(57)【要約】【課題】リペラーの絶縁性低下を軽減することのできる支持構造およびイオン発生装置を提供する。【解決手段】イオン発生装置１０は、アークチャンバ１２と、アークチャンバ内に設けられるリペラープレート６４と、アークチャンバ１２の内外を連通する貫通孔６０に挿通されるリペラー延長部６６と、を有するリペラー６２と、アークチャンバ１２の外側に設けられ、リペラー延長部６６と貫通孔６０の内壁との間に隙間６０ａが確保されるようにして、リペラーを支持する支持構造７０と、を備える。支持構造７０は、アークチャンバ１２の外に隙間６０ａと連通する小室８８を区画するカバー部材８０と、アークチャンバ１２とリペラー６２との間を電気的に絶縁する絶縁部材７２と、を有する。【選択図】図１
2015125827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークチャンバと、
前記アークチャンバ内に設けられるリペラープレートと、前記アークチャンバの内外を連通する貫通孔に挿通されるリペラー延長部と、を有するリペラーと、
前記アークチャンバの外側に設けられ、前記リペラー延長部と前記貫通孔の内壁との間に隙間が確保されるようにして、前記リペラーを支持する支持構造と、
を備え、
前記支持構造は、前記アークチャンバの外に前記隙間と連通する小室を区画するカバー部材と、前記アークチャンバと前記リペラーとの間を電気的に絶縁する絶縁部材と、を有することを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
前記小室は、前記アークチャンバの外に対して密閉されることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記絶縁部材は、前記小室の内部に設けられており、前記リペラー延長部と前記カバー部材との間を接続することを特徴とする請求項１または２に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記支持構造は、前記リペラー延長部と前記絶縁部材との間に設けられ、前記絶縁部材の外表面を覆うように設けられるシールド部材をさらに有することを特徴とする請求項３に記載のイオン発生装置。
【請求項５】
前記カバー部材は、前記絶縁部材を介して前記アークチャンバの外側に取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン発生装置。
【請求項６】
前記リペラー延長部は、前記貫通孔の中心軸と同軸に設けられる接続部材により、前記支持構造に固定され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イオン発生装置。
【請求項７】
前記アークチャンバは、当該アークチャンバの外側に前記貫通孔の中心軸と同軸のねじ切り構造を有し、
前記支持構造は、前記ねじ切り構造にねじ込まれることにより前記アークチャンバに固定され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イオン発生装置。
【請求項８】
アークチャンバの内外を連通する貫通孔に挿通されるリペラーの基部を、当該貫通孔の内壁との間に隙間が確保されるようにして支持する支持構造であって、
前記支持構造は、前記アークチャンバの外に前記隙間と連通する小室を区画するカバー部材と、前記アークチャンバと前記リペラーとの間を電気的に絶縁する絶縁部材と、を有することを特徴とする支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リペラーの支持構造およびそれを用いたイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、導電性を変化させる目的、半導体ウエハの結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウエハにイオンを注入する工程が標準的に実施されている。この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。
【０００３】
このようなイオン注入装置におけるイオン源として、直流放電型のイオン源が知られている。直流放電型のイオン源は、直流電流によってフィラメントを加熱して熱電子を発生させ、その熱電子によってカソードが加熱される。そして、加熱されたカソードから発生した熱電子がアークチャンバ内で加速され、アークチャンバ内のガスソース分子と衝突することで、ガスソース分子に含まれている原子がイオン化される。
【０００４】
アークチャンバ内のカソードに対向する位置には、アークチャンバ内で加速された電子を跳ね返すリペラーが設けられる。リペラーは、アークチャンバとの間で電気的に絶縁されることにより電子を跳ね返す機能を有し、アークチャンバ内のイオン化効率を高める。リペラーは、例えば、アークチャンバ内に設けられる絶縁部材を介して取り付けられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２２７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アークチャンバ内に導入されるソースガス分子には、フッ化物や塩化物等のハロゲン化物が用いられることが多い。ハロゲン化物のソースガス分子は、イオン化の過程でハロゲンラジカルを発生させ、このハロゲンラジカルがイオン源を構成する部品、例えばアークチャンバ内壁の金属材料に作用し、化学結合する。そして、化学結合した金属材料は、ソースガス分子とともにイオン化され、イオン化物質としてアークチャンバの内壁などに堆積して導電性膜を形成しうる。
【０００７】
イオン源の使用により、リペラーの絶縁部材に金属材料が堆積され、導電性膜が形成されると、リペラーの絶縁性が低下することとなる。絶縁性が低下すると、リペラーが電子を跳ね返す機能が大きく低下するため、イオンの生成効率が低下し、イオン源の寿命を縮めることになる。その結果、絶縁性が低下した部品の交換頻度が多くなると、イオン注入装置を用いる工程の生産性が低下する。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、リペラーの絶縁性低下を軽減することのできるリペラーの支持構造およびそれを用いたイオン発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のイオン発生装置は、アークチャンバと、アークチャンバ内に設けられるリペラープレートと、アークチャンバの内外を連通する貫通孔に挿通されるリペラー延長部と、を有するリペラーと、アークチャンバの外側に設けられ、リペラー延長部と貫通孔の内壁との間に隙間が確保されるようにして、リペラーを支持する支持構造と、を備える。支持構造は、アークチャンバの外に隙間と連通する小室を区画するカバー部材と、アークチャンバとリペラーとの間を電気的に絶縁する絶縁部材と、を有する。
【００１０】
本発明の別の態様は、支持構造である。この支持構造は、アークチャンバの内外を連通する貫通孔に挿通されるリペラーの基部を、当該貫通孔の内壁との間に隙間が確保されるようにして支持する。支持構造は、アークチャンバの外に隙間と連通する小室を区画するカバー部材と、アークチャンバとリペラーとの間を電気的に絶縁する絶縁部材と、を有する。
【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組合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】
【００１２】
本発明によれば、リペラーの絶縁性低下を軽減し、生産性の高いイオン発生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係るイオン発生装置のアークチャンバおよびリペラーの支持構造を示す模式図である。
【図２】図１に示すイオン発生装置のＡ−Ａ線断面を示す模式図である。
【図３】比較例に係るイオン発生装置のアークチャンバおよびリペラーの支持構造を示す模式図である。
【図４】変形例１に係るイオン発生装置のリペラーの支持構造を示す模式図である。
【図５】変形例２に係るイオン発生装置のリペラーの支持構造を示す模式図である。
【図６】変形例３に係るイオン発生装置のリペラーの支持構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係るイオン発生装置１０のアークチャンバ１２およびリペラー６２の支持構造７０を示す模式図である。図２は、図１に示すイオン発生装置１０のＡ−Ａ線断面を示す模式図である。
【００１６】
本実施の形態に係るイオン発生装置１０は、直流放電型のイオン源であり、アークチャンバ１２と、熱電子放出部１４と、リペラー６２と、支持構造７０と、サプレッション電極２０と、グランド電極２２と、各種電源とを備える。
【００１７】
アークチャンバ１２は、略直方体の箱型形状を有する。アークチャンバ１２は、高融点材料、具体的には、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、アークチャンバ内が比較的高温となる環境下でも、アークチャンバを溶けにくくできる。
【００１８】
アークチャンバ１２は、側壁板５０と、上面板５２と、下面板５４と、を備える。側壁板５０には、ソースガスを導入するガス導入口２４と、イオンビームが引き出される開口部としてのフロントスリット２６とが形成されている。上面板５２には、熱電子放出部１４が設けられ、下面板５４の貫通孔６０にはリペラー６２が挿通される。
【００１９】
なお、以下の説明において、上面板５２から下面板５４に向かう方向を軸方向ということがある。また、軸方向に沿った方向のうち、下面板５４から上面板５２に向かう方向を上方向または上側、上面板５２から下面板５４に方向を下方向または下側ともいう。また、アークチャンバ１２の内部を内側、アークチャンバ１２の外部を外側ともいう。
【００２０】
下面板５４は、アークチャンバ１２の内外を連通し、軸方向に延びる貫通孔６０を有する。貫通孔６０は、軸方向の断面形状が円形である。貫通孔６０の内側の出口には、内面５４ａから上方向に突出する突端部５６が設けられる。一方、貫通孔６０の外側の出口には、外面５４ｂから下方向に突出する接続部５８が設けられる。接続部５８の側面にはねじ切り加工が施され、支持構造７０が接続される同軸ねじ５８ａが設けられる。同軸ねじ５８ａは、貫通孔６０の中心軸と軸を共通にする。
【００２１】
熱電子放出部１４は、アークチャンバ内に熱電子を放出するものであり、フィラメント２８とカソード３０とを有する。熱電子放出部１４は、上面板５２の取付孔５２ａに挿入され、アークチャンバ１２と絶縁された状態で固定される。
【００２２】
フィラメント２８は、フィラメント電源３４で加熱され、先端に熱電子を発生させる。フィラメント２８で発生した（１次）熱電子は、カソード電源３６で加速され、カソード３０に衝突し、その衝突時に発生する熱でカソード３０を加熱する。加熱されたカソード３０は（２次）熱電子４０を発生し、この（２次）熱電子４０が、アーク電源３８によってカソード３０とアークチャンバ１２との間に印加されたアーク電圧によって加速され、ガス分子を電離するに十分なエネルギーを持ったビーム電子としてアークチャンバ１２中に放出される。
【００２３】
リペラー６２は、リペラープレート６４と、リペラー延長部６６とを有する。リペラープレート６４は、熱電子放出部１４と対向する位置に設けられており、カソード３０と対向してほぼ平行に設けられている。リペラープレート６４は、アークチャンバ内の電子を跳ね返して、プラズマ４２が生成される位置に電子を滞留させてイオン生成効率を高める。
【００２４】
リペラー延長部６６は、リペラープレート６４にほぼ垂直に延びる円柱形状の部材であり、リペラー６２の基部である。リペラー延長部６６は、下面板５４の貫通孔６０に挿通され、アークチャンバ外に設けられる支持構造７０に取り付けられる。リペラー延長部６６の端部６６ａには、貫通孔６０の中心軸と同軸のねじ孔６６ｂが設けられており、接続ねじ６８により絶縁部材７２に固定される。これにより、リペラー延長部６６は、貫通孔６０の内壁との間に隙間６０ａが確保されるようにして固定され、リペラー６２は、アークチャンバ１２との間で電気的に絶縁された状態となる。
【００２５】
支持構造７０は、絶縁部材７２と、シールド部材７６と、カバー部材８０と、を有する。支持構造７０は、アークチャンバ１２の外側に設けられており、アークチャンバ１２の外に貫通孔６０における隙間６０ａと連通する小室８８を区画するように設けられる。小室８８の内部には、リペラー６２と接続される絶縁部材７２が設けられる。これにより、支持構造７０は、アークチャンバ１２とリペラー６２の絶縁を確保した状態で、リペラー６２を支持する。
【００２６】
カバー部材８０は、円筒形状の側面８２に底面８４が設けられたカップ型の形状を有する。カバー部材８０は、側面８２の開口端８２ａの内面にねじ切り加工が施されており、下面板５４の同軸ねじ５８ａにねじ込まれることにより、下面板５４の外側に固定される。これにより、カバー部材８０は、下面板５４とともに小室８８を区画する。小室８８は、アークチャンバ１２の外に対して密閉されており、小室８８は、貫通孔６０における隙間６０ａを介してアークチャンバ１２の内部とつながる。
【００２７】
カバー部材８０の底面８４には、止めねじ８６が挿通されるねじ孔８４ａが設けられる。ねじ孔８４ａは、貫通孔６０の中心軸と同軸となるように形成される。これにより、カバー部材８０の内部に設けられる絶縁部材７２を貫通孔６０の中心軸上に固定する。
【００２８】
カバー部材８０は、高温となるアークチャンバ１２に接続されるため、高融点材料で構成されることが望ましい。カバー部材８０は、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）等で構成される。
【００２９】
絶縁部材７２は、カバー部材８０とリペラー６２とを接続する部材である。絶縁部材７２は、カバー部材８０の内部に格納され、カバー部材８０の形状に対応して円筒形状を有する。なお、カバー部材８０の内部に格納できる形状であれば、角柱などの上面７２ａと下面７２ｂが多角形の柱状形状としてもよい。絶縁部材７２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミック材料で構成される。
【００３０】
絶縁部材７２は、上面７２ａと下面７２ｂに同軸のねじ孔７４ａ、７４ｂが設けられる。上面７２ａのねじ孔７４ａには、接続ねじ６８が取り付けられ、リペラー延長部６６と絶縁部材７２との間が固定される。下面７２ｂのねじ孔７４ｂには、止めねじ８６が取り付けられ、絶縁部材７２とカバー部材８０の間が固定される。
【００３１】
シールド部材７６は、絶縁部材７２の上面７２ａと側面７２ｃを覆うように設けられ、カップ型の形状を有する。シールド部材７６は、絶縁部材７２の上面７２ａと、リペラー延長部６６の端部６６ａの間に挟み込まれて固定される。シールド部材７６は、小室８８の内部に入り込むイオン化物質が、絶縁部材７２の外表面である上面７２ａや側面７２ｃに付着することを抑制する。シールド部材７６は、カバー部材８０と同様、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）等で構成される。
【００３２】
以上の構成を有するイオン発生装置１０には、カソード３０とリペラー６２を結ぶ軸方向にソース磁場コイルにより誘起される外部磁場Ｂが印加されている。また、ビーム電子を放出するカソード３０と対向させてリペラー６２が設けられているため、ビーム電子は磁場Ｂに沿ってカソード３０とリペラー６２との間を往復移動する。往復移動するビーム電子は、アークチャンバ１２に導入されたソースガス分子と衝突電離してイオンを発生させ、アークチャンバ１２にプラズマ４２を生成する。ビーム電子は、印加磁場によってほぼ限定された範囲に存在するのでイオンはその範囲で主に生成され、拡散によりアークチャンバ１２の内壁、フロントスリット２６、カソード３０、リペラー６２に到達し、壁面で失われる。
【００３３】
ソースガスには、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、三塩化インジウム（ＩｎＣｌ３）等の塩化物、等のハロゲン化物が用いられる。これらのソースガスは、アークチャンバ１２に導入され、（２次）熱電子４０によりイオン化される。励起されたイオンは、アークチャンバ１２の内壁、カソード３０、リペラー６２に入射して衝突すると、各部の構成素材（Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、グラファイト等）を、スパッタや化学的エッチングにより摩滅させる。
【００３４】
また、ソースガスがフッ化物の場合、例えば、ＢＦ３の場合、イオン化によりＢ＋、ＢＦ＋、ＢＦ２＋、Ｆ＋、Ｆ２＋が生成され、これらのイオンがアークチャンバ１２の内部の壁面で中性化されると、Ｆ、Ｆ２等の反応性の高いフッ素ラジカルが生成される。フッ素ラジカルは、イオン発生装置１０を構成する部品の材料と化学結合し、ＷＦｘ、ＴａＦｘ、ＭｏＦｘ、ＣＦｘなどのフッ化物となる。これらフッ化物は、比較的低温でガス化し、アームチャンバ内でイオン化され、ＷＦｘ＋、ＴａＦｘ＋、ＭｏＦｘ＋、ＣＦｘ＋などのイオン化物質としてアークチャンバの内壁などに流入付着して導電性膜を形成しうる。
【００３５】
このような導電性膜は、イオン発生装置１０を構成する絶縁部品にも付着し、絶縁性を低下させる要因となる。例えば、リペラーの絶縁部材の外表面に導電性膜が形成されると、リペラーの絶縁性が低下することとなる。絶縁性が低下すると、リペラーが電子を跳ね返す機能が大きく低下するため、イオンの生成効率が低下し、イオン源の寿命を縮めることになる。その結果、絶縁性が低下した部品の交換頻度が多くなり、イオン注入装置を用いる工程の生産性が大きく低下する。
【００３６】
本実施の形態では、絶縁部材７２がアークチャンバ１２の内部ではなく、アークチャンバ１２の外に設けられる小室８８の内部に設けられる。小室８８は、アークチャンバ１２の外に対して密閉され、アークチャンバ１２の内部と貫通孔６０の隙間６０ａを通じてつながっていることから、アークチャンバ１２と同様ソースガスで満たされ、隙間６０ａにはガスの流れが生じない。そのため、アークチャンバ１２の内部で生じたイオン化物質は小室８８への流入が抑制されることとなり、小室８８の内部は、アークチャンバ１２の内部よりも導電性膜が付きにくい環境となる。本実施の形態では、このような小室８８の内部に絶縁部材７２を設けるため、絶縁部材７２の絶縁性低下を遅らせることができる。これにより、イオン源の寿命を長くすることができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、絶縁部材７２の外表面がシールド部材７６により覆われている。そのため、小室８８の内部にイオン化物質が流れ込んだとしても、その一部はシールド部材７６の表面に導電性膜を形成することとなる。つまり、シールド部材７６を設けることにより、絶縁部材７２の外表面が導電性膜により汚れにくくなる。これにより、絶縁部材７２の絶縁性低下を遅らせることができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、絶縁部材７２が下面板５４の直下に配置されるとともに、リペラー６２とカバー部材８０の間の位置に配置される。リペラー６２およびカバー部材８０は、イオン発生装置１０の使用により高温となるため、両者に挟まれた位置に配置される絶縁部材７２は高温に保たれる。また、絶縁部材７２は、小室８８の内部に格納されているため高温の状態が維持されやすい。絶縁部材７２の温度を高くすると、流れ込んだイオン化物質が表面に付着しにくくなるため、導電性膜の形成を阻害することができる。これにより、絶縁部材７２の絶縁性低下を遅らせることができる。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、アークチャンバ１２に対して、リペラー６２および支持構造７０を構成する部品が同軸上に配置される。カバー部材８０は、貫通孔６０の中心軸と軸を共通にする同軸ねじ５８ａにより固定され、絶縁部材７２を固定する止めねじ８６およびリペラー６２を固定する接続ねじ６８も同軸に配置される。このため、リペラー６２を貫通孔６０の中心に位置精度良く固定することができ、リペラー延長部６６と貫通孔６０の内壁との隙間６０ａを良好に保つことができる。特に、図３を用いて後述する比較例と比べて、リペラー６２の位置ずれにより、リペラー延長部６６が貫通孔６０の内壁に接触し、絶縁不良となることを防ぐことができる。
【００４０】
図３は、比較例に係るイオン発生装置１１０のアークチャンバ１１２およびリペラー１１８の支持構造１２０を示す模式図である。イオン発生装置１１０は、上述の実施の形態と同様に、アークチャンバ１１２と、熱電子放出部１１４と、リペラー１１８と、を備える。リペラー１１８は、アークチャンバ１１２の底部１１２ａに設けられる貫通部１１２ｂに挿通され、アークチャンバ１１２の外に設けられる支持構造１２０に固定される。
【００４１】
比較例に係る支持構造１２０は、リペラー支持板１２４と、絶縁部材１３２ａ、１３２ｂを有する。リペラー支持板１２４は、アークチャンバ１２の軸方向に交差する方向（左右方向）に延びる。リペラー支持板１２４は、その一端である接続部１２４ａにリペラー１１８が接続され、他端である固定部１２４ｂにおいて絶縁部材１３２ａ、１３２ｂを介してチャンバ支持部１３０に固定される。比較例においては、左右方向に延びるリペラー支持板１２４により、絶縁部材１３２ａ、１３２ｂの位置をアークチャンバ１１２から遠ざけることで、絶縁部材１３２の表面にイオン化物質が付着して導電性膜が形成されることを防いでいる。
【００４２】
比較例においては、絶縁部材１３２ａ、１３２ｂの絶縁性を確保するため、接続部１２４ａと固定部１２４ｂの距離Ｌを取ることとしている。そのため、絶縁部材１３２ａ、１３２ｂとの固定のためのねじ１２８が緩んでリペラー支持板１２４がθ方向にずれると、そのずれが少しであったとしても、リペラー支持板１２４の接続部１２４ａが大きく動く。その結果、リペラー１１８が貫通部１１２ｂの内壁に接触してしまい、リペラー１１８の絶縁が確保できなくなるおそれがある。つまり、比較例においては、絶縁性確保のためにリペラー支持板１２４を長くすると、その長さが絶縁不良の要因となりうる。
【００４３】
また、比較例において、絶縁部材１３２ａ、１３２ｂの位置をアークチャンバ１１２から遠ざける対策を講じたとしても、貫通部１１２ｂを通じてアークチャンバ１１２内から外へソースガスの流れが生じ、イオン化物質が流出することとなる。その結果、絶縁部材１３２ａ、１３２ｂの表面にイオン化物質が付着して導電性膜が形成され、絶縁不良となることが見受けられる。
【００４４】
一方、本実施の形態では、貫通孔６０、リペラー６２、絶縁部材７２、カバー部材８０が一軸上に配置される構造となっているため、これらの部材の接続部分が緩んだとしてもリペラー６２は軸に交差する方向へ位置ずれしにくい。これにより、リペラー延長部６６と貫通孔６０の内壁との隙間６０ａを維持することができる。また、隙間６０ａを維持することにより、貫通孔６０の内壁に導電性膜が形成され、隙間６０ａが導電性材料でつながることによる絶縁不良を防ぐことができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、貫通孔６０の内側の出口に内面５４ａから上方に突出する突端部５６が設けられる。このため、アークチャンバ１２の側壁板５０や上面板５２に堆積した導電性物質が剥離して下面板５４へ落下する場合であっても、貫通孔６０の内部にこれらの導電性物質が入りにくい。したがって、突端部５６を設けることで、リペラー６２の絶縁性低下を抑制することができる。
【００４６】
図４は、変形例１に係るイオン発生装置１０のリペラー６２の支持構造７０を示す模式図である。変形例１においては、絶縁部材７２の外表面を覆うシールド部材が設けられていない点で上述の実施の形態と相違する。比較例１においても、小室８８の内部に絶縁部材７２が設けられることから、小室８８の内部にはイオン化物質が流入しにくく、絶縁部材７２が高温に保たれる環境となっている。そのため、絶縁部材７２の表面に導電性膜が形成されることを防ぎ、リペラー６２の絶縁性低下を軽減させることができる。また、同軸上に配置される支持構造７０により、リペラー６２の位置精度を高めることもできる。
【００４７】
図５は、比較例２に係るイオン発生装置１０のリペラー６２の支持構造７０を示す模式図である。変形例２においては、下面板５４の接続部５８に同軸ねじが設けられる代わりに、接続部５８の側面にねじ孔５８ｂが設けられ、接続ねじ９０によりカバー部材８０が接続部５８に固定される点で上述の実施の形態と相違する。また、カバー部材８０の開口端８２ａには、ねじ切り加工が施される代わりにねじ孔８２ｂが設けられ、接続ねじ９０は、このねじ孔８２ｂに挿通される。比較例２においても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
図６は、比較例３に係るイオン発生装置１０のリペラー６２の支持構造７０を示す模式図である。比較例３においては、絶縁部材９２が、リペラー６２とカバー部材８０の間ではなく、カバー部材８０とアークチャンバ１２の間に設けられる点で上述の実施の形態と相違する。以下、比較例３について、実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４９】
支持構造７０は、カバー部材８０と、絶縁部材９２を有する。カバー部材８０は、円筒形状の側面８２に底面８４が設けられたカップ型の形状を有する。カバー部材８０は、接続部５８および絶縁部材９２とともに小室８８を区画し、小室８８の内部をアークチャンバ１２の外に対して密閉する。カバー部材８０の内側には、リペラー延長部６６の端部６６ａが接続される。リペラー延長部６６は、貫通孔６０の中心軸上に配置される接続ねじ９８によりカバー部材８０の底面８４に固定される。
【００５０】
絶縁部材９２は、リング形状の部材であり、内壁９２ａと外壁９２ｂのそれぞれにねじ切り加工が施されている。絶縁部材９２は、内壁９２ａと、下面板５４の接続部５８に設けられる同軸ねじ５８ａとが噛み合って下面板５４に固定される。絶縁部材９２の外壁９２ｂには、カバー部材８０の開口端８２ａの内面が噛み合うことにより、カバー部材８０が接続される。絶縁部材９２を下面板５４とカバー部材８０の間に設けることで、リペラー６２をアークチャンバ１２に対して絶縁することができる。
【００５１】
比較例３では、上述の実施の形態とは異なり、絶縁部材７２が小室８８の内部に格納された構造とはなっていない。しかし、上述の実施の形態と同様に、小室８８の内部にはガスが流入しにくいため、小室８８に面する絶縁部材９２の下面９２ｄにイオン化物質が付着し、導電性膜が形成されることを抑制することができる。また、アークチャンバ１２の外に面する絶縁部材９２の上面９２ｃは、アークチャンバ１２の外側となるため、アークチャンバ１２の内部と比べてイオン化物質が付着しにくい。これにより、絶縁部材９２の絶縁性低下を抑制することができる。
【００５２】
また、比較例３においては、絶縁部材９２が下面板５４に直接接続されるため、絶縁部材９２を高温に保つことができる。これにより、絶縁部材９２の表面に導電性膜が形成されることを防ぐことができる。
【００５３】
また、比較例３においても、貫通孔６０、リペラー６２、カバー部材８０、絶縁部材９２が一軸上に配置される構造となっているため、これらの部材の接続部分が緩んだとしてもリペラー６２は軸に交差する方向へ位置ずれしにくい。これにより、リペラー延長部６６と貫通孔６０の内壁との隙間６０ａを維持することができる。
【００５４】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、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実施の形態における組合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うる。
【００５５】
上述の実施の形態および変形例では、小室８８の内部が密閉される支持構造７０について示した。さらなる変形例においては、小室８８が厳密な意味で密閉される構造でなく、支持構造７０に設けられるねじ孔などに生じる隙間に起因して、小室８８の気密性が損なわれる構造としてもよい。この場合、アークチャンバ１２の内部のソースガスの一部は、貫通孔６０の隙間６０ａを通じて小室８８に流入し、ねじ孔などの隙間を通じてチャンバー外に流出するため、アークチャンバ１２から小室８８へ多少のガスの流れが生じうる。しかし、支持構造７０により小室８８を設けない場合と比べれば、小室８８に入り込むイオン化物質の量を減少させることができる。したがって、厳密な意味で小室８８が密閉されていない場合であっても、支持構造７０に設けられる絶縁部材７２の絶縁性低下を軽減することができる。
【００５６】
上述の実施の形態および変形例では、リペラー延長部６６と支持構造７０との間を固定する接続部材として、接続ねじを用いる場合について示した。さらなる変形例においては、ねじ以外の接続部材を用いてもよい。例えば、接続部材としてボルトや、ボルトとナットの組み合わせを用いて固定してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…イオン発生装置、１２…アークチャンバ、１４…熱電子放出部、４２…プラズマ、５０…側壁板、５２…上面板、５４…下面板、５８…接続部、５８ａ…同軸ねじ、６０…貫通孔、６０ａ…隙間、６２…リペラー、６４…リペラープレート、６６…リペラー延長部、７０…支持構造、７２…絶縁部材、７６…シールド部材、８０…カバー部材、８８…小室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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