結論：ビームライン式イオン注入とプラズマドーピング（PLAD）の違いは？
決定的な違いは質量分離を行うかどうかです。ビームライン式は質量分析器で狙ったイオン種だけを選別してビームとして照射するため、プロファイルを精密に制御できます。プラズマドーピング（PLAD）は分離せずプラズマから面全体へ一括してイオンを引き込むため、低エネルギー・高ドーズでも生産性が高く、トレンチ側壁のような3次元構造にも等角に打ち込めますが、不要元素の混入とエネルギー分布の広がりを伴います。
比較表
| 観点 | ビームライン式イオン注入 | プラズマドーピング（PLAD） |
|---|---|---|
| 質量分離 | あり（質量分析器で目的イオンのみ選別） | なし（プラズマ中のイオンをまとめて引き込む） |
| プロファイル制御 | エネルギー・ドーズを精密に独立制御できる | エネルギー分布に広がりがあり精度は劣る |
| 低エネルギー・高ドーズ | 空間電荷効果でビーム電流が落ち時間がかかる | 得意（1keV以下でも生産性を確保） |
| 3次元構造への適合 | 直進ビームのため側壁・底部が不均一になりやすい | シースから供給されるため等角性に優れる |
| 汚染・ダメージ | 分離により不要元素の混入が少ない | 水素や分子イオンも入り表面ダメージが出やすい |
| チルト・ツイスト制御 | 任意に設定でき、ハロー注入にも対応 | 角度制御という概念がなじまない |
| 主な適用工程 | チャネルドーピング・ハロー注入・ウェル形成 | コンタクト部の高濃度層・3D構造の側壁 |
| 代表メーカー | Applied Materials・Axcelis・住友重機械・日新イオン機器 | Applied Materials・PSK など |
低エネルギー領域でビームライン式が苦しむ理由
加速電圧を下げるとイオン同士のクーロン反発（空間電荷効果）でビームが広がり、ウェハまで運べる電流が急減します。結果として高ドーズを打つのに長時間かかり、生産性が落ちます。ビームライン式はこれに対し、高エネルギーで輸送してウェハ直前で減速するデセル方式や、BF₂⁺やクラスターイオンを使って1回の入射で実効的に低エネルギー・高ドーズを稼ぐ手法で対抗します。PLADはビームを引き回さないため、この制約自体が存在しません。
3次元構造では等角性が効いてくる
FinFETのフィン側壁、DRAMのキャパシタ、3D NANDの深い構造など、平面ではない場所にドーパントを入れる要求が増えました。直進するビームを傾けて当てるビームライン式では、深い構造の底や陰になる側壁に均一に打ち込むのが難しくなります。PLADはウェハを取り囲むシースからイオンが供給されるため、立体形状に対して比較的均一なドーピングができ、この領域で採用が広がりました。
競合ではなく工程による棲み分け
プロファイルの精度が歩留まりを決める工程（しきい値を決めるチャネルドーピング、斜め注入が必須のハロー注入、深いウェル形成）はビームライン式が担い、高ドーズ・低エネルギー・立体構造という条件が揃う工程（コンタクト部の高濃度層、3D構造の側壁）はPLADが担う、という分担が定着しています。ファブは両方を保有し、工程ごとに割り当てます。