特許 5965345 イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造および高電圧絶縁方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5965345

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造および高電圧絶縁方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/317 20060101AFI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/317 Z

【請求項の数】24

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-70963(P2013-70963)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-194888(P2014-194888A)

(43)【公開日】2014年10月9日

【審査請求日】2015年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183196

【氏名又は名称】住友重機械イオンテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 正輝

(72)【発明者】

【氏名】松下 浩

【審査官】 遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５３１５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３９４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／３０−３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造であって、
電極である２つの導体部と、
前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備え、
前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されており、
前記絶縁体は、真空空間への露出表面を備え、
前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記真空空間への露出領域と、前記接合領域と前記露出領域との間にある境界ゾーンと、を備える導体本体を備え、
前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、
前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成され、
前記絶縁体は、前記境界ゾーンに対向する対向部分を備え、前記対向部分及び前記境界ゾーンの少なくとも一方に凹部が形成され、前記導体要素の少なくとも一部が前記凹部に収容されていることを特徴とする高電圧電極の絶縁構造。

【請求項2】

前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面との間に隙間を有して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項3】

前記導体要素は、前記接合領域に接する前記絶縁体の基部に隣接することを特徴とする請求項１または２に記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項4】

前記導体要素を保持する保持部材をさらに備え、前記保持部材は前記導体要素とは異なる材料で形成されてい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高電圧電極の絶縁構造。

【請求項5】

前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面と前記接合領域との間に０．５ｍｍ以上の沿面距離を有す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高電圧電極の絶縁構造。

【請求項6】

前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面と前記露出領域との間に０．５ｍｍ以上の沿面距離を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項7】

前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面と前記導体本体との間に３０μｍ以上の厚さを有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項8】

前記接合領域と前記絶縁体との間に真空封止部材が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項9】

前記絶縁体の前記露出表面は前記真空空間を囲む前記絶縁体の内壁面であり、前記導体要素は前記内壁面の全周に沿って形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項10】

前記絶縁体の前記露出表面は前記真空空間を囲む前記絶縁体の内壁面であり、前記導体要素は前記内壁面の一部に沿って形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項11】

前記２つの導体部の一方には第１直流電圧が印加され、前記２つの導体部の他方には前記第１直流電圧と異なる第２直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項12】

前記２つの導体部の間には交流電圧が印加され、前記２つの導体部の各々が前記導体要素を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項13】

前記導電材料は、グラファイトを含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項14】

前記導電材料は、タングステン、タンタル、またはモリブデンを含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項15】

前記導電材料は、シリコンカーバイド、タンタルカーバイド、またはタングステンカーバイドを含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項16】

前記導電材料は、鉄を含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項17】

前記導体要素は、前記導電材料に代えて、電子非放出材料で形成されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【請求項18】

請求項１から１７のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造を備えるイオン源装置。

【請求項19】

請求項１から１７のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造を備えるイオン注入装置。

【請求項20】

イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造であって、
露出表面を備える絶縁体と、
前記絶縁体に接する接合領域と、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記接合領域の縁部の少なくとも一部に沿って設けられている耐熱部と、を備える導体部と、を備え、
前記耐熱部は、前記絶縁体の前記露出表面との間に隙間を有して配置され、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成され、
前記絶縁体は、前記縁部に対向する対向部分を備え、前記対向部分及び前記縁部の少なくとも一方に凹部が形成され、前記耐熱部の少なくとも一部が前記凹部に収容されていることを特徴とする高電圧電極の絶縁構造。

【請求項21】

イオン注入装置のための高電圧絶縁方法であって、
露出表面を有する絶縁体に支持され露出領域を有する導体部に、前記露出表面及び前記露出領域に隣接するように耐熱部を形成することと、
前記導体部に高電圧を印加することと、を備え、
前記導体部は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記接合領域と前記露出領域との間にある境界ゾーンと、を備え、
前記耐熱部は、前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成され、
前記絶縁体は、前記境界ゾーンに対向する対向部分を備え、前記対向部分及び前記境界ゾーンの少なくとも一方に凹部が形成され、前記耐熱部の少なくとも一部が前記凹部に収容されていることを特徴とする方法。

【請求項22】

イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造であって、
電極である２つの導体部と、
前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備え、
前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されており、
前記絶縁体は、大気空間への露出表面を備え、
前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記大気空間への露出領域と、前記接合領域と前記露出領域との間にある境界ゾーンと、を備える導体本体を備え、
前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、
前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成され、
前記絶縁体は、前記境界ゾーンに対向する対向部分を備え、前記対向部分及び前記境界ゾーンの少なくとも一方に凹部が形成され、前記導体要素の少なくとも一部が前記凹部に収容されていることを特徴とする高電圧電極の絶縁構造。

【請求項23】

イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造であって、
電極である２つの導体部と、
前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備え、
前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されており、
前記絶縁体は、真空空間への第１露出表面と、大気空間への第２露出表面と、を備え、
前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記真空空間への第１露出領域と、前記大気空間への第２露出領域と、前記接合領域と前記第１露出領域との間にある第１境界ゾーンと、前記接合領域と前記第２露出領域との間にある第２境界ゾーンと、を備える導体本体を備え、
前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、
前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記第１境界ゾーン及び／または前記第２境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成され、
前記絶縁体は、前記第１境界ゾーンに対向する第１対向部分と、前記第２境界ゾーンに対向する第２対向部分と、を備え、前記第１対向部分及び前記第１境界ゾーンの少なくとも一方に第１凹部が形成され、前記第２対向部分及び前記第２境界ゾーンの少なくとも一方に第２凹部が形成され、前記導体要素の少なくとも一部が前記第１凹部及び／または前記第２凹部に収容されていることを特徴とする高電圧電極の絶縁構造。

【請求項24】

イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造であって、
電極である２つの導体部と、
前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備え、
前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されており、
前記絶縁体は、流体空間への露出表面を備え、
前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記流体空間への露出領域と、前記接合領域と前記露出領域との間にある境界ゾーンと、を備える導体本体を備え、
前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、
前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成され、
前記絶縁体は、前記境界ゾーンに対向する対向部分を備え、前記対向部分及び前記境界ゾーンの少なくとも一方に凹部が形成され、前記導体要素の少なくとも一部が前記凹部に収容されていることを特徴とする高電圧電極の絶縁構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオン注入装置に適する高電圧電極の絶縁構造に関する。

【背景技術】

【0002】

第１の金属電極と、第２の金属電極と、第１の金属電極と第２の金属電極との間に配設される絶縁体と、を備える装置が知られている。絶縁体は、第１の金属電極と第２の金属電極との間において、真空にさらされる面を少なくとも１つ有する。この装置は、第１の金属電極と絶縁体との間に配設される第１の伝導層と、第２の金属電極と絶縁体の第１の伝導層に対して反対側との間に配設される第２の伝導層と、を備える。第１の伝導層は、第１の電極、絶縁体、および真空の界面におけるトリプルジャンクション破壊の発生を防ぐ。第２の伝導層は、第２の電極、絶縁体、および真空の界面におけるトリプルジャンクション破壊の発生を防ぐ。

【0003】

第１および第２の伝導層は、微小隙間を形成することなく、原子レベルで絶縁体に結合されている。例えば、伝導層はアルミニウムなどの金属粒子を絶縁体にドーピングすることによって形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１０−５３１５２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、イオン注入装置に適する高電圧電極の絶縁構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様によると、イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造は、電極である２つの導体部と、前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備える。前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されている。前記絶縁体は、真空空間への露出表面を備える。前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記真空空間への露出領域と、前記接合領域と前記露出領域との間にある境界ゾーンと、を備える導体本体を備える。前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されている。

【0007】

本発明のある態様によると、イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造は、露出表面を備える絶縁体と、前記絶縁体に接する接合領域と、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記接合領域の縁部の少なくとも一部に沿って設けられている耐熱部と、を備える導体部と、を備える。前記耐熱部は、前記絶縁体の前記露出表面との間に隙間を有して配置されている。前記耐熱部は、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されている。

【0008】

本発明のある態様によると、イオン注入装置のための高電圧絶縁方法は、露出表面を有する絶縁体に支持される導体部に、前記露出表面に隣接するように耐熱部を形成することと、前記導体部に高電圧を印加することと、を備える。前記耐熱部は、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されている。

【0009】

本発明のある態様によると、イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造は、電極である２つの導体部と、前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備える。前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されている。前記絶縁体は、大気空間への露出表面を備える。前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記大気空間への露出領域と、前記接合領域と前記露出領域との間にある境界ゾーンと、を備える導体本体を備える。前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されている。

【0010】

本発明のある態様によると、イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造は、電極である２つの導体部と、前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備える。前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されている。前記絶縁体は、真空空間への第１露出表面と、大気空間への第２露出表面と、を備える。前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記真空空間への第１露出領域と、前記大気空間への第２露出領域と、前記接合領域と前記第１露出領域との間にある第１境界ゾーンと、前記接合領域と前記第２露出領域との間にある第２境界ゾーンと、を備える導体本体を備える。前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記第１境界ゾーン及び／または前記第２境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されている。

【0011】

本発明のある態様によると、イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造は、電極である２つの導体部と、前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備える。前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されている。前記絶縁体は、流体空間への露出表面を備える。前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記流体空間への露出領域と、前記接合領域と前記露出領域との間にある境界ゾーンと、を備える導体本体を備える。前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されている。

【0012】

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】

【0013】

本発明によれば、イオン注入装置に適する高電圧電極の絶縁構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のある実施形態に係るイオン注入装置を概略的に示す図である。

【図2】図２（ａ）は、本発明のある実施形態に係るイオン源装置を概略的に示す図であり、図２（ｂ）は、本発明のある実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す図である。

【図3】図３（ａ）は、本発明のある実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、本発明のある実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す上面図である。

【図4】図４（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、本発明の更なる実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す断面図である。

【図5】本発明の他の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す断面図である。

【図6】本発明の他の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す断面図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す断面図である。

【図8】本発明の他の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す断面図である。

【図9】本発明の他の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

【0016】

図１は、本発明のある実施形態に係るイオン注入装置１００を概略的に示す図である。イオン注入装置１００は、被処理物Ｗの表面にイオン注入処理をするよう構成されている。被処理物Ｗは、例えば基板であり、例えばウエハである。よって以下では説明の便宜のため被処理物Ｗを基板Ｗと呼ぶことがあるが、これは注入処理の対象を特定の物体に限定することを意図していない。

【0017】

イオン注入装置１００は、イオン源装置１０２と、ビームライン装置１０４と、注入処理室１０６と、を備える。イオン注入装置１００は、ビームスキャン及びメカニカルスキャンの少なくとも一方により基板Ｗの全体にわたってイオンビームＢを照射するよう構成されている。

【0018】

イオン源装置１０２は、イオンビームＢをビームライン装置１０４に与えるよう構成されている。イオン源装置１０２については図２（ａ）を参照して後述する。

【0019】

ビームライン装置１０４は、イオン源装置１０２から注入処理室１０６へとイオンを輸送するよう構成されている。イオン源装置１０２の下流には質量分析装置１０８が設けられており、イオンビームＢから必要なイオンを選別するよう構成されている。

【0020】

ビームライン装置１０４は、質量分析装置１０８を経たイオンビームＢに、例えば、偏向、加速、減速、整形、走査などを含む操作をする。ビームライン装置１０４は例えば、イオンビームＢに電場または磁場（またはその両方）を印加することによりイオンビームＢを走査するビーム走査装置１１０を備えてもよい。このようにして、ビームライン装置１０４は、基板Ｗに照射されるべきイオンビームＢを注入処理室１０６に供給する。

【0021】

注入処理室１０６は、１枚又は複数枚の基板Ｗを保持する物体保持部１０７を備える。物体保持部１０７は、イオンビームＢに対する相対移動（いわゆるメカニカルスキャン）を必要に応じて基板Ｗに提供するよう構成されている。

【0022】

また、イオン注入装置１００は、イオン源装置１０２、ビームライン装置１０４、及び注入処理室１０６に所望の真空環境を提供するための真空排気系（図示せず）を備える。真空排気系は、後述するイオン源室１１６の内部空間１１８（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）を真空に排気するために使用される。

【0023】

イオン注入装置１００は、イオン源装置１０２及びその他の構成要素のための電源装置１１１を備える。電源装置１１１は、例えば１ｋＶ以上（例えば数ｋＶないし数百ｋＶ）の直流の電圧を電極に印加するよう構成されている。電源装置１１１は、イオン源室１１６及びイオン源支持部１２０（図２（ａ）参照）のそれぞれに異なる電位の高電圧を印加するために使用される。また、必要とされる場合には、電源装置１１１は、実効値で例えば１ｋＶ以上の交流の電圧を電極に印加するよう構成されていてもよい。

【0024】

図２（ａ）は、本発明のある実施形態に係るイオン源装置１０２を概略的に示す図である。イオン源装置１０２は、イオン源１１２と、イオン源１１２からイオンビームＢを引き出すための引出電極部１１４と、イオン源１１２及び引出電極部１１４を収容するためのイオン源室１１６と、を備える。イオン源室１１６は、真空に排気される内部空間１１８を囲む真空容器である。

【0025】

イオン源装置１０２は、イオン源１１２を内部空間１１８に配置するようにイオン源１１２を支持するイオン源支持部１２０を備える。イオン源支持部１２０は、支持板１２２と支持体１２４を備える。支持板１２２の一方側は内部空間１１８に面し、その反対側は大気圧環境または外部環境に面する。支持体１２４は内部空間１１８に収容されており、イオン源１１２を支持板１２２に接続する。

【0026】

イオン源装置１０２は、イオン源室１１６とイオン源支持部１２０とを接続するためのブッシング１２６を備える。ブッシング１２６は、例えばセラミックスや樹脂などの絶縁材料で形成されている絶縁体である。ブッシング１２６は、内部空間１１８を囲むブッシング内壁面１２８を備える中空の筒状の部材である。ブッシング内壁面１２８は、内部空間１１８に露出されている。また、ブッシング１２６は、外部空間１１９に露出されたブッシング外壁面１２９を備える。ブッシング外壁面１２９は、大気圧環境または外部環境に面する。

【0027】

ブッシング１２６の一端は第１導体フランジ１３０に固定され、ブッシング１２６の他端は第２導体フランジ１３２に固定されている。第１導体フランジ１３０は、イオン源室１１６の一部分であり、支持板１２２に対向するイオン源室１１６の部位に形成されている。イオン源室１１６の壁部が外壁と内壁（いわゆるライナ）とを有する場合には、第１導体フランジ１３０は内壁に連続して形成されていてもよい。第２導体フランジ１３２は、支持板１２２の外周部に形成されている。こうして、第１導体フランジ１３０と第２導体フランジ１３２とはブッシング１２６を挟むように対向する。

【0028】

イオン源室１１６及びイオン源支持部１２０は、金属（例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金）などの導電材料で形成されている。上述の電源装置１１１（図１参照）によって、イオン源室１１６には第１直流電圧が印加され、イオン源支持部１２０には第１直流電圧より高い第２直流電圧が印加される。イオン源室１１６及びイオン源支持部１２０にはそれぞれ正の高電圧が印加される。あるいは、イオン源室１１６及びイオン源支持部１２０にはそれぞれ負の高電圧が印加されてもよい。イオン源室１１６（または第１導体フランジ１３０）を低電圧が印加される第１導体部または第１電極体と呼び、イオン源支持部１２０（または第２導体フランジ１３２）を高電圧が印加される第２導体部または第２電極体と呼ぶこともできる。

【0029】

このようにして、ブッシング１２６の一方側にイオン源室１１６（または第１導体フランジ１３０）が取り付けられている。イオン源室１１６とブッシング１２６（ブッシング内壁面１２８）との接続部は真空の内部空間１１８に面している。また、ブッシング１２６の他方側にイオン源支持部１２０（または第２導体フランジ１３２）が取り付けられている。イオン源支持部１２０とブッシング１２６（ブッシング内壁面１２８）との接続部もまた内部空間１１８に面している。

【0030】

したがって、イオン源室１１６とブッシング１２６（ブッシング内壁面１２８）との接続部には、導体、絶縁体、及び真空の境界線（いわゆる三重点であり、トリプルジャンクションとも呼ばれる）が形成されている。この境界線の近傍を以下では説明の便宜上、第１三重点領域１３４と呼ぶことがある。また、イオン源支持部１２０とブッシング１２６（ブッシング内壁面１２８）との接続部にも同様に、導体、絶縁体、及び真空の境界線が形成されており、この境界線の近傍を以下では第２三重点領域１３６と呼ぶことがある。第１三重点領域１３４及び第２三重点領域１３６はそれぞれ、ブッシング内壁面１２８の端部に沿って環状に形成されている。図２（ａ）及び図２（ｂ）においては第１三重点領域１３４及び第２三重点領域１３６を破線の円で示す。

【0031】

第１導体フランジ１３０は、ブッシング１２６に接する第１接合領域１３８を、第１三重点領域１３４を境界として片側（外側）に備える。第１導体フランジ１３０は、内部空間１１８に露出されている第１露出領域１４０を、第１三重点領域１３４を境界として第１接合領域１３８と反対側（内側）に備える。第１導体フランジ１３０は、第１接合領域１３８と第１露出領域１４０との間に第１境界ゾーン１４２を備える。第１境界ゾーン１４２は、第１露出領域１４０とブッシング内壁面１２８との境界部分に沿って延びている。

【0032】

同様に、第２導体フランジ１３２は、ブッシング１２６に接する第２接合領域１４４を、第２三重点領域１３６を境界として片側（外側）に備える。第２導体フランジ１３２は、内部空間１１８に露出されている第２露出領域１４６を、第２三重点領域１３６を境界として第２接合領域１４４と反対側（内側）に備える。第２導体フランジ１３２は、第２接合領域１４４と第２露出領域１４６との間に第２境界ゾーン１４８を備える。第２境界ゾーン１４８は、第２露出領域１４６とブッシング内壁面１２８との境界部分に沿って延びている。

【0033】

なお、大気側にも三重点は形成される。第１導体フランジ１３０（または第２導体フランジ１３２）は、外部空間１１９への露出領域を備える。また、第１導体フランジ１３０（または第２導体フランジ１３２）は、外部空間１１９への露出領域と第１接合領域１３８（または第２接合領域１４４）との間にもう１つの境界ゾーンを備える。この境界ゾーンとブッシング外壁面１２９との間に、導体、絶縁体、及び大気空間の境界線が形成される。

【0034】

図２（ｂ）は、本発明のある実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す図である。なお図２（ｂ）は、第１導体フランジ１３０、第２導体フランジ１３２、ブッシング１２６、及び導体要素１５０の位置関係を概略的に示す図であり、簡明化のためにその他の構成要素（例えばイオン源１１２など）の図示を省略している。図３（ａ）は、本発明のある実施形態に係り、第１三重点領域１３４に形成されている高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、本発明のある実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造を概略的に示す上面図である。

【0035】

詳しくは後述するが、この高電圧電極の絶縁構造においては、ブッシング内壁面１２８に隣接する耐熱部が、第１導体フランジ１３０に形成されている。耐熱部は、ブッシング１２６と第１導体フランジ１３０との接合領域の縁部に沿って設けられている。耐熱部は、耐熱性を有する導電領域である。

【0036】

図２（ｂ）及び図３（ａ）に示されるように、第１導体フランジ１３０は導体要素１５０を備える。第１導体フランジ１３０はその表面上に導体要素１５０を支持する導体本体である。導体要素１５０は、第１導体フランジ１３０とは別体である追加の環状部材である。導体要素１５０は第１導体フランジ１３０に支持されているので、導体要素１５０は第１導体フランジ１３０と等しい電位を有する。

【0037】

導体要素１５０は、第１接合領域１３８に隣接しかつブッシング内壁面１２８に隣接するように第１境界ゾーン１４２上に配置されている。導体要素１５０は、第１露出領域１４０にも隣接する。第１境界ゾーン１４２は、導体要素１５０によって覆われた第１導体フランジ１３０の表面の一部である。図においては、導体要素１５０の上方にブッシング内壁面１２８、導体要素１５０の左方に第１接合領域１３８、導体要素１５０の右方に第１露出領域１４０が隣接する。導体要素１５０は、第１露出領域１４０とブッシング内壁面１２８との境界部分に沿って設けられている。

【0038】

図３（ｂ）には第１導体フランジ１３０に接するブッシング１２６の端面が示されている。この端面は、ブッシング１２６を第１導体フランジ１３０に接続するブッシング１２６の電極接合表面である。導体要素１５０に相当する部分が図３（ｂ）に破線で示されている。図示されるように、導体要素１５０は、ブッシング内壁面１２８の全周に沿って設けられている。

【0039】

導体要素１５０はその全体が第１導体フランジ１３０の凹部１５２に収容されている。凹部１５２は、第１導体フランジ１３０に形成されており、第１境界ゾーン１４２と対向部分１５４との間にある。対向部分１５４は、第１境界ゾーン１４２に対向するブッシング１２６の部分である。

【0040】

ブッシング内壁面１２８を境界として導体要素１５０の上面１５６の一部分（例えば半分）は内部空間１１８に露出されている。導体要素１５０上に三重点を形成するためには実用上、内部空間１１８に露出された上面１５６の一部分の幅は例えば約５ｍｍないし約１０ｍｍ以内であり、またはそれより大きくてもよい。上面１５６の他の一部分（例えば残りの半分）はブッシング１２６の対向部分１５４に覆われている。同様に、対向部分１５４に覆われた上面１５６の他の一部分の幅は例えば約５ｍｍないし約１０ｍｍ以内であり、またはそれより大きくてもよい。対向部分１５４は内部空間１１８に露出されていない。

【0041】

また、凹部１５２の深さは、導体要素１５０の厚さＤに実質的に等しい。そのため、ブッシング内壁面１２８に隣接する導体要素１５０の上面１５６は、第１導体フランジ１３０の第１接合領域１３８（及び第１露出領域１４０）と実質的に同一の平面を形成する。

【0042】

導体要素１５０の厚さＤ（または凹部１５２の深さ）は、上面１５６が第１接合領域１３８（及び第１露出領域１４０）よりもわずかに（例えば寸法公差程度）下方に位置するように定められていてもよい。上面１５６と第１接合領域１３８（及び第１露出領域１４０）との高さ差は、約１ｍｍ以内、または約０．５ｍｍ以内であってもよい。この場合、導体要素１５０の上面１５６とブッシング内壁面１２８との間に隙間が形成される。この隙間は導体要素１５０とブッシング１２６との干渉を避けるのに役立つ。

【0043】

逆に、導体要素１５０の厚さＤ（または凹部１５２の深さ）は、上面１５６が第１接合領域１３８（及び第１露出領域１４０）よりもわずかに上方に位置するように定められていてもよい。この場合、導体要素１５０の上面１５６がブッシング１２６の対向部分１５４に押し付けられて上面１５６と第１接合領域１３８とが実質的に同一の平面を形成するように、導体要素１５０は柔軟性及び／または弾力性を有していてもよい。

【0044】

導体要素１５０は、第１導体フランジ１３０と異なる材料、具体的には、第１導体フランジ１３０よりも高融点の導電材料で形成されている。導体要素１５０はその全体が耐熱部を形成する。この導電材料は例えば、第１導体フランジ１３０よりも低い導電率を有する。

【0045】

導体要素１５０は例えば、グラファイト製の板またはシートである。導体要素１５０としてグラファイト板またはグラファイトシートを用いることは、コスト面や取り扱いの容易さといった点から有利である。

【0046】

ところで、現実には、第１接合領域１３８（または第２接合領域１４４）及びそれに接するブッシング１２６の表面（電極接合表面）はそれぞれ微視的な凹凸（例えば微小突起）を有する。こうした凹凸は例えば、ブッシング１２６及び第１導体フランジ１３０（または第２導体フランジ１３２）を製造するための機械加工によって形成される。その結果、第１接合領域１３８（または第２接合領域１４４）とブッシング１２６との間には微小隙間が生じうる。微小隙間には残留ガスが存在しうる。また、第１導体フランジ１３０（または第２導体フランジ１３２）に高電圧が印加されたとき、第１三重点領域１３４（または第２三重点領域１３６）付近にはその周囲よりも強い電界が生じうる。微小突起から微小隙間に電子が放出されうる。

【0047】

こうした要因によって、第１三重点領域１３４（または第２三重点領域１３６）は他の場所に比べて、電子の供給やガスのイオン化など放電の初期事象が発生しやすい。初期事象の発生場所の近傍に例えばアルミニウムのような低融点の材料が存在する場合には、材料の気化、ガスのイオン化、イオンの静電加速、及び周辺部材へのイオンの衝突が相乗的に進展しうる。

【0048】

仮に、ブッシング内壁面１２８が第１導体フランジ１３０の表面（例えば第１露出領域１４０）に直に接触する場合には、その接触部分に低融点の導電材料、絶縁材料、及び真空の三重点が形成されるので、初期事象さらには放電が頻発するかもしれない。あるいは、初期事象が大規模な放電へと発展するかもしれない。

【0049】

放電電流が過大であると、第１導体フランジ１３０（または第２導体フランジ１３２）の電源（例えば電源装置１１１）の電圧が瞬間的に降下しうる。そうした電圧の変動は、イオン源装置１０２により生成されるイオンビームＢの品質に影響しうる。極端な場合には、放電によって第１三重点領域１３４（または第２三重点領域１３６）の周辺の部材に炭化などの損傷が生じうる。長期的にはこうした損傷が成長し、例えば、絶縁体表面に大規模な炭化路が形成されることもありうる。

【0050】

導体要素１５０が設けられていなかったとしたら、凹部１５２が内部空間１１８に開放されるので、ブッシング１２６、第１導体フランジ１３０（または第２導体フランジ１３２）、及び内部空間１１８の境界が第１接合領域１３８（または第２接合領域１４４）の縁部に形成されることになる。以下では説明の便宜上、このように導体要素１５０がない場合に形成されるであろう三重点を、旧三重点１５８と呼ぶことがある。これに対して、導体要素１５０が設けられている場合に形成される三重点を、新三重点１６０と呼ぶことがある。

【0051】

本実施形態によると、旧三重点１５８は導体要素１５０で覆い隠されており、導体要素１５０の上面１５６に新三重点１６０が形成されている。新三重点１６０は、高融点の導電材料、絶縁材料、及び真空の境界である。したがって、新三重点１６０における導電材料の気化が抑制される。そのため、放電の発生頻度を抑えることができる。あるいは、放電の規模を小さくすることができる。

【0052】

その結果、本実施形態によると、第１導体フランジ１３０（または第２導体フランジ１３２）に印加されている高電圧の放電に起因する変動が抑制され、イオン源装置１０２により生成されるイオンビームＢの品質が安定する。したがって、本実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造は、イオン注入装置１００の生産性に貢献する。

【0053】

上述の実施形態においては、第１導体フランジ１３０に絶縁構造が形成されている。この構成が実用上有用であるのは、第１導体フランジ１３０が第２導体フランジ１３２に対して陰極となる場合であり、従って第１導体フランジ１３０が電子の放出源となりうるからである。しかし、本実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造は、第１導体フランジ１３０だけでなく、第２導体フランジ１３２にも同様に設けられてもよい（図２（ｂ）参照）。あるいは、状況によっては、第２導体フランジ１３２だけに絶縁構造が設けられてもよい。

【0054】

上述の実施形態においては、導体要素１５０は、グラファイト製の板またはシートである。しかし、導体要素１５０の材料は、純粋なグラファイトでなくてもよい。導体要素１５０は、グラファイトを主成分（例えば純度８０％以上、以下同様）とする材料で形成されていてもよい。

【0055】

また、導体要素１５０は、タングステン、タンタル、またはモリブデンなどの高融点金属、または、そうした高融点金属を主成分とする材料で形成されていてもよい。導体要素１５０は、シリコンカーバイド、タンタルカーバイド、またはタングステンカーバイドを主成分とする材料で形成されていてもよい。導体要素１５０は、鉄またはその合金（例えば、純鉄、鋼鉄、ステンレス鋼など）を主成分とする材料で形成されていてもよい。

【0056】

なお、導体要素１５０を形成する材料の導電率は、第１導体フランジ１３０の導電率と等しいかそれより大きくてもよい。また、導体要素１５０の一部が第１導体フランジ１３０と同じ材料で形成されていてもよい。

【0057】

上述の実施形態においては、導体要素１５０の全体が第１導体フランジ１３０の凹部１５２に収容されている。凹部１５２は第１導体フランジ１３０にのみ形成されている。しかし、凹部１５２は、第１導体フランジ１３０及びブッシング１２６の両方に形成されていてもよい。

【0058】

図４（ａ）に示されるように、導体要素１５０は、上側凹部１６２と下側凹部１６４とからなる凹部１５３に収容されていてもよい。下側凹部１６４は第１導体フランジ１３０に形成され、上側凹部１６２は下側凹部１６４に対向してブッシング１２６に形成されている。この場合、導体要素１５０は、凹部１５３から内部空間１１８にはみ出した露出部分１６６を有する。このようにしても、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す実施形態と同様に、旧三重点１５８を導体要素１５０で覆い、導体要素１５０の上面１５６に新三重点１６０を形成することができる。

【0059】

イオン源装置１０２の運転が長期的に継続されるとき、新三重点１６０の近傍で導体要素１５０の材料が徐々に消耗しうる。導体要素１５０に十分な寿命を与えるには、新三重点１６０における導体要素１５０の厚さＤは、例えば約３０μｍ以上、または５０μｍ以上であることが好ましい。厚さＤは、例えば約０．１ｍｍから約５ｍｍの範囲にあってもよい。

【0060】

また、新三重点１６０を高融点導電材料で形成するためには、新三重点１６０から第１接合領域１３８（即ち旧三重点１５８）への沿面距離（破線の矢印Ｅで図示する）は、約０．５ｍｍ以上であり、及び／または、約５ｍｍ以下（または約１０ｍｍ以下）であることが好ましい。新三重点１６０から第１露出領域１４０への沿面距離（破線の矢印Ｆで図示する）は、約０．５ｍｍ以上であり、及び／または、約５ｍｍ以下（または約１０ｍｍ以下）であることが好ましい。

【0061】

また、第１導体フランジ１３０が導体要素１５０を収容する凹部を有することに代えて、図４（ｂ）に示されるように、導体要素１５０は、ブッシング１２６に形成されているブッシング凹部１６８に収容されていてもよい。導体要素１５０の幅Ｇよりもブッシング凹部１６８の深さＨが小さいので、導体要素１５０は、ブッシング凹部１６８から内部空間１１８にはみ出した露出部分１７０を有する。このようにしても、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す実施形態と同様に、旧三重点１５８を導体要素１５０で覆い、導体要素１５０の上面１５６に新三重点１６０を形成することができる。

【0062】

露出部分１７０を有さずに導体要素１５０の全体がブッシング凹部１６８に収容されるように、ブッシング凹部１６８の深さＨは導体要素１５０の幅Ｇに等しいか又はそれより大きくてもよい。このようにしても、旧三重点１５８を導体要素１５０で覆い、導体要素１５０の上面１５６に新三重点１６０を形成することができる。

【0063】

あるいは、第１導体フランジ１３０及びブッシング１２６のいずれにも、導体要素１５０を収容する凹部が形成されていなくてもよい。図５に示されるように、導体要素１５０は、第１接合領域１３８に接するブッシング１２６の基部１７２に隣接するように配置されている。このようにすれば、既存の第１導体フランジ１３０及びブッシング１２６によって形成された旧三重点１５８を覆い隠すように導体要素１５０を設置することができる。導体要素１５０は、旧三重点１５８を覆う、いわばカバーである。

【0064】

導体要素１５０はブッシング１２６の基部１７２に接触していなくてもよい。導体要素１５０の取り付けまたは取り外しを容易にするために、導体要素１５０とブッシング１２６の基部１７２との隙間Ｊは、例えば約１ｍｍ以内、または約０．５ｍｍ以内であってもよい。このようにしても、新三重点１６０を導体要素１５０に形成することができる。

【0065】

図６に示されるように、導体要素１５０は複数の部材を備えてもよい。例えば、導体要素１５０は、凹部１５２に収容されている第１導体部材１７４と、ブッシング１２６の基部１７２に隣接する第２導体部材１７６と、を備えてもよい。第２導体部材１７６は、第１導体部材１７４の露出された表面を覆うように第１導体部材１７４の上に配置されている。

【0066】

図６に示される導体要素１５０は全体として、Ｌ字型形状の断面を有する環状の部材である。一方、図３（ａ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図５に示される導体要素１５０は、矩形の断面を有する。しかし、導体要素１５０の断面は、Ｌ字型や矩形に限られず、その他どのような形状であってもよい。

【0067】

上述の実施形態においては、図３（ｂ）に示されるように、導体要素１５０はブッシング内壁面１２８の全周に沿って設けられている。導体要素１５０は周方向に連続する部材である。しかし、ある実施形態においては、導体要素１５０は、周方向に沿って複数のセクター型に分割されていてもよい。なお、複数に分割された導体要素間の隙間は、０．５ｍｍ以内であることが好ましい。

【0068】

また、図７に示されるように、本発明のある実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造は、導体要素１５０を保持する１つ又は複数の保持部材１７８を備えてもよい。保持部材１７８は導体要素１５０に隣接して第１導体フランジ１３０上に配置されている。保持部材１７８は、導体要素１５０を構造的に支持するために設けられていてもよい。保持部材１７８は、導体要素１５０の取付作業を容易にするために設けられていてもよい。

【0069】

保持部材１７８は、導体要素１５０とは異なる材料で形成されている。よって、保持部材１７８は、導体要素１５０とは異なる融点及び／または導電率を有する。保持部材１７８は第１導体フランジ１３０と同一の又はその他の導電材料で形成されていてもよい。保持部材１７８は絶縁材料で形成されていてもよい。

【0070】

導体要素１５０は、保持部材１７８とともに単一の部品を構成するように保持部材１７８に固定されていてもよい。例えば、導体要素１５０は原子レベルで保持部材１７８に結合されていてもよい。導体要素１５０は、保持部材１７８の表面上に形成された層または膜であってもよい。あるいは、導体要素１５０は、保持部材１７８から取り外し可能であってもよい。

【0071】

図８に示されるように、第１接合領域１３８とこれに接するブッシング１２６の部分との間に真空封止部材１８０（例えばＯリング）が設けられていてもよい。真空封止部材１８０は、導体要素１５０とは別の部材として導体要素１５０から離れて設けられている。真空封止部材１８０は、第１導体フランジ１３０の第１接合領域１３８に形成された溝１８２に収容されている。なお、溝１８２はブッシング１２６に形成されていてもよい。

【0072】

図９には、図３（ｂ）と同様に第１導体フランジ１３０に接するブッシング１２６の端面が示されている。図９に示されるように、導体要素１５０は、ブッシング内壁面１２８の一部（例えば半周）に沿って形成されていてもよい。周方向に特定の場所で放電が生じやすい場合には、そうした場所に導体要素１５０を配置し、相対的に放電が生じにくい場所には導体要素１５０を設けないようにしてもよい。なお、導体要素１５０の周方向の形状は、導体要素１５０に接する他の部材との沿面距離を充分にとれていれば、図示される円弧形状には限られない。

【0073】

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。

【0074】

上述の実施形態においては、第１導体フランジ１３０においてブッシング１２６に対向する表面が平面状に形成されている。例えば、図３（ａ）に示す実施形態においては、第１導体フランジ１３０の第１接合領域１３８及び第１露出領域１４０と導体要素１５０の上面１５６とが同一平面をなし、この平面と第１境界ゾーン１４２とが平行である。しかし、これら各部分の相対位置関係は、そのような具体的構成には限られない。

【0075】

例えば、第１接合領域１３８と第１露出領域１４０との間に高さ差が形成されるように第１境界ゾーン１４２が段差を有してもよい。この場合、第１接合領域１３８に対して第１露出領域１４０が上方に位置してもよいし、下方に位置してもよい。また、第１接合領域１３８と第１露出領域１４０とが交差するように第１境界ゾーン１４２が角部を有してもよい。第１接合領域１３８に対して第１露出領域１４０が上向きに傾斜していてもよいし、下向きに傾斜していてもよい。例えば、第１接合領域１３８に対し第１露出領域１４０が垂直であってもよい。

【0076】

さらに、第１接合領域１３８、第１露出領域１４０、及び第１境界ゾーン１４２の少なくとも１つは、平坦でなくてもよく、例えば凸部または凹部を有してもよい。例えば、第１露出領域１４０の凸部は、内部空間１１８に対して第１接合領域１３８及び／または第１境界ゾーン１４２を覆うためのカバー又はその一部であってもよい。

【0077】

また、導体要素１５０は第１露出領域１４０の少なくとも一部を覆っていてもよい。すなわち、内部空間１１８に露出された第１導体部の表面は導体要素１５０で覆われていてもよい。あるいは、導体要素１５０は第１接合領域１３８の少なくとも一部を覆っていてもよい。この場合、導体要素１５０の表面がブッシング１２６に接合されていてもよい。

【0078】

上述の実施形態においては、導体要素１５０は、第１導体フランジ１３０とは別体の部材である。しかし、ある実施形態においては、導体要素１５０が第１導体フランジ１３０に一体に形成され、第１導体フランジ１３０に密着した耐熱部が設けられていてもよい。

【0079】

上述の実施形態においては、導体要素１５０は耐熱性を有する材料で形成されている。しかし、導体要素１５０の材料の性質については、別の解釈もあり得る。例えば、導体要素１５０は、電導電子密度が小さい材料で形成されていてもよい。スパッタによる電子はグラファイト（黒鉛）のような電導電子密度の低い物質のほうが発生しにくい。導体要素１５０は、仕事関数が大きい材料で形成されていてもよい。電界放出は仕事関数が大きいほど起こりにくいからである。グラファイトやタングステンはアルミニウムよりも仕事関数が大きい。このように、第１導体フランジ１３０に比べて電子を放出しにくい電子非放出材料で、導体要素１５０が形成されていてもよい。ここで、電子非放出材料とは、導体要素１５０が配置される導体部に比べて電子を放出しにくい材料を意味する。三重点領域での空間への電子の放出を抑制することができるので、放電の頻度または規模を小さくすることができる。

【0080】

本発明の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造が第１導体フランジ１３０及び第２導体フランジ１３２の両方に形成される場合には、それらが互いに異なる構造を有してもよい。上述の実施形態のいずれかが第１導体フランジ１３０に採用され、上述の実施形態の他のいずれかが第２導体フランジ１３２に採用されてもよい。

【0081】

本発明の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造は、イオン源装置１０２のいずれかの導体部または電極体に適用することができる。また、本発明の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造は、イオン注入装置１００のいずれかの導体部または電極体に適用することができる。

【0082】

また、本発明の実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造は、交流の高電圧が印加される２つの導体部または電極体に適用することもできる。この場合、導体要素１５０は、２つの導体部または電極体のそれぞれに設けられていてもよい。例えば、ビーム走査装置１１０の走査電極とこれを支持する絶縁体との間に導体要素１５０が設けられてもよい。

【0083】

また、絶縁体の露出表面は、真空空間に露出されていてもよいし、大気空間に露出されていてもよい。あるいは、絶縁体の露出表面は、例えば絶縁オイルなどの流体で満たされた流体空間に露出されていてもよい。同様に、導体本体の露出領域は、真空空間に露出されていてもよいし、大気空間に露出されていてもよいし、流体空間に露出されていてもよい。よって、三重点は、導体部と絶縁体と真空空間との間に形成されてもよいし、導体部と絶縁体と大気空間との間に形成されてもよいし、導体部と絶縁体と流体空間との間に形成されてもよい。本実施形態に係る高電圧電極の絶縁構造はこうした三重点に適用することができる。

【0084】

以下、本発明の幾つかの態様を挙げる。

【0085】

Ａ０．イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造であって、
空間への露出表面を備える絶縁体と、
前記絶縁体に接する接合領域と、前記空間への露出領域と、前記接合領域と前記露出領域との間で前記絶縁体の前記露出表面に沿って延びている境界ゾーンと、を備える導体部と、を備え、
前記導体部は、前記境界ゾーンを備える導体本体と、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素と、を備え、
前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されていることを特徴とする高電圧電極の絶縁構造。

【0086】

Ａ１．イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造であって、
電極である２つの導体部と、
前記２つの導体部の間に介在する絶縁体と、を備え、
前記２つの導体部はそれぞれ前記絶縁体に接続されており、
前記絶縁体は、真空空間への露出表面を備え、
前記２つの導体部の各々は、前記絶縁体に接する接合領域と、前記真空空間への露出領域と、前記接合領域と前記露出領域との間にある境界ゾーンと、を備える導体本体を備え、
前記２つの導体部の少なくとも一方は、前記導体本体に配置される少なくとも１つの導体要素を備え、
前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記境界ゾーンの少なくとも一部に設けられ、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されていることを特徴とする高電圧電極の絶縁構造。

【0087】

Ａ２．前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面との間に隙間を有して配置されていることを特徴とする実施形態Ａ０またはＡ１に記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0088】

Ａ３．前記絶縁体は、前記境界ゾーンに対向する対向部分を備え、前記対向部分及び前記境界ゾーンの少なくとも一方に凹部が形成され、前記導体要素の少なくとも一部が前記凹部に収容されていることを特徴とする実施形態Ａ０からＡ２のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0089】

Ａ４．前記導体要素は、前記接合領域に接する前記絶縁体の基部に隣接することを特徴とする実施形態Ａ０からＡ３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0090】

Ａ５．前記導体要素を保持する保持部材をさらに備え、前記保持部材は前記導体要素とは異なる材料で形成されていることを特徴とする実施形態Ａ０からＡ４のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0091】

Ａ６．前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面と前記接合領域との間に０．５ｍｍ以上の沿面距離を有することを特徴とする実施形態Ａ０からＡ５のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0092】

Ａ７．前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面と前記露出領域との間に０．５ｍｍ以上の沿面距離を有することを特徴とする実施形態Ａ０からＡ６のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0093】

Ａ８．前記導体要素は、前記絶縁体の前記露出表面と前記導体本体との間に３０μｍ以上の厚さを有することを特徴とする実施形態Ａ０からＡ７のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0094】

Ａ９．前記空間は真空に排気される空間であり、前記接合領域と前記絶縁体との間に真空封止部材が設けられていることを特徴とする実施形態Ａ０からＡ８のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0095】

Ａ１０．前記絶縁体の前記露出表面は前記空間を囲む前記絶縁体の内壁面であり、前記導体要素は前記内壁面の全周に沿って形成されていることを特徴とする実施形態Ａ０からＡ９のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0096】

Ａ１１．前記絶縁体の前記露出表面は前記空間を囲む前記絶縁体の内壁面であり、前記導体要素は前記内壁面の一部に沿って形成されていることを特徴とする実施形態Ａ０からＡ９のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0097】

Ａ１２．第１の導体部には第１直流電圧が印加され、
前記絶縁体には前記第１直流電圧と異なる第２直流電圧が印加される第２の導体部が取り付けられていることを特徴とする実施形態Ａ０からＡ１１のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0098】

Ａ１３．前記絶縁体には第１の導体部と異なる第２の導体部が取り付けられており、２つの導体部の間には交流電圧が印加され、前記第２の導体部は第２の導体要素を備えることを特徴とする実施形態Ａ０からＡ１１のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0099】

Ａ１４．前記導電材料は、グラファイトを含むことを特徴とする実施形態Ａ０からＡ１３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0100】

Ａ１５．前記導電材料は、タングステン、タンタル、またはモリブデンを含むことを特徴とする実施形態Ａ０からＡ１３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0101】

Ａ１６．前記導電材料は、シリコンカーバイド、タンタルカーバイド、またはタングステンカーバイドを含むことを特徴とする実施形態Ａ０からＡ１３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0102】

Ａ１７．前記導電材料は、鉄を含むことを特徴とする実施形態Ａ０からＡ１３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0103】

Ａ１８．前記導体要素は、前記導電材料に代えて、電子非放出材料で形成されていることを特徴とする実施形態Ａ０からＡ１７のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0104】

Ａ１９．実施形態Ａ０からＡ１８のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造を備えるイオン源装置。

【0105】

Ａ２０．実施形態Ａ０からＡ１８のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造を備えるイオン注入装置。

【0106】

Ｂ１．イオン注入装置のための高電圧電極の絶縁構造であって、
露出表面を備える絶縁体と、
前記絶縁体に接する接合領域と、前記絶縁体の前記露出表面に隣接するように前記接合領域の縁部の少なくとも一部に沿って設けられている耐熱部と、を備える導体部と、を備え、
前記耐熱部は、前記絶縁体の前記露出表面との間に隙間を有して配置され、前記導体部よりも高融点の導電材料で形成されていることを特徴とする高電圧電極の絶縁構造。

【0107】

Ｂ２．前記導体部は、前記耐熱部を備えており前記縁部に配置される少なくとも１つの導体要素と、を備えることを特徴とする実施形態Ｂ１に記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0108】

Ｂ３．前記絶縁体は、前記接合領域の前記縁部に対向する対向部分を備え、前記対向部分及び前記縁部の少なくとも一方に凹部が形成され、前記耐熱部の少なくとも一部が前記凹部に収容されていることを特徴とする実施形態Ｂ１またはＢ２に記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0109】

Ｂ４．前記耐熱部は、前記接合領域に接する前記絶縁体の基部に隣接することを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0110】

Ｂ５．前記耐熱部を保持する保持部材をさらに備え、前記保持部材は前記耐熱部とは異なる材料で形成されていることを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ４のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0111】

Ｂ６．前記耐熱部は、前記絶縁体の前記露出表面と前記接合領域との間に０．５ｍｍ以上の沿面距離を有することを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ５のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0112】

Ｂ７．前記耐熱部は、前記絶縁体の前記露出表面と前記露出領域との間に０．５ｍｍ以上の沿面距離を有することを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ６のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0113】

Ｂ８．前記耐熱部は、前記絶縁体の前記露出表面と前記導体本体との間に３０μｍ以上の厚さを有することを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ７のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0114】

Ｂ９．前記露出表面は真空に排気される空間に露出される表面であり、前記接合領域と前記絶縁体との間に真空封止部材が設けられていることを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ８のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0115】

Ｂ１０．前記絶縁体の前記露出表面は前記絶縁体の内壁面であり、前記耐熱部は前記内壁面の全周に沿って形成されていることを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ９のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0116】

Ｂ１１．前記絶縁体の前記露出表面は前記絶縁体の内壁面であり、前記耐熱部は前記内壁面の一部に沿って形成されていることを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ９のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0117】

Ｂ１２．前記導体部には第１直流電圧が印加され、
前記絶縁体には前記第１直流電圧と異なる第２直流電圧が印加される第２の導体部が取り付けられていることを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ１１のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0118】

Ｂ１３．前記絶縁体には前記導体部と異なる第２の導体部が取り付けられており、２つの導体部の間には交流電圧が印加され、前記第２の導体部は第２の耐熱部を備えることを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ１１のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0119】

Ｂ１４．導電材料は、グラファイトを含むことを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ１３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0120】

Ｂ１５．導電材料は、タングステン、タンタル、またはモリブデンを含むことを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ１３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0121】

Ｂ１６．前記導電材料は、シリコンカーバイド、タンタルカーバイド、またはタングステンカーバイドを含むことを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ１３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0122】

Ｂ１７．導電材料は、鉄を含むことを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ１３のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0123】

Ｂ１８．前記導体要素は、前記導電材料に代えて、電子非放出材料で形成されていることを特徴とする実施形態Ｂ１からＢ１７のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造。

【0124】

Ｂ１９．実施形態Ｂ１からＢ１８のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造を備えるイオン源装置。

【0125】

Ｂ２０．実施形態Ｂ１からＢ１８のいずれかに記載の高電圧電極の絶縁構造を備えるイオン注入装置。

【0126】

Ｃ．少なくとも二つ以上の電極体が絶縁物を介して接合するように配置され、
各電極体間には実効値１ｋＶ以上の直流もしくは交流の電圧が掛かり、
各々の電極体と絶縁物との接合部の少なくとも一部が真空と接し、各電極体と絶縁物と真空との境界線（いわゆる三重点）が形成される電極体構造において、
高融点物質で構成され導電性である追加部材を、元の三重点を覆い隠すように絶縁物と電極体との近傍に配置し、
該追加部材の電位は該電極体と等しくさせ、
該追加部材を取り付けた部分では、三重点（絶縁物と導体と真空とが接する境界線）を該追加部材上に形成することを特徴とする真空用電極体構造。

【符号の説明】

【0127】

１００ イオン注入装置、 １０２ イオン源装置、 １１２ イオン源、 １１８ 内部空間、 １２６ ブッシング、 １２８ ブッシング内壁面、 １３０ 第１導体フランジ、 １３２ 第２導体フランジ、 １３４ 第１三重点領域、 １３６ 第２三重点領域、 １３８ 第１接合領域、 １４０ 第１露出領域、 １４２ 第１境界ゾーン、 １４４ 第２接合領域、 １４６ 第２露出領域、 １４８ 第２境界ゾーン、 １５０ 導体要素、 １５２ 凹部、 １５４ 対向部分、 １５６ 上面、 １５８ 旧三重点、 １６０ 新三重点、 １７２ 基部、 １７８ 保持部材、 １８０ 真空封止部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】