(57)【要約】  細長い絶縁体（３０２）を提供する。当該絶縁体は、開口部を備えた接地電極（３０８）と開口部を備えた抑制電極（３０６）との間に位置しうる。上記絶縁体は、第１の端部（３１６）と第２の端部（３１６）とを有する細長体を有する。１つ以上の特徴（３１２）が、上記細長体に画定されており、上記第１の端部から上記第２の端部にかけて上記細長体の表面に沿ってガス伝導路を増加させる。上記特徴（３１２）のうち１つ以上は、上記細長体に形成された、略軸方向にまたは上記細長体の軸に対してゼロでない角度を成すように延伸する、切り込み（３１４）である。上記特徴（３１２）のうち１つは、上記細長体の半径から延伸するリブであってもよい。
2018533184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部と第２の端部とを有する細長体を備える絶縁体であって、
上記細長体には１つ以上の特徴が画定されており、
上記１つ以上の特徴は、上記第１の端部から上記第２の端部にかけてガス伝導路を増加させる、絶縁体。
【請求項２】
上記１つ以上の特徴のうち１つ以上は、略軸方向に、上記細長体の内部に向かって延伸する切り込みを含む、請求項１に記載の絶縁体。
【請求項３】
上記切り込みは、上記第１の端部および上記第２の端部のうち１つ以上に近接する位置から、上記第１の端部および上記第２の端部のそれぞれの反対側へ向かって延伸する、請求項２に記載の絶縁体。
【請求項４】
上記切り込みは、略Ｕ字型である、請求項２に記載の絶縁体。
【請求項５】
上記１つ以上の特徴のうち１つ以上は略軸方向に、上記細長体の内部に向かって延伸する切り込みを含む、請求項１に記載の絶縁体。
【請求項６】
上記切り込みは、上記第１の端部および上記第２の端部のうち１つ以上に近接する位置から、上記第１の端部および上記第２の端部のそれぞれの反対側へ向かって延伸する、請求項５に記載の絶縁体。
【請求項７】
上記切り込みは、略Ｕ字型である、請求項５に記載の絶縁体。
【請求項８】
上記１つ以上の特徴のうち１つ以上は、上記細長体の軸に対してゼロでない角度を成すように、上記細長体の内部に向かって延伸する切り込みを含む、請求項１に記載の絶縁体。
【請求項９】
上記切り込みは、上記第１の端部および上記第２の端部のうち１つ以上に近接する位置から、上記第１の端部および上記第２の端部のそれぞれの反対側へ向かって延伸する、請求項８に記載の絶縁体。
【請求項１０】
切り込みは、上記細長体の表面に沿って、上記第１の端部から上記第２の端部にかけて、増加したガス伝導路を提供する、請求項１に記載の絶縁体。
【請求項１１】
上記１つ以上の特徴のうち１つ以上は、上記細長体の半径から延伸するリブを含む、請求項１に記載の絶縁体。
【請求項１２】
上記１つ以上の特徴のうち１つ以上は、上記細長体の軸に対して鋭角を成すように、上記細長体の内部に向かって延伸する切り込みを含み、
上記切り込みは、上記第１の端部および上記第２の端部のうち１つ以上に近接する位置から、上記第１の端部および上記第２の端部のそれぞれの反対側へ向かって延伸し、
上記第１の端部および上記第２の端部の両方は、それぞれ切り込みを有する、請求項１１に記載の絶縁体。
【請求項１３】
上記細長体は、電気的に絶縁性の表面を含む、請求項１に記載の絶縁体。
【請求項１４】
上記細長体は、電気絶縁材料から構成される、請求項１に記載の絶縁体。
【請求項１５】
開口部を備えた接地電極と、
開口部を備えた抑制電極と、
上記開口部を備えた接地電極と上記開口部を備えた抑制電極との間に位置する絶縁体とを備えるイオン源であって、
上記絶縁体は、第１の端部と第２の端部とを有する細長体を備え、
上記細長体には、１つ以上の特徴が画定されており、
上記１つ以上の特徴は、上記第１の端部から上記第２の端部にかけて、上記細長体の表面に沿ってガス伝導路を増加させる、イオン源。
【請求項１６】
上記１つ以上の特徴のうち１つ以上は、略軸方向に、上記細長体の内部に向かって延伸する切り込みを含む、請求項１５に記載のイオン源。
【請求項１７】
上記１つ以上の特徴のうち１つ以上は、上記細長体の軸に対してゼロでない角度を成すように、上記細長体の内部に向かって延伸する切り込みを含む、請求項１５に記載のイオン源。
【請求項１８】
上記切り込みは、上記第１の端部と上記第２の端部のうち１つ以上に近接する位置から、上記第１の端部および上記第２の端部のそれぞれの反対側へ向かって延伸する、請求項１７に記載のイオン源。
【請求項１９】
上記１つ以上の特徴のうち１つ以上は、上記細長体の半径から延伸するリブを含む、請求項１７に記載のイオン源。
【請求項２０】
絶縁体の形成方法であって、
絶縁材料から上記絶縁体の本体を形成する工程と、
上記本体の形成後、上記本体に１つ以上の特徴を形成する工程と、
上記１つ以上の特徴が形成され次第、上記本体を硬化させる工程とを含む、絶縁体の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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１０日に出願された米国仮出願第６２／２５３，３９９号（発明の名称：「ＬＯＷ  伝導性  ＳＥＬＦ−ＳＨＩＥＬＤＩＮＧ  ＩＮＳＵＬＡＴＯＲ  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、引き出し電極の寿命が向上した絶縁体に関する。
【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。例えば、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、「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。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、イオンビーム注入システムにおいて用いられる絶縁体等の電気絶縁体の寿命を高めるためのシステム、装置、および方法を提供する。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。
【０００６】
本開示は、イオン注入機および／または、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＭＯＣＶＤ、エッチング機器等のその他の半導体処理機器において用いられる絶縁体の寿命を長くするための設計を提供する。当該機器の動作時、絶縁体の構成部品は、通常、時間の経過とともに導電性材料で覆われ、その結果、絶縁体の表面が絶縁特性を失う。絶縁体の表面が導電性材料で覆われると、アーク放電が起こりうる。これにより、絶縁体の交換が必要となる。本開示の絶縁体は、ガスの熱分解により種が解放される、または絶縁体のめっきが問題となる、あらゆる半導体処理機器に適用可能である。
【０００７】
例えば、イオン注入機のイオン源または引き出し電極における構成部品を電気的に絶縁するために絶縁体が用いられる場合、各種導電性材料が、容易に絶縁体の表面に付着しうる。これにより、絶縁体の機能寿命が短くなる。例えば、アークチャンバまたは引き出し電極のスパッタリング／エッチングからの炭素、タングステン、およびモリブデンの自由原子は、イオンビームを構成する所望の金属物質とともに、容易に絶縁体の表面に付着しうる。これにより、絶縁体の表面に有害な導電性経路が形成される。その結果、絶縁体の機能寿命が短くなる。
【０００８】
加えて、フッ素（例えば、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＳｉＦ４、ＰＦ３、およびその他のフッ化物系ドーパントガスの熱分解によって一般的に生じる副産物）の抽出は、黒鉛引き出し電極の開口部と反応してＣＦｘを形成しうる。ＣＦｘは、腐食性の高い導電性ガスであり、絶縁体材料と反応して導電性の炭素被膜を残す。例えば、Ｘ線電子分光法（ＥＳＣＡ）によれば、絶縁体の表面に１００時間以上にわたって５ｋｅＶ未満のヒ素およびホウ素（例えば、Ｂ−１１）を注入した場合、２０秒間のイオンスパッタリング後において、表面における初期炭素含有量は高い（例えば、それぞれ８０％および６０％の原子状炭素）。存在するその他の例示的な元素としては、多いものから順に、フッ素、モリブデン、アルミニウム、タングステン、およびカルシウムが挙げられる。
【０００９】
本発明に開示される絶縁体は、イオンビームラインにおける、移動される所望の金属イオンが（例えば、空間電荷またはイオンの中性化により）散乱する各種領域、またはイオンビームが表面にぶつかることにより近傍の絶縁体を導電性被膜剤でスパッタリングおよびコーティングする領域に、実装可能である。
【００１０】
したがって、自己遮蔽絶縁体が提供される。当該絶縁体は、その形状により定義される遮蔽特性を有することにより、絶縁体の表面が導電性材料でコーティングされるのを防止する。絶縁体の形状の遮蔽特性は、絶縁体の表面に対する導電性を低下させることができ、絶縁体の絶縁効果を低下させる物質から絶縁体を保護できる。また、このような遮蔽特性は、絶縁体の表面積を増加させることができ、さらに絶縁体のトラッキング長さ、つまり、電位が絶縁体を横切って移動するのに要する長さを増加させることができる。そのような遮蔽体の寸法および形状は、各表面を互いに近づけすぎないようにすることにより、アーク放電による故障を起こさないように構成され、かつ、各表面どうしの間隔を空けすぎないようにすることにより、遮蔽体としての有効性を保つように構成される。
【００１１】
したがって、上述の目的および関連する目的の達成のため、本発明は、以下に十分に記載されるとともに特に特許請求の範囲において指摘される、特徴を含む。以下の記載および添付図面は、本発明の例示的な実施形態を詳述する。ただし、それらの実施形態は、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ある。本発明のその他の目的、利点および新規な特徴は、添付図面と本発明についての以下の詳細な記載とから明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本開示のいくつかの態様に係る例示的なイオン注入システムのブロック図である。
【図２】図２は、本開示のいくつかの態様に係る例示的なイオン注入システムの横断平面図である。
【図３】図３は、本開示の各種態様に係る絶縁体を有する例示的な引き出し電極装置の斜視図である。
【図４】図４は、本開示の各種態様に係る絶縁体を有する例示的な引き出し電極装置の分解図である。
【図５】図５は、本開示の各種態様に係る引き出し電極に関連する本発明の絶縁体の断面図である。
【図６】図６Ａは、本開示の一例に係る絶縁体の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本開示の各種態様に係る図６Ａの絶縁体の平面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本開示の各種態様に係る図６Ａ〜図６Ｂの絶縁体の断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示の一例に係る別の絶縁体の斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本開示の各種態様に係る図７Ａの絶縁体の断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本開示の一例に係る別の絶縁体の斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本開示の各種態様に係る図８Ａの絶縁体の断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本開示の一例に係るさらに別の絶縁体の平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本開示の各種態様に係る図９Ａの絶縁体の断面図である。
【図１０】図１０は、本開示のさらに別の態様に係る絶縁体を形成するための方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、概して、イオン注入システムのための電気絶縁体を製造するための、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。
【００１４】
図面を参照すると、図１は、提供される例示的なイオン注入システム１００を示す。本開示の各種態様は、上記イオン注入システムに実装されうる。一例によれば、イオン注入システム１００は、ターミナル１０２、ビームラインアセンブリ１０４、およびエンドステーション１０６を備える。ターミナル１０２は、例えば、高圧電源１１０によって駆動されるイオン源１０８を備える。当該イオン源は、イオンビーム１１２を生成し、ビームラインアセンブリ１０４を介し最終的にエンドステーション１０６までイオンビームを出射する。イオンビーム１１２は、例えば、スポットビーム、ペンシルビーム、リボンビーム等どのような形態のビームであってもよい。ビームラインアセンブリ１０４はさらにビームガイド１１４および質量分析器１１６を備え、適切な電荷‐質量比のイオンのみビームガイド１１４の出口端の開口部１１８を通って、エンドステーション１０６に位置するワークピース１２０（例えば、半導体ウェハ、表示パネル等）まで供給されるように双極子磁場が形成される。
【００１５】
一例によれば、静電走査器や電磁走査器等（総称的に「走査器」と呼ぶ）のイオンビーム走査機構１２２が、ワークピース１２０に対して少なくとも第１の方向１２４（例えば、＋／−ｙ方向）（第１の走査路または「高速走査」軸、路、方向とも呼ばれる）にイオンビーム１１２を走査するよう構成され、それにより、リボン型イオンビーム、すなわち走査イオンビーム１２６を規定する。さらに本例においては、ワークピース走査システム１２８が設けられ、当該ワークピース走査システムは、少なくとも第２の方向１３０（例えば、＋／−ｘ方向）（第２の走査路または「低速走査」軸、路、方向とも呼ばれる）において、イオンビーム１１２にワークピース１２０を選択的に走査するように構成される。
【００１６】
イオンビーム走査システム１２２及びワークピース走査システム１２８は、例えば、イオンビーム１１２に対するワークピースの所望の走査を行うため、別々に設けられてもよいし、一体的に設けられてもよい。別の例においては、イオンビーム１１２を第１の方向１２４に静電的に走査し、それにより走査イオンビーム１２６を生成する。そして、ワークピース１２０を走査イオンビームに対して第２の方向１３０に機械的に走査する。このようなイオンビーム１１２の静電的走査とワークピース１２０の機械的走査の組み合わせは、「ハイブリッド走査」と呼ばれる。本発明は、イオンビーム１１２に対するワークピース１２０の走査またはその逆のあらゆる組み合わせに適用可能である。さらに、コントローラ１３２が設けられ、当該コントローラは上記イオン注入システム１００の構成要素の内の少なくとも１つ以上を制御するように構成される。
【００１７】
別の例示的なイオン注入システム２００を、図２に示す。また、各種イオン注入システムが、共有特許である米国特許第７，９１５，５９７号（Ｈｕａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）にさらに示されている。米国特許第７，９１５，５９７号は、参照によってその全体が本明細書に援用される。図１のイオン注入システム２００には、本開示の各種態様に係る、後述の各種特徴を利用する、例示的な高線量イオン注入システム２０２が示されている。なお、図１および図２のイオン注入システム１００、２００の、その他の各種構成もまた、本開示の範囲に含まれることを理解されたい。注入システム２００は、複数のサブシステムを備える。当該複数のサブシステムには、例えば、イオンビーム（図示せず）を生成するイオン源２０４と、イオンビームの質量分析のための質量分析磁石を備えたビームラインアセンブリ２０６と、ビームトンネル加速器／減速器２１０と、上記固定的なイオンビームに対してワークピース２１６を往復させるためのワークピース走査器２１４を備えたエンドステーション２１２とが含まれる。
【００１８】
イオン源２０４からイオンを引き出すために、例示的な引き出し電極アセンブリ２１８が設けられていてもよい。図３に、引き出し電極アセンブリの特定の例をさらに示す。引き出し電極アセンブリ２１８は、例えば、２つの整合する黒鉛ディスクアセンブリ２２０および２２４を備える。当該ディスクアセンブリ２２０および２２２は、所定のビーム経路に対して垂直な共通の面において組み立てられるとともに整列されている。また、ディスクアセンブリ２２０および２２２には、図２のイオン源２０４から出るイオンが通る細長い間隙２２４を画定するように、間隔が空けられている。図３の引き出し電極アセンブリ２１８は、例えば、所定のイオンビーム経路に対して正確に位置合わせされていてもよい。
【００１９】
例えば、図３に示すような引き出し電極２２４、２２６は、通常、図２のイオン源２０４と併用されて、イオン源からイオンビームを引き出す。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２３０に設けられた出口開口２２８を通して引き出される。イオン源２０４の前面２２８は、イオン源の電位にある、開口部を備えたソース電極２３２（引き出し電極とも呼ばれる）を形成する。引き出し電極２２４、２２６には、例えば、上記第１の開口部を備えたソース電極と位置合わせされることによりイオン源２０４から現れるイオンビームを通過させる、開口部を備えた抑制電極２３４および開口部を備えた接地電極２３６が含まれる。各開口部は、例えば、細長いスロット形状である。
【００２０】
開口部を備えた抑制電極２３４は、例えば、ディスクアセンブリ２２０とディスクアセンブリ２２２との間におけるセラミックのスペーサすなわち絶縁体２４０と、ばね仕掛けの段付きねじ２３８とを併用することにより、開口部を備えた接地電極２３６に対して間隔を空けて固定されている。これにより、抑制電極２３４と接地電極２３６との間には、間隔を設けた平行な関係が形成されるとともに、電気的絶縁性がもたらされる。
【００２１】
図４に、引き出し電極アセンブリ２１８の分解図を示す。抑制電極２３４と接地電極２３６とを電気的に絶縁するため、抑制電極２３４と接地電極２３６との間にセラミック絶縁体２４２が設置または搭載される。接地電極２３６は、例えば、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２３４は、例えば、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っており、接地電極２３６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。
【００２２】
抑制電極２３４および接地電極２３６は、イオンソースから引き出されたビームのエネルギーに応じて引き出し電極が「調整」されるように、イオンビームの進行方向において図２のソース２０４に対して移動可能に搭載されている。さらに、抑制電極２３４および接地電極２３６は、イオンビーム方向に対して略垂直な方向かつ比較的横方向において当該抑制電極および当該接地電極がイオン源２０４に対して移動可能なように、搭載されている。加えて、これらの電極における開口部の大きさを変化させるための機構が設けられていてもよい。
【００２３】
引き出し電極アセンブリ２１８から現れるイオンビームのエネルギーは、イオン源２０４に供給される電圧によって定まる。通常、イオン源２０４に供給される電圧は２０ｋＶであり、引き出されたビームのエネルギーは２０ｋｅＶとなる。ただし、引き出されたビームのエネルギーは、８０ｋｅＶ以上、または０．５ｋｅＶ以下でもありうる。ビームエネルギーを増加または減少させるためには、ソース電圧をそれぞれ増加または減少させる。
【００２４】
イオン注入システム２００のイオン源２０４および引き出し電極アセンブリ２１８に関連する電圧バイアスは、その環境に存在する電離ソースガスと相まって、抑制電極２３４および接地電極２３６、ならびに抑制電極２３４と接地電極２３６との間に位置する絶縁体２４０の上に、堆積物を生じさせうる。この堆積物は、絶縁体２４０の分解、当該絶縁体の堆積物および被膜、ならびに、とりわけ、これらの堆積物および分解した絶縁体の制御不能な放出および排出を生じさせることにより、イオン注入システム２００の動作に有害な影響を与えうる。その結果、汚染粒子がイオンビームとともにイオン注入システムの他の部分へ運ばれ、最終的に、注入されるワークピース２１６へと運ばれる。
【００２５】
なお、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２０１１０２４０８８９号にさらに開示されている。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。
【００２６】
引き出し電極装置２１８は、通常、導電性ガスが存在し、当該導電性ガスが各種構成部品上に到達しうる環境に設けられる。従来、ガスからの導電性材料で絶縁体２４０がコーティングされるため、当該絶縁体の絶縁特性は時間の経過とともに劣化する。いったん導電性材料で部分的にコーティングがなされると、電位は、上記ガスを導電性材料として用いることにより絶縁体の表面上を伝わりうる。従来、絶縁体２４０の遮蔽は、セラミック絶縁体の周囲に設けられた複数のカップ２４４によってなされる。しかし、ガス環境においては、当該ガスはカップ２４４間に到達し、絶縁体２４０の表面をコーティングする。これにより、アーク放電および上述の汚染が起こる。
【００２７】
しかしながら、本開示は、新規な電気絶縁体、および絶縁体を製造するための新規な方法を提供することにより、引き出し電極アセンブリ２１８の寿命を向上させる。より詳細には、絶縁体が提供され、イオン注入システム１００、２００の引き出し電極装置２１８に実装される。これにより、絶縁体が導電性材料でコーティングされるのを極力抑制することができる。
【００２８】
本開示は、絶縁体の表面に沿った伝導性ガスのコーティングを制限するのに役立つ特徴を有する絶縁体を提供することができる。絶縁体の端部における切り込み等の１つ以上の特徴を設けることによって、絶縁体の表面が導電性材料でコーティングされるのに要する時間が長くなるため、絶縁体の寿命を長くすることができる。
【００２９】
一例によれば、図４の分解図における例示的な引き出し電極装置３００が提供され、絶縁体３０２が、当該引き出し電極装置のカップ３０４間に位置する。図４の引き出し電極装置３００および絶縁体３０２は、例えば、図１および図２のイオン注入システム１００、２００における使用に適しうる。同様に、本開示の絶縁体３０２は、ガスの伝導性およびアーク放電が問題となるその他の各種半導体処理システムに実装されるように、変更または適合されうる。
【００３０】
図４に示す通り、絶縁体３０２は、セラミック材料から形成されており、抑制電極３０６と接地電極３０８とを電気的に絶縁するために、抑制電極３０６と接地電極３０８との間に設置または搭載される。絶縁体３０２は、例えば、抑制電極３０６および接地電極３０８に通された段付きねじにより、抑制電極３０６と接地電極３０８との間において連結されている。図５に、抑制電極３０６と接地電極３０８との間に組み立てられた絶縁体３０２の拡大図を示す。絶縁体は、絶縁体に通された段付きねじ３１０により、抑制電極と接地電極との間において連結されている。
【００３１】
本例によれば、絶縁体３０２には、１つ以上の特徴３１２が画定されている。図５の絶縁体３０２は、例えば、図６Ａ〜図６Ｃにおいてより詳細に図示されている。１つ以上の特徴３１２は、例えば、図６Ｃの断面３１３において、絶縁体３００の１つ以上の端部３１６に関連する１つ以上の切り込み３１４を有するものとして、示されている。１つ以上の切り込み３１４は、例えば、絶縁体３０２の切り込みに関連する、概ね遮蔽された領域３１８へのガスの流れの伝導性を低下させるように構成される。したがって、概ね遮蔽された領域３１８における絶縁体３０２の表面３２０は、より長い期間、ガスからの導電性材料によってコーティングされない状態を維持できる。したがって、これに関連する間隙３２２が、電圧電位によって横断されることが概ね防止される。間隙３２２は、例えば、図５の引き出し電極装置３００に見られる、予想される電圧差に少なくとも部分的にもとづいて、１つ以上の切り込み３１４の大きさまたは形状により最適化可能である。引き出し電極装置３００に関連する予想される電圧が高いほど、例えば、電圧が間隙３２２を跨いでアーク放電できないように図６Ｃの絶縁体３０２における切り込み３１４を深くしてもよい。
【００３２】
従来の絶縁体と比較して、表面３２０を導電性材料でコーティングするためにガスが図６Ｃの絶縁体３０２の概ね遮蔽された領域３１８に入り込むのに要する時間は、長くなる。したがって、１つ以上の切り込み３１４は、絶縁体３０２自体の一部として遮蔽を可能にする。したがって、本開示の絶縁体３０２は、自己遮蔽体とみなすことができる。したがって、図５のカップ３０４間の間隙３２４（矢印で示す）が取り付けのために最適化されうるのに対し、従来においては、カップ間の間隙が大きすぎるまたは小さすぎる場合、カップ間における過剰なガス伝導性またはアーク放電を起因としてカップの目的が無効となる。
【００３３】
ここで、本開示において、電気伝導の方式は、主に、時間の経過とともに絶縁体上に被膜を形成する伝導性ガスによることが理解される。ある領域においてコーティングが制限または低減される場合、当該領域の面を跨いだアーク放電は概ね防止される。伝導性を低下させると、ガスの流れが減少し、これにより１つ以上の特徴３１２（例えば、１つ以上の切り込み３１４、溝、凹部、綾線、リブ）はガスの移動を制限する（例えば、ガスの伝導性を低下させる）のを助ける。これにより、絶縁体３０２の表面３２０が完全にコーティングされることが概ね防止され、ひいては絶縁体の絶縁特性が維持される。
【００３４】
このように、本開示は、切り込みを入れられた概ね遮蔽された領域３１８（例えば、１つ以上の切り込み３１４）によるガスの流れ（すなわち、ガスの伝導）を制限することと、概ね遮蔽された領域において起こる絶縁体の表面３２０においてめっきが起こらないようにすることとを組み合わせた、絶縁体３０２を提供する。概ね遮蔽された領域３１８がコーティングされない場合、絶縁体３０２の絶縁特性は概ね維持される。間隙３２２等の寸法およびその深さは、処理条件に応じて最適化されうる。例えば、電位が高い場合、アーク放電を防止するために、間隙３２２はより大きく構成されうる。したがって、本開示において、間隙３２２とこれに関連する長さは、使用電圧にもとづき可変であるものとする。
【００３５】
別の例によれば、図６Ａ〜図６Ｃに、１つ以上の特徴３１２が１つ以上のリブ３２６をさらに含みうることが示される。当該１つ以上のリブは、絶縁体３０２の表面３２０を増加させる。例えば、ガスが表面３２０を導電性材料でコーティングする場合、１つ以上のリブ３２６によって表面積が増加する。これにより、アーク放電が起こるためにコーティングが必要となる面積がさらに追加される。ここで、１つ以上のリブ３２６は任意である。例えば、カップ３０４どうしの距離が近く、アーク放電が問題となる場合には、１つ以上のリブ３２６は除外しうる。
【００３６】
図６Ｃの絶縁体３０２に１つ以上の切り込み３１４を設けることにより、例えば、絶縁体３０２の表面３２０の面積は大幅に増加する。したがって、１つ以上の切り込み３１４は、ガスを遮蔽するとともに、表面積を増加させる。１つ以上の切り込みの大きさおよび形状は、概ね遮蔽された領域３１８へ流入する伝導性ガスの量を制限することができる。これにより、絶縁体３０２上におけるめっきが制限され、その結果、めっきによる伝導、およびめっきと伝導性ガスとの組み合わせによる伝導が制限される。電圧電位勾配の差により、間隙３２２は、絶縁体３０２の端部３１６に近づくか、または隣接することになりうる。本開示において、間隙３２２は、極力小さく、かつ、アーク放電を防止できる程度に十分大きいことが望ましいことが理解される。また、本開示において、１つ以上の切り込み３１４によってアーク放電の制限に適する量までガスの流れを低下できる可能性があるため、図５のカップ３０４なしでの使用が許容される。
【００３７】
本開示において、イオン注入の副産物のうち１つは、自由に浮遊できる物質（例えば、タングステン、モリブデン、炭素）であることが理解される。フッ素ガスの使用時、例えば、フッ素化タングステン、フッ素化モリブデン、およびフッ素化炭素ガスが生成されうる。このような物質によって、従来の絶縁体は、約８０〜９０％コーティングされうる。１つ以上の切り込み３１４が概ね遮蔽された領域３１８を覆うことにより、絶縁体３０２の外面３２０の残りの部分がコーティングされたとしても、概ね遮蔽された領域３１８（例えば、切り込みの領域）はコーティングされないまま保つことができる。このように、本開示の１つ以上の切り込み３１４は、「トラッキング長さ」を増加させることができる。ここで、トラッキング長さとは、任意の電圧が、絶縁体の表面を跨いで、または絶縁体の表面に沿って跳躍またはアーク放出を行うのに必要な、間隙の長さである。本開示の１つ以上の切り込み３１４は、絶縁体３０２の長さを増加させずにトラッキング長さを増加させることができる。さらに、概ね遮蔽された領域３１８が概ね被覆されているので、伝導性が低下する、すなわち、ガスが絶縁体３０２を腐食または損傷する可能性が低下する。表面積を増加させ、これによりトラッキング長さをさらに増加させるために、１つ以上のリブ３２６またはその他の特徴がさらに設けられていてもよい。
【００３８】
本開示において、絶縁体３０２の１つ以上の特徴３１２の各種構成がさらに考えられる。例えば、図６Ａ〜図６Ｃの絶縁体３０２は、当該絶縁体の各端部３１６に近接する２つの切り込み３１４を有する。図７Ａ〜図７Ｂの図に示すように、別の絶縁体３３０は、各端部３１６に関連する単一の切り込み３１４を備えている。絶縁体３３０は、図７Ａ〜図７Ｂにおいて備えられる複数のリブ等の、任意の数のリブ３２６をさらに備えていてもよい。
【００３９】
図８Ａ〜図８Ｂに、切り込みを有さないが、１つ以上の特徴３１２として複数のリブ３２６を備えた別の絶縁体３４０を示す。複数のリブ３２６は、例えば、これに関連する各種設計または動作基準にしたがって位置または寸法を決定されうる。図９Ａ〜図９Ｂに、さらに別の例示的な絶縁体３５０を示す。図９Ｂの断面３５４に示すように、当該絶縁体は、絶縁体の複数の端部３１６のうち１つ以上に関連する傾斜した切り込み３５２を備えている。したがって、１つ以上の切り込み３５２は、絶縁体の中間領域（端部３１６間）において、絶縁体の軸３５６に対して角度を有する溝（図示せず）によって設けられていてもよいことがさらに理解される。
【００４０】
本開示は、所望の形状に直接成形された後に焼成または硬化されうる絶縁体さらに提供する。例えば、当該絶縁体は、セラミック、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、またはイオン注入システム等のシステムにおける使用に適した任意の絶縁体材料から構成される。
【００４１】
本発明の別の例示的な態様によれば、切り込みを備えた絶縁体の製造方法が提供される。本開示において、絶縁体の焼成後または硬化後に特徴を形成するのは難しく、通常、特別な工具（例えば、ダイヤモンド製の先端を有するビット）、工具の使用速度の緩和等を必要とすることが理解される。したがって、焼成後に特徴の形成をする場合、チッピング等からの不合格率の上昇が見られうる。本開示は、したがって、焼成前に絶縁体に切り込みを施す。これにより、絶縁材料がまだ可塑性である、すなわち「未焼成」であるうちに穴鋸等による形成または切削により切り込みを画定し、続いて、当該絶縁体は切り込みの画定後に焼成または硬化される。例えば、絶縁体の本体を全体寸法に鋳造し、その後、切り込みを穴鋸またはその他の工具により確定し、その後焼成または硬化してもよい。このような方法によれば、硬化工具および／または製品の破損に関連する製造コストを抑えることができる。
【００４２】
したがって、図１０に示す通り、本開示は、本発明に係る絶縁体を形成するための方法４００をさらに提供する。ここで、本明細書において、例示的な方法が一連の行為または事象として図示および記載されるところ、本発明は、そのような行為または事象の記載の順序によって限定されないことを理解されたい。本発明によれば、ある工程が、本明細書において図示および記載される以外に、異なる順序でおよび／または他の工程と同時に起こりうるからである。加えて、本発明に係る方法を実施するために、図示された工程の全てが必要となるわけではない。さらに、上記方法は、本開示において図示および記載されたシステムに関連して実施されてもよいとともに、図示しない他のシステムに関連して実施されてもよいことを理解されたい。
【００４３】
図１１に示すように、方法４００は、行為４０２において、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、または任意の絶縁体材料から本体を鋳造すること等により絶縁体の本体を作成することから始まる。行為４０２において本体が概ね形成されると、上述の切り込み等の１つ以上の特徴が、行為４０４において形成される。１つ以上の特徴の形成は、例えば、穴鋸またはその他の工具により行為４０４において行われる。行為４０４において１つ以上の特徴が形成された後、行為４０６において絶縁体の焼成または硬化が行われることにより、絶縁体が焼成され、最終的な絶縁特性が絶縁体に付与される。１つ以上の特徴の大きさは、例えば、硬化また焼成時における所定の収縮により所定の最終寸法が定まるという具合に決定されてもよい。
【００４４】
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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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