JPH05211055A - イオン注入装置およびイオンビーム中和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオンビームを中和する低エネルギー電子を
放出させるビーム中和装置を備えるイオン注入装置を提
供すること 【構成】 改良形ビーム中和装置を特徴とするイオン注
入装置。イオンビームが注入室に入る直前の位置で、円
筒形の電子発生源がイオンビームを包囲し、電子発生源
に等間隔に設けられた空隙部内に、励起されて電子を放
出するワイヤーフィラメントを収容する。電子は、加速
されてイオンビームの領域を通過し、円筒形電子支持体
の内向きの壁に衝突して、イオンビームを中和する低エ
ネルギ電子が放出される。ビーム中和装置の性能は、電
子放出表面とイオンビームとの間の領域内へイオン化ガ
スを噴射することで高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置、特に
イオン注入装置用のイオンビーム中和装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置の１つの用途は、シリコ
ンウェハにドーピングを行って半導体を形成するもので
ある。ウェハのドーピングに使用される不純物がイオン
化してイオンビームを形成する場合、イオンビームをウ
ェハに衝突させることによってシリコンウェハのドーピ
ングを行うことができる。

【０００３】イオン注入ドーピング装置に伴った１つの
問題は、ウェハの帯電の問題である。イオンビームがウ
ェハと接触する位置へ送られた時、正電荷のイオンがウ
ェハ表面に衝突するためにウェハが帯電する。その帯電
は多くの場合に不均一であって、ウェハ表面に大きな電
界を形成することがあり、これはウェハを破損させ、半
導体材料として使用できなくする。

【０００４】一部の従来形注入装置では、イオンビーム
の空間電荷を中和するために電子シャワー装置を用いて
いる。現在使用されている電子シャワー装置は、高エネ
ルギー電子が金属表面に衝突した時に発生する二次電子
放出を利用している。金属表面からの低エネルギー電子
はイオンビーム内に捕捉されるか、ウェハ表面に衝突す
る方向へ送られて、ウェハを直接的に中和する。

【０００５】金属表面からの二次放出によって得られる
電子の電流密度は、イオンビーム及び放出表面間の電位
差によって制限される。良好な中和によってビーム電位
が降下するのに伴って、放出表面から引き出すことがで
きる二次放出電子流が減少する。帯電イオンビームを絶
縁ウェハへ送る場合、中和装置がウェハを帯電させない
ようにするため、電子流をイオンビーム流に等しくしな
ければならない。ビーム電位が最初は低い場合、ビーム
電位が二次放出表面から必要量の電子流を引き出すこと
ができる大きさになるまで、ウェハが帯電する。イオン
ビームの周囲に負電位が集中するため、ビームの中心は
正であるが外側が負であるので、低電位イオンビームで
あるからといって、ウェハの帯電が生じないことにはな
らない。実際に、金属の電子放出表面での空間電荷が、
イオンビーム経路に沿って残留ガスがイオン化して出た
低速イオンによって、部分的に中和されることがわかっ
ている。その結果、電子流が高速化することが理論的に
予想され、実際に従来技術は、低エネルギー電子を発生
するために残留ガス圧を利用している。

【０００６】ファーレイ(Farley)の米国特許明細書第4,
804,837 号は、イオン化ガスを含む中和領域内で前後に
屈折する高エネルギー電子の供給源を備えたビーム中和
装置を開示している。高エネルギー電子がその領域を通
過する時、それらがガスをイオン化して、ビームを中和
するための低エネルギー電子を発生する。第4,804,837
号特許の開示内容は、参考文献として本説明に含まれ
る。

【０００７】イオンビームが「十分に」中和されない場
合、それはビーム内での正電荷イオンの相互反発によっ
て吹き上がり、すなわち膨張を起こしやすい。この吹き
上がり領域を最小限に抑えるため、電子シャワーの上流
側に電子バリヤを設けることができる。一般的なイオン
注入室には、シリコンウェハを円形経路で回転させてイ
オンビームを通過させる支持体が設けられており、イオ
ンビームがウェハに当り、次にアース電位に維持されて
いる支持体に当たり、続いて次のウェハに当たるように
なっている。このため、ウェハがイオンビームを通過す
る時にイオンビーム電位が急激に変動する。このビーム
電位の変化量は、ビーム中和領域より上流側に定電位開
口プレートを配置することによって減少する。

【０００８】ビーム電位の変動は、イオンビームに沿っ
て最小電位を発生する負バイアス開口を配置することに
よって減少する。ビーム中和装置からの電子はこの開口
を通過できない。

【０００９】抑制開口を用いることによって、２つの望
ましくない結果が生じる。開口は、ビーム電位の急激な
変化を発生する境界状態を引き起こす。このため、抑制
開口より下流側でのビームの吹き上がりが激しくなるこ
とがある。また、開口領域の電界が、注入室の領域まで
の下流側でビーム中和装置内の電子を偏向させる可能性
がある。これは、イオンビームの中心部分に正電荷領域
が、イオンビームの外周部分に負電荷領域が発生すると
いう望ましくない結果を生じる。言い換えると、イオン
ビームは広い意味では中性であるが、ウェハ表面では、
ウェハの中心で正電荷が増大し、外周部分で負電荷が増
大する。この結果、望ましくない大きい電界が形成され
る。

【００１０】第4,804,837 号特許に述べられている到達
点は、イオンビーム領域内の電子がガス分子に衝突し
て、二次電子の発生が増加する期間を長くすることであ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明はイオンビームによってウェハが帯電しない
ようにするため、電子を円筒形電子支持体の内向きの壁
に衝突して、イオンビームを中和する低エネルギー電子
を放出させるビーム中和装置を備えるイオン注入装置を
提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】および

【作用】本発明は、加工物のイオンビーム処理を行うた
めのイオン注入装置で、電子が加速されてイオンビーム
の領域を通過し、円筒形電子支持体の内向きの壁に衝突
して、イオンビームを中和する低エネルギー電子を放出
させる構成を有する。

【００１３】イオン注入装置の一般的な用途は、半導体
を形成するためにシリコン材料にイオンをドーピングす
るものである。加工物の処理に使用されるイオンビーム
になる正電荷イオンが供給源から放出される。イオンビ
ーム源を出たイオンからイオンビームを形成するための
構造を含むビーム形成手段が設けられている。そのよう
な構造は一般的に、イオンを加速するための電極と、イ
オンを質量分析して、不適当な質量のイオンを加工物に
送られるイオンから分離する磁石とを含む。

【００１４】イオン注入部では、１つまたは複数の加工
物、一般的にシリコンウェハがイオンビームを通過する
ことによって、制御注入量が与えられるようになってい
る。注入部のすぐ上流側において、正電荷イオンビーム
によってウェハが帯電しないようにするため、ビーム中
和装置が低エネルギー電子をイオンビームに噴射する。
ビーム中和装置には、イオンビームの少なくとも一部分
を包囲してビーム中和電子を発生する金属部材と、金属
部材の内向き表面に接触するように高エネルギー電子を
送る多数のフィラメントとが設けられて、低エネルギー
中和電子がイオンビーム領域に入ってウェハの帯電を軽
減できるようにしている。

【００１５】本発明の好適な実施例による構造のイオン
注入装置には、内向きの円筒形の電子放出表面を設けた
円筒形部材が設けられている。高エネルギー電子を放出
するフィラメントが、円筒形部材の空洞部内に配置され
ている。本発明の好適な実施例によれば、円筒形本体
が、イオンビームに沿ってビームを中和できるだけの十
分な距離に渡って延在している。これは、前述したよう
に従来技術において望ましくない結果をもたらしていた
抑制電極を必要としない。

【００１６】

【実施例の説明】次に図面を参照しながら説明すると、
図１に示されているイオン注入装置10では、イオン源12
とビーム分析磁石14とが高電圧ハウジング16内に収容さ
れている。イオン源12から出たイオンビーム20は、ハウ
ジング16を出てイオン注入室22に入る制御移動経路に沿
って進む。イオン源12から注入室22まで移動する間に、
イオンビーム20は、整形され、評価され、さらに高電圧
のハウジング16からアースされた注入室22に至るまでの
電位降下により加速される。

【００１７】分析磁石14は、適当な質量のイオンだけを
イオン注入室22に達するようにする。イオンビーム20
は、ハウジング16から注入室22まで移動する間に、高電
圧ハウジング16を注入室22から絶縁する電気絶縁材から
なる高電圧絶縁ブッシュ26を通過する。

【００１８】イオン注入室22は、可動受け台28上に支持
されている。これによって、注入室22をイオンビームに
対して位置合わせすることができる。イオンビームは、
軸線42回りに回転可能に取り付けられたウェハ支持体40
に衝突する。ウェハ支持体40は、その外周上に多数のシ
リコンウェハを支持しており、これらのウェハを円形経
路に沿って移動させる。イオンビーム20が円形のウェハ
移動経路と交差することによって、各ウェハと衝突し
て、イオン不純物をそれらのウェハに選択的に注入する
ことができる。ウェハを支持体40に取り付けた後、モー
タ50が支持体40を回転させることによって、支持体40が
高速回転する。

【００１９】イオン注入装置に関するさらなる詳細は、
アームストロング(Armstrong) 他の米国特許明細書第4,
672,210 号に記載されている。この先行特許の主題も参
考文献として本説明に含まれる。

【００２０】シリコンウェハは、ロボット式アーム70に
よって真空ポート71からイオン注入室22へ挿入される。
注入室22は、真空ポンプ72によってイオンビーム経路の
圧力と同じ低圧力まで脱気されている。ロボット式アー
ム70は、ウェハを保管するカセット73との間でウェハの
受け渡しを行う。この受け渡しを行う機構は従来から公
知である。さらなる２つのポンプ（図示せず）よって、
イオン源12から注入室22までのイオンビーム経路の脱気
が行われる。

【００２１】図１及び図２に示されているように、イオ
ン源12から出たイオンは、ほぼ直線状の経路に沿って磁
石14に入る。イオン源12には、楕円形の出口開口を備え
た高密度プラズマ室76が設けられている。イオン源12に
関するさらなる詳細は、ベンベニステ(Benveniste)他の
米国特許明細書第5,026,997 号に記載されており、これ
も参考文献として本説明に含まれる。イオンがプラズマ
室76を出る時、出口開口の外側に配置された抽出電極80
によって形成された電界によって加速されてプラズマ室
76から出て、磁石14領域へ入る。分析磁石14が形成する
磁界によって、適当な質量のイオンが注入軌道へ曲が
る。これらのイオンは分析磁石を出てから、注入室22に
到る移動経路に沿って加速される。磁石ヨーク82には、
図２には示されていない界磁巻線が巻装されている。高
電圧ハウジング16内に設けられた注入制御回路が、磁石
の界磁巻線の電子流を制御することによって磁界強さを
調節する。

【００２２】イオン源12が発生するイオンの大部分は、
注入に使用されるイオンとは異なった質量である。これ
らの望ましくないイオンも分析磁石14で曲げられるが、
注入軌道から分離される。重いイオンは、大きい半径の
軌道に沿って進み、例えば磁石に取り付けられているタ
ーゲットプレート86に衝突する。注入に使用されるイオ
ンよりも軽いイオンは、小半径の軌道に沿って進んで、
ターゲットプレート90に衝突する。ターゲット86及び90
は共に、イオンと衝突した時に加熱される傾向にある。
熱放散用の冷却剤が、ターゲットプレート86及び90の支
持体（図示せず）へ循環している。

【００２３】磁石14より下流側のビーム移動経路上にフ
ァラデーカップ110 が配置されている。ファラデーカッ
プ110 は、イオンを遮断して、それらが注入室22に到達
しないようにする。ファラデーカップ110 は、イオンビ
ーム流を監視するためにビームの準備段階で使用され
る。ファラデーカップ110 は、ウェハを注入室22に出し
入れする時等、イオン注入が中断されるその他の期間中
にもイオンを遮断するために使用される。

【００２４】磁石14を出た後、イオンビーム20は、高電
圧絶縁ブッシュ26の直前に配置されているクォドラポー
ル(quadrapole)レンズ112 によって集束される。クォド
ラポールレンズ112 はイオンビーム20内のイオンを互い
に直角方向へ偏向させることによって、凸レンズが光ビ
ームに対して持っている集束効果と同様にして、イオン
ビームを像点114 に集束させる。クォドラポールレンズ
112 によって十分に偏向及び集束が行われなかったビー
ム20内のイオンは、イオンビームから出ていき、イオン
注入室22に決して到達しない。像点114 の領域に達した
イオンは、一連の電極116 、118 、120 によって所望の
最終注入エネルギーまで加速される。イオンの注入中
は、ファラデーカップ110 がイオンビーム移動経路から
引込んでおり、イオンビームは中和装置150 に入る。イ
オンビーム中和装置150 は、イオンビーム流と同じ速度
で低エネルギー電子をイオンビーム内へ噴射して、注入
室22内でのウェハ帯電を最小限に抑えることができるよ
うにする。

【００２５】図３〜図５及び図６〜図８は、本発明によ
る構造のビーム中和装置の好適な実施例を示している。
図８は、中和装置の作用を概略的に示している。この図
において、ビーム中和装置150 が、半径Ｒ１のイオンビ
ーム20に対応して位置決めされている。イオンビームか
ら空間的に半径方向外側に、イオンビームを中和するた
めの低エネルギー二次電子を発生するほぼ円筒形の表面
Ｓが設けられている。表面Ｓの半径方向外側では、多数
の細長いフィラメント160 が全方向へ電子を放出する。
湾曲した反射体Ｒが、ビーム20の逆方向へ進む電子の方
向を変えてギャップＧを通過できるようにすることによ
って、高率の放出電子が高速でイオンビーム20の領域を
通過して、表面Ｓに衝突できるようにする。高エネルギ
ー電子と表面Ｓとが衝突することによって、低エネルギ
ー二次電子放出161 が発生する。二次電子は、電子放出
表面Ｓからイオンビームの領域へ入って、イオンビーム
を中和する。

【００２６】円筒形の電子放出表面Ｓは、約10インチの
距離Ｄに渡ってイオンビームに沿って延在している。こ
の長さであれば、ウェハが回転してイオンビームを通過
することによってイオンビームの電位が急激に変化する
場合でも、十分な単位時間当たりの電子濃度（ビーム中
和電流）でビームを中和することができる。

【００２７】次に、ビーム中和装置150 の好適な構造を
詳細に説明する。中和装置150 の領域でイオンビーム経
路を包囲しているイオン注入装置構造部分はアースされ
ている。表面Ｓもアースされている。各フィラメント16
0 に10Ｖの直流電圧を印加することによって、フィラメ
ントに約６アンペアの電流が流れる。反射体Ｒはアース
に対して−300 Ｖdcの電位に維持されており、フィラメ
ント160 の負の端部に電気接続している。

【００２８】図３に示されているように、ビーム中和装
置150 は、イオンビーム移動経路の一部を形成している
側壁162 に連結されている。ねじ付きのコネクタ163
が、ビーム中和装置150 を支持している支持プレート16
4 に挿通されて、側壁162 に設けられたねじ付き孔には
め込まれている。このため、ビーム中和装置150 は、必
要に応じてイオン注入装置から取り外すことができる。
イオンビームが注入室まで進む途中の領域は脱気されて
いるので、プレート164 と側壁162 との間の連結部でこ
の真空状態を維持しなければならない。絶縁体166 がプ
レート164 を側壁162 から電気的に絶縁している。プレ
ート164 を側壁162 から電気的に絶縁することによっ
て、イオンビーム内へ噴射された中和電流を監視するこ
とができる。

【００２９】２つのフランジ170 、171 がプレート164
に取り付けられて、イオンビームの領域に向かって半径
方向内向きに延在している。中和装置本体174 に表面Ｓ
が設けられており、イオンビーム移動経路を形成してい
る。中和装置本体は、軸方向に互いに離してねじ付きコ
ネクタ（図示せず）によってフランジ170 、171 に取り
付けられている端部プレート176 、177 によって支持さ
れている。

【００３０】図６は、中和装置本体174 の断面を示して
いる。本体174 には複数の空隙部210 が間隔をおいて設
けられており、その中に電子放出フィラメント160 が配
置されている。フィラメント160 は、好ましくは10ミリ
直径のタングステンワイヤーで、中和装置150 の長さ方
向に設けられている。それらは、表面Ｓに設けられて半
径方向内向きにイオンビーム20の領域に向かって開放し
ているギャップＧと整合している。

【００３１】各フィラメント160 は、それ専用のフィラ
メントアセンブリ220 によって支持されている。各アセ
ンブリ220 には、ねじ付きコネクタ224 によって中和装
置本体174 に連結された支持プレート222 が設けられて
いる。フィラメント取り付けブロック226 が、ねじ付き
コネクタ228 によって支持プレート222 に連結されてい
る。取り付けブロック226 は、フィラメント160 よりも
負電位のバイアスが掛けられた電子反射体Ｒを支持して
いる。これにより、フィラメントから熱イオン的に放出
された電子が電子反射体Ｒからはね返されて、ギャップ
Ｇを通ってイオンビーム領域へ送り込まれる。

【００３２】高エネルギー電子が電子放出表面Ｓに衝突
することによって、表面に衝突する時に高エネルギー電
子からエネルギーが伝達されるため、本体174 が加熱さ
れる。このため、冷却剤（好ましくは水）を、フィラメ
ント160 にほぼ平行に多数設けられた細長い通路240 に
循環させる。

【００３３】冷却剤は、入口管241 から管継手242 を通
って、端部プレート176 内の通路243 へ送られる。冷却
剤は、本体174 内をビーム移動経路に平行な一方向へ第
２端部プレート177 まで押し進められ、この第２端部プ
レート177 に形成されている円弧形凹部244 （図５を参
照）によって第１通路240aから隣接の通路へ送られる。
ここで冷却剤の流れ方向が逆転するため、冷却剤はイオ
ンビーム経路に沿って第１端部プレート176 まで逆進
し、この第１端部プレート176 にも隣接通路240を連結
する同様な円弧形凹部245 が形成されている。本体174
から熱を吸収しながら蛇行経路で移動した後、冷却剤は
最後の通路240bを通ってから、端部プレート177 に形成
されている出口通路246 を通って端部プレート177 から
出る。図３に示されているように、管継手247 及び管24
8 が高温になった冷却剤を注入装置から熱交換器（図示
せず）へ送り出す。

【００３４】イオンビーム中和装置150 に関する経験か
ら、アルゴン等の低濃度のイオン化ガスも高エネルギー
電子の領域へ噴射した場合、性能を高めることができる
ことがわかっている。衝突によるイオン化によって発生
する低速イオンが、円筒壁での負の空間電荷を部分的に
中和するのである。このガスは、プレート164 及びフラ
ンジ170 に貫設された管250 によって送り込まれる。管
250 は、中和装置の入口端部において本体174 の放出表
面Ｓとほぼ同じ半径方向位置で中和装置内へガスを送り
込む。本体174 内に設けられた貫通路にガス配管250 が
はめ込まれている。

【００３５】図７は、本体174 に形成された空隙部の１
つの中に配置されたフィラメントアセンブリ220 を示し
ている拡大図である。図７に示されているワイヤーフィ
ラメント160 は、電気絶縁体262 によって反射体Ｒから
離して設けられている２つの細長いねじ付きスタッド26
0 、261 の中央孔に挿通されている。フィラメント160
の両端部は、フィラメント160 を励起するための外部電
源に接続している電気コネクタ264 、265 に折り曲げ接
続されている。本発明の好適な実施例では、イオンビー
ムの周囲に互いに間隔をおいて配置された多数のフィラ
メント160 の各々は、中和装置本体174 よりも大径であ
って絶縁体268 、269 によって端部プレート176 、177
から離されている２つの環状バス266 、267 によってエ
ネルギー源に並列に接続されている。フィラメントを直
流電圧で励起することによって、フィラメントを加熱し
て熱イオン的に電子を放出させる電流を発生する。これ
らの電子は、約−300 Ｖdcの電位を有し、中和装置内の
電界によって加速されて表面Ｓへ進む。

【００３６】２つのスタッド260 、261 の外表面にねじ
が付けられて、テンション調節ナット270 、272 をスタ
ッド260 、261 上に螺合させることができるようになっ
ている。絶縁体262 とテンション調節ナット270 、272
との間にばね274 がはめ込まれている。テンション調節
ナット270 、272 の位置をスタッド上で調節することに
よって、これらのばね274 の圧縮力を調節し、それによ
ってフィラメント160のテンションを調節することがで
きる。

【００３７】電源280 （図１）がフィラメント160 及び
反射体Ｒに電力を供給している。電流または電圧に対す
るフィードバック調節は必要ない。電源は、バス266 、
267に接続しており、アースした本体174 に対して−300
Ｖdcの電圧バイアスを反射体に掛けており、さらに並
列接続されたフィラメント160 に10Ｖの信号を加える。
注入装置の作動中にビームの電位が変化するのに伴っ
て、中和装置の電流を変えてビームを中和し、ウェハ帯
電を最小に抑える。

【００３８】以上に本発明の好適な実施例をある程度詳
細に説明してきたが、本発明の精神の範囲内において様
々な変更を加えることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、イオンビームが注入室
に入る直前の位置で、円筒形の電子発生源がイオンビー
ムを包囲し、電子発生源に等間隔に設けられた空隙部内
に、励起されて電子を放出するワイヤーフィラメントを
収容しているので、電子は、加速されてイオンビームの
領域を通過し、円筒形電子支持体の内向きの壁に衝突し
て、イオンビームを中和する低エネルギー電子を放出す
ることができる。

【００４０】この結果、注入装置の作動中にビームの電
位が変化するのに伴って、中和装置の電流を変えてビー
ムを中和し、ウェハ帯電を最小に抑えることができる。
また、ビーム中和装置の性能は、電子放出表面とイオン
ビームとの間の領域内へイオン化ガスを噴射することで
高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】イオン注入装置の概略図である。

【図２】イオン源からイオン注入室までのイオンビーム
経路を一部断面図で示した拡大図である。

【図３】低エネルギー電子をイオンビーム内へ噴射する
ためのビーム中和装置を示している、イオン注入装置の
一部断面図で示した側面図である。

【図４】図３の３Ａー３Ａ線で定められる平面から見た
図である。

【図５】図３の３Ｂー３Ｂ線で定められる平面から見た
図である。

【図６】多数のフィラメントを支持する円筒形支持体を
示し、また内向きの二次電子放出表面も示している断面
図である。

【図７】ビーム中和装置の領域へ高エネルギー電子を噴
射するためのフィラメントの拡大平面図である。

【図８】等間隔に配置された多数のフィラメントから放
出された高エネルギー一次電子から二次電子が発生する
ところを示しているビーム中和装置の概略図である。

【符号の説明】

10 イオン注入装置 12 イオン源 14 分析磁石 22 イオン注入室 40 ウェハ支持体 150 ビーム中和装置 160 フィラメント 174 中和装置本体 280 電源 Ｓ 二次電子放出表面

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工物のイオンビーム処理を行うための
   イオン注入装置であって、 ａ）加工物の処理に使用される正電荷イオンを放出する
   イオンビーム源と、 ｂ）イオンビーム源を出たイオンからイオンビームを形
   成するための構造を有するビーム形成手段と、 ｃ）加工物をイオンビーム内に位置決めして注入量を制
   御するための構造を有する注入手段と、 ｄ）i) ビーム中和電子を与えるため内向きに湾曲した
   表面を備えてイオンビームを包囲している円筒形の金属
   部材と、 ii) 中和電子をイオンビーム領域に入るようにさせるた
   め、高エネルギー電子を金属部材の内向き表面に接触す
   る方向へ送るように配置された複数のフィラメントとを
   含むビーム中和手段と、 ｅ）複数のフィラメントに対して円筒形金属部材に電気
   バイアスを掛けるための電源手段とを有していることを
   特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 フィラメントは、イオンビームの軸線に
   ほぼ平行に延在しかつ円筒形金属部材の内向きに湾曲し
   た電子放出表面の半径方向外側に配置される、細長いワ
   イヤーフィラメントを有していることを特徴とする請求
   項１のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 円筒形金属部材は、ワイヤーフィラメン
   トをイオンビームの周囲に等間隔に配置するために、等
   間隔に離設したフィラメント支持空洞部を有する部材本
   体からなることを特徴とする請求項２のイオン注入装
   置。
4. 【請求項４】 ａ）正電荷イオンビームを発生して、加
   工物に衝突させるために該イオンビームをビーム移動経
   路に沿って指向するイオン源手段と、 ｂ）注入部において加工物をイオンビーム内に位置決め
   るための加工物位置決め手段と、 ｃ）ビーム移動経路に沿って注入部の前方に配置され
   て、高エネルギー電子をビーム中和領域へ送る電子発生
   手段と、 ｄ）前記ビーム中和領域を通過する高エネルギー電子を
   遮断して、前記ビーム中和領域内に低エネルギーの二次
   電子を発生する導電手段と、 ｅ）電子を電子発生手段から導電手段へ加速して移動す
   るため、導電手段に対してある電圧のバイアスを電子発
   生手段に掛ける電源手段とを有していることを特徴とす
   るイオンビーム注入装置。
5. 【請求項５】 電子発生手段は、熱イオン的に電子を放
   出する複数のワイヤーフィラメントを有しており、導電
   手段は、内向きの表面を備えた円筒形の金属部材を有し
   ており、さらに電源手段が複数のワイヤーフィラメント
   間に電圧を供給することを特徴とする請求項４のイオン
   ビーム注入装置。
6. 【請求項６】 さらに、内向き表面の半径方向内側の領
   域へガスを噴射して、前記領域内に低エネルギーイオン
   を発生させるイオン化ガス源を有することを特徴とする
   請求項５のイオンビーム注入装置。
7. 【請求項７】 イオン注入装置に使用されるイオンビー
   ム中和装置であって、 ａ）イオンビームが通過できる大きさの通路を備え、イ
   オンビームに対して一定の電位に保持される金属本体
   と、 ｂ）金属本体を通過するイオンビームの移動方向にほぼ
   平行な向きで等間隔に配置され、金属本体に機械的に連
   結されているが電気的に絶縁されている複数の細長い電
   子放出フィラメントと、 ｃ）金属本体をイオンビームに対応した位置に取り付け
   るための支持構造体と、 ｄ）金属本体に対して電子放出フィラメントに負のバイ
   アス電位を掛けると共に、フィラメント間に電圧を加え
   て、電子を放出するのに十分な温度までフィラメントを
   加熱するための電流を発生させる電源手段とを有してお
   り、 ｅ）前記金属本体には、イオンビーム側に向いたほぼ円
   筒形の表面を有し、前記フィラメントからの高エネルギ
   ー電子がこの円筒形表面に衝突した時に低エネルギー電
   子を放出する、ことを特徴とするイオンビーム中和装
   置。
8. 【請求項８】 金属本体は、本体に冷却剤を循環させ
   て、高エネルギー電子が筒形表面と衝突することによっ
   て発生する熱を消散させる通路を形成することを特徴と
   する請求項７のイオンビーム中和装置。
9. 【請求項９】 支持構造体は、前記冷却剤を金属本体へ
   送り、それから再び受け取って循環させるための構造体
   をさらに含むことを特徴とする請求項８のイオンビーム
   中和装置。
10. 【請求項１０】 さらに、前記金属本体のほぼ円筒形表
    面の半径方向内側の領域へイオン化ガスを噴射するため
    のガス源を有していることを特徴とする請求項８のイオ
    ンビーム中和装置。