DE3688860T2

DE3688860T2 - Mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle.

Info

Publication number: DE3688860T2
Application number: DE86107195T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Fujimi Height Aoyagi; Manabu Hamagaki; Tamio Hara; Susumu Namba
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 1985-05-28
Filing date: 1986-05-27
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2006-05-28
Also published as: EP0203573A3; CA1252581A; US4749910A; EP0203573A2; EP0203573B1; DE3688860D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle, bei der Ionen durch Elektronenstrahlbestrahlung erzeugt werden.
Ionenstrahlquellen werden zum Ätzen von Halbleitersubstraten verwendet. Um die Halbleitersubstrate effizient ätzen zu können, ohne die Substrate großflächig zu beschädigen, wird ein Ionenstrahl mit hoher Stromstärke und niedriger Energie benötigt. Bisher war es jedoch nicht möglich, den niederenergetischen Hochstrom-Ionenstrahl zu verwirklichen. Bei den bekannten Ionenstrahlquellen liegen die Ionenstrahlströme für niedrige Energie unter 10 mA/cm². Eine der bekannten Ionenstrahlquellen wird von J. Uramoto im Forschungsbericht des Institute of Plasma Physics (Institut für Plasmaphysik) der Universität Nagoya, Nagoya, Japan, IPPJ-395 (1979) beschrieben.
Aus der Veröffentlichung "Electron Temperature Effects for an Ion Beam Source" (Einflüsse der Elektronentemperatur auf eine Ionenstrahlquelle) von J. Uramoto im Forschungsbericht des Institute of Plasma Physics (Institut für Plasmaphysik) der Universität Nagoya/Japan, IPPJ-395, Mai 1979, ist eine mittels eines Elektronenstrahls angeregte Ionenstrahlquelle bekannt. Diese mittels eines Elektronenstrahls angeregnete Ionenstrahlquelle hat eine Entladungskathode, einen Plasmabereich, eine Beschleunigungskathode, einen Elektronenstrahl-Beschleunigungsbereich, eine Beschleunigungsanode, einen Ionen produzierenden Bereich und eine Target-Kathode in dieser Reihenfolge. Sie umfaßt weiterhin eine Ionen extrahierende Elektrode, die im Ionen produzierenden Bereich erzeugte Ionen extrahiert. Der Bereich zwischen der Ionenstrahlen extrahierenden Elektrode und der Target-Elektrode ist ein Energieanalysator für Ionen. Die Ionen extrahierende Elektrode ist zwischen der Beschleunigungsanode und der Target-Kathode angeordnet. Die Ionen extrahierende Elektrode ist außerdem durch eine Versorgungsspannung vorgespannt. Der durch die Beschleunigungsanode beschleunigte Ionenstrahl verläuft deshalb nicht durch die Ionen extrahierende Elektrode und erreicht die Target-Kathode nicht. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, einen niederenergetischen Hochstrom-Ionenstrahl zu verwirklichen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine ionenstrahlquelle bereitzustellen, die einen niederenergetischen Hochstrom- Ionenstrahl erzeugen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Ionenstrahlquelle bereitzustellen, die einen Ionenstrahl hohem Wirkungsgrad liefern kann.
Die obigen Aufgaben werden von einer mittels eines Elektronenstrahls angeregten ionenstrahlquelle gemäß Anspruch 1 gelöst.
Bei dieser Ionenstrahlquelle werden Elektronen im Plasmabereich durch die Beschleunigungsanode in den Ionen produzierenden Bereich geleitet. Von den eingeleiteten Elektronen werden Atome eines im Ionen produzierenden Bereich aufgeladenen inerten Gases (oder Metalldampfes) angeregt und ionisiert. Ein Teil der erzeugten Ionen fließt zu dem Plasmabereich und verhindert die Entstehung einer negativen Raumladung in der Nähe eines Auslasses der Beschleunigungskathode. Somit tritt ein zur Plasmadichte des Plasmabereichs proportionaler Hochstrom-Elektronenstrahl in den Ionen produzierenden Bereich ein. Im Ionen produzierenden Bereich werden Ionen in einer Anzahl proportional zum Stromwert des eingeleiteten Elektronenstrahls erzeugt.
Bei der erfindungsgemäßen Ionenstrahlquelle wird, wie in der Fig. 2 dargestellt, durch die Beschleunigungskathode, die Beschleunigungsanode und die Target-Kathode eine Potentialsenke gebildet. Die aus dem Plasmabereich eingetretenen Elektronen gehen in der Potentialsenke hin und her, wobei in wirksamer Weise ein Plasma erzeugt wird. Ionen im Plasma werden von der Ionen extrahierenden Elektrode extrahiert und vom Ionen produzierenden Bereich ausgesendet. Die Energie (Geschwindigkeit) der Ionen hängt vom Potentialunterschied zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode und der Beschleunigungsanode ab. In dem Fall, in dem ein mehrpoliges Magnetfeld, ein Spiegelmagnetfeld oder eine elektrische Potentialsenke zur Vermeidung lateraler Diffusion geladener Teilchen am Ionen produzierenden Bereich vorgesehen ist, wird das Plasma wirksamer produziert.
Die erfindungsgemäße Ionenstrahlquelle kann als solche für eine Ionenimplantationsvorrichtung verwendet werden. Ist das Innere dieser Ionenstrahlquelle mit einem inerten Gas, wie z. B. Argon, oder mit einem reaktionsfähigen Gas, wie z. B. CF&sub4;, gefüllt, so kann diese Ionenstrahlquelle als solche zum Ätzen herangezogen werden. Wenn weiterhin diese Ionenstrahlquelle mit einem Gas zur Erzeugung von Filmen gefüllt ist, wie SiF&sub4;, so kann diese Ionenstrahlquelle als solche zur Filmerzeugung verwendet werden. Des weiteren kann diese Ionenstrahlquelle zur wirksamen Erhitzung von Plasma bei der Kernfusion eingesetzt werden, da das Verhältnis des Ionenstrahlstroms zur Eingangsspannung groß ist.
Gemäß dieser Erfindung kann der niederenergetische Hochstrom-Ionenstrahl verwirklicht werden oder, mit anderen Worten, das Verhältnis des Ionenstrahlstroms zur Eingangsspannung ist groß. Es wird somit möglich, Werkstücke wie beispielsweise Halbleitersubstrate wirksam zu bearbeiten, ohne Fehler im Kristall zu verursachen. Auf dem Gebiet der Kernfusion wird es möglich, Plasma hochwirksam zu erhitzen.
Die obigen und andere Aufgaben dieser Erfindung werden anhand der Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen erläutert; darin zeigen:
Fig. 1 ein Schema des ersten Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung;
Fig. 2 eine Zeichnung zur Verdeutlichung der Funktionsweise dieser Erfindung;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Ionenstrahlstrom und einem Anfangsentladestrom zeigt, wie sie in der ersten Ausführungsform vorliegt;
Fig. 4 ein Schema des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung;
Fig. 5 eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Ionenstrahlstrom und einem Anfangsentladestrom zeigt, wie sie in der zweiten Ausführungsform vorliegt;
Fig. 6 bis 9 schematische Darstellungen des dritten, vierten, fünften bzw. sechsten Ausführungsbeispiels;
Fig. 10a und 10b einen Längsschnitt bzw. einen Querschnitt eines mehrpoligen Magnetfeldes, das am Ionen produzierenden Bereich ausgebildet ist;
Fig. 11 und 12 schematische Darstellungen des achten und neunten Ausführungsbeispiels, die als Sputtergeräte verwendet werden;
Fig. 13 ein Schema des zehnten Ausführungsbeispiels, das sich durch Modifizierung des zweiten Ausführungsbeispiels ergibt;
Fig. 14 ein Schema des elften Ausführungsbeispiels, bei dem es sich um eine Ionenquelle des Sputtertyps handelt;
Fig. 15 und 16 schematische Darstellungen des zwölften und dreizehnten Ausführungsbeispiels, wo negative Ionen extrahiert werden können.
Die Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform gemäß dieser Erfindung. Eine Entladungskathode 1, eine Beschleunigungskathode 2, die auch als eine Entladungsanode arbeitet, eine Beschleunigungsanode 3 und ein am Werkstück befindlicher leitender Abschnitt 4, der als Target-Kathode sowie als Ionen extrahierende Kathode fungiert, sind in dieser Reihenfolge angeordnet. Der erste Raum zwischen der Kathode 1 und der Beschleunigungskathode 2 ist ein mit Plasma gefüllter Plasmabereich 5. Der zweite Raum zwischen der Beschleunigungskathode 2 und der Beschleunigungsanode 3 ist ein Elektronenbeschleunigungsbereich 6 zur Beschleunigung der aus dem Plasmabereich 5 extrahierten Elektronen. Und der dritte Raum zwischen der Beschleunigungsanode 3 und dem am Werkstück befindlichen Abschnitt 4a, 4b ist ein Ionen produzierender Bereich 7. Eine Spannungsquelle 8 legt zwischen der Entladungskathode 1 und der Beschleunigungskathode 2 eine Spannung an, wonach eine Entladung zur Plasmaerzeugung bewirkt wird. Eine Beschleunigungsspannungsquelle 9 erzeugt zwischen der Beschleunigungskathode 2 und der Beschleunigungsanode 3 eine Potentialdifferenz. Die Elektronen im Plasmabereich 5 und die Ionen im Ionen produzierenden Bereich 7 werden durch die Potentialdifferenz zur Beschleunigungsanode 3 bzw. zur Beschleunigungskathode 2 beschleunigt. Die Beschleunigungskathode 2 ist direkt geerdet. Der am Werkstück befindliche Abschnitt 4a, 4b ist über eine Spannungsquelle zur Steuerung der Ionenenergie 10 geerdet, so daß eine Spannung zwischen dem am Werkstück befindlichen Abschnitt 4a, 4b und der Beschleunigungsanode 3 gesteuert ist. Das im allgemeinen verwendete inerte Gas, z. B. Argon, gelangt aus Einlässen 11a, 11b in die Ionenstrahlquelle und tritt aus Auslässen 12a, 12b und 12c aus. Bei dieser Ausführungsform ist ein Magnetfeld entlang der Ausbreitungsrichtung der Ionen und Elektronen angelegt, so daß eine seitliche Ausweitung des Elektronenstrahls und des Ionenstrahls unterbunden ist. Im Plasmabereich 5 angeordnete Trennwände 13a, 13b dienen zum Aufbau einer Druckdifferenz für das im Plasmabereich aufgeladene Gas.
Die wie oben beschrieben aufgebaute Ionenstrahlquelle arbeitet wie folgt. Plasma wird im Plasmabereich 5 aufgrund der zwischen der Kathode 1 und der Beschleunigungskathode 2 bewirkten Entladung erzeugt. Die das Plasma bildenden Elektronen werden von der Beschleunigungsanode 3 angezogen, treten in den Ionen produzierenden Bereich 7 ein und erzeugen Ionen. Ein Teil dieser Ionen wird von der Beschleunigungskathode 2 angezogen und neutralisiert die negative Raumladung, welche in der Nähe einer Öffnung der Beschleunigungskathode 2 erzeugt wird. Aus diesem Grund wächst ein Elektronenstrahl, dessen Strom proportional zur Plasmadichte im Plasmabereich ist, in den Ionen produzierenden Bereich 7. Im Ionen produzierenden Bereich 7 werden Ionen erzeugt, deren Anzahl proportional zum Stromwert oder zur Anzahl der eingetretenen Elektronen ist. Ein Werkstück 18 auf dem am Werkstück befindlichen Abschnitt 4a, 4b wird mit den erzeugten Ionen bestrahlt, nachdem deren Energie durch das Potential des am Werkstück befindlichen Abschnitts 4a, 4b geregelt ist.
Die Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen einem Ionenstrahlstrom und einem Anfangsentladestrom (nahezu gleich einem Elektronenstrahlstrom) für die obige Ausführungsform, wobei folgende Bedingungen gelten: das in der Ionenstrahlquelle aufgeladene Gas ist Argongas, die Spannung zwischen der Beschleunigungskathode 2 und der Beschleunigungsanode 3 beträgt 110 V, die Spannung zwischen dem das Werkstück aufnehmenden Abschnitt 4a, 4b und Erde beträgt -34 V, der Druck im Plasmabereich 5 beträgt 93 Pa (0,7 Torr), der Druck im Elektronenbeschleunigungsbereich 6 beträgt 0,015 Pa (1,1·10&supmin;&sup4; Torr), der Druck im Ionen produzierenden Bereich 7 beträgt 0,27 Pa (2,0·10&supmin;³ Torr) und der Abstand zwischen der Beschleunigungsanode 3 und dem das Werkstück aufnehmenden Abschnitt 4a, 4b beträgt 10 cm. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß ein hoher Ionenstrahlstrom, der denjenigen einer herkömmlichen Ionenstrahlquelle um einen Faktor 100 übersteigt, erzielt wurde. Die Messung des Ionenstrahlstroms erfolgte durch Ablesen des Voltmeters 16, mit dem eine Spannung über einen Widerstand 14 gemessen wurde.
Als Spannungsquelle zur Steuerung der Ionenenergie 10 kann eine (hochfrequente) Wechselspannungsquelle verwendet werden. Die Spannung des Werkstücks 18 kann durch Regelung der Spannung der Wechselspannungsquelle geändert werden.
Die Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform gemäß dieser Erfindung. Gegenüber der ersten Ausführungsform sind eine Target-Kathode 4a und eine Ionen extrahierende Anode 4b anstelle des am Werkstück befindlichen leitenden Abschnitts 4a, 4b angeordnet. Der erste Raum zwischen der Beschleunigungsanode 3 und der Target-Kathode 4a entspricht dem Ionen produzierenden Bereich 7. Die Ionenbeschleunigungselektrode 4b ist über die veränderliche Spannungsquelle zur Steuerung der Ionenenergie 10 mit der Beschleunigungsanode 3 verbunden. Eine zwischen der Target-Kathode 4a und der Beschleunigungsanode 3 liegende Spannung kann durch eine Spannungsquelle 10' geregelt werden. Die im Ionen produzierenden Bereich 7 erzeugten Ionen werden von der Ionen extrahierenden Elektrode 4b extrahiert und von der Ionenstrahlquelle ausgestrahlt.
Die Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwischen dem extrahierten Ionenstrahlstrom Ii und dem Entladestrom Id (nahezu gleich einem Elektronenstrahlstrom) für die obige Ausführungsform, wobei folgende Bedingungen gelten: das in der Ionenstrahlquelle aufgeladene Gas ist Argongas, die Spannung zwischen der Beschleunigungskathode 2 und der Beschleunigungsanode 3 beträgt 100 V, die Spannung zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode 4b und der Beschleunigungsanode 3 ist -400 V, der Druck im Plasmabereich 5 beträgt 107 Pa (0,8 Torr), der Druck im Ionenbeschleunigungsbereich 6 beträgt 0,011 Pa (0,8·10&supmin;&sup4; Torr), der Druck im Ionen produzierenden Bereich beträgt 0,27 Pa (2,0·10&supmin;³ Torr), und der Durchmesser einer Öffnung des Ionen produzierenden Bereichs 7 beträgt 1 mm. Die Kurve A entspricht dem Fall, in dem das Potential der Target-Kathode 4a gleich ist demjenigen der Beschleunigungsanode 3, und die Kurve B entspricht dem Fall, in dem das Potential der Target-Kathode 4a gegenüber der Beschleunigungsanode 3 -100 V beträgt. Aus der Fig. 5 ist klar ersichtlich, daß gemäß dieser Erfindung ein Hochstrom- Ionenstrahl erzielt werden kann. Wenn die Spannung zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode 4b und der Beschleunigungsanode 3 nicht so hoch ist, können die Ionen extrahierende Elektrode 4b und die Target-Kathode 4a zusammengefaßt werden.
Die Fig. 6 bis 9 sind schematische Darstellungen der dritten, vierten, fünften bzw. sechsten Ausführungsform. Die dritte und die fünfte Ausführungsform ergeben sich durch Modifizieren der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1, während die vierte und die sechste Ausführungsform durch Modifizieren der zweiten in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform erhalten werden. Bei diesen Ausführungsformen kann die Spannung zwischen dem am Werkstück befindlichen Abschnitt 4a, 4b oder der Ionen extrahierenden Elektrode 4b und der Beschleunigungsanode 3 dadurch geändert werden, daß nicht die Spannung zwischen dem am Werkstück befindlichen Abschnitt 4 oder der Ionen extrahierenden Elektrode 4b und der Beschleunigungsanode 3 geregelt wird, sondern durch Regeln der Spannung der Beschleunigungsspannungsquelle 9, die zwischen der Beschleunigungskathode 2 und der Beschleunigungsanode 3 angeordnet ist. Bei jeder der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Ausführungsformen ist die Spannungsquelle zur Steuerung der Ionenenergie 10 nicht vorgesehen, und der am Werkstück befindliche Abschnitt 4 oder die Ionen extrahierende Elektrode 4b ist direkt geerdet. Die Ionenenergie kann durch Ändern der Spannung der Beschleunigungsspannungsquelle 9 gesteuert werden. Bei den beiden in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen ist die Kathode 1 geerdet, so daß die Spannung zwischen dem das Werkstück aufnehmenden Abschnitt 4 oder der Ionen extrahierenden Elektrode 4b und der Beschleunigungsanode 3 auch durch Variieren der Spannung der Entladungsspannungsquelle 8 geändert werden kann.
Selbst bei Verwendung eines gleichförmigen Magnetfeldes als das Magnetfeld zur Führung des Elektronenstrahls wie bei den in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen, bestätigte sich, daß ein Ionenstrahl von 15 mm Durchmesser erzielt werden kann. Werden am Umfang des Ionen produzierenden Bereichs 7 Dauermagnete 20 angeordnet, so daß ein mehrpoliges Magnetfeld gemäß den Fig. 10a und 10b entsteht, wird der Durchmesser des Ionenstrahls weiter vergrößert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung lassen sich viele modifizierte Ausführungsformen verwirklichen. So kann beispielsweise die Beschleunigungsanode 3 in zwei Anoden und der Ionen produzierende Bereich 7 in zwei Ionen produzierende Bereiche geteilt werden.
Die Fig. 11 ist eine schematische Darstellung der achten Ausführungsform, die sich durch Modifizieren der ersten Ausführungsform ergibt. Diese Ausführungsform wird als Sputtervorrichtung verwendet. Die im Ionen produzierenden Bereich 7 erzeugten Ionen prallen auf ein Target 25 auf dem am Werkstück befindlichen Abschnitt 4a, 4b. Das durch den Ionenaufprall dispergierte Targetmaterial schlägt sich auf einem Substrat 26 nieder. Wenn ein elektrisches Potential an das Substrat angelegt wird, wie in der Fig. 11 gezeigt, werden Atome des Targetmaterials, welche durch die Ionenstrahlbestrahlung ionisiert sind, vom Substrat 26 angezogen.
Die Fig. 12 ist eine schematische Darstellung der neunten Ausführungsform, die ebenfalls als Sputtervorrichtung verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform fungiert das Target 25 (4a, 4b) selbst als die Target-Kathode und die Ionen extrahierende Elektrode. Das Targetmaterial wird durch die Ionenstrahlbestrahlung in Gas umgewandelt, das in Gas umgewandelte Targetmaterial wird mit dem Elektronenstrahl bestrahlt, und es werden Ionen des Targetmaterials erzeugt. Die Ionen werden von der Beschleunigungskathode 2 extrahiert. Die auf dem Weg zum Plasmabereich 5 befindlichen Ionen treffen auf das Substrat 26, und auf diesem wird ein Film gebildet. Vorzugsweise ist bei dieser Ausführungsform die Öffnung der Beschleunigungsanode 3 groß ausgeführt, und es wird ein Magnetfeld in der Nähe des Target 24 ausgebildet, um den Ionenstrahl auf das Target zu konzentrieren.
Der das Substrat 26 tragende Tisch kann die Beschleunigungskathode 2 selbst sein.
Die Fig. 13 ist eine schematische Darstellung der zehnten Ausführungsform, die durch Modifizieren der zweiten Ausführungsform erhalten wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Spannung zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode 4b und der Target-Kathode 4a durch die Spannungsquelle 10 geregelt.
Wenn zwischen der Target-Kathode 4a und der Ionen extrahierenden Elektrode 4b eine zusätzliche Elektrode angeordnet ist, so kann an der zusätzlichen Elektrode eine große Extraktionsspannung angelegt werden. Da in diesem Fall die Energie des Ionenstrahls auch durch die Ionen extrahierende Elektrode gesteuert wird, kann ein niederenergetischer Ionenstrahl mit höherem Strom verwirklicht werden.
Die Fig. 14 ist eine schematische Darstellung der elften Ausführungsform, bei der es sich um eine Ionenquelle des Sputtertyps handelt. Die im Ionen produzierenden Bereich 7 erzeugten Ionen prallen auf das Target 25 auf dem am Werkstück befindlichen Abschnitt 17. Das Targetmaterial wird durch den Ionenaufprall dispergiert, Atome des Targetmaterials werden durch die Elektronenstrahlbestrahlung ionisiert, und die ionisierten Atome des Targetmaterials werden durch die Elektrode 4a, 4b in die Umgebung der Ionenquelle extrahiert.
Die Fig. 15 und 16 sind schematische Darstellungen der zwölften und dreizehnten Ausführungsform, bei denen negative Ionen extrahiert werden können. Bei der zwölften Ausführungsform fungiert die Ionen extrahierende Elektrode 4b als der am Werkstück befindliche Abschnitt. Der Larmor-Radius des Ions unterscheidet sich erheblich von demjenigen des Elektrons. In dem Fall, in dem ein externes Magnetfeld angelegt ist, befinden sich im Abstand vom Larmor-Radius des Elektrons in der Richtung senkrecht zu der des Magnetfeldes nur Ionen. Diese Ausführungsformen basieren auf der Tatsache, daß die Ionen extrahierende Elektrode 4b im Abstand von einem Elektronenkanal 28 angeordnet ist. Wenn die Ionen extrahierende Elektrode 4b gegenüber einem Plasmapotential (nahezu gleich einem elektrischen Potential der Beschleunigungsanode) ein negatives Potential aufweist, werden positive Ionen extrahiert. Wenn dagegen die Ionen extrahierende Elektrode 4b gegenüber dem Plasmapotential ein positives elektrisches Potential hat, werden negative Ionen extrahiert.
Bei jeder der obenbeschriebenen Ausführungsformen ist es sinnvoll, eine Elektrode zur Regelung eines Plasmapotentials zwischen der Entladungskathode 1 und der Beschleunigungskathode 2 anzuordnen, wie dies in einer Beschreibung der japanischen Patentanmeldung Nr. 59(1984)-276738 offenbart ist.
Da diese Erfindung in verschiedenen Formen verwirklicht werden kann, ohne den Rahmen der Ansprüche zu verlassen, dienen die obigen Ausführungsbeispiele zur Verdeutlichung und nicht zur Beschränkung, da die Erfindung vorrangig durch den Rahmen der beiliegenden Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung definiert ist.

Claims

1. Mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle, umfassend

eine Entladungskathode (1),

eine plattenförmige Beschleunigungskathode (2), die gegenüber der Entladungskathode (1) angeordnet ist und in ihrer Mitte eine Öffnung besitzt,

einen Plasmabereich (5), der zwischen der Entladungskathode (1) und der Beschleunigungskathode (2) ausgebildet ist, um darin aus einem eingeleiteten Gas ein Plasma zu erzeugen mittels einer Entladung zwischen der Entladungskathode (1) und der Beschleunigungskathode (2),

eine erste Spannungsversorgungseinrichtung (8), die zwischen der Entladungskathode (1) und der Beschleunigungskathode (2) eine variable Spannung anlegt, um eine Entladung in dem Plasmabereich (5) zu bewirken, wobei ein Entladestrom, der zwischen der Entladungskathode (1) und der Beschleunigungskathode (2) fließt, geändert wird, indem die Spannung der Spannungsversorgungseinrichtung (8) verändert wird,

eine plattenförmige Beschleunigungsanode (3), die gegenüber der Beschleunigungskathode (2) auf einer von der Entladungskathode (1) weg gerichteten Seite angeordnet ist, um Elektronen des in dem Plasmabereich (5) erzeugten Plasmas zu beschleunigen, und die in ihrer Mitte eine Öffnung besitzt,

einen den Elektronenstrahl beschleunigenden Bereich (6), der zwischen der Beschleunigungskathode (2) und der Beschleunigungsanode (3) ausgebildet ist, damit die beschleunigten Elektronen durch die Öffnung in einen Ionen produzierenden Bereich (7) wandern können,

eine zweite Spannungsversorgungseinrichtung (9), die eine Spannung zwischen der Beschleunigungskathode (2) und der Beschleunigungsanode (3) anlegt, und die Elektronen des in dem Plasmabereich (5) erzeugten Plasmas beschleunigt,

eine Target-Kathode (4a), die gegenüber der Beschleunigungsanode (3) auf einer von der Beschleunigungskathode (2) weg gerichteten Seite angeordnet ist,

einen Ionen produzierenden Bereich (7), der zwischen der Beschleunigungsanode (3) und der Target-Kathode (4a) ausgebildet ist, um darin durch die beschleunigten Elektronen aus einem eingeleiteten Gas Ionen zu erzeugen, wobei ein Teil der Ionen von der Beschleunigungskathode (2) angezogen wird und eine im Bereich der Öffnung erzeugte negative Raumladung neutralisiert, so daß ein Elektronenstrahl, der eine zur Dichte des Plasmabereichs proportionale Stromstärke besitzt, in den Ionen produzierenden Bereich (7) hineinwächst,

eine Ionen extrahierende Elektrode (4b), die in dem Ionen produzierenden Bereich (7) erzeugte Ionen extrahiert, und

eine Einrichtung (8, 9, 10), die den Potentialunterschied zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode (4b) und der Beschleunigungsanode (3) reguliert, um die Energie der extrahierten Ionen zu steuern.

2. Mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Magnetfeld, das entlang der Beschleunigungsrichtung der Elektronen und der Ionen angelegt wurde, um die seitliche Ausdehnung des Elektronenstrahls und des Ionenstrahls zu verhindern.

3. Mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Target-Kathode (4a) und die Ionen extrahierende Elektrode (4b) einstückig miteinander ausgebildet sind.

4. Mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen extrahierende Elektrode (4b) ein auf einem Werkstück angeordneter leitfähiger Abschnitt ist.

5. Mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8, 9, 10) zum Regulieren des Potentialunterschieds zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode (4b) und der Beschleunigungsanode (3) eine dritte Einrichtung (10) zur variablen Spannungsversorgung umfaßt, die die Ionen extrahierende Elektrode (4b) in bezug auf die Beschleunigungskathode (2) oder die Beschleunigungsanode (3) vorspannt.

6. Mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8, 9, 10) zum Regulieren des Potentialunterschieds zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode (4b) und der Beschleunigungsanode (3) die Spannungsversorgungseinrichtung (9) ist, die eine Spannung zwischen der Beschleunigungskathode (2) und der Beschleunigungsanode (3) anlegt, wobei die Ionen extrahierende Elektrode (4b) geerdet ist und die Beschleunigungskathode (2) geerdet ist, so daß das Potential zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode (4b) und der Beschleunigungskathode (3) durch Ändern der Spannung der Spannungsversorgungseinrichtung (9) reguliert wird.

7. Mittels Elektronenstrahl angeregte Ionenstrahlquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8, 9, 10) zum Regulieren des Potentialunterschieds zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode (4b) und der Beschleunigungsanode (3) die Einrichtung (8) zur variablen Spannungsversorgung ist, die eine Spannung zwischen der Entladungskathode (1) und der Beschleunigungskathode (2) anlegt, wobei die Ionen extrahierende Elektrode (4b) geerdet ist und die Entladungskathode (1) ebenfalls geerdet ist, so daß das Potential zwischen der Ionen extrahierenden Elektrode (4b) und der Beschleunigungsanode (3) durch Ändern der Spannung der Spannungsversorgungseinrichtung (8) reguliert wird.