(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源と、前記イオン源からイオンを抽出するための少なくとも１つの電極であって、使用中に抽出されたイオンのビームが通過するスリットを有する電極と、前記電極を装着した電極マニピュレータであって、前記電極スリットの幅をイオンビームに対して横方向に選択的に変化させ、かつ前記電極をイオンビームに対して横方向に移動させるための第１および第２のアクチュエータならびに前記電極をイオンビームの方向に移動させるための第３のアクチュエータを有するマニピュレータとを備え、
前記電極が少なくとも１つのエアベアリング上に可動的に装着され、
前記エアベアリングが差動排気シールを備えた多孔板エアベアリングであり、
前記電極が少なくとも１つの軸上に支持され、前記または各軸が、前記電極の全ての位置でエアベアリングを汚染物質から遮蔽するために軸と共に移動可能な遮蔽板で囲まれた、
イオン抽出アセンブリ。
【請求項２】
前記第１のアクチュエータが前記電極スリットの幅を変化させるように作動し、前記第２のアクチュエータが前記電極をイオンビームに対して横方向に移動させるように作動し、前記第１、第２、および第３のアクチュエータが相互に独立して作動するように配設された請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記第１のアクチュエータが前記第２および第３のアクチュエータのうちの１つの上に装着され、かつそれと一緒に移動可能であり、前記第２および第３のアクチュエータのうちの前記１つが前記第２および第３のアクチュエータのうちのもう１つの上に装着され、かつそれと一緒に移動可能である請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記第１のアクチュエータが、ねじ山を有する第１の部分および前記第１のねじ山とは逆方向の形状のねじ山を有する第２の部分を有する第１の親ねじを駆動するための第１のモータを備え、前記第１の親ねじの回転により両方向に移動可能となるように、前記電極が２つの半部品として設けられ、その一方が前記第１のねじ山部分に螺合可能に結合され、他方が前記第２のねじ山部分に螺合可能に結合される請求項１ないし３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記第１のアクチュエータが平板上に滑動可能に装着され、前記第２のアクチュエータが好ましくは前記平板に固定され、かつ前記第１のアクチュエータおよび電極全体を第２の親ねじの回転によりイオンビームに対して横方向に移動させるために、第２のモータと前記第１のアクチュエータに螺合可能に結合される第２の親ねじとを備える請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記第３のアクチュエータが筐体に固定され、上板に螺合可能に結合された第３の親ねじを駆動する第３のモータを備え、前記上板は前記第３の親ねじの回転によりイオンビームの方向に移動できるように前記筐体上に滑動可能に保持された請求項１ないし５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電極が抑制電極および接地電極によって提供され、当該抑制電極および接地電極は、マニピュレータによってイオン源電極および抽出電極に対して一緒に移動可能である請求項１ないし６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオンビームを生成するためのイオン抽出アセンブリに関する。特に本発明は、このアセンブリ用の改善された電極マニピュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
抽出アセンブリは、この分野では知られており、イオン源からイオンビームを抽出するためイオン源に隣接して配置された幾つかの電極を有している。電極はそれぞれ、イオンビームが通過するスリットを有している。
【０００３】
ＷＯ９７／０４４７４は、１対の抽出電極がイオン源に向かうか遠ざかる第１の方向（つまりイオンビームの方向）に可動であり、また横方向に（つまりイオンビームを横切る）互いに独立に可動であるように装着されたイオンビーム装置を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
各々の抽出電極は、電極の横方向の移動により選択的にイオンビームに適合させることができる１対のアパーチャを備えている。アパーチャは様々な大きさを有し、各々特定の範囲の抽出条件のための抽出光学系を画定する。これは従来の電極アセンブリに対する改善であるが、依然として２つの離散集合の抽出条件に限定される。
【０００５】
本発明は、このアセンブリを向上させるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、イオン源と、イオン源からイオンを抽出するための少なくとも１つの電極であって、抽出されたイオンのビームが使用中に通過するスリットを有する電極と、電極が装着された電極マニピュレータであって、イオンビームに対して横方向に電極スリットの幅を選択的に変化させ、かつイオンビームに対して横方向に電極を移動させるための第１および第２のアクチュエータ、ならびに電極をイオンビームの方向に移動させる第３のアクチュエータを有するマニピュレータとを備えるイオン抽出アセンブリが提供される。
【０００７】
電極の位置のみならずスリットの幅の制御を提供することによって、本発明は、電極が広い動的範囲にわたって使用されるマニピュレータを提供する。この幅広い範囲にわたって、連続的に調整を行うことができ、抽出条件の微調整が可能である。種々の抽出条件間の素早い切換えができることがますます重要になりつつある現状において、これは実際に極めて有用である。
【０００８】
第１のアクチュエータが電極全体をイオンビームに対して横方向に移動させるように作動し、かつ第２のアクチュエータが電極の一部を固定された他の部分に対して相対的に移動させてスリット幅を制御するように作動するように、アクチュエータを構成することができる。あるいは、電極の２つの部分は各々、電極の横方向の位置およびスリット幅の両方を制御するために、それぞれ第１および第２のアクチュエータの制御下で横方向に移動可能とすることができる。しかし、これらの代替案のどちらにおいても、スリット幅または横方向位置のいずれかを変更するために１つのアクチュエータによって生じる移動によって、所望のスリット幅および横方向位置を維持するために、もう１つのアクチュエータの補正的な移動が必要となるので、電極のスリット幅と横方向位置の独立制御はできない。
【０００９】
したがって、第１のアクチュエータは電極スリットの幅を変化させるように作動し、第２のアクチュエータは電極をイオンビームに対して横方向に移動させるように作動し、第１、第２および第３のアクチュエータが相互に独立して作動するように構成することが好ましい。これにより、スリット幅および横方向の位置の独立制御が提供される。
【００１０】
電極は相互に対して移動可能な２つの部分を備えるので、電極の２つの部分のイオンビームの方向の正確な位置合せを、アセンブリ上で達成することが困難である。したがって、電極が２つの部分を備え、それらの間にスリットを形成し、電極の一部分がイオンビームの方向に電極の他の部分に対して相対的に可動であることが好ましい。これにより、ビーム方向における電極の部分の位置合せ不良を補正することができる。これは、第３のアクチュエータを使用して両方の電極部分を一緒にイオンビームの方向に移動させ、第４アクチュエータを設けて電極の一部分をこの方向で他の部分に対して相対的に移動させることによって達成することができる。あるいは、第３のアクチュエータは、電極の一部分をイオンビームの方向に移動させることができ、第４アクチュエータは他の部分をこの方向に移動させることができるようにしてもよい。
【００１１】
第１のアクチュエータは、第２および第３のアクチュエータのうちの１つの上に装着され、それと一緒に可動であり、第２および第３のアクチュエータのうちの１つは、第２および第３のアクチュエータのうちのもう１つの上に装着され、それと共に可動であることが好ましい。第１のアクチュエータを他のアクチュエータのうちの１つに装着することによって、単一アクチュエータが装着されているアクチュエータの動作から独立したままで、スリット幅の制御が単一アクチュエータを使用して実行可能となる。
【００１２】
電極は、少なくとも１つのエアベアリングによって移動可能に装着することが好ましい。エアベアリングは、差動排気シールを有する多孔板エアベアリングであることが好ましい。そのようなベアリングは、高い剛性と精度、低摩擦、および高速サーボ能力を提供するので、本出願において特に有益であることが分かっている。この種のエアベアリングを、電極スリットの幅をイオンビームに対して横方向に変化させ、電極をイオンビームに対して横方向に移動させるアクチュエータに少なくとも使用することが好ましい。エアベアリングを汚染物質から遮蔽するために、電極が少なくとも１つの軸上に支持される場合、その軸または各軸は、電極のあらゆる位置でエアベアリングを遮蔽するために軸と共に移動可能な遮蔽板によって取り囲むことが好ましい。
【００１３】
第１のアクチュエータは、ねじ山付きの第１の部分と第１のねじ山とは逆方向の形状のねじ山が施された第２の部分とを有する第１の親ねじを駆動するための第１のモータを備えることが好ましく、第１の親ねじの回転により両方向に移動可能であるように、電極は２つの半部品で提供され、その一方は第１のねじ山部分に螺合可能に結合され、もう一方は第２のねじ山部分に螺合可能に結合される。
【００１４】
第１のアクチュエータは平板上に滑動可能に装着することが好ましく、第２のアクチュエータは平板上に固定し、第２の親ねじの回転により第１のアクチュエータ全体および電極をイオンビームに対して横方向に移動させるために、第２のモータと、第１のアクチュエータに螺合可能に結合された第２の親ねじとを備えることが好ましい。
【００１５】
電極がイオンビームに対して横方向にだけ移動するよう制限するために、１対のエアベアリング・サイド・ガイドを平板から垂下するように設けることが好ましい。
【００１６】
第３のアクチュエータは筐体に固定することが好ましく、上板に螺合可能に結合される第３の親ねじを駆動する第３のモータを備え、上板は第３の親ねじの回転によりイオンビームの方向に可動であるように筐体上に滑動可能に保持される。
【００１７】
本発明はまた、イオン源からイオンを抽出するための少なくとも１つの電極であって、使用中に抽出されたイオンのビームが通過する間隙を有する電極と、電極が装着された電極マニピュレータとを備えるイオン抽出アセンブリにおいて電極を調整する方法にも及び、この方法は、電極スリットの幅をイオンビームに対して横方向に変化させるステップと、電極をイオンビームに対して横方向に調整するステップと、電極をイオンビームの方向に調整するステップとを備え、３つの動作が全て独立して実行される。
【００１８】
この方法はさらに、電極を支持するために差動排気シールを備えた少なくとも１つの多孔板エアベアリングを設け、エアベアリングに空気を供給し、差動排気シールをポンプで排気することを備える。
【００１９】
電極マニピュレータは、本発明によって提供される３度の動作が必要とされるどんな種類の電極にも使用することができる。本発明の１つの特に好適な適用例として、イオン源電極と、電極マニピュレータによって一緒に移動可能な１対の電極とを備える三極管アセンブリがある。本発明は、四極管アセンブリにも同等に適用可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、イオン注入装置は、イオンビーム源１０と１組の抽出電極１１を含む抽出アセンブリ１を備え、イオン質量セレクタ１３を通してイオンビーム１２を方向付けて、ターゲット基板ホルダ１４Ａに装着されたターゲット基板１４に衝突させる。この分野の当業者にはよく知られている通り、イオン注入装置の上記要素は真空筐体内に収容されており、図１にはその一部１５だけが図示されている。真空筐体は、真空ポンプ１６によって排気することができる。
【００２１】
イオン源１０は、フリーマン源またはバーナス源など、任意の既知のイオン源を含む。イオン源１０は、ターゲット基板１４に注入しようとするイオンの元素を含む、原子または分子が供給されるアークチャンバを備える。分子は、気体または蒸気の形で、例えばガスボンベ１７からアークチャンバに供給することができる。
【００２２】
抽出電極１１の組は、イオンをアークチャンバから正面の出口アパーチャを通して抽出するように、イオン源１０のアークチャンバの正面のすぐ外に配置される。
【００２３】
図１に示したイオン質量セレクタ１３は、質量選択スリット３４と共に作動する磁気セクタ質量分析器３３を備える。磁気分析器３３は、図１の用紙の面に対して直角方向の磁場の領域を含む。そのような磁場の中で、同一の質量荷電比を持つ定エネルギの全てのイオンは、円形経路を描く。エネルギが均等であると想定すると、経路の曲率半径は、イオンの質量荷電比に依存する。
【００２４】
そのような磁気セクタ分析器についてよく知られているように、そのような経路の形状は、分析器３３の入口アパーチャの外側にあるビームの起点となる中心点から発する円錐形のイオン経路となり、分析器の出口アパーチャを超えた先で再び焦点を結ぶ傾向がある。図１に示すように、ビームの起点となる集合点すなわち中心ビームの発生点は、イオン源１０のアークチャンバの出口アパーチャに接近した、通常はすぐ内側の点である。ビーム３０は、分析器の出口アパーチャを超えて質量選択スリット３４の面で焦点を結ぶ。
【００２５】
図１には、単一の質量／荷電比のイオンだけを示すビーム３０が描かれているので、ビームはスリット３４のアパーチャに単一の焦点を結び、この質量／荷電比のイオンのビームはターゲット基板１４に向かってスリット３４を通過することができる。実際には、イオン源１０によって放出されるビームには、基板１４への注入に望ましいものとは異なる質量／荷電比のイオンも含まれる。これらの望ましくないイオンは、所望のイオンとは異なる曲率半径を持ち、スリットを通過しない。所望のイオンは、分析器３３によって、スリット３４の面内の一点に焦点を結ぶ。したがって分析器３３は、図面の面内に分散面を持つ。
【００２６】
図２を参照すると、イオン源および抽出電極が概略的に示されている。イオン源２０は、筐体１５に装着されたアークチャンバ２０Ａを備える。ブシュ２０Ｂは、イオン源２０を筐体の残部から隔離する絶縁体としての働きをする。アークチャンバ２０Ａ内で形成されたイオンは、イオン源の正面２２にある出口アパーチャ２１を通してイオン源２０から抽出される。イオン源２０の正面２２は、イオン源の電位の第１のアパーチャ付きイオン源電極を形成する。抽出電極１１は、図２では、それぞれ抑制および接地アパーチャ付き電極２４、２５によって示される。各々のアパーチャ付き電極２４、２５は、イオン源２０から発生するイオンビームを通過させるために平板を貫通するアパーチャを有する単一の導電性平板を備える。各アパーチャは細長いスロットの形状を有し、伸長の方向は図２の面に対して直角である。
【００２７】
正イオンのビームの場合、イオン源２０は電圧供給によって地面に対して正電圧に維持される。接地電極２５は、接地電極２５とイオン源２０との間の電界が電極２５の右側（図２で）の領域に侵入するのを制止する。抽出アセンブリから発生するイオンビームのエネルギは、イオン源に供給される電圧によって決定される。この電圧の典型値は２０ｋＶであり、２０ｋｅＶの抽出ビームエネルギを提供する。しかし、８０ｋｅＶまたはそれ以上、または０．５ｋｅＶまたはそれ以下の抽出ビームエネルギも企図することができる。より高い電圧またはより低い電圧を得る手段としては、電源電圧をそれぞれ上昇または下降させればよい。
【００２８】
抑制電極２４は電圧供給によって、地面に対して負電位にバイアスされる。負にバイアスされた抑制電極２４は、接地電極２５の下流（図２では右側）のイオンビーム内の電子が抽出領域内およびイオン源に引き込まれるのを防止するように作動する。この分野の当業者には知られているように、ゼロ電界領域におけるイオンビームからの電子の損失を最小にして、イオンビームの中和を維持することは重要である。
【００２９】
抑制および接地電極２４、２５は、矢印ｘで示すイオンビーム３０の進行方向に、イオン源２０に対して相対的に移動可能に装着される。装置は、抽出電極と抑制電極との間の空隙がより大きくなり、ビーム・エネルギが大きくなるように、「調整」することができる。電極はさらに、抑制電極２４および接地電極２５が横方向、矢印ｙの方向に、すなわち用紙の面内でイオンビーム方向２６に対して直交方向に、イオン源２０に対して相対的に移動可能なように装着される。電極スリットの大きさを、図２の矢印Ｙで示すように横方向ｙに調整できるようにするための機構も設けられる。
【００３０】
本発明は、図２を参照して説明した三極管アセンブリと同じであるが追加の抽出電極を含む四極管、または任意の数の電極を持ち、少なくとも１つの電極が可動であることが必要とされる抽出構造にも同等に適用できる。
【００３１】
電極を矢印ｘおよびｙの方向に移動可能にし、かつスリットの大きさをｙ方向に調整する機構について、ここで図３ないし図６を参照しながら説明する。
【００３２】
この機構は、相互に一緒に移動可能であるように電極筐体５０に装着された抑制および接地電極２４、２５を移動させるように設計される。電極筐体５０は２つの部分５１、５２を有し、それらは各々２つの電極２４、２５の各々の半部品を収容する。２つの部分５１、５２は、電極スリットの大きさを変化させるために、ｙ方向に相互に相手に向かってまたは相互に相手から遠ざかるように移動可能である。電極筐体５０はまた全体として矢印ｙの方向にすなわちビーム方向を横切って、およびビーム方向に沿って矢印ｘの方向に移動することもできる。
【００３３】
各部分５１、５２は、マニピュレータアセンブリ５５から突出するそれぞれの電極支持軸５３、５４上に装着される。電極支持軸５３、５４が筐体によって画定される真空チャンバ内に突出するように、マニピュレータアセンブリ５５は筐体１５の外側に装着される。
【００３４】
ここで、電極スリットの幅を変化させるための機構について説明する。マニピュレータアセンブリ５５は、この機構を装着する台板５６を有する。電極スリット幅を調整するための原動力は、電極スリット幅モータ５７によって提供される。このモータ５７は、滑動板５９に対して固着されるように、ブラケット５８を介して装着される。滑動板５９は上板６０上に、上板６０に対して相対的に矢印ｙの方向に滑動可能に装着される。上板６０は１対の貫通穴６１、６２を有し、そこを通して電極支持軸５３、５４が突出する。モータ５７は、継手６６によって接続された左ねじ山部分６４および右ねじ山部分６５を有する親ねじ６３を駆動する。電極支持軸５３は、親ねじの回転により矢印ｙの方向に移動できるように、ねじ継手６６を介して左ねじ山部分６４に装着される。電極支持軸５４は、親ねじ６３の回転によりブラケット６６の反対方向の矢印ｙの方向に移動できるように、ねじ継手６７を介して右ねじ山部分６５に装着される。図４および図６に、親ねじ筐体６８が親ねじ６３を囲っていることが示されていることに注意されたい。この筐体は他の図のいずれにも示されていない。
【００３５】
各々の電極支持軸５３、５４は、説明するように台板５６に対して滑動可能に、エアベアリングアセンブリ上に支持される。２つの電極支持軸のベアリングは同一であり、したがって電極支持軸５３のベアリングのみを詳しく説明する。
【００３６】
図６に最もよく示されるエアベアリングは、エアベアリングの表面のひずみを防止するために、下で説明するようにキネマティック支持体およびエアピストン補正を介して台板５６に対して固着された、エアベアリング支持板６９を含む。
【００３７】
多孔性グラファイト板７０は、エアベアリング支持板６９上に装着される。一般的に環状の凹部７１が、エアベアリング支持板の上面の周囲に、軸５３を取り囲み、多孔性グラファイト板に面して伸長する。Ｏ状リング７２によって封止される凹部７１は、加圧空気源（図示せず）から供給されるように配設される。
【００３８】
差動排気シール７３が、図６に概略的に示される。差動排気シールの概念は、例えばＷＯ  ９９／１３４８８（これを参照によってここに包含する）から技術上知られており、ここでは詳しく説明しない。このシールは、筐体１５内の真空を保持しかつ板７０に対し充分な空気の流れをも提供する１つの方法を提供する。これは、環状凹部７１の半径方向内側に環状通気口７３を設けることによって行われる。通気口７３の半径方向内側に、真空圧まで排気される環状チャンバ７４がある。したがって、多孔板７０を通して半径方向に内側におよびＯ状リング・シール７２の周囲に漏出する空気の大部分は、通気口７３を介して大気中に放散される。残りの空気は、筐体１５の内側のチャンバ内の真空を保持するように、環状チャンバを通してポンプで排気される。通気口の存在によって、環状チャンバ７４内でポンプで排気すべき圧力がかなり低減される。
【００３９】
ここで、エアベアリング支持板６９の台板５６への固定について、特に図６、７、７Ａ、および７Ｂを参照しながら説明する。各エアベアリング台板６９は、３つのキネマティックマウントによって台板５６に固定される。これら３つのマウントのうちの２つが図７に示される。３つのマウントが図７で上から見たときに一般的にＬ字形に配置されるように、第３のマウントは図７の面の外に、図示されたマウントのうちの１つの背後に配置される。図７に示した左側のエアベアリング支持板６９は、３つの固定されたキネマティックマウント１６９Ａを使用し、そのうちの１つが図７Ａに示される一方、図７の右側のエアベアリング支持板６９は、３つの調整可能なキネマティックマウント１６９Ｂを使用し、そのうちの１つが図７Ｂに示される。
【００４０】
固定されたキネマティックマウント１６９Ａは本質的に、台板５６のショルダに突き当たるまで定位置にねじ込まれるボルト部材２６９Ａを備える。ボルト部材２６９Ａは、ベアリング支持板６９内の相補形凹部に保持される部分球面部３６９Ａを有する。この構成は、ねじり力がベアリング支持板６９に伝達されるのを防止する。
【００４１】
調整可能なキネマティックマウント１６９Ｂは、固定されたキネマティックマウント１６９Ａと同様の構造を持ち、同一部品を示すために同一参照番号が使用されるが、接尾語Ａは接尾語Ｂに置き換えられる。違いは、調整可能なキネマティックマウント１６９Ｂの場合、ボルト２６９Ｂが一重ねのばね座金５６９Ｂを通して装着されることである。これにより、各々の調整可能なキネマティックマウントの位置で、台板５６に対するエアベアリング支持板６９の高さを調整することが可能になる。
【００４２】
図６に示すように、台板５６上のエアベアリング支持板６９に対しさらなる支持を与えるために、エアピストン補正システムを設ける。これは、エアベアリング支持板６９から下方に垂下する環状ピストン６９Ａの形を取る。ピストン６９Ａは、エアベアリングの耐力環状凹部７１の真下に配設される。ピストン６９Ａは、台板５６の相補形溝１５６内に受容される。溝１５６内の１対のＯ状リング２５６、３５６は、ピストン６９Ａと溝１５６との間に実質的に気密封止をもたらす。エアピストン補正システムを真空チャンバから隔離するために、溝１５６より半径方向に内側にさらなるО状リング・シール４５６を設ける。ピストン６９Ａと溝１５６との間のチャンバ５５６には、エアベアリング支持板６９がキネマティックマウント１６９Ａと１６９Ｂの間の位置で反らないように支持するのにちょうど足りる圧力の圧縮空気などの流体が充填される。
【００４３】
装置のセットアップ・プロセスの一部として、図６および図７に示す左側のエアベアリング支持板６９は、支持板のそれぞれのショルダにねじで締め付けられる３つの固定されたキネマティックマウント１６９Ａによって、定位置に固定される。次いで右側のエアベアリング支持板６９が定位置に固定され、その位置は、電極の２つの部品５１、５２が相互に対して正確に配置されるように、３つの調整可能なキネマティックマウント１６９Ｂを用いて調整される。電極部品５１の高さを調整するために、３つの調整可能なキネマティックマウント１６９Ｂを全て、同量だけ調整することができる。電極部品５１の傾きを変える手段としては、３次元における所望の傾斜度が得られるまで、単に各調整可能なキネマティックマウント１６９Ｂの高さを相互に対して調整するということがある。次いで、エアベアリング補正システムのチャンバ５５６内に空気が流入される。
【００４４】
この種のキネマティック支持体およびエアベアリング補正については、米国特許出願第０９／２９３，９５４号により詳しく記載されており、その内容は参照としてここに包含されている。
【００４５】
台板５６の下面にアルミニウム支持板７５を設ける。この板は、環状グラファイト遮蔽板７６を電極支持軸５３、５４の各々の周囲で支持するように配設されている。遮蔽板７６は、支持板７５の上面にある大きめの円形凹部７７内に支持される。遮蔽板７６と対応する円形凹部７７との間の隙間により、電極支持軸５３、５４がその移動範囲全体にわたって自由に移動できるようになる。この移動中にわたり、遮蔽板７６は、電極支持軸５３、５４が伸長する開口全体を閉塞し、スパッタされたり凝縮された物質がエアベアリング表面に達するのを防止する。差動排気シール７３と遮蔽板７６のこの組合せは、粒状汚染物質を発生することがよく知られた従来のベロー構成にとって代わるものである。
【００４６】
電極支持軸５３は、多孔性グラファイト板７０の上面にある薄い空気のクッション上で浮かんで滑動可能に支持された、エアベアリング滑動体７８に固定される。多孔性グラファイト・ベアリングを使用するには、多孔性グラファイト板７０とエアベアリング滑動体７８との間に非常に小さいエアギャップだけが必要とされ、それにより、ベアリングの剛性が最適化され、圧潰の危険性が最小化される。電極の位置の制御は、高速サーボ・モータを用いて電子的に行うことができる。これにより、電極の移動の非常に精密な高速低摩擦制御が提供され、装置の高速調整が可能になる。装置は、全移動範囲にわたって電極を移動させ、８００ｍｓ以内にそれらを選択された位置に定着させることができる。
【００４７】
エアベアリング・サイド・ガイド７９は、上板６０のいずれかの側から垂下する（図３にはこれらのうちの１つだけが示される）。エアベアリング・サイド・ガイドは、滑動体を矢印ｙの方向の移動だけに制限するように、エアベアリング滑動体７８を支持する。
【００４８】
ここで、電極筐体５０全体を矢印ｙの方向に移動させる機構について説明する。この横方向の運動は、ブラケット８１によって上板６０に対して装着された横方向位置モータによって駆動される。モータ８０は、電極スリット幅モータ５７を支持するブラケット５８を通して突出しそれに螺合可能に結合された親ねじ８２を駆動する。したがって、親ねじ８２の回転により、滑動板５９上に支持されたブラケット５８が、電極スリット幅モータ５７、親ねじ６３、継手６６、６７、電極支持軸５３、５４、エアベアリング滑動体７８、および電極筐体５０を伴って、矢印ｙの方向に移動を生じさせる。滑動板５９は、横ローラ・ベアリング（図示せず）によって、矢印ｙの方向だけに移動するように制限される。
【００４９】
ここで、電極アセンブリをｘ方向に移動させる機構について説明する。この動作は、台板５６に対して固定された抽出間隙モータ９０によって駆動される。このモータは、１対のプーリ９２、９３およびタイミングベルト９４を介して第３の親ねじ９１を駆動するように配設される。親ねじ９１は、上板６０の下面に固定され横ローラ・ベアリングによって直線方向ｘに移動するように制限された滑動体９５を駆動する。板９５は、台板５６上に装着された溝９６内に支持される。
【００５０】
抽出間隙モータ９０は、滑動体９５を矢印ｘの方向に移動させる親ねじ９１を駆動する。これにより、上板６０全体が、電極スリット幅モータ５７、横位置モータ８０、親ねじ６３および８２、継手６６、６７、電極支持軸５３、５４、および電極筐体５０を含め、上板に対し装着されている全てのものと共に移動する。
【００５１】
ここで、電極部品５１、５２の構造について、特に図６、図８Ａ、および図８Ｂを参照しながら説明する。これらの２つの電極部品５１、５２は、１対の２部品電極、すなわち前板１０１と後方に伸長する部分１０２とから成る抑制電極１００、および後板１０４と前方に伸長する部分１０５とから成る接地電極１０３を収容する。２つの電極は４つの絶縁体１０６によって相互に装着される。抑制電極への電気接続は、支持軸５３、５４内を下方に伸長し、最下端で支持電極１００の前板１０１にある１対のソケット１０８に接続された、１対の導電性ロッド１０７によって提供される。
【００５２】
接地電極１０３への電気接続は、支持軸５３、５４内で導電性ロッド１０７を取り囲んで下方に伸長する１対の管状スリーブ１０９によって行われる。これらの管状スリーブ１０９は、図６に示すように、その下端で接地電極１０３の後板１０４に接続される。
【００５３】
抑制電極１００の前板１０１と接地電極１０３の後板１０４との間に、１対の絶縁蝶着クランプ１１０を接続する。これらは電極支持軸５３、５４を締め付け、電極アセンブリを定位置に保持する。電極スリットの上部および下部では、上部および下部が閉止されるように、板１１１がスリットを横切って伸長する。図面からは明らかではないが、板１１１の１つは、電極アセンブリの１つの半部品上に設けることが好ましく、もう１つの板は、もう１つの半部品上に設けることが好ましい。そうすることにより、一方の部品を他方に対して逆の形状にして、電極アセンブリの両側に２つの同一部品を使用することができる。板の反対側の電極の部分には充分な間隙を設けて、電極スリットの幅を調整するときに、板が移動するのに充分な空間が得られるようにする。
【００５４】
したがって、上述の機構によって、抑制電極２４と抽出電極２３との間の間隙を増大するための電極筐体５０のｘ方向の移動、電極スリットをイオンビーム３０の方向に対して直角の方向に移すための電極２４、２５の横方向の移動、および抑制および接地電極のスリットの幅の制御が独立して制御されることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたイオン抽出アセンブリをここで、添付の図面に関連して説明する。図１は、本発明によるイオン抽出アセンブリに用いられ得るイオン注入装置の略平面図である。
【図２】本発明のイオン抽出アセンブリの略平面図である。
【図３】本発明によるイオン抽出アセンブリで使用する電極マニピュレータの斜視図である。
【図４】図３の電極マニピュレータの平面図である。
【図５】図３および図４の電極マニピュレータの左端からの端面図である。
【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩにおける断面図である。
【図７】図５の線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。
【図７Ａ】図７で「Ａ」として円で囲まれた部分の詳細図である。
【図７Ｂ】図７で「Ｂ」として円で囲まれた部分の詳細図である。
【図８Ａ】図６の線８Ａ−８Ａにおける断面図である。
【図８Ｂ】図６の線８Ｂ−８Ｂにおける断面図である。
【符号の説明】
１…抽出アセンブリ、１０…イオンビーム源、１１…抽出電極、１２…イオンビーム、１３…イオン質量セレクタ、１４…ターゲット基板、１４Ａ…ターゲット基板ホルダ、１５…筐体、１６…真空ポンプ、１７…ガスボンベ、２０…イオン源、２０Ａ…アークチャンバ、２１…出口アパーチャ、２２…正面、２４…接地電極、２５…抑制電極、３０…ビーム、３４…質量選択スリット、３３…磁気セクタ質量分析器、５０…電極筐体、５３，５４…電極支持軸、５５…マニピュレータアセンブリ、５６…台板、５７…電極スリット幅モータ、５８…ブラケット、５９…滑動板、６０…上板、６１、６２…貫通穴、６３…親ねじ６３、６４…左ねじ山部分、６５…右ねじ山部分、６６、６７…継手、６９…エアベアリング支持板、６９Ａ…環状ピストン、７０…多孔性グラファイト板、７１…凹部、７２…Ｏ状リング、７３…差動排気シール、７３…環状通気口、７４…環状チャンバ、７５…アルミニウム支持板、７６…環状グラファイト遮蔽板、７７…円形凹部、７８…エアベアリング滑動体、７９…エアベアリング・サイド・ガイド、８０…モータ、８１…ブラケット、８２…親ねじ、９０…抽出間隙モータ、９１…親ねじ、９２、９３…プーリ、９４…タイミングベルト、９５…滑動体、９６…溝、１００…抑制電極、１０１…前板、１０２…後方に伸長する部分、１０３…接地電極、１０４…後板、１０５…前方に伸長する部分、１０６…絶縁体、１０７…導電性ロッド、１０８…ソケット、１０９…管状スリーブ、１１０…絶縁蝶着クランプ、１１１…板、１５６…相補形溝、１６９Ａ…キネマティックマウント、１６９Ｂ…キネマティックマウント、２５６…Ｏ状リング、２６９Ａ…ボルト部材、２６９Ｂ…ボルト、３５６…Ｏ状リング、３６９Ａ…球面部、４５６…О状リング・シール、５５６…チャンバ、５６９Ｂ…ばね座金。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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