CN104078299B - 用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构。该高电压电极的绝缘结构具备：绝缘体（126），具备露出表面（128）；及导体部（130），具备与绝缘体（126）相接的接合区域（138）、及以与绝缘体（126）的露出表面（128）相邻的方式沿接合区域（138）的边缘部（142）的至少一部分而设的耐热部（150）。耐热部（150）由熔点高于导体部（130）的导电材料形成。耐热部（150）可以以与绝缘体（126）的露出表面（128）之间留有间隙的方式配置。

Description

用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构

技术领域

本申请主张基于2013年3月29日申请的日本专利申请第2013-070963号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种适合离子注入装置的高电压电极的绝缘结构。

背景技术

已知有一种具备第1金属电极、第2金属电极及配设于第1金属电极与第2金属电极之间的绝缘体的装置。绝缘体在第1金属电极与第2金属电极之间至少具有一个露出在真空的面。该装置具备配设于第1金属电极与绝缘体之间的第1传导层、及配设于第2金属电极与绝缘体的与第1传导层相反的一侧之间的第2传导层。第1传导层防止在第1电极、绝缘体及真空界面中产生三联点破坏。第2传导层防止在第2电极、绝缘体及真空界面中产生三联点破坏。

第1传导层及第2传导层不形成微小间隙而以原子能级结合于绝缘体。例如，传导层通过在绝缘体中掺杂铝等金属颗粒而形成。

专利文献1：日本特表2010-531529号公报

发明内容

本发明的一方式的例示性目的之一在于提供一种适合离子注入装置的高电压电极的绝缘结构。

根据本发明的一方式，一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构，其具备作为电极的两个导体部及介于所述两个导体部之间的绝缘体。所述两个导体部分别与所述绝缘体连接。所述绝缘体具备向真空空间露出的露出表面。所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述真空空间露出的露出区域、及位于所述接合区域与所述露出区域之间的边界区。所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，所述导体要件设于所述边界区的至少一部分上，以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

根据本发明的一方式，一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构，其具备：绝缘体，其具备露出表面；及导体部，其具备与所述绝缘体相接的接合区域、及以与所述绝缘体的所述露出表面相邻的方式沿所述接合区域的边缘部的至少一部分而设的耐热部。所述耐热部以与所述绝缘体的所述露出表面之间留有间隙的方式配置。所述耐热部由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

根据本发明的一方式，一种用于离子注入装置的高电压绝缘方法，其具备：在被具有露出表面的绝缘体支承的导体部形成有耐热部，以便与所述露出表面相邻的工序；及向所述导体部施加高电压的工序。所述耐热部由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

根据本发明的一方式，一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构，其具备作为电极的两个导体部及介于所述两个导体部之间的绝缘体。所述两个导体部分别与所述绝缘体连接。所述绝缘体具备向大气空间露出的露出表面。所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述大气空间露出的露出区域、及位于所述接合区域与所述露出区域之间的边界区。所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，所述导体要件设于所述边界区的至少一部分上，以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

根据本发明的一方式，一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构，其具备作为电极的两个导体部及介于所述两个导体部之间的绝缘体。所述两个导体部分别与所述绝缘体连接。所述绝缘体具备向真空空间露出的第1露出表面及向大气空间露出的第2露出表面。所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述真空空间露出的第1露出区域、向所述大气空间露出的第2露出区域、位于所述接合区域与所述第1露出区域之间的第1边界区、及位于所述接合区域与所述第2露出区域之间的第2边界区。所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，所述导体要件设于所述第1边界区和/或所述第2边界区的至少一部分上，以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

根据本发明的一方式，一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构，其具备作为电极的两个导体部及介于所述两个导体部之间的绝缘体。所述两个导体部分别与所述绝缘体连接。所述绝缘体具备向流体空间露出的露出表面。所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述流体空间露出的露出区域、及位于所述接合区域与所述露出区域之间的边界区。所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，所述导体要件设于所述边界区的至少一部分上，以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

另外，在方法、装置、系统等之间相互置换以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件和表现形式，作为本发明的方式同样有效。

发明效果：

根据本发明能够提供一种适合离子注入装置的高电压电极的绝缘结构。

附图说明

图1为概略表示本发明的一实施方式所涉及的离子注入装置的图。

图2（a）为概略表示本发明的一实施方式所涉及的离子源装置的图，图2（b）为概略表示本发明的一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的图。

图3（a）为概略表示本发明的一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的剖视图，图3（b）为概略表示本发明的一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的顶视图。

图4（a）为概略表示本发明的另一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的剖视图，图4（b）为概略表示本发明的另一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的剖视图。

图5为概略表示本发明的另一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的剖视图。

图6为概略表示本发明的另一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的剖视图。

图7为概略表示本发明的另一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的剖视图。

图8为概略表示本发明的另一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的剖视图。

图9为概略表示本发明的另一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的顶视图。

图中：100-离子注入装置，102-离子源装置，112-离子源，118-内部空间，126-绝缘管，128-绝缘管内壁面，130-第1导体凸缘，132-第2导体凸缘，134-第1三重点区域，136-第2三重点区域，138-第1接合区域，140-第1露出区域，142-第1边界区，144-第2接合区域，146-第2露出区域，148-第2边界区，150-导体要件，152-凹部，154-对置部分，156-上表面，158-旧三重点，160-新三重点，172-基部，178-保持部件，180-真空密封部件。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，在附图说明中，对于相同的要件附加相同的符号，并适当省略重复说明。并且，以下所述结构为示例，并不对本发明的范围做任何限定。

图1为概略表示本发明的一实施方式所涉及的离子注入装置100的图。离子注入装置100以对被处理物W的表面进行离子注入处理的方式构成。被处理物W例如为基板，例如为晶圆。因此，以下，为便于说明有时将被处理物W称为基板W，这并非将注入处理对象限定在特定物体上。

离子注入装置100具备离子源装置102、射束线装置104及注入处理室106。离子注入装置100以通过射束扫描及机械扫描中的至少一种方式来对整个基板W照射离子束B的方式构成。

离子源装置102以对射束线装置104赋予离子束B的方式构成。对于离子源装置102参考图2（a）进行后述。

射束线装置104以从离子源装置102向注入处理室106输送离子的方式构成。离子源装置102的下游设有质谱分析装置108，并以从离子束B筛选所需离子的方式构成。

射束线装置104对通过质谱分析装置108的离子束B进行包含例如偏转、加速、减速、整形、扫描等在内的操作。射束线装置104例如可以具备射束扫描装置110，该射束扫描装置通过对离子束B施加电场或磁场（或这两者）来扫描离子束B。以此，射束线装置104向注入处理室106供给应照射到基板W的离子束B。

注入处理室106具备保持一片或多片基板W的物体保持部107。物体保持部107以根据需要向基板W提供相对于离子束B的相对移动（所谓机械扫描）的方式构成。

并且，离子注入装置100具备离子源装置102、射束线装置104及用于向注入处理室106提供所希望的真空环境的真空排气系统（未图示）。真空排气系统为用于将后述离子源室116的内部空间118（参考图2（a）及图2（b））排气至真空。

离子注入装置100具备离子源装置102及用于其它构成要件的电源装置111。电源装置111以对电极施加例如1kV以上（例如几kV至几百kV）的直流电压的方式构成。电源装置111为了向离子源室116及离子源支承部120（参考图2（a））分别施加不同电位的高电压而使用。并且，根据需要，电源装置111还可以以对电极施加以有效值计例如为1kV以上的交流电压的方式构成。

图2（a）为概略表示本发明的一实施方式所涉及的离子源装置102的图。离子源装置102具备离子源112、用于从离子源112引出离子束B的引出电极部114、及用于容纳离子源112与引出电极部114的离子源室116。离子源室116为包围排气成真空的内部空间118的真空容器。

离子源装置102具备以将离子源112配置于内部空间118的方式支承离子源112的离子源支承部120。离子源支承部120具备支承板122及支承体124。支承板122的一侧面向内部空间118，其相反侧面向大气压环境或外部环境。支承体124被容纳于内部空间118，并将离子源112连接于支承板122。

离子源装置102具备用于连接离子源室116与离子源支承部120的绝缘管126。绝缘管126为例如由陶瓷或树脂等绝缘材料形成的绝缘体。绝缘管126为具备包围内部空间118的绝缘管内壁面128的空心筒状部件。绝缘管内壁面128暴露于内部空间118。并且，绝缘管126具备暴露于外部空间119的绝缘管外壁面129。绝缘管外壁面129面向大气压环境或外部环境。

绝缘管126的一端固定于第1导体凸缘130，绝缘管126的另一端固定于第2导体凸缘132。第1导体凸缘130为离子源室116的一部分，形成于与支持板122对置的离子源室116的部位。当离子源室116的壁部具有外壁和内壁（所谓衬垫）时，第1导体凸缘130可以紧挨着内壁形成。第2导体凸缘132形成于支承板122的外周部。以此，第1导体凸缘130与第2导体凸缘132隔着绝缘管126对置。

离子源室116及离子源支承部120由金属（例如铝或铝合金）等导电材料形成。通过上述电源装置111（参考图1），离子源室116被施加第1直流电压，离子源支承部120被施加高于第1直流电压的第2直流电压。离子源室116及离子源支承部120分别被施加正高电压。亦或，离子源室116及离子源支承部120也可以分别被施加负高电压。能够将离子源116（或第1导体凸缘130）称为施加有低电压的第1导体部或第1电极体，将离子源支承部120（或第2导体凸缘132）称为施加有高电压的第2导体部或第2电极体。

以此，在绝缘管126的一侧安装有离子源室116（或第1导体凸缘130）。离子源室116与绝缘管126（绝缘管内壁面128）的连接部面向真空的内部空间118。并且，在绝缘管126的另一侧安装有离子源支承部120（或第2导体凸缘132）。离子源支承部120与绝缘管126（绝缘管内壁面128）的连接部同样也面向内部空间118。

因此，在离子源室116与绝缘管126（绝缘管内壁面128）的连接部形成导体、绝缘体及真空的边界线（所谓三重点，也被称为三联点）。以下为方便说明，有时将该边界线附近称为第1三重点区域134。并且，在离子源支承部120与绝缘管126（绝缘管内壁面128）的连接部上同样也形成导体、绝缘体及真空的边界线，以下，有时将该边界线附近称为第2三重点区域136。第1三重点区域134及第2三重点区域136分别沿绝缘管内壁面128的端部形成为环形。在图2（a）及图2（b）中以虚线圆表示第1三重点区域134及第2三重点区域136。

第1导体凸缘130以第1三重点区域134为界在一侧（外侧）具备与绝缘管126相接的第1接合区域138。第1导体凸缘130以第1三重点区域134为界在与第1接合区域138相反的一侧（内侧）具备在内部空间118露出的第1露出区域140。第1导体凸缘130在第1接合区域138与第1露出区域140之间具备第1边界区142。第1边界区142沿第1露出区域140与绝缘管内壁面128之间的边界部分延伸。

同样，第2导体凸缘132以第2三重点区域136为界在一侧（外侧）具备与绝缘管126相接的第2接合区域144。第2导体凸缘132以第2三重点区域136为界在与第2接合区域144相反的一侧（内侧）具备暴露于内部空间118的第2露出区域146。第2导体凸缘132在第2接合区域144与第2露出区域146之间具备第2边界区148。第2边界区148沿第2露出区域146与绝缘管内壁面128之间的边界部分延伸。

另外，在大气侧也形成有三重点。第1导体凸缘130（或第2导体凸缘132）具备向外部空间119露出的露出区域。并且，第1导体凸缘130（或第2导体凸缘132）在向外部空间119露出的露出区域与第1接合区域138（或第2接合区域144）之间具备另一边界区。在该边界区与绝缘管外壁面129之间形成有导体、绝缘体及大气空间的边界线。

图2（b）为概略表示本发明的一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的图。另外，图2（b）为概略表示第1导体凸缘130、第2导体凸缘132、绝缘管126及导体要件150的位置关系的图，为便于简化，省略其他构成要件（例如离子源112等）的图示。图3（a）涉及本发明的一实施方式，且为概略表示形成于第1三重点区域134的高电压电极的绝缘结构的剖视图，图3（b）为概略表示本发明的一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构的顶视图。

详细内容将后述，该高电压电极的绝缘结构中，与绝缘管内壁面128相邻的耐热部形成于第1导体凸缘130。耐热部沿绝缘管126与第1导体凸缘130之间的接合区域的边缘部而设。耐热部为具有耐热性的导电区域。

如图2（b）及图3（a）所示，第1导体凸缘130具备导体要件150。第1导体凸缘130为在其表面支承导体要件150的导体主体。导体要件150为与第1导体凸缘130分体的追加的环形部件。导体要件150被第1导体凸缘130支承，因此导体要件150具有与第1导体凸缘130相等的电位。

导体要件150以与第1接合区域138相邻且与绝缘管内壁面128相邻的方式配置于第1边界区142上。导体要件150也与第1露出区域140相邻。第1边界区142为被导体要件150覆盖的第1导体凸缘130表面的一部分。图中，在导体要件150的上方与绝缘管内壁面128相邻，在导体要件150的左侧与第1接合区域138相邻，在导体要件150的右侧与第1露出区域140相邻。导体要件150沿第1露出区域140与绝缘管内壁面128的边界部分而设。

图3（b）中示出与第1导体凸缘130相接的绝缘管126的端面。该端面为将绝缘管126连接到第1导体凸缘130的绝缘管126的电极接合表面。图3（b）中以虚线表示相当于导体要件150的部分。如图所示，导体要件150沿绝缘管内壁面128的整周而设。

整个导体要件150被容纳于第1导体凸缘130的凹部152中。凹部152形成于第1导体凸缘130，且位于第1边界区142和与其对置的对置部分154之间。对置部分154为与第1边界区142对置的绝缘管126的部分。

以绝缘管内壁面128为界，导体要件150的上表面156的一部分（例如一半）暴露于内部空间118。为了在导体要件150上形成三重点，在实际应用中，暴露于内部空间118的上表面156的一部分的宽度例如在约5mm至约10mm以内，还可以大于此范围。上表面156的另一部分（例如剩余的一半）被绝缘管126的对置部分154覆盖。同样，被对置部分154覆盖的上表面156的另一部分的宽度例如在约5mm至约10mm以内，还可以大于此范围。对置部分154没有暴露于内部空间118。

并且，凹部152的深度基本上等于导体要件150的厚度D。因此，与绝缘管内壁面128相邻的导体要件150的上表面156形成基本上与第1导体凸缘130的第1接合区域138（及第1露出区域140）相同的平面。

可以将导体要件150的厚度D（或凹部152的深度）设定为，上表面156比第1接合区域138（及第1露出区域140）稍靠（例如尺寸公差左右）下方位置。上表面156与第1接合区域138（及第1露出区域140）之间的高度差可以在约1mm以内或约0.5mm以内。此时，在导体要件150的上表面156与绝缘管内壁面128之间形成有间隙。该间隙有利于避免导体要件150与绝缘管126之间的干涉。

相反，也可将导体要件150的厚度D（或凹部152的深度）设定为，上表面156比第1接合区域138（及第1露出区域140）稍靠上方位置。此时，导体要件150可以具有柔韧性和/或弹性，以使导体要件150的上表面156被绝缘管126的对置部分154按压而使得上表面156与第1接合区域138基本形成同一平面。

导体要件150由不同于第1导体凸缘130的材料具体而言由熔点高于第1导体凸缘130的导电材料形成。导体要件150的整体形成耐热部。该导电材料例如具有低于第1导体凸缘130的导电率。

导体要件150例如为由石墨制成的板或片。从成本及处理的简便性考虑，将石墨板或石墨片用作导体要件150很有利。

然而，实际上第1接合区域138（或第2接合区域144）及与其相接的绝缘管126的表面（电极接合表面）分别具有微细的凹凸（例如微小突起）。这种凹凸例如通过用于制造绝缘管126及第1导体凸缘130（或第2导体凸缘132）而进行的机械加工来形成。其结果，可能在第1接合区域138（或第2接合区域144）与绝缘管126之间产生微小间隙。微小间隙中可能存在残留气体。并且第1导体凸缘130（或第2导体凸缘132）被施加高电压时，有可能在第1三重点区域134（或第2三重点区域136）附近产生比周围的电场更强的电场。电子有可能从微小突起向微小间隙放出。

因这种原因，与其他部位相比在第1三重点区域134（或第2三重点区域136）更容易产生电子供给或气体离子化等放电初期现象。若初期现象产生部位附近存在类似铝的低熔点材料，则有可能使材料的气化、气体的离子化、离子的静电加速及向周边部件的离子的冲突相互促进。

假设绝缘管内壁面128直接接触第1导体凸缘130的表面（例如第1露出区域140），则在其接触部分形成低熔点的导电材料、绝缘材料及真空的三重点，因此可能频繁出现初期现象甚至放电。或者，初期现象会演变成大规模的放电。

若放电电流过大，则有可能使第1导体凸缘130（或第2导体凸缘132）的电源（例如电源装置111）的电压瞬间下降。这种电压的变动可能会影响通过离子源装置102生成的离子束B的质量。极个别情况下，会因放电在第1三重点区域134（或第2三重点区域136）的周边的部件上引起碳化等损伤。长期来看，这种损伤会越来越严重，例如会在绝缘体表面形成大规模的碳化径迹。

假设未设置导体要件150，则凹部152向内部空间118开放，因此使得绝缘管126、第1导体凸缘130（或第2导体凸缘132）及内部空间118的边界形成于第1接合区域138（或第2接合区域144）的边缘部。以下，为便于说明，有时将这种未设置导体要件150时形成的三重点称为旧三重点158。而有时将在设有导体要件150时形成的三重点称为新三重点160。

根据本实施方式，旧三重点158被导体要件150遮盖，导体要件150的上表面156上形成有新三重点160。新三重点160为高熔点的导电材料、绝缘材料及真空的边界。因此，新三重点160中的导电材料的气化得到抑制。因此，能够抑制放电的产生频率。或能够缩小放电的规模。

其结果，根据本实施方式，因施加在第1导体凸缘130（或第2导体凸缘132）的高电压的放电引起的变动得到抑制，通过离子源装置102生成的离子束B的质量得以稳定。因此，本实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构有助于提高离子注入装置100的生产率。

上述实施方式中，在第1导体凸缘130上形成有绝缘结构。该结构之所以在实用方面有用是因为，第1导体凸缘130相对于第2导体凸缘132成为阴极，因而第1导体凸缘130会成为电子发射源。然而，本实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构不仅可以设置在第1导体凸缘130上，同样也可以设置在第2导体凸缘132上（参考图2（b））。或者，可根据情况仅在第2导体凸缘132上设置绝缘结构。

上述实施方式中，导体要件150为由石墨制成的板或片。然而，导体要件150的材料可以不是纯石墨。导体要件150可以由以石墨为主成分（例如纯度为80%以上，下同）的材料形成。

并且，导体要件150也可以由钨、钽或钼等高熔点金属或以这种高熔点金属为主成分的材料形成。导体要件150也可以由以碳化硅、碳化钽或碳化钨为主成分的材料形成。导体要件150也可以由以铁或铁合金（例如纯铁、钢铁、不锈钢等）为主成分的材料形成。

另外，形成导体要件150的材料的导电率可以等于或大于第1导体凸缘130的导电率。并且，导体要件150的一部分可以由与第1导体凸缘130相同的材料形成。

上述实施方式中，整个导体要件150容纳于第1导体凸缘130的凹部152中。凹部152仅形成于第1导体凸缘130。然而，凹部152也可以同时形成于第1导体凸缘130及绝缘管126。

如图4（a）所示，导体要件150可以容纳于由上侧凹部162与下侧凹部164构成的凹部153中。下侧凹部164形成于第1导体凸缘130，上侧凹部162以与下侧凹部164对置的方式形成于绝缘管126。此时，导体要件150具有从凹部153向内部空间118探出的露出部分166。即便如此，也如同图3（a）及图3（b）所示的实施方式，能够以导体要件150覆盖旧三重点158，并在导体要件150的上表面156形成新三重点160。

若长时间连续运行离子源装置102，则会使导体要件150的材料在新三重点160的附近慢慢消耗。为确保导体要件150具有充分的寿命，优选新三重点160中的导体要件150的厚度D例如约为30μm以上或50μm以上。厚度D例如可以在约0.1mm至约5mm范围内。

并且，为了以高熔点导电材料形成新三重点160，优选新三重点160至第1接合区域138（即旧三重点158）的沿面距离（以虚线箭头E图示）约为0.5mm以上，和/或约5mm以下（或约10mm以下）。优选新三重点160至第1露出区域140的沿面距离（以虚线箭头F图示）约为0.5mm以上，和/或约5mm以下（或约10mm以下）。

并且，如图4（b）所示，导体要件150可以容纳于形成在绝缘管126的绝缘管凹部168中，以代替第1导体凸缘130具有容纳导体要件150的凹部。与导体要件150的宽度G相比绝缘管凹部168的深度H更小，因此导体要件150具有从绝缘管168向内部空间118探出的露出部分170。即便如此，也如同图3（a）及图3（b）所示的实施方式，能够以导体要件150覆盖旧三重点158，并在导体要件150的上表面156形成新三重点160。

绝缘管凹部168的深度H可以等于或大于导体要件150的宽度G，以使得不具有露出部分170就将整个导体要件150容纳于绝缘管凹部168中。即便如此，也能够以导体要件150覆盖旧三重点158，并在导体要件150的上表面156形成新三重点160。

或者，容纳导体要件150的凹部也可以不形成在第1导体凸缘130及绝缘管126中的任一个上。如图5所示，导体要件150以与和第1接合区域138相接的绝缘管126的基部172相邻的方式配置。如此一来，能够将导体要件150设置成遮盖通过已有的第1导体凸缘130及绝缘管126形成的旧三重点158。导体要件150是覆盖旧三重点158的所谓的罩。

导体要件150可以不与绝缘管126的基部172接触。为方便安装或拆卸导体要件150，导体要件150与绝缘管126的基部172之间的间隙J例如可以在约1mm以内或在约0.5mm以内。即便如此，也能够在导体要件150上形成新三重点160。

如图6所示，导体要件150可以具备多个部件。例如导体要件150可以具备容纳于凹部152的第1导体部件174及与绝缘管126的基部172相邻的第2导体部件176。第2导体部件176以覆盖第1导体部件174所露出的表面的方式配置在第1导体部件174上。

整体来看，图6所示的导体要件150为具有L字形形状的截面的环形部件。另一方面，图3（a）、图4（a）、图4（b）及图5所示的导体要件150具有矩形截面。然而，导体要件150的截面不限于L字形和矩形，可以是其他任意形状。

上述实施方式中，如图3（b）所示，导体要件150沿绝缘管内壁面128的整周而设。导体要件150为沿周方向连续的部件。而在一实施方式中，导体要件150沿周方向可以被分割成多个扇形体型。另外，被分割成多个的导体要件之间的间隙优选在0.5mm以内。

并且，如图7所示，本发明的一实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构可以具备保持导体要件150的1个或多个保持部件178。保持部件178以与导体要件150相邻的方式配置于第1导体凸缘130上。保持部件178可以为了结构上支承导体要件150而设。保持部件178也可以为了便于进行导体要件150的安装作业而设。

保持部件178由不同于导体要件150的材料形成。因此，保持部件178具有不同于导体要件150的熔点和/或导电率。保持部件178可以由与第1导体凸缘130相同的导电材料或其它导电材料形成。保持部件178可以由绝缘材料形成。

导体要件150可以以与保持部件178一同构成单一组件的方式固定于保持部件178。例如导体要件150可以以原子能级结合于保持部件178。导体要件150可以是形成于保持部件178表面上的层或膜。或者，导体部件150也可从保持部件178拆卸。

如图8所示，可以在第1接合区域138和与其相接的绝缘管126的部分之间设置真空密封部件180（例如Ｏ型环）。真空密封部件180作为独立于导体要件150的部件与导体要件150相隔设置。真空密封部件180容纳于第1导体凸缘130的第1接合区域138上所形成的沟槽182中。另外，沟槽182也可以形成于绝缘管126中。

如同图3（b），图9中示出与第1导体凸缘130相接的绝缘管126的端面。如图9所示，导体要件150可以沿绝缘管内壁面128的一部分（例如半周）形成。在周方向特定部位处容易产生放电时，在该部位配置导体要件150，而在相对不易产生放电的部位可以不设置导体要件150。另外，若充分保持与和导体要件150相接的其他部件之间的沿面距离，则导体要件150的周方向的形状不限于图所示的圆弧形状。

以上根据实施例对本发明进行了说明。本发明并不限于上述实施方式而能够进行各种设计变更，且有各种变形例，并且这种变形例同样属于本发明的范围内的事实是本领域技术人员所认同的。

上述实施方式中，第1导体凸缘130中与绝缘管126对置的表面形成为平面形状。例如在图3（a）所示的实施方式中，第1导体凸缘130的第1接合区域138及第1露出区域140与导体要件150的上表面156呈同一平面，该平面与第1边界区142平行。而这些各部分的相对位置关系并不限于这种具体结构。

例如，第1边界区142可以具有台阶，以在第1接合区域138与第1露出区域140之间形成高低差。此时，第1露出区域140可相对于第1接合区域138位于上方，也可位于下方。并且，第1边界区142可以具有角部，以使第1接合区域138与第1露出区域140交叉。第1露出区域140相对于第1接合区域138朝上方倾斜，也可以朝下方倾斜。例如，第1露出区域140相对于第1接合区域138也可以垂直。

此外，第1接合区域138、第1露出区域140及第1边界区142中的至少一个可以不平坦，例如可以具有凸部或凹部。例如第1露出区域140的凸部对于内部空间118而言可以是用于覆盖第1接合区域138和/或第1边界区142的罩或罩的一部分。

并且，导体要件150可以覆盖第1露出区域140的至少一部分。即，在内部空间118露出的第1导体部的表面可以被导体要件150覆盖。或者，导体要件150可以覆盖第1接合区域138的至少一部分。此时，导体要件150的表面可以与绝缘管126接合。

上述实施方式中，导体要件150是与第1导体凸缘130独立的部件。然而，一种实施方式中，导体要件150与第1导体凸缘130一体形成，第1导体凸缘130上可以设有与其紧靠的耐热部。

上述实施方式中，导体要件150由具有耐热性的材料形成。然而，对于导体要件150的材料性质可以做其他解释。例如，导体要件150可以由传导电子密度较小的材料形成。如石墨（黑铅）等传导电子密度较低的物质更不易产生因溅射引起的电子。导体要件150可以由功函数较大的材料形成。因为功函数越大越难以引起电场发射。石墨或钨的功函数大于铝的功函数。如此，导体要件150可以由与第1导体凸缘130相比不易发射电子的非放电材料形成。其中，非放电材料表示与配置有导体要件150的导体部相比不易发射电子的材料。由于能够抑制在三重点区域中向空间发射电子，而能够减小放电的频率或规模。

本发明的实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构形成于第1导体凸缘130及第2导体凸缘132双方时，这些导体凸缘可以具有彼此不同的结构。可以对第1导体凸缘130采用上述实施方式中的任一个实施方式，且对第2导体凸缘132采用上述实施方式的另一个实施方式。

本发明的实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构能够适用于离子源装置102的任一个导体部或电极体。并且，本发明的实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构能够适用于离子注入装置100的任一个导体部或电极体。

并且，本发明的实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构能够适用于施加有交流高电压的两个导体部或电极体。此时，导体要件150可以分别设置于两个导体部或电极体上。例如，导体要件150可以设置于射束扫描装置110的扫描电极与支持该扫描电极的绝缘体之间。

并且，绝缘体的露出表面可以暴露于真空空间，也可以在大气空间露出。或者，绝缘体的露出表面例如可以在被绝缘油等流体充满的流体空间露出。同样，导体主体的露出区域可以在真空空间露出，也可以在大气空间露出，还可以在流体空间露出。因此，三重点可以形成于导体部与绝缘体及真空空间之间，也可以形成于导体部与绝缘体及大气空间之间，还可以形成于导体部与绝缘体及流体空间之间。本实施方式所涉及的高电压电极的绝缘结构能够适用于这种三重点。

以下，举出几个本发明的方式。

A0.一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构，其中，所述高电压电极的绝缘结构具备：

绝缘体，具备向空间露出的露出表面；及

导体部，该导体部具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述空间露出的露出区域、及在所述接合区域和所述露出区域之间沿所述绝缘体的所述露出表面延伸的边界区，

所述导体具备：导体主体，具备所述边界区；及至少一个导体要件，配置于所述导体主体，

所述导体要件设于所述边界区的至少一部分上，以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，且由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

A1.一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构，其中，所述高电压电极的绝缘结构具备：

作为电极的两个导体部；及

介于所述两个导体部之间的绝缘体，

所述两个导体部分别与所述绝缘体连接，

所述绝缘体具备向真空空间露出的露出表面，

所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述真空空间露出的露出区域、及位于所述接合区域与所述露出区域之间的边界区，

所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，

所述导体要件设于所述边界区的至少一部分上，以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

A2.实施方式A0或A1所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导体要件以与所述绝缘体的所述露出表面之间留有间隙的方式配设。

A3.实施方式A0～A2中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述绝缘体具备与所述边界区对置的对置部分，在所述对置部分及所述边界区中的至少一个上形成有凹部，并将所述导体要件的至少一部分容纳于所述凹部。

A4.实施方式A0～A3中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导体元件与所述绝缘体的基部相邻，所述绝缘体与所述接合区域相接。

A5.实施方式A0～A4中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述高电压电极的绝缘结构还具备保持所述导体要件的保持部件，所述保持部件由不同于所述导体要件的材料形成。

A6.实施方式A0～A5中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导体要件在所述绝缘体的所述露出表面与所述接合区域之间具有0.5mm以上的沿面距离。

A7.实施方式A0～A6中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导体要件在所述绝缘体的所述露出表面与所述露出区域之间具有0.5mm以上的沿面距离。

A8.实施方式A0～A7中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导体要件在所述绝缘体的所述露出表面与所述导体主体之间具有30μm以上的厚度。

A9.实施方式A0～A8中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述空间为排气至真空的空间，所述接合区域与所述绝缘体之间设有真空密封部件。

A10.实施方式A0～A9中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述绝缘体的所述露出表面为包围所述空间的所述绝缘体的内壁面，所述导体要件沿所述内壁面的整周形成。

A11.实施方式A0～A9中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述绝缘体的所述露出表面为包围所述空间的所述绝缘体的内壁面，所述导体要件沿所述内壁面的一部分形成。

A12.实施方式A0～A11中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，第1导体部被施加第1直流电压，

在所述绝缘体上安装有被施加不同于所述第1直流电压的第2直流电压的第2导体部。

A13.实施方式A0～A11中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述绝缘体上安装有不同于第1导体部的第2导体部，两个导体部之间施加有交流电压，所述第2导体部具备第2导体要件。

A14.实施方式A0～A13中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导电材料包含石墨。

A15.实施方式A0～A13中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导电材料包含钨、钽或钼。

A16.实施方式A0～A13中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导电材料包含碳化硅、碳化钽或碳化钨。

A17.实施方式A0～A13中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导电材料包含铁。

A18.实施方式A0～A17中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导体要件由非放电材料形成，以替代所述导电材料。

A19.一种离子源装置，其具备实施方式A0～A18中任一个所述的高电压电极的绝缘结构。

A20.一种离子注入装置，其具备实施方式A0～A18中任一个所述的高电压电极的绝缘结构。

B1.一种用于离子注入装置的高电压电极的绝缘结构，其中，所述高电压电极的绝缘结构具备：

绝缘体，具备露出表面；及

导体部，该导体部具备与所述绝缘体相接的接合区域、及以与所述绝缘体的所述露出表面相邻的方式沿所述接合区域的边缘部的至少一部分而设的耐热部，

所述耐热部以与所述绝缘体的所述露出表面之间留有间隙的方式配置，且由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

B2.实施方式B1所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导体部具备至少一个导体要件，该导体要件具备所述耐热部且配置于所述边缘部。

B3.实施方式B1或B2中所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述绝缘体具备与所述接合区域的所述边缘部对置的对置部分，在所述对置部分及所述边缘部中的至少一个上形成有凹部，所述耐热部的至少一部分容纳于所述凹部。

B4.实施方式B1～B3中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述耐热部与所述绝缘体的基部相邻，所述绝缘体与所述接合区域相接。

B5.实施方式B1～B4中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述高电压电极的绝缘结构还具备保持所述耐热部的保持部件，所述保持部件由不同于所述耐热部的材料形成。

B6.实施方式B1～B5中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述耐热部在所述绝缘体的所述露出表面与所述接合区域之间具有0.5mm以上的沿面距离。

B7.实施方式B1～B6中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述耐热部在所述绝缘体的所述露出表面与所述露出区域之间具有0.5mm以上的沿面距离。

B8.实施方式B1～B7中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述耐热部在所述绝缘体的所述露出表面与所述导体主体之间具有30μm以上的厚度。

B9.实施方式B1～B8中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述露出表面为在排气至真空的空间中露出的表面，所述接合区域与所述绝缘体之间设有真空密封部件。

B10.实施方式B1～B9中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述绝缘体的所述露出表面为所述绝缘体的内壁面，所述耐热部沿所述内壁面的整周形成。

B11.实施方式B1～B9中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述绝缘体的所述露出表面为所述绝缘体的内壁面，所述耐热部沿所述内壁面的一部分形成。

B12.实施方式B1～B11中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，对所述导体部施加第1直流电压，

在所述绝缘体上安装有被施加不同于所述第1直流电压的第2直流电压的第2导体部。

B13.实施方式B1～B11中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，

所述绝缘体上安装有不同于所述导体部的第2导体部，两个导体部之间施加有交流电压，所述第2导体部具备第2耐热部。

B14.实施方式B1～B13中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，导电材料包含石墨。

B15.实施方式B1～B13中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，导电材料包含钨、钽或钼。

B16.实施方式B1～B13中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导电材料包含碳化硅、碳化钽或碳化钨。

B17.实施方式B1～B13中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，导电材料包含铁。

B18.实施方式B1～B17中任一个所述的高电压电极的绝缘结构，其中，所述导体要件由非放电材料形成，以替代所述导电材料。

B19.一种离子源装置中，具备实施方式B1～B18中任一个所述的高电压电极的绝缘结构。

B20.一种离子注入装置中，具备实施方式B1～B18中任一个所述的高电压电极的绝缘结构。

C.一种真空用电极体结构，其中，

至少两个以上的电极体以经由绝缘物接合的方式配置，

对各电极体之间施加有以实效值计为1kV以上的直流电压或交流电压，

每个电极体与绝缘物的接合部中的至少一部分与真空相接，并且形成有各电极体与绝缘物及真空的边界线（所谓三重点），

将由高熔点物质构成且为导电性的追加部件配置于绝缘物与电极体的附近，以遮盖原来的三重点，

将该追加部件的电位设成等于该电极体的电位，

在安装该追加部件的部分，将三重点（将绝缘物、导体及真空相接的边界线）形成在该追加部件上。

Claims (25)

1.一种高电压电极的绝缘结构，其用于离子注入装置，该高电压电极的绝缘结构的特征在于，具备：

作为电极的两个导体部；及

介于所述两个导体部之间的绝缘体，

所述两个导体部分别与所述绝缘体连接，

所述绝缘体具备向真空空间露出的露出表面，

所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述真空空间露出的露出区域、及位于所述接合区域与所述露出区域之间的边界区，

所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，

所述导体要件设于所述边界区的至少一部分上，以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

2.根据权利要求1所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导体要件以与所述绝缘体的所述露出表面之间留有间隙的方式配设。

3.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述绝缘体具备与所述边界区对置的对置部分，在所述对置部分及所述边界区中的至少一个上形成有凹部，所述导体要件的至少一部分容纳于所述凹部。

4.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导体要件与所述绝缘体的基部相邻，所述绝缘体的基部与所述接合区域相接。

5.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述高电压电极的绝缘结构还具备保持所述导体要件的保持部件，所述保持部件由不同于所述导体要件的材料形成。

6.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导体要件在所述绝缘体的所述露出表面与所述接合区域之间具有0.5mm以上的沿面距离。

7.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导体要件在所述绝缘体的所述露出表面与所述露出区域之间具有0.5mm以上的沿面距离。

8.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导体要件在所述绝缘体的所述露出表面与所述导体主体之间具有30μm以上的厚度。

9.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述接合区域与所述绝缘体之间设有真空密封部件。

10.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述绝缘体的所述露出表面为包围所述真空空间的所述绝缘体的内壁面，所述导体要件沿所述内壁面的整周形成。

11.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述绝缘体的所述露出表面为包围所述真空空间的所述绝缘体的内壁面，所述导体要件沿所述内壁面的一部分形成。

12.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

对所述两个导体部中的一个导体部施加第1直流电压，对所述两个导体部中的另一个导体部施加不同于所述第1直流电压的第2直流电压。

13.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

对所述两个导体部之间施加交流电压，所述两个导体部分别具备所述导体要件。

14.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导电材料包含石墨。

15.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导电材料包含钨、钽或钼。

16.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导电材料包含碳化硅、碳化钽或碳化钨。

17.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导电材料包含铁。

18.根据权利要求1或2所述的高电压电极的绝缘结构，其特征在于，

所述导体要件由非放电材料形成，以替代所述导电材料。

19.一种离子源装置，其中，

所述离子源装置具备权利要求1～18中任一项所述的高电压电极的绝缘结构。

20.一种离子注入装置，其中，

所述离子注入装置具备权利要求1～18中任一项所述的高电压电极的绝缘结构。

21.一种高电压电极的绝缘结构，其用于离子注入装置，该高电压电极的绝缘结构的特征在于，具备：

绝缘体，具备露出表面；及

导体部，具备与所述绝缘体相接的接合区域、及以与所述绝缘体的所述露出表面相邻的方式沿所述接合区域的边缘部的至少一部分而设的耐热部，

所述耐热部以与所述绝缘体的所述露出表面之间留有间隙的方式配置，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

22.一种用于离子注入装置的高电压绝缘方法，其特征在于，具备：

在被具有露出表面的绝缘体支承的导体部上，以与所述露出表面相邻的方式形成耐热部的工序；及

对所述导体部施加高电压的工序，

所述耐热部由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

23.一种高电压电极的绝缘结构，其用于离子注入装置，该高电压电极的绝缘结构的特征在于，具备：

作为电极的两个导体部；及

介于所述两个导体部之间的绝缘体，

所述两个导体部分别与所述绝缘体连接，

所述绝缘体具备向大气空间露出的露出表面，

所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述大气空间露出的露出区域、及位于所述接合区域与所述露出区域之间的边界区，

所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，

所述导体要件设于所述边界区的至少一部分上以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

24.一种高电压电极的绝缘结构，其用于离子注入装置，该高电压电极的绝缘结构的特征在于，具备：

作为电极的两个导体部；及

介于所述两个导体部之间的绝缘体，

所述两个导体部分别与所述绝缘体连接，

所述绝缘体具备向真空空间露出的第1露出表面及向大气空间露出的第2露出表面，

所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述真空空间露出的第1露出区域、向所述大气空间露出的第2露出区域、位于所述接合区域与所述第1露出区域之间的第1边界区、及位于所述接合区域与所述第2露出区域之间的第2边界区，

所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，

所述导体要件设于所述第1边界区和/或所述第2边界区的至少一部分上以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。

25.一种高电压电极的绝缘结构，其用于离子注入装置，该高电压电极的绝缘结构的特征在于，具备：

作为电极的两个导体部；及

介于所述两个导体部之间的绝缘体，

所述两个导体部分别与所述绝缘体连接，

所述绝缘体具备向流体空间露出的露出表面，

所述两个导体部分别具备导体主体，该导体主体具备与所述绝缘体相接的接合区域、向所述流体空间露出的露出区域、及位于所述接合区域与所述露出区域之间的边界区，

所述两个导体部中的至少一个导体部具备配置于所述导体主体的至少一个导体要件，

所述导体要件设于所述边界区的至少一部分上以便与所述绝缘体的所述露出表面相邻，并由熔点高于所述导体部的导电材料形成。