛りになっている。
【００７０】
微少移動量は、ここではΔｘ／ｎであるが、微少移動量をΔｘ／４やΔｘ／５等の列間距離Δｘを分子に採用し、列数ｎよりも大きな整数を分母に採用した分数値にして測定精度を向上させることもできる。
【００７１】
先ず、図５のように位置する状態で各入射口列５１1〜５１3のファラデーカップ７にイオンを照射し、ファラデーカップ７に流れた電流を測定する。移動開始前の初期状態では、移動方向先頭の入射口列５１3に並んだファラデーカップ７に流れた電流を測定するだけでもよいし、全部のファラデーカップ７に流れた電流を測定してもよい。ここでは全部のファラデーカップ７に流れる電流を測定するものとする。
【００７２】
次いで、上述した移動装置１４により、ファラデーカップ集合装置５を移動方向に微少移動量移動させ、静止した状態でファラデーカップ７に流れる電流を測定する。
【００７３】
移動方向先頭の入射口列５１3に配置されたファラデーカップ７に流れる電流の測定を開始したときの、移動方向先頭の入射口列５１3のＸ座標を測定開始位置とすると、測定開始位置の値は０である。
【００７４】
図６は移動方向の最後尾に位置する入射口列５１1が測定開始位置に到達した状態であり、移動開始後の現在より前にファラデーカップ７に流れる電流が測定された測定点は黒丸４４で示されている。
【００７５】
測定開始位置では、設定距離間隔でＹ軸方向に一列に配置されたファラデーカップ７の総数の測定点で電流が測定される。
【００７６】
このように、ファラデーカップ７の総数の測定点が設定距離間隔でＹ軸方向に一列に配置された測定点列５５は、最初の測定点列５５が形成された後、微少移動量一回移動する度に一列ずつ形成されることになり、この測定点列をｍ列形成するときには、Ｘ座標がｍ−１の値を移動終了位置とし、図７のように、移動方向の最後尾に位置する入射口列５１1のＸ座標が最後尾の位置に到達し、その位置で電流を測定した後、測定を終了させればよい。このとき、格子状に配置された測定点の個数は、一列に配置されたファラデーカップ７の個数と列数ｍとを乗算した値(＝一列に配置されたファラデーカップ７の個数×列数ｍ)であり、Ｙ軸方向の測定点間の距離は設定距離Δｔであり、Ｘ軸方向の測定点間の距離は微少移動量であり、どちらの距離も最小中心点間距離よりも短距離にすることができる。
【００７７】
図８は、ファラデーカップの電流測定によるイオンビームの断面のＹ軸方向のイオン強度を示すグラフであり、従来技術のファラデーカップ集合装置を移動させずに測定させた測定結果と、本発明のファラデーカップ集合装置の測定と移動とを繰り返した測定結果を比較することができる。
【００７８】
本発明のファラデーカップ集合装置の測定では、正確なイオン強度分布が得られているものの、従来技術の場合は、測定点と測定点の間にイオン強度のピークが位置しているため、誤ったイオン強度分布が得られてしまっていることが分かる。
【００７９】
上述したように、本発明では電流測定時のファラデーカップ７の位置は、回転量から算出することができるため、ファラデーカップ７の移動中に電流を測定しても、イオンの強度分布を求めることができるが、その場合は、全部のファラデーカップ７を同時刻に電流測定できることが望ましい。
【００８０】
但し、測定装置４９が各ファラデーカップ７に流れる電流を同時に測定できない場合は測定時刻が異なるファラデーカップ７が発生することがある。特に、測定装置４９がファラデーカップ７を一個ずつ電流測定する場合は、一個のファラデーカップ７の電流測定を終了してから、次のファラデーカップ７の電流測定を終了するまでに、測定値の記憶のための時間や回路の切り替え時間を含む所定の長さの測定時間ΔＰだけ必要になる。
【００８１】
入射孔４６が一列に並んだ入射口列５１1〜５１3のうち、同じ一列の入射口列５１1、５１2、又は５１3に複数の個数Ｑのファラデーカップ７は、一個あたり測定時間ΔＰずつ必要になるから、電流が測定される時刻がファラデーカップ７毎に異なるため、各ファラデーカップ７の測定位置は、Ｘ座標が同一にはならなくなる。
【００８２】
１個のファラデーカップ７に要する測定時間ΔＰは、各ファラデーカップ７に対して等しいものとすると、同じ入射口列５１1〜５１3に配置された複数の個数Ｑのファラデーカップ７の中で、最初に電流測定されるファラデーカップ７の測定開始時刻と、最後に電流測定されるファラデーカップ７の測定終了時刻との間には、測定時間ΔＰ×個数Ｑの大きさの一列測定時間Ｒが必要となり、その間にファラデーカップ集合装置５は、所定の大きさの移動速度Ｓで等速移動しているものとすると、一列の測定開始から測定終了まで、一列測定時間Ｒ×移動速度Ｓの大きさのずれ距離Ｗだけ移動することになる。
【００８３】
一例として測定時間ΔＰが０．３ｍ秒で個数Ｑが１９であると、一列測定時間Ｒは５．７ｍ秒となり、ずれ距離Ｗを、０．１ｍｍ未満の値にするためには、１７．５ｍｍ／秒の移動速度Ｓよりも遅い速度でファラデーカップ集合装置５を移動させればよい。
【００８４】
ここでボールネジ軸３７の仕様が５ｍｍ／１回転とすると、駆動装置１７であるモータの回転数を３．５回転／秒（＝２１０ｒｐｍ）よりも小さい回転速度とすると、ずれ距離Ｗを０．１ｍｍ未満にすることができる。
【符号の説明】
【００８５】
２……イオン注入装置
５……ファラデーカップ集合装置
１３……注入室
１４……移動装置
１５……基板
２４……質量分析装置
３６……基板配置装置
４２……ファラデーカップ本体
４３……容器開口
４５……入射制御板
４６……入射口
４７……入射口平面
４８……開口平面
４９……測定装置 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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