(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極及び第２の電極と、
前記第１、第２の電極のそれぞれに接続されて電圧を供給する、第１の電源と第２の電源と、
前記第１の電極と前記第１の電源との間に接続され、前記第１の電源と前記第１の電極を所定のスレッショルド値に減結合して、前記第１の電源の過負荷を軽減するスイッチ装置と、
前記第１、第２の電極間に接続され、前記第１、第２の電極間の一時的な放電中に前記第１、第２の電源の過負荷を軽減するためのキャパシタとを含んでいることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記スイッチ装置は、前記少なくとも１つの電極から前記少なくとも１つの電源を減結合する受動回路を更に含むことを特徴とする請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記スイッチ装置は、前記少なくとも１つの電極から前記少なくとも１つの電源を減結合する能動回路を更に含むことを特徴とする請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項４】
イオンビームを形成するためにイオンを供給するイオン源と、
第１、第２の電極と、
前記第１、第２の電極のそれぞれに接続され、イオンビームを加工物に向かわせるために前記第１、第２の電極のそれぞれに電圧を供給する第１、第２の電源と、
捕捉されない形でイオンビームを前記加工物に供給するために、少なくとも１つの電源に関連した前記電極において、放電から前記少なくとも１つの電源を一時的に絶縁する過渡絶縁装置と、
前記第１、第２の電源の過負荷を軽減するために、前記第１の電極を前記第２の電極に結合するキャパシタと、を含んでいることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
前記過渡絶縁装置は、前記少なくとも１つの電極によって、前記少なくとも１つの電源を放電から絶縁する受動回路をさらに含むことを特徴とする請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記受動回路は、さらにインダクターを含むことを特徴とする請求項５記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記受動回路は、さらにキャパシタを含むことを特徴とする請求項５記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記過渡絶縁装置は、前記少なくとも１つの電極によって、前記少なくとも１つの電源を放電から絶縁する能動回路をさらに含むことを特徴とする請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記能動回路は、前記少なくとも１つの電極によって、前記少なくとも１つの電源を一時的な放電から一時的に切り離すための能動スイッチを含むことを特徴とする請求項８記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記能動スイッチは、トリオード、ペントード、テトロード、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、および電力トランジスタの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項９記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記能動回路は、前記少なくとも１つの電極によって、一時的な放電から前記少なくとも１つの電源の負荷変動を軽減するための負荷マッチング装置を含むことを特徴とする請求項８記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記負荷マッチング装置は、抵抗、インピーダンス回路網、および能動回路網の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記能動回路は、能動スイッチを作動させるためのセンサを含むことを特徴とする請求項９記載のイオン注入装置。
【請求項１４】
前記センサは、抵抗、ホールセンサ、および磁気センサの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３記載のイオン注入装置。
【請求項１５】
前記過渡絶縁装置は、前記少なくとも１つの電源内に設けられることを特徴とする請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項１６】
前記過渡絶縁装置は、前記少なくとも１つの電極を含むことを特徴とする請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項１７】
イオンビームを形成するイオンを供給するためのイオン源と、
第１、第２の電極と、
前記第１、第２の電極のそれぞれに電圧を供給するための、第１の電源と第２の電源と、
前記第１の電極と前記第１の電源との間に接続されるスイッチ装置と、
このスイッチ装置に接続される負荷マッチング装置と、
前記第１の電極と第２の電極に接続されるキャパシタとを含み、
前記第１の電極に過渡状態が検出されるとき、前記スイッチ装置が、前記第１の電極と前記第１の電源との間に前記負荷マッチング装置を挿入し、
また、前記第１、第２の電極間に過渡状態が検出されるとき、前記キャパシタが、前記第１、第２の電源の過負荷を軽減することを特徴とするイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にイオンビーム装置に関し、特に、電源の過負荷状態を軽減することにより、イオンビーム性能を向上させるための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入装置は、大規模集積回路（ＶＬＳＩ）の製造にとって重要な一面である。このイオン注入は、活性化されて荷電した原子または分子が半導体基板内に直接導かれる処理方法である。VLSIの製造において、イオン注入は、ドーパントイオンをシリコンウエハの表面に注入するために主として使用される。イオン注入処理の目的は、目標材料に所望の原子種を導入することである。この目的を効果的に行なうために、イオン注入処理では、いくつかの面で制御が必要となる。第１に、注入するイオン種は、正確に決められた品質が保たれなければならない。さらに、注入されるイオン種は、基板表面から所定の深さに配置され、かつ所定の基板面積に集中するように制限されなければならない。必要な場合、できるだけ多くの、注入された不純物を電気的に活性化させなければならない。シリコンの格子構造は、不純物注入処理により変化がないようにしなければならない。こうして、イオン注入装置は、正確に注入でき、注入するイオン種の量および注入位置を確実に実行する必要がある。
【０００３】
従来のイオン注入装置は、規定されたエネルギーのイオンビームを形成するために加速される所望のドーパント要素をイオン化するイオン源を含んでいる。このイオンビームは、加工物の表面に導かれる。一般的に、イオンビームの活性化イオンは、加工物の容積内を貫通し、材料の結晶格子内に埋め込まれて、所望の導電率の領域を形成する。このイオン注入処理は、高真空で、ガスが十分に充填され、ウエハハンドリングアセンブリやイオン源を備える処理室内で実行される。
【０００４】
一般的なイオンビーム経路を有する従来のイオン注入装置は、イオン源、電極、分析磁石装置、光学分析要素、およびウエハ処理装置を含んでいる。電極は、イオン源内に発生したイオンを引き出し、そしてこれを加速して、分析磁石装置に向けられるイオンビームを作り出す。分析磁石装置は、電荷対質量比に従って、イオンビーム内のイオンを分類する。そして、ウエハ処理装置は、イオンビーム経路に対して加工物の位置を調整する。光学分析要素は、分析磁石装置と関連して選択された電荷対質量比を有するイオンに焦点を合わせるシステムを構成し、その結果、この選択されたイオンを加工物に向かわせる。
【０００５】
イオン注入装置は、一般的に、イオンを基板内に注入するのに必要な加速エネルギーを生じさせるために、高電圧が供給される。加速エネルギーは、多くの注入装置において、１０〜２００ＫｅＶから高エネルギー装置では数ＭｅＶの高さの範囲である。一般的に、このような高い電圧は、高電圧電源によって供給される電極を介して加えられる。
【０００６】
しばしば、従来のイオン注入装置では、一時的な電気放電が電界のストレス点において発生する。即ち、この放電は、分子または電極および／または絶縁体上の堆積物によって導かれる。このような放電は、電極の電圧を変化させる作用を呈し、これにより、イオン注入装置の光学系に影響を及ぼす。イオンビームのポテンシャルエネルギーを低下させる。その結果、電極電圧の変動により、電源回路の過負荷および／または崩壊をもたらす。電源が過負荷および／または崩壊状態にあるとき、価値のあるイオンビームの注入時間が、その期間中に失われる。このような期間の持続時間は、過負荷および／または崩壊から回復させるために、電源に必要な時間によって支配されている。
【０００７】
一時的な放電から電源が過負荷になることに関して、従来のイオン注入装置におけるイオンビームの低下に関連した上記問題を考えると、このような電源の過負荷および／または電圧破壊状態を軽減する装置および方法を備えることが望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来の欠点を解消するために、本発明の目的は、イオン注入装置における電源を補強することにより、電源の過負荷状態を軽減してイオンビームの損失時間を少なくしたイオン注入装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は各請求項に記載の構成を有する。本発明における電源の補強(hardening)は、電源に関連した電極放電から電源を絶縁することによって効果的に達成される。イオン注入処理中に電極放電があると、これに関連して真空放電が抑えられ、そして、このような放電に関係して、電源内に蓄えられたエネルギーの損失が、一般的に軽減される。こうして、本発明は、電極電圧およびこれに関連したイオンビームを回復させるために必要な時間をかなり短縮できる。
【００１０】
更に、本発明は、過渡絶縁装置（transient isolation system)を介して一時的な放電から電源を絶縁することによって補強する電源を提供する。この過渡絶縁装置は、電源とこれに関連する電極および／または放電にさらされる他の要素間に結合して作動する。本発明の過渡絶縁装置は、電極に関連した一時的な放電中に、電極回路から電源を一時的に絶縁するのに役立つ。一時的な絶縁がない場合、放電は、一般的に電極の電源を放電させるので、電極の電圧が低い値に降下し、これにより、放電状態にある間、電源が過負荷状態（即ち、電圧低下における過電流）となる。
【００１１】
イオンビームの損失は、電源が過負荷状態から回復する間の数10ミリ秒間だけ持続することが観測されている。電源を絶縁することにより、本発明は、電源電流と電圧を放電状態中でさえも受入可能なレベルに保つことができる。電源は、一時的な放電状態の間、絶縁されるので、放電は、数ミリ秒の間電極に関連したストレー容量によって供給されるのみである。その結果、絶縁された電源からかなりの電力が失われることにより、放電が抑えられる。
【００１２】
本発明のイオン注入装置の構成によれば、第１の電極及び第２の電極と、前記第１、第２の電極のそれぞれに接続されて電圧を供給する、第１の電源と第２の電源と、前記第１の電極と前記第１の電源との間に接続され、前記第１の電源と前記第１の電極を所定のスレッショルド値に減結合して、前記第１の電源の過負荷を軽減するスイッチ装置と、前記第１、第２の電極間に接続され、前記第１、第２の電極間の一時的な放電中に前記第１、第２の電源の過負荷を軽減するためのキャパシタとを含んでいる。
【００１３】
また、本発明の構成によれば、イオンビームを形成するためにイオンを供給するイオン源と、第１、第２の電極と、前記第１、第２の電極のそれぞれに接続され、イオンビームを加工物に向かわせるために前記第１、第２の電極のそれぞれに電圧を供給する第１、第２の電源と、捕捉されない形でイオンビームを前記加工物に供給するために、少なくとも１つの電源に関連した前記電極において、放電から前記少なくとも１つの電源を一時的に絶縁する過渡絶縁装置と、前記第１、第２の電源の過負荷を軽減するために、前記第１の電極を前記第２の電極に結合するキャパシタと、を含んでいることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の構成によれば、イオン注入装置は、少なくとも１つの電極に電圧を供給する電源と、この電源と少なくとも１つの電極を所定のスレッショルド値で減結合して、前記電源の過負荷を軽減するための手段とを含んでいる。
【００１５】
さらに、本発明の構成によれば、イオンビームを形成するイオンを供給するためのイオン源と、第１、第２の電極と、前記第１、第２の電極のそれぞれに電圧を供給するための、第１の電源と第２の電源と、前記第１の電極と前記第１の電源との間に接続されるスイッチ装置と、このスイッチ装置に接続される負荷マッチング装置と、前記第１の電極と第２の電極に接続されるキャパシタとを含み、
前記第１の電極に過渡状態が検出されるとき、前記スイッチ装置が、前記第１の電極と前記第１の電源との間に前記負荷マッチング装置を挿入し、また、前記第１、第２の電極間に過渡状態が検出されるとき、前記キャパシタが、前記第１、第２の電源の過負荷を軽減することを特徴としている。
【００１７】
上記および関連した目的を達成するために、本発明は、以下に詳細に説明される特徴を含んでいる。以下の記載およびこれに付随する図面は、本発明の実施形態を説明するための用意されている。これらの実施形態は、啓示的なものであるが、本発明の原理に従って種々の方法を使用することができる。本発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、図面とともに参照される本発明の詳細な記述によって明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。全体に同様な要素に関しては類似の参照番号を用いる。本発明は、イオン注入装置におけるイオンビームの性能を改善するための装置および方法に関する。特に、イオンビームの性能は、イオン加速電極からの一時的な放電中に電源の過負荷状態を軽減することによって改善される。過負荷状態を軽減することにより、イオン注入中のイオンビームにおける損失は、実質的に減少される。
【００１９】
図１において、本発明に従うイオン注入装置１０が示されている。イオン注入装置１０は、一対のパネルカセット２６、エンドエフェクタ２４、ロードロックアセンブリ１２、処理室１６を形成するハウジング１４、およびビーム開口２０を介して処理室１６と連通するイオン源１８を含んでいる。以下で詳細に説明するように、開口２０に接続するイオン源１８は、イオンビーム(図示略)を形成する。イオン源１８は、電源の過負荷状態を軽減しかつイオンビームの損失を実質的に減少させるための過渡絶縁装置を備えている。
【００２０】
エンドエフェクタ２４は、カセット２６内に積載されたパネルＰをロードロックアセンブリ１２に移送する。従来のモータアセンブリ２３、リードスクリュ２２、一対のリニアベアリング２８、および円形軸２９が設けられ、従来と同様に、ロードロックアセンブリ１２から処理室１６へパネルＰを移送する。ピックアップアーム２７は、処理中、パネルＰを取り扱う。ピックアーム２７は、ロードロックアセンブリ１２からパネルＰを移動するとき、水平位置Ｐ１に向わせる。このピックアームは、矢印１３で示すように、パネルを垂直方向に向けて垂直位置Ｐ２に置く。ピックアーム２７とパネルＰ(位置Ｐ２に向いた）は、公知のように走査方向に、この実施例では、イオン源１８によって発生して開口２０から出るイオンビームの経路を横切って左から右の方向に移動する。
【００２１】
図２において、イオン源１８の部分は、本発明に従って詳細に示されている。このイオン源１８は、イオンビームを指向するための加速電極６２と電源６４を含む。また、過渡絶縁装置３０が、一時的な放電状態中、電極６２と電源６４との間の絶縁を与えるために設けられている。
【００２２】
イオンビームを指向するために、一般的に、電源６４は、イオン注入のために必要なイオン加速エネルギーを生じるための電圧を有する電極６２を備えている。以下で詳細に述べるように、電極６２は、イオン室（図示略）からイオンを指向するためのプラズマ電極、さらに放射されたイオンを加速するために引き出し電極、抑制電極、および接地電極を設けることができる。電源６４は、電極６２のためにバイアス電圧を与える。例えば、接地電極は、一般的に０Ｖにバイアスされ、抑制電極は、約−３ｋＶにバイアスされ、また、引き出し電極は、約９０ｋＶに、バイアスされ、プラズマ電極は、約９５ｋＶにそれぞれバイアスすることができる。比較的高い電圧が処理中に与えられるので、アークが電極間および／または電極と接地との間に発生することがある。
【００２３】
このアークは、電極６２に短いサージ電流を生じさせ、それにより、電源６４を破壊させる（例えば、低電圧の過電流状態）。また、例えば、電源は、供給電流が通常の供給電流の約３０％を超える場合、過電流状態に陥る。この電圧崩壊は、電源６４が回復する（例えば、正規の出力電圧に戻る）のに数10ミリ秒を必要とする。その結果、イオンビーム６８は、この電源回復時間中、消失することになる。イオンビーム６８は、電源が正規の出力電圧の約９８.５％以内にない限り消失する。
【００２４】
過渡絶縁装置（ＴＩＳ）３０は、電極に関連した一時的放電を絶縁（例えば、絶縁、ブロッキング）することによって電源の崩壊を軽減する。このＴＩＳ３０は、一時的な放電(アーク）状態中、電極を電源から一時的に分離する。ＴＩＳ３０は、好ましい実施形態では、分離装置として示されているが、ＴＩＳ３０は、電源６４の中に、あるいは電極６２とともに設けることもできる。
【００２５】
電極６２上で放電が開始すると、ついには、アークの発生に発展することがわかっている。このアークは、電極を短絡させ、その結果、電極６２とアースとの間のストレー容量がアークを介して放電し、電極６２およびこれに関連した電源６４の電圧崩壊をもたらす。一般的に、アークは、短時間に生じ、電源６４からの高いサージ電流が、約０．５〜１ミリ秒間持続する。ＴＩＳ３０がないと、サージ電流によって、過電流／低電圧下のシャットダウン状態により、電源６４が数ミリ秒の間崩壊する。適当な場所にＴＩＳ３０を設けると、電源６４は、ＴＩＳ３０内の一時的なブロッキング回路３０ａ、３０ｂ、３６０（図４,図５および図７ｂ）を介して絶縁される。このブロッキング回路３０ａ、３０ｂ、３６０は、受動回路および／または能動回路を含むことが可能である。一時的なブロッキング回路がブロッキングされると、放電は、電極６２のストレー容量に制限される。こうして、ミリ秒間の電源の過負荷によるシャットダウンは、電極６２のストレー容量による放電をミリ秒単位に軽減することができる。これは、従来のイオン注入装置に対して１０倍以上の改善となる。
【００２６】
図３において、本発明に従うイオンビーム注入装置８０が詳細なブロック図によって示されている。特に、図３には、複数の電源１０２,１０３,１０６を複数の電極９４,９６,９８,１００から絶縁するための複数のＴＩＳ装置１０８ａ〜１０８ｄを備えたイオン源１８が示されている。
【００２７】
イオン室８２は、プラズマ８４、およびプラズマ８４を活性化させるイグニッター８６を含んでいる。イオン化可能物質を保持するための容器８８は、導管９２を介してイオン室８２に接続されている。容器８８からイオン室82へのイオン化可能物質の流れは、選択可能バルブ９０によって決められる。さらに、一組の電極、即ち、プラズマ電極９４、引出し電極９６、抑制電極９８、および接地電極１００が示されている。
【００２８】
イグニッター８６は、公知の電子源またはプラズマイグニッターであり、このイグニッター８６によるパワー出力は、選択可能である。特に、コントローラ２６２は、パワー信号１１４によってイグニッターに結合されている。コントローラ２６２は、パワー信号を介してイグニッターによってパワー出力を指向させ、さらに、バルブ９０の切換により、イオン室８２内にイオン化可能物質を導く。コントローラ２６２は、流れ信号１１６によってバルブ９０に連結し、その方向を決める。こうして、コントローラは、バルブ９０を制御することにより、イオン室内に流れるイオン化可能物質の流速を決める。
【００２９】
コントローラ２６２は、電圧制御信号１１８,１２０,１２２を介して電極９４,９６,９８への制御を実行する。特に、プラズマ８４は、プラズマ電極９４を介してイオン室８２に存在する。イオン流６８は、引出し電極９６、抑制電極９８、および接地電極１００を含むイオンビームアセンブリ９５によって指向されかつ加速される。３つの可変電源１０２,１０４,１０６は、電極９４,９６,９８,１００の間の電圧を調整する。例えば、電源１０２は、プラズマ電極９４と引出し電極９６の間の電圧をバイアスし、電源１０４は、引出し電極９６と抑制電極９８の間の電圧をバイアスし、電源１０６は、抑制電極９８と接地電極１００の間の電圧をバイアスする。電源１０２,１０４,１０６は、上述したように、電極９４,９６,９８が接地電極１００に関して選択された電圧にあるように調整される。
【００３０】
本発明によれば、ＴＩＳ１０８ａ〜１０８ｄ（参照番号１０８で全体を表す。）は、電極９４,９６,９８,１００と電源１０２,１０４,１０６の間に連結されて作動し、電極（相互の電極放電）間および／または電極と、装置のアース(図示略)の間で起こる関連した放電から電源を絶縁する。ＴＩＳ１０８は、電源の過負荷状態を軽減し、その結果、従来のシステムに関連したイオンビーム損失を軽減することによってイオンビーム性能を改善する。
【００３１】
図４において、本発明に従う過渡絶縁装置(transient isolation system)３０ａのある特別の実施形態を示している。直列接続のインダクタ３００は、電源を保持し、かつ電極６２のファーストシャント（例えば、アークによって生じた短絡回路）の間、ほぼ一定のインピーダンスを与えることによって、電極６２に生じる放電から電源６４を実質的に絶縁する。電源の供給電圧は崩壊しないが、アークは、電極電圧の崩壊によって実質的に消失する。その結果、ビーム損失の時間が電極６２とインダクタ３００の回路によるＲＬの時定数によって制限される。図示するように、電極６２の回路は、非線形の電極抵抗３１０とストレー容量３１２を含む。直列接続のインダクタ３００は、電源６４と電極回路における構成部品の数値の電圧レベルにより、数μヘンリーから数１０ミリヘンリーの範囲にある。インダクターのワイドレンジの数値は、本発明を実行するのに使用することができるものである。
【００３２】
好ましくは、ＴＩＳ３０ａの中に直列インダクター３００に接続された並列配置のフィルタコンデンサ３１４を含むようにすることもできる。このフィルタコンデンサ３１４は、電極６２の安定を図り、インダクター３００を用いて二倍程度のローパスフィルタとして作用する。直列インダクター３００に関して上述したように、本発明を実行するために、ある範囲の容量値が使用される。この容量値は、数ピコファラッドから数１０マイクロファラッドの範囲である。
【００３３】
例えば、電源の抵抗３１８が約４ｋΩであると仮定すると、アークインピーダンス（例えば、電極抵抗３１０とストレー容量３１２の合計）が約１ｋΩ、引出し電極の電圧が９０ｋＶ、インダクターの値が１０ｍＨとなるように選択することができ、電源６４を約１０μ秒の間絶縁する。ストレー容量３１０の値が、約６００ｐＦになるように与えられる場合、電荷インピーダンスが約４ｋΩを有し、アークが電極を短絡させるとき、２０Ａの電流が、そのストレー容量３１０に電荷を補充するために流れる（２０Ａ  ９０ｋＶ／４ｋΩ）。この電荷（９０ｋＶ×６００ｐＦ＝５４uＣ）は、フィルタコンデンサの電圧が約９０ｋＶの１％に維持される場合（０．０６μＦ＝５４uＣ／[９０ｋＶ×１％]）、フィルタコンデンサ３１４は、０．０６μＦとして与えられる。上記所定の数値が用いられると、電源電流の一時的な増加により、約４％の電源電圧の変動を伴って電源６４の過負荷率以下に維持される（例えば、過負荷率の３０％）。この結果、電源を効果的に電極から一時的に絶縁することが達成される。イオンビームの損失が続いて起こり、そして、抑制電源が崩壊する。図５に示す回路は、電極アークが互いに生じるとき過負荷状態から電源の絶縁が与えられる。
【００３４】
第１電極回路２３６ａと第２電極回路３２６ｂは、図５に示すように、キャパシタ３３０（図５に示す）を介して結合する。電極回路３２６ａ、３２６ｂ間の容量結合が与えられることによって、個々の電極の直流電圧制御は、コンデンサ３３０の直流ブロッキング特性によって維持することができる。しかし、電極６２ａ、６２ｂ間の短絡が、電極間の一時的放電により発生すると、放電エネルギーは、電源６４ａ、６４ｂよりもコンデンサ３３０によって供給される。広い範囲のコンデンサの容量値は、所定の回路パラメータにより選択される。多くの応用において、５０ナノファラッドが十分な値となる。さらに、電源６４ａ、６４ｂは、ＴＩＳ３０ｂによって個々に保護される
【００３５】
図６ａおよび図６ｂにおいて、一時的放電（グリッチ[glitches]）は、ＴＩＳ３０ｂが設けられる前後に発生している。図６ａにおいて、電圧グリッチ率は、約５〜１０秒毎に約１グリッチの一対の抑制電極に対して示されている。図６ｂにおいて、約５０〜１００秒毎に約１グリッチのグリッチ率は、ＴＩＳ３０ｂが図５ｂに示すように、２つの電極を絶縁するために設けられる。図６ｂに示されている残りのグリッチは、抑制されない引出し電極のグリッチに関係している。約５０ｎＦのコンデンサは、上述したように、電極回路と一緒に結合するために使用される。
【００３６】
ＴＩＳ３０のために上述した受動回路は、所定の放電エネルギーのために効果的であり、このために特に電圧範囲が設けられている。非常に高い電圧（９０ｋＶよりも高い）において、フィルタ用インダクタ３００に必要なフラックスが生じるように大きな容積のフェライトコアが必要となる。それゆえ、ＴＩＳ３０に対する別の実施形態として、１つの能動回路が用いられる。
【００３７】
図７ａにおいて、ＴＩＳ３０を実現するための能動回路３５０を説明するブロック図が示されている。この回路３５０は、一時的な電極電圧の崩壊中、電源を絶縁し、そして放電が消失するように制御された電極電圧を維持するという上述した受動回路と同一の機能を果たす。この能動回路３５０は、広い電圧範囲で作動し、かつ良好な絶縁性能を達成する。
【００３８】
電極６２からの電源の絶縁は、電源負荷の一時的な変動を実質的になくすことによって達成することができる。電流制御および／または電圧制御されたスイッチ３５２が、一時的な電極崩壊の間開かれ、これによって、負荷３５４（例、抵抗）を挿入して、通常の電源の作動インピーダンスにマッチングさせる。負荷３５４は、定常状態中、スイッチ３５２によって分流され、そして、一時的な状態のときスイッチ３５２を開くことにより挿入される。スイッチ３５２は、一般的にマイクロ秒のスイッチング時間を有し、１０〜９０ｋＶのスタンドオフ機能（電極による）、数１０ｍＡの平均電流と数１０Ａのパルス電流の移送能力、および好ましくは、低い順方向の電圧降下を有しているものとすべきである。
【００３９】
図７ｂにおいて、ＴＩＳ３０の能動回路３６０の別の実施形態が示されている。この回路３６０は、トリオード(triode)スイッチ３６２[例えば、エイマック(Eimac)Ｙ−810プラナートリオード]を含み、このスイッチは、一時的な放電状態の間、電源６４を絶縁する。適当なスイッチ３６２が本発明を実施するのに使用可能であることが理解できるであろう。例えば、ペントード(pentode)、テトロード(tetrode)、パワーＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、および電力トランジスタを使用することができる。
【００４０】
グリッドバイアス電源３６４は、ダイオード３６６を介してグリッド３６２ａに結合される。このグリッドバイアス電源３６４は、イオン注入装置１０の通常作動時（一時的な状態でない）にスイッチ３６２を保持するための電圧を設定する。ダイオード３６６は、グリッドバイアス電源３６４から一時的に分離するように設けられている。
【００４１】
小さな（例えば、１２５０Ω）カソードセンス(cathode sense)抵抗３６８がスイッチ３６２のカソード３６２ｂと電極６２の間に設けられている。一時的な電極放電によりカソード３６２ｂ回路に電流が流れると、カソードでの電圧がグリッド３６２ａに対するグリッドバイアス電源３６４によって設定される電圧に近づく。カソードセンス抵抗３６８によって決められたレベル以上に電流が流れると、スイッチ３６２は、カソード３６２ｂの電圧をグリッド３６２ａの電圧以下に減少する電流レベルにまで一時的な電流が低下するまで開放されている。スイッチ３６２が開いているとき、負荷マッチング装置３７０（例えば、約８００ＭΩの抵抗）が電源６４と電極６２の間に設けられる。こうして、一時的な電極放電に対して負荷マッチング装置３７０を挿入することによって、電源６４の効果的な絶縁が達成され、電源の負荷の一時的な変動をなくすことができる。スイッチ３６２は、通常動作（非放電時）をスムーズにし、一時的な放電状態中においても同様の電源負荷を与える。
【００４２】
図８は、本発明に従うイオン注入装置１０における電源を補強する方法を示している。ステップ４００では、電極の電源６４は、作動して、装置１０（例えば、引出し電極は、９０ｋＶに維持される。）の電極６２に対応する電圧レベルに維持される。次に、ステップ４１０に進むと、電源電流および／または電源電圧は、監視される。電源電流および／または電源電圧は、電流／電圧検出抵抗、ホールセンサ、磁気センサ、または適当な電流／電圧検出装置によって監視することができる。そして、ステップ４２０に進むと、定常状態の電流／電圧が上記所定のレベルを越えているかどうかの判定を行なう。
【００４３】
ステップ４２０において、電流／電圧レベルが所定のスレッショルド値（例えば、通常の電源作動電流または電圧より５％高い値）より低い場合、処理は、ステップ４００に戻り、電極電圧を維持する。電流／電圧レベルがステップ４２０で所定のスレッショルド値よりも高い場合、処理は、ステップ４３０に進む。
【００４４】
ステップ４３０では、電源６４は、一時的な放電状態にあるとき電極から切り離される。電源は、上述した能動回路および／または受動回路を介して切り離される。ステップ４４０に進むと、負荷マッチング装置が挿入され、電源の定常負荷にマッチングされる。この負荷マッチング装置は、電源を一時的な放電から絶縁し、電源負荷の変動を実質的になくす。負荷マッチング装置は、抵抗、インピーダンス回路網、能動回路網等の適当な負荷マッチング回路とすることができる。一時的な状態が収まった後、処理はステップ４５０に進み、電源６４が電極６２に再び接続される。この処理の後、ステップ４００に戻り、そして、電極６２は定常状態の電圧に保持される。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、これらは、もちろん、本発明の目的のための構成および方法の全ての組合せを記載したものではなく、当業者が理解できるように、本発明の多くの組合せおよび置換が可能である。従って、本発明は、添付された特許請求の範囲またはその技術的思想から逸脱しない範囲内で、このような全ての変更、修正、および変形例を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るイオン注入装置の概略図である。
【図２】本発明に係る過渡絶縁装置のブロック図である。
【図３】本発明に係るイオン源に接続される過渡絶縁装置の詳細な系統ブロック図である。
【図４】本発明に係る過渡絶縁装置を完成する受動回路の概略回路図である。
【図５】本発明に係る、内部電極の放電用の過渡絶縁装置を完成する受動回路の概略回路図である。
【図６】図６ａは、本発明に係る受動的な一時的絶縁装置を実装する前の過渡的電圧のグラフ図であり、図６ｂは、本発明に係る受動的な一時的絶縁装置を実装する前の過渡的電圧のグラフ図である。
【図７】図７ａは、本発明に係る過渡絶縁装置を実装する能動回路の概略回路図であり、図７ｂは、本発明に係る過渡絶縁装置を実装する能動回路の詳細回路図である。
【図８】本発明に係る電源を補強するための方法を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１０    イオン注入装置
１８    イオン源
３０    過渡絶縁装置
６２    電極
６４    電源
６８    イオンビーム
９４    プラズマ電極
９６    引出し電極
９８    抑制電極
１００    接地電極
１０２,１０３,１０６  電源
１０８    過渡絶縁装置
２６２    コントローラ
【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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