CN104217913B - 绝缘结构及绝缘方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绝缘结构及绝缘方法，其有助于降低维护频度并提高装置运转率。本发明提供设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极间的绝缘结构（30）。绝缘结构（30）具备：第1部分（52），连接于第1电极（20）；及第2部分（54），连接于第2电极（22），且具备：绝缘部件（32），用于将第1电极（20）支承于第2电极（22）；第1罩体（70），为了保护第1部分（52）免受污染粒子（18）的影响而包围第1部分（52）的至少一部分；及第2罩体（72），为了保护第2部分（54）免受污染粒子（18）的影响而包围第2部分（54）的至少一部分。第1部分（52）及第2部分（54）中的至少一部分由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成。

Description

绝缘结构及绝缘方法

技术领域

本申请主张基于2013年5月31日申请的日本专利申请第2013-115318号的优先权。该申请的所有内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种适合于离子注入装置或其离子源引出电极系统的绝缘结构及绝缘方法。

背景技术

离子源中设置有用于引出离子束的引出电极系统。该引出电极系统具有若干电极，一个电极通过绝缘体支承于其他电极或周围的结构物。

专利文献1：日本特开平2-72544号公报

专利文献2：日本特表昭63-502707号公报

通过离子束的原料和离子源的结构，具有导电性的污染粒子与离子束一同被引出。通过污染粒子的堆积，可在绝缘体的表面形成导电电路。有可能无法维持充分的绝缘，并防碍装置的正常运行。大量生成污染粒子时，要求以高频度来进行该绝缘部分的维护，装置的运转率下降。

发明内容

本发明的一方式的例示性的目的之一在于，提供一种有助于降低维护频度并提高装置运转率的绝缘结构及绝缘方法。

根据本发明的一方式，提供一种设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间的绝缘结构。所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极。所述绝缘结构具备：绝缘部件，具备连接于所述第1电极的第1部分及连接于所述第2电极的第2部分，且用于将所述第1电极支承于所述第2电极；第1保护部件，为了保护所述第1部分免受污染粒子的影响而包围所述第1部分的至少一部分；及第2保护部件，为了保护所述第2部分免受污染粒子的影响而包围所述第2部分的至少一部分。所述第1部分及所述第2部分的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成。

根据本发明的一方式，提供一种绝缘方法。本方法具备以下步骤：对第1电极与通过绝缘部件支承该第1电极的第2电极之间赋予电位差；使用第1电极及第2电极从等离子体生成部引出离子束；及使用保护部件来保护所述绝缘部件免受污染粒子的影响。所述绝缘部件具备：第1部分，连接于所述第1电极；及第2部分，连接于所述第2电极，所述第1部分及所述第2部分中的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成。

根据本发明的一方式，提供一种设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间的绝缘结构。所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极。所述绝缘结构具备：绝缘部件，用于将所述第1电极支承于所述第2电极；及保护部件，用于保护所述绝缘部件免受污染粒子的影响。所述保护部件具备吸附污染粒子的吸附面。

根据本发明的一方式，提供一种设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间的绝缘结构。所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极。所述绝缘结构具备用于将所述第1电极支承于所述第2电极的绝缘部件。所述绝缘部件具备第1电极侧的第1部分及第2电极侧的第2部分。所述第1部分及所述第2部分中的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成。

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、本发明的构成要件和表现的方式，也作为本发明的方式是有效的。

发明效果：

根据本发明，能够提供一种有助于降低维护频度并提高装置运转率的绝缘结构及绝缘方法。

附图说明

图1是概略地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是概略地表示本发明的一实施方式所涉及的离子源装置的图。

图3是概略地表示本发明的一实施方式所涉及的绝缘结构的剖视图。

图4是概略地表示本发明的另一实施方式所涉及的绝缘结构的剖视图。

图5是例示本发明的一实施方式中的抑制电流的曲线图。

图6是例示比较例中的抑制电流的曲线图。

图中：7-电弧室，16-衬垫，18-污染粒子，20-第1电极，22-第2电极，30-绝缘结构，32-绝缘部件，34-保护部件，36-抑制电极，39-第1定位凹部，42-接地电极，47-第2定位凹部，51-第1紧固部件，52-第1部分，54-第2部分，56-中间部分，68-第3凹部，70-第1罩体，72-第2罩体，74-第1接触部，77-第1罩体末端，78-第2接触部，79-第2罩体末端，84-第3间隙，100-离子注入装置，102-离子源装置，112-离子源，B-离子束。

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，对相同要件附加相同符号，并适当省略重复说明。并且，以下所述的结构为例示，并非对本发明的范围做任何限定。

图1是概略地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构成为对被处理物W的表面进行离子注入处理。被处理物W例如为基板，例如为晶片。因此在以下为了方便说明，有时将被处理物W称作基板W，但这并不表示将注入处理的对象限定为特定的物体。

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构成为通过射束扫描及机械扫描中的任一种来遍及基板W的整体照射离子束B。

离子源装置102构成为对射束线装置104赋予离子束B。详细内容参考图2进行后述，离子源装置102具备离子源112、及用于从离子源112引出离子束B的引出电极部114。并且，离子源装置102具备用于调整引出电极部114相对于离子源112的位置和/或朝向的引出电极驱动机构115。

射束线装置104构成为从离子源装置102向注入处理室106传输离子。在离子源装置102的下游设置有质谱分析装置108，构成为从离子束B中挑选所需的离子。

射束线装置104对经由质谱分析装置108的离子束B进行包括例如偏转、加速、减速、整形、扫描等的操作。射束线装置104例如可具备通过对离子束B施加电场或磁场（或这两者）来扫描离子束B的射束扫描装置110。由此，射束线装置104将应照射到基板W的离子束B供给至注入处理室106。

注入处理室106具备保持1片或多片基板W的物体保持部107。物体保持部107构成为根据需要向基板W提供相对于离子束B的相对移动（所谓的机械扫描）。

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）。

图2是概略地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具备用于容纳离子源112及引出电极部114的离子源真空容器116。图示的离子源112为旁热型阴极离子源，但本发明能够适用的离子源并不限定于该特定的旁热型阴极离子源。

等离子体生成部即电弧室7中设置有2个阴极13。其中一个阴极13配置于电弧室7的上部，而另一个阴极13配置于电弧室7的下部。阴极13具备阴极罩1及灯丝3。阴极罩1与灯丝3在电弧室7的磁场方向上对称配置。在阴极罩1及灯丝3的周围设置有阴极反射体8。并且，在电弧室7的一侧设置有气体导入口12，在与气体导入口12相对的另一侧形成有引出开口10。

作为等离子体生成部的内壁的衬垫16设置于电弧室7。衬垫16由含碳材料例如碳材（例如石墨、玻璃碳等）形成。电弧室7的整个（或至少一部分）内表面被衬垫16所包覆。由此，能够降低离子束的金属污染。衬垫16沿着电弧室7的内侧的形状分割成若干部分而成形，并通过嵌入安装于电弧室7的内壁。

离子源112具备用于对电弧室7施加引出电压的引出电源（未图示）。并且，离子源112具备用于灯丝3的灯丝电源、及用于阴极13的阴极电源（均未图示）。

引出电极部114具备包含作为抑制电极的第1电极20、及作为接地电极的第2电极22的多个电极。第1电极20及第2电极22例如由不锈钢、石墨、钼或钨形成。如图所示，第1电极20及第2电极22上分别设置有用于使离子束B通过的与引出开口10对应的开口。这些开口具有例如上下长孔形状。

第1电极20连接于抑制电源24。抑制电源24为了相对于第2电极22对第1电极20施加负电位而设置。第1电极20经由抑制电源24被接地，从第1电极20朝向接地电位的电流路径上设置有抑制电流计26。第2电极22被接地。

抑制电流计26为了监视在第1电极20与接地电位之间的电子的流动即抑制电流而设置。离子束B被正常引出时，抑制电流充分小。对于抑制电流预先设定有某一限制值，若检测出超过该限制值的抑制电流，则离子源112的运行停止（例如，停止向电弧室7和/或引出电极部114施加高电压）。

用于第1电极20与第2电极22的绝缘的绝缘结构30设置于第1电极20与第2电极22之间。绝缘结构30具备用于将第1电极20支承于第2电极22的绝缘部件32、及用于保护绝缘部件32免受污染粒子18的影响的至少一个保护部件34，详细内容参考图3进行后述。

绝缘结构30具备多个绝缘部件32与保护部件34的组合。绝缘部件32及保护部件34的多个组以包围用于引出离子束B的开口的方式配置于第1电极20及第2电极22的外周部。例如，1个组设置于开口的一侧而其他组设置于该开口的相反侧。可以为绝缘部件32及保护部件34的一组设置于开口的上方而其他组设置于开口的下方。或者，也可以为绝缘部件32及保护部件34设置于开口的左右。或者，还可以为绝缘部件32及保护部件34设置于开口的四个角。

图3是概略地表示本发明的一实施方式所涉及的绝缘结构30的剖视图。如图3所示，第1电极20具备抑制电极36、支承抑制电极36的抑制电极载体38。抑制电极36如图所示通过紧固部件40安装于抑制电极支架38。

第2电极22具备接地电极42、接地电极载体44及接地电极支架46。接地电极42隔着较小间隙与抑制电极36相邻配置。接地电极42通过紧固部件48安装于接地电极载体44，并被接地电极载体44支承。接地电极支架46为了将接地电极载体44安装于绝缘结构30而设置。接地电极载体44通过紧固部件50安装于接地电极支架46。

绝缘部件32具备连接于第1电极20的第1部分52、及连接于第2电极22的第2部分54。第1部分52连接于抑制电极载体38，第2部分54连接于接地电极支架46。并且，绝缘部件32在第1部分52与第2部分54之间具备中间部分56。绝缘部件32形成为具有第1部分52、第2部分54及中间部分56的一体部件。

绝缘部件32具有大致圆柱形状。绝缘部件32具备第1电极20侧的第1端面58、第2电极22侧的第2端面60、及连接第1端面58与第2端面60的绝缘部件侧面62。第1端面58及第2端面60具有相同直径的圆形，绝缘部件侧面62为圆筒面。另外，绝缘部件32可为具有角柱形状等其他任意形状的棒状体。

绝缘部件32的第1部分52、第2部分54及中间部分56在其外周分别具有第1凹部64、第2凹部66及第3凹部68。这些凹部以第1凹部64、第3凹部68、第2凹部66的顺序在绝缘部件侧面62等间隔排列。第1凹部64、第2凹部66及第3凹部68是沿绝缘部件32的整周形成的槽。通过形成这种凹部，能够加大绝缘部件侧面62上的第1端面58与第2端面60之间的沿面距离。

绝缘部件32由硬度较低的脆性绝缘材料形成。绝缘部件32例如由维氏硬度在5GPa以下的可加工陶瓷形成。可加工陶瓷是指容易进行机械加工尤其是切削加工的陶瓷。绝缘部件32例如由氮化硼形成。

或者，绝缘部件32也可由云母陶瓷（例如Macor、Photoveel或Macerite（均为注册商标））形成。绝缘部件32也可由如多孔氧化铝、多孔硅玻璃或多孔氧化锆等多孔陶瓷形成。绝缘部件32也可由维氏硬度在5GPa以下的多孔陶瓷形成。可加工陶瓷或多孔陶瓷可为多个材料的混合物或复合材料。

绝缘结构30具备：作为第1保护部件的第1罩体70，用于保护绝缘部件32的至少第1部分52免受污染粒子18的影响；及作为第2保护部件的第2罩体72，用于保护绝缘部件32的至少第2部分54免受污染粒子18的影响。第1罩体70包围第1部分52且被支承于第1电极20。第2罩体72包围第2部分54且被支承于第2电极22。

第1罩体70与第1部分52之间形成有包围第1部分52的第1间隙71。第2罩体72与第2部分54之间形成有包围第2部分54的第2间隙73。在第1间隙71的中途有第1凹部64，在第2间隙73的中途有第2凹部66。第1间隙71与第2间隙73被第3凹部68隔开。

第2罩体72设置于第1罩体70的外侧。第2罩体72具备包围绝缘部件32的第2部分54的基部、及以从该基部朝向第1电极20包围第1罩体70的方式延伸的前端部。在该前端部与第1罩体70之间形成有第3间隙84。第2罩体72与第1罩体70分离，两者不接触。

第1罩体70及第2罩体72由具有导电性的碳材料例如热分解黑铅（石墨）形成。因此，第1罩体70及第2罩体72具有吸附污染粒子18的吸附面。吸附面例如为多孔表面。吸附性能与周知的参数即“粗糙系数”有关。粗糙系数（roughness factor）是指真正表面积相对几何表面积的比例。为了得到良好的吸附性能，第1罩体70及第2罩体72的粗糙系数优选在200以上。相对于此，如金属般平滑表面的粗糙系数通常小于5。

第1罩体70及第2罩体72为导体，第1罩体70及第2罩体72分别被直接支承于第1电极20及第2电极22。因此，第1罩体70的电位与第1电极20相等，第2罩体72的电位与第2电极22相等。

或者，第1罩体70及第2罩体72可由陶瓷形成。第1罩体70及第2罩体72可由氮化硼等可加工陶瓷形成，也可由多孔陶瓷形成。

第1罩体70就是盖在绝缘部件32的第1部分52上的盖体。第1罩体70具有第1电极20侧关闭而第2电极22侧打开的大致圆筒的形状。第1罩体70与绝缘部件32同轴配设。第1罩体70的内径大于绝缘部件32的外径，由此第1罩体70与绝缘部件32之间形成有第1间隙71。另外，第1罩体70可为具有角筒形状等其他任意形状的筒状体。

第1罩体70具备圆板形状的第1接触部74、及圆筒状的第1侧壁76。第1接触部74与绝缘部件32的第1部分52接触，且被夹在第1部分52与第1电极20之间。第1侧壁76从第1接触部74的外周部朝向第2电极22延伸。第1侧壁76的内表面与绝缘部件侧面62之间存在第1间隙71，第1间隙71的最里部形成有第1罩体70、绝缘部件32及第1间隙71的边界部分（即作为导体、绝缘体及真空的边界的三重临界点）。

第1接触部74的一个表面与第1端面58接触，而相反侧的表面与抑制电极载体38接触。在抑制电极载体38上形成有用于第1罩体70的第1定位凹部39。如图所示，第1接触部74具有适合于该第1定位凹部39的凸部。通过将该凸部嵌入到第1定位凹部39中，能够轻松地将第1罩体70定位于安装位置。

绝缘部件32的第1部分52通过第1紧固部件51安装于第1电极20。第1紧固部件51配设于绝缘部件32的中心轴上。第1紧固部件51例如为埋头螺栓。抑制电极载体38及第1接触部74上形成有用于使第1紧固部件51穿过的贯穿孔（螺纹孔）。该贯穿孔连续到绝缘部件32的第1紧固孔（螺纹孔）。由于能够通过1个部件的安装来固定绝缘部件32、第1罩体70及第1电极20，因此安装作业较轻松。

第2罩体72就是盖在绝缘部件32的第2部分54上的盖体。第2罩体72具有第2电极22侧关闭而第1电极20侧打开的大致圆筒的形状。第2罩体72与绝缘部件32同轴配设。第2罩体72的内径大于绝缘部件32的外径，由此在第2罩体72与绝缘部件32之间形成有第2间隙73。另外，第2罩体72可为具有角筒形状等其他任意形状的筒状体。

第2罩体72具备圆板形状的第2接触部78、及圆筒状的第2侧壁80。第2接触部78与绝缘部件32的第2部分54接触，且被夹在第2部分54与第2电极22之间。

第2接触部78的一个表面与第2端面60接触，而相反侧的表面与接地电极支架46接触。在接地电极支架46上形成有用于第2罩体72的第2定位凹部47。如图所示，第2接触部78具有适合于该第2定位凹部47的凸部。通过将该凸部嵌入到第2定位凹部47，能够轻松地将第2罩体72定位于安装位置。

绝缘部件32的第2部分54通过第2紧固部件53安装于第2电极22。第2紧固部件53配设于绝缘部件32的中心轴上。第2紧固部件53例如为埋头螺栓。在接地电极支架46及第2接触部78上形成有用于使第2紧固部件53穿过的贯穿孔（螺纹孔）。该贯穿孔连续到绝缘部件32的第2紧固孔（螺纹孔）。由于能够通过1个部件的安装来固定绝缘部件32、第2罩体72及第2电极22，因此安装作业较轻松。

第2侧壁80从第2接触部78的外周部朝向第1电极20延伸。第2侧壁80具备第2电极22侧的厚壁部81、及第1电极20侧的薄壁部82。厚壁部81的外径与薄壁部82的外径相等，厚壁部81的内径小于薄壁82的内径。如此一来，在厚壁部81与薄壁部82之间形成有台阶部83。台阶部83处于第2罩体72的内侧。在厚壁部81的内表面与绝缘部件侧面62之间存在第2间隙73，在第2间隙73的最里部形成有第2罩体72、绝缘部件32及第2间隙73的边界部分（即作为导体、绝缘体及真空的边界的三重临界点）。

第1罩体70及第2罩体72以形成允许污染粒子18进入的第3间隙84的方式配设。第3间隙84处于第1罩体70与第2罩体72之间。朝向第3间隙84的入口85与第1电极20与第2电极22之间的空间21连接。入口85为第1侧壁76与第2侧壁80的薄壁部82之间的间隙。第3间隙84的出口86为作为第1侧壁76的前端的第1罩体末端77与台阶部83之间的间隙。第3间隙84在入口85与出口86之间具有弯曲部。出口86与绝缘部件32的第3凹部68相对。由此，第3凹部68位于第3间隙84的附近。

第1罩体70以遮挡从作为第2侧壁80的前端的第2罩体末端79朝向绝缘部件32的第1端面58的外周的视线（图3中以虚线箭头P表示）的方式，在第2罩体72与绝缘部件32之间延伸。因此，从第3间隙84的入口85看不到第1罩体70、绝缘部件32及第1间隙71的边界部分。并且，从第3间隙84的入口85也看不到第2罩体72、绝缘部件32及第2间隙73的边界部分。由此，绝缘结构30构成为从外部遮盖作为导体、绝缘体及真空的边界的三重临界点。

图4中例示另一绝缘结构90。与图3所示的绝缘结构30相反，图4中，第1罩体92配置于外侧，第2罩体94配置于内侧。其中，第1罩体92及第2罩体94由金属（例如不锈钢）形成。绝缘部件96由高硬度的陶瓷（例如氧化铝）形成。图4所示的其他部分与图3大致相同。

一实施方式中，可采用图4所示的罩体。

对本装置的动作进行说明。在离子源112中，电弧室7被施加例如数十kV的正电位。通过使直流电流流过灯丝3，能够对灯丝3进行加热来产生热电子5。所产生的热电子5通过阴极罩1与灯丝3之间的电压被加速，流入阴极罩1，并对阴极罩1进行加热。被加热的阴极罩1进一步向电弧室7内供给热电子6，由此从气体导入口12导入的气体17发生反应，等离子体产生并被维持。

引出电极114中，第1电极20被施加数kV的负电位，第1电极20与第2电极22之间被赋予电位差。使用引出电极部114来从电弧室7引出离子束B。离子束B通过引出开口10及引出电极部114而到达离子线装置104。离子束B经由离子线装置104在注入处理室106中被照射到基板W。此时，通过保护部件34（例如第1罩体70及第2罩体72），保护绝缘部件32不受污染粒子18的影响。

因此，从电弧室7的气体导入口12导入的气体17往往是如氟化物般具有腐蚀性或高反应性的气体。气体17和/或由此产生的离子作用于电弧室7的内壁，其结果，可从壁部放出污染粒子18并与离子束B一同被引出到电弧室7外。

例如，气体17含有三氟化硼（BF3）时，不仅生成B+、BF2+等掺杂离子，还生成氟离子（F+）。若氟离子与衬垫16的碳（C）结合则以CFx形式被放出。通过等离子体中的离子化而生成含有碳的离子（CFx+、C+等）。由此，导电性的污染粒子18（即C、CFx、CFx+、C+等）可被放出或被引出到电弧室7外。

污染粒子18可在装置的构成要件的表面堆积。该堆积物具有导电性，因此在该构成要件的表面可形成导电路。污染粒子18包覆绝缘部件32时，第1电极20与第2电极22之间的绝缘有可能变得不充分。

并且，若在三重临界点区域发生污染，则在该区域内易引起导体与绝缘体之间的微小放电。通过微小放电，导体熔化并熔合于绝缘体，导体与绝缘体之间可能会形成牢固的导电接合。如图4所例示的结构那样，金属与高硬度的陶瓷接触时，不易产生这种现象。

相反，若绝缘结构30中的绝缘性能下降，则在第1电极20与第2电极22之间会有泄漏电流I流动。泄漏电流I从第2电极22经由绝缘结构30、第1电极20、抑制电源24及抑制电流计26向接地电位流动。因此，泄漏电流I的增加招致抑制电流计26的测定值的增加，引起抑制电流的显著增加。

导电膜因污染粒子18而在绝缘部件32成长时，通过泄漏电流I的增加，抑制电流计26的测定值有可能超过上述限制值。若如此，则即使真正的抑制电流保持在正常水平，也会导致离子源112的运行停止。从而必需进行绝缘部件32的清扫或交换等维护，期间无法重新开始运行，因此装置的运转率下降。

然而，在本实施方式中，绝缘部件32由硬度较低的脆性的绝缘材料例如氮化硼形成。即使在三重临界点附近发生微小放电，也由于材料的硬度较低，由微小放电产生的外力（例如冲击）可能会在放电部位产生微小的变形或损伤。因此，不易产生上述牢固的导电接合，易保持三重临界点附近的绝缘。并且，本实施方式中，负电位即第1罩体70由高熔点材料例如石墨形成。因此，即使发生微小放电，也不易产生导体的熔合。这也有助于维持三重临界点附近的绝缘。

而且，第1电极20侧的三重临界点被同电位的第1罩体70所覆盖，三重临界点附近的电场较弱。因此，能够抑制微小放电的发生。相对于此，图4所例示的结构中，正极即第2罩体94的前端处于负极即第1电极20侧的三重临界点附近，因此三重临界点附近的电场较强。

并且，本实施方式中，保护部件34（例如第1罩体70及第2罩体72）由具备吸附污染粒子18的吸附面的材料例如石墨形成。通过保护部件34的吸附作用，能够减少从第1电极20与第2电极22之间的空间21到达绝缘部件32的表面的污染粒子18。

除了对这种对材质进行的改良之外，在本实施方式中，保护部件34的形状及配置也得到改良。例如，绝缘结构30的从外向内的染污粒子18的进入路径即第3间隙83在入口85与出口86之间具有弯曲部。因此，已进入的污染粒子18的大部分在弯曲部被第1罩体70或第2罩体72的表面所捕捉。

并且，第3间隙84的出口86与形成在绝缘部件32的中间部分56的第3凹部68对置。由此能够在第3凹部68集中容纳染污粒子18。由此，能够减少进入到第1间隙71及第2间隙73的污染粒子18。第3凹部68处于远离绝缘部件32的两端的三重临界点的位置，因此能够抑制三重临界点附近的污染。

而且，以无法从绝缘结构30的外部直接看到三重临界点的方式确定保护部件34的形状及配置。因此染污粒子18不易到达三重临界点。

因此，根据本实施方式，电极之间的绝缘下降得到抑制，且能够防止由泄漏电流I引起的抑制电流的显著上升。即，根据本实施方式，能够提供寿命较长的绝缘结构30。

根据发明人的实验，图4中所例示的结构中，第1罩体92及第2罩体94由不锈钢形成且绝缘部件96由氧化铝形成时，在某一射束条件下，抑制电流达到限制值为止的时间约为5小时（参考图6）。另一方面，参考图3说明的结构中，第1罩体92及第2罩体94由石墨形成且绝缘部件96由氮化硼形成时，在同一射束条件下，抑制电流达到限制值为止的时间延长至约100小时（参考图5）。

尤其，发明人通过实验确认到，将低硬度且脆性的材料用于绝缘部件可获得显著的效果。例如，图4中所例示的结构中将绝缘部件变更为氮化硼时，与绝缘部件为氧化铝时相比，可获得约2倍的寿命（此时，第1罩体92及第2罩体94为不锈钢）。

并且，发明人通过实验确认到，将具有吸附面的材料用于保护部件可获得显著的效果。例如，图4中所例示的结构中将保护部件变更为石墨时，与保护部件为不锈钢时相比，能够获得约1.6倍的寿命（此时，绝缘部件96为氧化铝）。

以上，根据实施例对本发明进行了说明。本发明并非限定于上述实施方式，本领域技术人员已知，能够进行各种设计变更，可存在各种变形例，并且这些变形例也在本发明的范围内。

上述实施方式中，绝缘结构30在两极的三重临界点分别具有罩体。然而绝缘结构也可在第1电极及第2电极中的至少一个上具有保护部件。例如，在被施加负电位的第1电极侧，可具备单一的保护部件。或者，绝缘结构也可不具备保护部件。

上述实施方式中，第1电极20为抑制电极，第2电极22为接地电极。然而，绝缘结构也可用于其他电极之间的支承或电极与其周围的结构物之间的支承。例如，绝缘结构可设置于等离子体电极（与抑制电极对置的等离子体生成部的部分）和抑制电极之间。

上述实施方式中，绝缘部件32为由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成的单一的部件。然而，绝缘部件32可由多个部分构成。例如，绝缘部件32可分割为第1部分52与第2部分54（和/或中间部分56）。第1部分52及第2部分54中的至少一个可由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成。绝缘部件32的一部分（例如中间部分56）可由可加工陶瓷或多孔陶瓷以外的材料例如高硬度的陶瓷（例如氧化铝）形成。

保护部件34也同样地，可由多个部分构成。例如，第1罩体70可分割为第1接触部74与第1侧壁76。保护部件34的至少一部分（例如第1接触部74、或第1侧壁76）可由吸附污染粒子的材料或具有导电性的碳材料形成。

保护部件34可包围绝缘部件32的至少一部分。保护部件34可不完全覆盖绝缘部件32。例如，保护部件34可具有孔或狭缝。并且，保护部件34可不包围绝缘部件32。例如，绝缘部件32的一部分（例如中间部分56）可为提供污染粒子的吸附面的保护部件。

上述实施方式中，第1罩体70与第2罩体72在绝缘部件32的轴向具有重叠的部分。然而，第1罩体70与第2罩体72也可不在绝缘部件32的轴向重叠。例如，第1罩体70的前端与第2罩体72的前端对置，且在这些前端之间可形成有第3间隙84。

上述实施方式中，绝缘部件32经由保护部件34（第1罩体70及第2罩体72）安装于第1电极20及第2电极22。然而，绝缘部件32及保护部件34可分别个别地安装于第1电极20及第2电极22。例如，绝缘部件32可直接安装于第1电极20及第2电极22，保护部件34可以以包围绝缘部件32的方式直接安装于第1电极20和/或第2电极22。

以下，举出本发明的几个方式。

1.一种绝缘结构，其设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间，所述绝缘结构中，

所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极，

所述绝缘结构具备：

绝缘部件，具备连接于所述第1电极的第1部分、及连接于所述第2电极的第2部分，且用于将所述第1电极支承于所述第2电极；

第1保护部件，为了保护所述第1部分免受污染粒子的影响而包围所述第1部分的至少一部分；及

第2保护部件，为了保护所述第2部分免受污染粒子的影响而包围所述第2部分的至少一部分，

所述第1部分及所述第2部分中的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成。

2.根据实施方式1所记载的绝缘结构，其中，所述可加工陶瓷或多孔陶瓷的维氏硬度在5GPa以下。

3.实施方式1或2所记载的绝缘结构，其特征在于，所述可加工陶瓷含有氮化硼。

4.根据实施方式1至3中任一项所记载的绝缘结构，其中，所述多孔陶瓷含有多孔氧化铝。

5.根据实施方式1至4中任一项所记载的绝缘结构，其中，所述第1保护部件及所述第2保护部件中的至少一个由具有导电性的碳材料形成。

6.根据实施方式1至5中任一项所记载的绝缘结构，其中，所述第1保护部件及所述第2保护部件中的至少一个具备吸附污染粒子的吸附面。

7.实施方式6所记载的绝缘结构，其特征在于，所述吸附面的粗糙系数在200以上。

8.根据实施方式1至7中任一项所记载的绝缘结构，其中，

所述绝缘部件在所述第1部分与所述第2部分之间具备中间部分，该中间部分在其表面具有凹部，

所述第1保护部件及所述第2保护部件配设成使允许污染粒子进入的间隙形成于所述第1保护部件与所述第2保护部件之间，所述凹部处于该间隙附近。

9.根据实施方式1至8中任一项所记载绝缘结构，其中，所述第1保护部件在所述第2保护部件与所述绝缘部件之间延伸，以遮挡从靠近所述第1电极的所述第2保护部件的末端朝向第1电极侧的绝缘部件末端的视线。

10.根据实施方式1至9中任一项所记载的绝缘结构，其中，

所述第1保护部件包围所述第1部分，且被支承于所述第1电极，

所述第2保护部件设置在所述第1保护部件的外侧，

所述第1电极相对于所述第2电极被施加负电位。

11.根据实施方式1至10中任一项所记载的绝缘结构，其中，

所述第1保护部件具备与所述第1部分接触的第1接触部，该第1接触部被夹在所述第1部分与所述第1电极之间，和/或

所述第2保护部件具备与所述第2部分接触的第2接触部，该第2接触部被夹在所述第2部分与所述第2电极之间。

12.根据实施方式11所记载的绝缘结构，其中，

所述第1电极具有适合于所述第1接触部的第1定位凹部，和/或

所述第2电极具有适合于所述第2接触部的第2定位凹部。

13.根据实施方式11或12所记载的绝缘结构，其中，

所述第1部分通过贯穿所述第1电极及所述第1接触部的第1紧固部件而被安装于所述第1电极，和/或

所述第2部分通过贯穿所述第2电极及所述第2接触部的第2紧固部件而被安装于所述第2电极。

14.根据实施方式1至13中任一项所记载的绝缘结构，其中，所述等离子体生成部具备含有碳的内壁。

15.根据实施方式1所记载的绝缘结构，其中，所述绝缘结构在第1电极侧具备单一的保护部件，以此来代替所述第1保护部件及所述第2保护部件，

所述第1电极相对于所述第2电极被施加负电位。

16.一种离子源装置，其具备实施方式1至15中任一项所记载的绝缘结构。

17.一种离子注入装置，其具备实施方式1至15中任一项所记载的绝缘结构。

18.一种绝缘方法，其中，具备以下步骤：

对第1电极与通过绝缘部件支承该第1电极的第2电极之间赋予电位差；

使用第1电极及第2电极从等离子体生成部引出离子束；及

使用保护部件来保护所述绝缘部件免受污染粒子的影响，

所述绝缘部件具备：第1部分，连接于所述第1电极；及第2部分，连接于所述第2电极，所述第1部分及所述第2部分中的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成。

19.一种绝缘结构，其设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间，所述绝缘结构中，

所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极，

所述绝缘结构具备：

绝缘部件，用于将所述第1电极支承于所述第2电极；及

保护部件，用于保护所述绝缘部件免受污染粒子的影响，

所述保护部件具备吸附污染粒子的吸附面。

20.一种绝缘结构，其设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间，所述绝缘结构中，

所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极，

所述绝缘结构具备用于将所述第1电极支承于所述第2电极的绝缘部件，

所述绝缘部件具备第1电极侧的第1部分及第2电极侧的第2部分，所述第1部分及所述第2部分中的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成。

Claims (16)

1.一种绝缘结构，其设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间，所述绝缘结构的特征在于，

所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极，

所述绝缘结构具备：

绝缘部件，具备连接于所述第1电极的第1部分、及连接于所述第2电极的第2部分，且用于将所述第1电极支承于所述第2电极；

第1保护部件，为了保护所述第1部分免受污染粒子的影响而包围所述第1部分的至少一部分；及

第2保护部件，为了保护所述第2部分免受污染粒子的影响而包围所述第2部分的至少一部分，

所述第1部分及所述第2部分中的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成，

所述第1保护部件及所述第2保护部件中的至少一个，由石墨形成，并具备吸附污染粒子的多孔吸附面，所述多孔吸附面的粗糙系数在200以上。

2.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，

所述可加工陶瓷或多孔陶瓷的维氏硬度在5GPa以下。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘结构，其特征在于，

所述可加工陶瓷含有氮化硼。

4.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，

所述多孔陶瓷含有多孔氧化铝。

5.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，

所述绝缘部件在所述第1部分与所述第2部分之间具备中间部分，该中间部分在其表面具有凹部，

所述第1保护部件及所述第2保护部件配设成使允许污染粒子进入的间隙形成于所述第1保护部件与所述第2保护部件之间，所述凹部处于该间隙附近。

6.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，

所述第1保护部件在所述第2保护部件与所述绝缘部件之间延伸，以遮挡从靠近所述第1电极的所述第2保护部件的末端朝向第1电极侧的绝缘部件末端的视线。

7.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，

所述第1保护部件包围所述第1部分，且被支承于所述第1电极，

所述第2保护部件设置在所述第1保护部件的外侧，

所述第1电极相对于所述第2电极被施加负电位。

8.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，

所述第1保护部件具备与所述第1部分接触的第1接触部，该第1接触部被夹在所述第1部分与所述第1电极之间，和/或

所述第2保护部件具备与所述第2部分接触的第2接触部，该第2接触部被夹在所述第2部分与所述第2电极之间。

9.根据权利要求8所述的绝缘结构，其特征在于，

所述第1电极具有适合于所述第1接触部的第1定位凹部，和/或

所述第2电极具有适合于所述第2接触部的第2定位凹部。

10.根据权利要求8或9所述的绝缘结构，其特征在于，

所述第1部分通过贯穿所述第1电极及所述第1接触部的第1紧固部件而被安装于所述第1电极，和/或

所述第2部分通过贯穿所述第2电极及所述第2接触部的第2紧固部件而被安装于所述第2电极。

11.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，

所述等离子体生成部具备含有碳的内壁。

12.一种绝缘结构，其设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间，所述绝缘结构的特征在于，

所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极，

所述绝缘结构具备绝缘部件，该绝缘部件具备连接于所述第1电极的第1部分、及连接于所述第2电极的第2部分，所述第1部分及所述第2部分中的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成，

所述绝缘结构在所述第1电极侧具备用于保护所述绝缘部件免受污染粒子的影响的单一的保护部件，所述单一的保护部件由石墨形成，并具备吸附污染粒子的多孔吸附面，所述多孔吸附面的粗糙系数在200以上。

13.一种绝缘结构，其设置在用于从等离子体生成部引出离子束的多个电极之间，所述绝缘结构的特征在于，

所述多个电极具备第1电极、及被施加与该第1电极不同的电位的第2电极，

所述绝缘结构具备：

绝缘部件，用于将所述第1电极支承于所述第2电极；及

保护部件，用于保护所述绝缘部件免受污染粒子的影响，

所述保护部件由石墨形成，并具备吸附污染粒子的多孔吸附面，所述多孔吸附面的粗糙系数在200以上。

14.一种离子源装置，其中，

所述离子源装置具备权利要求1至13中任一项所述的绝缘结构。

15.一种离子注入装置，其中，

所述离子注入装置具备权利要求1至13中任一项所述的绝缘结构。

16.一种绝缘方法，其特征在于，具备以下步骤：

对第1电极与通过绝缘部件支承该第1电极的第2电极之间赋予电位差；

使用第1电极及第2电极从等离子体生成部引出离子束；及

使用保护部件来保护所述绝缘部件免受污染粒子的影响，

所述绝缘部件具备：第1部分，连接于所述第1电极；及第2部分，连接于所述第2电极，所述第1部分及所述第2部分中的至少一个由可加工陶瓷或多孔陶瓷形成，

所述保护部件由石墨形成，并具备吸附污染粒子的多孔吸附面，所述多孔吸附面的粗糙系数在200以上。