DE2621824C2 - Mikrowellen-Entladungs-Ionenquelle - Google Patents

Description

— daß der Entladungsraum (8)

— als Nicht-Resonator ausgebildet ist,

— an der der mindestens einen Absaugelektrode (22—24) entgegengesetzten Seite einen gasdichten Isolierstoff (10') aufweist, der die Mikrowellen durchläßt und an den sich der Mikrowellen-Wellenleiter unmittelbar anschlieut. und ΐϊ

— senkrecht zur Ione. absaugrichtung im wesentlichen Rechteck-Querschnitt aufweist, wobei an zwei gegenüberliegenden Wänden des Entladungsraumes (8) die Elektroden (34, 25) mit ebener Stirnfläche angeordnet sind, und

— daß die mindestens eine Absaugelektrode (22-24)

— einen Schlitz mit im wesentlichen dem Rechteck-Querschnitt des Entladungs- 4> raums (8) aufweist.

2. Ionenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet.

so — daß der Entladungsraum gebildet ist durch:

— einen Dielektrikum-Kiirper(lO).

3. Ionenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, «

·- daß der Mikrowellen-Wellenleiter gebildet ist durch:

— einen Steghohlleiter (4),

— dessen Stege (4') in die Elektroden (34) des Entladungsraumes übergehen.

4. Ionenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

— mit ihrem Innenleiter (3') und ihrem Außenleiter jeweils an eine von zwei Elektroden (25) angeschlossen ist, und

— an ihrem dem Entladungsraum (8) benachbarten Ende ein Anpassungsglied (26) aufweist, und

— daß das Dielektrikum (10)

— auch den Raum zwischen Innen- und Außenleiter der Koaxialleitung (3) teilweise ausfüllt.

(Fig. 12A.12B).

5. Ionenquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

— daß das Anpassungsglied (26)

— ein λ/4-Glied aus Dielektrikum ist.

" daß der Mikrowellen-Wellerileiter gebildet ist durch:
— eine Koaxialleitung (3),die

65 Die Erfindung betrifft eine Mikrowellen-Entladungs-Ionenquelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Ionenquelle dieser Gattung ist aus der US-PS 37 78 656 bekannt.

Eine derartige Ionenquelle ist insbesondere zum Erzeugen eines Iorv.-.nstrahls vorgesehen, um in einem nachgeschalteten Ionenseparator Ionen vorbestimmter Masse mit hohem Auflösungsvermögen abzutrennen (vgl. auch DE-OS 20 03 715, aus der eine Ionenquelle mit rechteckigem Ionenstrahlquerschnitt bekannt ist), und wird insbesondere für Ionenimplantation. Ionenstrahl-Beschichtung, Ionen-Plattierung, Plasma-Zerstäubung und Analysengeräte, die mit Ionen arbeiten, benutzt.

Bei der bekannten Mikrowellen-Entladungs-Ionenquelle der eingangs genannten Art

— befindet sich der eigentliche Entladungsraum in einem Hohlraum-Resonator fit zwei gegenüberliegenden Mikrowellen-Reflexions-Platten.

— ist der Entladungsraum ein dielektrischer Hohl-Zylinder, und

— ist an der lonenabsaug-Seite des Entladungsraums eine im Vergleich zu dessen Querschnitt zunächst sehr kleine, dann sich gestuft aufweitende Öffnung vorgesehen, auf die die Absaugelektroden folgen.

Der mit dieser bekannten Ionenquelle erzeugbare Ionenstrahl ist relativ schwach und vor allem inhomogen, so daß er im wesentlichen für Teilchenbeschleuniger, nicht jedoch zur Ionenimplantation, insbesondere in der Halbleitertechnik, einsetzbar ist. Diese Inhomogenität ist im wesentlichen durch die Kreis-Geometrie des Entladungsraums bedingt, die eine inhomogene Verteilung des elektrischen Felds mit sich bringt (vgl. dort insbesondere F 1 g. 4a, 5b). Schließlich wird dort kein Plasma hoher Dichte erhalten, da die Mikrowellen (von einem Koaxialleiter) nur über eine relativ kleine Öffnung in der Rückreflexions-Platte in den senkrecht zu dieser Öffnung verlaufenden Entladungsraum mit bedeutend größerer Längsschnitlfläche eingespeist Werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Mikrowellen-EntladungS'lonenquelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch einen hohen Wirkungsgrad¹ auszeichnet, und bei der der austretende Ionenstrahl homogen und von hoher Stromdichte ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Autgabe erfolgt durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Dabei ist der Entladungsraum bewußt mit im wesentlichen Rechteck-Querschnitt ausgebildet, um ein homogenes und starkes elektrisches Feld im Entladungsraum zu erzeugen.

Im übrigen sorgt das Dielektrikum für einen wohl definierten, relativ geringen Rechteck-Querschnitt (senkrecht zur Ionenabsaugrichtung) des Entladungsraums, in dem die gesamte Mikrowellenenergie konzentriert wird, d. h„ es werden Streuverluste vermieden, die ohne das Dielektrikum auftreten würden, da dann Mikrowellenenergie in Bereiche der Ionenquelle außerhalb des Entladungsraums gelangen würde.

Die erfindungsgemäßä Ionenquelle kommt vorteilhafterweise mit einem handelsüblichen Mikrowellen-Generator aus, der sogar schon bei der relativ niedrigen, jedoch trotzdem hinreichend wirksamen Mikroweilen-Frequeiiz von ca. 3 GHz betrieben werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Steghohlleiter als Mikrowellen-Wellenleiter,

Fig. IB einen Schnitt Iß-Iß'von Fig. IA, Fig. IC. ID Querschnitte mit Abwandlungen des in Fig. IA und 1B gezeigten Ausführungsbeispiels.

Fig2A eine (vereinfachte) Explosionsdarstellunp des Ausführungsbeispiels von Fig. IA und 1 B.

F ι g. 2B einen Querschnitt parallel zu parallelen Flächen einer vakuumdichten dielektrischen Platte in F i g. 2A.

Fig. 3 die Befestigung einer Zuführeinrichtung für Metalldampf als Entladungsgas beim Ausführungsbeispiel von Fig. IA und 1B.

Fig. 4A einen Querschnitt durch eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von Fig. IA und IB. um Metalldampf-Plasma zu erzeugen,

Fig. 4B linen Teil eines Schnittes IVß—!Vß' in Fig. 4A.

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses, das in den Entladungsraum des Ausführungsbeispiels von Fig. IA und 1B eingefügt ist,

F ι g. 6 eine Explosionsdarstellung eines anderen Ausführurgsbeispiels der Erfindung, bei dem parallele Platten-Elektroden vorgesehen sind,

Fig. 7A einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, das parallele Platten-Elektroden aufweist und an line Koaxialleitung koppelbar ist, und

F i g. 7B sinen Schnitt V!Iß-Vllß'in F i g. 7A. Fig. IA zeigt einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Mikrowellen-Entladungs-Ionenquelle mit einer Reihe von Steg-Elektroden, die mit dem Ende des Stegteils eines von einem (nicht gezeigten) Mikrowellen-Generator gespeisten Steghohlleiter gekoppelt sind, um einen Elektroden-Spalt festzulegen, der als Entladungsraum dient, und Fig. IB dann einen Schnitt lß-Iß'inFig. IA.

In Fig, IA und IB ist ein Metallzylinder 7 mit der Endfläche des Steghohlleiters 4 über einen vakuumdichtten Isolierstoff 10' gekoppelt (z. B, Bornitrid). Ein Satz von Steg'Elektroden 34 mit parallelen gegenüberliegenden Flächen ist insgesamt mit dem Metallzylinder 7 an Stellen entsprechend den Enden der Stege 4' des Steghohlleiters 4 vörgfj-shen. Der vakuumdichte Iso-

lierstoff 10' hat Leiter vakuumdicht eingepaßt anstelle des Isolierstoffes an den Enden der Stege 4' und an Teilen, an denen er in Berührung mit den Elektroden 34 kommt, um dadurch eine elektrische Verbindung zwischen den Stegen und den Elektroden herzustellen. Der Isolierstoff 10' ist gegen den Metallzylinder 7 über einen O-Diehtring 21 vakuumdicht gepreßt.

Durch den Steghohlleiter 4 übertragene Mikrowellenleistung bewirkt die Erzeugung eines starken Mikrowellenfeldes im Spalt zwischen den Elektroden 34, und ein Magneifeld S wird in Axialrichtung des Metallzylinders 7 mit einer Spule (nicht dargestellt) erzeugt, die außerhalb beider Enden des Metallzylinders 7 vorgesehen ist. Das Mikrowellenfeld und das Magnetfeld B halten die Mikrowellen-Entladung zwischen den Elektroden 34 aufrecht Die Mikrowellen- Entladung bewirkt die Entstehung des Plasmas eines Gases, das über eine Gaszuführöffnung 13 zugeführt wird,die im Metallzylinder 7 vorgesehen ist

Der Metallzylinder 7 ist am anderen Endteil mit einer dielektrischen Scheibe 10" gekoppelt, die mit einem Rechteck-Fenster entsprechend dem Spalt der Elektroden 34 ausgestattet ist. Der Innenraum des Metallzylinders 7 ist mit Ausnahme des Spalts der Elektroden 34 mit einem Dielektrikum IO gefüllt. Die Elektroden 34 und das Dielektrikum bilden zusammen einen rechteckförmigen parallelepipeden Entladungsraum 8. Es sei darauf hingewiesen, caß das Dielektrikum 10 auch als Spalt zui Anpassung der Mikrowelle arbeitet. Das Dielektrikum 10 besteht z. B. ajs Bornitrid. Der Entiadungsraum 8 mißt z. B. 3 mm ■ 20 mm ■ 20 mm.

Der Metallzylinder 7 besitzt einen inneren Ring-Spalt 19'. in dem Kühlwasser von einem Rohr 19 umgewälzt wird. Das Kühlwasser verhindert, daß der O-Dichtring 21 durch die vom Plasma erzeugte Wärme beschädigt wird.

Eine Ionenabsaugelektrodengruppe umfaßt eine positive Elektrode 22, eine negative Elektrode 23 und eine Hauptelektrode 24, wobei diese Elektroden voneinander durch einen Isolierstoff 11 isoliert sind Jede Elektrode ist mit einem Schlitz einer Flache entsprechend dem Querschnitt des Entladungsraumes 8 ausgestattet, z. B. mit einem Schlitz von 3 mm · 20 mm durch den Ionen aus dem im Entiad-ingsraum 8 erzeugten Plasma abgesaugt werden. Die einzelnen Bauteile der Ionenquelle sind über Befestigungsmittel 20,20' miteinander verbunden.

Die Gaszuführöffnung 13 ist mit einer äußeren Gaszuführung (nicht dargestellt) gekoppelt, um ein gewünschtes Gas zur Erzeugung gewünschter Ionen dem Entladungsraum 8 zuzuführen.

Der in Fig. IA und IB gezeigte Entladungsraum hat einen Aufbau, bei dem in den Metallzylinder 7 ein Sac/ von Elektroden 34 ragt, die vom Dielektrikum 10 beidseitig begrenzt sind. Ein derartiger Aufbau ist jedoch schwierig herzustellen.

Fig. IC zeigt den Querschnitt eines Entladungsraums mit einem hiervon verschiedenen Aufbau. Hier ist ein Loch mit Rechteck-Querschnitt vorgesehen, um den Entladungsraum ° entlang der Achse eines Metall-Rundstabes tu bilden, und das Loch ist weiterhin an seinen beiden Schmalseiten mit anderen kreisrunden Löchern ausgestattet, in die zwei Zylinder-Dielektrika 10 gefüllt sind. Diese Anordnung ist einfacher herzustellen als die von F i g, 1A und 1B.

In Fig, IC hat djr Entlcdungsraum eine Grenzwellenlänge von ungefähr 10 cm für die Elektroden 34 mit einem Abstand von 5 mm und einer Weite von 20 mm

und für die Dielektrika 10 aus einem Rundstab aus Bornitrid mit 15 mm Durchmesser. Da die relative (spezifische) Dielektrizitätskonstante von Bornitrid den Wert 4 hat, wird eine Wellenlänge von ungefähr 6 cm erhalten, wenn sich die von einem Mikrowellen-Generator mit der Schwingfrequenz 2,45GHz übertragene Mikrowelle entlang des Entladungsraums fortpflanzt. Die übertragene Mikrowelle wird daher im Entladungsraum nicht abgeschnitten, sondern zur Mikrowellen-Entladung und Plasma-Erzeugung verwendet. Das größere Volumen des Dielektrikums 10 im Entladungsraum ermöglicht eine Erhöhung der Grenzfrequenz.

Fig. ID zeigt den Querschnitt des Entladungsrauim mit erhöhter Grenzfrequenz. Gemäß Fig. ID sind sechs Stäbe des Dielektrikums 10 eingeführt, um das Volumen des Dielektrikums im Vergleich zu Fig. IC zu erhöhen. Die Anordnung in F i g. ID kann relativ einfach wie die Anordnung in Fig. IC hergestellt werden.

F i g. 2A zeigt eine Explosionsdarstellung zur genaue

rpn F-Vläutpriincr von Via IA und IR 7tir Kpccpmn

Übersichtlichkeit sind in Fig. 2A die Teile der Kühlwassereinheit und der Gaszuführung weggelassen. Der Steghohlleiter 4. der vakuumdichte Isolierstoff 10'. der Metallzylinder 7 mit den Elektroden 34 und dem Dielektrikum 10. die dielektrische Scheibe 10" und die positive Elektrode 22 sind aufeinanderfolgend miteinander gekoppelt: hiermit sind weiterhin die negative Elektrode 23 und die Erdelektrode 24 über einen (nicht dargestellten) Isolierstoff gekoppelt.

Fig. 2B zeigt einen Querschnitt parallel zu den parallelen Flächen des vakuumdichten Isolierstoffes 10'. Die Leiterteile 33 sind vakuumdicht eingebettet. Ein derartiger Aufbau erleichtert die Fortpflanzung der Mikrowelle vom Steghohlleiter 4 zum Entladungsraum 8. Es hat sich gezeigt, daß ein Ionenstrahl mit Rechteck-Querschnitt mil P"- oder B'-Ionen in der Größenordnung von einigen 10 mA (50 - 100 mA/cm² Stromdichte) abgesaugt werden kann, indem ein Gas mit PCIj, BCIi. BFi oder B₂Hb vom Gaszufuhrrohr mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. IA. IB. 2A. 2B zugeführt wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel zum Absaugen von Ionen von Elementen erläutert, die im festen Aggregatzustand als Metall. Halbleiter oder Isolator vorliegen, indem die oben erläuterte Ionenquelle verwendet wird. F i g. 3 zeigt die Befestigung eines Verdampfungsofens an der Ionenquelle. Ein Verdampfungsofen 35. der eine gewünschte feste Substanz aufnehmen kann und mit einer Heizeinrichtung 36 ausgestattet ist. ist mit einem Gasweg 41 versehen, der in eine kleine Öffnung im Metallzylinder 7 eingeführt ist. Der Verdampfungsofen 35 ist am Metallzylinder 7 über einen Deckel oder Belag befestigt, der mit einem Verdampfungsofen-Gehäuse 35' und Anschlüssen 36' ausgestattet ist Die Anschlüsse 36' sind mit einer (nicht dargestellten) Heiz-Stromquelle verbunden. Der im Verdampfungsofen erzeugte Dampf wird dem Entladungsraum 8 über den Gasweg 41 zugeführt und in Plasma umgewandelt.

Die Zufuhr von Dampf in den Entladungsraum mit einem derart einfachen Aufbau hat einen Nachteil, wenn der Dampf leitfähig ist. Der größte Teil des Dampfes haftet im allgemeinen nämlich an den Wandflächen. die den Entladungsraum umgeben, wenn der Dampf aus dem Verdampfungsofen dem Entladungsraum zugeführt wird. So entsteht ein leitender Film auch auf der Fortpflanzung der Mikrowelle vom Sieghohlleiter zum Entladungsraum und unterbricht die Mikrowellen-Entladung. Daher ist die Temperatur im Enlladungsraum erhöht, damit der Sättigungsdampfdruck der eingefiihrten leitenden Substanz höher als der eingeführte tatsächliche Dampfdruck ist. Dies kann die Entstehung des leitenden Films auf der Wandfläche verhindern.

Fig.4A zeigt einen Querschnitt, bei dem die Ionenquelle von Fig. IA und IB teilweise abgewandelt

ίο ist, um die Temperatur im Entladungsraum zu steuern. F i g. 4B zeigt einen Schnitt I Vß- IVß'in F i g. 4A.

Wie in diesen Figuren dargestellt ist. sind Heizeinrichlungen 37 zum Aufheizen des Entladungsraumes innerhalb der Elektroden 34 vorgesehen, um die Temperatur im Entladungsraum 8 zu erhöhen und das Haften des leitenden Dampfes an der Wandfläche zu verhindern. Die Elektroden 34 bestehen in diesem Fall aus einer dünnen Metallplatte, und ein Isolierstoff ist zwischen den Metallzylinder 7 und die Elektroden 34

i(v p'inopfiiai um Axe Wnrmeleitunu Vor) ilen f-lelctrntlem 14 zum Metallzylinder 7 zu verhindern. Ein Isolierstoff 38 ist weiterhin zwischen dem Entladungsraum 8 und dem vakuumdichten Isolierstoff 10' vorgesehen, um eine Wärmebeeinträchtigung des vakuumdichten Isolierstoffes 10'zu verhindern.

Im folgenden wird erläutert, wie die Temperatur im Entladungsraum 8 gesteuert wird, um das Haften des Metalldampfes an der Wandfläche zu verhindern. Zur Vereinfachung wird ein Beispiel beschrieben, bei dem

jo keine Mikrowellen-Entladung auftritt.
Mit

Pi. P₂. P₁ =

gilt:

Dampfdruck der festen Substanzen im Verdampfungsofen 35 bzw. im Entladungsraum bzw. an einer Stelle außerhalb des Schlitzes der Hauptelektrode 24 und
Menge des Dampfes, der vom Verdampfungsofen 35 zur Hauptelektrode strömt.

Pi > P₁ > Px

as C\ - Leitwert des Gasweges vom Verdampfungsofen zum Entladungsraum und

Cj = Leitwert eines Strömungsweges vom Entladungsraum zum Außenteil der Hauptelektrode.
50

Da der Dampfdruck merklich außerhalb der Hauptelektrode aufgrund des dort bewirkten Vakuum; Hmpens und des Haftens des Dampfes am Behälter abfällt, gilt

P₂»Pj (3)

d.h. (I) vereinfacht sich zu
(P₁ - P₂)C, = P₂C₂.

also

Pi =

C₂

Pi-

(4)

(S)

. . rVllUl.lt.t3l.IU> 13·. U«-l ^moun^nmui^uiuV. λ $ —«,

Begrenzungsflächen bildet. Der Film verhindert die Dampfes bei einer Temperatur Γ durch die folgende

vunuuuiun,iitt:ii

Gleichung gegeben:

/I

log /'s = - j +

T =*

ß - log P_s

(6)

(7)

in

/I, Z? = Substanz-Konstanten.

Wenn die Temperatur 7"_} im F.nlladungsraum über die Temperatur hinaus erhöht wird, bei der der Druck P₁ Sättigungsdampfdruck wird, kann verhindert werden, IS daß der Dampfsich auf der Wandfläche des Entladungsraums ablagert. Dies kann mit den Gleichungen (5) und (7) wie folgt ausgedrückt werden:

>o

^β-^ΐ08Ρ> Z?-log/', ₊ log(l+^)

Die rechte Seite der Gleichung (8) bedeutet eine Temperatur, die niedriger als die Temperatur 71 im Verdampfungsofen ist. Wenn die Temperatur im Entladungsraum 8 über einen Wert hinaus erhöhl wird, der die Gleichung (8) erfüllt, lagert sich der Dampf der dem Entladungsraum zugeführten festen Substanz nicht auf de Wandfläche ab. Dadurch wird verhindert, daß sich die Mikrowellen wegen des obenerwähnten leitenden Films nicht mehr fortpflanzen, also die Fortdauer der starken Mikrowellen-Entladung gesichert ist.

Wenn bei der in Fig.4A und 4B dargestellten Anordnung der Leitwert Cj des Dampfweges 41 kleiner als der Leitwert Ci der Absaugelektrodengruppe 9 mit den Elektroden 22,23 und 24 gemacht wird, gilt

Mit Gleichung (I) ergibt sich daraus:

(9)

45

Das heißt, der Dampfstrom Q ist proportional zum Dampfdruck P\ im Verdampfungsofen. Der Dampfdruck P\ ist eine Funktion der Temperatur im Verdampfungsofen, so daß die Temperatur unabhängig von der Temperatur im Entladungsraum gesteuert werden kann, um die Größe des Dampfstroms Q zu steuern.

In allen oben erläuterten Ausführungsbeispielen liegen die Flächen der Elektroden 34 frei im Entladungsraum. d. h„ die Flächen der Elektroden 34 sind bei Mikrowellen-Entladung einem Zerstäuben durch die Ionen im Plasma ausgesetzt Die Atome des Elektrodenmaterials werden im Plasma ionisiert so daß sie unerwünschterweise zusammen mit den gewünschten Ionen über die Absaugelektrode-Einheit 9 abg;-saugt werden. Wenn aber die Oberfläche der Elektroden 34 mit einem Isolierstoff beschichtet wird, der das Element des gewünschten Ions enthält wird diese Schwierigkeit überwunden und sogar eine Zunahme der erwünschten Ionen durch das Zerstäuben erhalten.

Fig.5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses 108 aus Isolierstoff mit Gaszuführöffnung 13, das in den Entladungsraum 8 eingefügt ist. Wenn L B. das Gehäuse aus Bornitrid besteht und ein borhaltiges Gas dein Entladungsraum zugeführt wird, um das Plasma zu erzeugen und aus diesem Boriohcn abzusaugen, werden die Doratome von dem dem Zerstäuben ausgesetzten Gehäuse im Plasma ionisiert und als Ionen zusammen mit den Borionen abgesaugt, die aus dein Bor im zugeführtefi Gas erzeugt Werden, Was zu einer Ausbeutesteigerung der Boriohen führt.

(m folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

F i g. 6 /eigt eine E.xplosionsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Mikrowellen F.ntladungs-Ionenquelle mit Hnem Sat7 paralleler Platten-Elektroden 25 ausgestattet ist. um einen Elektroden-Spalt, d. h. den Entladungsraum 8, zu bilden. Zur Vereinfachung sind lediglich die wesentlichen Teile in dieser Figur dargestellt. Auch bei einer derartigen Anordnung erlaubt die geeignete Auswahl des Elektrodenabstands und der Größe der Elektroden 25. daß der Entladungsraum 8 einen gewünschten Rechteck Querschnitt senkrecht zur Richtung hat, in der der Ionenstrahl abgesaugt wird.

In F i g. 6 wird die Mikrowelle zum Entladungsraum 8 durch einen parallelen Platten-Übertragungsweg 27 übertragen, der in einem Abschirm-Rohr 28 vorgesehen ist. Das Rohr 28 ist an seinem Endteil mit dem Metallzylinder 7 im Entladungsraum 8 durch den vakuumdichten Isolierstoff 10' gekoppelt. Die parallelen Platten-Elektroden 25 im Metallzylinder 7 werden gebildet, indem 7 B. der Übertragungsweg 27 vakuum dicht durch den Isolierstoff 10' vorspringt. Auf diese Weise sind die Elektroden 25 und der Übertragungsweg 27 in elektrischer Verbindung auch im Isolierstoff.

Das Dielektrikum 10 ist in den Metallzylinder 7 eingefüllt und in seinem Mittelteil mit einem Loch versehen, in das die Elektroden 25 eingeführt sind. Das Dielektrikum 10 verhindert die Mikrowellen-Entladung an einem anderen Ort als dem Elektroden-Spalt.

Die positive Elektrode 22 mit Rechteck-Schlitz ist mit dem Metallzylinder 7 durch eine Schraube verbunden. Die parallelen Platten-Elektroden 25 dehnen sich vom vakuumdichten Isolierstoff 10' her nur so weit aus, daß sie beim Aufbau nicht den rechten Endteil des Metallzylinders erreichen. Es besteht daher keine Gefahr irgendeiner Berührung der Elektroden 25 mit der Elektrode 22.

Die negative Elektrode 23 und die Erdelektroden 24 sind nacheinander über einen (nicht dargestellten) Isolierstoff gekoppelt Ein durch eine (nicht dargestellte) Magnetfeldspule erzeugtes Magnetfeld in Axialrichtung des Metallzylinders 7 bewirkt daß die Mikrowellen-Entladung im Elektroden-Spalt der Elektroden 25 zusammen mit der übertragenen Mikrowelle auftritt, um das Plasma eines über die Gaszuführung 13 mit Absperrorgan 14 eingeführten Gases zu erzeugen. Die Ionen im Plasma werden als Ionenstrahl mit einem Rechteck-Querschnitt durch die Schlitze der Elektroden 22,23,24 abgesaugt

Fig.7A zeigt einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Mikrowellen-Entladungs-Ionenquelle mit einem Koaxialleitungsteil und einem parallelen Elektrodenteil ausgestattet, um den Entladungsraum 8 zwischen den parallelen Elektroden 25 zu bilden.

Wie aus Fig. 7A hervorgeht, ist die Koaxialleitung 3, entlang der die Mikrowelle übertragen wird, mit dem

Koaxialleitungsteil über den vakuumdichten Isolierstoff 10' gekoppelt. In diesem Fall sind die Innenleiter 3' in beiden Koaxialleitungen vakuumdicht miteinander durch ein Loch gekoppelt, das in der Mitte des Isolierstoffes 10' vorgesehen ist. Das Dielektrikum ist Zwischen den Außen- und den Innenleiter im Koaxiallcitungsleil gef'illt und an seinem Endteil mit einem kurzschließenden Anpassungsglied 26 von Halbkreisform mit /</4-Radius ausgestattet. Dieses dient zur Anpassung der Impedanz zwischen dem Koaxialleitungsteil und dem parallelen Elektrodenteil.

10

Wie aus der Fig. 7B hervorgehl, die einen Schnitt Vllß—Vllß' in Fig. 7A zeigt, sind die parallelen Elektroden 3j an einem sehr begrenzten Teil des parallelen Elektfodenleils vorgesehen. Das Dielektrikum 10 isf in der Nähe der Elektroden 25 mit Ausnahme des Elektroden-Spaltes eingefüllt, und die Mikrowellen-Entladung tritt lediglieh im Elektroden-Spalt auf. Es sei darauf hingewiesen, daß der größere Teil der Mikrowellen-Entladung im Elektroden-Spalt ohne das Dielektrikum 10 stattfindet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:
   KMikrowellen-Entladungs-Ionenquelle, mit

   — einer Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Mikrowellenfeldes

   — einschließlich eines Mikrowellengenerators, von dem ein Mikrowellen-Wellenleiter zu Elektroden geführt ist, zwischen in denen das elektrische Mikrowellenfeld erzeugt wird,

   — einem Entladungsraum, der senkrecht zur Ionenabsaugrichtung mindestens teilweise von Dielektrikum begrenzt ist,

   — einer Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds senkrecht zum elektrischen Mikrowellenfeld,

   — einer Einrichtung zum Einführen eines Probengases oder -dampfes und ,

   — rnindr tens einer Absaugelektrode zum Absaugen vun Ionen aus im eingeführten Probengas oder -dampf im Entladungsraum gebildeten Plasma,
2. 2)

   dadurch gekennzeichnet,