操作离子源的方法和离子注入装置转让专利
申请号 : CN200610136051.2
文献号 : CN1953129B
文献日 : 2010-07-21
发明人 : 井内裕 , 土肥正二郎 , 安东靖典 , 松田恭博
申请人 : 日新意旺机械股份有限公司
摘要 :
当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体50，用于将该气体供给到用于离子源2的等离子室20中来从离子源2引出离子束4时，通过偏压电路64，将等离子电极31相对于用于离子源2的等离子室20的偏压VB设置成正。
权利要求 :
1.一种操作离子源的方法，所述离子源包括：等离子室，其中引入离子源气体以及用于内部地产生等离子；离子化部件，其用于通过电子碰撞在所述等离子室中离子化离子源气体以便产生等离子；引出电极系统，其位于所述等离子室的开口部分附近，其从等离子引出离子束，以及具有一个或多个电极；以及用于使等离子电极与所述等离子室电气绝缘的绝缘部件，所述等离子电极为构成所述引出电极系统的所述电极中最接近等离子的电极，以及在所述等离子室的内壁附近形成会切磁场的多个磁体，所述方法包括步骤：当通过使用包含三氟化硼的气体作为该离子源气体来引出该离子束时，将所述等离子电极相对于所述等离子室的偏压设置为正；
当通过使用包含磷化氢的气体作为该离子源气体来引出该离子束时，将所述等离子电极相对于所述等离子室的偏压设置成负，将偏压设置在-30V≤VB＜0V的范围中，其中，VB为偏压。
2.一种离子注入装置，具有通过使从离子源引出的离子束入射在衬底上来执行离子注入的结构，其中所述装置包括：离子源，具有：引入离子源气体以及用于内部地产生等离子的等离子室；离子化部件，其用于通过电子碰撞在所述等离子室中离子化离子源气体，以便产生等离子；引出电极系统，其位于所述等离子室的开口部分附近，从等离子引出离子束，以及具有一个或多个电极；用于使等离子电极与所述等离子室电气绝缘的绝缘部件，所述等离子电极为构成所述引出电极系统的所述电极中最接近等离子的电极；以及在所述等离子室的内壁附近形成会切磁场的多个磁体；
供气单元，用于将包含三氟化硼的离子源气体以及包含磷化氢的离子源气体切换地供给到所述离子源的所述等离子室中；
偏压单元，当从所述离子源引出该离子束时，所述等离子电极相对于所述等离子室的偏压可在正电压和负电压间切换；以及控制器，用于控制所述供气单元和所述偏压单元，以便当将包含三氟化硼的离子源气体供给到所述等离子室中时，将偏压设置成正，以及当将包含磷化氢的离子源气体供给到所述等离子室中时，将偏压设置成负，当使用包含磷化氢的气体作为离子源气体时，将偏压设置在-30V≤VB＜0V的范围中，其中，VB为偏压。
3.如权利要求2所述的离子注入装置，其中，所述装置进一步包括质量分离单元，用于在所述离子源和用于所述衬底的保持部分之间，在从所述离子源引出的离子束上执行质量分离。
说明书 :
技术领域
本公开内容涉及操作用在例如离子注入装置(在本说明书中，包括称为离子掺杂装置的装置)中的离子源的方法，以及能执行该操作方法的离子注入装置。在本说明书中，术语离子是指阳离子，以及术语离子束是指阳离子束。
背景技术
作为引出离子束的离子源，已知一种电子碰撞型离子源，其中，由于电弧放电或类似通过电子碰撞，离子化等离子室中的离子源气体，从而产生等离子体
作为电子碰撞型离子源，具有在等离子室的内壁的附近形成会切磁场(多极磁场)的离子源。这种离子源也称为桶型离子源、多极磁场型离子源，或多勾型离子源。
在这种离子源中，将考虑有关等离子室的等离子电极的电势。等离子电极是构成从等离子引出离子束的引出电极系统的引出电极中，最接近等离子室中的等离子的电极。通常，等离子电极通过绝缘器与等离子室电气绝缘，以及通过DC电源，使等离子电极相对于等离子室的电势偏压到负压，或设置成浮动电势，同时通过高电阻连接等离子室和等离子电极。在浮动电势的情况下，由于许多电子的入射通过自偏压，将离子束引出中的等离子电极的电势设置成负，因为在等离子中，电子轻于离子，因此它们的移动性较高。
因此，在任一情况下通常使在离子束引出中等离子电极相对于等离子室的偏压设置成负。这是主要由下述原因引起的。当将偏压设置成负时，等离子中的电子难以逃向相同极性的等离子电极，因此，减少电子损耗，以及等离子中的离子通过相反极性的等离子电极有效引出。
作为对应于将偏压设置成负的技术的结构的例子，专利文献1(日本专利未审公开号No.2004-362901(段落0041，图1))示出了表示其中将用于引出的电源的负电极连接到第一引出电极(对应于等离子电极)的结构的图(见图1)。
作为电子碰撞型离子源，具有在等离子室的内壁的附近形成会切磁场(多极磁场)的离子源。这种离子源也称为桶型离子源、多极磁场型离子源，或多勾型离子源。
在这种离子源中，将考虑有关等离子室的等离子电极的电势。等离子电极是构成从等离子引出离子束的引出电极系统的引出电极中，最接近等离子室中的等离子的电极。通常，等离子电极通过绝缘器与等离子室电气绝缘，以及通过DC电源，使等离子电极相对于等离子室的电势偏压到负压，或设置成浮动电势，同时通过高电阻连接等离子室和等离子电极。在浮动电势的情况下，由于许多电子的入射通过自偏压，将离子束引出中的等离子电极的电势设置成负，因为在等离子中，电子轻于离子，因此它们的移动性较高。
因此，在任一情况下通常使在离子束引出中等离子电极相对于等离子室的偏压设置成负。这是主要由下述原因引起的。当将偏压设置成负时，等离子中的电子难以逃向相同极性的等离子电极，因此，减少电子损耗，以及等离子中的离子通过相反极性的等离子电极有效引出。
作为对应于将偏压设置成负的技术的结构的例子，专利文献1(日本专利未审公开号No.2004-362901(段落0041，图1))示出了表示其中将用于引出的电源的负电极连接到第一引出电极(对应于等离子电极)的结构的图(见图1)。
发明内容
实验表示如下。在应用偏压的上述相关技术方法中，或换句话说，操作离子源的方法中，当通过使用包含磷化氢(PH3)的气体(例如，通过氢或氦稀释磷化氢获得的气体)作为离子源气体来引出离子束时，能增加所需离子特别是PHx+(x＝0至3，在x＝0的情况下，为P+，在下文中同样适用)与其他离子(例如H+，H2+，以及H3+)的比率。通过比较，当通过使用包含三氟化硼(BF3)的气体(例如浓度100％的三氟化硼)作为离子源气体引出离子束时，难以增加所需离子特别是B+与其他离子(例如F+，BF+和BF2+)的比率。
本发明的实施例提供操作离子源的方法，以及离子注入装置，其中，当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体引出离子束时，能增加离子束中B+的比率。
另外，本发明的实施例提供操作离子源的方法，以及离子注入装置，其中，当通过切换地使用包含三氟化硼和包含磷化氢的气体引出离子束时，在使用前一气体的情况下，能增加离子束中的B+的比率，以及在使用后一气体的情况下，能增加PHx+的比率。
根据本发明的操作离子源的第一方法是一种操作离子源的方法，该离子源包括：等离子室，其中引入离子源气体以及用于在内部产生等离子；等离子部件，其用于通过电子碰撞，在该等离子室中离子化离子源气体以便产生等离子；引出电极系统，其位于该等离子室的开口部分附近，从等离子引出离子束，以及具有一个或多个电极；绝缘部件，其用于使等离子电极与该等离子室电气绝缘，该等离子电极为构成该引出电极系统的该电极中最接近等离子的电极；以及在该等离子室的内壁附近形成会切磁场的多个磁体，其中，当通过使用包含三氟化硼(BF3)的气体作为离子源气体来引出该离子束时，将等离子电极相对于该等离子室的偏压设置为正。
根据第一操作方法，通过实验验证，当将偏压设置成正时，与偏压为负或0V的情形相比，能增加离子束中的B+的比率。
根据本发明的操作离子源的第二方法是这样一种方法：当通过使用包含三氟化硼(BF3)的气体作为该离子源气体引出该离子束时，将等离子电极相对于该等离子室的偏压设置为正，并且当通过使用包含磷化氢(PH3)的气体作为该离子源气体引出该离子束时，将等离子电极相对于该等离子室的偏压设置成负的方法。
根据第二操作方法，通过实验可以验证：当如上所述切换偏压时，在使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体的情况下，能增加离子束中B+的比率，以及在使用包含磷化氢的气体的情况下，能增加离子束中PHx+的比率。
根据本发明的第一离子注入装置是具有下述结构的装置，其中，通过使从离子源引出的离子束入射在衬底上，执行离子注入，并包括：(a)离子源，具有：等离子室，其中引入离子源气体以及用于内部地产生等离子；离子化部件，其用于通过电子碰撞，在该等离子室中离子化离子源气体的；引出电极系统，其位于该等离子室的开口部分附近，从等离子引出离子束，以及具有一个或多个电极，绝缘部件，其用于使等离子电极与该等离子室电气绝缘，该等离子电极为构成该引出电极系统的电极中最接近等离子的电极；以及多个磁体，其在该等离子室的内壁附近，形成会切磁场；(b)供气单元，用于将包含三氟化硼的(BF3)的离子源气体供给到该离子源的该等离子室中；以及(c)偏压单元，其中当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体来引出该离子束时，将等离子电极相对于该等离子室的偏压设置成正。
根据第一离子注入装置，通过使用包含三氟化硼的离子源气体，能从离子源引出包括硼的离子的离子束，以及能将偏压设置成正从而能增加离子束中的B+的比率。
根据本发明的第二离子注入装置是包括下述结构的装置，包括(a)以与第一离子注入装置的离子源相同的方式构造的离子源；(b)供气单元，用于将包含三氟化硼(BF3)的离子源气体以及包含磷化氢(PH3)的离子源气体切换地供给到该离子源的该等离子室中；(c)偏压单元，其中当从该离子源引出该离子束时，可在正电压和负电压之间切换等离子电极相对于该等离子室的偏压；以及(d)控制器，用于控制该供气单元和该偏压单元，以便当将包含三氟化硼的离子源气体供给到该等离子室中时，将偏压设置成正，以及当将包含磷化氢的离子源气体供给到该等离子室中时，将偏压设置成负。
根据第二离子注入装置，当在包含三氟化硼的气体和包含磷化氢的气体之间切换离子源气体时，能从一个离子源切换地引出包括含硼的离子和包括含磷的离子的离子束，以及如上所述切换偏压，以便在使用包含三氟化硼的离子源气体的情况下，能增加离子束中的B+的比率，以及在使用包含磷化氢的离子源气体的情况下，能增加离子束中PHx+的比率。
根据本发明的第三离子注入装置除第一和第二离子注入装置的结构外，可以进一步包括质量分离单元，在该离子源和用于该衬底的支持部分之间，用于在从该离子源引出的离子束上执行质量分离。
根据本发明的第一方法，在当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体而引出离子束时，将偏压设置成正的情况与偏压为负或0V的情形相比，能增加离子束中B+的比率，即可以有效地引出B+。
因此，能获得下述效果，当将B+用作所需离子时，可以减小除期望离子外的不期望离子被加速的比率。因此，能减少用于加速离子束的加速电源的容量。在将质量分离单元布置在离子源的下游侧的情况下，可以减少由于不期望离子碰撞在质量分离单元中的壁面或类似产生的漏气以及金属污染(金属物质对衬底的污染，在下文中同样适用)的问题。
根据本发明的第二方法，当如上所述切换偏压时，在使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体的情况下，能增加离子束中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及在使用含磷的气体的情况下，能增加离子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能获得下述效果。在将B+和PHx+切换地用作所需离子的情况下，在两种离子类型中，以与第一方法的发明相同的方式，能减少加速电源的容量。此外，能在放置质量分离单元的情况下降低漏气和金属污染的问题。
根据本发明的第一装置，通过使用包含三氟化硼的离子源气体，能从离子源引出包括含硼的离子的离子束，以及能将偏压设置成正，从而能增加离子束中B+的比率。即，可以有效地引出B+。
因此，能获得下述效果。当将B+用作用于衬底上的离子注入的掺杂离子时，可以减小除掺杂离子外的不期望离子被加速的比率。因此，能减少用于加速离子束的加速电源的容量。在离子源和用于衬底的支撑部之间放置质量分离单元的情况下，可以减少由于不期望的离子碰撞质量分离单元中的壁面等等生成的漏气以及金属污染问题。
根据本发明的第二装置，当在含三氟化硼的气体和含磷的气体之间切换离子源气体时，能从一个离子源切换地引出包括含硼离子和包括含磷离子的离子束，以及如上所述切换偏压，这样在使用含三氟化硼的离子源气体的情况下，能增加离子束中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及在使用含磷的离子源气体的情况下，能增加离子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能获得下述效果。在将B+和PHx+切换地用作用于衬底上的离子注入的掺杂离子的情况下，在两种离子类型中，以与第一装置的发明相同的方式，能降低加速电源的容量。此外，能降低在放置质量分离单元的情况下的漏气和金属污染问题。
根据本发明的第三装置，在离子源和用于衬底的支撑部间放置质量分离单元。因此，能抑制除掺杂离子外的不期望离子注入衬底中。如上所述，此外，可以减少由于质量分离单元中的不期望离子碰撞壁面等等生成的漏气和金属污染的问题。
本发明的实施例提供操作离子源的方法，以及离子注入装置，其中，当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体引出离子束时，能增加离子束中B+的比率。
另外，本发明的实施例提供操作离子源的方法，以及离子注入装置，其中，当通过切换地使用包含三氟化硼和包含磷化氢的气体引出离子束时，在使用前一气体的情况下，能增加离子束中的B+的比率，以及在使用后一气体的情况下，能增加PHx+的比率。
根据本发明的操作离子源的第一方法是一种操作离子源的方法，该离子源包括：等离子室，其中引入离子源气体以及用于在内部产生等离子；等离子部件，其用于通过电子碰撞，在该等离子室中离子化离子源气体以便产生等离子；引出电极系统，其位于该等离子室的开口部分附近，从等离子引出离子束，以及具有一个或多个电极；绝缘部件，其用于使等离子电极与该等离子室电气绝缘，该等离子电极为构成该引出电极系统的该电极中最接近等离子的电极；以及在该等离子室的内壁附近形成会切磁场的多个磁体，其中，当通过使用包含三氟化硼(BF3)的气体作为离子源气体来引出该离子束时，将等离子电极相对于该等离子室的偏压设置为正。
根据第一操作方法，通过实验验证，当将偏压设置成正时，与偏压为负或0V的情形相比，能增加离子束中的B+的比率。
根据本发明的操作离子源的第二方法是这样一种方法：当通过使用包含三氟化硼(BF3)的气体作为该离子源气体引出该离子束时，将等离子电极相对于该等离子室的偏压设置为正，并且当通过使用包含磷化氢(PH3)的气体作为该离子源气体引出该离子束时，将等离子电极相对于该等离子室的偏压设置成负的方法。
根据第二操作方法，通过实验可以验证：当如上所述切换偏压时，在使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体的情况下，能增加离子束中B+的比率，以及在使用包含磷化氢的气体的情况下，能增加离子束中PHx+的比率。
根据本发明的第一离子注入装置是具有下述结构的装置，其中，通过使从离子源引出的离子束入射在衬底上，执行离子注入，并包括：(a)离子源，具有：等离子室，其中引入离子源气体以及用于内部地产生等离子；离子化部件，其用于通过电子碰撞，在该等离子室中离子化离子源气体的；引出电极系统，其位于该等离子室的开口部分附近，从等离子引出离子束，以及具有一个或多个电极，绝缘部件，其用于使等离子电极与该等离子室电气绝缘，该等离子电极为构成该引出电极系统的电极中最接近等离子的电极；以及多个磁体，其在该等离子室的内壁附近，形成会切磁场；(b)供气单元，用于将包含三氟化硼的(BF3)的离子源气体供给到该离子源的该等离子室中；以及(c)偏压单元，其中当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体来引出该离子束时，将等离子电极相对于该等离子室的偏压设置成正。
根据第一离子注入装置，通过使用包含三氟化硼的离子源气体，能从离子源引出包括硼的离子的离子束，以及能将偏压设置成正从而能增加离子束中的B+的比率。
根据本发明的第二离子注入装置是包括下述结构的装置，包括(a)以与第一离子注入装置的离子源相同的方式构造的离子源；(b)供气单元，用于将包含三氟化硼(BF3)的离子源气体以及包含磷化氢(PH3)的离子源气体切换地供给到该离子源的该等离子室中；(c)偏压单元，其中当从该离子源引出该离子束时，可在正电压和负电压之间切换等离子电极相对于该等离子室的偏压；以及(d)控制器，用于控制该供气单元和该偏压单元，以便当将包含三氟化硼的离子源气体供给到该等离子室中时，将偏压设置成正，以及当将包含磷化氢的离子源气体供给到该等离子室中时，将偏压设置成负。
根据第二离子注入装置，当在包含三氟化硼的气体和包含磷化氢的气体之间切换离子源气体时，能从一个离子源切换地引出包括含硼的离子和包括含磷的离子的离子束，以及如上所述切换偏压，以便在使用包含三氟化硼的离子源气体的情况下，能增加离子束中的B+的比率，以及在使用包含磷化氢的离子源气体的情况下，能增加离子束中PHx+的比率。
根据本发明的第三离子注入装置除第一和第二离子注入装置的结构外，可以进一步包括质量分离单元，在该离子源和用于该衬底的支持部分之间，用于在从该离子源引出的离子束上执行质量分离。
根据本发明的第一方法，在当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体而引出离子束时，将偏压设置成正的情况与偏压为负或0V的情形相比，能增加离子束中B+的比率，即可以有效地引出B+。
因此，能获得下述效果，当将B+用作所需离子时，可以减小除期望离子外的不期望离子被加速的比率。因此，能减少用于加速离子束的加速电源的容量。在将质量分离单元布置在离子源的下游侧的情况下，可以减少由于不期望离子碰撞在质量分离单元中的壁面或类似产生的漏气以及金属污染(金属物质对衬底的污染，在下文中同样适用)的问题。
根据本发明的第二方法，当如上所述切换偏压时，在使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体的情况下，能增加离子束中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及在使用含磷的气体的情况下，能增加离子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能获得下述效果。在将B+和PHx+切换地用作所需离子的情况下，在两种离子类型中，以与第一方法的发明相同的方式，能减少加速电源的容量。此外，能在放置质量分离单元的情况下降低漏气和金属污染的问题。
根据本发明的第一装置，通过使用包含三氟化硼的离子源气体，能从离子源引出包括含硼的离子的离子束，以及能将偏压设置成正，从而能增加离子束中B+的比率。即，可以有效地引出B+。
因此，能获得下述效果。当将B+用作用于衬底上的离子注入的掺杂离子时，可以减小除掺杂离子外的不期望离子被加速的比率。因此，能减少用于加速离子束的加速电源的容量。在离子源和用于衬底的支撑部之间放置质量分离单元的情况下，可以减少由于不期望的离子碰撞质量分离单元中的壁面等等生成的漏气以及金属污染问题。
根据本发明的第二装置，当在含三氟化硼的气体和含磷的气体之间切换离子源气体时，能从一个离子源切换地引出包括含硼离子和包括含磷离子的离子束，以及如上所述切换偏压，这样在使用含三氟化硼的离子源气体的情况下，能增加离子束中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及在使用含磷的离子源气体的情况下，能增加离子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能获得下述效果。在将B+和PHx+切换地用作用于衬底上的离子注入的掺杂离子的情况下，在两种离子类型中，以与第一装置的发明相同的方式，能降低加速电源的容量。此外，能降低在放置质量分离单元的情况下的漏气和金属污染问题。
根据本发明的第三装置，在离子源和用于衬底的支撑部间放置质量分离单元。因此，能抑制除掺杂离子外的不期望离子注入衬底中。如上所述，此外，可以减少由于质量分离单元中的不期望离子碰撞壁面等等生成的漏气和金属污染的问题。
附图说明
图1是表示本发明的离子注入装置的实施例的示意平面图。
图2是表示在图1的离子源的外围细节的例子的图。
图3是表示图2中的供气源的例子的图。
图4是表示图2中的偏压电路的另一例子的图。
图5是表示图2中的偏压电路的又一例子的图。
图6是表示在将100％BF3用作离子源气体以及改变偏压的情况下，离子束中的不同离子电流的比率的测量结果的例子的图。
图7是表示在将40％PH3/H2用作离子源气体以及改变偏压的情况下，离子束中的不同离子电流的比率的测量结果的例子的图。
图2是表示在图1的离子源的外围细节的例子的图。
图3是表示图2中的供气源的例子的图。
图4是表示图2中的偏压电路的另一例子的图。
图5是表示图2中的偏压电路的又一例子的图。
图6是表示在将100％BF3用作离子源气体以及改变偏压的情况下，离子束中的不同离子电流的比率的测量结果的例子的图。
图7是表示在将40％PH3/H2用作离子源气体以及改变偏压的情况下，离子束中的不同离子电流的比率的测量结果的例子的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的离子注入装置的实施例的示意平面图。将离子注入装置配置成从离子源2引出的离子束4入射在由衬底驱动装置14的保持部分12保持的衬底10上，以便在衬底10上执行离子注入。从离子源2至衬底驱动装置14的离子束4的路径(束线)被真空管环绕，以及在离子注入期间维持真空大气压。
在该实施例中，从离子源引出并入射在衬底10上的离子束4具有片状形状，其中，在与图1的片面(sheet face)的前后方向相符的Y方向中的宽度W(见图2)充分地大于在垂直于Y方向的方向上的厚度T。当该束入射在衬底上时，离子束4的宽度W稍微大于在相同方向上的衬底10的尺寸。
在该实施例中，构成用于在从离子源2引出的离子束4上执行质量分离的质量分离单元的质量分离磁体6和分离狭缝8布置在离子源2和保持部分12之间。质量分离磁体6在厚度T的方向上弯曲离子束4以便有选择地引出所需离子。分离狭缝8布置在质量分离磁体6的下游侧上，并与质量分离磁体6协作以便有选择地允许所需离子通过。
在实施例中，衬底驱动设备14以往复方式，在沿入射在衬底10上的离子束4的厚度的方向(换句话说，与宽度W交叉的方向)延伸的X方向中，机械地驱动在保持部分12上保持的衬底10。在该实施例中，衬底驱动装置14本身沿导轨(未示出)在X方向中往复运动。因为衬底10的往复驱动以及离子束4的片状形状，能在将离子束4入射在衬底10的整个表面上的同时执行离子注入。
例如，在形成许多用于平板显示器(FPD)的衬底(玻璃衬底)10的表面上的薄膜晶体管(TFTs)的步骤中，能使用离子注入。有时，在这种情况下的离子注入称为离子掺杂，以及离子注入装置称为离子掺杂装置。衬底10可以是除上述外的衬底，或例如可以是半导体衬底或类似。
图2表示离子源2的外围中的细节的例子。离子源2包括：等离子室20，其中引入离子源气体50，以及用于内部地产生等离子22；一个或更多(在该例子中为多个)丝极(filament)24，构成离子化部件(严格地说，构成部件的部分)，该离子化部件用于通过离子碰撞以离子化等离子室20中的离子源气体50以便产生等离子22；以及引出电极系统30，其位于等离子室20的开口部分的附近，以及由于等离子22在电场的作用下加速离子束4从而引出离子束。
多个丝极(filament)24布置在等离子室20中以便在离子束4的宽度W的方向中并置。对每一丝极24，连接加热丝极的丝极电源26。DC电弧电源28连接在每一丝极24的一端(在该例子中为正极端)和等离子室20之间，同时将后者设置成正极端。等离子室20还充当正极。在每一丝极24和等离子室20间发生电弧放电，以及通过在放电中生成的电子的碰撞，离子化该离子源气体50，由此能在等离子室20中均匀地生成在离子束4的宽度W的方向上纵向分布的离子束22。在该例子中，丝极24、丝极电源26，以及电弧电源28构成离子化部件。如上所述，离子源2是离子碰撞型离子源。
在等离子室20的外围中，即，在该例子中，等离子室20的侧面和背面的外围中，在等离子室20的内壁的附近，布置有用于形成会切磁场(严格地说，多会切磁场，也称为多极磁场)的(在该例子中为许多)多个磁体。在该例子中，磁体40是永磁体，或者可以是电磁铁。如上所述，离子源2称为桶型离子源或类似。
引出电极系统30具有一个或多个电极。在该例子中，该系统具有等离子电极31、引出电极32、抑制电极33和接地电极34，均从接近等离子的侧排列到下游侧。在该例子中，电极31至34在相互对应的位置处具有许多离子引出孔。
用作用于使等离子电极31与等离子室20电气绝缘的绝缘部件的绝缘器36位于等离子电极和等离子室之间。例如，绝缘器38使电极31至34彼此电气绝缘。
简单地说，等离子电极31是定义要引出的离子束4的能量的电极。相对于等离子室20为正或负的偏压VB经稍后所述的偏压电路64，施加到等离子电极31。相对于地电势为正的高压(加速电压)从DC加速电源42施加到等离子室20。引出电极32是产生相对于等离子电极31的电势差，以及由于电势差通过电场从等离子22引出离子束4的电极。相对于等离子室20的电势为负的电压(引出电压)从DC引出电源44施加到引出电极。抑制电极33是抑制来自下游侧的电子的逆流，以及从DC抑制电源46施加有相对于地电势为负的电压(抑制电压)的电极。地电极34接地。
从构成供气单元的供气源48，将包含三氟化硼(BF3)的离子源气体50供给到等离子室20中。
另外，作为供气源48，可以采用将能包含三氟化硼的离子源气体50或包含磷化氢的离子源气体50切换地供给到等离子室20中的结构。图3表示由此构造的供气源48的例子。
图3所示的供气源48能切换阀门60、62以便将包含来自气体源52的三氟化硼的气体以及包含来自气体源56的磷化氢的气体58的任何一个提供到等离子室20内。可以手动执行阀门60、62或离子源气体50的转换。另外，最好将阀门60、62构造成控制阀以及如在该例子中基于由控制设备80(见图1，在下文同样适用)提供的控制信号S1来控制这些阀门。
图2中的点a至d分别对应于图3至5中的点a至d。
通常，使用浓度100％或左右的三氟化硼。同样在该情况下，在本说明书中，气体一般指的是包含三氟化硼的气体。通常，使用被氢或氦充分地稀释的磷化氢。在这种情况下，字面上来说，所使用的气体是包含磷化氢的气体。
再参考图2，偏压电路64连接在等离子室20和等离子电极31间。偏压电路构成用于当引出离子束4时，控制等离子电极31相对于等离子室20的电势(换句话说，相对于等离子室20的等离子电极31的电势)也即偏压VB的偏压单元。在偏压电路64中，可以将偏压VB设置成正。另外，可以将能在正和负电压间切换偏压VB的结构用作偏压电路64。
在将偏压VB设置成正的情况下，如图2所示，可以通过将相对于等离子室20为正的偏压VB施加到等离子电极31的DC偏压电源66，以构成偏压电路64。最好，可以将偏压电源66配置成输出电压可变。这也类似地适用于稍后所述的另一例子的偏压电源66。当将包含三氟化硼的离子源气体50提供到等离子室20中，以及通过使用离子源气体50引出离子束4时，使用该偏压电路64。
例如，其中偏压VB可在正电压和负电压之间切换的偏压电路64可以是其中输出电压可在正电压和负电压之间切换的双极电源。在这种情况下，可以手动执行偏压电源66的输出电压的极性的切换(换句话说，倒置，以及在下文中同样适用)。可选择的，最好，如在该例子中基于从控制设备80提供的控制信号S2执行切换。
可选择的，可以如图4或5所示，配置偏压电路64。
图4中所示的偏压电路64具有：普通(即输出电压具有单极性，以及在下文中相同适用)DC偏压电源66，以及两个切换开关68，其输出在点a、b之间的电源的输出电压，同时倒置极性。可以手动地执行切换开关68的切换，即偏压电压VB的极性的转换。另外，最好如在该例子中基于从控制设备80提供的控制信号S2执行切换。
图5中所示的偏压电路64具有：普通DC偏压电源66、串连连接到该电源的开关70，以及并联连接到两个部件的串联电路的电阻器72。电阻器72可以具有将等离子电极31设置成浮动电势的高电阻(例如1KΩ或1MΩ)。当接通开关70时，通过来自偏压电源66的输出电压，能将偏压VB设置成正。当断开开关70时，通过电阻器72，将等离子电极31设置成浮动电势，以便在离子束引出中的上述电子入射的作用下，能将等离子电极31的电势设置成负，致使该偏压VB为负。可以手动地执行开关70的开/关操作，即偏压VB的极性的切换。可选择的，最好如在该例子中基于从控制设备80提供的控制信号S2执行切换。
控制设备80具有通过使用控制信号S1、S2来控制供气源48和偏压电路64的功能，和当将包含三氟化硼的离子源气体50供给到等离子室20中时，将偏压VB设置成正，以及当将包含磷化氢的离子源气体50供给到等离子室20中时，将偏压VB设置成负的功能。
将描述操作离子源2的第一方法。当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体50来引出离子束4时，将偏压VB设置成正。根据该结构，当与偏压VB为负或0V的情况相比，能增加离子束4中的B+的比率。即，可以有效地引出B+。
图6表示在使用100％BF3(即浓度100％的BF3)作为离子源气体50以及改变偏压VB的情况下，离子束4中的不同离子电流的比率的测量结果的例子。在该例子中，在下述条件下，通过250至270μA/cm的离子电流，引出B+。离子源气体50的流速为6ccm，来自电弧电源28的电弧电压为80V，电弧电流为22A，来自加速电源42的加速电压为50kV，来自引出电源44的引出电压为7至12kV，以及来自抑制电源46的抑制电压为0.5kV。
从图6看出，当将偏压VB设置成正，以及使其其绝对值更大时，B+的比率相对更大，以及其他离子的比率相对更小。换句话说，通过正偏压VB的电平可以控制包含在离子束4中、诸如B+的离子类型的比率。尽管图6中未示出，当将偏压VB设置成负时，进一步减小B+的比率，以及进一步增加BF2+的比率。
还没有正确地阐明实现这一结果的原理。然而，可以预期当将偏压VB设置成正，以及使正压更高时，与将偏压设置成负的情形相比，等离子22进一步接近等离子电极31，以及通过与电子重组，在等离子电极31附近中和具有大的横截面的BF2+、BF+等等的概率大于B+的情形。
从图6，可以说，为增加离子束4中的B+的比率，偏压VB最好设置在0＜VB≤10[V]的近似范围中。可以使偏压VB的上限稍微高于10V，或例如设置成约15V。
如上所述，能增加离子束4中的B+的比率，由此获得下述效果。在将B+用作所需离子(例如用于衬底10上的离子注入的掺杂离子)的情况下，能减少加速除掺杂离子外的不期望离子的比率。因此，能减少用于加速离子束4的加速电源的容量。在图2的例子中，加速电源是加速电源42。在将后续级加速器放在离子源2的下游侧上或例如放置在质量分离磁体6和分离狭缝8间的情况下，如图1所示，用于加速器的加速电源对应于加速电源(在下文中同样适用)。
在质量分离单元(特别地，质量分离磁体6和分离狭缝8)位于离子源2的下游侧的情况下，诸如图1所示的实施例的情形下，能减少由于对质量分离单元6或分离狭缝8的壁面的不期望的离子碰撞，以及由碰撞发出的金属物质污染衬底10(即金属污染)产生的漏气问题。
将描述操作离子源2的第二方法。当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体50来引出离子束4时，将偏压VB设置成正，以及当通过使用包含磷化氢的气体作为离子源气体50来引出离子束4时，将偏压VB设置成负。在用这种方式切换地输出偏压VB的情况下，当使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体50时，能增加离子束4中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及当使用包含磷化氢的气体时，能增加离子束4中的PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
在使用100％BF3作为离子源气体50的情况下的测量结果如上参考图6所述。图7表示在使用40％PH3/H2(即掺杂氢的40％浓度的PH3)作为离子源气体50以及改变偏压VB的情况下，离子束4中的各个离子电流的比率的测量结果的例子。在该图中，PHx+表示质量数为31至34[amu]的离子P+、PH+、PH2+的总和。
图7表示在下述条件下，通过375至510μA/cm的离子电流，引出PH+的例子。离子源气体50的流速为14ccm，来自电弧电源28的电弧电压为40V，电弧电流为22A，来自加速电源42的加速电压为65kV，来自引出电源44的引出电压为7kV，以及来自抑制电源46的抑制电压为0.5kV。
从图7看出，当将偏压VB设置成负以及使其绝对值更大时，PHx+的比率相对更大，以及其他离子的比率相对更小。换句话说，通过负偏压VB的电平，能控制包含在离子束4中的离子类型诸如PHx+的比率。当将偏压VB设置成0V或正时，进一步减小PHx+的比率。
从图7，可以说，为增加离子束4中的PHx+的比率，最好将偏压VB设置成负，以及特别地，最好在该例子中，将偏压设置成在-30≤VB＜0[V]的近似范围中，特别是在-30≤VB≤-10[V]的范围中。
在如上所述的通过双极电源构造构成偏压电路64的偏压电源66的情况下，当合计上述范围时，输出的可变范围可以是例如-30V至+15V。
如上所述，根据第二操作方法，在将B+和PHx+切换地用作所需离子(例如，用于衬底10上的离子注入的掺杂离子)的情况下，在两种离子类型中，以与第一操作方法相同的方式，可以减少加速电源的容量。此外，能减少在放置质量分离单元的情况下的漏气和金属污染的问题。
离子注入装置，在图1和2中所示，作为供气源48，包括供气源，用于将包含三氟化硼的离子源气体50供给到等离子室20中，以及作为偏压电路64，包括用于在通过使用包含三氟化硼的离子源气体50来引出离子束4的情况下将偏压VB设置成正的电路，该离子注入装置被称为第一离子注入装置。从操作离子源2或类似的第一和第二方法的描述可以看出，根据第一离子注入装置，通过使用包含三氟化硼的离子源气体50，能从离子源2引出包括含硼的离子的离子束4，以及能使偏压VB为正，以便能增加离子束4中的B+的比率。即，能有效地引出B+。
因此，能获得下述效果。当将B+用作掺杂离子，用于离子注入在衬底10上时，能减少加速除所期望的离子外的不期望离子的比率。因此，能减小用于加速离子束4的加速电源的容量。在将质量分离单元放在离子源2和用于衬底10的保持部12之间的情况下，如上所述，可以减少由于在质量分离单元中不期望的离子碰撞壁面或类似生成的漏气，以及金属污染的问题。
在质量分离单元如图1所示的实施例放置的情况下，质量分离功能能抑制除掺杂离子外的不期望离子注入到衬底10中(这在第二离子注入装置中同样适用)，如下所述。
离子注入装置，在图1和2中示出，作为供气源48，包括用于可将包含三氟化硼的离子源气体50和包含磷化氢的离子源气体50切换地供给到等离子室20中的供气源，作为偏压电路64，包括用于当从离子源2引出离子束4时，在正电压和负电压间切换偏压VB的电路，以及包括用于控制供气源48和偏压电路64的控制设备80，以及当将包含三氟化硼的离子源气体50供给到等离子室20中时，将偏压VB设置成正，以及当将包含磷化氢的离子源气体50供给到等离子室20中时，将偏压VB设置成负，其被称为第二离子注入装置。从操作离子源2等等的第一和第二方法的描述看出，根据第二第一离子注入装置，将离子源气体50切换到包含三氟化硼的气体和包含磷化氢的气体的任何一个，以便能从单个离子源2切换地引出包含三氟化硼的气体和包含磷化氢的气体，以及如上所述切换偏压VB，因此，当使用包含三氟化硼的离子源气体50时，能增加离子束4中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及当使用包含磷化氢的离子源气体时，能增加离子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能获得下述效果。当将B+和PHx+切换地用作用于衬底10上的离子注入的掺杂离子时，在两种离子类型中，能以与第一离子注入装置相同的方式，降低加速电源的容量。在放置质量分离单元的情况下，可以减少漏气和金属污染的问题。
在该实施例中，从离子源引出并入射在衬底10上的离子束4具有片状形状，其中，在与图1的片面(sheet face)的前后方向相符的Y方向中的宽度W(见图2)充分地大于在垂直于Y方向的方向上的厚度T。当该束入射在衬底上时，离子束4的宽度W稍微大于在相同方向上的衬底10的尺寸。
在该实施例中，构成用于在从离子源2引出的离子束4上执行质量分离的质量分离单元的质量分离磁体6和分离狭缝8布置在离子源2和保持部分12之间。质量分离磁体6在厚度T的方向上弯曲离子束4以便有选择地引出所需离子。分离狭缝8布置在质量分离磁体6的下游侧上，并与质量分离磁体6协作以便有选择地允许所需离子通过。
在实施例中，衬底驱动设备14以往复方式，在沿入射在衬底10上的离子束4的厚度的方向(换句话说，与宽度W交叉的方向)延伸的X方向中，机械地驱动在保持部分12上保持的衬底10。在该实施例中，衬底驱动装置14本身沿导轨(未示出)在X方向中往复运动。因为衬底10的往复驱动以及离子束4的片状形状，能在将离子束4入射在衬底10的整个表面上的同时执行离子注入。
例如，在形成许多用于平板显示器(FPD)的衬底(玻璃衬底)10的表面上的薄膜晶体管(TFTs)的步骤中，能使用离子注入。有时，在这种情况下的离子注入称为离子掺杂，以及离子注入装置称为离子掺杂装置。衬底10可以是除上述外的衬底，或例如可以是半导体衬底或类似。
图2表示离子源2的外围中的细节的例子。离子源2包括：等离子室20，其中引入离子源气体50，以及用于内部地产生等离子22；一个或更多(在该例子中为多个)丝极(filament)24，构成离子化部件(严格地说，构成部件的部分)，该离子化部件用于通过离子碰撞以离子化等离子室20中的离子源气体50以便产生等离子22；以及引出电极系统30，其位于等离子室20的开口部分的附近，以及由于等离子22在电场的作用下加速离子束4从而引出离子束。
多个丝极(filament)24布置在等离子室20中以便在离子束4的宽度W的方向中并置。对每一丝极24，连接加热丝极的丝极电源26。DC电弧电源28连接在每一丝极24的一端(在该例子中为正极端)和等离子室20之间，同时将后者设置成正极端。等离子室20还充当正极。在每一丝极24和等离子室20间发生电弧放电，以及通过在放电中生成的电子的碰撞，离子化该离子源气体50，由此能在等离子室20中均匀地生成在离子束4的宽度W的方向上纵向分布的离子束22。在该例子中，丝极24、丝极电源26，以及电弧电源28构成离子化部件。如上所述，离子源2是离子碰撞型离子源。
在等离子室20的外围中，即，在该例子中，等离子室20的侧面和背面的外围中，在等离子室20的内壁的附近，布置有用于形成会切磁场(严格地说，多会切磁场，也称为多极磁场)的(在该例子中为许多)多个磁体。在该例子中，磁体40是永磁体，或者可以是电磁铁。如上所述，离子源2称为桶型离子源或类似。
引出电极系统30具有一个或多个电极。在该例子中，该系统具有等离子电极31、引出电极32、抑制电极33和接地电极34，均从接近等离子的侧排列到下游侧。在该例子中，电极31至34在相互对应的位置处具有许多离子引出孔。
用作用于使等离子电极31与等离子室20电气绝缘的绝缘部件的绝缘器36位于等离子电极和等离子室之间。例如，绝缘器38使电极31至34彼此电气绝缘。
简单地说，等离子电极31是定义要引出的离子束4的能量的电极。相对于等离子室20为正或负的偏压VB经稍后所述的偏压电路64，施加到等离子电极31。相对于地电势为正的高压(加速电压)从DC加速电源42施加到等离子室20。引出电极32是产生相对于等离子电极31的电势差，以及由于电势差通过电场从等离子22引出离子束4的电极。相对于等离子室20的电势为负的电压(引出电压)从DC引出电源44施加到引出电极。抑制电极33是抑制来自下游侧的电子的逆流，以及从DC抑制电源46施加有相对于地电势为负的电压(抑制电压)的电极。地电极34接地。
从构成供气单元的供气源48，将包含三氟化硼(BF3)的离子源气体50供给到等离子室20中。
另外，作为供气源48，可以采用将能包含三氟化硼的离子源气体50或包含磷化氢的离子源气体50切换地供给到等离子室20中的结构。图3表示由此构造的供气源48的例子。
图3所示的供气源48能切换阀门60、62以便将包含来自气体源52的三氟化硼的气体以及包含来自气体源56的磷化氢的气体58的任何一个提供到等离子室20内。可以手动执行阀门60、62或离子源气体50的转换。另外，最好将阀门60、62构造成控制阀以及如在该例子中基于由控制设备80(见图1，在下文同样适用)提供的控制信号S1来控制这些阀门。
图2中的点a至d分别对应于图3至5中的点a至d。
通常，使用浓度100％或左右的三氟化硼。同样在该情况下，在本说明书中，气体一般指的是包含三氟化硼的气体。通常，使用被氢或氦充分地稀释的磷化氢。在这种情况下，字面上来说，所使用的气体是包含磷化氢的气体。
再参考图2，偏压电路64连接在等离子室20和等离子电极31间。偏压电路构成用于当引出离子束4时，控制等离子电极31相对于等离子室20的电势(换句话说，相对于等离子室20的等离子电极31的电势)也即偏压VB的偏压单元。在偏压电路64中，可以将偏压VB设置成正。另外，可以将能在正和负电压间切换偏压VB的结构用作偏压电路64。
在将偏压VB设置成正的情况下，如图2所示，可以通过将相对于等离子室20为正的偏压VB施加到等离子电极31的DC偏压电源66，以构成偏压电路64。最好，可以将偏压电源66配置成输出电压可变。这也类似地适用于稍后所述的另一例子的偏压电源66。当将包含三氟化硼的离子源气体50提供到等离子室20中，以及通过使用离子源气体50引出离子束4时，使用该偏压电路64。
例如，其中偏压VB可在正电压和负电压之间切换的偏压电路64可以是其中输出电压可在正电压和负电压之间切换的双极电源。在这种情况下，可以手动执行偏压电源66的输出电压的极性的切换(换句话说，倒置，以及在下文中同样适用)。可选择的，最好，如在该例子中基于从控制设备80提供的控制信号S2执行切换。
可选择的，可以如图4或5所示，配置偏压电路64。
图4中所示的偏压电路64具有：普通(即输出电压具有单极性，以及在下文中相同适用)DC偏压电源66，以及两个切换开关68，其输出在点a、b之间的电源的输出电压，同时倒置极性。可以手动地执行切换开关68的切换，即偏压电压VB的极性的转换。另外，最好如在该例子中基于从控制设备80提供的控制信号S2执行切换。
图5中所示的偏压电路64具有：普通DC偏压电源66、串连连接到该电源的开关70，以及并联连接到两个部件的串联电路的电阻器72。电阻器72可以具有将等离子电极31设置成浮动电势的高电阻(例如1KΩ或1MΩ)。当接通开关70时，通过来自偏压电源66的输出电压，能将偏压VB设置成正。当断开开关70时，通过电阻器72，将等离子电极31设置成浮动电势，以便在离子束引出中的上述电子入射的作用下，能将等离子电极31的电势设置成负，致使该偏压VB为负。可以手动地执行开关70的开/关操作，即偏压VB的极性的切换。可选择的，最好如在该例子中基于从控制设备80提供的控制信号S2执行切换。
控制设备80具有通过使用控制信号S1、S2来控制供气源48和偏压电路64的功能，和当将包含三氟化硼的离子源气体50供给到等离子室20中时，将偏压VB设置成正，以及当将包含磷化氢的离子源气体50供给到等离子室20中时，将偏压VB设置成负的功能。
将描述操作离子源2的第一方法。当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体50来引出离子束4时，将偏压VB设置成正。根据该结构，当与偏压VB为负或0V的情况相比，能增加离子束4中的B+的比率。即，可以有效地引出B+。
图6表示在使用100％BF3(即浓度100％的BF3)作为离子源气体50以及改变偏压VB的情况下，离子束4中的不同离子电流的比率的测量结果的例子。在该例子中，在下述条件下，通过250至270μA/cm的离子电流，引出B+。离子源气体50的流速为6ccm，来自电弧电源28的电弧电压为80V，电弧电流为22A，来自加速电源42的加速电压为50kV，来自引出电源44的引出电压为7至12kV，以及来自抑制电源46的抑制电压为0.5kV。
从图6看出，当将偏压VB设置成正，以及使其其绝对值更大时，B+的比率相对更大，以及其他离子的比率相对更小。换句话说，通过正偏压VB的电平可以控制包含在离子束4中、诸如B+的离子类型的比率。尽管图6中未示出，当将偏压VB设置成负时，进一步减小B+的比率，以及进一步增加BF2+的比率。
还没有正确地阐明实现这一结果的原理。然而，可以预期当将偏压VB设置成正，以及使正压更高时，与将偏压设置成负的情形相比，等离子22进一步接近等离子电极31，以及通过与电子重组，在等离子电极31附近中和具有大的横截面的BF2+、BF+等等的概率大于B+的情形。
从图6，可以说，为增加离子束4中的B+的比率，偏压VB最好设置在0＜VB≤10[V]的近似范围中。可以使偏压VB的上限稍微高于10V，或例如设置成约15V。
如上所述，能增加离子束4中的B+的比率，由此获得下述效果。在将B+用作所需离子(例如用于衬底10上的离子注入的掺杂离子)的情况下，能减少加速除掺杂离子外的不期望离子的比率。因此，能减少用于加速离子束4的加速电源的容量。在图2的例子中，加速电源是加速电源42。在将后续级加速器放在离子源2的下游侧上或例如放置在质量分离磁体6和分离狭缝8间的情况下，如图1所示，用于加速器的加速电源对应于加速电源(在下文中同样适用)。
在质量分离单元(特别地，质量分离磁体6和分离狭缝8)位于离子源2的下游侧的情况下，诸如图1所示的实施例的情形下，能减少由于对质量分离单元6或分离狭缝8的壁面的不期望的离子碰撞，以及由碰撞发出的金属物质污染衬底10(即金属污染)产生的漏气问题。
将描述操作离子源2的第二方法。当通过使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体50来引出离子束4时，将偏压VB设置成正，以及当通过使用包含磷化氢的气体作为离子源气体50来引出离子束4时，将偏压VB设置成负。在用这种方式切换地输出偏压VB的情况下，当使用包含三氟化硼的气体作为离子源气体50时，能增加离子束4中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及当使用包含磷化氢的气体时，能增加离子束4中的PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
在使用100％BF3作为离子源气体50的情况下的测量结果如上参考图6所述。图7表示在使用40％PH3/H2(即掺杂氢的40％浓度的PH3)作为离子源气体50以及改变偏压VB的情况下，离子束4中的各个离子电流的比率的测量结果的例子。在该图中，PHx+表示质量数为31至34[amu]的离子P+、PH+、PH2+的总和。
图7表示在下述条件下，通过375至510μA/cm的离子电流，引出PH+的例子。离子源气体50的流速为14ccm，来自电弧电源28的电弧电压为40V，电弧电流为22A，来自加速电源42的加速电压为65kV，来自引出电源44的引出电压为7kV，以及来自抑制电源46的抑制电压为0.5kV。
从图7看出，当将偏压VB设置成负以及使其绝对值更大时，PHx+的比率相对更大，以及其他离子的比率相对更小。换句话说，通过负偏压VB的电平，能控制包含在离子束4中的离子类型诸如PHx+的比率。当将偏压VB设置成0V或正时，进一步减小PHx+的比率。
从图7，可以说，为增加离子束4中的PHx+的比率，最好将偏压VB设置成负，以及特别地，最好在该例子中，将偏压设置成在-30≤VB＜0[V]的近似范围中，特别是在-30≤VB≤-10[V]的范围中。
在如上所述的通过双极电源构造构成偏压电路64的偏压电源66的情况下，当合计上述范围时，输出的可变范围可以是例如-30V至+15V。
如上所述，根据第二操作方法，在将B+和PHx+切换地用作所需离子(例如，用于衬底10上的离子注入的掺杂离子)的情况下，在两种离子类型中，以与第一操作方法相同的方式，可以减少加速电源的容量。此外，能减少在放置质量分离单元的情况下的漏气和金属污染的问题。
离子注入装置，在图1和2中所示，作为供气源48，包括供气源，用于将包含三氟化硼的离子源气体50供给到等离子室20中，以及作为偏压电路64，包括用于在通过使用包含三氟化硼的离子源气体50来引出离子束4的情况下将偏压VB设置成正的电路，该离子注入装置被称为第一离子注入装置。从操作离子源2或类似的第一和第二方法的描述可以看出，根据第一离子注入装置，通过使用包含三氟化硼的离子源气体50，能从离子源2引出包括含硼的离子的离子束4，以及能使偏压VB为正，以便能增加离子束4中的B+的比率。即，能有效地引出B+。
因此，能获得下述效果。当将B+用作掺杂离子，用于离子注入在衬底10上时，能减少加速除所期望的离子外的不期望离子的比率。因此，能减小用于加速离子束4的加速电源的容量。在将质量分离单元放在离子源2和用于衬底10的保持部12之间的情况下，如上所述，可以减少由于在质量分离单元中不期望的离子碰撞壁面或类似生成的漏气，以及金属污染的问题。
在质量分离单元如图1所示的实施例放置的情况下，质量分离功能能抑制除掺杂离子外的不期望离子注入到衬底10中(这在第二离子注入装置中同样适用)，如下所述。
离子注入装置，在图1和2中示出，作为供气源48，包括用于可将包含三氟化硼的离子源气体50和包含磷化氢的离子源气体50切换地供给到等离子室20中的供气源，作为偏压电路64，包括用于当从离子源2引出离子束4时，在正电压和负电压间切换偏压VB的电路，以及包括用于控制供气源48和偏压电路64的控制设备80，以及当将包含三氟化硼的离子源气体50供给到等离子室20中时，将偏压VB设置成正，以及当将包含磷化氢的离子源气体50供给到等离子室20中时，将偏压VB设置成负，其被称为第二离子注入装置。从操作离子源2等等的第一和第二方法的描述看出，根据第二第一离子注入装置，将离子源气体50切换到包含三氟化硼的气体和包含磷化氢的气体的任何一个，以便能从单个离子源2切换地引出包含三氟化硼的气体和包含磷化氢的气体，以及如上所述切换偏压VB，因此，当使用包含三氟化硼的离子源气体50时，能增加离子束4中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及当使用包含磷化氢的离子源气体时，能增加离子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能获得下述效果。当将B+和PHx+切换地用作用于衬底10上的离子注入的掺杂离子时，在两种离子类型中，能以与第一离子注入装置相同的方式，降低加速电源的容量。在放置质量分离单元的情况下，可以减少漏气和金属污染的问题。