离子注入装置及测量装置的利记博彩app

本申请主张基于2016年3月18日申请的日本专利申请第2016-055822号的优先权。该日本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，尤其涉及测量离子束的角度分布的技术。

背景技术：

半导体制造工序中，以改变半导体的导电性及改变半导体的晶体结构为目的等，规范地实施对半导体晶片注入离子的工序(以下，也称为“离子注入工序”)。离子注入工序中所使用的装置被称为离子注入装置，其具有由离子源生成离子并对所生成的离子进行加速而形成离子束的功能以及将该离子束传送至注入处理室并对处理室内的晶片照射离子束的功能。为了测量照射于晶片的离子束的行进角，使用沿与射束行进方向正交的方向排列的多个射束检测器(例如，参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开2008-146863号公报

入射于晶片的离子束角度特性可例举作为射束整体的平均值的入射角度(角度重心)。通常，为了提高射束的角度重心的测量精度，需要在欲测量射束的角度分量的方向上排列多个射束检测器，并且缩小射束检测器的配置间隔而增加设置数量。然而，若增加射束检测器的设置数量而缩小一个射束检测器的检测范围，则直至获取可靠性高的测量数据需要花费不少时间，并且检测装置的成本增加。

技术实现要素：

本发明是鉴于这种状况而完成的，其目的在于提供一种用于准确地测量离子束的角度重心的技术。

为了解决上述课题，本发明的一种方式的离子注入装置为具备用于测量照射于晶片的离子束的角度分布的测量装置的离子注入装置。该测量装置具备：狭缝，供离子束入射，并且狭缝宽度方向是与朝向晶片的离子束的射束行进方向正交的方向；及多个电极体，设置在射束行进方向上远离狭缝的位置，并且各自具有射束测量面，所述射束测量面为相对于通过狭缝后的离子束暴露的区域。多个电极体配置成各电极体的射束测量面在狭缝宽度方向上依次排列，并且在狭缝宽度方向上相邻的射束测量面在射束行进方向上错开。

本发明的另一方式是用于测量离子束的角度分布的测量装置。该测量装置具备：狭缝，供离子束入射，及多个电极体，设置在射束行进方向上远离狭缝的位置，并且各自具有射束测量面，所述射束测量面为相对于通过狭缝后的离子束暴露的区域。多个电极体配置成各电极体的射束测量面在狭缝宽度方向上依次排列，在狭缝宽度方向上相邻的射束测量面在射束行进方向上错开。

本发明的又一方式也是用于测量离子束的角度分布的测量装置。该测量装置具备：狭缝，供离子束入射，及多个电极体，设置在射束行进方向上远离狭缝的位置，并且各自具有射束测量面，所述射束测量面为相对于通过狭缝后的离子束暴露的区域。多个电极体配置成各电极体的射束测量面在狭缝宽度方向上无间隙地排列，并且各电极体的射束测量面在射束行进方向成为相同的位置，各电极体的射束测量面的狭缝宽度方向的长度与狭缝的狭缝宽度相同或者是狭缝宽度的1/n(n为2以上的整数)。

另外，在方法、装置、系统等之间相互替换以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件和表现的方式，也作为本发明的方式同样有效。

发明效果

根据本发明，能够准确地测量离子束的角度重心。

附图说明

图1是示意地表示实施方式所涉及的离子注入装置的结构的俯视图。

图2是示意地表示图1的离子注入装置的结构的侧视图。

图3是表示进行往复运动的晶片与进行往复扫描的离子束之间的关系的主视图。

图4是示意地表示实施方式所涉及的角度测量装置的结构的立体图。

图5是示意地表示图4的角度测量装置的结构的剖视图。

图6(a)及图6(b)是示意地表示角度测量装置的角度特性的曲线图。

图7是示意地表示由第i-1个和第i个电极体测量的射束分量的图。

图8是示意地表示变形例1所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图9是示意地表示变形例2所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图10是示意地表示变形例3所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图11是示意地表示变形例4所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图12是示意地表示变形例5所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图13是示意地表示变形例6所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图14是示意地表示变形例7所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图15是示意地表示变形例8所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图16是示意地表示变形例9所涉及的角度测量装置的结构的剖视图。

图中：b-离子束，w-晶片，10-离子注入装置，48-角度测量装置，62-狭缝，64a-第1电极体，64b-第2电极体，64c-第3电极体，64d-第4电极体，64e-第5电极体，64f-第6电极体，64g-第7电极体，65a-第1射束测量面，65b-第2射束测量面，65c-第3射束测量面，65d-第4射束测量面，65e-第5射束测量面，65f-第6射束测量面，65g-第7射束测量面。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在附图说明中，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做任何限定。

图1是示意地表示实施方式所涉及的离子注入装置10的俯视图，图2是表示离子注入装置10的概略结构的侧视图。

离子注入装置10对被处理物w的表面进行离子注入处理。被处理物w例如为衬底，例如为半导体晶片。因此，以下为了便于说明，有时称被处理物w为晶片w，但这并不表示将注入处理的对象限定于特定的物体。

离子注入装置10通过使射束沿一方向往复扫描并使晶片w沿与该一方向正交的方向往复运动从而遍及晶片w整体照射离子束b。本说明书中为了便于说明，将在设计上的射束轨道上行进的离子束b的行进方向定义为z方向，将与z方向垂直的面定义为xy面。当对被处理物w进行离子束b的扫描时，将射束的扫描方向设为x方向，将与z方向及x方向垂直的方向设为y方向。因而，射束的往复扫描沿x方向进行，晶片w的往复运动则沿y方向进行。

离子注入装置10具备离子源12、射束线装置14、注入处理室16及控制装置70。离子源12向射束线装置14供给离子束b。射束线装置14从离子源12向注入处理室16传送离子。并且，离子注入装置10具备用于向离子源12、射束线装置14及注入处理室16提供所希望的真空环境的真空排气系统(未图示)。

射束线装置14例如自上游依次具备质量分析部18、可变孔径20、射束收敛部22、第1射束测量仪24、射束扫描仪26、平行化透镜30或射束平行化装置及角能量过滤器(aef：angularenergyfilter)34。另外，射束线装置14的上游是指靠近离子源12的一侧，下游是指靠近注入处理室16(或射束阻挡器(beamstopper)38)的一侧。

质量分析部18设置在离子源12的下游，并通过质量分析从离子束b选择必要的离子种类，所述离子束b是从离子源12引出的离子束。

可变孔径20是能够调整开口宽度的孔径，通过改变开口宽度来调整通过孔径的离子束b的射束电流量。可变孔径20例如可具有隔着射束线配置于上下方的孔径板，并通过改变孔径板的间隔来调整射束电流量。

射束会聚部22具备四极会聚装置(q透镜)等会聚透镜，并且将已通过可变孔径20的离子束b整形为所希望的剖面形状。射束会聚部22为电场式的三级四极透镜(也称为三极q透镜)，自上游侧依次具有第1四极透镜22a、第2四极透镜22b及第3四极透镜22c。射束会聚部22通过使用三个透镜装置22a、22b、22c，能够在x方向及y方向的各方向独立地调整入射于晶片w的离子束b的会聚或发散。射束会聚部22可包含磁场式的透镜装置，也可包含利用电场及磁场这两者对射束进行整形的透镜装置。

第1射束测量仪24为在射束线上以能够取出和放入的方式进行配置并测量离子束的电流的注入器标记法拉第杯(injectorflagfaradaycup)。第1射束测量仪24能够测量由射束会聚部22整形后的离子束b的射束电流。第1射束测量仪24具有测量射束电流的法拉第杯24b及使法拉第杯24b上下移动的驱动部24a。如图2的虚线所示，当在射束线上配置有法拉第杯24b时，离子束b被法拉第杯24b隔断。另一方面，如图2的实线所示，从射束线上取下法拉第杯24b时，离子束b的隔断被解除。

射束扫描仪26提供射束的往复扫描，其为使被整形的离子束b沿x方向进行扫描的偏转机构。射束扫描仪26具有与x方向对置设置的扫描电极对28。扫描电极对28与可变电压电源(未图示)连接，通过周期性改变施加于扫描电极对28的电压来改变电极之间产生的电场，从而使离子束b向各种角度偏转。这样，离子束b遍及x方向的扫描范围进行扫描。另外，图1中用箭头x来例示射束的扫描方向及扫描范围，用单点划线表示扫描范围中的离子束b的多个轨迹。

平行化透镜30使经扫描的离子束b的行进方向与设计上的射束轨道平行。平行化透镜30具有在中央部设置有离子束的通过狭缝的圆弧形状的多个p透镜电极32。p透镜电极32与高压电源(未图示)连接，并使通过施加电压而产生的电场作用于离子束b，以将离子束b的行进方向平行地对齐。另外，平行化透镜30也可用其它射束平行化装置来替换，射束平行化装置也可以由利用磁场的磁铁装置构成。也可以在平行化透镜30的下游设有用于对离子束b进行加速或减速的ad(accel/decel)柱(未图示)。

角能量过滤器(aef)34分析离子束b的能量，并使必要能量的离子向下方偏转而引导至注入处理室16。角能量过滤器34具有电场偏转用aef电极对36。aef电极对36与高压电源(未图示)连接。图2中，通过对上侧的aef电极施加正电压，对下侧的aef电极施加负电压，使离子束b从射束轨道向下方偏转。另外，角能量过滤器34可以由磁场偏转用磁铁装置构成，也可以由电场偏转用aef电极对与磁铁装置的组合来构成。

这样，射束线装置14将要照射于晶片w的离子束b供给至注入处理室16。

如图2所示，注入处理室16具备保持一片或多片晶片w的压板驱动装置50。压板驱动装置50包括晶片保持部52、往复运动机构54、扭转角调整机构56及倾角调整机构58。晶片保持部52具备用于保持晶片w的静电卡盘等。往复运动机构54通过沿与射束扫描方向(x方向)正交的往复运动方向(y方向)使晶片保持部52往复运动，从而使被晶片保持部52保持的晶片沿y方向往复运动。图2中，用箭头y例示晶片w的往复运动。

扭转角调整机构56为调整晶片w的旋转角的机构，通过以晶片处理面的法线为轴使晶片w旋转，调整设置于晶片的外周部的对准标记与基准位置之间的扭转角。在此，晶片的对准标记是指设置于晶片的外周部的凹口或定向平面，是指成为晶片的晶轴方向或晶片的周方向角度位置的基准的标记。如图所示，扭转角调整机构56设置在晶片保持部52与往复运动机构54之间，并且与晶片保持部52一同往复运动。

倾角调整机构58为调整晶片w的倾斜度的机构，调整朝向晶片处理面的离子束b的行进方向与晶片处理面的法线之间的倾角。在本实施方式中，在晶片w的倾斜角中，将以x方向的轴为旋转中心轴的角度作为倾角来进行调整。倾角调整机构58设置在往复运动机构54与注入处理室16的壁面之间，通过使包括往复运动机构54的压板驱动装置50整体向r方向旋转来调整晶片w的倾角。

注入处理室16具备射束阻挡器38。当射束轨道上不存在晶片w时，离子束b入射于射束阻挡器38。并且，注入处理室16中设有用于测量离子束的射束电流量及射束电流密度分布的第2射束测量仪44。第2射束测量仪44具有侧杯(sidecup)40r、40l及中心杯(centercup)42。

侧杯40r、40l配置成在x方向上相对于晶片w偏离，且配置在注入离子时不隔断朝向晶片w的离子束的位置。离子束b超过晶片w所在的范围而进行过扫描，因此即使在注入离子时，进行扫描的一部分射束也会入射于侧杯40r、40l。由此，测量离子注入处理中的射束电流量。侧杯40r、40l的测量值被发送至第2射束测量仪44。

中心杯42用于测量晶片w的表面(晶片处理面)的射束电流量和射束电流密度分布。中心杯42为活动式，当注入离子时从晶片位置退避，当晶片w不在照射位置时被插入于晶片位置。中心杯42一边沿x方向移动一边测量射束电流量，从而测量射束扫描方向的射束电流密度分布。中心杯42的测量值被发送至第2射束测量仪44。另外，中心杯42可形成为多个法拉第杯沿x方向排列的阵列形状，以便能够同时测量射束扫描方向的多个位置上的离子照射量。

控制装置70对构成离子注入装置10的各设备的操作进行控制。控制装置70获取第2射束测量仪44所测量的与射束强度和角度分量有关的信息，并计算离子束的角度分布和角度重心。控制装置70根据算出的离子束的角度信息，控制射束收敛部22等的操作，并向晶片w照射具有所希望的角度分布的离子束。另外，计算离子束的角度分布和角度重心的功能也可设置于第2射束测量仪44而非控制装置70。

图3是表示进行往复运动的晶片w与进行往复扫描的离子束b之间的关系的主视图。图3中，离子束b沿横向(x方向)进行往复扫描，晶片w被保持在往复运动机构54并沿纵向(y方向)进行往复运动。图3中，通过图示最上方位置的晶片w1和最下方位置的晶片w2来表示往复运动机构54的操作范围。

并且，关于由射束扫描仪进行扫描的离子束b，通过图示扫描端位置的离子束bl、br的位置来示出离子束的扫描范围c。离子束b能够超过配置有被压板驱动装置50保持的晶片w的照射范围c1而进行过扫描，直至射束不会照射于晶片w的非照射范围c2。另外，图3中示出横长的离子束b进行扫描的情形，但离子束b的形状也可以是纵长，也可以是接近圆形的形状。

图3示出以能够沿x方向移动的方式构成的中心杯42的测量范围。中心杯42至少能够遍及照射范围c1进行测量。如图所示，中心杯42可包括强度测量装置46及角度测量装置48。强度测量装置46为主要用于测量离子束b的强度的测量装置，例如由法拉第杯构成。角度测量装置48为主要用于测量离子束b的角度分布的测量装置。关于角度测量装置48的详细内容将另外后述。强度测量装置46及角度测量装置48均配置成z方向的测量位置与晶片w的被照射面成为相同的位置。

本实施方式中，强度测量装置46与角度测量装置48并排配置，并且使它们通过设置在第2射束测量仪44的驱动装置而沿x方向移动，由此能够遍及照射范围c1而同时测量离子束b的强度和角度分布。第2射束测量仪44使强度测量装置46和角度测量装置48历时几秒左右，优选历时1～2秒左右而从照射范围c1的一端移动至另一端。由此，能够在几秒之内测量遍及整个照射范围c1的射束强度和角度分布。另外，在变形例中，可以将角度测量装置48兼用于测量射束强度而不设置强度测量装置46。

图4是表示角度测量装置48的概略结构的立体图，图5是表示角度测量装置48的概略结构的剖视图。角度测量装置48具有壳体60、狭缝62及多个电极体64a、64b、64c、64d、64e、64f、64g(以下也统称为电极体64)。角度测量装置48对通过狭缝62的离子束检测扫描方向(x方向)相对于射束行进方向(z方向)的角度分量θx。

狭缝62设置在壳体60的上表面60a。狭缝62形成为使狭缝宽度方向(短边方向)为x方向，并且在y方向上具有细长的矩形形状。狭缝62形成为使狭缝宽度s在y方向上均匀。狭缝62形成为使狭缝宽度s小于离子束的x方向的射束直径，并且从具有规定大小的射束中切出(去除)待测量的一部分。狭缝62优选具有朝向射束行进方向(+z方向)而向狭缝宽度方向(x方向)扩大的锥形形状，以避免隔断从狭缝62朝向电极体64斜向入射的离子。另一方面，狭缝62在y方向的长度形成为大于离子束在y方向的射束直径，并且在y方向上离子束整体成为测量对象。

电极体64在y方向具有细长的形状，且在z方向上远离设有狭缝62的上表面60a而设置。电极体64优选在y方向上设成比狭缝62长，以能够检测通过狭缝62后的所有离子束。本实施方式中设有7根电极体64，且以设置在与狭缝62相对的位置上的第1电极体64a为中心，左右各配置有3根电极体64。自第1电极体64a起向+x方向依次配置有第2电极体64b、第3电极体64c、第4电极体64d，自第1电极体64a起向-x方向依次配置有第5电极体64e、第6电极体64f、第7电极体64g。在图示的例子中，各电极体64a～64g以狭缝62的位置为中心在狭缝宽度方向上对称(即，在图5的纸面上左右对称)地配置。

多个电极体64a～64g各自具有射束测量面65a、65b、65c、65d、65e、65f、65g(也统称为射束测量面65)，所述射束测量面为相对于通过狭缝62后的离子束暴露的区域。多个电极体64a～64g配置成使各电极体的射束测量面65a～65g在狭缝宽度方向(x方向)上依次排列，并且在x方向上相邻的射束测量面65彼此在射束行进方向(z方向)上错开。在图示的例子中，第1电极体64a配置在射束行进方向上距离狭缝62最远的位置上，并且依次按第2电极体64b、第3电极体64c、第4电极体64d的顺序向射束行进方向的近前侧配置。同样，依次按第5电极体64e、第6电极体64f、第7电极体64g的顺序向射束行进方向的近前侧配置。因此，各电极体的射束测量面65a～65g在图5所示的xz平面内的剖面视图中配置成v字形排列。并且，从通过狭缝62的离子束观察时，各电极体的射束测量面65a～65g配置成在狭缝宽度方向上无间隙地排列。

多个电极体64a～64g各自配置成对通过狭缝62后的离子束，测量相当于按每个电极体设定有不同的值的规定的角度范围的射束分量。第1电极体64a测量以第1角度θa＝0为角度中值的规定范围的射束分量。第2电极体64b测量以第2角度θb为角度中值的规定范围的射束分量，第3电极体64c测量以第3角度θc为角度中值的规定范围的射束分量，第4电极体64d测量以第4角度θd为角度中值的规定范围的射束分量。同样，第5电极体64e测量以第5角度-θb为角度中值的规定范围的射束分量，第6电极体64f测量以第6角度-θc为角度中值的规定范围的射束分量，第7电极体64g测量以第7角度-θd为角度中值的规定范围的射束分量。

第1电极体64a具有第1部分66a及第2部分67a1、67a2。第1电极体64a的第1部分66a设置在将狭缝62的开口区域在第1角度θa＝0的方向(z方向)上平行移动而得的位置上，狭缝宽度方向的长度wa1与狭缝宽度s相同。第1电极体64a的第1部分66a中入射通过狭缝62后的离子束中第1角度θa＝0的所有射束分量。即，第1电极体64a的第1部分66a中不仅入射通过狭缝62的狭缝宽度方向中央部62c的第1角度θa＝0的射束分量，还入射通过狭缝62的狭缝宽度方向两端62a、62b附近的第1角度θa＝0的射束分量。其结果，通过狭缝62后的离子束中第1角度θa＝0的射束分量实际上全部被第1电极体64a检测到，而在其它电极体中检测不到。

第1电极体64a的第2部分67a1、67a2(也统称为第2部分67a)是设置在第1部分66a的左右侧的部分，是与相邻的第2电极体64b或第5电极体64e在射束行进方向上重叠的部分。由于第1电极体64a的第2部分67a配置在相邻的电极体的里侧，因此不会有第1角度θa＝0的射束分量入射，但会有与第1角度θa不同的角度的射束分量斜向入射。例如，设置在第1部分66a的右侧的第2部分67a1中会入射通过狭缝62的左端62a附近的与第2角度θb接近的角度的射束分量。同样，设置在第1部分66a的左侧的第2部分67a2中会入射通过狭缝62的右端62b附近的与第5角度-θb接近的角度的射束分量。如此，通过在第1电极体64a的左右侧设置第2部分67a，不会产生穿过相邻的电极体之间的间隙的射束分量，从通过狭缝62后的离子束观察时，相邻的射束测量面之间不会产生间隙。

第1电极体64a的第2部分67a的狭缝宽度方向的长度wa2可使用第1电极体64a及第2电极体64b的射束测量面的偏移量δl1和第2电极体64b的角度中值即第2角度θb，表示为wa2＝δl1·tan(θb)。射束测量面的偏移量δl1可使用从狭缝62至第1射束测量面65a的z方向的距离l1和从狭缝62至第2射束测量面65b的z方向的距离l2，表示为δl1＝l1-l2。并且，第2角度θb表示为tan(θb)＝s/l2。因此，第1电极体64a的总长度wa成为wa＝wa1+2wa2＝s(2l1-l2)/l2。因此，第1射束测量面65a的狭缝宽度方向的长度wa比狭缝宽度s长。通过如此构成第1电极体64a，第1射束测量面65a将以第1角度θa＝0为角度中值而从第5角度-θb至第2角度θb的角度范围的射束分量作为检测对象。

第2电极体64b具有第1部分66b及第2部分67b，且配置成使第2射束测量面65b的射束行进方向的位置(距离l2)与下述交点相同，所述交点是从狭缝62的左端62a向第2角度θb方向延伸的直线与从狭缝62的右端62b向第1角度θa＝0方向延伸的直线的交点。第2电极体64b的第1部分66b设置在将狭缝62的开口区域向第2角度θb的方向平行移动而得的位置上，狭缝宽度方向的长度wb1与狭缝宽度s相同。第2电极体64b的第1部分66b中入射通过狭缝62后的离子束中第2角度θb所有的射束分量。即，第2电极体64b的第1部分66b中不仅入射通过狭缝62的狭缝宽度方向中央部62c的第2角度θb的射束分量，还入射通过狭缝62的狭缝宽度方向两端62a、62b附近的第2角度θb的射束分量。其结果，通过狭缝62后的离子束中第2角度θb的射束分量实际上全部被第2电极体64b检测到，而在其它电极体中检测不到。

第2电极体64b的第2部分67b设置在第1部分66b的右侧，且与相邻的第3电极体64c在射束行进方向上重叠。由于第2电极体64b的第2部分67b配置在第3电极体64c的里侧，因此不会有第2角度θb的射束分量入射，但会有与第2角度θb不同的角度的射束分量斜向入射。例如，第2电极体64b的第2部分67b中会入射通过狭缝62的左端62a附近的与第3角度θc接近的角度的射束分量。另一方面，第2电极体64b的第1部分66b的左侧不设有第2部分，反而设有锥部69b用以避免隔断朝向第1电极体64a的第2部分67a1斜向入射的射束分量。因此，在相邻的电极体位于射束行进方向的里侧位置的一侧(左侧)设有锥部69b，在相邻的电极体位于射束行进方向的近前位置的一侧(右侧)设有从第1部分66b延长的第2部分67b。由于设有锥部69b，第2电极体64b具有朝向射束行进方向而狭缝宽度方向的长度变小的形状。

第2电极体64b的第2部分67b的狭缝宽度方向的长度wb2可使用第2电极体64b及第3电极体64c的射束测量面的偏移量δl2、第2电极体64b的角度中值即第2角度θb和第3电极体64c的角度中值即第3角度θc，表示为wb2＝δl2·{tan(θc)-tan(θb)}。射束测量面的偏移量δl2可使用从狭缝62至第2射束测量面65b的z方向的距离l2和从狭缝62至第3射束测量面65c的z方向的距离l3，表示为δl2＝l2-l3。并且关于第3角度θc可表示为tan(θc)-tan(θb)＝s/l3。因此，第2电极体64b的总长度wb成为wb＝wb1+wb2＝s·l2/l3，第2射束测量面65b的狭缝宽度方向的长度也比狭缝宽度s长。通过如此构成第2电极体64b，第2射束测量面65b将以第2角度θb为角度中值而从第1角度θa＝0至第3角度θc的角度范围的射束分量作为检测对象。

第3电极体64c具有第1部分66c及第2部分67c，且配置成第3射束测量面65c的射束行进方向的位置(距离l3)与下述交点相同，所述交点是从狭缝62的左端62a向第3角度θc方向延伸的直线与从狭缝62的右端62b向第2角度θb方向延伸的直线的交点。第3电极体64c的第1部分66c设置在将狭缝62的开口区域向第3角度θc的方向平行移动而得的位置上，狭缝宽度方向的长度wc1与狭缝宽度s相同。第3电极体64c的第1部分66c中入射通过狭缝62后的离子束中第3角度θc的所有射束分量。通过狭缝62后的离子束中第3角度θc的射束分量实际上全部被第3电极体64c检测到，而在其它电极体中检测不到。

第3电极体64c的第2部分67c设置在第1部分66c的右侧，且与相邻的第4电极体64d在射束行进方向上重叠。由于第3电极体64c的第2部分67c配置在第4电极体64d的里侧，因此不会有第3角度θc的射束分量入射，但会有与第3角度θc不同的角度的射束分量斜向入射。第3电极体64c的左侧设有锥部69c用以避免隔断朝向第2电极体64b的第2部分67b斜向入射的射束分量。由于设有锥部69c，第3电极体64c具有朝向射束行进方向而狭缝宽度方向的长度变小的形状。

第3电极体64c的第2部分67c的狭缝宽度方向的长度wc2可使用第3电极体64c及第4电极体64d的射束测量面的偏移量δl3、第3电极体64c的角度中值即第3角度θc和第4电极体64d的角度中值即第4角度θd，表示为wc2＝δl3·{tan(θd)-tan(θc)}。射束测量面的偏移量δl3可使用从狭缝62至第3射束测量面65c的z方向的距离l3和从狭缝62至第4射束测量面65d的z方向的距离l4，表示为δl3＝l3-l4。并且关于第4角度θd可表示为tan(θd)-tan(θc)＝s/l4。因此，第3电极体64c的总长度wc成为wc＝wc1+wc2＝s·l3/l4，第3射束测量面65c的狭缝宽度方向的长度也比狭缝宽度s长。通过如此构成第3电极体64c，第3射束测量面65c将以第3角度θc为角度中值而从第2角度θb至第4角度θd的角度范围的射束分量作为检测对象。

第4电极体64d配置成第4射束测量面65d的射束行进方向的位置(距离l4)与下述交点相同，所述交点是从狭缝62的左端62a向第4角度θd方向延伸的直线与从狭缝62的右端62b向第3角度θc方向延伸的直线的交点。第4电极体64d设置在将狭缝62的开口区域向第4角度θd的方向平行移动而得的位置上，狭缝宽度方向的长度wd与狭缝宽度s相同。第4电极体64d中入射通过狭缝62后的离子束中第4角度θd的所有射束分量。通过狭缝62后的离子束中第4角度θd的射束分量实际上全部被第4电极体64d检测到，而其它电极体中检测不到。

第4电极体64d具有第1部分66d，但不具有与其它电极体相同的第2部分。这是因为，第4电极体64d相比相邻的第3电极体64c配置在射束行进方向上的近前处，而在比第4电极体64d更靠近前处未设有相邻的电极体。第4电极体64d的左侧设有锥部69d，用以避免隔断朝向第3电极体64c的第2部分67c斜向入射的射束分量。由于设有锥部69d，第4电极体64d具有朝向射束行进方向而狭缝宽度方向的长度变小的形状。第4电极体64d的狭缝宽度方向的长度wd与狭缝62的狭缝宽度s相同。第4电极体64d的第4射束测量面65d将以第4角度θd为角度中值而超过第3角度θc的角度范围的射束分量作为检测对象。

第5电极体64e具有与第2电极体64b相同的形状，且配置在与第2电极体64b成为左右对称的位置。第5电极体64e具有第1部分66e及设置在第1部分66e的左侧的第2部分67e。第5电极体64e的第1部分66e的右侧设有锥部69e，用以避免隔断入射至第1电极体64a的第2部分67a2的射束分量。第5电极体64e的第5射束测量面65e将以第5角度-θb为角度中值而从第1角度θa＝0至第6角度-θc的角度范围的射束分量作为检测对象。

第6电极体64f具有与第3电极体64c相同的形状，且配置在与第3电极体64c成为左右对称的位置。第6电极体64f具有第1部分66f及设置在第1部分66f的左侧的第2部分67f。第6电极体64f的第1部分66f的右侧设有锥部69f，用以避免隔断入射至第5电极体64e的第2部分67e的射束分量。第6电极体64f的第6射束测量面65f将以第6角度-θc为角度中值而从第5角度-θb至第7角度-θd的角度范围的射束分量作为检测对象。

第7电极体64g具有与第4电极体64d相同的形状，且配置在与第4电极体64d成为左右对称的位置。第7电极体64g具有第1部分66g，第1部分66g的右侧设有锥部69g，用以避免隔断入射至第6电极体64f的第2部分67f的射束分量。第7电极体64g的第7射束测量面65g将以第7角度-θd为角度中值而绝对值中超过第6角度-θc的范围的射束分量作为检测对象。

各电极体64优选配置成在射束行进方向上错开能够确保相邻的电极体之间的电绝缘的程度。另一方面，优选将相邻的电极体之间的偏移量δl(δl1、δl2、δl3)缩小一定程度，以能够将角度测量装置48小型化。具体而言，相邻的电极体之间的偏移量δl可以比各电极体64的射束行进方向的厚度大，且比各电极体64的射束测量面的狭缝宽度方向的长度w(wa、wb、wc、wd)小。另外，本实施方式中，任意的电极体均配置成使相邻的一组电极体在射束行进方向上重叠。

角度测量装置48具有与多个电极体64a～64g分别连接的测量电路。测量电路测量通过离子入射于各电极体64而产生的电流，通过来自多个电极体64a～64g各自的电流值测量入射于狭缝62的离子束b的角度分布。并且，测量电路具有在规定的测量时间上检测来自电极体64的电流的时间变化值的功能。由此，能够测量与入射于狭缝62的离子束b相关的角度分布的时间变化值。测量电路也可以具有通过将来自电极体64的电流在测量时间上进行累计来检测射束的角度分布的累计强度的功能。

图6(a)及图6(b)是示意地表示角度测量装置48的角度特性的曲线图。图6(a)表示各电极体64a～64g各自的角度灵敏度系数k(θ)，图6(b)表示作为角度测量装置48整体的角度灵敏度系数k(θ)。在此作为角度测量装置48整体的角度灵敏度系数k(θ)使用通过狭缝62的离子束的角度θ的射束分量整体的强度i(θ)和通过角度测量装置48测量出的角度θ的射束分量的测量强度i’(θ)，定义为k(θ)＝i’(θ)/i(θ)。并且，各电极体64a～64g各自的角度灵敏度系数ki(θ)(其中i＝a～g)使用在各电极体64i中测量出的角度θ的射束分量的测量强度ii’(θ)，定义为ki(θ)＝ii’(θ)/i(θ)。另外，角度测量装置48的角度灵敏度系数k(θ)表示为k(θ)＝σki(θ)。

如图6(a)所示，各电极体64a～64g的角度灵敏度系数ki(θ)以三角形的曲线图表示，对于角度θ包括线性增大的范围及线性减小的范围。例如，第1电极体64a的角度灵敏度系数ka(θ)从第5角度-θb朝向第1角度θa＝0线性增大，在角度中值即第1角度θa成为最大，并从第1角度θa朝向第2角度θb线性减小。其它电极体也具有相同的角度灵敏度系数。一般化而说明为，关于第i个电极体的角度灵敏度系数ki(θ)，若将第i个电极体的角度中值设为θi，将与第i个电极体相邻的左右侧电极体的角度中值设为θi-1、θi+1，则相邻的电极体的角度中值θi-1、θi+1为零，并朝向第i个电极体的角度中值θi线性增大，而在角度中值θi成为最大。

图7是示意地表示在第i-1个电极体64(i-1)和第i个电极体64(i)上测量的角度θ的射束分量的测量强度ii-1’(θ)、ii’(θ)的图。图示的例子中，角度θ表示满足θi-1＜θ＜θi的关系的情况，角度θ的一部分射束分量入射于第i个电极体64(i)，其余入射于相邻的第i-1个电极体64(i-1)。此时，第i个电极体64(i)及相邻的第i-1个电极体64(i-1)的测量强度可以分别由以下式(1)、式(2)表示。另外，右边所含的i’(θ)是在相邻的一组电极体64(i)、64(i-1)中测量出的测量强度之和。并且，关于角度θ，用tanθ≈θ的近似值。

[数式1]

上述式(1)、式(2)表示，欲测量的射束分量的角度θ越近似于第i个电极体的角度中值θi，则由第i个电极体64(i)测量出的比例增加，而角度θ越近似于第i-1个电极体的角度中值θi-1，则由第i个电极体64(i)测量出的比例减少。并且，表示由第i个电极体64(i)测量出的射束分量的测量强度ii’(θ)可以由欲测量的射束分量的角度θ的线性函数表示(或者可以由线性函数近似地表示)。

此时，角度θ的射束分量可由相邻的电极体中的任意一个测量，因此相邻的电极体的测量强度的总计值i’(θ)与通过狭缝62后的所有离子束的强度i(θ)一致。其结果，如图6(b)所示，作为角度测量装置48整体的角度灵敏度系数k(θ)在规定的角度范围[-θd,θd]内成为恒定值。即，角度测量装置48在作为测量对象的角度范围内，对于角度θ以恒定的灵敏度测量离子束。

接着，说明使用了角度测量装置48的测量结果的离子束的角度重心的计算方法。关于通过狭缝62的离子束，已知对于角度θ是连续的强度分布i(θ)时，其离子束的角度重心θg由以下式(3)表示。

[数式2]

然而，实际上很难测量对于离子束的角度θ的连续的强度分布i(θ)，从使上述式(3)离散而得的数据中推断离子束的角度重心θg。即，如同图7所示的角度测量装置48那样，配置多根作为测量对象的角度θi不同的电极体64(i)，使用由各电极体64(i)测量出的射束分量的积分强度ii’计算出通过实际测量获得的角度重心θg’。通过测量获得的角度重心θg’可由以下式(4)表示。另外，角度θi对应于由各电极体64(i)测量出的射束分量的角度中值。

[数式3]

在此，若式(3)的右边和式(4)的右边一致，则通过测量获得的角度重心θg’和实际离子束的角度重心θg一致，能够测量准确的角度重心。以下，将使用角度测量装置48通过测量获得的角度重心θg’与实际的角度重心θg进行比较，并对通过角度测量装置48获得的角度重心θg’的准确性进行说明。

首先，对由各电极体64(i)测量出的积分强度ii’进行讨论。各电极体64(i)的积分强度ii’可使用上述角度灵敏度系数ki(θ)而由以下式(5)表示。式(5)表示若将通过狭缝62后的离子束的角度强度分布i(θ)与电极体64(i)的角度灵敏度系数ki(θ)之积，以作为测量对象的角度范围[θi-1,θi+1]进行积分，则成为电极体64(i)的积分强度ii’。另外，由各电极体64(i)实际获得的测量结果为在各射束测量面承受的角度范围内进行积分而得的积分强度ii’，不能按每个角度获得与特定角度θ对应的射束分量的测量强度i’(θ)。

[数式4]

若使用上述式(5)，则式(4)的分母项可变形为以下式(6)。这是因为，在角度测量装置48的角度测量范围[-θd,θd]内，角度灵敏度系数k(θ)成为恒定值k。因此，式(4)的分母项成为在角度测量装置48的角度测量范围[-θd,θd]内将式(3)的分母项进行k倍计算而得的结果。

[数式5]

同样，式(4)的分子项可使用上述式(5)而变形为以下式(7)。在此，图6所示的角度灵敏度系数ki(θ)由以下式(8)表示，因此式(3)的分子项可表示为以下式(9)。

[数式6]

在此，为了计算上述式(9)，对积分范围从第1角度θa至第2角度θb的项进行具体讨论。更详细而言，式(9)的右边第1项设为θi＝θb，式(9)的右边第2项设为θi＝θa，从而只导出积分范围为从第1角度θa至第2角度θb的项。这些项由以下式(10)表示。

[数式7]

上述式(10)表示将角度θ与离子束的强度i(θ)之积以角度θ进行积分而得的结果。其结果，若将式(9)的积分范围扩大至角度测量装置48的角度测量范围[-θd,θd]，则式(4)的分子项成为与将式(3)的分子项进行k倍计算而得的结果相等。因此，上述式(4)所示的通过测量获得的角度重心θg’与上述式(3)所示的实际的角度重心θg成为相等。如上所述，根据本实施方式所涉及的角度测量装置48，即使使用较少数量(例如7根)的电极体64对角度θ离散地测量角度分量，也能够准确地求出离子束的角度重心θg。

如同本实施方式，为了得到离子束的准确的角度重心θg，角度测量装置48所具备的各电极体64需要具有如图6(a)所示的角度灵敏度系数k(θ)。换言之，需要满足下述两个条件：第1条件，各电极体64的角度灵敏度系数k(θ)为三角形；及第2条件，以在相邻的电极体之间不产生射束的测量漏失的方式配置各电极体64。首先，作为第1条件，为了使各电极体64的角度灵敏度系数k(θ)成为三角形，需要使电极体64的第1部分66的狭缝宽度方向的长度与狭缝宽度s相同。相反，在电极体的第1部分的狭缝宽度方向的长度比狭缝宽度s短或长的情况下，其电极体的角度灵敏度系数成为梯形，导致对于角度θ产生灵敏度系数成为恒定的范围。如此一来，上述式(10)不成立，因此在实际的角度重心θg与通过测量获得的角度重心θg’之间产生差异，无法得到准确的角度重心θg。若以同样的方式不满足第2条件而导致在相邻的电极体之间产生射束的测量漏失，则上述式(6)不成立，因此导致实际的角度重心θg与通过测量获得的角度重心θg’之间产生差异。另一方面，根据本实施方式，以满足这些条件的方式配置有各电极体64，因此能够得到准确的角度重心θg。

(变形例1)

图8是示意地表示变形例1所涉及的角度测量装置148的结构的剖视图。角度测量装置148具有多个电极体164a、164b、164c、164d、164e、164f、164g(也统称为电极体164)。本变形例中，多个电极体164a～164g以山形(倒v字形)配置，这一点与上述实施方式不同。在本变形例中主要说明与上述角度测量装置48的不同点。

多个电极体164a～164g各自具有射束测量面165a、165b、165c、165d、165e、165f、165g(也统称为射束测量面165)，所述射束测量面为相对于通过狭缝162后的离子束暴露的区域。多个电极体164a～164g配置成各电极体的射束测量面165a～165g在狭缝宽度方向(x方向)上依次排列，并且在x方向上相邻的射束测量面165彼此在射束行进方向(z方向)上错开。第1电极体164a配置在射束行进方向上距离狭缝162最近的位置，并且依次按第2电极体164b、第3电极体164c、第4电极体164d的顺序向射束行进方向的里侧配置。同样，依次按第5电极体164e、第6电极体164f、第7电极体164g的顺序向射束行进方向的后侧配置。

第1电极体164a具有狭缝宽度方向的长度与狭缝宽度s相同的第1部分166a。第2电极体164b具有狭缝宽度方向的长度与狭缝宽度s相同的第1部分166b及设置在第1部分166b的左侧且用于填补与第1电极体164a之间的间隙的第2部分167b。第3电极体164c具有狭缝宽度方向的长度与狭缝宽度s相同的第1部分166c及设置在第1部分166c的左侧且用于填补与第2电极体164b之间的间隙的第2部分167c。第4电极体164d具有狭缝宽度方向的长度与狭缝宽度s相同的第1部分166d及设置在第1部分166d的左侧且用于填补与第3电极体164c之间的间隙的第2部分167d。第5电极体164e具有第1部分166e和第2部分167e，且配置成相对于狭缝162与第2电极体164b左右对称。第6电极体164f具有第1部分166f和第2部分167f，且配置成相对于狭缝162与第3电极体164c左右对称。第7电极体164g具有第1部分166g和第2部分167g，且配置成相对于狭缝162与第4电极体164d左右对称。本变形例中，任意的电极体均配置成相邻的一组电极体在射束行进方向不重叠。这是因为多个电极体164a～164g被配置成山形(倒v字形)之故。

在本变形例中也能够使各电极体164的角度灵敏度系数k(θ)成为三角形，且以在相邻的电极体164之间不产生射束的测量漏失的方式配置各电极体164。因此，与上述实施方式相同地，根据本变形例所涉及的角度测量装置148，关于从狭缝162入射的离子束，能够得到准确的角度重心θg。

(变形例2)

图9是示意地表示变形例2所涉及的角度测量装置248的结构的剖视图。角度测量装置248具有多个电极体264a、264b、264c、264d、264e、264f、264g(也统称为电极体264)。本变形例中，多个电极体264a～264g以“之”字形相互交替配置，这一点与上述实施方式不同。在本变形例中，主要说明与上述角度测量装置48的不同点。

多个电极体264a～264g各自具有射束测量面265a、265b、265c、265d、265e、265f、265g(也统称为射束测量面265)，所述射束测量面为相对于通过狭缝262后的离子束暴露的区域。多个电极体264a～264g配置成各电极体的射束测量面265a～265g在狭缝宽度方向(x方向)依次排列，并且在x方向上相邻的射束测量面265彼此在射束行进方向(z方向)上错开。第1电极体264a、第3电极体264c及第6电极体264f配置在从狭缝262观察时的射束行进方向的后侧，其余的第2电极体264b、第4电极体264d、第5电极体264e及第7电极体264g配置在从狭缝262观察时的射束行进方向的近前侧。

第1电极体264a具有第1部分266a和第2部分267a1、267a2。第2电极体264b具有第1部分266b，并且在左侧设有锥部269b。第3电极体264c具有第1部分266c和第2部分267c。第4电极体264d具有第1部分266d，并且在左侧设有锥部269d。第5电极体264e具有第1部分266e，并且在右侧设有锥部269e。第6电极体264f具有第1部分266f和第2部分267f。第7电极体264g具有第1部分266g，并且在右侧设有锥部269g。因此，配置在射束行进方向的后侧的电极体中设有第1部分和第2部分。另一方面，配置在射束行进方向的近前侧的电极体中仅设有第1部分，并且设有锥部以避免隔断朝向相邻的电极体的第2部分的射束分量。

在本变形例中，也能够使各电极体264的角度灵敏度系数k(θ)成为三角形，且以在相邻的电极体264之间不产生射束的测量漏失的方式配置各电极体264。因此，与上述实施方式相同地，根据本变形例所涉及的角度测量装置248，关于从狭缝262入射的离子束，能够得到准确的角度重心θg。

(变形例3)

图10是示意地表示变形例3所涉及的角度测量装置348的结构的剖视图。角度测量装置348具有多个电极体364a、364b、364c、364d、364e、364f、364g(也统称为电极体364)。本变形例中，与变形例2相同地，多个电极体364a～364g以之字形相互交替配置，但中央的第1电极体364a配置在近前侧，这一点与上述变形例2不同。在本变形例中，主要说明与上述变形例2所涉及的角度测量装置248的不同点。

多个电极体364a～364g各自具有射束测量面365a、365b、365c、365d、365e、365f、365g(也统称为射束测量面365)，所述射束测量面为相对于通过狭缝362后的离子束暴露的区域。第1电极体364a、第3电极体364c及第6电极体364f配置在从狭缝362观察时的射束行进方向的近前侧，其余的第2电极体364b、第4电极体364d、第5电极体364e及第7电极体364g配置在从狭缝362观察时的射束行进方向的后侧。

第1电极体364a具有第1部分366a。第2电极体364b具有第1部分366b和设置在左右两侧的第2部分367b1、367b2。第3电极体364c具有第1部分366c，并且在左侧设有锥部369c。第4电极体364d具有第1部分366d和第2部分367d。第5电极体364e具有第1部分366e和设置在左右两侧的第2部分367e1、367e2。第6电极体364f具有第1部分366f，并且在右侧设有锥部369f。第7电极体364g具有第1部分366g和第2部分367g。因此，在本变形例中，配置在射束行进方向的后侧的电极体中也设有第1部分和第2部分。另一方面，配置在射束行进方向的近前侧的电极体中仅设有第1部分，并且设有锥部以避免隔断朝向相邻的电极体的第2部分的射束分量。

在本变形例中，也能够使各电极体364的角度灵敏度系数k(θ)成为三角形，且以在相邻的电极体364之间不产生射束的测量漏失的方式配置各电极体364。因此，与上述实施方式相同地，根据本变形例所涉及的角度测量装置348，关于从狭缝362入射的离子束，能够得到准确的角度重心θg。

(变形例4)

图11是示意地表示变形例4所涉及的角度测量装置448的结构的剖视图。角度测量装置448具有多个电极体464a、464b、464c、464d、464e、464f、464g(也统称为电极体464)。本变形例中，各电极体464a～464g的射束测量面465a、465b、465c、465d、465e、465f、465g(也统称为射束测量面465)与上述实施方式相同地构成。另一方面，在电极体464的局部设有相对于通过狭缝462后的离子束不暴露，且不发挥作为射束测量面465的功能的第3部分，这一点与上述实施方式不同。在本变形例中，主要说明与上述实施方式所涉及的角度测量装置48的不同点。

多个电极体464a～464g配置成射束测量面465a～465g在狭缝宽度方向(x方向)上依次排列，并且在x方向上相邻的射束测量面465彼此在射束行进方向(z方向)上错开。具体而言，第1射束测量面465a配置在射束行进方向的最后侧，配置在左右两端的第4射束测量面465d和第7射束测量面465g配置于射束行进方向的最近前侧。各射束测量面465a～465g或者仅由狭缝宽度方向的长度与狭缝宽度s相同的第1部分构成，或者由第1部分和配置在第1部分旁边的第2部分构成。

第1电极体464a具有第1部分466a、第2部分467a1、467a2和第3部分468a1、468a2。第1电极体464a的第3部分468a1、468a2分别配置在第2部分467a1、467a2的旁边。由于第1电极体464a的第3部分468a1、468a2配置在于射束行进方向的近前侧配置的其它电极体464b～464g的里侧，因此是离子束不入射的区域，不影响离子束的测量结果。然而，通过设置第3部分468a1、468a2，能够提高用于支撑第1电极体464a的结构的自由度。例如，使用设置在第3部分468a1、468a2的左右侧的支撑结构(未图示)，能够将第1电极体464a固定在所希望的位置。

第2电极体464b具有第1部分466b、第2部分467b和第3部分468b，并且在左侧设有锥部469b。第2电极体464b的第3部分468b设置在通过配置在射束行进方向的近前侧的第3电极体464c和第4电极体464d隔断离子束的入射的位置。第3电极体464c具有第1部分466c、第2部分467c和第3部分468c，并且在左侧设有锥部469c。第3电极体464c的第3部分468c设置在通过配置在射束行进方向的近前侧的第4电极体464d隔断离子束的入射的位置。第4电极体464d具有第1部分466d，并且在左侧设有锥部469d。由于第4电极体464d的射束行进方向的近前侧未配置电极体，因此不具有第3部分。

第5电极体464e具有第1部分466e、第2部分467e和第3部分468e，并且在右侧设有锥部469e。第5电极体464e具有与第2电极体464b相同的形状，并且配置在相对于狭缝462与第2电极体464b左右对称的位置。第6电极体464f具有第1部分466f、第2部分467f和第3部分468f，并且在右侧设有锥部469f。第6电极体464f具有与第3电极体464c相同的形状，并且配置在相对于狭缝462与第3电极体464c左右对称的位置。第7电极体464g具有第1部分466g，并且在右侧设有锥部469g。第7电极体464g配置在相对于狭缝462与第4电极体464d左右对称的位置。

另外，各电极体464的第3部分的狭缝宽度方向的长度是任意的，并且只要在被配置于射束行进方向的近前侧的一个以上的电极体隔断的范围内，则所述长度既可以比图示的例子短，也可以比其长。并且，各电极体464的第3部分可设置成遍及狭缝462的长度方向(y方向)而延伸，也可仅设置在狭缝462的长度方向的局部范围内。并且第3部分可设置在除了第4电极体464d和第7电极体464g之外的所有电极体464a、464b、464c、464e、464f中，也可仅设置在多个电极体464中的一部分。

在本变形例中，也能够使各电极体464的角度灵敏度系数k(θ)成为三角形，且以在相邻的电极体464之间不产生射束的测量漏失的方式配置各电极体464。因此，与上述实施方式相同地，根据本变形例所涉及的角度测量装置448，关于从狭缝462入射的离子束，能够得到准确的角度重心θg。并且，根据本变形例，能够提高用于固定各电极体464的结构的自由度。

(变形例5)

图12是示意地表示变形例5所涉及的角度测量装置548的结构的剖视图。角度测量装置548具有多个电极体564a、564b、564c、564d、564e、564f、564g(也统称为电极体564)。本变形例中，各电极体564a～564g的射束测量面565a、565b、565c、565d、565e、565f、565g(也统称为射束测量面565)与变形例1相同地构成，而在电极体564的局部设有相对于通过狭缝562后的离子束不暴露的第3部分，这一点与变形例1不同。在本变形例中，主要说明与上述变形例1所涉及的角度测量装置148的不同点。

多个电极体564a～564g配置成射束测量面565a～565g在狭缝宽度方向(x方向)上依次排列，并且在x方向上相邻的射束测量面565彼此在射束行进方向(z方向)上错开。具体而言，第1射束测量面565a配置在射束行进方向的最近前侧，并且配置在左右两端的第4射束测量面565d和第7射束测量面565g配置于射束行进方向的最后侧。各射束测量面565a～565g或者仅由狭缝宽度方向的长度与狭缝宽度s相同的第1部分构成，或者由第1部分和配置在第1部分旁边的第2部分构成。

第1电极体564a具有第1部分566a。第2电极体564b具有第1部分566b、第2部分567b和第3部分568b。第3电极体564c具有第1部分566c、第2部分567c和第3部分568c。第4电极体564d具有第1部分566d、第2部分567d和第3部分568d。第5电极体564e具有第1部分566e、第2部分567e和第3部分568e，且配置成与第2电极体564b之间设有间隙。第6电极体564f具有第1部分566f、第2部分567f和第3部分568f，且配置成与第3电极体564c之间设有间隙。第7电极体564g具有第1部分566g、第2部分567g和第3部分568g，且配置成与第4电极体564d之间设有间隙。

在本变形例中，各电极体564的第3部分的狭缝宽度方向的长度也是任意的，并且只要在被配置于射束行进方向的近前侧的一个以上的电极体隔断的范围内，则所述长度既可以比图示的例子短，也可以比其长。并且，各电极体564的第3部分可设置在遍及狭缝562的长度方向(y方向)而延伸，也可仅设置在狭缝562的长度方向的局部范围内。并且第3部分可设置在除了第1电极体564a之外的所有电极体564b～564g中，也可仅设置在多个电极体564中的一部分。

在本变形例中，也能够使各电极体564的角度灵敏度系数k(θ)成为三角形，且以在相邻的电极体564之间不产生射束的测量漏失的方式配置各电极体564。因此，与上述实施方式相同地，根据本变形例所涉及的角度测量装置548，关于从狭缝562入射的离子束，能够得到准确的角度重心θg。

(变形例6)

图13是示意地表示变形例6所涉及的角度测量装置648的结构的剖视图。角度测量装置648具有多个电极体664a、664b、664c、664d、664e、664f、664g(也统称为电极体664)。本变形例中，各电极体664a～664g的射束测量面665a、665b、665c、665d、665e、665f、665g(也统称为射束测量面665)与变形例5相同地构成，但一部分电极体664的射束行进方向的厚度较大，这一点与变形例5不同。在本变形例中，主要说明与上述变形例5所涉及的角度测量装置548的不同点。

多个电极体664a～664g中，从射束测量面665至与射束测量面665相反一侧的背面的射束行进方向的厚度不同，并且各电极体664的背面位置对齐。其结果，射束测量面665越靠近狭缝662的电极体664，射束行进方向的厚度越大，射束测量面665越远离狭缝662的电极体664，射束行进方向的厚度越小。如图所示，配置在中央的第1电极体664a的射束行进方向的厚度较大，配置在左右两端的第4电极体664d和第7电极体664g的射束行进方向的厚度较小。

第1电极体664a具有第1部分666a。第2电极体664b具有第1部分666b和第2部分667b。第3电极体664c具有第1部分666c、第2部分667c和第3部分668c。第4电极体664d具有第1部分666d、第2部分667d和第3部分668d。第5电极体664e具有第1部分666e和第2部分667e。第6电极体664f具有第1部分666f、第2部分667f和第3部分668f。第7电极体664g具有第1部分666g、第2部分667g和第3部分668g。相邻的电极体664之间设有微小间隙。该间隙是为了确保电极体之间的绝缘性而必要的，但为了得到准确的角度重心θg，优选尽可能使其小。另外，关于第3电极体664c、第4电极体664d、第6电极体664f和第7电极体664g，也可以缩小第3部分的狭缝宽度方向的长度，或者通过省去第3部分而确保相邻的电极体664之间的间隙。

在本变形例中，也能够使各电极体664的角度灵敏度系数k(θ)成为三角形，且以在相邻的电极体664之间不产生射束的测量漏失的方式配置各电极体664。因此，与上述实施方式相同地，根据本变形例所涉及的角度测量装置648，关于从狭缝662入射的离子束，能够得到准确的角度重心θg。并且，根据本变形例，由于各电极体664的背面对齐地配置，因此容易固定各电极体664。

(变形例7)

图14是示意地表示变形例7所涉及的角度测量装置748的结构的剖视图。角度测量装置748具有多个电极体764a、764b、764c、764d、764e、764f、764g(也统称为电极体764)。本变形例以能够实现与上述实施方式所涉及的电极体64a～64g相同的角度灵敏度系数k(θ)的方式配置各电极体764，并用虚线表示实施方式所涉及的电极体64a～64g的位置。本变形例中，各电极体764a～764g的射束测量面765a、765b、765c、765d、765e、765f、765g(也统称为射束测量面765)不仅包括电极体764的上表面，还包括局部侧面，这一点与上述实施方式和变形例不同。在本变形例中，主要说明与上述实施方式所涉及的角度测量装置48的不同点。

多个电极体764a～764g中射束行进方向的厚度不同，且各电极体764的背面位置对齐。其结果，射束测量面765越靠近狭缝762的电极体764，射束行进方向的厚度越大，射束测量面765越远离狭缝762的电极体764，射束行进方向的厚度越小。如图所示，配置在中央的第1电极体764a的射束行进方向的厚度较小，配置在左右两端的第4电极体764d和第7电极体764g的射束行进方向的厚度较大。

各射束测量面765各自配置在能够测量入射于与上述实施方式所涉及的电极体64a～64g对应的射束测量面的所有射束分量的位置。具体而言，第1射束测量面765a配置成填补实施方式所涉及的第2电极体64b与第5电极体64e之间。第2射束测量面765b配置成填补第1射束测量面765a与实施方式所涉及的第3电极体64c之间。第3射束测量面765c配置成填补第2射束测量面765b与实施方式所涉及的第4电极体64d之间。第4射束测量面765d配置在能够隔断朝向实施方式所涉及的第4电极体64d的所有射束分量的位置。同样地，第5射束测量面765e配置成填补第1射束测量面765a与实施方式所涉及的第6电极体64f之间。第6射束测量面765f配置成填补第5射束测量面765e与实施方式所涉及的第7电极体64g之间。第7射束测量面765g配置在能够隔断朝向实施方式所涉及的第7电极体64g的所有射束分量的位置。通过如此构成各电极体764，能够实现具有与实施方式所涉及的角度测量装置48相同的角度灵敏度系数的角度测量装置748。

因此，在本变形例中，也能够使各电极体764的角度灵敏度系数k(θ)成为三角形，且以在相邻的电极体764之间不产生射束的测量漏失的方式配置各电极体764。因此，与上述实施方式相同地，关于从狭缝762入射的离子束，能够得到准确的角度重心θg。并且，根据本变形例，由于各电极体764的背面对齐地配置，因此容易固定各电极体764。

(变形例8)

图15是示意地表示变形例8所涉及的角度测量装置848的结构的剖视图。本变形例中，上述实施方式中示出的多个电极体64a～64g各自被分割成多个微小电极，且由多个微小电极(微小电极组)构成一个射束测量面。关于本变形例，主要说明与上述实施方式的不同点。

角度测量装置848具有多个电极体864a、864b、864c、864d、864e、864f、864g(也统称为电极体864)。多个电极体864a～864g各自具有三个微小电极。各电极体864所具有的三个微小电极配置成射束入射面在射束行进方向上错开，例如，如图所示那样配置成v字形。各电极体864a～864g的射束测量面865a、865b、865c、865d、865e、865f、865g(也统称为射束测量面865)各自由各电极体864所具有的三个微小电极构成。其结果，各电极体864的角度灵敏度系数k(θ)对应于将各微小电极的角度灵敏度系数进行总计而得的结果。在本变形例中，由于各电极体864具有与上述实施方式所涉及的电极体64相同的角度灵敏度系数k(θ)，因此关于从狭缝862入射的离子束，也能够得到准确的角度重心θg。

另外，各电极体864所具有的微小电极数并不限于三个，也可以是两个，也可以是四个以上。并且，多个电极体864a～864g各自具有的微小电极数量可相同，也可具有各自不同数量的微小电极。并且图示的例子中示出各电极体864在狭缝宽度方向(x方向)上被分割的情况，但可以将各电极体864在狭缝862的长度方向(y方向)上进行分割，也可以在狭缝宽度方向及长度方向这两个方向上分割各电极体864。

(变形例9)

图16是示意地表示变形例9所涉及的角度测量装置948的结构的剖视图。角度测量装置948具有多个电极体964a、964b、964c、964d、964e、964f、964g(也统称为电极体964)。本变形例中配置成各电极体964a～964g的射束测量面965a、965b、965c、965d、965e、965f、965g(也统称为射束测量面965)在射束行进方向的相同的位置(距离l)，这一点与上述实施方式和变形例不同。各射束测量面965的狭缝宽度方向的长度与狭缝宽度s相同，且配置成相邻的电极体之间几乎不产生间隙。在本变形例中，由于各电极体964具有与上述实施方式所涉及的电极体64相同的角度灵敏度系数k(θ)，因此关于从狭缝962入射的离子束，也能够得到准确的角度重心θg。

另外，在又一变形例中，各电极体964也可以被分割成多个微小电极。例如，也可通过将各电极体964分割成n个(n为2以上的整数)微小电极，从而使各微小电极的狭缝宽度方向的长度成为狭缝宽度s的1/n倍(即s/n)。即使在各电极体964被分割成n个微小电极的情况下，由于由n个构成的微小电极组具有与上述实施方式所涉及的电极体64相同的角度灵敏度系数k(θ)，因此与上述实施方式相同地，能够得到关于离子束的准确的角度重心θg。

以上，参考上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施方式，适当组合各实施方式的结构的方式或进行替换的方式也包含于本发明。并且，根据所属领域技术人员的知识，能够对各实施方式中的组合及处理的顺序适当进行重新排列或对实施方式加以各种设计变更等变形，加以这种变形的实施方式也可包含于本发明的范围内。

上述实施方式中示出了活动式的中心杯42中设有角度测量装置48的情况。在又一变形例中，也可在固定式的侧杯40(40r、40l)设置上述实施方式或变形例所涉及的角度测量装置。

在上述实施方式和变形例中示出了为了测量射束扫描方向即x方向的角度分量，将角度测量装置配置成狭缝的狭缝宽度方向成为x方向的情况。在又一变形例中，也可以为了测量与射束扫描方向正交的y方向角度分量而将角度测量装置配置成狭缝宽度方向成为y方向。并且，也可以将配置成狭缝宽度方向成为x方向的第1角度测量装置和配置成狭缝宽度方向成为y方向的第2角度测量装置组合使用，以能够测量x方向和y方向各自的角度分量。

上述实施方式和变形例中示出了电极体的配置，即，第1电极体配置在狭缝的正面，且相对于从狭缝的中央部向射束行进方向延伸的平面左右对称(面对称)。在又一变形例中，也可以配置成各电极体以狭缝位置为基准而对称。例如，配置在狭缝的正面的第1电极体也可以配置于从狭缝中央部偏离的位置。并且，所设置的电极体的数量可以不是奇数，也可以是偶数。