(57)【要約】【課題】非接触式のイオンビーム計測を提供する。【解決手段】イオンビーム計測装置１０は、イオンビーム経路１４に近接して設けられており、少なくともアルカリ金属を収容するセル２０と、アルカリ金属の原子のスピンを偏極させるレーザ光３２をセル２０に照射するためのレーザ光源２２と、セル２０を透過した透過レーザ光３４を検出するための検出器２４と、を備える。イオンビーム計測装置１０は、磁気ギャップを形成するようにイオンビーム経路１４を囲んで配置された磁性体を備え、セル２０はその磁気ギャップに設けられていてもよい。【選択図】図１
2013152860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビーム経路に近接して設けられており、少なくともアルカリ金属を収容するセルと、
前記アルカリ金属の原子のスピンを偏極させるレーザ光を前記セルに照射するための光源と、
前記セルを透過したレーザ光を検出するための検出器と、を備えることを特徴とするイオンビーム計測装置。
【請求項２】
磁気ギャップを形成するように前記イオンビーム経路を囲んで配置された磁性体をさらに備え、前記セルは前記磁気ギャップに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム計測装置。
【請求項３】
前記磁性体はイオンビームの走査範囲を囲んで配置されていることを特徴とする請求項２に記載のイオンビーム計測装置。
【請求項４】
前記セルを汚染から保護するための保護手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のイオンビーム計測装置。
【請求項５】
前記セルは、イオンビームを対象に照射するための処理室に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のイオンビーム計測装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のイオンビーム計測装置を備えることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項７】
イオンビームを供給することと、
前記イオンビームからの磁場を光ポンピング磁力計を使用して計測することと、を含むことを特徴とするイオンビーム計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム計測装置、イオンビーム計測方法、及びイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理物例えば半導体基板に注入すべきイオン種を含むイオンビームをその被処理物に照射してイオン注入をするためのイオン注入装置が知られている。イオン注入装置には一般に、イオンビームの照射を直接受けてビーム計測をするための計測器、例えばファラデーカップが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６２７４８号公報
【特許文献２】特開２０００−１１９４２号公報
【特許文献３】特開平７−１５３４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうしたイオンビームの入射を直に受ける方式のいわば接触式のビーム計測は、計測中に計測器がビームを占有することになるから、計測中は被処理物にイオンビームを照射することはできない。同様に、被処理物にイオンビームを照射しているときに計測をすることもできない。そのため、被処理物への照射処理のスループットを高めることとイオンビームの高頻度の計測によるビーム品質の保証とがトレードオフの関係となってしまう。また、被照射物への照射という本来の目的以外に計測のためにイオン材料が余分に消費されてしまう。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、イオンビームを対象に照射しながら計測することを可能とする、いわば非接触式の計測を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、イオンビーム計測装置である。この装置は、イオンビーム経路に近接して設けられており、少なくともアルカリ金属を収容するセルと、前記アルカリ金属の原子のスピンを偏極させるレーザ光を前記セルに照射するための光源と、前記セルを透過したレーザ光を検出するための検出器と、を備える。
【０００７】
本発明の別の態様は、イオンビーム計測方法である。この方法は、イオンビームを供給することと、前記イオンビームからの磁場を光ポンピング磁力計を使用して計測することと、を含む。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、非接触式のイオンビーム計測が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオンビーム計測装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るイオンビーム計測装置を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るイオンビーム計測装置のための磁気回路を模式的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るイオンビーム計測装置のための保護装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るイオンビーム計測装置１０を模式的に示す図である。イオンビーム計測装置１０は、いわゆる光ポンピング磁力計と共通する測定原理によって、イオンビーム１２に由来する磁場を計測する。光ポンピング磁力計は、光ポンピングされたある種の原子（通常はアルカリ金属の原子）のスピン偏極に作用する外部磁場を、その原子による光の吸収量から計測する方式の磁力計である。
【００１２】
イオンビーム１２の近傍では、イオンビーム１２のビーム電流量に応じた大きさの磁場がイオンビーム１２によって生じ得る。よって、イオンビーム計測装置１０は、イオンビーム１２が発生させる磁場からイオンビーム１２を間接的に計測する。こうした非接触式のイオンビーム計測を提供するという点で、イオンビーム計測装置１０は、イオンビーム１２の入射を直接受ける検出面をもつ接触式の計測器（例えばファラデーカップ）とは異なる。
【００１３】
イオンビーム１２は所定のイオンビーム経路１４（図１に破線で示す）に沿って処理室１６へと供給される。処理室１６には被処理物１８が収容されている。処理室１６は、イオンビーム１２に対し移動可能にまたは静止状態に被処理物１８を支持する支持部を備える。イオンビーム１２は、イオンビーム経路１４上に配置された被処理物１８へと照射される。イオンビーム１２は例えば、イオン源とビームラインとを備えるイオンビーム生成部（図示せず）により生成される。
【００１４】
イオンビーム１２は固定されたイオンビーム経路１４に沿って被処理物１８に照射されてもよい。あるいは、イオンビーム１２は、イオンビーム経路１４に垂直な方向に走査範囲１９（図１に矢印で示す）にわたって走査されてもよい（即ちイオンビーム１２は走査範囲１９を往復してもよい）。イオンビーム経路１４に垂直なイオンビーム１２の断面は、スポット状（例えば円形）であってもよいし、長手方向（イオンビーム経路１４に垂直な方向）に延びる形状であってもよい。
【００１５】
イオンビーム計測装置１０は、イオンビーム１２を照射するためのイオンビーム照射システム（例えばイオン注入装置や粒子線治療装置）に、イオンビーム１２を計測するためのサブシステムとして組み込まれて構成されていてもよい。または、イオンビーム計測装置１０は、独立型のいわゆるスタンドアローン型の計測装置として構成されてもよい。
【００１６】
イオンビーム計測装置１０がイオン注入装置に組み込まれる場合には、被処理物１８は例えば半導体基板（例えばシリコンウェーハ）である。処理室１６はエンドステーションと呼ばれることもある。処理室１６は、イオンビーム１２が照射されるときは少なくとも、所望の真空状態とされる。処理室１６を真空にするために、処理室１６には真空排気装置（例えばクライオポンプまたはその他の真空ポンプ（図示せず））が付設されている。よって処理室１６は真空チャンバまたはプロセスチャンバ等とも呼ばれる。
【００１７】
イオンビーム計測装置１０は、セル２０、レーザ光源２２、及び検出器２４を備える。セル２０は、少なくともアルカリ金属を収容する。レーザ光源２２は、アルカリ金属の原子のスピンを偏極させるレーザ光をセル２０に照射するよう構成されている。検出器２４は、セル２０を透過したレーザ光を検出するよう構成されている。セル２０、レーザ光源２２、及び検出器２４は、光ポンピング磁力計を構成する。
【００１８】
セル２０は、内部空間２６を有する中空体である。セル２０の形状は例えば、各辺の長さが数ｃｍ以内程度の直方体であり、その外壁の厚さは例えば数ｍｍ以内である。セル２０は例えば、耐熱性を有する非磁性材料（例えば耐熱ガラス）で形成されている。また、セル２０の材料は、レーザ光源２２からの光に対する透過性を有する。
【００１９】
セル２０の内部空間２６には、アルカリ金属及びバッファガスが封入されて外部に対し気密になるよう封止されている。アルカリ金属は例えば、カリウム、ルビジウム、又はセシウムである。バッファガスは例えば、ヘリウム等の希ガス、窒素、またはそれら両方である。
【００２０】
セル２０は、処理室１６の内部に、イオンビーム経路１４に近接して設けられている。セル２０は、イオンビーム経路１４と共通の環境（例えば真空環境）に置かれている。セル２０は、イオンビーム経路１４に沿う方向において被処理物１８に隣接する場所に配置されている。すなわち、セル２０は被処理物１８の直ぐ手前に配置されている。セル２０と被処理物１８との間には両者の接触を避けるため、いくらかの隙間がある。イオンビーム１２はイオンビーム経路１４を中心軸とする同心円状の磁場を発生させるから、こうしたセル２０の配置によって、被処理物１８に入射する直前のイオンビーム１２による磁場を計測することができる。
【００２１】
また、セル２０は、イオンビーム１２を妨げないように、イオンビーム経路１４から外れた場所に配置されている。イオンビーム１２が走査される場合には、セル２０は、イオンビーム１２の走査範囲１９から外れた場所に配置される。
【００２２】
セル２０は、入射部２８と出射部３０とを有する。入射部２８はセル２０への入射レーザ光３３を受け入れる部位であり、出射部３０は内部空間２６を通過した透過レーザ光３４をセル２０の外部に出射する部位である。例えば、セル２０の形状が直方体である場合、入射部２８はセル２０のある１つの面にあり、出射部３０はその面に対向する面にある。
【００２３】
以下では、入射レーザ光３３及び透過レーザ光３４を総称して、測定レーザ光３２と呼ぶことがある。測定レーザ光３２は、レーザ光源２２から出射され、セル２０を通過して、検出器２４に入射する。
【００２４】
イオンビーム計測装置１０は、セル２０を加熱するためのヒータ（図示せず）を備えてもよい。このヒータは、セル２０に封入されたアルカリ金属の蒸気化を促進するために用いられる。イオンビーム計測装置１０は、セル２０の温度を保持するために、または、ヒータにより加熱された状態を保持するために、セル２０の外表面を被覆する断熱材を備えてもよい。この場合、セル２０に光を透過させるために、少なくとも入射部２８及び出射部３０は断熱材で覆われることなくセル２０の外表面が露出される。
【００２５】
レーザ光源２２は、円偏光の測定レーザ光３２を発するよう構成されている。レーザ光源２２は測定レーザ光３２をセル２０の入射部２８に向けるよう配置されている。レーザ光源２２は例えば、セル２０と同様に処理室１６の内部に設けられている。
【００２６】
測定レーザ光３２の波長は、セル２０に封入されたアルカリ金属原子の励起エネルギーに合わせてある。測定レーザ光３２が円偏光であることによりアルカリ金属原子の電子スピンを選択励起することができるので、アルカリ金属原子のスピンを偏極させることが可能である。スピン偏極が可能である限り、円偏光のレーザ光に代えて楕円偏光のレーザ光が用いられてもよい。なおレーザ光源２２（または後述のビーム光学系３６）は、セル２０に入射するレーザ光を所望の偏光状態（例えば円偏光）とするための偏光制御部（図示せず）を備えてもよい。
【００２７】
測定レーザ光３２は、イオンビーム１２により生成される磁場に垂直な方向に沿ってセル２０を透過するよう方向付けられている。例えば、図１に示されるように、測定レーザ光３２は、イオンビーム経路１４に平行な方向に向けられている。
【００２８】
イオンビーム計測装置１０は、セル２０とレーザ光源２２との間にビーム光学系３６を備えてもよい。ビーム光学系３６は、レーザ光源２２から参照レーザ光３８を生成するよう構成されている。ビーム光学系３６はビームスプリッタ４０を備えてもよい。ビームスプリッタ４０は、測定レーザ光３２がセル２０に入射する手前で、測定レーザ光３２から参照レーザ光３８を分けるために設けられている。レーザ光源２２からの測定レーザ光３２のうち一部がビームスプリッタ４０で透過され、残りが参照レーザ光３８としてビームスプリッタ４０で反射される。ビームスプリッタ４０は例えばハーフミラーである。
【００２９】
ビーム光学系３６は、参照レーザ光３８にセル２０を迂回させるよう構成されている。ビーム光学系３６は、参照レーザ光３８を検出器２４に向けるためのミラー４２を備えてもよい。ミラー４２は、ビームスプリッタ４０で反射された参照レーザ光３８を反射して、検出器２４へと向ける。よって参照レーザ光３８はセル２０に入射しない。
【００３０】
こうして、レーザ光源２２から発せられた測定レーザ光３２の一部（例えば半分）がビーム光学系３６及びセル２０を経由して検出器２４に受光される。また、参照レーザ光３８として測定レーザ光３２の一部（例えば半分）が、ビーム光学系３６を経由しかつセル２０を経由せずに、検出器２４に受光される。
【００３１】
レーザ光源２２から放射されるビームは、仕様の上では均一強度の放射が可能とされていても実際上は時間的にいくらか変動し得る。例えばごく短時間においてビーム強度は揺らぎ得るし、あるいは長期的にもビーム強度は変化し得る。そのため、同一源から放射されセル２０を経由する測定レーザ光３２と経由しない参照レーザ光３８とを対照することにより、そうしたビーム強度の揺らぎまたは経時的変化による計測への影響を軽減または補償することができる。
【００３２】
また、処理室１６には気体分子がその真空度に応じた密度で存在する。レーザ光３２、３８はこうしたガスによっても影響を受ける。例えば、光路長さに応じて強度が低下する。セル２０を経由する測定レーザ光３２と経由しない参照レーザ光３８とは実質的に等しい光路長さとされているから、参照レーザ光３８を基準として用いることにより、真空中のガスの計測への影響を軽減または補償することができる。
【００３３】
なお、図１に示すビーム光学系３６の構成は例示にすぎないことは明らかであり、図示とは異なる種々の構成が可能である。例えば、ミラー４２を経由する光路にセル２０が配置され、ミラー４２を経由しない光路がセル２０を迂回してもよい。また、ガスの影響が十分に小さいと評価することができる場合には、セル２０を経由する測定レーザ光３２と経由しない参照レーザ光３８とは経路長さが実質的に異なっていてもよい。十分に均一な強度でビームを放射可能であるビーム源を採用することができる場合には、参照ビーム源はレーザ光源２２とは別体であってもよい。これらの誤差要因が十分に小さいと評価される場合には、イオンビーム計測装置１０は、参照レーザ光３８を用いなくてもよい。
【００３４】
検出器２４は、セル２０を透過した透過レーザ光３４を検出するために設けられている。検出器２４は、その検出面に透過レーザ光３４の入射を受けて第１検出信号Ｓ１を出力するよう構成されている。第１検出信号Ｓ１は例えば、透過レーザ光３４の強度に関連する。また、検出器２４は、参照レーザ光３８を検出するために設けられている。検出器２４は、その検出面に参照レーザ光３８の入射を受けて第２検出信号Ｓ２を出力するよう構成されている。第２検出信号Ｓ２は例えば、参照レーザ光３８の強度に関連する。検出器２４は例えば、透過レーザ光３４及び参照レーザ光３８を検出可能である検出器（例えばフォトダイオード）である。検出器２４は、例えば処理室１６の内部に設けられている。
【００３５】
イオンビーム計測装置１０は、第１検出信号Ｓ１を少なくとも含む入力信号に基づき計測結果を演算するための演算処理ユニット４４を備えてもよい。演算処理ユニット４４は、検出器２４から第１検出信号Ｓ１を受信可能に構成されている。また、演算処理ユニット４４は、検出器２４から第２検出信号Ｓ２を受信可能に構成されている。演算処理ユニット４４は、第１検出信号Ｓ１と第２検出信号Ｓ２とに基づいて計測結果を演算してもよい。演算処理ユニット４４は、検出器２４とは別体に設けられた、例えば公知のパソコン等の演算装置であってもよい。演算処理ユニット４４は検出器２４に一体に搭載されていてもよい。
【００３６】
なお、イオンビーム計測装置１０のうちセル２０以外の一部の構成要素がイオンビーム経路１４から離れて設けられてもよい。例えば、レーザ光源２２及び検出器２４の少なくとも一方は、処理室１６の外部に設けられていてもよい。その場合、イオンビーム計測装置１０は、処理室１６の壁面に形成された窓部と、その窓部に接続された導光部材（例えば光ファイバ）と、を備えてもよい。外部に設けられているレーザ光源２２及び検出器２４の少なくとも一方は、導光部材により処理室１６に接続される。このようにすれば、処理室１６内の真空環境には必ずしも適合しない汎用品を使用することができる。
【００３７】
また、イオンビーム計測装置１０は、例えば処理室１６の外部からの磁場が計測に与える影響を抑えるために、磁気シールド（図示せず）を備えてもよい。磁気シールドは、例えば処理室１６の内部に設けられ、セル２０及びイオンビーム経路１４を包囲するよう構成される。磁気シールドのイオンビーム経路１４と交差する部位にはイオンビーム１２を通すための開口が形成される。磁気シールドには必要に応じて、測定レーザ光３２及び参照レーザ光３８のための開口も形成される。
【００３８】
イオンビーム計測装置１０の動作を説明する。計測に先立って、イオンビーム計測装置１０において前処理が行われる。この前処理は、セル２０に測定レーザ光３２を照射することを含む。このときイオンビーム経路１４にイオンビーム１２は供給されていない。セル２０を加熱するヒータが設けられている場合には、測定レーザ光３２の照射前または照射中に、セル２０はアルカリ金属を十分に気化するための所定温度に昇温される。
【００３９】
この前処理において、測定レーザ光３２の照射を受けたアルカリ金属原子はスピン偏極を起こす。セル２０に封入されたアルカリ金属原子が全体的に十分にスピン偏極されたとき、測定レーザ光３２はアルカリ金属原子と相互作用をすることなくセル２０を透過するようになる。このときアルカリ金属原子のスピンは揃えられている。
【００４０】
前処理は、演算処理ユニット４４による検出器２４の校正処理を含んでもよい。校正処理は、測定レーザ光３２から得られる第１検出信号Ｓ１と参照レーザ光３８から得られる第２検出信号Ｓ２との差分を所定の初期値（例えばゼロ）に校正することを含んでもよい。
【００４１】
前処理が終了すると、イオンビーム計測装置１０は計測を開始することができる。計測されるべきイオンビーム１２がイオンビーム経路１４に供給される。イオンビーム１２は被処理物１８に照射される。
【００４２】
イオンビーム１２はイオンビーム経路１４を中心軸とする同心円状の磁場を発生させる。この磁場がセル２０内のアルカリ金属原子に作用し、揃っていたスピンが乱される。アルカリ金属原子のスピンが乱されると、測定レーザ光３２が再度吸収されるようになる。吸収量と外部磁場の大きさとの間には相関がある。すなわち、イオンビーム１２からの磁場の大きさに応じて透過レーザ光３４の強度が低下する。上述のように、検出器２４は透過レーザ光３４の強度に応じた第１検出信号Ｓ１を生成する。
【００４３】
よって、透過レーザ光３４の強度低下により、第１検出信号Ｓ１も小さくなる。一方、セル２０を経由しない参照レーザ光３８の強度は変わらないから、第２検出信号Ｓ２も変わらない。そのため、イオンビーム１２からの磁場の大きさに応じて、第１検出信号Ｓ１と第２検出信号Ｓ２との差分に変化が現れる。演算処理ユニット４４は、第１検出信号Ｓ１と第２検出信号Ｓ２との差分の変化に基づいてイオンビーム電流を演算する。
【００４４】
なお代案として、参照レーザ光３８が用いられない場合には、イオンビーム計測装置１０は、第１検出信号Ｓ１と所定のしきい値とを対照することにより、ビーム強度低下の有無を判定してもよい。
【００４５】
このようにして、イオンビーム計測装置１０は、イオンビーム１２からの磁場を光ポンピング磁力計を使用して計測する。イオンビーム計測装置１０は、磁場と電流との公知の関係を用いて、計測された磁場をイオンビーム電流に換算する。したがって、イオンビーム計測装置１０によれば、イオンビーム１２を被処理物１８に照射しながら任意のタイミングで非接触に計測することができる。
【００４６】
また、典型的なイオン注入装置においては被処理物１８の外側に接触式検出器（例えばファラデーカップ）が設けられており、計測のためにこの接触式検出器にイオンビームを照射することが事実上必須とされている。ところが、本発明の一実施形態によれば、イオンビーム１２の計測のために被処理物１８の外側にイオンビーム１２を照射する必要がない。よって、イオンビーム１２の照射エリアを被処理物１８の内側に合わせて小さくすることができる。こうして、イオンビーム１２の照射処理のスループットの向上及びイオン材料の消費量低減が実現される。
【００４７】
イオンビーム１２が走査される場合には、走査位置によってイオンビーム１２とセル２０との距離が異なるため、イオンビーム１２の電流量が等しくても計測される磁場が変化する。そこで、イオンビーム１２の走査位置による計測への影響を抑えるために、イオンビーム計測装置１０は、イオンビーム１２の走査に計測を同期させるよう構成されていてもよい。イオンビーム計測装置１０は、イオンビーム１２の走査周波数に等しい周波数成分の検出信号を検出するように構成されていてもよい。そのために例えば、演算処理ユニット４４はロックインアンプを備えてもよい。
【００４８】
図２は、本発明の一実施形態に係るイオンビーム計測装置１０を模式的に示す図である。図２に示すイオンビーム計測装置１０は、磁気回路５０を備える点で、図１に示すイオンビーム計測装置１０とは異なる。図３は、本発明の一実施形態に係る磁気回路５０を示す図である。図３は、イオンビーム１２の進行方向に沿って磁気回路５０を見たときの平面図である。以下の説明では、図１及び図２に示すイオンビーム計測装置１０について同様の箇所については冗長を避けるため説明を適宜省略する。
【００４９】
図２に示すように、イオンビーム計測装置１０のセル２０は、イオンビーム１２を囲む磁気回路５０に設けられている。磁気回路５０は、イオンビーム１２の走査範囲１９全体を囲む。
【００５０】
図３に示すように、磁気回路５０は磁性体５２を備える。磁性体５２は、環状に形成されている。言い換えれば、磁性体５２は、開放領域５４を囲むように周方向に沿って延在する形状を有する。磁性体５２は開放領域５４をイオンビーム１２が通過するよう構成されている。磁性体５２の開放領域５４は、イオンビーム１２の走査範囲１９全体を包含する。磁性体５２は、一方の端面５８と、周方向に当該端面５８に対向する他方の端面６０との間に隙間を有する。この隙間が磁気回路５０に磁気ギャップ５６を形成する。磁性体５２は例えば、磁気ギャップ５６を形成する切欠部を有するリングである。磁性体５２の材料は例えば鉄である。
【００５１】
磁気ギャップ５６にセル２０が配置されている。磁気ギャップ５６を形成する磁性体５２の一方の端面５８とセル２０の一の面とが密着され又はわずかな間隙を隔てて配置されている。セル２０の当該一の面に対向する面と磁性体５２の他方の端面６０とが密着され又はわずかな間隙を隔てて配置されている。図３においては手前側に、セル２０の入射レーザ光３３の入射部２８が示されている。
【００５２】
このようにイオンビーム１２の走査範囲１９を囲む磁気回路５０を設け、磁気ギャップ５６にセル２０を配置したことにより、イオンビーム計測装置１０によって計測される磁場がイオンビーム１２の走査位置に依存しないようにすることができる。例えば、走査中にイオンビーム１２のビーム電流量が一定である場合には、セル２０に生じる磁束は走査位置によらず一定となる。
【００５３】
なお、磁気ギャップ５６からの磁束の漏れを少なくするためには磁気ギャップ５６は狭いことが好ましい。よって、そうした狭い磁気ギャップ５６に、セル２０の形状を適合させることが好ましい。そのために例えば、セル２０は、磁性体５２の端面５８（または端面６０）の面内方向の寸法よりも、それに垂直方向（磁気ギャップ５６を横断する方向）の寸法が小さくてもよい。
【００５４】
図２に示すイオンビーム計測装置１０の一実施形態においては、演算処理ユニット４４は、イオンビーム１２の走査のためのイオンビーム走査制御部（図示せず）からイオンビーム１２の走査位置を表す走査位置情報の入力を受けるよう構成されていてもよい。演算処理ユニット４４は、ある時点におけるイオンビーム走査位置情報とその時点の第１検出信号Ｓ１とを関連付けることにより、第１検出信号Ｓ１の得られたイオンビーム走査位置を特定してもよい。このようにすれば、イオンビーム１２に変動が生じた走査位置を求めることができる。
【００５５】
ところで、イオンビーム計測装置１０に関連する光学素子（例えばセル２０）は、例えばイオンビームに含まれるイオンや、イオンビームが照射された物質からのアウトガス等の汚染粒子によって汚染され得る。汚染により光学素子の例えば透過率または反射率等の光学特性が劣化して、計測に影響を与えることもあり得る。
【００５６】
そこで、イオンビーム計測装置１０は、光学素子を汚染から保護するための保護手段を備えてもよい。保護手段は、汚染粒子に電気的な斥力を作用させ、保護されるべき光学素子への汚染粒子の接近を妨げるよう構成されていてもよい。また、保護手段は、汚染粒子に電気的な引力を作用させることにより汚染粒子を吸着するよう構成されていてもよい。保護手段は、保護されるべき光学素子の近傍に配設された物理的な障壁を含んでもよい。
【００５７】
図４は、本発明の一実施形態に係るイオンビーム計測装置１０のための保護装置７０の一例を示す図である。保護装置７０は、セル２０の入射部２８及び出射部３０の少なくとも一方に電位を与えるためのバイアス電源７２を備える。この場合、セル２０の入射部２８及び出射部３０の少なくとも一方は、例えば、導電性を有する（例えば透明導電膜を備える）透明部材である。セル２０に与えられる電位は、セル２０の周囲の汚染粒子に電気的な斥力を作用させるよう設定される。例えば、セル２０への陽イオンの接近を妨げるために、バイアス電源７２はセル２０に正の電位を与える。こうして、セル２０に与えられた電位と共通の電荷をもつ汚染粒子の接近が妨げられ、セル２０への汚染粒子の付着が抑制される。セル２０表面の透過率の低下を抑えることができる。
【００５８】
保護装置７０は、セル２０を囲む筒状部材７４を備えてもよい。筒状部材７４は、セル２０を経由する測定レーザ光３２の経路に沿って設けられている。筒状部材７４はセル２０と同様に非磁性材料で形成される。筒状部材７４は、セル２０の近傍に配設された汚染粒子に対する物理的な障壁であるとみなすこともできる。なお、イオンビーム計測装置１０が磁気回路５０を有する場合には、筒状部材７４を磁性体５２が貫通していてもよい。
【００５９】
保護装置７０は、筒状部材７４の内部への汚染粒子の進入を妨げるための保護部材８０と、保護部材８０に電位を与えるためのバイアス電源８２と、を備えてもよい。保護部材８０は、筒状部材７４の入口部分７６または出口部分７８に設けられている。保護部材８０は例えば、透過部分７６に設けられた金網である。代案として、保護部材８０は、透明導電膜を備える透明部材であってもよい。保護部材８０の金網または透明導電膜にバイアス電源８２は電位を与えるよう接続されている。
【００６０】
保護部材８０が例えば金網である場合、バイアス電源８２により保護部材８０に与えられる電位は、汚染粒子に電気的な引力を作用させるよう設定される。例えば、保護部材８０へと陽イオンを引きつけるために、バイアス電源８２は保護部材８０に負の電位を与える。こうして、保護部材８０に与えられた電位とは反対の電荷をもつ汚染粒子が保護部材８０に吸着され、筒状部材７４への汚染粒子の進入及びセル２０への汚染粒子の付着が抑制される。代案として、バイアス電源８２により保護部材８０に与えられる電位は、保護部材８０に向けて接近する汚染粒子に電気的な斥力を作用させるよう設定されてもよい。
【００６１】
保護装置７０によって保護されるべき光学素子は、セル２０には限られない。保護装置７０は、同様にして、測定レーザ光３２または参照レーザ光３８のための任意の光学素子を保護してもよい。よって、保護装置７０は例えば、セル２０、ビームスプリッタ４０、ミラー４２の少なくとも１つを保護してもよい。測定レーザ光３２または参照レーザ光３８のための光学系がレンズを含む場合には、保護装置７０は当該レンズを保護してもよい。また、保護装置７０は、処理室１６の壁面に設けられている窓部を保護してもよい。窓部は、測定レーザ光３２または参照レーザ光３８を処理室１６の外部から内部へと入射させるための窓であってもよいし、測定レーザ光３２または参照レーザ光３８を処理室１６の内部から外部へと出射させるための窓であってもよい。窓部は、外部から処理室１６の内部を観察するための窓であってもよい。
【００６２】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００６３】
１０  イオンビーム計測装置、  １２  イオンビーム、  １４  イオンビーム経路、  １９  走査範囲、  ２０  セル、  ２２  レーザ光源、  ２４  検出器、  ５２  磁性体、  ５６  磁気ギャップ、  ７０  保護装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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