JP2006093137A - イオン電流密度を向上させるアークチャンバを持つイオン注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン電流密度を向上させるアークチャンバを持つイオン注入装置を提供する。
【解決手段】内部に一定空間を持つアークチャンバ１００と、アークチャンバ１００内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメント１０２と、アークチャンバ１００内の他側に位置して熱電子の消耗を防止するリペラ１０８と、アークチャンバ１００内に磁場を提供する電磁石と、を備え、アークチャンバ１００のボディ１４０の内壁１４５の形態が外側に脹らんでいることを特徴とするイオン注入装置。これにより、熱電子がボディで消耗されずに電子損失を減らして、アークチャンバから放出される陽イオンのイオン電流密度を大きく向上させる。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、イオン注入装置のアークチャンバに係り、より詳細には、イオン電流密度を向上させるアークチャンバを持つイオン注入装置に関する。

一般的に、半導体素子の製造工程にはイオン注入工程が含まれる。前記イオン注入工程は、ホウ素（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）のようなＰ型不純物や、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）のようなＮ型不純物などをイオン状態に作った後、シリコンウェーハに侵入させる工程である。前記イオン注入工程は、前記シリコンウェーハに注入される不純物の濃度を容易に調節できるという点で多く利用されている。

前記イオン注入工程を行うイオン注入装置は、イオンソース、すなわち、陽イオンを放出させるアークチャンバを備える。前記アークチャンバ内には、フィラメントから放出される熱電子と中性状態の反応ガスとを強制衝突させて、前記反応ガスから電子を取って陽イオンを生成させて放出させる。

ところが、従来のイオン注入装置は、アークチャンバ内のフィラメントから放出された熱電子の相当数が、イオン化衝突前にアークチャンバのボディを通じて損失される。このように熱電子が損失されれば、アークチャンバから放出される陽イオンのイオン電流密度が大きく低下する。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、イオン電流密度を向上させるアークチャンバを持つイオン注入装置を提供するところにある。

前記技術的課題を達成するために、本発明の一例によるイオン注入装置は、内部に一定空間を持つアークチャンバを備える。前記アークチャンバ内の一側には、熱電子を放出するフィラメントが位置し、前記アークチャンバ内の他側には、前記熱電子の消耗を防止するリペラが位置する。

特に、本発明の一例によるイオン注入装置は、前記アークチャンバ内に磁場を提供する電磁石を備え、前記アークチャンバの少なくとも内壁の形態が外側に脹らんでいる。そして、前記フィラメントが配置されている部分では、リペラ方向と垂直な方向の前記アークチャンバの前記内壁の形態は垂直になっている。前記電磁石は、前記フィラメント及びリペラを備える前記アークチャンバの外部に設置されている。

本発明の他の例によるイオン注入装置は、内部に一定空間を持つアークチャンバと、前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、前記アークチャンバ内の他側に位置して前記熱電子の消耗を防止するリペラと、を備える。

特に、本発明の他の例によるイオン注入装置は、前記アークチャンバ内に磁場の磁気力線の分布を、外側に凸レンズ状の勾配を持つように提供する電磁石を備える。そして、前記アークチャンバの少なくとも内壁の形態が、前記フィラメントからリペラ方向に沿って前記凸レンズ状の勾配を持つ磁気力線と平行になっている。または、前記アークチャンバの少なくとも内壁の曲率を、前記フィラメント及びリペラを貫通する凸レンズ状の最外郭磁気力線の勾配に合わせるように構成する。

本発明のさらに他の例によるイオン注入装置は、内部に一定空間を持つアークチャンバと、前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、前記アークチャンバ内の他側に位置して前記熱電子の消耗を防止するために設置されたリペラと、を備える。

特に、本発明のさらに他の例によるイオン注入装置は、前記フィラメント及びリペラが設置された前記アークチャンバの外部に設置されて、前記アークチャンバ内に磁場の磁気力線の分布を、外側に凸レンズ状の勾配を持つように提供する電磁石を備える。そして、前記アークチャンバ内に位置し、前記フィラメント及びリペラを貫通する凸レンズ状の最外郭磁気力線の勾配に合わせて設置された前記アークチャンバのボディと同一材質の補形物を備えてなる。

また、本発明のさらに他の例によるイオン注入装置は、内部に一定空間を持つアークチャンバと、前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、前記アークチャンバ内の他側に位置して前記熱電子の消耗を防止するために負電圧が印加されるリペラと、を備える。

特に、本発明のさらに他の例によるイオン注入装置は、前記フィラメント及びリペラが設置された前記アークチャンバの外部に設置されて、前記アークチャンバ内に磁場を提供する電磁石を備える。そして、前記フィラメントで、リペラ方向からフィラメント方向に沿って、前記アークチャンバの少なくとも内壁の形態が外側に脹らむように設計されて、前記磁場による磁気力線が前記アークチャンバのボディと交差する領域で、前記アークチャンバのボディを通じた熱電子の損失を減らすことを特徴とする。

本発明のイオン注入装置は、磁気力線に沿ってアークチャンバの少なくとも内壁の形態を脹らむように構成しているため、熱電子がボディで消耗されずに電子損失を減らすことができる。これにより、本発明のイオン注入装置は、アークチャンバから放出される陽イオンのイオン電流密度を大きく向上させる。

さらに、本発明のアークチャンバを持つイオン注入装置は、アークチャンバの少なくとも内壁の形態を、フィラメントとリペラとを貫通する最外郭磁気力線によって脹らむように構成するために、熱電子がボディで損失されず、イオン電流密度を増加させるためにアークチャンバの大きさを拡張させうる拡張性に優れている。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施形態は色々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。本発明のイオン注入装置を説明するために、まず一般的なイオン注入装置を説明する。一般的なイオン注入装置に適用される原理は、本発明のイオン注入装置にいずれも適用される。

図１は、一般的なイオン注入装置を説明するために示す概略図である。

具体的に、一般的なイオン注入装置は、内部に一定空間を持つアークチャンバ１００を備える。前記アークチャンバ１００の一側には、熱電子放出現象を利用して熱電子を放出できるフィラメント１０２が設置されている。前記フィラメント１０２は、タングステンで構成する。前記熱電子放出は、前記フィラメント１０２にフィラメント電源（ＦＩｌａｍｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、Ｆ−Ｐ／Ｓ）及び電極１０３を利用して高電流を印加してジュール熱を発生させることによって行われる。

前記フィラメント１０２から放出された熱電子は、アークチャンバ１００の下側に位置したガス注入口１０４を通じてアークチャンバ１００内に注入された反応ガスをイオン化させるのに十分なエネルギーを得るように加速するために、アークチャンバ１００のボディ１０６には、アーク電源（ＡＲＣ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、Ａ−Ｐ／Ｓ）を利用して強い正電圧、例えば、６０ないし１５０Ｖを印加する。

前記フィラメント１０２の反対側には、前記フィラメント１０２から放出された熱電子がアークチャンバ１００のボディ１０６で消滅されることを防止するために、負電圧、例えば、−５Ｖが印加されるリペラ１０８が設置されている。前記リペラ１０８は、フィラメント電源Ｆ−Ｐ／Ｓまたはアーク電源Ａ−Ｐ／Ｓを利用して負電圧を印加する。前記フィラメント電源Ｆ−Ｐ／Ｓ及びアーク電源Ａ−Ｐ／Ｓには、外部電源（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、Ｅ−Ｐ／Ｓ）が連結されている。

前記アークチャンバ１００の外部には、磁場を印加できる電磁石１１０が設置されている。前記電磁石１１０は、前記フィラメント１０２からリペラ１０８方向に強い磁場を印加できる。前記磁場は、熱電子を効率的に反応ガスと衝突させるために印加する。

以上のようなイオン注入装置は、フィラメント１０２から放出される熱電子と中性状態の反応ガスとを前記アークチャンバ１００内で強制衝突させて、前記反応ガスから電子を取って陽イオンを生成させる。前記生成された陽イオンは、前記アークチャンバ１００の上側に位置した抽出スリット１１２を通じて放出される。

図２及び図３は、一般的なイオン注入装置の磁場分布内で熱電子が移動する方向を説明するための図面である。

具体的に、図２及び図３で、図１と同じ参照番号は同じ部材を表す。図３は、図２の“ＩＩＩ”部分の拡大図である。前記アークチャンバ１００内の矢印は、陽イオンの移動方向を表し、参照番号１３０は、磁気力線を表す。

一般的に、アークチャンバ１００内でフィラメント１０２から発生した熱電子（図３の１３５）は、電場ベクトルＥ及び磁場ベクトルＢの分布によるローレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚ ｆｏｒｃｅ：Ｆ）を、下記（１）式のように受ける。この時、質量が非常に小さな熱電子１３５の場合、ローレンツ力による回転半径が非常に小さくて、結局磁気力線１３０に沿って運動するようになり、それを、電子の磁気的拘束という。

Ｆ＝ｑ（Ｅ＋ｖ×Ｂ） …（１）
ここで、ｖは、熱電子の速度ベクトルを表す。

ところが、前記電磁石１１０によってアークチャンバ１００内に印加される磁場による磁気力線１３０の分布は、電磁石１１０の容積の限界によって、アークチャンバ１００の外側に凸レンズ状の勾配を持つ。これにより、磁気力線１３０がアークチャンバ１００のボディ１０６と交差する領域では、図３のように熱電子１３５の電子損失が発生する。すなわち、前記フィラメント１０２で発生した熱電子１３５が磁気力線１３０に沿って進行する途中で、正電圧が印加されるアークチャンバ１００のボディ１０６で消耗されるようになる。

このような現象は、アークチャンバ１００から発生するイオン電流密度を増加させるためにアークチャンバ１００を大きくするほど、内部磁場勾配は脹らむために、さらに深刻に現れる。換言すれば、一般的なイオン注入装置のアークチャンバ１００は、その体積を拡張するほどアークチャンバ１００から発生するイオン電流密度が減少する。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明によるアークチャンバを持つイオン注入装置を示す概略図であり、図５は、本発明によるアークチャンバを持つイオン注入装置の立体図であり、図６は、図４ＡのＶＩ−ＶＩ線に沿う拡大図であり、イオン注入装置の磁場内で熱電子が移動する方向を説明するための図面である。

なお、図４Ａ、図４Ｂ、図５、及び図６においては、図１と同じ参照番号は同じ部材を表す。また、各図において前記アークチャンバ１００内の矢印は陽イオンの移動方向を表し、参照番号１３０は磁気力線を表す。

前述したように、アークチャンバ１００内でフィラメント１０２から発生した熱電子（図６の１３５）は、ローレンツ力による回転半径が非常に小さくて結局磁気力線１３０に沿って運動する。

前記電磁石１１０によってアークチャンバ１００内に印加される磁場分布は、図４Ａ及び図４Ｂのように、電磁石１１０の容積の限界によってアークチャンバ１００の外側に凸レンズ状の勾配を持つ。これにより、磁気力線１３０がアークチャンバ１００のボディ１０６と交差する領域では、図３のように電子損失が発生する。

しかし、本発明のアークチャンバ１００のボディ１４０、１５０は、磁場勾配を考慮して図３のアークチャンバ１００のボディ１０６と異なって構成して、熱電子１３５の電子損失を減らす。すなわち、本発明は、磁気力線１３０とアークチャンバ１００のボディ１４０、１５０との交差による熱電子の電子損失を減らすために、図４Ａ、図４Ｂ及び図５のように、フィラメント１０２からリペラ１０８方向（または、リペラ１０８方向からフィラメント１０２方向）に沿ってアークチャンバ１００のボディ１４０における少なくとも内壁１４５の形態を、アークチャンバ１００の外側に脹らむように設計している。

すなわち、その一例としては、図４Ａに示すように、アークチャンバ１００のボディ１４０全体を外側に脹らむように設計して、ボディ１４０ごとアークチャンバ１００の内壁１４５の形態を外側に脹らませたものである。

また、他の例は図４Ｂに示すように、図２のボディ１０６を拡張した大きさのボディ１４０内部に、前記ボディ１４０と同じ材質の補形物１４２を挿入してアークチャンバ１００の内壁１４５を外側に脹らむ形態に設計したものである。

さらに、他の例は図５に示すように、ボディ１４０自体の内壁１４５を外側に脹らむように設計したものである。

特に、本発明のアークチャンバ１００のボディ１４０、１５０のうちフィラメント１０２からリペラ１０８方向（または、リペラ１０６方向からフィラメント１０２方向）のアークチャンバ１００のボディ１４０や内壁１４５の形態を、フィラメント１０２及びリペラ１０８を貫通する磁気力線１３０の勾配によって平行に設計する。または、前記アークチャンバ１００のボディ１４０や内壁１４５の曲率を、前記フィラメント１０２及びリペラ１０３を貫通する凸レンズ状の最外郭磁気力線の勾配に合わせて設計する。もちろん、前記フィラメント１０２からリペラ１０８方向と垂直な方向の前記アークチャンバ１００のボディ１５０及び内壁１４５は、垂直に設計する。すなわち、フィラメント１０２及びリペラ１０８が設置されている部分の内壁は垂直になっている。

このように、フィラメント１０２からリペラ１０８方向のアークチャンバ１００のボディ１４０や内壁１４５の形態を脹らむように設計すれば、図６に示すように、前記フィラメント１０２で発生した熱電子１３５が、磁気力線１３０に沿って進行してもアークチャンバ１００のボディ１４０で消耗されず、熱電子１３５の電子損失を減らすことができる。

なお、図４Ａ、図４Ｂ及び図５で、参照番号１０４は、前述したようにアークチャンバ１００の下側に位置して中性状態の反応ガスが注入されるガス注入口であり、参照番号１１２は、前記アークチャンバ１００の上側に位置して陽イオンを放出する抽出スリット１１２を表す。

図７及び図８は、それぞれ一般的なイオン注入装置と本発明のイオン注入装置との磁場分布及び熱電子進行方向を明確に比較するための比較図である。

具体的に、図７及び図８で、図１ないし図６と同じ参照番号は同じ部材を表す。図７の一般的なイオン注入装置では、磁気力線１３０がアークチャンバ１００のボディ１０６と交差する領域で、熱電子１３５がボディ１０６で消耗される。それに対し、本発明のイオン注入装置は、磁気力線に沿ってアークチャンバ１００のボディ１４０（または、図４Ｂ及び図５の内壁１４５）の形態を外側に脹らむように構成したので、熱電子１３５がアークチャンバ１００のボディ１４０に水平に移動するようになるため、ボディ１４０で消耗されずに電子損失を減らしうる。

図９は、本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内の電場分布のシミュレーション結果を示す図面である。

具体的に、図９は、アークチャンバ１００のボディに印加するボディ電圧が６０Ｖであり、リペラ１０８に印加するリペラ電圧が−５Ｖである場合について、アークチャンバ内の電場分布をシミュレーションした結果である。アークチャンバの中心部では電位勾配がほとんどなく、大部分の電位降下は、リペラ１０８やフィラメント付近の電極１０３で発生することが分かる。そして、アークチャンバの内壁付近の電場ベクトルＥは、ほとんどあらゆる領域でアークチャンバ内壁に垂直であることが分かる。これにより、アークチャンバ内壁の付近の熱電子の移動は、チャンバ内壁付近の磁場ベクトルＢの分布によって左右されることが分かる。したがって、磁場ベクトルの分布がチャンバ内壁に平行するほど、アークチャンバのボディを通じた電子損失が減少することが予測できる。

図１０及び図１１は、それぞれ本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内のｒ方向とｚ方向とによる磁場ベクトルを示すグラフである。

具体的に、本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内の電磁石による磁場分布解析のために、電磁石のコイルの形状を円形と仮定してｒ−ｚ座標系で二次元シミュレーションし、ガウスメーターを利用して実測したｚ方向の磁場ベクトル分布（Ｂｚ）と互いに比較した。アークチャンバの中心部からｚ方向の端部へ行くほどその誤差が若干ずつ大きくなることが分かる。ｒ方向は、チャンバ中心部から抽出スリット側への方向を表す。図１０及び図１１で、Ｂｚ（ｅｘｐ）は実測結果であり、Ｂｚ（ｓＩｍ）はシミュレーション結果である。

図１２は、本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内の磁場分布を示すグラフである。

具体的に、本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内の電磁石１１０による磁場分布の解析のために、電磁石１００のコイルの形状を円形と仮定し、二次元シミュレーションした。図１２の右側図面１６０は、アークチャンバ１００周辺の磁場を拡大して示す図面である。アークチャンバ１００の直径を二倍に増やそうとする場合に、電子損失を最小化するためのアークチャンバのボディや内壁の曲率は、参照番号１７０で示すように、アークチャンバ１００周辺の磁場分布から計算できる。図１２で、参照番号１８０は、一般的なイオン注入装置の磁気力線を表す。

図１３は、一般的なアークチャンバを持つイオン注入装置及び本発明によるアークチャンバを持つイオン注入装置の抽出スリットから放出されるイオン放出量のシミュレーション結果を示すグラフである。

具体的に、図１３に示すように、本発明のアークチャンバを持つイオン注入装置のイオン放出量（Ｐと表示）は、一般的なイオン注入装置のイオン放出量（Ｃと表示）より優秀であることが分かる。数値的には、本発明のアークチャンバを持つイオン注入装置のイオン放出量Ｐは、一般的なイオン注入装置のイオン放出量Ｃより約４６％程度さらに多く放出されることが分かる。図１３で、菱形及び四角は、それぞれ全体シミュレーション時間が３０００ｎｓ（ナノ秒）及び６０００ｎｓである場合である。

本発明は、イオン電流密度を向上させるアークチャンバを持つイオン注入装置の関連技術分野に好適に用いられる。

一般的なイオン注入装置を説明するために示す概略図である。 一般的なイオン注入装置の磁場分布内で熱電子が移動する方向を説明するための図面である。 一般的なイオン注入装置の磁場分布内で熱電子が移動する方向を説明するための図面である。 本発明によるアークチャンバを持つイオン注入装置を示す概略図である。 本発明によるアークチャンバを持つイオン注入装置を示す概略図である。 本発明によるアークチャンバを持つイオン注入装置の透視図である。 図４ＡのＶＩ−ＶＩ線に沿う拡大図であり、イオン注入装置の磁場内で熱電子が移動する方向を説明するための図面である。 般的なイオン注入装置と本発明のイオン注入装置との磁場分布及び熱電子進行方向を明確に比較するための比較図である。 般的なイオン注入装置と本発明のイオン注入装置との磁場分布及び熱電子進行方向を明確に比較するための比較図である。 本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内の電場分布のシミュレーション結果を示す図面である。 本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内のｒ方向による磁場ベクトルを示すグラフである。 本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内のｚ方向による磁場ベクトルを示すグラフである。 本発明のイオン注入装置のアークチャンバ内の磁場分布を示すグラフである。 一般的なアークチャンバを持つイオン注入装置と本発明によるアークチャンバを持つイオン注入装置との、抽出スリットから放出されるイオン放出量のシミュレーション結果を示すグラフである。

符号の説明

１００…アークチャンバ、
１０２…フィラメント、
１０３…電極、
１０４…ガス注入口、
１０６、１４０、１５０…ボディ、
１０８…リペラ、
１１０…電磁石、
１１２…抽出スリット、
１３０…磁気力線、
１３５…熱電子、
１４５…内壁。

Claims (14)

1. 内部に一定空間を持つアークチャンバと、
   前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、
   前記アークチャンバ内の他側に位置して前記熱電子の消耗を防止するリペラと、
   前記アークチャンバ内に磁場を提供する電磁石と、を備え、
   前記アークチャンバの少なくとも内壁の形態が外側に脹らんでいることを特徴とするイオン注入装置。
2. 前記フィラメントからリペラ方向と垂直な方向の前記アークチャンバの前記内壁の形態は垂直になっていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
3. 前記電磁石は、前記フィラメント及びリペラを備える前記アークチャンバの外部に設置されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
4. 内部に一定空間を持つアークチャンバと、
   前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、
   前記アークチャンバ内の他側に位置して前記熱電子の消耗を防止するリペラと、
   前記アークチャンバ内に磁場の磁気力線の分布を、外側に凸レンズ状の勾配を持つように提供する電磁石と、を備え、
   前記アークチャンバの少なくとも内壁の形態が、前記フィラメントからリペラ方向に沿って前記凸レンズ状の勾配を持つ磁気力線と平行になっていることを特徴とするイオン注入装置。
5. 前記フィラメントからリペラ方向と垂直な方向の前記アークチャンバの前記内壁の形態は垂直になっていることを特徴とする請求項４に記載のイオン注入装置。
6. 前記電磁石は、前記フィラメント及びリペラを備える前記アークチャンバの外部に設置されていることを特徴とする請求項４に記載のイオン注入装置。
7. 内部に一定空間を持つアークチャンバと、
   前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、
   前記アークチャンバ内の他側に位置して、前記熱電子の消耗を防止するために設置されたリペラと、
   前記フィラメント及びリペラが設置された前記アークチャンバの外部に設置されて、前記アークチャンバ内に磁場の磁気力線の分布を、外側に凸レンズ状の勾配を持つように提供する電磁石と、を備え、
   前記アークチャンバの少なくとも内壁の曲率を、前記フィラメント及びリペラを貫通する凸レンズ状の最外郭磁気力線の勾配に合わせるように構成することを特徴とするイオン注入装置。
8. 前記フィラメントからリペラ方向と垂直な方向の前記アークチャンバの前記内壁の形態は垂直になっていることを特徴とする請求項７に記載のイオン注入装置。
9. 内部に一定空間を持つアークチャンバと、
   前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、
   前記アークチャンバ内の他側に位置して前記熱電子の消耗を防止するために設置されたリペラと、
   前記フィラメント及びリペラが設置された前記アークチャンバの外部に設置されて、前記アークチャンバ内に磁場の磁気力線の分布を、外側に凸レンズ状の勾配を持つように提供する電磁石と、を備え、
   前記フィラメント部分で、リペラ方向に沿って、前記アークチャンバの少なくとも内壁の形態が脹らむように構成して、前記磁気力線がアークチャンバのボディと交差する領域で、前記アークチャンバのボディを通じた熱電子損失を減らすことを特徴とするイオン注入装置。
10. 前記フィラメントからリペラ方向と垂直な方向の前記アークチャンバの前記内壁の形態は垂直になっていることを特徴とする請求項９に記載のイオン注入装置。
11. 内部に一定空間を持つアークチャンバと、
    前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、
    前記アークチャンバ内の他側に位置して前記熱電子の消耗を防止するために設置されたリペラと、
    前記フィラメント及びリペラが設置された前記アークチャンバの外部に設置されて、前記アークチャンバ内に磁場の磁気力線の分布を、外側に凸レンズ状の勾配を持つように提供する電磁石と、
    前記アークチャンバ内に位置し、前記フィラメント及びリペラを貫通する凸レンズ状の最外郭磁気力線の勾配に合わせて設置された前記アークチャンバのボディと同一材質の補形物と、を備えてなることを特徴とするイオン注入装置。
12. 前記フィラメントからリペラ方向と垂直な方向の前記アークチャンバの前記内壁の形態は垂直になっていることを特徴とする請求項１１に記載のイオン注入装置。
13. 内部に一定空間を持つアークチャンバと、
    前記アークチャンバ内の一側に位置して熱電子を放出するフィラメントと、
    前記アークチャンバ内の他側に位置して前記熱電子の消耗を防止するために負電圧が印加されるリペラと、
    前記フィラメント及びリペラが設置された前記アークチャンバの外部に設置されて、前記アークチャンバ内に磁場を提供する電磁石と、
    前記アークチャンバの下側に位置して、前記アークチャンバに反応ガスを注入できるガス注入口と、
    前記アークチャンバの上側に位置して、前記反応ガスのイオン化によるイオンを放出する抽出スリットと、を備え、
    前記フィラメントから放出された熱電子が前記反応ガスをイオン化させるのに十分なエネルギーを得るように加速するために、前記アークチャンバのボディには正電圧を印加し、
    前記フィラメントで、リペラ方向からフィラメント方向に沿って、前記アークチャンバの少なくとも内壁の形態が外側に脹らむように設計されて、前記磁場による磁気力線が前記アークチャンバのボディと交差する領域で、前記アークチャンバのボディを通じた熱電子の損失を減らすことを特徴とするイオン注入装置。
14. 前記フィラメントからリペラ方向と垂直な方向の前記アークチャンバの前記内壁の形態は垂直になっていることを特徴とする請求項１３に記載のイオン注入装置。