(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却機構を有する真空槽と、
前記真空槽内に設けられ、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器と、
前記真空槽内に設けられ、前記イオン生成容器内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成する引出電極と、
前記真空槽の内壁の内側近傍に設けられ、当該真空槽の内壁に対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる本体部を有する遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材の本体部に、前記真空槽の内壁に対して離間して装着されるように当該真空槽の内壁に接触して前記本体部を支持する複数の突状の支持部が設けられているイオン源。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、前記真空槽に対して着脱自在に構成されている請求項１記載のイオン源。
【請求項３】
前記遮蔽部材は、前記真空槽内に装着した際に当該真空槽の内壁と導通するように構成されている請求項１記載のイオン源。
【請求項４】
前記遮蔽部材は、前記本体部が板状の部材からなる請求項１又は２のいずれか１項記載のイオン源。
【請求項５】
前記遮蔽部材は、前記本体部が筒状に形成されている請求項１又は２のいずれか１項記載のイオン源。
【請求項６】
イオン注入装置であって、
冷却機構を有する真空槽と、前記真空槽内に設けられ、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器と、前記真空槽内に設けられ、前記イオン生成容器内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成する引出電極と、前記真空槽の内壁の内側近傍に設けられ、当該真空槽の内壁に対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる本体部を有する遮蔽部材とを備え、前記遮蔽部材の本体部に、前記真空槽の内壁に対して離間して装着されるように当該真空槽の内壁に接触して前記本体部を支持する複数の突状の支持部が設けられているイオン源を有し、
当該イオン源から放出されたイオンビームを基板に照射して注入するように構成されているイオン注入装置。
【請求項７】
冷却機構を有する真空槽内に設けられ、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器を有し、前記イオン生成容器内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成するイオン源において、
前記真空槽の内壁の内側近傍に、当該真空槽の内壁に対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる本体部を有する遮蔽部材が設けられるとともに、前記遮蔽部材の本体部に、前記真空槽の内壁に対して離間して装着されるように当該真空槽の内壁に接触して前記本体部を支持する複数の突状の支持部が設けられ、
前記イオン源の動作中に、前記イオン生成容器内における反応の過程において副生成物として発生し且つ前記真空槽内の前記遮蔽部材の本体部の内壁に付着した絶縁膜を加熱する工程を有するイオン源の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、イオン源に関し、特に、イオン注入装置に用いるイオン源のメンテナンス技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、既存のシリコン（Ｓｉ）基板と比較して耐熱性・耐電圧性に優れた炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板の製造方法が確立し、比較的安価に手に入るようになっている。【０００３】  ＳｉＣ基板を用いたプロセスではアルミニウムイオンをドーパントとして注入するプロセスがあり、アルミニウムイオンビームを生成するイオン源を有するイオン注入装置が使用されている。【０００４】  図１０は、従来のイオン源の内部を示す断面図である。  図１０に示すように、このイオン源５０は、ステンレス等の金属により例えば円筒形状に形成され真空排気装置（図示せず）に接続された真空槽５１を有し、この真空槽５１の内部に、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器５２と、イオン生成容器５２内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成する引出電極５３が設けられている。【０００５】  ここで、イオン生成容器５２は、真空槽５１内のビーム射出孔５１ａ側の位置に金属からなる保持機構５４によって保持されている。この保持機構５４は、真空槽５１の蓋部５１ｃと一体的に構成され、また蓋部５１ｃは金属からなり、碍子５５によって真空槽５１に対して電気的に絶縁されている。【０００６】  そして、引出電源５６から蓋部５１ｃ及び保持機構５４を介してイオン生成容器５２に正の電圧を印加するとともに、碍子５７によって真空槽５１に対して電気的に絶縁された引出電極５３に加速電源５８から負の電圧を印加するように構成されている。【０００７】  このようなイオン源５０において、アルミニウムイオンを生成する場合には、イオン生成容器５２内に設置されたアルミナイトライド又はアルミナと、イオン生成容器５２内に導入されたフッ素系ガス（例えばＰＦ3）とを反応させてイオン化（プラズマ化）し、引出電極５３への電圧印加によってイオンビームをイオン生成容器５２のスリット５２ａから引き出し、引出電極５３のビーム孔５３ａを介して真空槽５１のビーム射出孔５１ａから放出する。【０００８】  しかし、このようなアルミナイトライド等とＰＦ3を反応させる方法では副生成物として絶縁性のフッ化アルミニウム（ＡｌＦx）が発生し、この発生したフッ化アルミニウムが、真空槽５１内の内壁に付着した絶縁膜（絶縁膜１６０、１６１のうち特に絶縁膜１６０）によって真空槽５１内において異常放電が発生するという問題がある。【０００９】  このような異常放電が発生すると、イオンビーム電流が変動してイオン注入対象物の歩留まりが低下することに加え、電磁ノイズによってイオン注入装置の電源や真空ポンプの故障を引き起こすこともある。【００１０】  このため、従来は、異常放電が頻発した場合にはイオン源５０の真空槽５１を大気に開放して絶縁膜１６０を除去するようにしているが、従来技術では、このようなメンテナンスを頻繁に行わなければならず、生産効率を悪化させるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１８２６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、イオン源のイオン生成容器内においてイオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成する際の副生成物による絶縁膜に起因する異常放電を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた本発明は、冷却機構を有する真空槽と、前記真空槽内に設けられ、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器と、前記真空槽内に設けられ、前記イオン生成容器内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成する引出電極と、前記真空槽の内壁の内側近傍に設けられ、当該真空槽の内壁に対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる本体部を有する遮蔽部材とを備え、前記遮蔽部材の本体部に、前記真空槽の内壁に対して離間して装着されるように当該真空槽の内壁に接触して前記本体部を支持する複数の突状の支持部が設けられているイオン源である。
本発明では、前記遮蔽部材は、前記真空槽に対して着脱自在に構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記遮蔽部材は、前記真空槽内に装着した際に当該真空槽の内壁と導通するように構成されている場合にも効果的である。
本発明では、前記遮蔽部材は、前記本体部が板状の部材からなる場合にも効果的である。
本発明では、前記遮蔽部材は、前記本体部が筒状に形成されている場合にも効果的である。
一方、本発明は、イオン注入装置であって、冷却機構を有する真空槽と、前記真空槽内に設けられ、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器と、前記真空槽内に設けられ、前記イオン生成容器内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成する引出電極と、前記真空槽の内壁の内側近傍に設けられ、当該真空槽の内壁に対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる本体部を有する遮蔽部材とを備え、前記遮蔽部材の本体部に、前記真空槽の内壁に対して離間して装着されるように当該真空槽の内壁に接触して前記本体部を支持する複数の突状の支持部が設けられているイオン源を有し、当該イオン源から放出されたイオンビームを基板に照射して注入するように構成されているイオン注入装置である。
また、本発明は、冷却機構を有する真空槽内に設けられ、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器を有し、前記イオン生成容器内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成するイオン源において、前記真空槽の内壁の内側近傍に、当該真空槽の内壁に対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる本体部を有する遮蔽部材が設けられるとともに、前記遮蔽部材の本体部に、前記真空槽の内壁に対して離間して装着されるように当該真空槽の内壁に接触して前記本体部を支持する複数の突状の支持部が設けられ、前記イオン源の動作中に、前記イオン生成容器内における反応の過程において副生成物として発生し且つ前記真空槽内の前記遮蔽部材の本体部の内壁に付着した絶縁膜を加熱する工程を有するイオン源の運転方法である。
【発明の効果】
【００１４】  本発明においては、真空槽の内壁に対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる例えば板状の本体部を有する遮蔽部材を真空槽の内壁の内側近傍に設けたことから、イオン源のイオン生成容器内においてイオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成する際の副生成物による絶縁膜は、真空槽の内壁には付着せず遮蔽部材の本体部の表面即ち内壁に付着する。【００１５】  この遮蔽部材の本体部には、冷却機構を有する真空槽の内壁に対して離間して装着されるように真空槽の内壁に接触して本体部を支持する複数の突状の支持部が設けられているため、イオン源の動作中における遮蔽部材の本体部の温度は、冷却機構によって冷却されている真空槽の内壁の温度の影響を殆ど受けることがなく、真空槽内の例えばイオン生成容器からの輻射熱の影響を受けて高温（数百℃程度）に保たれる。【００１６】  その結果、本発明によれば、遮蔽部材の本体部の内壁に付着した絶縁膜の温度も数百℃程度になっており、これにより絶縁膜の抵抗値が低下して異常放電の発生が抑えられるので、従来技術と比較してイオン源のメンテナンスの周期を長くすることができる。【００１７】  また、本発明では、遮蔽部材の突状の支持部と真空槽の内壁とが複数の接点で接触しており、真空槽内の温度変化によってこれら複数の接点部分が膨張・収縮することによって当該接点部分が移動し、これにより真空槽の内壁の酸化皮膜の除去を長期にわたって自動的に行うことができる（セルフクリーニング）。【００１８】  一方、本発明において、遮蔽部材を真空槽に対して着脱自在に構成すれば、真空槽から遮蔽部材を取り外すことによってメンテナンス作業を容易に行うことができる。【００１９】  さらに、本発明において、遮蔽部材が、真空槽内に装着した際に当該真空槽の内壁と導通するように構成されている場合には、遮蔽部材の電位を容易に真空槽の電位（例えば接地電位）と同等の電位にすることができるので、真空槽の内壁との間における放電を防止することができる。【００２０】  この場合、本発明では、遮蔽部材が複数の突状の支持部によって真空槽の内壁に支持されており、真空槽の内壁に対する遮蔽部材の接触抵抗を安定させて高い接続信頼性を達成することができるので、真空槽の内壁との間における放電を確実に防止することができる。【００２１】  さらに、本発明において、本体部が板状形成されている場合には、例えば突出成形加工を行うことによって支持部を容易に設けることができる。【００２２】  さらにまた、本発明において、本体部が筒状に形成されている場合には、筒状の真空槽に対してその内壁の内側近傍に容易に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のイオン源を用いたイオン注入装置の全体を示す概略構成図
【図２】本発明に係るイオン源の一例の内部構成を示す部分断面図
【図３】同イオン源のイオン生成容器の内部構成を示す部分断面図
【図４】（ａ）：本実施の形態の遮蔽部材を示す正面図、（ｂ）：同遮蔽部材の側面図
【図５】（ａ）：同遮蔽部材の正面図、（ｂ）：図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図６】（ａ）：遮蔽部材を配置した真空槽の内部構成を示す部分断面図、（ｂ）：遮蔽部材を配置した真空槽の内部構成を示す正面図
【図７】絶縁膜が付着した本実施の形態のイオン源の内部構成を示す部分断面図
【図８】時間経過に伴う大気炉内の温度と絶縁膜の抵抗値との関係を示すグラフ
【図９】大気炉内の温度と絶縁膜の抵抗値との関係を示すグラフ
【図１０】従来のイオン源の一例の内部構成を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】  以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。  図１は、本発明のイオン源を用いたイオン注入装置の全体を示す概略構成図である。  図１に示すように、本例のイオン注入装置１は、後述するイオン源１０と、走行室２と、質量分析装置３と、加速装置４と、走査装置５と、注入室６とが、これらの順に接続されて構成されている。  そして、このイオン注入装置１は、イオン源１０、走行室２、加速装置４、注入室６が、真空排気装置９ａ〜９ｄによってそれぞれ真空排気されるようになっている。
【００２５】  イオン源１０には後述するガス供給部１２が接続されており、ガス供給部１２が供給するガスをイオン化し、生成されたイオンをイオンビームとして走行室２の内部を走行させ、質量分析装置３の内部に入射させる。
【００２６】  質量分析装置３の内部では、イオンビーム中のイオンを質量分析し、所望の電荷質量比を有するイオンを通過させ、イオンビームとして、加速装置４に入射させる。
【００２７】  加速装置４では、イオンビーム中の正イオンを加速させて走査装置５に入射させ、走査装置５は、イオンビームの進行方向を制御しながら、注入室６の内部に入射させる。
【００２８】  注入室６の内部には、複数（ここでは二つ）の基板８が配置されており、上述した走査装置５によってイオンビームを複数の基板８のいずれかの方向に向け、基板８の表面を一枚ずつ走査しながらイオンを照射することにより、基板８の内部にイオンを注入するように構成されている。
【００２９】  図２は、本発明に係るイオン源の一例の内部構成を示す部分断面図である。  また、図３は、同イオン源のイオン生成容器の内部構成を示す部分断面図である。  図２に示すように、本実施の形態のイオン源１０は、ステンレス等の導電性の金属からなり例えば円筒形状に形成された真空槽１０Ａを有している。この真空槽１０Ａは、冷媒（例えば水）を循環させることにより所定の温度に冷却する冷却機構（図示せず）を有している。
【００３０】  真空槽１０Ａの内部には、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器１１と、イオン生成容器１１内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成する引出電極１５と、後述する遮蔽部材３０が設けられている。  ここで、イオン生成容器１１は、真空槽１０Ａ内のビーム放出孔１０ａ側の位置に金属からなる保持機構１７によって保持されている。
【００３１】  この保持機構１７は、真空槽１０Ａのビーム放出孔１０ａと反対側に取り付けられる蓋部１０ｃと一体的に構成されている。この蓋部１０ｃは導電性の金属からなり、碍子１０ｂによって真空槽１０Ａに対して電気的に絶縁されている。
【００３２】  保持機構１７は、蓋部１０ｃに対して例えば導電性の金属からなる一対の保持棒１７ａを介してイオン生成容器１１が一体的に取り付けられ、これにより導電性の金属からなるイオン生成容器１１が、蓋部１０ｃに対して電気的に接続されている。  なお、本実施の形態のイオン生成容器１１は、真空槽１０Ａに対して電気的に絶縁された状態になっている。
【００３３】  イオン生成容器１１は、例えば長方体の箱型形状に形成されている。  本実施の形態のイオン生成容器１１は、イオン放出（進行）方向に対して直交する方向にその長手方向を向けて配置され、そのイオン放出方向Ｐの下流側には、イオン生成容器１１内からイオンを放出するためのスリット１１ａが設けられている。
【００３４】  一方、引出電極１５は、真空槽１０Ａ内において、イオン生成容器１１と真空槽１０Ａのビーム放出孔１０ａとの間に設けられている。  ここで、引出電極１５は、碍子１３を介して真空槽１０Ａのイオン放出方向Ｐ側の内壁１０ｄに取り付けられ、これにより真空槽１０Ａに対して電気的に絶縁された状態になっている。
【００３５】  引出電極１５の中央部分には、イオンビームを通過させるためのビーム孔１５ａが設けられ、このビーム孔１５ａは、イオン生成容器１１のスリット１１ａと真空槽１０Ａのビーム放出孔１０ａと同一の軌道上に配置されている。
【００３６】  本実施の形態では、真空槽１０Ａは接地されており、引出電源１８から真空槽１０Ａの蓋部１０ｃ及び保持機構１７を介してイオン生成容器１１に接地電位に対して正の電圧を印加するとともに、加速電源１９から引出電極１５に接地電位に対して負の電圧を印加するように構成されている。
【００３７】  図３に示すように、イオン生成容器１１のイオン放出方向Ｐの上流側には、例えば三フッ化リン（ＰＦ3）からなるイオン化ガスを供給するための上記ガス供給部１２が設けられている。
【００３８】  本実施の形態のガス供給部１２は、イオン生成容器１１のイオン放出方向Ｐの上流側に設けられイオン生成容器１１内にイオン化ガスを導入するガス供給管１２ｂに、ガス導入管１２ａを介して接続されている。
【００３９】  イオン生成容器１１内のイオン放出方向Ｐと直交する方向の一方の壁部には、熱陰極による加熱によって熱電子を放出する熱電子放出部２０が設けられ、またイオン放出方向Ｐと直交する方向の他方の壁部には、熱電子放出部２０と対向するように設けられ、負の電位となるように構成された対向反射電極（リペラー）１６が設けられている。
【００４０】  本実施の形態では、例えば有底円筒形状のカソード部２１とカソード部２１の内部の背面側に設けられ電源２４に接続されたフィラメント２２によって熱陰極が構成されている。ここで、カソード部２１は例えばタングステン（Ｗ）からなるものが用いられる。
【００４１】  一方、カソード部２１の周囲には、イオン原料部材２３が設けられている。  このイオン原料部材２３は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるもので、カソード部２１の周囲を取り囲み、カソード部２１によって加熱されるように設けられている。
【００４２】  一方、本実施の形態においては、真空槽１０Ａ内の内壁１０ｄの内側近傍に、遮蔽部材３０が設けられている。  図４（ａ）（ｂ）及び図５（ａ）（ｂ）は、本実施の形態の遮蔽部材を示すもので、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は側面図、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００４３】  また、図６（ａ）（ｂ）は、遮蔽部材を真空槽内に配置した状態を示すもので、図６（ａ）は内部構成を示す部分断面図、図６（ｂ）は内部構成を示す正面図である。なお、図６（ａ）（ｂ）では、イオン生成容器は取り外されている。
【００４４】  本実施の形態の遮蔽部材３０は、例えばステンレス等の導電性の金属からなるもので、例えば円筒形状に形成された本体部３１を有し、この本体部３１の外側面に複数の支持部３２が所定の間隔をおいて設けられている。
【００４５】  遮蔽部材３０の本体部３１は、例えば矩形状の金属板を湾曲させ円筒形状に形成することによって得られる。  本実施の形態の場合、遮蔽部材３０の本体部３１は、その外径が真空槽１０Ａの内径より若干小さい外径を有するように形成されている（図６（ａ）（ｂ）参照）。
【００４６】  そして、本体部３１の外側面には、円筒の外方側に突出するように形成された複数の突状の支持部３２が設けられている。  この支持部３２は、遮蔽部材３０の本体部３１が真空槽１０Ａの内壁１０ｄに対して離間して装着されるように真空槽１０Ａの内壁１０ｄに接触して本体部を支持するものである。  この支持部３２は、例えば板状の部材からなる本体部３１に対して例えば突出成形加工を行うことによって容易に設けることができる。
【００４７】  本実施の形態の場合、遮蔽部材３０は、例えば矩形状の金属板を湾曲させて円筒形状にした後、その状態で真空槽１０Ａの内部に挿入することによって真空槽１０Ａ内に容易に配置することができる。
【００４８】  この場合、遮蔽部材３０の本体部３１を湾曲させ両端部を接合せずに円筒形状にして真空槽１０Ａの内部に挿入し、本体部３１の弾性による復元力によって複数の支持部３２の頂部３２ａが真空槽１０Ａの内壁１０ｄにそれぞれ接触するように構成すれば、容易に遮蔽部材３０を真空槽１０Ａの内部に固定した状態で装着することができる（図６（ａ）（ｂ）参照）。
【００４９】  もちろん、遮蔽部材３０の本体部３１の両端部を接合し、一体的に円筒形状に形成するように構成することもできる。  また、本実施の形態の場合、遮蔽部材３０は、真空槽１０Ａに対して着脱自在となるように構成することができる。
【００５０】  遮蔽部材３０の支持部３２は、例えば同等の高さに形成され、遮蔽部材３０が真空槽１０Ａ内に配置された場合にそれぞれの頂部３２ａが真空槽１０Ａの内壁１０ｄと点接触（微小な面積で接触）するように設けられている。
【００５１】  そして、これにより遮蔽部材３０の本体部３１の外表面の各部分が真空槽１０Ａの内壁１０ｄに対して所定の距離だけ均一に離間し、真空槽１０Ａの内壁１０ｄに接触しないように構成されている。
【００５２】  なお、遮蔽部材３０が真空槽１０Ａ内に配置された場合には、真空槽１０Ａの内壁１０ｄと導通するように構成されている。  なお、本実施の形態の遮蔽部材３０は、真空槽１０Ａの内壁１０ｄのほぼ全域を覆うように設けられている。
【００５３】  このような構成において、図２に示す引出電源１８及び加速電源１９から所定の電圧を印加し、ガス供給部１２からガス導入管１２ａ及びガス供給管１２ｂを介してイオン生成容器１１内にフッ素系ガス（ＰＦ3）を導入して、イオン生成容器１１内でプラズマを生成すると、窒化アルミニウムとフッ素系ガスとが反応してアルミニウム（Ａｌ）のイオンが発生する。
【００５４】  そして、発生したアルミニウムのイオンは、スリット１１ａから放出され、さらに負の電位に帯電した引出電極１５のビーム孔１５ａ及び真空槽１０Ａのビーム放出孔１０ａを介してイオンビームとして真空槽１０Ａから放出される。
【００５５】  この場合、上述した反応過程において、副生成物としてフッ化アルミニウム（ＡｌＦx）が気体状態として発生する。  このフッ化アルミニウムは、図７に示すように、真空槽１０Ａ内において、主としてイオン生成容器１１の近傍の遮蔽部材３０の本体部の内壁３１ａと引出電極１５の表面１５ｂにそれぞれ絶縁膜６０、６１として付着する。
【００５６】  本発明は、真空槽１０Ａ内においてこのような絶縁膜６０、６１が存在しても異常放電を防止するものである。  まず、アルミニウムイオンの生成反応中に異常放電が発生するメカニズムは一般に次のようなものであると考えられる。  すなわち、上述した反応過程において、真空槽（図示せず）の内部において反応副生成物からなる絶縁膜（図示せず）が例えば真空槽の内壁に形成されると、この絶縁膜に対して荷電粒子が衝突してチャージアップが発生する。
【００５７】  そして、このチャージアップによって絶縁膜の耐電圧限界に到達した時点で、絶縁膜に微小な絶縁破壊が発生する。  その結果として、絶縁膜から噴出するガスや荷電粒子が引き金となり、真空槽に印加される引出電圧によって瞬時に短絡するという現象である。
【００５８】  本発明者は、上述した異常放電が生じた図１０に示す従来技術に係る真空槽５１の内部を詳細に観察したところ、引出電極５３に付着した絶縁膜１６１では異常放電は発生せず、真空槽５１の内壁１０ｄに付着した絶縁膜１６０のみにおいて異常放電が発生することが判明した（放電痕が確認された）。
【００５９】  ここで、本発明者は、このような異常放電の有無の原因が絶縁膜１６０、１６１の温度に起因するものであると考えた。  すなわち、動作中の真空槽５１内において、引出電極５３の温度は５００℃より高い温度状態である一方、真空槽５１の内壁１０ｄは冷却されているため、その温度は１００℃より低い温度となっている。
【００６０】  その結果、引出電極５３の表面に形成された絶縁膜１６１の温度は、真空槽５１の内壁１０ｄに形成された絶縁膜１６０の温度より高いため、導電性を有し、チャージアップが発生しないのではないかと考えた。
【００６１】  そこで、本発明者は、引出電極５３の表面に形成された絶縁膜１６１（厚さ４１０μｍ）を大気炉内に配置して加熱し、その抵抗値を測定した。その結果を図８、図９に示す。
【００６２】  図８、図９から理解されるように、絶縁膜１６１の抵抗値は、４００℃から６００℃の範囲で大きく変化し、具体的には、４００℃から温度が高くなるに従い抵抗値が下がる傾向にあることが判明した。
【００６３】  そこで、本発明者は、このような知見に基づき、本実施の形態の真空槽１０Ａ内に付着する絶縁膜６０の温度を高めるため、図２に示すイオン源１０の真空槽１０Ａ内に上述した遮蔽部材３０を設けるようにした。  そして、このような構成のイオン源１０を従来技術に係るイオン源５０と同一の条件でアルミニウムイオンを発生させ、イオンビームを放出させた。
【００６４】  その結果、図７に示すように、真空槽１０Ａ内において、遮蔽部材３０の本体部３１の内壁３１ａと引出電極１５の表面１５ｂに絶縁膜６０、６１が形成されたが、上述した異常放電の発生頻度は大幅に低下した。
【００６５】  これは、次のような作用によるものである。  上述したように、本実施の形態の遮蔽部材３０は、本体部３１に設けた複数の支持部３２の頂部３２ａが真空槽１０Ａの内壁１０ｄと点接触することにより真空槽１０Ａ内に装着されている。
【００６６】  そのため、遮蔽部材３０の本体部３１の温度は、冷却機構によって冷却されている真空槽１０Ａの内壁１０ｄの温度（１００℃未満）の影響を殆ど受けることがなく、真空槽１０Ａ内の例えばイオン生成容器１１からの輻射熱の影響を受けて高温に保たれている。  この点については、本発明者が本実施の形態のイオン源１０の動作中における遮蔽部材３０の温度を測定したところ、４００℃以上であることが確認された。
【００６７】  よって、本実施の形態においては、遮蔽部材３０の本体部３１の内壁３１ａに付着した絶縁膜６０の温度も４００℃以上になっており、これにより絶縁膜６０の抵抗値が低下して異常放電の発生が抑えられたと考えられる。  そして、その結果、従来技術と比較してイオン源１０のメンテナンスの周期を長く（２倍程度）することができた。
【００６８】  以上述べた本実施の形態においては、真空槽１０Ａの内壁１０ｄに対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる板状の本体部３１を有する遮蔽部材３０を真空槽１０Ａの内壁１０ｄの内側近傍に設けたことから、イオン源１０のイオン生成容器１１内においてイオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成する際の副生成物による絶縁膜６０は、真空槽１０Ａの内壁１０ｄには付着せず遮蔽部材３０の本体部３１の表面即ち内壁３１ａに付着する。
【００６９】  この遮蔽部材３０の本体部３１には、冷却機構を有する真空槽１０Ａの内壁１０ｄに対して離間して装着されるように真空槽１０Ａの内壁１０ｄに接触して本体部３１を支持する複数の突状の支持部３２が設けられているため、イオン源１０の動作中における遮蔽部材３０の本体部３１の温度は、冷却機構によって冷却されている真空槽１０Ａの内壁１０ｄの温度の影響を殆ど受けることがなく、真空槽１０Ａ内の例えばイオン生成容器１１からの輻射熱の影響を受けて高温（数百℃程度）に保たれる。
【００７０】  その結果、本実施の形態によれば、遮蔽部材３０の本体部３１の内壁３１ａに付着した絶縁膜６０の温度も数百℃程度になっており、これにより絶縁膜６０の抵抗値が低下して異常放電の発生が抑えられるので、従来技術と比較してイオン源１０のメンテナンスの周期を長くすることができる。
【００７１】  また、本実施の形態では、遮蔽部材３０の突状の支持部３２と真空槽１０Ａの内壁１０ｄとが複数の接点で接触しており、真空槽１０Ａ内の温度変化によってこれら複数の接点部分が膨張・収縮することによって当該接点部分が移動し、これにより真空槽１０Ａの内壁１０ｄの酸化皮膜の除去を長期にわたって自動的に行うことができる（セルフクリーニング）。
【００７２】  また、本実施の形態において、遮蔽部材３０を真空槽１０Ａに対して着脱自在に構成すれば、真空槽１０Ａから遮蔽部材３０を取り外すことによってメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００７３】  さらに、本実施の形態においては、遮蔽部材３０が、真空槽１０Ａ内に装着した際に真空槽１０Ａの内壁１０ｄと導通するように構成されていることから、遮蔽部材３０の電位を容易に真空槽１０Ａの電位（接地電位）と同等の電位にすることができるので、真空槽１０Ａの内壁１０ｄとの間における放電を防止することができる。
【００７４】  この場合、本実施の形態では、遮蔽部材３０が複数の突状の支持部３２によって真空槽１０Ａの内壁１０ｄに支持されており、真空槽１０Ａの内壁１０ｄに対する遮蔽部材３０の接触抵抗を安定させて高い接続信頼性を達成することができるので、真空槽１０Ａの内壁１０ｄとの間における放電を確実に防止することができる。
【００７５】  なお、本発明は上述した実施の形態に限られず、種々の変更を行うことができる。  例えば、上記実施の形態においては、真空槽が円筒形状で且つ遮蔽部材も円筒形状である場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、例えば真空槽の形状が角筒形状である場合には、遮蔽部材の形状も真空槽の形状に合わせて角筒形状に形成すればよい。
【００７６】  また、上記実施の形態では、真空槽の内壁のほぼ全域を覆うように遮蔽部材を設けるようにしたが、例えば絶縁膜が付着しやすい領域のみを覆うように設けることもできる。
【００７７】  さらに、上記実施の形態では、アルミナイトライド等とＰＦ3を反応させた場合に副生成物としてフッ化アルミニウムが発生する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）とＢＦ3を反応させた場合に副生成物としてフッ化ホウ素が発生する場合に適用することもできる。
【符号の説明】
【００７８】  １……イオン注入装置１０……イオン源１０Ａ…真空槽１０ｃ…蓋部１０ｄ…内壁１１……イオン生成容器１２……ガス供給部１５……引出電極１８……引出電源１９……加速電源３０……遮蔽部材３１……本体部３１ａ…内壁３１３２……支持部３２ａ…頂部６０、６１…絶縁膜 
【要約】本発明は、イオン源のイオン生成容器内においてイオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成する際の副生成物による絶縁膜に起因する異常放電を抑制する技術を提供する。本発明のイオン源は、冷却機構を有する真空槽（１０Ａ）と、真空槽（１０Ａ）内に設けられ、イオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器（１１）と、真空槽（１０Ａ）内に設けられ、イオン生成容器（１１）内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成する引出電極（１５）と、真空槽（１０Ａ）の内壁（１０ｄ）の内側近傍に設けられ、当該真空槽（１０Ａ）の内壁（１０ｄ）に対する絶縁物の付着を遮るための導電性の金属からなる本体部（３１）を有する遮蔽部材（３０）とを備える。遮蔽部材（３０）の本体部（３１）に、真空槽（１０Ａ）の内壁（１０ｄ）に対して離間して装着されるように真空槽（１０Ａ）の内壁（１０ｄ）に接触して本体部（３１）を支持する複数の突状の支持部（３２）が設けられている。【図１】
0006515253.tif 000002
【図２】
0006515253.tif 000003
【図３】
0006515253.tif 000004
【図４】
0006515253.tif 000005
【図５】
0006515253.tif 000006
【図６】
0006515253.tif 000007
【図７】
0006515253.tif 000008
【図８】
0006515253.tif 000009
【図９】
0006515253.tif 000010
【図１０】
0006515253.tif 000011