DE19846926C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Ionenstroms eines Ionenbeschleunigers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Ionenstroms eines Ionen­ beschleunigers, insbesondere für den Einsatz bei der Ionenimplantation.

Die Technik der Ionenimplantation wird in der Werkstoff- und Halbleitertechnik eingesetzt, um die mechanischen, chemischen oder elektrischen Eigen­ schaften einer Materialoberfläche zu verändern. So zählt die Ionenimplantation auf dem Gebiet der Halb­ leiterfertigung zu den gebräuchlichen Verfahren zur Dotierung der Halbleiterkristalle.

Bei der Ionenimplantation werden Ionen aus Gasen oder Festkörpern erzeugt und durch eine Hochspannung beschleunigt, so daß sie mit sehr hoher Geschwindigkeit auf ein Werkstück bzw. eine Probe treffen und in dessen Oberfläche eindringen.

Ein Ionenbeschleuniger besteht aus einer Ionen­ quelle, in der Ionen des gewünschten Dotierstoffes, z. B. Bor, Arsen, Phosphor, Silizium, etc., erzeugt werden. Dies erfolgt in der Regel durch Beschuß eines eingeleiteten Gases oder Dampfes (z. B. BF₃, AsH₃, PH₃, SiH₄ etc.) mit Elektronen, die von einer Glühkathode bzw. einem Filament (Heizdraht) emittiert werden und durch eine zwischen Filament und Quellengehäuse ange­ legte Spannung, der Ionisierungsspannung, vom Filament wegbeschleunigt werden. Die positiven Ionen werden durch eine negative Spannung aus der Quelle extrahiert, fokussiert, eventuell massensepariert und auf die Probe, beispielsweise eine Halbleiterscheibe, gelenkt. Hierbei wird entweder der Ionenstrahl mittels geeigne­ ter Ablenkeinheiten rasterartig über die Probe geführt oder die Probe im stehenden Ionenstrahl entsprechend bewegt (mechanischer Scan).

Die wesentlichen Parameter für die Änderung der Eigenschaften des Werkstoffes sind neben der Art des Dotierstoffes die Dosis, d. h. die Anzahl der implan­ tierten Ionen pro Flächeneinheit, sowie die Homoge­ nität, also die gleichmäßige Verteilung der Fremdatome auf der gesamten bestrahlten bzw. überstrichenen Fläche.

Es ist daher notwendig, den Ionenstrom während der Bearbeitung der Probe konstant zu halten, damit die Dosis in Abhängigkeit von der Zeit möglichst exakt vor­ ausberechnet und möglichst homogen auf der Probe ver­ teilt werden kann.

Die Bestimmung der Dosis erfolgt hierbei in der Regel durch Messung des Stromes an der Probe oder eines entsprechenden Wertes. Eine Integration des Stromes über die Zeit ergibt dann die eingebrachte Ladung und die daraus resultierende implantierte Gesamtdosis.

Insbesondere äußere Einflüsse können eine Änderung des Ionenstroms während der Ionenimplantation verur­ sachen. Diese Einflüsse sind sehr vielfältig und können vor allem unterschiedliche Änderungsgeschwindigkeiten aufweisen. So sind Änderungen durch thermische Ein­ flüsse in der Regel sehr langsam, wogegen Druckänderun­ gen oder Hochspannungsabweichungen eine sehr schnelle Änderung des Ionenstroms hervorrufen können.

Die Folge dieser Änderungen des Ionenstroms ist eine Störung der Homogenität der implantierten oder aufgebrachten Dosis.

Im Stand der Technik sind bereits verschiedene Lösungsansätze bekannt, um auch unter Einwirkung dieser äußeren Einflüsse eine gute Homogenität der Dosis über der Probenoberfläche zu erreichen.

Eine Möglichkeit besteht darin, den Ionenstrom während der Implantation zu messen und die Geschwindig­ keit des Scans der jeweiligen Höhe des Ionenstroms an­ zupassen. Erhöht sich der Ionenstrom, wird die Scan­ geschwindigkeit erhöht, im umgekehrten Fall erniedrigt.

Dieses Verfahren zeigt jedoch vor allem bei Anla­ gen mit mechanischem Scan keine zufriedenstellenden Ergebnisse, da gerade schnelle Änderungen des Ionen­ stroms aufgrund der Trägheit der Mechanik nicht ausge­ glichen werden können. Zudem kann eine derartige Rege­ lung nur in einem relativ engen Bereich arbeiten.

Bei einer weiteren Möglichkeit wird der Quellen­ strom, d. h. der gesamte in der Quelle erzeugte Ionen­ strom, durch Regelung des Filamentstromes konstant ge­ halten. Der Filamentstrom (oder Extraktionsstrom) ist der durch den Heizdraht (Filament) bzw. die Glühkathode fließende Strom. Dieser Strom bestimmt die Menge an Elektronen, die aus dem Heizdraht austreten und zur Ionisierung von Teilchen zur Verfügung stehen.

Die Anzahl der Elektronen ist von der Temperatur des Heizdrahtes abhängig, so daß diese Art der Regelung von Natur aus träge arbeitet. Der Vorteil besteht vor allem in dem großen Regelbereich, der mit dieser Rege­ lung abgedeckt werden kann.

Einflüsse, die außerhalb der Quelle auf den Ionen­ strom wirken, beispielsweise durch Drift eines Magneten bei einer im weiteren Strahlenverlauf durchgeführten Massenseparation oder durch Druckänderungen im Proben­ bereich, werden bei dieser Art der Regelung jedoch nur dann erfaßt, wenn als Regelgröße der Probenstrom, d. h. der Teil des Ionenstroms, der tatsächlich auf die Probe trifft, und nicht der Quellenstrom verwendet wird.

Ein weiteres Verfahren zur Verbesserung der Homo­ genität der Implantation, das zum Teil in Verbindung mit den oben angeführten Verfahren durchgeführt wird, besteht im mehrfachen Überstreichen der Probenober­ fläche mit dem Ionenstrahl. Dadurch kann im Mittel eine gleichmäßige Bestrahlung jedes Oberflächenabschnittes erreicht werden.

Dieses Verfahren nimmt jedoch ein Vielfaches der Zeit in Anspruch, in der eine Implantation mit ein­ fachem Scan durchgeführt werden kann.

Aus der US 5,097,179 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der geltenden Patentansprüche 1 und 7 bekannt. Bei diesem Verfahren erfolgt eine Regelung des Ionenstroms durch eine Anpassung der Ionisierungsspannung und/oder des Filamentstroms. Aufgrund eines fehlenden proportionalen Zusammenhangs zwischen der Höhe der Ionisierungs­ spannung und dem erzeugten Ionenstrom läßt sich mit diesem Verfahren jedoch keine für die vorliegenden Anforderungen ausreichend schnelle und exakte Regelung des Ionenstroms erreichen. Eine Regelung des Ionen­ stroms über den Filamentstrom weist die oben bereits dargelegten Nachteile auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zur schnellen und exakten Regelung des Ionenstroms eines Ionenbeschleunigers anzugeben, mit denen unabhängig von Störeinflüssen ohne zusätzlichen Zeitaufwand eine sehr gute Homogenität der Implantationsdosis auf einer Probe erzeugt werden kann.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 und der Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrich­ tung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des Betriebs ständig eine dem Ionenstrom an der Probe entsprechende Größe zum Erhalt eines Istwertes des Ionenstroms bzw. dieser Größe gemessen. Der Istwert wird mit einem vorgebbaren Sollwert des Ionenstroms bzw. der dem Ionenstrom entsprechenden Größe ver­ glichen. Das Vergleichsergebnis wird zur Regelung des Ionenstroms auf den Sollwert verwendet, indem die Ioni­ sierungsspannung zwischen einem voreingestellten Wert und einem Minimalwert, bei dem im wesentlichen keine Ionisierung mehr erfolgt, moduliert wird. Der voreinge­ stellte Wert ist der Wert, bei dem die Anlage im Nor­ malfall, d. h. ohne zusätzliche Regelung, betrieben wird, um einen maximalen Ionenstrom zu erzeugen. Der Minimalwert liegt vorzugsweise bei einer Spannung von 0 V. Es sind jedoch auch kleine Spannungswerte < 0 V möglich, bei denen jedoch im wesentlichen keine Ioni­ sierung erfolgen darf. Durch Veränderung des Tastver­ hältnisses der Modulation, d. h. des Verhältnisses der Zeitdauern, während der der voreingestellte Wert und der Minimalwert der Ionisierungsspannung anliegen, in Ab­ hängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs kann eine Rege­ lung des Ionenstroms erreicht werden. Die Frequenz der modulierten Spannung sollte dabei möglichst hoch sein, muß aber das sichere Zünden der Quelle gewährleisten.

Erfindungsgemäß wurde hierbei erkannt, daß trotz des fehlenden proportionalen Zusammenhangs zwischen der Höhe der Ionisierungsspannung und dem erzeugten Ionen­ strom eine Regelung des Ionenstroms über die Ionisie­ rungsspannung möglich ist, indem diese zwischen einem festen Wert und einem Minimalwert, bei dem keine Ioni­ sierung auftritt, vorzugsweise durch An- und Abschalten der Ionisierungsspannung moduliert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Meßeinrichtung zur Erfassung des Istwertes und eine Regeleinrichtung auf, die den Istwert mit einem vorgeb­ baren Sollwert vergleicht und die Ionenquelle zur Er­ reichung des Sollwertes ansteuert. Die Regeleinrichtung umfaßt eine Modulationseinrichtung, die die Ionisie­ rungsspannung in Abhängigkeit vom Ergebnis des Ver­ gleichs zwischen Istwert und Sollwert zwischen einem voreingestellten Wert und einem Minimalwert, bei dem im wesentlichen keine Ionisierung mehr erfolgt, moduliert. Diese Modulationseinrichtung wird durch ein Schalt­ element und einen Pulsbreitenmodulator zur Erzeugung eines pulsbreitenmodulierten Signals realisiert. Das Schaltelement unterbricht in Abhängigkeit von den durch das Tastverhältnis des pulsbreitenmodulierten Signals vorgegebenen Zeitdauern das Anlegen der Ionisierungs­ spannung. Das Tastverhältnis des pulsbreitenmodulierten Signals wiederum wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert verändert.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs­ gemäße Vorrichtung ermöglichen in vorteilhafter Weise eine sehr schnelle und exakte Regelung des Proben­ stroms, mit der gerade schnelle Störeinflüsse gut aus­ geglichen werden können.

Mit dieser Regelung kann der Probenstrom während der Bearbeitung der Probe ständig konstant gehalten werden, so daß eine sehr gute Homogenität sowie eine exakte Einhaltung der vorberechneten Dosis erreicht werden. Es ist deshalb nicht mehr notwendig, die Probe mehrmals mit dem Ionenstrahl zu überstreichen um gute Homogenitätswerte zu erreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs­ gemäße Vorrichtung bewirken daher vor allem bei Anlagen mit mechanischem Scan eine enorme Zeitersparnis.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine zweistufige Regelung des Probenstroms. Hierbei wird die erfindungsgemäße Rege­ lung der Ionisierung in Verbindung mit der bekannten Regelung des Filamentstroms eingesetzt. Dadurch können Störeinflüsse unabhängig von ihrer Größe und Geschwin­ digkeit in einem sehr großen Regelbereich zufrieden­ stellend ausgeglichen werden.

Bei dieser besonders vorteilhaften Ausführungs­ form, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, er­ folgt, wie bei allen Ausführungsformen der Erfindung, eine ständige Erfassung der Regelgröße. Dies geschieht beispielsweise über eine Messung des Probenstroms direkt an der Probe (bei elektrisch leitenden Proben) oder über die Messung eines definierten Anteils des Probenstroms (z. B. mit Faraday-Sensoren).

Ein in mehreren Meßbereichen einstellbarer Meßver­ stärker (20) wandelt diesen Meßwert in eine Größe (z. B. eine Spannung von 0-10 V) um, die von der Regelein­ heit verarbeitet werden kann. Das Ausgangssignal des Meßverstärkers wird der Regeleinheit zugeführt, die sich im vorliegenden Beispiel aus einer Regelung I (21) für die Ionisierung und einer Regelung II (22) für den Filamentstrom zusammensetzt.

In der Regeleinheit wird der gemessene Istwert des Probenstroms mit einem voreingestellten Sollwert ver­ glichen, und die Differenz dieser Werte (durch Filte­ rung von Spannungsspitzen mit einem RC-Glied) zu einer Steuerspannung integriert. Der Sollwert wird über eine Eingabeeinheit (23) eingegeben.

Nähert sich die Steuerspannung einem ihrer vorgeb­ baren Grenzwerte, so setzt die Filamentstromregelung (22) ein, die das Netzteil (15) für das Filament an­ steuert. Diese regelt nach dem bekannten oben beschrie­ benen Prinzip die Elektronenerzeugung durch das Fila­ ment und verhindert, daß die nachfolgend beschriebene Ionisierungsregelung in ihren Grenzbereichen arbeitet.

In Abhängigkeit von der Steuerspannung liefert ein Pulsbreitenmodulator (PBM) (24) ein PBM-Ausgangssignal. Das digitale Ausgangssignal wird vorzugsweise über eine Lichtleiterstrecke zum Netzteil (16) für die Ionisie­ rungsspannung weitergeleitet, das sich naturgemäß auf einem anderen Hochspannungspotential als die Probe befindet.

Am Netzteil (16) für die Ionisierungsspannung schaltet ein Leistungsschaltgerät (25) die Ionisie­ rungsspannung im Takt des PBM-Signals sehr schnell ein und aus. Die voreingestellte Höhe der Ionisierungsspan­ nung wird hierbei nicht verändert. Eine Veränderung dieser Höhe würde vielmehr eine Regelung unmöglich machen, da kein nachvollziehbarer Zusammenhang zwischen der Höhe der Ionisierungsspannung und der Stärke des Ionenstroms besteht.

Auf diese Weise wird durch das Impuls-Pausen-Ver­ hältnis (Tastverhältnis) des PBM-Signals bestimmt, wie viele Ionen in einem bestimmten Zeitintervall erzeugt werden. Durch die Abhängigkeit des Tastverhältnisses vom Probenstrom entsteht eine Regelschleife, die sehr schnell auf Störgrößen reagieren kann.

Da die Frequenz des PBM-Modulators vorzugsweise um mindestens den Faktor 10⁴ höher als die Scanfrequenz (d. h. im kHz-Bereich) ist, bewegt sich die Probe rela­ tiv zum Strahl innerhalb einer Periode des PBM-Signals nur so wenig, daß durch das Strahlprofil auftretende Inhomogenitäten vernachlässigbar gering sind. Zudem wird das annähernd rechteckige PBM-Signal der Regelung durch die Trägheit des Ionisierungsvorganges und andere kapazitive Einflüsse weitgehend verschliffen.

Die Regelung arbeitet, abhängig von der Glättung der Steuerspannung und der Frequenz des PBM-Modulators, sehr schnell und präzise und neigt nicht zum Einschwin­ gen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Aus­ führungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 ein Beispiel für den Aufbau eines Ionen­ beschleunigers;

Fig. 2 im Blockschaltbild ein Beispiel einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung mit einer zweistufigen Ionenstromregelung; und

Fig. 3 den Wirkungsplan der zweistufigen Regelung der Fig. 2.

Ein Beispiel für den Aufbau eines Ionenbeschleuni­ gers ist in Fig. 1 dargestellt. Der Ionenbeschleuniger weist eine Ionenquelle (1) zur Erzeugung eines Ionen­ strahls (5) auf. Der Ionenstrahl wird über eine Beschleunigungsstrecke (2) auf eine in einer Kammer (3) angeordnete Probe (4) gerichtet. Die Ionenquelle besteht aus einem von einem Netzteil (15) gespeisten Filament (6), aus dem bei Stromfluß Elektronen austre­ ten. Die Elektronen werden durch eine über das Netzteil (16) zwischen Filament (6) und Quellengehäuse (7) ange­ legte Ionisierungsspannung beschleunigt und erzeugen durch Stöße mit den in der Quelle befindlichen Gasmole­ külen die gewünschten Ionen. In der Quelle sind weiter­ hin ein durch den Ofen (9) beheizter Tiegel (8) zur Verdampfung fester Stoffe, aus denen Ionen gewonnen werden sollen, ein Magnet (10) mit zugehöriger Span­ nungsversorgung (11) zur Verlängerung der Aufenthalts­ dauer der Elektronen in der Quelle und damit Erhöhung der Wahrscheinlichkeit des Zusammenstoßes mit Gas­ atomen, sowie die Suppressionselektroden (12) mit zuge­ höriger Spannungsquelle (13) zur Eindämmung der aus­ tretenden Röntgenstrahlung dargestellt. Eine an das Gehäuse der Ionenquelle (1) angelegte Hochspannung (14) dient der Beschleunigung der Ionen und damit der Bildung des Ionenstrahls. Der Ionenstrahl durchläuft schließlich ein durch den von der Stromquelle (18) gespeisten Magneten (17) erzeugtes Magnetfeld, das zur Massenseparation dient, und wird durch die angelegte Hochspannung (19) noch weiter beschleunigt.

In den Fig. 2 und 3 sind ein Blockschaltbild sowie ein Wirkungsplan der weiter oben erläuterten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf eine mögliche nähere Ausgestaltung dieser Aus­ führungsform.

Da es sich bei der erfindungsgemäßen Regelung um eine Abwärtsregelung handelt, muß die Anlage beim Start der Bearbeitung zunächst auf einen Probenstromwert, der höher als der Sollwert liegt, hochgefahren werden.

Dazu kann die Ionisierungsspannung manuell eingeschal­ tet werden. Nach dem Umschalten auf Automatik setzt die zweistufige Regelung ein und regelt den Ionenstrom auf den Sollwert ein.

Das direkt an der Probe gemessene Meßsignal wird dem Meßverstärker (20) zugeführt, der in diesem Beispiel in mehreren Stufen eingestellt werden kann, so daß seine max. Ausgangsspannung (0-10 V) einem Pro­ benstrom von 10, 100, 1000, 10000 µA entspricht.

Das Ausgangssignal kann dadurch auch zusätzlich zur Integration in einem Dosisintegrator (26) zur Bestimmung des Gesamtdosis-Wertes verwendet werden.

Der Sollwert wird beispielsweise durch ein linea­ res 10-Wendel-Potentiometer als Eingabeeinheit (23) erzeugt und liegt ebenfalls im Bereich von 0-10 V.

Um die Funktion der Regelung überwachen zu können, zeigen Voltmeter den Sollwert, die Ausgangsspannung des Meßverstärkers und die Steuerspannung an.

Die Regelschaltung kann mit einer einfachen Opera­ tionsverstärkerschaltung aufgebaut werden und funktio­ niert nach dem oben beschriebenen Prinzip. Das Schalt­ element (25) kann beispielsweise durch einen leistungs­ starken MOS-FET realisiert werden.

Sinnvolle Grenzwerte für das Einsetzen der Extraktions- bzw. Filamentnachregelung sind Tast­ verhältnisse von < 0,2 bzw. < 0,8.

Als zusätzliche Sicherheit kann eine Schaltung (27) eingebaut werden, die bei einem Entladungsüber­ schlag in der Quelle, und einem daraus resultierenden hohen Ionisierungsstrom, das Filament deutlich zurück­ fährt, so den Überschlag beseitigt und eine erneute Einregelung des Probenstroms ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Regelung arbeitet sehr schnell (< 0,3 ms/1% Störgröße) und exakt (Fehler < 0,1% des Maximalwerts).

In der bevorzugten Ausführungsform mit der Fila­ mentnachregelung wird eine zweistufige Regelung einge­ setzt. Dadurch kann ein sehr großer Regelbereich abge­ deckt werden. Die grobe und träge Regelung des Fila­ mentstroms wird durch eine schnelle, feine Regelung der Ionisierung überlagert.

Die Regelung ist weitgehend unabhängig von Art und Geschwindigkeit von Störgrößen und von Art und Geschwindigkeit des Scans. Eine ausgezeichnete Homo­ genität kann bei nur einem Scan erreicht werden, so daß gegenüber Verfahren mit Vielfachscans eine enorme Zeit­ ersparnis resultiert.

Claims (9)

1. Verfahren zur Regelung des Ionenstroms eines Ionenbeschleunigers, der eine Ionenquelle (1) mit einer ersten Einrichtung (15) zur Erzeugung eines Filamentstroms und einer zweiten Einrichtung (16) zur Erzeugung einer Ionisierungsspannung aufweist, mit folgenden Schritten:

• - Messung einer dem Ionenstrom entsprechenden Größe zum Erhalt eines Istwertes;
• - Vergleich des Istwertes mit einem vorgebbaren Sollwert der dem Ionenstrom entsprechenden Größe; und
• - Regelung des Ionenstroms auf den Sollwert durch Modulation der Ionisierungsspannung;

dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation der Ionisierungsspannung durch Ansteuerung der zweiten Einrichtung (16) mit einem pulsbreitenmodulierten Signal erfolgt, dessen Tastverhältnis in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert variiert, wobei die Ionisierungsspannung mit diesem Tastverhältnis zwischen einem voreingestellten Wert und einem Minimalwert, bei dem im wesentlichen keine Ionisierung mehr erfolgt, moduliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines vorgebbaren Grenzwertes einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert zusätzlich die Höhe des Filamentstroms zur Erreichung des Sollwertes geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen vorgegebener Grenzwerte einer internen Steuerspannung bzw. des Tastverhältnisses des pulsbreitenmodulierten Signals zusätzlich die Höhe des Filamentstroms zur Erreichung des Soll­ wertes geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation der Ionisierungsspannung durch wiederholtes An- und Abschalten der Ionisierungs­ spannung oder durch wiederholtes Unterbrechen der Ionisierungsspannung erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation der Ionisierungsspannung mit einer Frequenz erfolgt, die um ein Vielfaches höher als eine Frequenz ist, mit der ein Scan einer Probe mit dem Ionenstrahl erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation der Ionisierungsspannung mit einer Frequenz erfolgt, die ein sicheres Zünden der Ionenquelle gewährleistet.

7. Vorrichtung zur Regelung des Ionenstroms eines Ionenbeschleunigers, der eine Ionenquelle (1) mit
einer ersten Einrichtung (15) zur Erzeugung eines Filamentstroms, und einer zweiten Einrichtung (16) zur Erzeugung und zum Anlegen einer Ionisierungs­ spannung aufweist,
mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung eines Ist­ wertes einer dem Ionenstrom entsprechenden Größe;
und einer Regeleinrichtung (21, 22, 24, 25), die den Istwert mit einem vorgebbaren Sollwert der dem Ionenstrom entsprechenden Größe vergleicht und die Ionenquelle zur Erreichung des Sollwertes ansteuert, wobei die Regeleinrichtung eine Modulationseinrichtung (24, 25) umfaßt, die die Ionisierungsspannung in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs zwischen Istwert und Sollwert moduliert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung einen Pulsbreiten­ modulator (24) zur Erzeugung eines pulsbreiten­ modulierten Signals, dessen Tastverhältnis in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert variiert, und ein Schaltelement (25) aufweist, mit dem das Anlegen der Ionisierungs­ spannung zur Erzeugung der Modulation mit diesem Tastverhältnis wiederholt unterbrochen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine Regelung (22) umfaßt, die bei Erreichen eines vorgebbaren Grenz­ wertes einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert oder bei Über- oder Unterschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes des Tastverhält­ nisses des pulsbreitenmodulierten Signals die erste Einrichtung (15) zur Regelung der Höhe des Filamentstroms ansteuert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Überschlagdetektor (27) vorge­ sehen ist, der bei einem Entladungsüberschlag in der Ionenquelle (1) den Filamentstrom zur Beseitigung des Überschlags kurzzeitig erniedrigt.