(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022081201
(43)【公開日】2022-05-31
(54)【発明の名称】絶縁構造および絶縁構造の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01J 27/08 20060101AFI20220524BHJP
H01J 27/04 20060101ALI20220524BHJP
H01J 37/08 20060101ALI20220524BHJP
H01J 37/317 20060101ALI20220524BHJP
【ＦＩ】
H01J27/08
H01J27/04
H01J37/08
H01J37/317 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020192598
(22)【出願日】2020-11-19
(71)【出願人】
【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】100116274
【弁理士】
【氏名又は名称】富所 輝観夫
(72)【発明者】
【氏名】石田 勇二
【テーマコード（参考）】
5C030
5C034
【Ｆターム（参考）】
5C030DE04
5C034CC01
(57)【要約】
【課題】汚染物の付着による絶縁性能の低下を抑制しうる絶縁構造を提供する。
【解決手段】絶縁構造７４は、第１端部８２と、第２端部８４と、第１端部８２と第２端部８４の間を接続する軸部８６と、軸部８６の外面９４と対向する内面９６を有し、第１端部８２から第２端部８４に向けて延在する包囲部８８と、を備える。軸部８６の外面９４と包囲部８８の内面９６の間の隙間９０は、外部と連通するように構成される。第１端部８２、第２端部８４、軸部８６および包囲部８８は、電気絶縁材料で構成される。
【選択図】図４
【解決手段】絶縁構造７４は、第１端部８２と、第２端部８４と、第１端部８２と第２端部８４の間を接続する軸部８６と、軸部８６の外面９４と対向する内面９６を有し、第１端部８２から第２端部８４に向けて延在する包囲部８８と、を備える。軸部８６の外面９４と包囲部８８の内面９６の間の隙間９０は、外部と連通するように構成される。第１端部８２、第２端部８４、軸部８６および包囲部８８は、電気絶縁材料で構成される。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１端部と、
第２端部と、
前記第１端部と前記第２端部の間を接続する軸部と、
前記軸部の外面と対向する内面を有し、前記第１端部から前記第２端部に向けて延在する包囲部と、を備え、
前記軸部の前記外面と前記包囲部の前記内面の間の隙間は、外部と連通するように構成され、
前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部は、電気絶縁材料で構成されることを特徴とする絶縁構造。
第２端部と、
前記第１端部と前記第２端部の間を接続する軸部と、
前記軸部の外面と対向する内面を有し、前記第１端部から前記第２端部に向けて延在する包囲部と、を備え、
前記軸部の前記外面と前記包囲部の前記内面の間の隙間は、外部と連通するように構成され、
前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部は、電気絶縁材料で構成されることを特徴とする絶縁構造。
【請求項2】
前記隙間は、外部から直接視認できない部分を有するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の絶縁構造。
【請求項3】
前記軸部の前記外面および前記包囲部の前記内面の少なくとも一方は、凹部または凸部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁構造。
【請求項4】
前記軸部の前記外面は、凹部または凸部を有し、前記包囲部の前記内面は、凹部または凸部を有することを特徴とする請求項３に記載の絶縁構造。
【請求項5】
前記包囲部の前記内面は、前記軸部の前記外面の凹部に対応する位置に設けられる凸部、および、前記軸部の前記外面の凸部に対応する位置に設けられる凹部の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項３に記載の絶縁構造。
【請求項6】
前記凹部または前記凸部は、周方向または螺旋状に延びることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の絶縁構造。
【請求項7】
前記包囲部の外面は、円筒面であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の絶縁構造。
【請求項8】
前記絶縁構造は、径方向に延びる開口を有し、前記隙間は、前記開口を通じて外部と連通することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の絶縁構造。
【請求項9】
前記包囲部は、前記第１端部に接続され、前記包囲部と前記第２端部の間に開口が設けられ、前記隙間は、前記開口を通じて外部と連通することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の絶縁構造。
【請求項10】
前記開口は、前記軸部から径方向に離れるにつれて開口幅が大きくなるように構成されることを特徴とする請求項８または９に記載の絶縁構造。
【請求項11】
前記隙間は、前記開口から離れるにつれて前記軸部の前記外面と前記包囲部の前記内面の間の距離が小さくなるように構成されることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の絶縁構造。
【請求項12】
前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部は、同一材料で構成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の絶縁構造。
【請求項13】
前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部は、セラミック材料または樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の絶縁構造。
【請求項14】
絶縁構造の製造方法であって、前記絶縁構造は、第１端部と、第２端部と、前記第１端部と前記第２端部の間を接続する軸部と、前記軸部の外面と対向する内面を有し、前記第１端部から前記第２端部に向けて延在する包囲部と、を備え、前記軸部の前記外面と前記包囲部の前記内面の間の隙間は、外部と連通するように構成され、
前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部を電気絶縁材料で形成することを特徴とする絶縁構造の製造方法。
前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部を電気絶縁材料で形成することを特徴とする絶縁構造の製造方法。
【請求項15】
前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部の少なくとも一部を積層造形法により形成することを特徴とする請求項１４に記載の絶縁構造の製造方法。
【請求項16】
前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部の少なくとも一部を機械切削により形成することを特徴とする請求項１４または１５に記載の絶縁構造の製造方法。
【請求項17】
前記軸部の少なくとも一部を含む第１部品と、前記包囲部の少なくとも一部を含む第２部品とを備える複数の部品を形成することと、
前記複数の部品を接合することと、を備えることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の絶縁構造の製造方法。
前記複数の部品を接合することと、を備えることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の絶縁構造の製造方法。
【請求項18】
前記複数の部品を接合することは、各部品に形成される係合部を互いに係合させることを含むことを特徴とする請求項１７に記載の絶縁構造の製造方法。
【請求項19】
前記複数の部品を接合することは、前記複数の部品を仮接合することと、前記複数の部品の仮接合部分を硬化させて前記複数の部品を固着させることと、を含むことを特徴とする請求項１７または１８に記載の絶縁構造の製造方法。
【請求項20】
前記隙間に支持部材を配置しながら前記第１端部、前記第２端部、前記軸部および前記包囲部の少なくとも一部を構成する中間体を形成することと、
前記中間体から前記支持部材を除去することと、を備えることを特徴とする請求項１４から１９のいずれか一項に記載の絶縁構造の製造方法。
前記中間体から前記支持部材を除去することと、を備えることを特徴とする請求項１４から１９のいずれか一項に記載の絶縁構造の製造方法。
【請求項21】
前記支持部材は、樹脂材料で構成され、前記支持部材を除去することは、前記支持部材を加熱して溶融、蒸発または熱分解させること、または、前記支持部材を溶剤を用いて溶解させることを含むことを特徴とする請求項２０に記載の絶縁構造の製造方法。
【請求項22】
前記絶縁構造は、セラミック材料または樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１４から２１のいずれか一項に記載の絶縁構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、絶縁構造および絶縁構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造工程では、半導体の導電性を変化させる目的、半導体の結晶構造を変化させる目的などのために、半導体ウェハにイオンを注入する工程（イオン注入工程ともいう）が標準的に実施されている。イオン注入工程で使用される装置は、一般にイオン注入装置と呼ばれる。イオン注入装置は、ソースガスをプラズマ化してイオンを生成するためのイオン生成装置を備える。イオン生成装置で生成されるイオンは、引出電極によって印加される電場を通じて引き出される。引出電極は、絶縁構造によって支持される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－２３５８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
絶縁構造の表面には、イオン注入装置の使用によって導電性の汚染物が付着する。汚染物が付着すると絶縁構造の絶縁性能が低下するため、定期的なメンテナンスが必要とされる。絶縁構造のメンテナンス頻度が高いと、イオン注入装置の生産性の低下につながる。
【0005】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、汚染物の付着による絶縁性能の低下を抑制しうる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】
本発明のある態様の絶縁構造は、第１端部と、第２端部と、第１端部と第２端部の間を接続する軸部と、軸部の外面と対向する内面を有し、第１端部から第２端部に向けて延在する包囲部と、を備える。軸部の外面と包囲部の内面の間の隙間は、外部と連通するように構成される。第１端部、第２端部、軸部および包囲部は、電気絶縁材料で構成される。
【0007】
本発明の別の態様は、絶縁構造の製造方法である。絶縁構造は、第１端部と、第２端部と、第１端部と第２端部の間を接続する軸部と、軸部の外面と対向する内面を有し、第１端部から第２端部に向けて延在する包囲部と、を備え、軸部の外面と包囲部の内面の間の隙間は、外部と連通するように構成される。この方法は、第１端部、第２端部、軸部および包囲部を電気絶縁材料で形成する。
【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】
本発明のある態様によれば、汚染物の付着による絶縁性能の低下を抑制しうる絶縁構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図である。
【図3】実施の形態に係るイオン生成装置の構成を概略的に示す図である。
【図4】実施の形態に係る絶縁構造の構成を詳細に示す断面図である。
【図6】中間体を積層造形法で形成する工程を模式的に示す図である。
【図9】変形例に係る絶縁体の構成を詳細に示す断面図である。
【図10】別の変形例に係る絶縁体の構成を詳細に示す断面図である。
【図12】さらに別の変形例に係る絶縁体の構成を詳細に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
図１は、実施の形態に係るイオン注入装置１０を概略的に示す上面図であり、図２は、イオン注入装置１０の概略構成を示す側面図である。イオン注入装置１０は、被処理物Ｗの表面にイオン注入処理を施すよう構成される。被処理物Ｗは、例えば基板であり、例えば半導体ウェハである。説明の便宜のため、本明細書において被処理物Ｗをウェハ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ない。
【0013】
イオン注入装置１０は、ビームを一方向に往復走査させ、ウェハＷを走査方向と直交する方向に往復運動させることによりウェハＷの処理面全体にわたってイオンビームを照射するよう構成される。本書では説明の便宜上、設計上のビームラインＡに沿って進むイオンビームの進行方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直な面をｘｙ面と定義する。イオンビームを被処理物Ｗに対し走査する場合において、ビームの走査方向をｘ方向とし、ｚ方向及びｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。したがって、ビームの往復走査はｘ方向に行われ、ウェハＷの往復運動はｙ方向に行われる。
【0014】
イオン注入装置１０は、イオン生成装置１２と、ビームライン装置１４と、注入処理室１６と、ウェハ搬送装置１８とを備える。イオン生成装置１２は、イオンビームをビームライン装置１４に与えるよう構成される。ビームライン装置１４は、イオン生成装置１２から注入処理室１６へイオンビームを輸送するよう構成される。注入処理室１６には、注入対象となるウェハＷが収容され、ビームライン装置１４から与えられるイオンビームをウェハＷに照射する注入処理がなされる。ウェハ搬送装置１８は、注入処理前の未処理ウェハを注入処理室１６に搬入し、注入処理後の処理済ウェハを注入処理室１６から搬出するよう構成される。イオン注入装置１０は、イオン生成装置１２、ビームライン装置１４、注入処理室１６およびウェハ搬送装置１８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。
【0015】
ビームライン装置１４は、ビームラインＡの上流側から順に、質量分析部２０、ビームパーク装置２４、ビーム整形部３０、ビーム走査部３２、ビーム平行化部３４および角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）３６を備える。なお、ビームラインＡの上流とは、イオン生成装置１２に近い側のことをいい、ビームラインＡの下流とは注入処理室１６（またはビームストッパ４６）に近い側のことをいう。
【0016】
質量分析部２０は、イオン生成装置１２の下流に設けられ、イオン生成装置１２から引き出されたイオンビームから必要なイオン種を質量分析により選択するよう構成される。質量分析部２０は、質量分析磁石２１と、質量分析レンズ２２と、質量分析スリット２３とを有する。
【0017】
質量分析磁石２１は、イオン生成装置１２から引き出されたイオンビームに磁場を印加し、イオンの質量電荷比Ｍ＝ｍ／ｑ（ｍは質量、ｑは電荷）の値に応じて異なる経路でイオンビームを偏向させる。質量分析磁石２１は、例えばイオンビームにｙ方向（図１および図２では－ｙ方向）の磁場を印加してイオンビームをｘ方向に偏向させる。質量分析磁石２１の磁場強度は、所望の質量電荷比Ｍを有するイオン種が質量分析スリット２３を通過するように調整される。
【0018】
質量分析レンズ２２は、質量分析磁石２１の下流に設けられ、イオンビームに対する収束／発散力を調整するよう構成される。質量分析レンズ２２は、質量分析スリット２３を通過するイオンビームのビーム進行方向（ｚ方向）の収束位置を調整し、質量分析部２０の質量分解能Ｍ／ｄＭを調整する。なお、質量分析レンズ２２は必須の構成ではなく、質量分析部２０に質量分析レンズ２２が設けられなくてもよい。
【0019】
質量分析スリット２３は、質量分析レンズ２２の下流に設けられ、質量分析レンズ２２から離れた位置に設けられる。質量分析スリット２３は、質量分析磁石２１によるビーム偏向方向（ｘ方向）がスリット幅方向と一致するように構成され、ｘ方向が相対的に短く、ｙ方向が相対的に長い形状の開口２３ａを有する。
【0020】
質量分析スリット２３は、質量分解能の調整のためにスリット幅が可変となるように構成されてもよい。質量分析スリット２３は、スリット幅方向に移動可能な二枚の遮蔽体により構成され、二枚の遮蔽体の間隔を変化させることによりスリット幅が調整可能となるように構成されてもよい。質量分析スリット２３は、スリット幅の異なる複数のスリットのいずれか一つに切り替えることによりスリット幅が可変となるよう構成されてもよい。
【0021】
ビームパーク装置２４は、ビームラインＡからイオンビームを一時的に退避し、下流の注入処理室１６（またはウェハＷ）に向かうイオンビームを遮蔽するよう構成される。ビームパーク装置２４は、ビームラインＡの途中の任意の位置に配置することができるが、例えば、質量分析レンズ２２と質量分析スリット２３の間に配置できる。質量分析レンズ２２と質量分析スリット２３の間には一定の距離が必要であるため、その間にビームパーク装置２４を配置することで、他の位置に配置する場合よりもビームラインＡの長さを短くすることができ、イオン注入装置１０の全体を小型化できる。
【0022】
ビームパーク装置２４は、一対のパーク電極２５（２５ａ，２５ｂ）と、ビームダンプ２６と、を備える。一対のパーク電極２５ａ，２５ｂは、ビームラインＡを挟んで対向し、質量分析磁石２１のビーム偏向方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に対向する。ビームダンプ２６は、パーク電極２５ａ，２５ｂよりもビームラインＡの下流側に設けられ、ビームラインＡからパーク電極２５ａ，２５ｂの対向方向に離れて設けられる。
【0023】
第１パーク電極２５ａはビームラインＡよりも重力方向上側に配置され、第２パーク電極２５ｂはビームラインＡよりも重力方向下側に配置される。ビームダンプ２６は、ビームラインＡよりも重力方向下側に離れた位置に設けられ、質量分析スリット２３の開口２３ａの重力方向下側に配置される。ビームダンプ２６は、例えば、質量分析スリット２３の開口２３ａが形成されていない部分で構成される。ビームダンプ２６は、質量分析スリット２３とは別体として構成されてもよい。
【0024】
ビームパーク装置２４は、一対のパーク電極２５ａ，２５ｂの間に印加される電場を利用してイオンビームを偏向させ、ビームラインＡからイオンビームを退避させる。例えば、第１パーク電極２５ａの電位を基準として第２パーク電極２５ｂに負電圧を印加することにより、イオンビームをビームラインＡから重力方向下方に偏向させてビームダンプ２６に入射させる。図２において、ビームダンプ２６に向かうイオンビームの軌跡を破線で示している。また、ビームパーク装置２４は、一対のパーク電極２５ａ，２５ｂを同電位とすることにより、イオンビームをビームラインＡに沿って下流側に通過させる。ビームパーク装置２４は、イオンビームを下流側に通過させる第１モードと、イオンビームをビームダンプ２６に入射させる第２モードとを切り替えて動作可能となるよう構成される。
【0025】
質量分析スリット２３の下流にはインジェクタファラデーカップ２８が設けられる。インジェクタファラデーカップ２８は、インジェクタ駆動部２９の動作によりビームラインＡに出し入れ可能となるよう構成される。インジェクタ駆動部２９は、インジェクタファラデーカップ２８をビームラインＡの延びる方向と直交する方向（例えばｙ方向）に移動させる。インジェクタファラデーカップ２８は、図２の破線で示すようにビームラインＡ上に配置された場合、下流側に向かうイオンビームを遮断する。一方、図２の実線で示すように、インジェクタファラデーカップ２８がビームラインＡ上から外された場合、下流側に向かうイオンビームの遮断が解除される。
【0026】
インジェクタファラデーカップ２８は、質量分析部２０により質量分析されたイオンビームのビーム電流を計測するよう構成される。インジェクタファラデーカップ２８は、質量分析磁石２１の磁場強度を変化させながらビーム電流を測定することにより、イオンビームの質量分析スペクトラムを計測できる。計測した質量分析スペクトラムを用いて、質量分析部２０の質量分解能を算出することができる。
【0027】
ビーム整形部３０は、収束／発散四重極レンズ（Ｑレンズ）などの収束／発散装置を備えており、質量分析部２０を通過したイオンビームを所望の断面形状に整形するよう構成されている。ビーム整形部３０は、例えば、電場式の三段四重極レンズ（トリプレットＱレンズともいう）で構成され、三つの四重極レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを有する。ビーム整形部３０は、三つのレンズ装置３０ａ～３０ｃを用いることにより、イオンビームの収束または発散をｘ方向およびｙ方向のそれぞれについて独立に調整しうる。ビーム整形部３０は、磁場式のレンズ装置を含んでもよく、電場と磁場の双方を利用してビームを整形するレンズ装置を含んでもよい。
【0028】
ビーム走査部３２は、ビームの往復走査を提供するよう構成され、整形されたイオンビームをｘ方向に走査するビーム偏向装置である。ビーム走査部３２は、ビーム走査方向（ｘ方向）に対向する走査電極対を有する。走査電極対は可変電圧電源（図示せず）に接続されており、走査電極対の間に印加される電圧を周期的に変化させることにより、電極間に生じる電界を変化させてイオンビームをさまざまな角度に偏向させる。その結果、イオンビームがｘ方向の走査範囲全体にわたって走査される。図１において、矢印Ｘによりビームの走査方向及び走査範囲を例示し、走査範囲でのイオンビームの複数の軌跡を一点鎖線で示している。
【0029】
ビーム平行化部３４は、走査されたイオンビームの進行方向を設計上のビームラインＡの軌道と平行にするよう構成される。ビーム平行化部３４は、ｙ方向の中央部にイオンビームの通過スリットが設けられた円弧形状の複数の平行化レンズ電極を有する。平行化レンズ電極は、高圧電源（図示せず）に接続されており、電圧印加により生じる電界をイオンビームに作用させて、イオンビームの進行方向を平行に揃える。なお、ビーム平行化部３４は他のビーム平行化装置で置き換えられてもよく、ビーム平行化装置は磁界を利用する磁石装置として構成されてもよい。
【0030】
ビーム平行化部３４の下流には、イオンビームを加速または減速させるためのＡＤ（Accel／Decel）コラム（図示せず）が設けられてもよい。
【0031】
角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）３６は、イオンビームのエネルギーを分析し必要なエネルギーのイオンを下方に偏向して注入処理室１６に導くよう構成されている。角度エネルギーフィルタ３６は、電界偏向用のＡＥＦ電極対を有する。ＡＥＦ電極対は、高圧電源（図示せず）に接続される。図２において、上側のＡＥＦ電極に正電圧、下側のＡＥＦ電極に負電圧を印加させることにより、イオンビームを下方に偏向させる。なお、角度エネルギーフィルタ３６は、磁界偏向用の磁石装置で構成されてもよく、電界偏向用のＡＥＦ電極対と磁界偏向用の磁石装置の組み合わせで構成されてもよい。
【0032】
このようにして、ビームライン装置１４は、ウェハＷに照射されるべきイオンビームを注入処理室１６に供給する。
【0033】
注入処理室１６は、ビームラインＡの上流側から順に、エネルギースリット３８、プラズマシャワー装置４０、サイドカップ４２、センターカップ４４およびビームストッパ４６を備える。注入処理室１６は、図２に示されるように、１枚又は複数枚のウェハＷを保持するプラテン駆動装置５０を備える。
【0034】
エネルギースリット３８は、角度エネルギーフィルタ３６の下流側に設けられ、角度エネルギーフィルタ３６とともにウェハＷに入射するイオンビームのエネルギー分析をする。エネルギースリット３８は、ビーム走査方向（ｘ方向）に横長のスリットで構成されるエネルギー制限スリット（ＥＤＳ；Energy Defining Slit）である。エネルギースリット３８は、所望のエネルギー値またはエネルギー範囲を持つイオンビームをウェハＷに向けて通過させ、それ以外のイオンビームを遮蔽する。
【0035】
プラズマシャワー装置４０は、エネルギースリット３８の下流側に位置する。プラズマシャワー装置４０は、イオンビームのビーム電流量に応じてイオンビームおよびウェハＷの表面（ウェハ処理面）に低エネルギー電子を供給し、イオン注入で生じるウェハ処理面上の正電荷の蓄積によるチャージアップを抑制する。プラズマシャワー装置４０は、例えば、イオンビームが通過するシャワーチューブと、シャワーチューブ内に電子を供給するプラズマ発生装置とを含む。
【0036】
サイドカップ４２（４２Ｒ，４２Ｌ）は、ウェハＷへのイオン注入処理中にイオンビームのビーム電流を測定するよう構成される。図２に示されるように、サイドカップ４２Ｒ，４２Ｌは、ビームラインＡ上に配置されるウェハＷに対して左右（ｘ方向）にずれて配置されており、イオン注入時にウェハＷに向かうイオンビームを遮らない位置に配置される。イオンビームは、ウェハＷが位置する範囲を超えてｘ方向に走査されるため、イオン注入時においても走査されるビームの一部がサイドカップ４２Ｒ、４２Ｌに入射する。これにより、イオン注入処理中のビーム電流量がサイドカップ４２Ｒ、４２Ｌにより計測される。
【0037】
センターカップ４４は、ウェハ処理面におけるビーム電流を測定するよう構成される。センターカップ４４は、駆動部４５の動作によりｘ方向に可動となるよう構成され、イオン注入時にウェハＷが位置する注入位置から待避され、ウェハＷが注入位置にないときに注入位置に挿入される。センターカップ４４は、ｘ方向に移動しながらビーム電流を測定することにより、ｘ方向のビーム走査範囲の全体にわたってビーム電流を測定することができる。センターカップ４４は、ビーム走査方向（ｘ方向）の複数の位置におけるビーム電流を同時に計測可能となるように、複数のファラデーカップがｘ方向に並んだアレイ状に形成されてもよい。
【0038】
サイドカップ４２およびセンターカップ４４の少なくとも一つは、ビーム電流量を測定するための単一のファラデーカップを備えてもよいし、ビームの角度情報を測定するための角度計測器を備えてもよい。角度計測器は、例えば、スリットと、スリットからビーム進行方向（ｚ方向）に離れて設けられる複数の電流検出部とを備える。角度計測器は、例えば、スリットを通過したビームをスリット幅方向に並べられる複数の電流検出部で計測することにより、スリット幅方向のビームの角度成分を測定できる。サイドカップ４２およびセンターカップ４４の少なくとも一つは、ｘ方向の角度情報を測定可能な第１角度測定器と、ｙ方向の角度情報を測定可能な第２角度測定器とを備えてもよい。
【0039】
プラテン駆動装置５０は、ウェハ保持装置５２と、往復運動機構５４と、ツイスト角調整機構５６と、チルト角調整機構５８とを含む。ウェハ保持装置５２は、ウェハＷを保持するための静電チャック等を含む。往復運動機構５４は、ビーム走査方向（ｘ方向）と直交する往復運動方向（ｙ方向）にウェハ保持装置５２を往復運動させることにより、ウェハ保持装置５２に保持されるウェハをｙ方向に往復運動させる。図２において、矢印ＹによりウェハＷの往復運動を例示する。
【0040】
ツイスト角調整機構５６は、ウェハＷの回転角を調整する機構であり、ウェハ処理面の法線を軸としてウェハＷを回転させることにより、ウェハの外周部に設けられるアライメントマークと基準位置との間のツイスト角を調整する。ここで、ウェハのアライメントマークとは、ウェハの外周部に設けられるノッチやオリフラのことをいい、ウェハの結晶軸方向やウェハの周方向の角度位置の基準となるマークをいう。ツイスト角調整機構５６は、ウェハ保持装置５２と往復運動機構５４の間に設けられ、ウェハ保持装置５２とともに往復運動される。
【0041】
チルト角調整機構５８は、ウェハＷの傾きを調整する機構であり、ウェハ処理面に向かうイオンビームの進行方向とウェハ処理面の法線との間のチルト角を調整する。本実施の形態では、ウェハＷの傾斜角のうち、ｘ方向の軸を回転の中心軸とする角度をチルト角として調整する。チルト角調整機構５８は、往復運動機構５４と注入処理室１６の内壁の間に設けられており、往復運動機構５４を含むプラテン駆動装置５０全体をＲ方向に回転させることでウェハＷのチルト角を調整するように構成される。
【0042】
プラテン駆動装置５０は、イオンビームがウェハＷに照射される注入位置と、ウェハ搬送装置１８との間でウェハＷが搬入または搬出される搬送位置との間でウェハＷが移動可能となるようにウェハＷを保持する。図２は、ウェハＷが注入位置にある状態を示しており、プラテン駆動装置５０は、ビームラインＡとウェハＷとが交差するようにウェハＷを保持する。ウェハＷの搬送位置は、ウェハ搬送装置１８に設けられる搬送機構または搬送ロボットにより搬送口４８を通じてウェハＷが搬入または搬出される際のウェハ保持装置５２の位置に対応する。
【0043】
ビームストッパ４６は、ビームラインＡの最下流に設けられ、例えば、注入処理室１６の内壁に取り付けられる。ビームラインＡ上にウェハＷが存在しない場合、イオンビームはビームストッパ４６に入射する。ビームストッパ４６は、注入処理室１６とウェハ搬送装置１８の間を接続する搬送口４８の近くに位置しており、搬送口４８よりも鉛直下方の位置に設けられる。
【0044】
図３は、実施の形態に係るイオン生成装置１２の構成を概略的に示す断面図である。イオン生成装置１２は、アークチャンバ６０と、カソード６２と、リペラー６４と、第１引出電極７０と、第２引出電極７２と、絶縁構造７４とを備える。
【0045】
アークチャンバ６０は、略直方体の箱形状を有する。アークチャンバ６０は、プラズマＰが生成されるプラズマ生成室Ｒを区画する。アークチャンバ６０は、高融点材料で構成され、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）などの高融点金属やそれらの合金、グラファイト（Ｃ）等で構成されている。これにより、プラズマ生成室Ｒ内が高温（例えば７００℃～２０００℃）となる環境下において、アークチャンバ６０の熱による損傷を抑制できる。
【0046】
カソード６２は、プラズマ生成室Ｒに熱電子を放出する。カソード６２は、いわゆる傍熱型カソード（ＩＨＣ；Indirectly Heated Cathode）であり、フィラメント６２ａと、カソードヘッド６２ｂとを有する。フィラメント６２ａは、フィラメント電源により加熱されて１次熱電子を発生させる。フィラメント６２ａで発生した１次熱電子は、フィラメント６２ａとカソードヘッド６２ｂの間に印加されるカソード電圧により加速される。カソードヘッド６２ｂは、フィラメント６２ａからの１次熱電子により加熱され、プラズマ生成室Ｒに２次熱電子を供給する。カソードヘッド６２ｂで発生した２次熱電子は、アークチャンバ６０とカソード６２の間に印加されるアーク電圧によって加速される。
【0047】
リペラー６４は、カソード６２と対向する位置に設けられる。リペラー６４は、プラズマ生成室Ｒ内に供給される２次熱電子や、プラズマ生成室Ｒ内のソースガス分子の電離によって発生する電子を跳ね返し、プラズマ生成室Ｒ内に電子を滞留させてプラズマ生成効率を高める。
【0048】
アークチャンバ６０の側壁には、ガス導入口６６が設けられる。ガス導入口６６は、図示しないガスボンベ等からソースガスをプラズマ生成室Ｒに供給する。ソースガスとして、希ガスや、水素（Ｈ２）、ホスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）等の水素化物、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）等のフッ化物が用いられる。また、ソースガスには、二酸化炭素（ＣＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、酸素（Ｏ２）などの酸素原子（Ｏ）を含む物質も用いられる。
【0049】
プラズマ生成室Ｒには、カソード６２からリペラー６４に向かう方向（または、その逆方向）に磁場Ｂが印加されている。磁場Ｂは、図示しない電磁石等により生成され、電磁石を流れるマグネット電流を調整することで、磁場Ｂの強度が調整される。プラズマ生成室Ｒ内で運動する電子は、プラズマ生成室Ｒに印加される磁場Ｂに束縛され、磁場Ｂに沿って螺旋状に運動する。プラズマ生成室Ｒにおいて螺旋状に運動する電子は、プラズマ生成室Ｒに導入されたソースガス分子と衝突し、ソースガス分子を電離させてイオンと新たな電子を発生させ、プラズマ生成室ＲにプラズマＰを生成する。プラズマ生成室Ｒにおいて電子を螺旋状に運動させることにより、プラズマ生成効率を高めることができる。
【0050】
アークチャンバ６０の前面にはイオンビームＩＢを引き出すためのフロントスリット６８が設けられる。フロントスリット６８は、カソード６２からリペラー６４に向かう方向に延びる細長い形状を有している。プラズマ生成室Ｒ内で生成されたイオンは、第１引出電極７０および第２引出電極７２によりイオンビームＩＢとして引き出される。
【0051】
第１引出電極７０は、サプレッション電極であり、グランド電位に対して負の電位となるようにサプレッション電圧が印加される。第２引出電極７２は、グランド電極であり、グランド電位に接続される。アークチャンバ６０には、グランド電位に対して正の電位となるように引出電圧が印加されている。第１引出電極７０と第２引出電極７２の間には絶縁構造７４が設けられる。絶縁構造７４は、第１引出電極７０および第２引出電極７２を機械的に支持し、第１引出電極７０と第２引出電極７２の間を電気的に絶縁する。
【0052】
絶縁構造７４は、第１カバー７６と、第２カバー７８と、絶縁体８０とを備える。第１カバー７６および第２カバー７８は、導電性材料で構成され、金属やグラファイトで構成される。絶縁体８０は、電気絶縁材料で構成され、セラミックや樹脂で構成される。第１カバー７６は、第１引出電極７０と絶縁体８０の間に設けられる。第２カバー７８は、第２引出電極７２と絶縁体８０の間に設けられる。
【0053】
第１カバー７６および第２カバー７８は、絶縁体８０の外側に設けられ、絶縁体８０の表面への汚染物の付着を抑制する。第１カバー７６および第２カバー７８は、入れ子構造となっており、図示する例では、第１カバー７６が外側、第２カバー７８が内側となるように配置されている。なお、第１カバー７６が内側、第２カバー７８が外側となるように配置されてもよい。
【0054】
図４は、実施の形態に係る絶縁構造７４の構成を詳細に示す断面図である。絶縁構造７４は、第１引出電極７０と第２引出電極７２の間に設けられる。絶縁構造７４は、第１カバー７６と、第２カバー７８と、絶縁体８０とを備える。絶縁構造７４は、第１ねじ１０４によって第１引出電極７０と固定され、第２ねじ１０６によって第２引出電極７２と固定される。
【0055】
絶縁構造７４の説明において、第１引出電極７０から第２引出電極７２に向かう方向を軸方向ともいう。軸方向に直交する方向、例えば、絶縁体８０の外面９８に直交する方向を径方向ともいう。また、軸方向および径方向の双方に直交する方向、つまり、軸方向まわりの方向を周方向ともいう。
【0056】
第１カバー７６は、第１底部７６ａと、第１側壁部７６ｂとを有し、カップ形状となるように構成される。第１底部７６ａは、第１引出電極７０と絶縁体８０の間に挟み込まれる部分である。第１底部７６ａには、第１ねじ１０４が挿通される貫通孔が設けられる。第１側壁部７６ｂは、第１底部７６ａの外周から軸方向に延びる部分であり、円筒状に構成される。第１側壁部７６ｂの内径は、第２カバー７８の外径よりも大きい。第１側壁部７６ｂは、第２カバー７８から径方向に離れて配置されている。第１側壁部７６ｂの軸方向の長さは、絶縁体８０の軸方向の長さの５０％～８０％程度である。第１側壁部７６ｂの開口端は、第２引出電極７２から軸方向に離れている。
【0057】
第２カバー７８は、第２底部７８ａと、第２側壁部７８ｂとを有し、カップ形状となるように構成される。第２底部７８ａは、第２引出電極７２と絶縁体８０の間に挟み込まれる部分である。第２底部７８ａに、第２ねじ１０６が挿通される貫通孔が設けられる。第２側壁部７８ｂは、第２底部７８ａの外周から軸方向に延びる部分であり、円筒状に構成される。第２側壁部７８ｂの内径は、絶縁体８０の外径よりも大きい。第２側壁部７８ｂは、絶縁体８０から径方向に離れて配置されている。第２側壁部７８ｂの軸方向の長さは、絶縁体８０の軸方向の長さの３０％～６０％程度である。第２側壁部７８ｂは、第１側壁部７６ｂと軸方向の範囲が重なるように構成される。第２側壁部７８ｂの開口端は、第１底部７６ａから軸方向に離れている。
【0058】
絶縁体８０は、第１端部８２と、第２端部８４と、軸部８６と、包囲部８８とを備える。第１端部８２は、第１ねじ１０４によって第１引出電極７０および第１カバー７６と接続される部分である。第１端部８２の中央には第１ねじ１０４が挿通される第１取付孔１００が設けられる。第２端部８４は、第２ねじ１０６によって第２引出電極７２および第２カバー７８と接続される部分である。第２端部８４の中央には第２ねじ１０６が挿通される第２取付孔１０２が設けられる。
【0059】
軸部８６は、第１端部８２と第２端部８４の間を接続する部分であり、第１端部８２から第２端部８４に向けて軸方向に延びる。軸部８６は、包囲部８８の内側に設けられる。軸部８６は、柱状部材であり、回転対称となる形状を有する。軸部８６の直径は、第１端部８２および第２端部８４の直径よりも小さい。軸部８６の直径は、軸方向の位置に応じて変化する。軸部８６の外面９４には内側凹部９４ａおよび内側凸部９４ｂが設けられている。内側凹部９４ａおよび内側凸部９４ｂは、周方向に連続して延びる。
【0060】
包囲部８８は、軸部８６の外側に設けられる。包囲部８８は、第１端部８２から第２端部８４に向けて軸方向に延びる。包囲部８８は、筒状部材であり、回転対称となる形状を有する。包囲部８８は、第１端部８２と接続され、第２端部８４から離れている。包囲部８８と第２端部８４の間には開口９２が形成される。開口９２は、径方向に延びている。開口９２は、第２端部８４の近傍に設けられる。開口９２は、軸部８６から径方向に離れるについて開口幅が大きくなるように構成され、例えばテーパ状に形成される。開口９２は、第２カバー７８によってカバーされる。
【0061】
包囲部８８は、内面９６と、外面９８とを有する。包囲部８８の内面９６は、軸部８６の外面９４と対向する。包囲部８８の内面９６と軸部８６の外面９４の間には隙間９０が形成される。隙間９０は、開口９２を通じて絶縁体８０の外部と連通する。包囲部８８の外面９８は、円筒面であり、実質的に凹凸のない平滑面となるよう構成される。包囲部８８の外面９８は、第１カバー７６の第１側壁部７６ｂおよび第２カバー７８の第２側壁部７８ｂと径方向に対向する。
【0062】
包囲部８８の内径は、軸方向の位置に応じて変化する。包囲部８８の内面９６には外側凸部９６ａおよび外側凹部９６ｂが設けられる。外側凸部９６ａおよび外側凹部９６ｂは、周方向に連続して延びる。外側凸部９６ａは、内側凹部９４ａに対応する位置に設けられ、外側凹部９６ｂは、内側凸部９４ｂに対応する位置に設けられる。軸部８６および包囲部８８は、軸部８６の外面９４と包囲部８８の内面９６の間の距離（つまり、隙間９０の幅）が実質的に一定となるように構成される。なお、軸部８６の外面９４と包囲部８８の内面９６の間の距離は、一定でなくてもよく、例えば、開口９２から離れるにつれて隙間９０の幅が小さくなるように構成されてもよい。
【0063】
絶縁体８０の内部に形成される隙間９０は、入り組んだラビリンス構造を有し、絶縁体８０の外部から直接視認できない部分を有するように構成される。隙間９０は、軸方向に直線的に延びるのではなく、径方向内側および径方向外側に屈曲するように延びている。ここで、絶縁体８０の外部から直接視認できない部分とは、開口９２から隙間９０の奥を見ようとしたときに、軸部８６または包囲部８８によって視線が遮られることで見えない部分のことを言う。外部から直接視認できない部分は、隙間９０のいずれかの地点と開口９２を結ぶ直線を引いたときに、その直線と軸部８６および包囲部８８の少なくとも一方が重なることとなる地点に相当する。
【0064】
図５は、図４に示す絶縁体８０の外観を示す斜視図である。図示されるように、絶縁体８０は、全体として円柱形状である。包囲部８８の外面９８は、円筒面で構成される。包囲部８８と第２端部８４の間には開口９２が形成されている。開口９２は、周方向に連続するように形成される。したがって、包囲部８８は、全周にわたって第２端部８４から離れている。開口９２の軸方向の開口幅は、全周にわたって一定であることが好ましい。
【0065】
本実施の形態に係る絶縁構造７４によれば、第１端部８２と第２端部８４の間に開口９２が設けられるため、絶縁体８０の外面９８に導電性の汚染物が付着したとしても、開口９２によって第１端部８２と第２端部８４の間の電気的絶縁を確保できる。また、開口９２の奥には隙間９０が設けられるため、隙間９０の全体にわたって導電性の汚染物が付着しなければ、第１端部８２と第２端部８４の間の電気的絶縁を確保できる。隙間９０がラビリンス構造を有するため、開口９２から隙間９０に侵入する汚染物は隙間９０の奥まで到達しにくい。その結果、絶縁体８０の絶縁性能の低下を抑制することができ、絶縁構造７４のクリーニングや交換といったメンテナンスの頻度を下げることができる。
【0066】
つづいて、絶縁体８０の製造方法について説明する。絶縁体８０は、絶縁体８０の全体が電気絶縁材料で形成される。つまり、第１端部８２、第２端部８４、軸部８６および包囲部８８が電気絶縁材料で形成される。ある実施例において、第１端部８２、第２端部８４、軸部８６および包囲部８８は、同一の材料で構成される。絶縁体８０は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）などのセラミック材料で構成される。絶縁体８０は、酸化物系セラミック材料で構成されてもよく、アルミナ、酸化シリコン、酸化マグネシウムの単体または混合物で構成されてもよい。絶縁体８０は、エポキシやポリイミドなどのエンジニアリングプラスチックで構成されてもよい。
【0067】
絶縁体８０は、入り組んだラビリンス構造の隙間９０を有するため、機械切削などの一般的な加工法を用いて絶縁体８０を一体的に成形することが難しい。絶縁体８０を一体的に成形する場合、積層造形法などのいわゆる三次元印刷技術を用いることができる。例えば、第１端部８２から第２端部８４に向けて、軸部８６および包囲部８８を積層造形することで、ラビリンス構造を有する隙間９０を一体的に成形できる。
【0068】
図６は、中間体１２０を積層造形法で形成する工程を模式的に示す図である。中間体１２０は、本体部材１２２と、支持部材１２４とを含む。本体部材１２２は、絶縁体８０となる部分であり、第１端部８２、第２端部８４、軸部８６および包囲部８８の少なくとも一部に対応する形状を有する。支持部材１２４は、本体部材１２２を機械的に支持する部分であり、絶縁体８０の隙間９０を充填するように配置される。支持部材１２４は、本体部材１２２の外側に配置されてもよい。
【0069】
中間体１２０は、本体部材１２２および支持部材１２４を積層させる造形ヘッド１１０を矢印Ｓで示されるようにスキャンすることで形成される。造形ヘッド１１０は、本体部材１２２を積層するための第１ヘッド１１２と、支持部材１２４を積層するための第２ヘッド１１４とを有する。第１ヘッド１１２から本体部材１２２を形成する第１材料を吐出し、第２ヘッド１１４から支持部材１２４を形成する第２材料を吐出することで造形層１２６が形成される。複数の造形層１２６を積み重ねることで中間体１２０が形成される。
【0070】
図示する例では、造形ヘッド１１０が第１ヘッド１１２および第２ヘッド１１４を有し、第１ヘッド１１２および第２ヘッド１１４が一体的に駆動するよう構成される。なお、第１ヘッド１１２および第２ヘッド１１４が別体として構成され、第１ヘッド１１２および第２ヘッド１１４が独立して駆動するよう構成されてもよい。
【0071】
第１材料は、絶縁体８０を構成する材料を含む。絶縁体８０がセラミック材料で構成される場合、第１材料は、セラミックの微粒子を含む。第１材料は、第１ヘッド１１２から吐出可能な液状物質であることが好ましく、水や樹脂などの液体を含んでもよい。第１材料が水を含む場合、中間体１２０を加熱しながら第１材料を積層することで第１材料を乾燥させて硬化させてもよい。第１材料は、紫外線硬化樹脂を含んでもよく、第１ヘッド１１２から吐出した第１材料に紫外光を照射することで第１材料を硬化させてもよい。絶縁体８０が樹脂で構成される場合、第１材料は、樹脂材料であってもよい。第１材料は、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂であってもよい。
【0072】
支持部材１２４は、第１材料とは異なる第２材料で構成される。第２材料は、中間体１２０の成形後に、第１材料を残したまま、第２材料のみを選択的に除去可能となる材料で構成される。第２材料は、加熱による溶融、蒸発または熱分解が可能となる樹脂材料、溶剤を用いた溶解が可能となる樹脂材料で構成される。第２材料は、例えば、熱可塑性の樹脂であり、加熱して軟化させた第２材料を第２ヘッド１１４から吐出することで第２材料を積層できる。
【0073】
第１材料がセラミックの微粒子を含む場合、中間体１２０を加熱することで本体部材１２２を硬化させてもよい。中間体１２０を加熱する工程において、支持部材１２４が溶融、蒸発または熱分解によって除去されてもよい。中間体１２０を加熱する工程において、支持部材１２４が完全に除去されてもよいし、部分的に除去されてもよい。支持部材１２４が部分的に残っている場合、支持部材１２４を溶剤などを用いて除去してもよい。支持部材１２４は、機械切削などによって除去されてもよい。支持部材１２４を除去した後、本体部材１２２を再加熱してもよい。支持部材１２４を除去する前の第１加熱工程で、本体部材１２２を乾燥させ、支持部材１２４を除去した後の第２加熱工程で本体部材１２２を焼成または焼結させてもよい。第２加熱工程は、第１加熱工程よりも高温であってもよい。本体部材１２２を焼結させることで、電気絶縁性の優れたセラミック材料で構成される絶縁体８０ができあがる。
【0074】
第１材料が紫外線硬化樹脂を含む場合、中間体１２０を加熱しなくてもよい。中間体１２０に含まれる支持部材１２４は、溶剤などを用いて除去されてもよいし、機械切削などによって除去されてもよい。第１材料が熱硬化性樹脂を含む場合、中間体１２０を加熱することで本体部材１２２を硬化させてもよい。中間体１２０を加熱する工程において、支持部材１２４が溶融、蒸発または熱分解によって完全に、または、部分的に除去されてもよい。支持部材１２４は、溶剤などを用いて除去されてもよいし、機械切削などによって除去されてもよい。
【0075】
絶縁体８０に設けられる第１取付孔１００および第２取付孔１０２は、絶縁体８０を製造する工程の任意のタイミングで形成できる。第１取付孔１００および第２取付孔１０２は、中間体１２０を積層造形する工程で形成されてもよい。この場合、第１取付孔１００および第２取付孔１０２には支持部材１２４が充填されてもよい。第１取付孔１００および第２取付孔１０２は、本体部材１２２の積層造形後に本体部材１２２を機械切削することで形成されてもよい。本体部材１２２がセラミック材料を含む場合、第１取付孔１００および第２取付孔１０２は、本体部材１２２の焼結前に形成されてもよいし、本体部材１２２の焼結後に形成されてもよい。
【0076】
中間体１２０は、図６に示される工程とは別の方法で形成されてもよい。例えば、造形ヘッド１１０から第１材料を少量吐出させる工程と、少量吐出させた第１材料を硬化させる工程とを交互に繰り返すことで、中間体１２０が形成されてもよい。この場合、中間体１２０は、本体部材１２２のみで構成されてもよい。つまり、隙間９０に支持部材１２４が充填されなくてもよい。
【0077】
また、造形ヘッド１１０から第１材料を吐出するのではなく、第１材料の層にレーザなどを照射して第１材料を選択的に硬化させることで中間体１２０が形成されてもよい。例えば、セラミックの微粒子で構成される材料層にレーザを照射して材料層を部分的に硬化または焼結させることで、中間体１２０が積層造形されてもよい。この場合、隙間９０に支持部材１２４が充填されてもよいし、隙間９０に支持部材１２４を充填することなく中間体１２０が形成されてもよい。したがって、中間体１２０は、本体部材１２２のみで構成されてもよい。
【0078】
絶縁体８０は、複数の部品を接合することで形成されてもよい。例えば、絶縁体８０の一部を構成する複数の部品を個別に成形し、複数の部品をその後に接合してもよい。複数の部品のそれぞれは、積層造形法などの三次元印刷技術を用いて形成されてもよいし、機械切削や金型などを利用した一般的な成形技術を用いて形成されてもよい。
【0079】
図７は、図４に示す絶縁体８０の別の構成例を模式的に示す断面図である。図７の例では、絶縁体８０が複数の部品８０ａ，８０ｂ，８０ｃから構成される。第１部品８０ａは、第２端部８４および軸部８６を含む。第２部品８０ｂは、第１端部８２の第１部分８２ｂと、包囲部８８の第１部分８８ｂとを含む。第３部品８０ｃは、第１端部８２の第２部分８２ｃと、包囲部８８の第２部分８８ｃとを含む。複数の部品８０ａ～８０ｃのそれぞれは、任意の手法を用いて成形されることができ、例えば、三次元印刷技術を用いて成形されてもよいし、金型を用いて成形されてもよいし、機械切削により成形されてもよい。
【0080】
図８は、図７の複数の部品８０ａ～８０ｃを接合する工程を模式的に示す斜視図である。第１部品８０ａの周囲に第２部品８０ｂおよび第３部品８０ｃを配置し、複数の部品８０ａ～８０ｃを接合することで、図７の絶縁体８０ができあがる。具体的には、第１部品８０ａの軸部８６の第１先端部８６ｂを第１端部８２の第１部分８２ｂに接合し、第１部品８０ａの軸部８６の第２先端部８６ｃを第１端部８２の第２部分８２ｃに接合する。また、第２先端部８６を第２部分８２ｃに接合すると同時に、第２部品８０ｂと第３部品８０ｃを接合し、第１端部８２および包囲部８８を一体化させる。
【0081】
複数の部品８０ａ～８０ｃは、接着剤を用いて互いに接合されてもよい。複数の部品８０ａ～８０ｃを接着剤を用いて仮接合した後、複数の部品８０ａ～８０ｃの仮接合部分を硬化させて複数の部品８０ａ～８０ｃを互いに固着させてもよい。例えば、絶縁体８０がセラミックで構成される場合、焼結前の部品８０ａ～８０ｃを第１材料を用いて仮接合し、仮接合後の絶縁体８０を加熱して焼結させることで、仮接合部分を硬化させてもよい。焼結前の部品８０ａ～８０ｃを仮接合する場合、複数の部品８０ａ～８０ｃの間の隙間９０に支持部材を配置してもよい。支持部材は、仮接合された部品８０ａ～８０ｃの焼結前、焼結中または焼結後に除去される。
【0082】
なお、絶縁体８０を複数の部品に分割する場合の分割箇所は、図７および図８に示される例に限られない。例えば、絶縁体８０の軸部８６が複数の部品に分割されてもよい。ある実施例において、第１部品が軸部８６の第１部分を有し、第２部品が軸部８６の第２部分を有し、第３部品が軸部８６の第３部分を有してもよい。この場合、第１部品が第２端部８４をさらに有し、第２部品が第１端部８２および包囲部８８の一部をさらに有し、第３部品が第１端部８２および包囲部８８の別の一部をさらに有してもよい。また、絶縁体８０を複数の部品に分割する場合の分割数も特に限られず、四以上の部品に分割されてもよい。
【0083】
図９は、変形例に係る絶縁体１８０の構成を詳細に示す断面図である。本変形例では、絶縁体１８０が第１部品１８０ａおよび第２部品１８０ｂで構成される。また、本変形例では、軸部１８６の外面１９４に内側凹部１９４ａおよび内側凸部１９４ｂが設けられる一方で、包囲部１８８の内面１９６に凹凸が設けられていない。軸部１８６と包囲部１８８の間に形成される隙間１９０は、軸方向に直線的に延びる第１部分１９０ａと、第１部分１９０ａから分岐して径方向に延びる第２部分１９０ｂとを有する。
【0084】
絶縁体１８０は、第１端部１８２と、第２端部１８４と、軸部１８６と、包囲部１８８とを備える。第１端部１８２および第２端部１８４のそれぞれは、図４の第１端部８２および第２端部８４と同様に構成される。軸部１８６は、第１端部１８２から第２端部１８４に向けて軸方向に延在する柱状部材である。軸部１８６の外面１９４には複数の内側凹部１９４ａおよび複数の内側凸部１９４ｂが設けられる。包囲部１８８は、第１端部１８２から第２端部１８４に向けて軸方向に延びる円筒状部材である。包囲部１８８の内面１９６および外面１９８は、円筒面で形成され、実質的に凹凸のない平滑面となるよう構成される。軸部１８６と包囲部１８８の間には隙間１９０が形成される。包囲部１８８と第２端部１８４の間には開口１９２が形成される。絶縁体１８０は、全体として円柱形状であり、回転対称形状を有する。絶縁体１８０の外観は、図５に示す絶縁体８０の外観と同様である。
【0085】
第１部品１８０ａは、第２端部１８４と、軸部１８６の第１部分１８６ａとを含む。第２部品１８０ｂは、第１端部１８２と、軸部１８６の第２部分１８６ｂと、包囲部１８８とを含む。第１部品１８０ａおよび第２部品１８０ｂには、両者を接続するための係合部２００が設けられる。係合部２００は、第１部品１８０ａに設けられる係合凹部２００ａと、第２部品１８０ｂに設けられる係合凸部２００ｂとを有する。なお、第１部品１８０ａに係合凸部が設けられ、第２部品１８０ｂに係合凹部が設けられてもよい。係合部２００は、ねじ切り構造を有してもよい。
【0086】
絶縁体１８０は、第１部品１８０ａと第２部品１８０ｂを接合することで製造できる。まず、第１部品１８０ａおよび第２部品１８０ｂのそれぞれを任意の方法で成形する。第１部品１８０ａおよび第２部品１８０ｂのそれぞれは、金型を用いて成形されてもよいし、機械切削により成形されてもよいし、三次元印刷技術を用いて成形されてもよい。つづいて、第１部品１８０ａと第２部品１８０ｂの係合部２００を係合させて接合する。係合部２００を接着剤を用いて接合してもよく、係合部２００が着脱不可となるように構成されてもよい。絶縁体１８０がセラミックで構成される場合、焼結前の第１部品１８０ａおよび第２部品１８０ｂを接合し、接合後の絶縁体１８０を加熱して焼結させることで、接合部分を硬化させて一体化させてもよい。
【0087】
本変形例においても、絶縁体１８０の隙間１９０は、外部から直接視認できない部分を有するように構成される。したがって、本変形例においても上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0088】
図９の例では、軸１８６の外面１９４のみに凹凸を設けることとしたが、包囲部１８８の内面１９６に凹凸を形成してもよい。この場合、第１部品１８０ａを第２部品１８０ｂに挿入可能とするため、軸１８６の外面１９４の凹凸と包囲部１８８の内面１９６の凹凸が噛み合わないように形成されてもよい。例えば、軸１８６の外面１９４の凸部に対応する位置に包囲部１８８の内面１９６の凸部が配置され、軸１８６の外面１９４の凹部に対応する位置に包囲部１８８の内面１９６の凹部が配置されてもよい。その他、軸１８６の外面１９４には凹凸を設けず、包囲部１８８の内面１９６のみに凹凸を形成してもよい。
【0089】
図１０は、別の変形例に係る絶縁体２８０の構成を詳細に示す断面図である。本変形例では、上述の変形例と同様、絶縁体２８０が第１部品２８０ａおよび第２部品２８０ｂで構成される。なお、本変形例では、軸部２８６の外面２９４に内側凹部２９４ａおよび内側凸部２９４ｂが設けられ、包囲部２８８の内面２９６に外側凸部２９６ａおよび外側凹部２９６ｂが設けられる。第１部品２８０ａおよび第２部品２８０ｂの接合を可能とするため、軸部２８６の外面２９４および包囲部２８８の内面２９６に形成される凹凸が螺旋状に延びるように構成される。
【0090】
絶縁体２８０は、第１端部２８２と、第２端部２８４と、軸部２８６と、包囲部２８８とを備える。第１端部２８２および第２端部２８４のそれぞれは、図４の第１端部８２および第２端部８４と同様に構成される。軸部２８６は、第１端部２８２から第２端部２８４に向けて軸方向に延在する柱状部材である。軸部２８６の外面２９４には内側凹部２９４ａおよび内側凸部２９４ｂが螺旋状に設けられる。包囲部２８８は、第１端部２８２から第２端部２８４に向けて軸方向に延びる円筒状部材である。包囲部２８８の内面２９６には外側凸部２９６ａおよび外側凹部２９６ｂが螺旋状に延びる。外側凸部２９６ａは、内側凹部２９４ａに対応する位置に設けられ、外側凹部２９６ｂは内側凸部２９４ｂに対応する位置に設けられる。包囲部２８８の外面２９８は、円筒面で形成され、実質的に凹凸のない平滑面となるよう構成される。軸部２８６と包囲部２８８の間には螺旋状に延びる隙間２９０が形成される。包囲部２８８と第２端部２８４の間には開口２９２が形成される。絶縁体２８０は、全体として円柱形状である。絶縁体２８０の外観は、図５に示す絶縁体８０の外観と同様である。
【0091】
第１部品２８０ａは、第２端部２８４と、軸部２８６の第１部分２８６ａとを含む。第２部品２８０ｂは、第１端部２８２と、軸部２８６の第２部分２８６ｂと、包囲部２８８とを含む。第１部品２８０ａおよび第２部品２８０ｂには、両者を接続するための係合部３００が設けられる。係合部３００は、第１部品２８０ａに設けられる係合凹部３００ａと、第２部品２８０ｂに設けられる係合凸部３００ｂとを有する。なお、第１部品２８０ａに係合凸部が設けられ、第２部品２８０ｂに係合凹部が設けられてもよい。係合部３００は、ねじ切り構造を有してもよい。本変形例の第１部品２８０ａおよび第２部品２８０ｂは、図９の第１部品１８０ａおよび第２部品１８０ｂと同様に成形できる。
【0092】
図１１は、図１０の第１部品２８０ａの外観を示す側面図である。図示されるように、軸部２８６の第１部分２８６ａの外面２９４には、螺旋状に延びる内側凹部２９４ａおよび内側凸部２９４ｂが設けられる。なお、第２部品２８０ｂの包囲部２８８の内面２９６には、内側凹部２９４ａおよび内側凸部２９４ｂに対応するように螺旋状に延びる外側凸部２９６ａおよび外側凹部２９６ｂが設けられる。絶縁体２８０の隙間２９０を構成する凹部および凸部を螺旋状に形成することで、第２部品２８０ｂに対して第１部品２８０ａを回転させながら挿入して係合部３００を互いに係合させることができる。その後、図９の絶縁体１８０と同様の方法で、第１部品２８０ａおよび第２部品２８０ｂを一体化させて絶縁体２８０を製造できる。
【0093】
本変形例においても、絶縁体２８０の隙間２９０は、外部から直接視認できない部分を有するように構成される。したがって、本変形例においても上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0094】
図１２は、さらに別の変形例に係る絶縁体３８０の構成を詳細に示す断面図である。本変形例に係る絶縁体３８０は、第１端部８２と、第２端部８４と、軸部８６と、第１包囲部３８８ａと、第２包囲部３８８ｂとを含む。第１端部８２、第２端部８４および軸部８６は、上述の実施の形態と同様に構成される。第１包囲部３８８ａは、第１端部８２に接続され、第１端部８２から第２端部８４に向けて軸方向に延びる。第２包囲部３８８ｂは、第２端部８４に接続され、第２端部８４から第１端部８２に向けて軸方向に延びる。軸部８６と第１包囲部３８８ａの間に第１隙間３９０ａが形成され、軸部８６と第２包囲部３８８ｂの間に第２隙間３９０ｂが形成される。第１包囲部３８８ａと第２包囲部３８８ｂの間には開口３９２が設けられる。第１隙間３９０ａおよび第２隙間３９０ｂは、開口３９２を通じて絶縁体３８０の外部と連通する。絶縁体３８０は、三次元印刷技術を用いて一体的に形成されてもよいし、複数の部品を接合して形成されてもよい。
【0095】
本変形例においても、絶縁体３８０の隙間３９０ａ，３９０ｂは、外部から直接視認できない部分を有するように構成される。したがって、本変形例においても上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0096】
上述の実施の形態および変形例では、絶縁体８０，１８０，２８０，３８０の全体が同一材料で構成される場合について示した。別の実施の形態では、絶縁体を構成する複数の部品が異なる材料で構成されてもよい。別の実施の形態では、複数の部品を接合するための接合部品を用いてもよい。接合部品は、絶縁体を構成する材料とは異なる材料で構成されてもよい。接合部品は、金属、樹脂またはセラミックなどで構成されてもよい。
【0097】
上述の実施の形態では、絶縁体８０，１８０，２８０，３８０を含む絶縁構造７４をイオン生成装置１２の引出電極に用いる場合について示した。別の実施の形態では、イオン注入装置１０の任意の箇所に絶縁構造７４を用いてもよい。例えば、ビームパーク装置２４、ビーム走査部３２、ビーム平行化部３４、角度エネルギーフィルタ３６などに設けられ、高電圧が印加される電極を支持するための構造として絶縁構造７４を用いてもよい。
【0098】
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組み合わせや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。
【符号の説明】
【0099】
７４…絶縁構造、８０…絶縁体、８２…第１端部、８４…第２端部、８６…軸部、８８…包囲部、９０…隙間、９２…開口、９４…外面、９４ａ…内側凹部、９４ｂ…内側凸部、９６…内面、９６ａ…外側凸部、９６ｂ…外側凹部、１２０…中間体、１２２…本体部材、１２４…支持部材。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】