DE3881579T2

DE3881579T2 - Ionenquelle.

Info

Publication number: DE3881579T2
Application number: DE8888303598T
Authority: DE
Inventors: Monroe Lee King; Robert Alan Moore; Stephen Esquejo Sampayan
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Axcelis Technologies Inc
Priority date: 1987-05-12
Filing date: 1988-04-21
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2008-04-22
Also published as: EP0291185A3; CN1017102B; EP0291185B1; US4760262A; DE3881579D1; EP0291185A2; JP2724464B2; JPS63308854A; CN1030327A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ionenquellen und insbesondere auf eine Ionenquelle der Art, bei der eine Materialzusammensetzung des gewünschten Ions in einem Plasmaentladungsprozeß dissoziiert wird zur Verwendung in einer Ionenimplantationsvorrichtung. Die Ionen werden aus der Quelle mittels elektrischer Extraktionsfelder herausgezogen oder extrahiert, um einen Strahl geladener Partikel vorzusehen. Der Strahl umfaßt die gewünschten Ionen, die nachfolgend von dem Strahl durch Massenladungstrennungstechniken getrennt werden.
Ein Problem, das solchen Ionenquellen gemeinsam ist, besteht im völligen Steuern des Dissoziationsprozeßes, wobei ein Ergebnis ist, daß der Anteil des gewünschten Ions in dem Ausgangsstrom im allgemeinen wesentlich geringer ist, als möglich erscheinen würde. Dieses Phänomen ist insbesondere vorherrschend, wenn einfach geladene Borionen aus einem Quellengas einer Borzusammensetzung oder -verbindung gewünscht werden, da einige Borverbindungen besonders schwierig auf zubrechen sind. Entsprechend war die Gesamtmenge an Bor in der gewünschten ionisierten Form bisher wesentlich geringer als die Gesamtmenge des in dem Gas vorhandenen Bors.
Plasmadissoziations-Ionenquellen verwenden den Elektronenstoß ungeladenen gasförmigen Materials, um ein Plasma zu erzeugen. Eine herkömmlich verwendete Elektronenstoß- Ionenquelle ist eine Art von Seitenextraktions- Heißkathoden-Quelle, die eine einzige stangenartige Fadenkathode aufweist, die innerhalb einer zylindrisch geformten Anode angeordnet ist, wobei die Achsen der Fadenkathode und der zylindrischen Anode parallel zueinander sind. Ein festes, extern angelegtes Magnetfeld parallel zu diesen Achsen wird auch angelegt, um die Bewegung der ionisierenden Elektronen beschränken zu helfen. Gasförmiges Material, das ionisiert werden soll, wird durch eine Durchdringung oder Penetration in der Anodenwand zugeführt.
Um das gasförmige Material zu ionisieren, wird eine Potentialdifferenz zwischen dem Kathodenfaden und der zylindrischen Anode aufgebaut. Dieses elektrische Feld wird verwendet, um den aus dem Kathodenfaden thermoionisch emittierten Elektronen radiale Energie aufzuprägen. Wenn die Elektronen genug Energie gewinnen können, so daß sich ionisierende Kollisionen ergeben, wird ein Plasma erreicht. Innerhalb des Plasmas erzeugte positive Ionen können dann durch einen schmalen Längsschlitz in der Anodenwand herausgezogen werden.
Die Extraktion positiver Ionen wird durchgeführt durch Anordnen einer negativ vorgespannten Elektrode außerhalb des Plasmas und zusammenfallend (koinzident) mit der Längsschlitzebene. Diese Elektrode baut mit der Anode ein elektrisches Feld auf, das mit dem Plasmarand bzw. der Plasmagrenze zusammenwirkt und die positiven Ionen aus dem Plasma beschleunigt.
Es wird angenommen, daß die Wirksamkeit (Effizienz) oder der Wirkungsgrad einer gegebenen Ionenquelle in hohem Maße von der Dichte und der Temperatur der ionisierenden Elektronen, und daher von der Plasmatemperatur abhängt. Zusätzlich müssen die ionisierenden Elektronen dazu gebracht werden, relativ lange Pfadlängen innerhalb des Plasmas zurückzulegen oder zu traversieren, so daß es eine erhöhte Wahrscheinlichkeit der Kollision mit einem neutralen Gaspartikel gibt. In der oben beschriebenen Quelle wird dies erreicht durch die kombinierten Wirkungen des Magnetfelds, das sich aus dem Strom ergibt, der zum Erwärmen des Fadens verwendet wird, und des extern angelegten Magnetfelds.
Es kann angenommen werden, daß für ausreichende Fadenströme geladene Partikel unterschiedliche Radialdriftgeschwindigkeiten haben werden bei unterschiedlichen radialen Entfernungen von der Fadenkathode. Geladene Partikel nahe des Fadens werden eine Nettodriftgeschwindigkeit haben, die zu der positiven Seite der Fadenkathode und azimuthal bezüglich der Fadenachse gerichtet sein wird bei größeren radialen Entfernungen. Daher werden die meisten Elektronen vom Erreichen der Anode abgehalten, und zwar durch einen direkten radialen Driftmechanismus, und sie werden zum Zurücklegen oder Traversieren langer Pfadlängen gezwungen. Es gibt jedoch eine inhärente Nettodrift der Elektronen zu der positiven Seite des Fadens hin. Solche Elektronen, die das axiale Ende der Anode erreichen, werden von der Anode gesammelt und somit aus dem Plasma entfernt, was eine Ionenausbeute ergibt, die geringer ist als erwartet.
Wie oben bemerkt, ist eine solche geringe Ausbeute besonders bemerkbar, wenn einfach geladene Borionen (B&spplus;) gewünscht sind. Ein übliches Quellenmaterial für Bor ist Bortrifluorid (BF&sub3;), welches bei Zimmertemperatur ein gasförmiges Material ist, wobei elementares Bor nicht verwendet wird wegen seiner hohen Verdampfungstemperatur. Die Analyse von Ionenstrahlen, die unter Verwendung dieses Quellenmaterials erzeugt wurden, zeigt das Vorhandensein der gewünschten Borionen, aber auch solcher Ionen wie BF&spplus; und BF&sub2;&spplus;, wobei der Prozentsatz der einfach geladenen Borionen relativ gering ist, üblicherweise weniger als 15 %.
In gewissen Systemen des Standes der Technik (vgl. US-A-4 139 772, Fig. 6) wird diese Elektronleckage vermindert durch Anordnen metallischer Elektronreflektoren an jedem Ende der Fadenkathode. Diese metallischen Reflektoren werden verwendet, um das elektrische Kathoden- /Anodenfeld zu stören, um die Elektronen zur Mitte der Entladung umzuleiten. Ein weiteres Verfahren des Standes der Technik ist, das magnetische Feld an jedem Ende des Fadens zu verstärken. Das verstärkte Magnetfeld wirkt, um die Elektronen zurück zu der Entladung zu reflektieren, in ähnlicher Weise, wie die Reflektoren wirken.
Während die Systeme des Standes der Technik im allgemeinen erfolgreich sind, erzeugen sie keine erhöhte Plasmatemperatur, die notwendig ist, um die Ausbeute an Borionen zu erhöhen, wenn eine gasförmige Borverbindung als Quellenspeisematerial verwendet wird. Ferner wurde in gewissen herkömmlichen Systemen beobachtet, daß bei den erhöhten Extraktionselektrodenströmen der Ionenstrahlstrom in einer Richtung parallel zu dem Extraktionsschlitz weniger symmetrisch wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, zu ermöglichen, daß die Plasmatemperatur und die Gleichförmigkeit der Ionenstrahlstromdichte erhöht wird.
Gemäß eines Aspekts sieht die Erfindung eine Ionenquelle vor, die folgendes aufweist: ein Gehäuse, das eine Kammer bildet, Mittel zum Tragen einer langgestreckten Kathode innerhalb des Gehäuses, Mittel zum Aufbau eines elektrostatischen Felds zwischen der Kathode und dem Gehäuse, Mittel zum Anlegen einer Gleichspannung an gegenüberliegenden Enden der Kathode, um einen Heizstrom darin einzuführen, und Mittel zum Liefern einer Quelle ionisierbaren Gases in die Kammer, gekennzeichnet durch eine erste Elektrode, die an einem Längsende der Kathode angeordnet ist in nächster Nähe zu der Kathode benachbart zu einem Längsende davon, Mittel, die die erste Elektrode von der Kathode und von dem Gehäuse elektrisch trennen, eine zweite Elektrode, die am gegenüberliegenden Längsende der Kathode angebracht ist in nächster Nähe zu der Kathode benachbart zu dem gegenüberliegenden Längsende davon, Mittel, die die zweite Elektrode von der Kathode und von dem Gehäuse elektrisch trennen, sowie Vorspannmittel, die wirksam sind, um Potentiale oder Spannungen an die erste und die zweite Elektrode anzulegen.
Gemäß eines weiteren Aspekts sieht die Erfindung eine Vorrichtung vor zum Bilden eines Partikelstrahls, welcher eine Vielzahl von Ionen eines gewünschtes Materials umfaßt, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: eine allgemein zylindrische Anode, eine langgestreckte Kathode, die axial innerhalb der Anode angeordnet ist und sich durch erste und zweite Öffnungen erstreckt, die in ersten und zweiten Endwänden der Anode gebildet sind, Mittel, die die Kathode von der Anode elektrisch trennen, Mittel zum Einführen eines gasförmigen Materials, das das gewünschte Material umfaßt, und zwar zwischen die Kathode und die Anode, Mittel zum Herstellen einer elektrischen Entladung von ausreichender Intensität zwischen der Anode und der Kathode, um das gasförmige Material in ein Plasma zu dissoziieren, das verschiedene Partikel aufweist einschließlich einer Vielzahl von Ionen des gewünschten Materials, sowie Mittel zum Anlegen eines Magnetfelds an das Plasma; gekennzeichnet durch eine erste Elektrode, die innerhalb der ersten Öffnung in umgebender Beziehung zu der Kathode aufgenommen ist, Mittel, die die erste Elektrode von der Kathode und von der Anode elektrisch trennen, eine zweite Elektrode, die innerhalb der zweiten Öffnung in umgebender Beziehung zur der Kathode aufgenommen ist, Mittel, die die zweite Elektrode von der Kathode und von der Anode elektrisch trennen, und Vorspannmittel, die betätigbar sind zum Anlegen von Potentialen oder Spannungen an die erste und die zweite Elektrode.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Art Heißkathoden-Ionenquelle gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer herkömmlichen Ionenquelle;
Fig. 3 einen schematischen Schnitt eines Teils einer Ionenquelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.4, 5 und 6 Ansichten ähnlich der Fig. 3, aber andere Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellend; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Mit Bezug auf die Fig. 1 und 3 ist schematisch eine bekannte Art von Ionenquellen 10 gezeigt, die die Plasmadissoziation eines gasförmigen Quellenmaterials verwendet. Die Quelle weist eine hohle, zylindrische Anode 12 auf, beispielsweise aus Molybdän oder Tantal, mit einem darin angeordneten, sich axial erstreckenden, erhitzten Kathodenfaden 14. Die Quelle ist in einer (nicht gezeigten) evakuierten Kammer enthalten, und eine gasförmige Zusammensetzung oder Verbindung des gewünschten Ionenmaterials wird zum Strömen in den Anodenzylinder durch ein Einlaßrohr 16 gebracht. Eine Gleichspannungsdifferenz wird zwischen der Anode und der Kathode aufgebaut, wie in Fig. 3 gezeigt, wobei die Spannung eine ausreichende Größe besitzt, um eine elektrische Entladung durch das Gas zwischen der Kathode und der Anode zu bewirken. Diese Entladung bewirkt eine Dissoziierung des Gases in verschiedene neutrale und geladene Partikel. Die neutralen Partikel treten als Teil des Gasstroms durch einen Austrittsschlitz 18 aus, und die geladenen Partikel, sowohl positive als auch negative, füllen den Raum 20 innerhalb der Anode 12. Positiv geladene Partikel, die nahe des Schlitzes 18 driften, werden aus der Anode mittels einer Extraktionselektrode 19 herausgezogen und auf bekannte Weise beschleunigt, um einen Strahl geladener Partikel vorzusehen.
Gemäß einer bekannten Implantationsanwendung werden die gewünschten Partikel von dem Strahl getrennt unter Verwendung bekannter Massenladungstrenntechniken.
Um die Anzahl geladener Partikel zu erhöhen, das heißt die Dichte des Plasmas innerhalb der Anode 12, kann ein Magnet mit Polstücken 22 verwendet werden, um eine axiales Magnetfeld 23 um die und in der Anode 12 vorzusehen. Solch ein axiales Feld neigt dazu, die Pfadlänge der Plasmaelektronen zu verlängern und erhöht somit die Plasmadichte dadurch, daß die Elektronen dazu gebracht werden, um die Kathode zu zirkulieren, anstatt sich relativ direkt von der Kathode zu der Anode zu bewegen. Wie oben beschrieben, ist wegen des Stromflusses entlang der Kathode 14 ein zusätzliches Magnetfeld vorhanden, welches bewirkt, daß die Elektronen axial entlang der Länge der Anode zu einem axialen Ende 24 driften, wo die Elektronen zum Sammeln neigen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Drift oder die Sammlung von Elektronen an dem Ende der Anode minimiert.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist eine herkömmliche Heißkathoden- Ionenquelle 10 gezeigt, die eine Anode 12, einen Kathodenfaden 14, ein Gaseinlaßrohr 16 und einen Extraktionsschlitz 18 aufweist. Gemäß des Standes der Technik ist der Faden innerhalb Isolatoren 26 angebracht, die in Öffnungen aufgenommen sind, welche in den Enden der zylindrischen Anode 12 gebildet sind. Die oben beschriebene Elektrodendrift ist durch die Pfeile E angedeutet. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die herkömmliche Quelle Reflektoren 28 umfassen, die direkt an dem Faden benachbart zu den Enden der Anode angebracht sind.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Faden 14 in ersten Isolatoren 29 und 30 angebracht, die ihrerseits innerhalb zylindrischer Hilfselektroden 31 und 32 angebracht sind. Diese Anordnung wird dann innerhalb zylindrischer Isolatoren 34 angebracht, die in Öffnungen aufgenommen werden, die in den Enden der Anode 12 gebildet sind.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Quelle 10 auf bekannte Weise mit Leistung versorgt, beispielsweise mit einer Fadenspannung von ungefähr 4,5 Volt, mit einer Bogenspannung von ungefähr 70 Volt, die zwischen Anode und Kathode angelegt ist, und mit einer Spannung von ungefähr 20 kV, die zwischen der Anode und der Extraktionselektrode 19 angelegt ist. Gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels sind die Hilfselektroden 31 und 32 miteinander verbunden, wie beispielsweise mittels einer Leitung 36. Wenn sie so kurzgeschlossen sind, werden identische Potentiale an jedem Ende des Plasmas innerhalb des Volumens 20 hergestellt, was dazu neigt, die Axialdrift der Elektronen innerhalb des Plasmas zu verhindern. Wenn Elektronen axial aus dem Mittelteil des Plasmas driften, zu den Elektroden 31 und 32 hin, wird angenommen, daß einige dieser Elektronen auf die Elektroden auftreffen, was bewirkt, daß die Elektroden elektrisch geladen werden. Die elektrische Ladung spannt die Elektroden vor, so daß sie die elektrischen Felder in der Quelle stören, und zwar in einer Weise, die dazu neigt, driftende Elektronen zurück in den Mittelteil des Plasmas zurückzustoßen. Tests haben gezeigt, daß, wenn die Heißkathodenquelle in der in Fig. 3 gezeigten Betriebsart betrieben wird, ein wesentlicher Anstieg, im Bereich von 20 % bis 25 %, der Menge von B&spplus;-Ionen aus Bortrifluorid beobachtet wird.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt, wobei die Kathodenstruktur und die grundlegenden Stromverbindungen identisch zu den in Fig. 3 gezeigten sind; jedoch ist in diesem Ausführungsbeispiel die Hilfselektrode 29 elektrisch mit dem gegenüberliegenden Ende des Fadens 14 durch eine Leitung 38 verbunden, und die Hilfselektrode 30 ist mit der gegenüberliegenden Seite des Fadens 14 durch eine Leitung 39 verbunden. Es wird angenommen, daß diese Konfiguration dazu neigt, die Wirkung des Spannungsabfalls auf das Plasma am Faden zu neutralisieren, was auch die Axialdrift von Elektronen verhindert.
In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Spannung zwischen dem Faden und den Hilfselektroden angelegt mittels einer Spannungsquelle 40 und Leitungen 41 und 42, was dazu neigt, die Elektronen zur Mitte der Entladung zu drängen. In diesem Ausführungsbeispiel gäbe es eine größere als normale Neigung des Materials, von den Elektroden 31 und 32 und/oder den Isolatoren 29, 30 und 34 abzuspritzen (sputter); wenn jedoch diese Komponenten aus Materialien hergestellt würden, die in dem Ionenstrahl gewünscht sind, wie beispielsweise Beryllium, Aluminium oder Zink, könnte diese Spritzneigung in ausgewählten Prozessen vorteilhaft verwendet werden.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Spannung von ungefähr 25 Volt zwischen einem Ende des Fadens 14 und der Hilfselektrode 31 mittels einer Spannungsquelle 43 und Leitungen 44 und 45 angelegt, und eine Spannung von gleichem Wert ist zwischen dem gegenüberliegenden Ende des Fadens 14 und der Hilfselektrode 32 mittels einer Spannungsquelle 46 und Leitungen 48 und 49 angelegt.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer bestimmten Art von Ionenquellen gezeigt wurde, können die Grundlagen auch auf andere Quellen angewandt werden. Zum Beispiel zeigt Fig. 7 eine Art von Heißkathodenquelle, wobei der Kathodenfaden in der Form eines Plasmas ist. Diese mit 110 bezeichnete Quelle weist folgendes auf: eine erste Anode 112, eine zweite Anode 114, eine dritte zylindrische Anode 116, die einen Extraktionsschlitz 118 darin ausgeformt aufweist, und eine Plasmakanone 120: die einen Plasmafaden 122 erzeugt. Hilfselektroden 131 und 132, die den Elektroden 31 und 32 in den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 bis 6 entsprechen, umgeben den Plasmafaden, aber sind nicht in Kontakt mit dem Plasma, und dienen den gleichen Zwecken, wenn sie in ähnlicher Weise mit Leistung versorgt oder verbunden werden.
In den obigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die Plasmatemperatur und die Gleichförmigkeit der Ionenstrahlstromdichte in einer Richtung parallel zu dem Schlitz erhöht durch Anordnen von Elektroden an jedem Ende der zylindrischen Anode, wobei die Elektroden elektrisch von dem Faden getrennt sind. Diese Hilfsfadenelektroden können miteinander kurzgeschlossen werden, um identische Potentiale an jedem Ende des Plasmas herzustellen. Alternativ können die Fadenelektroden über Kreuz mit dem Potential an den gegenüberliegenden Seiten des Fadens verbunden werden, oder die Fadenelektroden können auf feste Potentiale bezüglich der Kathode, Anode oder Masse vorgespannt werden.
Wie dem Fachmann bekannt ist, ist es schwierig, mit Sicherheit die Gründe zu erschließen, warum gewisse Phänomene beim Vorhandensein eines Plasmas auftreten; jedoch wird angenommen, daß die Hilfsfadenelektroden wirksam die Axialdrift von Elektronen verhindern, was die Gleichförmigkeit der Entladung erhöht und die gewünschte erhöhte Plasmatemperatur und Gleichförmigkeit der Ionenstrahlstromdichte in einer Richtung parallel zu dem Schlitz ergibt.

Claims

1. Ionenquelle (10), welche folgendes aufweist:

ein Gehäuse (12), das eine Kammer bildet, Mittel (29, 30, 31, 32, 34) zum Tragen einer langgestreckten Kathode (14) innerhalb des Gehäuses, Mittel zum Aufbau eines elektrostatischen Felds zwischen der Kathode und dem Gehäuse, Mittel zum Anlegen einer Gleichspannung an gegenüberliegenden Enden der Kathode, um einen Heizstrom darin einzuführen, und Mittel (16) zum Liefern einer Quelle ionisierbaren Gases in die Kammer, gekennzeichnet durch eine erste Elektrode (31), die an einem Längsende der Kathode angeordnet ist in nächster Nähe zu der Kathode benachbart zu dem einen Längsende davon, Mittel (29, 34), die die erste Elektrode von der Kathode und von dem Gehäuse elektrisch trennen, eine zweite Elektrode (32), die am gegenüberliegenden Längs ende der Kathode angebracht ist in nächster Nähe zu der Kathode benachbart zu dem gegenüberliegenden Längsende davon, Mittel (30, 34), die die zweite Elektrode von der Kathode und von dem Gehäuse elektrisch trennen, sowie Vorspannungsmittel (36-49), die wirksam sind, um Potentiale oder Spannungen an die erste und die zweite Elektrode anzulegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannmittel Mittel (36) aufweisen, die die erste und die zweite Elektrode auf gleichem Potential halten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorspannmittel Mittel (36) umfassen, die die erste und die zweite Elektrode miteinander verbinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannmittel Mittel (38) aufweisen, die die erste Elektrode auf das Potential der Kathode benachbart zu der zweiten Elektrode vorspannen, sowie Mittel (39), die die zweite Elektrode auf das Potential der Kathode benachbart zu der ersten Elektrode vorspannen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorspannmittel Mittel (38) aufweisen, die die erste Elektrode mit der Kathode an einem Punkt benachbart zu der zweiten Elektrode elektrisch verbinden, sowie Mittel (39), die die zweite Elektrode mit der Kathode an einem Punkt benachbart zu der erste Elektrode elektrisch verbinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannmittel Mittel (40, 41, 42) aufweisen, die ein vorbestimmtes Potential bzw. eine vorbestimmte Spannung zwischen der Kathode und sowohl der ersten als auch der zweiten Elektrode anlegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vorspannmittel Mittel (42) aufweisen, die die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode elektrisch verbinden, sowie Mittel (40, 41), die eine Gleichspannung zwischen der Kathode und der ersten und der zweiten Elektrode anlegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannmittel Mittel (43, 44, 45) aufweisen, die eine erste Gleichspannung zwischen der ersten Elektrode und dem der ersten Elektrode gegenüberliegenden Ende der Kathode anlegen, sowie Mittel (46, 48, 49), die eine zweite Gleichspannung zwischen der zweiten Elektrode und dem der zweiten Elektrode gegenüberliegenden Ende der Kathode anlegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste und die zweite Gleichspannung gleich groß sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kathode einen Drahtfaden aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kathode ein Plasma (122) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung Mittel (22) umfaßt zum Anlegen eines Magnetfelds, das sich im wesentlichen parallel zu der Kathode um das Gehäuse und innerhalb des Gehäuses erstreckt.

13. Vorrichtung (10) zum Bilden eines Partikelstrahls, welcher eine Vielzahl von Ionen eines gewünschten Materials umfaßt, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: eine allgemein zylindrische Anode (12), eine langgestreckte Kathode (14), die axial innerhalb der Anode angeordnet ist und sich durch erste und zweite Öffnungen erstreckt, die in ersten und zweiten Endwänden der Anode gebildet sind, Mittel (29, 30, 31, 32, 34), die die Kathode von der Anode elektrisch trennen, Mittel (16) zum Einführen eines gasförmigen Materials, das das gewünschte Material umfaßt und zwar zwischen die Kathode und die Anode, Mittel zum Herstellen einer elektrischen Entladung von ausreichender Intensität zwischen der Anode und der Kathode, um das gasförmige Material in ein Plasma zu dissoziieren, das verschiedene Partikel aufweist einschließlich einer Vielzahl von Ionen des gewünschten Materials, sowie Mittel (22) zum Anlegen eines Magnetfelds an das Plasma; gekennzeichnet durch eine erste Elektrode (31), die innerhalb der ersten Öffnung in umgebender Beziehung zu der Kathode aufgenommen ist, Mittel (29, 34), die die erste Elektrode von der Kathode und von der Anode elektrisch trennen, eine zweite Elektrode (32), die innerhalb der zweiten Öffnung in umgebender Beziehunng zu der Kathode aufgenommen ist, Mittel (30, 34), die die zweite Elektrode von der Kathode und von der Anode elektrisch trennen, und Vorspannungsmittel (36-49), die betätigbar sind zum Anlegen von Potenialen oder Spannungen an die erste und die zweite Elektrode.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorspannmittel Mittel (36) aufweisen, die die erste und die zweite Elektrode auf gleichem Potential halten.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Vorspannmittel Mittel (36) umfassen, die die erste und die zweite Elektrode miteinander verbinden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorspannmittel Mittel (38) aufweisen, die die erste Elektrode auf das Potential der Kathode benachbart zu der zweiten Elektrode vorspannen, sowie Mittel (39), die die zweite Elektrode auf das Potential der Kathode benachbart zu der ersten Elektrode vorspannen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Vorspannmittel Mittel (38) aufweisen, die die erste Elektrode mit der Kathode an einem Punkt benachbart zu der zweiten Elektrode elektrisch verbinden, sowie Mittel (39), die die zweite Elektrode mit der Kathode an einem Punkt benachbart zu der ersten Elektrode elektrisch verbinden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorspannmittel Mittel (40, 41, 42) aufweisen, die ein vorbestimmtes Potential zwischen der Kathode und sowohl der ersten als auch der zweiten Elektrode anlegen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Vorspannmittel Mittel (42) aufweisen, die die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode elektrisch verbinden, sowie Mittel (40, 41), die eine Gleichspannung zwischen der Kathode und der ersten und der zweiten Elektrode anlegen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorspannmittel Mittel (43, 44, 45) aufweisen, die eine erste Gleichspannung zwischen der ersten Elektrode und dem der ersten Elektrode gegenüberliegenden Ende der Kathode anlegen, sowie Mittel (46, 48, 49), die eine zweite Gleichspannung zwischen der zweiten Elektrode und dem der zweiten Elektrode gegenüberliegenden Ende der Kathode anlegen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die erste und die zweite Gleichspannung gleich groß sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei die Kathode einen Drahtfaden aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei die Kathode ein Plasma (122) aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei die erste und die zweite Elektrode (31, 32) zylindrisch sind, wobei die Mittel, die die erste und die zweite Elektrode von der Kathode elektrisch trennen, erste zylindrische Isolatoren (29, 30) aufweisen, die radial zwischen der ersten und zweiten Elektrode und der Kathode angeordnet sind, und wobei die Mittel, die die erste und zweite Elektrode von der Anode trennen, zweite zylindrische Isolatoren (34) aufweisen, die radial zwischen der ersten und zweiten Elektrode und den Endwänden der Anode angeordnet sind.