(57)【要約】  シラボラン分子、または、選択された低質量のイオン化副生成物を被加工体に注入する方法は、通常、イオン源内においてシラボラン分子の気化およびイオン化を含んでおり、プラズマを発生し、そしてシラボラン分子およびシラボラン分子の低質量のイオン化副生成物を生成する。その後、イオンビームを形成するために、上記プラズマ内に存在するイオン化シラボラン分子および低質量の副生成物が抽出される。そして、質量分析電磁石を使用して上記イオンビームの質量分析を行い、選択されたイオン化シラボラン分子または選択された低質量のイオン化副生成物を通過させて、被加工体に注入することを可能にする。
2013525977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シラボラン分子を注入するプロセスであって、
イオン源内においてシラボラン分子を気化およびイオン化して、プラズマを発生させて、イオン化シラボラン分子および低質量のイオン化副生成物を生成する工程；
イオン源開口部を介して、上記プラズマ内の上記イオン化シラボラン分子および上記低質量のイオン化副生成物を抽出し、イオンビームを形成する工程；
質量分析電磁石を使用して、上記イオンビームの質量分析を行い、上記イオン化シラボラン分子、または低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体を通過させることを可能にする工程；
上記イオンビームを移送して、または、更なる加速度ポテンシャルもしくは減速度ポテンシャルを適宜印加して、あるいは、上記イオンビームを移送し、そして更なる加速度ポテンシャルもしくは減速度ポテンシャルを適宜印加して、最終エネルギーを設定する工程；および、
上記イオン化シラボラン分子、または上記低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体を被加工体に注入する工程を包含している、シラボラン分子を注入するプロセス。
【請求項２】
上記シラボラン分子が正二十面体構造を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
上記シラボラン分子がｏ−シラボラン分子を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
上記シラボラン分子が１，２−ジメチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボラン分子を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
上記シラボラン分子が、化学式ＢｎＨｎＳｉ１２−ｎＲ１２−ｎ（式中のＲは、式中のシリコン原子に結合している原子または化合物を示す）を有する正二十面体のシラボラン分子を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
上記Ｒが、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基、または、これら一つを含んでいる組み合わせである、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
上記シラボラン分子が、５個より多くのホウ素原子を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
上記イオン化シラボラン分子、または上記低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体を被加工体に注入する工程が、スポットビームを形成すること、上記被加工体を少なくとも一つの側面にて機械的に走査することを包含し、上記スポットビームが、上記被加工体に対して垂直である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
上記イオン化シラボラン分子、または上記低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体を被加工体に注入する工程が、リボンビームを形成すること、上記被加工体を垂直方向にて機械的に走査することを包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
上記イオン化シラボラン分子、または上記低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体を被加工体に注入する工程が、垂直方向における第２機械軸を用いて、上記被加工体の全域において上記イオンビームを電磁的または静電的に走査することを包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
上記イオン源が、傍熱陰極イオン源である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
上記イオン源が、双対型のプラズマイオン源である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
上記イオン源が、単一型のプラズマイオン源である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
上記イオン源が、高周波イオン源である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
上記イオン源内における上記シラボラン分子の気化およびイオン化が、上記シラボラン分子を気化し、気化された上記シラボラン分子をイオン化器内においてイオン化することを包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１６】
上記イオン源内における上記シラボラン分子の気化およびイオン化が、第１ガスから第１プラズマを発生させること；上記第１プラズマから電子を抽出すること；および、上記電子を気化された上記シラボラン分子と反応させることを包含し、上記イオン化シラボラン分子および上記低質量のイオン化副生成物を含んでいる第２プラズマを形成する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１７】
上記第１ガスが、アルゴン、キセノン、アルゴン三フッ化ホウ素、アルシン、ホスフィン、酸素、三フッ化窒素、または、これらの組み合わせを含む、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１８】
被加工体にホウ素原子を注入するプロセスであって、
シラボラン分子を気化する工程；
上記シラボラン分子をイオン化し、イオン源からイオンを抽出してイオンビームを形成する工程；
上記イオンビームの流れを移送し、または、更なる加速度ポテンシャルもしくは減速度ポテンシャルを適宜印加して、あるいは、上記イオンビームを移送し、そして更なる加速度ポテンシャルもしくは減速度ポテンシャルを適宜印加して、最終エネルギーを設定する工程；および、
所望の電荷質量比を有する選択されたイオンを上記被加工体に注入し、上記選択されたイオンが上記ホウ素原子に分解する工程を包含している、被加工体にホウ素原子を注入するプロセス。
【請求項１９】
上記選択されたイオンを注入することが、
抽出された上記イオンの質量分析を行い、上記所望の電荷質量比を有するイオンを選択的に注入する工程を含む、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
上記イオン源が、双対型のプラズマイオン源である、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２１】
上記イオン源が、単一型のプラズマイオン源である、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２２】
上記イオン源が、高周波由来のイオン源である、請求項１８に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景技術］
本発明は、半導体のイオン注入に広く関する。より具体的には、本発明は、半導体の被加工体にシラボラン分子を選択的に注入する方法に関する。
【０００２】
イオン注入器を使用して、シリコンウェハにイオンビームを照射して処理を行うことができる。このようなイオンビーム処理の使用の一例として、集積回路を製造するために、濃度を制御した不純物またはドーパント、あるいはそれら混合物をシリコンウェハに選択的に注入することがある。
【０００３】
典型的なイオン注入器は、イオン源と、イオン抽出装置と、質量分析装置と、ビーム移送装置と、ウェハ処理装置とを含む。上記イオン源は、所望の原子種または分子種のイオンを発生させる。これらイオンは、抽出系によって上記イオン源から抽出される。一般的に、上記抽出系は、当該電極に電圧を印加し、上記イオン源から発生するイオンの流れを方向付ける一組の電極である。質量分析装置では、上記イオン源で発生した副生成物から所望のイオンが分離される。一般的に、上記質量分析装置は、抽出されたイオンビームの質量分散を行うための磁気双極子である。上記ビーム移送装置は、一般的に焦点調整装置を配列した光学縦列を備える真空系であり、イオンビームの所望の光学特性を保持しつつ、当該イオンビームを上記ウェハ処理装置に移送する。最後に、上記ウェハ処理装置では、原子種または分子種、あるいは、これらのイオン性の断片を半導体ウェハに注入する。
【０００４】
イオンエネルギーは、半導体装置の接合深度を制御するために用いられる。イオン注入の深度は、イオンビームを構成するイオンのエネルギーによって決定される。半導体装置において逆行井戸（retrograde well）を形成するような高エネルギープロセスでは、最大で数百万電子ボルト（ＭｅＶ）まで注入することが求められる。一方、浅い接合では、必要とされるエネルギーが１千電子ボルト（ＫｅＶ）未満となることがある。また、極浅接合では、必要とされるエネルギーが２５０電子ボルト（ｅＶ）程度まで低くなることがある。一般的に、高電流の注入器（通常、イオンビームの電流値が１０ミリアンペア（ｍＡ）より大きい注入器）は、投与量の大きい注入を行うために使用され、中電流の注入器（通常、約１ｍＡまでのイオンビームの電流値に対応可能な注入器）は、投与量の小さい処理を行うために使用される。
【０００５】
半導体装置は小型化の傾向が続いている。そのため、高ビーム電流を低エネルギーで供給し続けるイオン源を備えた注入器が求められている。高ビーム電流は、必要とされる投与量のレベルを供給する。また、低エネルギーレベルは、浅い接合を可能にする。例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）装置におけるイオン源／ドレイン接合部は、そのような高ビーム電流、低エネルギー処理を必要とする。
【０００６】
従来のイオン源では、圧縮されたガス源から直接的に得られたイオン化ドーパントガス、または、気化された固体から間接的に得られたイオン化ドーパントガスが利用される。代表的な原料要素は、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、および、ヒ素（Ａｓ）である。ホウ素を除くこれら原料要素の大半は、固体状およびガス状で使用されるのが一般的である。ホウ素は、ほぼ例外なくガス状で供給される。特定の応用例では、ホウ素を低エネルギーおよび超低エネルギーで注入することが必要である。しかし、“空間電荷”効果が、低エネルギーで移送可能な原子状ホウ素の電流を、低い電流値に制限し、それゆえ、イオン注入器の生産性を低下させる。
【０００７】
移送損失を回避するために用いられ、そして低エネルギーのイオンビームを移送する場合に引き起こされる“空間電荷”効果といわれる現行の方法は、複数のホウ素を有する分子を利用する。複数のホウ素原子を一度に同一の電荷で輸送することによって、各ホウ素原子の注入エネルギー値を、移送された原子の数まで本質的に低下させ、一方で、各分子当たりの原子数の係数によって、効果的なホウ素の電流値を増加させる。このことは、ほぼ任意のホウ素原子数を有する、ホウ素分子またはホウ素クラスタ（boron cluster）を発生および抽出することで達成することができる。
【０００８】
他の方法では、異なる要素を有する分子としてホウ素原子を移送することができる。この場合においても、各ボロン原子の注入エネルギーの実効値は、上記分子の総質量に比例する係数に応じて減少する。上記分子に添加された要素について説明する。理想的には、添加された要素は、ホウ素系分子の質量を増加させるのみであり、シリコン基板の結晶構造への注入結果には影響を及ぼさない。例えば、デカボラン（Ｂ１０Ｈ１４）は、ホウ素注入時の優れた供給材料として使用できるが、これは、各デカボラン分子（Ｂ１０Ｈ１４）が、気化およびイオン化された場合に、１０個のホウ素原子から構成される分子イオンを供給できるためである。また、このような原料は、浅い接合を発生させるための高投与量／低エネルギーの注入プロセスにとって特に好適であるが、これは、分子状デカボランのイオンビームにより、投与される電流単位当たりのホウ素の投与量が、単原子状ホウ素のイオンビームにより投与可能な電流単位当たりのホウ素の投与量の十倍にのぼるためである。また、水素分子が上記装置による注入に悪影響を及ぼすとは考えられていない。しかし、デカボランおよび他のホウ化水素は、標準的なイオン源において認められるように、高温下で不安定になり得る。よって、これら分子を使用するために、他のイオン化方法およびビーム発生方法を導入することが必要である。
【０００９】
複数のホウ素原子を移送する更に他の方法は、ホウ素の構造の安定化を促進するように構成された代替材を有する分子を使用する工程を含む。上記方法の一例では、カルボラン、特にｏ−カルボラン（Ｃ２Ｂ１０Ｈ１２）が使用されるが、これは、標準的なイオン源において認められる条件下の分子の強度および安定性が向上するためである。また、カルボランの安定性は、イオン化、抽出、および、ウェハへの移送の過程中にも保たれる。よって、上記分子を利用した注入はまた、シリコン基板の結晶構造を変化させてしまう程の量の炭素が含まれることになる。これは、注入の前後でシリコンウェハの結晶構造が同じであることが重要となる用途にとって望ましいものではない。
【００１０】
以上のことから、ウェハへの注入時に他の不純物を運ぶことなく、低エネルギーまたは超低エネルギーで該ウェハに注入可能な安定したホウ素分子を提供することが望ましい。
【００１１】
［発明の概要］
シラボラン分子を被加工体に注入するプロセスを本明細書中にて開示する。一実施形態では、シラボラン分子を注入するプロセスは、イオン源内においてシラボラン分子を気化およびイオン化して、プラズマを発生させて、イオン化シラボラン分子および低質量のイオン化副生成物を生成する工程；イオン源開口部を介して、上記プラズマ内の上記イオン化シラボランのクラスター分子および上記低質量のイオン化副生成物を抽出し、イオンビームを形成する工程；質量分析電磁石を使用して、上記イオンビームの質量分析を行い、上記イオン化シラボラン分子、または低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体を通過させることを可能にする工程；上記イオンビームの流れを移送して、または、更なる加速度ポテンシャルもしくは減速度ポテンシャルを適宜印加して、あるいは、上記イオンビームを移送し、そして更なる加速度ポテンシャルもしくは減速度ポテンシャルを適宜印加して、最終エネルギーを設定する工程；ならびに、上記イオン化シラボラン分子、または低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体を被加工体に注入する工程を包含する。
【００１２】
他の実施形態では、被加工体にホウ素分子を注入するプロセスは、シラボラン分子を気化する工程；上記シラボラン分子をイオン化し、イオン源からイオンを抽出してイオンビームを形成する工程；上記イオンビームの流れを移送し、または、更なる加速度ポテンシャルもしくは減速度ポテンシャルを適宜印加して、あるいは、上記イオンビームを移送し、そして更なる加速度ポテンシャルもしくは減速度ポテンシャルを適宜印加して、最終エネルギーを設定する工程；ならびに、所望の電荷質量比を有する選択されたイオンを被加工体へ注入し、上記選択されたイオンが炭素原子に分解する工程を包含する。
【００１３】
本発明の上述の課題および他の課題、利点、ならびに、特徴は、添付の図面を参照して記載される本開示内容の詳細な説明より明らかである。
【００１４】
［図面の簡単な説明］
図１は、正二十面体の第１ポジションおよび第２ポジションが、シリコン原子によって占められている、化学式：Ｓｉ２Ｂ１０Ｈ１２で表される模範的なｏ−シラボラン分子の透視図を提供する。
【００１５】
図２は、正二十面体の第１ポジションおよび第２ポジションが、シリコン原子によって占められ、そのシリコン原子にメチル基が結合された、１，２−ジメチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランの透視図を提供する。
【００１６】
図３は、正二十面体の第１ポジションおよび第２ポジションが、シリコン原子によって占められ、当該第１ポジションにメチル基が結合され、当該第２ポジションに水素原子が結合された、１−メチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランの透視図を提供する。
【００１７】
図４は、模範的なイオン注入装置を概略的に示す。
【００１８】
図５は、本発明にかかる方法を実施するのに適しているイオン注入装置のための単一型プラズマイオン源の部分断面図を概略的に示す。
【００１９】
図６は、図５に示すイオン注入装置のイオン化器部の部分断面図を概略的に示す。
【００２０】
図７は、本発明にかかる方法を実施するのに適しているイオン注入装置のための双対型プラズマイオン源の等角図を概略的に示す。
【００２１】
図８は、本発明にかかる方法を実施するのに適しているイオン注入装置のための双対型プラズマイオン源の断面透視図を概略的に示す。
【００２２】
図９は、双対型プラズマイオン源を利用している、模範的なイオン注入装置を概略的に示す。
【００２３】
［発明の詳細な説明］
本発明は、イオン化シラボラン分子、または、低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体のうち１つを被加工体に注入する方法に広く関する。上記イオン化シラボラン分子、または低質量の副生成物の選択されたイオン化密集体は、イオン源から抽出され（すなわち、加速され）、質量分析にかけられ、上記被加工体に注入される。このように抽出されたイオンはまた、上記被加工体に到達する前に、更なる加速、減速、または収束の段階を経てもよい。有利なことに、イオン注入の原料物質である上記シラボラン分子は、イオン化処理中の分子に安定性を供給するので、従来のイオン源を使用することができる。更に、炭素原子（すなわち、カルボラン）より寧ろシリコン原子の存在は、上記基板（例えば、シリコン）の結晶構造に如何なる汚染も添加されないことを保障する。アニーリング処理後、上記シリコン結晶は、上記注入により損傷した領域において再成長する。上記ホウ素原子は、結晶中に存在してｐ型のドーパントを供給し、一方では、上記シリコン原子は、結晶格子内の位置を占めても、上記結晶に何ら変化が生じない。
【００２４】
本明細書中において使用する用語「シラボラン」は、通常、正二十面体構造を有する化合物の種類のうち任意の化合物をいう。シラボラン化合物は、シリコン原子およびホウ素原子を含み、これら原子の構造によって、標準的なイオン化源と共に使用するのに十分な安定性が分子に供給される。換言すれば、閉鎖状の正二十面体構造によって、上記分子の優れた熱安定性が供給される。更に、上記構造内の炭素を上記シリコン原子に置換することは、カルボランと比較して、混入物が上記結晶に添加されないことを確実にする。シラボランの一例として、化学式Ｓｉ２Ｂ１０Ｈ１２で表されるｏ−シラボラン分子が挙げられる。上記ｏ−シラボランの構造を図１に示す。図１に示すように、上記ｏ−シラボラン分子の第１および第２ポジション（頂点）は、それぞれ水素と結合したシリコン原子によって占められている。上記正二十面体構造のうち上記第１および第２ポジションを除く他の１０個の頂点は、水素原子と結合したホウ素原子によって占められ、外側に広がっている。標準的なイオン化源に使用される他のシラボランの例として、１，２−ジメチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランが挙げられる。上記１，２−ジメチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランの構造を図２に示す。上記１，２−ジメチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランは、シリコン原子に結合している水素原子がメチル基（−ＣＨ３）に置換されていることを除き、ｏ−シラボランと同様の分子である。イオン注入器のアーク室内でイオン化を行っている最中に、上記シリコン原子と上記メチル基の結合がより弱いため、上記メチル基がこの分子から離れ、上記メチル基以外のｏ−シラボランの正二十面体構造が注入のためにシリコン基板に移送される。正二十面体構造のシラボランの他の例として、化学式ＢｎＨｎＳｉ１２−ｎＲ１２−ｎ（式中のＲは、シリコン原子に結合している原子または分子を示し、ｎは整数である）で表される化合物を挙げることができるが、これに限定されない。上記化学式に好適な化合物の「Ｒ」の例として、ｏ−シラボランにおける水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基を挙げることができるが、これに限定されない。上記シリコン原子に結合している化合物は同一の化合物でもよいが、互いに異なる化合物でもよい。互いに異なるＲの化合物が結合したシラボランの実施形態の例は、１−メチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランである。上記１−メチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランの構造を図３に示す。
【００２５】
正二十面体構造の上記シラボラン分子は、当該正二十面体構造がイオン化中の上記イオン源の安定性を更に向上させるので、イオン注入用の原料物質として最も好適である。更に、これら化合物の多くは、蒸気圧が比較的高く、また、イオン注入器具に使用される多様なイオン化源において見られるような高温下で安定している。上記正二十面体構造により上記イオン化源の安定性が向上されているので、イオン化分子を形成するように上記分子から電子を繊細に取り除く精密な「穏やかなイオン化」源が必要でなくなる。
【００２６】
米国特許第６，０１３，３３２号、米国特許第６，１０７，６３４号、米国特許第６，２８８，４０３号、米国特許第６，９５８，４８１号、米国特許第６，４５２，３３８号、および、米国特許第７，１８５，６０２号に開示されている装置など、任意のイオン注入装置を使用して、上記シラボラン分子は、注入されることができる。上記特定のイオン注入装置によって生成される上記イオンビームは、スポットビームの機械的走査、リボンビーム、および、電磁的または静電的に走査されたビームとして構成されてもよく、上記スポットビームの機械的走査では、当該スポットビームの特性に応じて、特定の直径を有するほぼ円形の断面を有している、通常静止しているスポットビームに対して垂直な二次元の方向で被加工体が機械的に走査され、上記リボンビームでは、上記ビームが被加工体の全域において一方向に固定され、一方、当該被加工体が、垂直方向に機械的に走査され、更に、上記リボンビームでは、当該リボンビームが、大きな幅／高さのアスペクト比を有していてもよく、当該リボンビームが、少なくとも上記被加工体と同等の幅であればよく、上記電磁的または静電的に走査されたビームが、垂直方向に機械的に走査される被加工体の全域において一方向にて走査される。イオン注入装置の例として、Axcelis Technologies社から市販されている、スポットビームによる二次元の機械的走査を行うように構成されたＯＰＴＩＭＡ ＨＤ（登録商標）のイオン注入装置が挙げられる。
【００２７】
図４にイオン注入装置１０の例を概略的に示す。上記イオン注入装置１０は、通常、イオン源１２と、ビームラインアセンブリ１４と、被加工体１８を収容する標的室１６とを備える。上記イオン源１２は、気化シラボラン分子から荷電イオンを発生させる。その後、操作中に上記荷電イオンを取り出し、イオンビーム２０を形成する。上記ビームラインアセンブリ１４は、約９０°の傾きで設置された質量分析器２２と、当該質量分析器２２内に（双極子）磁場を発生させるように作用する一つ以上の磁石を備える。上記イオンビーム２０は、上記質量分析器２２に入射すると上記磁場によって屈曲される。その結果、不要なイオンは屈折されるが、所望のイオンは上記質量分析器２２を通過する。上記質量分析器２２を通過すると、上記イオンビームは、上記被加工体への注入を行うために、加速、減速、収束、または、改変され得る。この方法により、上記質量分析器２２を通過した上記イオンは、所望の電荷質量比を有する。その後、このイオンを上記被加工体に注入する。所望の電荷質量比を有する上記イオンを注入している最中に、イオンビームに対して垂直な二次元方向で上記被加工体を機械的に走査することができる。この注入処理期間中、上記イオンビーム２０が横断する全経路は真空状態にある。
【００２８】
上記イオンビームを発生させる上記イオン源は、単一型のプラズマイオン源でもよいし、双対型のプラズマイオン源でもよい。同様に、上記イオン源は、傍熱陰極イオン源でもよいし、高周波（ＲＦ）エネルギーを受けてイオンを発生させるイオン源でもよい。図５に、上記方法を実施するのに好適な単一型のプラズマイオン源５０の例を概略的に示す。図５に示す単一型のプラズマイオン源５０の概略は、Ｐｅｒｅｌに付与された米国特許第６，４７９，８２８号に開示されている。当該米国特許を本明細書において引用することにより、その全開示内容を本願に援用する。上記単一型のプラズマイオン源５０は、気化器５１とイオン化器５３を備える。上記気化器５１は、非反応型で熱伝導性の昇華器または坩堝５２と、加熱媒体の貯蔵容器５４と、加熱媒体ポンプ５５と、温度制御器５６と、質量流制御器６０とを備える。上記坩堝５２は、上記イオン化器５３から離れて配置されており、供給管６２を介して上記イオン化器５３に接続されている。上記供給管６２は、石英またはステンレス鋼から構成され、単腔で環状の外周の覆い部９０によってほぼ全長にわたり囲まれている。
【００２９】
上記坩堝５２によって、原料物質６８を収容するための空洞部６６を囲む容器６４が供給される。上記容器は、好ましくは、ステンレス鋼、グラファイト、石英、窒化ホウ素などの好適な非反応型（不活性型）の材料から成り、十分な量の原料物質６８を保持することが可能である。
【００３０】
上記シラボラン分子は液状または粉末状の形態で存在することができる。そして、上記貯蔵容器５４に収容されている加熱媒体７０を使用して上記容器６４の壁を加熱することで、上記シラボラン分子を気化させることができる。例えば、気体移送に必要な圧力（一般的には、１ｍTorrより大きな圧力）を実現するために、固体状のシラボラン分子を昇華するまで加熱することができる。完全に気化したシラボラン分子は、上記供給管６２を介して上記坩堝５２から排出され、上記質量流制御器６０の内部へと供給される。上記質量流制御器６０は、気体の流量を制御することにより、上記イオン化器５３へ供給される気化シラボラン分子の量を測定する。
【００３１】
上記構成に替えて、上記供給管６２を毛細管の形態で設けるとともに、上記覆い部９０を外層覆い部に囲まれた内層覆い部を備える同軸二腔型の覆い部の形態で設ける。この場合、ポンプを使用して、加熱媒体を上記内層覆い部（上記毛細管６２に隣接して配置されている覆い部）へ供給し、上記外層覆い部（上記内層覆い部の半径方向外側に配置される覆い部）から排出させる。この第２実施形態では、上記質量流制御器６０に替えて、上記供給管とイオン化器の間に加熱閉止弁（図示せず）を設けてもよく、質量流の増加または減少は、貯蔵容器５４の温度を直接変化させることで行われる。
【００３２】
図６に上記イオン化器５３の例をより詳細に示す。この特定の例では、上記イオン化器５３は、一般的に円筒状の部位９６、および一般的に環状の基部または取付フランジ９８を備える。好適な実施形態では、上記部位９６と上記基部または取付フランジ９８との両方が、アルミニウムから構成されている。上記部位９６の冷却は、流入口１０２により形成される冷却用流入路１００と、排出口１０６を介して上記部位９６の外側へ出る冷却用排出路１０４とを使用して行われる。冷却媒体として、水、または、熱容量の高い他の好適な流体を使用してもよい。上記冷却用流入路１００と上記冷却用排出路１０４によって連続する経路が構成され、当該経路に水を流すことによって上記イオン化器５３の上記部位９６の冷却を行う。図６では上記経路の一部のみを示したが、上記部位９６の効果的な冷却が確実に行われるように、任意の公知の構成において上記経路をその外周に近接してその周囲まで延伸させてもよい。
【００３３】
上記部位９６を冷却することで、イオン化室１０８の温度を、シラボラン分子の圧力が当該イオン化室１０８内に順応する温度であり、かつ十分に高い温度にすることを確実にする。
【００３４】
上記イオン化器５３の上記部位９６に閉じ込められた内側で、上記供給管６２が、上記環状の覆い部９０に覆われた状態で上記イオン化室１０８に達するまで延伸している。また、上記イオン化室１０８の内部には、熱陰極１１０と対陰極または反射電極１１２とが設けられている。上記熱陰極１１０は、加熱されたタングステンフィラメント１１４を備え、当該加熱されたタングステンフィラメント１１４は、モリブデンシリンダ１１６に囲まれ、タングステンの終端キャップ１１８が取り付けられている。上記加熱されたフィラメント１１４は、上記部位９６から電気的に絶縁された状態で上記部位９６を通過する両面間接続電力端子（power feedthrough）１２０および１２２を介して、電圧が印加される。また、上記反射電極１１２も、熱伝導性の電気絶縁体（サファイアなど）を介して上記部位９６から電気的に絶縁されている。上記電気絶縁体が、上記反射電極１１２を冷却された上記イオン化室１０８と物理的に連結する。
【００３５】
操作中、気化シラボラン分子をイオン化器入口１１９から注入し、上記供給管６２を介して上記イオン化室１０８へ導入する。上記両面間接続電力端子１２０および１２２の電位差を用いて上記タングステンフィラメント１１４に電圧を印加した場合、上記フィラメント１１４から電子が放出され、当該電子は、上記終端キャップ１１８に向かって加速して、上記終端キャップ１１８に衝突する。上記電子が衝突することによって上記終端キャップ１１８が十分に加熱されると、次に上記終端キャップ１１８から上記イオン化室１０８の内部へ電子が放出され、当該電子が上記気化シラボラン分子に衝突することで、上記イオン化室１０８の内部にイオンを発生させる。条件に応じて、上記分子を分解させることも可能である。
【００３６】
これにより低密度のイオンプラズマが発生され、イオン源開口部１２６を介して上記イオン化室１０８から抽出されるイオンビームを形成する。上記イオンプラズマは、多様なイオン化シラボラン種を含み、当該イオン化シラボラン種の全ては、被加工体に選択的に注入可能である。その後、抽出されたイオンビームのうち所定の電荷質量比を有するイオンのみを通過させるために、質量分析電磁石１２７を使用して、当該抽出されたイオンビームの質量分析が行われる。上記イオン化室１０８内の上記イオン化シラボラン分子のプラズマの低い密度が、上記イオン源内に保持される、比較的低いアーク放出電源によって部分的に供給される。
【００３７】
図５に示す上記単一型のプラズマイオン源５０をイオン注入装置に使用すると、シラボラン分子の全体（ホウ素原子の数が５個より多い）、または、分解した低質量の副生成物を選択的に上記被加工体に注入することができる。上記シラボラン分子が、上記被加工体の表面で崩壊し、各ホウ素原子のエネルギーは、上記シラボラン分子または上記低質量の副生成物のエネルギーの一部に等しい。例えば、ｏ−シラボランの場合、各原子のエネルギーは、当該ｏ−シラボランに含まれる１０個のホウ素原子の総エネルギーの約１／１０程度となる。したがって、所望のホウ素注入エネルギーの何倍ものエネルギーで上記ビームを移送することができ、大きなビーム伝送損失を生じさせることなく、極浅い注入を行うことができる。更に、単位分子当たりの電荷が、一原子のビーム注入の一部であるため、線量率における被加工体の帯電問題がそれほど深刻でなくなる。
【００３８】
本発明の技術分野において公知のように、特定の範囲の電荷質量比を有する粒子のみを通過させるために、上記質量分析電磁石１２７を調節することができる。上記質量分析電磁石１２７は、双極子磁場を発生させることができ、異なる電荷質量比を有するイオンを効果的に分離するアーチ形の経路における磁気偏向によって、イオンビーム中の様々なイオンを偏向することができる。
【００３９】
上記イオン化室１０８内のシラボラン分子と衝突せず、イオン化シラボラン分子および分解された低質量のイオンを発生しない、上記陰極１１０により発生される電子は、上記反射電極１１２に向かって移動する。上記反射電極１１２は、上記電子を上記陰極１１０へ向けて戻すように偏向する。上記反射電極１１２は、好ましくは、モリブデンから構成されており、上記陰極１１０と同様に、上記イオン化器５３の上記部位９６から電気的に絶縁されている。上記イオン化室１０８の壁１２８は、局所的な接地電位に保持されている。上記終端キャップ１１８を含む上記陰極１１０は、上記壁１２８の電位より約５０ボルト〜約１５０ボルト低い電位に保持される。上記フィラメント１１４は、上記終端キャップ１１８の電位より約２００ボルト〜約６００ボルト低い電圧に保持される。上記フィラメント１１４と上記終端キャップ１１８の電圧差が大きいことにより、上記フィラメント１１４から放出される電子に高エネルギーが与えられるので、終端キャップ１１８を十分に加熱して、上記イオン化室１０８に文字通り電子が放出される。
【００４０】
上記単一型のイオン源５０は、気化シラボラン分子の通過、および、上記イオン化器５３を通じて、上記供給管６２の動作温度と同様に上記坩堝５２の動作温度を制御する制御メカニズムを備えている。抵抗加熱素子または同様の加熱素子８０を使用して、上記加熱媒体７０は、上記貯蔵容器５４内で加熱され、そして熱交換器を使用して、冷却される。上記温度制御手段は、温度制御器５６を備えている。上記温度制御器５６は、熱電温度計９２を介して上記貯蔵容器５４から温度フィードバックが入力され、上記加熱素子８０に制御信号が出力され、以下に更に説明するように、上記貯蔵容器５４内の上記加熱媒体７０が適当な温度まで加熱される。
【００４１】
上記加熱媒体７０は、鉱油、または、熱容量の高い他の好適な媒体（例えば、水）を含む。鉱油の温度が２０℃〜２５０℃の範囲となるように、上記抵抗加熱素子８０を使用して当該鉱油を加熱する。この鉱油は、上記加熱媒体ポンプ５５により、上記覆い部９０を介して上記坩堝５２と上記供給管６２の周囲に循環される。上記加熱媒体ポンプ５５は、流入口８２と排出口８４がそれぞれ設けられている。同様に、上記貯蔵容器５４には、流入口８６と排出口８８がそれぞれ設けられている。上記坩堝５２および上記供給管６２の周囲での上記加熱媒体の流動パターンは、上記坩堝５２および上記供給管６２の周囲で上記加熱媒体が適度に循環する任意の流動パターンとしてもよい。
【００４２】
再度、図４を参照すると、上記気化シラボラン分子を上記坩堝５２から上記供給管６２を介して上記イオン化室１０８に移送させることを促進するために、上記坩堝空洞部６６は、加圧されることができる。上記坩堝空洞部６６内の圧力が増すにつれ、物質移送の速度が対応して上昇する。上記イオン化室１０８は、真空に近い状態（約１ｍTorr）で作動し、それゆえ、上記坩堝５２から上記イオン化室１０８まで、上記供給管６２の全長に沿って気圧が勾配している。上記坩堝５２内の圧力は、通常は、約１Torrである。
【００４３】
上記坩堝５２を上記イオン化室１０８から離して配置することで、上記坩堝空洞部６６内の原料が熱的に隔離される。これにより、上記イオン化室１０８内の温度に左右されない熱的に安定している環境が提供される。よって、昇華プロセスが行われる上記坩堝空洞部６６内の温度は、上記イオン化室１０８の作動温度から独立して、精度良く（誤差１℃以内）制御される。また、上記供給管６２を介して上記イオン化室へ移送する最中に、上記気化シラボラン分子の温度を一定に保持することで、縮合または熱分解の発生を抑える。
【００４４】
上記温度制御器５６は、上記加熱媒体７０の貯蔵容器に用いられる上記加熱素子８０の動作を制御することにより、上記坩堝５２および上記供給管６２の温度を制御する。熱電温度計９２は、上記貯蔵容器７０の温度を感知し、温度フィードバック信号９３を上記温度制御器５６に送信する。上記温度制御器５６は、上記加熱素子８０に制御信号９４を出力する公知の方法で、上記温度フィードバック信号９３に対して動作する。上記方法では、上記イオン化室１０８の位置までの上記シラボラン分子が晒される全表面において均一な温度が提供される。
【００４５】
（上記加熱媒体ポンプ５５を介した）上記系内における上記加熱媒体の循環制御を行うとともに、（上記加熱素子８０を介して）上記加熱媒体の温度制御を行うことで、上記イオン源５０は、約２０℃〜約２５０℃（±１℃）の範囲の動作温度に制御されることができる。上記坩堝５２では、上記イオン化室１０８に最も近い上記供給管６２の端部と比較して、正確な温度制御を行うことが、上記坩堝５２の圧力を制御して上記坩堝５２外への気化流速を制御するうえでより重要である。
【００４６】
また、上記坩堝５２を加熱することは、接触抵抗加熱器または任意の他の加熱方法を使用することでも達成することができる。上記温度を正確に制御することで、シラボラン気体の圧力が決定される。
【００４７】
図７および図８に、双対型のプラズマイオン源２００の簡略例を示す。上記双対型のプラズマイオン源２００は、シラボラン分子を注入するのに好適である。なお、図７および図８に示す上記双対型のプラズマイオン源２００は、本発明を説明するための一例に過ぎず、イオン源の全ての様態、構成要素、特徴が備わっているものではない。
【００４８】
上記双対型のプラズマイオン源２００は、例えば、第２プラズマ室２１６に隣接して配置される第１プラズマ室２０２を備えている。上記第１プラズマ室２０２は、ガス源供給ライン２０６を備え、第１ガス源からプラズマを発生させるためのプラズマ発生部２０４と共に構成されている。ガス源は、上記ガス供給ライン２０６を介して上記第１プラズマ室２０２へ導入される。上記ガス源は、アルゴン（Ａｒ）およびキセノン（Ｘｅ）などの不活性ガス、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）、アルシン（ＡｓＨ３）、および、ホスフィン（ＰＨ３）などの標準的なイオン注入ガス、ならびに、酸素（Ｏ２）および三フッ化窒素（ＮＦ３）などの反応ガスの少なくとも一つを含むことができる。なお、上述のガス源のリストが、本発明の一例を示すためのものに過ぎず、上記第１プラズマ室に供給できるガス源の完全なリストを示すものではないことは理解されるべきである。
【００４９】
上記プラズマ発生部２０４は、陰極２０８と陽極２１０との組み合わせを備えることができ、当該陰極２０８は、簡素なＢｅｒｎａｓ型（Ｂｅｒｎａｓ−ｔｙｐｅ）フィラメント構成または傍熱陰極を含んでもよい。また、これに替えて、上記プラズマ発生部２０４は、支持された、高周波伝導セグメントを有するＲＦ誘導コイルアンテナを備えてもよい。当該高周波伝導セグメントは、例えば、本発明と同一出願人による米国特許第５，６６１，３０８号明細書に開示されているように、イオン化エネルギーをガスイオン化領域に伝送するためにガス閉じ込め室内に直接載置されている。
【００５０】
上記第１プラズマ室２０２または電子源プラズマ室には、イオン注入系の高真空領域（すなわち、上記第１プラズマ室２０２内のガス源の圧力よりも圧力が大幅に低い領域）内への経路を形成する開口部２１２が規定されている。上記開口部２１２には、以下に更に説明するように、ガス源の純度を高レベルに保つためのポンプ開口部が設けられている。
【００５１】
上記電子源プラズマ室２０２には、開口部２１４もまた規定されており、当該開口部２１４は、上記電子源プラズマ室２０２から電子を取り出すための取り出し開口部を形成している。一実施形態では、上記取り出し開口部２１４は、図７に示すように、形成された開口部２１４を有している取り外し可能な陽極素子２１０の形態で設けられている。このように、当業者は、所謂非反射モード（ｎｏｎ−ｒｅｆｌｅｘ  ｍｏｄｅ）においてプラズマから電子を引き付けている、（上記陰極２０８に関連する）正バイアスの電極２１９を備えるように上記電子源プラズマ室２０２を構成すること可能であることを認識する。また、上記構成に替えて、上記電極２１９を上記陰極２０８に対して負バイアスの電極とすることができ、所謂反射モードにおいて上記電子源プラズマ室２０２へと電子を反射して戻すこともできる。この反射モード構成では、上記プラズマ室の壁に適切にバイアスを印加しつつ、上記電極２１９を電気的に絶縁するとともに、上記電極２１９に独立してバイアスを印加することが必要であることが理解される。
【００５２】
上述のように、上記双対型プラズマイオン源２００は、第２室またはイオン源室２１６をも備えている。上記第２イオン源プラズマ室２１６は、上記イオン源プラズマ室２１６にガス源を導入するための第２ガス源供給ライン２１８を備える。更に、上記第２イオン源プラズマ室２１６は、上記電子源プラズマ室２０２から電子を受け取るように構成されているため、上記第２イオン源プラズマ室２１６の内部で、該電子と上記第２ガス源との衝突によってプラズマが発生する。上記第２ガス源は、上記シラボラン分子を含有する。
【００５３】
上記第２プラズマ室２１６またはイオン源プラズマ室には、開口部２１７が規定されている。上記開口部２１７は、上記第１プラズマ室２０２の上記抽出開口部２１４と位置合わせされているので、これら２つの開口部の間に、上記第１プラズマ室２０２から取り出された電子が上記第２プラズマ室２１６へ流入できる経路が形成される。好ましくは、上記イオン源プラズマ室２１６は、電子とガス分子との間に所望の衝突を引き起こしてイオン化プラズマを発生させるために、所謂非反射モードにおける上記イオン源プラズマ室２１６へ注入された電子を誘引するための正バイアス電極２１９を備えるように構成されている。この構成に替えて、上記電極２１９に負のバイアスを与えて、電子を発生させ、所謂反射モード（reflex mode）における上記イオン源プラズマ室２１６へと撥ね返すようにすることも可能である。
【００５４】
上記第２プラズマ室２１６の内部には、通常の方法で注入用のイオンビームを形成するためのイオンを取り出すために、取り出し開口部２２０が構成されている。
【００５５】
一実施形態では、外部バイアス電源２１５を使用して、上記第１プラズマ室２０２に関する負のバイアスを上記第２プラズマ室２１６に与えている。電子は、上記電子源プラズマ室２０２から取り出され、上記イオン源プラズマ室２１６へ注入されるので、上記第１プラズマ室２０２から供給された上記電子と、上記第２ガス源供給ライン２１８を介して上記第２プラズマ室２１６へ供給される上記シラボラン分子とが上記イオン源プラズマ室２１６内で衝突し、プラズマを発生させる。
【００５６】
なお、上記第１プラズマ室２０２および上記第２プラズマ室２１６は、以下の三つの開境界を有することができる；ガス流入口（例えば、第１ガス供給流入口２２２および第２ガス供給流入口２２４）、高真空領域への開口部（例えば、ポンプ開口部２１２および取り出し開口部２２０）、および、上記第１プラズマ室２０２と上記第２プラズマ室２０４との間に共通経路を形成している共通境界開口部２１４および２１７。好ましくは、上記共通境界開口部２１４および２１７の面積は、上記高真空領域へと繋がる上記開口部２１２および２２０（すなわち、第１プラズマ室開口部２１２および第２プラズマ室開口部２２０）と比較してより小さい面積に保たれる。
【００５７】
双対型のプラズマイオン源の構成の一例では、当該イオン源が、Axcelis Technologies社（Ｂｅｖｅｒｌｙ, ＭＡ、米国）が製造・販売を行うタイプの標準的な傍熱陰極（ＩＨＣ）イオン源の構成要素を含み、当該イオン源において、上記イオン源プラズマ室は、標準的な陽極と、抽出系と、原料供給管とを備えるように構成された標準的なアーク室を備える。上記標準的なＩＨＣ源の内部加熱陰極要素を取り除き、当該要素を設置していた場所に小型の電子源プラズマ室を替わりに設ける。上記電子源プラズマ室は、アーク室と、標準的な内部加熱陰極要素と、原料供給管とを含むAxcelis Technologies社が製造・販売を行うタイプの標準的なＩＨＣイオン源と同様の構成要素を含む。
【００５８】
また、上記第１プラズマ室２０２および上記第２プラズマ室２１６の両方は、Axcelis Technologies社から市販されている標準的な原料磁石（部材番号２３０として示す）により上記取り出し開口部に沿って配向させた磁場を共有することができる。上記プラズマ発生室に垂直な磁場を含んでいることによって、上記イオン化プロセス（および、この場合、電子発生プロセス）をより効率的にすることは周知である。このように、好適な実施形態では、電磁石部２３０は、上記第１プラズマ室２０２および上記第２プラズマ室２１６の外において、好ましくは上記第１プラズマ室２０２および上記第２プラズマ室２１６の間の共有された上記境界の軸に沿って配置される。上記電磁石部２３０は、電子を閉じ込める磁場を発生させて、上記イオン化プロセスの効率性を向上させる。
【００５９】
上記電子源室２０２は、好ましくは、イオン源プラズマ室２１６との間に設けられた絶縁部２２６によって当該イオン源プラズマ室２１６から熱的に絶縁されている。上記イオン源プラズマ室２１６に連結されている唯一の電圧は、開口部２１４および２１７によって形成された上記共通境界開口部を介して、上記陰極１０８から印加される低電圧（通常、約１０Ｗ）の放射電圧と、上記イオン源プラズマ室２１６に注入された上記電子電流の放出電圧（通常、１０Ｗ）である。上記イオン源プラズマ室２１６に連結されている電圧の電圧値が低いことによって、上記壁の温度を大きな分子ガスの分離を防ぐのに十分低い温度に保持することを促進させる。また、上記電子源室２０２は、上記絶縁部２２６によって上記イオン源プラズマ室２１６から電気的に絶縁されている。
【００６０】
一実施形態では、上記イオン源プラズマ室２１６は、約３００ｍｍ２（５ｍｍ×６０ｍｍ）の面積を有する取り出し開口部２２０と共に構成されている。また、上記電子源室２０２もまた、３００ｍｍ２の総面積を有するポンプ開口部２１２と共に構成されている。上述の二つのプラズマ室が共有する開口部２１４および２１７によって形成される共通境界開口部の面積は、好ましくは、約３０ｍｍ２（４ｍｍ×７．５ｍｍ）である。
【００６１】
上述のように、上記電子源プラズマ室のポンプ開口部２１２と上記イオン源プラズマ室の取り出し開口部２２０との面積の選択は、上記開口部２１４および２１７によって形成された上記共有境界よりも大きいことが好ましく、その結果、上記２０２および２１６の各室において比較的高濃度のガス純度が得られる。典型的な応用例では、上記電子源プラズマ室２０２のガス密度と、上記イオン源プラズマ室２１６の第２気化シラボラン分子密度とはほぼ等しく、各プラズマ室のガスの純度は約９０％である。
【００６２】
上述のイオン源のような双対型のプラズマイオン源を使用するイオン注入装置３００の例を図９に概略的に示す。イオン注入装置３００（イオン注入器とも称す）は、イオン注入装置３００において行われる様々な操作およびプロセスを制御する制御器３０２と動作可能に連結されている。上記イオン注入装置３００は、上述の双対型のプラズマイオン源アセンブリ３０６を備えており、当該プラズマイオン源アセンブリ３０６は、以下に説明するように、被加工体用の支持台３１２に保持された被加工体３１０（例えば、半導体被加工体、表示パネルなど）にイオンを注入するために、イオンビーム経路Ｐに沿って移動するイオンビーム３０８を発生するための多量のイオンを生成するよう構成されている。
【００６３】
上記イオン源アセンブリ３０６は、第１プラズマ室３１４（例えば、プラズマ室またはアーク室）と第２プラズマ室３１６とを備えており、該第１プラズマ室３１４は、プラズマ発生部材３１８を備えるように構成されている。上記プラズマ発生部材３１８は、第１ガス供給源３０１から第１ガス供給ライン３２２を介して、上記第１プラズマ室３１４へ導入される第１ガスからプラズマを発生する陰極１０８（図６参照）と陽極１１０（図６参照）とを備える。上記構成に替えて、上記プラズマ発生部材３１８が、例えば、ＲＦ誘導コイルを備えてもよい。上記第１ガスは、アルゴン（Ａｒ）およびキセノン（Ｘｅ）などの不活性ガス、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）、アルシン（ＡｓＨ３）、およびホスフィン（ＰＨ３）などの標準的なイオン注入ガス、ならびに、酸素（Ｏ２）および三フッ化窒素（ＮＦ３）などの反応性ガスの少なくとも一つを含有することができる。
【００６４】
第２プラズマ室３１６は、上記第１プラズマ室３１４と第２プラズマ室３１６との間に形成された共通境界開口部３２６を介して、当該第１プラズマ室３１４と流体連通するように配置されており、第２ガス供給ライン３２８によって第２ガス供給源３２０から導入される第２ガスを含む。上記第２ガスは、気化シラボラン分子を含む。
【００６５】
上記第２プラズマ室３１６は、好ましくは、上記第１プラズマ室３１４に関連した正バイアスをバイアス電源３３２により受けて、上記第２プラズマ室３１６内へと注入するために、上記第１プラズマ室３１４から電子を取り出すことを可能にしている。取り出された上記電子が、上記第２プラズマ室３１６内で上記第２ガスと衝突すると、上記第２プラズマ室３１６内にプラズマを発生させる。上記第２プラズマ室３１６には、上記第２プラズマ室３１６で形成された上記プラズマからイオンを抽出するために、抽出開口部３３４が設けられている。
【００６６】
上記イオン注入装置３００は、イオン源アセンブリ３０６と連結した取り出し電極アセンブリ３３１を更に備え、当該取り出し電極アセンブリ３３１は、上記抽出開口部を介して抽出が行われるように、上記イオン源アセンブリ３０６から荷電イオンを引き付けるようにバイアスが掛けられている。上記イオン源アセンブリ３０６の下流側にはビームラインアセンブリ３３６が更に設けられ、該ビームラインアセンブリ３３６は、通常、上記イオン源アセンブリ３０６から上記荷電イオンを受け取る。上記ビームラインアセンブリ３３６は、例えば、ビーム誘導部３４２と、質量分析器３３８と、分解開口部３４０とを備え、上記ビームラインアセンブリ３３６は、上記イオンを被加工体３１０に注入するように上記イオンビーム経路Ｐに沿って、イオンを移送させるように作用することができる。
【００６７】
上記質量分析器３３８は、例えば、磁石（図示せず）などの磁界を発生させる構成を更に備えており、上記質量分析器３３８は、通常、上記イオンビーム３０８の全域に磁界を発生させることによって、上記イオン源３０６から取り出された上記イオンと関連する電荷質量比に従って、様々な軌道で、上記イオンビーム３０８からの上記イオンを偏向させている。例えば、磁界を通り抜けて進むイオンは、所望の電荷質量比を有する個々のイオンに対して上記ビーム経路Ｐに沿うように偏向させ、電荷質量比が所望の値でないイオンに対して上記ビーム経路Ｐから離れるように偏向させる力の影響を受ける。上記質量分析器３３８を通過後、上記イオンビーム３０８は、分解開口部３４０により偏向され、上記イオンビーム３０８は、端部ステーション３４４の内部に配置された上記被加工体３１０への注入が行われるように、加速、減速、収束、または、改変が行われてもよい。
【００６８】
上述の単一型のプラズマイオン源と双対型のプラズマイオン源とのハードウェア構造の結果、シラボラン分子のイオン種および分解された低質量の副生成物は、上記第１プラズマ室２０２からの電子を利用する第２プラズマ室２１６内で形成されるので、例えば陰極に伴って発生するイオン源の典型的な混成問題を回避することが可能である一方で、これらハードウェアの電力損失特性により、分子種のイオン化と典型的に関連する電子電流のイオン化、並びに、単量体種のイオン化と典型的に関連する高電子電流のイオン化を広い範囲に応用することが可能である。
【００６９】
標準的なイオンエネルギーの値は、１ｋｅＶ〜５００ｋｅＶ（１６０ａＪ〜８０，０００ａＪ）の範囲である。１ｋｅＶ（１６０ａＪ）未満のエネルギーを使用してもよいが、この場合に穿通される深度は、数ナノメートル程度に留まるかまたはそれ未満となる。一方、上記範囲より大きなエネルギーを使用することも可能であり、５ＭｅＶ（８００，０００ａＪ）を供出可能な加速器は一般的である。しかし、この場合、標的が構造上の多大な損傷を被ることが多い。また、深度分布が広くなるため、上記標的の任意の点における最終的な組成の変化が小さくなる。
【００７０】
上記イオンのエネルギーおよび種類と上記標的の組成とに応じて、上記固体における上記イオンの穿通深度が決定される。通常、単一イオンビームの深度分布は広い。平均的な穿通深度はイオン範囲と呼ばれる。代表的な条件下では、上記イオン範囲は、１０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲である。したがって、上記標的の表面付近の化学的変化または構造的変化が所望される場合、イオン注入は特に有益である。イオンが、上記固体中を移動するにつれ、標的原子と偶発的に衝突することから（その結果、エネルギー伝達が突如生じる）、および、連続的なプロセスである、電子軌道の重なりによる緩やかな引力から、当該イオンのエネルギーが徐々に失われる。上記標的におけるイオンエネルギーの損失は、阻止（stopping）と呼ばれる。
【００７１】
個別イオンの各々は、標的に衝突することにより、当該標的の結晶に空孔および割れ目などの点欠陥を数多く生じさせる。空孔とは、原子が非占有している結晶の格子点である。この場合、イオンが標的原子と衝突することによって、多量のエネルギーが当該標的原子に移行し、その結果、当該標的原子が対応する結晶位置から離れてしまう。その後、この標的原子自身が、上記固体中の発射体となるので、連続する衝突事象を引き起こすことができる。一方、結晶の割れ目は、このような原子（または、元のイオン自体）が上記固体中で静止したものの、当該原子が留まれる場所が格子内にない場合に発生する。これら点欠陥は、移動することができ、互いにかたまりになることもでき、転位ループおよび他の欠陥を引き起こすことになる。
【００７２】
イオン注入によって標的の結晶構造が不要に損傷されるので、多くの場合、イオン注入プロセス後に熱アニールを行う。これを損傷回復と称することもできる。
【００７３】
上述の本発明の好適な実施形態についての記載は、本発明の例示および説明を行うためになされたものであり、本発明を網羅する意図または本発明を特定の開示された様態に限定する意図を持って行われたものではない。上述の教示内容に照らして、自明な変更または変形を行うことは可能である。本発明の原理およびその実用を最適に説明するために、上述の実施形態を選択して説明した。これにより、当業者が本発明を様々な実施形態に活用することが可能になり、本発明に変更を加えて、特定の意図される使用法に適した形態にすることも可能となる。このような変更および変形の全ては、添付の特許請求の範囲に対して適正に、合法的に、および、公平に認められた幅に応じて当該特許請求の範囲を解釈する場合に規定される本発明の範囲を逸脱しないものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】正二十面体の第１ポジションおよび第２ポジションが、シリコン原子によって占められている、化学式：Ｓｉ２Ｂ１０Ｈ１２で表される模範的なｏ−シラボラン分子の透視図である。
【図２】正二十面体の第１ポジションおよび第２ポジションが、シリコン原子によって占められ、そのシリコン原子にメチル基が結合された、１，２−ジメチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランの透視図である。
【図３】正二十面体の第１ポジションおよび第２ポジションが、シリコン原子によって占められ、当該第１ポジションにメチル基が結合され、当該第２ポジションに水素原子が結合された、１−メチル−１，２−ジシラ−クロソ−ドデカボランの透視図である。
【図４】模範的なイオン注入装置を概略的に示す。
【図５】本発明にかかる方法を実施するのに適しているイオン注入装置のための単一型プラズマイオン源の部分断面図を概略的に示す。
【図６】図５に示すイオン注入装置のイオン化器部の部分断面図を概略的に示す。
【図７】本発明にかかる方法を実施するのに適しているイオン注入装置のための双対型プラズマイオン源の等角図を概略的に示す。
【図８】本発明にかかる方法を実施するのに適しているイオン注入装置のための双対型プラズマイオン源の断面透視図を概略的に示す。
【図９】双対型プラズマイオン源を利用している、模範的なイオン注入装置を概略的に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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