(57)【要約】  イオン源は、内部領域を画定する本体を有するアークチャンバを有する。ライナーは、上記アークチャンバ内において発生したプラズマに晒される、上記内部領域の露出面を画定する。電極は、第１の直径を有する、本体および上記ライナーを貫通するシャフトを有する。上記電極は、上記本体から電気的に絶縁されており、上記ライナーは、第２の面を有する凹部が任意で設けられた第１の面を有する、板である。シャフトを通すための穴が、上記凹部に設けられている。上記穴は、上記第１の直径よりも大きい第２の直径を有し、上記板と上記シャフトとの間に環状間隙が存在する。上記板は、上記第２の面から上記第１の面へ向かって延びるリップを含む。上記リップは、上記凹部内において上記穴を囲み、粒子状汚染物質が上記環状間隙に入るのを概ね防止する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出面を有する板を含むイオン源ライナーであって、
上記露出面は、イオン源内において発生したプラズマに対して晒されるように構成されるとともに、当該プラズマを少なくとも部分的に閉じ込めるように構成され、
上記露出面は、第１の面により画定され、
上記板は、上記第１の面を貫通する穴を含み、
上記穴は、電極と当該穴との間に環状間隙を残しながら当該電極を当該穴に通すように構成されており、
リップが、上記穴を囲むとともに上記第１の面から外向きに伸びる、イオン源ライナー。
【請求項２】
上記第１の面には、さらに凹部が画定されており、
上記凹部は、上記第１の面から第１の距離だけ凹んでいる第２の面を含み、
上記リップは、上記第２の面から上記第１の面へ向かって第２の距離だけ延びる、請求項１のイオン源ライナー。
【請求項３】
上記第１の面および上記第２の面のうち１つ以上は、略平面状である、請求項２に記載のイオン源ライナー。
【請求項４】
上記第１の距離は、上記第２の距離の約２倍である、請求項２に記載のイオン源ライナー。
【請求項５】
上記リップは、上記穴の外周に隣接する第３の面を含む、請求項２に記載のイオン源ライナー。
【請求項６】
上記第３の面は、略平面状である、請求項５に記載のイオン源ライナー。
【請求項７】
上記穴の軸に沿って見た時、上記凹部は、略Ｕ字型である、請求項２に記載のイオン源ライナー。
【請求項８】
本体を有するアークチャンバと、
上記アークチャンバの上記本体に対して動作可能に連結された、１つ以上のライナーと、
第１の直径を有するシャフトを含む電極とを含むイオン源であって、
上記アークチャンバの上記本体は、当該アークチャンバの内部領域を画定し、
上記１つ以上のライナーは、上記アークチャンバの上記内部領域の露出面を概ね画定し、
上記露出面は、上記アークチャンバの上記内部領域内で発生したプラズマに対して晒されるように構成されるとともに、当該プラズマを少なくとも部分的に閉じ込めるように構成され、
上記シャフトは、上記本体と上記１つ以上のライナーのうち１つとを貫通し、
上記電極は、上記本体から電気的に絶縁され、
上記１つ以上のライナーのうち上記１つは、第２の面が画定された凹部の設けられた第１の面を有する板を含み、
上記凹部を貫通する穴がさらに画定されており、当該穴は、上記シャフトを当該穴に通すように構成され、
上記穴は、上記第１の直径よりも大きい第２の直径を有することにより、上記板と上記シャフトとの間に環状間隙を画定し、
上記板は、上記第２の面から上記第１の面へ向かって延びるリップを含み、
上記リップは、上記凹部内において上記穴を囲み、粒子状汚染物質が上記環状間隙に入るのを概ね防止する、イオン源。
【請求項９】
上記第２の面は、上記第１の面から第１の距離だけ凹んでおり、
上記リップは、上記第２の面から上記第１の面へ向かって第２の距離だけ延びる、請求項８に記載のイオン源。
【請求項１０】
上記第１の面および上記第２の面のうち１つ以上は、略平面状である、請求項９に記載のイオン源。
【請求項１１】
上記第１の距離は、上記第２の距離の約２倍である、請求項９に記載のイオン源。
【請求項１２】
上記リップは、上記穴の外周に隣接する第３の面を含む、請求項９に記載のイオン源。
【請求項１３】
第３の面は、略平面状である、請求項９に記載のイオン源。
【請求項１４】
上記穴の軸に沿って見た時、上記凹部は、略Ｕ字型である、請求項９に記載のイオン源。
【請求項１５】
上記板は、上記アークチャンバの上記内部領域の底面を画定し、
上記リップは、粒子状汚染物質が重力により上記環状間隙に入るのを概ね防止する、請求項８に記載のイオン源。
【請求項１６】
上記リップは、当該リップに関連する第３の直径を有し、
上記電極は、上記アークチャンバの上記内部領域内において発生した上記プラズマに晒される頭部を有するリペラ電極を備え、
頭部は第４の直径を有し、
上記第４の直径は上記第３の直径よりも大きい、請求項８に記載のイオン源。
【請求項１７】
シャフトおよび頭部を有する電極と、
貫通穴を有するライナーとを含むイオン源チャンバであって、
上記電極は上記穴を通り、上記シャフトと上記穴との間に環状間隙を画定し、
上記ライナーは、リップの設けられた凹部を含み、当該リップは、上記穴を概ね囲むように、ならびに粒子状汚染物質が上記穴を通過するのを概ね防止するように、上記凹部から延びる、イオン源チャンバ。
【請求項１８】
上記電極は、リペラ電極装置を含み、
上記リペラ電極装置は、上記シャフトに対して動作可能に連結されたリペラ電極を含み、
上記リペラ電極の直径は、上記穴の直径よりも大きく、
上記シャフトの直径は、上記穴の上記直径よりも小さい、請求項１７に記載のイオン源チャンバ。
【請求項１９】
上記リップの直径は、上記リペラ電極の直径と上記穴の上記直径との中間である、請求項１８に記載のイオン源チャンバ。
【請求項２０】
上記ライナーは第１の面を含み、
上記凹部は第２の面を含み、
上記リップは上記第１の面から上記第２の面へ向かって概ね中ほどまで延びる、請求項１７に記載のイオン源チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する参照）
本願は、その開示事項の全体が参照によって本明細書に組み込まれる、２０１５年１１月５日に出願された米国仮出願第６２／２５１，５２３号（発明の名称：「ＩＯＮ  ＳＯＵＲＣＥ  ＬＩＮＥＲ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＬＩＰ  ＦＯＲ  ＩＯＮ  ＩＭＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭＳ」）の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、概してイオン注入システムに関し、より具体的にはイオン源アークチャンバ用のライナーに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスの製造において、不純物を半導体に加えるのにイオン注入が用いられる。集積回路の作成時、ｎ型またはｐ型材料によるドーピングを行うために、あるいはパッシベーション層を形成するために、イオン注入システムを利用して半導体ウェハ等のワークピースにイオンビームからのイオンを加えることがしばしば行われる。このようなビーム処理は、集積回路の作製時、所定のエネルギーレベルおよび制御された濃度において特定のドーパント材料である不純物を選択的にウェハに注入することにより、半導体材料を製造するために、しばしば用いられる。半導体ウェハのドーピングのために用いられる場合、イオン注入システムは、選択されたイオン種をワークピースに注入することにより、所望の外因性材料を製造する。アンチモン、ヒ素、リン等のソース物質から発生したイオンを注入すると、例えば、「ｎ型」外因性材料ウェハが得られる。一方、「ｐ型」外因性材料ウェハは、ホウ素、ガリウム、インジウム等のソース物質から発生したイオンにより得られることが多い。
【０００４】
一般的なイオン注入機は、イオン源、イオン引き出し装置、質量分析装置、ビーム移動装置、およびウェハ処理装置を含む。イオン源は、所望の原子または分子ドーパント種のイオンを発生させる。これらのイオンは、通常は一組の電極である、引き出しシステムによりイオン源から引き出される。一組の電極は、イオン源からのイオンの流れにエネルギーを与えるとともに当該流れを導くことにより、イオンビームを形成する。通常は引き出されたイオンビームの質量分散または質量分離を行う磁気双極子である、質量分析装置において、イオンビームから所望のイオンが分離される。通常は一連の集束装置を含む真空システムである、ビーム移動装置は、イオンビームの所望の性質を保ちつつイオンビームをウェハ処理装置に移動させる。最後に、１つ以上のロボットアームを含んでいてもよいウェハ操作システムであって、処理対象のウェハをイオンビームの前に置くとともに処理済みウェハをイオン注入機から除去するためのウェハ操作システムを介して、半導体ウェハは、ウェハ処理装置内外へ移動される。
【０００５】
バッチ式イオン注入機がよく知られている。通常、バッチ式イオン注入機は、複数のシリコンウェハを動かしてイオンビーム内を通過させるための、回転盤支持体を含む。回転盤支持体がウェハを回転させてイオンビーム内を通過させる際、イオンビームは、ウェハ表面にぶつかる。また、ウェハを１個ずつ処理する直列型イオン注入機もよく知られている。カセット内に支持された複数のウェハが、１個ずつ引き出され、ウェハ支持体上に置かれる。その後、イオンビームがこの単一のウェハに当たるよう、ウェハは注入の向きに方向づけられる。このような直列注入機は、ビームを当初の軌道から逸らすためにビーム成形電子機器を用いる。また、直列注入機は、ウェハ表面全体を選択的にドーピングまたは処理するために、ウェハ支持体の協調した動きと連動して用いられることが多い。ウェハがイオン注入システム内を通って処理される際、ウェハは、専用の処理チャンバおよびウェハ入力／出力ステーション間を移動させられる。通常、処理チャンバへのウェハの移動および処理チャンバからのウェハの移動には、ロボットが用いられる。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、このように、イオン源の寿命を高めるためのシステムおよび装置を提供する。そこで、以下に、本発明の態様を基本的に理解するために、本発明の概要を簡潔に記載する。当該概要は、本発明の概略を広範に述べるものではなく、本発明の重要な要素を確認するものでなければ、本発明の範囲を定めるものでもない。当該概要の目的は、後述されるより詳細な記載の前置きとして本発明の概念を簡潔に示すことである。
【０００７】
本開示の一態様によれば、イオン注入システムまたはその他の各種処理システム用のイオン源等の、イオン源が提供される。イオン源は、例えば、アークチャンバの内部領域を画定する本体を有する、アークチャンバを含む。１つ以上のライナーが、例えば、上記アークチャンバの上記本体に対して動作可能に連結されており、当該１つ以上のライナーは、上記アークチャンバの上記内部領域の露出面を概ね画定している。上記露出面は、例えば、上記アークチャンバの上記内部領域内で発生したプラズマに対して晒されるように構成されるとともに、当該プラズマを少なくとも部分的に閉じ込めるように構成される。
【０００８】
一例によれば、リペラ電極等の電極がさらに設けられる。上記電極は、第１の直径を有するシャフトを含む。上記シャフトは、上記本体および上記１つ以上のライナーのうち１つを貫通しており、上記電極は、上記本体から電気的に絶縁される。一例において、上記１つ以上のライナーのうち上記１つは、第２の面が画定された凹部の設けられた第１の面を有する、板を含む。上記凹部には、穴がさらに画定されており、当該穴は、上記シャフトを当該穴に通すように構成される。上記穴は、例えば、上記第１の直径よりも大きい第２の直径を有することにより、上記板と上記シャフトとの間に環状間隙を画定する。さらに、上記板は、上記第２の面から上記第１の面へ向かって延びるリップを含み、当該リップは、上記凹部内において上記穴を囲み、粒子状汚染物質が上記間隙に入るのを概ね防止する。別の例において、上記凹部は存在せず、したがって、上記リップは、上記第１の面から外向きに延びる。
【０００９】
本開示の一態様によれば、上記第２の面は、上記第１の面から第１の距離だけ凹んでおり、上記リップは、上記第２の面から上記第１の面へ向かって第２の距離だけ延びる。上記第１の面および上記第２の面のうち１つ以上は、略平面状でありうる。非限定的な特定の一例において、上記第１の距離は、上記第２の距離の約２倍である。別の例において、上記リップは、上記穴の外周に隣接する第３の面を含む。上記第３の面もまた略平面状でありうるが、曲面または切子面等の、その他の各種構成もまた可能である。上記凹部は、一例において、上記穴の軸に沿って見た時、略Ｕ字型である。
【００１０】
さらに別の例によれば、上記板は、上記アークチャンバの上記内部領域の底面を画定し、上記リップは、粒子状汚染物質が重力により上記間隙に入るのを概ね防止する。
【００１１】
さらに別の例によれば、上記リップは、当該リップに関連する第３の直径を有する。上記電極は、上記アークチャンバの上記内部領域内において発生した上記プラズマに晒される頭部を有するリペラ電極を備えていてもよく、頭部は第４の直径を有する。一例において、上記第４の直径は上記第３の直径よりも大きい。
【００１２】
その他の各種の例によれば、シャフトおよび頭部を含む電極を有する、イオン源チャンバが提供される。上記イオン源チャンバのために、ライナーがさらに提供される。上記ライナーには、穴が設けられており、上記電極は、当該穴を通り、上記シャフトと当該穴との間の環状間隙を画定する。上記ライナーは、例えば、リップを備えた凹部をさらに含む。上記リップは、上記穴を概ね囲むように、ならびに粒子状汚染物質が上記穴を通過するのを概ね防止するように、上記凹部から延びる。
【００１３】
別の例において、上記電極は、リペラ電極装置を含み、上記リペラ電極装置は、上記シャフトに対して動作可能に連結されたリペラ電極を含む。上記リペラ電極の直径は、例えば、上記穴の直径よりも大きく、上記シャフトの直径は、上記穴の上記直径よりも小さい。さらなる例において、上記リップの直径は、上記リペラ電極の直径と上記穴の上記直径との中間である。
【００１４】
したがって、以下の記載および添付図面は、本発明の例示的な態様および適用を詳述する。それらは、本発明の本質を採用した様々な方法のいくつかを示すものでしかない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ライナーを有する例示的なイオン源およびアークチャンバの斜視図である。
【図２】図１の拡大部分であり、凸リップを備えていないライナーを有する上記アークチャンバを示す。
【図３】例示的なイオン源ライナーの斜視図を示す。
【図４】本開示のいくつかの例に係る凸リップを備えたライナーを有するイオン源およびアークチャンバの斜視図を示す。
【図５】図４の拡大部分であり、本開示のいくつかの例に係る凸リップを備えたライナーを有する上記アークチャンバを示す。
【図６】本開示のいくつかの例に係る凸リップを備えたライナーを有する例示的なイオン源のためのアークチャンバの平面図である。
【図７】本開示のいくつかの例に係る凸リップを備えた例示的なイオン源ライナーの斜視図を示す。
【図８】本開示のいくつかの例に係る例示的なイオン源ライナーの底面図を示す。
【図９】図８の断面図であり、本開示のいくつかの例に係る凸リップを備えた上記イオン源ライナーを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、概して、凸リップを備えたイオン源ライナーを有することによりイオン源のメンテナンスの削減およびイオン源の生産性の向上を実現するための、システム、装置、および方法に関する。そこで、以下、図面を参照して本発明について説明する。全ての図面において、同じ部材には同じ部材番号が付与される。以下に記載の態様は、例示に過ぎず、限定的な意味に解釈されるべきではない。以下では、本発明を十分に理解できるように、説明目的で多数の詳述を行う。しかしながら、それらの詳述なしに本発明を実践できることは当業者にとっては明らかであろう。
【００１７】
イオン源（一般に、アークイオン源と呼ばれる）は、注入機において用いられるイオンビームを発生させる。イオン源は、ウェハ処理のための適切なイオンビームへと成形されるイオンを生じさせる、熱フィラメント陰極を含みうる。例えば、米国特許第５，４９７，００６号（Ｓｆｅｒｌａｚｚｏ  ｅｔ  ａｌ．）は、ベースにより支持される陰極であって、電離電子をガス閉じ込めチャンバ内へ放出するためにガス閉じ込めチャンバに対して位置決めされる陰極を有する、イオン源を開示している。Ｓｆｅｒｌａｚｚｏ  ｅｔ  ａｌ．の陰極は、ガス閉じ込めチャンバ内へ部分的に延びるエンドキャップを有する管状の導電性体である。管状の導電性体内において、フィラメントが支持されている。フィラメントは、電子のぶつかりによってエンドキャップを熱する、電子を放出する。これにより、フィラメントは、ガス閉じ込めチャンバ内へ、電離電子を熱イオン的に放出する。
【００１８】
例えば米国特許第６，５０１，０７８号（Ｒｙｄｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）に開示されているような引き出し電極は、通常、イオン源からイオンビームを引き出すために、イオン源と連動して用いられる。閉じ込めチャンバ内で発生したイオンは、イオン源の前面に設けられた出口開口を通して引き出される。イオン源の前面は、イオン源の電位において、開口部を備えた第１のソース電極を形成する。引き出し電極には、通常、開口部を備えた第１のソース電極（引き出し電極とも呼ばれる）と位置合わせされることにより、イオン源から出現するイオンビームを通過させる、開口部を備えた抑制電極および開口部を備えた接地電極が含まれる。各開口は、細長いスロット形状であることが好ましい。通常、抑制電極と接地電極とを電気的に絶縁するため、両電極間にセラミック絶縁体が搭載される。接地電極は、接地電極とイオン源との間の電界が、接地電極よりも下流側の領域内へ伝播するのを制限する。抑制電極は、電圧供給によりバイアスがかけられることによって、接地に対して負の電位になる。抑制電極は、接地電極よりも下流側のイオンビーム内の電子が引き出し領域およびイオン源へ引き出されるのを防止するように、作動する。
【００１９】
イオン源引き出し電極装置における電極電圧変調のための例示的なシステムが、共有特許である米国特許第９，００６，６９０号（Ｃｏｌｖｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されている。また、イオン注入システムにおける粒子汚染を減少させる方法が、共同出願である米国特許出願公開第２０１１／０２４０８８９号（Ｃｏｌｖｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）に開示されている。米国特許第９，００６，６９０号および米国特許出願公開第２０１１／０２４０８８９号のそれぞれは、参照によってその全体が本明細書に援用される。
【００２０】
本開示は、イオン注入機のイオン源チャンバの利用を促進するとともに当該イオン源チャンバのダウンタイムを減少させるように構成された、装置を提供する。しかしながら、本開示の装置は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＭＯＣＶＤ、エッチング機器、その他の各種半導体処理機器等の、その他の半導体処理機器にも適用可能であることを理解されたい。また、それらの適用全てが本開示の範囲に含まれることを理解されたい。本開示の装置は、予防メンテナンスの各サイクル間におけるソースチャンバの使用期間を長くすることができ、その結果、システムの全体的な生産性および寿命を高めることができる、という効果を有する。
【００２１】
イオン源（イオン源チャンバとも呼ばれる）は、イオン注入システムにおいて使用されうる。適切な高温性能を付与するために、イオン源は、適切な高温性能を付与することから半導体チップ製造業者一般に受け入れられている、耐火金属（Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ等）および黒鉛を用いて形成される。イオン源ガスは、イオン源チャンバ内で使用される。イオン源ガスは伝導性であってもなくてもよい。ただし、一旦イオン源ガスが分解または断片化されると、電離ガスの副産物は、非常に高い腐食性を有しうる。
【００２２】
イオン源ガスの一例として、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）が挙げられる。三フッ化ホウ素（ＢＦ３）は、イオン注入システムにおいてホウ素−１１イオンビームまたはＢＦ２イオンビームを発生させるためのソースガスとして使用されうる。ＢＦ３分子の電離の際、３個のフッ素フリーラジカルが発生する。約７００℃付近の使用温度におけるイオンアークソースチャンバの構造的完全性を保つため、モリブデンおよびタングステン等の耐火金属を用いてイオンアークソースチャンバの構成またはライニングを行ってもよい。しかしながら、耐火フッ化物化合物は揮発性であり、室温においてでさえも高い蒸気圧を有する。イオン源チャンバ内に形成されたフッ素ラジカルは、タングステン金属（モリブデンまたは黒鉛）を攻撃し、以下の六フッ化タングステン（ＷＦ６）（モリブデンまたはフッ化炭素）を形成する。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
または
【００２５】
【数２】
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【００２６】
六フッ化タングステンは、通常、熱面上で分解する。例えば、図１に示すイオン源１００において、六フッ化タングステンまたはその他の生成物は、イオン源のアークチャンバ１０８に関連する陰極１０４、リペラ電極１０６、およびアークスリット光学素子（図示せず）の表面上等の、イオン源の各種内部部品１０３の表面１０２上で分解しうる。これは式（１）に示すようなハロゲンサイクルと呼ばれるが、生成物はまた、アークチャンバ１０８の壁１１０またはライナー１１２上、ならびに上記アークスリット上に、汚染物質１１４（例えば、個体粒子状汚染物質）として凝結しうる。ライナー１１２は、例えば、アークチャンバ１０８の本体１１６に対して動作可能に連結された交換可能な部材１１５を含んでおり、黒鉛またはその他の各種材料から構成される。交換可能な部材１１５は、例えば、アークチャンバ１０８の動作期間後に容易に交換されうる摩耗面を提供している。
【００２７】
内部部品１０３上に堆積する汚染物質１１４の別の原因は、陰極１０４である。陰極が間接的に熱せられると（例えば、タングステンまたはタンタルから構成される陰極）、間接的に熱せられた陰極を用いて、イオン源プラズマ（例えば、熱イオン的電子放出）が開始および維持される。間接的に熱せられた陰極１０４およびリペラ電極１０６（例えば、対陰極）は、例えば、アークチャンバ１０８の本体１１６に対して負の電位であり、陰極およびリペラ電極は、双方とも、電離ガスによりスパッタリングされうる。リペラ電極１０６は、例えば、タングステン、モリブデン、または黒鉛から構成されうる。アークチャンバ１０８の内部部品１０３に堆積する汚染物質１１４のさらにまた別の原因は、ドーパント材料（図示せず）自体である。時間の経過とともに、汚染物質１１４のこれら堆積膜は圧力を受けることにより剥離しうる。その結果、イオン源１００の寿命が短くなる。
【００２８】
表面の状態は、基板と、当該基板上に堆積する皮膜との間で大きな役割を果たす。例えば、ロンドン分散力は、物質における異なる部分に関連する過渡的な双極子間または多極子間における弱い相互作用について説明しており、この相互作用によりファン・デル・ワールスの引力の大部分が説明される。これらの結果は、異なる金属基板上における原子および分子の吸着についての理解を深める上で、示唆に富む。第一原理計算と動態レート方程式解析分析とを統合するマルチスケール・モデリングによると、成長温度は１０００℃から２５０℃〜３００℃へと大幅に低下する。
【００２９】
界面領域内において、強い原子結合は形成されにくい。したがって、基板（例えば、陰極１０４、ライナー１１２、および／またはリペラ電極１０６）と堆積した汚染物質１１４との間における熱膨張係数の差異、高出力イオンビームと低出力イオンビームとの間で遷移する際の熱サイクル、および不規則なプラズマ境界に存在する注入物質の解離により、初期故障が起こりうる。これらの堆積物における残留応力には、２種類が存在する。一方は、皮膜成長時における欠陥から生ずる残留応力であり、他方は、基板と堆積した皮膜との間における熱膨張係数の不一致から生ずる残留応力である。
【００３０】
汚染物質１１４の膜厚が増加すると、基板との界面において引張応力および／または圧縮応力が閾値に達し、イオン源１００内において剥離が起こりうる。このような汚染物質１１４の剥離が起こると、剥離した汚染物質は落下し、図２の部分拡大図１１９に示す、リペラ電極１０６とアークチャンバ１０８の本体１１６のライナー１１２との間の間隙１１８を通りうる。この間隙は、電気的にバイアスをかけられたリペラ電極を、アークチャンバの本体から切り離す。
【００３１】
図３に、図１および図２のイオン源１００内に設けられた底部ライナー１２０を示す。当該底部ライナーは、凹部１２２および穴１２４を備えており、当該穴は、図１および図２のリペラ電極１０６のシャフト１２６を受け入れるように構成されている。したがって、不可欠な上記間隙１１８は、シャフトと底部ライナー１２０との間に設けられる。ただし、凹部１２２は、図３の底部ライナー１２０内にリペラ電極１０６を収容するために、略平面状となっている。図１および図２に示すように、リペラ電極１０６の頭部１２８は、リペラ電極のシャフト１２６とアークチャンバ１０８の本体１１６との間の間隙１１８への視線を遮る。それでもやはり、汚染物質１１４の小粒子は、凹部１２２内へと落下し、その後シャフト１２６と底部ライナー１２０との間の間隙に入りうる。このように間隙１１８に入った導電性の汚染物質１１４は、バイアスをかけられたリペラ電極１０６を、アークチャンバ１０８の本体１１６に対して電気的に短絡させうる。これは、予定外のメンテナンスおよび／またはプラズマ不安定性につながり、ひいては、そこから派生するイオンビームの質に影響を及ぼす。
【００３２】
そこで、図４および図５に、図１および図２のイオン源１００とある程度類似した構造および部品を有する、本開示のイオン源２００を示す。ただし、図４および図５のイオン源２００は、底部ライナー２０４を有する例示的なアークチャンバ２０２を含んでいる。底部ライナー２０４は、上記のような汚染物質が電極２０８とアークチャンバの底部ライナーとの間の環状間隙２０６内へ入るのを概ね防止するように構成されており、したがって、イオン源の初期故障を概ね防止する。
【００３３】
例示的な一態様によれば、アークチャンバ２０２の本体２１０は、当該アークチャンバの内部領域２１２を概ね画定する。さらに、１つ以上のライナー２１４は、アークチャンバ２０２の本体２１０に対して動作可能に連結されている。当該１つ以上のライナーは、アークチャンバの内部領域２１２の露出面２１６を概ね画定する。例えば、１つ以上のライナー２１４は、底部ライナー２０４を少なくとも含む。なお、用語「底（ｂｏｔｔｏｍ）」は現在、底部ライナー２０４に関して用いられているが、当該底部ライナーは、アークチャンバ２０２の最下部に位置していなくてもよい。露出面２１６は、例えば、アークチャンバ２０２の内部領域２１２内で発生したプラズマ（図示せず）に対して露出するように構成されているとともに、当該プラズマを少なくとも部分的に閉じ込めるように構成されている。
【００３４】
一例によれば、電極２０８は、図６に示す第１の直径２２０を有するシャフト２１８を含む。当該シャフトは、本体２１０および底部ライナー２０４を貫通している。電極２０８は、後述の通り、本体２１０から電気的に絶縁される。底部ライナー２０４は、凹部２２６の設けられた第１の面２２４を有する板２２２を含む。凹部２２６には、例えば、第２の面２２８が画定されている。図６および図８においてより詳しく図示するように、穴２３０が、さらに凹部に画定されている。図８に、底部ライナー２０４の底面図２２７を示す。一方、図９に、底部ライナーの断面２２９を示す。ここで、穴２３０は、例えば、図４〜図５の電極２０８のシャフト２１８を穴２３０に通すように構成されている。穴２３０は、図６のシャフト２１８の第１の直径２２０よりも大きい第２の直径２３２を有する。したがって、環状間隙２０６は、板２２２とシャフト２１８との間に画定されており、これにより、シャフトは底部ライナー２０４から電気的に絶縁される。
【００３５】
本開示によれば、板２２２は、第２の面２２８から第１の面２２４へ向かって延びるリップ２３４をさらに含む。したがって、リップ２３４は、板２２２と電極２０８のシャフト２１８との間の電気的絶縁のため、板２２２とシャフト２１８との間の環状間隙２０４を残しながら、底部ライナー２０４における凹部２２６内において穴２３０を概ね囲む。したがって、リップ２３４は、粒子状汚染物質が重力によって環状間隙２０６に入るのを概ね防止する。これにより、電極２０８と、本体２１０と、アークチャンバ２０２の底部ライナー２０４との間の電気的短絡が防止される。
【００３６】
一例によれば、図９に示す通り、第２の面２２８は、第１の面２２４から第１の距離２３６だけ凹んでいる。本例において、リップ２３４は、第２の面２２８から第１の面２２４へ向かって第２の距離２３８だけ延びている。本例において、第１の距離２３６は、第２の距離２３８の約２倍であるが、これらの距離は、図５〜図６の電極２０８の設計またはその他の設計基準にもとづいて変更可能である。図９に示す通り、第１の面２２４および第２の面２２８のうち１つ以上は、略平面状である。しかしながら、図示はしないが、第１の面２２４および第２の面２２８のうち１つ以上は、傾斜しているか、または、曲線的な輪郭を有していてもよく、そのような輪郭は全て、本開示の範囲に含まれる。
【００３７】
別の一例によれば、リップ２３４は、図８の穴２３０の外周２４２に隣接する第３の面２４０を有する。一例において、図９に示す通り、第３の面２４０は略平面状である。また、別の一例によれば、図７に示す凹部２２６は、穴２３０の軸２４４に沿って見た時、略Ｕ字形状を有する。
【００３８】
別の一例によれば、図９に示す通り、リップ２３４は、リップ２３４に関連する第３の直径２４６を有する。図６の電極２０８は、例えば、アークチャンバ２０２の底部に位置するリペラ電極２４８（「対陰極」とも称する）を含みうる。リペラ電極２４８は、例えば、アークチャンバ２０２の内部領域２１２内で発生するプラズマ（図示せず）に晒される頭部２５０を有する。当該頭部は第４の直径２５２を有し、当該第４の直径は、図９のリップ２３４の第３の直径２４６よりも大きい。
【００３９】
図４〜図６の例に示すように、板２２２は、アークチャンバ２０２の内部領域２１２の底面２４６を画定する。リップ２３４は、粒子状汚染物質２４８が重力により環状間隙２０６に入るのを概ね防止する。したがって、アークチャンバ２０２内から剥離する粒子状汚染物質２４８は、重力により概ね底面２４６上に落下する。
【００４０】
リペラ電極１０６が図２の電極とアークチャンバ１０８の本体１１６との間の間隙１１８への視線を遮っているももの、物質１１４の小粒子は、最終的に間隙に到達する可能性がある。しかしながら、図４〜図６のアークチャンバ２０２のリップ２３４は、粒子状汚染物質２４８が間隙２０６に入るのを概ね防止する。また、本開示のリップ２３４は、処理ガスが間隙２０６を通って漏れることを抑制する。これは、当該リップの凸構造が、伝導性を低下させるからである。この高揮発性であり通常は伝導性であるガスは、アークチャンバの構築において用いられるあらゆる絶縁体を覆い、これら絶縁体の寿命を縮める。
【００４１】
別の例において、図示はしないが、底部ライナーは、リペラ電極シャフト付近において第１の面から延びる凸リップを備えた平板であってもよく、図示される底部ライナーの輪郭と類似のまたは異なる輪郭を有していてもよい。これによれば、アークチャンバの底部ライナーのリップすなわち凸部分は、アークチャンバライナーから剥離する物質の小粒子がリペラ電極シャフトとアークチャンバ本体との間の間隙に入るのを防止する。このような導体材料の剥離は、バイアスをかけられたリペラ電極を、アークチャンバ本体に対して短絡させうる。これは、予定外のメンテナンスおよび／またはプラズマ不安定性につながり、ひいては、イオンビームの質に影響を及ぼす。
【００４２】
本発明は、好適な実施形態に関して図示されかつ記載されているが、当業者であれば、本明細書および添付図面を読み理解することによって同等の代替例や変形例に到達するであろうことは明らかである。特に、上述した構成要素（アセンブリ、装置、回路等）によって実行される各種機能に関して、それら構成要素を述べるのに用いられた（「手段」への言及を含む）用語は、特に示唆がない限り、たとえ本発明の上述の実施形態における特定の上記機能を実行する上述の構造と同等な構造でないとしても、当該機能を実行するいかなる構成要素（つまり、機能的に同等な構成要素）に対応する。さらに、本発明のある特定の特徴は、いくつかの実施形態のうちの１つのみに関して開示されているが、そのような特徴は、任意のあるいは特定の適用に望ましく有利な別の実施形態の１つ以上の別の特徴と組み合わせることができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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