CH653806A5

CH653806A5 - METHOD AND DEVICE FOR NEUTRALIZING A POSITIVELY CHARGED ION RAY.

Info

Publication number: CH653806A5
Application number: CH614181A
Authority: CH
Inventors: David Arthur Robertson; Norman Leonard Turner
Original assignee: Varian Associates
Priority date: 1980-09-24
Filing date: 1981-09-23
Publication date: 1986-01-15
Also published as: DE3136787A1; FR2490873A1; FR2490873B1; GB2084792A; GB2084792B; NL8104377A; NL190209B; JPS6212625B2; NL190209C; DE3136787C2; JPS5787056A

Description

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver5 The invention is therefore based on the object of a Ver5

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fahren zur Neutralisierung eines positiv geladenen Strahls anzugeben. Ausserdem soll durch die Erfindung eine Vorrichtung geschaffen werden, die sekundäre Elektronen von einer Hilfs-aufnahmeeinrichtung her erzeugt, um eine genügende Menge von Elektronen mit einer Energie zur Verfügung zu haben, bei der sie zum Einfangen in einem sich bewegenden positiv geladenen Ionenstrahl geeignet sind. Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet. drive to neutralize a positively charged beam. In addition, the invention is intended to provide a device which generates secondary electrons from an auxiliary receiving device in order to have a sufficient quantity of electrons available with an energy at which they are suitable for being trapped in a moving positively charged ion beam. The inventive method is characterized by the characterizing features of claim 1.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist durch die kennzeichnenden Merkmale das Patentanspruches 3 gekennzeichnet. The inventive device is characterized by the characterizing features of claim 3.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: An embodiment of the invention is explained below with reference to schematic drawings. It shows:

Fig. 1 eine Schrägansicht eines Ionenstrahls, der auf eine Aufnahmeeinrichtung trifft, in Zuordnung zu der Vorrichtung zur Erzeugung von Sekundärelektronen; Figure 1 is an oblique view of an ion beam that strikes a recording device in association with the device for generating secondary electrons.

Fig. 2 den Aufbau der Vorrichtung zur Erzeugung von Sekundärelektronen; 2 shows the structure of the device for generating secondary electrons;

Fig. 3 die bevorzugte Glühfadenanordnung für die Elektronenkanone der Vorrichtung zur Erzeugung'von Sekundärelektronen; 3 shows the preferred filament arrangement for the electron gun of the device for producing secondary electrons;

Fig. 4 ein Schaubild der Energien von Sekundärelektronen bei Silber als Hilfsaufnahmematerial; und 4 shows a graph of the energies of secondary electrons in the case of silver as an auxiliary recording material; and

Fig. 5 ein Schaubild der Abnahme des Potentials an einer Oberfläche als Funktion des positiven Ionenstrahlstroms und des primären Elektronenstrahls, der Sekundärelektronen erzeugt. 5 is a graph of the decrease in potential on a surface as a function of the positive ion beam current and the primary electron beam that generates secondary electrons.

Zu einer Vorrichtung zur verstärkten Neutralisierung eines positiv geladenen Teilchenstroms gehört eine Quelle für Primärelektronen, die auf einen nahe dem Ionenstrahl angeordneten Flächenteil eines Hilfsaufnahmematerials gerichtet werden. Die Sekundärelektronen weisen eine geringe Energie auf und eignen sich dazu, innerhalb des Volumens des positiv geladenen Strahls eingefangen zu werden. Der Ionenstrahl zieht diese Elektronen geringer Energie an, bis eine effektive Neutralisierung des Strahls erreicht ist. Die Ionen in dem Strahl werden einzeln neutralisiert, wenn der Strahl auf die Aufnahmefläche trifft. A device for intensified neutralization of a positively charged particle stream includes a source for primary electrons, which are directed onto a surface part of an auxiliary recording material arranged near the ion beam. The secondary electrons have a low energy and are suitable for being trapped within the volume of the positively charged beam. The ion beam attracts these low energy electrons until the beam is effectively neutralized. The ions in the beam are neutralized individually when the beam strikes the receiving surface.

Bei einer Anlage zur Ionenimplantation ist es notwendig, die Raumladung des Ionenstrahls zu regeln. Allgemein gesprochen, bewirkt die positive Raumladung eine Streuung des Strahls in unerwünschtem Ausmass. Es ist daher bekannt, ein Mass von Neutralisierung des Strahls an der Quelle zu bewirken, indem man überschüssiges gasfömiges Quellenmaterial zuführt, so dass einmal erzeugte und mindestens teilweise beschleunigte Ionen mit diesem Gas in Wechselwirkung treten und neutralisiert werden können. Dieses Verfahren lässt sich jedoch nicht gut steuern und kann den Strahl überneutralisieren. Ausserdem ist das Verfahren nicht sehr angebracht, wenn mit mehreren Beschleunigungsstufen gearbeitet wird, was notwendigerweise voraussetzt, dass der Strahl in stromabwärtiger Richtung ionisiert bleibt. Ausserdem kann bei einem teilweise neutralisierten Strahl ein Verlust an Elektronen in dem bewegten Strahl infolge des Durchtritts durch elektrostatische Linsen oder an Vorspannplatten vorbei auftreten. Im Hinblick auf die Strahldispersion sowie die Aufladung von Plättchen besteht daher ein allgemeiner Bedarf nach einer Neutralisierung eines positiv geladenen Ionenstrahls mit Hilfe einer Vorrichtung, die eine feine Regelung ermöglicht und einen ausreichenden Strom einfangbarer Elektronen erzeugt. In a system for ion implantation, it is necessary to regulate the space charge of the ion beam. Generally speaking, the positive space charge causes the beam to spread to an undesirable extent. It is therefore known to effect a degree of neutralization of the beam at the source by supplying excess gaseous source material so that once generated and at least partially accelerated ions interact with this gas and can be neutralized. However, this method cannot be controlled well and can over-neutralize the beam. In addition, the method is not very appropriate when working with several acceleration stages, which necessarily presupposes that the beam remains ionized in the downstream direction. In addition, with a partially neutralized beam, there may be a loss of electrons in the moving beam due to passage through electrostatic lenses or past bias plates. With regard to the beam dispersion and the charging of platelets, there is therefore a general need for neutralizing a positively charged ion beam with the aid of a device which enables fine regulation and generates a sufficient current of trapped electrons.

Gemäss Fig. 1 ist ein Ionenstrahl 10 in einer Ionenimplantationsanlage zum praktischen Gebrauch leicht divergierend und allgemein konisch geformt. Die Divergenz ist, wie vorstehend erläutert, auf die innere Abstossung der positiv geladenen Ionen zurückzuführen. Es ist bekannt, Elektronen zum Überfluten des Aufnahmematerials 11, z.B. eines Halbleiterplättchens, zu verwenden, oder es werden gemäss der US-PS 4 135 097 Elektronen direkt in den Strahl eingeleitet und stromaufwärts von dem Aufnahmematerial in dem Strahl eingefangen. Alternativ kann der Strahl an seiner Quelle durch das Herbeiführen von Kollisionen mit überschüssigen Gasmolekülen neutralisiert worden sein. In allen diesen Fällen kann die Streuung des Strahls teilweise geregelt oder die Oberflächenladung verringert werden. 1, an ion beam 10 in an ion implantation system for practical use is slightly divergent and generally conical in shape. As explained above, the divergence is due to the internal repulsion of the positively charged ions. It is known to use electrons to flood the receiving material 11, e.g. a semiconductor wafer, or according to US Pat. No. 4,135,097, electrons are introduced directly into the beam and captured in the beam upstream of the recording material. Alternatively, the beam may have been neutralized at its source by causing collisions with excess gas molecules. In all of these cases, the scattering of the beam can be partially regulated or the surface charge reduced.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 bewirkt eine verstärkte Neutralisierung des Strahls durch Erzeugen eines Primärelektronenstrahls 12, der auf ein Hilfsaufnahmematerial 13 auftrifft, um eine Streuung von Sekundärelektronen 14 hervorzurufen, die in dem Ionenstrahl eingefangen werden. Der Ausdruck «Sekundärelektron» bezeichnet hierin diejenigen Elektronen, deren Emission von der Oberfläche des Hilfsaufnahmematerials stimuliert wird. Hierbei handelt es sich um eine Elektronenemission, die durch empfangene Elektronen stimuliert wird, im Gegensatz zu Sekundärelektronen der durch Implantation von Ionen in ein Aufnahmematerial erzeugten Art. Die Ausbeute an diesen Sekundärelektronen wird definiert als das Verhältnis emittierter Sekundärelektronen 14 zu den aus dem Primärstrahl 12 auftreffenden Elektronen. Die Ausbeute aus dem Hilfsaufnahmematerial kann bestimmt werden, indem man das Material entsprechend wählt und die Energie der Primärelektronen regelt. Es wird auf die Arbeiten «Secondary Electron Emission» von A.J. Dekker in «Solid State Physics», S. 418 ff. (1957), und «Secondary Emission» von D.E. Gray, Hrsg., in «American Institute of Physics Handbook», 3. Auflage (1972), S. 9-183 ff., verwiesen. Die emittierten Sekundärelektronen bewegen sich langsam im Vergleich zu dem primären Elektronenstrahl und weisen grösstenteils Energien von weniger als 100 eV auf, so dass sie im Feld des bewegten Ionenstrahls einen bedeutenden Einfangquerschnitt haben. Dies ist in Fig. 4 für Sekundärelektronen gezeigt, die durch Beschiessen einer Silberfläche mit Primärelektronen von 155 eV erzeugt werden (aus dem erwähnten Aufsatz von A.J. Dekker, S. 419, entnommen). Die Spitzen nahe 150 eV gelten für reflektierte Sekundärelektronen. Die überwiegende Menge der Sekundärelektronen hat eine Energie von wenigen eV und lässt sich einfangen. Die Ausbeute an Sekundärelektronen kann grösser sein als 1, da sie sowohl aus reflektierten Primärelektronen als auch aus echten Sekundärelektronen besteht. Gemäss Fig. 1 sind die Sekundärelektronen 14 gestreut und bewegen sich langsam, und sie werden dem Ionenstrahl über einen grösseren Abschnitt seiner Länge ausgesetzt, um dadurch ein Einfangen zu erleichtern. The device according to the invention according to FIGS. 1 and 2 effects an increased neutralization of the beam by generating a primary electron beam 12 which strikes an auxiliary recording material 13 in order to cause a scattering of secondary electrons 14 which are captured in the ion beam. The term “secondary electron” refers to those electrons whose emission is stimulated by the surface of the auxiliary recording material. This is an electron emission that is stimulated by received electrons, in contrast to secondary electrons of the type generated by implanting ions in a recording material. The yield of these secondary electrons is defined as the ratio of emitted secondary electrons 14 to those incident from the primary beam 12 Electrons. The yield from the auxiliary recording material can be determined by selecting the material accordingly and regulating the energy of the primary electrons. It is based on the work «Secondary Electron Emission» by A.J. Dekker in "Solid State Physics", p. 418 ff. (1957), and "Secondary Emission" by D.E. Gray, ed., In the American Institute of Physics Handbook, 3rd edition (1972), pp. 9-183 ff. The emitted secondary electrons move slowly compared to the primary electron beam and mostly have energies of less than 100 eV, so that they have a significant capture cross section in the field of the moving ion beam. This is shown in FIG. 4 for secondary electrons which are produced by bombarding a silver surface with primary electrons of 155 eV (taken from the above-mentioned article by A.J. Dekker, p. 419). The peaks close to 150 eV apply to reflected secondary electrons. The majority of the secondary electrons have an energy of a few eV and can be captured. The yield of secondary electrons can be greater than 1, since it consists of both reflected primary electrons and real secondary electrons. 1, the secondary electrons 14 are scattered and move slowly, and they are exposed to the ion beam over a larger portion of its length to thereby facilitate trapping.

Bei einem gegebenen Material besteht eine Beziehung zwischen der Ausbeute an Sekundärelektronen und der Energie des einfallenden Elektronenstrahls. Die Einfallenergie für maximale Ausbeute bei Metallen variiert zwischen etwa 300 eV (AI) und etwa 800 eV (Pt); bei Oxiden kann sie 1100 eV erreichen (MgO) (A.J. Dekker, siehe oben, S. 422). Es besteht keine Notwendigkeit, diese Energie in dem einfallenden Strahl zu überschreiten, wenn nicht hemmende Kräfte in der Nähe der Elektronenquelle zu überwinden sind. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung einfallender Elektronen mit einer unter dem optimalen Wert liegenden Energie die Verstärkung der Neutralisierung leicht beeinträchtigen kann. Als bedeutsamerer Faktor wird jedoch das Phänomen der selbstbegrenzenden Raumladung des Strahls selber betrachtet; je grösser die positive Nettoladung des Ionenstrahls ist, desto stärker werden die neutralisierenden Elektronen angezogen. Der Ionenstrahl nimmt sich im Effekt die Elektronen, die er braucht, wenn sie zur Verfügung stehen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung liefert diese Elektronen in genügender Menge und mit der zum Einfangen geeigneten Energie. Diese Aufgabe kann durch einen primären Elektronenstrahl nicht ohne weiteres erfüllt werden, da nur ein ungenügender Strom mit ausreichend niedrigen Energien aus thermischen Quellen zur Verfügung steht. For a given material, there is a relationship between the secondary electron yield and the energy of the incident electron beam. The incident energy for maximum metal yield varies between about 300 eV (AI) and about 800 eV (Pt); for oxides it can reach 1100 eV (MgO) (A.J. Dekker, see above, p. 422). There is no need to exceed this energy in the incident beam if there are no inhibitory forces to overcome in the vicinity of the electron source. It has been shown that the use of incident electrons with an energy below the optimal value can easily impair the amplification of the neutralization. However, the phenomenon of the self-limiting space charge of the beam itself is considered to be a more significant factor; the greater the positive net charge of the ion beam, the more the neutralizing electrons are attracted. The ion beam effectively takes away the electrons it needs when they are available. The device according to the invention supplies these electrons in sufficient quantity and with the energy suitable for capturing. This task cannot be easily accomplished by a primary electron beam, since only an insufficient current with sufficiently low energies from thermal sources is available.

Der primäre Elektronenstrahl 12 wird durch eine Glühfadenelektrode 16 erzeugt. Der Glühfadenelektrode 16 wird Strom aus einer Glühfadenstromquelle 21 zugeführt. Es wird The primary electron beam 12 is generated by a filament electrode 16. The filament electrode 16 is supplied with current from a filament current source 21. It will

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eine Reflektorabschirmung 15 verwendet, um die durch thermionische Emission von der Glühfadenelektrode 16 ausgesandten Elektronen in Richtung auf das Hilfsaufnahmematerial 13 elektrostatisch zu lenken. Um eine Behinderung der Emission primärer Elektronen durch den Reflektor zu vermeiden, hält ihn eine Vorspannungsquelle 22 auf einer Spannung, die mindestens ebenso negativ ist wie das Potential der ausgesandten Elektronen gegenüber dem Faraday'schen Käfig 20, um nicht die Emission des Strahls zu stören. Bei einer bevorzugten Aus-führungsform ist der Reflektor elektrisch mit dem Glühfaden verbunden. Ausserdem ist bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 3 der Glühfaden in Form einer Wendel 25 ausgebildet, um die Elektronenemission zu verstärken. Wie aus dem Gebiet der Ionenimplantation bekannt, tritt der positiv geladene lonenstrahl 10 in einen Faraday'schen Käfig 20 ein, der die Platte 9 und das zu implantierende Plättchen 11 enthält. Wie in Fig. 2 gezeigt, tritt der primäre Elektronenstrahl durch eine Öffnung 24 in diesen Raum ein; die gesamte durch das Amperemeter 23 gemessene Stromstärke gibt daher sowohl diesen Anteil als auch den Anteil des Ionenstrahls 10 und sekundärer Elektronen sowohl aus dem Hilfsaufnahmematerial als auch solcher Elektronen wieder, die von Ionen auf dem Halbleiterplättchen herstammen. Bei einer anderen Ausführungsform ist die erfindungsgemässe Vorrichtung weiter stromaufwärts angeordnet und weist keinen Faraday'schen Käfig auf, um den Strahl zu neutralisieren um seine Streuung zu verhindern. a reflector shield 15 is used to electrostatically direct the electrons emitted by the thermionic emission from the filament electrode 16 in the direction of the auxiliary receiving material 13. To avoid hindering the emission of primary electrons by the reflector, a bias voltage source 22 maintains it at a voltage which is at least as negative as the potential of the emitted electrons with respect to the Faraday cage 20 so as not to disturb the emission of the beam. In a preferred embodiment, the reflector is electrically connected to the filament. In addition, in the preferred embodiment according to FIG. 3, the filament is designed in the form of a coil 25 in order to increase the electron emission. As is known from the field of ion implantation, the positively charged ion beam 10 enters a Faraday cage 20 which contains the plate 9 and the plate 11 to be implanted. As shown in Fig. 2, the primary electron beam enters this space through an aperture 24; the total current measured by the ammeter 23 therefore reflects both this portion and the portion of the ion beam 10 and secondary electrons from the auxiliary recording material as well as those electrons that originate from ions on the semiconductor wafer. In another embodiment, the device according to the invention is arranged further upstream and has no Faraday cage in order to neutralize the beam in order to prevent its scattering.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird durch die Kurven in Fig. 5 veranschaulicht. Bei der Vorrichtung 5 nach Fig. 1 und 2 wurde mit einer Abschirmung aus Aluminium gearbeitet. Eine Metallfläche mit einem Widerstand zwischen dieser und Masse von 10 Megohm wurde positiven Ionenstrahlen mit den in der oberen rechten Ecke der Zeichnung angegebenen Stromstärken ausgesetzt. Die drei in Vollinie gelo zeichneten Kurven gelten für das Potential auf der Metallfläche als Funktion der Stromstärke (in Mikroampere) des primären Elektronenstrahls. Das Potential der Metallfläche wird fast bis auf Null reduziert, wenn ein ausreichender primärer Elektronenstrom vorhanden ist, wie auf der unteren Abszisse gezeigt, 15 um die Abgabe einer ausreichenden Anzahl von Sekundärelektronen durch das Hilfsaufnahmematerial zu stimulieren, um den Strahl zu neutralisieren. Der Ionenstrahl mit der höchsten Stromstärke (300 Mikroampere, 150 keV) wurde ebenfalls mit einem noch stärkeren primären Elektronenstrom neutralisiert, 20 wie die Skala auf der oberen Abszisse zeigt. Die Form der Kurven zeigt, dass die Erzeugung von Sekundärelektronen direkt mit dem primären Strahlstrom ansteigt, dass jedoch das Eintreten von Elektronen in den Strahl langsamer vor sich geht, wenn der Strahl sich der Neutralisierung nähert. Dies steht in Ein-25 klang mit dem oben behandelten Selbstbegrenzungsphänomen. The effectiveness of the device according to the invention is illustrated by the curves in FIG. 5. In the device 5 according to FIGS. 1 and 2, a shield made of aluminum was used. A metal surface with a resistance between this and a mass of 10 megohms was exposed to positive ion beams with the current intensities indicated in the upper right corner of the drawing. The three curves drawn in full line apply to the potential on the metal surface as a function of the current (in microamps) of the primary electron beam. The potential of the metal surface is reduced almost to zero when there is sufficient primary electron current, as shown on the lower abscissa, 15 to stimulate the release of a sufficient number of secondary electrons through the auxiliary pickup material to neutralize the beam. The ion beam with the highest current strength (300 microamps, 150 keV) was also neutralized with an even stronger primary electron current, 20 as the scale on the upper abscissa shows. The shape of the curves shows that the generation of secondary electrons increases directly with the primary beam current, but that the entry of electrons into the beam is slower as the beam approaches neutralization. This is in line with the self-limitation phenomenon discussed above.

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3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

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1. A method for neutralizing a beam of positive ions in an ion implantation system, characterized by the following steps: generating a primary electron beam, directing the primary electron beam onto an auxiliary receiving material, thereby causing the release of secondary electrons from the auxiliary receiving material, the secondary electrons being less Have energy than the electrons of the primary electron beam, and generally align the secondary electrons on the path of the ion beam.

2. Device according to claim 1, characterized in that the step of general alignment of the secondary electrons takes place in that the auxiliary recording material is arranged in the vicinity of the ion beam.

2nd

PATENT CLAIMS

3. An apparatus for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by an electron source (16) for generating a primary electron beam (12) and an auxiliary recording material (13) which is capable of being stimulated by bombardment with the primary electron beam, To deliver secondary electrons (14) with lower energy than the electrons in the primary electron beam, the auxiliary recording material being arranged near the beam (10) of positive ions within the system so that the secondary electrons can be trapped in the positive ion beam.

4. The device according to claim 3, characterized in that the primary electron beam (12) generated by the electron source passes through the positive ion beam (10) before it strikes the auxiliary recording material (13).

5. The device according to claim 3, characterized in that the kinetic energy of the electrons in the primary electron beam (12) is selected so that it is at least as large as that for the maximum release of secondary electrons (14) by the auxiliary recording material (13) required energy.

6. The device according to claim 3, characterized in that the yield of secondary electrons (14) from the auxiliary recording material (13) is at least 1.

7. The device according to claim 6, characterized in that the auxiliary receiving material (13) consists of metal.

8. The device according to claim 7, characterized in that the metal of the auxiliary receiving material (13) is aluminum.

9. The device according to claim 3, characterized in that the electron source includes a filament, further an electric power source (21) for heating the filament (16) and a reflector shield, which is arranged so that it electrons in the direction of the auxiliary receiving material ( 13) reflected.

10. The device according to claim 9, characterized in that the electrical power source (21) controls the amount and average kinetic energy of the electrons emitted by the electron source.

11. The device according to claim 10, characterized in that the filament has the shape of a coil (25).

In the field of ion implantation it is known that a charged ion beam to build up a charge on the implanted surface, e.g. a semiconductor chip. This charge can be removed from the surface of the plate by placing it on a conductive plate and allowing current to flow through the plate. However, it is not possible to expect full and effective neutralization of the receiving area from insulating and semiconductor materials, such as those that occur in the processing of integrated circuits. In such cases, a charge builds up on the surface of the material that is usually positive because most ion beams are positively charged. Such a charge can hinder the automatic handling of the platelets by an adhesive effect, it can penetrate parts of trained integrated circuits and can lead to an uneven implantation because charged parts of the platelet deflect the ion beam. The presence of such a surface charge is therefore considered to be the cause of a reduced yield of integrated circuits. For this, e.g. to M. Nakano et al., "Surface Potential of SÌO2 Düring Ion Implantation", Proceedings, Charge Storage, Charge Transport and Elektrostatics with their Applications, pp. 210-11 (Oct. 9-12, 1978, Kyoto, Japan). In ion implantation systems for practical use, the ion beams are usually positively charged boron, arsenic, phosphorus or the like. An attempt to limit the build-up of charges on the surface of the platelet is therefore to attempt to generate electrons that neutralize the particular one Cause material within the ion beam. This process is commonly known as electron flooding. In its basic form, it consists of applying electrons to the target surface. In the case of semiconductor wafers which are to be subjected to an implantation, however, it has been shown that the direct application of electrons can lead to contamination from the filament of the electron source. For this purpose, reference is made to US Pat. Nos. 4,135,097 and 4,118,630. The method described in these patents is to provide a shield between the electron source and the recording material in order to reduce the direct irradiation of the recording material over the surface. Instead, the electrons are introduced into the beam generally across the beams to neutralize the beam. The individual ions of the beam are not neutralized, but an effective neutralization of the charge within the beam volume is achieved. In effect, the ions move as ions and the electrons move as electrons but are trapped in the positive field of the ion beam. When the ions and electrons within the beam reach the surface of the recording material, they can no longer move freely in the direction of the beam, but only in the plane of the surface; they move in this plane until neutralization occurs. With this method, the efficiency of trapping electrons in the beam can only be low because of the high speed of the thermal electrons and the small trapping cross section of the beam for the electrons.

While it is undesirable to bombard a semiconductor die directly with electrons, there is a need to neutralize an ion beam in some way to avoid charges on the surface of the implanted die. As mentioned above, neutralization usually does not consist in neutralizing each individual ion, but rather in neutralizing the space charge of the ion beam volume. But even in this case, the cross section of the ion beam volume for electrons is relatively small. The cross-section can be enlarged by increasing the beam current and thus the attractiveness of the beam for electrons, but this leads to a larger charge on the base. On the other hand, slowing the electrons would increase the likelihood of trapping. Electrons emitted from thermal sources can get any desired speed, but it is often difficult to generate enough electrons from such thermal sources at energies low enough to effect effective neutralization.