KR100829040B1 - 이온원의 작동 방법 및 이온 주입 장치 - Google Patents

이온원의 작동 방법 및 이온 주입 장치 Download PDF

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쇼지로 도히
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닛신 이온기기 가부시기가이샤
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Abstract

이온원(2)의 플라즈마 챔버(20) 내에 공급하는 이온원 가스(50)로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하여 이온원(2)으로부터 이온 빔(4)을 인출하는 경우, 이온원(2)의 플라즈마 챔버(20)에 대한 플라즈마 전극(31)의 바이어스 전압(VB)을 바이어스 회로(64)에 의해 플러스로 설정한다.

Description

이온원의 작동 방법 및 이온 주입 장치{METHOD OF OPERATING ION SOURCE AND ION IMPLANTING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 이온 주입 장치의 실시예를 도시하는 개략 평면도.
도 2는 도 1에서의 이온원 주위의 상세예를 도시하는 도면.
도 3은 도 2에서의 가스 공급원의 예를 도시하는 도면.
도 4는 도 2에서의 바이어스 회로의 다른 예를 도시하는 도면.
도 5는 도 2에서의 바이어스 회로의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 6은 이온원 가스로서 100%의 BF3을 이용하고 바이어스 전압을 변경한 경우에 이온 빔 내의 각종 이온 전류의 비율을 측정한 결과의 예를 도시하는 도면.
도 7은 이온원 가스로서 40%의 PH3/H2를 이용하고 바이어스 전압을 변경한 경우에 이온 빔 내의 각종 이온 전류의 비율을 측정한 결과의 예를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 이온원
4 : 이온 빔
6 : 질량 분리 자석
8 : 분리 슬릿
10 : 기판
12 : 유지부
20 : 플라즈마 챔버
22 : 플라즈마
30 : 인출 전극 시스템
31 : 플라즈마 전극
36 : 절연체
48 : 가스 공급원
50 : 이온원 가스
64 : 바이어스 회로
66 : 바이어스 전원
80 : 제어 장치
본 발명은 예를 들면 이온 주입 장치(본 명세서에서는 이온 도핑 장치라고 불리는 것을 포함함)에 이용되는 이온원의 작동 방법 및 이 작동 방법을 실시할 수 있는 이온 주입 장치에 관한 것이다. 본 명세서에서, 이온은 플러스 이온을 의미하며, 이온 빔은 플러스 이온 빔을 의미한다.
이온 빔을 인출하는 이온원으로는 플라즈마 챔버 내의 이온원 가스를 아크 방전 등으로 인한 전자 충격에 의해 전리시키고, 이에 의해 플라즈마를 생성하는 전자 충격형 이온원이 있다.
또한, 전자 충격형 이온원로는 플라즈마 챔버의 내벽 부근에 커스프 자장(cusp magnetic field)(다극 자장)을 형성하는 이온원이 있다. 이러한 이온원은 버킷형 이온원, 다극 자장형 이온원 또는 멀티 커스프형 이온원이라고 칭하기도 한다.
그러한 이온원에서, 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 전극의 전위가 고려된다. 플라즈마 전극은 플라즈마로부터 이온 빔을 인출하는 인출 전극 시스템을 구성하는 인출 전극 중 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마에 가장 근접한 전극이다.
종래, 플라즈마 전극은 절연체에 의해 플라즈마 챔버로부터 전기적으로 절연되며, 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 전극의 전위는 DC 전원에 의해 마이너스로 바이어스되거나, 플라즈마 챔버와 플라즈마 전극을 고저항을 통해 연결하여 플로팅 전위(floating potential)로 설정하고 있다. 플로팅 전위의 경우, 이온 빔 인출 시에 플라즈마 전극의 전위는 전자가 플라즈마 내의 이온보다 가볍고 이에 따라 그 이동도가 매우 높기 때문에 많은 전자의 입사로 인한 자가 바이어스(self-bias)에 의해 마이너스 전위로 된다.
따라서, 여하튼 이온 빔 인출 시에 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 전극의 바이어스 전압은 마이너스로 통상 설정된다. 이는 주로 다음과 같은 이유에 의해서이다. 바이어스 전압을 마이너스로 설정하는 경우, 플라즈마 내의 전자가 동일한 극성의 플라즈마 전극을 향해 도망치기 어렵게 되며, 이에 의해 전자의 손실이 감소되고, 플라즈마 내의 이온이 반대 극성의 플라즈마 전극을 통해 효과적으로 인출되다.
바이어스 전압을 마이너스로 설정하는 기법에 상응하는 구성의 예로서, 특허 문헌 1(일본 특허 공개 제2004-362901호 공보(단락 0041, 도 1))에 제1 인출 전극(플라즈마 전극에 대응)에 인출용 전원의 마이너스 극이 연결되는 구성을 나타내는 도면이 있다(도 1 참조).
실험을 통해 다음과 같이 드러났다. 전술한 바와 같은 종래의 바이어스 전압의 인가 방법, 다시 말해 이온원의 작동 방법에서, 이온원 가스로서 포스핀(PH3) 함유 가스(예를 들면, 수소 또는 헬륨으로 포스핀을 희석하여 얻어진 가스)를 이용하여 이온 빔을 인출하는 경우, 구체적으로는 PHx +(x=0∼3, x=0인 경우 P+, 이하에서도 동일하게 적용)인 원하는 이온 대 다른 이온(예를 들면, H+, H2 +, 및 H3 +)의 비율을 증가시킬 수 있다. 반면에, 이온원 가스로서 3불화 붕소(BF3) 함유 가스(예를 들면, 100% 농도의 3불화 붕소)를 이용하여 이온 빔을 인출하는 경우, 구체적으로는 B+인 원하는 이온 대 다른 이온(예를 들면, F+, BF+, 및 BF2 +)의 비율을 증가시키는 것은 곤란하다.
본 발명의 실시예에서는 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하여 이온 빔을 인출할 때에, 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있는 이온원의 작동 방법 및 이온 주입 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스와 포스핀 함유 가스를 전환하면서 이용하여 이온 빔을 인출할 때에, 3불화 붕소 함유 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시키고, 포스핀 함유 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 PHx +의 비율을 증가시킬 수 있는 이온원의 작동 방법 및 이온 주입 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 이온원의 제1 작동 방법은, 이온원 가스가 안으로 도입되어 내부에서 플라즈마를 생성하는 데에 사용되는 플라즈마 챔버와, 이 플라즈마 챔버 내에서 이온원 가스를 전자 충격에 의해 전리시켜 플라즈마를 생성하는 전리 부재와, 플라즈마 챔버의 개구부 부근에 배치되어 플라즈마로부터 이온 빔을 인출하는, 하나 이상의 전극을 갖는 인출 전극 시스템과, 이 인출 전극 시스템을 구성하는 전극 중 플라즈마에 가장 근접한 전극인 플라즈마 전극을 플라즈마 챔버로부터 전기적으로 절연시키는 절연 부재와, 플라즈마 챔버의 내벽 부근에 커스프 자장을 형성하는 복수의 자석을 포함하는 이온원을 작동시키는 이온원의 작동 방법으로서, 이온원 가스로서 3불화 붕소(BF3) 함유 가스를 이용하여 이온 빔을 인출할 때에, 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 전극의 바이어스 전압을 플러스로 설정하는 것인 이온 원의 작동 방법이다.
제1 작동 방법에 따르면, 바이어스 전압을 플러스로 설정하는 경우, 바이어스 전압이 마이너스 전압이거나 0 V인 경우에 비해, 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있다는 것이 실험에 의해 확인되었다.
본 발명에 따른 이온원의 제2 작동 방법은, 이온원 가스로서 3불화 붕소(BF3) 함유 가스를 이용하여 이온 빔을 인출할 때는, 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 전극의 바이어스 전압을 플러스로 설정하고, 이온원 가스로서 포스핀(PH3) 함유 가스를 이용하여 이온 빔을 인출할 때는, 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 전극의 바이어스 전압을 마이너스로 설정하는 것을 특징으로 한다.
제2 작동 방법에 따르면, 바이어스 전압을 전술한 바와 같이 전환하게 되면, 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있고, 포스핀 함유 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 PHx +의 비율을 증가시킬 수 있다는 것이 실험에 의해 확인되었다.
본 발명에 따른 제1 이온 주입 장치는, 이온원으로부터 인출한 이온 빔을 기판에 입사시켜 이온 주입을 수행하는 구성의 이온 주입 장치로서, (a) 이온원 가스가 안으로 도입되어 내부에서 플라즈마를 생성하는 데에 사용되는 플라즈마 챔버와, 이 플라즈마 챔버 내에서 이온원 가스를 전자 충격에 의해 전리시켜 플라즈마를 생성하는 전리 부재와, 플라즈마 챔버의 개구부 부근에 배치되어 플라즈마로부 터 이온 빔을 인출하는, 하나 이상의 전극을 갖는 인출 전극 시스템과, 이 인출 전극 시스템을 구성하는 전극 중 플라즈마에 가장 근접한 전극인 플라즈마 전극을 플라즈마 챔버로부터 전기적으로 절연시키는 절연 부재와, 플라즈마 챔버의 내벽 부근에 커스프 자장을 형성하는 복수의 자석을 포함하는 이온원과, (b) 3불화 붕소(BF3)를 함유하는 이온원 가스를 이온원의 플라즈마 챔버 안으로 공급하는 가스 공급 유닛과, (c) 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하여 이온 빔을 인출할 때에 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 전극의 바이어스 전압을 플러스로 설정하는 바이어싱 유닛을 포함하는 이온 주입 장치이다.
제1 이온 주입 장치에 따르면, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스를 이용하여, 붕소 함유 이온을 포함하는 이온 빔을 이온원으로부터 인출할 수 있고, 바이어스 전압을 플러스로 설정할 수 있어, 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 제2 이온 주입 장치는, (a) 제1 이온 주입 장치의 이온원과 동일한 식으로 구성된 이온원과, (b) 3불화 붕소(BF3)를 함유하는 이온원 가스와 포스핀(PH3)을 함유하는 이온원 가스를 전환하면서 이온원의 플라즈마 챔버 안으로 공급하는 가스 공급 유닛과, (c) 이온원으로부터 이온 빔을 인출할 때에, 플라즈마 챔버에 대한 플라즈마 전극의 바이어스 전압을 플러스 전압과 마이너스 전압 간에 전환할 수 있는 바이어싱 유닛과, (d) 가스 공급 유닛 및 바이어싱 유닛을 제어하여, 상기 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스가 상기 플라즈마 챔버 안으로 공급되는 경우 바이어스 전압을 플러스로 설정하고, 포스핀을 함유하는 이온원 가스가 플 라즈마 챔버 안으로 공급되는 경우 바이어스 전압을 마이너스로 설정하는 제어기를 포함하는 이온 주입 장치이다.
제2 이온 주입 장치에 따르면, 이온원 가스를 3불화 붕소 함유 가스와 포스핀 함유 가스 간에 전환하여, 하나의 이온원으로부터, 붕소 함유 이온을 포함하는 이온 빔과, 인 함유 이온을 포함하는 이온 빔을 전환하여 인출할 수 있고, 바이어스 전압을 전술한 바와 같이 전환하여, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있고, 포스핀을 함유하는 이온원 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 PHx +의 비율을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 제3 이온 주입 장치는, 제1 및 제2 이온 주입 장치의 구조 외에도 이온원과 기판용 유지부 사이에, 이온원으로부터 인출한 이온 빔의 질량 분리를 수행하는 질량 분리 유닛을 더 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 실시예를 도시하는 개략 평면도이다. 이 이온 주입 장치는 이온원(2)으로부터 인출된 이온 빔(4)을 기판 구동 장치(14)의 유지부(12)에 유지된 기판(10)에 입사시켜, 기판(10)에 대해 이온 주입을 행하도록 구성되어 있다. 이온원(2)으로부터 기판 구동 장치(14)에 이르는 이온 빔(4)의 경로(빔 라인)는 진공 용기(도시 생략)에 의해 둘러싸여, 이온 주입 중에 진공 분위기로 유지된다.
본 실시예에서, 이온원(2)으로부터 인출되어 기판(10)에 입사되는 이온 빔(4)은, 도 1의 지면(紙面)의 앞뒤 방향과 일치하는 Y 방향의 폭 W(도 2 참조)가, Y 방향에 대해 직교하는 방향에서의 두께 T보다도 충분히 큰 시트 형상을 하고 있다. 빔이 기판에 입사될 때에 이온 빔(4)의 폭 W는 동일한 방향에서의 기판(10)의 치수보다도 약간 크다.
본 실시예에서, 이온원(2)과 유지부(12) 사이에는, 이온원(2)으로부터 인출한 이온 빔(4)의 질량 분리를 수행하는 질량 분리 유닛을 구성하는 질량 분리 자석(6) 및 분리 슬릿(8)이 배치되어 있다. 질량 분리 자석(6)은 원하는 이온을 선택적으로 인출하도록 이온 빔(4)을 두께 T의 방향으로 굴곡시킨다. 분리 슬릿(8)은 질량 분리 자석(6)의 하류측에 배치되어, 원하는 이온이 선택적으로 통과할 수 있도록 질량 분리 자석(6)과 협동한다.
본 실시예에서, 기판 구동 장치(14)는 유지부(12)에 유지된 기판(10)을 그 기판(10)에 입사되는 이온 빔(4)의 두께 T의 방향(다시 말해, 폭 W와 교차하는 방향)을 따라 연장하는 X 방향으로 기계적으로 왕복 구동한다. 이 실시예에서, 기판 구동 장치(14) 자체가 레일(도시 생략)을 따라 X 방향으로 왕복 운동한다. 기판(10)의 왕복 구동과 이온 빔(4)의 시트 형상으로 인해, 이온 주입은 기판(10)의 전체면에 이온 빔(4)을 입사시키면서 수행할 수 있다.
예를 들면, 이온 주입은, 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 기판(예를 들면, 유리 기판)(10)의 표면에 다수의 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하는 공정에 이용할 수 있다. 때로는, 그러한 경우의 이온 주입을 이온 도핑이라고 부르고, 이온 주입 장치를 이온 도핑 장치라고 부른다. 기판(10)은 전술한 기판 외의 기판이거나, 예를 들면 반도체 기판 등일 수도 있다.
도 2에서는 이온원(2) 주위의 상세예를 도시한다. 이 이온원(2)은, 이온원 가스(50)가 안으로 도입되어 내부에서 플라즈마(22)를 생성하는 데에 사용되는 플라즈마 챔버(20)와, 플라즈마 챔버(20) 내에서 이온원 가스(50)를 전자 충격에 의해 전리시켜 플라즈마(22)를 생성하는 전리 부재(엄밀히 말하자면, 그 부재의 일부)를 구성하는 하나 이상(본 실시예에서는 복수)의 필라멘트(24)와, 플라즈마 챔버(20)의 개구부 부근에 배치되어 플라즈마(22)로 인한 전계의 작용에 의해 이온 빔(4)을 가속하여 인출하는 인출 전극 시스템(30)을 포함하고 있다.
복수의 필라멘트(24)는 플라즈마 챔버(20) 내에서 이온 빔(4)의 폭 W 방향으로 병렬 배치되어 있다. 각 필라멘트(24)에는 그 필라멘트를 가열하는 필라멘트 전원(26)이 연결되어 있다. 각 필라멘트(24)의 일단(본 실시예에서는 플러스 극단)과 플라즈마 챔버(20) 사이에 플라즈마 챔버를 플러스 측으로 하여, DC 아크 전원(28)이 연결되어 있다. 플라즈마 챔버(20)는 애노드를 겸하고 있다. 각 필라멘트(24)와 플라즈마 챔버(20) 사이에 아크 방전이 발생하며, 이 방전 시에 생성되는 전자의 충격에 의해 이온원 가스(50)가 이온화되고, 이에 따라 이온 빔(4)의 폭 W 방향으로 길게 분포된 플라즈마(22)가 플라즈마 챔버(20) 내에 균일하게 생성될 수 있다. 이 실시예에서, 필라멘트(24), 필라멘트 전원(26) 및 아크 전원(28)이 전리 부재를 구성한다. 전술한 바와 같이, 이온원(2)은 전자 충격형 이온원이다.
플라즈마 챔버(20)의 주위에서, 즉 본 실시예에서는 플라즈마 챔버(20)의 측면의 주위 및 배면에서, 커스프 자장(엄밀히 말하자면 멀티 커스프 자장, 또한 다극 자장이라고도 칭함)을 형성하는 복수(본 실시예에서는 다수)의 자석(40)이 플라 즈마 챔버(20)의 내벽 부근에 배치되어 있다. 본 실시예에서 각 자석(40)은 영구 자석이며, 대안적으로는 전자석일 수도 있다. 이온원(2)은 전술한 바와 같이 버킷형 이온원 등으로도 불린다.
인출 전극 시스템(30)은 하나 이상의 전극을 갖고 있다. 본 실시예에서, 인출 전극 시스템은 플라즈마에 가장 근접한 측에서부터 하류측으로 배치된 플라즈마 전극(31), 인출 전극(32), 억제 전극(33) 및 접지 전극(34)을 갖고 있다. 본 실시예에서, 각 전극(31∼34)은 다수의 이온 인출 구멍을 서로 대응하는 위치에 구비하고 있다.
플라즈마 전극(31)으로부터 플라즈마 챔버(20)를 전기적으로 절연시키는 절연 부재로서 기능을 하는 절연체(36)가 플라즈마 전극과 플라즈마 챔버 사이에 배치된다. 예를 들면, 절연체(38)가 전극(31∼34)을 서로 전기적으로 절연시킨다.
간단하게 말하면, 플라즈마 전극(31)은 인출되는 이온 빔(4)의 에너지를 결정하는 전극이다. 이 플라즈마 전극(31)에는 후술하는 바이어스 회로(64)를 통해 플라즈마 챔버(20)에 대해 플러스 또는 마이너스의 바이어스 전압(VB)이 인가된다. 접지 전위를 기준으로 플러스의 고전압(가속 전압)이 DC 가속 전원(42)으로부터 플라즈마 챔버(20)에 인가된다. 인출 전극(32)은 플라즈마 전극(31)에 대한 전위차를 생성하고, 이러한 전위차에 의한 전계에 의해 플라즈마(22)로부터 이온 빔(4)을 인출하는 전극이다. 이 인출 전극에는 플라즈마 챔버(20)의 전위를 기준으로 마이너스의 전압(인출 전압)이 DC 인출 전원(44)으로부터 인가된다. 억제 전극(33)은 하류측으로부터의 전자의 역류를 억제하는 전극으로서, 이 전극에는 DC 억제 전원(46)으로부터 접지 전위를 기준으로 하여 마이너스의 전압(억제 전압)이 인가된다. 접지 전극(34)은 접지되어 있다.
플라즈마 챔버(20) 내에는 가스 공급 유닛을 구성하는 가스 공급원(48)으로부터 3불화 붕소(BF3)를 함유하는 이온원 가스(50)가 공급될 수 있다.
대안으로, 가스 공급원(48)으로는, 플라즈마 챔버(20) 내에 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50) 및 포스핀(PH3)을 함유하는 이온원 가스(50) 중 어느 하나로 전환하면서 공급할 수 있는 구성이 채용될 수도 있다. 이러한 구성의 가스 공급원(48)의 예가 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 도시한 가스 공급원(48)은 가스원(52)으로부터의 3불화 붕소 함유 가스(54) 및 가스원(56)으로부터의 포스핀 함유 가스(58) 중 어느 하나를 이온원 가스로서 플라즈마 챔버(20) 안으로 공급하도록 밸브(60, 62)를 전환할 수 있다. 이 밸브(60, 62)의 전환, 즉 이온원 가스(50)의 전환은 수동 조작으로 수행할 수도 있다. 대안적으로, 본 실시예에서와 같이, 밸브(60, 62)를 제어 밸브로서 구성하여, 제어 장치(80)(도 1 참조, 이하에서도 동일하게 적용)로부터 공급되는 제어 신호(S1)에 기초하여 밸브를 제어하는 것이 바람직하다.
도 2에서 점(a 내지 d)과 도 3 내지 도 5에서 점(a 내지 d)은 각각 대응한다.
통상, 3불화 붕소는 100% 또는 그 부근의 농도로 사용된다. 그러한 경우에 도 본 명세서에서는 3불화 붕소 함유 가스라고 총칭하고 있다. 통상, 포스핀은 수소 또는 헬륨으로 적절히 희석하여 사용된다. 이 경우는 문언대로, 사용되는 가스는 포스핀 함유 가스이다.
도 2를 다시 참조하면, 플라즈마 챔버(20)와 플라즈마 전극(31) 사이에는 바이어스 회로(64)가 연결된다. 이 바이어스 회로는 이온 빔(4)을 인출할 때에 플라즈마 챔버(20)에 대한 플라즈마 전극(31)의 전위[다시 말해, 플라즈마 챔버(20)를 기준으로 한 플라즈마 전극(31)의 전위]인 바이어스 전압(VB)을 제어하는 바이어싱 유닛을 구성한다. 바이어스 회로(64)에서 바이어스 전압(VB)은 플러스로 설정될 수 있다. 대안적으로, 바이어스 전압(VB)이 플러스 전압과 마이너스 전압 간에 전환될 수 있는 구성이 바이어스 회로(64)로서 채용될 수도 있다.
바이어스 전압(VB)을 플러스로 설정하는 경우에, 도 2에 도시한 바와 같이, 바이어스 회로(64)는 플라즈마 챔버(20)에 대해 플러스인 바이어스 전압(VB)을 플라즈마 전극(31)에 인가하는 DC 바이어스 전원(66)으로 구성할 수 있다. 바람직하게는, 바이어스 전원(66)은 그 출력 전압이 가변적이도록 구성할 수 있다. 이는 후술하는 다른 예의 바이어스 전원(66)에도 마찬가지로 적용된다. 이러한 바이어스 회로(64)는 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50)를 플라즈마 챔버(20) 내에 공급하고, 그 이온원 가스(50)를 이용하여 이온 빔(4)을 인출할 때에 이용한다.
바이어스 전압(VB)을 플러스 전압과 마이너스 전압 간에 전환할 수 있는 바 이어스 회로(64)는 예를 들면, 그 출력 전압을 플러스 전압과 마이너스 전압 간에 전환할 수 있는 바이폴라 전원일 수도 있다. 이 경우에, 바이어스 전원(66)의 출력 전압의 극성의 전환(다시 말해, 반전, 이하에서도 동일하게 적용)은 수동 조작으로 행할 수도 있다. 대안적으로, 본 실시예에서와 같이 제어 장치(80)로부터 공급된 제어 신호(S2)에 기초하여 전환을 수행하는 것이 바람직하다.
대안적으로, 바이어스 회로(64)는 도 4 또는 도 5에 도시한 바와 같이 구성할 수도 있다.
도 4에 도시한 바이어스 회로(64)는 통상의(즉, 출력 전압이 단일 극성을 가짐, 이하에서도 동일함) DC 바이어스 전원(66)과, 전원의 출력 전압을 극성을 반전시키면서 점(a, b) 사이에 출력하는 2개의 전환 스위치(68)를 갖고 있다. 전환 스위치(68)의 전환, 즉 바이어스 전압(VB)의 극성의 전환은 수동 조작에 의해 행해질 수 있다. 대안적으로, 본 실시예에서와 같이 제어 장치(80)로부터 공급되는 제어 신호(S2)에 기초하여 그러한 전환을 행하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시한 바이어스 회로(64)는 통상의 DC 바이어스 전원(66)과, 이 전원에 직렬 연결된 스위치(70)와, 이들 두 구성 요소의 직렬 회로에 병렬 연결된 저항기(72)를 갖고 있다. 저항기(72)는 플라즈마 전극(31)을 플로팅 전위로 설정하는 고저항치(예를 들면, 1 ㏀ 내지 1 ㏁)를 가질 수 있다. 스위치(70)가 ON으로 되면, 바이어스 전압(VB)은 바이어스 전원(66)으로부터의 출력 전압에 의해 플러스로 될 수 있다. 스위치(70)가 OFF로 되면, 플라즈마 전극(31)은 저항기(72)에 의 해 플로팅 전위로 되어, 플라즈마 전극(31)의 전위가 이온 빔 인출 시에 전술한 전자 입사의 작용에 의해 마이너스 전위로 될 수 있어, 바이어스 전압(VB)이 마이너스로 될 수 있다. 스위치(70)의 ON/OFF 작동, 즉 바이어스 전압(VB)의 극성 전환은 수동 조작에 의해 행할 수도 있다. 대안적으로, 본 실시예에서와 같이 제어 장치(80)로부터 공급된 제어 신호(S2)에 기초하여 그러한 전환을 행하는 것이 바람직하다.
제어 장치(80)는 제어 신호(S1 및 S2)를 이용하여 가스 공급원(48) 및 바이어스 회로(64)를 제어하여, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50)가 플라즈마 챔버(20) 내로 공급될 때에는 바이어스 전압(VB)을 플러스로 설정하고, 포스핀을 함유하는 이온원 가스(50)가 플라즈마 챔버(20) 내로 공급될 때에는 바이어스 전압(VB)을 마이너스로 설정하는 하는 기능을 갖고 있다.
이온원(2)의 제1 작동 방법에 대해 설명할 것이다. 이온원 가스(50)로서 상기 3불화 붕소 함유 가스를 이용하여 이온 빔(4)을 인출하는 경우, 바이어스 전압(VB)은 플러스로 설정된다. 이러한 구성에 따라, 바이어스 전압(VB)을 마이너스 전압이나 0 V로 설정한 경우에 비해, 이온 빔(4) 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있다. 즉, B+을 효과적으로 인출할 수 있다.
도 6에서는 이온원 가스(50)로서 100%의 BF3(즉, 100%의 농도의 BF3)을 이용 하고 바이어스 전압(VB)을 변경한 경우, 이온 빔(4) 내의 각종 이온 전류의 비율을 측정한 결과의 예를 나타내고 있다. 이 예에서, B+는 다음의 조건하에서 250 내지 270 ㎂/㎝의 이온 전류로 인출된다. 이온원 가스(50)의 유량은 6 ccm이고, 아크 전원(28)으로부터의 아크 전압은 80 V이며, 아크 전류는 22 A이고, 가속 전원(42)으로부터의 가속 전압은 50 ㎸이며, 인출 전원(44)으로부터의 인출 전압은 7 내지 12 ㎸이고, 억제 전원(46)으로부터의 억제 전압은 0.5 ㎸이다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 바이어스 전압(VB)을 플러스로 설정하고, 그 절대값을 크게 함에 따라, B+의 비율이 상대적으로 커지고, 다른 이온의 비율이 상대적으로 작아진다. 다시 말해, 이온 빔(4) 내에 함유되는 B+와 같은 이온종의 비율을 플러스의 바이어스 전압(VB)의 크기에 의해 제어할 수 있다. 도 6에는 나타내지 않았지만, 바이어스 전압(VB)을 마이너스로 설정하면, B+의 비율이 더 감소하고, BF2 +의 비율은 더 증가한다.
전술한 바와 같은 결과를 달성할 수 있는 원리는 아직 정확하게 규명되어 있지는 않다. 그러나, 바이어스 전압(VB)을 플러스로 설정하고, 그 플러스 전압을 크게 하면, 바이어스 전압(VB)이 마이너스로 설정된 경우에 비해, 플라즈마(22)가 플 라즈마 전극(31)에 더욱 근접하여, 플라즈마 전극(31) 부근에서 단면적이 큰 BF2 +, BF+ 등이 전자와의 재결합에 의해 중성화할 가능성이 B+의 경우에 비해 크기 때문인 것으로 생각된다.
도 6으로부터, 이온 빔(4) 내의 B+의 비율을 증가시키기 위해서는, 바이어스 전압(VB)은 0 < VB ≤ 10 [V] 정도의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 바이어스 전압(VB)의 상한은 10 V보다도 약간 더 높거나, 예를 들면 약 15 V로 설정할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 이온 빔(4) 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있고, 이에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, B+가 원하는 이온[예를 들면, 기판(10)에 이온 주입을 위한 도펀트 이온]으로서 이용되는 경우, 도펀트 이온 이외의 불필요한 이온이 가속되는 비율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이온 빔(4)을 가속하기 위한 가속 전원의 용량을 작게 할 수 있다. 도 2의 예에서, 가속 전원은 가속 전원(42)이다. 이온원(2)의 하류측에, 즉 예를 들면 도 1에 도시한 질량 분리 자석(6)과 분리 슬릿(8) 사이에, 후단 가속기가 배치되는 경우, 그 가속기를 위한 전원은 가속 전원에 해당한다(이하에서도 동일하게 적용).
도 1에 도시한 실시예의 경우와 같이, 이온원(2)의 하류측에 질량 분리 유닛[구체적으로, 질량 분리 자석(6) 및 분리 슬릿(8)]이 배치되는 경우, 불필요한 이온이 질량 분리 자석(6)의 벽면이나 분리 슬릿(8)에 충돌함으로써 아웃 가스(out-gas)를 발생시키고, 또 그러한 충돌에 의해 방출되는 금속 물질에 의해 기판(10)이 오염(즉, 금속 오염)되는 문제를 감소시킬 수 있다.
이온원(2)의 제2 작동 방법에 대해 설명할 것이다. 이온원 가스(50)로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하여 이온 빔(4)을 인출할 때에는 바이어스 전압(VB)을 플러스로 설정하고, 이온원 가스(50)로서 포스핀 함유 가스를 이용하여 이온 빔(4)을 인출할 때에는 바이어스 전압(VB)을 마이너스로 설정한다. 이러한 식으로 바이어스 전압(VB)을 전환하여 출력하는 경우, 이온원 가스(50)로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용할 때에는 이온 빔(4) 내의 B+의 비율을 증가시켜 B+를 효과적으로 인출할 수 있고, 포스핀 함유 가스를 이용할 때에는 이온 빔(4) 내의 PHx +의 비율을 증가시켜 PHx +를 효과적으로 인출할 수 있다.
이온원 가스(50)로서 100%의 BF3을 이용한 경우의 측정 결과는 도 6을 참조하여 전술한 바와 같다. 도 7에서는 이온원 가스(50)로서 40% PH3/H2(즉, 수소로 희석한 40% 농도의 PH3)를 이용하고, 바이어스 전압(VB)을 변경한 경우에 이온 빔(4) 내의 각종 이온 전류의 비율을 측정한 결과의 예를 나타내고 있다. 그 도면에서, PHx +는 31 내지 34 [amu]의 질량수를 갖는 이온인 P+, PH+, PH2 +, 및 PH3 +을 모 두 지칭하는 것이다.
도 7에서는 PH+을 다음의 조건 하에서 375 내지 510 ㎂/㎝의 이온 전류로 인출한 예를 나타낸다. 이온원 가스(50)의 유량은 14 ccm이고, 아크 전원(28)으로부터의 아크 전압은 40 V이며, 아크 전류는 22 A이고, 가속 전원(42)으로부터의 가속 전압은 65 ㎸이며, 인출 전원(44)으로부터의 인출 전압은 7 ㎸이고, 억제 전원(46)으로부터의 억제 전압은 0.5 ㎸ 이다.
도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 바이어스 전압(VB)을 마이너스로 설정하고, 그 절대값을 크게 함에 따라, PHx +의 비율이 상대적으로 커지고, 다른 이온의 비율이 상대적으로 작아진다. 다시 말해, 이온 빔(4) 내에 함유되는 PHx +와 같은 이온종의 비율을 마이너스의 바이어스 전압(VB)의 크기에 의해 제어할 수 있다. 바이어스 전압(VB)을 0 V 또는 플러스로 설정하면, PHx +의 비율은 더 감소한다.
도 7로부터, 이온 빔(4) 내의 PHx +의 비율을 높이기 위해서는, 바이어스 전압 (VB)은 마이너스로 설정하는 것이 바람직하고, 본 예에서는 바이어스 전압 (VB)은 구체적으로 -30 ≤ VB < 0 [V] 정도의 범위로, 특히 -30 ≤ VB ≤ -10 [V]의 범위로 설정하는 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다.
바이어스 회로(64)를 구성하는 바이어스 전원(66)을 전술한 바와 같이 바이 폴라 전원으로 구성하는 경우에, 전술한 범위를 종합하면 출력의 가변 범위는 예를 들면 -30 V 내지 +15 V일 수 있다.
전술한 바와 같이, 제2 작동 방법에 따르면, 원하는 이온[예를 들면, 기판(10)에 이온 주입을 위한 도펀트 이온]으로서 B+와 PHx +를 전환하여 이용하는 경우에, 두 이온종 모두에 대해, 제1 작동 방법의 경우와 동일하게 가속 전원의 용량을 작게 할 수 있다. 또한, 질량 분리 유닛이 배치되는 경우의 아웃 가스 및 금속 오염의 문제를 감소시킬 수 있다.
또한, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50)를 플라즈마 챔버(20) 내에 공급하는 가스 공급원을 가스 공급원(48)으로서 구비하고, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50)를 이용하여 이온 빔(4)을 인출할 때에 바이어스 전압(VB)을 플러스로 설정하는 회로를 바이어스 회로(64)로서 구비하는 도 1 및 도 2에 도시한 이온 주입 장치를 제1 이온 주입 장치라고 부른다. 이온원(2)의 제1 및 제2 작동 방법 등의 설명으로부터 명확해 지는 바와 같이, 제1 이온 주입 장치에 따르면, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50)를 이용하여 이온원(2)으로부터 붕소 함유 이온을 포함하는 이온 빔(4)을 인출할 수 있고, 바이어스 전압(VB)을 플러스로 하여, 이온 빔(4) 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있다. 즉, B+을 효과적으로 인출할 수 있다.
결과적으로, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. B+을 기판(10)에 이온 주입을 위한 도펀트 이온으로서 이용하는 경우에, 원하는 이온 이외의 불필요한 이온이 가속되는 비율을 감소시킬 있다. 따라서, 이온 빔(4)을 가속하기 위한 가속 전원의 용량을 작게 할 수 있다. 이온원(2)과 기판(10)용 유지부(12) 사이에 질량 분리 유닛이 배치되는 경우에, 전술한 바와 같이 질량 분리 유닛에서 벽면 등에 불필요한 이온이 충돌함으로써 발생하는 아웃 가스 및 금속 오염의 문제를 감소시킬 수 있다.
도 1에 도시한 실시예에서와 같이 질량 분리 유닛이 배치되어 있는 경우, 그 질량 분리 작용은 도펀트 이온 이외의 불필요한 이온이 기판(10) 내에 주입되는 것을 억제할 수 있다(이하에 설명하는 제2 이온 주입 장치에 있어서도 동일하게 적용).
3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50)와 포스핀을 함유하는 이온원 가스(50)를 전환하면서 플라즈마 챔버(20) 내에 공급하는 가스 공급원을 가스 공급원(48)으로서 구비하고, 이온원(2)으로부터 이온 빔(4)을 인출할 때에 바이어스 전압(VB)을 플러스 전압과 마이너스 전압 간에 전환하는 회로를 바이어스 회로(64)로서 구비하며, 그리고 가스 공급원(48) 및 바이어스 회로(64)를 제어하여, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50)를 플라즈마 챔버(20) 내에 공급 할 때에는 바이어스 전압(VB)을 플러스로 설정하고, 포스핀을 함유하는 이온원 가스(50)를 플라즈마 챔버(20) 내에 공급할 때에는 바이어스 전압(VB)을 마이너스로 하는 제어 장치(80)를 구비하는, 도 1 및 도 2에 도시한 이온 주입 장치를 제2 이온 주입 장치라고 부른다. 이온원(2)의 제1 및 제2 작동 방법 등의 설명으로부터 명확해 지는 바와 같 이, 제2 이온 주입 장치에 따르면, 이온원 가스(50)가 3불화 붕소 함유 가스와 포스핀 함유 가스 중 어느 하나로 전환되어, 하나의 이온원(2)으로부터, 붕소 함유 이온을 포함하는 이온 빔(4)과 인 함유 이온을 포함하는 이온 빔(4)을 전환하면서 인출할 수 있고, 바이어스 전압(VB)을 전술한 바와 같이 전환하여, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스(50)를 이용할 때에는 이온 빔(4) 내의 B+의 비율을 증가시켜 B+를 효과적으로 인출할 수 있으며, 포스핀을 함유하는 이온원 가스(50)를 이용할 때에는 이온 빔(4) 내의 PHx +의 비율을 증가시켜 PHx +를 효과적으로 인출할 수 있다.
그 결과, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 기판(10)에 이온 주입을 위한 도펀트 이온으로서 B+와 PHx +를 전환하면서 이용하는 경우에, 두 이온종 모두에 대해, 제1 이온 주입 장치의 경우와 동일하게, 가속 전원의 용량을 작게 할 수 있다. 또한, 질량 분리 유닛이 설치되는 경우의 아웃 가스 및 금속 오염의 문제를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제1 방법에 따르면, 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하여 이온 빔을 인출할 때에 바이어스 전압을 플러스로 설정하는 경우, 바이어스 전압을 마이너스 전압이나 0V로 설정하는 경우에 비해 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있다. 즉, B+를 효과적으로 인출할 수 있다.
결과적으로, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. B+가 원하는 이온으로서 이용되는 경우, 원하는 이온 이외의 불필요한 이온이 가속되는 비율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이온 빔을 가속하는 가속 전원의 용량을 작게 할 수 있다. 또한, 이온원의 하류측에 질량 분리 유닛이 배치되는 경우에, 질량 분리 유닛에서 벽면 등에 불필요한 이온이 충돌함으로써 발생하는 아웃 가스(out-gas) 및 금속 오염(금속 물질에 의한 기판의 오염, 이하에서도 동일하게 적용)의 문제를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제2 방법에 따르면, 바이어스 전압을 전술한 바와 같이 전환할 때에, 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시켜 B+를 효과적으로 인출할 수 있으며, 이온원 가스로서 포스핀 함유 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 PHx +의 비율을 증가시켜 PHx +를 효과적으로 인출할 수 있다.
결과적으로, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, B+와 PHx +를 원하는 이온으로서 전환하여 이용하는 경우에, 두 이온종 모두에 대해 제1 방법의 발명과 동일하게 가속 전원의 용량을 작게 할 수 있다. 또한, 질량 분리 유닛이 배치되는 경우의 아웃 가스 및 금속 오염의 문제를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제1 장치에 따르면, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스를 이용하 여 이온원으로부터 붕소 함유 이온을 포함하는 이온 빔을 인출할 수 있고, 바이어스 전압을 플러스로 설정하여, 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시킬 수 있다. 즉, B+를 효과적으로 인출할 수 있다.
그 결과, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, B+를 기판에 이온 주입을 위한 도펀트 이온으로서 이용하는 경우에, 도펀트 이온 이외의 불필요한 이온이 가속되는 비율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이온 빔을 가속하기 위한 가속 전원의 용량을 작게 할 수 있다. 또한, 이온원과 기판용 유지부 사이에 질량 분리 유닛이 배치되는 경우에, 질량 분리 유닛에서 벽면 등에 불필요한 이온이 충돌함으로써 발생하는 아웃 가스 및 금속 오염의 문제를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제2 장치에 따르면, 이온원 가스를 3불화 붕소 함유 가스와 포스핀 함유 가스 간에 전환하여, 하나의 이온원으로부터, 붕소 함유 이온을 포함하는 이온 빔과, 인 함유 이온을 포함하는 이온 빔을 전환하면서 인출할 수 있고, 바이어스 전압을 전술한 바와 같이 전환하여, 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 B+의 비율을 증가시켜 B+를 효과적으로 인출할 수 있으며, 포스핀을 함유하는 이온원 가스를 이용하는 경우에는 이온 빔 내의 PHx +의 비율을 증가시켜 PHx +를 효과적으로 인출할 수 있다.
그 결과, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 기판에 이온 주입을 위한 도펀 트 이온으로서 B+와 PHx +를 전환하여 이용하는 경우에, 두 이온종 모두에 대해, 제1 장치의 발명과 동일하게 가속 전원의 용량을 작게 할 수 있다. 또한, 질량 분리 유닛이 배치되어 있는 경우의 아웃 가스 및 금속 오염의 문제를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제3 장치에 따르면, 이온원과 기판용 유지부 사이에 질량 분리 유닛이 배치된다. 따라서, 도펀트 이온 이외의 불필요한 이온이 기판 안으로 주입되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 질량 분리 유닛에서 벽면 등에 불필요한 이온이 충돌함으로써 발생하는 아웃 가스 및 금속 오염의 문제를 감소시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 이온원 가스가 안으로 도입되어 내부에서 플라즈마를 생성하는 데에 사용되는 플라즈마 챔버와,
    상기 플라즈마 챔버 내에서 이온원 가스를 전자 충격에 의해 전리시켜 플라즈마를 생성하는 전리 부재와,
    상기 플라즈마 챔버의 개구부 부근에 설치되어 상기 플라즈마로부터 이온 빔을 인출하는, 하나 이상의 전극을 갖는 인출 전극 시스템과,
    상기 인출 전극 시스템을 구성하는 전극 중 플라즈마에 가장 근접한 전극인 플라즈마 전극을 상기 플라즈마 챔버로부터 전기적으로 절연시키는 절연 부재와,
    상기 플라즈마 챔버의 내벽 부근에 커스프 자장(cusp magnetic field)을 형성하는 복수의 자석
    을 포함하는 이온원을 작동시키는 이온원의 작동 방법으로서,
    상기 이온원 가스로서 3불화 붕소(BF3) 함유 가스를 이용하여 이온 빔을 인출할 때에, 상기 플라즈마 챔버에 대한 상기 플라즈마 전극의 바이어스 전압을 플러스로 설정하는 단계를 포함하는 이온원의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이온원 가스로서 포스핀(PH3) 함유 가스를 이용하여 이온 빔을 인출할 때에, 상기 플라즈마 챔버에 대한 상기 플라즈마 전극의 바이어 스 전압을 마이너스로 설정하는 단계를 더 포함하는 이온원의 작동 방법.
  3. 이온원으로부터 인출한 이온 빔을 기판에 입사시켜 이온 주입을 수행하는 구성을 갖는 이온 주입 장치로서,
    이온원 가스가 안으로 도입되어 내부에서 플라즈마를 생성하는 데에 사용되는 플라즈마 챔버와, 이 플라즈마 챔버 내에서 이온원 가스를 전자 충격에 의해 전리시켜 플라즈마를 생성하는 전리 부재와, 상기 플라즈마 챔버의 개구부 부근에 배치되어 상기 플라즈마로부터 이온 빔을 인출하는, 하나 이상의 전극을 갖는 인출 전극 시스템과, 이 인출 전극 시스템을 구성하는 전극 중 플라즈마에 가장 근접한 전극인 플라즈마 전극을 상기 플라즈마 챔버로부터 전기적으로 절연시키는 절연 부재와, 상기 플라즈마 챔버의 내벽 부근에 커스프 자장을 형성하는 복수의 자석을 구비하는 이온원;
    3불화 붕소(BF3)를 함유하는 이온원 가스를 상기 이온원의 플라즈마 챔버 내에 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 3불화 붕소를 포함하는 이온원 가스를 이용하여 상기 이온원으로부터 이온 빔을 인출할 때에, 상기 플라즈마 챔버에 대한 상기 플라즈마 전극의 바이어스 전압을 플러스로 설정하는 바이어싱 유닛
    을 포함하는 이온 주입 장치.
  4. 이온원으로부터 인출한 이온 빔을 기판에 입사시켜 이온 주입을 수행하는 구성을 갖는 이온 주입 장치로서,
    이온원 가스가 안으로 도입되어 내부에서 플라즈마를 생성하는 데에 사용되는 플라즈마 챔버와, 이 플라즈마 챔버 내에서 이온원 가스를 전자 충격에 의해 전리시켜 플라즈마를 생성하는 전리 부재와, 상기 플라즈마 챔버의 개구부 부근에 배치되어 상기 플라즈마로부터 이온 빔을 인출하는, 하나 이상의 전극을 갖는 인출 전극 시스템과, 이 인출 전극 시스템을 구성하는 전극 중 플라즈마에 가장 근접한 전극인 플라즈마 전극을 상기 플라즈마 챔버로부터 전기적으로 절연시키는 절연 부재와, 상기 플라즈마 챔버의 내벽 부근에 커스프 자장을 형성하는 복수의 자석을 구비하는 이온원;
    상기 이온원의 플라즈마 챔버 내에 3불화 붕소(BF3)를 함유하는 이온원 가스와 포스핀(PH3)을 함유하는 이온원 가스를 전환하면서 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 이온원으로부터 이온 빔을 인출할 때에 상기 플라즈마 챔버에 대한 상기 플라즈마 전극의 바이어스 전압을 플러스 전압과 마이너스 전압 간에 전환할 수 있는 바이어싱 유닛; 및
    상기 가스 공급 유닛 및 상기 바이어싱 유닛을 제어하여, 상기 3불화 붕소를 함유하는 이온원 가스를 상기 플라즈마 챔버 내에 공급할 때에는 상기 바이어스 전압을 플러스로 설정하고, 상기 포스핀을 포함하는 이온원 가스를 상기 플라즈마 챔버 내에 공급할 때에는 상기 바이어스 전압을 마이너스로 설정하는 제어기
    를 포함하는 이온 주입 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 기판을 유지하는 유지부와, 상기 이온원과 상기 유지부 사이에, 상기 이온원으로부터 인출한 이온 빔의 질량 분리를 행하는 질량 분리 유닛을 더 포함하는 이온 주입 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하는 경우, 바이어스 전압을 VB라 할 때에 이 바이어스 전압을 0 < VB ≤ 15 [V]의 범위로 설정하는 것인 이온원의 작동 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 이온원 가스로서 포스핀(PH3) 함유 가스를 이용하는 경우, 바이어스 전압을 VB라 할 때에 이 바이어스 전압을 -30 ≤ VB < 0 [V]의 범위로 설정하는 것인 이온원의 작동 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하는 경우, 바이어스 전압을 VB라 할 때에 이 바이어스 전압은 0 < VB ≤ 15 [V]의 범위로 설정되는 것인 이온 주입 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 이온원 가스로서 3불화 붕소 함유 가스를 이용하는 경 우, 바이어스 전압을 VB라 할 때에 이 바이어스 전압은 0 < VB ≤ 15 [V]의 범위로 설정되며, 상기 이온원 가스로서 포스핀(PH3) 함유 가스를 이용하는 경우, 바이어스 전압을 VB라 할 때에 이 바이어스 전압을 -30 ≤ VB < 0 [V]의 범위로 설정하는 것인 이온 주입 장치.
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